JP2001345180A

JP2001345180A - 発光装置の作製方法

Info

Publication number: JP2001345180A
Application number: JP2001086544A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Kenji Fukunaga; 健司福永
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＬ層の積層数の低減を図り製造コストを低
減する。【解決手段】絶縁体１０１上に電極（ａ）１０２、Ｅ
Ｌ層１０３が設けられ、ＥＬ層１０３に対してプラズマ
処理が行われる。これによりＥＬ層１０３の表面近傍に
キャリア注入領域１０４が形成される。その上に電極
（ｂ）１０５を形成して得たＥＬ素子は、ＥＬ層１０３
は実質的に単層でありながらキャリア注入効率の高いも
のとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極間に発光性材
料を挟んだ素子（以下、発光素子という）を有する装置
（以下、発光装置という）およびその作製方法に関す
る。特に発光性材料としてＥＬ（Electro Luminescenc
e）が得られる発光性材料（以下、ＥＬ材料という）を
利用した発光素子（以下、ＥＬ素子という）を用いた発
光装置（以下、ＥＬ発光装置）に関する。なお、有機Ｅ
Ｌディスプレイや有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Orga
nic Light Emitting Diode）は本発明の発光装置に含ま
れる。

【０００２】また、本発明に用いることのできるＥＬ材
料は、一重項励起もしくは三重項励起または両者の励起
を経由して発光（燐光および／または蛍光）するすべて
の発光性材料を含む。

【０００３】

【従来の技術】ＥＬ発光装置は、陽極と陰極との間にＥ
Ｌ材料からなる膜（以下、ＥＬ膜という）を挟んだ構造
のＥＬ素子を有した構造からなる。この陽極と陰極との
間に電圧を加えてＥＬ膜中に電流を流することによりキ
ャリアを再結合させて発光させる。即ち、ＥＬ発光装置
は発光素子自体に発光能力があるため、液晶表示装置に
用いるようなバックライトが不要である。さらに視野角
が広く、軽量であるという利点をもつ。

【０００４】ＥＬ素子に用いるＥＬ層はイーストマン・
コダック社のTangらが提唱した３層、４層の積層構造が
現在の主流となっている。この構造はＥＬ層を機能分離
して、電荷輸送層と発光層とを分けた点に特徴がある。
なお、本明細書中において、ＥＬ層とは、ＥＬ膜単体の
層またはＥＬ膜を他の有機膜や無機膜と積層した層のこ
とを指す。

【０００５】ところが、最近では素子構成が多層化する
ことによって製造面でプロセスの複雑化を招き、製造コ
ストが増加する懸念が指摘されている。その流れの中
で、発光層に対して特定の不純物元素を添加し、電子輸
送層や電子注入層として用いることで積層数を低減する
という試みがなされている。

【０００６】例えば、出光興産株式会社では、発光層
（ジスチルアリーレン誘導体）の表面付近に仕事関数の
小さいセシウム（Ｃｓ）等を共蒸着により含ませ、その
添加領域を電子輸送層として用いることを提案してい
る。（第６回ＦＰＤセミナー講演予稿集,pp.83-88,電子
ジャーナル主催）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記ＥＬ素
子の多層化における問題点を鑑みてなされたものであ
り、ＥＬ素子の性能を維持若しくは向上させつつ、積層
数を低減するための技術を提供することを課題とする。

【０００８】そして、ＥＬ発光装置の製造コストを低減
し、安価なＥＬ発光装置を提供することを課題とする。
さらに、それを表示部として用いた電気器具の製品コス
トを低減することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＥＬ層に対し
て特定の効果を促進させる元素（以下、特定元素とい
う）を添加することにより、その添加領域をキャリア注
入領域、キャリア輸送領域もしくはキャリア阻止領域と
して機能させ、ＥＬ層の積層数を低減する点に特徴があ
る。また、その元素を添加する際にはプラズマ処理を用
いる点にも特徴がある。

【００１０】本発明では、ＥＬ層の劣化を招かないよう
に高真空化もしくは不活性雰囲気内で全ての処理を行
う。こうすることで酸素や水を除去し、ＥＬ層の劣化を
招くことなくＥＬ層の正孔輸送性若しくは電子輸送性を
高めることが可能となる。そのため、ＥＬ層の成膜およ
びプラズマ処理は、様々な処理室を一体化したマルチチ
ャンバー方式（クラスターツール方式ともいう）の成膜
装置若しくはインライン方式の成膜装置を用いて行うこ
とが望ましい。

【００１１】ここで本発明の典型的な例を図１に示す。
図１に示した工程は、本発明を実施してＥＬ層にキャリ
ア注入領域を形成する場合の例である。

【００１２】まず、図１（Ａ）に示すように、絶縁体１
０１上に電極（ａ）１０２を形成する。絶縁体１０１は
絶縁膜であっても良いし、絶縁基板であっても良い。ま
た、電極（ａ）１０２はＥＬ素子の陽極もしくは陰極と
なる電極であり、陽極であれば仕事関数が４．５〜５．
５の導電膜、陰極であれば仕事関数が２．０〜３．５の
導電膜を用いれば良い。なお、電極（ａ）１０２の膜厚
は１００〜３００ｎｍ（好ましくは１２０〜２００ｎ
ｍ）とする。

【００１３】次に、電極（ａ）１０２上にＥＬ層１０３
を形成する。ＥＬ層１０３は有機ＥＬ材料もしくは無機
ＥＬ材料を用いることが可能であり、有機ＥＬ材料なら
ば高分子もしくは低分子のいずれを用いても良い。本発
明はＥＬ層１０３に関わらず実施することが可能である
のでＥＬ層１０３として公知のどのような材料を用いて
も構わない。なお、ＥＬ層１０３の膜厚は３０〜１５０
ｎｍ（好ましくは５０〜８０ｎｍ）とする。

【００１４】次に、図１（Ｂ）に示すように、プラズマ
処理を行い、特定元素をＥＬ層１０３中に添加する。こ
こで特定元素とは、ＥＬ層中に添加することによってＥ
Ｌ層に特定の効果を持たせる元素であり、ＥＬ層のキャ
リア注入性、キャリア輸送性もしくはキャリア阻止性を
高める効果を示す元素である。

【００１５】ここではキャリア注入性を持たせる元素を
添加することにより、キャリア注入領域１０４を形成す
る。キャリア注入性を持たせる元素としては、電子注入
性を高めるならば周期表の１族もしくは２族に属する元
素を添加する。また、正孔注入性を高めるならばハロゲ
ン元素を添加すれば良い。

【００１６】このとき、添加方法としてはプラズマ処理
を行う。即ち、特定元素を含むガスをプラズマ化し、そ
のプラズマ中にＥＬ層１０３が晒せば良い。プラズマ処
理の利点は、ＥＬ層の表面に特定元素を付着させるか、
ＥＬ層の表面近傍、即ち表面から０．５〜１０ｎｍ（好
ましくは１〜３ｎｍ）の深さまでの範囲に選択的に特定
元素を添加できる点にある。この深さはプラズマ処理の
ＲＦ電力を調節することで制御できる。また、添加され
る特定元素の濃度は、０．０１〜３％（好ましくは０．
１〜２％）とすれば良い。

【００１７】なお、プラズマ処理により特定元素を添加
した場合、電極（ａ）１０２、ＥＬ層１０３および電極
（ｂ）１０５の積層構造におけるＳＩＭＳ（質量二次イ
オン分析）の濃度プロファイルは図１（Ｄ）のようにな
る。

【００１８】こうしてプラズマ処理を行ってＥＬ層１０
３中に特定元素を添加したら、次に図１（Ｃ）に示すよ
うに、電極（ｂ）１０５を形成する。電極（ｂ）１０５
はＥＬ素子の陽極もしくは陰極となる電極であり、陽極
であれば仕事関数が４．５〜５．５の導電膜、陰極であ
れば仕事関数が２．０〜３．５の導電膜を用いれば良
い。なお、電極（ａ）１０２の膜厚は１００〜３００ｎ
ｍ（好ましくは１２０〜２００ｎｍ）とする。

【００１９】こうして、電極（ａ）１０２、ＥＬ層１０
３（キャリア注入領域１０４を含む。）および電極
（ｂ）１０５からなるＥＬ素子が形成される。

【００２０】また、特定元素としてＥＬ層にキャリア阻
止性を高める効果を持たせる元素を添加する場合の例に
ついて図２を用いて説明する。ここではＥＬ層を成膜し
ていく途中でプラズマ処理が行われる点に特徴がある。

【００２１】まず、図２（Ａ）に示すように、絶縁体２
０１上に電極（ａ）２０２を形成する。次に、電極
（ａ）２０２上にＥＬ層２０３を途中まで形成する。次
に、途中まで形成されたＥＬ層２０３に対してプラズマ
処理を行い、特定元素をＥＬ層２０３中に添加する。こ
こではキャリア阻止性を持たせる元素を添加することに
より、キャリア阻止領域（ａ）２０４を形成する。

【００２２】キャリア阻止性とは、キャリアの移動を妨
げる方向に働く元素であり、ＥＬ層のバンドギャップを
変えてキャリアを捕獲する領域もしくはキャリアにとっ
て障壁となる領域を形成する元素である。但し、キャリ
ア阻止領域（ａ）２０４の場合、電極（ａ）２０２から
注入されたキャリアにとっては何ら機能しないが、電極
（ｂ）２０６から注入されたキャリアにとって阻止性を
持つ。

【００２３】次に、図２（Ｂ）に示すように、キャリア
阻止領域（ａ）２０４上に再びＥＬ層２０３を形成す
る。次に、ＥＬ層２０３に対してプラズマ処理を行い、
特定元素をＥＬ層２０３中に添加する。ここでは再びキ
ャリア阻止性を持たせる元素を添加することにより、キ
ャリア阻止領域（ｂ）２０５を形成する。但し、キャリ
ア阻止領域（ｂ）２０５の場合、電極（ｂ）２０６から
注入されたキャリアにとっては何ら機能しないが、電極
（ａ）２０２から注入されたキャリアにとって阻止性を
持つ。

【００２４】次に、図２（Ｃ）に示すように、キャリア
阻止領域（ｂ）２０５上に再びＥＬ層２０３を形成す
る。そして、その上に電極（ｂ）２０６を形成する。こ
うして、電極（ａ）２０２、ＥＬ層２０３（キャリア阻
止領域（ａ）２０４もしくはキャリア阻止領域（ｂ）２
０５を含む。）および電極（ｂ）２０６からなるＥＬ素
子が形成される。

【００２５】なお、ここではキャリア阻止領域を二カ所
に設けた例を示しているが、どちらか片方であっても構
わない。また、図１に示した構成と組み合わせて実施す
ることも可能である。さらに、公知のキャリア輸送層も
しくはキャリア注入層と組み合わせて実施することも可
能である。

【００２６】図２に示す作製工程によりキャリア阻止領
域を形成すると、図３に示すようなバンド構造のＥＬ素
子を得ることができる。即ち、特定の領域にキャリアで
ある電子及び正孔を閉じ込めることで再結合する確率を
増加させ、再結合効率を高めることができる。

【００２７】図３（Ａ）において、３０１は陰極、３０
２は電子輸送層、３０３は発光層、３０４は正孔輸送
層、１０５は陽極である。即ち、電子輸送層３０２、発
光層３０３および正孔輸送層３０４を含めて図２のＥＬ
層２０３に相当する。ここで発光層３０３の内部には、
電子捕獲領域（Electron Trap Region）３０６、正孔捕
獲領域（Hole Trap Region）３０７が形成される。即
ち、電子捕獲領域３０６および正孔捕獲領域３０７が図
２のキャリア阻止領域（ａ）２０４もしくはキャリア阻
止領域（ｂ）２０５のいずれかに相当する。

【００２８】ここで、電子捕獲領域３０６は、発光層３
０３の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）準位を輸送され
てきた電子を発光層内に閉じ込める作用を有する領域で
あり、発光層３０３のＬＵＭＯ準位よりも低いＬＵＭＯ
準位を示す領域を指す。また、正孔捕獲領域３０７は、
発光層３０３の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）準位を輸
送されてきた正孔を発光層内に閉じ込める作用を有する
領域であり、発光層３０３のＨＯＭＯ準位よりも高いＨ
ＯＭＯ準位を示す領域を指す。

【００２９】電子捕獲領域３０６は、発光層３０３のＬ
ＵＭＯ準位を低くくするように作用する元素を添加する
ことにより形成することができる。また、正孔捕獲領域
３０７は、発光層３０３のＨＯＭＯ準位を高くするよう
に作用する元素を添加することにより形成することがで
きる。

【００３０】図３（Ａ）に示したようなバンド構造とす
ると、図３（Ｂ）に示すようなキャリア注入過程とな
る。即ち、ＬＵＭＯ準位を輸送されてきた電子３０８は
発光層３０３の内部に設けられた電子捕獲領域３０６に
閉じ込められる。一方でＨＯＭＯ準位を輸送されてきた
正孔３０９は正孔捕獲領域３０７に閉じ込められる。そ
の結果、電子捕獲領域３０６と正孔捕獲領域３０７との
間で電子３０８と正孔３０９の再結合が起こり、発光が
得られる。このとき、本発明では電子もしくは正孔が捕
獲領域に閉じ込められた状態で再結合が行われるため、
再結合効率を従来よりも向上させることができる。

【００３１】従って、従来と同じ輝度を得るにもＥＬ素
子の駆動電圧を低く設定することができるため、発光装
置の低消費電力化が図れる。さらに、駆動電圧を下げる
ことでＥＬ層の劣化が抑制され信頼性が向上する。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下に示す実施例でもって詳細な説明を行うこととする。

【００３３】

【実施例】〔実施例１〕本実施例では、画素電極側に光
を透過するアクティブマトリクス型のＥＬ発光装置に本
発明を用いた例を示す。まず、絶縁膜を表面に成膜した
基板４０１上に公知の方法でｐチャネル型ＴＦＴ４０
２、４０３を形成する。なお、本実施例ではプレーナ型
ＴＦＴを例に挙げているが、ＴＦＴ構造を限定するもの
ではない。即ち、逆スタガ型ＴＦＴを用いても良い。

【００３４】次に、ｐチャネル型ＴＦＴ４０２、４０３
の各々に対して電気的に接続された画素電極４０４、４
０５を形成する。画素電極４０４、４０５としてはＥＬ
素子の陽極として機能するため仕事関数の大きい材料を
用いる。従って本実施例では可視光に対して透明な酸化
物導電膜（酸化インジウム、酸化スズもしくは酸化亜鉛
からなる膜またはこれらを組み合わせた化合物膜）を用
いる。この酸化物導電膜にはガリウムを添加しても良
い。（図４（Ａ））

【００３５】次に、画素電極４０４、４０５の端部を囲
むようにバンク４０６、４０７を樹脂膜で形成し、その
上にＥＬ層４０８を形成する。本実施例ではバンク４０
６、４０７をアクリル膜で形成し、ＥＬ層４０８をスピ
ンコート法により形成する。ＥＬ層４０８の材料として
は、高分子有機材料であるポリフルオレンを用いる。も
ちろん、ポリフルオレンに蛍光物質を添加して色度制御
を行っても良い。（図４（Ｂ））

【００３６】次に、ＥＬ層４０８に対してプラズマ処理
を行い、電子注入領域４０９を形成する。プラズマ処理
は、処理室内に周期表の１族もしくは２族に属する元素
（典型的にはリチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグ
ネシウム、カリウム、カルシウム、セシウムもしくはバ
リウム）を含むガスを流し、電極間にプラズマを形成し
て、そのプラズマにＥＬ層４０８を晒すことにより行わ
れる。このとき、ＥＬ層４０８の温度上昇を防ぐために
電極を冷却しつつ処理を行うことが好ましい。（図４
（Ｃ））

【００３７】次に、陰極４１０としてアルミニウムとリ
チウムとを共蒸着した合金膜を３００ｎｍの厚さに形成
し、さらにその上にパッシベーション膜４１１として窒
化珪素膜をスパッタ法により形成する。これに炭素膜、
具体的にはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を
積層することも有効である。

【００３８】以上のようにして、図４（Ｄ）に示す構造
の発光装置が完成する。この後は、ＥＬ素子が外気に触
れないように、ＥＬ素子を樹脂で封入するか、ＥＬ素子
を密閉空間に封入すれば良い。こうして得たＥＬ発光装
置は、作製工程が簡略化されているため歩留まりも高
く、さらにＥＬ材料の使用量が従来よりも少なくて済む
ので製造コストを低減することができる。

【００３９】なお、本実施例ではアクティブマトリクス
型の発光装置に図１で説明した構成を実施した例を示し
ているが、ＥＬ層４０８に対して図２で説明した構成を
実施することも可能である。

【００４０】また、本実施例に示した発光装置の表示面
（画像を観測する面）に偏光板を設けても良い。この偏
光板は、外部から入射した光の反射を抑え、観測者が表
示面に映り込むことを防ぐ効果を有する。一般的には円
偏光板が用いられている。但し、ＥＬ層から発した光が
偏光板により反射されて内部に戻されることを防ぐた
め、屈折率を調節して内部反射の少ない構造とすること
が望ましい。

【００４１】〔実施例２〕本実施例では、画素電極側で
光を反射するアクティブマトリクス型のＥＬ発光装置に
本発明を用いた例を示す。まず、絶縁膜を表面に成膜し
た基板５０１上に公知の方法でｎチャネル型ＴＦＴ５０
２、５０３を形成する。なお、本実施例ではプレーナ型
ＴＦＴを例に挙げているが、ＴＦＴ構造を限定するもの
ではない。即ち、逆スタガ型ＴＦＴを用いても良い。

【００４２】このとき、ｎチャネル型ＴＦＴ５０２、５
０３の各々においてドレイン配線を画素電極５０４、５
０５として用いる。本実施例の場合、画素電極５０４、
５０５にて発光を反射する必要があるから、画素電極５
０４、５０５としては反射性の高い金属膜を用いる。ま
た、同時にＥＬ素子の陰極としても機能するため仕事関
数の小さい材料を含む金属膜を用いる。本実施例では、
アルミニウムとリチウムを含む合金膜を用いる。（図５
（Ａ））

【００４３】次に、画素電極５０４、５０５の端部を囲
むようにバンク５０６、５０７を樹脂膜で形成し、その
上にＥＬ層５０８を形成する。本実施例ではバンク５０
６、５０７をアクリル膜で形成し、ＥＬ層５０８を蒸着
法により形成する。ＥＬ層５０８の材料としては、低分
子有機材料であるＡｌｑ₃（トリス−８−キノリノラト
アルミニウム錯体）用いる。もちろん、Ａｌｑ₃に蛍光
物質を添加して色度制御を行っても良い。（図５
（Ｂ））

【００４４】次に、ＥＬ層５０８に対してプラズマ処理
を行い、正孔注入領域５０９を形成する。プラズマ処理
は、処理室内にハロゲン元素（典型的にはフッ素、塩
素、臭素もしくは沃素）を含むガスを流し、電極間にプ
ラズマを形成して、そのプラズマにＥＬ層５０８を晒す
ことにより行われる。このとき、ＥＬ層５０８の温度上
昇を防ぐために電極を冷却しつつ処理を行うことが好ま
しい。（図５（Ｃ））

【００４５】次に、陽極５１０として酸化亜鉛に酸化ガ
リウムを添加した酸化物導電膜３００ｎｍの厚さに形成
し、さらにその上にパッシベーション膜５１１として窒
化珪素膜をスパッタ法により形成する。これに炭素膜、
具体的にはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を
積層することも有効である。

【００４６】以上のようにして、図５（Ｄ）に示す構造
の発光装置が完成する。この後は、ＥＬ素子が外気に触
れないように、ＥＬ素子を樹脂で封入するか、ＥＬ素子
を密閉空間に封入すれば良い。こうして得たＥＬ発光装
置は、作製工程が簡略化されているため歩留まりも高
く、さらにＥＬ材料の使用量が従来よりも少なくて済む
ので製造コストを低減することができる。

【００４７】なお、本実施例ではアクティブマトリクス
型の発光装置に図１で説明した構成を実施した例を示し
ているが、ＥＬ層５０８に対して図２で説明した構成を
実施することも可能である。

【００４８】〔実施例３〕本実施例では、基板を通して
光を放射するパッシブマトリクス型のＥＬ発光装置に本
発明を用いた例を示す。まず、絶縁膜を表面に成膜した
基板６０１上に陽極６０２を形成する。本実施例では陽
極６０２として酸化インジウムと酸化スズとの化合物か
らなる酸化物導電膜用いる。（図６（Ａ））

【００４９】この陽極６０２は紙面と平行な方向に帯状
に形成され、それが紙面に垂直な方向にストライプ状に
並んでいる。この構造は公知のパッシブマトリクス型発
光装置と同様である。

【００５０】次に、陽極６０２に直交するように隔壁６
０３を形成する。隔壁６０３は陰極となる金属膜を分離
するために設けられる。本実施例では二層の樹脂膜を用
い、Ｔ字型になるように加工する。このような構造は上
層に比べて下層のエッチングレートが速い条件でエッチ
ングを行えば得ることができる。

【００５１】次に、ＥＬ層６０４を形成する。本実施例
ではＥＬ層６０４を蒸着法により形成する。ＥＬ層６０
４の材料としては、低分子有機材料であるＡｌｑ₃（ト
リス−８−キノリノラトアルミニウム錯体）用いる。も
ちろん、Ａｌｑ₃に蛍光物質を添加して色度制御を行っ
ても良い。

【００５２】次に、ＥＬ層６０４に対してプラズマ処理
を行い、電子注入領域６０５を形成する。プラズマ処理
は、処理室内に周期表の１族もしくは２族に属する元素
（典型的にはリチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグ
ネシウム、カリウム、カルシウム、セシウムもしくはバ
リウム）を含むガスを流し、電極間にプラズマを形成し
て、そのプラズマにＥＬ層６０４を晒すことにより行わ
れる。このとき、ＥＬ層６０４の温度上昇を防ぐために
電極を冷却しつつ処理を行うことが好ましい。（図６
（Ｂ））

【００５３】次に、陰極６０６としてアルミニウムとリ
チウムとを共蒸着した合金膜を３００ｎｍの厚さに形成
する。このとき、陰極６０６は隔壁６０３に沿って分離
され、紙面奥に向かって帯状に形成され、ストライプ状
に並んで形成される。さらにその上にパッシベーション
膜６０７として樹脂膜をインクジェット法もしくは印刷
法により形成する。これに炭素膜、具体的にはＤＬＣ
（ダイヤモンドライクカーボン）膜を積層することも有
効である。

【００５４】以上のようにして、図６（Ｃ）に示す構造
の発光装置が完成する。この後は、ＥＬ素子が外気に触
れないように、ＥＬ素子を樹脂で封入するか、ＥＬ素子
を密閉空間に封入すれば良い。こうして得たＥＬ発光装
置は、作製工程が簡略化されているため歩留まりも高
く、さらにＥＬ材料の使用量が従来よりも少なくて済む
ので製造コストを低減することができる。

【００５５】なお、本実施例ではパッシブマトリクス型
の発光装置に図１で説明した構成を実施した例を示して
いるが、ＥＬ層６０４に対して図２で説明した構成を実
施することも可能である。

【００５６】〔実施例４〕本実施例では、基板の上方に
向けて光を放射するパッシブマトリクス型のＥＬ発光装
置に本発明を用いた例を示す。まず、絶縁膜を表面に成
膜した基板７０１上に陰極７０２を形成する。本実施例
では陰極７０２としてアルミニウム膜にＭｇＡｇ膜（マ
グネシウムと銀を共蒸着した金属膜）を積層した構造の
電極を用いる。（図７（Ａ））

【００５７】この陰極７０２は紙面と平行な方向に帯状
に形成され、それが紙面に垂直な方向にストライプ状に
並んでいる。

【００５８】次に、陰極７０２に直交するように隔壁７
０３を形成する。隔壁７０３は陽極となる酸化物導電膜
を分離するために設けられる。本実施例では二層の樹脂
膜を用い、Ｔ字型になるように加工する。このような構
造は上層に比べて下層のエッチングレートが速い条件で
エッチングを行えば得ることができる。

【００５９】次に、ＥＬ層７０４を形成する。本実施例
ではＥＬ層７０４を蒸着法により形成する。ＥＬ層７０
４の材料としては、低分子有機材料であるＡｌｑ₃（ア
ルミキノリラト錯体）用いる。もちろん、Ａｌｑ₃に蛍
光物質を添加して色度制御を行っても良い。

【００６０】次に、ＥＬ層７０４に対してプラズマ処理
を行い、正孔注入領域７０５を形成する。プラズマ処理
は、処理室内にハロゲン元素（典型的にはフッ素、塩
素、臭素もしくは沃素）を含むガスを流し、電極間にプ
ラズマを形成して、そのプラズマにＥＬ層７０４を晒す
ことにより行われる。このとき、ＥＬ層７０４の温度上
昇を防ぐために電極を冷却しつつ処理を行うことが好ま
しい。（図７（Ｂ））

【００６１】次に、陽極７０６として酸化インジウムと
酸化亜鉛との化合物からなる酸化物導電膜を３００ｎｍ
の厚さに形成する。このとき、陽極７０６は隔壁７０３
に沿って分離され、紙面奥に向かって帯状に形成され、
ストライプ状に並んで形成される。さらにその上にパッ
シベーション膜７０７として樹脂膜をインクジェット法
もしくは印刷法により形成する。これに炭素膜、具体的
にはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を積層す
ることも有効である。

【００６２】以上のようにして、図７（Ｃ）に示す構造
の発光装置が完成する。この後は、ＥＬ素子が外気に触
れないように、ＥＬ素子を樹脂で封入するか、ＥＬ素子
を密閉空間に封入すれば良い。こうして得たＥＬ発光装
置は、作製工程が簡略化されているため歩留まりも高
く、さらにＥＬ材料の使用量が従来よりも少なくて済む
ので製造コストを低減することができる。

【００６３】なお、本実施例ではパッシブマトリクス型
の発光装置に図１で説明した構成を実施した例を示して
いるが、ＥＬ層７０４に対して図２で説明した構成を実
施することも可能である。

【００６４】〔実施例５〕本発明の成膜装置について図
８を用いて説明する。図８において、８０１は搬送室
（Ａ）であり、搬送室（Ａ）８０１には搬送機構（Ａ）
８０２が備えられ、基板８０３の搬送が行われる。搬送
室（Ａ）８０１は減圧雰囲気にされており、各処理室と
はゲートによって遮断されている。各処理室への基板の
受け渡しは、ゲートを開けた際に搬送機構（Ａ）によっ
て行われる。また、搬送室（Ａ）８０１を減圧するに
は、油回転ポンプ、メカニカルブースターポンプ、ター
ボ分子ポンプ若しくはクライオポンプなどの排気ポンプ
を用いることが可能であるが、水分の除去に効果的なク
ライオポンプが好ましい。

【００６５】図８の成膜装置では、搬送室（Ａ）８０１
の側面に排気ポート８０４が設けられ、その下に排気ポ
ンプが設置される。このような構造とすると排気ポンプ
のメンテナンスが容易になるという利点がある。

【００６６】以下に、各処理室についての説明を行う。
なお、搬送室（Ａ）８０１は減圧雰囲気となるので、搬
送室（Ａ）８０１に直接的に連結された処理室には全て
排気ポンプ（図示せず）が備えられている。排気ポンプ
としては上述の油回転ポンプ、メカニカルブースターポ
ンプ、ターボ分子ポンプ若しくはクライオポンプが用い
られる。

【００６７】まず、８０５は基板のセッティング（設
置）を行うストック室であり、ロードロック室とも呼ば
れる。ストック室８０５はゲート８００aにより搬送室
（Ａ）８０１と遮断され、ここに基板１０３をセットし
たキャリア（図示せず）が配置される。なお、ストック
室８０５は基板搬入用と基板搬出用とで部屋が区別され
ていても良い。また、ストック室８０５は上述の排気ポ
ンプと高純度の窒素ガスまたは希ガスを導入するための
パージラインを備えている。

【００６８】また、本実施例では基板８０３を、素子形
成面を下向きにしてキャリアにセットする。これは後に
気相成膜（スパッタまたは蒸着による成膜）を行う際
に、フェイスダウン方式（デポアップ方式ともいう）を
行いやすくするためである。フェイスダウン方式とは、
基板の素子形成面が下を向いた状態で成膜する方式をい
い、この方式によればゴミの付着などを抑えることがで
きる。

【００６９】次に、８０６は搬送室（Ｂ）であり、スト
ック室８０５とはゲート８００bを介して連結され、搬
送機構（Ｂ）８０７を備えている。また、８０８は焼成
室（ベーク室）であり、ゲート８００cを介して搬送室
（Ｂ）８０６と連結している。なお、焼成室８０８は基
板の面の上下を反転させる機構を有する。即ち、フェイ
スダウン方式で搬送されてきた基板はここで一旦フェイ
スアップ方式に切り替わる。これは次の液相成膜室８０
９での処理がフェイスアップ方式で行えるようにするた
めである。また逆に、液相成膜室８０９で処理を終えた
基板は再び焼成室８０８に戻ってきて焼成され、再び上
下を反転させてフェイスダウン方式に切り替わり、スト
ック室８０５へ戻る。

【００７０】ところで液相成膜室８０９はゲート８００
dを介して搬送室（Ｂ）８０６と連結している。液相成
膜室８０９はＥＬ材料を含む溶液を基板上に塗布するこ
とでＥＬ材料を含む膜を形成する成膜室であり、なお、
成膜されるＥＬ材料は、発光層として用いるものだけで
なく、電荷注入層、電荷輸送層もしくは電荷阻止層をも
含む。また、公知の如何なるＥＬ材料を用いても良い。

【００７１】スピンコート法などの液相処理により成膜
されるＥＬ材料としては、ＰＰＶ（ポリパラフェニレン
ビニレン）誘導体、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）
誘導体またはポリフルオレン誘導体が挙げられる。これ
はπ共役ポリマーとも呼ばれる。また、電荷注入層とし
ては、ＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ
（ポリアニリン）が挙げられる。

【００７２】また、液相成膜室８０９の内部は不活性雰
囲気としておくことが望ましく、さらに不活性雰囲気を
与圧（好ましくは２〜３気圧）としておくことで液相成
膜室８０９内の圧力を高め、酸素の混入を極力防ぐ手段
をとっても良い。

【００７３】次に、８１０で示されるのは本発明のプラ
ズマ処理を行うプラズマ処理室であり、プラズマ処理室
８１０はゲート８００eにより搬送室（Ａ）８０１と遮
断される。プラズマ処理室はＥＬ素子の作製プロセスに
よって様々に変えることができるが、本発明の用途以外
にもＥＬ素子の陽極となる酸化物導電膜表面の改善処理
に用いることも可能である。

【００７４】次に、８１１は蒸着法またはスパッタ法に
より導電膜またはＥＬ材料を形成するための気相成膜室
であり、ゲート８００fを介して搬送室（Ａ）８０１に
連結される。本実施形態では気相成膜室８１１として蒸
着室を設けており、内部に複数の蒸着源を設置できる。
また、抵抗加熱または電子ビームにより蒸着源を蒸発さ
せ、成膜を行うことができる。

【００７５】この気相成膜室８１１で形成される導電膜
はＥＬ素子の陰極側の電極として設けられる導電膜であ
り、仕事関数の小さい金属、代表的には周期表の１族も
しくは２族に属する元素（代表的にはリチウム、マグネ
シウム、セシウム、カルシウム、カリウム、バリウム、
ナトリウムもしくはベリリウム）またはそれらに近い仕
事関数をもつ金属を蒸着できる。また、低抵抗な導電膜
としてアルミニウム、銅もしくは銀を蒸着することもで
きる。さらに、透明導電膜として酸化インジウムと酸化
スズとの化合物からなる導電膜や酸化インジウムと酸化
亜鉛との化合物からなる導電膜を蒸着法により形成する
ことも可能である。

【００７６】また、気相成膜室８１１では公知のあらゆ
るＥＬ材料（特に低分子系有機ＥＬ材料）を形成するこ
とが可能である。発光層の代表例としてはＡｌｑ₃（ト
リス−８−キノリノラトアルミニウム錯体）もしくはＤ
ＳＡ（ジスチルアリーレン誘導体）があり、電荷注入層
の代表例としてはＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）、Ｌｉ
Ｆ（フッ化リチウム）もしくはａｃａｃＫ（カリウムア
セチルアセトネート）があり、電荷輸送層の代表例とし
てはＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）もしくはＮＰ
Ｄ（アントラセン誘導体）が挙げられる。

【００７７】また、上記ＥＬ材料と蛍光物質（代表的に
は、クマリン６、ルブレン、ナイルレッド、ＤＣＭ、キ
ナクリドン等）とを共蒸着することも可能である。蛍光
物質としては公知の如何なる材料を用いても良い。ま
た、ＥＬ材料と周期表の１族または２族に属する元素と
を共蒸着して発光層の一部に電荷輸送層または電荷注入
層としての役割をもたせることも可能である。なお、共
蒸着とは、同時に蒸着源を加熱し、成膜段階で異なる物
質を混合する蒸着法をいう。

【００７８】いずれにしてもゲート８００fによって搬
送室（Ａ）８０１と遮断され、真空下で有機ＥＬ材料ま
たは導電膜の成膜が行われる。なお、成膜はフェイスダ
ウン方式（デポアップ方式）で行われる。

【００７９】次に、８１２は封止室（封入室またはグロ
ーブボックスともいう）であり、ゲート８００gを介し
て搬送室（Ａ）８０１に連結されている。封止室８１２
では、最終的にＥＬ素子を密閉空間に封入するための処
理が行われる。この処理は形成されたＥＬ素子を酸素や
水分から保護するための処理であり、シーリング材で機
械的に封入する、又は熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化
性樹脂で封入するといった手段を用いる。

【００８０】シーリング材としては、ガラス、セラミッ
クス、金属などの材料を用いることができるが、シーリ
ング材側に光を出射する場合は透光性でなければならな
い。また、シーリング材と上記ＥＬ素子が形成された基
板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂を用いて貼り
合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を
硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸
化バリウム等の乾燥剤や酸化防止剤を設けることも有効
である。

【００８１】また、シーリング材とＥＬ素子の形成され
た基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹
脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹
脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウム等の乾
燥剤を添加しておくことは有効である。

【００８２】図８に示した成膜装置では、封止室８１２
の内部に紫外光を照射するための機構（以下、紫外光照
射機構という）８１３が設けられており、この紫外光照
射機構８１３から発した紫外光によって紫外光硬化性樹
脂を硬化させる構成となっている。なお、封止室８１２
内の作業は、グローブを用いた手作業であっても構わな
いが、コンピュータ制御により機械的に行われるような
構造となっていることが好ましい。シーリング材を用い
る場合には、液晶のセル組み工程で用いられるようなシ
ール剤（ここでは熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹
脂）を塗布する機構と、基板を貼り合わせる機構と、シ
ール剤を硬化させる機構とが組み込まれていることが好
ましい。

【００８３】また、封止室８１２の内部は排気ポンプを
取り付けることで減圧することも可能である。上記封入
工程をロボット操作で機械的に行う場合には、減圧下で
行うことで酸素や水分の混入を防ぐことができる。ま
た、逆に封止室８１２の内部を与圧とすることも可能で
ある。この場合、高純度な窒素ガスや希ガスでパージし
つつ与圧とし、外気から酸素等が侵入することを防ぐ。

【００８４】次に、封止室８１２には受渡室（パスボッ
クス）８１４が連結される。受渡室８１４には搬送機構
（Ｃ）８１５が設けられ、封止室８１２でＥＬ素子の封
入が完了した基板を受渡室８１４へと搬送する。受渡室
８１４も排気ポンプを取り付けることで減圧することが
可能である。この受渡室８１４は封止室８１２を直接外
気に晒さないようにするための設備であり、ここから基
板を取り出す。

【００８５】以上のように、図８に示した成膜装置を用
いることで完全にＥＬ素子を密閉空間に封入するまで外
気に晒さずに済む。さらに、液相成膜室８０９では、酸
素濃度が極端に低い不活性雰囲気にて有機ＥＬ材料の成
膜を行うため、殆ど酸素のない状態での成膜が可能とな
る。以上のことから従来よりも信頼性の高いＥＬ発光装
置を作製することが可能となる。

【００８６】〔実施例６〕本発明において、三重項励起
子からの燐光を発光に利用できるＥＬ材料を用いること
で、外部発光量子効率を飛躍的に向上させることができ
る。これにより、ＥＬ素子の低消費電力化、長寿命化、
および軽量化が可能になる。ここで、三重項励起子を利
用し、外部発光量子効率を向上させた報告を示す。 (T.Tsutsui, C.Adachi, S.Saito, Photochemical Proce
sses in Organized Molecular Systems, ed.K.Honda,
(Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437.) 上記論文に報告されたＥＬ材料（クマリン色素）の分子
式を以下に示す。

【００８７】

【化１】

【００８８】(M.A.Baldo, D.F.O'Brien, Y.You, A.Shou
stikov, S.Sibley, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Natur
e 395 (1998) p.151.) 上記論文に報告されたＥＬ材料（Ｐｔ錯体）の分子式を
以下に示す。

【００８９】

【化２】

【００９０】(M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrrows,
M.E.Thompson, S.R.Forrest, Appl.Phys.Lett.,75 (199
9) p.4.) (T.Tsutsui, M.-J.Yang, M.Yahiro, K.Nakamura, T.Wat
anabe, T.tsuji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Mayaguchi,
Jpn.Appl.Phys., 38 (12B) (1999) L1502.) 上記論文に報告されたＥＬ材料（Ｉｒ錯体）の分子式を
以下に示す。

【００９１】

【化３】

【００９２】以上のように三重項励起子からの燐光発光
を利用できれば原理的には一重項励起子からの蛍光発光
を用いる場合より３〜４倍の高い外部発光量子効率の実
現が可能となる。なお、本実施例の構成は、実施例１〜
実施例５のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施す
ることが可能である。

【００９３】〔実施例７〕本発明を実施して形成された
発光装置は、自発光型であるため液晶表示装置に比べて
明るい場所での視認性に優れ、しかも視野角が広い。従
って、様々な電気器具の表示部として用いることができ
る。その際、本発明の発光装置はパッシブ型の発光装置
でありながらも配線抵抗を減らすことで大画面化を可能
としているため、用途も幅広いものとすることができ
る。

【００９４】本発明の電気器具としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッド
マウントディスプレイ）、カーナビゲーションシステ
ム、カーオーディオ、ノート型パーソナルコンピュー
タ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュー
タ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍）、記録
媒体を備えた画像再生装置（具体的にはコンパクトディ
スク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（ＬＤ）
又はデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）等の記録
媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備
えた装置）などが挙げられる。それら電気器具の具体例
を図９、図１０に示す。

【００９５】図９（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐
体２００１、支持台２００２、表示部２００３を含む。
本発明の発光装置は表示部２００３に用いることができ
る。ＥＬディスプレイは自発光型であるためバックライ
トが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とす
ることができる。

【００９６】図９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２
１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作ス
イッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６
を含む。本発明の発光装置は表示部２１０２に用いるこ
とができる。

【００９７】図９（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体
２２０１、表示部２２０２、接眼部部２２０３、操作ス
イッチ２２０４を含む。本発明の発光装置は表示部２２
０２に用いることができる。

【００９８】図９（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装
置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２３０
１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、
操作スイッチ２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部
（ｂ）２３０５を含む。表示部（ａ）は主として画像情
報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示す
るが、本発明の発光装置はこれら表示部（ａ）、（ｂ）
に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再
生装置には、ＣＤ再生装置、ゲーム機器なども含まれう
る。

【００９９】図９（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュ
ータであり、本体２４０１、表示部２４０２、受像部２
４０３、操作スイッチ２４０４、メモリスロット２４０
５を含む。本発明の電気光学装置は表示部２４０２に用
いることができる。この携帯型コンピュータはフラッシ
ュメモリや不揮発性メモリを集積化した記録媒体に情報
を記録したり、それを再生したりすることができる。

【０１００】図９（Ｆ）はパーソナルコンピュータであ
り、本体２５０１、筐体２５０２、表示部２５０３、キ
ーボード２５０４を含む。本発明の発光装置は表示部２
５０３に用いることができる。

【０１０１】なお、将来的にＥＬ材料の発光輝度が高く
なれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投
影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用
いることも可能となる。

【０１０２】また、上記電子装置はインターネットやＣ
ＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて
配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情
報を表示する機会が増してきている。ＥＬ材料の応答速
度は非常に高いため、そのような動画表示を行うに適し
ている。

【０１０３】また、発光装置は発光している部分が電力
を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報
を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特
に携帯電話やカーオーディオのような文字情報を主とす
る表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背
景として文字情報を発光部分で形成するように駆動する
ことが望ましい。

【０１０４】ここで図１０（Ａ）は携帯電話であり、本
体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０
３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ
２６０６を含む。本発明の発光装置は表示部２６０４に
用いることができる。なお、表示部２６０４は黒色の背
景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を
抑えることができる。

【０１０５】また、図１０（Ｂ）は車載用オーディオ
（カーオーディオ）であり、本体２７０１、表示部２７
０２、操作スイッチ２７０３、２７０４を含む。本発明
の発光装置は表示部２７０２に用いることができる。ま
た、本実施例では車載用オーディオを示すが、据え置き
型オーディオに用いても良い。なお、表示部２７０４は
黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑
えられる。なお、表示部２７０４に用いる発光装置にス
ティックドライバを設ける場合は、数個に分割して設け
ることが好ましい。

【０１０６】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電気器具に用いることが可能であ
る。また、本実施例の電気器具は実施例１〜６の構成を
自由に組み合わせた発光装置を用いることで得ることが
できる。

【０１０７】

【発明の効果】本発明を実施することでＥＬ素子の性能
を維持若しくは向上させつつ、積層数を低減することが
可能となる。そして、ＥＬ発光装置の製造コストを低減
し、安価なＥＬ発光装置を提供することができる。さら
に、それを表示部として用いた電気器具の製品コストを
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＬ層の作製工程を示す図。

【図２】ＥＬ層の作製工程を示す図。

【図３】ＥＬ素子のバンド構造を示す図。

【図４】発光装置の作製工程を示す図。

【図５】発光装置の作製工程を示す図。

【図６】発光装置の作製工程を示す図。

【図７】発光装置の作製工程を示す図。

【図８】成膜装置の構成を示す図。

【図９】電気器具の一例を示す図。

【図１０】電気器具の一例を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁体の上に陽極を形成し、該陽極の上に
ＥＬ層を形成し、該ＥＬ層にプラズマ処理を行い、該プ
ラズマ処理を施したＥＬ層の上に陰極を形成することを
特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項２】絶縁体の上に陽極を形成し、該陽極の上に
ＥＬ層を形成し、該ＥＬ層の上に陰極を形成する発光装
置の作製方法において、前記ＥＬ層は、前記陽極の上に第１のＥＬ膜を形成し、
該第１のＥＬ膜にプラズマ処理を行い、該プラズマ処理
された第１のＥＬ膜の上に第２のＥＬ膜を形成するプロ
セスを経て形成されることを特徴とする発光装置の作製
方法。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記プ
ラズマ処理は、前記ＥＬ層のＬＵＭＯ準位を低くする元
素を含むガスをプラズマ化して行われることを特徴とす
る発光装置の作製方法。
【請求項４】請求項１または請求項２において、前記プ
ラズマ処理は、前記ＥＬ層のＨＯＭＯ準位を高くする元
素を含むガスをプラズマ化して行われることを特徴とす
る発光装置の作製方法。
【請求項５】請求項１または請求項２において、前記プ
ラズマ処理は、周期表の１族もしくは２族に属する元素
を含むガスをプラズマ化して行われることを特徴とする
発光装置の作製方法。
【請求項６】絶縁体の上に陰極を形成し、該陰極の上に
ＥＬ層を形成し、該ＥＬ層にプラズマ処理を行い、該プ
ラズマ処理を施したＥＬ層の上に陽極を形成することを
特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項７】絶縁体の上に陰極を形成し、該陰極の上に
ＥＬ層を形成し、該ＥＬ層の上に陽極を形成する発光装
置の作製方法において、前記ＥＬ層は、前記陰極の上に第１のＥＬ膜を形成し、
該第１のＥＬ膜にプラズマ処理を行い、該プラズマ処理
された第１のＥＬ膜の上に第２のＥＬ膜を形成するプロ
セスを経て形成されることを特徴とする発光装置の作製
方法。
【請求項８】請求項６または請求項７において、前記プ
ラズマ処理は、前記ＥＬ層のＬＵＭＯ準位を低くする元
素を含むガスをプラズマ化して行われることを特徴とす
る発光装置の作製方法。
【請求項９】請求項６または請求項７において、前記プ
ラズマ処理は、前記ＥＬ層のＨＯＭＯ準位を高くする元
素を含むガスをプラズマ化して行われることを特徴とす
る発光装置の作製方法。
【請求項１０】請求項６または請求項７において、前記
プラズマ処理は、周期表の１族もしくは２族に属する元
素を含むガスをプラズマ化して行われることを特徴とす
る発光装置の作製方法。
【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれか一に
おいて、前記絶縁体は、薄膜トランジスタを覆って形成
されることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１２】請求項１乃至請求項１１のいずれか一に
おいて、前記ＥＬ層は三重項励起を経由して発光する有
機膜を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。