(57)【要約】【課題】発光層への電子の注入効率の低下を防止することができる有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】陽極１０２及び透明陰極１０７と、陽極１０２と透明陰極１０７との間に形成された有機発光層１０５とを備える有機ＥＬ素子１００であって、透明陰極１０７と有機発光層１０５との間に形成され、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうち少なくとも一方の金属と有機材料とを含む電子輸送層１０６を備え、電子輸送層１０６内の金属の濃度は、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけて連続的に又は段階的に減少する。【選択図】図２
2011040479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極と、当該陽極と当該陰極との間に形成された有機発光層とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記陰極と前記有機発光層との間に形成され、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうち少なくとも一方の金属と有機材料とを含む電子輸送層を備え、
前記電子輸送層内の前記金属の濃度は、前記有機発光層側から前記陰極側に向かって連続的に又は段階的に減少する
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記電子輸送層内の前記金属の濃度は、前記陰極側に面した領域において最小値となる
請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記陰極側に面した領域における前記金属の濃度は、０である
請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記電子輸送層は、前記金属としてバリウムを含む
請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える
有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
基板の上方に陽極を形成する陽極形成ステップと、
前記陽極の上方に有機発光層を形成する発光層形成ステップと、
前記有機発光層の上方に、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうち少なくとも一方の金属と有機材料とを含む電子輸送層を形成する電子輸送層形成ステップと、
前記電子輸送層の上方に陰極を形成する陰極形成ステップとを含み、
前記電子輸送層形成ステップでは、
前記電子輸送層内の前記金属の濃度が、前記有機発光層側から前記陰極側に向かって連続的に又は段階的に減少するように、前記電子輸送層を形成する
有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項７】
前記電子輸送層形成ステップでは、前記金属と前記有機材料とを蒸着源とする真空蒸着装置を用いて、前記金属の蒸着量を制御することで、前記電子輸送層を形成する
請求項６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記真空蒸着装置は、
前記金属を入れた容器と、
前記容器の開口部の少なくとも一部を覆うことで、前記開口部の開口率を変化させるシャッターとを備え、
前記電子輸送層形成ステップでは、前記シャッターを制御して前記開口部の開口率を変化させることで、前記金属の蒸着量を制御する
請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項９】
前記電子輸送層形成ステップでは、前記シャッターを時間的に連続又は離散的に閉じていきながら前記開口部の開口率を小さくすることで、前記金属の濃度が前記有機発光層側から前記陰極側に向かって連続的に又は段階的に減少する前記電子輸送層を形成する
請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１０】
前記シャッターには、互いに大きさの異なる複数の開口が形成されており、
前記複数の開口のうち大きな開口から小さな開口の順で、開口が前記容器の開口部の上方に重なるように前記シャッターの位置を合わせることで、前記金属の濃度が前記有機発光層側から前記陰極側に向かって段階的に減少する前記電子輸送層を形成する
請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１１】
前記真空蒸着装置は、
前記金属を入れた容器を備え、
前記電子輸送層形成ステップでは、前記容器の温度を時間的に連続又は離散的に減少させて、前記金属の蒸発量を連続又は段階的に減少させることで、前記金属の濃度が前記有機発光層側から前記陰極側に向かって連続的に又は段階的に減少する前記電子輸送層を形成する
請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１２】
前記陰極形成ステップでは、導入ガスとして酸素を用いる蒸着装置又はスパッタ装置を用いて、導電性及び光透過性を有する酸化物を前記陰極として形成する
請求項６〜１１のいずれか１項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、特に、バリウム（Ｂａ）などの金属を含む電子輸送層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と記載する）は、陽極と陰極とによって、発光層を含む有機層を挟んだ構造を有するデバイスである。有機ＥＬ素子では、陽極から正孔、陰極から電子を発光層に注入し、発光層内で正孔と電子とを再結合させることで発光する。
【０００３】
特許文献１には、発光層上に形成された、Ｂａなどの金属原子を含む電子輸送層を備える有機ＥＬ素子が開示されている。電子輸送層は、陰極から注入された電子をスムーズに発光層に輸送するとともに、発光層からの正孔を阻止する機能も有する。このように、有機ＥＬ素子は、電子輸送層を備えることで、陰極からの電子の注入を促進することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８５４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、電子輸送層に含まれる金属原子が酸化されることで、発光層への電子の注入効率が低下してしまうという課題がある。
【０００６】
例えば、電子輸送層に含まれる金属原子は、Ｂａなどのアルカリ土類金属又はアルカリ金属など、酸化されやすい金属原子であることが多い。陰極側から光を取り出す場合、電子輸送層上に光を透過する透明陰極が形成される。
【０００７】
透明陰極には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透明酸化導電膜が用いられることが多い。したがって、透明陰極を形成する際に、電子輸送層の表面は酸素に曝されるので、電子輸送層に含まれる金属原子が酸化されてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、発光層への電子の注入効率の低下を抑制することができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る有機ＥＬ素子は、陽極及び陰極と、当該陽極と当該陰極との間に形成された有機発光層とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記陰極と前記有機発光層との間に形成され、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうち少なくとも一方の金属と有機材料とを含む電子輸送層を備え、前記電子輸送層内の前記金属の濃度は、前記有機発光層側から前記陰極側に向かって連続的に又は段階的に減少する。
【００１０】
これにより、電子輸送層内における陰極側の領域ほど金属の濃度が小さいため、陰極形成時における金属の酸化を抑制することができる。したがって、陰極から有機発光層への電子の注入効率の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、前記電子輸送層内の前記金属の濃度は、前記陰極側に面した領域において最小値となってもよい。
【００１２】
これにより、陰極側に面した領域における金属の濃度が最小であるため、陰極形成時における金属の酸化をより抑制することができる。
【００１３】
また、前記陰極側に面した領域における前記金属の濃度は、０であってもよい。
【００１４】
これにより、陰極側に面した領域には金属が含まれていないので、電子輸送層に含まれる金属はほとんど酸化されないので、電子の注入効率の低下をほぼ防止することができる。
【００１５】
また、前記電子輸送層は、前記金属としてバリウムを含んでもよい。
【００１６】
また、本発明は、上記有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示装置として実現してもよい。
【００１７】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、基板の上方に陽極を形成する陽極形成ステップと、前記陽極の上方に有機発光層を形成する発光層形成ステップと、前記有機発光層の上方に、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうち少なくとも一方の金属と有機材料とを含む電子輸送層を形成する電子輸送層形成ステップと、前記電子輸送層の上方に陰極を形成する陰極形成ステップとを含み、前記電子輸送層形成ステップでは、前記電子輸送層内の前記金属の濃度が、前記有機発光層側から前記陰極側に向かって連続的に又は段階的に減少するように、前記電子輸送層を形成してもよい。
【００１８】
これにより、電子輸送層内における陰極側の領域ほど金属の濃度が小さいため、陰極形成時における金属の酸化を抑制することができる。したがって、陰極から有機発光層への電子の注入効率の低下を抑制することができる。
【００１９】
また、前記電子輸送層形成ステップでは、前記金属と前記有機材料とを蒸着源とする真空蒸着装置を用いて、前記金属の蒸着量を制御することで、前記電子輸送層を形成してもよい。
【００２０】
これにより、金属の蒸着量を制御することで容易に電子輸送層内の金属の濃度を制御することができるので、容易に上記の電子輸送層を形成することができる。
【００２１】
また、前記真空蒸着装置は、前記金属を入れた容器と、前記容器の開口部の少なくとも一部を覆うことで、前記開口部の開口率を変化させるシャッターとを備え、前記電子輸送層形成ステップでは、前記シャッターを制御して前記開口部の開口率を変化させることで、前記金属の蒸着量を制御してもよい。
【００２２】
これにより、シャッターの開閉などを制御することで容易に金属の蒸着量を制御することができる。したがって、容易に上記の電子輸送層を形成することができる。
【００２３】
また、前記電子輸送層形成ステップでは、前記シャッターを時間的に連続又は離散的に閉じていきながら前記開口部の開口率を小さくすることで、前記金属の濃度が前記有機発光層側から前記陰極側に向かって連続的に又は段階的に減少する前記電子輸送層を形成してもよい。
【００２４】
これにより、シャッターを徐々に閉じていくだけで、有機発光層側から陰極側にかけて金属の濃度が連続的に又は段階的に減少する電子輸送層を容易に形成することができる。
【００２５】
また、前記シャッターには、互いに大きさの異なる複数の開口が形成されており、前記複数の開口のうち大きな開口から小さな開口の順で、開口が前記容器の開口部の上方に重なるように前記シャッターの位置を合わせることで、前記金属の濃度が前記有機発光層側から前記陰極側に向かって段階的に減少する前記電子輸送層を形成してもよい。
【００２６】
これにより、有機発光層側から陰極側にかけて金属の濃度が段階的に減少する電子輸送層を容易に形成することができる。
【００２７】
また、前記真空蒸着装置は、前記金属を入れた容器を備え、前記電子輸送層形成ステップでは、前記容器の温度を時間的に連続又は離散的に減少させて、前記金属の蒸発量を連続又は段階的に減少させることで、前記金属の濃度が前記有機発光層側から前記陰極側に向かって連続的に又は段階的に減少する前記電子輸送層を形成してもよい。
【００２８】
これにより、温度を変動させることで容器からの蒸発量を制御することができるので、容易に上記の電子輸送層を形成することができる。
【００２９】
また、前記陰極形成ステップでは、導入ガスとして酸素を用いる蒸着装置又はスパッタ装置を用いて、導電性及び光透過性を有する酸化物を前記陰極として形成してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、発光層への電子の注入効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施の形態に係る有機ＥＬ素子の構成の一例を示す断面構成図である。
【図２】本実施の形態に係る有機ＥＬ素子が備える電子輸送層に含まれる金属原子の濃度を模式的に示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例を示す断面工程図である。
【図４】本実施の形態に係る有機ＥＬ素子において、電子輸送層を形成するための真空蒸着装置の構成の一例を示す模式図である。
【図５】本実施の形態に係る真空蒸着装置のシャッターの動きの一例を示す模式図である。
【図６】本実施の形態に係る有機ＥＬ素子が備える電子輸送層の別の一例を示す断面図である。
【図７Ａ】本実施の形態に係る真空蒸着装置のシャッターの一例を示す図である。
【図７Ｂ】本実施の形態に係る真空蒸着装置のシャッターの一例を示す図である。
【図８】本実施の形態に係る真空蒸着装置のシャッターの動きの一例を示す模式図である。
【図９】本実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置の一例を示す概略図である。
【図１０】本実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置の一例を示す断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子について、実施の形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に形成された有機発光層を備える有機ＥＬ素子であって、陰極と有機発光層との間に形成され、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうち少なくとも一方の金属を含む有機物質からなる電子輸送層を備え、電子輸送層内の金属の濃度は、有機発光層側から陰極側にかけて連続的に又は段階的に減少することを特徴とする。なお、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、当該有機ＥＬ素子を駆動する駆動回路を備える基板の上面側から光を取り出すトップエミッション型のデバイスを一例として説明する。
【００３４】
図１は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００の構成の一例を示す断面構成図である。図１に示すように、有機ＥＬ素子１００は、基板１０１と、陽極１０２と、正孔注入層１０３と、正孔輸送層１０４と、有機発光層１０５と、電子輸送層１０６と、透明陰極１０７と、封止層１０８とを備える。
【００３５】
基板１０１は、特に限定されないが、例えば、ガラス基板、石英基板などが用いられる。また、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルホンなどのプラスチック基板を用いて、表示装置に曲げ性を付与することもできる。なお、本実施の形態のようにトップエミッション型の場合、不透明プラスチック基板又はセラミック基板などを用いることができる。基板１０１には、有機ＥＬ素子１００を駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの駆動回路が形成されていてもよい。
【００３６】
陽極１０２は、光反射性を有する電極であり、基板１０１上に形成される。陽極１０２は、特に限定されないが、電気抵抗率が小さい材料を用いることが好ましく、例えば、アルミニウムなどの金属、Ａｌ、Ｐｄなどの金属、これら金属を主成分とする合金、又は、これらを積層したものを用いることができる。陽極１０２の膜厚は、例えば、約２０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００３７】
正孔注入層１０３は、正孔注入性の材料を主成分とする層であり、陽極１０２上に形成される。正孔注入性の材料とは、陽極１０２から注入された正孔を安定的に、又は、正孔の生成を補助して、有機発光層１０５に注入する機能を有する材料である。正孔注入層１０３としては、例えば、酸化タングステン（ＷＯｘ）、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などを用いることができる。正孔注入層１０３の膜厚は、例えば、約１０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００３８】
正孔輸送層１０４は、正孔輸送性の材料を主成分とする層であり、正孔注入層１０３上に形成される。正孔輸送性の材料とは、電子ドナー性を有し陽イオン（正孔）になりやすい性質と、生じた正孔を分子間の電荷移動反応により伝達する性質とを併せ持ち、陽極１０２から有機発光層１０５までの電荷輸送に対して適性を有する材料のことである。正孔輸送層１０４としては、例えば、トリフェニルアミン系の材料が用いられる。正孔輸送層１０４の膜厚は、例えば、約２０〜１２０ｎｍであることが好ましい。
【００３９】
有機発光層１０５は、正孔と電子とが再結合することにより発光する有機発光材料を主成分とする層であり、陽極１０２と透明陰極１０７との間に形成される。具体的には、有機発光層１０５は、図１に示すように、正孔輸送層１０４上に形成される。有機発光層１０５には、陽極１０２から正孔が注入され、透明陰極１０７から電子が注入され、これらの正孔と電子とが再結合することで、有機発光層１０５は発光する。
【００４０】
有機発光材料としては、低分子系又は高分子系の有機発光材料を用いることができる。例えば、アルミキノリキノール錯体（Ａｌｑ３）などの低分子系の材料、又は、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフルオレンなどのポリマー発光材料などの高分子系の材料を用いることができる。有機発光層１０５の膜厚は、例えば、約４０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００４１】
電子輸送層１０６は、電子輸送性の材料を主成分とする層であり、有機発光層１０５上に形成される。電子輸送性の材料とは、電子アクセプター性を有し陰イオン（電子）になりやすい性質と、生じた電子を分子間の電荷移動反応により伝達する性質とを併せ持ち、透明陰極１０７から有機発光層１０５までの電荷輸送に対して適性を有する材料のことである。電子輸送層１０６は、金属と有機材料とを含んでいる。金属は、例えば、リチウム、ナトリウム、カルシウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムなどのアルカリ金属、及び、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムなどのアルカリ土類金属のうち少なくとも１つの金属である。有機材料は、Ａｌｑ３、又はトリアゾール誘導体などである。なお、電子輸送層１０６の膜厚は、例えば、約５〜６０ｎｍであることが好ましい。
【００４２】
電子輸送層１０６は、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけて金属原子の濃度が連続的に又は段階的に減少するように構成されている。言い換えると、所定の第１領域における金属原子の濃度が、当該第１領域よりも有機発光層１０５に近い第２領域における金属原子の濃度よりも小さくなっている。例えば、図２に示すように、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけて金属原子の濃度が徐々に減少し、かつ、透明陰極１０７側に面した領域において金属原子の濃度が極小値、好ましくは最小値となるように、電子輸送層１０６は構成される。
【００４３】
このとき、透明陰極１０７側に露出する領域において、金属原子の濃度が０であってもよい。すなわち、電子輸送層１０６内における、透明陰極１０７に接する膜厚数ｎｍの領域には、金属原子が含まれていなくてもよい。
【００４４】
透明陰極１０７は、光透過性を有する電極であり、電子輸送層１０６上に形成される。透明陰極１０７は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透明酸化導電膜を用いることができる。透明陰極１０７の膜厚は、例えば、約５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００４５】
封止層１０８は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００の表面を覆う樹脂層であって、図１に示すように、透明陰極１０７上に形成される。封止層１０８は、例えば、光透過性を有する窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、又は酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ膜）などである。封止層１０８の膜厚は、例えば、約５０〜３０００ｎｍであることが好ましい。
【００４６】
以上のように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、透明陰極１０７に近い領域における金属原子の濃度が、透明陰極１０７から遠い領域より小さくなるように構成された電子輸送層１０６を備える。これにより、電子輸送層１０６に含まれる金属原子の酸化を抑制することができるので、透明陰極１０７から有機発光層１０５への電子の注入効率の低下を抑制することができる。
【００４７】
以下では、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００の製造方法の一例を示す断面工程図である。
【００４８】
まず、図３（ａ）に示すように、基板１０１を洗浄し、洗浄した基板１０１上に陽極１０２を形成する。例えば、純水で基板１０１を洗浄し、洗浄した基板１０１をクリーンドライエアー（ＣＤＡ：Ｃｌｅａｎ  Ｄｒｙ  Ａｉｒ）装置などを用いて乾燥させる。そして、スパッタ装置、又は真空蒸着装置などを用いて、アルミニウムなどの金属膜を基板１０１上に堆積させることで、陽極１０２を形成する。
【００４９】
次に、図３（ｂ）に示すように、陽極１０２上に正孔注入層１０３を形成する。例えば、スピンコート装置などの塗布装置、又はスパッタ装置などを用いて、ＷＯｘ又はＰＥＤＯＴなどを陽極１０２上に堆積させることで、正孔注入層１０３を形成する。
【００５０】
次に、図３（ｃ）に示すように、正孔注入層１０３上に正孔輸送層１０４を形成する。例えば、スピンコート装置又はインクジェット装置などを用いて、トリフェニルアミン系の有機材料を正孔注入層１０３上に塗布することで、正孔輸送層１０４を形成する。
【００５１】
次に、図３（ｄ）に示すように、正孔輸送層１０４上に有機発光層１０５を形成する。例えば、インクジェット装置などの塗布装置、又は蒸着装置などを用いて、有機発光材料を塗布することで、有機発光層１０５を形成する。
【００５２】
次に、図３（ｅ）に示すように、有機発光層１０５上に電子輸送層１０６を形成する。例えば、Ｂａなどのアルカリ土類金属と有機材料とを原料に用いた真空蒸着装置などを用いて、Ｂａドープした有機層を電子輸送層１０６として形成する。Ｂａドープした有機層を電子輸送層１０６として形成する前に、真空蒸着装置へ窒素ガスを導入し、酸素をパージし、さらに真空引きすることによって、Ｂａの酸化をより防ぐことができる。電子輸送層１０６内の金属原子の濃度を変化させる方法については、図面を用いて後で説明する。
【００５３】
次に、図３（ｆ）に示すように、電子輸送層１０６上に透明陰極１０７を形成する。例えば、導入ガスにアルゴンガス及び酸素ガスを、ターゲットにインジウム及びスズ、又はこれらの合金を用いたスパッタ装置又は蒸着装置を用いて、導電性及び光透過性を有するＩＴＯなどの酸化物を透明陰極１０７として形成する。
【００５４】
最後に、図３（ｇ）に示すように、透明陰極１０７上に封止層１０８を形成する。例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などを用いてＳｉＮ又はＳｉＯｘなどを堆積させることで、封止層１０８を形成する。
【００５５】
なお、以上の工程を経た後、又は、封止層１０８を形成することなく、有機ＥＬ素子１００と、カラーフィルタなどが形成された他の基板とを樹脂などを用いて貼りあわせてもよい。
【００５６】
続いて、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００が備える電子輸送層１０６を形成する工程の詳細について説明する。
【００５７】
図４は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００において、電子輸送層１０６を形成するための真空蒸着装置２００の構成の一例を示す模式図である。真空蒸着装置２００は、電子輸送層１０６の材料となる金属及び有機材料を蒸着源とし、金属及び有機材料の蒸着量を制御することで電子輸送層１０６を形成する。
【００５８】
図４に示すように、真空蒸着装置２００は、容器２０１ａ及び２０１ｂと、シャッター２０２ａ及び２０２ｂと、支持棒２０３ａ及び２０３ｂと、基板保持台２０４とを備える。真空蒸着装置２００内は、真空（例えば、１０-4Ｐａ以下）に保たれており、導入ガスとして、例えば、アルゴンガスが導入されている。
【００５９】
容器２０１ａ及び２０１ｂは、蒸着源となる材料を入れる容器であり、例えば、るつぼ、又は皿などである。図４に示すように、電子輸送層１０６の材料となる金属と有機材料とがそれぞれ、容器２０１ａ及び２０１ｂに入れられている。例えば、金属はＢａであり、有機材料はＡｌｑ３である。
【００６０】
なお、容器２０１ａ及び２０１ｂの温度を変化させることで、各材料の蒸発量を変更することができ、堆積レート（単位時間当たりの膜厚）を変更することができる。具体的には、温度が高いほど蒸発量が多くなり、堆積レートが大きくなる。逆に、温度が低いほど蒸発量が小さくなり、堆積レートが小さくなる。
【００６１】
シャッター２０２ａ及び２０２ｂは、支持棒２０３ａ及び２０３ｂを軸にして回転することが可能である。シャッター２０２ａ及び２０２ｂはそれぞれ、容器２０１ａ及び２０１ｂの開口部を覆うことが可能である。容器２０１ａ及び２０１ｂの開口部の面積（開口面積）が大きいほど、堆積レートが大きくなる。逆に、開口面積が小さいほど、堆積レートが小さくなる。
【００６２】
基板保持台２０４は、基板（製造途中のデバイス）を保持するための台である。基板保持台２０４に保持された基板には、容器２０１ａ及び２０１ｂに入れられた材料を蒸着させる。例えば、基板保持台２０４は、保持する基板を回転させることができ、均一な厚さの膜が形成される。
【００６３】
以上のような真空蒸着装置２００を用いて、金属原子（Ｂａ）の濃度が領域によって異なる電子輸送層１０６を形成する。例えば、Ｂａが入れられた容器２０１ａのシャッター２０２ａを時間連続的に閉じていくことで、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけて滑らかにＢａの濃度が減少するような電子輸送層１０６を形成することができる。
【００６４】
図５は、本実施の形態に係る真空蒸着装置２００のシャッター２０２ａの動きの一例を示す模式図である。なお、電子輸送層１０６を形成する際、有機材料を入れた容器２０１ｂのシャッター２０２ｂの位置は、常に固定であるとする。また、容器２０１ａ及び２０１ｂの温度は共に一定であるとする。これにより、有機材料の堆積レートは一定となる。
【００６５】
Ｂａを入れた容器２０１ａのシャッター２０２ａを、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、時間連続的に閉じていく。なお、図５（ａ）〜図５（ｃ）はそれぞれ、一例として、容器２０１ａの開口率が１００％、５０％、０％である状態を示している。
【００６６】
容器２０１ａの開口面積が一定である一方で、容器２０１ａの開口面積が時間連続的に狭くなっていくので、電子輸送層１０６に含まれるＢａ濃度が連続的に（滑らかに）小さくなる。このように、シャッター２０２ａを時間連続的に閉じていきながら、容器２０１ａの開口部の開口率を小さくすることで、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけて、Ｂａ濃度が滑らかに減少するような電子輸送層１０６（図２参照）を形成することができる。
【００６７】
一例として、Ｂａを入れた容器２０１ａの温度を５００℃、有機材料を入れた容器２０１ｂの温度を３００℃にし、約３〜５分間、蒸着を行う。図２に示すようなＢａ濃度が滑らかに減少するような電子輸送層１０６を形成する場合には、シャッター２０２ａのみを開いた状態（図５（ａ））から閉じた状態（図５（ｃ））まで、３〜５分かけて時間連続的に変化させればよい。
【００６８】
なお、膜厚モニターなどを用いて、電子輸送層１０６の堆積レートを調整しながら蒸着してもよい。
【００６９】
以上のように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００の製造方法では、真空蒸着装置２００を用いて電子輸送層１０６を形成する際に、Ｂａを入れた容器２０１ａの開口率を制御することで、電子輸送層１０６に含まれるＢａ濃度を制御することができる。具体的には、容器２０１ａの開口率を徐々に小さくすることで、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけてＢａ濃度が滑らかに小さくなるような電子輸送層１０６を形成することができる。
【００７０】
なお、時間離散的にシャッター２０２ａを閉じることで、図６に示すような、Ｂａ濃度の異なる複数の層からなる電子輸送層１０６ａを形成してもよい。なお、図６は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００が備える電子輸送層の別の一例を示す断面図である。
【００７１】
図６に示す電子輸送層１０６ａは、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側まで順に、金属原子の濃度が第１値である第１層１６１と、第１値より小さい第２値である第２層１６２と、第２値より小さい第３値（例えば、０）である第３層１６３とで構成されてもよい。
【００７２】
例えば、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示す３つの状態にシャッター２０２ａを所定の期間ずつ固定することで、３層からなる電子輸送層１０６ａを形成することができる。このときの電子輸送層１０６ａを構成する層はそれぞれ、Ｂａ濃度が一定である。そして、有機発光層１０５側の層から順にＢａ濃度が小さくなり、透明陰極１０７側の層にはＢａが含まれていない。
【００７３】
また、シャッター２０２ａの代わりに図７Ａに示すシャッター３００、又は、図７Ｂに示すシャッター３０１を用いてもよい。なお、図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態に係る真空蒸着装置２００のシャッター３００及び３０１の一例を示す図である。
【００７４】
図７Ａに示すシャッター３００は、互いに大きさの異なる複数の開口を有している。複数の開口のうち最大の開口は、少なくとも容器２０１ａの開口部よりも大きいことが望ましい。シャッター３００は、中心を回転軸として、時計回り（又は、反時計回りでもよい）に、面積の大きい開口から小さい開口まで順に複数の開口が形成されている。
【００７５】
図７Ｂに示すシャッター３０１は、中心を回転軸として、時計回り（又は、反時計回りでもよい）に、徐々に幅が小さくなるような開口が形成されている。幅が最大の部分は、容器２０１ａの開口部より大きいことが望ましい。
【００７６】
図８は、本実施の形態に係る真空蒸着装置２００のシャッター３００の動きの一例を示す模式図である。なお、電子輸送層１０６を形成する際、有機材料を入れた容器２０１ｂのシャッター２０２ｂの位置は、常に固定であるとする。つまり、有機材料の堆積レートは一定であるとする。
【００７７】
図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、シャッター３００を反時計回りに回転させることで、容器２０１ａの開口率を段階的に小さくすることができ、電子輸送層１０６に含まれるＢａ濃度を段階的に小さくすることができる。
【００７８】
例えば、最初は図８（ａ）に示すように、シャッター３００に形成された複数の開口のうち、容器２０１ａの開口部よりも大きな開口（例えば、最大の開口）が容器２０１ａの開口部に重なる位置にシャッター３００を固定する。続いて、図８（ｂ）〜図８（ｄ）に示すように反時計回りにシャッター３００を回転させることで、段階的にＢａ濃度を小さくすることができる。
【００７９】
以上のように、シャッター３００に形成された複数の開口のうち大きな開口から小さな開口の順で、開口が容器２０１ａの開口部の上方に重なるようにシャッター３００の位置を合わせることで、図６に示すような、Ｂａ濃度が有機発光層１０５側から透明陰極１０７側に向かって段階的に減少する電子輸送層１０６ａを形成する。
【００８０】
また、図７Ｂに示すシャッター３０１を用いた場合も、時間連続的にシャッター３０１を回転させることで、図２に示すような、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけてＢａ濃度が徐々に小さくなるような電子輸送層１０６を形成することができる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、バリウムなどの金属原子の濃度が、有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけて減少するように構成された電子輸送層１０６を備える。これにより、透明陰極１０７を形成する際に導入される酸素に、電子輸送層１０６に含まれる金属原子が曝されることを抑制することができる。したがって、透明陰極１０７から有機発光層１０５への電子の注入効率の低下を抑制することができる。
【００８２】
また、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、図９に示すようなテレビ、又は表示パネルなどの表示装置に利用することができる。なお、図９は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００を備える表示装置の一例を示す概略図である。
【００８３】
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００を、複数の画素が二次元状に配置された表示装置として利用する場合、陽極１０２及び透明陰極１０７の少なくとも一方は画素毎に分離されている。
【００８４】
図１０は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００を備える有機ＥＬ表示装置４００の構成の一例を示す断面構成図である。図１０に示すように有機ＥＬ表示装置４００は、画素毎に有機ＥＬ素子１００を備え、陽極１０２は画素毎に分離されている。さらに、有機ＥＬ表示装置４００は、バンク４０９を備える。また、基板１０１には、画素毎に有機ＥＬ素子１００を駆動するＴＦＴなどを含む駆動回路が形成されている。
【００８５】
バンク４０９は、画素を分離するための分離壁であり、有機発光層１０５などの各有機層を塗布法で形成する際に、各有機層の材料である機能溶液を塗布する領域を定めるための分離壁である。バンク４０９は、例えば、レジストなどの樹脂によって形成される。
【００８６】
バンク４０９は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料を堆積、及びパターニングすることで陽極１０２を形成した後に、塗布法などにより堆積し、パターニングすることで形成される。例えば、バンク４０９の高さは、約０．５〜２μｍとすることができる。
【００８７】
以上、本発明に係る有機ＥＬ表示素子及びその製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものも、本発明の範囲内に含まれる。
【００８８】
例えば、真空蒸着装置２００は、シャッター２０２ａ及び２０２ｂ、並びに支持棒２０３ａ及び２０３ｂを備えずに、容器２０１ａの温度を制御することで電子輸送層１０６を形成してもよい。具体的には、容器２０１ａの温度を時間的に連続又は離散的に減少させて、Ｂａの蒸発量を連続的又は離散的に減少させることで、電子輸送層１０６を形成することができる。
【００８９】
また、シャッター２０２ａが開口率１００％（開状態）と開口率０％（閉状態）との２つの状態しかとりえない場合など、シャッター２０２ａの開状態の期間と閉状態の期間とを制御することで、電子輸送層を形成してもよい。このときの電子輸送層は、開状態のときに形成される金属を含む層と、閉状態のときに形成される金属を含まない層とが交互に積層された多層構造を有する。
【００９０】
例えば、閉状態の期間を一定に保ち、徐々に開状態の期間を短くしていくことで、金属を含む層の厚さが徐々に小さくなるような電子輸送層を形成することができる。逆に、開状態の期間を一定に保ち、徐々に閉状態の期間を長くしていくことで、金属を含まない層の厚さが徐々に大きくなるような電子輸送層を形成することができる。いずれの電子輸送層も、金属を含む層内の金属の濃度は一定であるが、電子輸送層全体として有機発光層１０５側から透明陰極１０７側にかけて金属の濃度が小さくなるように形成されている。
【００９１】
また、上記の実施の形態では、シャッター２０２ａ、３００及び３０１は円形のシャッターを例に挙げたが、容器２０１ａの開口部の少なくとも一部を覆うことで、容器２０１ａの開口部の開口率を変化させることができればいかなる形状でもよい。同様に、容器２０１ａの形状についてもいかなる形状でもよい。
【００９２】
また、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、電子注入層を備えていてもよい。電子注入層は、電子注入性の材料を主成分とする層であり、例えば、電子輸送層１０６と透明陰極１０７との間に形成される。電子注入性の材料とは、透明陰極１０７から注入された電子を安定的に、又は、電子の生成を補助して、有機発光層１０５に注入する機能を有する材料である。
【００９３】
また、本実施の形態では、トップエミッション型のデバイスである有機ＥＬ素子１００を一例として説明したが、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、ボトムエミッション型のデバイスであってもよい。このとき、透明陰極１０７は、光透過性ではなく、光反射性を有していればよい。逆に陽極１０２は、ＩＴＯなどの光透過性を有する電極であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、発光層への電子の注入効率の低下を防止することができるという効果を奏し、テレビ、カメラ、及び携帯電話などのディスプレイとして利用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１００  有機ＥＬ素子
１０１  基板
１０２  陽極
１０３  正孔注入層
１０４  正孔輸送層
１０５  有機発光層
１０６、１０６ａ  電子輸送層
１０７  透明陰極
１０８  封止層
１６１  第１層
１６２  第２層
１６３  第３層
２００  真空蒸着装置
２０１ａ、２０１ｂ  容器
２０２ａ、２０２ｂ、３００、３０１  シャッター
２０３ａ、２０３ｂ  支持棒
２０４  基板保持台
４００  有機ＥＬ表示装置
４０９  バンク
【図１】
2011040479.tif 000003
【図３】
2011040479.tif 000004
【図４】
2011040479.tif 000005
【図５】
2011040479.tif 000006
【図６】
2011040479.tif 000007
【図７Ａ】
2011040479.tif 000008
【図７Ｂ】
2011040479.tif 000009
【図８】
2011040479.tif 000010
【図９】
2011040479.tif 000011
【図１０】
2011040479.tif 000012
【図２】
2011040479.tif 000013