JP2000311784A - 有機電界発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長寿命、高輝度、高効率であると共に均一発
光が可能な有機ＥＬ素子を実現する。 【解決手段】 基板１０上に、陽極１２、発光層を含む
有機膜１４及び陰極１６を備える有機ＥＬ素子の製造に
あたり、有機膜１４の成膜時又は成膜後（例えば有機Ｅ
Ｌ素子部を封止用筐体２４によって封止した後）、５０
℃程度以上であって、有機膜１４の構成材料の内の最も
低いガラス転移温度Ｔｇに対しＴｇ−２０℃未満の温度
範囲で熱処理を施す。この熱処理により、有機膜１４を
その結晶化を防ぎつながら均一で緻密かつ安定した膜質
に変化させ、均一発光し、長寿命で高輝度な優れた有機
ＥＬ素子を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、有機電界発光素
子（以下有機ＥＬ素子という）、特に、有機ＥＬ素子の
特性及び信頼性向上のための製造技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、蛍光性の有機膜を２つ
の電極で挟んだ構造を備えた自発光性の素子であり、次
世代の平面光源やフラットディスプレイ素子として注目
され研究が進められている。有機膜を挟む電極の一方か
ら電子を注入し、他方の電極から正孔を注入して、電子
と正孔が有機膜内で再結合すると、有機分子が励起さ
れ、基底状態に戻る際に発光するという原理を利用して
いる。

【０００３】現在知られている有機ＥＬ素子では、透明
ガラス基板上に透明電極材料としてＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）等が用いられた透明電極、発光層を含む多層の
有機膜、金属材料からなる金属電極がこの順に積層され
ている。有機膜としては、発光層の単層構造や、正孔輸
送層と発光層との２層構造、又は正孔輸送層と発光層と
電子輸送層の３層構造が知られている。

【０００４】この有機ＥＬ素子は、初期特性として高輝
度な発光が可能であるが、長期間安定して発光させるこ
とが難しく、寿命面で改善が強く望まれている。有機Ｅ
Ｌ素子の寿命が短いことは、有機膜の耐熱性の低さが大
きく影響している。そこで、従来は、有機膜が高熱に曝
されないようにするため、有機ＥＬ素子製造の際に、陽
極、有機膜、陰極、保護膜作製および封止の工程しか行
わず、熱処理を施さないようにしていた。

【０００５】特開平１０−２８４２４８号公報では、有
機ＥＬ素子の使用時における発熱により、耐熱性の低い
有機膜が結晶化して隣接する電極層から剥離し、ダーク
スポットが発生してしまう素子の劣化現象を有機膜成膜
後の真空中の熱処理により抑制できることに着目し、有
機膜の成膜直後に真空中で基板を有機膜の融点の０．７
〜０．９倍の温度に加熱することを開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平１
０−２８４２４８号公報のように、有機膜の融点０．７
〜０．９倍の温度で処理するということは、有機膜のガ
ラス転移温度Ｔｇを超える温度で処理が行われることと
なる。有機膜が結晶化し始めるガラス転移温度Ｔｇを超
える融点付近まで加熱されると、優れた特性を発揮しう
る有機膜のアモルファス状態が崩れて結晶化し、必要な
機能が発揮できなくなってしまう。

【０００７】また一般に、精製による有機材料の高純度
化により、素子の寿命特性が向上することが知られてい
る。このような精製による有機材料の高純度化により、
有機膜中の不純物は、ある程度除去できるが、完全に除
去することはできない。また、精製したとしても、成膜
直後の膜質は不安定な状態にあるため、電荷の蓄積、有
機膜中の不純物イオンの移動、および双極子の配向によ
る輝度低下の要因となる内部電界の発生の抑制の効果
は、不十分である。

【０００８】特開平１１−４０３５２号公報には、有機
膜成膜後に有機膜の構成材料中最も低いガラス転移温度
Ｔｇに対して±２０℃の温度範囲で加熱処理すること
で、有機ＥＬ素子の長寿命化に有効であることが開示さ
れている。さらに、このガラス転移温度Ｔｇ付近の温度
範囲で熱処理することで、有機膜の結晶化を防止しつ
つ、熱処理することなく成膜しただけの有機膜に比べて
有機膜が安定化することを図ることが可能となるとの記
載がある。

【０００９】しかし、本出願人の研究により、このよう
なガラス転移温度Ｔｇ±２０℃の熱処理では、ガラス転
移温度Ｔｇ付近まで温度が上がるため、有機膜の結晶化
を完全に防止することはできず、有機膜中の分子の運動
が活発になるため、膜の安定性に欠けるという問題があ
ることが判明した。また、その結果、発光ムラが起こり
易く、有機ＥＬ素子を表示装置や平面光源として用いた
場合品質を低下させてしまうことが判明した。

【００１０】本発明は、このような有機ＥＬ素子におい
て、有機膜の膜質の改善を図り、均一発光が可能である
と共に、長寿命、高輝度、高効率な優れた特性を備えた
有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、基板上
に、陽極、発光層を含む有機膜及び陰極を備える有機電
界発光素子の製造方法において、前記有機膜の成膜時又
は成膜後、５０℃程度以上であって、前記有機膜の構成
材料の内の最も低いガラス転移温度Ｔｇに対しＴｇ−２
０℃未満の温度範囲で熱処理を施すことを特徴とする。

【００１２】また、上記方法において、前記熱処理は、
少なくとも陽極、有機膜、および陰極をこの順に形成し
た後に、実行することが好適である。例えば、陰極形成
後、素子を不活性材料雰囲気で封止した後に上記熱処理
を行えば、処理時に有機膜中に水分などの不純物が侵入
する可能性を低下させることが可能となる。

【００１３】有機膜は、成膜しただけの状態では膜質的
に不安定な状態にあり、陰極および陽極から注入される
電子と正孔のバランスが悪いことによる電荷の蓄積、有
機膜中の不純物イオンの移動、および双極子の配向が素
子駆動時に発生し、素子内部に輝度低下の要因となる電
界が形成される。この内部電界は、駆動を停止すること
により低減され、輝度がある程度は回復することが報告
されているが、連続駆動する場合、この内部電界は消滅
することがないため、半減寿命の低下に大きな影響を及
ぼすこととなる。

【００１４】これに対し本発明のように、予め上記温度
範囲で熱処理を行うことで、有機膜中の有機化合物分子
をより安定な位置に再配置させることができ、有機膜中
の電荷のトラップが減少し、イオン性不純物および双極
子を不動化することが可能となる。このため駆動初期の
輝度低下の要因となる内部電界の発生が抑制され、素子
の寿命特性が改善される。

【００１５】特に、本発明では、有機膜の構成材料中最
も低いガラス転移温度Ｔｇ−２０℃未満の低い温度の範
囲で熱処理を行うことで、素子の面内での均一発光を可
能としている。

【００１６】有機膜中の分子は、熱処理温度がガラス転
移温度Ｔｇに近づくにつれその運動（移動）が盛んにな
り、Ｔｇを超えると結晶化が起こる。従って、ガラス転
移温度付近で熱処理すると、有機膜の表面平坦性、均一
性を損ね、有機膜と膜上下に形成される電極との密着性
が低下し、発光不能ないわゆるダークスポットが発生し
てしまう。特に、外部から侵入する不純物等に曝されや
すい装置周辺領域では、電極から有機膜が剥離し易く、
装置周辺領域でのダークスポットの発生や輝度低下が起
こる。ここで、本発明のようにガラス転移温度Ｔｇより
十分低い温度「Ｔｇ−２０℃未満」で熱処理すれば、結
晶化が防止されると共に、有機膜中の分子の移動があま
り活発にならず、膜中の極性分子の分極を防ぐことがで
きる。そして、有機膜構成分子が成膜時の状態からより
安定な位置へ再配置され、均一で緻密性な膜となり、ま
た有機膜中の分子間の結合性が向上する。

【００１７】また、有機膜の構成材料としては、耐熱性
の高い材料、即ちガラス転移温度の高い有機化合物材料
を用いることが好適である。特に、本発明において行わ
れる熱処理によって効率的に有機膜の特性改善を図るに
は、有機膜を構成する材料は最も低いものでもそのガラ
ス転移温度Ｔｇが７０℃を超える材料を用いることが好
適である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。

【００１９】図１は、この発明の実施形態に係る有機Ｅ
Ｌ素子の構造を示している。この素子は、透明基板１０
上に、透明電極からなる陽極１２、有機膜１４、金属電
極などからなる陰極１６がこの順に積層されている。ま
た、これらを覆うように保護膜１８が形成され、封止用
筐体２４が封止用樹脂２６によってガラス基板１０に接
着されている。また、封止用筐体２４の内側には、酸素
及び水分を吸収する吸収材２０が設けられている。

【００２０】基板１０としては、透明な基板、例えばガ
ラス基板、石英基板などが利用可能である。なお、ガラ
ス基板を用いれば有機ＥＬ素子の大面積化においてコス
ト面で有利となる。陽極１２としては、ＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）などの透明導電性材料が利用可能であり、
陰極１６としては、ＭｇＡｇ合金、ＬｉＦ／Ａｌ積層膜
などを利用できる。保護膜１８としては、ＧｅＯ、Ｓｉ
Ｏ、ＳｉＮ膜などを使用可能であるが、省略することも
できる。吸収材２０としては、例えばＢａＯ、ＣａＯ、
アルカリ金属、アルカリ土類金属、脱酸素材（三菱瓦期
化学社製「エージレス」）等を用いることができる。封
止用筐体２４によって封止された空間には不活性なガス
や液体など封入材料２２が封入され、例えば、不活性ガ
スとしてはＮ₂、Ａｒ、Ｈｅ等、不活性液体としてはシ
リコン系の液体やフッ素系の液体が利用可能である。

【００２１】有機膜１４は、例えば、発光層のみの単層
構造、正孔輸送層と発光層との２層構造、正孔輸送層と
発光層と電子輸送層との３層構造などから構成すること
ができる。いずれの構造を採用するかは、用いる有機化
合物材料等によって決定することができる。

【００２２】そして、本実施形態では、これら単層又は
複数層で構成される有機膜１４の構成材料のうち、最も
低いガラス転移温度Ｔｇに対しＴｇ−２０℃未満で、か
つ５０℃以上の温度範囲で、有機膜１４に熱処理を施
す。

【００２３】以下、本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方
法について説明する。まず、基板１０上に陽極１２とし
てＩＴＯ電極を形成する。予めＩＴＯ膜の形成された基
板１０を用いても良い。ＩＴＯ電極が形成された基板１
０に対し、洗浄・前処理を施した後、有機膜１４（正孔
輸送層、発光層、電子輸送層）を成膜する。有機膜１４
の成膜後には、その上に、陰極１６を形成し、更に、必
要に応じて保護膜１８を形成し、有機ＥＬ素子部を得
る。次に、有機ＥＬ素子部に対し、不活性気体、また
は、不活性液体を封入しつつ封止用樹脂２６を用いて、
封止用筐体２４を接着し、素子の封止を行う。なお、吸
収材２０は、封止用筐体２４の基板１０への接着前に筐
体内壁側に形成しておく。

【００２４】封止後、得られた有機ＥＬ素子に対し、本
実施形態の特徴である熱処理を施す。熱処理温度は、５
０℃以上で、かつ有機膜の構成材料の内最も低いガラス
転移温度Ｔｇに対し、Ｔｇ−２０℃未満とする。

【００２５】この熱処理は、少なくとも、陽極１２、有
機膜１４、および陰極１６を形成した後に行うことが好
適であり、例えば、素子封止後に行うことが好適であ
る。特に素子封止後に熱処理を行えば、封止空間内には
不活性材料が封入されているため、有機膜は不活性雰囲
気中で加熱処理されることとなり、外部からの不純物が
膜中に侵入することを抑制できる。但し、陰極１６形成
後の熱処理より効果は低いが、有機膜１４の成膜時（例
えば真空蒸着時）に、この熱処理を行ってもよい。

【００２６】有機膜１４の構成有機材料のうちの最も低
いガラス転移温度Ｔｇ−２０℃未満で熱処理することに
より、処理中の有機膜の結晶化を抑えつつ、不安定な成
膜状態からより安定な位置へ有機化合物分子を再配置さ
せることができ、有機膜中の電荷のトラップが減少し、
イオン性不純物の移動および双極子の配向も低減され、
また有機膜の緻密性が向上する。なお、有機膜が緻密に
なることで有機膜中の分子間の結合性が向上し、より安
定な有機膜が得られる。この様な熱処理により有機膜の
膜質が変化した結果、寿命特性劣化の一つの要因である
有機膜中のイオン性不純物の移動、双極子の配向、有機
膜中のトラップへの電荷の蓄積に起因する内部電界の形
成が抑制される。

【００２７】特に、本実施形態ではガラス転移温度Ｔｇ
−２０℃未満と十分ガラス転移温度より低い温度で熱処
理するので、有機化合物分子の結晶化を確実に防止で
き、有機膜の表面の平滑性が結晶化により損なわれるこ
とがない。従って、基板上で均一な発光を行わせること
が可能となる。

【００２８】本実施形態において有機膜１４の用いる有
機化合物材料としては、そのガラス転移温度Ｔｇが［Ｔ
ｇ−２０℃≧５０℃］を満たすように、７０℃以上であ
る材料を用いることが好適である。但し、ガラス転移温
度Ｔｇが７０℃以上を満たしていれば、有機膜１４とし
て使用することのできる有機化合物材料は特に限定され
ない。

【００２９】例えば、有機膜の正孔輸送層としては、主
として芳香族アミン系材料を用いることができる。例え
ば下式（１）

【化１】 に示すようなＴＰＴＥ（トリフェニルアミン４量体）
や、下式（２）

【化２】 に示すようなα−ＮＰＢ（Bis [N-(1-naphthyl)-N-phen
yl] benzidine）等が使用可能である。

【００３０】また、発光層には、これまでに報告されて
いる有機発光材料を用いることができる。例えば、下記
化学式（３）〜（２０）に示すような青色発光〜黄緑色
発光を示す材料、更に現在研究が進められている赤色発
光の材料も使用可能である。

【００３１】

【化３】

【化４】

【化５】

【化６】

【化７】

【化８】

【化９】

【化１０】

【化１１】

【化１２】

【化１３】

【化１４】

【化１５】

【化１６】

【化１７】

【化１８】

【化１９】

【化２０】 有機膜の電子輸送層の材料についても既知の電子輸送材
料を使用することができる。一例として、下記化学式
（２１）〜（２４）に示すようなオキシジアゾール系の
材料などが利用可能である。

【００３２】

【化２１】

【化２２】

【化２３】

【化２４】

【実施例】（実施例１）実施例１に係る有機ＥＬ素子は
図２に示すような構成を備え、以下に示す手順で作製し
た。

【００３３】基板としてはＩＴＯが予めパターンニング
されているガラス基板を用いた。大気中で、この基板表
面をブラッシング洗浄（有機アルカリ→純水）し、次
に、ＵＶ処理（Ｏ₂ ガス中、２０ｍｉｎ）を行って、基
板表面の有機物等を除去した。その後、基板を２×１０
^-6Ｔｏｒｒまで真空引きした蒸着装置の前処理室に搬送
し、プラズマ処理（１０ｍＴｏｒｒ、５０Ｗ、６０ｓｅ
ｃ）を行い、ＩＴＯ膜の表面のエッチングと汚染物除去
をした。

【００３４】次に、基板を有機膜成膜室に真空中搬送
し、有機膜用マスクを装着し、カーボンるつぼを加熱す
ることで、正孔注入層（ＣｕＰｃ：cupper phtalocyani
ne：銅フタロシアニン）を２〜４ｎｍ／ｍｉｎのレート
で１０ｎｍの厚さに形成し、正孔輸送層として上記化学
式（１）に示すトリフェニルアミン４量体（ＴＰＴＥ：
ホドガヤ製ＴＥＬ０２２）を用い、発光層として化学式
（３）に示すキノリノールアミン錯体（Ａｌｑ3）を用
い、それぞれこの順に４〜１０ｎｍ／ｍｉｎのレートで
６０ｎｍづつ順次成膜した。尚、発光層の正孔輸送層と
の界面側２０ｎｍには、メチル化キナクリドンをＡｌｑ
3に対して１％のレートで同時蒸着することで、Ａｌｑ3
にメチル化キナクリドンをドーピングした。

【００３５】有機膜形成後、基板を金属電極成膜室に真
空搬送し、金属電極用マスクを装着し、ＭｇとＡｇをそ
れぞれ、ＢＮるつぼとＷフィラメントの抵抗加熱によ
り、成膜速度が、６ｎｍ／ｍｉｎ、０．６ｎｍ／ｍｉｎ
（体積比９：１の割合）となるように調整し、成膜し
た。

【００３６】次に、保護膜成膜室に搬送し、保護膜用マ
スクを装着し、ＭｇＦ₂ を約３０ｎｍ／ｍｉｎの成膜レ
ートで成膜した。尚、これら各膜は、２×１０^-6Ｔｏｒ
ｒ以下の真空度で特に加熱をすることなく成膜した。

【００３７】成膜完了後、素子を不活性ガスとしてのＮ
₂ ガスを充填した封止室に搬送し、周囲に紫外線硬化樹
脂を塗布した中央にくぼみを持つ金属板又はガラスを封
止用筐体として用い、これを金属電極側から素子部に被
せ、ＵＶランプで紫外線を照射することで、樹脂を硬化
させて筐体を基板上に接着し、封止構造を有する有機Ｅ
Ｌ素子を作製した。

【００３８】最後に電気炉で素子を次のような条件で熱
処理した。ここで、実施例１において有機膜は、ＴＰＴ
Ｅからなる正孔輸送層、Ａｌｑ3（メチル化キナクリド
ンのドープ層を含む）からなる発光層との２層構造によ
って構成している。ＴＰＴＥのガラス転移温度Ｔｇは１
４３℃、Ａｌｑ3のガラス転移温度Ｔｇは１６７℃であ
り、有機膜を構成する材料のうち最も低いガラス転移温
度Ｔｇは、実施例１では１４３℃である。

【００３９】このＴｇ＝１４３℃に対し、アニールなし
の有機ＥＬ素子の発光状態を図３に示し、熱処理温度と
して、５０℃、８５℃、１００℃、１２０℃、１４０
℃、１６０℃で、それぞれ１０時間アニールした有機Ｅ
Ｌ素子の発光状態を図４〜図９に示す。図３〜図９の
（ａ）は、発光させた有機ＥＬ素子を上面から観察した
状態を表しており、黒いシミ部分がダークスポットと呼
ばれる表示欠陥部分である。また各図の（ｂ）は、各
（ａ）に示す素子の左端を基準として左端からの各距離
で得られる素子の発光輝度（任意単位）を示している。

【００４０】アニールなしの有機ＥＬ素子（図３）と比
較すると、５０℃の熱処理を行った素子（図４）は、発
生するダークスポットは同程度で非常に少ない。また、
輝度は、素子の基板上の各位置において均一であり、特
に基板の周縁領域で輝度が急激に立ち上がっていること
から、基板周縁領域でも中央領域と同様の特性で発光し
ていることがわかる。図５に示す８５℃の熱処理を行っ
た有機ＥＬ素子においても、発生するダークスポットは
５０℃アニールの素子と比べて僅かに増加又はほぼ同じ
程度であり、基板の周縁領域及び中央領域での発光輝度
のバラツキはほとんどなく、基板平面内で均一な発光が
起こっていることがわかる。図６に示す１００℃の熱処
理を行った有機ＥＬ素子は、図５の８５℃熱処理の素子
と比較して、発生するダークスポットは殆ど同じ程度で
非常に少なく、また、面内での輝度も均一である。図７
に示す１２０℃の熱処理を行った有機ＥＬ素子は、本実
施例においてＴｇ−２０℃未満という熱処理条件の上限
に相当しており、面内での発光輝度はほぼ均一である
が、ダークスポットの発生数は図６と比べて増加の傾向
があり、また個々のダークスポットが大きく濃くなる傾
向が理解できる。

【００４１】次に、Ｔｇ−２０℃という熱処理条件の上
限を超える１４０℃の熱処理を行った有機ＥＬ素子は、
図８（ａ）から明らかなように、大きなダークスポット
が発生しており、特に、基板の周辺領域で発生するダー
クスポット及び輝度の低い領域が多くなっている。また
図８（ｂ）に示す輝度分布においては、基板の周縁領域
で輝度の立ち上がりが鈍っており、周縁付近での輝度低
下が発生していて、面内での均一発光性が低下している
ことがわかる。

【００４２】また、熱処理条件の上限を遥かに超える１
６０℃の熱処理を行った有機ＥＬ素子においては、図９
（ａ）に示すようにダークスポットは非常に広範囲にわ
たって発生しており、また、図９（ｂ）からもわかるよ
うに基板の端がはっきりわからないほど周縁領域で輝度
低下が起こっており、面内で均一な発光は得られていな
い。

【００４３】ガラス転移温度Ｔｇ付近での熱処理を行っ
た有機ＥＬ素子において面内で均一な発光が得られない
のは、処理温度が、ガラス転移温度Ｔｇに近づくにつ
れ、非晶質状態の有機化合物分子の動きが活発になり極
性分子の分極が起こり、またＴｇを超えると結晶化が始
まるためである。つまり、この様な高温で熱処理を行う
ことにより、有機膜の均一性、平滑性が失われてしま
い、陽極、陰極との密着性が低下し、接触不良や有機膜
の界面に不純物が侵入して発光特性が劣化するためであ
ると考えられる。特に、基板の周辺領域では、外部から
侵入する不純物の影響を受けやすく、またもともと接触
不良が起こりやすい。従って、高温で熱処理して平滑性
の損なわれた有機膜を用いた有機ＥＬ素子は、その基板
周辺領域における発光輝度の低下が中央領域に比較して
著しくなる。

【００４４】従って、有機ＥＬ素子の面内での均一な発
光を得るためには、有機膜の構成材料の内最も低いガラ
ス転移温度Ｔｇに対しＴｇ−２０℃未満（上記例では、
１２３℃未満）の条件で熱処理を行うことが必要であ
る。

【００４５】次に、上記と同じ条件で作製した有機ＥＬ
素子に対し、封止後、熱処理なし、８５℃、１４０℃及
び１６０℃でそれぞれ１０時間熱処理した場合の他の特
性測定結果について説明する。室温（〜２５℃）での注
入電流密度と発光輝度との関係（図１０）、駆動電圧と
発光輝度との関係（図１１）、注入電流密度と発光効率
の関係（図１２）の結果は以下のようになった。図１０
及び図１１に示す結果では、熱処理なしの素子と、８５
℃熱処理の素子は、注入電流密度に対する発光輝度、駆
動電圧に対する発光輝度の特性がほぼ等しく、１４０℃
熱処理の素子よりも優れていた。１６０℃熱処理の素子
では、注入電流密度に対する発光輝度、駆動電圧に対す
る発光輝度共に他とかけ離れて特性が低かった。また、
図１２に示す注入電流密度に対する発光効率では、８５
℃熱処理の素子と、１４０℃熱処理の素子は共に効率が
最も高く、１６０℃熱処理の素子は非常に効率が悪かっ
た。

【００４６】また、上記と同じ条件で作製した有機ＥＬ
素子に対し、封止後、熱処理なし、５０℃、８５℃、１
２０℃の熱処理を行った素子を室温（〜２５℃）、初期
輝度２４００ｃｄ／ｍ²の条件で駆動したところ、発光
輝度（相対輝度）の経時変化は図１３に示すような結果
となり、また駆動電圧の経時変化は図１４に示すような
結果となった。図１３に示す相対輝度の経時変化の測定
結果からは、まず、熱処理しない素子に比べ、５０℃以
上でＴｇ−２０℃未満の熱処理を行った素子の半減寿命
が大幅に延びており、最も低い５０℃熱処理の素子で
も、熱処理なしの素子と比較して倍程度の半減寿命を達
成している。更に、図１３の結果から、ＴＰＴＥのガラ
ス転移温度Ｔｇ−２０℃未満の熱処理温度であれば、熱
処理温度が高いほど、輝度低下速度は小さく、半減寿命
が長くなることがわかる。

【００４７】図１４に示す駆動電圧の経時変化の結果か
らも同様に、まず、熱処理しない素子に比べ、５０℃以
上でＴｇ−２０℃未満の熱処理を行った素子の駆動電圧
の上昇程度が小さく、さらに、熱処理温度が高いほど駆
動電圧の上昇が小さいことがわかる。

【００４８】以上の図１０〜図１４に示す結果から、駆
動特性に関しては、有機膜構成材料中、最も低いガラス
転移温度Ｔｇ−２０℃未満の熱処理温度の範囲では、処
理温度が高い方が、その特性が高くなることがわかる。

【００４９】次に、一旦駆動を停止した後、再駆動した
場合の素子特性の変化（回復率）の熱処理の有無による
違いを調べた結果について説明する。結果は、下表１

【表１】 に示す。表１では、熱処理なしの有機ＥＬ素子と１２０
℃で１０時間熱処理を行った有機ＥＬ素子を一定時間
（８００時間程度）駆動して発光させた後、２００時間
駆動を停止し、その後、再点灯した場合の輝度の回復率
を示している。表からわかるように、熱処理なしの有機
ＥＬ素子の輝度回復率が３０％であるのに対し、１２０
℃熱処理の有機ＥＬ素子の回復率は５％にとどまってい
る。この回復率の差は、熱処理（ここでは温度１２０
℃）を行うことにより、駆動前から、有機膜が緻密にな
り、また界面が安定化しているため、電荷の蓄積、有機
膜中のイオン性不純物の移動、および双極子の配向が原
因で駆動に伴い発生する内部電界の上昇による輝度の変
化が抑制され、その結果、駆動停止前と、再点灯時での
輝度の変動が少なくなることに起因すると考えられる。

【００５０】以上の実施例１に係る有機ＥＬ素子の特性
の測定結果を総合すると、まず、十分な熱処理の効果を
得るには室温より十分高い５０℃程度以上の温度とする
ことが必要で、かつ、面内で均一な発光を実現し、表示
・発光品質に直接影響するダークスポットを低減しつ
つ、駆動特性を高め長寿命を達成するには、最低のＴｇ
が１４０℃の場合に、１２０℃以下、つまり有機膜の構
成材料中の最も低いガラス転移温度Ｔｇ−２０℃未満の
温度で熱処理することが好適であることがわかる。

【００５１】次に、熱処理時間の素子特性に及ぼす影響
について調べた結果を説明する。処理温度は８５℃、１
２０℃の２種類とし、処理時間は１時間、１０時間の２
種類として測定を行った。熱処理温度８５℃で、熱処理
１時間、１０時間について調べた相対輝度の経時変化
は、図１５に示すように、１０時間の熱処理の方が、１
時間の熱処理に比べて輝度の低下速度が小さく、半減寿
命が長くなっていることが分かる。なお、熱処理なしの
素子と比べると、１時間の熱処理の素子でも半減寿命が
長くなっている。図１６に示す駆動電圧の経時変化につ
いては、熱処理温度８５℃において、１０時間の熱処理
の素子の駆動電圧上昇度は、１時間熱処理の素子の上昇
度よりも低くより寿命が延びている。また、１時間熱処
理の素子でも、熱処理なし素子よりその上昇度が低くな
っている。

【００５２】一方、１２０℃の熱処理では、図１７の輝
度の経時変化、図１８の駆動電圧の経時変化の測定結果
からわかるように、処理時間１時間と１０時間とで殆ど
違いが見られなかった。このように、有機膜構成材料中
最も低いガラス転移温度Ｔｇに対しＴｇ−２０℃未満で
あれば、熱処理温度が高い方が、寿命特性改善という観
点からは、短時間の熱処理で効果が得られることが分か
った。

【００５３】（実施例２）実施例１と同様の方法で作製
した図２の有機ＥＬ素子に対し、８５℃、４００時間の
熱処理を行い、得られた素子を高温（８５℃）下で駆動
した場合の特性について以下に説明する。

【００５４】熱処理前後での注入電流密度と発光輝度、
駆動電圧と発光輝度、および注入電流密度と発光効率の
関係の変化について調べ、さらに、初期輝度３００ｃｄ
／ｍ² になるようにＤＣ定電流駆動し、輝度と駆動電圧
の経時変化を調べた。評価結果は図１９〜２３に示す。

【００５５】図１９は、高温（８５℃）駆動下での注入
電流密度と発光輝度との関係を示し、図２０は、同じく
高温駆動下での駆動電圧と発光輝度との関係、図２１は
同様の高温駆動下での注入電流密度と発光効率との関係
を示している。図１９〜図２１において、いずれも、予
め８５℃４００時間の熱処理をした素子と、熱処理しな
い素子とで特性に差は殆ど見られない。

【００５６】図２２は、高温（８５℃）、初期輝度３０
０ｃｄ／ｍ²駆動下での輝度の経時変化を示し、図２３
は同じ駆動条件での駆動電圧の経時変化を示している。
まず、図２２に示すように、相対輝度は、熱処理の有無
に関わらず、一旦低下した後に上昇することが分かる。
これは、駆動中（測定中）に素子に加わる熱によって、
有機膜および各膜の界面が安定化され、駆動に伴い有機
膜中に発生する内部電界が低減された影響と考えられ
る。しかし、８５℃、４００時間の熱処理を予め行った
素子では、相対輝度の経時変化が非常に小さいのに対
し、熱処理なしの素子はその変化が大きい。

【００５７】なお、図２３に示すように、駆動電圧の経
時変化については、熱処理の有無による違いはほとんど
見られなかった。

【００５８】以上の結果から、高温条件で駆動が行われ
る環境では、熱処理なしに比べ、予め熱処理した有機Ｅ
Ｌ素子の方が、内部電界発生の要因が駆動前にすでに低
減されているために、輝度低下は小さく、安定した発光
が可能なことがわかる。なお、もちろん、熱処理温度
は、５０℃以上で、かつ有機膜の構成材料中最も低いガ
ラス転移温度Ｔｇに対しＴｇ−２０℃の範囲で行うこと
が好適である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、有機膜に対し、５０℃以上で、有機膜構成材料のう
ち最も低いガラス転移温度Ｔｇに対しＴｇ−２０℃未満
の温度範囲で熱処理を行うことで、有機膜の結晶化を防
止しながら、有機膜中のイオン性不純物の移動、双極子
の配向、有機膜中のトラップへの電荷の蓄積に起因する
内部電界の形成などが抑制される。このため、有機ＥＬ
素子の駆動特性の向上及び駆動特性の経時変化を低減し
て安定な発光を可能とする事ができる。

【００６０】特に、熱処理温度をＴｇ−２０℃未満の温
度に設定することで、膜の結晶化、位置による膜質のバ
ラツキを確実に防止しながら膜質改善を行うことができ
る。このため、本発明の方法によれば、基板上に形成さ
れる有機ＥＬ素子の平面内での均一な発光が可能とな
り、表示装置や平面光源として用いた場合の装置の品質
を各段に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略
構成を示す図である。

【図２】 実施例に係る有機ＥＬ素子の概略構成を示す
図である。

【図３】 熱処理なしの有機ＥＬ素子の平面発光状態及
び輝度分布を示す図である。

【図４】 ５０℃・１０時間の熱処理をした有機ＥＬ素
子の平面発光状態及び輝度分布を示す図である。

【図５】 ８５℃・１０時間の熱処理をした有機ＥＬ素
子の平面発光状態及び輝度分布を示す図である。

【図６】 １００℃・１０時間の熱処理をした有機ＥＬ
素子の平面発光状態及び輝度分布を示す図である。

【図７】 １２０℃・１０時間の熱処理をした有機ＥＬ
素子の平面発光状態及び輝度分布を示す図である。

【図８】 １４０℃・１０時間の熱処理をした有機ＥＬ
素子の平面発光状態及び輝度分布を示す図である。

【図９】 １６０℃・１０時間の熱処理をした有機ＥＬ
素子の平面発光状態及び輝度分布を示す図である。

【図１０】 室温で測定した異なる熱処理温度の有機Ｅ
Ｌ素子の注入電流密度と発光輝度との関係を示す図であ
る。

【図１１】 室温で測定した異なる熱処理温度の有機Ｅ
Ｌ素子の駆動電圧と発光輝度との関係を示す図である。

【図１２】 室温で測定した異なる熱処理温度の有機Ｅ
Ｌ素子の注入電流密度と発光効率との関係を示す図であ
る。

【図１３】 室温で測定した異なる熱処理温度の有機Ｅ
Ｌ素子の相対輝度の経時変化を示す図である。

【図１４】 室温で測定した異なる熱処理温度の有機Ｅ
Ｌ素子の駆動電圧の経時変化を示す図である。

【図１５】 室温で測定した８５℃熱処理済み有機ＥＬ
素子の相対輝度の経時変化の熱処理時間による差異を示
す図である。

【図１６】 室温で測定した８５℃熱処理済み有機ＥＬ
素子の駆動電圧の経時変化の熱処理時間による差異を示
す図である。

【図１７】 室温で測定した１２０℃熱処理済み有機Ｅ
Ｌ素子の相対輝度の経時変化の熱処理時間による差異を
示す図である。

【図１８】 室温で測定した１２０℃熱処理済み有機Ｅ
Ｌ素子の駆動電圧の経時変化の熱処理時間による差異を
示す図である。

【図１９】 高温で測定した有機ＥＬ素子の注入電流密
度と発光輝度との関係の熱処理の有無による差異を示す
図である。

【図２０】 高温で測定した有機ＥＬ素子の駆動電圧と
発光輝度との関係の熱処理の有無による差異を示す図で
ある。

【図２１】 高温で測定した有機ＥＬ素子の注入電流密
度と発光効率との関係の熱処理の有無による差異を示す
図である。

【図２２】 高温で測定した有機ＥＬ素子の相対輝度の
経時変化の熱処理の有無による差異を示す図である。

【図２３】 高温で測定した有機ＥＬ素子の駆動電圧の
経時変化の熱処理の有無による差異を示す図である。

【符号の説明】

１０ 基板（透明基板、ガラス基板）、１２ 陽極（Ｉ
ＴＯ電極）、１４ 有機膜、１６ 陰極（金属電極）、
１８ 保護膜、２０ 吸収材、２２ 封入材料、２４
封止用筐体、２６ 封止用樹脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 時任 静士 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 多賀 康訓 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB01 AB02 AB03 AB18 BB01 BB04 CA01 CA02 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 FA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、陽極、発光層を含む有機膜及
   び陰極を備える有機電界発光素子の製造方法において、 前記有機膜の成膜時又は成膜後、５０℃程度以上であっ
   て、前記有機膜の構成材料の内の最も低いガラス転移温
   度Ｔｇに対しＴｇ−２０℃未満の温度範囲で熱処理を施
   すことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の有機電界発光素子の製
   造方法において、 前記熱処理は、少なくとも、前記基板上に前記陽極、前
   記有機膜、および前記陰極をこの順に形成した後に、実
   行することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。