(57)【要約】【課題】ダークスポットが経時的に発生しにくく信頼性の高い、高分子有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法等を提供する。【解決手段】高分子ポリマーと有機溶媒とを含む有機薄膜溶液をベタ膜状に塗布し有機溶媒を揮発させて発光層や正孔輸送層等の有機薄膜層を成膜する有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法において、成膜に先立って、有機薄膜層を成膜する雰囲気を低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気に調節し、この雰囲気中で有機薄膜層を成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法とした。このような成膜方法を実現するための簡易な成膜装置は、有機薄膜層を成膜するコーター(51)と、コーター(51)を内部に設置する成膜ボックス71と、成膜ボックス71の内部空間を低露点雰囲気に調節する除湿機81と、成膜ボックス71の内部空間を有機蒸気を含んだ雰囲気に調節する有機蒸気発生機(91)とから構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子ポリマーと有機溶媒とを含む有機薄膜溶液をベタ膜状に塗布し有機溶媒を揮発させて発光層や正孔輸送層等の有機薄膜層を成膜する有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法において、
成膜に先立って、有機薄膜層を成膜する雰囲気を低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気に調節し、該雰囲気中で有機薄膜層を成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法。
【請求項２】
低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気は、露点が−４０℃以下でかつ有機蒸気の濃度が５０ｐｐｍ以上である請求項１記載の有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法。
【請求項３】
調整された雰囲気に含まれる有機蒸気は、クロロホルム蒸気、ベンゼン蒸気、トルエン蒸気、又はこれらの混合蒸気である請求項１又は請求項２記載の有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法。
【請求項４】
有機薄膜溶液に含まれる有機溶媒は、クロロホルム溶媒、ベンゼン溶媒、トルエン溶媒、又はこれらの混合溶媒である請求項１〜３のいずれか記載の有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法。
【請求項５】
有機薄膜溶液の塗布にダイコート法を用いた請求項１〜４のいずれか記載の有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の成膜方法によって成膜された有機薄膜層を含む有機ＥＬ素子。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか記載の有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法を実施するための有機薄膜層成膜装置であって、
高分子ポリマーと有機溶媒とを含む有機薄膜溶液をベタ膜状に塗布し有機溶媒を揮発させて発光層や正孔輸送層等の有機薄膜層を成膜する成膜部と、
該成膜部を内部に設置する成膜室と
該成膜室の内部空間を低露点雰囲気に調節する除湿機と、
前記成膜室の内部空間を有機蒸気を含んだ雰囲気に調節する有機蒸気発生機とからなる有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか記載の有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法を実施するための有機薄膜層成膜装置であって、
基板材料を順次供給する基板供給部と、
供給された基板材料に高分子ポリマーと有機溶媒とを含む有機薄膜溶液をベタ膜状に順次塗布し有機溶媒を揮発させて有機薄膜層を成膜する順次成膜部と、
有機薄膜層が成膜された成膜基板材料を順次回収する成膜基板回収部と、
前記基板供給部、前記順次成膜部及び前記成膜基板回収部を内部に設置する成膜ユニット設置室とからなり、
前記成膜ユニット設置室の内部に設けられて前記順次成膜部のみに覆設した成膜部覆設体と、
前記順次成膜部へ前記基板供給部から基板材料を供給するために前記成膜部覆設体に開口した基板材料供給窓と、
前記順次成膜部から前記成膜基板回収部が成膜基板材料を回収するために前記成膜部覆設体に開口した成膜基板回収窓と、
前記成膜ユニット設置室の外部から取込んだ外気を除湿して低露点外気とし、該低露点外気を前記成膜ユニット設置室の内部に連続的に供給することで、供給された低露点外気を前記基板材料供給窓と前記成膜基板回収窓を通じて前期成膜部覆設体の内部に流入させる除湿装置と、
前期成膜部覆設体の内部に流入した低露点外気に有機蒸気を放出して低露点溶剤内気とする有機蒸気発生装置と、
前記成膜部覆設体の内部に存在する低露点溶剤内気を前記成膜ユニット設置室の外部へ排気する排気ダクトとを設けた有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光層や正孔輸送層等の有機薄膜層に高分子ポリマーを含む、有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法、有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置及び有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質に電界を印加した時に電子帯構造に応じた波長の光を放出する現象をエレクトロルミネッサンス(Electroluminescence)と呼ぶ。この現象を利用した発光素子がエレクトロルミネッサンス発光素子（以降、ＥＬ素子と呼ぶ）である。
【０００３】
このＥＬ素子として、発光材料に無機物を用いたいわゆる無機ＥＬ素子が古くから知られている。この無機ＥＬ素子は、対向する一対の電極間にＺｎＳ等の無機発光材料を含んだ発光層を設け、高い電界で加速された電子（ホットエレクトロン）を無機発光材料の母体格子に衝突させ、発光中心を衝突励起し、それが緩和する際に無機発光材料の禁止体幅に応じた波長の光を放出して発光する素子である。しかし、駆動に高電圧が必要であることやカラー化に課題があるため、限定された分野での製品化に止まっているのが現状である。
【０００４】
一方、ＥＬ素子として、発光材料に有機物を用いたいわゆる有機ＥＬ素子もある。この有機ＥＬ素子は、対向する一対の電極間にＡｌｑ３やＰＰＶ等の有機発光材料を含んだ発光層を設け、この発光層に一対の電極それぞれからホールと電子を注入し、発光層内部で再結合させて励起子を生成し、有機発光材料のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップに応じた波長の光を放出して発光する素子である。
【０００５】
こちらも古くから多くの研究がなされてきたが、当初、その発光効率は低く実用的な発光素子への応用とは程遠いものであった。しかし、最近ではかなり改善され、無機ＥＬ素子と比べ、低電圧駆動で低消費電力、カラー化が容易である等の優れた特徴を活かして、液晶用ペーパーバックライト、電子ペーパー、面発光照明、薄型テレビ等の幅広い用途展開が期待されている。
【０００６】
ここで、有機ＥＬ素子の素子構造について図８と図９を用いて概説する。図８は、シンプルな有機ＥＬ素子１の構造を示したものである。本図の有機ＥＬ素子１は、ガラス基板やＰＥＴフィルム等の透明な基板10上に、ＩＴＯ等の透明電極からなる陽極20、有機発光材料を含んだ発光層30、Ｍｇ・Ａｇ等の金属電極からなる陰極40が順次積層された構造である。陽極20と陰極40に挟まれた発光層30には陽極20から正孔が、陰極40から電子が注入される。そして、注入された正孔と電子がホッピング移動して発光層30中で再結合した結果、励起子が生成され、これによって励起された有機発光材料中の電子が基底状態に戻る過程でＥＬ発光するのである。このＥＬ発光は、透明電極である陽極20と透明な基板10を透過して外部に取り出される。
【０００７】
このような構造に対して、図９に示すような有機ＥＬ素子１もある。これは、陽極20と発光層30との間に、正孔注入層25と正孔輸送層26を順次積層し、発光層30と陰極40との間に、電子輸送層46と電子注入層45を順次積層したものである。
【０００８】
正孔輸送層26や電子輸送層46は、発光層30へ注入される正孔と電子のバランスを取る目的や、発光層30にキャリアや励起子を閉じ込めて、発光強度や発光効率を向上させる目的等で設けられている。また、正孔注入層25は、陽極20からの正孔注入障壁の低減と、正孔輸送層26界面（又は発光層30界面）との電子的性質の整合性をとることで、発光効率を向上させる目的や、低電圧での駆動を実現させる目的等で設けられている。同様に、電子注入層45は、陰極40からの電子注入障壁の低減と、電子輸送層46界面（又は発光層30界面）との電子的性質の整合性をとって発光効率を向上させる目的や、低電圧での駆動を実現させる目的等で設けられている。
【０００９】
図８や図９以外にも様々な構造の有機ＥＬ素子がある。例えば、図９において、正孔輸送層26や電子輸送層46がバイポーラ的な性質を有し、かつ強い発光性を有する場合には発光層30を兼ねた構造とする場合や、正孔注入層25や電子輸送層46を二層以上から構成する場合もある。また、陽極20を透光性のない金属電極とし、逆に陰極40を透光性のある透明電極として陰極40側からＥＬ発光を取り出す、いわゆるトップエミッション型と呼ばれる構造もある。このように、図８や図９に示した構造を基本に、種々の有機ＥＬ素子が検討されている。
【００１０】
このような有機ＥＬ素子について、従来、発光層が低分子の有機発光材料からなる、いわゆる低分子有機ＥＬ素子が研究開発の主流であった。しかし、有機発光材料の蒸着に時間がかかるため工数がかさみ安価に提供できないことや、被膜強度が弱い等の課題があった。そこで近年、これらの課題を解決するため、発光層等の有機薄膜層に高分子ポリマーを用いたいわゆる高分子有機ＥＬ素子の開発が盛んに行われている。高分子有機ＥＬ素子は、発光層として、不活性な高分子ポリマーをバインダーとし、このバインダーにキャリア輸送性低分子有機化合物や発光性有機化合物を分散させたものや、キャリア輸送性低分子有機化合物にビニル基を導入し重合することで高分子化を行ったものなどが提案されており、その特徴は、何と言っても生産性の高さにある。
【００１１】
すなわち、有機薄膜層を構成する高分子ポリマーを有機溶剤等の溶媒に溶解させることで、有機薄膜層がウェットプロセス（湿式）で形成できるため、スピンコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、ダイコート法等の各種塗布技術を活用でき、蒸着プロセスとは比較にならないくらい短時間で有機薄膜層を成膜できるのである。また、ダイコート法やスクリーン印刷法を活用することで大面積基板上にも容易に成膜できる。加えて、これら各種塗布技術に用いる塗布装置は蒸着装置と比較して安価であるため設備投資も低く抑えることができる。このように、湿式で塗布可能な高分子有機ＥＬ素子は、低分子有機ＥＬ素子と比較して、生産スピードや生産コストの点で著しく有利になると考えられ、有機ＥＬ素子の低コスト大量生産を可能にするものである。
【００１２】
しかし、湿式であるがゆえの課題もある。すなわち、湿式での成膜は有機薄膜層等に微量水分等の不純物が含まれた状態となりやすい。そして、この不純物の影響により、発光面の中に「ダークスポット」と呼ばれる非発光点が発生して経時的に拡大、発光効率が低下するという課題がある。この課題を解決するため様々な手法が検討されている。その多くは有機ＥＬ素子の封止構造、封止材料、封止方法または封止構造体内部に設ける乾燥剤についてのものである。しかし、後述する本件発明のように、有機ＥＬ素子製造工程の根幹である成膜プロセスに関するものは少ない。ここで、成膜プロセスについて検討したものとして、下記特許文献１や特許文献２に開示された発明がある。
【００１３】
特許文献１には、「対向する一対の電極間に、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、有機層材料を不活性ガス雰囲気中で塗布した後、不活性ガス雰囲気中もしくは真空中において、ガラス転移温度Ｔｇよりも１０℃以上低い温度で加熱乾燥を行うことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法」が開示されている。そして、これによって「有機ＥＬ素子を作製するに際して、有機層材料を不活性ガス雰囲気中で塗布した後、不活性ガス雰囲気中もしくは真空中において加熱乾燥を行うことにより空気中の酸素、水分、有機汚染物から有機層を隔離し、それらが原因である有機層の酸化、加水分解、汚染等を防ぎ、高い性能の有機ＥＬ素子を作製することができる。」と記載されている。
【００１４】
また、特許文献２には、「透明電極が設けられた基板上に、発光層を含む有機層及び金属電極を順次形成する有機電界発光素子の製造装置において、前記透明電極上に形成する有機層と、この有機層上に形成する金属層とを大気に曝さずに形成するように、各処理室が気密的に連接され、少なくとも有機層を形成する処理室がグローブボックスで形成されていることを特徴とする有機電界発光素子の製造装置」が開示されている。そして、これによって「少なくとも有機層を形成する処理室をグローブボックスで構成しているため、制御雰囲気を崩さずにメンテナンスが行える。したがって、塗布液などの材料の補充なども外部と隔離した状態で行え、有機材料が外部に飛散することもなく、且つ、外部からの埃など不純物の混入も防ぐことができる。」と記載されている。また、従来技術を開示している段落００１１には、「塗布等を行う際、処理雰囲気は極力水分の少ない乾燥雰囲気とし、不活性ガス中で行なわれている。これは、有機ＥＬ層は水分や酸素の存在によって容易に劣化してしまうため、形成する際は極力このような要因を排除しておく必要があるからである。」とも記載されている。
【００１５】
このように、乾燥雰囲気（低湿度雰囲気）や不活性ガス雰囲気で有機薄膜層を成膜することで、有機ＥＬ素子の信頼性を改善する方法は公知である。
【００１６】
一方、塗布や乾燥（即ち成膜）を行う際の有機蒸気（有機溶剤蒸気）を含んだ雰囲気に着目した有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法等は、微小ドットに対して有機薄膜溶液を塗布する、いわゆるインクジェット塗布法に関するものであるが、下記特許文献３や特許文献４に開示されている。
【００１７】
特許文献３には、「基板上に形成され、画素を構成するＲ，Ｇ，Ｂ３色に対応するドットに対して、インクジェット方式によりインクを塗布するインク塗布手段を備えた有機ＥＬ材料塗布装置において、上記インク塗布手段によりインクを所定のドットへ塗布する以前に、予め、基板の表示領域内、もしくは表示領域の外周に溶剤を付与する溶剤付与手段を備えたことを特徴とする有機ＥＬ材料塗布装置」が開示されている。そして、これによって「従来発生していたインクの乾燥時間の差による輝度ムラを低減させ、高品質な有機ＥＬ表示装置を提供できるという効果を奏する。」と記載されている。
【００１８】
また、特許文献４には、インクジェット塗布法（液滴吐出方式）に関して、「基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、（ａ） 塗布された前記液滴の一端部に対応する位置に液滴を吐出するステップと、（ｂ） 前記塗布された液滴のうち前記一端部と反対側の他端部に対応する位置に液滴を吐出するステップと、（ｃ） 前記塗布された液滴のうち前記一端部に対応する位置に液滴を吐出するステップとを備えた液滴の塗布方法。」が開示されている。そして、段落０１０１には、これによって「基板上の溶媒雰囲気が均一となるため塗布ムラが無くなり、輝度ムラ、表示ムラ、露光ムラの原因となる要因の無い基板が得られた。基板上の溶媒雰囲気が均一となる結果、基板上の液滴の状態も均一化される。」と記載されている。
【００１９】
このように、微小ドットに対して有機薄膜溶液を塗布するインクジェット塗布法において、有機蒸気を含んだ雰囲気を活用して塗布ムラを防止し、輝度ムラの少ない有機ＥＬ素子を提供することも公知である。
【００２０】
【特許文献１】特開２００５−３１０６３９号公報（請求項１、段落０００８）
【特許文献２】特開２００３−１７３８７１号公報（請求項１、段落００１１、段落００６６）
【特許文献３】特開２００４−３１０７０号公報（請求項１、段落００３９）
【特許文献４】特開２００４−２９８８４４号公報（請求項１、段落０１０１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このように、低湿度雰囲気や不活性ガス雰囲気で成膜することで、有機ＥＬ素子の信頼性を改善する方法は公知である。しかし、低湿度雰囲気や不活性ガス雰囲気で成膜するだけでは、依然としてダークスポットの発生を十分抑えることができなかった。また、インクジェット塗布法において有機蒸気を含んだ雰囲気を活用して塗布ムラを防止することも公知である。しかし、上記特許文献で問題になっているのは、多数の微小ドットに対して有機薄膜溶液を少量ずつ塗布するというインクジェット塗布法に固有の、微小ドット間における乾燥時間の差に起因する「塗布ムラ」や「輝度ムラ」である。また、これらの「塗布ムラ」や「輝度ムラ」を改善できたとしてもそれによって経時的なダークスポットの発生を抑制することは困難である。
【００２２】
本発明は上記課題を解決するものであり、経時的にダークスポットが発生しにくく、信頼性の高い、有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法、有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置及び有機ＥＬ素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法は、高分子ポリマーと有機溶媒とを含む有機薄膜溶液をベタ膜状に塗布し有機溶媒を揮発させて発光層や正孔輸送層等の有機薄膜層を成膜する有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法において、成膜に先立って、有機薄膜層を成膜する雰囲気を低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気に調節し、この雰囲気中で有機薄膜層を成膜することを特徴とする。ここで、「有機溶媒」は有機薄膜層を成膜するために塗布する有機薄膜溶液に含まれている。一方、「有機蒸気」は有機薄膜層を成膜する雰囲気に含まれている。
【００２４】
本願発明者は、有機薄膜溶液をベタ膜状に塗布して均一な有機薄膜層を成膜し、全面が単一色(同一色)で発光する有機ＥＬ素子を試作検討していた。そして、試作に際して、前述した様な低湿度かつ不活性雰囲気中で発光層等の有機薄膜層を成膜していた。ところが、あるとき偶然にも、低露点（低湿度）でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気中で成膜すると、驚くべきことに、経時的なダークスポットの発生が著しく抑えられ、有機ＥＬ素子の信頼性が大幅に向上することを発見した。この発見をベースに鋭意検討を重ねた結果、本願発明に至ったのである。即ち、本発明の最大のポイントは、ダークスポットの発生を抑えるために低露点でかつ不活性雰囲気で成膜を行うという既成概念を打破し、成膜に先立って、低露点でかつ有機蒸気を含んだ成膜雰囲気とし、この雰囲気中で成膜することにより、この両条件が相乗的に作用して有機ＥＬ素子の経時的なダークスポットの発生を著しく抑えることができるという点にある。
【００２５】
このとき、低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気は、露点が−４０℃以下でかつ有機蒸気の濃度が５０ｐｐｍ以上である有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法とすることができる。
【００２６】
有機薄膜層を成膜する低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気は、低露点であればあるほどよい。露点が−４０℃を超えると本発明の効果が得られにくい。露点は好ましくは−６０℃以下、より好ましくは−７０℃以下、最も好ましくは−８０℃以下である。露点の下限値は設備能力によって決まる。また、低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気は、有機蒸気の濃度が５０ｐｐｍ未満では本発明の効果が得られにくい。有機蒸気の濃度は好ましくは８０ｐｐｍ以上、より好ましくは１２０ｐｐｍ以上、最も好ましくは１５０ｐｐｍ以上である。有機蒸気の濃度上限値は、塗布された有機薄膜溶液中の有機溶媒が塗膜から揮発して有機薄膜層が成膜可能な範囲であれば特に制限されないが、成膜速度を考慮すると、１０００ｐｐｍ以下が好ましい。有機蒸気の濃度上限値は、より好ましくは８００ｐｐｍ以下、最も好ましくは５００ｐｐｍ以下である。有機薄膜層を成膜する雰囲気は、成膜に先立って、これらの所定の雰囲気に調節されるが、成膜中も、これらの所定の雰囲気に制御しながら有機薄膜層を成膜することが好ましい。
【００２７】
調整された雰囲気に含まれる有機蒸気はクロロホルム蒸気、ベンゼン蒸気、トルエン蒸気、又はこれらの混合蒸気である有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法とすることも好ましい。これら一般に沸点の低い有機溶剤の蒸気は飽和蒸気圧が高く、高濃度の蒸気を雰囲気中に発散させやすい。
【００２８】
有機薄膜溶液に含まれる有機溶媒はクロロホルム溶媒、ベンゼン溶媒、トルエン溶媒、又はこれらの混合溶媒である有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法とすることも好ましい。クロロホルム溶媒やベンゼン溶媒はいわゆる低沸点溶媒であり、トルエン溶媒はいわゆる中沸点溶媒である。これら一般に沸点の低い有機溶媒は、飽和蒸気圧が高く揮発しやすいことから、有機薄膜層を成膜しやすい。
【００２９】
また、有機薄膜溶液の塗布にダイコート法を用いた有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法とすることも好ましい。ダイコート法を用いることで、大きな面積に対し、迅速かつ均一な厚みで成膜することができる。
【００３０】
このような成膜方法によって有機ＥＬ素子の有機薄膜層を成膜するための有機薄膜層成膜装置は、高分子ポリマーとクロロホルム溶媒等の有機溶媒とを含む有機薄膜溶液をベタ膜状に塗布し有機溶媒を揮発させて発光層や正孔輸送層等の有機薄膜層を成膜する成膜部と、成膜部を内部に設置する成膜室と、成膜室の内部空間を低露点雰囲気に調節する除湿機と、成膜室の内部空間を有機蒸気を含んだ雰囲気に調節する有機蒸気発生機とからなる有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置とすればよい。この成膜装置により、成膜室の内部空間を低露点でかつ有機蒸気を含んだ所定の雰囲気に調節自在とすることができる。
【００３１】
また、量産に適した有機薄膜層成膜装置として、ガラスやフィルム等の基板材料を順次供給する基板供給部と、供給された基板材料に高分子ポリマーとクロロホルム溶媒等の有機溶媒とを含む有機薄膜溶液をベタ膜状に順次塗布し有機溶媒を揮発させて有機薄膜層を成膜する順次成膜部と、有機薄膜層が成膜された成膜基板材料を順次回収する成膜基板回収部と、基板供給部、順次成膜部及び成膜基板回収部を内部に設置する成膜ユニット設置室とからなり、成膜ユニット設置室の内部に設けられて順次成膜部のみに覆設した成膜部覆設体と、成膜部覆設体に覆設された順次成膜部へ基板供給部から基板材料を供給するために成膜部覆設体に開口した基板材料供給窓と、成膜部覆設体に覆設された順次成膜部から成膜基板回収部が成膜基板材料を回収するために成膜部覆設体に開口した成膜基板回収窓と、成膜部覆設体の内部空間を低露点雰囲気に調節するために、成膜ユニット設置室の外部から取込んだ外気を除湿して低露点外気とし、この低露点外気を成膜ユニット設置室の内部に連続的に供給することで、供給された低露点外気を基板材料供給窓と成膜基板回収窓を通じて成膜部覆設体の内部に流入させる除湿装置と、成膜部覆設体の内部空間を有機蒸気を含んだ雰囲気に調節するために、成膜部覆設体の内部に流入した低露点外気に有機蒸気を放出して低露点溶剤内気とする有機蒸気発生装置と、成膜部覆設体の内部に存在する低露点溶剤内気を成膜ユニット設置室の外部へ排気する排気ダクトとを設けることで、成膜部覆設体の内部空間を低露点でかつ有機蒸気を含んだ所定の雰囲気に調節自在とした有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置としてもよい。
【００３２】
このような成膜装置とすることで、量産装置においても安定的に、低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気中で成膜することが可能となる。また、成膜部覆設体の内部空間のみを有機蒸気を含んだ雰囲気とすることができ、有機蒸気を含んだ雰囲気中での作業を低減できて作業者に優しい有機薄膜層成膜装置となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、ダークスポットが経時的に発生しにくく、信頼性の高い、高分子有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図を用いて、本発明の有機薄膜層成膜装置等の実施形態を例示説明する。図１〜図４は本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」の実施形態をそれぞれ例示した図であり、図１は第一実施形態を示した図、図２は第二実施形態を示した図、図３は第三実施形態を示した図、図４は第四実施形態を示した図である。図１の成膜装置は請求項７に対応しており、図２〜図４の成膜装置は請求項８に対応したものである。まず、図１を用いて、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」の第一実施形態を説明するとともに、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法」についても例示説明する。
【００３５】
［第一実施形態］  
図１の第一実施形態に示された成膜装置は、請求項７に対応するものであり、有機薄膜層を成膜するスピンコーター51（成膜部）と、スピンコーター51が内部に設置された成膜ボックス71（成膜室）と、成膜ボックス71の内部空間を成膜に先立って低露点雰囲気に調整する除湿機81と、成膜ボックス71の内部空間を成膜に先立って所定のクロロホルム蒸気濃度に調整するクロロホルム蒸気発生機91（有機蒸気発生機）とからなる。
【００３６】
スピンコーター51（成膜部）は広く一般に市販されているものを使用できる。ただ、後述するように、本実施形態の成膜装置では、成膜ボックス71の開閉扉711を閉じた状態で成膜する必要があるため、成膜ボックス71外部から成膜のコントロール（試料テーブル512の回転ＯＮ−ＯＦＦ及び有機薄膜溶液の滴下）が可能なように構成する必要がある。また、クロロホルム蒸気を含んだ雰囲気中で塗布するため、防爆仕様であることが好ましい。
【００３７】
成膜ボックス71（成膜室）には、開閉扉711が設けられており、ここからスピンコーター51の出し入れを行うことができるようになっている。成膜ボックス71は温度調節機能を有するものであることが好ましい。
【００３８】
除湿機81は成膜ボックス71の内部空間に存在する気体を除湿機81との間で循環させて、成膜ボックス71の内部空間を低露点雰囲気に調節するために設ける。除湿機81は成膜ボックス71の内部容量程度の雰囲気を露点−４０℃以下に除湿できる能力を備えている。除湿能力は、好ましくは露点−６０℃以下、より好ましくは露点−７０℃以下である。露点−８０℃以下の除湿能力があれば申し分ない。除湿機81の吸入口811と供給口813は吸入ホース812と供給ホース814でそれぞれ個別に成膜ボックス71の内部と連通されており、成膜ボックス71の内部の気体は吸入ホース812を通じて吸入口811から除湿機81に吸入され、除湿機81内部で除湿された気体は、供給口813から供給ホース814を通じて成膜ボックス71の内部に戻るのである。成膜ボックス71内部の露点は、図示しない露点センサによって測定され、所定の値となるように除湿機81がフィードバック制御されている。本実施の形態では露点センサとして静電容量式センサを使用した。
【００３９】
クロロホルム蒸気発生機91（有機蒸気発生機）は成膜ボックス71の内部空間に存在する気体をクロロホルム蒸気発生機91との間で循環させて、成膜ボックス71の内部空間をクロロホルム蒸気を含んだ雰囲気に調整するために設ける。クロロホルム蒸気発生機91は成膜ボックス71の内部容量程度の雰囲気を濃度５０ｐｐｍ以上のクロロホルム蒸気を含んだ雰囲気に調整できる能力を備える。好ましくは濃度８０ｐｐｍ以上、より好ましくは濃度１２０ｐｐｍ以上のクロロホルム蒸気を含んだ雰囲気に調整できる能力があれば更に良い。濃度１５０ｐｐｍ以上のクロロホルム蒸気を含んだ雰囲気に調整できる能力があれば申し分ない。前述した除湿機81と同様、クロロホルム蒸気発生機91の吸入口911と供給口913は吸入ホース912と供給ホース914でそれぞれ個別に成膜ボックス71の内部と連通されており、成膜ボックス71内部の気体は吸入ホース912を通じて吸入口911からクロロホルム蒸気発生機91に吸入され、クロロホルム蒸気発生機91内部でクロロホルム蒸気を含んだ気体は、供給口913から供給ホース914を通じて成膜ボックス71の内部に戻るのである。クロロホルム蒸気発生機91としては、クロロホルム中に気体をバブリングしてクロロホルム蒸気を発生する装置や、超音波を利用してクロロホルム蒸気を発生する装置等、適宜の方法を用いた装置を使用すればよい。また、クロロホルム蒸気の濃度を精密に調整、制御する場合には、クロロホルム蒸気の吸着回収機能を加えたクロロホルム蒸気発生機91としてもよい。本実施の形態では、ヒーターでクロロホルムを加熱して成膜ボックス71内部から吸引した気体にクロロホルム蒸気を混合する方式の蒸気発生機を用いた。クロロホルム蒸気発生機91に使用するクロロホルムは精製を繰り返した高純度品を使用する。高純度であればあるほどよい。成膜ボックス71内部のクロロホルム蒸気の濃度は、図示しないセンサによって測定され、所定の値となるようにクロロホルム蒸気発生機91のヒーター温度等がフィードバック制御されている。
【００４０】
この成膜装置を用いて有機薄膜層を成膜する方法、手順は、例えば概ね以下の通りである。まず、スピンコーター51を成膜ボックス71の外部に取り出し、有機薄膜層を成膜するための有機薄膜溶液を溶液溜り511に注入する。有機薄膜溶液は、高分子ポリマーとクロロホルム溶媒とを含む。スピンコーター51の試料テーブル512には、成膜対象である基板10を載置固定する。次に、このスピンコーター51を成膜ボックス71の内部に戻し、開閉扉711を閉じて成膜ボックス71を気密状態とする。その後、除湿機81を運転して成膜ボックス71の内部空間を露点−４０℃以下に調節する。露点が−４０℃以下になったらクロロホルム蒸気発生機91を運転して成膜ボックス71の内部空間を５０ｐｐｍ以上のクロロホルム蒸気の濃度に調節する。こうすることで成膜ボックス71の内部空間雰囲気を、露点−４０℃以下でかつ５０ｐｐｍ以上のクロロホルム蒸気の濃度とする。この状態になったら、成膜ボックス71の外部に設けた図示しないスピンコーター制御スイッチを操作して、スピンコーター51の試料テーブル512を回転させながら有機薄膜溶液を基板10上に滴下し、基板10上に有機薄膜溶液を塗布する。その後、試料テーブル512の回転を止め、クロロホルム溶媒を揮発させるため、スピンコーター51を成膜ボックス71の内部で数分間放置する。この間も、即ち成膜中は、所定の雰囲気（本実施例では、露点−４０℃以下でかつ５０ｐｐｍ以上のクロロホルム蒸気濃度）になるように除湿機81とクロロホルム蒸気発生機91を制御することが好ましい。最後に、開閉扉711を開け、成膜ボックス71からスピンコーター51を取り出し、有機薄膜層が成膜された基板10を試料テーブル512から取り外すのである。
【００４１】
上記本実施形態では、有機蒸気発生機としてクロロホルム蒸気発生機91を使用したがこれに限定されず、ベンゼン蒸気発生機、トルエン蒸気発生機、又はこれらの混合蒸気発生機としてもよい。また、有機薄膜溶液は、高分子ポリマーとクロロホルム溶媒（有機溶媒）とを含むものを用いたが、クロロホルム溶媒に代えてベンゼン溶媒やトルエン溶媒、又はこれらの混合溶媒を用いてもよい。しかし、所定の有機蒸気濃度の雰囲気に制御しながら成膜する場合を考慮すると、本実施形態の様に、有機蒸気と有機溶媒は同種の有機物を用いる事が好ましい。なお、「有機薄膜層の成膜」とは、高分子ポリマーとクロロホルム溶媒等の有機溶媒とを含む有機薄膜溶液をベタ膜状に塗布し有機溶媒を揮発させて有機薄膜層を形成することをいう。
【００４２】
この第一実施形態に例示された有機薄膜層成膜装置は簡易な構成で済む。しかし、量産性に乏しい。そこで、例えば、スピンコーター51を量産性に優れたスクリーン印刷を用いた成膜ライン等に置換し、成膜ボックス71を成膜部屋に見立てて、成膜部屋全体を低露点でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気に調節することが考えられる。しかし、広い成膜部屋全体を有機蒸気を含んだ所定の雰囲気に安定的に保つことは困難であり、また、作業衛生上も好ましいことではない。この課題は次の第二実施形態に例示する有機薄膜層成膜装置によって解決される。
【００４３】
［第二実施形態］  
図２は、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」の第二実施形態を示したものである。ここに示した成膜装置は、請求項８に対応するものであり、大きく分けて、枚葉基板供給装置61（基板供給部）と順次成膜装置52（順次成膜部）と成膜基板回収装置65（成膜基板回収部）とからなる成膜ユニットと、この成膜ユニットを内部に設置するユニットルーム72（成膜ユニット設置室）と、このユニットルーム72の内部に設けた成膜装置仕切り部屋73（成膜部覆設体）と、ユニットルーム72の内部を除湿して成膜装置仕切り部屋73の内部ごと所定の露点に調節する除湿装置82と、成膜装置仕切り部屋73の内部を所定のベンゼン蒸気濃度に調節するベンゼン蒸気発生装置92（有機蒸気発生装置）とで構成される。
【００４４】
まず、枚葉基板供給装置61と順次成膜装置52と成膜基板回収装置65とからなる成膜ユニットの各構成要素について説明する。本実施形態は、基板としてガラス基板や、原反ロールフィルムから裁断された基板を用い、塗布方法としてスクリーン印刷法を採用した場合の例示である。
【００４５】
枚葉基板供給装置61（基板供給部）は矩形に裁断されたガラス基板11を順次成膜装置52に順次供給するものである。本例では、供給ラック611に積層状態でストックされているガラス基板11を、上から１枚ずつ、搬送ユニット612の下側に設けた吸盤613に吸着させた後、搬送ユニット612を供給コンベア614側にスライド移動させ、この状態でガラス基板11の吸着を解除して供給コンベア614に載置し、この動作を繰り返すことで、ガラス基板11をスクリーン印刷装置521に順次供給するように構成している。
【００４６】
順次成膜装置52（順次成膜部）は、スクリーン印刷装置521と搬送コンベア524とからなり、供給されたガラス基板11に高分子ポリマーとベンゼン溶媒とを含む有機薄膜溶液を順次塗布し溶媒を揮発させて有機薄膜層を成膜するものである。本例では、スクリーン印刷装置521を使用し、印刷マスク522上に供給された有機薄膜溶液をスキージ523によってガラス基板11上に塗布する。有機薄膜溶液が塗布されたガラス基板11は搬送コンベア524で移送され、成膜基板回収装置65に回収されるまでの間にベンゼン溶媒が揮発して有機薄膜層が成膜されることになる。なお、図２には図示していないが、塗布された有機薄膜溶液からベンゼン溶媒が揮発しやすくするために、搬送コンベア524付近にパネルヒーター等の乾燥ヒーターを設置してもよい。
【００４７】
成膜基板回収装置65（成膜基板回収部）は、成膜されたガラス基板11を順次回収して回収ラック651に積層状態にストックするものである。以上の枚葉基板供給装置61と順次成膜装置52と成膜基板回収装置65とで成膜ユニットは構成されている。
【００４８】
上記成膜ユニットはユニットルーム72（成膜ユニット設置室）の内部に設置されている。また、このユニットルーム72の内部には成膜装置仕切り部屋73（成膜部覆設体）が設けられている。この成膜装置仕切り部屋73は成膜ユニットのうち順次成膜装置52のみ、すなわちスクリーン印刷装置521と搬送コンベア524に覆設している。また成膜装置仕切り部屋73の左右側壁には基板材料供給窓731と成膜基板回収窓732とが開口されており、枚葉基板供給装置61が順次成膜装置52のスクリーン印刷装置521へガラス基板11を供給し、成膜基板回収装置65が順次成膜装置52の搬送コンベア524から成膜済のガラス基板11を回収することができるように構成されている。
【００４９】
除湿装置82は、ユニットルーム72の外から吸入口821を通じて外気を吸入し、除湿装置82内部で除湿して低露点外気とし、この低露点外気をユニットルーム72の内部に連続的に供給して、その内部を−４０℃以下の所定の露点に調節した低露点雰囲気とする。除湿装置82の供給口823とユニットルーム72内部は供給管824を介して連通接続され、除湿装置82で除湿された低露点外気は、供給管824を介してユニットルーム72の上部から降り注ぐように連続供給される。そして、ユニットルーム72の内部に連続供給された低露点外気は、成膜装置仕切り部屋73に開口した基板材料供給窓731と成膜基板回収窓732を通じて成膜装置仕切り部屋73の内部に流入し、これによって、成膜装置仕切り部屋73の内部空間も低露点雰囲気に調整される。成膜装置仕切り部屋73の内部には、図示しない露点センサーが取付けられており、このデータが除湿装置82にフィードバックされ、成膜装置仕切り部屋73の内部が所定の露点になるように除湿装置82が運転されている。
【００５０】
ベンゼン蒸気発生装置92（有機蒸気発生装置）は、成膜装置仕切り部屋73の内部に流入した低露点外気に連続的又は断続的にベンゼン蒸気を放出して低露点ベンゼン内気とし、これによって成膜装置仕切り部屋73の内部空間を濃度５０ｐｐｍ以上の所定のベンゼン蒸気を含んだ雰囲気に調整する。本実施の形態ではベンゼン蒸気発生装置92として、装置内部のヒーターでベンゼンを加熱して成膜装置仕切り部屋73内部の低露点外気にベンゼン蒸気を放出する方式の装置を用いた。成膜装置仕切り部屋73内部のベンゼン蒸気濃度は、図示しないセンサによって測定され、所定の値となるようにベンゼン蒸気発生装置92のヒーター温度等がフィードバック制御されている。なお、ベンゼン蒸気発生装置92は、装置本体から基板材料供給窓731および成膜基板回収窓732の周辺部までそれぞれ放出ダクトを延設し、これら放出ダクトの先端部に設けた放出口から基板材料供給窓731および成膜基板回収窓732の周辺部にベンゼン蒸気を放出するように構成してもよい。
【００５１】
そして、成膜装置仕切り部屋73の上部には、成膜装置仕切り部屋73の内部とユニットルーム72の外部とを連通して、成膜装置仕切り部屋73の内部に存在する低露点ベンゼン内気をユニットルーム72の外部へ自然排出する排気ダクト74が設けられている。前述した除湿装置82によってユニットルーム72の内部に連続的に供給された低露点外気の供給量に応じて、成膜装置仕切り部屋73内部の低露点ベンゼン内気はユニットルーム72の外部へ自然排出されることになる。
【００５２】
このような構成の成膜装置とすることで、量産装置においても、低湿度でかつ有機蒸気を含んだ雰囲気を安定的に実現でき、信頼性に優れた有機薄膜層を安定的に成膜することが可能となる。成膜中は、所定の雰囲気（本実施形態では、露点−４０℃以下でかつ５０ｐｐｍ以上の有機蒸気濃度）になるように除湿装置82とベンゼン蒸気発生装置92を制御する。
【００５３】
この第二実施形態では、有機蒸気発生装置としてベンゼン蒸気発生装置92を使用したがこれに限定されず、クロロホルム蒸気発生装置、トルエン蒸気発生装置、又はこれらの混合蒸気発生装置としてもよい。また、有機薄膜溶液は、高分子ポリマーとベンゼン溶媒（有機溶媒）とを含むものを用いたが、ベンゼン溶媒に代えてクロロホルム溶媒やトルエン溶媒、又はこれらの混合溶媒を用いてもよい。しかし、実施例１と同様、所定の有機蒸気濃度の雰囲気に制御しながら成膜する場合を考慮すると、有機蒸気と有機溶媒は同種の有機物を用いる事が好ましい。特に、本第二実施形態では、順次成膜装置52によって連続的に有機薄膜層が成膜される。そのため、連続成膜中に有機薄膜溶液中の有機溶媒が成膜雰囲気中に多量に揮発して有機蒸気成分の一部となり、雰囲気中の有機蒸気濃度が上昇することも考えられる。このような場合であっても、必要に応じて雰囲気中の有機蒸気濃度を計測して有機蒸気発生装置を制御すればよいのであるが、単一有機物からなる有機蒸気、すなわち有機蒸気と有機溶媒に同種の有機物を用いることによって、雰囲気中の有機蒸気濃度を計測しやすくなるのである。
【００５４】
また、この第二実施形態では、低露点外気の流れに着目すると、除湿装置82からユニットルーム72の内部に供給された低露点外気が、基板材料供給窓731と成膜基板回収窓732を通じて成膜装置仕切り部屋73の内部に流入し、この流入した低露点外気にベンゼン蒸気発生装置92がベンゼン蒸気を放出して低露点ベンゼン内気とし、これによって成膜装置仕切り部屋73の内部空間が所定の低露点ベンゼン雰囲気となり、この低露点ベンゼン内気は排気ダクト74を通ってユニットルーム72の外部へ自然排出されることになる。これによって、ユニットルーム72全体ではなく、順次成膜装置52が存在する成膜装置仕切り部屋73の内部空間のみを選択的にベンゼン雰囲気とすることができる。また、上記低露点外気の流れによって、成膜装置仕切り部屋73の内部空間に存在する低露点ベンゼン内気が、成膜装置仕切り部屋73の外部でかつユニットルーム72の内部である作業空間に逆流しにくくなるため、成膜済のガラス基板11の搬出時等、作業者に優しい有機薄膜層成膜装置となる。
【００５５】
この第二実施形態に例示された成膜装置より、さらに量産性を上げるためには次の第三実施形態に例示する成膜装置とすればよい。
【００５６】
［第三実施形態］
図３は、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」の第三実施形態を示したものである。ここに示した成膜装置も前述した第二実施形態と同様、請求項８に対応するものである。しかし、第二実施形態とは成膜ユニットの構成が異なる。
【００５７】
本実施形態の成膜ユニットは、ロール状フィルム基板13を用いる場合であって、いわゆるロールｔｏロール工法によって成膜する場合のものである。そして、この成膜ユニットは、ロールフィルム巻出装置62（基板供給部）とロールフィルム成膜装置53（順次成膜部）とロールフィルム巻取装置66（成膜基板回収部）とからなり、成膜方法としてダイコート法を例示したものである。なお、ユニットルーム72、成膜装置仕切り部屋73、除湿装置82、ベンゼン蒸気発生装置92及び排気ダクト74等の構成および役割は、第二実施形態で前述したものと同じであるので、説明を省略する。
【００５８】
ロールフィルム巻出装置62（基板供給部）は、巻出しボビン621に巻着したロール状フィルム基板13を、巻出しボビン621ごと巻出しスタンド622に設置し、ロール状フィルム基板13を端部から巻出して、後述するロールフィルム成膜装置53に連続的に供給するものである。  
【００５９】
ロールフィルム成膜装置53（順次成膜部）は連続的に供給されたロール状フィルム基板13に高分子ポリマーとベンゼン溶媒とを含む有機薄膜溶液を連続的に塗布しベンゼン溶媒を揮発させて有機薄膜層を連続的に成膜するものである。本例では、塗布装置としてダイコート塗布装置531を使用した。ロールフィルム成膜装置53に供給されたロール状フィルム基板13は、成膜コンベア532上に載置されて成膜コンベア532の進行とともに移動し、後述するロールフィルム巻取装置66に巻着される。その間、まず、ダイコート塗布装置531によって有機薄膜溶液が塗布され、以降ロールフィルム巻取装置66に巻着されるまでの間に、塗布された有機薄膜溶液中のベンゼン溶媒が揮発して乾燥し、有機薄膜層が成膜されることになる。本実施形態のように、ダイコート塗布装置531を使用すると短時間に塗布することができる。しかし、あまりにも塗布スピードを上げ過ぎると塗布された有機薄膜溶液からベンゼン溶媒が充分に揮発し難くなり、ロールフィルム巻取装置66にウエットな状態で巻着される場合がある。このため、本実施形態では、ダイコート塗布装置531より下手側でかつ成膜コンベア532付近にパネルヒーター533を設けて表面温度６０℃に設定し、塗布された有機薄膜溶液からベンゼン溶媒が揮発しやすくしている。これにより、塗布スピードを上げても十分に成膜することができる。
【００６０】
ロールフィルム巻取装置66（成膜基板回収部）は成膜されたロール状フィルム基板13をロールフィルム成膜装置53の成膜コンベア532から受取って巻取りスタンド662先端部に設けた巻取りボビン661に巻着するものである。巻取りボビン661は、図示しない巻着モータによって巻取り方向に回転することで成膜されたフィルム基板を巻着するよう構成されている。
【００６１】
本第三実施形態の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」は、ロールｔｏロール工法を採用したことにより、前記第二実施形態の成膜装置と比較して、成膜ユニットがシンプルな構成ですむ。また、ダイコート塗布装置531を使用することで、短時間に塗布することもできる。
【００６２】
なお、ロール状フィルム基板13上に成膜する陽極も、本成膜装置を用いて成膜することができる。この場合、有機溶媒に高分子ポリマーを溶解させた溶解液中に、ＩＴＯ粉末を均一分散させたＩＴＯ薄膜溶液等を、ロール状フィルム基板13上に塗布、乾燥して、陽極を成膜すればよい。
【００６３】
［第四実施形態］
上記第三実施形態の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」では、成膜コンベア532付近にパネルヒーター533を設け、塗布スピードを上げた場合でも十分に成膜することができる構成とした。しかし、クロロホルム蒸気やベンゼン蒸気を含んだ雰囲気中に熱源であるパネルヒーター533を設けることは安全面から好ましいことではない。そこで、図４に、パネルヒーター533を設けなくても十分に成膜できるように構成された有機薄膜層成膜装置の第四実施形態を例示する。なお、ここに示した成膜装置も前述した第二実施形態及び第三実施形態と同様、請求項８に対応するものである。
【００６４】
本実施形態では、第三実施形態におけるパネルヒーター533（図３参照）を構成から外すかわりに、短い成膜コンベア534（図４参照）を使用して成膜コンベア534の後にバッファー機構を設けたものである。このバッファー機構は、有機薄膜溶液が塗布されたロール状フィルム基板13を二つの垂下ロール535,536に懸架して略上下方向に迂曲させた状態で垂下保持し、これら二つの垂下ロール535,536をフィルム送り方向に回転させてロールフィルム巻取装置66まで順送するように構成されている。垂下したロール状フィルム基板13の三箇所の湾曲下端点537,538,539はそれぞれ図示しない位置センサで検出され、湾曲下端点537,538,539がそれぞれ所定の高さ範囲に存在するように、塗布スピードに応じて二つの垂下ロール535,536の回転速度とロールフィルム巻取装置66の巻取モータ（図示せず）の回転速度とが制御されている。
【００６５】
このような構成とすることで、ダイコート塗布装置531による塗布からロールフィルム巻取装置66に巻着されるまでの時間が長くなる。このため、パネルヒーターを設けなくとも塗布された有機薄膜溶液を十分に成膜することができるのである。なお、ベンゼン蒸気発生装置92は、ベンゼン中に気体をバブリングしてベンゼン蒸気を発生する装置、又は超音波を利用してベンゼン蒸気を発生する装置を使用することが好ましい。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法」を用いて作成した「有機ＥＬ素子」について実施例を挙げて詳説する。図５は本発明の「有機ＥＬ素子」の実施例１について説明するための図であり、図６は本発明の「有機ＥＬ素子」の実施例２について説明するための図である。一方、図７は従来の「有機ＥＬ素子」の比較例１について説明するための図である。
【００６７】
（実施例１）
本実施例１の有機ＥＬ素子１は図５に示す構成であり、ガラス基板11上の陽極201と正孔注入層251と発光層301と電子注入層451と陰極401とからなる。前述した図９の構成から正孔輸送層26と電子輸送層46とを省いたような構成であるが、図５に示す本実施例１においては発光層301に正孔移動度の大きな材料を使用して、図９における発光層30が正孔輸送層26の機能を兼ねたような構成としている。本実施例では、発光層301のみを本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法」を用いて成膜する。
【００６８】
まず、ソーダガラス製のガラス基板11（ｔ= ０．５ｍｍ）上に、陽極201としての酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）透明導電性薄膜をスパッタリング法によって１５０ｎｍの厚みに成膜した。その後、このガラス基板を１０ｍｍ角に切り出し、アセトン、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の順に超音波洗浄を行った後ベーパー乾燥し、最後にＩＴＯ陽極201の表面をプラズマ処理して清浄化した。次に、清浄化されたＩＴＯ陽極201の上に正孔注入層251を形成した。正孔注入層251は、ポリチオフィン誘導体であるＰＥＤＴ（ポリ（３,４）エチレンジオキシチオフェン）とドーパントとしてのＰＳＳ（ポリスルホン酸）の混合体懸濁水溶液(０．３ｍｏｌ/Ｌ)をスピンコート法でＩＴＯ陽極上に４００ｎｍ塗布して形成した。塗布は湿度４０％の水蒸気雰囲気下で行った。塗布後、２００℃に設定したオーブンで３０分間加熱乾燥して、膜厚５０ｎｍ、面積抵抗値１００Ω／□の正孔注入層251を得た。次に、この正孔注入層251の上に発光層301を成膜した。発光層301は、発光材料としてπ共役系高分子であるポリフルオレン１００ｍｇを、精製したクロロホルム１Ｌに溶解して有機薄膜溶液とし、この有機薄膜溶液を、露点−７０℃でかつクロロホルム蒸気の濃度が１００ｐｐｍの雰囲気に設定した成膜室内で、スピンコート法により１００ｎｍ塗布した。その後、約３分間成膜室内に放置して乾燥させ、厚み２０ｎｍの発光層301を成膜した後、８０℃に設定したオーブンで３０分間の熱処理を施した。次に、熱処理された発光層301の上に電子注入層451を形成した。電子注入層451は、アルカリ土類金属であるＣａを発光層301の上に真空蒸着して、厚み５ｎｍの電子注入層451とした。最後に、形成された電子注入層451の上にＡｌを真空蒸着して、厚み１００ｎｍの陰極401を形成した。
【００６９】
このようにして作成した有機ＥＬ素子１の両電極間にＤＣ１０Ｖ〜ＤＣ３０Ｖを印加したところ、ピーク波長４２０ｎｍの青色に発光し、４０００ｃｄ／ｍ２の最高輝度が得られた。また、その効率は１０ｌｍ／Ｗ（１０ルーメン毎ワット）であった。この状態で常温常室雰囲気に１０００時間放置したが、ダークスポットは殆ど発生しなかった。なお、上記実施例１において、発光層301を成膜するための有機薄膜溶液に用いられているクロロホルム溶媒に代えて、ベンゼン溶媒を用いたものとトルエン溶媒とを用いたものについてもそれぞれ試作評価を行い、上記実施例１と同様の結果を得た。
【００７０】
（実施例２）
本実施例２の有機ＥＬ素子１は図６に示す構成であり、フィルム基板12上の陽極201と正孔輸送層262と発光層302と電子輸送層462と電子注入層452と陰極401とからなる。前述した図９の構成から正孔注入層25を省いたような構成である。本実施例では、正孔輸送層262、発光層302及び電子輸送層462を本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法」を用いて成膜する。
【００７１】
まず、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム基板12（ｔ= ０．２ｍｍ）上に、実施例１と同様に、陽極201としてのＩＴＯ透明導電性薄膜を１５０ｎｍの厚みに成膜し、この基板を１０ｍｍ角に切り出した後、ＩＴＯ陽極201の表面を清浄化した。次に、清浄化されたＩＴＯ陽極201の上に正孔輸送層262を成膜した。正孔輸送層262は、側鎖に共役系が発達した高分子であるＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）１０gを精製したクロロホルム１Ｌに溶解した溶液に、正孔注入機能を有するＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）を１５ｇ添加して均一分散して有機薄膜溶液とし、その有機薄膜溶液を、露点−７０℃でかつクロロホルム蒸気の濃度が１００ｐｐｍの雰囲気に設定した成膜室内で、スピンコート法により約４００ｎｍ塗布した後、約３分間成膜室内に放置して乾燥させ、厚み１００ｎｍの正孔輸送層262を成膜した。次に、この正孔輸送層262の上に発光層302を成膜した。発光層302は、精製したクロロホルム１ＬにＰＶＫ１００ｍｇを溶解した溶液に、ドープ色素としてのペリレンを２．５ｇ添加し均一分散して有機薄膜溶液とし、その有機薄膜溶液を、露点−７０℃でかつクロロホルム蒸気の濃度が１００ｐｐｍの雰囲気に設定した成膜室内で、スピンコート法により約１００ｎｍ塗布した後、約３分間成膜室内に放置して乾燥させ、厚み２０ｎｍの発光層302を成膜した。その後、８０℃に設定したオーブンで３０分間の熱処理を施した。次に、この発光層302の上に電子輸送層462を形成した。電子輸送層462は、精製したクロロホルム１Ｌに電子輸送材料としてのＰＢＤ（2-(4-ビフェニル)-5-(4-t-ブチルフェニル)-1,3,4-オキシアゾール）１５０ｍｇを溶解した有機薄膜溶液を、露点−７０℃でかつクロロホルム蒸気の濃度が１００ｐｐｍの雰囲気に設定した成膜室内で、スピンコート法により約４００ｎｍ塗布した後、約３分間成膜室内に放置して乾燥させ、厚み１００ｎｍの電子輸送層462を成膜した。次に、この電子輸送層462の上にＢａを真空蒸着して、厚み１ｎｍの電子注入層452を形成した。最後に、形成された電子注入層452の上にＡｌを真空蒸着して、厚み１００ｎｍの陰極401を形成した。
【００７２】
このようにして作成した有機ＥＬ素子１の両電極間にＤＣ１０Ｖ〜ＤＣ３０Ｖを印加したところ、ピーク波長５０５ｎｍの青色に発光し、４０００ｃｄ／ｍ２の最高輝度が得られた。また、その効率は１５ｌｍ／Ｗであった。この状態で常温常室雰囲気に１０００時間放置したが、ダークスポットは殆ど発生しなかった。
【００７３】
なお、上記実施例２のＰＥＴフィルム基板12に代えて、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム基板を用いたものとＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）フィルム基板を用いたものについても試作評価を行い、上記実施例２と同様の結果を得た。また、上記実施例２の正孔輸送層262に用いたＣｕＰｃに代えて、カルバゾールを用いたものについても試作評価を行い、上記実施例２と同様の結果を得た。さらに、上記実施例２の電子注入層452に用いたＢａに代えて、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒを用いたものについてもそれぞれ試作評価を行い、上記実施例２と同様の結果を得た。加えて、上記実施例２の発光層302に用いたペリレンに代えて、三重光励起状態からの発光を得ることを目的として、燐光材料であるイリジウム有機金属化合物（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）を用いたものについても試作評価を行った。ＤＣ１０Ｖ〜ＤＣ３０Ｖを印加したところ緑色の発光が得られ、この状態で常温常室雰囲気に１０００時間放置したが、ダークスポットは殆ど発生しなかった。
【００７４】
（実施例３）
前述した実施例２において、正孔輸送層262、発光層302及び電子輸送層462を、露点−７０℃でかつ「ベンゼン蒸気」の濃度が１００ｐｐｍの雰囲気に設定した成膜室内で成膜する以外は、同一の条件で有機ＥＬ素子を試作した。得られた有機ＥＬ素子の両電極間にＤＣ１０Ｖ〜ＤＣ３０Ｖを印加したところ、実施例２と同様のピーク波長、最高輝度及び効率で発光し、実施例２と同様、常温常室雰囲気に１０００時間放置したが、ダークスポットは殆ど発生していなかった。
【００７５】
（実施例４）
前述した実施例２において、正孔輸送層262、発光層302及び電子輸送層462を、露点−７０℃でかつ「トルエン蒸気」の濃度が１００ｐｐｍの雰囲気に設定した成膜室内で成膜する以外は、同一の条件で有機ＥＬ素子を試作した。得られた有機ＥＬ素子の両電極間にＤＣ１０Ｖ〜ＤＣ３０Ｖを印加したところ、実施例２と同様のピーク波長、最高輝度及び効率で発光し、実施例２と同様、常温常室雰囲気に１０００時間放置したが、ダークスポットは殆ど発生していなかった。
【００７６】
（比較例１）
本比較例１の有機ＥＬ素子１は図７に示す構成であり、ガラス基板11上の陽極201と正孔輸送層263と発光層303と陰極402とからなる。前述した図１の構成に正孔輸送層263を加えたような構成である。本比較例では正孔輸送層263と発光層303の成膜において、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜方法」を用いることが可能であったが、露点−７０℃のアルゴンガス中（低露点不活性雰囲気）で成膜した。
【００７７】
まず、実施例１と同様に、ガラス基板11（ｔ= ０．５ｍｍ）上に、陽極201としての酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透明導電性薄膜を１５０ｎｍの厚みに成膜し、その後、基板を１０ｍｍ角に切り出し、ＩＴＯ陽極201の表面を清浄化した。次に、清浄化されたＩＴＯ陽極201の上に正孔輸送層263を成膜した。正孔輸送層263は、精製したクロロホルム１ＬにＰＶＫ１０ｇを溶解した溶液に、正孔輸送機能を有するカルバゾールを５ｇ添加して均一分散し、その有機薄膜溶液を、露点−７０℃のアルゴンガス雰囲気に設定した成膜室内で、スピンコート法により約４００ｎｍ塗布した後、約３分間成膜室内に放置して乾燥させ、厚み５０ｎｍの正孔輸送層263を成膜した。次に、この正孔輸送層263の上に発光層303を成膜した。発光層303は、実施例２と同様の有機薄膜溶液、即ち精製したクロロホルム１ＬにＰＶＫ１００ｍｇを溶解した溶液に、ドープ色素としてのペリレンを２．５ｇ添加して均一分散した有機薄膜溶液を用いている。しかし、正孔輸送層263と同様、その有機薄膜溶液を、露点−７０℃のアルゴンガス雰囲気に設定した成膜室内で成膜している点が実施例２とは異なる。この雰囲気で、スピンコート法により約１００ｎｍ塗布した後、約３分間成膜室内に放置して乾燥させ、厚み２０ｎｍの発光層303を成膜した。その後、８０℃に設定したオーブンで３０分間の熱処理を施した。最後に、形成された発光層303の上にＭｇ・Ａｇ（マグネシウム銀合金）を真空蒸着して、厚み１００ｎｍの陰極402を形成した。
【００７８】
このようにして作成した有機ＥＬ素子１の両電極間にＤＣ１０Ｖ〜ＤＣ３０Ｖを印加したところ、ピーク波長５１０ｎｍの青色に発光し、３０００ｃｄ／ｍ２の最高輝度が得られた。また、その効率は１ｌｍ／Ｗであった。この状態で常温常室雰囲気に１０００時間放置したが、１００時間経過した時点で明瞭に黒点が発生し、１０００時間経過後には発光部がほぼ消失する程、全体に亘ってダークスポットが発生していた。
【００７９】
なお、上記比較例１の発光層303に用いたペリレンに代えて、燐光材料であるイリジウム有機金属化合物（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）を用いたものについても試作評価を行った。ＤＣ１０Ｖ〜ＤＣ３０Ｖを印加したところ緑色の発光が得られ、この状態で常温常室雰囲気に１０００時間放置したところ、上記比較例１と同様、１００時間経過した時点で明瞭に黒点が発生し、１０００時間経過後には発光部がほぼ消失する程、全体に亘ってダークスポットが発生していた。また、上記比較例１の発光層303に用いたペリレンに代えて、オキサジアゾール誘導体のＢＮＤを用いたものについても試作評価を行ったが、同様の結果であった。
【００８０】
（比較例２）
前述した実施例１において、発光層301（図５参照）の成膜を露点−７０℃のアルゴンガス雰囲気（低露点不活性雰囲気）に設定した成膜室内で行う以外は同一条件で有機ＥＬ素子を試作した。両電極間にＤＣ１０Ｖ〜ＤＣ３０Ｖを印加したところ、実施例１と同様、ピーク波長４２０ｎｍの青色に発光し、４０００ｃｄ／ｍ２の最高輝度が得られた。また、その効率は、実施例１と同様、１０ｌｍ／Ｗであった。しかし、この状態で常温常室雰囲気に１０００時間放置したところ、実施例１の結果とは異なり、１００時間経過した時点で明瞭に黒点が発生し、１０００時間経過後には発光部がほぼ消失する程、全体に亘ってダークスポットが発生していた。
【００８１】
下記の表１に、上記実施例１〜４、比較例１及び比較例２の有機ＥＬ素子の評価結果一覧を示す。本発明の成膜方法を用いた素子（実施例１〜４）は、従来の成膜方法を用いた素子（比較例１及び比較例２）と比較して経時的なダークスポットの発生が著しく抑えられていることが一目瞭然である。なお、全ての実施例及び比較例で、有機薄膜層を成膜するための有機薄膜溶液について、その有機溶媒はクロロホルム溶媒である。なお、前述した様に、実施例１のクロロホルム溶媒に代えて、ベンゼン溶媒とトルエン溶媒をそれぞれ用いたものについても試作評価を行い、実施例１と同様の結果を得ている。また、全ての実施例及び比較例で、有機薄膜層成膜雰囲気中の露点は−７０℃である。
【００８２】
【表１】
2007273229.tif 000003
【００８３】
ダークスポットの発生については、その評価を目視観察とした。そして、点状のダークスポットが発光部（１０ｍｍ角）内に６個未満を◎とし、さらに６個以上〜１６個未満を○とし、１６個以上〜４１個未満を△とし、４１個以上でかつ発光部に占める割合が発光部面積の９０％未満を×とし、４１個以上でかつ発光部に占める割合が発光部面積の９０％以上の場合を××とした。
【００８４】
以上、特定の実施形態や実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野における熟練者等により、本出願の願書に添付された特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】請求項７に対応した、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」の第一実施形態を示した図である。
【図２】請求項８に対応した、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」の第二実施形態を示した図である。
【図３】請求項８に対応した、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」の第三実施形態を示した図である。
【図４】請求項８に対応した、本発明の「有機ＥＬ素子の有機薄膜層成膜装置」の第四実施形態を示した図である。
【図５】本発明の「有機ＥＬ素子」の実施例１について説明するための図である。
【図６】本発明の「有機ＥＬ素子」の実施例２について説明するための図である。
【図７】従来の「有機ＥＬ素子」の比較例１について説明するための図である。
【図８】「有機ＥＬ素子」の素子構造を説明するための図である。
【図９】「有機ＥＬ素子」の素子構造を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  有機ＥＬ素子
10  基板
11  ガラス基板
12  ＰＥＴフィルム基板
13  ロール状フィルム基板
20,201          陽極
25,251          正孔注入層
26,262,263      正孔輸送層
30,301,302,303  発光層
40,401,402      陰極
46,462          電子輸送層
45,451,452      電子注入層
51    スピンコーター（成膜部）
71    成膜ボックス（成膜室）
81    除湿機
91    クロロホルム蒸気発生機（有機蒸気発生機）
61    枚葉基板供給装置（基板供給部）
52    順次成膜装置（順次成膜部）
65    成膜基板回収装置（成膜基板回収部）
72    ユニットルーム（成膜ユニット設置室）
73    成膜装置仕切り部屋（成膜部覆設体）
731    基板材料供給窓
732    成膜基板回収窓
82    除湿装置
92    ベンゼン蒸気発生装置（有機蒸気発生装置）
74    排気ダクト
62    ロールフィルム巻出装置（基板供給部）
53    ロールフィルム成膜装置（順次成膜部）
66    ロールフィルム巻取装置（成膜基板回収部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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