JP5994080B2 - 真空装置、有機膜の形成方法、有機el素子の製造方法、有機el表示パネル、有機el表示装置、有機el発光装置およびゲッター材を構成する材料の選択方法 - Google Patents
真空装置、有機膜の形成方法、有機el素子の製造方法、有機el表示パネル、有機el表示装置、有機el発光装置およびゲッター材を構成する材料の選択方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、有機膜材料の表面における不純物汚染を可能な限りなくすことができる真空装置の提供を目的とする。
本発明の一態様に係る真空装置は、有機膜材料を収容する真空チャンバーと、真空ポンプと、前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを結ぶ排気管と、を備え、前記排気管の内部に、前記有機膜材料と同一の材料を含むゲッター材が配設されている。
また、本発明の一態様に係る真空装置の特定の局面では、前記有機膜材料は、前記真空ポンプから飛散する不純物を吸着し、当該吸着により特性が劣化する材料を含み、前記ゲッター材は前記不純物を吸着する。
また、本発明の一態様に係る真空装置の特定の局面では、前記排気管の内壁に凹凸加工が施されているとともに、当該凹凸に沿うように前記ゲッター材が配設されている。
また、本発明の一態様に係る真空装置の特定の局面では、前記排気管は、内面に前記ゲッター材が配設された細管が複数本束ねられてなる。
また、本発明の一態様に係る真空装置の特定の局面では、さらに、前記不純物を吸着させた前記ゲッター材から当該不純物を除去する不純物除去手段を備える。
また、本発明の一態様に係る真空装置の特定の局面では、前記不純物除去手段は、前記排気管を加温することにより前記ゲッター材から前記不純物を昇華除去する。
また、本発明の一態様に係る有機膜の形成方法の特定の局面では、前記排気管は、前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを連通させる開放状態と、前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを連通させない閉鎖状態とを切替可能であり、かつ、内部に前記ゲッター材が配設されない第1配管と、前記開放状態と前記閉鎖状態とを切替可能であり、かつ、内部に前記ゲッター材が配設される第2配管と、を含む。
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にあり、かつ、前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にあるときの当該真空ポンプの内部圧力に対し、前記不純物の蒸気圧の方が低い場合には、前記第1配管を閉鎖状態とするとともに前記第2配管を開放状態とする。
本発明の一態様に係る有機EL表示装置は、本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法により製造された有機EL素子を用いる。
本発明の一態様に係る有機EL発光装置は、本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法により製造された有機EL素子を用いる。
[真空装置の構成]
本実施形態では、塗布成膜法により有機発光層の成膜する場合において、有機発光層材料を乾燥させる際に用いられる真空装置を例に挙げて説明する。
図1(a)は、実施の態様1に係る真空装置の構成を示す図である。本実施の態様に係る真空装置は、真空チャンバー1、真空ポンプ2、排気管3、ゲッター材4を備える。
真空チャンバー1は被乾燥物5を収容するものであり、本実施形態における被乾燥物5は有機EL素子半製品である。真空チャンバー1は、その内部の大きさが例えば、500[mm]×500[mm]×150[mm]程度である。また、真空チャンバー1は真空ポンプ2による減圧に耐え得るような頑丈な材料で構成されており、このような材料としては、例えば、ステンレス等が挙げられる。
被乾燥物5は、基板上に有機膜材料としての有機発光層材料が塗布されてなる。すなわち、真空チャンバー1には有機膜材料としての有機発光層材料が収容されることになる。本実施形態における有機発光層材料は、有機発光層を構成する材料と溶媒とを含むインクである。バンクは、有機発光層の形成領域となる開口部を区画するためのものである。真空装置により有機発光層材料が乾燥されることで、有機発光層が形成される。なお、有機EL素子の詳細な構造および製造方法については、ここでの説明を省略し、実施の態様3で述べることとする。
真空ポンプ2は、真空チャンバー1内を真空状態に維持するために用いられるものである。真空ポンプ2としては、例えば、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ、ダイアフラムポンプ等の機械式の真空ポンプを用いることができる。これらの中でも、特に、いわゆるポンプ油を使用しないドライポンプを用いることがより望ましい。ドライポンプは、例えば、有機EL素子や半導体薄膜製造等のように、真空チャンバー内をクリーンに保つ必要がある場合に使用される。なお、これら真空ポンプには、通常、潤滑剤や真空シール材が用いられている。
また、上記の真空ポンプを使用し、真空チャンバー1内を大気圧から減圧した場合、5[min]程度で真空チャンバー1の内部圧力を1[Pa]以下まで排気することが可能である。なお、この排気速度は、排気管3の長さ(真空チャンバー1から真空ポンプ2までの距離)や排気管3の屈曲具合によって変化し得る。
排気管3は、真空チャンバー1と真空ポンプ2とを結ぶものであり、この排気管3により、真空チャンバー1の内部と真空ポンプ2とが連通される。排気管3の内径は、例えば、100[mm]程度である。
ゲッター材4は、真空ポンプ2から飛散する種々の物質のうち、有機発光層材料に吸着されることで有機発光層の特性を劣化させる物質である不純物6を吸着するものであり、排気管3の内部に配設されている。本実施形態においては、ゲッター材4を構成する材料として、有機膜材料である有機発光層材料と同一の材料を含んでいる。
<真空装置を用いた乾燥工程の有無による発光特性の違い>
本発明者は、真空装置を用いた乾燥工程を行うか否かで、有機EL素子の発光特性に違いが現れるかを検証した。ここで、「真空装置を用いた乾燥工程」は、有機発光層材料を真空チャンバーに収容し、真空チャンバーの内部圧力を真空ポンプにより減圧する減圧工程の1種である。以下、「真空装置を用いた乾燥工程」を単に「減圧工程」と記載する。実験用の有機EL素子として、減圧工程を経ない有機EL素子と、減圧工程を経る有機EL素子の2種を準備した。
減圧工程を経る有機EL素子について説明する。まず、図3(a)に示すように、基板101上に陽極102、正孔注入層103、正孔輸送層104を順に積層するとともに、正孔輸送層104の上面に有機発光層材料105aを塗布する。次に、加熱を行って有機発光層材料105aを乾燥させて有機発光層105を成膜することで、有機発光層105形成後の有機EL素子半製品を準備する(図3(b))。
減圧工程を経ない有機EL素子について説明する。まず、図3(a),(b)に示すように、減圧工程を経る有機EL素子と同様に、基板101上に陽極102、正孔注入層103、正孔輸送層104および有機発光層105を順に積層し、有機発光層105形成後の有機EL素子半製品を準備した。続いて、図3(c)に示す減圧工程を行わずに、有機発光層105形成後の有機EL素子半製品を、グローブボックスに20[min]載置した。そして、図3(d)に示すように、有機発光層105の上に電子輸送層106、陰極107、封止層108を順に積層することにより、減圧工程を経ない有機EL素子が完成する。
両実験用有機EL素子の違いは、有機発光層成膜後の基板が置かれる環境のみである。つまり、グローブボックス内に保管するか、真空ポンプに接続された真空チャンバー内に保管するかの違いにより、発光強度半減寿命に大きな差が生じたことになる。以上のことより、本発明者は、機械式の真空ポンプに用いられている潤滑剤の含有成分、もしくは、真空シール材等の含有成分が不純物として、真空ポンプから真空チャンバーへ飛散するのではないかと考えた。そして、当該不純物が有機発光層の表面近傍に吸着することで、有機発光層に何らかの悪影響を与え、この結果、有機発光層の特性が劣化するのではないかと考えた。以下、「機械式の真空ポンプに用いられている潤滑剤の含有成分、もしくは、真空シール材等の含有成分」を、単に「潤滑剤等の含有成分」と記載する。
潤滑剤は、通常、潤滑成分(例えば、潤滑油である。)と、潤滑成分の酸化を防止するための酸化防止剤を含んでいる。また、真空シール材にも、当該真空シール材を構成する樹脂材料の酸化を防止する目的で酸化防止剤が含まれている。酸化防止剤は、潤滑成分の酸化または樹脂材料の酸化が原因の所謂スラッジやワニスの発生を抑制するものであり、例えば、連鎖停止剤、過酸化物分解剤、金属不活性化剤等の種類が知られている。
以下、ジフェニルアミン系化合物を主に取り上げて説明する。
図6は、酸化防止剤として用いられるジフェニルアミン系化合物の一例を示す図である。図6(a)、(b)、(c)に、ジフェニルアミン系化合物の一例である化合物A、化合物B、化合物Cの化学式をそれぞれ示している。以降の図において、化合物A、化合物B、化合物Cに代表されるジフェニルアミン系化合物を、総じて図6(d)で示す化学式で表すこととする。また、ジフェニルアミン系化合物を単に「DPA」と記載する。
まず、式(1)に示すように、有機EL素子駆動中においては、電子輸送層106を構成する電子輸送性材料Xは、ラジカルアニオン(ポーラロン)状態となることで電子の輸送を行う(図7における「ラジカルアニオン状態の電子輸送性材料X」)。そのため、このラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xをキャリアと考えることができる。そして、界面領域109において、DPAはラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xに水素ラジカルを供与することで、自身がラジカルアニオン状態となる(図7における「ラジカルアニオン状態のDPA」)。このような反応が進行する理由として、ラジカルアニオン状態のDPAは、負電荷が2つのベンゼン環において非局在化するため安定に存在し得るからであると考えた。つまり、ラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xよりも、ラジカルアニオン状態のDPAの方がさらに安定な化学種となり得るからであると考えた。その場合、ラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xは、DPAから放出された水素ラジカルと結合するといった反応も進行し得る(図7における「XH」)。
次に、式(2)に示すように、界面領域109において、ラジカルアニオン状態のDPAは、有機発光層105を構成する材料Yと反応することも想定される。この反応により、有機発光層105を構成する材料Yとは異なる生成物Zを与える。これは、有機発光層105が劣化することに相当する。このように、DPAと有機発光層105を構成する材料Yが反応してしまうことも、発光輝度の低下の一因であると考えられる。
<減圧工程を経た有機発光層表面の付着物の分析>
次に、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS)を用い、減圧工程を経た有機発光層の表面に付着している物質を分析した。減圧工程を経た有機発光層をヘリウム雰囲気下で昇温加熱し、加熱された有機発光層から放出されるガス(アウトガス)を液体窒素で捕集し、GC−MSで分析した。GC−MS分析は、アジレント・テクノロジー社製の6890GCを用い、イオン化はEI法(電子イオン化法)により行った。カラムはアジレント・テクノロジー社製のDB5msを使用し、40度から300度まで昇温した。
<真空ポンプから真空チャンバーへの不純物飛散のメカニズム>
図9は、真空ポンプによる排気時間と真空チャンバー内の圧力との関係を示すグラフである。横軸が排気時間であり、縦軸が真空チャンバー内の圧力である。また、縦軸において、下方にいくほど真空度が高いことを示している。
図10に示すように、真空チャンバー26は、排気管28を介して真空ポンプ27に接続されている。真空チャンバー26内の気体は、真空ポンプ27により、排気管28、29を通って外部へ排出される。また、各図において、真空ポンプ27に用いられている潤滑剤の含有成分等を、不純物6で示している。
上述したように、本発明者は、真空チャンバー内に実際に有機発光層材料を収容して減圧工程を行い、その結果作成された有機発光層と、減圧工程を経ずに作成された有機発光層との特性を比較した。この比較結果より、減圧工程を経た有機発光層材料は、真空ポンプから飛散する不純物を吸着する性質を有していることを見出した。
まず、有機膜材料としての有機発光層材料と同一の材料からなる、試料用有機膜材料としての試料用有機発光層材料を真空チャンバーに収容する。ここで、試料用有機発光層材料は、例えば、実験用有機EL素子を作成する際に用いた有機発光層材料に相当する。次に、真空チャンバーの内部圧力を真空ポンプにより減圧する減圧工程を行う。これにより、真空装置において、真空ポンプから真空チャンバーへ不純物が飛散する環境が形成される。
ここでは、有機発光層材料を例に挙げて説明したが、このゲッター材を構成する材料の選択方法は有機発光層材料のみに適用できるものではない。有機発光層以外の有機膜材料でも同様に、この選択方法を適用することが可能である。
<排気管およびゲッター材の変形例>
図11は、排気管およびゲッター材の構成に係る変形例を説明するための図である。
図11(a)は、変形例に係る排気管3Aにおける、ゲッター材が配設されている部分の断面図である。本変形例では、排気管3Aの内壁に凹凸加工が施されているとともに、当該凹凸に沿うようにゲッター材4Aが配設されている。このようにすることで、排気管内におけるゲッター材の表面積を広げることができるため、より効率的に不純物6を吸着することが可能となる。
図1に示す真空装置は、さらに、不純物6を吸着させたゲッター材4から当該不純物6を除去する不純物除去手段を備えることとしてもよい。不純物除去手段としては、例えば、ゲッター材4を構成する材料(有機発光層材料)に耐熱性がある場合には、不純物除去手段は、排気管3を加温することによりゲッター材4から不純物6を昇華除去するもの等がある。
所定回数の減圧工程を終える毎に不純物除去を行う場合は、例えば、以下のような手順で行うことができる。まず、あらかじめ有機発光層の特性劣化がどの程度の基準まで許容されるかを決定しておく。次に、真空チャンバーに有機発光層材料を収容して減圧工程を行うことで、ゲッター材が減圧工程を経た回数(ゲッター材使用回数)と、各回数における有機発光層の特性との関係を調べる。そして、あらかじめ決定しておいた基準に到達したときのゲッター材使用回数、または到達する直前のゲッター材使用回数を把握する。以降は、この把握したゲッター材使用回数分の減圧工程を終える毎に、不純物除去手段による不純物の除去を行う。なお、到達したときのゲッター材使用回数または到達する直前のゲッター材使用回数を一度把握すれば、以後、ゲッター材使用回数と有機発光層の特性との関係を調べる必要はなくなる。
実施の態様1においては、真空チャンバーと真空ポンプを結ぶ排気管が単一の配管で構成されていることとした。本実施の態様においては、排気管が2本の配管を含む真空装置について説明する。
[真空装置の構成]
図12は、実施の態様2に係る真空装置の構成を示す図である。本実施の態様に係る真空装置は、真空チャンバー1、真空ポンプ2、第1配管30aおよび第2配管30bを含む排気管30、ゲッター材4、圧力計7、第1バルブ8a、第2バルブ8b、制御部9を備える。以下、実施の態様1との相違点を中心に説明する。
排気管30は、第1配管30a、第2配管30bを含む。第1配管30aおよび第2配管30bはともに、真空チャンバー1と真空ポンプ2を結んでおり、真空チャンバー1と真空ポンプ2とを連通させる開放状態と、真空チャンバー1と真空ポンプ2とを連通させない閉鎖状態とを切替可能なものである。ただし、第1配管30aにはその内部にゲッター材が配設されていないが、第2配管30bにはその内部にゲッター材が配設されている。なお、実施の形態1で説明した排気管の変形例(図11)を、第2配管30bにも適用することができる。
圧力計7は、真空チャンバー1の内部圧力、すなわち真空チャンバー1内の真空度を測定するものである。圧力計7としては、例えば、ピラニ真空計、ダイヤフラム真空計、スピニングロータ真空計等を用いることができる。
図13は、実施の態様2に係る真空装置の制御部9における動作を説明するためのフローチャートである。
まず、制御部9が第1バルブ8aに対し開状態とする制御信号を出力することにより、第1配管30aを開放状態とするとともに(ステップS101)、真空ポンプ2を動作状態とする(ステップS102)。このとき、第2配管30bは閉鎖状態である。これにより、真空チャンバー1内に含まれる気体の排気が開始される。
図14は、実施の態様2に係る真空装置の制御部9における動作の変形例1を説明するためのフローチャートである。
図13に示すフローチャートとの違いは、ステップS104が無い点である。図13に示すフローチャートにおいては、上述した(1)の条件および(2)の条件の両方を満たした場合に初めて第2配管30bを開放状態にすることとした。一方、図14に示す変形例1では、(1)の条件を満たした時点(ステップS103においてYES)で第2配管30bを開放状態にするようにしている。すなわち、真空チャンバー1の内部圧力が真空ポンプ2の内部圧力と平衡状態になるまでの間は、第1配管30aが開放状態であるとともに第2配管30bが閉鎖状態であり、真空チャンバー1の内部圧力が真空ポンプ2の内部圧力と平衡状態にある間は、第1配管30aが閉鎖状態であるとともに第2配管30bが開放状態である。
[制御部における動作の変形例2]
図15は、実施の態様2に係る真空装置の制御部9における動作の変形例2を説明するためのフローチャートである。
[実施の態様3]
本実施の態様においては、実施の態様1または2に係る真空装置を用いて製造された有機EL素子を備える有機EL表示パネル、有機EL素子の製造方法、有機EL表示装置および有機EL発光装置について説明する。
図16は、有機EL表示パネル10の構成を示す部分断面図である。有機EL表示パネル10は、同図上側を表示面とする、いわゆるトップエミッション型の有機EL表示パネルであり、その主な構成として、陽極12、有機発光層16、電子輸送層17、陰極18を備える。有機EL表示パネル10は、赤(R),緑(G),青(B)の何れかの発光色に対応する有機発光層16を有する有機EL素子を1つのサブピクセル100とし、サブピクセル100がマトリクス状に配設されている。
基板11は有機EL表示パネル10の基材となる部分であり、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料で形成することができる。
<正孔注入層14>
正孔注入層14は、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)等の酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)等の導電性ポリマー材料からなる層である。上記のうち、酸化金属からなる正孔注入層14は、正孔を安定的に、または正孔の生成を補助して、有機発光層16に対し正孔を注入する機能を有する。
正孔注入層14の表面には、有機発光層16の形成領域となる開口部15aを区画するためのバンク15が設けられている。バンク15は一定の台形断面を持つように形成されており、絶縁性の有機材料(例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等)からなる。
<有機発光層16>
図16に戻り、バンク15の開口部15aにより区画された正孔注入層14の表面には、R,G,Bのいずれかの発光色に対応する、有機膜としての有機発光層16が形成されている。有機発光層16は、キャリアの再結合による発光を行う部位であり、R,G,Bのいずれかの色に対応する有機材料を含むように構成されている。
電子輸送層17は、陰極18から注入された電子を有機発光層16へ輸送する機能を有する。電子輸送層17は電子輸送性を有する材料(電子輸送性材料)で構成されており、このような材料としては、例えば、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体(いずれも特開平5−163488号公報に記載)等が挙げられる。
トップエミッション型有機EL表示パネルを実現するため、本実施の態様において電子輸送層17の上に形成された陰極18は、例えば、ITO、IZO(酸化インジウム亜鉛)等の光透過性を有する導電性酸化物材料で形成されている。
<封止層19>
陰極18の上に形成された封止層19は、有機EL表示パネル10内に浸入した水分又は酸素から有機発光層16および陰極18を保護するために設けられている。有機EL表示パネル10はトップエミッション型であるため、封止層19には、例えば、SiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)等の光透過性材料が採用されている。
特に図示していないが、封止層19の上方には、基板11と対向する封止基板が設けられる。さらに、封止層19と封止基板とでできる空間に、絶縁性材料を充填することとしてもよい。このようにすることで、有機EL表示パネル10内に水分又は酸素が浸入するのを防ぐことができる。有機EL表示パネル10はトップエミッション型であるため、絶縁性材料としては、SiN、SiON等の光透過性材料を選択する必要がある。
[有機EL表示パネルの製造方法]
図18〜図20は、実施の態様3に係る有機EL表示パネル10の製造工程例を示す図である。これらの図を参照しながら、有機EL表示パネル10の製造方法について説明する。
はじめに、上面に陽極および有機発光層材料がこの順に形成された基板を準備する基板準備工程を行う。図18(a)〜図19(a)は基板準備工程に相当する。
まず、図18(a)に示すように、基板11をスパッタ成膜装置の成膜容器内に載置する。そして成膜容器内に所定のスパッタガスを導入し、反応性スパッタ法、真空蒸着法等に基づき陽極12を成膜する。
次に、図18(c)に示すようにバンク15を形成する。バンク材料として、例えば感光性のレジスト材料、好ましくはフッ素系材料を含有するフォトレジスト材料を用意する。このバンク材料を正孔注入層14上に一様に塗布し、プリベークした後、開口部15aを形成できるようなパターンを有するマスクを重ねる。そして、マスクの上から感光させた後、未硬化の余分なバンク材料を現像液で洗い出す。最後に純水で洗浄することでバンク15が完成する。
そして、図19(a)に示すように、バンク15の開口部15a(図18(c))に対し、インクジェット法に基づき有機発光層材料16aを滴下する。以上で、上面に陽極12および有機発光層材料16aがこの順に形成された基板11を準備できた。なお、有機発光層材料16aの滴下方法はインクジェット法に限定されず、例えば、グラビア印刷法、ディスペンサー法、ノズルコート法、凹版印刷、凸版印刷等であってもよい。
減圧工程としての乾燥工程(図19(b))では、実施の態様1または2に係る真空装置を用いて、有機発光層材料16aを乾燥させる。具体的には、上面に陽極12および有機発光層材料16aがこの順に形成された基板11を真空装置における真空チャンバーに収容し、真空チャンバーの内部圧力が真空ポンプの内部圧力を減圧する。
乾燥工程後、図19(c)に示すように、有機発光層16の上に真空成膜法に基づき電子輸送層17を形成する。具体的には、例えば真空蒸着法やスパッタ法等の真空成膜法に基づき、有機発光層16の上面に電子輸送層17を構成する材料を成膜することにより、電子輸送層17を形成する。
次に、陰極形成工程を行う(図20(a))。当該工程では、減圧工程を経た有機発光層材料16aである有機発光層16の上方に、真空蒸着法、スパッタ法等の真空成膜法基づき、ITO、IZO等を成膜することにより陰極18を形成する。
以上の工程を経ることで、有機EL表示パネル10が完成する。
図21は、本発明の一態様に係る有機EL表示装置等を示す斜視図である。図21に示すように、有機EL表示装置1000は有機ELディスプレイであり、上述した有機EL表示パネル10を備える。
図22は、本発明の一態様に係る有機EL表示装置1000の全体構成を示す図である。図22に示すように、有機EL表示装置1000は、有機EL表示パネル10と、これに接続された駆動制御部20とを備える。駆動制御部20は、4つの駆動回路21〜24と制御回路25とから構成されている。なお、実際の有機EL表示装置1000では、有機EL表示パネル10に対する駆動制御部20の配置や接続関係については、これに限られない。
[有機EL発光装置]
図23は、本発明の一態様に係る有機EL発光装置200を示す図であって、図23(a)は縦断面図、図23(b)は横断面図である。図23に示すように、有機EL発光装置200は、本発明の一態様に係る製造方法により形成された複数の有機EL素子210と、有機EL素子210が上面に実装されたベース220と、ベース220にそれら有機EL素子210を挟むようにして取り付けられた一対の反射部材230と、から構成されている。各有機EL素子210は、ベース220上に形成された導電パターン(不図示)に電気的に接続されており、前記導電パターンにより供給された駆動電力によって発光する。各有機EL素子210から出射された光の一部は、反射部材230によって配光が制御される。
[変形例・その他]
以上、実施の態様1〜3について説明したが、本発明は上記の実施の態様に限られない。例えば、以下のような変形例等が考えられる。
(2)上記の実施の態様においては、排気管の内壁に直接的にゲッター材を配設することとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、収容する有機発光層材料と同一の材料を吸着させた多孔質物質を、排気管の内部に充填することにより、ゲッター材を配設することとしてもよい。
(5)実施の態様3において、ITO層、正孔注入層、正孔輸送層、バンクおよび封止層は必須の構成要件ではない。これらの構成を有しない有機EL素子に対しても、本発明を適用することが可能である。逆に、他の構成要素、例えば、正孔阻止層等をさらに含むこととしてもよい。これに対応して、準備工程で準備する基板においても、必ずしもITO層、正孔注入層、正孔輸送層、バンクが形成されている必要はない。さらに、封止層を有しない有機EL素子を形成する場合には勿論、封止層を形成する工程を省略できる。
(8)実施の態様3においては、有機発光層材料を乾燥させるための乾燥工程が減圧工程であるとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、有機発光層完成後から次の工程を行うまでの間、有機EL素子半製品を真空状態で保管する場合には、この保管工程も減圧工程に相当し、不純物汚染が起こり得る。すなわち、「有機発光層材料」には、有機発光層材料が完全に乾燥するまでの状態のものほか、乾燥が終了し有機発光層が完成した状態のものも含まれる。有機膜材料についても同様である。つまり、保管工程における減圧工程においても、本明細書に開示される真空装置を用いることが可能である。
さらに、乾燥工程および保管工程に限られず、有機発光層材料形成後から有機発光層の上面に位置する層を形成する工程の前に行われる工程であって、有機発光層材料が真空状態に置かれる工程が減圧工程となる。
(10)実施の態様においては、ジフェニルアミン系化合物を主に取り上げて説明したが、フェノール系化合物でも図7と同様の説明が可能である。フェノールを例に挙げ、図24を用いて簡単に説明する。
電子注入層が存在しない場合には、ラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xに水素ラジカルを供与するのは、ジフェニルアミン系化合物またはフェノール系化合物であった。一方、電子注入層が存在しない場合に、ラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xに水素ラジカルを供与するのは、電子注入層から電子を供与された有機発光層を構成する材料Y、もしくは、製造工程中において有機EL素子に混入した微量の水分や残留溶媒等であると考えられる。水素ラジカルの供与の結果、電子注入層から電子を供与された有機発光層を構成する材料Y、水分および残留溶媒等がラジカルアニオン状態になると考えられる。
(13)「ジフェニルアミン系化合物」とは、ジフェニルアミン骨格を有する化合物を指す。ジフェニルアミン骨格を有する化合物には、ジフェニルアミンやこの誘導体等が含まれる。また、図6(d)においては、置換基が1つであるジフェニルアミン系化合物を図示しているが、本発明においては置換基の個数は特に限定されない。また、置換基の位置も図6(d)に示したものに限定されない。
(14)上記の実施の態様においては、減圧工程を経たことが原因で付着した不純物として、真空ポンプ由来の不純物を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。また、真空ポンプ由来の不純物として潤滑剤または真空シール材を取り上げて説明した。しかしながら、本発明は潤滑剤または真空シール材由来の不純物に限定されるものではない。潤滑剤および真空シール材以外で真空ポンプに使用等されているものでも逆拡散は起こり得る。すなわち、本発明は、減圧工程を経ることにより有機膜材料に付着し得る不純物に広く適用できるものである。
(17)陽極を銀(Ag)系材料で形成する場合には、上記の実施の態様のようにITO層をその上に形成することが望ましい。陽極をアルミニウム系材料で形成する場合には、ITO層を無くして陽極を単層構造にすることも可能である。
(19)上記の実施の態様においては、有機EL表示パネルをR,G,Bを発光色とするフルカラー表示のパネルであるとしたが、本発明はこれに限定されない。有機EL表示パネルを、R、G、B、白色およびその他単色の有機EL素子が複数配列されてなる表示パネルとしてもよい。さらに、いずれか1色のみの有機EL素子を有する単色表示の有機EL表示パネルとしてもよい。
(23)上記の実施の態様で使用している、材料、数値等は好ましい例を例示しているだけであり、この態様に限定されることはない。また、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。なお、数値範囲を示す際に用いる符号「〜」は、その両端の数値を含む。
2 真空ポンプ
3、3A、3B、3C、30 排気管
31〜37 細管
30a 第1配管
30b 第2配管
4、4A、4B1〜4B7 ゲッター材
5 被乾燥物
6 不純物
7 圧力計
8a 第1バルブ
8b 第2バルブ
9 制御部
10 有機EL表示パネル
11 基板
12 陽極
13 ITO層
14 正孔注入層
15 バンク
15a 開口部
16 有機発光層
16a 有機発光層材料
17 電子輸送層
18 陰極
19 封止層
20 駆動制御部
21〜24 駆動回路
25 制御回路
26 真空チャンバー
27 真空ポンプ
28 排気管
29 排管
100 サブピクセル
101 基板
102 陽極
103 正孔注入層
104 正孔輸送層
105 有機発光層
105a 有機発光層材料
106 電子輸送層
107 陰極
108 封止層
109 界面領域
200 有機EL発光装置
210 有機EL素子
220 ベース
230 反射部材
1000 有機EL表示装置
Claims (20)
- 有機膜材料を収容する真空チャンバーと、
真空ポンプと、
前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを結ぶ排気管と、を備え、
前記排気管の内部に、前記有機膜材料と同一の材料を含むゲッター材が配設されている、
真空装置。 - 前記有機膜材料は、前記真空ポンプから飛散する不純物を吸着し、当該吸着により特性が劣化する材料を含み、
前記ゲッター材は前記不純物を吸着する、
請求項1に記載の真空装置。 - 前記排気管は、
前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを連通させる開放状態と、前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを連通させない閉鎖状態とを切替可能であり、かつ、内部に前記ゲッター材が配設されない第1配管と、
前記開放状態と前記閉鎖状態とを切替可能であり、かつ、内部に前記ゲッター材が配設される第2配管と、を含む、
請求項2に記載の真空装置。 - 前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態になるまでの間は、前記第1配管が開放状態であるとともに前記第2配管が閉鎖状態であり、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にある間は、前記第1配管が閉鎖状態であるとともに前記第2配管が開放状態である、
請求項3に記載の真空装置。 - 前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態になるまでの間は、前記第1配管が開放状態であるとともに前記第2配管が閉鎖状態であり、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にあり、かつ、前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にあるときの当該真空ポンプの内部圧力に対し、前記不純物の蒸気圧の方が低い場合には、前記第1配管が閉鎖状態であるとともに前記第2配管が開放状態である、
請求項3に記載の真空装置。 - 前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態になるまでの間は、前記第1配管が開放状態であるとともに前記第2配管が閉鎖状態であり、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にあるときの当該真空ポンプの内部圧力に対し、前記不純物の蒸気圧の方が低い場合には、前記第1配管が閉鎖状態であるとともに前記第2配管が開放状態である、
請求項3に記載の真空装置。 - 前記ゲッター材は、前記排気管の内面に、前記有機膜材料と同一の材料を含むインクが塗布されてなる、
請求項1に記載の真空装置。 - 前記排気管の内壁に凹凸加工が施されているとともに、当該凹凸に沿うように前記ゲッター材が配設されている、
請求項1に記載の真空装置。 - 前記排気管は、内面に前記ゲッター材が配設された細管が複数本束ねられてなる、
請求項1に記載の真空装置。 - 前記排気管は、内面に前記ゲッター材が配設された配管が螺旋状に巻回されてなる、
請求項1に記載の真空装置。 - さらに、前記不純物を吸着させた前記ゲッター材から当該不純物を除去する不純物除去手段を備える、
請求項2に記載の真空装置。 - 前記不純物除去手段は、前記排気管を加温することにより前記ゲッター材から前記不純物を昇華除去する
請求項11に記載の真空装置。 - 真空チャンバーと、真空ポンプと、前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを結ぶ排気管と、前記排気管の内部に配設されたゲッター材を備える真空装置を準備する真空装置準備工程と、
有機膜材料を前記真空チャンバーに収容し、前記真空チャンバーの内部圧力を前記真空ポンプにより減圧する減圧工程と、を含み、
前記ゲッター材は、前記有機膜材料と同一の材料を含む、
有機膜の形成方法。 - 前記有機膜材料は、前記真空ポンプから飛散する不純物を吸着し、当該吸着により特性が劣化する材料を含み、
前記減圧工程において、前記不純物を前記ゲッター材に吸着させる、
請求項13に記載の有機膜の形成方法。 - 前記排気管は、
前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを連通させる開放状態と、前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを連通させない閉鎖状態とを切替可能であり、かつ、内部に前記ゲッター材が配設されない第1配管と、
前記開放状態と前記閉鎖状態とを切替可能であり、かつ、内部に前記ゲッター材が配設される第2配管と、を含む、
請求項14に記載の有機膜の形成方法。 - 前記減圧工程において、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態になるまでの間は、前記第1配管を開放状態とするとともに前記第2配管を閉鎖状態とし、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にある間は、前記第1配管を閉鎖状態とするとともに前記第2配管を開放状態とする、
請求項15に記載の有機膜の形成方法。 - 前記減圧工程において、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態になるまでの間は、前記第1配管を開放状態とするとともに前記第2配管を閉鎖状態とし、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にあり、かつ、前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にあるときの当該真空ポンプの内部圧力に対し、前記不純物の蒸気圧の方が低い場合には、前記第1配管を閉鎖状態とするとともに前記第2配管を開放状態とする、
請求項15に記載の有機膜の形成方法。 - 前記減圧工程において、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態になるまでの間は、前記第1配管を開放状態とするとともに前記第2配管を閉鎖状態とし、
前記真空チャンバーの内部圧力が前記真空ポンプの内部圧力と平衡状態にあるときの当該真空ポンプの内部圧力に対し、前記不純物の蒸気圧の方が低い場合には、前記第1配管を閉鎖状態とするとともに前記第2配管を開放状態とする、
請求項15に記載の有機膜の形成方法。 - 真空チャンバーと、真空ポンプと、前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを結ぶ排気管と、前記排気管の内部に配設されたゲッター材を備える真空装置を準備する真空装置準備工程と、
上面に第1電極および有機発光層材料がこの順に形成された基板を前記真空チャンバーに収容し、前記真空チャンバーの内部圧力を前記真空ポンプにより減圧する減圧工程と、
前記減圧工程を経た有機発光層材料の上方に第2電極を形成する第2電極形成工程と、を含み、
前記ゲッター材は、前記有機発光層材料と同一の材料を含む、
有機EL素子の製造方法。 - 有機膜材料を収容する真空チャンバーと、真空ポンプと、前記真空チャンバーと前記真空ポンプとを結ぶ排気管とを備える真空装置において、前記排気管の内部に配設するゲッター材を構成する材料の選択方法であって、
前記有機膜材料と同一の材料からなる試料用有機膜材料を前記真空チャンバーに収容し、前記真空チャンバーの内部圧力を前記真空ポンプにより減圧する減圧工程と、
前記減圧工程を経た試料用有機膜材料の表面近傍に不純物が付着しているか否かを判定し、不純物が付着していると判定した場合に、前記有機膜材料と同一の材料を、前記ゲッター材を構成する材料として選択する選択工程と、を含む、
ゲッター材を構成する材料の選択方法。
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