JP3672127B2

JP3672127B2 - 光学的素子の製造方法及び光学的素子

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Publication number: JP3672127B2
Application number: JP08081396A
Authority: JP
Inventors: 靖典鬼島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2016-03-08
Also published as: JPH09245964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的素子の製造方法及び光学的素子に関し、自発光の平面型ディスプレイであって、特に、有機薄膜を電界発光層に用いる有機電界発光ディスプレイに好適な光学的素子の製造方法、及びその光学的素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディア指向の商品を初めとして、人間と機械とのインターフェースの重要性が高まってきている。人間がより快適に効率良く機械操作するためには、操作される機械からの情報を誤りなく、簡潔に、瞬時に、充分な量で取り出す必要があり、そのために、ディスプレイを初めとする様々な表示素子について研究が行われている。
【０００３】
また、機械の小型化に伴い、表示素子の小型化、薄型に対する要求も日々、高まっているのが現状である。
【０００４】
例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、ノート型ワードプロセッサなどの、表示素子一体型であるラップトップ型情報処理機器の小型化には目を見張る進歩があり、それに伴い、その表示素子である液晶ディスプレイに関しての技術革新も素晴らしいものがある。
【０００５】
今日、液晶ディスプレイは、様々な製品のインターフェースとして用いられており、ラップトップ型情報処理機器はもちろんのこと、小型テレビや時計、電卓を初めとして、我々の日常使用する製品に多く用いられている。
【０００６】
これらの液晶ディスプレイは液晶が低電圧駆動、低消費電力であるという特徴を生かし、小型から大容量表示デバイスに至るまで、人間と機械のインターフェースとして、表示素子の中心として研究されてきた。
【０００７】
しかし、この液晶ディスプレイは自発光性でないため、バックライトを必要とし、このバックライト駆動に、液晶を駆動するよりも大きな電力を必要とするため、結果的に内蔵蓄電池等では使用時間が短くなり、使用上の制限がある。
【０００８】
更に、液晶ディスプレイは、視野角が狭いため、大型ディスプレイ等の大型表示素子には適していないと共に、液晶分子の配向状態による表示方法であるので、視野角の中においても、角度によりコントラストが変化してしまうのも大きな問題である。
【０００９】
また、駆動方式から考えれば、駆動方式の一つであるアクティブマトリクス方式は、動画を扱うに十分な応答速度を示すが、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動回路を用いるため、画素欠陥により画面サイズの大型化が困難である。ＴＦＴ駆動回路を用いることは、コストダウンの点から考えても好ましくない。
【００１０】
別の駆動方式である、単純マトリクス方式は、低コストである上に画面サイズの大型化が比較的容易であるが、動画を扱うに十分な応答速度を有していないという問題がある。
【００１１】
これに対し、自発光性表示素子は、プラズマ表示素子、無機電界発光素子、有機電界発光素子等が研究されている。
【００１２】
プラズマ表示素子は低圧ガス中でのプラズマ発光を表示に用いたもので、大型化、大容量化に適しているものの、薄型化、コストの面での問題を抱えている。また、駆動に高電圧の交流バイアスを必要とし、携帯用デバイスには適していない。
【００１３】
無機電界発光素子は、緑色発光ディスプレイ等が商品化されたが、プラズマ表示素子と同様に、交流バイアス駆動であり、駆動には数百Ｖ必要であり、またフルカラー化は困難であると思われる。
【００１４】
一方、有機化合物による電界発光現象は、1960年代前半に、強く螢光を発生するアントラセン単結晶へのキャリア注入による発光現象が発見されて以来、長い期間、研究されてきたが、低輝度、単色で、しかも単結晶であったため、有機材料へのキャリア注入という基礎的研究として行われていた。
【００１５】
しかし、1987年にEastman Kodak 社のTangらが低電圧駆動、高輝度発光が可能なアモルファス発光層を有する積層構造の有機薄膜電界発光素子を発表して以来、各方面で、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の発光、安定性、輝度上昇、積層構造、作製方法等の研究開発が盛んに行われている。
【００１６】
さらに、有機材料の特徴であるが、分子設計等により様々な新規材料が発明され、直流低電圧駆動、薄型、自発光性等の優れた特徴を有する、有機電界発光表示素子のカラーディスプレイへの応用研究も盛んに行われ始めている。
【００１７】
有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子と称することがある。）は、１μｍ以下の膜厚であり、電流を注入することにより電気エネルギーを光エネルギーに変換して面状に発光するなど、自発光型の表示デバイスとして理想的な特徴を有している。
【００１８】
図22は、従来の有機ＥＬ素子10の一例を示す。この有機ＥＬ素子10は、透明基板（例えばガラス基板）６上に、ＩＴＯ（Indium tin oxide）透明電極５、ホール輸送層４、発光層３、電子輸送層２、陰極（例えばアルミニウム電極）１を例えば真空蒸着法で順次製膜したものである。
【００１９】
そして、陽極である透明電極５と陰極１との間に直流電圧17を選択的に印加することによって、透明電極５から注入されたキャリアとしてのホールがホール輸送層４を経て、また陰極１から注入された電子が電子輸送層２を経て移動し、電子−ホールの再結合が生じ、ここから所定波長の発光18が生じ、透明基板６の側から観察できる。
【００２０】
発光層３には、例えばアントラセン、ナフタリン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン等の発光物質を使用してよい。これは、電子輸送層２に含有させることができる。
【００２１】
図23は、別の従来例を示すものであり、この例においては、発光層３を省略し、電子輸送層２に上記の亜鉛錯体又は螢光物質との混合物を含有させ、電子輸送層２とホール輸送層４との界面から所定波長の発光18が生じるように構成した有機ＥＬ素子20を示すものである。
【００２２】
図24は、上記の有機ＥＬ素子の具体例を示す。即ち、各有機層（ホール輸送層４、発光層３又は電子輸送層２）の積層体を陰極１と陽極５との間に配するが、これらの電極をマトリクス状に交差させてストライプ状に設け、輝度信号回路40、シフトレジスタ内蔵の制御回路41によって時系列に信号電圧を印加し、多数の交差位置（画素）にてそれぞれ発光させるように構成している。
【００２３】
従って、このような構成により、ディスプレイとして勿論、画像再生装置としても使用可能となる。なお、上記のストライプパターンを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色毎に配し、フルカラー又はマルチカラー用として構成することができる。
【００２４】
こうした有機ＥＬ素子を用いた、複数の画素からなる表示デバイスにおいて、発光する有機薄膜層２、３、４は一般に、透明電極５と金属電極１との間に挟まれており、透明電極５側に発光する。
【００２５】
しかし、上記のような有機ＥＬ素子も、なお未解決の問題を有している。
【００２６】
例えば、これらの有機電界発光素子の劣化が大きな問題であるが、この劣化要因は、発光に伴う発熱による有機材料の熱劣化や、作製時に混入された水分や酸素の影響によるもの、また、カソード電極の酸化による有機層との剥離等が考えられているものの、明らかではなく、これらの原因の複合要因であると考えられる。
【００２７】
有機電界発光素子をディスプレイデバイス等に応用する際、上記のような要因が、素子の寿命に及ぼす影響が大きな問題である。従って、有機層及び金属電極を保護するために封止膜を設け、その後に引き続いて封止膜構造まで真空一貫作製することが望ましい。
【００２８】
しかしながら、例えば絶縁性の封止膜を設ける場合、これを真空蒸着装置の中で作製する際、絶縁性の封止膜の蒸着時における輻射熱の影響が大きく、発光層を初めとする有機層に対する影響が懸念されることが判明した。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、有機層の劣化が殆ど生じず、大気中でも良好な安定性を示す長寿命の光学的素子の製造方法、及びその光学的素子を提供することを目的としている。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、帯状パターンの陽極上に、発光領域を含む有機層と陰極とをこの順に共通のマスクによって同一パターンに真空成膜した後に、真空を保持したまま、前記陰極及び前記有機層をこれらの表面及び側面の全体に亘って覆う導電性封止膜を前記陽極と交差した帯状パターンに形成し、更に真空を保持したまま、前記陽極と前記陰極とが重なる位置において前記導電性封止膜を覆う絶縁性封止膜を形成する、光学的素子の製造方法に係るものである。
また、本発明は、帯状パターンの陽極上に、発光領域を含む有機層と陰極とがこの順に同一パターンに成膜され、前記陰極及び前記有機層をこれらの表面及び側面の全体に亘って覆う導電性封止膜が前記陽極と交差した帯状パターンに形成され、前記陽極と前記陰極とが重なる位置において前記導電性封止膜を覆う絶縁性封止膜が形成されている光学的素子も提供するものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法においては、前記導電性封止膜上に、真空を保持したまま絶縁性封止膜を形成する際、導電性封止膜及び絶縁性封止膜を真空蒸着法により順次形成することが望ましい。
【００３３】
そして、上記の素子は、透明電極を設けた光学的に透明な基体の前記透明電極上に、有機ホール輸送層、有機発光層及び／又は有機電子輸送層、金属電極、導電性封止膜及び絶縁性封止膜を真空成膜条件下で順次積層することが望ましい。
【００３４】
これにより、上記の方法は、好適な有機電界発光素子の製造方法となり、この素子はカラーディスプレイ用の素子として好適なものとなる。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を実施例について詳細に説明する。
【００３６】
例１
図１は、本発明に基づく例１により製造された有機ＥＬ素子３１を示す断面図である。図１は、図２の如く、ガラス基板６上にドット状に多数形成された画素ＰＸの一つを示したものであってよい。
【００３７】
本例による有機ＥＬ素子は、図１に示すように、ガラス基板６上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極５（アノード）、ホール輸送層４、電子輸送層を兼ねた発光層３、及びリチウム−アルミニウム（ＬｉＡｌ）合金からなる電極１（カソード）が積層されたものであり、前述した図２３と同じシングルへテロ型の積層体を構成している。
【００３８】
そして、電極１上には、導電性封止膜７及び絶縁性封止膜８が素子の側面を覆う如くに順次形成されている。これらの封止膜は、後述する真空蒸着装置を用い、本例の方法により成膜されたものである。
【００３９】
なお、図１に示した構造は、図22に示した電子輸送層２が独立して設けられているダブルヘテロ型の有機ＥＬ素子にも適用することができる。
【００４０】
図２は、真空蒸着装置により作製した有機ＥＬ素子30の具体例を示す平面図である。即ち、サイズＬが30mm×30mmのガラス基板６上に、サイズｌが２mm×２mmのＩＴＯ透明電極５を上記した真空蒸着装置により約 100nmの厚さで蒸着後に、全面にＳｉＯ₂９を蒸着し、これを所定の画素パターンにエッチングして多数の開口15を形成し、ここに透明電極５をそれぞれ露出させる。従って、ＳｉＯ₂によって２mm×２mmの発光領域（画素）ＰＸに対し図３に示す蒸着マスク22を用いて各有機層４、３及び金属電極１を順次形成する。
【００４１】
図３は、本例における有機ＥＬ素子を作製するために用いた各種の蒸着マスクの位置関係を模式的に示した平面図であって、各マスクの開口部を示したものである。即ち、マスク２２の開口部２２ａにより上記した有機層４、３及び電極１が形成され、次に、マスク２３の開口部２３ａによりＩＴＯ透明電極５と直交して同列の各素子上を帯状に導電性封止膜７が形成され、最後にマスク２４の開口部２４ａにより各素子毎に絶縁性封止膜８が形成されて、図１のような形状の素子が作製される。
【００４２】
これらの各マスク22、23、24は、図４のような真空蒸着装置11の中に配置されている。この装置の内部には、アーム12の下に固定された一対の支持手段13が設けられ、この双方の固定手段13、13の間には、透明ガラス基板６を下向きにし、マスク22、23、24をセットできるステージ機構（図示省略）が設けられている。そして、ガラス基板及びマスクの下方には、所定個数の各種蒸着源28を配置する。各蒸着源は、電源29による抵抗加熱方式で加熱される。この加熱には、必要に応じてＥＢ（電子線）加熱方式等も使用される。
【００４３】
次に、本例による有機ＥＬ素子の具体的な製造プロセスを説明する。
【００４４】
図５は、前述した図２と同じガラス基板６上にＩＴＯ透明電極５を蒸着後に、全面にＳｉＯ₂９を蒸着し、これを所定の画素パターンにエッチングして多数の開口15を形成し、開口部15に透明電極５を露出させた状態を示す平面図であって、一部を省略して示したものである。そして、以下、図６〜図11に示す各製造段階は、図５のａ部のＡ−Ａ断面で示したものである。
【００４５】
まず、図５に示すように、30mm×30mmのガラス基板６上に膜厚約 100nmで設けたＩＴＯ透明電極５上に、ＳｉＯ₂９を蒸着し、これをパターニングして２mm×２mmの発光領域15以外をマスクした有機ＥＬ素子作製用のセルを作製した。
【００４６】
これにより、図８の状態が形成される。つまり、図６は図５のＡ−Ａ線断面図、そして、図７は図６の VII−VII 線断面図であり、いずれもＩＴＯ透明電極５が形成された状態を示し、図８はこの透明電極５上にＳｉＯ₂が蒸着されてパターニングされた状態を示している。
【００４７】
次に、上記のように作製したセルを図４に示した真空蒸着装置に入れ、図９のように蒸着マスク22を用いてＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）４，４’−ジアミノビフェニル）（図15の構造式参照）を真空蒸着法により真空下で約50nmの厚みに蒸着した（蒸着速度２〜４Å/sec）。これにより、マスク22の開口22ａからＴＰＤを蒸着し、ホール輸送層４を形成した。
【００４８】
続いて、同じ蒸着マスクのままで、上記の如く蒸着されたホール輸送層４の上にアルミニウム−キノリン錯体であるＡｌｑ₃（トリス（８−キノリノール）アルミニウム）（図14の構造式参照）を約50nmの厚みに蒸着し（蒸着速度２〜４Å/sec）、発光層（電子輸送層も兼ねたもの：以下、同様）３を形成した。
【００４９】
続いて、同じ蒸着マスクのままで、上記の発光層３の上にカソード電極としてＬｉＡｌ合金（Ｌｉ含有率 2.5％）を約２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度11〜13Å/sec）金属電極１を形成した。
【００５０】
次に、図10のように、マスクを蒸着マスク23に変えて上記金属電極１上に金（Ａｕ）を約10ｋÅの厚みに蒸着した（蒸着速度30〜40Å/sec）。これにより、マスク23の開口23ａから金を蒸着し、図示の如く有機層４、３及び電極１の積層体の表面を覆うように導電性封止膜７を形成した。
【００５１】
最後に、図11のように、マスクを蒸着マスク24に変えて上記導電性封止膜７の上にＳｉＯ₂を２ｋÅの厚みに蒸着した（蒸着速度50〜60Å/sec）。これにより、マスク24の開口24ａからＳｉＯ₂を蒸着し、上記の導電性封止膜７を覆う絶縁性封止膜８を形成して、図１に示すような有機ＥＬ素子31を作製した。
【００５２】
このようにして、本例は、同じ真空蒸着装置の中で、有機層から絶縁性封止膜までを蒸着マスクを変えるだけで連続して（真空一貫プロセスで）蒸着するため、素子製造中に素子が大気に曝されることなく、製造することができる。
【００５３】
図12は、上記のようにして製造した図11の一部分の拡大断面図（図３及び図５のＡ−Ａ線断面に相当）であり、図13は図12のXIII−XIII線断面図（図３及び図５のＢ−Ｂ線断面に相当）である。
【００５４】
こうして作製された有機ＥＬ素子を作製後に１ケ月間大気中に放置した後、この素子の特性を測定したところ、印加電圧６Ｖで約1200cd/m²の輝度を得ることができ、この結果は素子作製直後に測定した結果と殆ど変わらなかった。また、ダークスポットも殆ど発生せず、封止膜７及び８による封止の効果が顕著であった。
【００５５】
本例によれば、電極１上に設けられる導電性封止膜７が同じ真空蒸着装置の中で連続して成膜されるので、この導電性封止膜７が下層に在る有機層及び電極を保護し、電極１の酸化を阻止する作用があるのに加え、更にこの上をＳｉＯ₂からなる絶縁性封止膜８で封止することにより、電極１の酸化防止及び有機層の劣化防止の効果が一層強められる。
【００５６】
そして、金からなる導電性封止膜７を絶縁性封止膜８の下に介在させているため、絶縁性封止膜８の蒸着時の輻射熱による有機層の劣化が防止される。このためには、導電性封止膜７は蒸着時のバッファ層として厚めに形成されることを要し、上記の厚み（約10ｋÅ）は十分なものである。
【００５７】
なお、導電性封止膜７が金属等の熱伝導性の良い材料からなる場合には、上記の輻射熱を効率良く放散する作用が期待でき、有機層の劣化防止に有利であると考えられる。
【００５８】
しかも、有機層から上を同じ真空蒸着装置の中で連続して形成するため、生産性が高く、製造中に大気中の酸素の影響がない。また、上記の各封止膜によって、大気中での使用下でも良好な安定性を有する有機ＥＬ素子が得られる。
【００５９】
そして、本例による上記した各効果は、後述する本発明に基づく他の例においても同様に得られるものである。
【００６０】
例２
この例においても本発明に基づいて、上記した例１と同様に、図９に示した蒸着マスク２２を用いて発光層３までを形成した。この発光層３までは使用する材料等は例１と同じである（後述する各例についても同様）ので、その説明は省略する。
【００６１】
続いて、同じ蒸着マスクのままで、上記発光層３の上にカソード電極としてリチウム−アルミニウム（ＬｉＡｌ）合金（リチウム含有率 2.5％）を約２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度11〜13Å/sec）金属電極１を形成した。
【００６２】
次に、マスクを蒸着マスク23に変えて上記金属電極１上に金（Ａｕ）を約10ｋÅの厚みに蒸着し（蒸着速度30〜40Å/sec）、導電性封止膜７を形成した。
【００６３】
最後に、マスクを蒸着マスク24に変えて、上記導電性封止膜７の上にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度50〜60Å/sec）絶縁性封止膜８を形成し、図16のように有機ＥＬ素子32を作製した。
【００６４】
こうして作製された有機ＥＬ素子を作製後に１ケ月間大気中に放置した後、この素子の特性を測定したところ、印加電圧６Ｖで約1100cd/m²の輝度を得ることができ、この結果は素子作製直後に測定した結果と殆ど変わらなかった。また、ダークスポットも殆ど発生せず、封止膜７及び８による封止の効果がみられた。
【００６５】
例３
この例においても本発明に基づいて、上記した例１と同様にして形成した発光層３の上に、同じ蒸着マスクのままでカソード電極としてストロンチウム−アルミニウム（ＳｒＡｌ）合金（ストロンチウム含有率２％）を約２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度１１〜１３Å／ｓｅｃ）金属電極１を形成した。
【００６６】
次に、マスクを蒸着マスク23に変えて、上記の金属電極１上に金（Ａｕ）を約10ｋÅの厚みに蒸着し（蒸着速度30〜40Å/sec）、導電性封止膜７を形成した。
【００６７】
最後に、マスクを蒸着マスク24に変えて、上記導電性封止膜７の上にＳｉＯ₂を２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度50〜60Å/sec）絶縁性封止膜８を形成し、図17のように有機ＥＬ素子33を作製した。
【００６８】
こうして作製された有機ＥＬ素子を作製後に１ケ月間大気中に放置した後、この素子の特性を測定したところ、印加電圧７Ｖで約1000cd/m²の輝度を得ることができ、この結果は素子作製直後に測定した結果と殆ど変わらなかった。また、ダークスポットも殆ど発生せず、封止膜７及び８による封止の効果がみられた。
【００６９】
例４
この例においても本発明に基づいて、上記した例１と同様に形成した発光層３の上に、同じ蒸着マスクのままでカソード電極としてストロンチウム−アルミニウム（ＳｒＡｌ）合金（ストロンチウム含有率２％）を約２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度１１〜１３Å／ｓｅｃ）金属電極１を形成した。
【００７０】
次に、マスクを蒸着マスク23に変えて、上記の金属電極１上に金（Ａｕ）を約10ｋÅの厚みに蒸着し（蒸着速度30〜40Å/sec）、導電性封止膜７を形成した。
【００７１】
最後に、マスクを蒸着マスク24に変えて、上記導電性封止膜７の上にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度50〜60Å/sec）絶縁性封止膜８を形成し、図18のように有機ＥＬ素子34を作製した。
【００７２】
こうして作製された有機ＥＬ素子を作製後に１ケ月間大気中に放置した後、この素子の特性を測定したところ、印加電圧８Ｖで約1200cd/m²の輝度を得ることができ、この結果は素子作製直後に測定した結果と殆ど変わらず、封止膜７及び８による封止の効果がみられた。
【００７３】
例５
この例は比較例として、上記した例１と同様に形成した発光層３の上に、同じ蒸着マスクのままでカソード電極として上記した例３と同じく、ストロンチウム−アルミニウム（ＳｒＡｌ）合金（ストロンチウム含有率２％）を約２ｋÅの厚みで蒸着して（蒸着速度１１〜１３Å／ｓｅｃ）金属電極１を形成した。
【００７４】
最後に、マスクを蒸着マスク２４に変えて、上記の金属電極１上にＳｉＯ₂を２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度５０〜６０Å／ｓｅｃ）絶縁性封止膜８を形成し、図１９のように有機ＥＬ素子３５を作製した。従って、この例は導電性封止膜７を設けないものとなっている。
【００７５】
こうして作製された有機ＥＬ素子を作製直後に測定したところ、絶縁性封止膜８の蒸着時に発生する輻射熱で有機層が劣化しており、殆ど発光が見られなかった。従って、上記した例３のように導電性封止膜を絶縁性封止膜の下に隣接して設ける効果が証明された。
【００７６】
例６
この例も比較例として、上記した例１と同様に形成した発光層３の上に、同じマスクのままでカソード電極として上記した例１と同じく、リチウム−アルミニウム（ＬｉＡｌ）合金（リチウム含有率２．５％）を約２ｋÅの厚みで蒸着して（蒸着速度１１〜１３Å／ｓｅｃ）金属電極１を形成した。
【００７７】
この後に、蒸着装置内を一旦、真空から大気圧に戻し、更に再度、真空に引いた。
【００７８】
次に、マスクを蒸着マスク23に変えて、上記の金属電極１上に金（Ａｕ）を約10ｋÅの厚みに蒸着し（蒸着速度30〜40Å/sec）、導電性封止膜７を形成した。
【００７９】
最後に、マスクを蒸着マスク24に変えて、上記導電性封止膜７の上にＳｉＯ₂を２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度50〜60Å/sec）絶縁性封止膜８を形成し、図20のように有機ＥＬ素子36を作製した。
【００８０】
こうして作製された有機ＥＬ素子を作製後に１ケ月間大気中に放置した後、この素子の特性を測定したところ、印加電圧13Ｖで約500cd/m²の輝度を得ることができたが、この結果は素子作製直後に測定した結果に比べて大きく劣化していた。また、ダークスポットも大量に発生していた。
【００８１】
即ち、導電性封止膜７の形成前に素子が大気に曝されたことによる悪影響が顕著に現れており、導電性封止膜７の形成も真空条件下で行うことの重要性が証明された。
【００８２】
例７
この例においては、上記した例１と同様に形成した発光層３の上に、同じマスクのままでカソード電極として上記した例１と同じく、リチウム−アルミニウム合金（ＬｉＡｌ）（リチウム含有率２．５％）を約２ｋÅの厚みで蒸着して（蒸着速度１１〜１３Å／ｓｅｃ）金属電極１を形成した。
【００８３】
次に、マスクを蒸着マスク23に変えて、上記の金属電極１上に金（Ａｕ）を約10ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度30〜40Å/sec）導電性封止膜７を形成した。
【００８４】
この後に、蒸着装置内を一旦、真空から大気圧に戻し、更に再度、真空に引いた。
【００８５】
最後に、マスクを蒸着マスク24に変えて、上記の導電性封止膜７上にＳｉＯ₂を２ｋÅの厚みに蒸着して（蒸着速度50〜60Å/sec）絶縁性封止膜８を形成し、図21のように有機ＥＬ素子37を作製した。
【００８６】
こうして作製された有機ＥＬ素子を作製後に１ケ月間大気中に放置した後、この素子の特性を測定したところ、印加電圧９Ｖで約900cd/m²の輝度を得ることができたが、この結果は素子作製直後に測定した結果に比べて劣化していた。また、ダークスポットも増加していた。
【００８７】
即ち、絶縁性封止膜８の形成前に素子が大気に曝されたことによる悪影響が現れており、全ての成膜を真空条件下で行うことの重要性が証明された。
【００８８】
以上、本発明の実施例を説明したが、上述の実施例は本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８９】
例えば、アノード電極、電子輸送層、ホール輸送層、カソード電極の材料は、適宜選択して使用可能である。ホール輸送層であるならば、ジアミン誘導体、ベンジジン誘導体、スチリルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、ヒドラゾン誘導体等のホール輸送性有機物質を用いてもよい。同様に、電子輸送層には、キノリノール誘電体、ペリレン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体等の電子輸送性有機物質を用いてもよい。
【００９０】
また、発光層はホスト−ゲスト系発光層でももちろんよく、その場合、ゲスト材料としては、昇華性をもつ材料であれば何でもよく、螢光性を有する色素に限定されない。例えばキナクリドンのような顔料でもよい。
【００９１】
発光層が電子輸送層又はホール輸送層としての作用を兼ね備えたシングルヘテロ型の有機ＥＬ素子としてもよい。
【００９２】
また、カソード電極材料については、上述した材料以外にも、効率良く電子を注入するために、電極材料の真空準位からの仕事関数の小さい金属を用いるのが好ましく、例えば、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、リチウム（Ｌｉ）等の低仕事関数の金属を単体で、または他の金属との合金として安定性を高めて使用してもよい。
【００９３】
また、本発明においては、アノード電極側から有機電界発光を取り出すため、アノード電極にはＩＴＯを透明電極として用いたが、もちろん効率良くホールを注入するために、アノード電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えば金、二酸化スズ−アンチモン混合物（ＳｎＯ₂＋Ｓｂ）、酸化亜鉛−アルミニウム混合物（ＺｎＯ＋Ａｌ）等の電極を用いてもよい。
【００９４】
また、導電性封止膜は金属材料以外の材料でもよく、例えばポリオキサジアゾールからなる導電性有機材料を蒸着後に紫外線による硬化を施し、蒸着重合を行ってもよい。導電性金属材料は良導電性を示すものであればよく、例えばタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属を単体で或いは合金で用いてもよい。また、ダイヤモンドライクカーボン薄膜に少数キャリアをドープしたような導電性封止膜を用いてもよい。但し、酸化され難い材料を用いることが好ましい。
【００９５】
また、絶縁性封止膜の材料としては、蒸着可能な材料であれば何でもよく、例えば一酸化ケイ素（ＳｉＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ₂）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線加熱蒸着法、スパッタリング法等により作製可能である。
【００９６】
なお、上述した実施例は、モノカラー用の有機ＥＬ素子を主として説明したが、発光材料を選択することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色を発光するフルカラー用、又はマルチカラー用の有機ＥＬ素子を上述した方法で作製することができる。その他、本発明は、ディスプレイ用としてだけでなく、光源用としても使用可能な有機ＥＬ素子に適用できると共に、他の光学的用途にも適用することができる。
【００９７】
【発明の作用効果】
本発明は、上述した如く、発光領域を含む有機層の積層体上に電極が設けられている光学的素子を製造するに際し、帯状パターンの陽極上に、発光領域を含む有機層と陰極とをこの順に共通のマスクによって同一パターンに真空成膜した後に、真空を保持したまま、前記陰極及び前記有機層をこれらの表面及び側面の全体に亘って覆う導電性封止膜を前記陽極と交差した帯状パターンに形成し、更に真空を保持したまま、前記陽極と前記陰極とが重なる位置において前記導電性封止膜を覆う絶縁性封止膜を形成しているので、大気による陰極の酸化が防止されると共に、導電性封止膜の上に絶縁性封止膜を形成する場合にその形成時の輻射熱による有機層の劣化を防止することができ、しかも絶縁性封止膜によって陰極の酸化及び有機層の劣化を防止する効果を一層強めることができる。従って、大気中でも良好な安定性を示し、長寿命の光学的素子を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図２】同有機ＥＬ素子の具体例の平面図である。
【図３】同有機ＥＬ素子の製造に用いる各種マスクの位置関係を示す拡大平面図である。
【図４】同有機ＥＬ素子の製造に用いる真空蒸着装置の概略断面図である。
【図５】同有機ＥＬ素子の製造においてガラス基板上に蒸着したＳｉＯ₂を所定の画素パターンにエッチングした状態を示す平面図である。
【図６】同有機ＥＬ素子の製造プロセスの一段階を示す要部の概略断面図である。
【図７】図６の VII−VII 線断面図である。
【図８】同製造プロセスの他の一段階を示す要部の概略断面図である。
【図９】同製造プロセスの他の一段階を示す要部の概略断面図である。
【図１０】同製造プロセスの他の一段階を示す要部の概略断面図である。
【図１１】同製造プロセスの更に他の一段階を示す要部の概略断面図である。
【図１２】同完成した有機ＥＬ素子の要部を示す拡大断面図てある。
【図１３】図12のXIII−XIII線断面図である。
【図１４】同有機ＥＬ素子の発光層材料として使用するアルミニウム−キノリン錯体の構造式である。
【図１５】同有機ＥＬ素子のホール輸送層材料として使用するＴＰＤの構造式である。
【図１６】本発明の他の実施例による有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図１７】本発明の他の実施例による有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図１８】本発明の更に他の実施例による有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図１９】本発明の比較例による有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図２０】本発明の他の比較例による有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図２１】本発明の更に他の比較例による有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図２２】従来例による有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
【図２３】他の従来例による有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図２４】同有機ＥＬ素子の具体例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１…電極（カソード）、２…電子輸送層、３…発光層、４…ホール輸送層、
５…ＩＴＯ透明電極、６…ガラス基板、７…導電性封止膜、
８…絶縁性封止膜、９…ＳｉＯ₂膜、11…真空蒸着装置、15…開口、
22、23、24…マスク、22ａ、23ａ、24ａ…開口部、28…蒸着源、29…電源、
30、31、32、33、34、35、36、37…有機ＥＬ素子、ＰＸ…画素

Claims

帯状パターンの陽極上に、発光領域を含む有機層と陰極とをこの順に共通のマスクによって同一パターンに真空成膜した後に、真空を保持したまま、前記陰極及び前記有機層をこれらの表面及び側面の全体に亘って覆う導電性封止膜を前記陽極と交差した帯状パターンに形成し、更に真空を保持したまま、前記陽極と前記陰極とが重なる位置において前記導電性封止膜を覆う絶縁性封止膜を形成する、光学的素子の製造方法。
導電性封止膜及び絶縁性封止膜を真空蒸着法により順次形成する、請求項１に記載した方法。
有機電界発光素子を製造する、請求項１に記載した方法。
透明電極を設けた光学的に透明な基体の前記透明電極上に、有機ホール輸送層、有機発光層及び／又は有機電子輸送層、金属電極、導電性封止膜及び絶縁性封止膜を真空成膜条件下で順次積層する、請求項３に記載した方法。
カラーディスプレイ用の素子を製造する、請求項３に記載した方法。
帯状パターンの陽極上に、発光領域を含む有機層と陰極とがこの順に同一パターンに成膜され、前記陰極及び前記有機層をこれらの表面及び側面の全体に亘って覆う導電性封止膜が前記陽極と交差した帯状パターンに形成され、前記陽極と前記陰極とが重なる位置において前記導電性封止膜を覆う絶縁性封止膜が形成されている光学的素子。
有機電界発光素子として構成されている、請求項６に記載した光学的素子。
透明電極を設けた光学的に透明な基体の前記透明電極上に、有機ホール輸送層、有機発光層及び／又は有機電子輸送層、金属電極、導電性封止膜及び絶縁性封止膜が順次積層されている、請求項７に記載した光学的素子。
カラーディスプレイ用の素子として構成されている、請求項７に記載した光学的素子。