JP2005056587A - Ｅｌ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でありながらＥＬ素子にダメージを与えることなく水分の浸入を防止することができるＥＬ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ガラス基板１の上に陽極３と有機発光層４と陰極５とから構成されるＥＬ素子２が形成され、ＥＬ素子２を覆うようにＥＬ素子２の表面上に乾式法により第１の保護膜６が形成され、さらに第１の保護膜６を覆うように第１の保護膜６の表面上にポリシラザンを用いた湿式法により第２の保護膜７が形成される。異物８の存在により第１の保護膜６に未付着部分９が生じても、第２の保護膜７によって未付着部分９が穴埋めされ、外部からＥＬ素子２への水分の浸入が防止される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に係り、特に防湿性の向上に関する。
また、この発明は、このようなＥＬ装置の製造方法にも関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無機ＥＬ装置や有機ＥＬ装置などのＥＬ装置は、自己発光を行い、高輝度の画面を得ることができるため、薄型、軽量の携帯機器等のディスプレイや照明装置として広く実用化が進められている。このＥＬ装置は、基板上に、少なくとも一方が透明電極からなる一対の電極層とそれらの間に挟まれた発光層とを有するＥＬ素子が形成された構造を有している。
このようなＥＬ装置においては、水分の浸入によってＥＬ素子の発光層や電極層がダメージを受け、画質の劣化や寿命の短縮化を招く虞があるため、外部からの水分の浸入を防ぐ目的でＥＬ素子の表面を保護膜で覆うことが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＥＬ素子の表面にポリシラザンを塗布してシリカ膜あるいはシリカ系膜を形成し、これを保護膜とする技術が開示され、また特許文献２には、ＥＬ素子の表面にα−Ｓｉ、α−ＳｉＣ、α−ＳｉＮ、α−Ｃの中から選択される無機アモルファス性膜をプラズマＣＶＤ法等により保護膜として形成する有機ＥＬ素子が開示されている。
また、特許文献３には、有機基材の表面にガスバリヤ層を乾式法により形成すると共にガスバリヤ層の表面にポリシラザン含有組成物の硬化物からなる硬化物層を湿式法により形成し、この基材をＥＬ素子の表面上に配設したＥＬ装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２２６９１号公報
【特許文献２】
特許第３１７０５４２号公報
【特許文献３】
特開２００３−１１８０３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のように、ＥＬ素子の表面に直接ポリシラザンを塗布してシリカ膜等を形成しようとすると、塗布されたポリシラザンの溶媒によりＥＬ素子の電極層や発光層にダメージを与える虞がある。また、特許文献２のように、プラズマＣＶＤ法等による成膜では付回り性に限界があり、例えばＥＬ素子の表面上に埃等の異物が存在すると、その異物を完全に無機アモルファス性膜で覆いきることができず、そこから水分が浸入する虞がある。このようにしてＥＬ素子内に水分が浸入すると、発光層が劣化してダークスポットが発生し、時間の経過と共にダークスポットが進行することとなる。
さらに、特許文献３のように、有機基材の表面にガスバリヤ層と硬化物層とを形成し、この基材をＥＬ素子の表面上に配設するのでは、ＥＬ装置の構造が複雑になって厚みが増すと共にその製造工程が複雑になるという問題がある。
【０００６】
この発明はこのような従来の問題点を解消するためになされたもので、簡単な構造でありながらＥＬ素子にダメージを与えることなく、水分の浸入による劣化を防止することができるＥＬ装置を提供する目的とする。
また、この発明は、このようなＥＬ装置を得ることができるＥＬ装置の製造方法を提供することも目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＥＬ装置は、基板上に少なくとも第１の電極層と発光層と第２の電極層とを有するＥＬ素子が形成されたＥＬ装置において、ＥＬ素子を覆うようにＥＬ素子の表面上に乾式法により形成された第１の保護膜と、第１の保護膜の表面上に湿式法により形成された第２の保護膜とを備えたものである。
ＥＬ素子の表面上に形成された第１の保護膜が外部からＥＬ素子内への水分の浸入を防止し、第１の保護膜の表面上に湿式法により形成された第２の保護膜が第１の保護膜の未付着部分を穴埋めする。
【０００８】
なお、第１の保護膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ及びＳｉＯのいずれかから形成することができ、０．１〜５μｍの膜厚を有することが好ましい。また、第２の保護膜は、ポリシラザンを用いて湿式法により形成することができ、０．０１〜２μｍの膜厚を有することが好ましい。
【０００９】
この発明に係るＥＬ装置の製造方法は、基板上に少なくとも第１の電極層と発光層と第２の電極層とを有するＥＬ素子が形成されたＥＬ装置の製造方法において、第１の保護膜を乾式法によりＥＬ素子を覆うようにＥＬ素子の表面上に形成し、第１の保護膜の上にポリシラザンを湿式法により成膜して第２の保護膜を形成する方法である。
【００１０】
すなわち、第１の保護膜が乾式法によってＥＬ素子の表面上に直接形成され、この第１の保護膜の上にポリシラザンを用いた第２の保護膜が湿式法によって形成される。このような第１の保護膜と第２の保護膜とにより、ＥＬ素子にダメージを与えることなく、水分の浸入によるＥＬ素子の劣化が防止される。
【００１１】
好ましくは、第１の保護膜は、ＥＬ素子を構成する各材料のガラス転移温度以下の温度域、さらに好ましくはＥＬ素子を構成する各材料のガラス転移温度のうち最も低い温度より２０Ｋ以下の温度域でプラズマＣＶＤ法により形成される。
第２の保護膜は、第１の保護膜の表面上にポリシラザンを塗布し、そのポリシラザンをベーキング処理することにより形成することができる。また、ポリシラザンを半乾き状態としてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に実施の形態に係るＥＬ装置の断面を示す。透明なガラス基板１の上にＥＬ素子２が形成されている。ＥＬ素子２は、ガラス基板１の表面上に形成された第１の電極層となる陽極３と、陽極３の上に形成された有機発光層４と、有機発光層４の上に形成された第２の電極層となる陰極５とを有している。このようなＥＬ素子２を覆うようにＥＬ素子２の表面上に第１の保護膜６が形成され、さらに第１の保護膜６を覆うように第１の保護膜６の表面上に第２の保護膜７が形成されている。
【００１３】
ガラス基板１は、可視光に対して透明または半透明の材料から形成されればよく、ガラスの他、このような条件を満たす樹脂を用いることもできる。
ＥＬ素子２の陽極３は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して透明または半透明であればよく、例えばＩＴＯがその材料として採用される。有機発光層４の材料としては、少なくともＡｌｑ_３やＤＣＭなどの公知の有機発光材料が含有される。また、電極間には、電子輸送層やホール輸送層等の公知の有機ＥＬ装置に採用される一または複数の層も適宜形成でき、各層は公知の材料から適宜形成される。陰極５は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して反射性を有すればよく、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ａｌ／Ｍｏ積層体等を採用することができる。各層は、真空蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成すればよい。
【００１４】
第１の保護膜６としては、乾式法により形成されるＳｉ化合物、例えばＳｉＮ、ＳｉＯＮ及びＳｉＯ等が用いられ、膜厚は０．１〜５μｍであることが好ましい。
また、第２の保護膜７としては、ポリシラザンを用いて湿式法により形成された厚さ０．０１〜２μｍのＳｉＯ_２膜が使用される。ここで、本明細書において、ポリシラザンとは、そのＳｉと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換された誘導体をも含むものとする。アルキル基、特に分子量の小さいメチル基を有することで、下地となる第１の保護膜との接着性が向上すると共にＳｉＯ_２膜にしなやかさが生じ、膜厚を大きくしてもクラックの発生が抑制される。アルキル基としては、炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。また、ポリシラザンは、未反応のものが残留する半乾き状態となるものでも構わない。
【００１５】
このＥＬ装置では、ガラス基板１のＥＬ素子２とは反対側の主面が光の光出射面になっている。すなわち、有機発光層４で発した光が直接陽極３へ、あるいは陰極５で反射した後に陽極３へ入射し、さらにガラス基板１を透過して出射される。
【００１６】
次に、上述のようなＥＬ装置の製造方法について説明する。まず、ガラス基板１の表面上に真空蒸着法等の公知の薄膜形成法により陽極３、有機発光層４及び陰極５を順次積層してＥＬ素子２を形成する。
その後、ガラス基板１を真空中あるいは不活性雰囲気中でプラズマＣＶＤ装置のチャンバ内まで搬送し、プラズマＣＶＤ法により陰極５の表面上に第１の保護膜６を形成する。このとき、ＥＬ素子２に悪影響を与えないために、ガラス基板１がＥＬ素子２を構成する各材料のガラス転移温度以下の温度域、例えば５０〜１１０℃以下の温度となるような条件で第１の保護膜６の形成を行うことが好ましい。また、ガラス基板１がＥＬ素子２を構成する各材料のガラス転移温度のうち最も低い温度より２０Ｋ以下の温度域となるようにすれば、さらに好ましい。
【００１７】
次に、大気開放して、第１の保護膜６の表面上にポリシラザンを塗布する。塗布方法としては、スピン法、ディップ法、フロー法、ロールコート法、スクリーン印刷法等の各種の方法を用いることができる。また、大気開放せずに、第１の保護膜６を形成したときの雰囲気中あるいは不活性雰囲気中で塗布することもできる。
その後、オーブン、ホットプレート等の加熱装置を用いてベーキング処理し、ポリシラザンを次の反応式のように反応させて第２の保護膜７を形成する。
［−ＳｉＨ_２ＮＨ−］_ｎ＋２Ｈ_２Ｏ → ＳｉＯ_２＋ＮＨ_３＋２Ｈ_２
これにより、ＥＬ装置が製造される。
【００１８】
図２に示されるように、例えばＥＬ素子２の表面上に埃等の異物８が存在した場合、乾式法でＥＬ素子２の表面に第１の保護膜６を形成しても、その異物を完全に覆いきることができずに第１の保護膜６に未付着部分９が生じる虞があるが、第１の保護膜６の上に湿式法により第２の保護膜７を形成するため、この第２の保護膜７が第１の保護膜６の未付着部分９を穴埋めすることとなる。従って、外部からＥＬ素子２への水分の浸入を防止することができる。
【００１９】
また、ＥＬ素子２の表面に乾式法により第１の保護膜６を形成した後に、第１の保護膜６の上にポリシラザンを塗布して第２の保護膜７を形成するので、ＥＬ素子２にダメージを与えることが回避される。
異物８としては、埃の他、ガラス粉、レジストの付着物等が考えられるが、いずれの場合も、第２の保護膜７により第１の保護膜６の未付着部分９を穴埋めして水分の浸入を防止することが可能となる。
塗布したポリシラザンのうち、ベーキング処理工程において、未反応なものを残しておくと、未反応のポリシラザンが侵入してきた水分と反応するため、侵入してきた水分がＥＬ素子２にまで達することがなくなる。これにより、侵入してきた水分によるＥＬ素子２の劣化を防止することができる。
【００２０】
なお、上記の実施の形態では、ガラス基板１上に透明性の陽極３、有機発光層４及び反射性の陰極５が順次積層され、有機発光層４で発した光が陽極３及びガラス基板１を透過して出射されるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置について説明したが、これに限るものではなく、この発明は、基板上に反射性電極、有機発光層及び透明性電極を順次積層して有機発光層で発した光が基板とは反対側の透明性電極を透過して出射されるトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも適用される。この場合、透明性電極の上に第１及び第２の保護膜が順次形成されるが、これら第１及び第２の保護膜は可視光に対して透明または半透明の材料から形成する必要がある。
【００２１】
また、以上、有機ＥＬ装置について説明したが、この発明は、無機ＥＬ装置にも同様にして適用することができる。
第２の保護膜を形成するための湿式法としては、ポリシラザンの塗布による方法だけではなく、防湿性の樹脂を塗布する方法を採用してもよい。
【００２２】
【実施例】
透明なガラス基板上に反応性スパッタにより厚さ１９０ｎｍの陽極ＩＴＯを形成した。その後、発光層の蒸着に先立つ基板洗浄として、基板をアルカリ洗浄し、次いで純水洗浄し、乾燥させて紫外線オゾン洗浄を行った。
基板を真空蒸着装置へ移し、陽極の表面上にホール注入領域として銅フタロシアニンをカーボンるつぼで蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０^−５Ｐａで厚さ１０ｎｍ蒸着した。
【００２３】
次に、ホール注入領域の上にホール輸送領域としてトリフェニルアミンの４量体をカーボンるつぼで蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０^−５Ｐａで厚さ３０ｎｍ蒸着した。
さらに、ホール輸送領域の上に発光領域としてＤＰＶＢｉ（発光色：青）を蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０^−５Ｐａで厚さ３０ｎｍ蒸着した。
【００２４】
発光領域の上に電子輸送領域としてキノリノラト系金属錯体であるＡｌｑ３をカーボンるつぼで蒸着速度０．０１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０^−５Ｐａで厚さ２０ｎｍ蒸着した。
その後、電子輸送領域の上に陰極界面領域としてＬｉＦをカーボンるつぼで蒸着速度０．０３ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０^−５Ｐａで厚さ０．５ｎｍ蒸着し、さらに陰極界面領域の上に陰極としてアルミニウムをタングステンボートで蒸着速度１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０^−５Ｐａで厚さ１００ｎｍ蒸着した。
【００２５】
このようにしてガラス基板上にＥＬ素子を形成した後、陰極の表面上にプラズマＣＶＤ装置により第１の保護膜としてＳｉＮ膜を形成した。すなわち、ガラス基板をプラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に入れて圧力１×１０^−３Ｐａまで排気し、ＳｉＨ_４を１００ｍｌ、ＮＨ_３を５０ｍｌ、Ｎ_２を１０００ｍｌ流し、圧力を７５Ｐａに調整した。次に、ギャップ２０ｍｍの一対の電極に１３．５６ＭＨｚ、６００Ｗの高周波電力を供給し、ガスを放電させることにより陰極の表面上に厚さ１μｍのＳｉＮ膜を堆積させた。なお、このときガラス基板の温度が１００℃以下となるように設定し、成膜速度は約３ｎｍ／ｓであった。
【００２６】
さらに、回転数５００ｒｐｍとしたスピナーを用いてＳｉＮ膜の表面上に濃度２０ｗｔ％のポリシラザン（ＮＬ−１２０：クラリアントジャパン社製）を塗布した後、ホットプレートを用いて温度９０℃で３０分間乾燥させることにより厚さ０．５μｍの第２の保護膜を形成した。
【００２７】
このようにして製造されたＥＬ装置に対して高温高湿評価を実施したところ、５００時間が経過しても画面上にダークスポットの発生は認められなかった。
比較のため、第２の保護膜を形成しないＥＬ装置を製造した。その他は上記実施例と同様にして、ガラス基板上にＥＬ素子を形成し、その後陰極の表面上に第１の保護膜を形成した。そして、このＥＬ装置に対して高温高湿評価を実施したところ、図３のサンプルＤＳ１〜ＤＳ５に示されるように、経過時間と共に進行する多数のダークスポットが観察された。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＥＬ素子の表面上に乾式法により第１の保護膜を形成し、さらに第１の保護膜の表面上に湿式法により第２の保護膜を形成して、第１の保護膜の未付着部分を穴埋めするようにしたので、簡単な構造でありながらＥＬ素子にダメージを与えることなく外部からの水分の浸入によるＥＬ素子の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【図２】ＥＬ素子の表面上に異物が存在する場合のＥＬ装置の要部を示す拡大断面図である。
【図３】比較例のＥＬ装置に対し高温高湿評価を実施したときの経過時間に対するダークスポットの進行径を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ガラス基板、２ ＥＬ素子、３ 陽極、４ 有機発光層、５ 陰極、６ 第１の保護膜、７ 第２の保護膜、８ 異物、９ 未付着部分。

Claims (10)

1. 基板上に少なくとも第１の電極層と発光層と第２の電極層とを有するＥＬ素子が形成されたＥＬ装置において、
   ＥＬ素子を覆うようにＥＬ素子の表面上に乾式法により形成された第１の保護膜と、
   前記第１の保護膜の表面上に湿式法により形成され且つ前記第１の保護膜の未付着部分を穴埋めするための第２の保護膜とを備えたことを特徴とするＥＬ装置。
2. 前記第１の保護膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ及びＳｉＯのいずれかからなる請求項１に記載のＥＬ装置。
3. 前記第２の保護膜は、ポリシラザンを用いた湿式法により形成される請求項１または２に記載のＥＬ装置。
4. 前記第１の保護膜は、０．１〜５μｍの膜厚を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＬ装置。
5. 前記第２の保護膜は、０．０１〜２μｍの膜厚を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のＥＬ装置。
6. 基板上に少なくとも第１の電極層と発光層と第２の電極層とを有するＥＬ素子が形成されたＥＬ装置の製造方法において、
   第１の保護膜を乾式法によりＥＬ素子を覆うようにＥＬ素子の表面上に形成し、
   第１の保護膜の上にポリシラザンを湿式法により成膜して第２の保護膜を形成することを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
7. 第１の保護膜は、ＥＬ素子を構成する各材料のガラス転移温度以下の温度域でプラズマＣＶＤ法により形成される請求項６に記載のＥＬ装置の製造方法。
8. 第１の保護膜は、ＥＬ素子を構成する各材料のガラス転移温度のうち最も低い温度より２０Ｋ以下の温度域で形成される請求項７に記載のＥＬ装置の製造方法。
9. 第１の保護膜の表面上にポリシラザンを塗布し、そのポリシラザンをベーキング処理することにより第２の保護膜を形成する請求項６〜８のいずれか一項に記載のＥＬ装置の製造方法。
10. ポリシラザンを半乾き状態とする請求項９に記載のＥＬ装置の製造方法。

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