有机电致发光元件、有机电致发光元件制造方法

专利名称：有机电致发光元件、有机电致发光元件制造方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光(有机EL)元件的技术领域，特别是 涉及在电荷注入层的表面形成电极层的技术。
背景技术：
以往，作为这种有机电致发光元件，众所周知如图9的符号201 那样的结构。
在该有机电致发光元件201中，基板202上，依次形成布线层203、 空穴注入层204、空穴输送层208、发光层209、电子输送层210、电 子注入层206、和电才及层207。
第一有才几层205由空穴输送层208、发光层209和电子输送层210 构成。
在第一有机层205中，与电子注入层206接触的一侧是电子输送 层210,是以具有电子输送性的有机材料为主成分的薄膜。
电子注入层206是由具有电子注入性的金属材料构成的薄膜，例 如，使用锂等碱金属元素或碱土类金属元素的单体或化合物。
该有机EL元件201,通过蒸镀法，在第一有机层205表面形成 电子注入层206,且通过蒸镀法，在电子注入层206表面形成电极层 207。
在电极层207的蒸镀法中，由于成膜时的热负荷而出现掩模变形 等问题，难以进行基板的大型化。因此，尝试通过溅镀法形成电极层 207。
但是用溅镀法形成电极层207的场合，已知发光效率跟不上，有 待于解决。另外，在图15的有机EL元件301中，基板302上层叠了布线层 303、第一发光部320、电极层311、第二发光部321、和电极层304。第一、第二发光部320、 321具有第一、第二有机层305、 306, 在第一、第二有机层305、 306的基板302 —侧的表面上分别配置了 第一、第二空穴注入层307、 308,在相反侧的表面上分别配置了第一、 第二电子注入层309、 310。电极层311分开不同极性的第一电子注入层309与第二空穴注入 层308，并使第一电子注入层309与第二空穴注入层308电连接。当布线层303与电极层304之间施加电压时，接触于布线层303 之第一空穴注入层307与连接于电极层311的第一电子注入层309之 间，以及接触于电极层304的第二电子注入层310与连接于电^f及层311 的第二空穴注入层308之间被施加电压，空穴从第一、第二空穴注入 层307、 308注入到第一、第二有机层305、 306，电子从第一、第二 电子注入层309， 310注入到第一、第二有机层305、 306。所注入的 空穴和电子在第一、第二有机层305、 306内分别再耦合并发光。在此，基板302透明，基板302上的布线层303、第二有机层306、 以及它们之间的各层307、 305、 309、 311、 308也透明，在第一有机 层305发射的光，从第一有机层305透过第一空穴注入层307和布线 层303而向基板302外部发射。在第二有机层306发射的光，从第二 有机层306透过基板302之间的各层308、 311、 309、 305、 307而向 基板302的外部发射。来自第二有机层306的光与来自第一有机层305 的光，向同侧发射，在有机EL元件301外侧的基板302 —侧的位置 上，观察到两光合而为一的较强的发射光。作为在第一电子注入层309表面形成由诸如电极层311的金属构 成的薄膜的方法，有溅镀法。第一电子注入层309是由具有电子注入性的金属化合物构成的薄 膜，第一有机层305是由有机化合物的薄膜构成，将金属标靶溅镀， 从而将由金属构成的电极层311形成在有机化合物的薄膜即第一电子注入层309表面上时，了解到发光效率比蒸镀法成膜时降低。基于这种理由，在第一电子注入层309表面形成电极层311时， 使用蒸镀法。但是，蒸镀法有着成膜速度緩慢等问题，因而寻求维持不逊于蒸 镀法的发光效率的同时，可以用溅镀法形成电极层311的技术。 专利文献l:日本特开2004 - 79538号公才艮 专利文献2:日本特开2006 - 302506号公报 专利文献3:日本特开2005 - 26003号公报 专利文献4:日本特开2004- 164992号公报发明内容本发明是为了解决上述传统技术问题创作而成，其目的为提供即 使通过賊镀法在第二电荷注入层表面形成电极层也不会降低发光效率的技术。为了解决上述课题而做研究后，认为发光效率跟不上的原因是在 传统有机EL元件中，第二电荷注入层与第一有机层界面因材料组成 变化急剧而在受溅镀粒子入射之影响的情况下，比形成电极层之前， 界面状态混乱，导致电荷从第二电荷注入层至第 一有机层的注入效率 下降。因此，为了不降低发光效率，而在通过溅镀形成电极层时，只要 维持形成第二电荷注入层时的状态即可。本发明基于上述观点创作而成，即，有机EL元件具有第一电荷 注入层、形成在所述第一电荷注入层表面的第一有机层、和形成在所 述第一有机层表面的第二电荷注入层，从所述第一、第二电荷注入层， 相互反极性的电荷分别注入到所述第一有机层，所述第一有机层发 光，在所述有机EL元件中，所述第二电荷注入层由混合将空穴或电 子注入所述第一有机层的电荷注入性金属材料，和输送所述电荷注入 性金属材料所注入极性的电荷的母材有机材料的薄膜构成。在本发明的有机EL元件中，在所述第二电荷注入层表面配置了 用溅镀法形成的金属膜。在本发明的有机EL元件中，所述金属膜向所述第二电荷注入层 注入与所述第二电荷注入层向所述第一有机层注入的电荷相同极性 的电荷。在本发明的有才几EL元件中，具有配置在所述第二电荷注入层上 的第三电荷注入层、配置在所述第三电荷注入层表面的第二有机层、 以及配置在所述第二有机层表面的第四电荷注入层，所述第一、第三 电荷注入层为相同才及性，并且由注入空穴和电子中任一电荷的材料形 成的薄膜构成，所述第二、第四电荷注入层为相同极性，并且由注入 空穴和电子中与所述第一、第三电荷注入层相反极性的电荷的材料形 成的薄膜构成，对于所述第二有机层，从所述第三、第四电荷注入层 分别注入与各所述第一、第二电荷注入层相同极性的电荷，所述第二 有机层发光。在本发明的有机EL元件中，在所述第二电荷注入层表面配置了 透明电极层，所述第三电荷注入层配置在所述电极层上。在本发明的有机EL元件中，所述第二电荷注入层的所述电荷注 入性金属材料为锂。在本发明的有机EL元件中，所述第二电荷注入层的所述母材有 机材料包含于所述第 一有机层中至少与所述第二电荷注入层接触的 所述第一有4^层中。在本发明的有机EL元件中，所述母材有机材料为Alq3。在本发明的有机EL元件中，所述第二电荷注入层是所述母材有 机材料的蒸气和所述电荷注入性金属材料的蒸气一起到达成膜对象 物上而形成。本发明的有机EL元件制造方法，其中，有机EL元件具有第一电 荷注入层、形成在所述第一电荷注入层表面的第一有机层、和形成在 所述第一有机层表面的第层，相互反极性的电荷分别注入到所述第一有机层，包含于所述第一有机层的第一发光层发光，在这种有机EL元件制造方法中，在所述 第 一有机层表面，使母材有机材料的蒸气和电荷注入性金属材料的蒸 气一起到达，形成混合有所述母材有机材料和所述电荷注入性金属材 料的薄膜构成的所述第二电荷注入层。在本发明的有机EL元件制造方法中，在所述第二电荷注入层表 面，用溅镀法形成电极层。在本发明的有机EL元件制造方法中，在形成透明的所述电极层 后，在所述电极层上形成注入与所述第一电荷注入层相同极性的电荷 的第三电荷注入层、包含第二发光层的第二有机层以及注入与所述第 二电荷注入层相同极性的电荷的第四电荷注入层。 (发明效果)即使通过溅镀法在第二电荷注入层表面形成电极层，也不会降低 发光效率。


图1是用于说明本发明有机EL元件的制造装置的方框图。 图2是用于说明真空蒸镀室的剖视图。图3的(a)至(e)是用于说明本发明有机EL元件的制造工序 的剖一见图。图4是用于说明在第二电荷注入层上形成第一辅助电荷注入层时 的有机EL元件的剖视图。与发光强度关系的图表。与电流密度关系的图表。密度与发光强度关系的图表。密度与发光效率关系的图表。
图9是用于说明传统有机EL元件的剖视图。
图10是用于说明本发明有机EL元件的制造装置的方框图。
图ll是用于说明第二蒸镀装置的剖视图。
图12的(a)至(d)是用于说明本发明有机EL元件的制造工序 的剖^L图。
图13的(a)至(c)是用于说明本发明有机EL元件的制造工序 的剖3见图。
图14是用于说明本发明有机EL元件的制造工序的剖视图。 图15是用于说明传统有机EL元件的剖视图。
(符号说明)21、121基板
20、120成膜对象物
22、122布线层
23、126第一电荷注入层
24、124第一有机层
25、128第二电荷注入层
26、123、 130:电极层30:成膜对象物40、160有才几EL元件
60、170母材有机材料
61:电荷注入性金属材料 111:真空槽 127:第三电荷注入层 129:第四电荷注入层
具体实施方式
图3 (e)的剖视图示出本发明的一例有机EL元件40。 该有机EL元件40具有板状基板21,在该基板21表面，从基板 21 —侧依次形成布线层22、第一电荷注入层23、第一电荷输送层27、 发光层28、第二电荷输送层29、第二电荷注入层25以及电极层26。 布线层22和电极层26连接于电源41。
第一电荷注入层23被注入空穴和电子中的任一方，由输送的物质 形成，第二电荷注入层25被注入与第一电荷注入层23相反极性的电 荷，由输送的物质形成。
第一有机层24由第一电荷输送层27、发光层28、和第二电荷输 送层29构成。
一旦在布线层22与电极层26之间施加电压，空穴和电子中的一 方就会从第一电荷注入层23注入第一电荷输送层27,另一方面从第 二电荷注入层25注入第二电荷输送层29。空穴和电子在第一、第二 电荷输送层27、 29内输送，朝发光层28移动，到达发光层28的空 穴和电子在发光层282内部再耦合，进行发光。
基板21为透明玻璃基板，且布线层22透明，观察到透过布线层 22与基板21的发射光。
此外，布线层22能够使用ITO(铟锡氧化物Indium - Tin - Oxide )等。
在本发明中，第二电荷注入层25如后述那样，由混合母材有机材 料60与电荷注入性金属材料61的薄膜形成的混合层构成。电荷注入 性金属材料61具有电荷注入性，而母材有机材料60是输送电荷注入 性金属材料61所注入的电荷的有机材料。在该第二电荷注入层25表 面，用溅镀法形成电^l层26。
以下，参照附图，说明该有机EL元件40的制造工序。 图1的符号表示本发明的有机EL元件40的制造装置。 该制造装置具有运送室2，运送室2上分别连接了运入室3、运出 室4、第一賊镀室5、第一蒸镀室6、第二蒸镀室IO及第二溅镀室7。在运送室2内配置有基板运送机械臂9,以能够在各室2 ~ 7、 10 间进4亍基4反的运入、运出。
预先在运入室3中配置多个形成有布线层22的状态的基板21(图 3 (a))。
各室2~7、 IO与大气隔绝，并做了真空排气。
在此状态下，将形成有布线层22的状态的基4反21, /人运入室3 运送至第一賊镀室5内，在第一賊镀室5内使布线层22朝向标靶， 导入'减镀气体，对标靶进行'践镀，在布线层22表面形成第一电荷注 入层23。
布线层22为金属薄膜，在此使用银标靶，在布线层22表面形成 由银薄膜构成的第一电荷注入层23。
在结束形成第一电荷注入层23后，将形成有第一电荷注入层23 的状态的基板21 (图3 (b))，从第一溅镀室5内运送至第一蒸镀 室6内，在对应于第一电荷输送层27、发光层28和第二电荷输送层 29的3种蒸发源内，配置对应于各层27、 28、 29组成的有机化合物， 从各蒸发源，使有机化合物的蒸气释放，使之到达第一电荷注入层23 表面，形成由第一电荷输送层27、发光层28和第二电荷输送层29构 成的第一有^l层24。
符号20是形成有第一有机层24的状态的成膜对象物(图3( c ))。 将成膜对象物20从第一蒸镀室6内运出，运入至第二蒸镀室10的真 空槽11内。
图2是用于说明第二蒸镀室10内部的剖视图，运入的成膜对象物 20保持于真空槽11内部的基板座15上。
在真空槽11内部的基板座15下方，配置有第一蒸发源13a和第 二蒸发源13b，在第一蒸发源13a的蒸发容器62a中容纳有母材有机 材料60,在第二蒸发源13b的蒸发容器62b中容纳有电荷注入性金属 材料61。
第一、第二蒸发源13a、 13b在顶部具有释放口 63a、 63b。对第一、电，使第一、第二蒸发源13a、 13b 内的母材有机材料60与电荷注入性金属材料61预先升温。
在基板座15上配置了成膜对象物20后，用基板座15与第一、第 二蒸发源13a、 13b之间的各遮挡板16~ 18来遮断，在此状态下，使 之进一步升温，从第一蒸发源13a和第二蒸发源13b的释放口 63a、 63b，分别释放母材有机材料60的蒸气和电荷注入性金属材料61的 蒸气。
在母材有机材料60与电荷注入性金属材料61的蒸发状态与释放 速度稳定的情况下，开启基板座15与第一、第二蒸发源13a、 13b间 的各遮挡板16 ~ 18，使母材有机材料60的蒸气与电荷注入性金属材 料61的蒸气，释放于真空槽ll内。
第一、第二蒸发源13a、 13b相接近，基板座15配置于双方蒸气 到达的位置，在第一电荷注入层23表面到达混合母材有机材料60的 蒸气与电荷注入性金属材料61的蒸气之后的蒸气，在第一电荷注入 层23表面，开始生长混合母材有机材料60与电荷注入性金属材料61 的薄膜。
在预定的时间，使混合了母材有机材料60与电荷注入性金属材料 61的薄膜生长，当成为规定膜厚时，关闭各遮挡板16-18,使薄膜 生长结束，这样就形成母材有机材料60与电荷注入性金属材料61的 混合层，将该混合层作为第二电荷注入层25。在此^_来自释》丈口 63a、 63b的各蒸气每单位时间的释放量一定，其结果，得到在膜厚方向无 组成变化，且在膜厚方向混合率一定的混合层。
将形成有第二电荷注入层25状态的成膜对象物20,从真空槽11 运送至第二'减镀室7内。
图3 (d)符号30是在第一有机层24表面形成第二电荷注入层25 的成膜对象物。
使成膜对象物30保持于基板座上，在第二溅镀室7中使第二电荷 注入层25朝向标耙，导入賊镀气体，对标靶进行溅镀，在第二电荷注入层25表面形成电极层26。
在此，标耙使用铝，在第二电荷注入层25上形成由铝等布线用金 属构成的电极层26 (图3 (e))。
将形成有电极层26的状态的成膜对象物30， 乂人第二溅镀室7内 运送至运出室4内，取出并组装就得到有机EL元件40。
然而，在上述实施例中，在形成第二电荷输送层29的蒸发源上配 置母材有^L材料60,形成含有母材有^U才料60的第二电荷输送层29， 层叠含有相同母材有机材料60的薄膜(第二电荷lt送层29与第二电 荷注入层25)。其结果，第二电荷输送层29与第二电荷注入层25含 有相同的母材有^U才料60,因此第二电荷输送层29与第二电荷注入 层25的界面上母材有机材料60连续，以使界面上不会出现急剧的组 成变化。
在上述实施例中，在由母材有机材料60与电荷注入性金属材料 61的混合层构成的第二电荷注入层25表面，形成电极层26，但并不 限定于此，而如图4所示，也可以在混合了母材有机材料60与电荷 注入性金属材料61的第二电荷注入层25表面，密4妄地形成由电荷注 入性金属材料61的薄膜构成的第一辅助电荷注入层51,在第一辅助 电荷注入层51上形成电极层26。
例如，也可以在形成第二电荷注入层25后，乂人蒸镀室10运出， 在其它的蒸镀室中，在第二电荷注入层25表面形成由电荷注入性金 属的薄膜构成的第一辅助电荷注入层51。
另外，也可以在从蒸镀室10不运出的情况下，停止第一蒸发源 13a的母材有机材料60的释;^文，使得第二电荷注入层25表面上有电 荷注入性金属材料61的蒸气的到达，而没有母材有机材料60的蒸气 的到达，在第二电荷注入层25表面形成第一辅助电荷注入层51。
如此，在第二电荷注入层25表面形成第一辅助电荷注入层51, 并在第一辅助电荷注入层51表面通过溅镀形成电才及层26的情况下， 从第二电荷注入层25注入第二电荷输送层29的电荷的注入效率得到提高。
然而，在上述实施例中，第二电荷注入层25中母材有机材料60 与电荷注入性金属材料61的组成在膜厚方向没有变化，且混合率则
在膜厚方向一定，但并不限定于此，也可以使组成变化，以在接近于
第二电荷注入层25内部的第二电荷输送层29的位置上，使母材有机 材料60的比例较大，而在较远的位置上，使电荷注入性金属材料61 的比例变大。重要的是，第二电荷注入层25内部的母材有机材料60 的比例能够越接近第二电荷输送层29就越大。
在此情况下，即使在第二电荷注入层25表面不形成第一辅助电荷 注入层51,也能提升第二电荷注入层25的电荷注入效率。
实施例
作为第二电荷注入层25的母材有^L材料60釆用Alq3 [ Tris ( 8 -hydroxyquinoline ) aluminium],作为电荷注入性金属材料61采用锂， 将这些材料配置于第一、第二蒸发源13a、 13b内，使各材料蒸发，使 Alq3的蒸气与锂的蒸气分别释放，使它们一起到达第一有机层24表 面，形成由对于Alq3而言以重量比例2%混合锂的薄膜构成的混合层， 作为第二电荷注入层25,并在第二电荷注入层25表面，以溅镀法或 蒸镀法，形成由铝薄膜构成的电极层26，在布线层22与电极层26间 施加电压而使之发光，测定发光强度与流动电流的大小。
在图5表示测定结果。图5的横轴是施加电压的大小，纵轴是发 光强度。该图中的符号Li是蒸镀铝的比较例的有机EL元件的测定结 果，符号乙2是对铝标靶进行溅镀的本发明的有机EL元件40的测定 结果。
从这些图表看不到本发明的有机EL元件40与比较例的有机EL 元件的发光强度之差。
各元件的发光层28面积是预先知道的，》Mv该面积可算出电流密 度，又，可从发光强度与测定电流的大小算出发光效率。
图6的横轴为电压，纵轴为电流密度，符号L3是表示比较例的有机EL元件的施加电压与电流密度的关系的曲线，符号L4是表示本发 明的有机EL元件40的施加电压与电流密度的关系的曲线。
图7的横轴表示电流密度，纵轴表示发光强度，符号Ls表示比较 例有机EL元件的发光强度对电流密度的关系的曲线，符号U表示本 发明有机EL元件40的发光强度对电流密度的关系的曲线。
图8的横轴表示电流密度，纵轴表示发光效率。符号L7是表示比 较例有机EL元件的发光效率对电流密度的关系的曲线，符号Ls是表 示本发明有机EL元件40的发光效率对电流密度的关系的曲线。
从图6、图7、图8看不到本发明的有机EL元件40与比较例的 有机EL元件的电流密度、发光强度及发光效率之差。
即，作为Alq3与锂的混合层所形成的第二电荷注入层25的表面， 即便以';贱镀法形成电极层26,也不会降低电流密度、发光强度及发光 效率。
接着，图14是本发明第二例的有机EL元件160的剖视图。
该有机EL元件160具有板状基板121,在该基板121上方，设有 布线层122。在布线层122上配置有第一发光部161，在第一发光部 161上，配置有电极层130，在电极层130上配置有第二发光部162， 在第二发光部162上配置有电极层123。
第一、第二发光部161、 162分别具有第一、第二有机层124、 125， 在第一、第二有机层124、 125的基板121侧表面，分别配置有第一、 第三电荷注入层126、 127，在相反侧的表面分别配置有第二、第四电 荷注入层128、 129。
在电极层130与第三电荷注入层127之间，配置有第一辅助电荷 注入层137，在第三电荷注入层127的基板121 —侧的表面与第一辅 助电荷注入层137密接，另外，在第一发光部161中，第二电荷注入 层128与电极层130,在第二发光部162中，将第一辅助电荷注入层 137，密接于电极层130。
第一、第三电荷注入层126、 127相互同极性，其中，含有可将空穴和电子任一方的电荷，注入于第一、第二有4几层124、 125接触的 部分的物质，而第二、第四电荷注入层128、 129为相互同才及性，其 中，含有将与第一、第三电荷注入层126、 127相反极性的电荷，注 入于第一、第二有机层124、 125接触的部分的物质。
因而，第一、第三电荷注入层126、 127含有可注入空穴的物质时， 第二、第四电荷注入层128、 129含有可注入电子的物质，此时，对 第一、第三电荷注入层126、 127施加正电压，对第二、第四电荷注 入层128、 129施加负电压时，对于第一至第四电荷注入层126~ 129 接触第一、第二有机层124、 125,从第一、第三电荷注入层126、 127 注入空穴，从第二、第四电荷注入层128、 129注入电子。
另外，当第一、第三电荷注入层126、 127含有可注入电子的物质 时，第二、第四电荷注入层128、 129含有可注入空穴的物质，在对 第一、第三电荷注入层126、 127施加了负电压，并对第二、第四电 荷注入层128、 129施加了正电压时，对于第一至第四电荷注入层126 ~ 129接触的第一、第二有机层124、 125，从第一、第三电荷注入层126、 127注入电子，从第二、第四电荷注入层128、 129注入空穴。
第一辅助电荷注入层137是含有可注入与第三电荷注入层127注 入于第二有机层125的电荷相同极性的电荷的金属，被施加与第三电 荷注入层127相同极性的电压，向第三电荷注入层127注入电荷，使 从第三电荷注入层127到第二有机层125的电荷注入量增加。
如上所述，第一辅助电荷注入层137与第三电荷注入层127密接。
第二电荷注入层128含有可向第一有机层124注入电子的物质， 第三电荷注入层127含有可向第二有机层125注入空穴的物质，在此 情况下，构成第一辅助电荷注入层137的物质的功函数大于构成电极 层130的物质的功函数。
另外，第二电荷注入层128含有可向第一有^U层124注入空穴的 物质，第三电荷注入层127含有可向第二有机层125注入电子的物质， 在此情况下，构成第一辅助电荷注入层137的物质的功函数小于构成电极层130的物质的功函ft。
也可以在与形成有电极层130的第一辅助电荷注入层137的面相 反一侧的面，形成后述第二辅助电荷注入层。
构成第二辅助电荷注入层的物质与构成电极层130的物质的功函 数的大小关系，与构成第一辅助电荷注入层137的物质与构成电极层 130的物质的功函数的大小关系相反。
电极层130由金属材料的薄膜构成，使不同极性的第二电荷注入 层128与第一辅助电荷注入层137分离，使第二电荷注入层128与第 三电荷注入层127，经由第一辅助电荷注入层137而电连接。
当将布线层122和电极层123连接于电源163,在布线层122与 电极层123之间施加电压时，在与布线层122接触的第一电荷注入层 126与连接于电极层130的第二电荷注入层128之间，以及与电极层 123接触的第四电荷注入层129与连接于电极层130的第三电荷注入 层127之间，净皮施加电压。
施加于各电荷注入层126- 129的电压是各电荷注入层126-129 所含有的物质使可注入于第一、第二有机层124、 125的电荷注入的 极性，所注入的电荷在第一、第二有机层124、 125内部分别进行再 耦合，进行发光。
第一、第二有机层124、 125具有第一、第二发光层131、 132， 在第一、第二发光层131、 132的基板121 —侧的表面，分别配置有 第一、第三电荷输送层133、 134，在相反侧的面，分別配置有第二、 第四电荷输送层135、 136。
在第一、第二有机层124、 125内部，注入第一、第二有机层124、 125的电荷在第一至第四电荷输送层133~ 136内部，分别朝第一、第 二发光层131、 132输送，分别到达第一、第二发光层131、 132时， 在第一、第二发光层131、 132内部分别进行再耦合，进行发光。
在此，基板121为玻璃基板，基板121上的布线层122、第二有 机层125及它们之间的各层124、 126~128、 130、 137为透明，在第一有机层124发射的光，从第一有机层124透过第一电荷注入层126 和布线层122而向基板121外部发射。在第二有机层125发射的光， 从第二有机层125透过基才反121之间的各层127、 137、 130、 128、 124、 126、 122，向基板121外部发射。来自第二有机层125的光，向与来 自第一有机层124的光相同侧发射，在有机EL元件160的外侧的、 基板121 —侧的位置，观察到两光合而为一的较强的发射光。
如下面所述，在本发明中，第二、第四电荷注入层128、 129由混 合母材有机材料170与电荷注入性金属材料171的薄膜构成。电荷注 入性金属材料171具有电荷注入性，母材有机材料170是输送与电荷 注入性金属材料171所注入的电荷相同极性的电荷的有机材料。
图10的符号101表示本发明的有机EL元件160的制造装置。
该制造装置101具备运送室102,运送室102分别与运出室103、 运入室104、第一、第二蒸镀装置105、 106和溅镀装置107连接。
在运送室102内配置有基板运送机械臂109，构成为在各室102 ~ 107间能够进行基板的运入、运出。
图12 (a)所示的成膜对象物120具有基板121,在基板121的表 面形成有布线层122。将多个成膜对象物120预先配置在运入室104。
各室102~ 107与大气隔断，；故真空排气。
以下，参照附图，说明本发明的有机EL元件160的形成工序。
将成膜对象物120,从运入室104移至第一蒸镀装置105内，在 第一蒸镀装置105内，配置了4个蒸发源，各蒸发源分别配置有构成 第一电荷注入层126、第一电荷输送层133、第一发光层131和第二 电荷输送层135的有机化合物。
从配置有对应于第一电荷注入层126组成的有机化合物的蒸发 源，释放出有机化合物的蒸气，在布线层122表面形成由有机薄膜构 成的第一电荷注入层126。
在形成第一电荷注入层126之后，使对应于第一电荷输送层133、 第一发光层131、第二电荷输送层135组成的有机化合物的蒸气，依次从各蒸发源释放，在第一电荷注入层126上，依次形成由有机薄膜 构成的第一电荷输送层133、由有机薄膜构成的第一发光层131、以 及由有机薄膜构成的第二电荷输送层135 (图12 (b))。
将形成有第一有机层124的成膜对象物120,从第一蒸镀装置105 内移至第二蒸镀装置106的真空槽111内。
图11是用于说明第二蒸镀装置106内部的剖视图，所运入的成膜 对象物120保持在真空槽111内部的基板座115,使第二电荷输送层 135表面露出，并使第二电荷输送层135朝向下方。
在真空槽111内部的基板座115的下方，配置有第一蒸发源113a 和第二蒸发源U3b。构成第二电荷注入层128的母材有机材料170与 电荷注入性金属材料171分别容纳于第一蒸发源113a的蒸发容器 172a与第二蒸发源113b的蒸发容器172b。
对第一、第二蒸发源113a、 113b的加热器通电，使第一、第二蒸 发源113a、 113b内的母材有机材料170和电荷注入性金属材料171 预先升温。
将成膜对象物120配置在基板座115后，以基板座115与第一、 第二蒸发源113a、 113b之间的各遮挡板116 118遮断的状态，使之 进一步升温，使母材有机材料170的蒸气与电荷注入性金属材料171 的蒸气分别从设置在第一蒸发源113a与第二蒸发源113b的释放口 173a、 173b释放。
在母材有机材料170与电荷注入性金属材料171的蒸发状态和释 放速度稳定的情况下，打开基板座115与第一、第二蒸发源113a、 113b 之间的各遮挡板116~ 118，使母材有机材料170的蒸气与电荷注入性 金属材料171的蒸气向真空槽111内释放。
接近第一、第二蒸发源113a、 113b，基板座115配置在双方蒸气 到达的位置，在第二电荷输送层135表面开始生长混合母材有机材料 170与电荷注入性金属材料171的薄膜。
在预定的时间，使混合母材有机材料170与电荷注入性金属材料171的薄膜生长，在成为规定膜厚的情况下，关闭各遮挡板116 ~ 118， 使薄膜生长结束，这样就形成由混合母材有机材料170与电荷注入性 金属材料171的薄膜构成的第二电荷注入层128 (图12 (c))。
将形成有第二电荷注入层128的成膜对象物120,从真空槽111 移至第一溅镀装置107内。在真空槽内配置由成为电极的金属材料构 成的第 一标靶和由具有与第三电荷注入层127相同极性的电荷注入特 性的金属材料构成的第二标耙，向真空槽内导入溅镀气体，对第一标 耙进行、;贱镀，对在真空槽内露出的第二电荷注入层128表面，形成由 金属材料构成的透明电极层130 (图12 (d))，对第二标靶进行溅 镀，在电极层130表面形成由金属材料构成的第一辅助电荷注入层137 (图13 (a))。
形成有第一辅助电荷注入层137的成膜对象物120从溅镀装置 107内移至第一蒸镀装置105内，在相同的成膜条件下，使与形成第 一电荷注入层126、第一电荷输送层133、第一发光层131和第二电 荷输送层135时相同材料，以同样的顺序释放蒸气，在第一辅助电荷 注入层137表面，以与第一电荷注入层126、第一电荷输送层133、 第一发光层131和第二电荷输送层135相同的膜厚、相同的组成，依 次形成第三电荷注入层127、第三电荷输送层134、第二发光层132 及第四电荷输送层136 (图13 (b))。
将形成有第二有机层125的成膜对象物120，从第一蒸镀装置105 内移至第二蒸镀装置106内，在相同的成膜条件下，将与形成第二电 荷注入层128时相同的材料，在第二有机层125表面形成其膜厚及组 成与第二电荷注入层128相同的第四电荷注入层129 (图13 (c))。
将形成有第四电荷注入层129的成膜对象物120，从第二蒸镀装 置106内移至溅镀装置107内，在相同的成膜条件下，将与形成电极 层130时相同的材料，形成相同组成的电极层123。
将形成有电极层123的成膜对象物120，从溅镀装置107内移至 运出室103内，取出并组装，这样就得到有机EL元件160 (图14)。在此，作为构成第二、第四电荷注入层128、 129的母材有机材料 170， Alq3 [ Tris ( 8 - hydroxyquinoline) aluminium ]，作为电荷注 入性金属材料171,将锂分别配置在第一、第二蒸发源113a、 113b内， 使各材料蒸发，使Alq3的蒸气与锂的蒸气分别释放，并使它们一起到 达第二、第四电荷输送层135、 136的表面，分别形成混合Alq3和锂 的薄膜构成第二、第四电荷注入层128、 129。
Alq3具有电子输送性，锂具有电子注入性，第二、第四电荷注入 层128、 129向第一、第二有机层124、 125注入电子，并加以输送。
在此情况下，第一、第三电荷注入层126、 127由可向第一、第二 有机层124、 125注入空穴的有机化合物的薄膜构成。
电极层130在这里是对于构成第一标靶的金属使用铝，而在第二 电荷注入层128表面形成的由铝薄膜构成的电极层130。
第一辅助电荷注入层137在这里是对于构成第二标靶的金属使用 银，而在电极层130表面形成的由银薄膜构成的第一辅助电荷注入层 137。
4艮具有空穴注入性，是注入与第三电荷注入层127所注入的电荷 的极性相同极性的电荷的物质。
此时，在第一、第三电荷注入层126、 127上被施加正电压，在第 二、第四电荷注入层128、 129上^皮施加负电压，对于第一、第二有 机层124、 125,从第一、第三电荷注入层126、 127分别注入空穴， 从第二、第四电荷注入层128、 129分别注入电子。
在第二、第四电荷输送层135、 136表面，分别密接地形成第二、 第四电荷注入层128、 129时，若使第二、第四电荷输送层135、 136 所含有的有机材料和第二、第四电荷注入层128、 129所含有的母材 有机材料170相同，则相互密接的第二电荷输送层135与第二电荷注 入层128，和第四电荷输送层136与第四电荷注入层129因含有相同 的母材有机材料no，所以在它们的界面的组成变化緩慢，在第二、 第四电荷注入层128、 129表面上，即使以溅镀法形成薄膜，界面也不会混乱，且特性也不会劣化。
在形成第二、第四电荷注入层128、 129时，若使来自第一、第二 蒸发源113a、 113b的每单位时间的释放量一定，则在膜厚方向上无组 成变化，得到在膜厚方向上混合率一定的第二、第四电荷注入层128、 129。
而且，在形成第二、第四电荷注入层128、 129时，调节第一、第 二蒸发源113a、 113b的温度，使电荷注入性金属材料171的蒸气緩缓 增加，这样就能够在第二、第四电荷注入层128、 129内部，使接近 第二、第四电荷输送层135、 136的位置的母材有机材料170的比例 增大，而使较远位置的电荷注入性金属材料171的比例增大。也就是， 可使第二、第四电荷注入层128、 129内部的母材有机材料170的比 例，越接近第二、第四电荷输送层135、 136就越大，并使电荷注入 效率提升。
此外，在本发明中，在第二电荷注入层128的表面密接地形成电 极层130，但并不限于此，也可在第二电荷注入层128的表面，形成 注入与第二电荷注入层128所含有的电荷注入性金属材料171相同极 性的电荷的物质的薄膜，即，形成注入相同极性的电荷的第二辅助电 荷注入层，将电极层130密接地形成在第二辅助电荷注入层表面，使 第二电荷注入层128的电荷注入效率提升。
该第二辅助电荷注入层，例如，能够使用第二电荷注厶层128所 包含的电荷注入性金属材料171的薄膜。
当第二电荷注入层128所含有的电荷注入性金属材料171为锂时， 第二辅助电荷注入层可使用锂的薄膜或氟化锂的薄膜。
可与第二电荷注入层128同样地，使第四电荷注入层129在膜厚 方向均匀，也可以在第四电荷注入层129内部使组成变化，使电荷注 入性金属材料171含有率的值，在底面小而在表面大。
另外，也可以在第四电荷注入层129表面形成由相同极性的金属 构成的第二辅助电荷注入层，在该第二辅助电荷注入层表面上形成电极层123。
而且，第四电荷注入层129也可以不是母材有机材料170与电荷 注入性金属材料171的混合薄膜，而由例如锂的金属膜构成。
使光线向与基板121相反侧的电极层123 —侧发射的情况下，只 要使第四电荷注入层129与电极层123透明即可。
此外，在本发明中，母材有机材料170使用Alq3，但并不限定于 Alq3,只要电荷注入性金属材料171是输送与注入第二、第四电荷输 送层135、 136的电荷相同极性的电荷的有机材料，就能使用。
当第二、第四电荷输送层135、 136中含有Alq3之外的有机化合 物时，也可使用Alq3,但为了能够连续地变化第二、第四电荷输送层 135、 136与第二、第四电荷注入层128、 129的组成，最好使用与第 二、第四电荷输送层135、 136所含的有机化合物相同的有机化合物。
此外，在本发明中，第一、第二有机EL元件40、 160的第一电 荷注入层23、 126的材料使用了银，但并不限于此，也可使用注入与 通过第二电荷注入层25、 128所注入的电荷相反极性的电荷的材料。
另外，在上述第一、第二有才几EL元件40、 160中，作为电荷注 入性金属材料使用了锂，但并不限定于锂。例如，在电子注入材料的 情况下，能够使用含有铯等碱金属元素或镁等碱土类金属元素的金属 材料。
另外，在上述第一、第二有机EL元件40、 160中，作为母材有 机材料使用了Alq3，但并不限于Alq3,能够使用输送与电荷注入性金 属材料向第二电荷注入层29、 135注入的电荷相同极性的电荷的有机 材料。特别是，母材有机材料最好是由第二电荷注入层29、 135所包 含的有机化合物构成的有机材料。
另外，在上述第一、第二有机EL元件40、 160中，在第二、第 四电荷注入层25、 128、 129，混合了对于Alq3而言2。/。的锂，但并不 限定于此，只要重量比例为2%以上即可。
另外，电极层26、 123、 130使用了铝，但并不限定于铝，能够使用其它金属。
另外，在上述第一、第二有机EL元件40、 160中，作为电荷注 入性金属材料使用了锂，但并不限定于锂，在电子注入材料的情况下， 能够用含有铝等碱金属元素或镁等碱土类金属元素的金属材料。
另外，在上述第一、第二有机EL元件40、 160中，电极层26、 123、 130的金属材料使用了铝，但并不限定于铝，能够使用其它金属 材料。
另外，第一辅助电荷注入层137的金属材料使用了银，但并不限 定于银，在空穴注入材料的情况下，可使用ITO (Indium-Tin-Oxide)、 IZO (Indium-Zinc-Oxide) 、 ZnOx (锌氧化物)、SnOx (锡氧化物)、 In(X(铟氧化物)等。特别是，优选能够形成透明薄膜的金属材料。
另外，在用金属膜构成第四电荷注入层129的情况下，金属能够 使用锂，但不限定于锂，能够使用铯、镁等电子注入性的金属的薄膜。 而且不限于金属的薄膜，能够使用氟化锂或氟化铯等电子注入性金属 化合物的薄膜。
另外，在上述第一、第二有机EL元件40、 160中，布线层22、 122使用了ITO，但ITO膜具有空穴注入性，因此布线层22、 122还 用作针对与布线层22、 122接触的第一电荷注入层23、 126的辅助电 荷注入层，提升第一电荷注入层23、 126的空穴注入性。
如果第一、第三电荷注入层23、 126、 127的电荷注入效率较高， 则可以不在第一、第三电荷注入层126、 127表面形成ITO膜或第一 辅助电荷注入层137。
另外，为了制造上述第一、第二有机EL元件40、 160，而使用了 通过运送室2、 102而使之在室之间移动，在基板表面形成薄膜的装 置(组合式装置)，但并不限定于此，也可以使用不通过运送室2、 102而使之依次在多个成膜装置之间移动，在基板表面形成薄膜的装 置(联机式装置)。
权利要求
1.一种有机电致发光元件，其中包括第一电荷注入层；形成在所述第一电荷注入层表面的第一有机层；以及形成在所述第一有机层表面的第二电荷注入层，从所述第一、第二电荷注入层，相互反极性的电荷分别注入到所述第一有机层，所述第一有机层发光，所述第二电荷注入层由混合将空穴或电子注入所述第一有机层的电荷注入性金属材料，和输送所述电荷注入性金属材料所注入极性的电荷的母材有机材料的薄膜构成。
2. 如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，在所述第二 电荷注入层表面配置了用溅镀法形成的金属膜。
3. 如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中，所述金属膜 向所述第二电荷注入层注入与所述第二电荷注入层向所述第一有机 层注入的电荷相同极性的电荷。
4. 如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中包括 配置在所述第二电荷注入层上的第三电荷注入层； 配置在所述第三电荷注入层表面的第二有机层；以及 配置在所述第二有机层表面的第四电荷注入层，所述第一、第三电荷注入层为相同极性，并且由注入空穴和电子 中任一 电荷的材料形成的薄膜构成，所述第二、第四电荷注入层为相同极性，并且由注入空穴和电子中 与所述第一、第三电荷注入层相反极性的电荷的材料形成的薄膜构成，对于所述第二有机层，从所述第三、第四电荷注入层分别注入与 各所述第一、第二电荷注入层相同极性的电荷，所述第二有机层发光。
5. 如权利要求4所述的有机电致发光元件，其中，在所述第二 电荷注入层表面配置了透明电极层，所述第三电荷注入层配置在所述电极层上。
6. 如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，所述第二电 荷注入层的所述电荷注入性金属材料为锂。
7. 如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，所述第二电 荷注入层的所述母材有机材料包含于所述第 一有机层中至少与所述 第二电荷注入层接触的所述
8. 如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，所述母材有 机材料为Alq3。
9. 如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，所述第二电蒸气一起到达成膜对象物上而形成。
10. —种有机电致发光元件制造方法，其中， 该有机电致发光元件包括第一电荷注入层；形成在所述第一电荷注入层表面的第 一有机层；以及形成在所述第一有机层表面的第二 电荷注入层，从所述第一、第二电荷注入层，相互反极性的电荷分别注入到所 述第一有机层，包含于所述第一有机层的第一发光层发光， 在所述有机电致发光元件制造方法中，在所述第 一有机层表面，使母材有机材料的蒸气和电荷注入性金 属材料的蒸气一起到达，形成混合有所述母材有机材料和所述电荷注 入性金属材料的薄膜构成的所述第二电荷注入层。
11. 如权利要求IO所述的有机电致发光元件制造方法，其中， 在所述第二电荷注入层表面，用溅镀法形成电极层。
12. 如权利要求IO所述的有机电致发光元件制造方法，其中， 在形成透明的所述电极层后，在所述电极层上形成注入与所述第一电 荷注入层相同极性的电荷的第三电荷注入层、包含第二发光层的第二 有机层以及注入与所述第二电荷注入层相同极性的电荷的第四电荷 注入层。
全文摘要
提供一种得到即使通过溅镀法在电荷注入层的表面形成电极层也不会降低发光效率的有机电致发光元件的技术。本发明的有机电致发光元件(40、160)具有第一电荷注入层(23、126)、第一有机层(24、124)以及第二电荷注入层(25、128)。第二电荷注入层(25、128)形成为混合母材有机材料和电荷注入性金属材料的混合层。即使采用溅镀法在该第二电荷注入层(25)表面形成电极层(26)，也不会降低发光效率。
文档编号H01L51/50GK101647132SQ20088001021
公开日2010年2月10日 申请日期2008年3月17日 优先权日2007年3月26日
发明者根岸敏夫 申请人:株式会社爱发科