JP2000252061A

JP2000252061A - 電界発光素子の製造方法及びその装置、並びに電界発光素子用のペレットの製造方法

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Publication number: JP2000252061A
Application number: JP11055292A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Kijima; 靖典鬼島; Shinichiro Tamura; 眞一郎田村; Nobutoshi Asai; 伸利浅井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の有機層の構成材料が、迅速か
つ周囲を汚染することなく、真空蒸着装置内で供給でき
る生産性の高い電界発光素子の製造方法及びその装置、
並びに電界発光素子用のペレットの製造方法を提供する
こと。【解決手段】有機層の材料種ごとにペレット２５化し
てホルダー２１に収容し、真空チャンバー２０内に配し
た坩堝２３上にそれぞれの材料のペレット２５を収容し
たホルダー２１を配し、このペレット２５の重力による
自然落下によってペレット２５を坩堝２３に供給しなが
ら、各坩堝２３上を搬送されるＩＴＯ基板２４に対して
それぞれのペレット２５を飛翔させて蒸着し、有機層を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界発光素子、例
えば、自発光の平面型ディスプレイであって有機薄膜を
電界発光層に用いる有機電界発光ディスプレイに好適な
電界発光素子の製造方法及びその装置、並びに電界発光
素子用のペレットの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディア指向の商品を初め
として、人間と機械とのインターフェースの重要性が高
まってきている。人間がより快適に効率良く機械操作す
るためには、操作される機械からの情報を誤りなく、簡
潔に、瞬時に、充分な量で取り出す必要があり、そのた
めに、ディスプレイを初めとする様々な表示素子につい
て研究が行われている。

【０００３】また、機械の小型化に伴い、表示素子の小
型化、薄型に対する要求も日々、高まっているのが現状
である。

【０００４】例えば、ノート型パーソナルコンピュー
タ、ノート型ワードプロセッサなどの、表示素子一体型
であるラップトップ型情報処理機器の小型化には目を見
張る進歩があり、それに伴い、その表示素子である液晶
ディスプレイに関しての技術革新も素晴らしいものがあ
る。

【０００５】今日、液晶ディスプレイは、様々な製品の
インターフェースとして用いられており、ラップトップ
型情報処理機器はもちろんのこと、小型テレビや時計、
電卓を初めとして、我々の日常使用する製品に多く用い
られている。

【０００６】これらの液晶ディスプレイは液晶が低電圧
駆動、低消費電力であるという特徴を生かし、小型から
大容量表示デバイスに至るまで、人間と機械のインター
フェースとして、表示素子の中心として研究されてき
た。

【０００７】しかし、この液晶ディスプレイは自発光性
がないため、バックライトを必要とし、このバックライ
ト駆動に、液晶を駆動するよりも大きな電力を必要とす
るため、結果的に内蔵蓄電池等では使用時間が短くな
り、使用上の制限がある。

【０００８】さらに、液晶ディスプレイは視野角が狭い
ため、大型ディスプレイ等の大型表示素子には適してい
なく、また、液晶分子の配向状態による表示方法なの
で、視野角の中においても、角度によりコントラストが
変化してしまうのも大きな問題である。

【０００９】また、駆動方式から考えれば、駆動方式の
一つであるアクティブマトリクス方式は、動画を扱うに
十分な応答速度を示すが、ＴＦＴ駆動回路を用いるた
め、画素欠陥により画面サイズの大型化が困難である。
ＴＦＴ駆動回路を用いることは、コストダウンの点から
考えても好ましくない。

【００１０】別の駆動方式である、単純マトリクス方式
は低コストである上に画面サイズの大型化が比較的容易
であるが、動画を扱うに十分な応答速度を有していない
という問題がある。

【００１１】これに対し、自発光性表示素子は、プラズ
マ表示素子、無機電界発光素子、有機電界発光素子等が
研究されている。

【００１２】プラズマ表示素子は低圧ガス中でのプラズ
マ発光を表示に用いたもので、大型化、大容量化に適し
ているものの、薄型化、コストの面での問題を抱えてい
る。また、駆動に高電圧の交流バイアスを必要とし、携
帯用デバイスには適していない。

【００１３】無機電界発光素子は、緑色発光ディスプレ
イ等が商品化されたが、プラズマ表示素子と同様に、交
流バイアス駆動であり、駆動には数百Ｖ必要であり、ま
たフルカラー化は困難であると思われる。

【００１４】一方、有機化合物による電界発光現象は、
1960年代前半に、強く螢光を発生するアントラセン単結
晶へのキャリア注入による発光現象が発見されて以来、
長い期間、研究されてきたが、低輝度、単色で、しかも
単結晶であったため、有機材料へのキャリア注入という
基礎的研究として行われていた。

【００１５】しかし、1987年にEastman Kodak 社のTang
らが低電圧駆動、高輝度発光が可能なアモルファス発光
層を有する積層構造の有機薄膜電界発光素子を発表して
以来、各方面で、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の発光、安定性、
輝度上昇、積層構造、作製方法等の研究開発が盛んに行
われている。

【００１６】さらに、有機材料の特徴であるが、分子設
計等により様々な新規材料が発明され、直流低電圧駆
動、薄型、自発光性等の優れた特徴を有する、有機電界
発光表示素子のカラーディスプレイへの応用研究も盛ん
に行われ始めている。

【００１７】有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子と
称することがある。）は、電流を注入することにより電
気エネルギーを光エネルギーに変換して面状に発光する
など、自発光型の表示デバイスとして理想的な特徴を有
している。

【００１８】図12は、従来の有機ＥＬ素子10の一例を示
す。この有機ＥＬ素子10は、透明基板（例えばガラス基
板）６上に、ＩＴＯ（Indium tin oxide）透明電極５、
ホール輸送層４、発光層３、電子輸送層２、陰極（例え
ばアルミニウム電極）１を例えば真空蒸着法で順次製膜
したものである。

【００１９】そして、陽極である透明電極５と陰極１と
の間に直流電圧７を選択的に印加することによって、透
明電極５から注入されたキャリアとしてのホールがホー
ル輸送層４を経て、また陰極１から注入された電子が電
子輸送層２を経て、それぞれ発光層３に到達して電子−
ホールの再結合が生じ、ここから所定波長の発光８が生
じ、透明基板６の側から観察できる。

【００２０】発光層３には、例えば他の発光物質である
アントラセン、ナフタリン、フェナントレン、ピレン、
クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジ
ン、スチルベン等を併用してよい。こうした螢光物質等
との混合物は、電子輸送層２に含有させることができ
る。

【００２１】図13は、別の従来例を示すものであり、こ
の例においては、発光層３を省略し、電子輸送層２に上
記の螢光物質との混合物を含有させ、電子輸送層２とホ
ール輸送層４との界面から所定波長の発光８が生じるよ
うに構成した有機ＥＬ素子10Ａを示すものである。

【００２２】図14は、上記の有機ＥＬ素子の具体例を示
す。即ち、各有機層（ホール輸送層４、発光層３又は電
子輸送層２）の積層体を陰極１と陽極５との間に配する
が、これらの電極をマトリクス状に交差させてストライ
プ状に設け、輝度信号回路40、シフトレジスタ内蔵の制
御回路41によって時系列に信号電圧を印加し、多数の交
差位置（画素）にてそれぞれ発光させるように構成して
いる。

【００２３】従って、このような構成により、ディスプ
レイとして勿論、画像再生装置としても使用可能とな
る。なお、上記のストライプパターンを赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の各色毎に配し、フルカラー又はマル
チカラー用として構成することができる。

【００２４】こうした有機ＥＬ素子を用いた、複数の画
素からなる表示デバイスにおいて、発光する有機薄膜層
２、３、４は一般に、透明電極５と金属電極１との間に
挟まれており、透明電極５側に発光する。

【００２５】しかし、上記のような有機ＥＬ素子も、な
お未解決の分野が存在している。

【００２６】即ち、有機ＥＬ素子のカラーディスプレイ
への応用を行う上で、ＲＧＢ三原色の安定した発光は必
要不可欠な条件である。しかし、ＲＧＢ三原色の有機Ｅ
Ｌ素子において、各色の発光材料の持つ電子状態が異な
ることから、発光材料の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）
及び最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）レベルも異なると
考えられる。

【００２７】このことは、各色の有機層積層における最
適構造は色によって異なることを示し、発光層を挟むホ
ール輸送層、電子輸送層などの発光層に最適な材料は、
各色で異なることを示す。

【００２８】また、有機ＥＬ素子の発光効率の改善、長
寿命化等策として考えられることは、単層でも原理的に
は発光可能であるが、実際には複数の層を積層して用い
られている。特に、ホール注入層（アノードから有機材
料へ電荷を注入するためのバッファ層）、ホール輸送層
（ホール注入層から発光層へ効率良く電荷を注入するた
めの層）は高性能な有機ＥＬ素子には必要不可欠であ
る。

【００２９】従って、最適化されたＲＧＢ三原色の発光
層を有する有機ＥＬ素子を作製しようとすれば、異なっ
たホール注入層、ホール輸送層、ＲＧＢ発光層、電子輸
送層の層構成が必要であり、有機層だけで１２種類の材
料が必要になる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機Ｅ
Ｌ素子の特性向上のためには、真空一貫プロセスで作製
を行う必要があり、カラーディスプレイへの応用を行う
上で、各色で異なった層構造により低電圧駆動を実現す
ることを考えると、作製装置である真空蒸着装置等の設
備の大幅な改良が必要になり現実的に大型の装置になっ
てしまう。

【００３１】更に、量産性を考えれば、材料の供給を迅
速かつ簡便に行うことが必要であるが、有機ＥＬ素子作
製に用いる有機材料は、通常は粉末である場合が多い。
従って、真空蒸着装置を大気開放した後に、有機材料の
入った蒸着ボートを交換したり、有機材料が外部に飛散
しないよう細心の注意を払い、坩堝の中へ直接に追加す
る場合がほとんどである。

【００３２】ところが上記の如き従来のプロセスでは、
外部からの埃や不純物が混入し易く、量産における製品
の特性のばらつきや歩留まりに影響が出る。

【００３３】従って、これらの問題を解決するために
は、材料の供給は素早く、迅速に、かつ有機材料が周囲
を汚染することなく、できれば真空一貫のプロセスで行
うことが望ましいものの、有効な材料供給の方法が存在
しない。

【００３４】そこで本発明の目的は、材料の供給が、迅
速かつ周囲を汚染することなく、真空プロセスの中で行
える生産性の高い電界発光素子の製造方法及びその装
置、並びに電界発光素子用のペレットの製造方法を提供
することにある。

【００３５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、発光領
域を含む有機層が積層されている電界発光素子を製造す
るに際し、前記有機層の構成材料をペレット化し、この
ペレットを用いて前記有機層を物理的に成膜する、電界
発光素子の製造方法（以下、本発明の製造方法と称す
る。）に係るものである。

【００３６】本発明の製造方法によれば、ペレット化し
た構成材料を用いて有機層を成膜するので、その供給時
に飛散することなく、周囲の汚染もなしに迅速に供給で
き、またペレット作製の過程での昇華精製や残留溶媒の
除去の如き作用による不純物のないペレット化した材料
を用いることができる。従って、特性の安定した有機層
を有する電界発光素子が得られると共に、ペレット供給
手段を用いて真空中で材料供給を行い、真空一貫プロセ
スにて生産性良く電界発光素子を製造することができ
る。

【００３７】また、本発明は、発光領域を含む有機層が
積層されている電界発光素子を製造する装置において、
容器と、前記有機層としての構成材料のペレットを収容
するホルダーと、このホルダー内に収容した前記ペレッ
トを、前記容器内に供給する供給手段とを有することを
特徴とする電界発光素子の製造装置（以下、本発明の製
造装置と称する。）に係るものである。

【００３８】本発明の製造装置によれば、ペレットをホ
ルダーに収容して容器に供給することができ、上記した
製造方法の再現性の良い製造装置を提供することができ
る。

【００３９】また、本発明は、発光領域を含む有機層が
積層されている電界発光素子の前記有機層の成膜に用い
るペレットを製造するに際し、前記有機層の構成材料の
原料を真空下に昇華温度以下で加熱熔解してペレット化
する、ペレットの製造方法（以下、本発明のペレットの
製造方法と称する。）に係るものである。

【００４０】本発明のペレットの製造方法によれば、原
料を真空下に昇華温度以下で加熱熔解するので、原料が
昇華精製され、この過程において残留溶媒が除去され、
汚染物質のない純粋な材料からなる有機層を有する電界
発光素子用の有機材料のペレットの製造方法を提供する
ことができる。

【００４１】ここにおいて「真空」とは、１０^-3Ｔｏｒ
ｒ（０．１３Ｐａ）、更には１０^-6Ｔｏｒｒ（１．３×
１０^-4Ｐａ）又はそれより高真空の状態を指す。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照しながら説明する。

【００４３】上記した本発明の製造方法、製造装置及び
ペレットの製造方法においては、前記ペレットとして、
有機材料の原料を加工した１ｍｍ〜数ｃｍのサイズのペ
レットを用いるのが好ましいが、サイズはこれに限定す
るものではない。

【００４４】このペレットの作製に当たっては、前記構
成材料の原料を、例えば図３に示すような開放型又は蓋
付きの容器に入れ、真空下に昇華温度以下で加熱熔解
し、徐冷して前記ペレットを作製することが望ましい。
これにより原料は昇華精製されて残留不純物が除去され
た状態で、昇華性の大きい材料は上蓋３３の内壁面に付
着し、昇華性の小さい材料は熔解鍋３１内に熔解して留
まるので、図４に示すように、この容器３０を分解して
容易にペレットを回収することができる。

【００４５】従って、原料が例えば図８に示すアルミニ
ウムキノリン錯体Ａｌｑ₃や図７に示すα−ＮＰＤの如
く昇華性が大きい場合は、蓋付きの容器を用いることが
好ましく、原料が例えば図６に示すｍ−ＭＴＤＡＴＡの
如く昇華性が小さい場合は、開放型の容器を用いること
ができる。

【００４６】また、容器はこれ以外のものでもよく、一
定の形状のペレットが得られるように、内部の構造を工
夫して任意に形成することができる。

【００４７】そして、図１に模式的に示すように、作製
したペレットを前記有機層の構成材料種ごとに蒸着用容
器２３に入れ、ＩＴＯが形成された基板２４をチャンバ
ー２０内で搬送して順次真空蒸着することが望ましい。

【００４８】この場合、図２に示すように、ペレットを
ホルダー２１に収容し、このホルダー２１から前記ペレ
ットを前記蒸着用容器２３内に自然落下させ、所定量の
成膜を行うために必要な量の材料を供給することが望ま
しい。

【００４９】上記のようにして得たペレットを用いて有
機層を形成することにより、光学的に透明な基体上に、
光学的に透明な電極、有機ホール輸送層、有機発光層及
び／又は有機電子輸送層、及び金属電極を順次積層して
良好な有機電界発光素子として構成することができる。

【００５０】また、作製する有機ＥＬ素子は図５に示す
ように、基板１１上にＩＴＯアノード電極１２、ホール
注入層１３、ホール輸送層１４、発光層１５、電子輸送
層１６、カソード電極１７を積層してもよく、この構成
材料は特に限定するものではない。例えばホール輸送層
１４であるならばベンジジン誘導体、スチリルアミン誘
導体、トリフェニルメタン誘導体、ヒドラゾン誘導体等
のホール輸送材料を用いることもできる。また、既述し
た図１３と同様に電子輸送層１６に発光物質を含有さ
せ、電子輸送層１６が発光層を兼用したシングルヘテロ
型にすることもでき、また、カソードの金属電極を薄く
形成すればカソード側から発光を取り出すこともでき
る。

【００５１】また、ＩＴＯアノード電極１２、ホール注
入層１３、ホール輸送層１４、発光層１５、電子輸送層
１６、カソード電極１７は、それぞれが複数層からなる
積層構造であってもよい。

【００５２】更に、発光層１５の発光スペクトルの制御
のために微量分子の共蒸着を行ってもよく、例えば、ペ
リレン誘導体、クマリン誘導体、ピラン系色素等の有機
物質を微量含む有機薄膜であってもよい。

【００５３】カソード電極１７の材料については、効率
良く電子を注入するために、電極材料の真空準位からの
仕事関数の小さい金属を用いるのが好ましく、例えば、
Ｉｎ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉ等の低仕事関数金
属を単体で、または他の金属との合金として安定性を高
めて使用してもよい。

【００５４】本実施の形態においては、アノード電極側
から発光を取り出すために、アノード電極１２には透明
電極であるＩＴＯを用いるが、勿論、効率良くホールを
注入するために、アノード電極材料の真空準位からの仕
事関数が大きいもの、例えばＡｕ、ＳｎＯ₂＋Ｓｂ、Ｚ
ｎＯ＋Ａｌ等の電極を用いてもよい。

【００５５】更に、安定性を高めるために、図５に仮想
線で示すようにゲルマニウム酸化物等で保護膜を設けて
封止行い、大気中の酸素等の影響を排してもよく、もち
ろん真空に引いた状態で素子を駆動してもよい。

【００５６】また、ペレット化の方法には、加熱処理、
昇華処理、及び有機溶媒を用いてもよく、ペレットサイ
ズは材料の性質やペレット化処理方法等によっても左右
され、小さいものでは１ｍｍから、大きなものでは数セ
ンチメートルのペレット状になるが、ペレットサイズは
単一である必要はなく、例えば１ｍｍから数ｃｍのペレ
ットが混在していてもよい。

【００５７】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００５８】上述した本発明の好ましい実施の形態に従
い成膜装置（以下、チャンバーと称することがある。）
を作製した。図１はその構成を平面的に示す模式図であ
り、図２はこの一部分の概略断面図である。

【００５９】図２に示すように、ペレット２５は有機層
を構成する材料ごとに坩堝２６に入れて熔解し、熔融材
料２６として必要な材料種の数が配され、更に坩堝２６
上には補給用のペレット２５を入れたホルダー２１が配
され、ホルダー２１の先端には供給レース２２が連設さ
れ、坩堝２６にペレットを供給し易い形状に形成されて
いる。

【００６０】図１は、このようなホルダー２１と坩堝２
３との組で１つの真空チャンバー（図示省略）内に３組
が固定配置された状態を示し、矢印ｉｎ側からＩＴＯ透
明電極を形成後の基板２４がチャンバー内に搬入され、
材料種ごとの坩堝２３上を搬送されて一回りすることに
より、有機層が順次に成膜されて矢印ｏｕｔ側へ搬出さ
れることを示している。

【００６１】ホルダー２１から坩堝２３へは重力による
自然落下を利用してそれぞれに供給される。供給のタイ
ミングは、それぞれの有機材料に応じた坩堝２３の加熱
温度（供給される電流量）と蒸着速度の関係から検量線
を設け、坩堝２３中の材料の減少量を見積り、坩堝２３
中には常に溶融材料２６が存在するようにフィードバッ
クシステムが採られている。

【００６２】図３は、ペレットを作製するための容器を
示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は平面図であり、図
４はこの容器を分解した状態の断面図を示す。

【００６３】図示の如く、この容器３０は熔解鍋部３
１、中蓋３２及び上蓋３３で構成され、それぞれの外縁
からは鍔３１ａ、３２ａ、３３ａが延設され、この鍔３
１ａ、３２ａ、３３ａの重ね合せればシールできる構造
になっている。容器３０の材料としては、タンタル、モ
リブデン、或いはタングステン等が好適に使用できる。

【００６４】図３（ａ）及び図４に示す仮想線は作製中
のペレット２５を示す。図３（ａ）に示すように、昇華
性が大きい原料２７は熔解鍋部３１の中に入れ、中蓋３
２及び上蓋３３を閉じて抵抗加熱によって加熱する。

【００６５】図示の如く、この中蓋３２には２カ所に穴
３４が設けられており、昇華性が大きい原料の場合は図
３（ａ）の状態で使用する。従って、加熱された昇華性
の大きい原料は熱せられて昇華し、この穴３４から上蓋
３３に一度当たった後、上蓋３３の穴３５から外部へ出
る。しかし、昇華温度近傍で加熱するので外部へ出る量
は少なく、多くは上蓋３３の内壁面３３ｂに付着する。

【００６６】しかし、昇華性が小さい原料の場合は、昇
華温度以下で加熱するので昇華することなく、熔けて熔
解鍋３１に留る。従って熔解鍋３１のみを用い、中蓋３
２及び上蓋３３は使用しなくてもペレットを作ることが
できる。

【００６７】上記したペレットの作製はいずれも真空チ
ャンバーもしくはそれに準ずる真空システム（図示省
略）内で行う。そして作製したペレットの取出しは、図
４に示すように容器３０を分解すれば容易に取出すこと
ができる。ペレット作製の真空度には制限はないが、好
ましくは、高真空度の方が高純度のペレットを得ること
ができる。

【００６８】図５は、上述したペレット２５を有機層の
材料として成膜した有機ＥＬ素子の一例を示し、ガラス
基板１１上にアノードとしてのＩＴＯ透明電極１２、ホ
ール注入層１３、ホール輸送層１４、発光層１５、電子
輸送層１６及びカソードとしての金属電極１７を順次積
層したものである。

【００６９】そして、この有機ＥＬ素子の有機層の構成
材料として、以下に示す具体例の如く、原料から作製し
たペレットを用いて有機ＥＬ素子を形成すると共に、ペ
レット化しない粉状の原料を用いた有機ＥＬ素子を比較
例として形成し、両者を比較した。

【００７０】＜具体例１＞この例では、正孔注入層材料
として、図６に示す構造式のｍ−ＭＴＤＡＴＡ（4 ,4',
4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine)
を用いた。ペレット化処理には図３に示した如く、上蓋
や中蓋を用いない開放型タンタル製（以下の各例も同
様）の熔解鍋１１にｍ−ＭＴＤＡＴＡを１．０ｇ入れ、
真空中で材料が融解するまでゆっくりと熱した。融解し
たｍ−ＭＴＤＡＴＡはガラス状のペレットになり、融解
後の昇華が起きる前に加熱を止め、室温まで徐冷した。

【００７１】昇華の有無は、膜厚センサーモニターでチ
ェックを行った。このｍ−ＭＴＤＡＴＡのペレット化
は、図３に示した容器３０を４個用いて同時に行った。
このようにして作製したｍ−ＭＴＤＡＴＡペレットは、
２０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ５ｍｍ程のペレットになっ
た。

【００７２】＜具体例２＞この例では、正孔輸送層材料
として、図７に示す構造式のα−ＮＰＤ（4,4'-bis[N-
(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)を用いた。α
−ＮＰＤはｍ−ＭＴＤＡＴＡに比べて昇華性が大きく、
具体例１のような開放型熔解鍋１１だけでは材料の昇華
によりペレット化が困難である。従って、ペレット化処
理としては、図３に示すように蓋付きで行った。図３の
状態の中にα−ＮＰＤを１．０ｇ入れ、真空中で材料が
膜厚センサーモニターで昇華が感知されるまでゆっくり
と熱した。そして、蒸着速度が１／１００ｎｍ以下状態
で加熱を止め、室温まで徐冷した。

【００７３】このα−ＮＰＤのペレット化は、具体例１
と同様に四つの容器３０を用いて同時に行った。このよ
うにして作製したα−ＮＰＤペレットは１５ｍｍ×１０
ｍｍ×厚さ３ｍｍ程のペレットになり、上蓋３３の内壁
面３３ｂに付着しペレット化していた。

【００７４】＜具体例３＞この例では、電子輸送性発光
層材料として、図８に示す構造式のＡｌｑ₃（8-hydrox
y quinorine aluminum) を用いた。Ａｌｑ₃はｍ−ＭＤ
ＡＴＡに比べて昇華性が大きく、開放型の溶解鍋１１で
は具体例２と同様に材料の昇華によりペレット化が困難
である。従って、ペレット化処理としては具体例２と同
様に蓋付きを用い、同様にＡｌｑ₃を１．０ｇ入れ、真
空中で材料が膜厚センサーモニターで昇華が感知される
までゆっくりと熱した。そして蒸着速度が１／１００ｎ
ｍ以下の状態で加熱を止め、室温まで徐冷した。

【００７５】このＡｌｑ₃のペレット化は、具体例１と
同様に四つの容器３０を用い同時に行った。このように
して作製したＡｌｑ₃ペレットは１５ｍｍ×１０ｍｍ×
厚さ３ｍｍ程のペレットになり、上蓋３３の内壁面３３
ｂに付着してペレット化していた。

【００７６】＜具体例４＞この例では、上記した具体例
１〜３で作製したペレットを用いて図５のような有機Ｅ
Ｌ素子を作製した。即ち、図１０に示すようにサイズＬ
が３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス基板１１上にＩＴＯ電極
１２（膜厚約１００ｎｍ）を設けたＩＴＯ基板上に、Ｓ
ｉＯ₂蒸着によりサイズｌが２ｍｍ×２ｍｍの発光領域
以外をマスクした有機ＥＬ素子作製用のＩＴＯガラス基
板を作製し、この基板上にホール注入層１３としてｍ−
ＭＴＤＡＴＡを３０ｎｍ、ホール輸送層１４としてα−
ＮＰＤを２０ｎｍ、電子輸送層１６としてＡｌｑ₃を５
０ｎｍ順次積層し、最後にカソードの金属電極１７とし
てＡｌの蒸着を行った。

【００７７】この有機ＥＬ素子の作製は、図１に示した
真空蒸着装置２０を用い、蒸着の初期には坩堝２３に各
材料のペレット２５を予め１個ずつ入れてセットした。
その後は既述した如く、ペレット２５を補給すること
で、チャンバー２０を大気開放することなく、図１０の
ような３０ｍｍ角の基板を約２００枚１度に作製するこ
とができた。

【００７８】＜具体例５＞この例では、発光材料とし
て、図９に示す構造式のＢＳＢ−ＢＣＮ（2,5-Bis[4-
(N,N-4-methoxydiphenylamino)styryl]-1,4-dicyanoben
zene) を用いた。ペレット化処理として具体例１と同様
に開放型の熔解鍋１１にＢＳＢ−ＢＣＮを１．０ｇ入
れ、真空中で材料が融解するまでゆっくりと熱した。融
解したＢＳＢ−ＢＣＮはガラス状のペレットになり、融
解後の昇華が起きる前に加熱を止め、室温まで徐冷し
た。

【００７９】昇華の有無は、膜厚センサーモニターでチ
ェックを行った。このＢＳＢ−ＢＣＮのペレット化は上
記した具体例１〜３と同様に、図３に示した容器３０を
４個用い同時に行った。このようにして作製したｍ−Ｍ
ＴＤＡＴＡペレットは２０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ５ｍｍ
程のペレットになった。

【００８０】次にこのＢＳＢ−ＢＣＮからなるペレット
を発光層として用い図５のような赤色を発光する有機Ｅ
Ｌ素子を作製した。即ち、図１０に示すように、サイズ
Ｌが３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス基板１１上にＩＴＯ電
極１２（膜厚約１００ｎｍ）を設けたＩＴＯ基板上に、
ＳｉＯ₂蒸着によりサイズｌが２ｍｍ×２ｍｍの発光領
域以外をマスクした有機ＥＬ素子作製用のＩＴＯガラス
基板を作製し、この基板上にホール注入層１３としてｍ
−ＭＴＤＡＴＡを３０ｎｍ、ホール輸送層１４としてα
−ＮＰＤを３０ｎｍ、発光層１５としてＢＳＢ−ＢＣＮ
を３０ｎｍ、電子輸送層１６としてＡｌｑ₃を３０ｎｍ
順次積層し、最後にカソードの金属電極１７としてＡｌ
Ｌｉ（アルミニウム・リチウム合金、Ｌｉ濃度１ｍｏｌ
％）の蒸着を行った。

【００８１】この有機ＥＬ素子の作製は、具体例４と同
様に図１に示した真空蒸着装置２０を用い、蒸着初期に
は坩堝３に各材料のペレット２５を１個ずつ予め入れて
セットした。その後は既述した如く、ペレット２５を補
給することで、チャンバー２０を大気開放することなく
図１０のような３０ｍｍ角の基板を約２００枚一度に作
製することができた。

【００８２】＜比較例１＞この例では、ペレット化せ
ず、粉末状の各有機層材料を用いて（以下の各比較例も
同様）図５のような有機ＥＬ素子を作製した。即ち、図
１０に示すように、サイズＬが３０ｍｍ×３０ｍｍのガ
ラス基板１１上にＩＴＯ電極１２（膜厚約１００ｎｍ）
を設けたＩＴＯ基板上に、ＳｉＯ₂蒸着によりサイズｌ
が２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外をマスクした有機ＥＬ
素子作製用のＩＴＯガラス基板を作製し、粉末状のｍ−
ＭＴＤＡＴＡ、α−ＮＰＤ及びＡｌｑ₃の各材料を既述
した具体例１〜３に対応させて、図３の容器に０．５〜
０．７ｇ程度入れ、この基板上にホール注入層１３とし
てｍ−ＭＴＤＡＴＡを３０ｎｍ、ホール輸送層１４とし
てα−ＮＰＤを２０ｎｍ、電子輸送層１６としてＡｌｑ
₃を５０ｎｍ順次積層し、最後にカソードの金属電極１
７としてのＡｌの蒸着を行った。

【００８３】しかしこの方法では、材料が無くなるまで
に、図１０のような３０ｍｍ角の基板を２０〜３０枚程
度蒸着するのが限界であった。

【００８４】＜比較例２＞この例では、上記した比較例
１と同様にして作製した基板上に、ホール注入層１３と
してｍ−ＭＴＤＡＴＡを３０ｎｍ、ホール輸送層１４と
してα−ＮＰＤを２０ｎｍ、電子輸送層１６としてＡｌ
ｑ₃を５０ｎｍ順次積層し、最後にカソードの金属電極
１７としてＡｌの蒸着を行った。この方法では、材料の
供給を行う前までは約４０枚の基板作製が可能であった
が、材料の供給後は、作製可能な枚数は２０〜３０枚で
あった。

【００８５】従って、この原因を追求するために材料供
給システムを点検したところ、図１及び図２に示した材
料供給用のレール２２に、粉末の有機材料が付着し、完
全に坩堝２３内に落ちずに残っていた。また、周囲に有
機材料がこぼれることもあった。さらに、材料供給後に
作製された有機ＥＬ素子は、具体例４のデバイスと比較
して、発光効率が低く、材料の混入等が示唆され、歩留
まりが悪かった。

【００８６】＜比較例３＞この例では、発光材料とし
て、図９に示す構造式のＢＳＢ−ＢＣＮ（2,5-Bis[4-
(N,N-4-methoxydiphenylamino)styryl]-1,4-dicyanoben
zene) を用いたが、ペレット化せず、原材料を粉末の状
態で供給して赤色発光の有機ＥＬ素子を作製した。

【００８７】即ち、上記比較例と同様に作製した基板上
にホール注入層１３としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを３０ｎ
ｍ、ホール輸送層１４としてα−ＮＰＤを３０ｎｍ、発
光層１５としてＢＳＢ−ＢＣＮを３０ｎｍ、電子輸送層
１６としてＡｌｑ₃を３０ｎｍ順次積層し、最後にカソ
ードの金属電極１７としてＡｌＬｉ（アルミニウム・リ
チウム合金、Ｌｉ濃度１ｍｏｌ％）の蒸着を行った。

【００８８】図１１は、図５に示した有機ＥＬ素子で、
発光層１５として具体例５のＢＳＢ−ＢＣＮをペレット
化した材料で用いた場合と、発光層１５として比較例３
に示したＢＳＢ−ＢＣＮの粉末材料を用いた場合の輝度
及び発光効率を比較するデータのグラフである。

【００８９】このグラフに示すように、ＢＳＢ−ＢＣＮ
をペレット化した材料で蒸着した場合は、印加電圧１
０．５Ｖの時に輝度は約８０００ｃｄ／ｍ²を示し、こ
のときの発光効率が０．４５〜０．５ｌｍ／Ｗの間であ
るのに対して、粉末状のＢＳＢ−ＢＣＮで蒸着した場合
は、輝度は１１Ｖで８０００ｃｄ／ｍ²とほぼ同じであ
るが、発光効率は０．２５〜０．３ｌｍ／Ｗの間となっ
ていることから粉末の材料の場合は明らかに素子の特性
が劣っていることが分かる。即ち、材料をペレット化す
ることにより、原料の水分や不純物などが取り除かれ、
材料の純度が改善されたことによる効果であると証明で
きる。

【００９０】本実施例によれば、有機ＥＬ素子の有機層
を構成する材料種ことにペレット化した材料を用い、し
かも真空中で坩堝２３にペレット化した材料を供給しな
がら蒸着が行えるので、蒸着材料補給のために蒸着チャ
ンバーを大気開放することがなく、一度に大量の素子を
作製することができる。

【００９１】また、ペレット作製用の容器は材料の昇華
性の大小に拘らず使用することができるので効率的であ
り、分解可能であるので、作製したペレットの取出しも
容易である。

【００９２】更に、ペレット化の工程は、言い換えれ
ば、蒸着材料の前処理工程でもあり、この結果、昇華精
製や残留溶媒の除去が同時に行われることになり、この
ペレットを用いることにより、特性の安定した高効率な
デバイスを安定して歩留まり良く作製することができ
る。

【００９３】上記した実施例は本発明の技術的思想に基
づいて変形することが可能である。

【００９４】例えば、図１に示した蒸着装置は実施例以
外の構成や形状にすることもでき、図２に示した坩堝２
３のペレットの供給方法も実施例以外にも任意に実施す
ることができる。

【００９５】また、図３に示したペレット作製用の容器
３０も実施例以外の構成や形状にすることもできる。特
に、作製するペレットの形状を一定の形状に規格化する
ために、例えば熔解鍋部３１及び上蓋３３の内壁面に仕
切り板を設けることもできる。

【００９６】

【発明の作用効果】上述した如く、本発明によれば、有
機層の構成材料を真空下に昇華温度以下で加熱熔解して
ペレット化し、供給手段を用いて、蒸着用容器にこのペ
レットを供給し、このペレットを用いて前記有機層を物
理的に成膜するので、その材料の供給時に飛散すること
なく、周囲の汚染もなしに迅速に供給でき、またペレッ
ト作製の過程での昇華精製や残留溶媒の除去の如き作用
による不純物のないペレット化した材料を用いることが
できる。従って特性の安定した有機層を有する電界発光
素子が得られると共に、ペレット供給手段を用いて真空
中で材料供給を行い、真空一貫プロセスにて生産性良く
電界発光素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による真空蒸着装置の模式図で
ある。

【図２】同、真空蒸着装置の一部分を示す概略断面図で
ある。

【図３】同、実施例によるペレット作製容器を示し、
（ａ）は概略断面図、（ｂ）は平面図である。

【図４】同、ペレット作製容器の分解図である。

【図５】同、実施例による有機ＥＬ素子の概略断面図で
ある。

【図６】同、有機ＥＬ素子に用いたｍ−ＭＴＤＡＴＡの
構造式である。

【図７】同、有機ＥＬ素子に用いたα−ＮＰＤの構造式
である。

【図８】同、有機ＥＬ素子に用いたＡｌｑ₃の構造式で
ある。

【図９】同、有機ＥＬ素子に用いたＢＳＢ−ＢＣＮの構
造式である。

【図１０】同、有機ＥＬ素子の形成過程の平面図であ
る。

【図１１】同、有機ＥＬ素子の特性を比較して示したグ
ラフである。

【図１２】従来例による有機ＥＬ素子を示す概略断面図
である。

【図１３】同、有機ＥＬ素子の他の例を示する。概略断
面図である。

【図１４】同、有機ＥＬ素子の具体例を示す概略断面図
である。

【符号の説明】

１１…基板、１２…ＩＴＯ電極（アノード）、１３…ホ
ール注入層、１４…ホール輸送層、１５…発光層、１６
…電子輸送層、１７…金属電極（カソード）、２０…真
空蒸着装置、２１…ホルダー、２２…供給レール、２３
…坩堝、２４…ＩＴＯ基板、２５…ペレット、２６…熔
融材料、２７…原料、３０…容器、３１…熔解鍋、３１
ａ、３２ａ、３３ａ…鍔、３２…中蓋、３３…上蓋、３
３ｂ…内壁面、３４…穴

フロントページの続き (72)発明者浅井伸利東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB11 AB18 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 FA01 4K029 AA09 BA62 BB02 BC07 BD00 CA01 DB06 DB08 DB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光領域を含む有機層が積層されている
電界発光素子を製造するに際し、前記有機層の構成材料
をペレット化し、このペレットを用いて前記有機層を物
理的に成膜する、電界発光素子の製造方法。
【請求項２】前記ペレットとして、１ｍｍ〜数ｃｍの
サイズに加工されたペレットを用いる、請求項１に記載
した電界発光素子の製造方法。
【請求項３】前記構成材料の原料を開放型又は蓋付き
の容器に入れ、真空下に昇華温度以下で加熱熔解し、徐
冷して前記ペレットを作製する、請求項１に記載した電
界発光素子の製造方法。
【請求項４】前記ペレットを前記有機層の構成材料種
ごとに蒸着用容器に入れ、順次真空蒸着する、請求項１
に記載した光学的素子の製造方法。
【請求項５】前記ペレットをホルダーに収容し、この
ホルダーから前記ペレットを前記蒸着用容器内に自然落
下させて供給する、請求項４に記載した電界発光素子の
製造方法。
【請求項６】光学的に透明な基体上に、光学的に透明
な電極、有機ホール輸送層、有機発光層及び／又は有機
電子輸送層、及び金属電極を順次積層する、請求項１に
記載した電界発光素子の製造方法。
【請求項７】有機電界発光素子として構成する、請求
項６に記載した電界発光素子の製造方法。
【請求項８】発光領域を含む有機層が積層されている
電界発光素子を製造する装置において、容器と、前記有
機層としての構成材料のペレットを収容するホルダー
と、このホルダー内に収容した前記ペレットを、前記容
器内に供給する供給手段とを有することを特徴とする電
界発光素子の製造装置。
【請求項９】前記ペレットの供給が自然落下により行
われる、請求項８に記載した電界発光素子の製造装置。
【請求項１０】前記ペレットが前記有機層の構成材料
種ごとに蒸着用容器に入れられ、順次真空蒸着される、
請求項８に記載した電界発光素子の製造装置。
【請求項１１】前記ペレットとして、１ｍｍ〜数ｃｍ
のサイズに加工されたペレットを用いる、請求項８に記
載した電界発光素子の製造装置。
【請求項１２】光学的に透明な基体上に、光学的に透
明な電極、有機ホール輸送層、有機発光層及び／又は有
機電子輸送層、及び金属電極が順次積層された電界発光
素子が製造される、請求項８に記載した電界発光素子の
製造装置。
【請求項１３】有機電界発光素子が製造される、請求
項１２に記載した電界発光素子の製造装置。
【請求項１４】発光領域を含む有機層が積層されてい
る電界発光素子の前記有機層の成膜に用いるペレットを
製造するに際し、前記有機層の構成材料の原料を真空下
に昇華温度以下で加熱熔解してペレット化する、ペレッ
トの製造方法。
【請求項１５】前記ペレットを１ｍｍ〜数ｃｍのサイ
ズに作製する、請求項１４に記載したペレットの製造方
法。
【請求項１６】前記構成材料の原料を開放型又は蓋付
きの容器に入れ、真空下に昇華温度以下に加熱熔解し、
徐冷して前記ペレットを作製する、請求項１４に記載し
たペレットの製造方法。
【請求項１７】前記原料が昇華性が大きい場合は、前
記蓋付きの容器を用いる、請求項１６に記載したペレッ
トの製造方法。
【請求項１８】前記原料が昇華性が小さい場合は、前
記開放型の容器を用いる、請求項１６に記載したペレッ
トの製造方法。