(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子を形成した後、プラズマＣＶＤによってハロゲン元素を含有するアモルファスカーボン膜、アモルファスシリコン膜及びアモルファス窒化シリコン膜のいずれかからなる保護膜を前記有機発光素子上に形成し、前記有機発光素子を加熱又は自己発熱させることにより、前記保護膜が含有するハロゲン元素を前記有機化合物材料から成る層に添加することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項２】
少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子を形成し、水素又はハロゲン元素を含むプラズマに前記有機発光素子を晒した後、プラズマＣＶＤによってハロゲン元素を含有するアモルファスカーボン膜、アモルファスシリコン膜及びアモルファス窒化シリコン膜のいずれかからなる保護膜を前記有機発光素子上に形成し、前記有機発光素子を加熱又は自己発熱させることにより、前記保護膜が含有するハロゲン元素を前記有機化合物材料から成る層に添加することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３】
少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子を形成した後、プラズマＣＶＤによってハロゲン元素を含有するアモルファスカーボン膜、アモルファスシリコン膜及びアモルファス窒化シリコン膜のいずれかからなる保護膜を前記有機発光素子上に形成し、前記保護膜上に高周波スパッタリング法で、シリコンをターゲットとし、窒素をスパッタガスとして、窒化シリコン膜から成るパッシベーション膜を形成し、前記有機発光素子を加熱又は自己発熱させることにより、前記保護膜が含有するハロゲン元素を前記有機化合物材料から成る層に添加することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項４】
少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子を形成し、水素又はハロゲン元素を含むプラズマに前記有機発光素子を晒した後、プラズマＣＶＤによってハロゲン元素を含有するアモルファスカーボン膜、アモルファスシリコン膜及びアモルファス窒化シリコン膜のいずれかからなる保護膜を前記有機発光素子上に形成し、前記保護膜上に高周波スパッタリング法で、シリコンをターゲットとし、窒素をスパッタガスとして、窒化シリコン膜から成るパッシベーション膜を形成し、前記有機発光素子を加熱又は自己発熱させることにより、前記保護膜が含有するハロゲン元素を前記有機化合物材料から成る層に添加することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、前記有機発光素子を自己発熱させる際は、前記有機発光素子に順方向電圧を徐々に高めながら間欠的に印加すること、または前記有機発光素子に徐々に高めた順方向電圧と逆方向電圧を交互に印加することを特徴とする発光装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機化合物から成る層（以下、有機化合物層という）を有する発光素子を備えた発光装置の作製方法に関する。特に本発明は、当該有機化合物及びそれを発光体に含む発光素子の安定化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一対の電極間に有機化合物層を介在させた発光素子（有機発光素子）は、視野角が広く、視認性も優れることから次世代の表示装置として注目されている。有機発光素子の発光機構は、一対の電極の一方である陽極から注入された正孔と、他方である陰極から注入された電子とが発光性有機化合物層（発光層）で再結合して励起子を形成し、その励起子が基底状態に戻る時に光を放出する現象として考えられている。この発光は電界発光（エレクトロルミネッセンス）と呼ばれている。電界発光には蛍光と燐光とがあり、それらは励起状態における一重項状態からの発光（蛍光）と、三重項状態からの発光（燐光）がある。発光による輝度は数千〜数万cd/m2におよぶことから、原理的に表示装置等への応用が可能であると考えられている。しかし、その一方で種々の劣化現象が存在し、実用化を妨げる問題として残っている。
【０００３】
有機化合物層は様々な構成が考案されているが、陽極側にある正孔注入輸送層、陰極側にある電子注入輸送層、発光層等を適宜組み合わせた構造となっている。正孔注入輸送層又は電子注入輸送層は、電極からの正孔又は電子の注入効率と、輸送性（移動度）が特に重要な特性として着目されるものであるが、さらに発光層としての機能も兼ね備えた発光性電子注入輸送層などもあるとされている。
【０００４】
これらの各層を形成する有機化合物は、低分子系有機化合物と高分子系有機化合物の両者が知られている。低分子系有機化合物の一例は、正孔注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）芳香族アミン系材料であるα−ＮＰＤ（4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル）やＭＴＤＡＴＡ（4,4',4"-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)トリフェニルアミン）、電子注入輸送層又は発光性電子注入輸送層としてトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）等が知られている。高分子有機発光材料では、ポリアニリンやポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ）等が知られている。
【０００５】
ところで、有機発光素子は、一定期間発光させると発光輝度が初期に比べ低下する劣化現象が知られている。このような劣化原因の一つとして水分の存在が指摘されている。有機発光素子に侵入した水分は、特に陰極や有機化合物と反応し、化学的な構造変化や、陰極又は有機化合物層の剥離を引き起こし不可逆的な劣化をもたらす原因となっている。
【０００６】
このような劣化を防止する対策として、特開２００１−３５６５９号公報に開示されているように有機発光素子を封止するキャップの内面に水分を吸着する乾燥材含有層を配設する等の工夫が成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、封止構造に工夫を凝らし、外部から侵入する水分は封止キャップ内に設けた乾燥剤で吸着させ、その影響を排除したとしても有機発光素子の劣化を完全に無くすことはできなった。
【０００８】
そこで本発明者は、劣化の要因として非晶質材料で形成される有機化合物層に、構造起因の不安定性があり、それが有機発光素子の劣化を引き起こすものであると推測した。一般に有機分子は、平面かそれに近い形状を持ち、比較的長い分子はｃ軸（分子長軸）方向に延在した積層構造を持つことが知られている。ここでいう構造起因の問題とは、短距離秩序に関するものであり、未結合手や、分子構造又は分子間結合の揺らぎなどを対象とするものである。
【０００９】
そもそも半導体や絶縁体の被膜を真空蒸着法で形成する場合には、特に基板加熱温度が低い場合において、緻密な膜を形成することが困難であった。これは有機化合物材料であっても同様であることが容易に推測することができた。有機化合物中に形成される未結合手が活性であるとすると、水分やその他の不純物と結合して反応し、それが不可逆的な劣化を引き起こす原因になることは十分可能であると考えられた。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み成されたものであり、有機化合物及びそれを発光体に含む発光素子の安定化方法に関する技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は有機化合物層中に存在する未結合手を、水素、又はフッ素などのハロゲン元素により終端させて不活性化するものである。即ち、有機化合物層に水素又はハロゲン元素を添加して、当該水素又はハロゲン元素を未結合手に作用させるものである。その他、考慮されるべき他の効果としては、分子間に水素原子又は水素分子が挿入され、分子構造又は分子間結合を安定化させる作用を発現させるものである。
【００１２】
水素又はハロゲン元素は、それを含む気体のグロー放電プラズマから供給するプラズマ処理による方法（気相からの拡散）、水素又はハロゲン元素を含有する被膜を供給源として有機化合物中に拡散させる方法（固相からの拡散）を適用することができる。又は、イオン注入法又はイオンドープ法により当該イオンを電界で加速して注入しても良い。さらに、他の方法として、水素又はハロゲン元素を含有する雰囲気中で有機発光素子を加熱又は発熱させて拡散させても良い。
【００１３】
プラズマ処理は、水素又はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素などハロゲン元素を含む気体をプラズマ化し、生成されるラジカル又はイオンを有機化合物層に添加する方法である。プラズマ処理により水素又はハロゲン元素を添加するには、有機化合物層を形成した後であって、陰極又は陽極となる電極を形成する前に行う方法がある。他には、有機化合物層上に陰極又は陽極となる電極を形成した後に行う方法がある。この場合、電極材料として、水素分子から水素を発生させるのに触媒的な作用を有するニッケルなどに金属が含まれていると、原子状水素が多数生成されその効果を増長させることもできる。
【００１４】
水素又は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などハロゲン元素を含有する被膜を供給源とする場合には、当該被膜として水素化又はハロゲン化された、アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）膜、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜、アモルファス窒化シリコン膜、などを適用することができる。これらの被膜は有機発光素子に接して形成し、その後、加熱することにより膜中の水素を放出させ、有機化合物層に添加することができる。加熱方法は電熱器などの加熱手段を用いることも妥当であるが、他の手法として、有機発光素子を通電し、発光させることで自己発熱し、これをもって水素を放出させることも可能である。また、これらの被膜をプラズマＣＶＤ法により形成する場合には、プラズマ中に水素又はハロゲンが供給されるので、被膜に形成時に同時に添加することもできる。
【００１５】
アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）膜やダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜は、炭化水素系の気体としてＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ6Ｈ6等を原料とし、交流又は直流の電力を印加して当該気体を解離させプラズマを形成する。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成す場合には、シリコンの水素化物又はフッ化物気体としてＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、ＳｉＦ等を原料気体として用いる。アモルファス窒化シリコン膜を用いる場合にはＳｉＨ4、にＮＨ3、Ｎ2等を原料気体として用いる。これらの原料気体には、水素又はハロゲンを混入させても良い。
【００１６】
さらに、Ｈ2又はＮＨ3雰囲気中、或いはＨ2又はＮＨ3を含む不活性気体中で有機発光素子を加熱又は通電して自己発熱させて、添加した水素又はハロゲン元素をより積極的に未結合手と反応させても良い。
【００１７】
また、有機発光素子を封止する際に、その封入雰囲気にＨ2又はＮＨ3を含む気体を用いても良い。
【００１８】
以上の如く本発明の構成は、少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子を形成した後、水素又はハロゲン元素を含むプラズマに有機発光素子を晒すことにより、有機化合物材料から成る層に水素又はハロゲン元素を添加するものである。
【００１９】
一方の電極と有機化合物材料から成る層を形成した後に、水素又はハロゲン元素を含むプラズマに有機化合物材料から成る層を晒すことにより、有機化合物材料から成る層に水素又はハロゲン元素を添加し、その後、一方の電極と対向する他方の電極を形成するものである。
【００２０】
他の構成は、少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子を形成した後、水素又はハロゲン元素を含む雰囲気中で、有機発光素子を加熱又は自己発熱させることにより、有機化合物材料から成る層に水素又はハロゲン元素を添加するものである。
【００２１】
他の構成は、少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子を形成した後、炭素の水素化物、炭素のフッ化物、シリコンの水素化物、シリコンのフッ化物から選ばれた一種又は複数種を原料気体として、プラズマＣＶＤによって水素又はハロゲン元素を含有する保護膜を有機発光素子上に形成し、有機発光素子を加熱又は自己発熱させることにより、保護膜が含有する水素又はハロゲン元素を有機化合物材料から成る層に添加するものである。
【００２２】
他の構成は、少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子を形成し、水素又はハロゲン元素を含むプラズマに有機発光素子を晒した後、炭素の水素化物、炭素のフッ化物、シリコンの水素化物、シリコンのフッ化物から選ばれた一種又は複数種を原料気体として、プラズマＣＶＤによって水素又はハロゲン元素を含有する保護膜を有機発光素子上に形成し、有機発光素子を加熱又は自己発熱させることにより、保護膜が含有する水素又はハロゲン元素を有機化合物材料から成る層に添加するものである。
【００２３】
保護膜はダイヤモンドライクカーボン、アモルファスカーボン、アモルファスシリコン、アモルファス窒化シリコンで形成する。保護膜を形成した後に、当該保護膜上に高周波スパッタリング法で、シリコンをターゲットとし、窒素をスパッタガスとして、窒化シリコン膜から成るパッシベーション膜を形成する。
【００２４】
このようにして有機化合物層に供給される水素又はハロゲン元素は、活性な未結合手のあるところに拡散し、その結合を終端することで不活性化することができる。
【００２５】
図７は有機発光素子に陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子の挙動をバンド図を用いて説明する模式図である。有機化合物層中に形成される欠陥の種類としては、界面準位、再結合中心、捕獲中心がある。図７（Ａ）において、（ａ）は界面準位を介した再結合過程、（ｂ）は再結合中心を介した再結合過程、（ｃ）は捕獲中心にトラップされた電子及び正孔が再結合中心を介して再結合する過程を示している。
【００２６】
これらの欠陥を介して電子と正孔は発光に寄与することなく再結合して消滅してしまうと考えされる。再結合は輻射性又は非輻射性があり、フォノンとして放出されるエネルギーにより新たな欠陥が生成されることが考慮される。
【００２７】
本発明における安定化処理は、これら有機化合物中の欠陥を水素又はハロゲン元素により補償するものである。安定化処理により欠陥が補償されると、図７（Ｂ）で示すように注入された電子及び正孔の移動度は向上し、これらのキャリア再結合による一重項励起又は三重項励起の確率が増加して、輝度を向上させることができる。また、欠陥生成の増殖といった劣化促進の負のサイクルがなくなり、輝度の劣化を抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の態様を図面を参照して詳細に説明する。図１（Ａ）（Ｂ）は本発明の発光装置の画素部の構成を示している。ここで示す発光装置は、少なくとも一方が透光性である一対の電極及びこれらの電極間に挟まれた少なくとも一つ以上の有機化合物材料から成る層を有する有機発光素子と、その有機発光素子を駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が備えられている。
【００２９】
図１（Ａ）において示す画素部の構造は、有機発光素子３２が発光する光を透光性の基板１０側に放射する形態（下方放射型）である。有機発光素子は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）など透光性導電膜で形成される陽極２０、有機化合物層２２、ＣｓＦ、ＢａＦ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む導電性材料を用いる陰極２３で形成される。
【００３０】
有機化合物層２１を低分子有機化合物で形成する場合には、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）と芳香族アミン系材料であるＭＴＤＡＴＡ及びα−ＮＰＤで形成される正孔注入輸送層、トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）で形成される電子注入層兼発光層を積層させて形成することができる。Ａｌｑ3は一重項励起状態からの発光（蛍光）を可能としている。
【００３１】
輝度を高めるには三重項励起状態からの発光（燐光）を利用することが好ましい。この場合には、有機化合物層２１としてフタロシアニン系材料であるＣｕＰｃと芳香族アミン系材料であるα−ＮＰＤで形成される正孔注入輸送層上に、カルバゾール系のＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）3を用いて発光層を形成し、さらにバソキュプロイン(ＢＣＰ)を用いて正孔ブロック層、Ａｌｑ3による電子注入輸送層を積層させた構造とすることもできる。
【００３２】
上記二つの構造は低分子系有機化合物を用いた例であるが、高分子系有機化合物と低分子系有機化合物を組み合わせた有機発光素子を実現することもできる。例えば、有機化合物層２１として陽極側から、高分子系有機化合物のポリチオフェン誘導体(ＰＥＤＯＴ)により正孔注入輸送層、α−ＮＰＤによる正孔注入輸送層、ＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）3による発光層、ＢＣＰによる正孔ブロック層、Ａｌｑ3による電子注入輸送層を積層させても良い。正孔注入層をＰＥＤＯＴに変えることにより、正孔注入特性が改善され、発光効率を向上させることができる。
【００３３】
いずれにしても、三重項励起状態かからの発光（燐光）は、一重項励起状態からの発光（蛍光）よりも発光効率が高く、同じ発光輝度を得るにも動作電圧（有機発光素子を発光させるに要する電圧）を低くすることが可能である。
【００３４】
ＴＦＴは、好ましくは結晶性半導体膜で形成され、チャネル領域の他にソース及びドレイン領域を形成する活性層１２、ゲート絶縁膜１３、ゲート電極１４を構成要素として含み、第１無機絶縁膜１５はＴＦＴの保護膜として窒化シリコンや酸窒化シリコンで形成する。さらに、平坦化用にポリイミドやアクリルなどの材料で有機絶縁膜１６が形成され、第２無機絶縁膜１７は高周波スパッタリング法で形成される窒化シリコン膜で形成している。その上に有機発光素子３２が形成される構成となっている。配線１７、１８は、第２無機絶縁膜１７、有機絶縁膜１６、第１無機絶縁膜１５を貫通するコンタクトホールを介して活性層１２に形成されているソース又はドレイン領域と接触している。
【００３５】
隔壁層２１は有機材料で形成し、陽極２０の端部を覆い、３５〜６０度程度に傾斜面を持って形成する。
【００３６】
有機発光素子の安定化処理、即ち、有機化合物層への水素又はハロゲン元素の添加は、有機化合物層２２を形成した後にプラズマ処理により行う方法、陰極２３を形成した後プラズマ処理により行う方法、陰極２３を形成した後プラズマ処理を行いさらに水素又はハロゲンを含有する保護膜２３を形成する方法、陰極２３形成後に水素又はハロゲンを含有する保護膜２３する方法により行う。保護膜２３から効果的に水素又はハロゲンを放出させて有機化合物層に添加する方法は、有機化合物材料の結晶化温度以下、５０〜２００℃の加熱処理又は有機発光素子３２に通電処理し自己発熱させることで行うことができる。通電は直流、交流、パルス電圧を印加して行う。
【００３７】
図８は印加するパルス波形の一例を示すものであり、図８（Ａ）のように順方向電圧を徐々に高めながら間欠的に印加すると、欠陥部分において電流が集中して流れ、局部的に素子を破壊する程度まで高温に加熱されるのを防ぐことができる。また、図８（Ｂ）は（Ａ）のパターンに加え、逆方向電圧を印加する例である。逆方向電圧の印加は有機発光素子中のイオン性の不純物が一方に偏析するのを防ぎ、素子の信頼性を向上させる相乗効果を有し有効な処置である。
【００３８】
最上層に形成されるパッシベーション膜２５は、高周波スパッタリング法で、シリコンをターゲットとして用い、スパッタリング法により作製される窒化シリコン膜を適用する。成膜条件は適宜選択すれば良いが、特に好ましくはスパッタガスには窒素又は窒素とアルゴンの混合ガスを用い、高周波電力を印加してスパッタリングを行う。基板温度は室温の状態とし加熱手段を用いなくても良い。このようにして形成される緻密な窒化シリコン膜は、外部から水分や酸素が侵入するのを防ぐと共に、保護膜から水素又はハロゲンが気相中に放散するのを防ぐブロッキング効果がある。
【００３９】
図１（Ｂ）は有機発光素子３３からの発光が基板１０とは反対側に放射する形態（上方放射型）の画素部を示している。有機発光素子３３より下側のＴＦＴ等の構成は図１（Ａ）と同様である。配線１８と接続する有機発光素子３３の一方の電極である陰極２６と接続している。有機化合物層２７は陰極側から電子注入輸送層、発光層、正孔注入輸送層の順で形成する。その上層側に形成される陽極２９との間には薄い透光性の金属層２８が設けられている。陽極２９は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）など透光性導電膜を抵抗加熱蒸着法で形成する。この金属層２８は陽極２９を形成するに当たり、有機化合物層２７にダメージが及び素子特性が悪化するのを防いでいる。
【００４０】
その後形成する保護膜２４、パッシベーション膜２５及び安定化処理は図１（Ａ）と同様にして形成する。
【００４１】
次いで、本発明の発光装置に作製方法の詳細について示す。図３〜図５は有機発光素子の作製方法と安定化処理について工程順に示すものである。
【００４２】
図３（Ａ）では、陽極３０１、隔壁層３０２を形成した後、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層を積層形成して成る有機化合物層３０３、陰極３０４を形成する。図３（Ｂ）では陰極３０４上には、プラズマＣＶＤ法で基板を室温の状態で、又は５０〜２００℃程度に加熱して水素又はハロゲン含有する保護膜３０５を形成する。この保護膜３０５をＤＬＣ膜で形成する場合には、炭化水素系のガスとしてＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ6Ｈ6と水素との混合気体を用いる。ＤＬＣ膜は短距離秩序的には炭素間の結合として、ダイヤモンド結合ＳＰ3結合をもっているが、マクロ的にはグラファイト結合（ＳＰ2結合）が混在したアモルファス状の構造となっている。ＤＬＣ膜の組成は炭素が９５〜７０原子％、水素が５〜３０原子％であり、非常に硬く絶縁性に優れている。このようなＤＬＣ膜は、また、水蒸気や酸素などのガス透過率が低いという特徴がある。また、微少硬度計による測定で、１５〜２５GPaの硬度を有することが知られている。また、ＤＬＣとしなくともアモルファスカーボン膜を形成しても良い。
【００４３】
パッシベーション膜３０６は高周波スパッタリング法で形成する窒化シリコン膜で形成する。
【００４４】
図３（Ｃ）で示す安定化処理は、不活性気体中に有機発光素子又は有機発光素子が形成された基板を保持して、有機化合物材料の結晶化温度以下で加熱処理を行う。具体的な加熱温度は使用する有機化合物材料によって異なるが、概略５０〜２００℃で１０〜１２０分程度行う。この加熱処理により保護膜中３０５が含有する水素又はハロゲンが放出され、有機化合物層３０３に添加することができる。
【００４５】
また他の方法として、有機発光素子に通電処理を行い自己発熱させても同様な効果を得ることができる。通電処理を行うと、電流が集中的に流れる欠陥部分が局部的に加熱されるので、特にそこでの水素又はハロゲン元素の反応が活性化することになる。
【００４６】
有機化合物層３０３に添加された水素又はハロゲンは、有機化合物層中に存在する未結合手を終端することで不活性化させる。これにより再結合中心を介した再結合、又は捕獲中心から再結合中心を介した再結合、界面準位を介したキャリアの再結合の割合が減少する。このようなキャリアの再結合においては、フォノンの放出を伴い、それによる結合の切断と再結合中心の生成が繰り返され有機発光素子の劣化が促進する要因となると考えられ、これを防止することがでできる。
【００４７】
図４で示す安定化処理は、水素又はハロゲン元素をプラズマ処理により気相中から導入する方法である。
【００４８】
図４（Ａ）は、図３（Ａ）と同様に陽極３０１、隔壁層３０２、有機化合物層３０３を形成する。その後、この状態で大気に晒すことなく連続的に安定化処理を行う。図４（Ｂ）で行う安定化処理は、グロー放電プラズマを利用するものであり、水素又はハロゲンを含む気体をプラズマ化し、ラジカル又はイオンを有機化合物層に添加する。より効果的に行うには基板を５０〜２００℃程度に加熱することが望ましい。
【００４９】
また、イオンを用いる方法として、イオン注入法又はイオンドープ法を適用しても良い。
【００５０】
その後、図４（Ｃ）で示す陰極３０４、保護膜３０５、パッシベーション膜３０６を形成する。さらに図４（Ｄ）で示すように安定化処理を行っても良い。このプラズマ処理は、陰極３０４を形成した後で行っても良い。このとき陰極材料にニッケルなど水素ラジカルを発生させる触媒を添加させておくと水素化の効果をより高めることができる。
【００５１】
図５は上方放射型の発光装置に適用する一例を示す。図５（Ａ）は陰極側の電極として、アルミニウム層３１２とＣａＦやＭｇＡｇなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属層３２２の２層構造となっている。アルカリ金属又はアルカリ土類金属層３２２は隔壁層３０２を形成した後に形成するものであり、その厚さは１〜３nmとする。その上に有機化合物層３０３を、例えば、電子注入輸送層、発光層、正孔注入輸送層の順に形成する。
【００５２】
その上層側に形成される陽極３２４との間には薄い透光性の金属層３２３が設けられている。陽極３２４は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）など透光性導電膜を抵抗加熱蒸着法で形成する。この金属層３２３は陽極３２４を形成するに当たり、有機化合物層３０３にダメージが及び素子特性が悪化するのを防いでいる。
【００５３】
その後図５（Ｂ）においては、水素又はハロゲンを含む保護絶縁膜３０５、パッシベーション膜３０６を同様にして形成する。さらに図５（Ｃ）に示すように安定化処理を行う。
【００５４】
また、図６で示す発光装置の断面図は、画素部４０１、駆動回路部４０２、入力端子部４０３の構成を示している。有機発光素子は、陽極又は陰極として形成される個別電極４５１、４５２とその端部を覆う隔壁層４６０が形成され、有機化合物層４６１、陰極４６２、保護膜４６３は複数の個別電極間に渡って連則的に形成されている。勿論、有機化合物層４６１は単色で発光させる場合には、このように連則的に形成されるものであるが、Ｒ、Ｇ、Ｂカラー表示する場合には、それぞれの色に応じて形成すれば良い。
【００５５】
有機発光素子４４１、４４２は、封止材４７１とそれを固定するシール材４７０によって密閉封止される。この密閉空間内には窒素と水素又は窒素とアンモニア等の気体を充填させる。この状態で有機発光素子を通電し、点灯させることにより自己発熱する。それに伴い、密閉空間にある水素の一部が有機化合物層に拡散し、安定化させることが可能となる。
【００５６】
このような発光装置を作製するための製造装置の一例を図２に示す。ここで示す装置は、有機化合物層の形成、陰極の形成、保護膜及びパッシベーション膜の形成、プラズマ処理、封止までを連続的に大気に触れさせることなく行うことができる。
【００５７】
図２において、１００ａ〜１００ｋ、１００ｍ〜１００ｕはゲート、１０１、１１９は受渡室、１０２、１０４ａ、１０７、１０８、１１１、１１４は搬送室、１０５、１０６Ｒ、１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０９、１１０、１１２、１１３は成膜室、１０３は前処理室、１１７ａ、１１７ｂは封止基板ロード室、１１５はディスペンサ室、１１６は封止室、１１８は紫外線照射室、１２０は基板反転室である。
【００５８】
以下、予めＴＦＴが設けられた基板を図２に示す製造装置に搬入し、図５に示す積層構造を形成する手順を示す。
【００５９】
最初に、受渡室１０１にＴＦＴ及び陰極が設けられた基板をセットする。次いで受渡室１０１に連結された搬送室１０２に搬送する。予め、搬送室内には極力水分や酸素が存在しないよう、真空排気した後、不活性ガスを導入して大気圧にしておくことが好ましい。
【００６０】
搬送室１０２には、搬送室内を真空にする真空排気処理室と連結されている。真空排気処理室としては、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプが備えられている。これにより搬送室の到達真空度を１０-5〜１０-6Paにすることが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することができる。装置内部に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。装置内部に導入されるこれらのガスは、装置内に導入される前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に成膜装置に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、装置内部にこれらの不純物が導入されるのを防ぐことができる。
【００６１】
また、基板に含まれる水分やその他のガスを除去するために、脱気のためのアニールを真空中で行うことが好ましく、搬送室１０２に連結された前処理室１０３に搬送し、そこでアニールを行えばよい。さらに、陰極の表面をクリーニングする必要があれば、搬送室１０２に連結された前処理室１０３に搬送し、そこでクリーニングを行えばよい。
【００６２】
陰極上には正孔注入輸送層としてポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＲＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に形成してもよい。図２の製造装置には、高分子からなる有機化合物層を形成するための成膜室１０５が設けられている。スピンコート法やインクジェット法やスプレー法で形成する場合には、大気圧下で基板の被成膜面を上向きにしてセットする。成膜室１０５と搬送室１０２との間に設けられた基板反転室１２０で基板を適宜反転させる。また、水溶液を用いた成膜を行った後は、前処理室１０３に搬送し、そこで真空中での加熱処理を行って水分を気化させることが好ましい。
【００６３】
次いで、大気に触れさせることなく、搬送室１０２から搬送室１０４に基板１０４ｃを搬送した後、搬送機構１０４ｂによって、成膜室１０６Ｒに搬送し、陰極２００上に赤色発光する有機化合物層を適宜形成する。ここでは蒸着によって形成する例を示す。成膜室１０６Ｒには、基板反転室１２０で基板の被成膜面を下向きにしてセットする。なお、基板を搬入する前に成膜室内は真空排気しておくことが好ましい。
【００６４】
例えば、真空度が１×１０-2Pa以下、好ましくは１０-4〜１０-6Paまで真空排気された成膜室１０６Ｒで蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッター（図示しない）が開くことにより基板の方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスク（図示しない）に設けられた開口部（図示しない）を通って基板に蒸着される。なお、蒸着の際、基板を加熱する手段により基板の温度（Ｔ1）は、５０〜２００℃、好ましくは６５〜１５０℃とする。
【００６５】
カラー表示をする画素を形成する場合には、３種類の有機化合物層を形成する。これは、成膜室１０６Ｒで成膜した後、順次、各成膜室１０６Ｇ、１０６Ｂで成膜を行って形成すればよい。
【００６６】
陰極上に所望の有機化合物層を形成した後、大気に触れさせることなく、搬送室１０４から搬送室１０７に基板を搬送した後、さらに、大気に触れさせることなく、搬送室１０７から搬送室１０８に基板を搬送する。
【００６７】
この段階で、基板をプラズマ処理室に搬送し、水素又はハロゲン元素を含む非堆積性の気体を導入し、プラズマ処理を行って、有機化合物層に水素又はハロゲンを添加しても良い。
【００６８】
陽極の形成は、搬送室１０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室１１０に搬送し、有機化合物層上に薄い金属層を形成した後、成膜室１０９に搬送して透光性導電膜を形成し、薄い金属層と透光性導電膜との積層からなる陽極を適宜形成する。ここでは、成膜室１１０は、ＭｇとＡｇを蒸着源に備えた蒸着装置とし、成膜室１０９は、透明導電材料からなるターゲットを少なくとも有しているスパッタ装置とする。
【００６９】
次いで、搬送室１０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室１１３に搬送し、有機化合物層が耐えうる温度範囲で水素を含む膜２０３を形成する。ここでは成膜室１１３にプラズマＣＶＤ装置を備え、成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス（例えばＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ6Ｈ6など）とを用いて水素を含むＤＬＣ膜を形成する。なお、水素ラジカルが発生する手段を備えていれば特に限定されず、上記水素を含むＤＬＣ膜の成膜の際、プラズマ化された水素によって有機化合物層における欠陥を水素で終端させる。
【００７０】
次いで、大気に触れさせることなく、搬送室１０８から成膜室１０９に搬送して水素又はハロゲンを含む保護膜上にパッシベーションを形成する。ここでは、成膜室１０９内に、珪素からなるターゲットまたは窒化珪素からなるターゲットを備えたスパッタ装置とする。成膜室雰囲気を窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気とすることによって窒化シリコン膜を形成することができる。
【００７１】
以上の工程で図５に示す積層構造、即ち、基板上にパッシベーション膜及び水素又はハロゲンを含む保護膜で有機発光素子を覆うことができる。
【００７２】
次いで、有機発光素子が形成された基板を大気に触れさせることなく、搬送室１０８から搬送室１１１に搬送し、さらに搬送室１１１から搬送室１１４に搬送する。有機発光素子が形成された基板を搬送室１１４から封止室１１６に搬送する。なお、封止室１１６には、シール材が設けられた封止基板を用意しておくことが好ましい。
【００７３】
封止材は、封止材ロード室１１７ａ、１１７ｂに外部からセットされる。なお、水分などの不純物を除去するために予め真空中でアニール、例えば、封止材ロード室１１７ａ、１１７ｂ内でアニールを行うことが好ましい。そして、封止基板にシール材を形成する場合には、搬送室１０８を大気圧とした後、封止基板を封止基板ロード室からディスペンサ室１１５に搬送して、発光素子が設けられた基板と貼り合わせるためのシール材を形成し、シール材を形成した封止材を封止室１１６に搬送する。
【００７４】
次いで、有機発光素子が設けられた基板を脱気するため、真空または不活性雰囲気中でアニールを行った後、シール材が設けられた封止基板と、有機発光素子が形成された基板とを貼り合わせる。また、密閉された空間には窒素又はヘリウムなどの不活性気体、又は当該不活性気体と水素又はアンモニアを混合させた気体を充填させる。尚、ここでは、封止基板にシール材を形成した例を示したが、特に限定されず、発光素子が形成された基板にシール材を形成してもよい。
【００７５】
次いで、貼り合わせた一対の基板を搬送室１１４から紫外線照射室１１８に搬送する。次いで、紫外線照射室１１８でＵＶ光を照射してシール材を硬化させる。なお、ここではシール材として紫外線硬化樹脂を用いたが、接着材であれば、特に限定されない。次いで、搬送室１１４から受渡室１１９に搬送して取り出す。
【００７６】
以上のように、図２に示した製造装置を用いることで完全に発光素子を密閉空間に封入するまで外気に晒さずに済むため、信頼性の高い発光装置を作製することが可能となる。なお、搬送室１０２、１１４においては、真空と大気圧とを繰り返すが、搬送室１０４ａ、１０８は常時、真空が保たれる。尚、インライン方式の成膜装置とすることも可能である。
【００７７】
以上のようにして、有機発光素子を封止して発光装置を形成することができる。この後、さらに好ましくは安定化処理を行い、水素又はハロゲンを有機化合物層中に拡散させても良い。有機化合物層に供給される水素又はハロゲンは、活性な未結合手のあるところに拡散し、その結合を終端することで不活性にすることができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、水素又はハロゲン元素を添加して有機化合物層に存在する未結合手を不活性にすることにより、有機発光素子の輝度の劣化を抑制し、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の発光装置における画素部の構成及び、当該画素部に形成される有機発光素子の構造を示す縦断面図。
【図２】  本発明の発光装置の作製に適した製造装置の構成の一例を示す図。
【図３】  本発明における有機発光素子の作製方法を示す縦断面図。
【図４】  本発明における有機発光素子の作製方法を示す縦断面図。
【図５】  本発明における有機発光素子の作製方法を示す縦断面図。
【図６】  本発明の発光装置の構造を説明する縦断面図。
【図７】  安定化処理の有無しによる有機発光素子の特性の違いを説明するバンド図。
【図８】  安定化処理において印加する交流電圧について説明する模式図。
【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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