JP2003257649A - 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機ＥＬ素子における発光不良の発生を軽減
する。 【解決手段】 基板上に、陽極層と、正孔輸送層、発光
層および電子輸送層を含む有機発光素子層と、陰極層と
をこの順に積層形成した有機ＥＬ素子を製造する際に、
有機発光素子層を基板上に蒸着するための装置に、まず
一または二以上のダミー基板を導入し（Ｓ１０）、有機
層を蒸着することで装置内の異物を付着せしめ（Ｓ１
２）、つづいて製品となる基板を導入し（Ｓ１６）、有
機発光素子層を蒸着する（Ｓ１８）。これにより、製品
基板に異物が付着して発光不良が発生するのを最小限に
抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機エレクトロルミ
ネッセンス素子の製造方法に関し、とくに有機エレクト
ロルミネッセンス素子の発光不良を改善する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス表示装置
（以下、「有機ＥＬ表示装置」または「有機ＥＬパネ
ル」ともいう）が、新たな平面型表示装置として注目さ
れている。とくに、薄膜トランジスタ（Thin Film Tran
sistor：以下、「ＴＦＴ」ともいう）をスイッチング素
子として備えるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装
置は、現在広く普及している液晶表示装置を席巻する日
も近いと目されており、実用化に向けて熾烈な開発競争
の最中にある。

【０００３】図１は、一般的な有機エレクトロルミネッ
センス素子（以下、「有機ＥＬ素子」ともいう）の断面
構造を概略的に示す。有機ＥＬ素子１００は、基板１０
上に、陽極層２０、有機発光素子層８０、および陰極層
６０を順に積層形成した構造となっている。有機発光素
子層８０は、正孔輸送層３０、発光層４０、および電子
輸送層５０を含み、この順に陽極層２０上に積層形成さ
れる。陽極層２０と陰極層６０との間に電圧が印加され
ると、陽極層２０から注入された正孔が正孔輸送層３０
により発光層４０へ輸送され、陰極層６０から注入され
た電子が電子輸送層５０により発光層４０へ輸送され
る。電子と正孔は、発光層４０の界面または内部で再結
合し、そのエネルギーにより発光層４０の有機分子の電
子が励起される。そして、励起された電子が緩和すると
きに蛍光が放射される。陽極層２０と陰極層６０のうち
少なくとも一方は、可視光領域の光を透過する透明また
は半透明な材料により形成されており、発光層４０で放
射された光はその電極層を透過して外部へ取り出され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、有機ＥＬ
表示装置は液晶表示装置と異なり、素子自身が発光する
ため、液晶表示装置では必須の構成であったバックライ
トが不要となり、装置のさらなる薄型化、軽量化が期待
できる。しかしながら、何らかの要因により発光不良が
発生すると、画面内に滅点が生じて画面が見辛くなって
しまい、場合によっては表示装置としての機能に支障を
きたすこともある。滅点の少ないまたは滅点のない有機
ＥＬ表示装置を歩留まり良く製造するために、発光不良
の原因を究明し、効果的に防止することが重要な課題と
なっている。

【０００５】本発明は、そうした課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、有機ＥＬ素子において、発光
不良の発生を軽減する技術の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のある態様は有機
エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関する。こ
の方法は、基板上に有機層を堆積させる装置に一または
二以上のダミー基板を導入し、該装置内に存在する異物
を該ダミー基板に付着せしめる第１工程と、第１工程の
後、装置に複数の基板を順次導入し、各基板の表面にそ
れぞれ有機層を堆積させる第２工程と、を含む。ダミー
基板は、製品とする基板と同じものであってもよいし、
異なるものであってもよく、要は、製品とする基板への
有機層の蒸着に先立って、装置内の異物を付着させて装
置外へ除去しておくことにより、装置内に残留している
異物の数を減少させ、製品基板への異物の付着を最小限
に抑える趣旨である。

【０００７】第１工程で装置に導入するダミー基板の枚
数と、第２工程で基板に付着する異物の数との関係を取
得し、該関係に基づいてダミー基板の導入枚数を決定し
てもよい。ダミー基板の導入枚数は、装置ごとに、ま
た、有機層を堆積させる工程のたびに決定してもよい。
これにより、ダミー基板の枚数が少ないために製品基板
に異物が付着して歩留まりが低下したり、逆にダミー基
板を多く導入し過ぎて無用な製造コストを浪費したりす
ることを防ぐことができる。

【０００８】第１工程は、陽極層が蒸着された基板の表
面に、正孔輸送層を堆積させてもよい。基板上に陽極
層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極層の順に積
層形成する場合、有機層の中で最初に蒸着されるのは正
孔輸送層である。正孔輸送層の蒸着前に、ダミー基板を
導入しておくことで、製品基板への異物の付着を抑え、
有機層の蒸着不良を防ぐことができる。

【０００９】なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本
発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換し
たものもまた、本発明の態様として有効である。

【００１０】

【発明の実施の形態】図２は、有機ＥＬ素子の製造過程
で表面に異物が付着したときの断面構造を模式的に示
す。なお、同図は、異物が付着した様子を分かりやすく
模式的に示したものであって、基板、各電極層、および
各有機層の実際の厚みと異物の粒径との関係を示す趣旨
ではない。

【００１１】基板１０は、ガラスなどの絶縁性物質によ
り形成される。基板１０は、たとえばアクティブマトリ
クス型の有機ＥＬパネルなどの場合、絶縁性基板上にＴ
ＦＴなどのスイッチング素子を含む駆動用回路が形成さ
れ、その上に平坦化膜などが形成された構造となってい
るが、本明細書中では駆動用回路などの構成も含めて基
板１０と呼ぶ。

【００１２】基板１０の上層に、陽極層２０が形成され
る。陽極層２０に用いる材料としては、酸化インジウム
・スズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（Ｓｎ
Ｏ_２）、または酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ₃）等が例示
される。一般的には、ホール注入効率や表面抵抗の低さ
からＩＴＯが用いられる。ＩＴＯは可視光の透過性が高
いので、発光層４０で放射された光はＩＴＯにより形成
された陽極層２０を透過して基板外へ取り出される。必
要に応じて、陽極層２０の上にさらに平坦化膜を堆積さ
せてもよい。

【００１３】陽極層２０の上層に、正孔輸送層３０、発
光層４０、および電子輸送層５０を含む有機発光素子層
８０が形成される。正孔輸送層３０の材料としては、N,
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-benz
idine：ＮＰＢ)、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’’-t
ris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine：ＭＴ
ＤＡＴＡ）、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’-diphe
nyl-N,N’-di(3-methylphenyl)-1,1’-biphenyl-4,4’-
diamine：ＴＰＤ）等が例示される。発光層４０の材料
としては、アルミキノリン錯体（Ａｌｑ３）、またはキ
ナクリドン誘導体を含むビス（ベンゾキノリノラト）ベ
リリウム錯体（bis (10-hydroxybenzo[h]quinolinato)
beryllium：Ｂｅｂｑ２）等が例示される。電子輸送層
５０の材料としては、Ａｌｑ３またはＢｅｂｑ２等が例
示される。

【００１４】電子輸送層５０の上層に、陰極層６０が形
成される。陰極層６０の材料としては、例えば、リチウ
ムを微量に含むアルミニウム合金、マグネシウムインジ
ウム合金、またはマグネシウム銀合金等が例示される。
陰極層６０は、電子輸送層５０側から順に、フッ化リチ
ウム（ＬｉＦ）層およびアルミニウム（Ａｌ）層を備え
た２層構造であってもよい。

【００１５】一般に、正孔輸送層３０、発光層４０、電
子輸送層５０などの有機層は、複数の形成室を備えるマ
ルチチャンバー型製造装置にて真空蒸着法を用いて形成
される。この装置の形成室内に、たとえば前回製造した
有機ＥＬ素子から剥離した無機物または有機物や、基板
に蒸着されなかった有機物などが残留していて、新たに
導入した基板表面に付着することがある。陽極層２０上
に異物７０が付着したまま有機発光素子層８０を蒸着す
ると、異物７０の影になる部分とその周辺には有機物が
蒸着されにくくなるため、有機発光素子層８０により異
物７０を覆いきれず、異物７０の周辺に隙間が空いてし
まう可能性がある。有機発光素子層８０の上に陰極層６
０を積層形成するときに、陰極の構成材料がその隙間に
入り込むと、その部分で陽極層２０と陰極層６０が接触
し、ショートを引き起こしてしまう。

【００１６】陽極層２０と陰極層６０がショートした場
合、陽極層２０と陰極層６０の間に電圧を印加しても、
ショートした部分に集中的に電流が流れるため、発光層
４０に電流が流れなくなってしまい、画素全体にわたっ
て発光が起こらず非発光画素となる。このような欠陥を
持つ有機ＥＬ素子１５０が有機ＥＬパネル中に多数存在
すると、もはや製品として出荷することができなくなる
ため、歩留まりが低下してしまう。

【００１７】図３は、本発明の実施の形態に係る有機Ｅ
Ｌ素子の製造方法の手順を示すフローチャートである。
本実施の形態では、有機層を堆積させる装置に基板を導
入する前に、一または二以上のダミー基板を装置に導入
し、装置内に存在する異物をダミー基板に付着せしめ
る。これにより、装置内に残留している異物の数を減少
させ、製品となる基板を導入したときに基板表面に付着
する異物の数を最小限に抑える。

【００１８】まず、有機層を堆積させる装置内にダミー
基板を導入し（Ｓ１０）、ダミー基板上に有機層を堆積
させる（Ｓ１２）。この工程を、装置内に残留している
異物の数が十分に減少したと期待される程度に繰り返す
（Ｓ１４のＮ）。ダミー基板による異物の除去工程が終
了すると（Ｓ１４のＹ）、つづいて、製品となる基板を
順次装置内に導入し（Ｓ１６）、有機層の蒸着を行う
（Ｓ１８）。製品基板の数だけこれらの工程が繰り返さ
れる（Ｓ２０のＮ）。

【００１９】ダミー基板は、ＴＦＴなどの回路を設けて
いない単なる絶縁性基板であってもよい。これにより、
製品にならないダミー基板にかかるコストを低減するこ
とができる。ダミー基板は、製品とする基板と同一の基
板であってもよく、少なくとも、ダミー基板の表面の層
を製品基板と同一にしておいてもよい。これにより、ダ
ミー基板の表面の吸着条件を製品基板と同一にすること
ができるので、ダミー基板には吸着しにくい異物が装置
内に残留し、その異物が製品基板に吸着することを防ぐ
ことができる。ダミー基板の表面は、異物を吸着しやす
い性質を有する材質または形状であってもよい。たとえ
ば、多孔性の表面形状としてもよい。これにより、より
効率的に装置内の異物を付着せしめ、装置外へ除去する
ことができる。ダミー基板を装置内に導入した後は、製
品基板と同じ条件で有機層の蒸着工程を行って異物を付
着せしめることが好ましいが、蒸着工程を行わず、一定
時間装置内に放置して異物を付着させてもよい。これに
より、製品にならないダミー基板への有機物の蒸着にか
かるコストを抑えることができる。

【００２０】図４（ａ）（ｂ）は、有機ＥＬパネル中の
滅点の分布を示す図である。滅点の分布は、有機ＥＬパ
ネルを顕微鏡などを用いて目視することにより測定し
た。図４（ａ）は、蒸着装置内にダミー基板を導入せず
に有機層を堆積させて製造した有機ＥＬパネルの滅点の
分布を示す。この有機パネル中には、もはや表示装置と
しての機能を十分に果たすことができないほどの多数の
滅点が発生している。図４（ｂ）は、蒸着装置内にダミ
ー基板を導入して異物を除去した後に有機層を堆積させ
て製造した有機ＥＬパネルの滅点の分布を示す。この有
機パネル中の滅点の数は、図４（ａ）に示した有機ＥＬ
パネル中の滅点の数に比べて激減しており、ダミー基板
を先に蒸着装置内に導入しておくことで滅点の発生を大
幅に抑えられることが分かる。

【００２１】図５は、蒸着装置内に複数の基板を順次導
入し、それぞれに有機層を蒸着させて製造した有機ＥＬ
パネルについて、パネル内の滅点数を測定した結果を示
す。ＮＰＢを正孔輸送層とした５枚の有機ＥＬパネルを
順次製造し、それぞれの滅点数を測定した。この実験
を、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４回行った。

【００２２】図６は、図５に示した測定結果について、
ＮＰＢ成膜順とパネル内の滅点数との間の関係をグラフ
にしたものである。いずれの実験においても、１枚目に
成膜した基板から製造された有機ＥＬパネルよりも、２
枚目に成膜した基板から製造された有機ＥＬパネルの方
が、滅点数が多くなるが、３枚目になると滅点数が減少
し、歩留まりが向上することが分かる。３枚目以降は、
４枚目、５枚目とも同程度の滅点数を示しており、少な
くとも２枚のダミー基板を導入することで、電極間のシ
ョートに起因する滅点の発生を抑える効果が得られると
考えられる。滅点数がゼロにならないのは、電極間ショ
ート以外にも滅点の発生要因があるためと考えられる。
以上の結果から、２枚以上のダミー基板を導入すること
が好ましいことが分かる。

【００２３】ダミー基板の適切な導入枚数は、上記の実
験と同様に、複数の基板を順次導入して有機層を蒸着
し、有機層の成膜順と、成膜した有機ＥＬパネル内の滅
点数の関係を測定することにより、決定してもよい。ま
た、有機層の成膜順と、装置内に残留している異物の数
との関係を測定することにより、装置内に残留している
異物の数が十分に減少するまでに必要なダミー基板の枚
数を取得してもよい。これにより、装置ごとに適切なダ
ミー基板の導入枚数を決定することができる。上述の測
定は、有機層の蒸着工程を行うたびに実行してもよい。
また、装置の形成室に異物の数を測定するセンサを設け
ておき、異物の数が十分に減少するまでダミー基板を導
入してもよい。

【００２４】有機層の蒸着工程における条件と、適切な
ダミー基板の枚数とを対応づけて保持したテーブルを格
納した装置を設けてもよい。たとえば、基板の材質、大
きさ、既に基板に蒸着されている層の膜厚、材質、蒸着
装置の種類、蒸着する有機物の種類、形成室の大きさ、
形成室内の温度、真空度、などの条件に応じて、予め適
切なダミー基板の導入枚数を上述の測定などにより決定
してテーブルに格納しておき、ユーザが条件を入力する
と導入枚数が出力されるようにしてもよい。

【００２５】以上、本発明を実施の形態をもとに説明し
た。この実施の形態は例示であり、各構成要素や各処理
プロセスの組合せにいろいろな変形が可能なこと、また
そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理
解されるところである。以下、そうした例を述べる。

【００２６】実施の形態では、有機発光素子層８０が、
正孔輸送層３０、発光層４０、および電子輸送層５０を
含んでいたが、正孔輸送層３０および電子輸送層５０は
有機ＥＬ素子の特性に応じて設けられればよく、また、
複数の正孔輸送層３０または電子輸送層５０が設けられ
てもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、有機ＥＬ素子の発光不
良を軽減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的な有機ＥＬ素子の断面構造を概略的に
示す図である。

【図２】 有機ＥＬ素子の製造過程で表面に異物が付着
したときの断面構造を模式的に示す図である。

【図３】 実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の
手順を示すフローチャートである。

【図４】 図４（ａ）（ｂ）は、有機ＥＬパネル中の滅
点の分布を示す図である。

【図５】 蒸着装置内に複数の基板を順次導入し、それ
ぞれに有機層を蒸着させて製造した有機ＥＬパネルにつ
いて、パネル内の滅点数を測定した結果を示す図であ
る。

【図６】 図５に示した測定結果について、正孔輸送層
の成膜順とパネル内の滅点数との間の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 基板、 ２０ 陽極層、 ３０ 正孔輸送層、
４０ 発光層、 ５０電子輸送層、 ６０ 陰極層、
７０ 異物、 ８０ 有機発光素子層、 １００ 有機
ＥＬ素子、 １５０ 有機ＥＬ素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K007 AB08 AB18 DB03 FA01 4K029 AA09 AA24 BA62 BC07 CA01 DA09 DB06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に有機層を堆積させる装置に一ま
   たは二以上のダミー基板を導入し、該装置内に存在する
   異物を該ダミー基板に付着せしめる第１工程と、 前記第１工程の後、前記装置に複数の基板を順次導入
   し、各基板の表面にそれぞれ有機層を堆積させる第２工
   程と、 を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
   素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第１工程で前記装置に導入するダミ
   ー基板の枚数と、前記第２工程で基板に付着する異物の
   数との関係を取得し、該関係に基づいてダミー基板の導
   入枚数を決定することを特徴とする請求項１に記載の有
   機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１工程は、陽極層が蒸着された基
   板の表面に、正孔輸送層を堆積させ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
   ス素子の製造方法。