JP4974368B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
この発光層は有機物からなり、大気中の酸素や水分により劣化し易いため、通常、封止缶や封止キャップと称される筐体で素子表面を密閉している(特許文献1)。さらに封止缶内に湿気や酸素を吸着するゲッター剤を予め塗布しておくことで、発光層の劣化を長期間抑制している。
又、無機膜(窒化シリコン膜)や高分子膜からなる保護膜で有機発光層を被覆する技術も開発されている(特許文献2,3)。
一方、封止缶を用いずに保護膜のみで素子を封止する場合、発光層の劣化を長期間抑制することが困難である。この原因の1つとして、スパッタや蒸着により無機膜を素子表面に被覆する際、素子側面に被膜が充分に回り込まず、有機発光層の側面から酸素や水分が侵入することが考えられる。
このような構成とすると、最外側の第2の無機膜と、比較的厚いポリマー膜とによって、外部の湿気や酸素が有機発光層に到達することを防止する。又、ポリマー膜には有機発光層を劣化させる有害成分が含まれていることが多いが、比較的疎な第1の無機膜が特性上、有機発光層の側面に回り込んで形成され、有機発光層を完全に覆うので、外部の湿気や酸素、並びに上記有害成分が有機発光層に到達することを防止する。その結果、発光特性の劣化が少なくなる。
又、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、少なくとも前記上部電極の上面及び側面並びに前記有機発光層の側面を連続して第1の無機膜で覆い、前記第1の無機膜をポリマー膜で覆い、前記ポリマー膜を第2の無機膜で覆い、かつ前記第1の無機膜を誘導結合プラズマCVDにより形成するものである。
有機発光層4は、陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子とを再結合させて発光させる層である。この実施形態では、有機発光層4からの光は透明基板30の下面側に出射され、ボトムエミッションタイプの有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する。又、この実施形態では、基板側電極2は図1の左右方向に短冊状に延びる一方、有機発光層4及び上部電極6は基板側電極2と垂直な方向に短冊状に延び、基板側電極2と上部電極6との重なり部分が画素を構成するパッシブマトリックス方式となっている。
本発明においては、有機発光膜の劣化を防止するために、後述する3層の膜を有機発光膜の上に形成する点から、有機発光膜の上面へ出射するトップエミッションタイプより、ボトムエミッションタイプの方が好ましい。
基板側電極2としては、例えば、金;ポリアニリン;ITO(InO3−SnO2)、SnO:Sb等の酸化スズ、ZnO:Al等の酸化亜鉛からなる導電性透明膜を用いることができる。基板側電極2の極性は陽極(ホール注入電極)でも陰極でもよいが、ITO膜の場合は陽極として機能する。
上部電極6としては、例えばアルミニウム、マグネシウム、Al−Li合金、Al−Mg合金、Al−Nd合金、Al−Mg合金等の金属や合金の膜を用いることができる。基板側電極2を陽極とする場合、対極は陰極となるので、上部電極6として仕事関数の小さい金属又は合金を用いることが好ましい。
有機発光層4の組成も有機EL素子に用いる従来公知の組成(例えば低分子蛍光色素、有機金属錯体、高分子材料等の有機化合物)を用いることができる。有機発光層4として具体的には、例えば8−ハイドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)が挙げられる。有機発光層4を多層とする場合、例えばホール輸送層としてはトリフェニルアミン誘導体を、発光層および電子輸送層としてAlq3を用いることができる。
第1の無機膜12は、上部電極6の上面及び側面並びに有機発光層4の側面を連続して完全に覆い、さらに有機発光層4の側面から基板側電極2表面につながり、基板側電極2表面から隔壁40の表面(側面及び上面)につながっている。ポリマー膜14は第1の無機膜12を覆い、特に隣接する隔壁40、40間の凹部を埋めるように隔壁40、40間で厚くなっている。第2の無機膜16はポリマー膜14を覆っている。
第1の無機膜12を比較的ポーラスとすることにより、成膜材料の回り込みがよくなり、ステップカバレッジに優れる。そのため、上部電極6の上面及び側面並びに有機発光層4の側面に連続して第1の無機膜12が形成され、有機発光層4の側面を完全に封止することができる。
又、第1の無機膜12の外側にポリマー膜14を比較的厚く覆うことにより、有機発光膜4を水分や酸素等から遮断する。さらに、ポリマー膜14の外側に第2の無機膜16を覆うことにより、バリア性能を向上させることができる。これは、ポリマー膜により平坦化された表面の上に無機膜を成膜することにより、無機膜のバリア性能が向上するためである。
第1の無機膜12及び第2の無機膜16の例として、Al2O3、Si3N4、SiO2、SiOxNy等(x、yは所定の組成比である)が挙げられる。
スパッタ法において、スパッタ圧力(スパッタ雰囲気の圧力)を高くすると、スパッタ材料(成膜材料)の平均自由行程が圧力に反比例して小さくなる。そのため、粒子の回り込みがよくなり、有機発光層4の側面を完全に覆うことができる。この際、被膜はポーラスとなる。
又、誘導結合 (Inductive-Coupling Plasma:ICP) プラズマCVDの場合、反応圧力が数Pa〜数100Paであり、通常の蒸着法やスパッタ法のようなPVDに比べて2桁以上高いため、平均自由行程がさらに小さくなり、粒子の回り込みが一層よくなる。
上記樹脂の硬化方法は、光硬化型樹脂の場合は紫外線照射を、熱硬化型樹脂の場合は熱硬化を採用することができる。
又、本発明によれば、上記したように封止缶を用いなくとも有機発光層4への湿気や酸素の到達を確実に防止することができるので、素子の薄型化が可能となる。
この有機EL素子をスパッタ装置に設置し、Alターゲットにメッシュ(開孔率30〜70%)を介して対向させた。キャリアガスとしてArガスを用いると共に、有機EL素子の表面に向かって流量10〜20sccmで酸素を流した。スパッタ装置内のArガスと酸素の合計圧力を1〜2Paとし、有機EL素子表面にAl2O3を厚み100nmでスパッタ成膜して第1の無機膜12を形成した。
さらに、ポリマー膜14成膜後の有機EL素子を上記スパッタ装置に設置した。キャリアガスの流量を絞って合計圧力を0.2〜0.5Paに低減したこと以外は第1の無機膜12の成膜と同様にして、ポリマー膜14表面にAl2O3を厚み100nmスパッタ成膜して第2の無機膜16を形成した。
分光エリプソメトリーにより、第1の無機膜12及び第2の無機膜16の屈折率を測定したところ、それぞれ1.5〜1.55、1.6〜1.65であり、第1の無機膜12の方が疎(ポーラス)であることがわかった。
なお、有機EL素子(有機発光層4、上部電極6)の側面に第1の無機膜12が回り込んで形成されていることを、SEM(走査型電顕)像で確認した。
第1の無機膜12の組成は蛍光X線分析によりSi3N4であることがわかった。
ポリマー膜14及び第2の無機膜16は実施例1とまったく同様にして成膜した。
第1の無機膜12の屈折率を測定したところ、1.9〜1.95であった。
又、実施例2においても有機EL素子(有機発光層4、上部電極6)の側面に第1の無機膜12が回り込んで形成されていることを、SEM(走査型電顕)像で確認した。
次に、誘導結合プラズマCVD(トッキ社製 ELVESS-PE-CVD装置)を用い、SiH4,NH3,N2のガスをそれぞれモル比で1:1:10の割合として導入し、装置内の圧力を100Paとし、RF(Radio Frequency)パワー0.5W/cm2、RF周波数13.56MHzとし、成膜厚み1.0μmとしてプラズマCVD成膜を行って、ポリマー膜14表面に第2の無機膜16を成膜した。
第2の無機膜16の屈折率は、1.8〜1.85であった。
4 有機発光層
6 上部電極
12 第1の無機膜
14 ポリマー膜
16 第2の無機膜
30 基板
Claims (3)
- 基板上に形成される基板側電極と、前記基板側電極の上面に形成される有機発光層と、前記有機発光層の上面に形成される上部電極と、前記基板側電極の上面に形成されて互いに間隔を開けた複数の隔壁と、少なくとも前記上部電極の上面及び側面並びに前記有機発光層の側面を連続して覆う第1の無機膜と、前記第1の無機膜を覆うポリマー膜と、前記ポリマー膜を覆う第2の無機膜とを備え、
前記有機発光層及び前記上部電極は、前記隔壁をマスクとし、隣接する前記隔壁の間に形成され、
前記第1の無機膜は、前記上部電極の上面及び側面並びに前記有機発光層の側面を連続して完全に覆い、さらに前記有機発光層の側面から前記基板側電極表面につながり、前記基板側電極表面から前記隔壁の側面及び上面につながり、
前記ポリマー膜は前記第1の無機膜を覆い、さらに隣接する前記隔壁間の凹部を埋めるように前記隔壁間で厚くなっていて、
前記第1の無機膜が前記第2の無機膜より疎になっている有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
少なくとも前記上部電極の上面及び側面並びに前記有機発光層の側面を連続して第1の無機膜で覆い、前記第1の無機膜をポリマー膜で覆い、前記ポリマー膜を第2の無機膜で覆い、かつ前記第1の無機膜及び前記第2の無機膜をいずれもスパッタにより形成し、前記第1の無機膜のスパッタ圧力を前記第2の無機膜のスパッタ圧力より高くする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
少なくとも前記上部電極の上面及び側面並びに前記有機発光層の側面を連続して第1の無機膜で覆い、前記第1の無機膜をポリマー膜で覆い、前記ポリマー膜を第2の無機膜で覆い、かつ前記第1の無機膜を誘導結合プラズマCVDにより形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
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