专利名称：有机电致发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光元件。更加详细地讲，涉及通过高度除去有机薄膜层的残留溶剂来提高元件寿命的有机电致发光元件。
背景技术：
随着信息通信产业的加速发展，要求具有高性能的显示元件。其中，作为下一代显示元件，有机电致发光元件(以下，把电致发光简记为EL。)引起了广泛关注。
有机EL元件作为自发发光型显示元件不仅视角宽且对比度优异，而且还具有响应时间快的优点。
形成有机EL元件的发光层等有机薄膜层时，可用真空蒸镀法等干式法、或者旋涂法、喷射法等湿式法成膜。
干式法中，不必使形成有机薄膜层的材料溶解于溶剂中，而且成膜后不必除去溶剂，这是其优点。但是，由于真空蒸镀法是需要大型设备的高真空工艺方法，所以具有制造成本高、不适用于大画面基板、大量生产有困难等缺点。
相反，就采用湿式法的成膜法而言，虽然显示画面的大面积化比较容易，但是由于受到残留于成膜后的膜内的溶剂的影响，具有有机EL元件的发光寿命短等问题。
作为用湿式法形成发光层的技术，有人公开了涂敷发光层的形成材料后，在使发光层干燥时给与超声波振动的方法(例如，参考专利文献1)。使用该方法，可以提高膜的均匀性，但是不能说可以从发光层充分地除去溶剂。
另外，需要尽可能在高温下处理已成膜的有机薄膜层，因为这样可以缩短干燥时间以及减少残留溶剂。但是，由于加热会引起形成材料的劣化，限制了高温下的干燥处理，干燥也需要较长的时间。
专利文献1特开2003-17252号公报发明内容本发明是鉴于上述问题提出的，目的在于提供包含用湿式法形成的有机薄膜层而且发光寿命得以改善的有机EL元件。
本发明人针对上述课题进行了反复研究，结果发现通过将构成有机EL元件的有机薄膜层在超高真空下用红外线加热，可以高度除去层中的残留溶剂，而无需高温加热，其结果，可以提高有机EL元件的发光寿命，从而完成了本发明。
根据本发明，提供了下述的有机EL元件及其制造方法。
1.一种有机电致发光元件，其中在阴极和阳极之间挟持有含发光层的有机薄膜层，所述有机薄膜层中至少有一层是通过湿式法形成的，该层中的残留溶剂的含量在采用升温脱离分析法(TDS测量温度80℃)测量时的检测限(检测分压为1×10-12Pa)以下。
2.如1所述的有机电致发光元件，其中所述通过湿式法形成的层是在超高真空下用红外线加热干燥而形成的层。
3.如2所述的有机电致发光元件，其中所述超高真空的真空度为10-9Pa-10-6Pa，利用红外线加热的温度在所述通过湿式法形成的层的形成材料的玻璃转化温度以下。
4.如2所述的有机电致发光元件，其中所述超高真空的真空度为10-9Pa-10-7Pa，利用红外线加热的温度比所述通过湿式法形成的层的形成材料的玻璃转化温度低10℃以上。
5.如1-4中任何一项所述的有机电致发光元件，其中所述通过湿式法形成的层的形成材料中至少一种是低分子化合物。
6.一种有机电致发光元件的制造方法，所述有机电致发光元件中在阴极和阳极之间挟持有含发光层的有机薄膜层，在所述制造方法中，通过湿式法形成所述有机薄膜层中的至少一层，并且将所述通过湿式法形成的层在超高真空下用红外线加热而使之干燥。
本发明的有机EL元件中，可以获得即使包含用湿式法成膜的有机薄膜层，发光寿命也长的元件。
通过本发明的有机EL元件的制造方法，可以在低温而且短时间内进行用湿式法成膜的有机薄膜层的干燥。另外，可以高度除去有机薄膜层中的残留溶剂。因此，有助于使用有机EL元件的显示屏的大面积化。
图1是表示通过升温脱离分析得到的测量时间和气体产生量的关系光谱的一个例子。
图2是有机层形成装置的示意图。
图3是表示本发明有机EL元件的一个实施方式的截面图。
具体实施例方式
下面，对本发明的有机EL元件进行具体说明。
本发明的有机EL元件中，在阴极和阳极之间挟持有含有发光层的有机薄膜层，该有机薄膜层的至少一层是用湿式法形成的，特征在于该层中的残留溶剂的含量在采用升温脱离分析法(TDS测量温度80℃)测量时的检测限(检测分压为1×10-12Pa)以下。
升温脱离分析法中，将试样在高真空容器内加热、升温，在升温过程中使残留溶剂脱离试样、气化，并用四极质量分析仪进行检测，是可以高灵敏度地检测出试样中含有的残留溶剂的测量方法。
本发明中升温脱离分析的测量条件如下把真空度规定为1.0-9.9×10-7Pa，把试样的温度规定为约80℃(固定)，使试样为5mm×5mm方形。在该条件下的测量中检测的由残留溶剂产生的气体的检测分压的最高值如果为1.0×10-12Pa以下，就可以有效地防止由湿式成膜中的残留溶剂产生的元件劣化。优选的是使试样的温度为约100℃时的最高检测分压为1.0×10-12Pa以下。
图1是表示通过升温脱离分析得到的测量时间和气体产生量的关系光谱的一个例子。
图1中，纵轴是气体的产生量(检测分压单位Pa)和测量温度，横轴是测量时间。而且，关于本例的实施条件，记载在后述的评价例中。
在该光谱中，在测量时间为10-30分钟的期间内，可观测到显示甲苯大量脱离的峰。然后，可以确认在约40分钟时甲苯气体的产生已结束。
所述的“检测限以下”是指图1中观测不到上述峰等的状态，即，经过约40分钟的状态(观测不到气体脱离(检测分压1×10-12Pa以下))。
作为使通过湿式法形成的层的残留溶剂减少至用升温脱离分析法测量时的检测限以下的方法，可列举如本发明制造方法，即，将用湿式法形成的层在超高真空下、用红外线加热干燥的方法。下面，利用附图进行说明。
图2是有机层形成装置的示意图。
有机层形成装置10以真空容器20、红外线产生部分30、真空泵(未图示)为主要的结构元件。
真空容器20是容器内保持超高真空的密闭容器，在其上部，设置有用于将由红外线产生部分30照射的红外线引入容器内的石英玻璃窗22。在真空容器20的内部，设置有试样台24，在其上设置有涂敷了用湿式法形成的层的有机EL元件的试样26。为了使真空容器20内达到超高真空状态，在真空容器20上连接有真空泵。
另外，这些构成元件可以使用通常工业上使用的部件。例如，作为真空泵可以使用磁悬浮型涡轮泵(ライボルト社制，TYP TURBOVAC340M)，作为红外线产生部分可以使用卤灯。
下面，对使用了有机层形成装置10的有机EL元件的制造工序进行说明。
首先，将具有用湿式法涂敷的层的试样26放置在试样台24上。接着，开动真空泵在真空容器20内进行抽气，形成超高真空状态(箭头方向A表示抽气方向)。在该状态下，由红外线产生部分30按照箭头B所示方向向真空容器20内的试样26照射红外线。通过控制红外线的照射量，调整试样26的加热温度。而且，也可以在真空容器内部达到真空状态之前照射红外线。
如上所述，通过用红外线加热用湿式法形成的层，不仅可以加热层的表层面，而且也可以迅速地加热层内部。因此，即使将加热温度设定得比较低，也可以缩短层的干燥时间。然后，通过在超高真空下进行红外线加热，可以使层中的残留溶剂减少至用升温脱离分析法测量时的检测限以下。
本发明中，超高真空的真空度优选为10-9-10-6Pa，特别优选为10-9-10-7Pa。真空度比10-6Pa差时，干燥时间有可能变长，或者不能充分地除去溶剂，另外，真空度比10-9Pa还好时，难以维持真空状态。
用红外线加热的温度优选为用湿式法形成的层的形成材料的玻璃转化温度以下，特别优选为比形成材料的玻璃转化温度低10℃以上的温度。加热温度比形成材料的玻璃转化温度高时，形成材料有可能劣化，给发光色和元件寿命带来影响。而且，形成材料的玻璃转化温度因各个化合物而不同，通常为约60-200℃。
另外，有机薄膜层的干燥时间可以考虑层的厚度、所用材料的玻璃转化温度适当调整。例如，在作为图21的测量对象的有机薄膜层的情况下，在80℃的干燥温度下，干燥约40分钟的时间。
在本发明的有机EL元件的制造方法中，可以对用湿式法形成的层的每一层分别进行干燥，也可以在连续形成多层，例如空穴注入层、发光层后一起进行干燥。此时，也可以对在先形成的层进行预备干燥。
本发明的有机EL元件中，只要将用湿式法成膜的层的残留溶剂如上所述高度地除去即可，关于其它的结构可以采用公知的结构。
下面，对本发明的有机EL元件的实施方式进行说明。
图3是表示本发明的有机EL元件的一个实施方式的截面图。
该有机EL元件中，在阴极70和阳极50之间挟持有由空穴注入层62、发光层64、电子注入层66组成的有机薄膜层60。
而且，作为本发明的有机EL元件的代表性元件结构，可列举如下的结构，但是并不限于这些。
(1)阳极/发光层/阴极；(2)阳极/空穴注入层/发光层/阴极；(3)阳极/发光层/电子注入层/阴极；
(4)阳极/空穴注入层/发光层/电子注入层/阴极；(图3)(5)阳极/有机半导体层/发光层/阴极；(6)阳极/有机半导体层/电子阻挡层/发光层/阴极；(7)阳极/有机半导体层/发光层/粘着改善层/阴极；(8)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子注入层/阴极；(9)阳极/绝缘层/发光层/绝缘层/阴极；(10)阳极/无机半导体层/绝缘层/发光层/绝缘层/阴极；(11)阳极/有机半导体层/绝缘层/发光层/绝缘层/阴极；(12)阳极/绝缘层/空穴注入层/空穴输送层/发光层/绝缘层/阴极；(13)阳极/绝缘层/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子注入层/阴极。
其中，通常优选使用(8)的结构。
上述元件中，被阳极和阴极所挟持的一个或多个层相当于有机薄膜层，而所有这些层没有必要皆由有机化合物构成，也可以包括由无机化合物组成的层或者含有无机化合物的层。
通常有机EL元件是在透光性基板上制作的。其中所述的透光性基板是支撑有机EL元件的基板，优选在400-700nm的可见光区内的光透过率为50％以上的平滑的基板。
具体地，可列举玻璃板、聚合物板等。作为玻璃板，特别列举钠钙玻璃、含钡和锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃、石英等。另外，作为聚合物板，可列举聚碳酸酯、丙烯酸酯类树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚醚硫化物、聚砜等。
本发明的有机EL元件的阳极具有将空穴注入到空穴输送层或发光层的功能，有效的是具有4.5eV以上功函数的。作为用于本发明的阳极材料的具体例子，可以适用掺杂锡的氧化铟合金(ITO)、氧化锡(NESA)、金、银、铂、铜等。
阳极可以通过将这些电极物质采用蒸镀法或溅射法等方法形成为薄膜来制备。
如上所述，当从阳极取出从发光层发出的光时，优选阳极的光透过率大于10％。另外，优选阳极的片材电阻率为数百Ω/□以下。阳极的膜厚也取决于材料，通常选择为10nm-1μm，优选10-200nm。
有机EL元件的发光层同时具有以下功能(1)注入功能当施加电场时，可以从阳极或空穴注入层注入空穴，从阴极或电子注入层注入电子的功能；(2)输送功能在电场力的作用下，传输已注入的电荷(电子和空穴)的功能；和(3)发光功能提供电子和空穴复合的场地，并基于此而发光的功能。
其中，可以在注入空穴的容易程度和注入电子的容易程度方面存在区别，另外，也可以在用空穴和电子的迁移率表示的输送能力方面存在大小之分，但是优选能够传输某一种电荷。
作为形成发光层的方法，可适宜使用例如蒸镀法、旋涂法、LB法等公知的方法。另外，还可以如特开昭57-51781号公报所公开的那样，通过将树脂等粘合剂和材料化合物溶解于溶剂中形成溶液后将其用旋涂法等进行薄膜化，来形成发光层。
本发明的有机EL元件中，发光层优选由基体化合物和掺杂剂组成。基体化合物输送电子或者空穴中的至少一方电荷。作为基体化合物的优选的例子，可列举公知的咔唑衍生物、具有蒽骨架的化合物、具有含氮原子的稠合杂环骨架的化合物等。基体化合物也可以是高分子化合物。作为成为基体的高分子化合物，可列举含咔唑的单体、二聚物、三聚物等低聚物、具有咔唑基的高分子化合物等。
发光层也可以含有荧光性或者磷光性的掺杂剂。
作为荧光性掺杂剂，可以优选使用以下式(1)表示的苯乙烯基胺化合物或式(2)表示的芳胺化合物。
(式中，Ar1是选自苯基、联苯基、三联苯基、茋基和二苯乙烯基芳基的基团；Ar2和Ar3各自独立地表示氢原子或碳原子数6-20的芳香族基；Ar1-Ar3可以被取代；p是1-4的整数。还优选Ar2或/和Ar3被苯乙烯基取代。)其中，作为碳原子数6-20的芳香族基，可列举苯基、萘基、蒽基、菲基、三联苯基等。
(式中，Ar4-Ar6是取代或未取代的环原子数5-40的芳基。q是1-4的整数。)其中，作为环原子数5-40的芳基，可列举例如苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、蔻基、联苯基、三联苯基、吡咯基、呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、二唑基、二苯基蒽基、吲哚基、咔唑基、吡啶基、苯并喹啉基、荧蒽基、苊并荧蒽基、茋基等。而且，环原子数5-40的芳基可以被取代基取代，作为优选的取代基，可列举碳原子数1-6的烷基(乙基、甲基、异丙基、正丙基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、环戊基、环己基等)、碳原子数1-6的烷氧基(乙氧基、甲氧基、异丙氧基、正丙氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、环戊氧基、环己氧基等)、环原子数5-40的芳基、被环原子数5-40的芳基取代的氨基、包含环原子数5-40的芳基的酯基、包含碳原子数1-6的烷基的酯基、氰基、硝基、卤原子(氯、溴、碘等)。
另外，作为磷光性的掺杂剂，优选为含有选自铱(Ir)、钌(Ru)、钯(Pd)、铂(Pt)、锇(Os)和铼(Re)中的至少一种金属的金属配位化合物，配位基优选具有选自苯基吡啶骨架、联吡啶基骨架和菲绕啉骨架的至少一种骨架。这种金属配位化合物的具体例子可以举出三(2-苯基吡啶)铱、三(2-苯基吡啶)钌、三(2-苯基吡啶)钯、双(2-苯基吡啶)铂、三(2-苯基吡啶)锇、三(2-苯基吡啶)铼、八乙基铂卟啉、八苯基铂卟啉、八乙基钯卟啉、八苯基钯卟啉等，但是并不限于这些，可从所要求的发光色、元件性能、与基体化合物的关系出发选择合适的配位化合物。
本发明的有机EL元件中，空穴注入、输送层是有助于将空穴注入到发光层，并输送至发光区的层，空穴迁移率高，并且电离能通常小，为5.5eV以下。作为这样的空穴注入、输送层，优选在较低的电场强度下将空穴输送至发光层的材料，进一步优选例如在施加104～106V/cm的电场时，其空穴的迁移率至少为10-4cm2/V·s的材料。
作为形成空穴注入、输送层的材料，只要是具有上述优选的性质的材料，就没有特别限制，可以从现有光传导材料中作为空穴的电荷输送材料常用的材料、有机EL元件的空穴注入层中使用的公知的材料中选择任意的材料来使用。例如，可列举芳香族叔胺、腙衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、以及聚乙烯基咔唑、聚亚乙基二氧噻吩·聚磺酸(PEDOT·PSS)等。另外，作为具体例子，可列举三唑衍生物(参阅美国专利3,112,197号说明书等)、噁二唑衍生物(参阅美国专利3,189,447号说明书等)、咪唑衍生物(参阅特公昭37-16096号公报等)、多芳基链烷烃衍生物(参阅美国专利3,615,402号说明书、同第3,820,989号说明书、同第3,542,544号说明书、特公昭45-555号公报、同51-10983号公报、特开昭51-93224号公报、同55-17105号公报、同56-4148号公报、同55-108667号公报、同55-156953号公报、同56-36656号公报等)、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物(参阅美国专利第3,180,729号说明书、同第4,278,746号说明书、特开昭55-88064号公报、同55-88065号公报、同49-105537号公报、同55-51086号公报、同56-80051号公报、同56-88141号公报、同57-45545号公报、同54-112637号公报、同55-74546号公报等)、苯二胺衍生物(参阅美国专利第3,615,404号说明书、特公昭51-10105号公报、同46-3712号公报、同47-25336号公报、特开昭54-53435号公报、同54-110536号公报、同54-119925号公报等)、芳胺衍生物(参阅美国专利第3,567,450号说明书、同第3,180,703号说明书、同第3,240,597号说明书、同第3,658,520号说明书、同第4,232,103号说明书、同第4,175,961号说明书、同第4,012,376号说明书、特公昭49-35702号公报、同39-27577号公报、特开昭55-144250号公报、同56-119132号公报、同56-22437号公报、西德专利第1,110,518号说明书等)、氨基取代查耳酮衍生物(参阅美国专利第3,526,501号说明书等)、噁唑衍生物(美国专利第3,257,203号说明书等中公开的物质)、苯乙烯蒽衍生物(参阅特开昭56-46234号公报等)、芴酮衍生物(参阅特开昭54-110837号公报等)、腙衍生物(参阅美国专利第3,717,462号说明书、特开昭54-59143号公报、同55-52063号公报、同55-52064号公报、同55-46760号公报、同55-85495号公报、同57-11350号公报、同57-148749号公报、特开平2-311591号公报等)、茋衍生物(参阅特开昭61-210363号公报、同第61-228451号公报、同61-14642号公报、同61-72255号公报、同62-47646号公报、同62-36674号公报、同62-10652号公报、同62-30255号公报、同60-93455号公报、同60-94462号公报、同60-174749号公报、同60-175052号公报等)、硅氮烷衍生物(美国专利第4,950,950号说明书)、聚硅烷类(特开平2-204996号公报)、苯胺类共聚物(特开平2-282263号公报)、特开平1-211399号公报公开的导电性高分子低聚物(特别是噻吩低聚物)等。
作为空穴注入层的材料可以使用上述的物质，但是优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物及苯乙烯胺化合物(参阅美国专利第4,127,412号说明书、特开昭53-27033号公报、同54-58445号公报、同54-149634号公报、同54-64299号公报、同55-79450号公报、同55-144250号公报、同56-119132号公报、同61-295558号公报、同61-98353号公报、同63-295695号公报等)，特别优选使用芳香族叔胺化合物。
还可以例举美国专利第5,061,569号所述的分子内具有2个缩合芳香环的物质，例如4，4’-双(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯(以下缩写为NPD)，还有特开平4-308688号公报所述的3个三苯胺单元连结成了星爆(starburst)型的4，4’，4”-三(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基)三苯胺(以下缩写为MTDATA)等。
此外，除了作为发光层材料所示过的所述芳香族二亚甲基类化合物以外，p型Si、p型SiC等无机化合物也可以用作空穴注入层的材料。
空穴注入、输送层可以通过将上述化合物用例如真空蒸镀法、旋涂法、浇注法、LB法等公知的方法进行薄膜化形成。作为空穴注入、输送层的膜厚没有特别限制，通常为5nm-5μm。可以由上述材料的一种或两种以上构成的一层而构成，或者也可以是将由不同于上述空穴注入、输送层的化合物构成的空穴注入、输送层层叠而成的。
本发明的有机EL元件中，有机半导体层是有助于向发光层的空穴注入或电子注入的层，适宜使用具有10-10S/cm以上的电导率的物质。作为这样的有机半导体层的材料，可以使用含噻吩低聚物、特开平8-193191号公报所述的含芳胺低聚物等导电性低聚物，含芳胺型树枝状高分子(アリ一ルアミンデン ド リマ一)等导电性树枝状高分子等。
本发明的有机EL元件中，电子注入层是辅助电子向发光层的注入的层，电子迁移率大，另外，粘着改善层是由该电子注入层中与阴极的粘着性特别好的材料组成的层。作为用于电子注入层的材料，8-羟基喹啉、其衍生物的金属配位化合物、二唑衍生物是适宜的。
作为该8-羟基喹啉或其衍生物的金属配位化合物具体例子，可列举包含喔星(一般为8-羟基喹啉)的螯合物的金属螯合喔星化合物，例如可以在电子注入层使用三(8-羟基喹啉)合铝(Alq)。
另外，作为噁二唑衍生物，可列举用下述式表示的电子传递化合物。
(式中，Ar1’，Ar2’Ar3’，Ar5’，Ar6’，Ar9’分别表示取代或未取代的芳基，分别可以相同，也可以不同。另外，Ar4’，Ar7’，Ar8’表示取代或未取代的亚芳基，分别可以相同，也可以不同)在此，作为芳基，可列举苯基、联苯基、蒽基、苝基、芘基等。另外，作为亚芳基，可列举亚苯基、亚萘基、亚联苯基、亚蒽基、亚苝基、亚芘基等。另外，作为取代基可列举碳原子数1-10的烷基、碳原子数1-10的烷氧基或氰基等。该电子传递化合物优选为薄膜形成性的物质。
作为上述电子传递性化合物的具体例，可以例举下述物质。
式中，Me表示甲基，Bu表示丁基。
作为本发明的有机EL元件的优选方式，有在输送电子的区域或者阴极和有机薄膜层的界面区域含有还原性掺杂剂的元件。在此，所谓的还原性掺杂剂是指可以将电子输送性化合物还原的物质。因而，只要是具有一定的还原性的物质都可以，可使用各种各样的物质，例如，可以适当地使用选自由碱金属、碱土类金属、稀土类金属、碱金属的氧化物、碱金属的卤化物、碱土类金属的氧化物、碱土类金属的卤化物、稀土类金属的氧化物、稀土类金属的卤化物、碱金属的有机配位化合物、碱土类金属的有机配位化合物和稀土类金属的有机配位化合物构成的一组中的至少一种物质。
另外，更加具体地，作为优选的还原性掺杂剂，可列举选自由Na(功函数2.36eV)、K(功函数2.28eV)、Rb(功函数2.16eV)及Cs(功函数1.95eV)构成的一组中的至少一种碱金属，选自由Ca(功函数2.9eV)、Sr(功函数2.0-2.5eV)及Ba(功函数2.52eV)构成的一组中的至少一种碱土类金属。特别优选功函数为2.9eV以下的物质。
这些物质中，更优选的还原性掺杂剂为选自由K、Rb及Cs构成的一组中的至少一种碱金属，进一步优选Rb或Cs，最优选为Cs。这些碱金属的还原能力特别高，通过向电子注入区域的比较少量的添加，可以提高有机EL元件中的发光亮度、延长其寿命。另外，作为功函数为2.9eV以下的还原性掺杂剂，也优选这些两种以上的碱金属的组合，特别优选包含Cs的组合，例如Cs和Na、Cs和K、Cs和Rb或Cs和Na和K的组合。通过包含Cs进行组合，可以有效地发挥其还原能力，通过向电子注入区域的添加，可以提高有机EL元件中的发光亮度、延长其寿命。
本发明的有机EL元件中，可以在阴极和有机薄膜层之间进一步设置由绝缘体或半导体构成的电子注入层。由此，可以有效地防止电流的泄漏，提高电子注入性。
作为这样的绝缘体，优选使用由碱金属硫属化合物、碱土类金属硫属化合物、碱金属的卤化物及碱土类金属的卤化物构成的一组中的至少一种金属化合物。电子注入层只要是由这些碱金属硫属化合物等构成的，就可以进一步提高电子注入性，故优选。具体来讲，作为优选的碱金属硫属化合物，可列举例如Li2O、LiO、Na2S、Na2Se及NaO，作为优选的碱土类金属硫属化合物，可列举例如CaO、BaO、SrO、BeO、BaS及CaSe。另外，作为优选的碱金属的卤化物，可列举例如LiF、NaF、KF、LiCl、KCl及NaCl等。另外，作为优选的碱土类金属的卤化物，可列举例如CaF2、BaF2、SrF2、MgF2及BeF2等氟化物和氟化物以外的卤化物。
另外，作为半导体，可列举例如包含Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、Sb及Zn的至少一种元素的氧化物、氮化物或氮氧化物等的单独一种或两种以上的组合。另外，构成电子输送层的无机化合物，优选微结晶或非晶质的绝缘性薄膜。电子输送层只要是由这些绝缘性薄膜构成的，由于可以形成更均匀的薄膜，因此，可以减少黑点等图像缺陷。另外，作为这样的无机化合物，可列举例如上述的碱金属硫属化合物、碱土类金属硫属化合物、碱金属的卤化物及碱土类金属的卤化物等。
作为本发明的有机EL元件的阴极，为了将电子注入到电子输送层或者发光层，使用功函数小的(4eV以下)金属、合金、导电性化合物或这些的混合物作为电极物质。作为这种电极物质的具体例子，可列举钠、钠-钾合金、镁、锂、镁-银合金、铝/氧化铝、铝-锂合金、铟、稀土金属等。
阴极可以通过将这些电极物质用蒸镀法或溅射法等方法形成薄膜来制备。当从阴极取出发光层发出的光时，优选阴极的光透过率大于10％。还优选阴极的片材电阻率为数百Ω/□以下，膜厚通常为10nm-1μm，优选50-200nm。
由于对超薄薄膜施加电场，本发明的有机EL元件易因漏电和短路而产生象素缺陷。为了防止形成这些缺陷，优选在电极对之间插入绝缘薄膜层。
作为用于绝缘层的材料，可列举例如氧化铝、氟化锂、氧化锂、氟化铯、氧化铯、氧化镁、氟化镁、氧化钙、氟化钙、氮化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锗、氮化硅、氮化硼、氧化钼、氧化钌和氧化钒等，还可使用它们的混合物或层叠材料。
形成本发明的有机EL元件的有机薄膜层的各有机薄膜层的膜厚没有特别限制，通常膜厚过薄时，易于产生针孔等缺陷，相反过厚时，需要高的外加电压，效率差，所以通常优选为数nm至1μm的范围。
可以用以上列举的材料和方法制作阳极、发光层等有机薄膜层，之后再形成阴极来制作有机EL元件。另外，也可以按照从阴极到阳极的、与上述相反的顺序制作有机EL元件。
本发明的有机EL元件中，上述有机薄膜层中的至少一层是用湿式法形成的。
用湿式法制作元件时，使用使有机薄膜层的形成材料溶解于有机溶剂而成的溶液。
作为调制溶液时使用的溶剂例子，可列举甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、环己醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、乙二醇等醇系溶剂，二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、四氯乙烷、三氯乙烷、氯苯、二氯苯、氯甲苯等卤素系烃系溶剂，二丁醚四氢呋喃、二噁烷、苯甲醚等醚系溶剂，苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族系溶剂，己烷、辛烷、癸烷、萘满等链烷烃系溶剂，醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯等酯系溶剂，N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺系溶剂，丙酮、甲乙酮、环己酮、异佛尔酮等酮系溶剂，吡啶、喹啉、苯胺等胺系溶剂，乙腈、戊腈等腈系溶剂，噻吩、二硫化碳等硫系溶剂。而且，可以使用的溶剂并不限于这些，例如，有时也可以使用水。
形成材料的溶液优选为使0.1重量％以上的形成材料溶解而成的溶液。在各种元件结构中通常有机EL元件的发光层的膜厚为10-100nm。另外，一般大多数情况下为50nm。形成该膜厚时，最好至少溶解有0.1重量％以上的形成材料。低于0.1重量％时，不能获得形成有机薄膜层所需的足够的膜厚，会导致性能下降和大幅度的色度偏移的缺陷。优选的涂敷溶液的浓度为0.1重量％以上，若要形成通常的厚度即50nm的膜厚，则最好达到0.5重量％以上的溶液浓度。
可以将该形成材料的溶液在形成部位通过旋涂、喷射等涂敷、干燥，从而形成有机薄膜层。
作为有机薄膜层的形成材料，优选使用至少一种低分子化合物。在有机薄膜层含有低分子化合物时，干燥有机薄膜层时溶剂易于飞散，所以可以缩短干燥时间且较低地设定干燥温度。所述的低分子化合物是指分子量为10000以下、优选为3000以下的化合物。
作为低分子化合物， 可以使用例如PCT/JP03/10402、PCT/JP2004/018111、特愿2004-157571号记载的蒽化合物或者芘化合物。这些化合物可以适当用作例如发光层的基体材料。
实施例实施例1将25mm×75mm×1.1mm厚的带ITO透明电极的玻璃基板(ジオマテイツク社制)在异丙醇中进行超声波清洗5分钟后，进行UV臭氧清洗30分钟。
在清洗后的带透明电极的玻璃基板的形成有透明电极的表面上，使用聚亚乙基二氧噻吩·聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT·PSS、Tg230℃)水溶液，用旋涂法使膜厚30nm的PEDOT·PSS薄膜成膜。
然后，在约10-7Pa的真空下，用红外线加热源(卤灯)，进行加热，使基板温度达到100℃，由此干燥40分钟。该PEDOT·PSS薄膜具有空穴注入层的功能。
对该膜，进行升温脱离分析(升温脱离分析装置电子科学株式会社制，EMD-WA1000S)，结果膜中的水分被除去到检测限(检测分压1.0×10-12Pa)以下。测量条件是100℃、10-7Pa。
而且，测量试样是被裁剪为5mm×5mm后进行测量的。
然后，在该膜上用蒸镀法使膜厚20nm的N，N，N’，N’-四(4-联苯基)4，4’-联苯胺膜(BPTPD膜)成膜。该BPTPD膜具有空穴输送层的功能。进而，在该BPTPD膜上按照40∶2的蒸镀速度比使膜厚40nm的下述化合物(A)和下述掺杂材料(PAVB)进行共蒸镀。该膜具有发光层的功能。
在该膜上形成膜厚10nm的三(羟基喹啉)铝(下述记为Alq)膜。该Alq膜具有电子输送层的功能。
然后，使还原性掺杂剂Li(Li源サエルゲツタ一社制)和Alq进行二元蒸镀，形成作为电子注入层(阴极)的Alq:Li膜(10nm)。
在该Alq:Li膜上使Al蒸镀形成金属阴极，从而制作有机EL元件。
在该元件中，在直流电压5V下通1.2mA/cm2的电流，观测到了99cd/m2的蓝色发光。此时CIE色度座标是(0.15，0.29)，发光效率是8.2cd/A、5.31m/W。另外，从500cd/m2开始测量亮度半衰期，结果是3000小时。
比较例1除了在实施例1中，使PEDOT·PSS薄膜如下所述地成膜外，其他相同地制作了有机EL元件。
PEDOT·PSS薄膜的形成使用聚亚乙基二氧噻吩·聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT·PSS)水溶液，用旋涂法使膜厚30nm的PEDOT·PSS薄膜成膜。然后，在加热板上，在基板温度为200℃的条件下，加热2小时进行干燥，形成了PEDOT·PSS薄膜。
对该膜进行了升温脱离分析，结果水的检测分压的最高值是1.0×10-6Pa。
对该元件通电并使其发光，结果在发光面上产生了大量的黑点。该元件中，在直流电压7V下通1.2mA/cm2的电流，观测到了60cd/m2的蓝色发光。此时CIE色度座标是(0.15，0.29)，发光效率是5.0cd/A、2.3lm/W。另外，从500cd/m2开始测量亮度半衰期，结果是500小时。
该黑点的原因可能是因干燥PEDOT·PSS膜时采用了用加热板加热的方式，加热不够充分，而由此留在PEDOT·PSS膜中的残留水分导致了上述缺陷。
实施例2将25mm×75mm×1.1mm厚的带ITO透明电极(阳极)的玻璃基板(ジオマテイツク社制)在异丙醇中进行超声波清洗5分钟后，进行UV臭氧清洗30分钟。
将清洗后的带透明电极线的玻璃基板装载在真空蒸镀装置的基板座上，首先，在形成有透明电极线的一侧的面上，通过真空蒸镀法形成膜厚40nm的N，N’-双(4-二苯基氨基苯基)-N，N-二苯基-4，4’-二氨基联苯膜(TPD232膜)，覆盖所述透明电极。该TPD232膜具有空穴注入层的功能。
接着，在该TPD232膜上通过真空蒸镀法形成膜厚40nm的N，N，N’，N’-四(4-联苯基)4，4’-联苯胺膜(BPTPD膜)。该BPTPD膜具有空穴输送层的功能。
接着，使9，10-双(3-(1-萘基)苯基)-2-(2-联苯基)蒽(Tg130℃)和1，6-双(二苯基氨基)芘按照20∶1的重量比溶解于二烷∶异丙醇(容量比1∶8)的混合溶剂，调制为3重量％的涂敷溶液。
使用该涂敷溶液，在之前成膜的BPTPD膜上用旋涂法使膜厚40nm的发光层成膜。
将该基板在约10-6Pa的真空下，用红外线加热源(卤灯)加热，使基板温度为120℃，干燥30分钟。
对该膜，与实施例1相同地进行升温脱离分析，结果膜中的残留溶剂被除去到检测限以下。
接着，将该基板使用基板输送装置输送至真空蒸镀装置内，而避免暴露于大气中，并通过真空蒸镀法使膜厚30nm的三(8-羟基喹啉)铝(Alq)成膜。该Alq膜具有电子输送层的功能。
进而，用真空蒸镀法形成膜厚1nm的氟化锂膜，作为电子注入层。
最后用真空蒸镀法形成铝阴极膜，从而制作有机EL元件。
对该元件施加5.0V的电压，结果通2.5mA/cm2的电流，在色度(0.15，0.26)下获得了92cd/m2的蓝色发光。发光效率是3.7cd/A以及2.3lm/W。另外，从100cd/m2开始在室温下恒流驱动该元件，结果亮度半衰期是10800小时。
比较例2除了在实施例2中，如下所述地形成发光层外，其他相同地制作有机EL元件。
发光层的形成使用与实施例2相同的涂敷液，在之前成膜的BPTPD膜上用旋涂法使膜厚40nm的发光层成膜。将该基板在加热板上在120℃下加热30分钟以进行干燥，形成发光层。
对该元件施加5.0V的电压，结果通2.5mA/cm2的电流，在色度(0.15，0.26)下获得了92cd/m2的蓝色发光。发光效率是3.7cd/A以及2.3lm/W。另外，从100cd/m2开始在室温下恒流驱动该元件，结果亮度半衰期是2600小时。该元件寿命短的原因可能是发光层中的残留溶剂。
比较例3除了在实施例2中，将发光层的干燥条件规定为在加热板上于140℃下加热30分钟外，其他相同地制作了有机EL元件。
对该元件施加8.0V的电压，结果通2.5mA/cm2的电流，在色度(0.27，0.48)下获得了42cd/m2的蓝色发光。发光效率是1.7cd/A以及0.7lm/W。另外，从100cd/m2开始在室温下恒流驱动该元件，结果亮度半衰期是5300小时。
该元件的寿命比实施例1的还长，这可能是因为发光层中的残留溶剂较少的缘故。但是，由于加热温度是发光材料(9，10-双(3-(1-萘基)苯基)-2-(2-联苯基)蒽)的Tg以上，所以发光材料因热量而发生了劣化，发光的色度发生了变化，该元件实际上不能使用。
如上所述，如果为了除去残留溶剂而过度提高涂敷膜的干燥温度，则由于材料因受热量而发生的劣化，元件的性能将会下降，这是可以确认的。
评价例将5mm×5mm×1mm厚的玻璃基板在异丙醇中进行超声波清洗5分钟后，进行UV臭氧清洗30分钟。将该基板安装在旋转器(株式会社アクテイブ制)上，使用上述化合物A的1wt％甲苯溶液，涂敷形成膜厚40nm的薄膜。
然后，用升温脱离分析装置(电子科学株式会社制，EMD-WA1000S)，分析该涂敷膜中甲苯溶剂的升温脱离过程。
本装置的测量条件是，在约10-7Pa的真空下，将该薄膜加热至80℃，用四极质量分析装置(M/z＝91、92)分析甲苯溶剂的升温脱离过程，即薄膜中残留甲苯的除去过程。图1中示出了由升温脱离分析得到的测量时间和气体产生量(检测分压Pa)的关系光谱。而且，图1中，纵轴的“E-11”指“×10-11”，“E-12”指“×10-12”。
从图1中可以确认，在加热约40分钟下，在薄膜中的残留甲苯脱离结束。即，可以说在约10-7Pa的真空下，在80℃加热40分钟时涂敷膜的干燥(除去残留溶剂)可以完成。
工业上的可利用性本发明的有机EL元件即使含有用湿式法形成的有机薄膜层，也可以提高其发光寿命。另外，本发明的有机EL元件的制造方法可以高度除去用湿式法成膜的有机薄膜层的残留溶剂，而且，可以使干燥处理低温化、短时间化，所以可以防止形成有机薄膜层的材料的劣化。
如上所述，本发明是可以有效地实现使用有机EL元件的显示装置的大画面化的技术。
权利要求
1.一种有机电致发光元件，其中在阴极和阳极之间挟持有含发光层的有机薄膜层，所述有机薄膜层中至少有一层是通过湿式法形成的，该层中的残留溶剂的含量在采用升温脱离分析法(TDS测量温度80℃)测量时的检测限(检测分压为1×10-12Pa)以下。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中所述通过湿式法形成的层是在超高真空下用红外线加热干燥而形成的层。
3.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中所述超高真空的真空度为10-9Pa-10-6Pa，利用红外线加热的温度在所述通过湿式法形成的层的形成材料的玻璃转化温度以下。
4.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中所述超高真空的真空度为10-9Pa-10-7Pa，利用红外线加热的温度比所述通过湿式法形成的层的形成材料的玻璃转化温度低10℃以上。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的有机电致发光元件，其中所述通过湿式法形成的层的形成材料中至少一种是低分子化合物。
6.一种有机电致发光元件的制造方法，所述有机电致发光元件中在阴极和阳极之间挟持有含发光层的有机薄膜层，在所述制造方法中，通过湿式法形成所述有机薄膜层中的至少一层，并且将所述通过湿式法形成的层在超高真空下用红外线加热而使之干燥。
全文摘要
一种有机电致发光元件，其中在阴极(70)和阳极(50)之间挟持有含有发光层(64)的有机薄膜层(60)，有机薄膜层(60)的至少一层是通过湿式法形成的，该层中的残留溶剂的含量，在用升温脱离分析法(TDS测量温度80℃)测量时的检测限(检测分压为1×10
文档编号H05B33/10GK101088181SQ20058004481
公开日2007年12月12日 申请日期2005年12月26日 优先权日2004年12月28日
发明者近藤浩史, 井上哲也 申请人:出光兴产株式会社