JP2010140980A - Functional organic substance element, and functional organic substance apparatus - Google Patents
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、機能性有機物素子及び機能性有機物装置に関わり、詳しくは、カラ−ディスプレイなどに好適な機能性有機物素子及び機能性有機物装置の封止構造に関するものである。 The present invention relates to a functional organic element and a functional organic device, and more particularly to a functional organic element suitable for a color display or the like and a sealing structure of the functional organic device.
近年、情報機器の多様化に伴い、表示装置にも大画面化、薄型化、軽量化、低消費電力化、および低コスト化など、様々な要求が寄せられている。従来、薄型の表示装置として主に液晶ディスプレイが用いられてきた。液晶素子には、さらに、低電圧で駆動でき、低消費電力であるという特徴がある。しかしながら、液晶ディスプレイは光透過型の表示装置であり、バックライト光源を必要とするので、薄型化や軽量化に限界がある。 In recent years, with the diversification of information devices, various demands have been made on display devices, such as an increase in screen size, thickness reduction, weight reduction, power consumption reduction, and cost reduction. Conventionally, a liquid crystal display has been mainly used as a thin display device. The liquid crystal element is further characterized in that it can be driven at a low voltage and has low power consumption. However, since the liquid crystal display is a light transmission type display device and requires a backlight light source, there is a limit to reduction in thickness and weight.
一方、1987年にTangらは、有機薄膜を発光層とし、高輝度発光が可能な発光素子を提案した(C. W. Tang and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987);本明細書では、この発光素子を有機EL(Electroluminescence)素子と呼ぶことにする。)。Tangらが発表した有機EL素子は、陽極であるITO透明電極上に、1,1-ビス(4-ビス(4-トリル)アミノフェニル)シクロヘキサン(TAPC)およびトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)(Alq3)からなる2層の有機半導体層を積層し、その上に陰極を蒸着したものである。TAPC層は正孔(ホール)輸送層として機能する。Alq3 層は二通りの機能をもち、TAPC層との界面付近のAlq3層は電子輸送性を有する緑色光発光層として機能し、陰極側のAlq3 層は電子輸送層として機能する。このように、有機EL素子は、実質的には正孔輸送層/発光層/電子輸送層の3層構造を有する有機半導体層からなる。その後、様々な素子構造が提案されているが、この基本構造は変わっていない。 On the other hand, in 1987, Tang et al. Proposed a light-emitting element capable of emitting light with high brightness using an organic thin film as a light-emitting layer (CW Tang and SA VanSlyke, Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987); In this document, this light-emitting element is called an organic EL (Electroluminescence) element.) The organic EL device announced by Tang et al. Is composed of 1,1-bis (4-bis (4-tolyl) aminophenyl) cyclohexane (TAPC) and tris (8-quinolinolato) aluminum (III) on an ITO transparent electrode as an anode. ) Two organic semiconductor layers made of (Alq 3 ) are stacked, and a cathode is deposited thereon. The TAPC layer functions as a hole transport layer. The Alq 3 layer has two functions, the Alq 3 layer near the interface with the TAPC layer functions as a green light emitting layer having electron transport properties, and the Alq 3 layer on the cathode side functions as an electron transport layer. As described above, the organic EL element is substantially composed of an organic semiconductor layer having a three-layer structure of a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer. Since then, various element structures have been proposed, but this basic structure has not changed.
有機EL素子を表示素子として用いた有機ELディスプレイは、応答速度が速く、また、自発光型であるため、視野角依存性のない、高輝度、高コントラストで、鮮明な画像を形成できるなど、高い表示性能を有している。さらに、構造が簡単であり、バックライト光源が不要であるため、液晶ディスプレイに比べて薄型化や軽量化や低コスト化に有利であり、また、低電圧駆動が可能であるため、プラズマディスプレイに比べて低消費電力化に有利である。このように、有機ELディスプレイは、表示装置に求められているほとんどすべての要求を、高いレベルで満たすことができる。 An organic EL display using an organic EL element as a display element has a fast response speed and is a self-luminous type, so that it can form a clear image with high brightness, high contrast, and no viewing angle dependency. High display performance. In addition, since the structure is simple and a backlight light source is not required, it is advantageous in reducing the thickness, weight, and cost as compared to a liquid crystal display, and it can be driven at a low voltage. Compared to lower power consumption. As described above, the organic EL display can satisfy almost all demands for display devices at a high level.
さて、有機ELディスプレイの駆動方法には、パッシブ型とアクティブ型とがある。パッシブ型ディスプレイは、画素トランジスタがないため、構造が簡単である利点があるが、画素数が多くなると駆動電圧が高くなり、種々の不利が生じる。従って、画素数が多い場合には、各画素に画素トランジスタが設けられ、低電圧駆動が可能で、低消費電力化や長寿命化に有利なアクティブ型ディスプレイが適している。 Now, there are a passive type and an active type in the driving method of the organic EL display. A passive display has an advantage that the structure is simple because there is no pixel transistor. However, as the number of pixels increases, the driving voltage increases and various disadvantages occur. Therefore, when the number of pixels is large, an active display which is provided with a pixel transistor in each pixel and can be driven at a low voltage and is advantageous for low power consumption and long life is suitable.
従来、液晶ディスプレイも含めて、表示装置の画素トランジスタとしては、電界効果トランジスタとして構成された薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)が用いられており、そのチャネル層としては、多結晶シリコン層やアモルファスシリコン層などの無機半導体層が用いられてきた。しかしながら、無機半導体層の形成には真空装置などの高価な半導体製造装置が必要であるため、無機半導体層の形成は、表示装置の製造コストが増加したり、大画面化が制限されたりする原因になる。 Conventionally, a thin film transistor (TFT) configured as a field effect transistor is used as a pixel transistor of a display device including a liquid crystal display, and a polycrystalline silicon layer or an amorphous silicon is used as a channel layer thereof. Inorganic semiconductor layers such as layers have been used. However, since the formation of the inorganic semiconductor layer requires an expensive semiconductor manufacturing apparatus such as a vacuum apparatus, the formation of the inorganic semiconductor layer is a cause of an increase in the manufacturing cost of the display device or a limitation on the enlargement of the screen. become.
これに対し、有機半導体層は、真空装置などの大型の設備を用いることなく、塗布法や浸漬法などで形成することも可能であるため、無機半導体層に比べて低コストで形成でき、容易に大画面化にも対応できると期待されている。また、有機半導体層は、比較的低い温度下で形成できるので、有機高分子樹脂基板(プラスチック基板)などの耐熱性の低い基板に直接作り込むこともできる。また、機械的な衝撃に対しても安定である。 On the other hand, the organic semiconductor layer can be formed by a coating method or a dipping method without using a large-scale facility such as a vacuum apparatus, so it can be easily formed at a lower cost than an inorganic semiconductor layer. It is expected to be able to cope with large screens. In addition, since the organic semiconductor layer can be formed at a relatively low temperature, it can be directly formed on a substrate having low heat resistance such as an organic polymer resin substrate (plastic substrate). It is also stable against mechanical impacts.
そこで、画素トランジスタとして、有機半導体層をチャネル層とする有機薄膜トランジスタ(有機TFT)を設けたアクティブ型有機ELディスプレイが提案されている((a) H. Sirringhaus et al., Science, 280, 1741 (1998)、(b) A. Bodabalapur et al., Appl. Phys. Lett., 73, 142 (1998)、(c) M. Kitamura et al., Appl. Phys. Lett., 83, 3410 (2003))。この場合、電極以外のすべての構成部材を有機材料で構成することも可能で、有機ELディスプレイを大画面化、薄型化、軽量化、および低コスト化する上でメリットが大きい。 Therefore, an active organic EL display provided with an organic thin film transistor (organic TFT) having an organic semiconductor layer as a channel layer as a pixel transistor has been proposed ((a) H. Sirringhaus et al., Science, 280, 1741 ( 1998), (b) A. Bodabalapur et al., Appl. Phys. Lett., 73, 142 (1998), (c) M. Kitamura et al., Appl. Phys. Lett., 83, 3410 (2003) ). In this case, all the constituent members other than the electrodes can be made of an organic material, and there is a great merit in making the organic EL display larger, thinner, lighter, and lower in cost.
上記のように、現在、シリコンなどの無機半導体材料に代えて有機半導体材料を用いる有機半導体素子は、表示性能が高く、薄型化や軽量化が可能な有機EL素子や、画素トランジスタとして大画面化および低コスト化を可能にする有機TFTなどに関する研究開発が注目を集めている。さらに、有機半導体素子を、薄くて軽く、しかも、割れにくく、フレキシブルな有機高分子樹脂基板上に形成すれば、曲面上に配置したり、丸めて収納したりするなど、様々な形状をとらせることができる電子回路装置や表示装置を実現することができ、従来には想像すらできなかった使用形態をとり得るフレキシブルデバイスの可能性が開けてくると期待されている。 As described above, organic semiconductor elements that use organic semiconductor materials instead of inorganic semiconductor materials such as silicon currently have high display performance, can be made thinner and lighter, and have larger screens as pixel transistors. Research and development related to organic TFTs and the like that enable cost reduction are attracting attention. Furthermore, if the organic semiconductor element is formed on a flexible, organic polymer resin substrate that is thin, light, and hard to break, it can be placed on a curved surface, rolled up, and stored in various shapes. It is expected that an electronic circuit device and a display device that can be used will be realized, and the possibility of a flexible device that can take a form of use that could not be imagined in the past will open.
しかしながら、有機TFT素子や有機EL素子では、有機半導体層や、仕事関数の小さい金属材料からなる陰極が、空気中の酸素や水分によって酸化され、特性が著しく低下してしまうことが知られており、酸素や水を透過させにくい封止部材によって素子を保護する必要がある。 However, in organic TFT elements and organic EL elements, it is known that the organic semiconductor layer and the cathode made of a metal material having a small work function are oxidized by oxygen or moisture in the air and the characteristics are remarkably deteriorated. It is necessary to protect the element with a sealing member that does not easily transmit oxygen or water.
そこで、後述の特許文献1には、基板上に陽極と、有機材料からなる発光層と、陰極とが積層され、この積層体の少なくとも基板側とは反対側(陰極側)の面が、内側の第1封止層と外側の第2封止層とからなる2層構造の封止部材によって封止されている有機EL素子が提案されている。 Therefore, in Patent Document 1 to be described later, an anode, a light emitting layer made of an organic material, and a cathode are laminated on a substrate, and at least the surface opposite to the substrate side (cathode side) of this laminate is the inner side. There has been proposed an organic EL element that is sealed by a two-layer sealing member including a first sealing layer and an outer second sealing layer.
図10は、特許文献1で提案されている有機EL素子100の構造を示す断面図である。有機EL素子100では、透明なガラス基板101の上に、透明な陽極102、正孔注入輸送層103、発光層104、および陰極105が積層されている。陰極105は、仕事関数が小さい材料からなる第1陰極層105aと、それより仕事関数の大きい材料からなる第2陰極層105bとで構成されている。第1陰極層105aの材料としてはカルシウムCaまたはマグネシウムMgを用い、第2陰極層105bの材料としてはアルミニウムAl、銀Ag、または金Auを用いるのが好ましい。この積層体の各層は、陽極102の端子部分102aを除き、同じ平面形状で、同じ大きさ、同じ位置に積層されている。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the structure of the organic EL element 100 proposed in Patent Document 1. As shown in FIG. In the organic EL element 100, a transparent anode 102, a hole injection transport layer 103, a light emitting layer 104, and a cathode 105 are laminated on a transparent glass substrate 101. The cathode 105 includes a first cathode layer 105a made of a material having a low work function and a second cathode layer 105b made of a material having a higher work function. Calcium Ca or magnesium Mg is preferably used as the material of the first cathode layer 105a, and aluminum Al, silver Ag, or gold Au is preferably used as the material of the second cathode layer 105b. Each layer of the laminate is laminated in the same plane shape, the same size, and the same position, except for the terminal portion 102a of the anode 102.
そして、上記積層体の上面(基板側とは反対側の面)と側面には第1封止層106が形成されており、この第1封止層106の外側全体に第2封止層107が形成されている。さらに、第2封止層107の上面に封止用のガラス板108が固定されている。特許文献1では、これらの封止部材について下記のように説明されている。 A first sealing layer 106 is formed on the top surface (the surface opposite to the substrate side) and the side surface of the laminate, and the second sealing layer 107 is formed on the entire outside of the first sealing layer 106. Is formed. Furthermore, a sealing glass plate 108 is fixed to the upper surface of the second sealing layer 107. In Patent Document 1, these sealing members are described as follows.
第1封止層106は、フッ化リチウムLiFなどのアルカリ金属元素またはアルカリ土類金属元素のハロゲン化物からなる緻密な無機膜であり、水や酸素の透過を阻止して、陰極105の酸化を防止する。第1封止層106を、酸化シリコンなどの酸化物ではなく、アルカリ金属元素またはアルカリ土類金属元素のハロゲン化物で形成することによって、陰極105が著しく酸化されやすい金属材料で形成されている場合であっても、陰極105の酸化を効果的に防止することができる。特に、フッ化リチウムLiFからなる層は、適切な膜厚に形成することによって、可視光領域での透過率をガラス以上に高くすることができるので好適である(特許文献1には、LiFからなる第1封止層106を真空蒸着法で形成する際に発光層などが熱で劣化するのを防止するための成膜条件についても、記載されている。)。 The first sealing layer 106 is a dense inorganic film made of a halide of an alkali metal element or alkaline earth metal element such as lithium fluoride LiF, and prevents the cathode 105 from being oxidized by blocking the permeation of water and oxygen. To prevent. The cathode 105 is formed of a metal material that is extremely easily oxidized by forming the first sealing layer 106 with a halide of an alkali metal element or an alkaline earth metal element instead of an oxide such as silicon oxide. Even so, the oxidation of the cathode 105 can be effectively prevented. In particular, the layer made of lithium fluoride LiF is suitable because the transmittance in the visible light region can be made higher than that of glass by forming it to an appropriate film thickness. The film forming conditions for preventing the light emitting layer and the like from being deteriorated by heat when the first sealing layer 106 to be formed is formed by vacuum vapor deposition are also described.
第2封止層107は、防湿性の樹脂材料、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂からなり、第1封止層106にクラックが発生するのを防止する。特にエポキシ樹脂は、防湿性が高く、可視光の透過率も高いため好ましい。エポキシ樹脂からなる第2封止層107は、液状の熱硬化性エポキシ樹脂または光硬化性エポキシ樹脂を塗布した後に硬化させることで、容易に形成することができる。 The second sealing layer 107 is made of a moisture-proof resin material, for example, an acrylic resin or an epoxy resin, and prevents the first sealing layer 106 from cracking. In particular, an epoxy resin is preferable because it has high moisture resistance and high visible light transmittance. The second sealing layer 107 made of an epoxy resin can be easily formed by applying a liquid thermosetting epoxy resin or a photocurable epoxy resin and then curing it.
また、第1封止層106を設けることによって、第2封止層107の形成時に、液状のエポキシ樹脂に含まれる有機溶剤や酸素や水が発光層104に混入することが防止される。その結果、発光層104の経時劣化が低減される。 In addition, by providing the first sealing layer 106, the organic solvent, oxygen, or water contained in the liquid epoxy resin is prevented from being mixed into the light emitting layer 104 when the second sealing layer 107 is formed. As a result, deterioration with time of the light emitting layer 104 is reduced.
また、後述の特許文献2には、基板上に積層された有機薄膜EL素子において、基板とは反対側の素子面上に封止層が設けられ、この封止層がさらに接着剤によって気密性の板または箔に接着されて密封されている有機EL素子が提案されている。 Further, in Patent Document 2 described later, in an organic thin film EL element laminated on a substrate, a sealing layer is provided on an element surface opposite to the substrate, and this sealing layer is further hermetically sealed with an adhesive. There has been proposed an organic EL element that is adhered and sealed to a plate or foil.
図11は、特許文献2で提案されている有機EL素子200の構造の一例を示す断面図である。有機EL素子200では、ガラスなどの透明基板201の上に透明な陽極202、正孔注入輸送層203、電子輸送発光層204、陰極層205、および無機封止層206が積層されており、無機封止層206が接着剤207によってガラス板などの気密性の板または箔208に接着され、密封されている。特許文献2では、これらの封止部材について下記のように説明されている。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the organic EL element 200 proposed in Patent Document 2. As shown in FIG. In the organic EL element 200, a transparent anode 202, a hole injecting and transporting layer 203, an electron transporting and emitting layer 204, a cathode layer 205, and an inorganic sealing layer 206 are laminated on a transparent substrate 201 such as glass. The sealing layer 206 is adhered and sealed to an airtight plate such as a glass plate or a foil 208 with an adhesive 207. In Patent Document 2, these sealing members are described as follows.
無機封止層206は、酸化シリコンSiO2などの酸化物、フッ化リチウムLiFなどの金属フッ化物、硫化ゲルマニウムGeSや硫化スズSnSなどの硫化物など、バリア性の高い無機化合物によって、陰極205の形成後、直ちに形成される。接着剤207は、低吸湿性の光硬化性接着剤、エポキシ系接着剤などである。気密性の板または箔208は、ガラス板以外に金属板やプラスチック板を用いることもできる。 The inorganic sealing layer 206 is made of an oxide such as silicon oxide SiO 2 , a metal fluoride such as lithium fluoride LiF, a sulfide such as germanium sulfide GeS or tin sulfide SnS, and an inorganic compound having a high barrier property. Formed immediately after formation. The adhesive 207 is a low hygroscopic photo-curing adhesive, an epoxy adhesive, or the like. As the airtight plate or foil 208, a metal plate or a plastic plate can be used in addition to the glass plate.
上述したように、特許文献1および特許文献2で提案されている有機EL素子の封止構造には本質的な違いはなく、いずれも実質的には3層構造を有し、LiFなどからなる封止層が有機EL素子要部を被覆するように形成され、この封止層に防湿性樹脂によって気密性の封止板や封止箔が貼り付けられている。 As described above, there is no essential difference in the sealing structure of the organic EL element proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2, and both have substantially a three-layer structure and are composed of LiF or the like. The sealing layer is formed so as to cover the main part of the organic EL element, and an airtight sealing plate or sealing foil is attached to the sealing layer with a moisture-proof resin.
有機EL素子や有機TFT素子の要部をこのような3層構造の封止構造で封止する場合、気密性の封止部材として無機ガラス板を用いると、ガラス板は気密性には優れているものの、ガラスの密度が大きく、ガラス板の割れを防止するために板の厚さも比較的厚くせざるを得ないので、封止構造が厚く、重くなる。また、フレキシブルな形状の素子を形成することも不可能になる。このように、封止部材としてガラス板を用いると、有機EL素子や有機TFT素子の特徴のかなりを損なうことになる。 When the main part of an organic EL element or an organic TFT element is sealed with such a three-layer sealing structure, if an inorganic glass plate is used as an airtight sealing member, the glass plate is excellent in airtightness. However, since the density of the glass is large and the thickness of the plate must be relatively thick in order to prevent the glass plate from cracking, the sealing structure is thick and heavy. In addition, it becomes impossible to form a flexible element. As described above, when a glass plate is used as the sealing member, the characteristics of the organic EL element and the organic TFT element are considerably deteriorated.
一方、気密性の封止部材として有機高分子樹脂材を用いると、樹脂の密度が小さく、樹脂材の厚さを薄くしても割れが生じるおそれがないので、封止構造を薄く、軽くすることができ、フレキシブルな形状の素子を形成するのにも適している。しかし、有機高分子樹脂材の気密性は十分ではないので、空気中の酸素や水分の侵入を阻止する封止性能は、主として基板側に形成される封止層に頼らざるを得なくなる。しかしながら、この封止層は、有機EL素子や有機TFT素子を被覆するように形成されるため、封止層の形成の際に有機半導体層を損なうことがないように、形成方法や材料や厚さなどが制限され、完全な封止性能をもたせることが難しい。このため、封止部材に有機高分子樹脂材を用いると、封止性能が不十分になり、外部物質の侵入による素子特性の劣化を完全には防止できず、素子の信頼性や耐環境性が低下する。 On the other hand, if an organic polymer resin material is used as an airtight sealing member, the resin density is small and there is no risk of cracking even if the resin material thickness is reduced. It is also suitable for forming a flexible element. However, since the airtightness of the organic polymer resin material is not sufficient, the sealing performance for preventing the intrusion of oxygen and moisture in the air has to rely mainly on the sealing layer formed on the substrate side. However, since the sealing layer is formed so as to cover the organic EL element and the organic TFT element, the formation method, material, and thickness are set so as not to damage the organic semiconductor layer when the sealing layer is formed. Therefore, it is difficult to provide perfect sealing performance. For this reason, when an organic polymer resin material is used for the sealing member, the sealing performance becomes insufficient, and the deterioration of the element characteristics due to the intrusion of an external substance cannot be completely prevented, and the reliability and environmental resistance of the element Decreases.
なお、特許文献2で封止部材として示されている金属箔は、気密性は優れているものの、光を透過させないため、光透過性が必要な場合には用いることができない。また、化学的に安定で、有機高分子樹脂材と同程度に薄く、軽く、容易に、低コストで封止構造を形成することができ、フレキシブルな形状の素子を形成するのにも適した金属材料は、現状では存在しない。従って、金属箔を封止部材として用いる利点は大きくない。 In addition, although the metal foil shown as a sealing member by patent document 2 is excellent in airtightness, since it does not permeate | transmit light, it cannot be used when a light transmittance is required. In addition, it is chemically stable, as thin as an organic polymer resin material, is light, can easily form a sealing structure at low cost, and is suitable for forming flexible elements. There is no metal material at present. Therefore, the advantage of using the metal foil as the sealing member is not great.
以上のように、機能性有機物素子及び機能性有機物装置の特徴を損なうことのない封止構造であって、しかも、封止部材の形成工程において機能性有機物素子及び機能性有機物装置の特性の劣化を招くことがなく、かつ、外部物質の侵入を防止する封止性能の高い封止構造を開発することが、機能性有機物素子及び機能性有機物装置の有用性および信頼性を高める上で大きな課題になっている。 As described above, the sealing structure does not impair the characteristics of the functional organic element and the functional organic apparatus, and the characteristics of the functional organic element and the functional organic apparatus deteriorate in the sealing member forming process. Development of a sealing structure with high sealing performance that prevents intrusion of external substances without increasing the usefulness and reliability of functional organic elements and functional organic devices is a major issue It has become.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、薄くて軽く、しかも、酸素や水などの外部物質の侵入を阻止する封止性能に優れた封止部材を備えた、カラ−ディスプレイなどに好適な機能性有機物素子及び機能性有機物装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a sealing member that is thin and light and that has an excellent sealing performance that prevents intrusion of external substances such as oxygen and water. Another object of the present invention is to provide a functional organic element and a functional organic apparatus suitable for a color display or the like.
即ち、本発明は、基体に機能性有機物層が設けられている機能性有機物素子において、
前記機能性有機物層への外部物質の侵入を阻止する第1の封止層が、前記機能性有機 物層を直接又は間接的に被覆するように設けられ、
前記機能性有機物層への外部物質の侵入を阻止する第2の封止層を少なくとも一方の 主面に備えた有機高分子樹脂材が、少なくとも前記第1の封止層の前記基板側とは反対 側の面に防湿性樹脂によって貼り付けられており、前記機能性有機物層及び前記第1の 封止層が前記有機高分子樹脂材と前記第2の封止層と前記防湿性樹脂とによって封止さ れている
ことを特徴とする、機能性有機物素子に係わるものである。
That is, the present invention provides a functional organic element in which a functional organic layer is provided on a substrate.
A first sealing layer for preventing an external substance from entering the functional organic material layer is provided so as to directly or indirectly cover the functional organic material layer;
An organic polymer resin material provided with at least one main surface of a second sealing layer for preventing an external substance from entering the functional organic material layer is at least the substrate side of the first sealing layer. The functional organic layer and the first sealing layer are bonded to the opposite surface by a moisture-proof resin, and the organic polymer resin material, the second sealing layer, and the moisture-proof resin are used as the functional organic material layer and the first sealing layer. The present invention relates to a functional organic element characterized by being sealed.
また、前記機能性有機物素子が配置されている、機能性有機物装置に係わるものである。 Further, the present invention relates to a functional organic device in which the functional organic element is disposed.
本発明の機能性有機物素子の封止構造は4層の封止層によって構成されている。すなわち、まず、前記機能性有機物層への外部物質の侵入を阻止する第1の封止層が、前記機能性有機物層を被覆するように設けられている。そして、この第1の封止層を封止するように、前記機能性有機物層への外部物質の侵入を阻止する第2の封止層を少なくとも一方の主面に備えた有機高分子樹脂材が、少なくとも前記第1の封止層の前記基板側とは反対側の面に、防湿性樹脂によって貼り付けられている。 The sealing structure of the functional organic element of the present invention is composed of four sealing layers. That is, first, a first sealing layer that prevents intrusion of an external substance into the functional organic material layer is provided so as to cover the functional organic material layer. And the organic polymer resin material provided with the 2nd sealing layer which prevents the penetration | invasion of the external substance to the said functional organic substance layer in at least one main surface so that this 1st sealing layer may be sealed However, at least the surface of the first sealing layer opposite to the substrate side is attached with a moisture-proof resin.
特許文献1及び特許文献2で提案されている封止構造との主たる違いは、前記第1の封止層に貼り付けられる封止部材が、前記第2の封止層と前記有機高分子樹脂材との2層構造になっている点であり、これによって特許文献1及び特許文献2で提案されている封止構造の問題点が解消されている。すなわち、封止部材としてガラス板を用いる場合の、封止構造が厚く、重くなり、フレキシブルな形状の素子を形成することが不可能になる問題点は、前記有機高分子樹脂材を用いることによって解消されている。また、封止部材として有機高分子樹脂材を用いる場合の、封止性能が不十分になり、素子の信頼性や耐環境性が低下する問題点は、前記有機高分子樹脂材に前記第2の封止層を設けることによって解消されている。 The main difference from the sealing structure proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2 is that the sealing member attached to the first sealing layer is the second sealing layer and the organic polymer resin. In this way, the problem of the sealing structure proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2 is solved. That is, when a glass plate is used as the sealing member, the problem is that the sealing structure becomes thick and heavy, and it becomes impossible to form a flexible element by using the organic polymer resin material. It has been resolved. Further, when the organic polymer resin material is used as the sealing member, the sealing performance becomes insufficient, and the reliability and environmental resistance of the element are lowered. This is solved by providing a sealing layer.
前記第2の封止層は、前記機能性有機物層が設けられていない前記有機高分子樹脂材に形成されるため、前記第1の封止層と異なり、形成の際に前記機能性有機物層の特性を損なうおそれがなく、形成方法や材料や厚さなどが制限されることがない。従って、最良の形成方法や材料や厚さを選択することによって、高い封止性能を有する封止層を前記第2の封止層として形成することができる。一方、前記第1の封止層は、前記第2の封止層が高い封止性能を備えているため、前記第2の封止層を備えた前記有機高分子樹脂材が貼り付けられるまでの間、前記機能性有機物層を一時的に保護できるものであればよい。それ以外には、貼り付け工程中やその後に、前記防湿性樹脂から前記機能性有機物層へ侵入しようとする酸素や水分や溶媒などを阻止できるものであればよい。従って、前記第1の封止層は、前記第2の封止層ほどの高い封止性能を備える必要はない。このため、前記第1の封止層の形成方法や材料や厚さなどは、形成の際に前記機能性有機物層を損なうことがないことを第一の要点として選択することができる。 Since the second sealing layer is formed on the organic polymer resin material that is not provided with the functional organic material layer, unlike the first sealing layer, the functional organic material layer is formed at the time of formation. There is no risk of impairing the characteristics of the film, and the formation method, material, thickness, etc. are not limited. Therefore, a sealing layer having high sealing performance can be formed as the second sealing layer by selecting the best formation method, material, and thickness. On the other hand, since the first sealing layer has a high sealing performance, the second sealing layer until the organic polymer resin material having the second sealing layer is attached. In the meantime, the functional organic layer may be temporarily protected. Other than that, any material that can prevent oxygen, moisture, solvent, and the like from entering the functional organic material layer from the moisture-proof resin during or after the pasting process may be used. Therefore, the first sealing layer does not need to have a sealing performance as high as that of the second sealing layer. For this reason, the formation method, material, thickness, and the like of the first sealing layer can be selected as a first point that the functional organic material layer is not damaged during the formation.
以上のように、本発明の機能性有機物素子の封止構造は、封止部材として前記有機高分子樹脂材を用いることにより、封止構造を薄く、軽くすることができ、また、フレキシブルな形状の素子を形成するのにも適しているため、機能性有機物素子の特徴を損なうことのない封止構造である。しかも、封止部材の形成工程において機能性有機物素子及び機能性有機物装置の特性の劣化を招くことが少なく、かつ、外部物質の侵入を防止する高い封止性能によって、機能性有機物素子の信頼性や耐環境性を向上させることができる。 As described above, the sealing structure of the functional organic element of the present invention can be made thin and light by using the organic polymer resin material as a sealing member, and has a flexible shape. Therefore, the sealing structure does not impair the characteristics of the functional organic element. Moreover, the reliability of the functional organic element is reduced by the high sealing performance that prevents the deterioration of the characteristics of the functional organic element and the functional organic apparatus in the forming process of the sealing member and prevents the intrusion of an external substance. And environmental resistance can be improved.
また、本発明の機能性有機物装置は、前記機能性有機物素子が配置されている装置であるので、その封止構造は前記機能性有機物素子の封止構造と同様の特徴を有する。 Moreover, since the functional organic substance apparatus of this invention is an apparatus by which the said functional organic element is arrange | positioned, the sealing structure has the characteristic similar to the sealing structure of the said functional organic substance element.
本発明の機能性有機物素子及び機能性有機物装置では、前記基体が、少なくとも一方の主面に、前記機能性有機物層への外部物質の侵入を阻止する第3の封止層が設けられている有機高分子樹脂基板からなるのがよい。この際、この有機高分子樹脂基板及び前記有機高分子樹脂材が、薄くて変形可能なフィルム状又はシート状であるのがよい。このようにすれば、曲面上に配置したり、丸めて収納したりするなど、様々な形状をとらせることができる電子回路装置や有機ELディスプレイなどの機能性有機物装置を実現することができ、従来には想像すらできなかった使用形態をとり得るフレキシブルデバイスの可能性が開けてくる。 In the functional organic element and the functional organic device of the present invention, the base is provided with a third sealing layer on at least one main surface to prevent the entry of an external substance into the functional organic layer. It is good to consist of an organic polymer resin substrate. At this time, the organic polymer resin substrate and the organic polymer resin material are preferably thin and deformable film or sheet. In this way, it is possible to realize a functional organic material device such as an electronic circuit device or an organic EL display that can be placed in various shapes such as being placed on a curved surface or rolled and stored, This opens up the possibility of flexible devices that can be used in ways that could not be imagined in the past.
また、前記第2の封止層及び/又は前記第3の封止層は、単層又は複数層からなり、その、少なくとも1層は無機化合物からなる緻密な層であるのがよい。この際、前記無機化合物からなる緻密な層が、窒化シリコンSiN、酸化シリコンSiO2、酸化窒化シリコンSiON、酸化炭化シリコンSiOC、窒化炭化シリコンSiCN、又は酸化アルミニウム(アルミナ)Al2O3からなる層であるのがよい。このうち、窒化シリコン層、酸化シリコン層及び酸化窒化シリコン層はプラズマを用いた化学気相成長法(プラズマCVD法)によって形成されるのがよく、酸化アルミニウム(アルミナ)層はスパッタリング法によって形成されるのがよい。特に、プラズマCVD法によって形成される窒化シリコン層は、緻密性が高く、高い封止性能を示す。また、上記の無機化合物層にパリレン層、SiNCH層、およびSiNCOH層などの有機系化合物からなる、柔軟性があり、割れを生じにくい層が積層されているのがよい。この有機系化合物層は無機化合物層に割れが生じるのを防止し、割れが生じた場合でも、その割れが前記第2の封止層又は前記第3の封止層を貫通するのを防止して、封止性能を向上させる働きをする。 The second sealing layer and / or the third sealing layer may be a single layer or a plurality of layers, and at least one layer may be a dense layer made of an inorganic compound. At this time, the dense layer made of the inorganic compound is a layer made of silicon nitride SiN, silicon oxide SiO 2 , silicon oxynitride SiON, silicon oxide carbide SiOC, silicon nitride carbide SiCN, or aluminum oxide (alumina) Al 2 O 3. It is good to be. Of these, the silicon nitride layer, the silicon oxide layer, and the silicon oxynitride layer are preferably formed by a chemical vapor deposition method (plasma CVD method) using plasma, and the aluminum oxide (alumina) layer is formed by a sputtering method. It is better. In particular, a silicon nitride layer formed by a plasma CVD method has high density and exhibits high sealing performance. In addition, it is preferable that a layer that is made of an organic compound such as a parylene layer, a SiNCH layer, and a SiNCOH layer and that is not easily cracked is laminated on the inorganic compound layer. This organic compound layer prevents the inorganic compound layer from cracking, and prevents cracks from penetrating the second sealing layer or the third sealing layer even when cracking occurs. To improve the sealing performance.
また、前記第1の封止層は単層又は複数層からなり、その、前記機能性有機物層に最も近い層は、蒸着法、塗布法、又は印刷法によって形成された層であるのがよい。蒸着法によって形成される層の材料は、フッ化リチウムLiF、酸化スズ(IV)SnO2、又は酸化アルミニウムAl2O3がよい。また、塗布法によって形成される層の材料は、フッ素系樹脂、例えば、FS-1010(商品名;フロロテクノロジー社)及びFS-7010(商品名;フロロテクノロジー社)がよい。フッ素系樹脂層は、オフセット印刷法又はスクリーン印刷法などの印刷法によっても形成することができる。 The first sealing layer may be a single layer or a plurality of layers, and the layer closest to the functional organic material layer may be a layer formed by a vapor deposition method, a coating method, or a printing method. . The material of the layer formed by the vapor deposition method is preferably lithium fluoride LiF, tin (IV) SnO 2 , or aluminum oxide Al 2 O 3 . The material of the layer formed by the coating method is preferably a fluorine-based resin, for example, FS-1010 (trade name: Fluoro Technology) or FS-7010 (trade name: Fluoro Technology). The fluororesin layer can also be formed by a printing method such as an offset printing method or a screen printing method.
また、前記防湿性樹脂は紫外線硬化性樹脂からなるのがよい。この場合、光照射によって硬化を簡易に制御することができる。紫外線硬化性樹脂として、出ガスが少なく、硬化時の収縮率の小さい樹脂、例えば、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂を用いることで、貼り合わせ工程における前記機能性有機物素子の特性の劣化を抑制することができる。エポキシ樹脂は、硬化後の材料安定性に優れているので特に好ましい。なお、前記防湿性樹脂は紫外線硬化性樹脂に限定されるものではなく、熱硬化性樹脂を用いることもできる。 The moisture-proof resin may be made of an ultraviolet curable resin. In this case, curing can be easily controlled by light irradiation. By using a resin that emits less gas and has a low shrinkage during curing, such as an epoxy resin or an acrylic resin, as an ultraviolet curable resin, it is possible to suppress deterioration of the characteristics of the functional organic element in the bonding step. it can. Epoxy resins are particularly preferable because they are excellent in material stability after curing. The moisture-proof resin is not limited to the ultraviolet curable resin, and a thermosetting resin can also be used.
また、前記機能性有機物層が半導体層であり、半導体素子として構成されているのがよい。この前記半導体素子は、前記機能性有機物層をチャネル層とする有機薄膜トランジスタとして構成されているのがよい。この際、前記有機薄膜トランジスタがセンサとして構成されているのもよい。例えば、光センサはフォトダイオードにより構成することができる。また、圧力センサは、有機TFTと感圧ゴムとを組み合わせることで、フレキシブルな圧力センサを実現することができる(http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20031121/60293/参照。)。 The functional organic material layer is a semiconductor layer and is preferably configured as a semiconductor element. The semiconductor element may be configured as an organic thin film transistor having the functional organic material layer as a channel layer. At this time, the organic thin film transistor may be configured as a sensor. For example, the optical sensor can be composed of a photodiode. In addition, the pressure sensor can be realized by combining organic TFT and pressure sensitive rubber (see http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20031121/60293/). .)
或いはまた、前記半導体素子が、前記機能性有機物層を発光層とする有機発光素子として構成されているのがよい。また、前記機能性有機物層が複数の半導体層からなり、そのうちの一部の層を発光層とする有機発光素子と、別の層をチャネル層とする有機薄膜トランジスタとが積層して形成され、前記有機発光素子の発光が前記有機薄膜トランジスタによって駆動され制御されるように構成されているのがよい。この有機発光素子を多数個、面上に配置することで、アクティブ型の有機ELディスプレイパネルを形成することができる。上記の構造をもつ有機発光素子では、有機発光素子を構成する前記機能性有機物層及び陰極ばかりでなく、前記有機薄膜トランジスタを構成する前記機能性有機物層も、本発明に基づく封止構造によって保護されるので、封止部材の形成工程において前記有機薄膜トランジスタに生じるダメージが少なく、前記有機薄膜トランジスタの特性、例えば相互コンダクタンスgmの劣化が小さく抑えられる。この結果、前記有機薄膜トランジスタによって高輝度、高コントラストで駆動される前記有機発光素子(有機EL素子)を実現することができる。しかも、本発明に基づく封止構造の高い封止性能によって、高い信頼性や耐環境性も得られる。 Alternatively, the semiconductor element is preferably configured as an organic light emitting element having the functional organic layer as a light emitting layer. In addition, the functional organic material layer is composed of a plurality of semiconductor layers, and an organic light emitting element having a part of the light emitting layer as a light emitting layer and an organic thin film transistor having another layer as a channel layer are stacked, It is preferable that the light emission of the organic light emitting device is driven and controlled by the organic thin film transistor. An active organic EL display panel can be formed by arranging a large number of these organic light emitting elements on the surface. In the organic light emitting device having the above structure, not only the functional organic material layer and the cathode constituting the organic light emitting device, but also the functional organic material layer constituting the organic thin film transistor is protected by the sealing structure according to the present invention. Therefore, the organic thin film transistor is less damaged in the sealing member forming step, and the deterioration of the characteristics of the organic thin film transistor, for example, the mutual conductance gm, is suppressed to a small level. As a result, the organic light emitting device (organic EL device) driven with high brightness and high contrast by the organic thin film transistor can be realized. In addition, high reliability and environmental resistance can be obtained by the high sealing performance of the sealing structure according to the present invention.
或いはまた、前記半導体素子が、前記機能性有機物層を光電変換層とする受光素子として構成されているのがよい。この際、太陽電池として構成されているのがよい。この場合、前記機能性有機物層を、ペンタセンやポリチオフェンなどからなるp型層と、フラーレンなどからなるn型層とで構成するのがよい(例えば、特開2007−288161号公報参照。)。 Alternatively, the semiconductor element may be configured as a light receiving element having the functional organic material layer as a photoelectric conversion layer. At this time, it is preferable to be configured as a solar cell. In this case, the functional organic material layer is preferably composed of a p-type layer made of pentacene, polythiophene, or the like and an n-type layer made of fullerene or the like (see, for example, JP-A-2007-288161).
また、前記機能性有機物層が液晶層であり、液晶素子として構成されているのがよい。 The functional organic material layer is a liquid crystal layer and is preferably configured as a liquid crystal element.
前記有機物素子が、発光素子、受光素子、又は偏光を用いない表示素子であり、前記有機高分子樹脂材を介して前記機能性有機物層と外部との間で光を出入りさせる場合には、前記有機高分子樹脂材は、封止部材の形成工程や貼り合わせ工程で問題が生じない程度の耐熱性を有する材料からなるばかりでなく、光透過性に優れた材料からなることが必要である。このような材料として、例えば、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、又はポリエチレンナフタラート樹脂を挙げることができる。また、前記有機物素子が発光素子や受光素子や偏光を用いない表示素子であり、前記基体を介して前記機能性有機物層と外部との間で光を出入りさせる場合には、前記基体は、封止部材の形成工程や貼り合わせ工程で問題が生じない程度の耐熱性を有する材料からなるばかりでなく、光透過性に優れた材料からなることが必要である。このような基体として、例えば、上述した有機高分子樹脂からなる基板や、ガラス基板などを挙げることができる。 In the case where the organic element is a light emitting element, a light receiving element, or a display element that does not use polarized light, and when light enters and exits between the functional organic substance layer and the outside via the organic polymer resin material, The organic polymer resin material is required not only to be made of a material having heat resistance to such an extent that no problem occurs in the sealing member forming step and the bonding step, but also to be made of a material having excellent light transmittance. Examples of such a material include polyethersulfone resin, polycarbonate resin, cycloolefin resin, polyethylene terephthalate resin, and polyethylene naphthalate resin. In addition, when the organic element is a light emitting element, a light receiving element, or a display element that does not use polarized light and light is allowed to enter and exit between the functional organic layer and the outside through the base, the base is sealed. It is necessary not only to be made of a material having heat resistance to such an extent that no problem occurs in the formation process and the bonding process of the stop member, but also to be made of a material having excellent light transmittance. Examples of such a substrate include a substrate made of the organic polymer resin described above and a glass substrate.
一方、前記有機物素子が前記液晶素子のように偏光を用いる素子である場合には、偏光を透過させる前記有機高分子樹脂材及び/又は前記基体の材料として、複屈折性の大きな材料、例えばポリエチレンナフタラートを用いることはできない。これは、複屈折性の大きな材料を用いると、直線偏光が楕円偏光になり、表示画像のコントラストが低下したり、表示画像がぼけたりする問題が生じるからである。複屈折性がない樹脂材料として、例えば、ポリエーテルスルホン樹脂を挙げることができる。また、複屈折性を有する有機高分子樹脂中に逆の複屈折性を有する無機微粒子を添加して、有機高分子樹脂の複屈折性を減殺するようにした、結晶ドープ法による複合体材料を用いることもできる。 On the other hand, when the organic element is an element using polarized light such as the liquid crystal element, a material having a large birefringence, such as polyethylene, is used as the material for the organic polymer resin material and / or the substrate that transmits polarized light. Naphthalate cannot be used. This is because if a material having a large birefringence is used, linearly polarized light becomes elliptically polarized light, which causes a problem that the contrast of the display image is lowered or the display image is blurred. Examples of the resin material having no birefringence include polyethersulfone resin. In addition, by adding inorganic fine particles having opposite birefringence into an organic polymer resin having birefringence, a composite material by a crystal doping method that reduces the birefringence of the organic polymer resin is obtained. It can also be used.
光透過性が必要でない場合には、前記有機高分子樹脂材及び/又は前記基体の材料は、封止部材の形成工程や貼り合わせ工程で問題が生じない程度の耐熱性を有するものであること以外に制限はない。例えば、前記有機高分子樹脂材の材料として、上述した有機高分子樹脂以外に、ポリイミド樹脂や液晶ポリマー樹脂を用いることができる。液晶ポリマー樹脂には、吸水性が極めて小さく、吸水による寸法変化が小さいという優れた特性がある。また、前記基体として、上述した有機高分子樹脂基板やガラス基板以外に、ポリイミド樹脂基板や、液晶ポリマー樹脂基板や、表面が絶縁膜で被覆されたステンレスなどの金属基板を用いることができる。 When light transmittance is not necessary, the organic polymer resin material and / or the base material has heat resistance to such an extent that no problem occurs in the sealing member forming process and the bonding process. There are no other restrictions. For example, as the material of the organic polymer resin material, a polyimide resin or a liquid crystal polymer resin can be used in addition to the organic polymer resin described above. The liquid crystal polymer resin has excellent properties such as extremely low water absorption and small dimensional change due to water absorption. In addition to the organic polymer resin substrate and glass substrate described above, a polyimide resin substrate, a liquid crystal polymer resin substrate, and a metal substrate such as stainless steel whose surface is covered with an insulating film can be used as the substrate.
本発明の機能性有機物装置では、前記機能性有機物素子がアレイ状に配置されているのがよい。例えば、前記有機発光素子が各画素に設けられ、その発光が、前記基体と前記第1の封止層との間に設けられた有機薄膜トランジスタによって制御される、フルカラーの画像表示装置として構成されているのがよい。この場合、前述したように、前記有機発光素子ばかりでなく前記有機薄膜トランジスタも、本発明に基づく封止構造によって保護されるので、前記有機薄膜トランジスタによって前記有機発光素子を高輝度、高コントラストで駆動できるフルカラーの画像表示装置(有機ELディスプレイ)を実現することができる。しかも、この画像表示装置は、高い信頼性や耐環境性をも実現することができ、また、曲面上に配置したり、丸めて収納したりするなど、様々な形状をとらせることができるフレキシブルディスプレイとすることもできる。 In the functional organic device of the present invention, the functional organic elements are preferably arranged in an array. For example, the organic light emitting element is provided in each pixel, and the light emission is configured as a full-color image display device controlled by an organic thin film transistor provided between the base and the first sealing layer. It is good to be. In this case, as described above, not only the organic light emitting device but also the organic thin film transistor is protected by the sealing structure according to the present invention, so that the organic light emitting device can be driven with high brightness and high contrast by the organic thin film transistor. A full-color image display device (organic EL display) can be realized. In addition, this image display device can realize high reliability and environmental resistance, and can be made to take various shapes such as being placed on a curved surface or being rolled up and stored. It can also be a display.
この際、前記した複数個の前記機能性有機物素子を一括して封止するように、前記有機高分子樹脂材と前記第2の封止層と前記防湿性樹脂とが設けられているのが、簡便でよい。前記第1の封止層は、配線形成などとのかね合いで、個々の前記機能性有機物素子ごとに設けてもよいし、前記した複数個の前記機能性有機物素子に対し一括して設けてもよい。 At this time, the organic polymer resin material, the second sealing layer, and the moisture-proof resin are provided so as to collectively seal the plurality of functional organic elements. Simple and convenient. The first sealing layer may be provided for each of the functional organic elements in consideration of wiring formation or the like, or may be provided collectively for the plurality of functional organic elements. Also good.
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。ただし、本発明は下記の例に限定されるものではない。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples.
実施の形態1
実施の形態1では、請求項1および4〜11に記載した機能性有機物素子の例として、本発明に基づく封止構造が設けられた有機TFT素子について説明する。
Embodiment 1
In Embodiment 1, an organic TFT element provided with a sealing structure according to the present invention will be described as an example of the functional organic substance element described in claims 1 and 4 to 11.
図1は、実施の形態1に基づく有機TFTの構造を示す断面図である。この有機TFT素子はトップゲート型の電界効果トランジスタとして構成されており、前記基体である絶縁性基板1の上にソース電極2およびドレイン電極3が形成され、これらの電極に接し、少なくとも電極間を連続的に被覆するように有機半導体層4が設けられている。そして、有機半導体層4の上部にゲート絶縁膜5を介してゲート電極6が形成されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an organic TFT based on the first embodiment. This organic TFT element is configured as a top gate type field effect transistor. A source electrode 2 and a drain electrode 3 are formed on an insulating substrate 1 as the base, and are in contact with these electrodes, and at least between the electrodes. The organic semiconductor layer 4 is provided so that it may coat | cover continuously. A gate electrode 6 is formed on the organic semiconductor layer 4 via a gate insulating film 5.
これらの部材を構成する材料はとくに限定されるものではない。絶縁性基板1は、例えばガラス基板などである。また、絶縁性基板1は表面が絶縁性であればよく、基板全体が絶縁性である必要はないので、表面が絶縁膜で被覆された、ステンレスなどの金属基板であってもよい。金属基板には放熱性がよいことなどの利点がある。 The material which comprises these members is not specifically limited. The insulating substrate 1 is a glass substrate, for example. Further, the insulating substrate 1 only needs to have an insulating surface, and the entire substrate does not need to be insulating. Therefore, the insulating substrate 1 may be a metal substrate such as stainless steel whose surface is covered with an insulating film. The metal substrate has advantages such as good heat dissipation.
ソース電極2およびドレイン電極3の材料は、例えば金Au、白金Pt、パラジウムPd、銀Ag、およびこれらの合金などである。また、これらの材料からなる複数種の層を積層した積層膜を電極として用いてもよい。ソース電極2およびドレイン電極3を積層構造にすることで、下地の絶縁性基板1に対する密着性と、有機半導体層4に対するオーミック接触性とを実現することができる。 The material of the source electrode 2 and the drain electrode 3 is, for example, gold Au, platinum Pt, palladium Pd, silver Ag, and alloys thereof. Moreover, you may use the laminated film which laminated | stacked the multiple types of layer which consists of these materials as an electrode. By making the source electrode 2 and the drain electrode 3 have a laminated structure, adhesion to the underlying insulating substrate 1 and ohmic contact to the organic semiconductor layer 4 can be realized.
有機半導体層4の材料は、例えばペンタセンなどである。ゲート絶縁膜5の材料は、例えばパリレンなどである。パリレンとは、パラキシリレン系樹脂の総称で、ポリパラキシリレンの骨格を有し、ポリパラキシリレンの他に、一部の水素原子が塩素原子やフッ素原子によって置換された、いくつかの種類の材料、例えばポリ(モノクロロパラキシリレン)が実用化されている。パリレンは低ダメージで有機半導体層4上に直接形成できる数少ない絶縁膜の1つである。また、CVD法で形成するため、基板上に凸凹が存在していても、カバレージ性よくゲート絶縁膜5を形成することができる。 The material of the organic semiconductor layer 4 is, for example, pentacene. The material of the gate insulating film 5 is, for example, parylene. Parylene is a general term for paraxylylene resins. It has a polyparaxylylene skeleton, and in addition to polyparaxylylene, several types of hydrogen atoms are substituted by chlorine or fluorine atoms. Materials such as poly (monochloroparaxylylene) have been put into practical use. Parylene is one of the few insulating films that can be directly formed on the organic semiconductor layer 4 with low damage. Further, since the gate insulating film 5 is formed by the CVD method, the gate insulating film 5 can be formed with good coverage even if unevenness exists on the substrate.
ゲート電極6の材料は、クロムCr、アルミニウムAl、金Au、白金Pt、チタンTi、パラジウムPd、およびこれらの合金などである。また、ソース電極2およびドレイン電極3と同様に、これらの材料からなる複数種の層を積層した積層膜をゲート電極11として用いてもよい。 The material of the gate electrode 6 is chromium Cr, aluminum Al, gold Au, platinum Pt, titanium Ti, palladium Pd, and alloys thereof. Further, similarly to the source electrode 2 and the drain electrode 3, a stacked film in which a plurality of layers made of these materials are stacked may be used as the gate electrode 11.
ゲート絶縁膜5およびゲート電極6の上には、本実施の形態の特徴である封止構造30が形成されている。封止構造30は4層構造を有する。酸素や水分などの外部物質が前記機能性有機物層である有機半導体層4へ侵入するのを阻止する第1の封止層31は、ゲート絶縁膜5およびゲート電極6の上部から、間接的に有機半導体層4を被覆するように形成されている。この第1の封止層31に、一方の主面に外部物質の侵入を阻止する第2の封止層33が設けられている有機高分子樹脂材32が、防湿性樹脂34によって貼り付けられている。 On the gate insulating film 5 and the gate electrode 6, a sealing structure 30 that is a feature of the present embodiment is formed. The sealing structure 30 has a four-layer structure. The first sealing layer 31 that prevents external substances such as oxygen and moisture from entering the organic semiconductor layer 4, which is the functional organic material layer, is indirectly applied from above the gate insulating film 5 and the gate electrode 6. It is formed so as to cover the organic semiconductor layer 4. An organic polymer resin material 32 provided with a second sealing layer 33 that prevents intrusion of an external substance on one main surface is attached to the first sealing layer 31 with a moisture-proof resin 34. ing.
第1の封止層31は単層または複数層からなり、その、有機半導体層4に最も近い層は、蒸着法、塗布法または印刷法によって形成された層であるのがよい。これは、第1の封止層31を形成するときに有機半導体層4に与えるダメージを、できるだけ小さくするためである。これ以外に第1の封止層31を構成する材料にとくに制限はない。蒸着法によって形成される層の材料としては、フッ化リチウムLiF、酸化スズ(IV)SnO2、または酸化アルミニウムAl2O3などがよい。LiF層は、抵抗加熱蒸着法によって成膜でき、形成時に有機半導体層4に与えるダメージが小さい。しかも、適切な膜厚に形成することによって、可視光領域での透過率をガラス以上に高くすることができるので、光透過性が優れていることが必要な場合に好適である。また、塗布法によって形成される層の材料としては、フッ素系樹脂、例えば、FS-1010(商品名;フロロテクノロジー社)及びFS-7010(商品名;フロロテクノロジー社)などがよい。フッ素系樹脂層は、オフセット印刷法又はスクリーン印刷法などの印刷法によっても形成することもできる。 The first sealing layer 31 is composed of a single layer or a plurality of layers, and the layer closest to the organic semiconductor layer 4 may be a layer formed by a vapor deposition method, a coating method, or a printing method. This is because the damage given to the organic semiconductor layer 4 when forming the first sealing layer 31 is made as small as possible. Other than this, there is no particular limitation on the material constituting the first sealing layer 31. As a material of the layer formed by the vapor deposition method, lithium fluoride LiF, tin (IV) SnO 2 , aluminum oxide Al 2 O 3 or the like is preferable. The LiF layer can be formed by resistance heating vapor deposition, and damage to the organic semiconductor layer 4 during formation is small. Moreover, since the transmittance in the visible light region can be made higher than that of glass by forming the film in an appropriate thickness, it is suitable when it is necessary that the light transmittance is excellent. The material of the layer formed by the coating method is preferably a fluorine-based resin such as FS-1010 (trade name: Fluoro Technology) or FS-7010 (trade name: Fluoro Technology). The fluorine resin layer can also be formed by a printing method such as an offset printing method or a screen printing method.
有機高分子樹脂材32は、第2の封止層33の形成工程や貼り合わせ工程で問題が生じない程度の耐熱性を有するものであることが必要である。これ以外に有機高分子樹脂材32の材料に制限はなく、例えば、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリエチレンナフタラート樹脂、ポリイミド樹脂、または液晶性ポリマー樹脂を用いることができる。 The organic polymer resin material 32 needs to have heat resistance to such an extent that no problem occurs in the formation process or the bonding process of the second sealing layer 33. Other than this, there is no limitation on the material of the organic polymer resin material 32. For example, polyethersulfone resin, polycarbonate resin, cycloolefin resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyimide resin, or liquid crystalline polymer resin can be used. Can be used.
第2の封止層33は、単層または複数層からなり、その、少なくとも1層は無機化合物からなる緻密な層であるのがよい。この無機化合物からなる緻密な層が、例えば、窒化シリコンSiN、酸化シリコンSiO2、酸化窒化シリコンSiON、酸化炭化シリコンSiOC、窒化炭化シリコンSiCN、又は酸化アルミニウム(アルミナ)Al2O3からなる層であるのがよい。このうち、窒化シリコン層、酸化シリコン層及び酸化窒化シリコン層はプラズマCVD法によって形成されるのがよく、酸化アルミニウム(アルミナ)層はスパッタリング法によって形成されるのがよい。特に、プラズマCVD法によって形成される窒化シリコン層は、緻密性が高く、高い封止性能を示す。また、上記の無機化合物層にパリレン層、SiNCH層、およびSiNCOH層などの有機系化合物からなる、柔軟性があり、割れを生じにくい層が積層されているのがよい。この有機系化合物層は無機化合物層に割れが生じるのを防止し、割れが生じた場合でも、その割れが第2の封止層33を貫通するのを防止して、封止性能を向上させる働きをする。 The second sealing layer 33 is composed of a single layer or a plurality of layers, and at least one of the layers is preferably a dense layer composed of an inorganic compound. The dense layer made of this inorganic compound is, for example, a layer made of silicon nitride SiN, silicon oxide SiO 2 , silicon oxynitride SiON, silicon oxide carbide SiOC, silicon nitride carbide SiCN, or aluminum oxide (alumina) Al 2 O 3. There should be. Among these, the silicon nitride layer, the silicon oxide layer, and the silicon oxynitride layer are preferably formed by a plasma CVD method, and the aluminum oxide (alumina) layer is preferably formed by a sputtering method. In particular, a silicon nitride layer formed by a plasma CVD method has high density and exhibits high sealing performance. In addition, it is preferable that a layer that is made of an organic compound such as a parylene layer, a SiNCH layer, and a SiNCOH layer and that is not easily cracked is laminated on the inorganic compound layer. This organic compound layer prevents the inorganic compound layer from cracking, and even when cracking occurs, prevents the crack from penetrating through the second sealing layer 33 and improves the sealing performance. Work.
防湿性樹脂34は紫外線硬化性樹脂からなるのがよい。この場合、光照射によって硬化を簡易に制御することができる。紫外線硬化性樹脂として、出ガスが少なく、硬化時の収縮率の小さい樹脂、例えば、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を用いることで、貼り合わせ工程における有機TFT素子の特性の劣化を抑えることができる。エポキシ樹脂は、硬化後の材料安定性に優れているので特に好ましい。なお、防湿性樹脂34は紫外線硬化性樹脂に限られるものではなく、熱硬化性樹脂を用いることもできる。 The moisture-proof resin 34 is preferably made of an ultraviolet curable resin. In this case, curing can be easily controlled by light irradiation. As the ultraviolet curable resin, by using a resin that generates less outgas and has a small shrinkage during curing, for example, an epoxy resin or an acrylic resin, it is possible to suppress deterioration of the characteristics of the organic TFT element in the bonding process. Epoxy resins are particularly preferable because they are excellent in material stability after curing. The moisture-proof resin 34 is not limited to an ultraviolet curable resin, and a thermosetting resin can also be used.
第2の封止層33を形成する有機高分子樹脂材32の面は、有機高分子樹脂材32の主面のどちらでもよく、両主面に設けてもよい。ただし、図1に示すように、有機半導体層4に近い側の主面に設ける方が、有機高分子樹脂材32中を通って入ってくる外部物質や、有機高分子樹脂材32から放出される物質の侵入を阻止できるので、反対側の主面に設けるより効果が高い。また、内側に第2の封止層33があり、外側に有機高分子樹脂材32がある配置の方が、外力による第2の封止層33の機械的な損傷が有機高分子樹脂材32によって防止されるので好ましい。同様の理由から、本実施の形態の、外力による衝撃に耐え得る強力な有機高分子樹脂材32を含む封止構造は、封止材料の薄い層が積層されているだけの封止構造や、割れやすいガラス板で封止された構造に比べて、外力による衝撃に対しより安定である。 The surface of the organic polymer resin material 32 forming the second sealing layer 33 may be either the main surface of the organic polymer resin material 32 or may be provided on both main surfaces. However, as shown in FIG. 1, the one provided on the main surface close to the organic semiconductor layer 4 is released from an external substance entering through the organic polymer resin material 32 or the organic polymer resin material 32. This is more effective than providing it on the main surface on the opposite side. Further, in the arrangement in which the second sealing layer 33 is provided on the inner side and the organic polymer resin material 32 is provided on the outer side, the organic polymer resin material 32 is mechanically damaged by the external force. This is preferable. For the same reason, the sealing structure including the strong organic polymer resin material 32 that can withstand an impact caused by an external force according to the present embodiment includes a sealing structure in which a thin layer of a sealing material is simply laminated, Compared to a structure sealed with a fragile glass plate, it is more stable against impacts caused by external forces.
なお、図1では図示省略したが、有機TFT素子の側部においても、ゲート絶縁膜5の側部から間接的に有機半導体層4を被覆する第1の封止層31が形成されており、さらに、有機半導体層4および封止層31全体を封止するように有機高分子樹脂材32と第2の封止層33と防湿性樹脂34とからなる封止構造とが設けられている。封止構造のさらに詳しい説明は、作製方法とともに実施の形態2で行う。 Although not shown in FIG. 1, the first sealing layer 31 that covers the organic semiconductor layer 4 indirectly from the side of the gate insulating film 5 is also formed on the side of the organic TFT element. Further, a sealing structure composed of an organic polymer resin material 32, a second sealing layer 33, and a moisture-proof resin 34 is provided so as to seal the organic semiconductor layer 4 and the sealing layer 31 as a whole. A more detailed description of the sealing structure will be given in Embodiment 2 together with a manufacturing method.
実施の形態2
実施の形態2では、請求項1、4〜10、14、および17に記載した機能性有機物素子、および、請求項19〜21に記載した機能性有機物装置の例として、有機TFTが画素トランジスタとして設けられた有機EL素子からなる有機ELディスプレイに、本発明に基づく封止構造が設けられた例について説明する。
Embodiment 2
In the second embodiment, as an example of the functional organic element described in claims 1, 4 to 10, 14, and 17, and the functional organic substance device described in claims 19 to 21, an organic TFT is used as a pixel transistor. An example in which a sealing structure based on the present invention is provided in an organic EL display composed of provided organic EL elements will be described.
図2(a)は、実施の形態2に基づく有機ELディスプレイパネルの1画素の構造を示す部分断面図であり、図2(b)は、1個のサブピクセル40の拡大断面図である。 FIG. 2A is a partial cross-sectional view showing the structure of one pixel of the organic EL display panel based on the second embodiment, and FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of one subpixel 40.
図2(a)に示すように、この有機ELディスプレイは、フルカラーの画像表示装置として構成されており、有機ELディスプレイパネルの1画素には、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ発光する有機EL素子20R、20Gおよび20Bが、3つのサブピクセル40に配置されている。3つの有機EL素子20R〜20Bは、有機半導体層23を構成する有機半導体材料などが発光色に対応して異なるのみで、他の構成は同じである。 As shown in FIG. 2A, this organic EL display is configured as a full-color image display device, and each pixel of the organic EL display panel emits red light, green light, and blue light. The EL elements 20R, 20G, and 20B are arranged in the three subpixels 40. The three organic EL elements 20 </ b> R to 20 </ b> B have the same configuration except that the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 23 differs depending on the emission color.
図2(b)に示すように、各サブピクセル40では、下部に画素トランジスタである有機TFT10が配置され、中間部に有機EL素子20が積層して配置されている。この場合、前記機能性有機物層は複数の半導体層からなり、そのうちの前記一部の層である有機半導体層23を発光層として有機EL素子20が形成され、別の層である有機半導体層15をチャネル層として有機TFT10が形成されている。有機EL素子20の発光は、有機TFT10によって駆動され制御されるように構成されている。有機TFT10は、スイッチング用トランジスタ10Sと駆動トランジスタ10Dとで構成されている(以下、Sはスイッチング用トランジスタに関わることを示し、Dは駆動トランジスタに関わることを示すものとする。)。 As shown in FIG. 2B, in each sub-pixel 40, an organic TFT 10 that is a pixel transistor is disposed in the lower portion, and an organic EL element 20 is stacked in the middle portion. In this case, the functional organic material layer is composed of a plurality of semiconductor layers, and the organic EL element 20 is formed by using the organic semiconductor layer 23 which is the partial layer of the functional layers as a light emitting layer, and the organic semiconductor layer 15 which is another layer. An organic TFT 10 is formed using the channel layer as a channel layer. The light emission of the organic EL element 20 is configured to be driven and controlled by the organic TFT 10. The organic TFT 10 is composed of a switching transistor 10S and a driving transistor 10D (hereinafter, S indicates that it relates to the switching transistor, and D indicates that it relates to the driving transistor).
有機TFT素子10はボトムゲート型の電界効果トランジスタとして構成されている。前記基体である絶縁性基板1の上にゲート電極11が形成され、この上部にゲート絶縁膜12を介してソース電極13およびドレイン電極14が形成され、これらの電極に接し、少なくとも電極間を連続的に被覆するように有機半導体層15が設けられている。さらに、ソース電極13、ドレイン電極14および有機半導体層15の上には、これらを被覆するように保護膜18が設けられている。また、スイッチング用トランジスタ10Sのドレイン電極14Sを駆動トランジスタ10Dのゲート電極11Dに電気的に接続するための接続プラグ17および配線16が形成されている。 The organic TFT element 10 is configured as a bottom gate type field effect transistor. A gate electrode 11 is formed on the insulating substrate 1 which is the base, and a source electrode 13 and a drain electrode 14 are formed on the gate electrode 11 with a gate insulating film 12 interposed therebetween. An organic semiconductor layer 15 is provided so as to cover it. Further, a protective film 18 is provided on the source electrode 13, the drain electrode 14, and the organic semiconductor layer 15 so as to cover them. In addition, a connection plug 17 and a wiring 16 are formed for electrically connecting the drain electrode 14S of the switching transistor 10S to the gate electrode 11D of the driving transistor 10D.
これらの部材を構成する材料はとくに限定されるものではなく、実施の形態1で説明した有機TFT素子の場合と同様である。保護膜18の材料は、例えばパリレンなどである。パリレンは、前述したようにパラキシリレン系樹脂の総称で、水蒸気に対するバリア性を有する材料である。また、低ダメージで有機TFT上に直接形成できる数少ない保護膜の1つであり、CVD法で形成するため、基板上に凸凹が存在していても、カバレージ性よく保護膜18を形成することができる。また、保護膜18が、パリレン膜などの有機膜と窒化シリコンSiN膜などの無機膜との積層膜であってもよい。保護膜18を積層構造にすることによって、パリレンなどの有機膜の特徴に加えて、緻密な無機膜の高い保護作用を合わせて実現することができる。また、窒化シリコン膜の代わりに酸化シリコンSiO2膜や酸化窒化シリコンSiON膜を形成してもよい。 The material constituting these members is not particularly limited, and is the same as that of the organic TFT element described in the first embodiment. The material of the protective film 18 is, for example, parylene. Parylene is a general term for paraxylylene resins as described above, and is a material having a barrier property against water vapor. In addition, it is one of the few protective films that can be directly formed on the organic TFT with low damage. Since the protective film 18 is formed by the CVD method, the protective film 18 can be formed with good coverage even if unevenness exists on the substrate. it can. The protective film 18 may be a laminated film of an organic film such as a parylene film and an inorganic film such as a silicon nitride SiN film. By forming the protective film 18 in a laminated structure, in addition to the characteristics of an organic film such as parylene, a high protective effect of a dense inorganic film can be realized. Further, a silicon oxide SiO 2 film or a silicon oxynitride SiON film may be formed instead of the silicon nitride film.
保護膜18の上には、有機EL素子20としてアノード(陽極)21、ウインドウ付き絶縁膜22、有機半導体層23、およびカソード(陰極)24が形成されている。アノード(陽極)21は、保護膜18に設けられた接続プラグ19によって駆動トランジスタ10Dのドレイン電極14Dに電気的に接続されている。有機EL素子20は、トップエミッション型の有機EL素子として構成されている。 On the protective film 18, an anode (anode) 21, a windowed insulating film 22, an organic semiconductor layer 23, and a cathode (cathode) 24 are formed as the organic EL element 20. The anode (anode) 21 is electrically connected to the drain electrode 14 </ b> D of the driving transistor 10 </ b> D by a connection plug 19 provided on the protective film 18. The organic EL element 20 is configured as a top emission type organic EL element.
ウインドウ付き絶縁膜22は、有機EL素子20間の短絡を防止するためのものであり、アノード電極21を形成した保護膜18の上にフォトリソグラフィ法などで形成する。ウインドウ付き絶縁膜22の材料として低温焼成が可能なレジスト材料を用いることによって、ウインドウ付き絶縁膜22の形成時における有機TFT10の特性の劣化を防止することができる。ウインドウ付き絶縁膜22の開口部のエッジはベークにより十分になだらかなテーパー形状に形成されているため、カソード24が薄い場合でも段切れすることなく、電気的に接続を保つことができる。 The windowed insulating film 22 is for preventing a short circuit between the organic EL elements 20, and is formed on the protective film 18 on which the anode electrode 21 is formed by a photolithography method or the like. By using a resist material that can be baked at a low temperature as the material of the insulating film 22 with window, it is possible to prevent the deterioration of the characteristics of the organic TFT 10 when the insulating film 22 with window is formed. Since the edge of the opening of the windowed insulating film 22 is formed in a sufficiently gentle taper shape by baking, even when the cathode 24 is thin, electrical connection can be maintained without disconnection.
その他の部材を構成する材料はとくに限定されるものではない。ただし、アノード21の、有機半導体層23と接する最上部の材料は、有機EL素子20のホール注入層と電気的に良好な界面を形成でき、かつ、反射率が高く、しかもその波長依存性が小さい金属材料、例えば、銀Ag、アルミニウムAl、クロムCr、ニッケルNi、またはアルミニウムネオジウム合金AlNdなどであるのがよい。また、歩留まりを向上させるには、加熱時に凝集が起こらないことや、ヒロックの発生がないことも重要で、これらの要素を総合的に考慮すると、特にAlNdが好ましい。さらに、この材料の下層に展性の高い金Auまたは銅Cuを配置することで、フレキシブルディスプレイに対応できるアノード電極構造を形成できる。 The material which comprises other members is not specifically limited. However, the uppermost material in contact with the organic semiconductor layer 23 of the anode 21 can form an electrically good interface with the hole injection layer of the organic EL element 20, has a high reflectance, and has a wavelength dependency. It may be a small metallic material such as silver Ag, aluminum Al, chromium Cr, nickel Ni, or aluminum neodymium alloy AlNd. Further, in order to improve the yield, it is also important that no aggregation occurs during heating and that no hillock is generated. In view of these factors comprehensively, AlNd is particularly preferable. Furthermore, by disposing gold Au or copper Cu having high malleability in the lower layer of this material, an anode electrode structure that can correspond to a flexible display can be formed.
また、カソード24は、仕事関数が小さく、光透過性が良好で、かつ、有機EL素子20の電子注入層と電気的に良好な界面を形成できる材料を用いて構成される。例えば、下層に酸化リチウムLi2O、酸化セシウムCs2O、フッ化リチウムLiFやフッ化カルシウムCaF2等のアルカリ金属元素またはアルカリ土類金属元素の酸化物またはフッ化物を配置し、上層に薄膜のマグネシウム銀合金MgAg電極やカルシウムCa電極などの、光透過性を有し、かつ導電性が良好な材料を配置する積層構造を適用することができる(特開2008−66499参照。)。 The cathode 24 is configured using a material that has a small work function, good light transmission, and can form an electrically good interface with the electron injection layer of the organic EL element 20. For example, an oxide or fluoride of an alkali metal element or alkaline earth metal element such as lithium oxide Li 2 O, cesium oxide Cs 2 O, lithium fluoride LiF or calcium fluoride CaF 2 is disposed in the lower layer, and a thin film is formed in the upper layer It is possible to apply a laminated structure in which a light-transmitting material with good conductivity, such as a magnesium silver alloy MgAg electrode or a calcium Ca electrode, is used (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-66499).
カソード(陰極)24の上には、本実施の形態の特徴である封止構造35が形成されている。封止構造35は実施の形態1で説明した封止構造30と基本的には同様で、4層構造を有する。酸素や水分などの外部物質が、前記機能性有機物層である有機半導体層15と有機半導体層23、およびカソード電極24へ侵入するのを阻止するのを阻止する第1の封止層31は、カソード電極24の上部から間接的に有機半導体層23を被覆するように形成されている。この第1の封止層31に、一方の主面に外部物質の侵入を阻止する第2の封止層33が設けられている有機高分子樹脂材36が、防湿性樹脂34によって貼り付けられている。 On the cathode (cathode) 24, a sealing structure 35 which is a feature of the present embodiment is formed. The sealing structure 35 is basically the same as the sealing structure 30 described in the first embodiment, and has a four-layer structure. A first sealing layer 31 that prevents external substances such as oxygen and moisture from entering the organic semiconductor layer 15, the organic semiconductor layer 23, and the cathode electrode 24, which are functional organic layers, It is formed so as to cover the organic semiconductor layer 23 indirectly from the upper part of the cathode electrode 24. An organic polymer resin material 36 provided with a second sealing layer 33 that prevents entry of an external substance on one main surface is attached to the first sealing layer 31 with a moisture-proof resin 34. ing.
実施の形態2の封止構造35が実施の形態1で説明した封止構造30と異なるのは、有機高分子樹脂材32の代わりに有機高分子樹脂材36が用いられていることである。有機高分子樹脂材36は、これを通じて有機EL素子20R〜20Bの発光光を取り出すために、前述した耐熱性を有するばかりでなく、可視光に対する光透過性に優れていることが必要である。このような樹脂材料として、例えば、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、またはポリエチレンナフタラートなどを挙げることができる。シクロオレフィン系樹脂としては、シクロオレフィンポリマー(COP)であるゼオノア樹脂(商品名;日本ゼオン社製)や、シクロオレフィンコポリマー(COC)であるアペル樹脂(商品名;三井化学社製)などがある。 The sealing structure 35 of the second embodiment is different from the sealing structure 30 described in the first embodiment in that an organic polymer resin material 36 is used instead of the organic polymer resin material 32. The organic polymer resin material 36 is required not only to have the heat resistance described above but also to have excellent light transmittance with respect to visible light in order to extract the emitted light of the organic EL elements 20R to 20B through this. Examples of such a resin material include polyethersulfone resin, polycarbonate resin, cycloolefin resin, polyethylene terephthalate resin, and polyethylene naphthalate. Examples of cycloolefin resins include zeonore resin (trade name; manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), which is a cycloolefin polymer (COP), and appel resin (trade name; manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), which is a cycloolefin copolymer (COC). .
第1の封止層31、第2の封止層33および防湿性樹脂34については変わるところがないので、これらについては実施の形態1で説明した材料を用いることができる。 Since there is no change in the first sealing layer 31, the second sealing layer 33, and the moisture-proof resin 34, the materials described in Embodiment 1 can be used for these.
図2に示した例では、第1の封止層31、および、有機高分子樹脂材32と第2の封止層33と防湿性樹脂34が、複数の有機EL素子20R〜20Bおよび有機TFT10S、10Dを一括して封止するように、設けられている。素子数が多い場合には、この構造が簡便でよい。ただし、第1の封止層31は、配線形成などとのかね合いで、個々の有機EL素子20ごとに設けてもよい。 In the example shown in FIG. 2, the first sealing layer 31, the organic polymer resin material 32, the second sealing layer 33, and the moisture-proof resin 34 include a plurality of organic EL elements 20 </ b> R to 20 </ b> B and an organic TFT 10 </ b> S. 10D is provided so as to be collectively sealed. When the number of elements is large, this structure may be simple. However, the first sealing layer 31 may be provided for each organic EL element 20 in consideration of wiring formation or the like.
図3は、有機ELディスプレイパネルの画素に設けられたサブピクセル1個分の等価回路およびその駆動方法を示す説明図である。有機ELディスプレイパネルには、スイッチング用トランジスタ10S、駆動トランジスタ10D、輝度信号保持用コンデンサ25、および有機EL素子20からなるサブピクセル40がマトリクス状に配置されており、各行のスイッチング用トランジスタ10Sを選択するための垂直選択線43と、各列のスイッチング用トランジスタ10Sに輝度信号を送り込むための各水平選択線44とが設けられている。垂直選択線43はスイッチング用トランジスタ10Sのゲート電極に接続され、水平選択線44はスイッチング用トランジスタ10Sのソース電極に接続されている。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit for one subpixel provided in a pixel of the organic EL display panel and a driving method thereof. In the organic EL display panel, the switching transistor 10S, the driving transistor 10D, the luminance signal holding capacitor 25, and the sub-pixel 40 including the organic EL element 20 are arranged in a matrix, and the switching transistor 10S in each row is selected. There are provided vertical selection lines 43 and horizontal selection lines 44 for sending luminance signals to the switching transistors 10S in each column. The vertical selection line 43 is connected to the gate electrode of the switching transistor 10S, and the horizontal selection line 44 is connected to the source electrode of the switching transistor 10S.
画像表示動作時には、各サブピクセル40は、垂直走査回路41および水平走査回路42によって1サイクルの間に1度ずつ、下記のように走査される。すなわち、1サイクルの間の一定期間、垂直走査回路41から1つの垂直選択線43に垂直選択パルスが出力され、この垂直選択線43に対応する行のサブピクセル40のスイッチング用トランジスタ10Sが導通状態になる。そして、この一定期間の間に水平走査回路42から各水平選択線44に輝度信号パルスが順次出力され、対応する各サブピクセル40の輝度信号保持用コンデンサ25がスイッチング用トランジスタ10Sを通じて充放電され、輝度信号保持用コンデンサ25の電圧が輝度信号電圧に設定される。1つの行のサブピクセルの走査が終了すると、次の行の垂直選択線43に垂直選択パルスが出力され、上記と同様にして新しい行のサブピクセルが走査される。以上の動作を繰り返して、1サイクルの間に全てのサブピクセルが1度ずつ走査される。 During the image display operation, each sub-pixel 40 is scanned by the vertical scanning circuit 41 and the horizontal scanning circuit 42 once in one cycle as follows. That is, a vertical selection pulse is output from the vertical scanning circuit 41 to one vertical selection line 43 for a certain period of one cycle, and the switching transistors 10S of the subpixels 40 in the row corresponding to the vertical selection line 43 are in a conductive state. become. During this fixed period, the luminance signal pulse is sequentially output from the horizontal scanning circuit 42 to each horizontal selection line 44, and the luminance signal holding capacitor 25 of each corresponding subpixel 40 is charged and discharged through the switching transistor 10S. The voltage of the luminance signal holding capacitor 25 is set to the luminance signal voltage. When the scanning of the subpixels in one row is completed, a vertical selection pulse is output to the vertical selection line 43 in the next row, and the subpixels in a new row are scanned in the same manner as described above. By repeating the above operation, all the sub-pixels are scanned once during one cycle.
上記のようにして、1サイクルの間、各サブピクセル40の輝度信号保持用コンデンサ25の電圧は、それぞれの輝度信号電圧に維持される。輝度信号保持用コンデンサ25の2つの電極は、駆動トランジスタ10Dのソース電極およびゲート電極にそれぞれ接続されているので、輝度信号保持用コンデンサ25に保持された輝度信号電圧によって、駆動トランジスタ10Dのドレイン電流が制御され、ひいてはこのドレイン電流によって駆動される有機EL素子20の輝度が制御される。 As described above, the voltage of the luminance signal holding capacitor 25 of each sub-pixel 40 is maintained at the respective luminance signal voltage for one cycle. Since the two electrodes of the luminance signal holding capacitor 25 are respectively connected to the source electrode and the gate electrode of the driving transistor 10D, the drain current of the driving transistor 10D is driven by the luminance signal voltage held in the luminance signal holding capacitor 25. Is controlled, and as a result, the luminance of the organic EL element 20 driven by the drain current is controlled.
図4〜図6は、実施の形態2に基づく有機ELディスプレイパネルの作製工程のフローを示す部分断面図である。以下、図面を参照しながら有機ELディスプレイパネルの作製工程を説明する。 4 to 6 are partial cross-sectional views showing a flow of manufacturing steps of the organic EL display panel based on the second embodiment. Hereinafter, the manufacturing process of the organic EL display panel will be described with reference to the drawings.
初めに、図4(a)〜図4(e)に示す工程によって有機TFT10(スイッチング用トランジスタ10Sおよび駆動トランジスタ10D)を形成する。 First, the organic TFT 10 (switching transistor 10S and drive transistor 10D) is formed by the steps shown in FIGS. 4 (a) to 4 (e).
まず、図4(a)に示すように、絶縁性基板1の上にゲート電極11(11Sおよび11D)を形成する。このとき、フォトリソグラフィとリフトオフ法とによって、ゲート電極11をパターニングして形成するのがよい。すなわち、ゲート電極11を形成しようとする位置に開口部を有するフォトレジスト層を、フォトリソグラフィによってパターニングして形成し、続いて、フォトレジスト層の上から全面にゲート電極材料層を蒸着法などによって形成し、この後、フォトレジスト層を除去することによって、その上に堆積したゲート電極材料層を除去し、開口部に形成されたゲート電極材料層だけをゲート電極11として残す。この工程では、ゲート電極11とともに、スイッチング用トランジスタ10Sのドレイン電極14Sと、駆動トランジスタ10Dのゲート電極11Dとを電気的に接続するための配線16を、ゲート電極11と同様にして形成する。 First, as shown in FIG. 4A, the gate electrode 11 (11S and 11D) is formed on the insulating substrate 1. At this time, the gate electrode 11 is preferably formed by patterning by photolithography and a lift-off method. That is, a photoresist layer having an opening at a position where the gate electrode 11 is to be formed is formed by patterning by photolithography, and then a gate electrode material layer is formed on the entire surface of the photoresist layer by vapor deposition or the like. Then, by removing the photoresist layer, the gate electrode material layer deposited thereon is removed, leaving only the gate electrode material layer formed in the opening as the gate electrode 11. In this step, the gate electrode 11 and the wiring 16 for electrically connecting the drain electrode 14S of the switching transistor 10S and the gate electrode 11D of the driving transistor 10D are formed in the same manner as the gate electrode 11.
既述したように、ゲート電極11の材料としては、Cr、Al、Au、Pt、Ti、Pd、およびこれらの合金を用いることができる。また、これらの材料からなる複数種の層を積層した積層膜をゲート電極として用いてもよい。 As described above, as the material of the gate electrode 11, Cr, Al, Au, Pt, Ti, Pd, and alloys thereof can be used. Alternatively, a stacked film in which a plurality of layers made of these materials are stacked may be used as the gate electrode.
次に、図4(b)に示すように、所定の位置にviaホール51を有するゲート絶縁膜12を形成する。このとき、ゲート電極11が形成された基板1の上にゲート絶縁膜材料層を形成した後、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング(RIE)とによってパターニングして、viaホール51を所定の位置に形成するのがよい。この際、viaホール51のテーバー角が順テーパーとなるようにエッチングすることによって、次の工程において接続プラグ17をviaホール51内にスムーズに埋め込むことができる。既述したように、ゲート絶縁膜12の材料としてパリレンなどを用いることができる。 Next, as shown in FIG. 4B, a gate insulating film 12 having a via hole 51 at a predetermined position is formed. At this time, after forming a gate insulating film material layer on the substrate 1 on which the gate electrode 11 is formed, patterning is performed by photolithography and reactive ion etching (RIE) to form a via hole 51 at a predetermined position. It is good to do. At this time, by performing etching so that the Taber angle of the via hole 51 becomes a forward taper, the connection plug 17 can be smoothly embedded in the via hole 51 in the next step. As already described, parylene or the like can be used as the material of the gate insulating film 12.
次に、図4(c)に示すように、ソース電極13(13Sおよび13D)およびドレイン電極14(14Sおよび14D)を形成する。このとき、既述したリフトオフ法によってソース電極13およびドレイン電極14をパターニングして形成するのがよい。この際、同時にviaホール51を埋め込むように接続プラグ17が形成され、スイッチング用トランジスタ10Sのドレイン電極14Sと、駆動トランジスタ10Dのゲート電極11Dとが電気的に接続される。既述したように、ソース電極13およびドレイン電極14の材料としては、Au、Pt、Pd、Ag、およびこれらの合金を用いることができる。また、これらの材料からなる複数種の層を積層した積層膜をソース電極13およびドレイン電極14として用いてもよい。 Next, as shown in FIG. 4C, the source electrode 13 (13S and 13D) and the drain electrode 14 (14S and 14D) are formed. At this time, the source electrode 13 and the drain electrode 14 are preferably patterned by the lift-off method described above. At this time, the connection plug 17 is formed so as to fill the via hole 51 at the same time, and the drain electrode 14S of the switching transistor 10S and the gate electrode 11D of the driving transistor 10D are electrically connected. As described above, Au, Pt, Pd, Ag, and alloys thereof can be used as the material for the source electrode 13 and the drain electrode 14. A stacked film in which a plurality of types of layers made of these materials are stacked may be used as the source electrode 13 and the drain electrode 14.
次に、図4(d)に示すように、スイッチング用トランジスタ10Sおよび駆動トランジスタ10Dのチャネル層として有機半導体層15(15Sおよび15D)を形成する。このとき、例えば、シャドウマスクを用いた蒸着法によって有機半導体層15を形成することによって、各トランジスタの有機半導体層15間のアイソレーションを行うことができる。また、逆テーパーを有するリブ(土手)をレジスト材料によって形成し、蒸着の際、このリブによって一部の領域における有機半導体材料の堆積を阻止することで、各トランジスタの有機半導体層15間のアイソレーションを行うこともできる。既述したように、有機半導体層15の材料としてペンタセンなどを用いることができる。 Next, as shown in FIG. 4D, organic semiconductor layers 15 (15S and 15D) are formed as channel layers of the switching transistor 10S and the driving transistor 10D. At this time, for example, the organic semiconductor layer 15 of each transistor can be isolated by forming the organic semiconductor layer 15 by vapor deposition using a shadow mask. Further, a rib (bank) having a reverse taper is formed of a resist material, and during the evaporation, the rib prevents the organic semiconductor material from being deposited in a part of the region, thereby isolating between the organic semiconductor layers 15 of each transistor. Can also be performed. As described above, pentacene or the like can be used as the material of the organic semiconductor layer 15.
次に、図4(e)に示すように、有機TFT10の上に、所定の位置にviaホール52を有する保護膜18を形成する。このとき、有機TFT10の上に保護膜材料層を形成した後、フォトリソグラフィとRIEとによって保護膜材料層の所定の位置にviaホール52を形成するのがよい。この際、viaホール52のテーバー角が順テーパーとなるようにエッチングすることによって、次の工程においてviaホール52内に接続プラグ19をスムーズに埋め込むことができる。既述したように、保護膜18の材料として、パリレンなどを用いることができる。また、保護膜18として、パリレン膜と窒化シリコン膜との積層膜を用いることができる。また、窒化シリコン膜の代わりに酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜を形成してもよい。 Next, as shown in FIG. 4E, a protective film 18 having a via hole 52 at a predetermined position is formed on the organic TFT 10. At this time, after forming a protective film material layer on the organic TFT 10, it is preferable to form a via hole 52 at a predetermined position of the protective film material layer by photolithography and RIE. At this time, by etching so that the Taber angle of the via hole 52 becomes a forward taper, the connection plug 19 can be smoothly embedded in the via hole 52 in the next step. As described above, parylene or the like can be used as the material of the protective film 18. Further, as the protective film 18, a laminated film of a parylene film and a silicon nitride film can be used. Further, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film may be formed instead of the silicon nitride film.
続いて、図5(f)〜図5(i)に示す工程によって有機EL素子20を形成する。 Subsequently, the organic EL element 20 is formed by the steps shown in FIGS.
まず、図5(f)に示すように、保護膜18の上に蒸着法によって、接続プラグ19と有機EL素子20のアノード21とを形成する。このとき、シャドウマスクを用いて電極材料を蒸着することによって、所定の領域にアノード21をパターニングして形成することができる。既述したように、アノード21の最上部層として、有機EL素子20のホール注入層と電気的に良好な界面を形成でき、かつ、反射率が高く、しかもその波長依存性が小さい金属材料の層、例えば、銀Ag、アルミニウムAl、クロムCr、ニッケルNi、またはアルミニウムネオジウム合金AlNdなどの層を最上部に配置するのがよい。また、歩留まりを向上させるには、加熱時に凝集が起こらないことや、ヒロックの発生がないことも重要で、これらの要素を総合的に考慮すると、特にAlNd層が好ましい。さらに、最上部層の下層に展性の大きい金属材料の層、例えば、金Auまたは銅Cuの層を配置した積層構造とするのがよい。なお、アノード電極のパターニングをより高精細に行う必要がある場合には、フォトリソグラフィによってアノード電極のパターニングを行うのがよい。 First, as shown in FIG. 5F, the connection plug 19 and the anode 21 of the organic EL element 20 are formed on the protective film 18 by vapor deposition. At this time, the anode 21 can be patterned and formed in a predetermined region by evaporating an electrode material using a shadow mask. As described above, as the uppermost layer of the anode 21, a metal material that can form an electrically good interface with the hole injection layer of the organic EL element 20, has high reflectivity, and has low wavelength dependency. Layers such as silver Ag, aluminum Al, chromium Cr, nickel Ni, or aluminum neodymium alloy AlNd may be placed on top. Moreover, in order to improve the yield, it is also important that no aggregation occurs during heating and that no hillock is generated. In view of these factors comprehensively, the AlNd layer is particularly preferable. Furthermore, a layered structure in which a layer of a highly malleable metal material, for example, a layer of gold Au or copper Cu is arranged below the uppermost layer is preferable. Note that when it is necessary to perform patterning of the anode electrode with higher definition, it is preferable to perform patterning of the anode electrode by photolithography.
次に、図5(g)に示すように、アノード21を形成した保護膜18の上に、ウインドウ付き絶縁膜22を形成する。このとき、ウインドウ付き絶縁膜22の材料としてポジレジスト系のフォトレジスト材料を用い、このフォトレジスト材料をスピンコート法などによって保護膜18上に塗布し、フォトリソグラフィによってパターニングすることで、ウインドウ状の開口部を形成するのがよい。この際、ベーキングを行うことで、ウインドウ付き絶縁膜22を硬化させ、有機溶媒を蒸発させて除去することができる。ベーキングを低酸素濃度かつ低水蒸気濃度の環境下で行ったり、ウインドウ付き絶縁膜22の材料として、低温焼成が可能なレジスト材料を用いたりすることで、ウインドウ付き絶縁膜22の形成時における有機TFT10の特性の劣化を防止することができる。 Next, as shown in FIG. 5G, a windowed insulating film 22 is formed on the protective film 18 on which the anode 21 is formed. At this time, a positive photoresist material is used as the material of the insulating film 22 with window, this photoresist material is applied onto the protective film 18 by a spin coat method or the like, and patterned by photolithography to form a window-like shape. An opening may be formed. At this time, by baking, the windowed insulating film 22 can be cured and the organic solvent can be evaporated and removed. Baking is performed in an environment having a low oxygen concentration and a low water vapor concentration, or a resist material that can be baked at low temperature is used as the material of the insulating film 22 with window, so that the organic TFT 10 at the time of forming the insulating film 22 with window is formed. It is possible to prevent the deterioration of the characteristics.
次に、図5(h)に示すように、有機EL素子20を構成する4層から5層程度の有機半導体層23を蒸着法によって形成する。有機半導体層23は、ホール注入層、発光層、および電子注入層などからなる。このとき、シャドウマスクを用いて有機半導体材料を蒸着することによって、所定の領域に有機半導体層23をパターニングして形成することができる。また、赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)をそれぞれ発光する有機EL素子20R〜20Bをサブピクセルの所定の位置に形成するには、シャドウマスクのアライメントを変更し、堆積させる有機半導体材料を変えて、上記工程を3回繰り返し行えばよい。このようにして簡易にフルカラー表示可能な画素を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 5 (h), an organic semiconductor layer 23 of about 4 to 5 layers constituting the organic EL element 20 is formed by vapor deposition. The organic semiconductor layer 23 includes a hole injection layer, a light emitting layer, an electron injection layer, and the like. At this time, the organic semiconductor layer 23 can be formed in a predetermined region by patterning by depositing an organic semiconductor material using a shadow mask. Moreover, in order to form the organic EL elements 20R to 20B that emit red light (R), green light (G), and blue light (B) at predetermined positions of the sub-pixels, the alignment of the shadow mask is changed, What is necessary is just to repeat the said process 3 times, changing the organic-semiconductor material to deposit. In this way, a pixel capable of full color display can be easily formed.
次に、図5(i)に示すように、カソード24を蒸着法によって形成する。このとき、図5(i)ではカソード24を全面に形成する例を示したが、シャドウマスクを用いて電極材料を蒸着することによって、所定の領域にのみカソード24をパターニングして形成することもできる。基板1上に、例えば配線形成領域など、カソード24を形成する必要のない領域が存在する場合がある。このような場合に、シャドウマスクを用いることで、不必要な領域にはカソード24を形成せず、必要なエリアにのみカソード24を形成することができる。既述したように、カソード24の材料としては、有機EL素子20の電子注入層と電気的に良好な界面を形成できる導電性材料を用いる。 Next, as shown in FIG. 5I, the cathode 24 is formed by vapor deposition. At this time, FIG. 5I shows an example in which the cathode 24 is formed on the entire surface. However, the cathode 24 may be formed by patterning only in a predetermined region by vapor-depositing an electrode material using a shadow mask. it can. There may be a region on the substrate 1 where the cathode 24 does not need to be formed, such as a wiring formation region. In such a case, by using a shadow mask, the cathode 24 can be formed only in a necessary area without forming the cathode 24 in an unnecessary area. As described above, as the material of the cathode 24, a conductive material that can form an electrically good interface with the electron injection layer of the organic EL element 20 is used.
最後に、図6(j)および図6(k)に示す工程によって、本実施の形態の特徴である封止構造35を形成する。 Finally, the sealing structure 35 that is a feature of the present embodiment is formed by the steps shown in FIGS. 6J and 6K.
まず、図6(j)に示すように、第1の封止層31としてフッ化リチウムLiF層を形成する。このとき、図6(j)では第1の封止層31を全面に形成する例を示したが、シャドウマスクを用いてLiFを蒸着することによって、所定の領域にパターニングしてLiF層を形成することもできる。図5(i)の説明で補足したように、基板1上にはカソード24を形成する必要のない領域が存在する場合がある。このような場合に、シャドウマスクを用いることで、不必要な領域にはカソード24および第1の封止層31を形成せず、必要なエリアにのみカソード24および第1の封止層31を形成するようにすることができる。LiFは、抵抗加熱蒸着法によって成膜できるため、その形成工程で有機TFT素子10の有機半導体層15に与えるダメージが軽減され、有機TFT10の特性の劣化が抑えられる。 First, as shown in FIG. 6 (j), a lithium fluoride LiF layer is formed as the first sealing layer 31. At this time, an example in which the first sealing layer 31 is formed on the entire surface is shown in FIG. 6 (j). However, LiF is vapor-deposited using a shadow mask to form a LiF layer by patterning in a predetermined region. You can also As supplemented in the description of FIG. 5I, there may be a region on the substrate 1 where the cathode 24 need not be formed. In such a case, by using a shadow mask, the cathode 24 and the first sealing layer 31 are not formed in unnecessary areas, and the cathode 24 and the first sealing layer 31 are formed only in necessary areas. Can be formed. Since LiF can be formed by resistance heating vapor deposition, damage to the organic semiconductor layer 15 of the organic TFT element 10 in the forming process is reduced, and deterioration of the characteristics of the organic TFT 10 is suppressed.
通常、画素トランジスタとしてシリコンTFTを用いる有機EL素子では、保護層として窒化シリコンSiN層、酸化シリコンSiO2層、または酸化アルミニウム(アルミナ)Al2O3層などが用いられ、特に、プラズマCVD法によって形成される窒化シリコンSiN層は、緻密性が高く、高い封止性能を示す。しかしながら、画素トランジスタとして有機TFT10を用いる有機EL素子では、プラズマCVD法によって保護膜を形成すると、プラズマダメージによって有機TFT10のオン電流が著しく劣化する。 In general, in an organic EL element using a silicon TFT as a pixel transistor, a silicon nitride SiN layer, a silicon oxide SiO 2 layer, an aluminum oxide (alumina) Al 2 O 3 layer, or the like is used as a protective layer. The formed silicon nitride SiN layer is highly dense and exhibits high sealing performance. However, in the organic EL element using the organic TFT 10 as the pixel transistor, when the protective film is formed by the plasma CVD method, the on-current of the organic TFT 10 is significantly deteriorated due to plasma damage.
図7は、実施の形態2に基づく有機ELディスプレイパネルにおいて、第1の封止層31としてLiF層を形成する前後における有機TFT10のドレイン電流の変化を示すグラフ(a)、および比較例としてプラズマCVD法によって窒化シリコンSiN層からなる封止層を形成する前後における有機TFT10のドレイン電流の変化を示すグラフ(b)である。 FIG. 7 is a graph (a) showing a change in the drain current of the organic TFT 10 before and after forming the LiF layer as the first sealing layer 31 in the organic EL display panel based on the second embodiment, and a plasma as a comparative example. It is a graph (b) which shows the change of the drain current of the organic TFT 10 before and after forming the sealing layer which consists of a silicon nitride SiN layer by CVD method.
図7(a)に示すように、LiF層を形成する前後における有機TFT10のドレイン電流の減少率はわずか(13%)であり、許容できる程度である。一方、プラズマCVD法によってSiN層からなる封止層を形成する前後における有機TFT10のドレイン電流の減少率は99%にもなり、許容できない大きさである。 As shown in FIG. 7A, the decrease rate of the drain current of the organic TFT 10 before and after forming the LiF layer is only (13%), which is acceptable. On the other hand, the reduction rate of the drain current of the organic TFT 10 before and after the formation of the sealing layer made of the SiN layer by the plasma CVD method is 99%, which is unacceptable.
一方、図6(k)に示すように、有機高分子樹脂材32の少なくとも一方の主面には、別途、第2の封止層33を形成する。第2の封止層33は、単層または複数層からなり、その、少なくとも1層は無機化合物からなる緻密な層である。実施の形態1で述べたように、この層は、例えば、窒化シリコンSiN、酸化シリコンSiO2、酸化窒化シリコンSiON、酸化炭化シリコンSiOC、窒化炭化シリコンSiCN、又は酸化アルミニウム(アルミナ)Al2O3からなる層である。このうち、SiN層、SiO2層およびSiON層はプラズマCVD法によって形成するのがよく、Al2O3層はスパッタリング法によって形成するのがよい。特に、プラズマCVD法によって形成される窒化シリコン層は、緻密性が高く、高い封止性能を示す。また、上記の無機化合物層にパリレン層、SiNCH層、およびSiNCOH層などの有機系化合物からなる、柔軟性があり、割れを生じにくい層が積層されているのがよい。この有機系化合物層は無機化合物層に割れが生じるのを防止し、割れが生じた場合でも、その割れが第2の封止層33を貫通するのを防止して、封止性能を向上させる働きをする。本実施の形態では、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂材にプラズマCVD法によってSiN層を形成するのが特に好ましい。 On the other hand, as shown in FIG. 6 (k), a second sealing layer 33 is separately formed on at least one main surface of the organic polymer resin material 32. The second sealing layer 33 is composed of a single layer or a plurality of layers, at least one of which is a dense layer composed of an inorganic compound. As described in the first embodiment, this layer is formed of, for example, silicon nitride SiN, silicon oxide SiO 2 , silicon oxynitride SiON, silicon oxide carbide SiOC, silicon nitride carbide SiCN, or aluminum oxide (alumina) Al 2 O 3. It is the layer which consists of. Of these, the SiN layer, the SiO 2 layer, and the SiON layer are preferably formed by a plasma CVD method, and the Al 2 O 3 layer is preferably formed by a sputtering method. In particular, a silicon nitride layer formed by a plasma CVD method has high density and exhibits high sealing performance. In addition, it is preferable that a layer that is made of an organic compound such as a parylene layer, a SiNCH layer, and a SiNCOH layer and that is not easily cracked is laminated on the inorganic compound layer. This organic compound layer prevents the inorganic compound layer from cracking, and even when cracking occurs, prevents the crack from penetrating through the second sealing layer 33 and improves the sealing performance. Work. In the present embodiment, it is particularly preferable to form a SiN layer on a polyethersulfone (PES) resin material by a plasma CVD method.
次に、図6(k)に示すように、第1の封止層31を形成した基板1と、第2の封止層33を形成した有機高分子樹脂材32とを、防湿性樹脂34によって貼り合わせる。本工程は、第1の封止層31を形成した後に、第1の封止層31を形成した基板1を大気に暴露することなく、低酸素濃度かつ低水蒸気濃度が実現できるグローブボックス内や真空容器中で行うことが望ましい。ただし、有機TFT素子10および有機EL素子20は、第1の封止層31によって被覆されているので、本工程を大気中で行うこともできる。 Next, as shown in FIG. 6K, the substrate 1 on which the first sealing layer 31 is formed and the organic polymer resin material 32 on which the second sealing layer 33 is formed are combined with a moisture-proof resin 34. Paste together. In this step, after the first sealing layer 31 is formed, the substrate 1 on which the first sealing layer 31 is formed is exposed to the atmosphere without exposing the substrate 1 to the atmosphere. It is desirable to carry out in a vacuum vessel. However, since the organic TFT element 10 and the organic EL element 20 are covered with the first sealing layer 31, this step can be performed in the air.
防湿性樹脂34として、紫外線硬化性樹脂を用いるのがよい。この場合、光照射によって硬化を簡易に制御することができる。紫外線硬化性樹脂として、出ガスが少なく、硬化時の収縮率の小さい樹脂、例えば、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を用いることで、貼り合わせ工程における有機EL素子20および有機TFT素子10の特性の劣化を抑えることができる。エポキシ樹脂は、硬化後の材料安定性に優れているので特に好ましい。なお、防湿性樹脂34はこれに限られるものではなく、熱硬化性樹脂を用いることもできる。 As the moisture-proof resin 34, an ultraviolet curable resin is preferably used. In this case, curing can be easily controlled by light irradiation. By using a resin that emits less gas and has a small shrinkage during curing, for example, an epoxy resin or an acrylic resin, the characteristics of the organic EL element 20 and the organic TFT element 10 in the bonding process can be reduced. Can be suppressed. Epoxy resins are particularly preferable because they are excellent in material stability after curing. In addition, the moisture-proof resin 34 is not restricted to this, A thermosetting resin can also be used.
上記紫外線硬化性樹脂として、例えば、波長365nm程度の光に感光性を有するものを用いる。上述したSiN層を形成したPES樹脂材は、波長が365nm程度の光を十分によく透過させるため、紫外線硬化性樹脂による貼り合わせを問題なく行うことができる。 As said ultraviolet curable resin, what has photosensitivity to light with a wavelength of about 365 nm is used, for example. Since the PES resin material on which the SiN layer is formed transmits light with a wavelength of about 365 nm sufficiently well, bonding with an ultraviolet curable resin can be performed without any problem.
以上のようにして、図6(l)に示すように、本実施の形態の特徴である封止構造35が形成された有機ELディスプレイパネルを得る。図8は、この有機ELディスプレイパネルにおける発光強度の時間変化を示すグラフ(a)、および、封止板としてガラス板を用いた参考例の有機ELディスプレイパネルにおける発光強度Lの時間変化を示すグラフ(b)である。なお、グラフ(a)および(b)において、L0は初期の発光強度であり、縦軸にはL/L0を示し、横軸には時間を任意単位で示した。 As described above, as shown in FIG. 6L, an organic EL display panel in which the sealing structure 35 that is a feature of the present embodiment is formed is obtained. FIG. 8 is a graph (a) showing the time change of the emission intensity in this organic EL display panel, and a graph showing the time change of the emission intensity L in the organic EL display panel of the reference example using a glass plate as the sealing plate. (B). In graphs (a) and (b), L 0 is the initial emission intensity, the vertical axis indicates L / L 0 , and the horizontal axis indicates time in arbitrary units.
図8(b)に示す参考例では、ガラス板に第2の封止層に相当する封止層は形成されておらず、基板1側に第1の封止層に相当するLiF層またはSiN層が設けられている。図8(b)に示すように、参考例ではLiF層を設けた場合でも、SiN層を設けた場合でも、発光強度Lの低下は比較的小さく、許容できる大きさである。この結果から、ガラス板の封止性能が高いため、ガラス板の貼り付けで十分な封止性能が得られることがわかる。また、ガラス板の貼り付けまでの一時的な封止層、および防湿性樹脂からの外部物質の侵入に対する封止層としては、LiF層はSiN層と同程度に有効であることがわかる。 In the reference example shown in FIG. 8B, the sealing layer corresponding to the second sealing layer is not formed on the glass plate, and the LiF layer or SiN corresponding to the first sealing layer is formed on the substrate 1 side. A layer is provided. As shown in FIG. 8 (b), in the reference example, even when the LiF layer is provided or the SiN layer is provided, the decrease in the emission intensity L is relatively small and acceptable. From this result, since the sealing performance of a glass plate is high, it turns out that sufficient sealing performance is obtained by sticking a glass plate. Further, it can be seen that the LiF layer is as effective as the SiN layer as a temporary sealing layer until the glass plate is pasted and a sealing layer against intrusion of an external substance from the moisture-proof resin.
図8(a)には、第1の封止層としてLiF層が設けられている基板1と、第2の封止層としてSiN層が設けられているPES樹脂材とが貼り合わせられている本実施の形態の場合のグラフを示している。また、比較例として第2の封止層が設けられていないPES樹脂材が貼り合わせられている場合と、参考例としてガラス板が貼り合わせられている上述の場合のグラフを示している。比較例では発光強度Lの低下は著しく、許容できない大きさであり、PES樹脂材単独では封止性能が不十分であることを示している。一方、SiN層が設けられたPES樹脂材が貼り合わせられている本実施の形態の場合には、発光強度Lは参考例と同等の変化を示しており、SiN層が設けられたPES樹脂材がガラス板と同等の封止性能を有することを示している。 In FIG. 8A, the substrate 1 provided with the LiF layer as the first sealing layer and the PES resin material provided with the SiN layer as the second sealing layer are bonded together. The graph in the case of this Embodiment is shown. Moreover, the graph in the case where the PES resin material in which the 2nd sealing layer is not provided as a comparative example is bonded together, and the above-mentioned case where the glass plate is bonded as a reference example is shown. In the comparative example, the decrease in the emission intensity L is remarkably large and unacceptable, indicating that the sealing performance is insufficient with the PES resin material alone. On the other hand, in the case of the present embodiment in which the PES resin material provided with the SiN layer is bonded, the light emission intensity L shows the same change as in the reference example, and the PES resin material provided with the SiN layer. Has a sealing performance equivalent to that of a glass plate.
以上のように、実施の形態2では、絶縁性基板1上に有機EL素子20が形成され、その有機EL素子20の上部に本発明に基づく封止構造35が形成され、基板1と第1の封止層31との間に設けられた有機薄膜トランジスタ10によって、有機EL素子20の発光が制御されるアクティブ型の有機ELディスプレイパネルについて説明した。このような構造をもつ有機ELディスプレイパネルでは、有機EL素子20を構成する有機半導体層23およびカソード(陰極)24ばかりでなく、有機薄膜トランジスタ10を構成する有機半導体層15も、封止構造35によって保護される。 As described above, in the second embodiment, the organic EL element 20 is formed on the insulating substrate 1, and the sealing structure 35 according to the present invention is formed on the organic EL element 20. The active type organic EL display panel in which the light emission of the organic EL element 20 is controlled by the organic thin film transistor 10 provided between the sealing layer 31 and the sealing layer 31 is described. In the organic EL display panel having such a structure, not only the organic semiconductor layer 23 and the cathode (cathode) 24 constituting the organic EL element 20 but also the organic semiconductor layer 15 constituting the organic thin film transistor 10 is formed by the sealing structure 35. Protected.
封止構造35は4層構造を有し、有機EL素子20および有機薄膜トランジスタ10を被覆するように形成された第1の封止層31と、第2の封止層33が設けられている有機高分子樹脂材32とが、防湿性樹脂34によって貼り合わせられている。封止部材としてガラス板ではなく有機高分子樹脂材32を用いることによって、封止構造35を薄く、軽くすることができ、また、フレキシブルな形状の素子を形成することも可能になる。 The sealing structure 35 has a four-layer structure, and is provided with a first sealing layer 31 formed so as to cover the organic EL element 20 and the organic thin film transistor 10 and an organic layer provided with a second sealing layer 33. A polymer resin material 32 is bonded together by a moisture-proof resin 34. By using the organic polymer resin material 32 instead of the glass plate as the sealing member, the sealing structure 35 can be made thin and light, and an element having a flexible shape can be formed.
第2の封止層33は、有機EL素子20および有機薄膜トランジスタ10が設けられていない有機高分子樹脂材32に形成されるため、形成の際にこれらの素子の特性を損なうおそれがなく、形成方法や材料や厚さなどが制限されることがない。従って、最良の形成方法や材料や厚さを選択することによって、高い封止性能を有する第2の封止層33を形成することができる。この結果、第2の封止層33が設けられた有機高分子樹脂材32は、ガラス板と同等の高い封止性能を有し、本実施の形態に基づくアクティブ型有機ELディスプレイの高い信頼性や耐環境性を実現することができる。 Since the second sealing layer 33 is formed on the organic polymer resin material 32 in which the organic EL element 20 and the organic thin film transistor 10 are not provided, there is no risk of damaging the characteristics of these elements at the time of formation. The method, material, thickness, etc. are not limited. Therefore, the second sealing layer 33 having high sealing performance can be formed by selecting the best formation method, material, and thickness. As a result, the organic polymer resin material 32 provided with the second sealing layer 33 has a high sealing performance equivalent to that of a glass plate, and the high reliability of the active organic EL display based on the present embodiment. And environmental resistance can be realized.
一方、第1の封止層31は、第2の封止層33が高い封止性能を備えているため、第2の封止層33が設けられている有機高分子樹脂材32が貼り付けられるまでの間、有機EL素子20および有機薄膜トランジスタ10を一時的に保護できるものであればよい。それ以外には、貼り付け工程中やその後に、防湿性樹脂34から侵入しようとする酸素や水分や溶媒などを阻止できるものであればよい。従って、第1の封止層31は、第2の封止層33ほどの高い封止性能を備える必要はない。このため、第1の封止層31の形成方法や材料や厚さなどは、形成の際に有機薄膜トランジスタ10および有機EL素子20を損なうことがないことを第一の要点として選択することができる。このため、封止構造35の形成工程において有機薄膜トランジスタ10に生じるダメージが少なく、有機薄膜トランジスタ10によって高輝度、高コントラストで駆動されるアクティブ型有機ELディスプレイパネルを実現することができる。 On the other hand, the first sealing layer 31 is attached with the organic polymer resin material 32 provided with the second sealing layer 33 because the second sealing layer 33 has high sealing performance. It is sufficient that the organic EL element 20 and the organic thin film transistor 10 can be temporarily protected. Other than that, any material that can prevent oxygen, moisture, solvent, and the like from entering the moisture-proof resin 34 during or after the pasting process may be used. Therefore, the first sealing layer 31 does not need to have a sealing performance as high as that of the second sealing layer 33. For this reason, the formation method, material, thickness, and the like of the first sealing layer 31 can be selected as a first point that the organic thin film transistor 10 and the organic EL element 20 are not damaged during the formation. . For this reason, the organic thin film transistor 10 is less damaged in the formation process of the sealing structure 35, and an active organic EL display panel driven with high luminance and high contrast by the organic thin film transistor 10 can be realized.
有機EL素子20は有機物で構成されているため、100℃を超える高温領域での処理工程ではダメージが生じる。本実施の形態の作製工程では、有機EL素子20にダメージを与える高温領域での処理工程が含まれていないので、有機EL素子20に重大なダメージが生じることはない。 Since the organic EL element 20 is made of an organic material, damage occurs in a processing step in a high temperature region exceeding 100 ° C. The manufacturing process according to the present embodiment does not include a treatment process in a high temperature region that damages the organic EL element 20, so that the organic EL element 20 is not seriously damaged.
実施の形態3
実施の形態3では、主として、請求項2および3に記載した機能性有機物素子、および、請求項19〜21に記載した機能性有機物装置の例として、有機TFTが画素トランジスタとして設けられた有機EL素子からなる有機ELディスプレイに、本発明に基づく封止構造が設けられた例について説明する。
Embodiment 3
In Embodiment 3, as an example of the functional organic element described in claims 2 and 3 and the functional organic device described in claims 19 to 21, an organic EL provided with an organic TFT as a pixel transistor is mainly used. An example in which an organic EL display composed of elements is provided with a sealing structure based on the present invention will be described.
図9は、実施の形態3に基づく有機ELディスプレイパネルの1画素の構造を示す部分断面図である。この有機ELディスプレイパネルは、図2に示した有機ELディスプレイパネルとは、絶縁性基板1の代わりに、第3の封止層62が設けられた有機高分子樹脂基板61が用いられていることが異なっている。他の構成は実施の形態2に基づく有機ELディスプレイパネルと同じであるので、以下、重複を避け、相違点のみを説明する。 FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing the structure of one pixel of the organic EL display panel according to the third embodiment. This organic EL display panel is different from the organic EL display panel shown in FIG. 2 in that an organic polymer resin substrate 61 provided with a third sealing layer 62 is used instead of the insulating substrate 1. Is different. Since other configurations are the same as those of the organic EL display panel according to the second embodiment, only the differences will be described below, avoiding duplication.
第3の封止層62が設けられた有機高分子樹脂基板61の作製方法とその封止効果の特徴は、第2の封止層33が設けられた有機高分子樹脂材32の作製方法とその封止効果の特徴と同様である。ただし、有機高分子樹脂基板61は、有機高分子樹脂材32と異なり、光を透過させる必要はない。従って、その構成材料は、第3の封止層62の形成工程で問題が生じない程度の耐熱性を有するものであること以外に制限はなく、例えば、有機高分子樹脂材32と同じ光透過性の材料、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリシクロオレフィン系樹脂(例えば、オプテス社販売;商品名ゼオノアフィルムや、三井化学社製;商品名OPTICA)、ポリエチレンテレフタラート樹脂、またはポリエチレンナフタラートに加えて、ポリイミド樹脂や液晶性ポリマー樹脂などを挙げることができる。なお、図9とは異なり、有機高分子樹脂基板61を介して有機EL素子20の発光光を取り出す場合には、有機高分子樹脂基板61の材料として上記の光透過性の材料を用いることが必要になる。 The method for producing the organic polymer resin substrate 61 provided with the third sealing layer 62 and the sealing effect are characterized by the method for producing the organic polymer resin material 32 provided with the second sealing layer 33. This is the same as the feature of the sealing effect. However, unlike the organic polymer resin material 32, the organic polymer resin substrate 61 does not need to transmit light. Therefore, the constituent material is not limited except that it has heat resistance that does not cause a problem in the formation process of the third sealing layer 62, and for example, the same light transmission as that of the organic polymer resin material 32. Material, polyethersulfone resin, polycarbonate resin, polycycloolefin resin (for example, sold by Optes; trade name ZEONOR film, Mitsui Chemicals; trade name OPTICA), polyethylene terephthalate resin, or polyethylene naphthalate In addition, a polyimide resin, a liquid crystalline polymer resin, etc. can be mentioned. Unlike FIG. 9, when the light emitted from the organic EL element 20 is taken out through the organic polymer resin substrate 61, the above light-transmitting material is used as the material of the organic polymer resin substrate 61. I need it.
第3の封止層62は、単層または複数層からなり、そのうち、少なくとも1層は無機化合物からなる緻密な層であるのがよい。この無機化合物からなる緻密な層が、窒化シリコンSiN、酸化シリコンSiO2、酸化窒化シリコンSiON、酸化炭化シリコンSiOC、窒化炭化シリコンSiCN、又は酸化アルミニウム(アルミナ)Al2O3からなる層であるのがよい。このうち、窒化シリコン層、酸化シリコン層及び酸化窒化シリコン層はプラズマを用いた化学気相成長法(プラズマCVD法)によって形成されるのがよく、酸化アルミニウム(アルミナ)層はスパッタリング法によって形成されるのがよい。特に、プラズマCVD法によって形成される窒化シリコン層は、緻密性が高く、高い封止性能を示す。また、上記の無機化合物層にパリレン層、SiNCH層、およびSiNCOH層などの有機系化合物からなる、柔軟性があり、割れを生じにくい層が積層されているのがよい。この有機系化合物層は無機化合物層に割れが生じるのを防止し、割れが生じた場合でも、その割れが第3の封止層62を貫通するのを防止して、封止性能を向上させる働きをする。 The third sealing layer 62 is composed of a single layer or a plurality of layers, of which at least one layer is preferably a dense layer composed of an inorganic compound. The dense layer made of this inorganic compound is a layer made of silicon nitride SiN, silicon oxide SiO 2 , silicon oxynitride SiON, silicon oxide carbide SiOC, silicon nitride carbide SiCN, or aluminum oxide (alumina) Al 2 O 3 . Is good. Of these, the silicon nitride layer, the silicon oxide layer, and the silicon oxynitride layer are preferably formed by a chemical vapor deposition method (plasma CVD method) using plasma, and the aluminum oxide (alumina) layer is formed by a sputtering method. It is better. In particular, a silicon nitride layer formed by a plasma CVD method has high density and exhibits high sealing performance. In addition, it is preferable that a layer that is made of an organic compound such as a parylene layer, a SiNCH layer, and a SiNCOH layer and that is not easily cracked is laminated on the inorganic compound layer. This organic compound layer prevents the inorganic compound layer from cracking, and even when cracking occurs, prevents the crack from penetrating the third sealing layer 62 and improves the sealing performance. Work.
実施の形態3に基づく有機ELディスプレイパネルでは、有機高分子樹脂基板61および有機高分子樹脂材32をともに薄くて変形可能なフィルム状またはシート状にすることができ、これによって曲面状の画面を有していたり、丸めて収納したりするなど、様々な形状をとらせることができるフレキシブル有機ELディスプレイを構成することができる。従来、基板としてフィルム状またはシート状の有機高分子樹脂基板を用いると、封止が不十分で、信頼性や耐環境性に問題が生じることがあったが、本実施の形態に基づく有機高分子樹脂基板61では、第3の封止層62が設けられているので封止性能が高く、高い信頼性や耐環境性を有するフレキシブル有機ELディスプレイを実現することができる。 In the organic EL display panel according to the third embodiment, both the organic polymer resin substrate 61 and the organic polymer resin material 32 can be formed into a thin and deformable film shape or sheet shape, thereby forming a curved screen. A flexible organic EL display that can take various shapes, such as having or rolling and storing, can be configured. Conventionally, when a film-like or sheet-like organic polymer resin substrate is used as a substrate, sealing has been insufficient, and there has been a problem in reliability and environmental resistance. In the molecular resin substrate 61, since the third sealing layer 62 is provided, a flexible organic EL display having high sealing performance and high reliability and environmental resistance can be realized.
第3の封止層62を形成する有機高分子樹脂基板61の面は、その主面のどちらでもよく、両主面に設けてもよい。ただし、図9に示すように、有機TFT10に近い側の主面に設ける方が、有機高分子樹脂基板61中を通って入ってくる外部物質や、有機高分子樹脂基板61から放出される物質の侵入を阻止できるので、反対側の主面に設けるより効果的である。また、内側に第3の封止層62があり、外側に有機高分子樹脂基板61がある配置の方が、外力による第3の封止層62の機械的な損傷が有機高分子樹脂基板61によって防止されるので好ましい。 The surface of the organic polymer resin substrate 61 that forms the third sealing layer 62 may be either the main surface or may be provided on both main surfaces. However, as shown in FIG. 9, an external material that enters through the organic polymer resin substrate 61 or a material that is released from the organic polymer resin substrate 61 is provided on the main surface closer to the organic TFT 10. This is more effective than providing the main surface on the opposite side. Further, in the arrangement in which the third sealing layer 62 is provided on the inner side and the organic polymer resin substrate 61 is provided on the outer side, the mechanical damage of the third sealing layer 62 due to external force is caused by the organic polymer resin substrate 61. This is preferable.
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。例えば、有機ELディスプレイの駆動方法としてアクティブ型の例を説明したが、駆動方法がパッシブ型であってもよい。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these examples at all, and can be suitably changed in the range which does not deviate from the main point of invention. For example, the active type example has been described as the driving method of the organic EL display, but the driving method may be a passive type.
また、有機TFTがトップゲート型またはボトムゲート型でボトムコンタクト構造である例を示したが、トップゲート型またはボトムゲート型でトップコンタクト構造であってもよい。なお、トップコンタクト構造およびボトムコンタクト構造とは、それぞれ、ソース・ドレイン電極が半導体層の上面および下面に接触するTFT構造である。 Moreover, although the organic TFT has shown the example which is a top gate type or a bottom gate type, and is a bottom contact structure, a top contact type may be sufficient as a top gate type or a bottom gate type. The top contact structure and the bottom contact structure are TFT structures in which the source / drain electrodes are in contact with the upper and lower surfaces of the semiconductor layer, respectively.
また、有機TFTがpチャンネル型トランジスタである例を示したが、有機TFTがnチャネル型トランジスタであってもよい。この場合には、駆動トランジスタのドレイン電極と、有機EL素子のカソードとを電気的に接続することによって、有機ELディスプレイパネルの安定した発光特性を得ることができる。 Moreover, although the example in which the organic TFT is a p-channel transistor has been shown, the organic TFT may be an n-channel transistor. In this case, a stable light emission characteristic of the organic EL display panel can be obtained by electrically connecting the drain electrode of the driving transistor and the cathode of the organic EL element.
本発明の有機発光素子は、自発光型のカラ−ディスプレイなどに好適に用いられ、その小型化や薄型化や低コスト化に寄与できる。また、有機電界発光素子が照明装置などとして用いられる分野に新たな応用を提供できる。 The organic light-emitting device of the present invention is suitably used for a self-luminous color display or the like, and can contribute to the reduction in size, thickness and cost. In addition, new applications can be provided in fields where organic electroluminescent elements are used as lighting devices and the like.
1…基板、2…ソース電極、3…ドレイン電極、4…有機半導体層、5…ゲート絶縁膜、
6…ゲート電極、10…有機TFT、10S…スイッチング用トランジスタ、
10D…駆動トランジスタ、11、11S、11D…ゲート電極、
12…ゲート絶縁膜、13、13S、13D…ソース電極、
14、14S、14D…ドレイン電極、15…有機半導体層、16…配線、
17…接続プラグ、18…保護膜、19…接続プラグ、
20、20R、20G、20B…有機EL素子、21…アノード、
22…ウインドウ付き絶縁膜、23…有機半導体層、24…カソード、
25…輝度信号保持用コンデンサ、30…封止構造、
31…第1の封止層(LiF層など)、32…有機高分子樹脂材、
33…第2の封止層(SiN層など)、34…防湿性樹脂、35…封止構造、
36…有機高分子樹脂材(PES板など)、40…サブピクセル、41…垂直走査回路、
42…水平走査回路、43…垂直選択線、44…水平選択線、45…電源線、
51、52…viaホール、53…ウインドウ開口部、61…有機高分子樹脂基板、
62…第3の封止層(SiN層など)、100…有機EL素子、
101…透明基板(ガラス板など)、102…透明な陽極、102a…陽極の端子部分、
103…正孔注入輸送層、104…発光層、105…陰極、
105a…仕事関数が小さい材料(Caなど)からなる第1陰極層、
105b…第1陰極層材料より仕事関数の大きい材料(Alなど)からなる第2陰極層、
106……第1封止層(LiFなどのアルカリ金属元素またはアルカリ土類金属元素のハロゲン化物)、107…第2封止層(アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの防湿性樹脂)、
108…封止用のガラス板、200…有機EL素子、
201…透明基板(ガラス板など)、202…透明な陽極、203…正孔注入輸送層、
204…電子輸送発光層、205…陰極、
206…無機封止層(SiO2、LiF、GeSなどのバリア性の高い無機化合物)、
207…接着剤(低吸湿性の光硬化性接着剤、エポキシ系接着剤など)、
208…気密性の板または箔(ガラス板、金属板、プラスチック板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Source electrode, 3 ... Drain electrode, 4 ... Organic-semiconductor layer, 5 ... Gate insulating film,
6 ... Gate electrode, 10 ... Organic TFT, 10S ... Switching transistor,
10D: driving transistor, 11, 11S, 11D: gate electrode,
12 ... Gate insulating film, 13, 13S, 13D ... Source electrode,
14, 14S, 14D ... drain electrode, 15 ... organic semiconductor layer, 16 ... wiring,
17 ... Connection plug, 18 ... Protective film, 19 ... Connection plug,
20, 20R, 20G, 20B ... organic EL element, 21 ... anode,
22 ... Insulating film with window, 23 ... Organic semiconductor layer, 24 ... Cathode,
25 ... Luminance signal holding capacitor, 30 ... Sealing structure,
31 ... 1st sealing layer (LiF layer etc.), 32 ... Organic polymer resin material,
33 ... 2nd sealing layer (SiN layer etc.), 34 ... moisture proof resin, 35 ... sealing structure,
36 ... Organic polymer resin material (PES plate, etc.), 40 ... Subpixel, 41 ... Vertical scanning circuit,
42: horizontal scanning circuit, 43: vertical selection line, 44: horizontal selection line, 45: power supply line,
51, 52 ... via hole, 53 ... window opening, 61 ... organic polymer resin substrate,
62 ... 3rd sealing layer (SiN layer etc.), 100 ... Organic EL element,
101 ... Transparent substrate (glass plate, etc.), 102 ... Transparent anode, 102a ... Terminal portion of anode,
103 ... hole injection transport layer, 104 ... light emitting layer, 105 ... cathode,
105a: a first cathode layer made of a material having a small work function (Ca, etc.),
105b ... a second cathode layer made of a material (such as Al) having a work function larger than that of the first cathode layer material;
106... First sealing layer (halide of alkali metal element or alkaline earth metal element such as LiF), 107... Second sealing layer (moisture-proof resin such as acrylic resin or epoxy resin),
108 ... Glass plate for sealing, 200 ... Organic EL element,
201 ... Transparent substrate (glass plate etc.), 202 ... Transparent anode, 203 ... Hole injection transport layer,
204 ... Electron transport light emitting layer, 205 ... Cathode,
206 ... inorganic sealing layer (inorganic compounds having high barrier properties such as SiO 2 , LiF, GeS),
207 ... Adhesive (low hygroscopic photo-curing adhesive, epoxy adhesive, etc.)
208 ... Airtight plate or foil (glass plate, metal plate, plastic plate)
Claims (22)
前記機能性有機物層への外部物質の侵入を阻止する第1の封止層が、前記機能性有機 物層を直接又は間接的に被覆するように設けられ、
前記機能性有機物層への外部物質の侵入を阻止する第2の封止層を少なくとも一方の 主面に備えた有機高分子樹脂材が、少なくとも前記第1の封止層の前記基板側とは反対 側の面に防湿性樹脂によって貼り付けられており、前記機能性有機物層及び前記第1の 封止層が前記有機高分子樹脂材と前記第2の封止層と前記防湿性樹脂とによって封止さ れている
ことを特徴とする、機能性有機物素子。 In a functional organic element in which a functional organic layer is provided on a substrate,
A first sealing layer for preventing an external substance from entering the functional organic material layer is provided so as to directly or indirectly cover the functional organic material layer;
An organic polymer resin material provided with at least one main surface of a second sealing layer for preventing an external substance from entering the functional organic material layer is at least the substrate side of the first sealing layer. The functional organic layer and the first sealing layer are bonded to the opposite surface by a moisture-proof resin, and the organic polymer resin material, the second sealing layer, and the moisture-proof resin are used as the functional organic material layer and the first sealing layer. A functional organic element characterized by being sealed.
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