专利名称：有机el元件以及有机el元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及有机EL元件，特别是用于显示装置的有机EL元件及其制造技术。
背景技术：
过去，人们使用着采用有机EL(Electro-Luminescence)元件的显示装置。作为有机EL元件的制造工艺的一个例子，图4(a)中的附图标记110代表制造有机EL元件时所使用的处理对象基片。
处理对象基片110具有透明基片111、在透明基片111的表面上形成的透明电极膜112、设置在透明基片111的形成有透明电极膜112那一面上的分隔膜115，分隔膜115上形成有孔116，透明电极膜112从孔116的底面露出。
在使用该处理对象基片110制造有机EL元件时，是将溶解有空穴输送物质的液态的第1有机材料填充到喷墨打印机的墨盒中，在该喷墨打印机的喷嘴朝向孔116的状态下，使第1有机材料喷出，在孔116的底面的透明电极膜112的表面形成第1有机材料的涂布层后，对该涂布层进行干燥使溶剂蒸发，从而形成以空穴输送物质为主要成分的第1有机层121(图4(b))。
制备溶解有发光物质的第2有机材料以及溶解有电子输送物质的第3有机材料，与形成上述第1有机层121时同样，使用喷墨打印机形成以发光物质为主要成分的第2有机层122和以电子输送物质为主要成分的第3有机层123，再在第3有机层123上形成上部电极膜125便得到有机EL元件101(图4(c))。
由第1～第3有机层121～123构成的有机膜120被透明电极膜112和上部电极膜125夹在中间，当对透明电极膜112和上部电极膜125分别施加正电压和负电压时，将向第1有机层121注入空穴，向第3有机层123注入电子。
由于第1～第3有机层121～123分别以空穴输送物质、发光物质和电子输送物质为主要成分，因此，空穴从第1有机层121被送入第2有机层122，电子从第3有机层123被送入第2有机层122，当在第2有机层122中成功与电子复合时，第2有机层122便发光。
第2有机层122所发出的光中，射向透明电极膜112一侧的光将透过透明电极膜112和透明基片111射出到有机EL元件101的外部。
若如上所述使用喷墨打印机，则能够做到只在所需要的位置涂布第1～第3有机材料，因此，能够避免第1～第3有机材料的浪费，高效率地形成第1～第3有机层121～123。
但是，一般来说，第1有机材料所使用的溶剂与透明电极膜112的亲和性低，在将第1有机材料配置在孔116的内部时，第1有机材料在透明电极膜112的表面不散开而呈液滴状，因而如图4(b)所示，在孔116的底面的中央部位、第1有机层121的厚度较厚，在孔116的侧面附近厚度较薄，导致第1有机层121的厚度不均匀。
若在该状态下将第2有机材料涂布在第1有机层121上而形成第2有机层122，则第2有机层122的厚度也会不均匀。若像第2有机层122那样，含有发光物质的层的厚度不均匀，将导致有机膜120内的发光量和发光颜色不稳定、不均匀，发光效率降低。
为解决上述问题，有一种公知的方法是在透明电极膜112的表面预先形成亲水性有机薄膜，之后涂布第1有机材料(例如可参照专利文献1)。但是，采用这种方法时，要将玻璃基片长时间放置在有机气体的氛围中以形成亲水性有机薄膜，因而制造时间长。而且，亲水性有机薄膜对第1有机材料的亲和性也不够高。
专利文献特开2002-237383号公报发明内容本发明是为克服上述现有技术所存在的缺点而创造出来的，其目的是，提供发光效率高的有机EL元件。
为实现上述任务，本发明是一种有机EL元件的制造方法，该有机EL元件具有，设置在透明基片上的、图案化成既定形状的透明电极膜，至少位于所说透明电极膜上的分隔膜，在所说分隔膜上形成的、所说透明电极膜位于其底面的多个孔，分别设置在各所说孔内的有机膜，以及，至少设置在所说有机膜上的上部电极膜，当电压施加在所说透明电极膜与所说上部电极膜之间时，所说有机膜发光，其特征是，在所说透明电极膜上设置所说分隔膜，并在从所说分隔膜所具有的所说孔的底面露出的所说透明电极膜上形成无机材料膜后，将所含有的溶剂对所说无机材料膜的亲和性比对所说透明电极膜的亲和性高的液态的有机材料，涂布在所说无机材料膜的表面上而形成所说有机膜。
本发明的有机EL元件的制造方法中，将所说有机材料的液滴朝向所说孔喷出而将所说组成物涂布在所说无机膜的表面上。
本发明的有机EL元件的制造方法中，所说有机材料，含有聚二氧乙基噻吩和聚苯胺中的一种或两种。
本发明的有机EL元件的制造方法中，所说有机材料中所含有的所说溶剂是亲水性溶剂。
本发明的有机EL元件的制造方法中，所说亲水性溶剂含有水和醇类中的一种或两种。
本发明的有机EL元件的制造方法中，所说无机材料膜，以氧化钛为主要成分。
本发明的有机EL元件的制造方法中，对含有所说无机材料膜的构成物质的靶进行喷射使之产生溅射微粒，使所说溅射微粒附着在位于所说孔的底面的所说透明电极膜的表面上而形成所说无机材料膜。
本发明的一种有机EL元件，具有，设置在透明基片上的、图案化成既定形状形成的透明电极膜，至少位于所说透明电极膜上的分隔膜，在所说分隔膜上形成的、所说透明电极膜位于其底面的多个孔，分别设置在各所说孔内的有机膜，以及，至少设置在所说有机膜上的上部电极膜，当电压施加在所说透明电极膜与所说上部电极膜之间时，所说有机膜发光，其特征是，在位于各所说孔内的所说透明电极膜上形成有以氧化钛为主要成分的无机材料膜，所说有机膜在所说无机材料膜的表面上形成。
本发明的有机EL元件中，所说有机膜含有聚二氧乙基噻吩和聚苯胺中的一种或两种。
本发明的有机EL元件中，所说无机材料膜具有亲水性。
本发明的有机EL元件中，所说透明电极膜以疏水性导电材料为主要成分。
本发明的有机EL元件中，所说疏水性导电材料含有从铟锡氧化物、氧化锌、氧化锡之中选择的某一种导电材料。
根据本发明，在位于孔的底面的透明电极膜的表面上，形成有对有机材料的溶剂具有很高的亲和性的无机材料膜，因此，当在孔的内部涂布有机材料时，有机材料能够在无机材料膜的表面散开，形成厚度均匀的有机层。在该有机层表面涂布新的有机材料时，也由于新的有机材料是涂布在厚度均匀的有机层的表面上的，因而其涂布层的厚度也将是均匀的。因此，可在透明电极膜上叠加厚度均匀的有机层，形成具有多个有机层的有机膜。若含有发光物质的有机层的厚度均匀，则在对有机膜施加电压时，发光量和发光颜色是稳定的，可提高发光效率。采用溅射法形成无机材料膜，不仅成膜时间短，而且厚度也容易控制，此外，成膜后的无机材料膜与透明电极膜之间也能够很好地紧密结合。
图1(a)～(d)是对本发明的有机EL元件的制造工艺的前半部分进行说明的剖视图。
图2(a)～(d)是对本发明的有机EL元件的制造工艺的后半部分进行说明的剖视图。
图3是对本发明的有机EL元件的制造工艺的其它例子进行说明的剖视图。
图4(a)～(c)是对现有技术的有机EL元件的制造工艺进行说明的剖视图。
附图标记说明1、3……有机EL元件 11……基片 12……透明电极膜14、34……无机材料膜 15……分隔膜 16……孔 20……有机膜 21……第1有机层 22……第2有机层 23……第3有机层具体实施方式
下面，就本发明的有机EL元件的制造工艺的一个例子进行说明。图1(a)中的附图标记10代表制造有机EL元件时所使用的处理对象基片，该处理对象基片10具有透明基片11。
在透明基片11的表面延伸设置有多条相互绝缘的细长的透明电极膜12，在透明基片11的设置有透明电极膜12的那一面上形成有分隔膜15。
分隔膜15具有多个孔16，各透明电极膜12上各分布有多个孔16。各孔16是通过对作为绝缘性树脂膜的绝缘膜进行腐蚀而形成，透明电极膜12在各孔16的底面露出。
在使用该处理对象基片10制造有机EL元件时，是将处理对象基片10送入设置有钛制靶的、预先形成真空氛围的溅射装置真空槽的内部，使处理对象基片10的形成有分隔膜15的那一面朝向靶。
图1(b)示出处理对象基片10朝向靶5放置的状态，在该状态下分隔膜15上设置有掩模18。掩模18在孔16的上方位置上具有开口，位于孔16的底面的透明电极膜12在开口的内部露出，但分隔膜15的表面被掩模18掩盖。
因此，当边对真空槽内部进行抽真空边引入由O2气体组成的反应气体对靶5进行喷射时，溅射微粒虽然不能够到达被掩模18掩盖的部分上，但从掩模18的开口通过的溅射微粒将到达从孔16的底面露出的透明电极膜12上，与反应气体发生反应而形成由氧化钛(TiO2)构成的无机材料膜14(图1(c))。
对于构成无机材料膜14的氧化钛膜的厚度并无特殊限制，但若设计厚度在5以下，则要形成均匀的厚度是困难的，而若厚度超过50则HOLE(空穴)的移动要受到阻碍，因此，其厚度以0.5nm以上、5nm以下(5以上、50以下)为宜。
其次，将由水组成的第1溶剂中溶解有由空穴输送物质构成的第1有机化合物的液态的第1有机材料填充到未图示的喷墨打印机的墨盒中，使该喷墨打印机的喷嘴在从真空槽中取出的处理对象基片10的孔16的上方位置静止不动，当第1有机材料从喷嘴喷出时，第1有机材料的液滴便喷入孔16的内部，第1有机材料将涂布在无机材料膜14的表面上。
一般来说，溶解空穴输送物质的溶剂(第1溶剂)使用诸如乙醇、甲醇那样的醇类或水。分隔膜15由聚酰亚胺树脂那样的绝缘性材料构成，其表面被预先暴露在等离子体中而对上述第1溶剂的亲和性降低，因此，即便第1有机材料喷出时喷嘴的位置存在偏差而喷到孔16的外部的分隔膜15的表面上，第1有机材料在分隔膜15的表面上也不会散开而呈液滴状。
与分隔膜15表面对第1溶剂的亲和性相比，由氧化钛构成的无机材料膜14对第1溶剂的亲和性非常高，因此，只要第1有机材料的喷射位置在孔16的附近，呈液滴状的第1有机材料会被吸向无机材料膜14而向孔16的内部移动，最终，第1有机材料将涂布到无机材料膜14的表面上。
透明电极膜12由ITO(铟·锡氧化物)那样的透明导电材料构成，这种透明电极膜12对第1溶剂的亲和性与无机材料膜14相比非常低，因此，若将第1有机材料直接涂布到透明电极膜12的表面上，将受到排斥，但若将第1有机材料涂布到无机材料膜14的表面，则不受排斥而能够散开，形成厚度均匀的涂布层。
其次，整体进行加热干燥，从涂布层中将多余的第1溶剂去除，便形成以第1有机化合物为主要成分的、厚度均匀的第1有机层21(图1(d))。
其次，将由发光物质组成的第2有机化合物溶解在第2溶剂中而成的液态的第2有机材料填充到喷墨打印机的墨盒中，使该喷墨打印机的喷嘴在孔16上方静止不动，当第2有机材料从喷嘴喷出时，第2有机材料的液滴便喷入孔16的内部，第2有机材料将涂布到第1有机层21的表面上。
如上所述，第1有机层21的厚度是均匀的，且其表面平坦，因此，在将第2有机材料涂布到第1有机层21的表面上时，将形成厚度均匀的涂布层。其次，整体进行加热干燥，从该涂布层中将多余的第2溶剂去除，便形成以第2有机化合物为主要成分的、厚度均匀的第2有机层22(图2(a))。
其次，将由电子输送物质组成的第3有机化合物溶解在第3溶剂中而成的液态的第3有机材料填充到喷墨打印机的墨盒中，使该喷墨打印机的喷嘴在孔16上方静止不动，当第3有机材料从喷嘴喷出时，第3有机材料的液滴便喷入孔16的内部，第3有机材料将涂布到第2有机层22的表面上而形成涂布层。其次，整体进行加热干燥，从第3有机材料的涂布层中将多余的第3溶剂去除，便形成第3有机层23(图2(b))。
图2(b)中的附图标记20代表由在孔16的内部形成的第1～第3有机层21～23构成的有机膜。其次，将形成有有机膜20的处理对象基片10送入预先形成真空氛围的蒸镀装置的真空槽的内部，使分隔膜15那一面朝向真空槽内部的蒸镀源，并如图2(c)所示，在分隔膜15上设置电极用掩模28。
电极用掩模28具有多个细长的开口。在电极用掩模28设置在分隔膜15上时，各开口在孔16的上方与透明电极膜12交叉，因此，分隔膜15的表面和有机膜20的表面在各开口的内部露出。
当在该状态下从蒸镀源释放出电极材料蒸汽时，从开口中通过的蒸汽将附着到分隔膜15的表面的从开口内露出的部分上和有机膜20的表面上，在孔16的上方位置，形成与透明电极膜12交叉的、数量与开口的数量相同的细长的上部电极膜。
图2(d)中的附图标记1代表形成上部电极膜25后的有机EL元件。其中，各透明电极膜12成直线形成，彼此隔开既定间隔平行分布，各上部电极膜25也成直线形成，与透明电极膜12垂直交叉，因此，在同一个透明电极膜12上形成的多个有机膜20上，有不同的上部电极膜25与之紧密结合。
因此，当对透明电极膜12和上部电极膜25有选择地分别施加正电压和负电压时，将向被选择的透明电极膜12上的有机膜20之中的、与被选择的上部电极膜25紧密结合的有机膜20注入电子。
由于有机膜20的形成有第3有机层23的那一面与上部电极膜25紧密结合，而第3有机层23含有由电子输送物质组成的第3有机化合物，因此，从上部电极膜25注入的电子将从第3有机层23被送往第2有机层22。
另一方面，由于透明电极膜12与无机材料膜14紧密结合，因而将向无机材料膜14注入空穴。
在这里，第1有机化合物由作为空穴输送物质的PEDOT(聚二氧乙基噻吩，poly(ethylenedioxy)thiophene)构成，使用PEDOT时第1有机层21的功函数为5.0eV。此外，由ITO构成的透明电极膜12的功函数为4.8eV。相对于此，由氧化钛构成的无机材料膜14的功函数在4.8eV与5.0eV之间，因此，注入到无机材料膜14中的空穴被送往第1有机层21，并被进一步送往第1有机层21中的PEDOT中而注入到第2有机层22中。
第2有机层22是以由发光物质组成的第2有机化合物为主要成分的，因此，当注入第2有机层22中的电子与空穴复合时，发光物质便受到激发，第2有机层22发光。如上所述，在本发明中第2有机层22的厚度是均匀的，因此，不会在第2有机层22内形成电阻差，第2有机层22能够均匀地发光。
无机材料膜14的厚度薄到具有透光性的程度，因此，从第2有机层22发出的光之中的、向无机材料膜14一侧射出的光将从第1有机层21、无机材料膜14、透明电极膜12、透明基片11中通过后射出到有机EL元件1的外部。
如上所述，在该有机EL元件1中，只对位于被选择的透明电极膜12上方的有机膜20之中的、与被选择的上部电极膜25紧密结合的有机膜20施加电压上而使之发光，因此，通过对上部电极膜25和透明电极膜12进行选择，能够做到只使所需要的有机膜20发光，从而显示文字和图形等图像信息。
若向有机膜20中添加色素，则能够使从有机EL元件中射出的光变成色素的颜色。例如，可以以3个以上的有机膜20作为一个发光单位，使构成发光单位的各有机膜20分别含有不同颜色例如红、绿、蓝等色素，当各发光单位作为一个像素发光时便能够显示彩色的图像信息。
在向由多个有机层21～23构成的有机膜20中添加色素时，对于添加色素的有机层21～23并无特殊限制，但与其向含有发光物质的有机层22中添加不如向无机材料膜14一侧的有机层22、21中添加为好，而向其中的含有发光物质的有机层22中添加则更好。
以上就只在从孔16的底面露出的透明电极膜12的表面形成无机材料膜14的例子进行了说明，但本发明并不受此限定。
图3中的附图标记3代表本发明另一个例子的有机EL元件。该有机EL元件3中，无机材料膜34是采用溅射法在孔16的侧面和孔16的底面连续地形成的。
该有机EL元件3也同样，第1有机材料在孔16的内部涂布在无机材料膜34的表面上，因而第1有机层21的厚度均匀，因此，在第1有机层21的表面形成的第2有机层22的厚度也是均匀的。
以上就有机膜20具有第1～第3有机层21～23的例子进行了说明，但本发明并不受此限定，只要有机膜至少具有空穴输送物质和发光物质，也能够以两层以下的有机层构成一个有机膜，还能够以四层以上的有机层构成一个有机膜。空穴输送物质和发光物质既可以包含在不同的有机层中，也可以包含在相同的有机层中。
也可以在透明电极膜12与无机材料膜14之间、以及有机膜20与上部电极膜25之间的某一处或两处设置诸如缓冲层等其它层。空穴输送物质并不限于由PEDOT组成，也可以使用PEDOT/PSS(聚对苯乙烯磺，poly(styrenesulfonate))、PAN(聚苯胺，polyaniline)等。
使第1有机化合物溶解的溶剂(第1溶剂)也不限于水，只要对无机材料膜14的亲和性比透明电极膜12高，也可以使用甲醇、乙醇、丁醇等醇类，而且也可以将两种以上的上述溶剂混合后使用。
醇类是亲水性溶剂，因而具有醇类或水的第1溶剂是亲水性溶剂。因此，若无机材料膜14的主要成分使用亲水性无机材料，透明电极膜的主要成分使用疏水性导电材料，则能够使上述第1溶剂对无机材料膜14的亲和性比透明电极膜12高。
此外，本发明中所使用的第1溶剂并不限于醇类和水，只要不会使第1有机化合物的化学性质发生变化，也可以使用其它亲水性溶剂。
此外，也可以将色素、分散剂和缓冲剂等添加剂与空穴输送物质那样的第1有机化合物一起溶解在溶剂中。
对于本发明中所使用的发光物质并无特殊限制，可以使用聚对苯乙炔及其衍生物或聚萘乙炔、聚对苯二甲酸环烷基酯等各种发光物质。
作为电子输送物质，可以使用8-羟基喹啉铝(III)配位化合物、噻咯衍生物、锌的苯并三唑配位化合物等各种材料。此外，对于溶解发光物质和电子输送物质的溶剂(第2、第3溶剂)也无特殊限制，可以使用水、二甲苯、乙醇、甲醇等各种溶剂。这些溶剂既可以单独使用也可以将两种以上混合后使用。此外，也可以在将发光物质和电子输送物质溶解在溶剂中而成的液态的有机材料中添加分散剂、缓冲剂、色素等添加剂。
构成透明电极膜12的物质也不限于ITO，只要透光性高且具有导电性，也可以将氧化锌或氧化锡等其它导电材料作为透明电极膜12的主要成分使用，而且也可以将两种以上的上述导电材料一起使用。ITO、氧化锌、氧化锡是疏水性导电材料，只要在以疏水性导电材料为主要成分的透明电极膜12上涂布上述亲水性无机材料，便能够使含有亲水性溶剂的有机材料不被排斥地涂布到无机材料膜14上。
对于构成上部电极膜25的有机材料也无特殊限制，可以使用镁合金、铝合金、金属钙等各种导电材料。上部电极膜的成膜法也不限于真空蒸镀法，还可以以离子镀法、电离蒸镀法、溅射法等其它成膜方法。
构成分隔膜15的树脂材料并不限于聚酰亚胺，还可以使用环氧树脂等其它树脂材料。此外，构成分隔膜15的材料并不限于树脂材料，也可以使用硅等无机材料，但以使用绝缘性材料为宜。此外，也可以使两种以上的由绝缘材料构成的绝缘层叠加而形成一个分隔膜。
以上就透明电极膜12和上部电极膜25二者分别以多条形成的例子进行了说明，但本发明并不受此限定。若使透明电极膜12和上部电极膜25之中的某一方的电极膜成大面积形成，使另一方电极膜分体成多个，并设置能够对分体的各电极膜单独施加电压的晶体管等电气手段，则通过对欲施加电压的电极膜进行选择，便能够只使所需要的有机膜发光。
权利要求
1.一种有机EL元件的制造方法，该有机EL元件具有，设置在透明基片上的、图案化成既定形状的透明电极膜，至少位于所说透明电极膜上的分隔膜，在所说分隔膜上形成的、所说透明电极膜位于其底面的多个孔，分别设置在各所说孔内的有机膜，以及，至少设置在所说有机膜上的上部电极膜，当电压施加在所说透明电极膜与所说上部电极膜之间时，所说有机膜发光，其特征是，在所说透明电极膜上设置所说分隔膜，并在从所说分隔膜所具有的所说孔的底面露出的所说透明电极膜上形成无机材料膜后，将所含有的溶剂对所说无机材料膜的亲和性比对所说透明电极膜的亲和性高的液态的有机材料，涂布在所说无机材料膜的表面上而形成所说有机膜。
2.如权利要求1所说的有机EL元件的制造方法，其特征是，将所说有机材料的液滴朝向所说孔喷出而将所说组成物涂布在所说无机膜的表面上。
3.如权利要求1所说的有机EL元件的制造方法，其特征是，所说有机材料含有聚二氧乙基噻吩和聚苯胺中的某一或两种。
4.如权利要求1所说的有机EL元件的制造方法，其特征是，所说有机材料中所含有的所说溶剂是亲水性溶剂。
5.如权利要求4所说的有机EL元件的制造方法，其特征是，所说亲水性溶剂含有水和醇类中的一种或两种。
6.如权利要求1所说的有机EL元件的制造方法，其特征是，所说无机材料膜以氧化钛为主要成分。
7.如权利要求1所说的有机EL元件的制造方法，其特征是，对含有所说无机材料膜的构成物质的靶进行喷射使之产生溅射微粒，使所说溅射微粒附着在位于所说孔的底面的所说透明电极膜的表面上而形成所说无机材料膜。
8.一种有机EL元件，具有，设置在透明基片上的、图案化成既定形状的透明电极膜，至少位于所说透明电极膜上的分隔膜，在所说分隔膜上形成的、所说透明电极膜位于其底面的多个孔，分别设置在各所说孔内的有机膜，以及，至少设置在所说有机膜上的上部电极膜，当电压施加在所说透明电极膜与所说上部电极膜之间时，所说有机膜发光，其特征是，在位于各所说孔内的所说透明电极膜上形成有以氧化钛为主要成分的无机材料膜，所说有机膜在所说无机材料膜的表面上形成。
9.如权利要求8所说的有机EL元件，其特征是，所说有机膜含有聚二氧乙基噻吩和聚苯胺中的一种或两种。
10.如权利要求8所说的有机EL元件，其特征是，所说无机材料膜具有亲水性。
11.如权利要求10所说的有机EL元件，其特征是，所说透明电极膜以疏水性导电材料为主要成分。
12.如权利要求11所说的有机EL元件，其特征是，所说疏水性导电材料含有从铟锡氧化物、氧化锌、氧化锡之中选择的某一种导电材料。
全文摘要
提供一种发光效率高的有机EL元件。本发明的有机EL元件(1)具有在透明电极膜(12)上由氧化钛构成的无机材料膜(14)，由于无机材料膜(14)对水那样的溶剂的亲和性比透明电极膜(12)高，因此，当将空穴输送物质那样的第1有机材料溶解在溶剂中而成的第1有机材料涂布在无机材料膜(14)的表面上时，第1有机材料能够在无机材料膜(14)的表面散开，形成厚度均匀的第1有机层(21)。由于第1有机层(21)的表面平坦，因而在将第2有机材料涂布在第1有机层(21)上时，可形成厚度均匀的第2有机层(22)。如上所述，本发明的有机EL元件(1)，其构成有机膜(20)的第1～第3有机层(21～23)的厚度均匀，因此，在使具有发光物质的有机层(22)发光时，可使其发光量均匀，发光效率高。
文档编号H01L51/00GK1898994SQ20058000129
公开日2007年1月17日 申请日期2005年5月11日 优先权日2004年5月13日
发明者根岸敏夫 申请人:株式会社爱发科