説明

有機EL装置の製造方法

【課題】ドープ濃度バラツキを改善す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】ドーパント材料及びホスト材料からなる第一の混合材料と、ドーパント材料及びホスト材料からなり第一の混合材料よりもドープ濃度が高い第二の混合材料とを供給し、第一及び第二の混合材料を加熱することで発光層を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自発光型で、高速応答、広視野角、高コントラストの特徴を有し、かつ、更に薄型軽量化が可能な有機エレクトロルミネセンス(EL)素子を用いた表示装置の開発が盛んに行われている。
【0003】
この有機EL素子は、正孔注入電極(陽極)から正孔を注入するとともに、電子注入電極(陰極)から電子を注入し、発光層で正孔と電子とを再結合させて発光を得るものである。フルカラー表示を得るためには、赤(R)、緑(G)、青(B)にそれぞれ発光する画素を構成する必要がある。赤、緑、青の各画素を構成する有機EL素子の発光層には、赤色、緑色、青色といったそれぞれ異なる発光スペクトルで発光する発光材料を塗り分ける必要がある。このような発光材料を塗り分ける方法として、真空蒸着法がある。このような真空蒸着法によって低分子系の有機EL材料を成膜する場合、各色の画素毎に開口した金属性のファインマスクを用いてそれぞれ独立にマスク蒸着する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−157973号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、ドープ濃度バラツキを改善することが可能な有機EL装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施形態は、基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された対向電極と、を備える有機EL表示装置の製造方法において、前記基板上に前記画素電極を形成し、ドーパント材料及びホスト材料からなる第一の混合材料と、ドーパント材料及びホスト材料からなり前記第一の混合材料よりもドープ濃度が高い第二の混合材料とを供給し、前記第一及び第二の混合材料を加熱することで前記発光層を形成し、前記発光層上に前記対向電極を形成することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法を提供することで上記課題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】図1は、本実施形態における有機EL装置の有機EL素子の構成を模式的に示す図である。
【図2】図2は、図1に示した有機EL装置を製造するための製造装置の構成を概略的に示す図である。
【図3】図3は、図1に示した有機EL装置を製造するための製造装置の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の一態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0009】
図1は、本実施形態における有機EL装置の有機EL素子OLEDの構成を模式的に示す図である。
【0010】
有機EL素子OLEDは、画素電極PE、画素電極PEの上に配置されたホール輸送層HTL、ホール輸送層HTLの上に配置された発光層EML、発光層EMLの上に配置された電子輸送層ETL、電子輸送層ETLの上に配置された対向電極CEなどを備えて構成されている。
【0011】
画素電極PEは、例えば陽極に相当する。このような画素電極PEの構造については、特に制限はなく、反射層単層構造、透過層単層構造、あるいは、反射層の上に透過層が積層された2層構造であっても良いし、さらには、3層以上の積層構造であっても良い。反射層は、例えば、銀(Ag)、アルミニウム(Al)などの光反射性を有する導電材料によって形成可能である。透過層は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)、インジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの光透過性を有する酸化物導電材料などの導電材料によって形成可能である。
【0012】
ホール輸送層HTL、発光層EML、及び、電子輸送層ETLは、有機材料を用いて形成されている。発光層EMLは、複数の有機材料を混合した混合材料を用いて形成されている。このような発光層EMLは、例えば、ドーパント材料及びホスト材料を含んでいる。なお、発光層EMLは、蛍光材料によって形成されていても良いし、燐光材料によって形成されていても良い。
【0013】
対向電極CEは、例えば、陰極に相当する。このような対向電極CEの構造については、特に制限はなく、透過層単層構造、半透過層単層構造、あるいは、半透過層及び透過層が積層された2層構造あるいは反射層単層構造であっても良い。半透過層は、例えば、マグネシウム(Mg)・銀(Ag)などの導電材料、反射層単層構造は、例えば、銀(Ag)、アルミニウム(Al)などの光反射性を有する導電材料によって形成されている。
【0014】
なお、画素電極PEとホール輸送層HTLとの間にホール注入層を追加しても良いし、電子輸送層ETLと対向電極CEとの間に電子注入層を追加しても良いし、さらに他の層を追加しても良い。
【0015】
次に、上述した有機EL装置を製造するための製造装置について説明する。ここでは、特に、発光層EMLを製造するための製造装置について説明する。
【0016】
図2は、有機EL装置の製造装置の構成を概略的に示す図である。
【0017】
すなわち、製造装置1は、チャンバ2、チャンバ2の内部に処理基板SUBを取り付けるホルダー3、発光層EMLを形成するための混合材料を供給する材料供給部4及び41、材料供給部4及び41から供給された混合材料を加熱する図示しないヒータなどを備えた加熱室5及び51、材料供給部4及び41と加熱室5及び51との間に設けられたシャッター6及び61、加熱室5及び51と処理基板SUBとの間に設けられたバルブ7などを備えて構成されている。シャッター6及び61は、材料供給部4及び41から加熱室5及び51への混合材料の供給及び供給停止を制御する。バルブ7は、加熱室5及び51と処理基板SUBとの間の流路8の閉鎖及び開放を制御する。
【0018】
このような製造装置1においては、材料供給部4及び41から加熱室5及び51に供給された混合材料が加熱され、混合材料を昇華させ、昇華した混合材料を処理基板SUBの表面に蒸着させる。なお、処理基板SUBは、画素電極PE及びホール輸送層HTLが形成済みであり、ホール輸送層HTLが形成された面を、昇華した混合材料が供給される側に向けて取り付けられる。つまり、ホール輸送層HTLが形成された面は、処理基板SUBの表面に相当し、昇華した混合材料が蒸着される画素電極PEの上方の面に相当する。
【0019】
次に、上記した製造装置1における第1の有機EL装置の製造方法について説明する。
【0020】
まず、画素電極PE及びホール輸送層HTLを形成済みの処理基板SUBをチャンバ2の内部のホルダー3に取り付ける。その後、シャッター6が開放され、材料供給部4から加熱室5に第1混合材料が供給される。一方、材料供給部41から加熱室51に、第1混合材料よりもドープ濃度が高い第2混合材料が供給される。加熱室5及び加熱室51では、第1混合材料及び第2混合材料がそれぞれ加熱され、ホスト材料及びドーパント材料が昇華し、開放された流路8を介して昇華した材料が処理基板SUBに向けて供給される。処理基板SUBの表面には、昇華した材料が蒸着される。これにより、発光層EMLが形成される。
【0021】
その後、発光層EMLの上に電子輸送層ETLなどが形成された後、電子輸送層ETLの上に対向電極CEが形成される。
【0022】
第1混合材料だけ供給すると、混合材料の不安定性によりドープ濃度バラツキが大きくなるが、第2混合材料で補うことによりドープ濃度バラツキが改善する。
【0023】
以下に、本実施の形態で作製した有機EL素子OLEDのドープ濃度バラツキについて説明する。なお、ドープ濃度バラツキは3σを用いて表す。
【0024】
ここでは、第1混合材料を加熱室5に供給し、第2混合材料を加熱室51に供給し、ガラス基板に発光層EMLを形成した。約200枚分の成膜を行い、任意の基板を抜き取り、発光層EMLのドープ濃度を測定した。なお、ドーパント材料としては、発光色が主として赤色波長である材料を適用した。
【0025】
第1混合材料だけで形成した発光層EMLのドープ濃度バラツキ3σ=約20%に対し、第1混合材料及び第2混合材料を併用して形成した発光層EMLのドープ濃度バラツキ3σ=約8%を得られた。このように、本実施の形態で作製することでドープ濃度バラツキを改善することが確認された。
【0026】
次に、上記した製造装置1における第2の有機EL装置の製造方法について説明する。
【0027】
まず、画素電極PE及びホール輸送層HTLを形成済みの処理基板SUBをチャンバ2の内部のホルダー3に取り付ける。その後、シャッター6が開放され、材料供給部4から加熱室5にホスト材料が供給される。一方、材料供給部41から加熱室51に、混合材料が供給される。加熱室5及び加熱室51では、ホスト材料及び混合材料がそれぞれ加熱され、ホスト材料及びドーパント材料が昇華し、開放された流路8を介して昇華した材料が処理基板SUBに向けて供給される。処理基板SUBの表面には、昇華した材料が蒸着される。これにより、発光層EMLが形成される。
【0028】
その後、発光層EMLの上に電子輸送層ETLなどが形成された後、電子輸送層ETLの上に対向電極CEが形成される。
【0029】
ドープ濃度1%混合材料のドープ濃度バラツキは大きく、そのまま成膜に使用すると発光層EMLのドープ濃度バラツキは大きくなるが、ドープ濃度バラツキの小さいドープ濃度10%混合材料とホスト材料を併用することで、バラツキの小さいドープ濃度1%発光層EMLを形成できる。
【0030】
以下に、本実施の形態で作製した有機EL素子OLEDのドープ濃度バラツキについて説明する。なお、ドープ濃度バラツキは3σを用いて表す。
【0031】
ここでは、ホスト材料を加熱室5に供給し、ドープ濃度10%混合材料を加熱室51に供給し、ガラス基板に発光層EMLを形成した。約200枚分の成膜を行い、任意の基板を抜き取り、発光層EMLのドープ濃度を測定した。なお、ドーパント材料としては、発光色が主として赤色波長である材料を適用した。
【0032】
ドープ濃度1%混合材料だけで形成した発光層EMLのドープ濃度バラツキ3σ=約30%に対し、ホスト材料及びドープ濃度10%混合材料を併用して形成した発光層EMLのドープ濃度バラツキ3σ=約8%を得られた。このように、本実施の形態で作製することでドープ濃度バラツキを改善することが確認された。
【0033】
なお、本実施形態において、主波長が595nm乃至800nmの範囲を第1波長範囲と定義し、この第1波長範囲内にある色を赤色とする。また、主波長が490nmより長く且つ595nmよりも短い範囲を第2波長範囲と定義し、この第2波長範囲内にある色を緑色とする。さらに、主波長が400nm乃至490nmの範囲を第3波長範囲と定義し、この第3波長範囲内にある色を青色とする。
【0034】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0035】
本実施形態は、有機EL装置として、有機EL表示装置、有機EL照明や有機ELプリンターヘッドなどに利用可能である。
【0036】
また、本実施形態は、有機EL素子OLEDが反射層を含むトップエミッションタイプであっても良いし、反射層を含まないボトムエミッションタイプであっても良い。
【0037】
さらに、本実施形態では、混合材料がホスト材料とドーパント材料を混合した材料である場合について説明したが、2種類以上のドーパント材料を混合した材料であっても良い。
【0038】
また、本実施の形態は、図2のように各材料供給部に各加熱室を設けたが、図3のように各材料供給部が一つの加熱室が接続される構成でも良い。
【0039】
また、本実施の形態は、発光色が主として赤色波長である材料を適用した場合について説明したが、他の色、例えば発光色が主として緑色波長である材料を適用した場合や、発光色が主として青色波長である材料を適用した場合であっても良い。
【符号の説明】
【0040】
OLED…有機EL素子
PE…画素電極
EML…発光層
CE…対向電極
1…製造装置
2…チャンバ
3…ホルダー
4…材料供給部
5…加熱室
6…シャッター
7…バルブ
41…材料供給部
51…加熱室
61…シャッター

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された対向電極と、を備える有機EL表示装置の製造方法において、
前記基板上に前記画素電極を形成し、
ドーパント材料及びホスト材料からなる第一の混合材料と、ドーパント材料及びホスト材料からなり前記第一の混合材料よりもドープ濃度が高い第二の混合材料とを供給し、
前記第一及び第二の混合材料を加熱することで前記発光層を形成し、
前記発光層上に前記対向電極を形成することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。
【請求項2】
前記発光層のドープ濃度は1%であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置の製造方法。
【請求項3】
基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された対向電極と、を備える有機EL表示装置の製造方法において、
前記基板上に前記画素電極を形成し、
ホスト材料と、ドーパント材料及びホスト材料からなる混合材料とを供給し、
前記ホスト材料及び前記混合材料を加熱することで前記発光層を形成し、
前記発光層上に前記対向電極を形成することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。
【請求項4】
前記発光層のドープ濃度は1%であることを特徴とする請求項3に記載の有機EL表示装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−243338(P2011−243338A)
【公開日】平成23年12月1日(2011.12.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−112796(P2010−112796)
【出願日】平成22年5月17日(2010.5.17)
【出願人】(302020207)東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Fターム(参考)】