JP2003257644A - 有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法Info
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Abstract
と発光層の間、および発光層と電子輸送層との間に生じ
た界面が有機EL素子の劣化を促す。 【解決手段】 発光層の材料が第一蒸着源62において
蒸発される。その際、第一蒸着源62はガラス基板10
の一端から他方の一端まで移動する。これにより、ガラ
ス基板10上に発光層が均等に形成される。発光層の形
成が終了すると、つづいて電子輸送層の材料が第二蒸着
源64において蒸発される。第二蒸着源64も第一蒸着
源62と同様に移動することで電子輸送層を均等に形成
する。
Description
ミネッセンス表示装置の製造方法に関する。
(以下、単に「有機EL表示装置」とも言う)は、現在
広く普及している液晶表示装置に代わる表示装置として
期待されており、実用化開発が進んでいる。特に薄膜ト
ランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)をスイッ
チング素子として備えるアクティブマトリックス型有機
EL表示装置は次世代平面表示装置の主役として考えら
れている。
青色を発光する有機エレクトロルミネッセンス素子(以
下、単に「有機EL素子」ともいう)を備える有機EL
表示装置の、上記3色の画素領域の平面図の概略を示し
ている。左から順に、赤色の発光層を備える赤色画素R
pix、緑色の発光層を備える緑色画素Gpix、およ
び青色の発光層を備える青色画素Bpixが設けられて
いる。
線52とに囲まれた領域に形成されている。両信号線の
左上の交点付近にはスイッチング素子である第1TFT
130が、また中央付近には有機EL素子を駆動する第
2TFTが形成される。また、ホール注入電極12が形
成される領域に有機EL素子が島状に形成される。
L素子は、電子注入電極およびホール注入電極からそれ
ぞれ電子とホールとを発光層に注入し、それらが発光層
とホール輸送層との界面や、界面付近の発光層内部で再
結合し、有機分子を励起状態にし、この有機分子が励起
状態から基底状態に戻るとき蛍光を発光する。
光層に用いる材料を選択することにより適当な色を発光
する有機EL素子が得られる。また、そのような有機E
L素子を適当に選択することでカラー表示装置が実現で
きる。
の形成には、真空蒸着法が利用されることが多い。また
同時に、生産性を考慮してバッチ方式により有機EL素
子が製造されることが多い。バッチ方式で有機EL素子
が製造される場合、その装置構成において通常、発光層
の形成室と電子輸送層の形成室が分離されている。その
場合、発光層形成後、その上に電子輸送層を形成するま
での経過時間が長くなり、発光層と電子輸送層の間の界
面に水分子や酸素分子など有機EL素子の劣化の原因と
なる不純物が混入することがある。
のであり、その目的は有機EL素子の劣化を抑える有機
EL表示装置の製造方法を提示することにある。
機EL表示装置の製造方法に関する。この製造方法は、
有機EL素子が形成される有機EL表示装置を製造する
方法であって、発光層と当該発光層上に設けられる電子
輸送層とを連続形成する。
製造方法に関する。この製造方法は、複数の色を発光す
る有機EL素子が形成される有機EL表示装置を製造す
る方法であって、発光層と当該発光層上に設けられる電
子輸送層を各色ごとに同一形成室で連続形成する。
以内に形成してもよい。また、発光層と当該発光層上に
設けられる電子輸送層を真空中で蒸着形成し、その際、
発光層の材料を保持し蒸発させる第一の移動型蒸着源
と、電子輸送層の材料を保持し蒸発させる第二の移動型
蒸着源とを、発光層および電子輸送層を形成すべき基板
に対して下方に配置し、第一および第二の移動型蒸発源
を基板の発光層および電子輸送層を形成すべき面に対し
相対的に平行移動させ、発光層と電子輸送層を連続形成
してもよい。
基板の下方に基板の一端から他方の一端へ移動可能に対
向配置し、第一および第二の移動型蒸着源を順次移動し
ながらそれら移動型蒸着源が保持する材料を蒸発させる
ことで、発光層と電子輸送層を連続形成してもよい。ま
た、第一および第二の移動型蒸着源が基板の一端から他
方の一端へ移動する工程を一走査単位として、前記第一
および第二の移動型蒸着源の走査回数をそれぞれ5回以
内としてもよい。また、第一および、第二の移動型蒸着
源の走査回数をそれぞれ偶数とし、第一および第二の移
動型蒸着源の走査が終了した際に、第一および第二の移
動型蒸着源をそれぞれ始動位置に戻してもよい。
を真空蒸着法により形成する。上述の通り、一般的なバ
ッチ方式で形成される有機EL素子の製造装置において
は、発光層と電子輸送層は異なる形成室で形成される。
本実施の形態では、発光層と電子輸送層は同一の形成室
において連続して形成される。
一画素の代表的な断面構造を模式的に示している。ガラ
ス基板10上に、ホール注入電極12、ホール輸送層1
6、発光層22、電子輸送層28、および電子注入電極
32が積層されている。
注入電極12の材料として、インジウム酸化スズ(IT
O)や酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム(In2
O3)などを例示できる。
N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベン
ジジン(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl
-benzidine:NPB)や4,4’,4’’-トリス(3-メチル
フェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,
4’’-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamin
e:MTDATA)や、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(3-
メチルフェニル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン
(N,N’-diphenyl-N,N’-di(3-methylphenyl)-1,1’-
biphenyl-4,4’-diamine:TPD)などを例示できる。
ン錯体(Alq3)やビス(ベンゾキノリノラト)ベリ
リウム錯体(BeBq2)を例示できる。
として形成される有機EL素子は、短い波長の色、具体
的に言うと青色の発光に課題があり、そのため青色を発
光する発光層には、特開2002−25770号公報に
開示されているtert-ブチル置換ジナフチルアントラセ
ン(TBADN)等のようなアセトンおよびその誘導
体、またジスチルベンゼンおよびその誘導体などが発光
層のホストに用いられることが多い。
錯体や縮合多環芳香族をホストとしてルブレンやキナク
リドン(Quinacridone)およびその誘導体などのドーパ
ントをドープさせることで所望の発光特性が得られる。
また、電子輸送層28の材料として、Alq3やBeB
q2を例示できる。また、電子注入電極32の材料とし
て、Liを微量に含むアルミニウム合金(AlLi)や
マグネシウムインジウム合金(MgIn)、マグネシウ
ム銀合金(MgAg)などが例示できる。さらに電子注
入電極32として電子輸送層28に接する側にフッ化リ
チウムの層とその上にアルミニウムによる層が形成され
る2層構造の電極も例示できる。
の製造方法を用いて有機材料を基板に蒸着させる際の、
基板および蒸着源の位置関係を模式的に表している。図
3(a)は、上方からみた平面図を示し、図3(b)は
側方から見た側面図を示している。発光層の材料を保持
し蒸発させる第一蒸着源62と、電子輸送層の材料を保
持し蒸発させる第二蒸着源64の二つの移動型蒸着源
が、ガラス基板10の下方に離間して対向配置される。
これら二つの移動型蒸着源は、石英からなる容器セルが
6個接続されている。また、各容器セルにはそれぞれ電
気ヒータが備えられており、その電気ヒータで容器セル
を加熱することで上部に設けられた開口部から各材料が
蒸発する。また、それら、開口部は開閉可能となってお
り、蒸発源に保持される材料を蒸発すべき時期において
のみその開口部は開く構成となっている。これにより、
各材料のクロスコンタミネーションが回避できる。
積層されている。また、所望の色に対応した発光層およ
び電子輸送層をガラス基板10の所定の領域に形成する
ため、メタルマスク50が置かれている。このメタルマ
スク50の位置を適切に調整することで、各色ごとに選
択的に有機層が形成される。
いて蒸発される。その際、第一蒸着源62はガラス基板
10の一端から他方の一端まで移動する。これにより、
ガラス基板10上に発光層が均等に形成される。発光層
の形成が終了すると、つづいて電子輸送層の材料が第二
蒸着源64において蒸発される。第二蒸着源64も第一
蒸着源62と同様に移動することで電子輸送層を均等に
形成する。ここで、ガラス基板10の一端から他方の一
端までの工程を一走査単位としており、往復すると走査
回数は2回となる。一般に、移動型蒸着源を始動位置に
戻すという製造工程の関係で、走査回数は1往復ごと
に、つまり偶数に設定される。
4の走査回数は、発光層および電子輸送層の蒸着レート
および各層の膜厚によって決定する。ただし、走査回数
が多くなると、それだけ発光層および電子輸送層内に界
面が発生する。この界面に不純物が吸着し、それが有機
EL素子の劣化の要因となるので、走査回数は少ない方
が好ましい。しかしながら、形成すべき層の膜厚が厚い
場合、走査回数が増えてしまうことがある。したがっ
て、走査回数に余裕を持たせることで設計の自由度が広
がるメリットがある。
るが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例
に限定されない。また、本実施例における有機EL素子
の発光層と電子輸送層は、図3で示した製造方法により
形成された。再度、その方法を簡単に説明する。発光層
の材料を蒸発させる第一蒸着源62と、電子輸送層の材
料を蒸発させる第二蒸着源64の二つの移動型蒸着源と
を、ガラス基板10の下方に対向配置する。まず、第一
蒸着源62を移動させながら発光層を蒸着させる。発光
層の蒸着が終了した後、第二蒸着源64を移動させなが
ら電子輸送層を蒸着させる。
チチャンバー型製造装置に組み入れられており、所定の
色の発光層および電子輸送層が同一の形成室で基板上に
形成された後、その基板は異なる形成室へ移動し別の色
の発光層が形成される。
光する有機EL素子に関するものである。また、蒸着源
の走査回数は2回、つまり1往復とした。発光層の材料
は、Alq3をホストとして10%のTBADNと1%
のキナクリドン誘導体がドープされた。また、電子輸送
層の材料はAlq3であった。発光層および電子輸送層
の膜厚は、ともに37.5nmであった。また、ホール
輸送層の材料はNPBであり、その膜厚は150nmで
あった。また、各材料を蒸発させる温度は、NPBでは
340〜350℃、Alq3では310〜320℃、T
BADNでは210〜220℃、キナクリドン誘導体で
は220〜230℃であった。また、形成室の真空度は
略2×10−5Paであった。
れた有機EL素子と、連続形成されなかった有機EL素
子の輝度の経時変化を示している。ここでは、初期輝度
を基準とした輝度を表している。輝度の測定は、初期輝
度を800cd/m2に設定し、電流密度20mA/c
m2の定電流駆動で有機EL素子を発光させることによ
って行った。また、図5で示す輝度の測定も同様に行っ
た。
素子の輝度は、約50時間で半減した。一方、電子輸送
層を連続形成した有機EL素子の輝度は、半減するに約
2000時間必要とし、その特性に大きな改善が見られ
る。
型蒸着源の走査回数による輝度の経時変化を示してい
る。ここで、走査回数は、上述の通り移動型蒸着源を始
動位置戻すという製造工程の関係から偶数となってい
る。また、二つの移動型蒸着源の速度は走査回数によら
ず一定とした。
経時変化はほぼ等しく、輝度が半減するまで約2000
時間必要であった。一方、走査回数を8回とした場合、
約30時間で輝度は半減した。また、走査回数が20回
の場合、約2時間で輝度が半減した。このことから、走
査回数は好ましくは5回、より好ましくは4回以内と想
定できる。
ら走査回数が増加すると、蒸着材料の蒸着レートが低下
する。この結果、電子輸送層の形成時間が長くなり、界
面が発生するとともに、電子輸送層への不純物の混入が
大きくなっていると想定できる。これにより、走査回数
が増加すると有機EL素子の劣化の進行が速くなると想
定できる。
送層を同一の形成室で連続して形成することで、発光層
と電子輸送層の間に生じる界面への不純物の混入を抑え
ることできる。これにより、界面の不純物が原因となり
生じる有機EL素子の劣化を低減できる。
走査回数を少なくすることで、同様に電子輸送層内に発
生する界面を無くすことができ、これにより界面に混入
する不純物が原因となり生じる有機EL素子の劣化を低
減できる。
との間、および発光層と電子輸送層との間に形成された
界面をなくすことができ、その界面に起因する有機EL
素子の劣化を低減できる。また、別の観点では、電子輸
送層内に発生する界面を抑えることで、同様に、その界
面に混入する不純物に起因する有機EL素子の劣化を低
減できる。
の平面図であり、特に赤、緑、および青色の3画素の領
域を示した図である。
である。
蒸着される基板の位置関係を模式的に示した図である。
素子と連続形成しなかった有機EL素子の輝度の経時変
化を示した図である。
の違いによる有機EL素子の輝度の経時変化を示した図
である。
ホール輸送層、 22赤色発光層、 24 緑色発光
層、 26 青色発光層、 28 電子輸送層、62
第一蒸着源、 64 第二蒸着源、 Bpix 青色画
素、 Gpix緑色画素、 Rpix 赤色画素。
Claims (7)
- 【請求項1】 有機エレクトロルミネッセンス素子が形
成される有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造
する方法であって、発光層と当該発光層上に設けられる
電子輸送層とを連続形成することを特徴とする有機エレ
クトロルミネッセンス表示装置の製造方法。 - 【請求項2】 複数の色を発光する有機エレクトロルミ
ネッセンス素子が形成される有機エレクトロルミネッセ
ンス表示装置を製造する方法であって、発光層と当該発
光層上に設けられる電子輸送層を各色ごとに同一形成室
で連続形成することを特徴とする有機エレクトロルミネ
ッセンス表示装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記電子輸送層を、前記発光層形成後1
0分以内に形成することを特徴とする請求項1または2
に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造
方法。 - 【請求項4】 前記発光層と当該発光層上に設けられる
電子輸送層を真空中で蒸着形成し、その際、前記発光層
の材料を保持し蒸発させる第一の移動型蒸着源と、前記
電子輸送層の材料を保持し蒸発させる第二の移動型蒸着
源とを、前記発光層および前記電子輸送層を形成すべき
基板に対して下方に配置し、前記第一および第二の移動
型蒸発源を前記基板の前記発光層および前記電子輸送層
を形成すべき面に対し相対的に平行移動させ、前記発光
層と前記電子輸送層を連続形成することを特徴とする請
求項1から3のいずれかに記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス表示装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記第一および第二の移動型蒸着源を、
前記基板の下方に基板の一端から他方の一端へ移動可能
に対向配置し、前記第一および第二の移動型蒸着源を順
次移動しながらそれら移動型蒸着源が保持する材料を蒸
発させることで、前記発光層と前記電子輸送層を連続形
成することを特徴とする請求項4に記載の有機エレクト
ロルミネッセンス表示装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記第一および第二の移動型蒸着源が基
板の一端から他方の一端へ移動する工程を一走査単位と
して、前記第一および第二の移動型蒸着源の走査回数を
それぞれ5回以内とすることを特徴とする請求項5に記
載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方
法。 - 【請求項7】 前記第一および、前記第二の移動型蒸着
源の走査回数をそれぞれ偶数とし、前記第一および第二
の移動型蒸着源の走査が終了した際に、前記第一および
第二の移動型蒸着源をそれぞれ始動位置に戻すことを特
徴とする請求項5または6に記載の有機エレクトロルミ
ネッセンス表示装置の製造方法。
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