JP2000306666A - 有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に透明電極を形成した後の工程から保
護膜形成の工程までを外気の酸化雰囲気から隔離して、
連続して真空室中に行い、保護膜形成後に外気中に取出
すようにした有機ＥＬ素子の製造方法及び装置を提供す
ること。 【解決手段】 有機エレクトロルミネセンス素子の少な
くとも一部の、複数の層状部分を、真空槽１の周辺に形
成された複数の作業用真空室１１〜１６において順次成
膜し、保護膜の形成後に外部に取出すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機エレクトロルミ
ネセンス（ＥＬ）素子の製造方法及びその装置に係り、
特に有機エレクトロルミネセンス素子の製造に際し、基
板上に透明電極を形成した後の工程から保護膜形成の工
程までを、外気の酸化雰囲気から隔離して連続して真空
室中に行い、保護膜形成後、外気中に取出すようにした
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、薄形の新しい発光源と
して注目されている。従来有機ＥＬ素子を製造するため
に、図４に示す如く、ガラス基板３０上にＩＴＯの如き
透明電極３１を蒸着又はスパッタリングにより形成して
これをパターニングしたあと、真空室にこの透明電極３
１の形成された基板を配置して透明電極３１の上に、正
孔注入輸送層３２、発光層３３、電子注入輸送層３４、
陰極３５、Ｓｉ層３６、保護膜３７を蒸着させたり、あ
るいはスパッタリングにより順次形成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、正孔注入輸送
層３２、発光層３３、電子注入輸送層３４、陰極３５、
Ｓｉ層３６、保護膜３７を形成するために、その度に真
空室を常圧に戻してそれぞれの工程に適した材料を入
れ、真空にしたあと蒸着あるいはスパッタリングさせる
ことが必要であった。

【０００４】そのため、各工程の度に常圧に戻すことが
必要となり酸化雰囲気に露出されたり、製造時間が長く
なるという欠点があった。

【０００５】従って本発明の目的は、前記各工程毎に一
旦常圧に戻す必要のない有機ＥＬ素子の製造方法及びそ
の装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、図１に示す如く、中空柱状の真空槽１
に、基板挿入取出部１０と、複数の作業用真空室１１〜
１６を円周上に配置する。そして真空槽１の中央部分に
は、ロボット２を設置する。ロボット２には、上下左右
方向に伸縮回転可能に構成された例えば３本のアーム２
−１、２−２、２−３が設けられ、そのアーム２−３の
先端には先端保持部３が形成されている。

【０００７】作業用真空室１１〜１６は蒸着室あるいは
スパッタリング室として構成される。蒸着室は、図１
（Ｂ）に断面が示されるように、支持基部６、加熱部
７、蒸着源１７等が備えられ、支持基部６上に、後述す
るように載置された有機ＥＬウェーハ４に蒸着源からの
物質が被膜される。スパッタリング室は、図１（Ｃ）に
断面が示されるように、支持基部６と電極１８、ターゲ
ット１９が用意され、電極１８には高周波源８が接続さ
れる。

【０００８】（作用）先ず、ガラス基板に透明電極を形
成してこれをパターニングした有機ＥＬウェーハ４を後
述する保持板に保持させたあと、これを基板挿入取出部
１０を開き、真空室１１内のロボット２の先端保持部３
に保持させる。このようにして有機ＥＬウェーハ４を保
持させたあと、これを真空槽１内に入れ、真空にする。

【０００９】それから作業用真空室１１のゲートバルブ
２０を開き、有機ＥＬウェーハ４をその支持基部６に保
持させて正孔注入輸送層を蒸着させる。次にロボット２
はこの有機ＥＬウェーハ４を作業用真空室１２の支持基
部６に保持させ、発光層を蒸着させる。このようにして
作業用真空室１３にて電子注入輸送層を蒸着し、作業用
真空室１４にて陰極を蒸着し、作業用真空室１５にてＳ
ｉ層をスパッタリングし、作業用真空室１６にて保護膜
をスパッタリングで形成したあと、真空槽１を常圧に戻
し、基板挿入取出部１０から有機ＥＬ素子を取出すこと
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１、図
２及び図４にもとづき説明する。図１は本発明の一実施
例構成図、図２は本発明の作業用真空室とロボット２の
先端保持部３の要部説明図、図４は有機ＥＬ素子の構成
を示す。

【００１１】先ず図４により有機ＥＬ素子の製法につい
て説明する。

【００１２】透明電極３１は陽極となるものであって例
えばＩＴＯ等で構成され、ガラス基板３０上に蒸着又は
スパッタリングにより成膜されたあとパターニングされ
て所定の形状に整形されたもの、あるいはマスタパター
ニングされて所定の形状に成膜されたものである。

【００１３】正孔注入輸送層３２は、例えば下記化１で
表されるテトラアリールジアミン誘導体が使用される。

【００１４】

【化１】

【００１５】〔化１において、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 及びＲ
₄ はそれぞれアリール基、アルキル基、アルコキシ基、
アリールオキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子を表
す。ｒ１、ｒ２、ｒ３及びｒ４は、それぞれ０又は１〜
５の整数である。Ｒ₅ 及びＲ₆は、アルキル基、アルコ
キシ基、アミノ基、又はハロゲン原子を表し、これらは
同一でも異なるものであってもよい。ｒ５及びｒ６は、
それぞれ０又は１〜４の整数である。〕 この化１に限定されず、例えば下記化２で表されるＮ、
Ｎ′−ジ（３−メチルフェニル）−Ｎ、Ｎ′−ジフェニ
ル−４、４′−ジアミノ−１、１′ビフェニルを蒸着す
ることにより形成したものを正孔注入輸送層３２として
使用することもできる。

【００１６】

【化２】

【００１７】この外、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘
導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミ
ダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘
導体、ポリチオフェン等が使用できる。

【００１８】発光層３３は、トリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム等の金属錯体色素、テトラフェニルブ
タジェン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１２−
フタロペリノン誘導体、キナクリドン、ルブレン、スチ
リル系色素等の有機蛍光体や、前記正孔注入輸送層３２
を構成する例えば化１で表されるテトラアリールジアミ
ン誘導体と、後述する電子注入輸送層３４を構成する例
えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウムとの混合
物が使用される。この場合、異なる蒸着源より蒸発させ
る共蒸着が好ましいが、これに限定されるものではな
い。勿論蛍光性物質を含ませることもできる。

【００１９】電子注入輸送層３４は、例えばトリス（８
−キノリノラト）アルミニウム等の金属錯体色素、オキ
サジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導
体、ピリミジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン
誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオロ
レン誘導体等を蒸着することにより形成される。

【００２０】陰極３５は、仕事関数の小さい材料例えば
Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎあるいはこれらの
１種以上を含む合金例えばＭｇＡｇ（例えば重量比１
０：１）、ＭｇＩｎ等で構成される。陰極３５は蒸着又
はスパッタリングにより成膜される。

【００２１】Ｓｉ層３６は陰極３５をコーティングして
その酸化を防止するものであり、Ｓｉをスパッタリング
することで成膜される。

【００２２】保護膜３７は陰極３５の酸化防止のみなら
ず、正孔注入輸送層３２〜電子注入輸送層３４の酸化を
防止し、有機ＥＬ素子が長時間発光できるようにするも
のであり、例えばＳｉＯ₂ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等をスパッタリ
ングすることにより形成される。

【００２３】本発明では、前記正孔注入輸送層３２〜保
護膜３７の形成を図１（Ａ）に示す作業用真空室１１〜
１６で順次行うものである。

【００２４】次に図１（Ａ）に示す本発明の製造装置に
ついて説明する。図１（Ａ）において、１は真空槽、２
はロボット、３は先端保持部、４は有機ＥＬウェーハ、
１０は基板挿入取出部、１１〜１６は作業用真空室、２
０はゲートバルブである。

【００２５】真空槽１は、有機ＥＬ素子をガラス基板３
０に透明電極３１を形成したものから、正孔注入輸送層
３２、発光層３３、電子注入輸送層３４、陰極３５、Ｓ
ｉ層３６、保護膜３７を形成されるまでを連続的に行う
ものであり、内部にロボット２が設置され、また真空槽
１の周壁には作業用真空室１１〜１６が、クラスタ状に
配置されている。また真空槽１には基板挿入取出部１０
が形成されている。

【００２６】ロボット２は、有機ＥＬウェーハ４を順次
作業用真空室１１〜１６に挿入し、取出すものであり、
例えば３本のアーム２−１、２−２、２−３を有する。
これらのアーム２−１〜２−３は、そのアーム２−３の
先端に形成された先端保持部３が上下左右の３６０°の
全方向に移動回転可能に構成されている。

【００２７】先端保持部３は、有機ＥＬウェーハ４が保
持された保持板５を載置するものであり、その先端に
は、後述する支持基部６の穴部６−１、６−２に進入さ
れる突出部３−１、３−２が形成されている。

【００２８】有機ＥＬウェーハ４は、有機ＥＬ素子が製
造されるまでの中間体であり、図１（Ａ）に示す有機Ｅ
Ｌウェーハ４はガラス基板３０に透明電極３１がパター
ニング形成されたものであり、その後順次作業用真空室
１１〜１６で順次成膜されて、有機ＥＬ素子になるまで
の途中のものをいう。

【００２９】作業用真空室１１は、例えば正孔注入輸送
層３２を蒸着する、蒸着工程用の真空室であり、図１
（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。この断面図に示さ
れるように作業用真空室１１には支持基部６、加熱部
７、蒸着源１７が具備されている。作業用真空室１１で
は正孔注入輸送層３２が蒸着されるので、この室の蒸着
源１７には前記化１あるいは化２で示されるものが使用
される。

【００３０】支持基部６は、有機ＥＬウェーハ４が保持
された先端保持板５が載置されるものであり、図２に示
す如く、穴部６−１、６−２が形成されている。図２の
状態において、ロボット２の先端保持部３が右方向に移
動し、その突出部３−１、３−２が穴部６−１、６−２
に進入する。このとき、突出部３−１、３−２の上面が
支持基部６の上面よりもわずかに高い状態で進入するの
で、保持板５はそのまま支持基部６上を移動する。そし
て所定の位置に進入したとき、先端保持部３が下降する
ので、保持板５は支持基部６上の所定の位置に載置され
る。

【００３１】この状態で、ゲートバルブ２０を閉じ、加
熱部７に通電すれば、蒸着源１７が有機ＥＬウェーハ４
上に蒸着される。そして蒸着終了後、再びゲートバルブ
２０を開き、ロボット２の先端保持部３の上面が支持基
部６の上面よりも低い状態で突出部３−１、３−２が穴
部６−１、６−２に進入させ、所定の位置に進入したと
き、先端保持部３を若干上昇させる。これにより蒸着処
理された有機ＥＬウェーハ４が先端保持部３に再び載置
される。これを作業用真空室１１の外に移動し、次の作
業用真空室１２内の支持基部６上に同様に載置する。こ
のようにして順次作業用真空室における成膜処理を行う
ことができる。なお図２に示す如く、マスク９を設け、
マスク蒸着することもできる。

【００３２】作業用真空室１２は発光層３３を蒸着する
ものであり、作業用真空室１３は電子注入輸送層３４を
蒸着するものであり、作業用真空室１４は陰極２５を蒸
着するものであるので、これらの各室は、前記作業用真
空室１１と同様に構成されている。

【００３３】作業用真空室１５は例えばＳｉ層３６をス
パッタリングにより形成するスパッタリング工程用の真
空室であり、図１（Ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図である。こ
の断面図に示されるように、スパッタリング用の作業用
真空室１５でも、蒸着用の作業用真空室と同様に支持基
部６が設けられている。そしてその上方に電極１８が設
置され、その前面にターゲット１９が配置されている。
電極１８には高周波源８により高周波電圧が印加され、
室内に発生した高周波放電によりターゲットがスパッタ
リングされ、支持基部６上に載置された有機ＥＬウェー
ハ４上にＳｉ層３６が形成される。このとき室内にＡｒ
ガスが導入されスパッタを行う。

【００３４】作業用真空室１６は、例えば保護膜３７を
スパッタリングにより形成するスパッタリング工程用の
真空室であり、前記作業用真空室１５と同様に構成され
ている。

【００３５】なお、前記作業用真空室１１〜１４及び作
業用真空室１５、１６は、真空槽１の周辺に設置され、
これらはいわゆるクラスター状に設置されている。

【００３６】最初にガラス基板３０に透明電極２１を形
成した有機ＥＬウェーハ４を保持板５に保持させ、これ
を基板挿入取出部１０の窓部より入れてロボット２の先
端保持部３上に載置する。それから各作業用真空室１１
〜１６のゲートバルブ２０を開き、真空槽１を図示省略
した真空ポンプにて排気する。

【００３７】そして所定の気圧に減圧されたとき、ロボ
ット２の先端保持部３を作業用真空室１１に挿入し、そ
の支持基部６上に有機ＥＬウェーハ４を保持した保持板
５を前記の如く載置したあと、そのゲートバルブ２０を
閉める。そして加熱部７を加熱し、蒸着源１７から正孔
注入輸送層３２を蒸着させる。

【００３８】このようにして正孔注入輸送層３２が形成
された後、作業用真空室１１では、ゲートバルブ２０を
開き、ロボット２の先端保持部３を駆動して、それに正
孔注入輸送層３２が形成された有機ＥＬウェーハ４が保
持されている保持板５を、次に作業用真空室１２内の支
持基部６上に載置し、そのゲートバルブ２０を閉める。
そして加熱部７を加熱し、蒸着源１７から発光層３３を
蒸着させる。

【００３９】発光層３３が形成された後、作業用真空室
１２ではゲートバルブ２０を開き、ロボット２の先端保
持部３を駆動して、それに発光層３３が形成された有機
ＥＬウェーハ４が保持されている保持板５を、次の作業
用真空室１３内の支持基部６上に載置し、そのゲートバ
ルブ２０を閉める。そして加熱部７を加熱し、蒸着源１
７から電子注入輸送層３４を蒸着させる。

【００４０】このように電子注入輸送層３４が形成され
た後、作業用真空室１３ではゲートバルブ２０を開き、
ロボット２の先端保持部３を駆動して、それに電子注入
輸送層３４が形成された有機ＥＬウェーハ４が保持され
ている保持板５を、次の作業用真空室１４内の支持基部
６上に載置し、そのゲートバルブ２０を閉める。そして
加熱部７を加熱し、蒸着源１７から陰極３５を蒸着させ
る。

【００４１】陰極３５が形成された後、作業用真空室１
４ではゲートバルブ２０を開き、ロボット２の先端保持
部３を駆動して、それに陰極３５が形成された有機ＥＬ
ウェーハ４が保持されている保持板５を、次の作業用真
空室１５内の支持基部６上に載置し、そのゲートバルブ
２０を閉める。そして電極１８に高周波源８より高周波
を印加し、高周波放電を発生させ、ターゲット１９をス
パッタして有機ＥＬウェーハ４上にＳｉ層３６が形成さ
れる。

【００４２】Ｓｉ層３６が形成された後、作業用真空室
１５ではゲートバルブ２０を開き、ロボット２の先端保
持部３を駆動して、それにＳｉ層３６が形成された有機
ＥＬウェーハ４が保持されている保持板５を、次の作業
用真空室１６内の支持基部６上に載置し、そのゲートバ
ルブ２０を閉める。そして電極１８に高周波源８より高
周波を印加し、高周波放電を発生させ、ターゲット１９
をスパッタして有機ＥＬウェーハ４上に保護膜３７を形
成する。

【００４３】このように保護膜３７が形成された後、作
業用真空室１６ではゲートバルブ２０を開き、ロボット
２の先端保持部３を駆動して、それに保護膜３７が形成
された有機ＥＬ素子を保持されている保持板５を基板挿
入取出部１０に駆動させる。そして真空槽１内を常圧に
戻し、図示省略した窓部を開いて有機ＥＬ素子を取出
す。

【００４４】なお、前記説明では、支持基部６を各作業
用真空室の下に位置した例について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、図３（Ａ）に蒸着用
の作業用真空室１１′として代表的に示す如く、蒸着用
の加熱部７、蒸着源１７を下方におき、支持基部６を上
方においてもよい。同様に図３（Ｂ）に示す如く、スパ
ッタリング用の作業用真空室１５′としては、電極１８
やターゲット１９を下方におき支持基部６を上方におい
てもよい。

【００４５】このとき、当然のことながら有機ＥＬウェ
ーハ４は蒸着源１７あるいはターゲット１９側に面して
いる。そして支持基部６には、この有機ＥＬウェーハ４
の載置部分の下方に穴部が形成されている。

【００４６】前記実施例では、有機ＥＬ素子として正孔
注入輸送層、発光層、電子注入輸送層の３層構成の有機
ＥＬ素子例について説明したが本発明は勿論これに限定
されるものではない。例えば正孔注入輸送層・発光層＋
電子注入輸送層、正孔注入輸送層＋電子注入輸送層・発
光層の如きものに対しても同様に適用できる。また１つ
の電子注入層が発光層及び正孔注入層を兼ねる場合も本
発明に含まれるものである。

【００４７】また作業用真空室の配置は、その作業順に
従って左廻りに配置した例について説明したが、作業用
真空室の配置は作業順に限定されるものではなく、任意
に配置できる。この場合、ロボット２の有機ＥＬウェー
ハの駆動先が作業順に従って行われることになる。勿論
作業順は右廻りでもよい。

【００４８】作業用真空室の数も、図１（Ａ）に示すも
のに限定されるものではなく、例えば層数の増加などに
より工程数が増加すればこれに応じて増加することがで
きる。

【００４９】前記説明では陰極上にＳｉ膜を成膜したも
のに対してその上に保護膜を形成する場合について説明
したが本発明はこれに限定されるものではなく、他のも
のについても勿論適用できる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１に記載された本発明によれば、
真空を破らない、いわゆるクラスタツール方式で有機Ｅ
Ｌ素子を製造するので、一度真空にすれば工程が終わる
までこれを保持すればよく、工程毎に真空状態にする必
要がないので効率的である。しかも保護膜を形成したあ
とで大気中に取出すので、各層が酸化雰囲気に露出され
ることがないので、各層が酸化されないため、発光寿命
の長いものを提供することができる。

【００５１】請求項２に記載された本発明によれば各作
業用真空室は個別の膜を形成するので、高価な有機ＥＬ
材料を作業用真空室より回収して再利用することができ
る。

【００５２】請求項３に記載された本発明によれば各作
業用真空室に自動的に有機ＥＬウェーハを搬送して成膜
し、極めて効率良く有機ＥＬ素子を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例構成図である。

【図２】作業用真空室の要部説明図である。

【図３】本発明の他の実施例である。

【図４】有機ＥＬ素子の１例である。

【符号の説明】

１ 真空槽 ２ ロボット ３ 先端保持部 ４ 有機ＥＬウェーハ ５ 保持板 ６ 支持基部 ７ 加熱部 ８ 高周波源 ９ マスク １０ 基板挿入取出部 １１〜１６ 作業用真空室 １７ 蒸着源 １８ 電極 １９ ターゲット ２０ ゲートバルブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機エレクトロルミネセンス素子の少な
   くとも一部の複数の層状部分を、真空槽の周辺に形成さ
   れた複数の作業用真空室において順次成膜し、保護膜の
   形成後に外部に取出すようにしたことを特徴とする有機
   エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
2. 【請求項２】 その内部に保持搬送手段を有する真空槽
   と、この真空槽の周囲に、有機エレクトロルミネセンス
   素子を構成する層状部分を形成する複数の作業用真空室
   を設け、 前記作業用真空室において有機エレクトロルミネセンス
   素子の一層を形成したことを特徴とする有機エレクトロ
   ルミネセンス素子の製造装置。
3. 【請求項３】 前記真空槽内に、その先端部が各作業用
   真空室内に自由に移動できる可動アームを設けたことを
   特徴とする請求項２記載の有機エレクトロルミネセンス
   素子の製造装置。