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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元件的技术领域，尤其涉及制造适合于顶部发光(top emission)型有机电致发光(有机EL)元件的显示装置的技术。

    背景技术

    在图6的符号101示出传统有机电致发光元件。

    该有机电致发光元件101具有基板102，在基板102上依次形成有阳极电极层103、空穴注入层104、有机发光部105、电子注入层106和阴极电极层107。

    在阳极电极层103与阴极电极层107施加正电压与负电压时，从空穴注入层104注入至有机发光部105的空穴和从电子注入层106注入至有机发光部105的电子，在有机发光部105内部再结合，有机发光部105发光。

    在顶部发光型有机电致发光元件的情况下，阳极电极层103由反射率高的物质构成，阴极电极层107由透射率高的物质构成，从有机发光部105朝着阴极电极层107方向发射的光，透射有机发光部105，射出到有机电致发光元件101的外部，并且朝着阳极电极层103方向发射的光，通过阳极电极层103反射，透射有机发光部105或阴极电极层107而发射到外部。

    因此，在顶部发光型有机电致发光元件中，对于阴极电极层107除了要求高透射率之外，为了使面内均匀地发光而需要使电流在面内均匀地流动，所以还要求低电阻性。

    满足这种要求的电极材料有MgAg合金的薄膜，通过蒸镀法，从Mg蒸气产生源与Ag蒸气产生源分别释放Mg蒸气与Ag蒸气，使它们一起到达电子注入层106的表面，形成由MgAg合金构成的阴极电极层107。

    但是，虽然在图6中进行了省略，但实际的有机电致发光元件101的表面，有着台阶差(段差)，在蒸镀法中阶梯覆盖率(stepcoverage)较差，所以有着在成为台阶差凸部的阴影部分的阴极电极层107产生断线的问题。

    另一方面，将MgAg标靶进行溅镀，形成MgAg薄膜时，电子注入层106暴露于氩等离子体。

    电子注入层106是Li(锂)、LiF(氟化锂)、氟化铯CsF等的电子注入性材料非常薄的膜，有着暴露于等离子体时，则进行溅镀，而从有机发光部105上消失的问题。

    使用MgAg薄膜的有机电致发光元件例如记载于以下文献。

    专利文献1：日本特开2006-344497号公报

    专利文献2：日本特开2004-327414号公报

    专利文献3：日本特开2001-217074号公报

    【发明内容】

    本发明为了解决上述传统技术的问题而构思，其目的在于提供能够利用溅镀法来在电子注入层上形成MgAg膜的技术。

    为了解决上述课题，本发明的有机电致发光元件是顶部发光型有机电致发光元件，构成为包括：阳极电极层；配置于所述阳极电极层上的空穴注入层；配置于所述空穴注入层上的有机发光部；配置于所述有机发光部上的电子注入层；以及配置于所述电子注入层上的阴极电极层，在所述阳极电极层与所述阴极电极层施加电压，空穴与电子从所述空穴注入层与所述电子注入层注入到所述有机发光部时，所述有机发光部发光，使透射所述阴极电极层的光发射到外部，其中，所述电子注入层由电子输送性的有机薄膜和分散于所述有机薄膜的电子注入性材料的微粒构成，所述阴极电极层由含有Mg和Ag的合金层形成。

    另外，本发明的有机电致发光元件，其中，所述阴极电极层中含有的Ag对于Ag和Mg的合计100重量份而言，在20重量％以下或70重量％以上的范围。

    另外，本发明的有机电致发光元件，其中，所述电于注入层的电子注入性材料为Li、LiF、或CsF。

    另外，本发明的有机电致发光元件，其中，所述电子注入层配置成与所述有机发光部接触，所述有机发光部的与所述电子注入层接触的部分由与所述电子注入层的所述有机薄膜相同的材料构成。

    另外，本发明的有机电致发光元件，其中，构成所述有机薄膜的有机材料为Alq₃。

    另外，本发明的有机电致发光元件，其中，构成所述有机电致发光层的母材有机材料的蒸气和所述电子注入性材料的蒸气一起到达成膜对象物上，形成所述电子注入层。

    另外，本发明的有机电致发光元件，其中，所述阴极电极层是溅镀含有Mg和Ag的合金标靶而形成。

    本发明的有机电致发光元件的制造方法是制造顶部发光型有机电致发光元件的方法，该有机电致发光元件构成为包括：阳极电极层；配置于所述阳极电极层上的空穴注入层；配置于所述空穴注入层上的发光层；配置于所述发光层上的电子输送层；配置于所述电子输送层上的电子注入层；以及配置于所述电子注入层上的阴极电极层，在所述阳极电极层与所述阴极电极层施加电压，空穴与电子从所述空穴注入层与所述电子注入层注入到所述发光层时，所述发光层发光，使透射所述阴极电极层的光发射到外部，其中，在真空气氛中，释放电子输送性的母材有机材料的蒸气与电子注入性材料的蒸气，并使之到达所述电子输送层表面而形成所述电子注入层，然后溅镀含有Mg和Ag的合金标靶，形成与所述电子注入层接触的阴极电极层。

    另外，本发明的有机电致发光元件的制造方法，其中，所述合金标靶中含有的Ag对于Ag和Mg的合计100重量份而言，在20重量％以下或70重量％以上的范围。

    另外，本发明的有机电致发光元件的制造方法，其中，与所述电子注入层接触的部分配置有由所述母材有机材料的蒸气形成的所述电子输送层。

    (发明效果)

    能够在电子注入层上形成由MgAg薄膜构成的阶梯覆盖率较好的阴极电极层。

    由于利用溅镀法形成阴极电极层，所以致密，能够在阴极电极层的表面形成保护膜。特别是，SiON膜的透射率高达95％，但由于应力较高，无法利用蒸镀法形成在阴极电极层的表面，但在本发明的阴极电极层的表面，除了形成SiN膜(透射率90％、黄色)以外，还能形成应力高的SiON膜的保护膜。

    另外，由于致密，所以阴极电极层也作为防止水分侵入的保护膜而起作用。

    【附图说明】

    图1(a)至图1(d)是用于说明本发明的有机电致发光元件的制造工序的剖面图。

    图2是能够制造本发明的有机电致发光元件一例制造装置。

    图3是该制造装置中的共蒸镀装置的例。

    图4是该制造装置中的溅镀装置的例。

    图5(a)是用于说明电荷注入性粒子对有机薄膜的分散状态的图；图5(b)是用于说明阴极电极层与电荷注入性粒子的接触状态的图。

    图6是用于说明传统技术的有机电致发光元件的图。

    图7是显示阴极电极层的组成及膜厚与薄膜电阻的关系的图表。

    图8是显示对于阴极电极层的组成的波长与透射率的关系图表。

    图9是具有绿色发光层的本发明的有机电致发光元件的发光光谱图。

    图10(a)是电压-亮度特性；(b)是电压-电流密度特性(c)；电流密度-亮度特性；(d)是电流密度-效率特性。

    (符号说明)

    30：电子输送层

    29：发光层

    28：空穴输送层

    27：阴极电极层

    26：电子注入层

    25：有机发光部

    24：空穴注入层

    23：阳极电极层

    73：合金标靶

    20a-20c：成膜对象物

    【具体实施方式】

    图1(d)是本发明的有机电致发光元件1的剖面图。

    该有机电致发光元1具有板状基板22，在该基板22上，依次形成阳极电极层23、空穴注入层24、有机发光部25、电子注入层26和阴极电极层27。

    有机发光部25由与空穴注入层24接触的空穴输送层28、与电子注入层26接触的电子输送层30、以及被空穴输送层28与电子输送层30夹持的发光层29构成，在阳极电极层23与阴极电极层27分别施加正电压与负电压时，空穴从空穴注入层24注入到空穴输送层28，且电子从电子注入层26注入到电子输送层30。

    分别注入到空穴输送层28与电子输送层30的空穴与电子，在空穴输送层28与电子输送层30的内部沿膜厚方向移动，并在发光层29内部再结合，生成光。在发光层29内部所生成的光向电子输送层30侧与空穴输送层28侧两个方向发射。

    该有机电致发光元件1为顶部发光型，空穴注入层24、空穴输送层28、发光层29、电子输送层30、电子注入层26和阴极电极层27，对于发光层29的发射光而言是透明的，阳极电极层23构成为在其表面或内部反射发光层29的发射光。

    在从发光层29发射的发射光中，朝向阴极电极层27一侧的发射光透射电子输送层30、电子注入层26和阴极电极层27，发射到外部。

    朝向阳极电极层23一侧的发射光在阳极电极层23反射，透射空穴注入层24、有机发光部25、电子注入层26和阴极电极层27，发射到外部。

    接着，说明该有机电致发光元件1的制造工序。

    图2的符号50示出本发明的有机电致发光元件1的制造装置。

    该制造装置50具有输送室51、搬入室52、有机蒸镀室53、共蒸镀室54、溅镀室55和搬出室56，而搬入室52、有机蒸镀室53、共蒸镀室54和溅镀室55配置于输送室51的周围，并连接至输送室51。

    在输送室51内部配置有基板输送机器手臂(robot)59，构成为使配置于搬入室52内的成膜对象物，依序移动至有机蒸镀室53、共蒸镀室54和溅镀室55内部，在形成有机发光部25、电子注入层26和阴极电极层27之后，使形成有阴极电极层27的成膜对象物移动至搬出室56，从搬出室56取出到大气。

    图1(a)的符号20a示出配置于搬入室52内的成膜对象物20a。

    该成膜对象物20a在板状的玻璃基板所构成的基板22上，预先形成由铝等的金属薄膜构成的阳极电极层23和具有M-HTDATE等的空穴注入性的空穴注入层24，首先，将成膜对象物20a搬入至搬入室52内，将各室51至56内进行真空排气，通过基板输送机器手臂59，从搬入室52内搬入至有机蒸镀室53内，在有机蒸镀室53内，使对应于各层28至30的有机化合物的蒸气释放，在空穴注入层24上，依序层叠空穴输送层28、发光层29和电子输送层30，在空穴注入层24上形成有机发光部25。

    图1(b)的符号20b示出形成有有机发光部25的状态的成膜对象物。

    该成膜对象物20b从有机蒸镀室53内移动至共蒸镀室54内。

    图3是用于说明共蒸镀室54内部的内部概略图。

    共蒸镀室54具有真空槽60，在真空槽60的底壁一侧配置有第一、第二蒸镀容器62a、62b。

    在真空槽60的顶侧配置有基板固定部(holder)65，配置于共蒸镀室54内的成膜对象物20b将成膜面即电子输送层30的表面朝向第一、第二蒸镀容器62a、62b一侧地保持在基板固定部65。

    在第一、第二蒸镀容器62a、62b内部，分别配置有具有电子输送性的母材有机材料63a和电子注入性材料63b。

    从第一、第二蒸镀容器62a、62b，释放出母材有机材料63a的蒸气与电子注入性材料63b的蒸气，开启真空槽60内部的开闭器(shutter)67a至67c，使母材有机材料63a的蒸气与电子注入性材料63b的蒸气一起到达至成膜对象物20b上时，如图1(c)所示，在电子输送层30表面，形成由母材有机材料63a的有机薄膜和电子注入性粒子构成的电子注入层26，该电子注入性粒子由分散于有机薄膜中的电子注入性材料63b的微粒组成。有机薄膜具有电子输送性。

    在此，母材有机材料63a是与形成电子输送层30的有机材料相同的有机材料，其结果，电子输送层30与电子注入层26的密合性高，另外，在电子输送层30与有机薄膜之间，未形成电性的障壁。

    电子注入性材料63b优选金属Li、LiF或CsF中的任一种。

    母材有机材料63a能够使用Alq₃[Tris(8-hydroxyquinoline)aluminium(三(8-羟基喹啉)铝)]。

    图5(a)是用于说明电子注入层26的构造的剖面示意图。在本发明电子注入层26中，在有机薄膜31中分散有电子注入性材料的粒子32，在电子注入层26表面露出由电子注入性材料构成的电子注入性粒子32的上部。

    形成有这种电子注入层26的成膜对象物20c从共蒸镀室54内输送至溅镀室55内。

    图4是用于说明溅镀室55的内部构造的概略剖面图。溅镀室55具有真空槽70，在真空槽的内部配置有由MgAg合金构成的合金标靶73。

    在与合金标靶73对置的位置，配置有基板固定部75，搬入至溅镀室55内的成膜对象物20c将露出的电子注入层26表面朝向合金标靶73地保持于基板固定部75。

    合金标靶73是Mg与Ag的烧结体，为了得到可以用作溅镀标靶的成形性与致密性，对于Ag和Mg的合计100重量份而言，含有Ag在20重量％以下或70重量％以上的范围。

    在成膜对象物20c的表面露出电子注入层26的表面，当溅镀合金标靶73时，如图1(d)所示，由与标靶MgAg组成相同组成的MgAg膜构成的阴极电极层27形成于电子注入层26的表面，得到有机电致发光元件1。

    阴极电极层27与露出上部于有机薄膜31上的电子注入性粒子32接触，连接阴极电极层27与电子注入性粒子32。

    电子注入性粒子32的下部深入有机薄膜31，即使MgAg标靶的溅镀粒子发生碰撞，也不会从有机薄膜31上剥离。

    另外，由于通过溅镀法来形成阴极电极层27，所以即使在表面有台阶差，也因阴极电极层27而不会使形成的布线发生断线。

    形成有阴极电极层27的有机电致发光元件1从搬出室56搬出到外部。

    电子注入性粒子32的下部与有机薄膜31接触，有机薄膜31因具有电子输送性，而在阳极电极层23与阴极电极层27之间施加设阴极电极层27为负电压的电压时，电子从电子注入性粒子32与有机薄膜31的界面注入到有机薄膜31内，该电子和从阳极电极层23注入的空穴，在发光层29内再结合，发光层29则发光。

    在图7的图表示出阴极电极层27的组成及膜厚与薄膜电阻值的关系。组成是以重量比示出，除了示出Mg∶Ag为8∶2至1∶9的比例以外，作为参考值还示出Ag100％的情况。

    薄膜电阻值因要求50Ω/□以下，故得知在8∶2至1∶9的范围，希望膜厚在以上，而在8∶2至2∶8的范围，在以上的范围即可。

    接着，在图8的图表示出阴极电极层27的组成与透射率的关系。膜厚为为了比较，还示出Ag100％的阴极电极层和Ag100％的阴极电极层的透射率。在Ag为20重量％以下的情况下(L₅、L₆)，透射率较高。

    图9中示出在使发光层29含有绿色发光物质，并使Alq₃的有机薄膜含有2重量％的Li的电荷注入层上，用溅镀法形成Mg∶Ag为2∶8的重量比的阴极电极层的有机电致发光元件1的发光波长。

    图10(a)是示出该有机电致发光元件1的电压-亮度特性的图表，而图10(b)是示出电压-电流密度特性的图表；图10(c)是示出电流密度-亮度特性的图表；图10(d)是示出电流密度-效率特性的图表。

    任何特性均不亚于蒸镀法而显示实用的特性。

    再者，在形成电子注入层26时，在电子注入层26的膜厚方向，使电子注入性粒子32的含有率恒定也可，也可以使接近于电子输送层30的含有率较小且接近于阴极电极层27的含有率较大。当含有率恒定时，能够使之含有数重量％。已确认当Li混合2重量％以上时发射光效率较高。