(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層と該発光層上に電子輸送層を設けた有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
前記発光層と前記電子輸送層とを同一室内において、真空中で蒸着形成する場合に、前記発光層の材料を保持し蒸発させる第一の移動型蒸着源と、前記電子輸送層の材料を保持し蒸発させる第二の移動型蒸着源とを、前記発光層および前記電子輸送層を形成すべき基板に対して下方に離間して対向配置し、前記第一および第二の移動型蒸着源を前記基板の前記発光層および前記電子輸送層を形成すべき面に対し平行移動させながら、前記発光層と前記電子輸送層とを順次形成する蒸着工程を有し、
該蒸着工程において、前記第一および第二の移動型蒸着源のうちの一方の移動型蒸着源を平行移動させながら基板に蒸着している間、他方の移動型蒸着源は前記基板の直下から外れる位置にあって、前記一方の移動型蒸着源が基板の一端から他方の一端へ移動する工程を一走査単位としたとき、前記一方の移動型蒸着源の走査回数を偶数とし、前記一方の移動型蒸着源の前記偶数の走査が終了した際に、前記一方の移動型蒸着源を始動位置に戻すことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項２】
複数の色を発光する前記有機エレクトロルミネッセンス素子が形成される有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造する方法であって、発光層と当該発光層上に設けられる電子輸送層を各色ごとに同一形成室で連続形成することを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記電子輸送層を、前記発光層形成後１０分以内に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以下、単に「有機ＥＬ表示装置」とも言う）は、現在広く普及している液晶表示装置に代わる表示装置として期待されており、実用化開発が進んでいる。特に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）をスイッチング素子として備えるアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示装置は次世代平面表示装置の主役として考えられている。
【０００３】
図１は、一画素がそれぞれ赤、緑、および青色を発光する有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、単に「有機ＥＬ素子」ともいう）を備える有機ＥＬ表示装置の、上記３色の画素領域の平面図の概略を示している。左から順に、赤色の発光層を備える赤色画素Ｒｐｉｘ、緑色の発光層を備える緑色画素Ｇｐｉｘ、および青色の発光層を備える青色画素Ｂｐｉｘが設けられている。
【０００４】
一画素はゲート信号線５１とドレイン信号線５２とに囲まれた領域に形成されている。両信号線の左上の交点付近にはスイッチング素子である第１ＴＦＴ１３０が、また中央付近には有機ＥＬ素子を駆動する第２ＴＦＴが形成される。また、ホール注入電極１２が形成される領域に有機ＥＬ素子が島状に形成される。
【０００５】
一般に、有機ＥＬ表示装置が備える有機ＥＬ素子は、電子注入電極およびホール注入電極からそれぞれ電子とホールとを発光層に注入し、それらが発光層とホール輸送層との界面や、界面付近の発光層内部で再結合し、有機分子を励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に戻るとき蛍光を発光する。
【０００６】
ここで、有機ＥＬ素子を形成する際に、発光層に用いる材料を選択することにより適当な色を発光する有機ＥＬ素子が得られる。また、そのような有機ＥＬ素子を適当に選択することでカラー表示装置が実現できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
こうした有機ＥＬ素子の形成には、真空蒸着法が利用されることが多い。また同時に、生産性を考慮してバッチ方式により有機ＥＬ素子が製造されることが多い。バッチ方式で有機ＥＬ素子が製造される場合、その装置構成において通常、発光層の形成室と電子輸送層の形成室が分離されている。その場合、発光層形成後、その上に電子輸送層を形成するまでの経過時間が長くなり、発光層と電子輸送層の間の界面に水分子や酸素分子など有機ＥＬ素子の劣化の原因となる不純物が混入することがある。
【０００８】
本発明は、こうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は有機ＥＬ素子の劣化を抑える有機ＥＬ表示装置の製造方法を提示することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、前記発光層と該発光層上に設ける電子輸送層とを同一室内において、真空中で蒸着形成する場合に、前記発光層の材料を保持し蒸発させる第一の移動型蒸着源と、前記電子輸送層の材料を保持し蒸発させる第二の移動型蒸着源とを、前記発光層および前記電子輸送層を形成すべき基板に対して下方に離間して対向配置し、前記第一および第二の移動型蒸着源を前記基板の前記発光層および前記電子輸送層を形成すべき面に対し平行移動させながら、前記発光層と前記電子輸送層とを順次形成する蒸着工程を有し、該蒸着工程において、前記第一および第二の移動型蒸着源のうちの一方の移動型蒸着源を平行移動させながら基板に蒸着している間、他方の移動型蒸着源は前記基板の直下から外れる位置にあって、前記一方の移動型蒸着源が基板の一端から他方の一端へ移動する工程を一走査単位としたとき、前記一方の移動型蒸着源の走査回数を偶数とし、前記一方の移動型蒸着源の前記偶数の走査が終了した際に、前記一方の移動型蒸着源を始動位置に戻すことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の別の態様も、有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。この製造方法は、複数の色を発光する有機ＥＬ素子が形成される有機ＥＬ表示装置を製造する方法であって、発光層と当該発光層上に設けられる電子輸送層を各色ごとに同一形成室で連続形成する。
【００１１】
また、電子輸送層を、発光層形成後１０分以内に形成してもよい。また、発光層と当該発光層上に設けられる電子輸送層を真空中で蒸着形成し、その際、発光層の材料を保持し蒸発させる第一の移動型蒸着源と、電子輸送層の材料を保持し蒸発させる第二の移動型蒸着源とを、発光層および電子輸送層を形成すべき基板に対して下方に配置し、第一および第二の移動型蒸発源を基板の発光層および電子輸送層を形成すべき面に対し相対的に平行移動させ、発光層と電子輸送層を連続形成してもよい。
【００１２】
また、第一および第二の移動型蒸着源を、基板の下方に基板の一端から他方の一端へ移動可能に対向配置し、第一および第二の移動型蒸着源を順次移動しながらそれら移動型蒸着源が保持する材料を蒸発させることで、発光層と電子輸送層を連続形成してもよい。また、第一および第二の移動型蒸着源が基板の一端から他方の一端へ移動する工程を一走査単位として、前記第一および第二の移動型蒸着源の走査回数をそれぞれ５回以内としてもよい。また、第一および、第二の移動型蒸着源の走査回数をそれぞれ偶数とし、第一および第二の移動型蒸着源の走査が終了した際に、第一および第二の移動型蒸着源をそれぞれ始動位置に戻してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本実施の形態では、有機ＥＬ素子を真空蒸着法により形成する。上述の通り、一般的なバッチ方式で形成される有機ＥＬ素子の製造装置においては、発光層と電子輸送層は異なる形成室で形成される。本実施の形態では、発光層と電子輸送層は同一の形成室において連続して形成される。
【００１４】
図２は、図１に示した有機ＥＬ表示装置の一画素の代表的な断面構造を模式的に示している。ガラス基板１０上に、ホール注入電極１２、ホール輸送層１６、発光層２２、電子輸送層２８、および電子注入電極３２が積層されている。
【００１５】
ホール注入電極１２の材料として、ホール注入電極１２の材料として、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）などを例示できる。
【００１６】
また、ホール輸送層１６の材料として、N,N’-ジ（ナフタレン-１-イル）-N,N’-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di（naphthalene-１-yl）-N,N'-diphenyl-benzidine：ＮＰＢ）や4,4’,4’’-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン（4,4’,4’’-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine：ＭＴＤＡＴＡ）や、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ（3-メチルフェニル）-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン（N,N’-diphenyl-N,N’-di（3-methylphenyl）-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine：ＴＰＤ）などを例示できる。
【００１７】
【化１】
0003877613.tif 000002
【００１８】
【化２】
0003877613.tif 000003
【００１９】
【化３】
0003877613.tif 000004
【００２０】
発光層２２のホストとして、アルミキノリン錯体（Ａｌｑ３）やビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（ＢｅＢｑ２）を例示できる。
【００２１】
【化４】
0003877613.tif 000005
【００２２】
【化５】
0003877613.tif 000006
【００２３】
一般に、キレート金属錯体を発光層の材料として形成される有機ＥＬ素子は、短い波長の色、具体的に言うと青色の発光に課題があり、そのため青色を発光する発光層には、特開２００２−２５７７０号公報に開示されているtert-ブチル置換ジナフチルアントラセン（ＴＢＡＤＮ）等のようなアセトンおよびその誘導体、またジスチルベンゼンおよびその誘導体などが発光層のホストに用いられることが多い。
【００２４】
【化６】
0003877613.tif 000007
【００２５】
また、発光層２２は、上述のキレート金属錯体や縮合多環芳香族をホストとしてルブレンやキナクリドン（Quinacridone）およびその誘導体などのドーパントをドープさせることで所望の発光特性が得られる。また、電子輸送層２８の材料として、Ａｌｑ３やＢｅＢｑ２を例示できる。また、電子注入電極３２の材料として、Ｌｉを微量に含むアルミニウム合金（ＡｌＬｉ）やマグネシウムインジウム合金（ＭｇＩｎ）、マグネシウム銀合金（ＭｇＡｇ）などが例示できる。さらに電子注入電極３２として電子輸送層２８に接する側にフッ化リチウムの層とその上にアルミニウムによる層が形成される２層構造の電極も例示できる。
【００２６】
【化７】
0003877613.tif 000008
【００２７】
【化８】
0003877613.tif 000009
【００２８】
図３は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を用いて有機材料を基板に蒸着させる際の、基板および蒸着源の位置関係を模式的に表している。図３（ａ）は、上方からみた平面図を示し、図３（ｂ）は側方から見た側面図を示している。発光層の材料を保持し蒸発させる第一蒸着源６２と、電子輸送層の材料を保持し蒸発させる第二蒸着源６４の二つの移動型蒸着源が、ガラス基板１０の下方に離間して対向配置される。これら二つの移動型蒸着源は、石英からなる容器セルが６個接続されている。また、各容器セルにはそれぞれ電気ヒータが備えられており、その電気ヒータで容器セルを加熱することで上部に設けられた開口部から各材料が蒸発する。また、それら、開口部は開閉可能となっており、蒸発源に保持される材料を蒸発すべき時期においてのみその開口部は開く構成となっている。これにより、各材料のクロスコンタミネーションが回避できる。
【００２９】
いま、ガラス基板１０にはホール輸送層が積層されている。また、所望の色に対応した発光層および電子輸送層をガラス基板１０の所定の領域に形成するため、メタルマスク５０が置かれている。このメタルマスク５０の位置を適切に調整することで、各色ごとに選択的に有機層が形成される。
【００３０】
まず、発光層の材料が第一蒸着源６２において蒸発される。その際、第一蒸着源６２はガラス基板１０の一端から他方の一端まで移動する。これにより、ガラス基板１０上に発光層が均等に形成される。発光層の形成が終了すると、つづいて電子輸送層の材料が第二蒸着源６４において蒸発される。第二蒸着源６４も第一蒸着源６２と同様に移動することで電子輸送層を均等に形成する。ここで、ガラス基板１０の一端から他方の一端までの工程を一走査単位としており、往復すると走査回数は２回となる。一般に、移動型蒸着源を始動位置に戻すという製造工程の関係で、走査回数は１往復ごとに、つまり偶数に設定される。
【００３１】
また、第一蒸着源６２および第二蒸着源６４の走査回数は、発光層および電子輸送層の蒸着レートおよび各層の膜厚によって決定する。ただし、走査回数が多くなると、それだけ発光層および電子輸送層内に界面が発生する。この界面に不純物が吸着し、それが有機ＥＬ素子の劣化の要因となるので、走査回数は少ない方が好ましい。しかしながら、形成すべき層の膜厚が厚い場合、走査回数が増えてしまうことがある。したがって、走査回数に余裕を持たせることで設計の自由度が広がるメリットがある。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもとに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。また、本実施例における有機ＥＬ素子の発光層と電子輸送層は、図３で示した製造方法により形成された。再度、その方法を簡単に説明する。発光層の材料を蒸発させる第一蒸着源６２と、電子輸送層の材料を蒸発させる第二蒸着源６４の二つの移動型蒸着源とを、ガラス基板１０の下方に対向配置する。まず、第一蒸着源６２を移動させながら発光層を蒸着させる。発光層の蒸着が終了した後、第二蒸着源６４を移動させながら電子輸送層を蒸着させる。
【００３３】
この製造方法は、形成室を複数備えるマルチチャンバー型製造装置に組み入れられており、所定の色の発光層および電子輸送層が同一の形成室で基板上に形成された後、その基板は異なる形成室へ移動し別の色の発光層が形成される。
【００３４】
図４および図５で示す実験結果は緑色を発光する有機ＥＬ素子に関するものである。また、蒸着源の走査回数は２回、つまり１往復とした。発光層の材料は、Ａｌｑ３をホストとして１０％のＴＢＡＤＮと１％のキナクリドン誘導体がドープされた。また、電子輸送層の材料はＡｌｑ３であった。発光層および電子輸送層の膜厚は、ともに３７．５ｎｍであった。また、ホール輸送層の材料はＮＰＢであり、その膜厚は１５０ｎｍであった。また、各材料を蒸発させる温度は、ＮＰＢでは３４０〜３５０℃、Ａｌｑ３では３１０〜３２０℃、ＴＢＡＤＮでは２１０〜２２０℃、キナクリドン誘導体では２２０〜２３０℃であった。また、形成室の真空度は略２×１０−５Ｐａであった。
【００３５】
図４は、発光層と電子輸送層を連続形成された有機ＥＬ素子と、連続形成されなかった有機ＥＬ素子の輝度の経時変化を示している。ここでは、初期輝度を基準とした輝度を表している。輝度の測定は、初期輝度を８００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ２の定電流駆動で有機ＥＬ素子を発光させることによって行った。また、図５で示す輝度の測定も同様に行った。
【００３６】
電子輸送層を連続して形成しない有機ＥＬ素子の輝度は、約５０時間で半減した。一方、電子輸送層を連続形成した有機ＥＬ素子の輝度は、半減するに約２０００時間必要とし、その特性に大きな改善が見られる。
【００３７】
図５は、電子輸送層を形成する際の、移動型蒸着源の走査回数による輝度の経時変化を示している。ここで、走査回数は、上述の通り移動型蒸着源を始動位置戻すという製造工程の関係から偶数となっている。また、二つの移動型蒸着源の速度は走査回数によらず一定とした。
【００３８】
走査回数が２回および４回の場合、輝度の経時変化はほぼ等しく、輝度が半減するまで約２０００時間必要であった。一方、走査回数を８回とした場合、約３０時間で輝度は半減した。また、走査回数が２０回の場合、約２時間で輝度が半減した。このことから、走査回数は好ましくは５回、より好ましくは４回以内と想定できる。
【００３９】
ここで、蒸着源の速度が一定であることから走査回数が増加すると、蒸着材料の蒸着レートが低下する。この結果、電子輸送層の形成時間が長くなり、界面が発生するとともに、電子輸送層への不純物の混入が大きくなっていると想定できる。これにより、走査回数が増加すると有機ＥＬ素子の劣化の進行が速くなると想定できる。
【００４０】
以上、本実施例によれば、発光層と電子輸送層を同一の形成室で連続して形成することで、発光層と電子輸送層の間に生じる界面への不純物の混入を抑えることできる。これにより、界面の不純物が原因となり生じる有機ＥＬ素子の劣化を低減できる。
【００４１】
また、電子輸送層を形成する際の蒸着源の走査回数を少なくすることで、同様に電子輸送層内に発生する界面を無くすことができ、これにより界面に混入する不純物が原因となり生じる有機ＥＬ素子の劣化を低減できる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、ホール輸送層と発光層との間、および発光層と電子輸送層との間に形成された界面をなくすことができ、その界面に起因する有機ＥＬ素子の劣化を低減できる。また、別の観点では、電子輸送層内に発生する界面を抑えることで、同様に、その界面に混入する不純物に起因する有機ＥＬ素子の劣化を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  アクティブマトリックス型有機ＥＬ表示装置の平面図であり、特に赤、緑、および青色の３画素の領域を示した図である。
【図２】  有機ＥＬ素子の一般的な構造を示した断面図である。
【図３】  複数の容器セルからなる蒸着源と有機材料が蒸着される基板の位置関係を模式的に示した図である。
【図４】  発光層と電子輸送層を連続形成した有機ＥＬ素子と連続形成しなかった有機ＥＬ素子の輝度の経時変化を示した図である。
【図５】  電子輸送層を形成する際の蒸着源の走査回数の違いによる有機ＥＬ素子の輝度の経時変化を示した図である。
【符号の説明】
１０  ガラス基板、  １２  ホール注入電極、  １６  ホール輸送層、  ２２赤色発光層、  ２４  緑色発光層、  ２６  青色発光層、  ２８  電子輸送層、６２  第一蒸着源、  ６４  第二蒸着源、  Ｂｐｉｘ  青色画素、  Ｇｐｉｘ
緑色画素、  Ｒｐｉｘ  赤色画素。
【図１】
0003877613.tif 000010
【図２】
0003877613.tif 000011
【図３】
0003877613.tif 000012
【図４】
0003877613.tif 000013
【図５】
0003877613.tif 000014