JP5193465B2 - 有機ｅｌ素子の製造方法、有機ｅｌ素子、及び有機ｅｌ表示パネル - Google Patents
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Description
本発明は一般に有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機ＥＬ素子と記す）に係り、特に長い寿命を有する有機ＥＬ素子に関する。
有機ＥＬ素子は自発光、高速応答などの特徴を有し、平面表示装置などへの応用が期待されている。
正孔輸送性有機膜と電子輸送性有機膜を積層した積層型素子の報告（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ．５１，９１３（１９８７））以来、有機ＥＬ素子は、１０Ｖ以下の低電圧で発光する大面積発光素子として関心を集めている。この従来の有機ＥＬ素子は、緑色発光を示す。
正孔輸送性有機膜と電子輸送性有機膜を積層した積層型素子の報告（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ．５１，９１３（１９８７））以来、有機ＥＬ素子は、１０Ｖ以下の低電圧で発光する大面積発光素子として関心を集めている。この従来の有機ＥＬ素子は、緑色発光を示す。
図１は典型的な積層型有機ＥＬ素子１０の構成を示す。
図１を参照するに、有機ＥＬ素子１０は、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３・ＳｎＯ２）など透明電極１１Ａを担持したガラスなどの透明基板１１上に形成され、前記正孔輸送性有機膜よりなる正孔輸送層１２と、発光層１３と、前記電子輸送性有機膜よりなる電子輸送層１４とを積層した構成を有し、前記電子輸送層１４上にはＡｌなどの電極１５が形成される。
そこで図１に示すように直流駆動電源１６を設け、前記直流駆動電源１６から前記電子輸送層１４にコンタクトする電極１５に負電圧を、また前記正孔輸送層１２にコンタクトする電極１１Ａに正電圧を印加することにより、前記発光層１３には前記正孔輸送層１２を介して正孔が、また前記電子輸送層１４を介して電子が注入され、前記発光層１３中における電子および正孔の再結合により、所望の発光が、前記発光層１３中において、前記発光層１３のエネルギギャップに対応した波長で生じる。
図１を参照するに、有機ＥＬ素子１０は、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３・ＳｎＯ２）など透明電極１１Ａを担持したガラスなどの透明基板１１上に形成され、前記正孔輸送性有機膜よりなる正孔輸送層１２と、発光層１３と、前記電子輸送性有機膜よりなる電子輸送層１４とを積層した構成を有し、前記電子輸送層１４上にはＡｌなどの電極１５が形成される。
そこで図１に示すように直流駆動電源１６を設け、前記直流駆動電源１６から前記電子輸送層１４にコンタクトする電極１５に負電圧を、また前記正孔輸送層１２にコンタクトする電極１１Ａに正電圧を印加することにより、前記発光層１３には前記正孔輸送層１２を介して正孔が、また前記電子輸送層１４を介して電子が注入され、前記発光層１３中における電子および正孔の再結合により、所望の発光が、前記発光層１３中において、前記発光層１３のエネルギギャップに対応した波長で生じる。
このうち前記発光層１３は、上述のＴａｎｇ ａｎｄ ＶａｎＳｌｙｋｅによる２層型素子の場合のように、正孔輸送層または電子輸送層がその機能を兼ねる構成も可能である。また、高発光効率の有機ＥＬ素子を得るために、発光層の構成として、１種類の材料で形成される単独膜に加えて、主成分であるホスト材料中に蛍光発光性の高い色素分子を少量ドープする色素ドープ膜が提案されている（非特許文献１）。
Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅ，ａｎｄ Ｃ．Ｈ．Ｃｈｅｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ．６５，３６１０（１９８９）
現在、有機ＥＬ素子として様々な素子構造および有機材料が提案されており、駆動電圧１０Ｖにおいて１０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が実現されている。
しかし、この輝度値は駆動開始時点においてのものであり、有機ＥＬ素子を連続駆動すると経時的な光出力の低下と駆動電圧の上昇が生じ、やがては高い駆動電圧により素子内部に短絡が生じ、有機ＥＬ素子は破壊される。
しかし、この輝度値は駆動開始時点においてのものであり、有機ＥＬ素子を連続駆動すると経時的な光出力の低下と駆動電圧の上昇が生じ、やがては高い駆動電圧により素子内部に短絡が生じ、有機ＥＬ素子は破壊される。
このような有機ＥＬ素子の急速な劣化は酸素や水などの不純物が有機ＥＬ素子中に存在している場合に特に顕著に現れることが知られており、従って従来の有機ＥＬ素子を使った表示装置は、図２に示すように有機ＥＬ素子１０の配列よりなる表示領域を、気密カバー１７で覆い、前記気密カバー１７の内部に乾燥窒素などを封入して有機材料の劣化を抑制している。
しかしながら、このような構成では、表示装置が組み立てられた後での外部からの不純物の侵入は阻止できても、有機ＥＬ素子の製造時に有機材料中に取り込まれた不純物による劣化は阻止することができない。
本発明は、有機ＥＬ素子の製造時における素子構造中への不純物の取り込みを抑制し、これにより長い素子寿命を実現できる有機ＥＬ素子の製造方法、およびかかる製造方法により製造された有機ＥＬ素子を提供する。
本発明の一観点によれば、
基板と、前記基板上に形成され、少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを含む、有機膜よりなる積層構造体とよりなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記積層構造体を構成する各有機膜をそれぞれ堆積する堆積工程を含み、
前記堆積工程の少なくとも一部は、前記基板近傍に、酸素あるいは水に対する反応性を有する金属元素が存在する状態で実行される有機ＥＬ素子の製造方法が提供される。
基板と、前記基板上に形成され、少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを含む、有機膜よりなる積層構造体とよりなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記積層構造体を構成する各有機膜をそれぞれ堆積する堆積工程を含み、
前記堆積工程の少なくとも一部は、前記基板近傍に、酸素あるいは水に対する反応性を有する金属元素が存在する状態で実行される有機ＥＬ素子の製造方法が提供される。
本発明の他の観点によれば、
正極と負極間に、少なくとも発光層と、前記発光層の正極側に隣接する正孔輸送層と、前記発光層の負極側に隣接する電子輸送層とを含む、有機膜よりなる積層構造体を有する有機ＥＬ素子であって、
前記有機膜積層構造体を構成する有機膜の少なくとも一つは、酸素あるいは水に対する反応性を有する金属元素を含む有機ＥＬ素子が提供される。
正極と負極間に、少なくとも発光層と、前記発光層の正極側に隣接する正孔輸送層と、前記発光層の負極側に隣接する電子輸送層とを含む、有機膜よりなる積層構造体を有する有機ＥＬ素子であって、
前記有機膜積層構造体を構成する有機膜の少なくとも一つは、酸素あるいは水に対する反応性を有する金属元素を含む有機ＥＬ素子が提供される。
本発明によれば、前記積層構造体を構成する各有機膜を堆積する際に、前記有機膜の堆積が生じる基板の近傍に、酸素や水に対する反応性を有する金属元素を存在させることにより、さもなければ前記積層構造体中に取り込まれる酸素や水などの不純物が、有機ＥＬ素子の製造時に除去され、しかも除去された不純物が積層構造体中に戻ることがない。このようにして製造された有機ＥＬ素子は、その積層構造中に前記金属元素を含む特徴を有し、優れた素子寿命を有する。
本発明のその他の課題および特徴は、以下に図面を参照しながら行う本発明の詳細な説明より明らかとなろう。
本発明のその他の課題および特徴は、以下に図面を参照しながら行う本発明の詳細な説明より明らかとなろう。
図１は、従来の有機ＥＬ素子の構成を示す図；
図２は、従来の有機ＥＬ表示パネルの構成を示す図；
図３は、本発明で使われる真空蒸着装置の構成を示す図；
図４は、本発明の第１実施例による有機ＥＬ素子の構成を示す図；
図５は、本発明第１実施例による有機ＥＬ素子の製造方法を示す図；
図６は、本発明の第２実施例による有機ＥＬ素子の製造方法を示す図；
図７は、本発明の第３実施例による有機ＥＬ表示パネルの構成を示す図である。
図２は、従来の有機ＥＬ表示パネルの構成を示す図；
図３は、本発明で使われる真空蒸着装置の構成を示す図；
図４は、本発明の第１実施例による有機ＥＬ素子の構成を示す図；
図５は、本発明第１実施例による有機ＥＬ素子の製造方法を示す図；
図６は、本発明の第２実施例による有機ＥＬ素子の製造方法を示す図；
図７は、本発明の第３実施例による有機ＥＬ表示パネルの構成を示す図である。
［第１実施例］
図３は、本発明で使われる真空蒸着装置２０の構成を示す。
図３を参照するに、真空蒸着装置２０はロータリポンプやクライオポンプ、ターボ分子ポンプのような高真空排気系に接続された排気ポート２１Ａより、典型的には１×１０−４〜１×１０−５Ｐａの圧力に排気される真空槽２１を有し、前記真空槽２１中には被処理基板Ｗを保持する基板保持台２１Ｂが設けられており、さらに前記真空槽２１中には前記基板保持台２１上の被処理基板Ｗに対向して、有機原料を保持したセル２１Ｃが設けられている。
図３は、本発明で使われる真空蒸着装置２０の構成を示す。
図３を参照するに、真空蒸着装置２０はロータリポンプやクライオポンプ、ターボ分子ポンプのような高真空排気系に接続された排気ポート２１Ａより、典型的には１×１０−４〜１×１０−５Ｐａの圧力に排気される真空槽２１を有し、前記真空槽２１中には被処理基板Ｗを保持する基板保持台２１Ｂが設けられており、さらに前記真空槽２１中には前記基板保持台２１上の被処理基板Ｗに対向して、有機原料を保持したセル２１Ｃが設けられている。
前記セル２１Ｃにはシャッタ機構２１Ｄが協働し、さらに前記基板Ｗの近傍には、Ｔｉワイヤ２１Ｅを通電加熱する加熱機構２１Ｆが設けられている。
さらに前記真空槽２１には、ゲートバルブ２１Ｇを有する基板搬入／搬出口２１Ｈが形成されている。
動作時には、前記セル２１Ｃを所定の温度に加熱し、さらに前記シャッタ機構２１Ｄを開くことにより、前記基板保持台２１Ｂ上の被処理基板Ｗの表面に有機膜などの所望の膜が堆積する。
さらに前記真空槽２１には、ゲートバルブ２１Ｇを有する基板搬入／搬出口２１Ｈが形成されている。
動作時には、前記セル２１Ｃを所定の温度に加熱し、さらに前記シャッタ機構２１Ｄを開くことにより、前記基板保持台２１Ｂ上の被処理基板Ｗの表面に有機膜などの所望の膜が堆積する。
その際、図３の真空蒸着装置２０では、前記加熱機構２１Ｆを駆動することにより、前記Ｔｉワイヤ２１ＥよりＴｉ原子を前記真空槽２１中に放出する。放出されたＴｉ原子は、前記セル２１Ｃから有機原料の蒸発に伴って真空槽２１中に放出された酸素や水、あるいは真空槽２１中に残留する酸素や水、さらには真空槽２１の壁面に付着している酸素や水と反応し、これを不活性化する。すなわち前記Ｔｉ原子はゲッタ金属元素として作用する。
図４は、図３の真空蒸着装置２０を使って製造された本発明の第１実施例による有機ＥＬ素子４０の構成を示す。
図４を参照するに、前記有機ＥＬ素子４０はＩＴＯ電極パターン４１Ａ（正極）を担持するガラス基板４１上に形成されており、前記ＩＴＯ電極パターン４１Ａ上典型的には１４０ｎｍの膜厚に形成された、化学式が
で表される市販の２−ＴＮＴＡ（４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）よりなる正孔注入層４２と、前記正孔注入層４２上に典型的には１０ｎｍの膜厚に形成された、化学式
で表される市販のα−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン）よりなる正孔輸送層４３と、前記正孔輸送層４３上に典型的には２０ｎｍの膜厚に形成された、化学式
で表される市販のＣＢＰ（４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−（ビフェニル））よりなる発光層４４と、前記発光層４４上に典型的には１０ｎｍの膜厚で形成された、化学式
で表されるＳｙｎＴｅｃ ＧｍｂＨ Ｗｏｌｆｅｎ社より市販のＢＡｌｑよりなる正孔ブロック層４５と、前記正孔ブロック層４５上に典型的には２０ｎｍの膜厚に形成された、化学式
で表される市販のＡｌｑ３よりなる電子輸送層４６と、前記電子輸送層４６上に典型的には０．５ｎｍの膜厚に形成されたＬｉＦ電子注入層４７と、前記ＬｉＦ電子注入層４７上に１００ｎｍの厚さに形成されたＡｌ電極４８とより構成されており、前記正孔輸送層４２は化学式
で表される、東京化成株式会社より市販のＦ４ＴＣＮＱ（２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８テトラシアノキノジメタン）よるなるアクセプタにより、０．１％の濃度にドープされている。また前記発光層４４は、化学式
よりなるｔｂｐｐｙ（１，３，６，８−テトラビフェニルピレン）により１０％の濃度にドープされている。
図４を参照するに、前記有機ＥＬ素子４０はＩＴＯ電極パターン４１Ａ（正極）を担持するガラス基板４１上に形成されており、前記ＩＴＯ電極パターン４１Ａ上典型的には１４０ｎｍの膜厚に形成された、化学式が
で表される市販の２−ＴＮＴＡ（４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）よりなる正孔注入層４２と、前記正孔注入層４２上に典型的には１０ｎｍの膜厚に形成された、化学式
で表される市販のα−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン）よりなる正孔輸送層４３と、前記正孔輸送層４３上に典型的には２０ｎｍの膜厚に形成された、化学式
で表される市販のＣＢＰ（４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−（ビフェニル））よりなる発光層４４と、前記発光層４４上に典型的には１０ｎｍの膜厚で形成された、化学式
で表されるＳｙｎＴｅｃ ＧｍｂＨ Ｗｏｌｆｅｎ社より市販のＢＡｌｑよりなる正孔ブロック層４５と、前記正孔ブロック層４５上に典型的には２０ｎｍの膜厚に形成された、化学式
で表される市販のＡｌｑ３よりなる電子輸送層４６と、前記電子輸送層４６上に典型的には０．５ｎｍの膜厚に形成されたＬｉＦ電子注入層４７と、前記ＬｉＦ電子注入層４７上に１００ｎｍの厚さに形成されたＡｌ電極４８とより構成されており、前記正孔輸送層４２は化学式
で表される、東京化成株式会社より市販のＦ４ＴＣＮＱ（２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８テトラシアノキノジメタン）よるなるアクセプタにより、０．１％の濃度にドープされている。また前記発光層４４は、化学式
よりなるｔｂｐｐｙ（１，３，６，８−テトラビフェニルピレン）により１０％の濃度にドープされている。
図４の有機ＥＬ素子４０は、４Ｖ以上の駆動電圧において発光し、青色光を放射する。
次に、図３の真空蒸着装置２０を使った図４の有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。
図５は、図４の有機ＥＬ素子４０の製造方法を説明するフローチャートである。
図５を参照するに、最初にステップ１において前記ＩＴＯ電極パターン４１Ａが１５０ｎｍの厚さに形成されたガラス基板が水、アセトンおよびイソプロピルアルコールを使って超音波洗浄され、さらにこのようにして処理された基板に対し、ＵＶオゾン処理あるいは酸素プラズマ処理を施す。次にステップ２においてこれを前記真空蒸着装置２０の真空槽２１中に、被処理基板Ｗとして導入する。前記ＵＶオゾン処理を行う場合には、前記基板に対し、大気中においてＵＶ照射を２０分間行う。
次に、図３の真空蒸着装置２０を使った図４の有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。
図５は、図４の有機ＥＬ素子４０の製造方法を説明するフローチャートである。
図５を参照するに、最初にステップ１において前記ＩＴＯ電極パターン４１Ａが１５０ｎｍの厚さに形成されたガラス基板が水、アセトンおよびイソプロピルアルコールを使って超音波洗浄され、さらにこのようにして処理された基板に対し、ＵＶオゾン処理あるいは酸素プラズマ処理を施す。次にステップ２においてこれを前記真空蒸着装置２０の真空槽２１中に、被処理基板Ｗとして導入する。前記ＵＶオゾン処理を行う場合には、前記基板に対し、大気中においてＵＶ照射を２０分間行う。
さらに次のステップ３において前記真空槽２１Ｃを１×１０−４−１０−５Ｐａの高真空状態に減圧し、さらにステップ４において図４のシャッタ２１Ｄを閉じた状態で前記セル２１Ｃを抵抗ヒータあるいは電子線を使って加熱し、セル２１中に保持されている有機原料の脱水を行う。
さらにステップ５において前記加熱機構２１Ｆを駆動してＴｉワイヤ２１Ｅを加熱し、前記真空槽２１の内部にＴｉ原子を放出する。これにより、ステップ４において有機原料の脱水により真空槽２１中に放出された酸素や水は、Ｔｉ原子により捕獲され、不活性なＴｉ酸化物あるいは水酸化物を形成し、真空槽２１の内壁などに固定され、再び有機原料に戻ったり、被処理基板Ｗ上に形成された有機膜中に吸収されるのが抑制される。
さらにステップ６において前記シャッタ２１Ｄが開放され、さらに前記蒸着セル２１Ｃを加熱することにより、前記基板上に図４の構成に従って、正孔注入層４２、正孔輸送層４３、発光層４４、正孔ブロック層４５、電子輸送層４６、電子注入層４７およびＡｌ電極層４８が、順次真空蒸着により形成される。このために、前記真空槽２１中には、それぞれの原料を保持した複数の蒸着セル２１Ｃが設けられている。またこの蒸着工程では、被処理基板Ｗの基板温度は、室温に設定される。
より具体的に説明すると、前記正孔注入層４２は、２ＴＮＡＴＡとＦ４−ＴＣＮＱを、それぞれ０．１ｎｍ／秒および０．０００１ｎｍ／秒の速度で堆積することにより形成され、前記正孔輸送層４３はα−ＮＰＤを０．１ｎｍ／秒の速度で堆積することにより形成される。また前記発光層４４はＣＢＰおよびｔｂｐｐｙを、それぞれ０．０９ｎｍ／秒および０．０１ｎｍ／秒の速度で堆積することにより形成される。また前記正孔ブロック層４５はＢＡｌｑを０．１ｎｍ／秒の速度で堆積することにより、さらに前記電子輸送層４６はＡｌｑ３を０．１ｎｍ／秒の速度で堆積することにより形成される。さらに前記ＬｉＦ電子注入層４７およびＡｌ電極は、ＬｉＦおよびＡｌをそれぞれ０．０１ｎｍ／秒および１ｎｍ／秒の速度で堆積することにより、形成される。
前記ステップ５におけるＴｉワイヤ２１Ｅの加熱プロセスは、上記ステップ６の開始直前に停止されており、従ってステップ６の蒸着工程ではＴｉワイヤ２１ＥからのＴｉ原子の放出は生じていないが、その直前のステップ５において真空槽２１中に放出されたＴｉ原子はまだ真空槽２１中に残留しており、前記被処理基板Ｗの表面近傍に存在する酸素あるいは水分子を捕獲し、これを不活性化する。このため、前記蒸着セル２１Ｃから放出された高温の原料粒子が被処理基板Ｗの表面近傍まで真空槽２１中の空間を飛行する間に冷却されても、原料粒子中への酸素あるいは水の取り込みが効果的に抑制される。
本実施例では同様にして、図４に示すのと同一構造の比較例１による有機ＥＬ素子を、図５のステップ５の工程、すなわちＴｉ原子の真空槽２１中への放出工程を省略して形成した。また本実施例では比較例２として、図４に示すのと同一構造の有機ＥＬ素子を、図５のステップ４の工程、すなわち有機原料の脱水工程および図５のステップ５の工程を省略して形成した。
このようにして得られた本実施例による有機ＥＬ素子４０、比較例１による有機ＥＬ素子、および比較例２による有機ＥＬ素子を、７Ｖの駆動電圧、１５ｍＡ／ｃｍ２の駆動電流密度で駆動した場合、いずれの素子においても駆動開始直後には高い発光効率が得られていたのが、２００時間の連続駆動の後で駆動開始直後に対する相対輝度を比較すると、以下の表１に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子４０では相対輝度が０．７１となるのに対し、比較例１では０．６４まで低下し、比較例２では０．３８まで低下しているのがわかる。
表１の結果は、比較例２のように有機ＥＬ素子を構成する各有機層の真空蒸着法による形成時に原料の加熱処理を行わなかった場合、原料中の酸素や水分が素子中に取り込まれ、有機ＥＬ素子の寿命に致命的な影響が生じること、比較例１のように、加熱処理のみを行った場合、有機ＥＬ素子の寿命は改善されるが、本実施例のように脱水処理に加えて真空槽中に残留する酸素や水分の不活性化処理を行った場合、さらなる寿命の向上が実現されることを意味している。特に比較例１に比べて本実施例の有機ＥＬ素子がより長い寿命を有することは、図５のステップ４におけるような有機原料の加熱処理だけでは、真空槽２１を高性能ポンプにより高真空状態に排気していても、離脱した酸素や水分が真空槽２１中に残留するのが避けられず、これが被処理基板Ｗ上の有機ＥＬ素子に取り込まれてしまうことを示している。
また、本発明ではステップ６における堆積工程の直前にステップ５のＴｉ放出工程を行うため、有機ＥＬ素子４０を構成する各層中にＴｉが取り込まれるのが避けられず、事実ＸＰＳ分析の結果、有機ＥＬ素子４０中にＴｉが含まれていることが確認されているが、上記表１の結果は、駆動開始直後の発光効率を比較すると、このようなＴｉの存在は、有機ＥＬ素子の発光特性に何ら悪影響を及ぼしていないばかりか、不純物の減少により発光効率が３．３０ｃｄ／Ａまで向上する好ましい効果が得られることを示している。比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子では、ステップ５を省略しているため、素子構造中にＴｉが含まれることはないことに注意すべきである。にもかかわらず、これらの素子では、駆動開始直後の発光効率がそれぞれ３．１５ｃｄ／Ａおよび２．４２ｃｄ／Ａにとどまっているのがわかる。
このように、本発明は、有機ＥＬ素子中にＴｉなどの金属元素が含まれても、その発光特性に悪影響が及ばないことの発見に基いており、このようなゲッタ金属元素を使うことにより、発光効率が高く経時劣化が少ない有機ＥＬ素子およびこれを使った有機ＥＬ表示パネルを提供するものである。
なお、上記の金属はＴｉに限定されるものではなく、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒにおいても同様な結果を得ることができる。
なお、上記の金属はＴｉに限定されるものではなく、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒにおいても同様な結果を得ることができる。
また本発明は上記の特定の材料系の有機ＥＬ素子に限定されるものではなく、例えば図１に示した従来の緑色発光する有機ＥＬ素子、あるいは赤色や白色など、その他の色で発光する有機ＥＬ素子において素子寿命を改善するのにも有効である。
なお図３の真空蒸着装置２０においてＴｉワイヤ２１Ｅの加熱は、ワイヤ自体に直接に通電する外に、かかるＴｉワイヤをＷなどの高融点金属ワイヤ上に巻回しておき、かかる高融点金属ワイヤに通電することにより行うことも可能である。さらに前記Ｔｉワイヤ２１Ｅの加熱は、他のどのような手段で行ってもよい。例えば前記ワイヤ２１Ｅのかわりに面積の広い金属リボンなどを使うことも可能である。
さらに上記の構成に加え、前記真空槽２１中にゲッタ金属の大きな露出面を形成し、かかる露出面により、真空槽２１中において遊離している酸素や水を捕獲するようにすることも可能である。
なお図３の真空蒸着装置２０においてＴｉワイヤ２１Ｅの加熱は、ワイヤ自体に直接に通電する外に、かかるＴｉワイヤをＷなどの高融点金属ワイヤ上に巻回しておき、かかる高融点金属ワイヤに通電することにより行うことも可能である。さらに前記Ｔｉワイヤ２１Ｅの加熱は、他のどのような手段で行ってもよい。例えば前記ワイヤ２１Ｅのかわりに面積の広い金属リボンなどを使うことも可能である。
さらに上記の構成に加え、前記真空槽２１中にゲッタ金属の大きな露出面を形成し、かかる露出面により、真空槽２１中において遊離している酸素や水を捕獲するようにすることも可能である。
［第２実施例］
図６は、本発明の第２実施例による有機ＥＬ素子の製造方法を示すフローチャートである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図５のステップ６では、図４のＩＴＯ電極パターン４１Ａ上に全ての層４２−４８が順次形成されているが、図６の本実施例によるプロセスでは、ステップ５のＴｉ放出工程の後、ステップ６１においてＴｉワイヤ４１Ｅの加熱を停止し、前記正孔注入層４２のみを、図３の真空蒸着装置２０により、２−ＴＮＡＴＡを保持しているセルとＦ４−ＴＣＮＱを保持しているセルのシャッタを開放することにより形成する。その後でステップ６２においてＴｉ放出工程が再び実行される。
図６は、本発明の第２実施例による有機ＥＬ素子の製造方法を示すフローチャートである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図５のステップ６では、図４のＩＴＯ電極パターン４１Ａ上に全ての層４２−４８が順次形成されているが、図６の本実施例によるプロセスでは、ステップ５のＴｉ放出工程の後、ステップ６１においてＴｉワイヤ４１Ｅの加熱を停止し、前記正孔注入層４２のみを、図３の真空蒸着装置２０により、２−ＴＮＡＴＡを保持しているセルとＦ４−ＴＣＮＱを保持しているセルのシャッタを開放することにより形成する。その後でステップ６２においてＴｉ放出工程が再び実行される。
さらに次のステップ６３で前記Ｔｉ放出工程を終了し、α−ＮＰＤを保持しているセルのシャッタを開放して正孔輸送層４３を形成し、以後同様なプロセスを交互に繰り返すことで、図４の積層構造を順次形成する。
このようにして形成される有機ＥＬ素子では、各有機層の形成直前にＴｉ原子を放出して真空槽２１中、特に被処理基板Ｗ表面近傍の酸素や水などの不純物が除去されるため、有機ＥＬ素子中に取り込まれる不純物の濃度をさらに低減させることができる。
このようにして形成される有機ＥＬ素子では、各有機層の形成直前にＴｉ原子を放出して真空槽２１中、特に被処理基板Ｗ表面近傍の酸素や水などの不純物が除去されるため、有機ＥＬ素子中に取り込まれる不純物の濃度をさらに低減させることができる。
かかるプロセスの結果、本実施例により製造された有機ＥＬ素子では、一の層と次の層との界面近傍においてＴｉ濃度が高くなる、特徴的なＴｉ濃度分布を示す。
先にも述べたように、本発明ではこのようにゲッタとして使われる金属はＴｉに限定されるものではなく、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒなど、他の金属を使うことも可能であり、このような金属を使っても、有機ＥＬ素子の発光特性が劣化することはない。
先にも述べたように、本発明ではこのようにゲッタとして使われる金属はＴｉに限定されるものではなく、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒなど、他の金属を使うことも可能であり、このような金属を使っても、有機ＥＬ素子の発光特性が劣化することはない。
［第３実施例］
図７は、本発明の第３実施例によるフルカラー有機ＥＬ表示パネル６０の構成を示す。
図７を参照するに、有機ＥＬ表示パネル６０はＩＴＯ電極パターン６１Ａを担持したガラス基板６１上に形成されており、赤色発光する有機ＥＬ素子６０Ｒ，緑色発光する有機ＥＬ素子６０Ｇおよび青色発光する有機ＥＬ素子６０Ｂの繰り返しよりなる表示素子の配列を含み、各々の有機ＥＬ素子６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂは、図３の真空蒸着装置２０を使い、図５あるいは図６に示すプロセスにより形成される。
図７は、本発明の第３実施例によるフルカラー有機ＥＬ表示パネル６０の構成を示す。
図７を参照するに、有機ＥＬ表示パネル６０はＩＴＯ電極パターン６１Ａを担持したガラス基板６１上に形成されており、赤色発光する有機ＥＬ素子６０Ｒ，緑色発光する有機ＥＬ素子６０Ｇおよび青色発光する有機ＥＬ素子６０Ｂの繰り返しよりなる表示素子の配列を含み、各々の有機ＥＬ素子６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂは、図３の真空蒸着装置２０を使い、図５あるいは図６に示すプロセスにより形成される。
より具体的には、前記赤色有機ＥＬ素子６０Ｒは前記ＩＴＯ電極パターン６１Ａ上に、厚さが５０ｎｍのα−ＮＰＤよりなる正孔注入層６２Ｒと、化学式が
で表されるＤＣＪＴＢを１ｗｔ％の濃度で含む、厚さが３０ｎｍのＡｌｑ３よりなる赤色発光層６３Ｒと、厚さが３０ｎｍのＡｌｑ３よりなる電子輸送層６４Ｒと、厚さが０．５ｎｍのＬｉＦよりなる電子注入層６５Ｒと、Ａｌ電極層６６Ｒとよりなる積層構造を有し、各々の有機層６２Ｒ〜６４Ｒ中には、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒのいずれかよりなるゲッタ金属元素が、特に層と層の界面において高い濃度で含まれている。
で表されるＤＣＪＴＢを１ｗｔ％の濃度で含む、厚さが３０ｎｍのＡｌｑ３よりなる赤色発光層６３Ｒと、厚さが３０ｎｍのＡｌｑ３よりなる電子輸送層６４Ｒと、厚さが０．５ｎｍのＬｉＦよりなる電子注入層６５Ｒと、Ａｌ電極層６６Ｒとよりなる積層構造を有し、各々の有機層６２Ｒ〜６４Ｒ中には、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒのいずれかよりなるゲッタ金属元素が、特に層と層の界面において高い濃度で含まれている。
同様に、前記緑色有機ＥＬ素子６０Ｇは前記ＩＴＯ電極パターン６１Ａ上に、厚さが５０ｎｍのα−ＮＰＤよりなる正孔注入層６２Ｇと、厚さが５０ｎｍのＡｌｑ３よりなる緑色発光層６３Ｇと，厚さが０．５ｎｍのＬｉＦよりなる電子注入層６４Ｇと、Ａｌ電極層６５Ｇとよりなる積層構造を有し、前記有機層６２Ｇ，６３Ｇ中には、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒのいずれかよりなるゲッタ金属元素が、特に層と層の界面において高い濃度で含まれている。
さらに前記青色有機ＥＬ素子６０Ｂは前記ＩＴＯ電極パターン６１Ａ上に、厚さが５０ｎｍのα−ＮＰＤよりなる正孔注入層６２Ｂと、化学式が
で表されるｔｐｐｙを１０ｗｔ％の濃度で含み、厚さが２０ｎｍのＣＢＰよりなる青色発光層６３Ｂと、化学式が
で表されるＢＣＰよりなり厚さが１０ｎｍの正孔ブロック層６４Ｂと、厚さが５０ｎｍのＡｌｑ３よりなる電子輸送層６５Ｂと、厚さが０．５ｎｍのＬｉＦよりなる電子注入層６６Ｂと、Ａｌ電極層６７Ｂとよりなる積層構造を有し、各々の有機層６２Ｂ〜６５Ｂ中には、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒのいずれかよりなるゲッタ金属元素が、特に層と層の界面において高い濃度で含まれている。
で表されるｔｐｐｙを１０ｗｔ％の濃度で含み、厚さが２０ｎｍのＣＢＰよりなる青色発光層６３Ｂと、化学式が
で表されるＢＣＰよりなり厚さが１０ｎｍの正孔ブロック層６４Ｂと、厚さが５０ｎｍのＡｌｑ３よりなる電子輸送層６５Ｂと、厚さが０．５ｎｍのＬｉＦよりなる電子注入層６６Ｂと、Ａｌ電極層６７Ｂとよりなる積層構造を有し、各々の有機層６２Ｂ〜６５Ｂ中には、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｒのいずれかよりなるゲッタ金属元素が、特に層と層の界面において高い濃度で含まれている。
さらに前記基板６１上の全ての有機ＥＬ素子は気密カバー６８により覆われ、前記気密カバー６８内には乾燥窒素ガスなどの不活性ガスが充填される。
このような構成の有機ＥＬ表示パネルでは、個々の有機ＥＬ表示素子の寿命が、前記ゲッタ金属元素の使用により長く、表示パネル全体としても実用的な寿命が得られる。
このような構成の有機ＥＬ表示パネルでは、個々の有機ＥＬ表示素子の寿命が、前記ゲッタ金属元素の使用により長く、表示パネル全体としても実用的な寿命が得られる。
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
本発明によれば、前記積層構造体を構成する各有機膜を堆積する際に、前記有機膜の堆積が生じる基板の近傍に、酸素や水に対する反応性を有する金属元素を存在させることにより、さもなければ前記積層構造体中に取り込まれる酸素や水などの不純物が、有機ＥＬ素子の製造時に除去され、しかも除去された不純物が積層構造体中に戻ることがない。このようにして製造された有機ＥＬ素子は、その積層構造中に前記金属元素を含む特徴を有し、優れた素子寿命を有する。
Claims (15)
- 基板と、前記基板上に形成され、少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを含む、有機膜よりなる積層構造体とよりなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記積層構造体を構成する各有機膜をそれぞれ堆積する堆積工程を含み、
前記堆積工程の少なくとも一部に先行して、前記基板近傍に、酸素あるいは水に対する反応性を有する金属元素を放出する工程を行い、前記堆積工程の少なくとも一部は、前記基板近傍に前記金属元素が存在する状態で実行される有機ＥＬ素子の製造方法。 - 前記金属元素はＴｉ，Ａｌ，Ｃｒのいずれかを含む請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
- 前記金属元素を放出する工程は、前記堆積工程の開始前に終了される請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
- 前記金属元素を放出する工程は、前記金属元素を含む媒体を加熱する工程を含む請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
- 前記金属元素を放出する工程は、前記積層構造体を構成する一つの有機膜の堆積工程に先行して実行される請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
- 前記金属元素を放出する工程は、前記積層構造体を構成する各々の有機膜の堆積工程に先行して実行される請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
- 正極と負極間に、少なくとも発光層と、前記発光層の正極側に隣接する正孔輸送層と、前記発光層の負極側に隣接する電子輸送層とを含む、有機膜よりなる積層構造体を有する有機ＥＬ素子であって、
前記積層構造体を構成する有機膜の少なくとも一つは、酸素あるいは水に対する反応性を有する金属元素を含む媒体を加熱して放出された前記金属元素を含む有機ＥＬ素子。 - 前記金属元素は、Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒのいずれかである請求項７記載の有機ＥＬ素子。
- 前記金属元素は、前記積層構造体中、一の層と次の層との界面近傍において濃度が増大する請求項７記載の有機ＥＬ素子。
- 前記金属元素は、前記積層構造体を構成する全ての有機膜中に含まれる請求項７記載の有機ＥＬ素子。
- 透明基板と、
前記透明基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子よりなる配列と、
前記透明基板上に、前記複数の有機ＥＬ素子を覆うように設けられ、不活性ガスを充填された空間を画成する気密カバーとよりなる有機ＥＬ表示パネルであって、
各々の有機ＥＬ素子は、正極と負極間に、少なくとも発光層と、前記発光層の正極側に隣接する正孔輸送層と、前記発光層の負極側に隣接する電子輸送層とを含む、有機膜よりなる積層構造体を有し、
前記積層構造体を構成する有機膜の少なくとも一つは、酸素あるいは水に対する反応性を有する金属元素を含む媒体を加熱して放出された前記金属元素を含む有機ＥＬ表示パネル。 - 前記金属元素は、Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒのいずれかである請求項１１記載の有機ＥＬ表示パネル。
- 前記金属元素は、前記積層構造体中、一の層と次の層との界面近傍において濃度が増大する請求項１１記載の有機ＥＬ表示パネル。
- 前記金属元素は、前記積層構造体を構成する全ての有機膜中に含まれる請求項１１記載の有機ＥＬ表示パネル。
- 前記金属元素を放出する工程に先行して、前記有機膜を堆積するための有機原料を加熱して脱水する工程をさらに含む請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
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