專利名稱：有機電致發(fā)光元件、有機電致發(fā)光元件制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機電致發(fā)光(有機EL)元件的技術領域，特別是 涉及在電荷注入層的表面形成電極層的技術。
背景技術：
以往，作為這種有機電致發(fā)光元件，眾所周知如圖9的符號201 那樣的結構。
在該有機電致發(fā)光元件201中，基板202上，依次形成布線層203、 空穴注入層204、空穴輸送層208、發(fā)光層209、電子輸送層210、電 子注入層206、和電才及層207。
第一有才幾層205由空穴輸送層208、發(fā)光層209和電子輸送層210 構成。
在第一有機層205中，與電子注入層206接觸的一側是電子輸送 層210,是以具有電子輸送性的有機材料為主成分的薄膜。
電子注入層206是由具有電子注入性的金屬材料構成的薄膜，例 如，使用鋰等堿金屬元素或堿土類金屬元素的單體或化合物。
該有機EL元件201,通過蒸鍍法，在第一有機層205表面形成 電子注入層206,且通過蒸鍍法，在電子注入層206表面形成電極層 207。
在電極層207的蒸鍍法中，由于成膜時的熱負荷而出現(xiàn)掩模變形 等問題，難以進行基板的大型化。因此，嘗試通過濺鍍法形成電極層 207。
但是用濺鍍法形成電極層207的場合，已知發(fā)光效率跟不上，有 待于解決。另外，在圖15的有機EL元件301中，基板302上層疊了布線層 303、第一發(fā)光部320、電極層311、第二發(fā)光部321、和電極層304。第一、第二發(fā)光部320、 321具有第一、第二有機層305、 306, 在第一、第二有機層305、 306的基板302 —側的表面上分別配置了 第一、第二空穴注入層307、 308,在相反側的表面上分別配置了第一、 第二電子注入層309、 310。電極層311分開不同極性的第一電子注入層309與第二空穴注入 層308，并使第一電子注入層309與第二空穴注入層308電連接。當布線層303與電極層304之間施加電壓時，接觸于布線層303 之第一空穴注入層307與連接于電極層311的第一電子注入層309之 間，以及接觸于電極層304的第二電子注入層310與連接于電^f及層311 的第二空穴注入層308之間被施加電壓，空穴從第一、第二空穴注入 層307、 308注入到第一、第二有機層305、 306，電子從第一、第二 電子注入層309， 310注入到第一、第二有機層305、 306。所注入的 空穴和電子在第一、第二有機層305、 306內分別再耦合并發(fā)光。在此，基板302透明，基板302上的布線層303、第二有機層306、 以及它們之間的各層307、 305、 309、 311、 308也透明，在第一有機 層305發(fā)射的光，從第一有機層305透過第一空穴注入層307和布線 層303而向基板302外部發(fā)射。在第二有機層306發(fā)射的光，從第二 有機層306透過基板302之間的各層308、 311、 309、 305、 307而向 基板302的外部發(fā)射。來自第二有機層306的光與來自第一有機層305 的光，向同側發(fā)射，在有機EL元件301外側的基板302 —側的位置 上，觀察到兩光合而為一的較強的發(fā)射光。作為在第一電子注入層309表面形成由諸如電極層311的金屬構 成的薄膜的方法，有濺鍍法。第一電子注入層309是由具有電子注入性的金屬化合物構成的薄 膜，第一有機層305是由有機化合物的薄膜構成，將金屬標靶濺鍍， 從而將由金屬構成的電極層311形成在有機化合物的薄膜即第一電子注入層309表面上時，了解到發(fā)光效率比蒸鍍法成膜時降低。基于這種理由，在第一電子注入層309表面形成電極層311時， 使用蒸鍍法。但是，蒸鍍法有著成膜速度緩慢等問題，因而尋求維持不遜于蒸 鍍法的發(fā)光效率的同時，可以用濺鍍法形成電極層311的技術。 專利文獻l:日本特開2004 - 79538號公才艮 專利文獻2:日本特開2006 - 302506號公報 專利文獻3:日本特開2005 - 26003號公報 專利文獻4:日本特開2004- 164992號公報發(fā)明內容本發(fā)明是為了解決上述傳統(tǒng)技術問題創(chuàng)作而成，其目的為提供即 使通過賊鍍法在第二電荷注入層表面形成電極層也不會降低發(fā)光效率的技術。為了解決上述課題而做研究后，認為發(fā)光效率跟不上的原因是在 傳統(tǒng)有機EL元件中，第二電荷注入層與第一有機層界面因材料組成 變化急劇而在受濺鍍粒子入射之影響的情況下，比形成電極層之前， 界面狀態(tài)混亂，導致電荷從第二電荷注入層至第 一有機層的注入效率 下降。因此，為了不降低發(fā)光效率，而在通過濺鍍形成電極層時，只要 維持形成第二電荷注入層時的狀態(tài)即可。本發(fā)明基于上述觀點創(chuàng)作而成，即，有機EL元件具有第一電荷 注入層、形成在所述第一電荷注入層表面的第一有機層、和形成在所 述第一有機層表面的第二電荷注入層，從所述第一、第二電荷注入層， 相互反極性的電荷分別注入到所述第一有機層，所述第一有機層發(fā) 光，在所述有機EL元件中，所述第二電荷注入層由混合將空穴或電 子注入所述第一有機層的電荷注入性金屬材料，和輸送所述電荷注入 性金屬材料所注入極性的電荷的母材有機材料的薄膜構成。在本發(fā)明的有機EL元件中，在所述第二電荷注入層表面配置了 用濺鍍法形成的金屬膜。在本發(fā)明的有機EL元件中，所述金屬膜向所述第二電荷注入層 注入與所述第二電荷注入層向所述第一有機層注入的電荷相同極性 的電荷。在本發(fā)明的有才幾EL元件中，具有配置在所述第二電荷注入層上 的第三電荷注入層、配置在所述第三電荷注入層表面的第二有機層、 以及配置在所述第二有機層表面的第四電荷注入層，所述第一、第三 電荷注入層為相同才及性，并且由注入空穴和電子中任一電荷的材料形 成的薄膜構成，所述第二、第四電荷注入層為相同極性，并且由注入 空穴和電子中與所述第一、第三電荷注入層相反極性的電荷的材料形 成的薄膜構成，對于所述第二有機層，從所述第三、第四電荷注入層 分別注入與各所述第一、第二電荷注入層相同極性的電荷，所述第二 有機層發(fā)光。在本發(fā)明的有機EL元件中，在所述第二電荷注入層表面配置了 透明電極層，所述第三電荷注入層配置在所述電極層上。在本發(fā)明的有機EL元件中，所述第二電荷注入層的所述電荷注 入性金屬材料為鋰。在本發(fā)明的有機EL元件中，所述第二電荷注入層的所述母材有 機材料包含于所述第 一有機層中至少與所述第二電荷注入層接觸的 所述第一有4^層中。在本發(fā)明的有機EL元件中，所述母材有機材料為Alq3。在本發(fā)明的有機EL元件中，所述第二電荷注入層是所述母材有 機材料的蒸氣和所述電荷注入性金屬材料的蒸氣一起到達成膜對象 物上而形成。本發(fā)明的有機EL元件制造方法，其中，有機EL元件具有第一電 荷注入層、形成在所述第一電荷注入層表面的第一有機層、和形成在 所述第一有機層表面的第層，相互反極性的電荷分別注入到所述第一有機層，包含于所述第一有機層的第一發(fā)光層發(fā)光，在這種有機EL元件制造方法中，在所述 第 一有機層表面，使母材有機材料的蒸氣和電荷注入性金屬材料的蒸 氣一起到達，形成混合有所述母材有機材料和所述電荷注入性金屬材 料的薄膜構成的所述第二電荷注入層。在本發(fā)明的有機EL元件制造方法中，在所述第二電荷注入層表 面，用濺鍍法形成電極層。在本發(fā)明的有機EL元件制造方法中，在形成透明的所述電極層 后，在所述電極層上形成注入與所述第一電荷注入層相同極性的電荷 的第三電荷注入層、包含第二發(fā)光層的第二有機層以及注入與所述第 二電荷注入層相同極性的電荷的第四電荷注入層。 (發(fā)明效果)即使通過濺鍍法在第二電荷注入層表面形成電極層，也不會降低 發(fā)光效率。
圖1是用于說明本發(fā)明有機EL元件的制造裝置的方框圖。 圖2是用于說明真空蒸鍍室的剖視圖。圖3的(a)至(e)是用于說明本發(fā)明有機EL元件的制造工序 的剖一見圖。圖4是用于說明在第二電荷注入層上形成第一輔助電荷注入層時 的有機EL元件的剖視圖。與發(fā)光強度關系的圖表。與電流密度關系的圖表。密度與發(fā)光強度關系的圖表。密度與發(fā)光效率關系的圖表。
圖9是用于說明傳統(tǒng)有機EL元件的剖視圖。
圖10是用于說明本發(fā)明有機EL元件的制造裝置的方框圖。
圖ll是用于說明第二蒸鍍裝置的剖視圖。
圖12的(a)至(d)是用于說明本發(fā)明有機EL元件的制造工序 的剖^L圖。
圖13的(a)至(c)是用于說明本發(fā)明有機EL元件的制造工序 的剖3見圖。
圖14是用于說明本發(fā)明有機EL元件的制造工序的剖視圖。 圖15是用于說明傳統(tǒng)有機EL元件的剖視圖。
(符號說明)21、121基板
20、120成膜對象物
22、122布線層
23、126第一電荷注入層
24、124第一有機層
25、128第二電荷注入層
26、123、 130:電極層30:成膜對象物40、160有才幾EL元件
60、170母材有機材料
61:電荷注入性金屬材料 111:真空槽 127:第三電荷注入層 129:第四電荷注入層
具體實施方式
圖3 (e)的剖視圖示出本發(fā)明的一例有機EL元件40。 該有機EL元件40具有板狀基板21,在該基板21表面，從基板 21 —側依次形成布線層22、第一電荷注入層23、第一電荷輸送層27、 發(fā)光層28、第二電荷輸送層29、第二電荷注入層25以及電極層26。 布線層22和電極層26連接于電源41。
第一電荷注入層23被注入空穴和電子中的任一方，由輸送的物質 形成，第二電荷注入層25被注入與第一電荷注入層23相反極性的電 荷，由輸送的物質形成。
第一有機層24由第一電荷輸送層27、發(fā)光層28、和第二電荷輸 送層29構成。
一旦在布線層22與電極層26之間施加電壓，空穴和電子中的一 方就會從第一電荷注入層23注入第一電荷輸送層27,另一方面從第 二電荷注入層25注入第二電荷輸送層29?？昭ê碗娮釉诘谝?、第二 電荷輸送層27、 29內輸送，朝發(fā)光層28移動，到達發(fā)光層28的空 穴和電子在發(fā)光層282內部再耦合，進行發(fā)光。
基板21為透明玻璃基板，且布線層22透明，觀察到透過布線層 22與基板21的發(fā)射光。
此外，布線層22能夠使用ITO(銦錫氧化物Indium - Tin - Oxide )等。
在本發(fā)明中，第二電荷注入層25如后述那樣，由混合母材有機材 料60與電荷注入性金屬材料61的薄膜形成的混合層構成。電荷注入 性金屬材料61具有電荷注入性，而母材有機材料60是輸送電荷注入 性金屬材料61所注入的電荷的有機材料。在該第二電荷注入層25表 面，用濺鍍法形成電^l層26。
以下，參照附圖，說明該有機EL元件40的制造工序。 圖1的符號表示本發(fā)明的有機EL元件40的制造裝置。 該制造裝置具有運送室2，運送室2上分別連接了運入室3、運出 室4、第一賊鍍室5、第一蒸鍍室6、第二蒸鍍室IO及第二濺鍍室7。在運送室2內配置有基板運送機械臂9,以能夠在各室2 ~ 7、 10 間進4亍基4反的運入、運出。
預先在運入室3中配置多個形成有布線層22的狀態(tài)的基板21(圖 3 (a))。
各室2~7、 IO與大氣隔絕，并做了真空排氣。
在此狀態(tài)下，將形成有布線層22的狀態(tài)的基4反21, /人運入室3 運送至第一賊鍍室5內，在第一賊鍍室5內使布線層22朝向標靶， 導入'減鍍氣體，對標靶進行'踐鍍，在布線層22表面形成第一電荷注 入層23。
布線層22為金屬薄膜，在此使用銀標靶，在布線層22表面形成 由銀薄膜構成的第一電荷注入層23。
在結束形成第一電荷注入層23后，將形成有第一電荷注入層23 的狀態(tài)的基板21 (圖3 (b))，從第一濺鍍室5內運送至第一蒸鍍 室6內，在對應于第一電荷輸送層27、發(fā)光層28和第二電荷輸送層 29的3種蒸發(fā)源內，配置對應于各層27、 28、 29組成的有機化合物， 從各蒸發(fā)源，使有機化合物的蒸氣釋放，使之到達第一電荷注入層23 表面，形成由第一電荷輸送層27、發(fā)光層28和第二電荷輸送層29構 成的第一有^l層24。
符號20是形成有第一有機層24的狀態(tài)的成膜對象物(圖3( c ))。 將成膜對象物20從第一蒸鍍室6內運出，運入至第二蒸鍍室10的真 空槽11內。
圖2是用于說明第二蒸鍍室10內部的剖視圖，運入的成膜對象物 20保持于真空槽11內部的基板座15上。
在真空槽11內部的基板座15下方，配置有第一蒸發(fā)源13a和第 二蒸發(fā)源13b，在第一蒸發(fā)源13a的蒸發(fā)容器62a中容納有母材有機 材料60,在第二蒸發(fā)源13b的蒸發(fā)容器62b中容納有電荷注入性金屬 材料61。
第一、第二蒸發(fā)源13a、 13b在頂部具有釋放口 63a、 63b。對第一、電，使第一、第二蒸發(fā)源13a、 13b 內的母材有機材料60與電荷注入性金屬材料61預先升溫。
在基板座15上配置了成膜對象物20后，用基板座15與第一、第 二蒸發(fā)源13a、 13b之間的各遮擋板16~ 18來遮斷，在此狀態(tài)下，使 之進一步升溫，從第一蒸發(fā)源13a和第二蒸發(fā)源13b的釋放口 63a、 63b，分別釋放母材有機材料60的蒸氣和電荷注入性金屬材料61的 蒸氣。
在母材有機材料60與電荷注入性金屬材料61的蒸發(fā)狀態(tài)與釋放 速度穩(wěn)定的情況下，開啟基板座15與第一、第二蒸發(fā)源13a、 13b間 的各遮擋板16 ~ 18，使母材有機材料60的蒸氣與電荷注入性金屬材 料61的蒸氣，釋放于真空槽ll內。
第一、第二蒸發(fā)源13a、 13b相接近，基板座15配置于雙方蒸氣 到達的位置，在第一電荷注入層23表面到達混合母材有機材料60的 蒸氣與電荷注入性金屬材料61的蒸氣之后的蒸氣，在第一電荷注入 層23表面，開始生長混合母材有機材料60與電荷注入性金屬材料61 的薄膜。
在預定的時間，使混合了母材有機材料60與電荷注入性金屬材料 61的薄膜生長，當成為規(guī)定膜厚時，關閉各遮擋板16-18,使薄膜 生長結束，這樣就形成母材有機材料60與電荷注入性金屬材料61的 混合層，將該混合層作為第二電荷注入層25。在此^_來自釋》丈口 63a、 63b的各蒸氣每單位時間的釋放量一定，其結果，得到在膜厚方向無 組成變化，且在膜厚方向混合率一定的混合層。
將形成有第二電荷注入層25狀態(tài)的成膜對象物20,從真空槽11 運送至第二'減鍍室7內。
圖3 (d)符號30是在第一有機層24表面形成第二電荷注入層25 的成膜對象物。
使成膜對象物30保持于基板座上，在第二濺鍍室7中使第二電荷 注入層25朝向標耙，導入賊鍍氣體，對標靶進行濺鍍，在第二電荷注入層25表面形成電極層26。
在此，標耙使用鋁，在第二電荷注入層25上形成由鋁等布線用金 屬構成的電極層26 (圖3 (e))。
將形成有電極層26的狀態(tài)的成膜對象物30， 乂人第二濺鍍室7內 運送至運出室4內，取出并組裝就得到有機EL元件40。
然而，在上述實施例中，在形成第二電荷輸送層29的蒸發(fā)源上配 置母材有^L材料60,形成含有母材有^U才料60的第二電荷輸送層29， 層疊含有相同母材有機材料60的薄膜(第二電荷lt送層29與第二電 荷注入層25)。其結果，第二電荷輸送層29與第二電荷注入層25含 有相同的母材有^U才料60,因此第二電荷輸送層29與第二電荷注入 層25的界面上母材有機材料60連續(xù)，以使界面上不會出現(xiàn)急劇的組 成變化。
在上述實施例中，在由母材有機材料60與電荷注入性金屬材料 61的混合層構成的第二電荷注入層25表面，形成電極層26，但并不 限定于此，而如圖4所示，也可以在混合了母材有機材料60與電荷 注入性金屬材料61的第二電荷注入層25表面，密4妄地形成由電荷注 入性金屬材料61的薄膜構成的第一輔助電荷注入層51,在第一輔助 電荷注入層51上形成電極層26。
例如，也可以在形成第二電荷注入層25后，乂人蒸鍍室10運出， 在其它的蒸鍍室中，在第二電荷注入層25表面形成由電荷注入性金 屬的薄膜構成的第一輔助電荷注入層51。
另外，也可以在從蒸鍍室10不運出的情況下，停止第一蒸發(fā)源 13a的母材有機材料60的釋;^文，使得第二電荷注入層25表面上有電 荷注入性金屬材料61的蒸氣的到達，而沒有母材有機材料60的蒸氣 的到達，在第二電荷注入層25表面形成第一輔助電荷注入層51。
如此，在第二電荷注入層25表面形成第一輔助電荷注入層51, 并在第一輔助電荷注入層51表面通過濺鍍形成電才及層26的情況下， 從第二電荷注入層25注入第二電荷輸送層29的電荷的注入效率得到提高。
然而，在上述實施例中，第二電荷注入層25中母材有機材料60 與電荷注入性金屬材料61的組成在膜厚方向沒有變化，且混合率則
在膜厚方向一定，但并不限定于此，也可以使組成變化，以在接近于
第二電荷注入層25內部的第二電荷輸送層29的位置上，使母材有機 材料60的比例較大，而在較遠的位置上，使電荷注入性金屬材料61 的比例變大。重要的是，第二電荷注入層25內部的母材有機材料60 的比例能夠越接近第二電荷輸送層29就越大。
在此情況下，即使在第二電荷注入層25表面不形成第一輔助電荷 注入層51,也能提升第二電荷注入層25的電荷注入效率。
實施例
作為第二電荷注入層25的母材有^L材料60釆用Alq3 [ Tris ( 8 -hydroxyquinoline ) aluminium],作為電荷注入性金屬材料61采用鋰， 將這些材料配置于第一、第二蒸發(fā)源13a、 13b內，使各材料蒸發(fā)，使 Alq3的蒸氣與鋰的蒸氣分別釋放，使它們一起到達第一有機層24表 面，形成由對于Alq3而言以重量比例2%混合鋰的薄膜構成的混合層， 作為第二電荷注入層25,并在第二電荷注入層25表面，以濺鍍法或 蒸鍍法，形成由鋁薄膜構成的電極層26，在布線層22與電極層26間 施加電壓而使之發(fā)光，測定發(fā)光強度與流動電流的大小。
在圖5表示測定結果。圖5的橫軸是施加電壓的大小，縱軸是發(fā) 光強度。該圖中的符號Li是蒸鍍鋁的比較例的有機EL元件的測定結 果，符號乙2是對鋁標靶進行濺鍍的本發(fā)明的有機EL元件40的測定 結果。
從這些圖表看不到本發(fā)明的有機EL元件40與比較例的有機EL 元件的發(fā)光強度之差。
各元件的發(fā)光層28面積是預先知道的，》Mv該面積可算出電流密 度，又，可從發(fā)光強度與測定電流的大小算出發(fā)光效率。
圖6的橫軸為電壓，縱軸為電流密度，符號L3是表示比較例的有機EL元件的施加電壓與電流密度的關系的曲線，符號L4是表示本發(fā) 明的有機EL元件40的施加電壓與電流密度的關系的曲線。
圖7的橫軸表示電流密度，縱軸表示發(fā)光強度，符號Ls表示比較 例有機EL元件的發(fā)光強度對電流密度的關系的曲線，符號U表示本 發(fā)明有機EL元件40的發(fā)光強度對電流密度的關系的曲線。
圖8的橫軸表示電流密度，縱軸表示發(fā)光效率。符號L7是表示比 較例有機EL元件的發(fā)光效率對電流密度的關系的曲線，符號Ls是表 示本發(fā)明有機EL元件40的發(fā)光效率對電流密度的關系的曲線。
從圖6、圖7、圖8看不到本發(fā)明的有機EL元件40與比較例的 有機EL元件的電流密度、發(fā)光強度及發(fā)光效率之差。
即，作為Alq3與鋰的混合層所形成的第二電荷注入層25的表面， 即便以';賤鍍法形成電極層26,也不會降低電流密度、發(fā)光強度及發(fā)光 效率。
接著，圖14是本發(fā)明第二例的有機EL元件160的剖視圖。
該有機EL元件160具有板狀基板121,在該基板121上方，設有 布線層122。在布線層122上配置有第一發(fā)光部161，在第一發(fā)光部 161上，配置有電極層130，在電極層130上配置有第二發(fā)光部162， 在第二發(fā)光部162上配置有電極層123。
第一、第二發(fā)光部161、 162分別具有第一、第二有機層124、 125， 在第一、第二有機層124、 125的基板121側表面，分別配置有第一、 第三電荷注入層126、 127，在相反側的表面分別配置有第二、第四電 荷注入層128、 129。
在電極層130與第三電荷注入層127之間，配置有第一輔助電荷 注入層137，在第三電荷注入層127的基板121 —側的表面與第一輔 助電荷注入層137密接，另外，在第一發(fā)光部161中，第二電荷注入 層128與電極層130,在第二發(fā)光部162中，將第一輔助電荷注入層 137，密接于電極層130。
第一、第三電荷注入層126、 127相互同極性，其中，含有可將空穴和電子任一方的電荷，注入于第一、第二有4幾層124、 125接觸的 部分的物質，而第二、第四電荷注入層128、 129為相互同才及性，其 中，含有將與第一、第三電荷注入層126、 127相反極性的電荷，注 入于第一、第二有機層124、 125接觸的部分的物質。
因而，第一、第三電荷注入層126、 127含有可注入空穴的物質時， 第二、第四電荷注入層128、 129含有可注入電子的物質，此時，對 第一、第三電荷注入層126、 127施加正電壓，對第二、第四電荷注 入層128、 129施加負電壓時，對于第一至第四電荷注入層126~ 129 接觸第一、第二有機層124、 125,從第一、第三電荷注入層126、 127 注入空穴，從第二、第四電荷注入層128、 129注入電子。
另外，當?shù)谝?、第三電荷注入?26、 127含有可注入電子的物質 時，第二、第四電荷注入層128、 129含有可注入空穴的物質，在對 第一、第三電荷注入層126、 127施加了負電壓，并對第二、第四電 荷注入層128、 129施加了正電壓時，對于第一至第四電荷注入層126 ~ 129接觸的第一、第二有機層124、 125，從第一、第三電荷注入層126、 127注入電子，從第二、第四電荷注入層128、 129注入空穴。
第一輔助電荷注入層137是含有可注入與第三電荷注入層127注 入于第二有機層125的電荷相同極性的電荷的金屬，被施加與第三電 荷注入層127相同極性的電壓，向第三電荷注入層127注入電荷，使 從第三電荷注入層127到第二有機層125的電荷注入量增加。
如上所述，第一輔助電荷注入層137與第三電荷注入層127密接。
第二電荷注入層128含有可向第一有機層124注入電子的物質， 第三電荷注入層127含有可向第二有機層125注入空穴的物質，在此 情況下，構成第一輔助電荷注入層137的物質的功函數(shù)大于構成電極 層130的物質的功函數(shù)。
另外，第二電荷注入層128含有可向第一有^U層124注入空穴的 物質，第三電荷注入層127含有可向第二有機層125注入電子的物質， 在此情況下，構成第一輔助電荷注入層137的物質的功函數(shù)小于構成電極層130的物質的功函ft。
也可以在與形成有電極層130的第一輔助電荷注入層137的面相 反一側的面，形成后述第二輔助電荷注入層。
構成第二輔助電荷注入層的物質與構成電極層130的物質的功函 數(shù)的大小關系，與構成第一輔助電荷注入層137的物質與構成電極層 130的物質的功函數(shù)的大小關系相反。
電極層130由金屬材料的薄膜構成，使不同極性的第二電荷注入 層128與第一輔助電荷注入層137分離，使第二電荷注入層128與第 三電荷注入層127，經(jīng)由第一輔助電荷注入層137而電連接。
當將布線層122和電極層123連接于電源163,在布線層122與 電極層123之間施加電壓時，在與布線層122接觸的第一電荷注入層 126與連接于電極層130的第二電荷注入層128之間，以及與電極層 123接觸的第四電荷注入層129與連接于電極層130的第三電荷注入 層127之間，凈皮施加電壓。
施加于各電荷注入層126- 129的電壓是各電荷注入層126-129 所含有的物質使可注入于第一、第二有機層124、 125的電荷注入的 極性，所注入的電荷在第一、第二有機層124、 125內部分別進行再 耦合，進行發(fā)光。
第一、第二有機層124、 125具有第一、第二發(fā)光層131、 132， 在第一、第二發(fā)光層131、 132的基板121 —側的表面，分別配置有 第一、第三電荷輸送層133、 134，在相反側的面，分別配置有第二、 第四電荷輸送層135、 136。
在第一、第二有機層124、 125內部，注入第一、第二有機層124、 125的電荷在第一至第四電荷輸送層133~ 136內部，分別朝第一、第 二發(fā)光層131、 132輸送，分別到達第一、第二發(fā)光層131、 132時， 在第一、第二發(fā)光層131、 132內部分別進行再耦合，進行發(fā)光。
在此，基板121為玻璃基板，基板121上的布線層122、第二有 機層125及它們之間的各層124、 126~128、 130、 137為透明，在第一有機層124發(fā)射的光，從第一有機層124透過第一電荷注入層126 和布線層122而向基板121外部發(fā)射。在第二有機層125發(fā)射的光， 從第二有機層125透過基才反121之間的各層127、 137、 130、 128、 124、 126、 122，向基板121外部發(fā)射。來自第二有機層125的光，向與來 自第一有機層124的光相同側發(fā)射，在有機EL元件160的外側的、 基板121 —側的位置，觀察到兩光合而為一的較強的發(fā)射光。
如下面所述，在本發(fā)明中，第二、第四電荷注入層128、 129由混 合母材有機材料170與電荷注入性金屬材料171的薄膜構成。電荷注 入性金屬材料171具有電荷注入性，母材有機材料170是輸送與電荷 注入性金屬材料171所注入的電荷相同極性的電荷的有機材料。
圖10的符號101表示本發(fā)明的有機EL元件160的制造裝置。
該制造裝置101具備運送室102,運送室102分別與運出室103、 運入室104、第一、第二蒸鍍裝置105、 106和濺鍍裝置107連接。
在運送室102內配置有基板運送機械臂109，構成為在各室102 ~ 107間能夠進行基板的運入、運出。
圖12 (a)所示的成膜對象物120具有基板121,在基板121的表 面形成有布線層122。將多個成膜對象物120預先配置在運入室104。
各室102~ 107與大氣隔斷，；故真空排氣。
以下，參照附圖，說明本發(fā)明的有機EL元件160的形成工序。
將成膜對象物120,從運入室104移至第一蒸鍍裝置105內，在 第一蒸鍍裝置105內，配置了4個蒸發(fā)源，各蒸發(fā)源分別配置有構成 第一電荷注入層126、第一電荷輸送層133、第一發(fā)光層131和第二 電荷輸送層135的有機化合物。
從配置有對應于第一電荷注入層126組成的有機化合物的蒸發(fā) 源，釋放出有機化合物的蒸氣，在布線層122表面形成由有機薄膜構 成的第一電荷注入層126。
在形成第一電荷注入層126之后，使對應于第一電荷輸送層133、 第一發(fā)光層131、第二電荷輸送層135組成的有機化合物的蒸氣，依次從各蒸發(fā)源釋放，在第一電荷注入層126上，依次形成由有機薄膜 構成的第一電荷輸送層133、由有機薄膜構成的第一發(fā)光層131、以 及由有機薄膜構成的第二電荷輸送層135 (圖12 (b))。
將形成有第一有機層124的成膜對象物120,從第一蒸鍍裝置105 內移至第二蒸鍍裝置106的真空槽111內。
圖11是用于說明第二蒸鍍裝置106內部的剖視圖，所運入的成膜 對象物120保持在真空槽111內部的基板座115,使第二電荷輸送層 135表面露出，并使第二電荷輸送層135朝向下方。
在真空槽111內部的基板座115的下方，配置有第一蒸發(fā)源113a 和第二蒸發(fā)源U3b。構成第二電荷注入層128的母材有機材料170與 電荷注入性金屬材料171分別容納于第一蒸發(fā)源113a的蒸發(fā)容器 172a與第二蒸發(fā)源113b的蒸發(fā)容器172b。
對第一、第二蒸發(fā)源113a、 113b的加熱器通電，使第一、第二蒸 發(fā)源113a、 113b內的母材有機材料170和電荷注入性金屬材料171 預先升溫。
將成膜對象物120配置在基板座115后，以基板座115與第一、 第二蒸發(fā)源113a、 113b之間的各遮擋板116 118遮斷的狀態(tài)，使之 進一步升溫，使母材有機材料170的蒸氣與電荷注入性金屬材料171 的蒸氣分別從設置在第一蒸發(fā)源113a與第二蒸發(fā)源113b的釋放口 173a、 173b釋放。
在母材有機材料170與電荷注入性金屬材料171的蒸發(fā)狀態(tài)和釋 放速度穩(wěn)定的情況下，打開基板座115與第一、第二蒸發(fā)源113a、 113b 之間的各遮擋板116~ 118，使母材有機材料170的蒸氣與電荷注入性 金屬材料171的蒸氣向真空槽111內釋放。
接近第一、第二蒸發(fā)源113a、 113b，基板座115配置在雙方蒸氣 到達的位置，在第二電荷輸送層135表面開始生長混合母材有機材料 170與電荷注入性金屬材料171的薄膜。
在預定的時間，使混合母材有機材料170與電荷注入性金屬材料171的薄膜生長，在成為規(guī)定膜厚的情況下，關閉各遮擋板116 ~ 118， 使薄膜生長結束，這樣就形成由混合母材有機材料170與電荷注入性 金屬材料171的薄膜構成的第二電荷注入層128 (圖12 (c))。
將形成有第二電荷注入層128的成膜對象物120,從真空槽111 移至第一濺鍍裝置107內。在真空槽內配置由成為電極的金屬材料構 成的第 一標靶和由具有與第三電荷注入層127相同極性的電荷注入特 性的金屬材料構成的第二標耙，向真空槽內導入濺鍍氣體，對第一標 耙進行、;賤鍍，對在真空槽內露出的第二電荷注入層128表面，形成由 金屬材料構成的透明電極層130 (圖12 (d))，對第二標靶進行濺 鍍，在電極層130表面形成由金屬材料構成的第一輔助電荷注入層137 (圖13 (a))。
形成有第一輔助電荷注入層137的成膜對象物120從濺鍍裝置 107內移至第一蒸鍍裝置105內，在相同的成膜條件下，使與形成第 一電荷注入層126、第一電荷輸送層133、第一發(fā)光層131和第二電 荷輸送層135時相同材料，以同樣的順序釋放蒸氣，在第一輔助電荷 注入層137表面，以與第一電荷注入層126、第一電荷輸送層133、 第一發(fā)光層131和第二電荷輸送層135相同的膜厚、相同的組成，依 次形成第三電荷注入層127、第三電荷輸送層134、第二發(fā)光層132 及第四電荷輸送層136 (圖13 (b))。
將形成有第二有機層125的成膜對象物120，從第一蒸鍍裝置105 內移至第二蒸鍍裝置106內，在相同的成膜條件下，將與形成第二電 荷注入層128時相同的材料，在第二有機層125表面形成其膜厚及組 成與第二電荷注入層128相同的第四電荷注入層129 (圖13 (c))。
將形成有第四電荷注入層129的成膜對象物120，從第二蒸鍍裝 置106內移至濺鍍裝置107內，在相同的成膜條件下，將與形成電極 層130時相同的材料，形成相同組成的電極層123。
將形成有電極層123的成膜對象物120，從濺鍍裝置107內移至 運出室103內，取出并組裝，這樣就得到有機EL元件160 (圖14)。在此，作為構成第二、第四電荷注入層128、 129的母材有機材料 170， Alq3 [ Tris ( 8 - hydroxyquinoline) aluminium ]，作為電荷注 入性金屬材料171,將鋰分別配置在第一、第二蒸發(fā)源113a、 113b內， 使各材料蒸發(fā)，使Alq3的蒸氣與鋰的蒸氣分別釋放，并使它們一起到 達第二、第四電荷輸送層135、 136的表面，分別形成混合Alq3和鋰 的薄膜構成第二、第四電荷注入層128、 129。
Alq3具有電子輸送性，鋰具有電子注入性，第二、第四電荷注入 層128、 129向第一、第二有機層124、 125注入電子，并加以輸送。
在此情況下，第一、第三電荷注入層126、 127由可向第一、第二 有機層124、 125注入空穴的有機化合物的薄膜構成。
電極層130在這里是對于構成第一標靶的金屬使用鋁，而在第二 電荷注入層128表面形成的由鋁薄膜構成的電極層130。
第一輔助電荷注入層137在這里是對于構成第二標靶的金屬使用 銀，而在電極層130表面形成的由銀薄膜構成的第一輔助電荷注入層 137。
4艮具有空穴注入性，是注入與第三電荷注入層127所注入的電荷 的極性相同極性的電荷的物質。
此時，在第一、第三電荷注入層126、 127上被施加正電壓，在第 二、第四電荷注入層128、 129上^皮施加負電壓，對于第一、第二有 機層124、 125,從第一、第三電荷注入層126、 127分別注入空穴， 從第二、第四電荷注入層128、 129分別注入電子。
在第二、第四電荷輸送層135、 136表面，分別密接地形成第二、 第四電荷注入層128、 129時，若使第二、第四電荷輸送層135、 136 所含有的有機材料和第二、第四電荷注入層128、 129所含有的母材 有機材料170相同，則相互密接的第二電荷輸送層135與第二電荷注 入層128，和第四電荷輸送層136與第四電荷注入層129因含有相同 的母材有機材料no，所以在它們的界面的組成變化緩慢，在第二、 第四電荷注入層128、 129表面上，即使以濺鍍法形成薄膜，界面也不會混亂，且特性也不會劣化。
在形成第二、第四電荷注入層128、 129時，若使來自第一、第二 蒸發(fā)源113a、 113b的每單位時間的釋放量一定，則在膜厚方向上無組 成變化，得到在膜厚方向上混合率一定的第二、第四電荷注入層128、 129。
而且，在形成第二、第四電荷注入層128、 129時，調節(jié)第一、第 二蒸發(fā)源113a、 113b的溫度，使電荷注入性金屬材料171的蒸氣緩緩 增加，這樣就能夠在第二、第四電荷注入層128、 129內部，使接近 第二、第四電荷輸送層135、 136的位置的母材有機材料170的比例 增大，而使較遠位置的電荷注入性金屬材料171的比例增大。也就是， 可使第二、第四電荷注入層128、 129內部的母材有機材料170的比 例，越接近第二、第四電荷輸送層135、 136就越大，并使電荷注入 效率提升。
此外，在本發(fā)明中，在第二電荷注入層128的表面密接地形成電 極層130，但并不限于此，也可在第二電荷注入層128的表面，形成 注入與第二電荷注入層128所含有的電荷注入性金屬材料171相同極 性的電荷的物質的薄膜，即，形成注入相同極性的電荷的第二輔助電 荷注入層，將電極層130密接地形成在第二輔助電荷注入層表面，使 第二電荷注入層128的電荷注入效率提升。
該第二輔助電荷注入層，例如，能夠使用第二電荷注厶層128所 包含的電荷注入性金屬材料171的薄膜。
當?shù)诙姾勺⑷雽?28所含有的電荷注入性金屬材料171為鋰時， 第二輔助電荷注入層可使用鋰的薄膜或氟化鋰的薄膜。
可與第二電荷注入層128同樣地，使第四電荷注入層129在膜厚 方向均勻，也可以在第四電荷注入層129內部使組成變化，使電荷注 入性金屬材料171含有率的值，在底面小而在表面大。
另外，也可以在第四電荷注入層129表面形成由相同極性的金屬 構成的第二輔助電荷注入層，在該第二輔助電荷注入層表面上形成電極層123。
而且，第四電荷注入層129也可以不是母材有機材料170與電荷 注入性金屬材料171的混合薄膜，而由例如鋰的金屬膜構成。
使光線向與基板121相反側的電極層123 —側發(fā)射的情況下，只 要使第四電荷注入層129與電極層123透明即可。
此外，在本發(fā)明中，母材有機材料170使用Alq3，但并不限定于 Alq3,只要電荷注入性金屬材料171是輸送與注入第二、第四電荷輸 送層135、 136的電荷相同極性的電荷的有機材料，就能使用。
當?shù)诙⒌谒碾姾奢斔蛯?35、 136中含有Alq3之外的有機化合 物時，也可使用Alq3,但為了能夠連續(xù)地變化第二、第四電荷輸送層 135、 136與第二、第四電荷注入層128、 129的組成，最好使用與第 二、第四電荷輸送層135、 136所含的有機化合物相同的有機化合物。
此外，在本發(fā)明中，第一、第二有機EL元件40、 160的第一電 荷注入層23、 126的材料使用了銀，但并不限于此，也可使用注入與 通過第二電荷注入層25、 128所注入的電荷相反極性的電荷的材料。
另外，在上述第一、第二有才幾EL元件40、 160中，作為電荷注 入性金屬材料使用了鋰，但并不限定于鋰。例如，在電子注入材料的 情況下，能夠使用含有銫等堿金屬元素或鎂等堿土類金屬元素的金屬 材料。
另外，在上述第一、第二有機EL元件40、 160中，作為母材有 機材料使用了Alq3，但并不限于Alq3,能夠使用輸送與電荷注入性金 屬材料向第二電荷注入層29、 135注入的電荷相同極性的電荷的有機 材料。特別是，母材有機材料最好是由第二電荷注入層29、 135所包 含的有機化合物構成的有機材料。
另外，在上述第一、第二有機EL元件40、 160中，在第二、第 四電荷注入層25、 128、 129，混合了對于Alq3而言2。/。的鋰，但并不 限定于此，只要重量比例為2%以上即可。
另外，電極層26、 123、 130使用了鋁，但并不限定于鋁，能夠使用其它金屬。
另外，在上述第一、第二有機EL元件40、 160中，作為電荷注 入性金屬材料使用了鋰，但并不限定于鋰，在電子注入材料的情況下， 能夠用含有鋁等堿金屬元素或鎂等堿土類金屬元素的金屬材料。
另外，在上述第一、第二有機EL元件40、 160中，電極層26、 123、 130的金屬材料使用了鋁，但并不限定于鋁，能夠使用其它金屬 材料。
另外，第一輔助電荷注入層137的金屬材料使用了銀，但并不限 定于銀，在空穴注入材料的情況下，可使用ITO (Indium-Tin-Oxide)、 IZO (Indium-Zinc-Oxide) 、 ZnOx (鋅氧化物)、SnOx (錫氧化物)、 In(X(銦氧化物)等。特別是，優(yōu)選能夠形成透明薄膜的金屬材料。
另外，在用金屬膜構成第四電荷注入層129的情況下，金屬能夠 使用鋰，但不限定于鋰，能夠使用銫、鎂等電子注入性的金屬的薄膜。 而且不限于金屬的薄膜，能夠使用氟化鋰或氟化銫等電子注入性金屬 化合物的薄膜。
另外，在上述第一、第二有機EL元件40、 160中，布線層22、 122使用了ITO，但ITO膜具有空穴注入性，因此布線層22、 122還 用作針對與布線層22、 122接觸的第一電荷注入層23、 126的輔助電 荷注入層，提升第一電荷注入層23、 126的空穴注入性。
如果第一、第三電荷注入層23、 126、 127的電荷注入效率較高， 則可以不在第一、第三電荷注入層126、 127表面形成ITO膜或第一 輔助電荷注入層137。
另外，為了制造上述第一、第二有機EL元件40、 160，而使用了 通過運送室2、 102而使之在室之間移動，在基板表面形成薄膜的裝 置(組合式裝置)，但并不限定于此，也可以使用不通過運送室2、 102而使之依次在多個成膜裝置之間移動，在基板表面形成薄膜的裝 置(聯(lián)機式裝置)。
權利要求
1.一種有機電致發(fā)光元件，其中包括第一電荷注入層；形成在所述第一電荷注入層表面的第一有機層；以及形成在所述第一有機層表面的第二電荷注入層，從所述第一、第二電荷注入層，相互反極性的電荷分別注入到所述第一有機層，所述第一有機層發(fā)光，所述第二電荷注入層由混合將空穴或電子注入所述第一有機層的電荷注入性金屬材料，和輸送所述電荷注入性金屬材料所注入極性的電荷的母材有機材料的薄膜構成。
2. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其中，在所述第二 電荷注入層表面配置了用濺鍍法形成的金屬膜。
3. 如權利要求2所述的有機電致發(fā)光元件，其中，所述金屬膜 向所述第二電荷注入層注入與所述第二電荷注入層向所述第一有機 層注入的電荷相同極性的電荷。
4. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其中包括 配置在所述第二電荷注入層上的第三電荷注入層； 配置在所述第三電荷注入層表面的第二有機層；以及 配置在所述第二有機層表面的第四電荷注入層，所述第一、第三電荷注入層為相同極性，并且由注入空穴和電子 中任一 電荷的材料形成的薄膜構成，所述第二、第四電荷注入層為相同極性，并且由注入空穴和電子中 與所述第一、第三電荷注入層相反極性的電荷的材料形成的薄膜構成，對于所述第二有機層，從所述第三、第四電荷注入層分別注入與 各所述第一、第二電荷注入層相同極性的電荷，所述第二有機層發(fā)光。
5. 如權利要求4所述的有機電致發(fā)光元件，其中，在所述第二 電荷注入層表面配置了透明電極層，所述第三電荷注入層配置在所述電極層上。
6. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其中，所述第二電 荷注入層的所述電荷注入性金屬材料為鋰。
7. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其中，所述第二電 荷注入層的所述母材有機材料包含于所述第 一有機層中至少與所述 第二電荷注入層接觸的所述
8. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其中，所述母材有 機材料為Alq3。
9. 如權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其中，所述第二電蒸氣一起到達成膜對象物上而形成。
10. —種有機電致發(fā)光元件制造方法，其中， 該有機電致發(fā)光元件包括第一電荷注入層；形成在所述第一電荷注入層表面的第 一有機層；以及形成在所述第一有機層表面的第二 電荷注入層，從所述第一、第二電荷注入層，相互反極性的電荷分別注入到所 述第一有機層，包含于所述第一有機層的第一發(fā)光層發(fā)光， 在所述有機電致發(fā)光元件制造方法中，在所述第 一有機層表面，使母材有機材料的蒸氣和電荷注入性金 屬材料的蒸氣一起到達，形成混合有所述母材有機材料和所述電荷注 入性金屬材料的薄膜構成的所述第二電荷注入層。
11. 如權利要求IO所述的有機電致發(fā)光元件制造方法，其中， 在所述第二電荷注入層表面，用濺鍍法形成電極層。
12. 如權利要求IO所述的有機電致發(fā)光元件制造方法，其中， 在形成透明的所述電極層后，在所述電極層上形成注入與所述第一電 荷注入層相同極性的電荷的第三電荷注入層、包含第二發(fā)光層的第二 有機層以及注入與所述第二電荷注入層相同極性的電荷的第四電荷 注入層。
全文摘要
提供一種得到即使通過濺鍍法在電荷注入層的表面形成電極層也不會降低發(fā)光效率的有機電致發(fā)光元件的技術。本發(fā)明的有機電致發(fā)光元件(40、160)具有第一電荷注入層(23、126)、第一有機層(24、124)以及第二電荷注入層(25、128)。第二電荷注入層(25、128)形成為混合母材有機材料和電荷注入性金屬材料的混合層。即使采用濺鍍法在該第二電荷注入層(25)表面形成電極層(26)，也不會降低發(fā)光效率。
文檔編號H01L51/50GK101647132SQ20088001021
公開日2010年2月10日 申請日期2008年3月17日 優(yōu)先權日2007年3月26日
發(fā)明者根岸敏夫 申請人:株式會社愛發(fā)科