JPH07135081A - 有機薄膜el素子およびその製造方法 - Google Patents

有機薄膜el素子およびその製造方法

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JPH07135081A
JPH07135081A JP5279686A JP27968693A JPH07135081A JP H07135081 A JPH07135081 A JP H07135081A JP 5279686 A JP5279686 A JP 5279686A JP 27968693 A JP27968693 A JP 27968693A JP H07135081 A JPH07135081 A JP H07135081A
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JP
Japan
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magnesium
thin film
film
light emitting
organic thin
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JP5279686A
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Hisanori Sugiura
久則 杉浦
Ritsuo Inaba
律夫 稲葉
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10Deposition of organic active material
    • H10K71/16Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 定電圧で駆動でき、発光効率の高い有機薄膜
EL素子を提供する。 【構成】 一方の電極41が真空蒸着法で作成したマグネ
シウム膜で、一対の電極41,44間に有機発光層42と正孔
輸送層43を備え、マグネシウム膜の電極41は石英製ボー
トあるいは石英管中の金属製ボートから蒸発させて作成
する。これは、7Vの印加電圧で発光効率が1.3〜1.5倍
に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面光源や平板状ディ
スプレイに使用される発光効率の高い有機薄膜EL素子
およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、有機薄膜エレクトロルミネッセン
ス(以下、有機薄膜ELと略す)素子は、低電圧で駆動で
き、フルカラー化が可能な表示素子として注目を集めて
いる。
【0003】従来の有機薄膜EL素子は、陽極,陰極間
に有機発光層を挟持して構成されている。また、最近で
は正孔あるいは電子輸送機能を有する薄膜と有機発光層
とを積層した構成の素子が種々開発されている。
【0004】従来の代表的な有機薄膜EL素子の構成を
示す模式断面図を図5に示す。図5において、51はマグ
ネシウムと銀の混合物からなる電極(膜厚150nm)、52は
トリス(8−キノリノール)アルミニウムからなる有機発
光層(膜厚50nm)、53はN,N,N′,N′−テトラフェ
ニル−4,4′−ジアミノビフェニルからなる正孔輸送
層(膜厚50nm)、54はITOからなる透明電極(膜厚100n
m)、55はガラス基板である。上記の素子の電極51と透明
電極54間に、図に示した方向に6〜7Vの直流電圧を印
加すると、数100cd/m2の輝度が得られる。
【0005】上記の構成の有機薄膜EL素子の製造方法
としては、主に真空蒸着法が知られており、各有機層,
マグネシウム,銀はそれぞれ、タンタル,モリブデンな
どの金属製のボートから蒸着される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の有機薄
膜EL素子では、陰極としてマグネシウムと銀を10:1
程度に混合した金属を使用している。一般に、素子の発
光特性は、陰極の材料によって大きく変化し、仕事関数
の低い金属を用いる方が良い発光特性を示す傾向にある
ことがわかっている。中でもマグネシウムは、仕事関数
が3.2eVと低く、またリチウムやカルシウムなど、他の
低仕事関数の金属と比べて安定であることから、陰極材
料として最も適している。しかし、真空蒸着法により、
均質なマグネシウムの膜を形成することは非常に困難で
ある。
【0007】これに対して、従来はマグネシウムに銀を
混入することにより、均質な膜を形成している。しか
し、銀は仕事関数が4.6eVと大きく、これをマグネシウ
ムに混入すると、陰極の仕事関数はマグネシウム単体よ
りも大きくなるため、発光特性は低下するという問題が
あった。
【0008】本発明は上記課題を解決するもので、マグ
ネシウム単体の均質な膜を形成することにより、従来よ
りも発光効率の高い素子を容易に得ることができる有機
薄膜EL素子およびその製造方法を提供することを目的
とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決し、目的を達成するために、一方の電極が真空蒸着法
で作成されたマグネシウム膜である一対の電極間に発光
層を備えた有機薄膜EL素子およびその製造方法におい
て、マグネシウムを石英製ボートあるいは石英管中の金
属製ボートから蒸着するものである。
【0010】
【作用】従来の方法でマグネシウム単体を有機薄膜上に
成膜しようとした場合、均質な膜を得ることができな
い。すなわち、蒸着用ボート中で加熱され、昇華したマ
グネシウム粒子は、ボートの内壁で乱反射した後ボート
外へ出てくる。したがって、ボートから出てくるマグネ
シウム粒子の運動エネルギーは均一ではなく、乱反射し
てくる粒子は、有機薄膜上に到達すると、直径数μmの
粒状となる。これがマグネシウム膜の不均一性の原因で
ある。
【0011】本発明は、ボート内で乱反射してくるマグ
ネシウムを防ぐことで、均質な膜を形成するようにす
る。一方、マグネシウム粒子は、金属に対しては付着性
が非常に悪いが、石英などのガラスに対しては付着性が
よい。そこで、本発明はボートの材質を石英にすること
によって、昇華後、ボートの内壁に到達したマグネシウ
ムは、反射せずに付着する。したがって、石英製のボー
トから蒸発してくるマグネシウム粒子には乱反射したも
のが含まれず、運動エネルギーは均一なため、均質な膜
が形成される。
【0012】
【実施例】以下に、本発明の実施例の有機薄膜EL素子
およびその製造方法を図面を参照しながら説明する。
【0013】(実施例1)図1は有機薄膜EL素子の製造
装置の構成図を示す。図1において、1はマグネシウム
蒸着用ボート、2a,2bは有機膜蒸着用ボート、3は電
源、4はシャッター、5はマスク、6は基板ホルダー、
7はガラス基板、8は膜厚モニター、9はチャンバー、
10は排気系、11は導線である。
【0014】図2は本発明の第1の実施例におけるマグ
ネシウム蒸着用ボート1の詳細な構成図を示す。図2に
おいて、21は石英製ボート、22はヒーター、23はマグネ
シウム粉末、24は蒸着用の孔である。
【0015】次に、上記の部材で構成された有機薄膜E
L素子の製造装置を用いた有機薄膜EL素子の製造方法
を図1,図2および図4に示す本実施例の有機薄膜EL
素子の製造装置および有機薄膜EL素子の構成を示す模
式断面図により説明する。まず、スパッタ法などによ
り、図4に示すITOの透明電極44が所望のパターンに
成膜されたガラス基板7を図1の基板ホルダー6にセッ
トする。また、電極41となるマグネシウムを蒸着用ボー
ト1に、有機発光層42となるトリス(8−キノリノール)
アルミニウムを有機膜蒸着用ボート2aに、さらに正孔
輸送層43となるN,N,N′,N′−テトラフェニル−
4,4′−ジアミノビフェニルを有機膜蒸着用ボート2
bにそれぞれセットする。図1のマグネシウム蒸着用ボ
ート1は以下のように準備する。
【0016】まず、図2に示すように、φ0.5〜2mm程
度の蒸着用の孔24をあけた所望の長さの石英製ボート21
内にマグネシウム粉末23をセットする。次に、石英製ボ
ート21の両端をガスバーナーなどで封じ切り、ヒーター
22を石英製ボート21に巻き付けた後、ヒーター22と電源
3を導線11により接続する。ここで、セットするマグネ
シウムの形状は、バルク状,リボン状など、必ずしも粉
末状でなくともよい。また、石英製ボート21の両端は必
ずしも封じ切らなくてもよく、例えばガラスウールを詰
めておくだけでもよい。
【0017】有機膜蒸着用ボート2a,2bは、例えばタ
ンタル,モリブデンなどの金属製のものを用い、ボート
の両端を電源3に直接、導線11により接続する。各ボー
トをセットした後、チャンバー9内を排気系10より真空
度10~6Torr台まで排気する。そして、電源3により、蒸
着用ボート1,2a,2bを加熱し、N,N,N′,N′
−テトラフェニル−4,4′−ジアミノビフェニル、ト
リス(8−キノリノール)アルミニウム、マグネシウムの
順にガラス基板7上に蒸着する。それぞれの膜厚は、膜
厚モニター8でモニターしながら、シャッター4の開閉
によりコントロールする。またマグネシウム電極などで
所望のパターンを得たいときは、蒸着時にマスク5を用
いればよい。
【0018】上記の方法で成膜したところ、陰極はマグ
ネシウム単体でも均質な膜が得られた。
【0019】図4は上記の方法で得られた有機薄膜EL
素子の構成の模式断面図を示す。基本的な構成は図5に
示す従来の構成と同様であるが、電極41には、従来はマ
グネシウムと銀の混合物を使用していたのに対し、本実
施例では、マグネシウム単体を使用している。各層の膜
厚は、ITOからなる透明電極44が100nm、N,N,
N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノビフ
ェニルからなる正孔輸送層43が50nm、トリス(8−キノ
リノール)アルミニウムの50nmとマグネシウムの150nmと
からなる有機発光層42である。
【0020】この素子の発光特性を測定したところ、約
7Vの印加で1000cd/m2以上の発光輝度が得られ、従
来の素子に比べて1.3〜1.5倍発光輝度・効率が改善され
た。
【0021】(実施例2)図3は本発明の第2の実施例に
おけるマグネシウム蒸着用ボート1の詳細な構成図を示
す。図3において、31は金属製ボート、32,34は蒸着用
の孔、33は石英管である。
【0022】本実施例では、蒸着用の金属製ボート31
は、タンタル,モリブデンなどの金属製のものを用い
る。これを、電源3に直接、導線11により接続する。そ
の際、金属製ボート31を、図に示すように、蒸着用の孔
34をあけた石英管33で覆う。石英管33の上部内壁と、金
属製ボート31の上部外壁との隙間は1〜3mm程度あけて
おく。
【0023】有機薄膜EL素子の製造方法は、実施例1
と同様である。本実施例の場合、マグネシウム蒸着時、
従来と同様、金属製ボート31内でマグネシウム粒子は乱
反射する。しかし、乱反射してきたマグネシウム粒子
が、ボートにあけられた蒸着用の孔32から出てくるとき
は、広がり角が大きい。したがって、これらの粒子は、
石英管33の内壁に付着するため、蒸着膜には影響を与え
ない。乱反射せずに蒸発してきたマグネシウム粒子は、
石英管33にあけられた孔34を通ってガラス基板7上に蒸
着される。したがって、上記の方法で成膜した場合も、
均質性のよいマグネシウム膜が得られる。
【0024】なお、本実施例では有機薄膜EL素子の構
成が陽極/正孔輸送層/有機発光層/マグネシウム陰極
について説明したが、本発明はその他の構成、例えば陽
極/有機発光層/マグネシウム陰極、陽極/有機発光層
/電子輸送層/マグネシウム陰極または陽極/正孔輸送
層/有機発光層/電子輸送層/マグネシウム陰極でも同
様の効果が得られる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機薄膜
EL素子およびその製造方法によれば、真空蒸着時に、
マグネシウムを石英性ボートあるいは石英管中の金属性
ボートから蒸着することにより、均一なマグネシウム単
体膜が形成でき、従来よりも発光効率の高い有機薄膜E
L素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機薄膜EL素子の製造装置の構成図
である。
【図2】本発明の第1の実施例におけるマグネシウム蒸
着用ボートの詳細構成図である。
【図3】本発明の第2の実施例におけるマグネシウム蒸
着用ボートの詳細構成図である。
【図4】本発明の第1の実施例の有機薄膜EL素子の構
成を示す模式断面図である。
【図5】従来の有機薄膜EL素子の構成を示す模式断面
図である。
【符号の説明】
1…マグネシウム蒸着用ボート、 2a,2b…有機膜蒸
着用ボート、 3…電源、 4…シャッター、 5…マ
スク、 6…基板ホルダー、 7,55…ガラス基板、
8…膜厚モニター、 9…チャンバー、 10…排気系、
11…導線、 21…石英製ボート、 22…ヒーター、
23…マグネシウム粉末、 24,32,34…蒸着用の孔、
31…金属製ボート、 33…石英管、 41,51…電極、
42,52…有機発光層、 43,53…正孔輸送層、 44,54
…ITOの透明電極。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の電極が真空蒸着法で作成されたマ
    グネシウム膜である一対の電極間に発光層を備え、前記
    マグネシウム膜が石英製ボートから蒸着されてなること
    を特徴とする有機薄膜EL素子。
  2. 【請求項2】 一方の電極が真空蒸着法で作成されたマ
    グネシウム膜である一対の電極間に発光層を備え、前記
    マグネシウム膜が石英管中の金属製ボートから蒸着され
    てなることを特徴とする有機薄膜EL素子。
  3. 【請求項3】 基板上に、上方から、マグネシウム陰
    極,有機発光層,陽極を順に備えたことを特徴とする請
    求項1または2記載の有機薄膜EL素子。
  4. 【請求項4】 基板上に、上方から、マグネシウム陰
    極,有機発光層,正孔輸送層,陽極を順に備えたことを
    特徴とする請求項1または2記載の有機薄膜EL素子。
  5. 【請求項5】 基板上に、上方から、マグネシウム陰
    極,電子輸送層,有機発光層,陽極を順に備えたことを
    特徴とする請求項1または2記載の有機薄膜EL素子。
  6. 【請求項6】 基板上に、上方から、マグネシウム陰
    極、電子輸送層,有機発光層,正孔輸送層,陽極を順に
    備えたことを特徴とする請求項1または2記載の有機薄
    膜EL素子。
  7. 【請求項7】 有機発光層がトリス(8ーキノリノー
    ル)アルミニウムであることを特徴とする請求項3ない
    し6のいずれかに記載の有機薄膜EL素子。
  8. 【請求項8】 一方の電極が真空蒸着法で作成されたマ
    グネシウム膜である一対の電極間に発光層を形成せし
    め、前記マグネシウム膜を石英製ボートから蒸着させて
    形成することを特徴とする有機薄膜EL素子の製造方
    法。
  9. 【請求項9】 一方の電極が真空蒸着法で作成されたマ
    グネシウム膜である一対の電極間に発光層を形成せし
    め、前記マグネシウム膜を石英管中の金属製ボートから
    蒸着させて形成することを特徴とする有機薄膜EL素子
    の製造方法。
  10. 【請求項10】 基板上に、陽極,有機発光層,マグネ
    シウム陰極を順に形成することを特徴とする請求項8ま
    たは9記載の有機薄膜EL素子の製造方法。
  11. 【請求項11】 基板上に、陽極,正孔輸送層,有機発
    光層,マグネシウム陰極を順に形成することを特徴とす
    る請求項8または9記載の有機薄膜EL素子の製造方
    法。
  12. 【請求項12】 基板上に、陽極,有機発光層,電子輸
    送層,マグネシウム陰極を順に形成することを特徴とす
    る請求項8または9記載の有機薄膜EL素子の製造方
    法。
  13. 【請求項13】 基板上に、陽極,正孔輸送層,有機発
    光層,電子輸送層,マグネシウム陰極を順に形成するこ
    とを特徴とする請求項8または9記載の有機薄膜EL素
    子の製造方法。
  14. 【請求項14】 有機発光層がトリス(8−キノリノー
    ル)アルミニウムであることを特徴とする請求項10ない
    し13のいずれかに記載の有機薄膜EL素子の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100350321B1 (ko) * 2000-02-15 2002-08-28 박상준 불량 유기 일렉트로-루미네센스 소자 재생장치 및 이를이용한 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법

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