有機ＥＬ装置の製造方法および有機ＥＬ装置の製造装置
【課題】発光寿命および発光効率を向上させることが可能な有機ＥＬ装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板２上に電子ブロック層６５および発光層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、電子ブロック層６５の材料液を塗布して電子ブロック層６５を形成する工程と、（ａ）電子ブロック層６５の表面に電子ブロック層６５の溶媒９１を滴下し、（ｂ）基板２を回転させて溶媒９１を塗布する工程と、（ｃ）その溶媒を塗布してから５分以内に、電子ブロック層６５の表面に発光層の材料液９２を塗布する工程と、を有する構成とした。
【解決手段】基板２上に電子ブロック層６５および発光層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、電子ブロック層６５の材料液を塗布して電子ブロック層６５を形成する工程と、（ａ）電子ブロック層６５の表面に電子ブロック層６５の溶媒９１を滴下し、（ｂ）基板２を回転させて溶媒９１を塗布する工程と、（ｃ）その溶媒を塗布してから５分以内に、電子ブロック層６５の表面に発光層の材料液９２を塗布する工程と、を有する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ装置の製造方法および有機ＥＬ装置の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子を整列配置した有機ＥＬ装置が開発されている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機発光層を備えたものであり、陽極から供給された正孔と陰極から供給された電子とが発光層で再結合して発光するようになっている。なお陽極から発光層への正孔注入効率を向上させるため、陽極の表面に正孔注入層が形成されている。また、陰極から供給された電子が発光層を通過するのを防止するため、正孔注入層の表面に電子ブロック層が形成されている（例えば、特許文献１ないし３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０３０８１号公報
【特許文献２】特開２００２−１７５８８７号公報
【特許文献３】特開２００５−３０２４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
有機ＥＬ装置には、発光寿命の向上が求められている。また、駆動電流および駆動電圧の低下による発光効率の向上が求められている。
そこで本発明は、発光寿命および発光効率を向上させることが可能な有機ＥＬ装置の製造方法および有機ＥＬ装置の製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明に係る有機ＥＬ装置の製造方法は、基板上に第１有機膜および第２有機膜を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記第１有機膜の材料液を塗布して、前記第１有機膜を形成する工程と、前記第１有機膜の表面に、有機溶媒を塗布する工程と、前記溶媒を塗布してから１０分以内に、前記第１有機膜の表面に、前記第２有機膜の材料液を塗布する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、大気中の分子が第１有機膜に侵入するのを抑制することが可能になり、第１有機膜の正孔輸送機能の低下を防止することができる。これにより、同じ発光輝度を得るために大きな駆動電流および駆動電圧を印加する必要がなくなり、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率を向上させることができる。
【０００５】
また前記第２有機膜の材料液を塗布する工程では、前記溶媒を塗布してから５分以内に、前記第１有機膜の表面に前記第２有機膜の材料液を塗布することが望ましい。
この構成によれば、有機ＥＬ装置の駆動電流、駆動電圧および発光寿命のばらつきを抑制することができる。
【０００６】
また前記溶媒を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面に前記溶媒を滴下し、前記基板を面内で回転させることによって行い、前記第２有機膜の材料液を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面に第２有機膜の材料液を滴下し、前記基板を面内で回転させることによって行うことが望ましい。
なお「基板を面内で回転させる」とは、基板の表面を含む面内でその表面が回転するように基板を回転させることをいう。
この構成によれば、溶媒および第２有機膜の材料液を均一に塗り広げることができる。
【０００７】
また前記溶媒を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面全体を前記溶媒で浸した後に、前記基板を面内で回転させることによって行うことが望ましい。
この構成によれば、第１有機膜の表面を確実にリンスすることができる。
【０００８】
また、前記溶媒を塗布する工程および／または前記第２有機膜の材料液を塗布する工程は、不活性雰囲気中で行うことが望ましい。
この構成によれば、大気中の分子の侵入による第１有機膜の正孔輸送機能の低下を、より確実に防止することが可能になる。したがって、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率をさらに向上させることができる。
【０００９】
また前記第２有機膜は、発光層であり、前記第１有機膜は、前記第１有機膜の反対側から前記発光層に供給された電子が前記発光層を通過するのを防止する電子ブロック層であってもよい。
この構成によれば、電子ブロック層の正孔輸送機能の低下を防止して、発光層に効率よく正孔を注入することができる。したがって、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率を向上させることができる。
【００１０】
また前記発光層を形成してから、前記発光層の表面に陰極を形成するまでの大気暴露時間が、５分以内であることが望ましい。
この構成によれば、有機ＥＬ装置の発光寿命をさらに向上させることができる。
【００１１】
また前記第１有機膜は、発光層であり、前記第２有機膜は、前記第２有機膜の反対側から前記発光層に供給された正孔が前記発光層を通過するのを防止する正孔ブロック層であってもよい。
この構成によっても、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率を向上させることができる。
【００１２】
一方、本発明に係る有機ＥＬ装置の製造装置は、基板上に第１有機膜および第２有機膜を備えた有機ＥＬ装置の製造装置であって、前記基板を載置しつつ、前記基板を面内で回転させるステージと、前記基板上に前記第１有機膜の溶媒を滴下する第１滴下装置と、前記基板上に前記第２有機膜の材料液を滴下する第２滴下装置と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、第１滴下装置から溶媒を滴下し基板を回転させて溶媒を塗布した後、基板を移動させることなく直ちに、第２滴下装置から第２有機膜の材料液を滴下し基板を回転させて第２有機膜の材料液を塗布することができる。したがって、溶媒を塗布してから５分以内に、第１有機膜の表面に第２有機膜の材料液を塗布することができる。
【００１３】
また前記有機ＥＬ装置の製造装置は、不活性雰囲気に配置可能とされていることが望ましい。
この構成によれば、溶媒の塗布工程および第２有機膜の材料液の塗布工程において、大気中の分子が第１有機膜に侵入するのを防止することができる。したがって、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する各図面においては、理解を容易にするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。
【００１５】
（有機ＥＬ装置）
図１は、実施形態に係る有機ＥＬ装置の側面断面図である。有機ＥＬ装置１は、素子基板２と、素子基板２の表面に配設された駆動回路部５と、駆動回路部５の表面に配設された複数の有機ＥＬ素子３と、有機ＥＬ素子３を封止する封止基板３０とを主として構成されている。この有機ＥＬ素子３は、素子基板２に垂直な方向から見て略円形状や略長円形状等に形成されている。本実施形態では、有機ＥＬ素子３における発光光を素子基板２側から取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置１を例にして説明する。
【００１６】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置１では、発光層６０における発光光を素子基板２側から取り出すので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラスや石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等を用いることが可能であり、特にガラス基板が好適に用いられる。
【００１７】
素子基板２上には、有機ＥＬ素子３の駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）などを含む駆動回路部５が形成されている。なお、駆動回路を備えたＩＣチップを素子基板２に実装して有機ＥＬ装置を構成することも可能である。
【００１８】
駆動回路部５の具体的な構成として、素子基板２の表面に絶縁材料からなる下地保護層２８１が形成され、その上に半導体材料であるシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。そのゲート絶縁層２８２の表面には、ゲート電極２４２が形成されている。このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部によって構成されている。なお前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と対向する領域がチャネル領域２４１ａとされている。一方、ゲート電極２４２およびゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。
【００１９】
またシリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａの一方側には低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられ、チャネル領域２４１ａの他方側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Lightly Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２および第１層間絶縁層２８３を貫通するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、図示しない電源線の一部によって構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２および第１層間絶縁層２８３を貫通するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同層に配置されたドレイン電極２４４に接続されている。
【００２０】
上述したソース電極２４３およびドレイン電極２４４、並びに第１層間絶縁層２８３の上層には、アクリル系やポリイミド系等の耐熱性絶縁性樹脂材料などを主体とする平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成されたものである。
【００２１】
そして、平坦化膜２８４の表面における有機ＥＬ素子３の形成領域には、複数の画素電極２３が配列形成されている。この画素電極２３は、該平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介して、ドレイン電極２４４に接続されている。すなわち画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。
【００２２】
また、平坦化膜２８４の表面において画素電極２３を囲うように、ＳｉＯ２等の無機絶縁材料からなる無機隔壁２５が形成されている。この無機隔壁２５の開口部から露出した画素電極２３の表面に、複数の機能膜が積層形成されて、有機ＥＬ素子３が構成されている。本実施形態の有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔注入層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０と、陰極５０として機能する共通電極とを積層して構成されている。また陰極５０から供給された電子が発光層６０を通過するのを防止する電子ブロック層６５が、発光層６０と正孔注入層７０との間に形成されている。
【００２３】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置１の場合、陽極として機能する画素電極２３は、透明導電材料によって形成されている。その透明導電性材料として、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（登録商標、インジウム亜鉛酸化物）等を採用することが可能である。そのうちＩＴＯは、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に錫（Ｓｎ）をドープした材料等で構成されている。
【００２４】
また正孔注入層７０の形成材料として、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液が好適に用いられる。このＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に、ポリチオフェン誘導体である３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させたものである。
なお、正孔注入層７０の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体などを、適宜な分散媒、例えば前記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなどを使用することができる。
【００２５】
なお、正孔注入層７０の表面に正孔輸送層を設けてもよい。正孔輸送層は正孔注入層７０と発光層６０の間に形成され、正孔注入層７０から発光層６０へのホール輸送を補助する役割があるので好適である。この正孔輸送層の構成材料として、化学式１で示される（poly(2,7-(9,9-di-n-octylfluorene)-alt-(1,4-phenylene-((4-sec-butylphenyl)imino-1,4-phenylene)))）を採用することが望ましい。
【００２６】
【化１】
【００２７】
電子ブロック層６５は、陰極から供給された電子が発光層６０を通り抜けるのを防止して、発光層６０における電子と正孔との再結合を促進させ、発光効率を向上させる機能を有する。また電子ブロック層６５は、陰極から供給された電子が発光層６０を通り抜け正孔注入層７０において正孔と再結合するのを防止することにより、正孔注入層７０の耐久性を向上させる機能を有する。この電子ブロック層６５の構成材料は、正孔輸送層の構成材料と同様であるが、正孔輸送層には相対的に正孔を輸送する機能が高い材料を採用し、電子ブロック層６５には相対的に電子の移動を抑制する機能が高い材料を採用することが望ましい。
【００２８】
一方、発光層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【００２９】
なお、赤色の発光層６０の形成材料としては例えばＭＥＨＰＰＶ（ポリ（３−メトキシ６−（３−エチルヘキシル）パラフェニレンビニレン）を、緑色の発光層６０の形成材料としては例えばポリジオクチルフルオレンとＦ８ＢＴ（ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体）の混合溶液を、青色の発光層６０の形成材料としては例えばポリジオクチルフルオレンを用いる場合がある。また、このような発光層６０については、特にその厚さについては制限がなく、各色毎に好ましい膜厚が調整されている。
【００３０】
なお、発光層６０の表面に正孔ブロック層を設けてもよい。正孔ブロック層は、謡曲から供給された正孔が発光層６０を通り抜けるのを防止して、発光層６０における電子と正孔との再結合を促進させ、発光効率を向上させる機能を有する。この正孔ブロック層の構成材料として、フルオレン等を採用することが可能である。
【００３１】
陰極５０は、主陰極および補助陰極の積層構造とすることが望ましい。その主陰極として、仕事関数が３．０ｅＶ以下のＣａやＭｇ、ＬｉＦ等の材料を採用することが望ましい。これにより、主陰極に電子注入層としての機能が付与されるので、低電圧で発光層を発光させることができる。また補助陰極は、陰極５０全体の導電性を高めるとともに、主陰極を酸素や水分等から保護する機能を有している。そのため補助陰極として、導電性に優れたＡｌやＡｕ、Ａｇ等の金属材料を採用することが望ましい。
【００３２】
一方、陰極５０の上方には、接着層４０を介して封止基板３０が貼り合わされている。なお、陰極５０の全体を覆う封止キャップを素子基板２の周縁部に固着し、その封止キャップの内側に水分や酸素等を吸収するゲッター剤を配置してもよい。また、陰極５０の表面にＳｉＯ２等からなる無機封止膜を積層形成してもよい。
【００３３】
上述した有機ＥＬ装置１では、駆動回路部５のソース電極２４３から供給された画像信号が、駆動素子４により所定のタイミングで画素電極２３に印加される。そして、その画素電極２３から注入された正孔と、陰極５０から注入された電子とが、発光層６０で再結合して所定波長の光が放出される。その発光光は、透明材料からなる画素電極２３、駆動回路部５および素子基板２を透過して外部に取り出される。なお、無機隔壁２５は絶縁材料で構成されているので、無機隔壁２５の開口部の内側のみに電流が流れて発光層６０が発光する。そのため、無機隔壁２５の開口部の内側が有機ＥＬ素子３の画素領域となっている。
【００３４】
（有機ＥＬ装置の製造方法）
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。
図２ないし図４は、実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。なお図２ないし図４では、理解を容易にするため、図１の駆動回路部５の記載を省略している。
【００３５】
まず図２（ａ）に示すように、画素電極２３の周囲に無機隔壁２５を形成する。次に、超純水を用いて基板２の表面の超音波洗浄を行う。次に、画素電極２３の表面の親液化処理として、酸素ガス等を用いた大気圧プラズマ処理を行う。そして、画素電極２３および無機隔壁２５の表面全体に、液相プロセスにより正孔注入層７０を形成する。具体的には、まず正孔注入層７０の材料液を、スピンコート法やスプレーコート法、ディッピング法等により基板２の全体に塗布する。次に、その塗布膜を加熱して乾燥させ、膜中に含まれる水分を除去する。例えば、大気中にて１８０℃で１５分間の加熱処理を施す。
【００３６】
次に図２（ｂ）に示すように、電子ブロック層６５を液相プロセスにより形成する。具体的には、まず電子ブロック層６５の材料であるＴＦＢの液状体を、スピンコート法やスプレーコート法、ディッピング法等により基板２の全体に塗布する。
【００３７】
次に図２（ｃ）に示すように、電子ブロック層６５を乾燥させる。この乾燥工程は、Ｎ２グローブボックス１５の内部で行う。Ｎ２グローブボックス１５は、内部に基板２を配置しうるチャンバ１６と、チャンバ１６内へのＮ２ガスの供給装置１７と、チャンバ１６内の排気装置１８と、基板２の加熱装置（ホットプレート等）１９とを備えている。このＮ２ガスの供給装置１７により、チャンバ１６内の空気をＮ２ガスで置換しうるようになっている。
【００３８】
このＮ２グローブボックス１５のチャンバ１６内に、電子ブロック層６５の材料液が塗布された基板２を配置する。次に、チャンバ１６内をＮ２ガスで置換し、チャンバ１６内における水分および酸素の濃度を１ｐｐｍ以下まで低下させる。次に、加熱装置１９により基板２を加熱して塗布膜を乾燥させる。例えば、２００℃で１５分間の加熱処理を行う。これにより、電子ブロック層の形成材料が架橋されて溶媒に対する不溶成分が生成され、電子ブロック層６５が形成される。
【００３９】
次に図３（ａ）に示すように、基板２上に溶媒９１を塗布する。この塗布工程は、図５に示す有機ＥＬ装置の製造装置（スピンコータ）を用いて行う。
図５は、有機ＥＬ装置の製造装置（スピンコータ）の概略構成図である。このスピンコータ８０は、基板２を載置するステージ８１を備えている。このステージ８１は、モータ等により回転可能とされている。これによりステージ８１は、載置した基板２をその面内で回転しうるようになっている。なお「基板を面内で回転させる」とは、基板の表面を含む面内でその表面が回転するように基板を回転させることをいう。またステージ８１の周囲にはカップ８２が配置されている。このカップ８２は、少なくともステージ８１の下方および側方を覆うように配置されている。
【００４０】
またスピンコータ８０は、第１液状体の第１滴下装置８３および第２液状体の第２滴下装置８６を備えている。第１滴下装置８３は、主に、滴下すべき第１液状体が貯留されるリザーバ８４と、リザーバ８４から供給された第１液状体を滴下するノズル８５とを備えている。ノズル８５は、ステージ８１の上方に所定距離を置いて配置され、ステージ８１の上方を水平移動しうるようになっている。なお、第２滴下装置８６も第１滴下装置８３と同様に構成されている。
【００４１】
本実施形態では、第１液状体として、キシレンやトルエン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、テトラデカン、イソオクタン等の有機溶媒を採用する。特に、電子ブロック層の構成材料の溶媒となりうるものを採用することが望ましい。また第１液状体の溶媒として、発光層の材料液に使用する溶媒より低沸点のものを採用することが望ましい。第１液状体の溶媒の沸点が発光層材料液の溶媒の沸点より高いと、第１液状体の溶媒が基板上に残った場合に、発光層材料液の乾燥を阻害することになるからである。
【００４２】
この第１液状体の溶媒を、予め第１滴下装置８３のリザーバ８４に充填しておく。
そして図３（ａ）に示すように、第１液状体の滴下装置のノズル８５から、第１液状体である溶媒９１を吐出する。溶媒９１は、基板２上の複数箇所に所定距離をおいて滴下することが望ましい。
【００４３】
次に図３（ｂ）に示すように、基板２を回転させて、溶媒９１を基板２の表面に均一に塗り広げる。具体的には、図５に示すスピンコータ８０のステージ８１を回転させて、ステージ８１の表面に配置した基板２を回転させる。基板２の端部から放出された溶媒は、カップ８２により捕集されて回収される。なお図３（ａ）に示すように基板２上の複数箇所に溶媒９１を滴下しておけば、溶媒９１をより均一に塗り広げることができる。なお基板２の表面全体を溶媒９１で浸した後に、ステージ８１を回転させて溶媒９１を振り切るようにすれば、基板２の表面を確実にリンスすることができる。
【００４４】
次に図３（ｃ）に示すように、基板２上に発光層の材料液９２を塗布する。発光層材料液９２の塗布は、図５に示すスピンコータにおける第２液状体の第２滴下装置８６を用いて行う。第２液状体として、発光層材料液を予めリザーバ８７に充填しておく。そして図３（ｃ）に示すように、第２滴下装置のノズル８８から、発光層材料液９２を滴下する。これと同時に、スピンコータのステージを回転させて、ステージの表面に配置した基板２を回転させる。これにより、発光層材料液９２を基板２の表面に均一に塗り広げる。
ここで、溶媒の塗布が終了してから発光層材料液を塗布するまでの滞留時間は、５分以内とする。その理由は後に詳述する。
【００４５】
次に図４（ａ）に示すように、発光層材料液の塗布膜を乾燥させ、発光層６０を形成する。この乾燥工程は、Ｎ２グローブボックス１５の内部で行う。具体的には、Ｎ２グローブボックスのチャンバ１６内に基板２を配置し、チャンバ１６内をＮ２ガスで置換して、チャンバ１６内における水分および酸素の濃度を１ｐｐｍ以下まで低下させる。次に、基板２を加熱して発光層材料液の塗布膜を乾燥させる。例えば、１６０℃で３０分間の加熱処理を行う。以上により、発光層６０が形成される。
【００４６】
次に図４（ｂ）に示すように、真空蒸着法等により陰極５０を形成する。
以上により、本実施形態に係る有機ＥＬ装置が形成される。
【００４７】
（滞留時間）
本願の発明者は、溶媒の塗布が終了してから発光層材料液を塗布するまでの滞留時間を変化させて有機ＥＬ装置を試作し、評価を行った。
図６（ａ）は、滞留時間が異なる有機ＥＬ装置について、同じ発光輝度を得るために必要な駆動電流を測定したグラフであり、図６（ｂ）は駆動電圧を測定したグラフである。図６（ａ）では、滞留時間の増加とともに駆動電流が上昇している。また図６（ｂ）では、滞留時間の増加とともに駆動電圧も上昇している。その理由は、滞留時間の増加により大気中の分子が電子ブロック層に侵入し、電子ブロック層の正孔輸送機能が低下するからであると推定される。この結果から、滞留時間の増加とともに、有機ＥＬ装置の発光効率が低下することが判明した。
【００４８】
また図７は、有機ＥＬ装置の発光寿命と滞留時間との関係を示すグラフである。有機ＥＬ装置の発光寿命は、滞留時間が５分以内の範囲では滞留時間の増加とともに向上し、滞留時間が５分を超えると滞留時間の増加とともに低下している。その理由は、同じ発光輝度を得るため、大きな駆動電流および駆動電圧を印加するからであると推定される。
しかも、有機ＥＬ装置の駆動電流、駆動電圧および発光寿命は、滞留時間の増加とともにばらつきが大きくなっている。
【００４９】
以上の結果から、溶媒の塗布が終了してから発光層材料液を塗布するまでの滞留時間は、１０分以内とすることが望ましく、５分以内とすることが特に望ましいといえる。滞留時間を１０分以内とすることにより、大気中の分子が電子ブロック層に侵入するのを抑制することが可能になり、電子ブロック層の正孔輸送機能の低下を防止することができる。これにより、同じ発光輝度を得るために大きな駆動電流および駆動電圧を印加する必要がなくなり、発光効率の低下を防止することができるとともに、発光寿命を確保することができる。さらに滞留時間を５分以内とすれば、有機ＥＬ装置の駆動電流、駆動電圧および発光寿命のばらつきを抑制することができる。
【００５０】
そして、図５に示すスピンコータ８０を採用することにより、滞留時間を５分以内とすることができる。このスピンコータ８０は、基板２を載置しつつ基板２を面内で回転させるステージ８１と、基板２上に電子ブロック層の溶媒を滴下する第１滴下装置８３と、基板２上に発光層の材料液を滴下する第２滴下装置８６とを備えている。そのため、第１滴下装置８３から溶媒を滴下し基板２を回転させて溶媒を塗布（スピンコート）した後、基板２を移動させることなく直ちに、第２滴下装置８６から発光層材料液を滴下し基板２を回転させて発光層材料液を塗布（スピンコート）することができる。したがって、溶媒の塗布が終了してから発光層材料液を塗布するまでの滞留時間を５分以内とすることができる。
【００５１】
また、スピンコータ８０をＮ２ガス雰囲気や真空下等の不活性雰囲気に配置して、溶媒の塗布工程および発光層材料液の塗布工程を不活性雰囲気で行うことが望ましい。これにより、大気中の分子の侵入による電子ブロック層の正孔輸送機能の低下を、より確実に防止することが可能になる。したがって、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率をさらに向上させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では電子ブロック層の表面に溶媒を塗布したが、有機溶媒溶液を塗布して電子ブロック層以外の有機膜を形成し、その有機膜の表面に溶媒を塗布した場合でも、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５３】
（電子機器）
次に、上記実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器につき図８を用いて説明する。
図８は、電子機器の一例である携帯電話機の斜視構成図である。同図に示す携帯電話機１３００は、複数の操作ボタン１３０２と、受話口１３０３と、送話口１３０４と、先の実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部１３０１とを備えて構成されている。この表示部１３０１には、上記実施形態の有機ＥＬ装置が採用されている。上記実施形態の有機ＥＬ装置では、発光寿命および発光効率を向上させることができるので、信頼性が高く消費電力が小さい携帯電話機を提供することができる。
【００５４】
なお、本発明における発光装置を備えた電子機器としては、上記のものに限らず、他に例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯用テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機、ページャ、電子手帳、電卓、時計、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などを挙げることができる。また、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器として、車載用オーディオ機器や自動車用計器、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイ、プリンタ用の光書き込みヘッド等を挙げることもできる。
【００５５】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００５６】
上記実施形態ではボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を例にして説明したが、本発明をトップエミッション型の有機ＥＬ装置に適用することも可能である。
また上記実施形態では有機ＥＬ装置を例にして説明したが、有機物を能動的に使用する有機半導体を安定駆動させるため、有機半導体全般に本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態に係る有機ＥＬ装置の側面断面図である。
【図２】実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。
【図３】実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。
【図４】実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。
【図５】有機ＥＬ装置の製造装置（スピンコータ）の概略構成図である。
【図６】駆動電流および駆動電圧と滞留時間との関係を示すグラフである。
【図７】発光寿命と滞留時間との関係を示すグラフである。
【図８】携帯電話の斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…有機ＥＬ装置 ２…基板 ３…有機ＥＬ素子 ６０…発光層（第２有機膜） ６５…電子ブロック層（第１有機膜） ８０…スピンコータ（有機ＥＬ装置の製造装置） ８１…ステージ（回転装置） ８３…第１滴下装置 ８６…第２滴下装置 ９１…溶媒 ９２…電子ブロック層（第１有機膜）の材料液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ装置の製造方法および有機ＥＬ装置の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子を整列配置した有機ＥＬ装置が開発されている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機発光層を備えたものであり、陽極から供給された正孔と陰極から供給された電子とが発光層で再結合して発光するようになっている。なお陽極から発光層への正孔注入効率を向上させるため、陽極の表面に正孔注入層が形成されている。また、陰極から供給された電子が発光層を通過するのを防止するため、正孔注入層の表面に電子ブロック層が形成されている（例えば、特許文献１ないし３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０３０８１号公報
【特許文献２】特開２００２−１７５８８７号公報
【特許文献３】特開２００５−３０２４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
有機ＥＬ装置には、発光寿命の向上が求められている。また、駆動電流および駆動電圧の低下による発光効率の向上が求められている。
そこで本発明は、発光寿命および発光効率を向上させることが可能な有機ＥＬ装置の製造方法および有機ＥＬ装置の製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明に係る有機ＥＬ装置の製造方法は、基板上に第１有機膜および第２有機膜を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記第１有機膜の材料液を塗布して、前記第１有機膜を形成する工程と、前記第１有機膜の表面に、有機溶媒を塗布する工程と、前記溶媒を塗布してから１０分以内に、前記第１有機膜の表面に、前記第２有機膜の材料液を塗布する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、大気中の分子が第１有機膜に侵入するのを抑制することが可能になり、第１有機膜の正孔輸送機能の低下を防止することができる。これにより、同じ発光輝度を得るために大きな駆動電流および駆動電圧を印加する必要がなくなり、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率を向上させることができる。
【０００５】
また前記第２有機膜の材料液を塗布する工程では、前記溶媒を塗布してから５分以内に、前記第１有機膜の表面に前記第２有機膜の材料液を塗布することが望ましい。
この構成によれば、有機ＥＬ装置の駆動電流、駆動電圧および発光寿命のばらつきを抑制することができる。
【０００６】
また前記溶媒を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面に前記溶媒を滴下し、前記基板を面内で回転させることによって行い、前記第２有機膜の材料液を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面に第２有機膜の材料液を滴下し、前記基板を面内で回転させることによって行うことが望ましい。
なお「基板を面内で回転させる」とは、基板の表面を含む面内でその表面が回転するように基板を回転させることをいう。
この構成によれば、溶媒および第２有機膜の材料液を均一に塗り広げることができる。
【０００７】
また前記溶媒を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面全体を前記溶媒で浸した後に、前記基板を面内で回転させることによって行うことが望ましい。
この構成によれば、第１有機膜の表面を確実にリンスすることができる。
【０００８】
また、前記溶媒を塗布する工程および／または前記第２有機膜の材料液を塗布する工程は、不活性雰囲気中で行うことが望ましい。
この構成によれば、大気中の分子の侵入による第１有機膜の正孔輸送機能の低下を、より確実に防止することが可能になる。したがって、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率をさらに向上させることができる。
【０００９】
また前記第２有機膜は、発光層であり、前記第１有機膜は、前記第１有機膜の反対側から前記発光層に供給された電子が前記発光層を通過するのを防止する電子ブロック層であってもよい。
この構成によれば、電子ブロック層の正孔輸送機能の低下を防止して、発光層に効率よく正孔を注入することができる。したがって、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率を向上させることができる。
【００１０】
また前記発光層を形成してから、前記発光層の表面に陰極を形成するまでの大気暴露時間が、５分以内であることが望ましい。
この構成によれば、有機ＥＬ装置の発光寿命をさらに向上させることができる。
【００１１】
また前記第１有機膜は、発光層であり、前記第２有機膜は、前記第２有機膜の反対側から前記発光層に供給された正孔が前記発光層を通過するのを防止する正孔ブロック層であってもよい。
この構成によっても、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率を向上させることができる。
【００１２】
一方、本発明に係る有機ＥＬ装置の製造装置は、基板上に第１有機膜および第２有機膜を備えた有機ＥＬ装置の製造装置であって、前記基板を載置しつつ、前記基板を面内で回転させるステージと、前記基板上に前記第１有機膜の溶媒を滴下する第１滴下装置と、前記基板上に前記第２有機膜の材料液を滴下する第２滴下装置と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、第１滴下装置から溶媒を滴下し基板を回転させて溶媒を塗布した後、基板を移動させることなく直ちに、第２滴下装置から第２有機膜の材料液を滴下し基板を回転させて第２有機膜の材料液を塗布することができる。したがって、溶媒を塗布してから５分以内に、第１有機膜の表面に第２有機膜の材料液を塗布することができる。
【００１３】
また前記有機ＥＬ装置の製造装置は、不活性雰囲気に配置可能とされていることが望ましい。
この構成によれば、溶媒の塗布工程および第２有機膜の材料液の塗布工程において、大気中の分子が第１有機膜に侵入するのを防止することができる。したがって、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する各図面においては、理解を容易にするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。
【００１５】
（有機ＥＬ装置）
図１は、実施形態に係る有機ＥＬ装置の側面断面図である。有機ＥＬ装置１は、素子基板２と、素子基板２の表面に配設された駆動回路部５と、駆動回路部５の表面に配設された複数の有機ＥＬ素子３と、有機ＥＬ素子３を封止する封止基板３０とを主として構成されている。この有機ＥＬ素子３は、素子基板２に垂直な方向から見て略円形状や略長円形状等に形成されている。本実施形態では、有機ＥＬ素子３における発光光を素子基板２側から取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置１を例にして説明する。
【００１６】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置１では、発光層６０における発光光を素子基板２側から取り出すので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラスや石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等を用いることが可能であり、特にガラス基板が好適に用いられる。
【００１７】
素子基板２上には、有機ＥＬ素子３の駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）などを含む駆動回路部５が形成されている。なお、駆動回路を備えたＩＣチップを素子基板２に実装して有機ＥＬ装置を構成することも可能である。
【００１８】
駆動回路部５の具体的な構成として、素子基板２の表面に絶縁材料からなる下地保護層２８１が形成され、その上に半導体材料であるシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。そのゲート絶縁層２８２の表面には、ゲート電極２４２が形成されている。このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部によって構成されている。なお前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と対向する領域がチャネル領域２４１ａとされている。一方、ゲート電極２４２およびゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。
【００１９】
またシリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａの一方側には低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられ、チャネル領域２４１ａの他方側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Lightly Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２および第１層間絶縁層２８３を貫通するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、図示しない電源線の一部によって構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２および第１層間絶縁層２８３を貫通するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同層に配置されたドレイン電極２４４に接続されている。
【００２０】
上述したソース電極２４３およびドレイン電極２４４、並びに第１層間絶縁層２８３の上層には、アクリル系やポリイミド系等の耐熱性絶縁性樹脂材料などを主体とする平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成されたものである。
【００２１】
そして、平坦化膜２８４の表面における有機ＥＬ素子３の形成領域には、複数の画素電極２３が配列形成されている。この画素電極２３は、該平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介して、ドレイン電極２４４に接続されている。すなわち画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。
【００２２】
また、平坦化膜２８４の表面において画素電極２３を囲うように、ＳｉＯ２等の無機絶縁材料からなる無機隔壁２５が形成されている。この無機隔壁２５の開口部から露出した画素電極２３の表面に、複数の機能膜が積層形成されて、有機ＥＬ素子３が構成されている。本実施形態の有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔注入層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０と、陰極５０として機能する共通電極とを積層して構成されている。また陰極５０から供給された電子が発光層６０を通過するのを防止する電子ブロック層６５が、発光層６０と正孔注入層７０との間に形成されている。
【００２３】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置１の場合、陽極として機能する画素電極２３は、透明導電材料によって形成されている。その透明導電性材料として、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（登録商標、インジウム亜鉛酸化物）等を採用することが可能である。そのうちＩＴＯは、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に錫（Ｓｎ）をドープした材料等で構成されている。
【００２４】
また正孔注入層７０の形成材料として、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液が好適に用いられる。このＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に、ポリチオフェン誘導体である３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させたものである。
なお、正孔注入層７０の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体などを、適宜な分散媒、例えば前記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなどを使用することができる。
【００２５】
なお、正孔注入層７０の表面に正孔輸送層を設けてもよい。正孔輸送層は正孔注入層７０と発光層６０の間に形成され、正孔注入層７０から発光層６０へのホール輸送を補助する役割があるので好適である。この正孔輸送層の構成材料として、化学式１で示される（poly(2,7-(9,9-di-n-octylfluorene)-alt-(1,4-phenylene-((4-sec-butylphenyl)imino-1,4-phenylene)))）を採用することが望ましい。
【００２６】
【化１】
【００２７】
電子ブロック層６５は、陰極から供給された電子が発光層６０を通り抜けるのを防止して、発光層６０における電子と正孔との再結合を促進させ、発光効率を向上させる機能を有する。また電子ブロック層６５は、陰極から供給された電子が発光層６０を通り抜け正孔注入層７０において正孔と再結合するのを防止することにより、正孔注入層７０の耐久性を向上させる機能を有する。この電子ブロック層６５の構成材料は、正孔輸送層の構成材料と同様であるが、正孔輸送層には相対的に正孔を輸送する機能が高い材料を採用し、電子ブロック層６５には相対的に電子の移動を抑制する機能が高い材料を採用することが望ましい。
【００２８】
一方、発光層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【００２９】
なお、赤色の発光層６０の形成材料としては例えばＭＥＨＰＰＶ（ポリ（３−メトキシ６−（３−エチルヘキシル）パラフェニレンビニレン）を、緑色の発光層６０の形成材料としては例えばポリジオクチルフルオレンとＦ８ＢＴ（ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体）の混合溶液を、青色の発光層６０の形成材料としては例えばポリジオクチルフルオレンを用いる場合がある。また、このような発光層６０については、特にその厚さについては制限がなく、各色毎に好ましい膜厚が調整されている。
【００３０】
なお、発光層６０の表面に正孔ブロック層を設けてもよい。正孔ブロック層は、謡曲から供給された正孔が発光層６０を通り抜けるのを防止して、発光層６０における電子と正孔との再結合を促進させ、発光効率を向上させる機能を有する。この正孔ブロック層の構成材料として、フルオレン等を採用することが可能である。
【００３１】
陰極５０は、主陰極および補助陰極の積層構造とすることが望ましい。その主陰極として、仕事関数が３．０ｅＶ以下のＣａやＭｇ、ＬｉＦ等の材料を採用することが望ましい。これにより、主陰極に電子注入層としての機能が付与されるので、低電圧で発光層を発光させることができる。また補助陰極は、陰極５０全体の導電性を高めるとともに、主陰極を酸素や水分等から保護する機能を有している。そのため補助陰極として、導電性に優れたＡｌやＡｕ、Ａｇ等の金属材料を採用することが望ましい。
【００３２】
一方、陰極５０の上方には、接着層４０を介して封止基板３０が貼り合わされている。なお、陰極５０の全体を覆う封止キャップを素子基板２の周縁部に固着し、その封止キャップの内側に水分や酸素等を吸収するゲッター剤を配置してもよい。また、陰極５０の表面にＳｉＯ２等からなる無機封止膜を積層形成してもよい。
【００３３】
上述した有機ＥＬ装置１では、駆動回路部５のソース電極２４３から供給された画像信号が、駆動素子４により所定のタイミングで画素電極２３に印加される。そして、その画素電極２３から注入された正孔と、陰極５０から注入された電子とが、発光層６０で再結合して所定波長の光が放出される。その発光光は、透明材料からなる画素電極２３、駆動回路部５および素子基板２を透過して外部に取り出される。なお、無機隔壁２５は絶縁材料で構成されているので、無機隔壁２５の開口部の内側のみに電流が流れて発光層６０が発光する。そのため、無機隔壁２５の開口部の内側が有機ＥＬ素子３の画素領域となっている。
【００３４】
（有機ＥＬ装置の製造方法）
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。
図２ないし図４は、実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。なお図２ないし図４では、理解を容易にするため、図１の駆動回路部５の記載を省略している。
【００３５】
まず図２（ａ）に示すように、画素電極２３の周囲に無機隔壁２５を形成する。次に、超純水を用いて基板２の表面の超音波洗浄を行う。次に、画素電極２３の表面の親液化処理として、酸素ガス等を用いた大気圧プラズマ処理を行う。そして、画素電極２３および無機隔壁２５の表面全体に、液相プロセスにより正孔注入層７０を形成する。具体的には、まず正孔注入層７０の材料液を、スピンコート法やスプレーコート法、ディッピング法等により基板２の全体に塗布する。次に、その塗布膜を加熱して乾燥させ、膜中に含まれる水分を除去する。例えば、大気中にて１８０℃で１５分間の加熱処理を施す。
【００３６】
次に図２（ｂ）に示すように、電子ブロック層６５を液相プロセスにより形成する。具体的には、まず電子ブロック層６５の材料であるＴＦＢの液状体を、スピンコート法やスプレーコート法、ディッピング法等により基板２の全体に塗布する。
【００３７】
次に図２（ｃ）に示すように、電子ブロック層６５を乾燥させる。この乾燥工程は、Ｎ２グローブボックス１５の内部で行う。Ｎ２グローブボックス１５は、内部に基板２を配置しうるチャンバ１６と、チャンバ１６内へのＮ２ガスの供給装置１７と、チャンバ１６内の排気装置１８と、基板２の加熱装置（ホットプレート等）１９とを備えている。このＮ２ガスの供給装置１７により、チャンバ１６内の空気をＮ２ガスで置換しうるようになっている。
【００３８】
このＮ２グローブボックス１５のチャンバ１６内に、電子ブロック層６５の材料液が塗布された基板２を配置する。次に、チャンバ１６内をＮ２ガスで置換し、チャンバ１６内における水分および酸素の濃度を１ｐｐｍ以下まで低下させる。次に、加熱装置１９により基板２を加熱して塗布膜を乾燥させる。例えば、２００℃で１５分間の加熱処理を行う。これにより、電子ブロック層の形成材料が架橋されて溶媒に対する不溶成分が生成され、電子ブロック層６５が形成される。
【００３９】
次に図３（ａ）に示すように、基板２上に溶媒９１を塗布する。この塗布工程は、図５に示す有機ＥＬ装置の製造装置（スピンコータ）を用いて行う。
図５は、有機ＥＬ装置の製造装置（スピンコータ）の概略構成図である。このスピンコータ８０は、基板２を載置するステージ８１を備えている。このステージ８１は、モータ等により回転可能とされている。これによりステージ８１は、載置した基板２をその面内で回転しうるようになっている。なお「基板を面内で回転させる」とは、基板の表面を含む面内でその表面が回転するように基板を回転させることをいう。またステージ８１の周囲にはカップ８２が配置されている。このカップ８２は、少なくともステージ８１の下方および側方を覆うように配置されている。
【００４０】
またスピンコータ８０は、第１液状体の第１滴下装置８３および第２液状体の第２滴下装置８６を備えている。第１滴下装置８３は、主に、滴下すべき第１液状体が貯留されるリザーバ８４と、リザーバ８４から供給された第１液状体を滴下するノズル８５とを備えている。ノズル８５は、ステージ８１の上方に所定距離を置いて配置され、ステージ８１の上方を水平移動しうるようになっている。なお、第２滴下装置８６も第１滴下装置８３と同様に構成されている。
【００４１】
本実施形態では、第１液状体として、キシレンやトルエン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、テトラデカン、イソオクタン等の有機溶媒を採用する。特に、電子ブロック層の構成材料の溶媒となりうるものを採用することが望ましい。また第１液状体の溶媒として、発光層の材料液に使用する溶媒より低沸点のものを採用することが望ましい。第１液状体の溶媒の沸点が発光層材料液の溶媒の沸点より高いと、第１液状体の溶媒が基板上に残った場合に、発光層材料液の乾燥を阻害することになるからである。
【００４２】
この第１液状体の溶媒を、予め第１滴下装置８３のリザーバ８４に充填しておく。
そして図３（ａ）に示すように、第１液状体の滴下装置のノズル８５から、第１液状体である溶媒９１を吐出する。溶媒９１は、基板２上の複数箇所に所定距離をおいて滴下することが望ましい。
【００４３】
次に図３（ｂ）に示すように、基板２を回転させて、溶媒９１を基板２の表面に均一に塗り広げる。具体的には、図５に示すスピンコータ８０のステージ８１を回転させて、ステージ８１の表面に配置した基板２を回転させる。基板２の端部から放出された溶媒は、カップ８２により捕集されて回収される。なお図３（ａ）に示すように基板２上の複数箇所に溶媒９１を滴下しておけば、溶媒９１をより均一に塗り広げることができる。なお基板２の表面全体を溶媒９１で浸した後に、ステージ８１を回転させて溶媒９１を振り切るようにすれば、基板２の表面を確実にリンスすることができる。
【００４４】
次に図３（ｃ）に示すように、基板２上に発光層の材料液９２を塗布する。発光層材料液９２の塗布は、図５に示すスピンコータにおける第２液状体の第２滴下装置８６を用いて行う。第２液状体として、発光層材料液を予めリザーバ８７に充填しておく。そして図３（ｃ）に示すように、第２滴下装置のノズル８８から、発光層材料液９２を滴下する。これと同時に、スピンコータのステージを回転させて、ステージの表面に配置した基板２を回転させる。これにより、発光層材料液９２を基板２の表面に均一に塗り広げる。
ここで、溶媒の塗布が終了してから発光層材料液を塗布するまでの滞留時間は、５分以内とする。その理由は後に詳述する。
【００４５】
次に図４（ａ）に示すように、発光層材料液の塗布膜を乾燥させ、発光層６０を形成する。この乾燥工程は、Ｎ２グローブボックス１５の内部で行う。具体的には、Ｎ２グローブボックスのチャンバ１６内に基板２を配置し、チャンバ１６内をＮ２ガスで置換して、チャンバ１６内における水分および酸素の濃度を１ｐｐｍ以下まで低下させる。次に、基板２を加熱して発光層材料液の塗布膜を乾燥させる。例えば、１６０℃で３０分間の加熱処理を行う。以上により、発光層６０が形成される。
【００４６】
次に図４（ｂ）に示すように、真空蒸着法等により陰極５０を形成する。
以上により、本実施形態に係る有機ＥＬ装置が形成される。
【００４７】
（滞留時間）
本願の発明者は、溶媒の塗布が終了してから発光層材料液を塗布するまでの滞留時間を変化させて有機ＥＬ装置を試作し、評価を行った。
図６（ａ）は、滞留時間が異なる有機ＥＬ装置について、同じ発光輝度を得るために必要な駆動電流を測定したグラフであり、図６（ｂ）は駆動電圧を測定したグラフである。図６（ａ）では、滞留時間の増加とともに駆動電流が上昇している。また図６（ｂ）では、滞留時間の増加とともに駆動電圧も上昇している。その理由は、滞留時間の増加により大気中の分子が電子ブロック層に侵入し、電子ブロック層の正孔輸送機能が低下するからであると推定される。この結果から、滞留時間の増加とともに、有機ＥＬ装置の発光効率が低下することが判明した。
【００４８】
また図７は、有機ＥＬ装置の発光寿命と滞留時間との関係を示すグラフである。有機ＥＬ装置の発光寿命は、滞留時間が５分以内の範囲では滞留時間の増加とともに向上し、滞留時間が５分を超えると滞留時間の増加とともに低下している。その理由は、同じ発光輝度を得るため、大きな駆動電流および駆動電圧を印加するからであると推定される。
しかも、有機ＥＬ装置の駆動電流、駆動電圧および発光寿命は、滞留時間の増加とともにばらつきが大きくなっている。
【００４９】
以上の結果から、溶媒の塗布が終了してから発光層材料液を塗布するまでの滞留時間は、１０分以内とすることが望ましく、５分以内とすることが特に望ましいといえる。滞留時間を１０分以内とすることにより、大気中の分子が電子ブロック層に侵入するのを抑制することが可能になり、電子ブロック層の正孔輸送機能の低下を防止することができる。これにより、同じ発光輝度を得るために大きな駆動電流および駆動電圧を印加する必要がなくなり、発光効率の低下を防止することができるとともに、発光寿命を確保することができる。さらに滞留時間を５分以内とすれば、有機ＥＬ装置の駆動電流、駆動電圧および発光寿命のばらつきを抑制することができる。
【００５０】
そして、図５に示すスピンコータ８０を採用することにより、滞留時間を５分以内とすることができる。このスピンコータ８０は、基板２を載置しつつ基板２を面内で回転させるステージ８１と、基板２上に電子ブロック層の溶媒を滴下する第１滴下装置８３と、基板２上に発光層の材料液を滴下する第２滴下装置８６とを備えている。そのため、第１滴下装置８３から溶媒を滴下し基板２を回転させて溶媒を塗布（スピンコート）した後、基板２を移動させることなく直ちに、第２滴下装置８６から発光層材料液を滴下し基板２を回転させて発光層材料液を塗布（スピンコート）することができる。したがって、溶媒の塗布が終了してから発光層材料液を塗布するまでの滞留時間を５分以内とすることができる。
【００５１】
また、スピンコータ８０をＮ２ガス雰囲気や真空下等の不活性雰囲気に配置して、溶媒の塗布工程および発光層材料液の塗布工程を不活性雰囲気で行うことが望ましい。これにより、大気中の分子の侵入による電子ブロック層の正孔輸送機能の低下を、より確実に防止することが可能になる。したがって、有機ＥＬ装置の発光寿命および発光効率をさらに向上させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では電子ブロック層の表面に溶媒を塗布したが、有機溶媒溶液を塗布して電子ブロック層以外の有機膜を形成し、その有機膜の表面に溶媒を塗布した場合でも、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５３】
（電子機器）
次に、上記実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器につき図８を用いて説明する。
図８は、電子機器の一例である携帯電話機の斜視構成図である。同図に示す携帯電話機１３００は、複数の操作ボタン１３０２と、受話口１３０３と、送話口１３０４と、先の実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部１３０１とを備えて構成されている。この表示部１３０１には、上記実施形態の有機ＥＬ装置が採用されている。上記実施形態の有機ＥＬ装置では、発光寿命および発光効率を向上させることができるので、信頼性が高く消費電力が小さい携帯電話機を提供することができる。
【００５４】
なお、本発明における発光装置を備えた電子機器としては、上記のものに限らず、他に例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯用テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機、ページャ、電子手帳、電卓、時計、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などを挙げることができる。また、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器として、車載用オーディオ機器や自動車用計器、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイ、プリンタ用の光書き込みヘッド等を挙げることもできる。
【００５５】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００５６】
上記実施形態ではボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を例にして説明したが、本発明をトップエミッション型の有機ＥＬ装置に適用することも可能である。
また上記実施形態では有機ＥＬ装置を例にして説明したが、有機物を能動的に使用する有機半導体を安定駆動させるため、有機半導体全般に本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態に係る有機ＥＬ装置の側面断面図である。
【図２】実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。
【図３】実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。
【図４】実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。
【図５】有機ＥＬ装置の製造装置（スピンコータ）の概略構成図である。
【図６】駆動電流および駆動電圧と滞留時間との関係を示すグラフである。
【図７】発光寿命と滞留時間との関係を示すグラフである。
【図８】携帯電話の斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…有機ＥＬ装置 ２…基板 ３…有機ＥＬ素子 ６０…発光層（第２有機膜） ６５…電子ブロック層（第１有機膜） ８０…スピンコータ（有機ＥＬ装置の製造装置） ８１…ステージ（回転装置） ８３…第１滴下装置 ８６…第２滴下装置 ９１…溶媒 ９２…電子ブロック層（第１有機膜）の材料液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１有機膜および第２有機膜を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、
前記第１有機膜の材料液を塗布して、前記第１有機膜を形成する工程と、
前記第１有機膜の表面に、有機溶媒を塗布する工程と、
前記溶媒を塗布してから１０分以内に、前記第１有機膜の表面に、前記第２有機膜の材料液を塗布する工程と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２有機膜の材料液を塗布する工程では、前記溶媒を塗布してから５分以内に、前記第１有機膜の表面に前記第２有機膜の材料液を塗布することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項３】
前記溶媒を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面に前記溶媒を滴下し、前記基板を面内で回転させることによって行い、
前記第２有機膜の材料液を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面に第２有機膜の材料液を滴下し、前記基板を面内で回転させることによって行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項４】
前記溶媒を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面全体を前記溶媒で浸した後に、前記基板を面内で回転させることによって行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項５】
前記溶媒を塗布する工程および／または前記第２有機膜の材料液を塗布する工程は、不活性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２有機膜は、発光層であり、
前記第１有機膜は、前記第１有機膜の反対側から前記発光層に供給された電子が前記発光層を通過するのを防止する電子ブロック層であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項７】
前記発光層を形成してから、前記発光層の表面に陰極を形成するまでの大気暴露時間が、５分以内であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１有機膜は、発光層であり、
前記第２有機膜は、前記第２有機膜の反対側から前記発光層に供給された正孔が前記発光層を通過するのを防止する正孔ブロック層であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項９】
基板上に第１有機膜および第２有機膜を備えた有機ＥＬ装置の製造装置であって、
前記基板を載置しつつ、前記基板を面内で回転させるステージと、
前記基板上に前記第１有機膜の溶媒を滴下する第１滴下装置と、
前記基板上に前記第２有機膜の材料液を滴下する第２滴下装置と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置の製造装置。
【請求項１０】
前記有機ＥＬ装置の製造装置は、不活性雰囲気に配置可能とされていることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ装置の製造装置。
【請求項１】
基板上に第１有機膜および第２有機膜を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、
前記第１有機膜の材料液を塗布して、前記第１有機膜を形成する工程と、
前記第１有機膜の表面に、有機溶媒を塗布する工程と、
前記溶媒を塗布してから１０分以内に、前記第１有機膜の表面に、前記第２有機膜の材料液を塗布する工程と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２有機膜の材料液を塗布する工程では、前記溶媒を塗布してから５分以内に、前記第１有機膜の表面に前記第２有機膜の材料液を塗布することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項３】
前記溶媒を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面に前記溶媒を滴下し、前記基板を面内で回転させることによって行い、
前記第２有機膜の材料液を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面に第２有機膜の材料液を滴下し、前記基板を面内で回転させることによって行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項４】
前記溶媒を塗布する工程は、前記第１有機膜の表面全体を前記溶媒で浸した後に、前記基板を面内で回転させることによって行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項５】
前記溶媒を塗布する工程および／または前記第２有機膜の材料液を塗布する工程は、不活性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２有機膜は、発光層であり、
前記第１有機膜は、前記第１有機膜の反対側から前記発光層に供給された電子が前記発光層を通過するのを防止する電子ブロック層であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項７】
前記発光層を形成してから、前記発光層の表面に陰極を形成するまでの大気暴露時間が、５分以内であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１有機膜は、発光層であり、
前記第２有機膜は、前記第２有機膜の反対側から前記発光層に供給された正孔が前記発光層を通過するのを防止する正孔ブロック層であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項９】
基板上に第１有機膜および第２有機膜を備えた有機ＥＬ装置の製造装置であって、
前記基板を載置しつつ、前記基板を面内で回転させるステージと、
前記基板上に前記第１有機膜の溶媒を滴下する第１滴下装置と、
前記基板上に前記第２有機膜の材料液を滴下する第２滴下装置と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置の製造装置。
【請求項１０】
前記有機ＥＬ装置の製造装置は、不活性雰囲気に配置可能とされていることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ装置の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２４２３３５（Ｐ２００７−２４２３３５Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６０８９７（Ｐ２００６−６０８９７）
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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