JP2007299662A

JP2007299662A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2007299662A
Application number: JP2006127297A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ishige; 剛一石毛
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】素子の非発光領域の拡大を抑制し、歩留まりを上昇させてコストを抑える有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】隣接する画素間で、第一、第二の有機絶縁膜及び有機層が分断されている。
【選択図】図１

Description

本発明は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する。

有機ＥＬ素子とは、陰極と陽極との間に流れる電流によって、両電極間にある有機化合物が発光する素子のことである。

有機ＥＬ素子は自発光性であるために視認性が高いと同時に、液晶表示素子に比し、薄型軽量化が可能であるため、特にモバイル用途での応用展開が進められている。

一方で、有機ＥＬ素子には、ごく微量の水分や酸素等により、有機発光性材料の変質、あるいは、発光層と電極間の剥離等を生じ、発光効率の低下、非発光領域（ダークスポット）の増大等の表示性能劣化が発生するという課題がある。このため、従来、素子全体を凹形状の金属、あるいはガラスの封止キャップでカバーし、なおかつ、素子基板と封止キャップの空隙部（封止空間）に乾燥剤を封入することにより、水分をトラップし、素子の劣化を防止する構成が一般に採用されている。例えば、
特許文献１では、封止キャップを接着するためのシール部材を通じて浸入した水分が、シール部材と接する有機絶縁膜を通じて画素に浸入し、素子を劣化させることを防止するべく、シール部材と画素領域の間の有機絶縁膜に分断領域を設けている。

特許文献２では、素子全体をＳｉＯＮ膜を含む積層膜で被覆保護している。

特許文献３では、画素領域間の境界領域において、ＴＦＴの凹凸を平滑化するための平坦化膜と、画素の周囲を囲む表示領域内分離膜とが分断されている。

特開２００４-３３５２６７号公報特開平１０−２６１４８７号公報特開２００５−１６４８１８号公報

特許文献１の素子構造は、シール部材に欠陥が有る場合、乾燥剤層で吸収しきれない量の水分やガスが浸入し、これらが電極の欠陥等から浸入することで非発光領域の発生等の表示性能低下が起こりうる。さらに、有機絶縁層は水分透過率が高いため、電極の欠陥から浸入する水分が他の画素へも拡散し、非発光領域が拡大することが懸念される。

特許文献２の素子構造は、プロセス中に混入するゴミ等の原因により積層膜に欠陥が生じる場合、そこから浸透する劣化種が徐々に面内方向に拡散し、非表示領域の大きさが拡大することが懸念される。

特許文献３の素子構造は、封止部に欠陥が生じて画素内に水分等の劣化種が浸入した場合、画素領域間で有機物からなるＥＬ層が分断されていないために、該ＥＬ層を通して水分が他の画素領域にも拡散し、非表示領域が画素外に拡大することが懸念される。

以上のように、シール部材や積層膜のわずかな欠陥から非表示領域が拡大し、パネル自体が不良となると、歩留まりの低下によるコストの上昇が懸念される。一方、ゴミを確実に覆うために積層膜の膜厚を増加させると、やはりコストの上昇を招いてしまう。

本発明は素子の非発光領域の拡大を抑制し、歩留まりを上昇させてコストを抑える有機ＥＬ素子を提供するものである。

上記した背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る有機ＥＬ素子は、
一組の電極と、該電極に挟まれた有機層と、画素の周囲を囲む第一の有機絶縁膜と、前記有機層と接触する前記電極の一方の裏面に第二の有機絶縁膜とを少なくとも備え、複数の画素を有する有機ＥＬ素子において、
隣接する画素間で、前記第一、第二の有機絶縁膜、及び前記有機層が分断されていることを特徴とする。

本発明によれば、水分や酸素ガス等を遮断する保護膜に欠陥が生じて外部から水分や酸素ガスが浸入して非発光領域（非発光の画素）が発生したとしても、水分や酸素ガスが有機絶縁膜や有機層を経由して隣接する画素に浸入することはない。その結果、非発光領域の拡大を抑制することができ、表示品位の低下を最低限に抑えることができる。

また、生産性においては、不良品の割合を下げることができ、コスト低減を図ることができる。

本発明に係る有機ＥＬ素子の実施形態を、図１、図２を参照しながら説明する。

図１は本実施形態の有機ＥＬ素子を示した概略断面図である。この有機ＥＬ素子は、第一電極５と第二電極８に挟まれた複数個の有機層７…が、各々の画素として発光する構成とされている。

第一電極５は、ＴＦＴ駆動回路２や不図示の配線による段差を平坦化するための第一の有機絶縁膜４、及びＴＦＴ駆動回路２の保護のための無機絶縁膜３に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴ駆動回路２に接続されている。

前記第一電極５は、第二電極８とのショートを防止するために、第二の有機絶縁膜６によって囲まれている。図２は、第一電極５が第二の有機絶縁膜６によって囲まれている形態を示した概略平面図である。

第二電極８上には、画素の非発光領域を生じさせる水分や酸素ガスなどの劣化種の外部からの浸入を遮断するための保護膜９を備えている。

本発明の特徴は、隣接する画素間で第一、第二の有機絶縁膜４、６、及び有機層７が分断されていることである。つまり、本発明では水分や酸素ガスの透過率の高い有機絶縁膜４、６、及び有機層７が隣接する画素間でつながっていない。従って、たとえ保護膜９に欠陥が生じて外部から水分や酸素ガスが浸入して非発光領域（非発光の画素）が発生したとしても、水分や酸素ガスが有機絶縁膜４、６や有機層７を経由して隣接する画素に浸入することはない。その結果、非発光領域の拡大を抑制することができ、表示品位の低下を最低限に抑えることができる。生産性においては、不良品の割合を下げることができ、コスト低減を図ることができる。

本実施形態においては第二電極８上に保護膜９を備えた例を説明したが、必ずしも必要ではない。別の実施形態として、保護膜９がなく、その上をガラス等の封止キャップで封止する場合においても、効果を発揮する。その場合、封止キャップと基板１との間の空間に何らかの劣化種が浸入すると、第二電極８の欠陥を通って有機層７に到達しうるが、やはり隣接する画素への浸入を抑制できる。

次に、各層について詳しく説明する。

第一の有機絶縁膜４としては、形状を制御可能でかつ下地のＴＦＴ駆動回路２の凹凸を平滑化できる材料であれば何を用いてもよい。第二の有機絶縁膜６としては、所望の形状に加工可能であり、かつピンホールが少なく絶縁性の高い材料であれば何を用いてもよい。これらの材料としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

第一、第二の有機絶縁膜４、６、及び有機層７の分断領域の形成方法としては、何を用いてもよい。第一、第二の有機絶縁膜４、６、及び有機層７を、それぞれ画素間で分断されるように形成してもよい。また、画素間で接続するような形状に第一、第二の有機絶縁膜４、６、及び有機層７を一旦形成した後に、画素間でこれらの層を除去することで分断領域を形成してもよい。要するに、第一、第二の有機絶縁膜４、６、及び有機層７は、前記の３層とも隣接する画素と分断されていればよく、形成方法は特に制限されない。

第一電極５としては、可視光を反射する金属を用いることが好ましい。例えばアルミニウム、クロム、銀などを挙げることができる。

第二電極８としては、可視光の透過率の高い電極を用いることが好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）などを好適に用いることができる。

有機層７の材料としては、ホールと電子の注入、再結合により発光するなら何を用いてもよい。単層でもよいし、機能を分離した複数の層の積層からなってもよい。

保護層９としては、水や酸素ガス等の透過率が低く、成膜の際に有機層７へのダメージのない材料を用いることが好ましい。例えば、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＨｘＮｙ、SｉＯ₂などを用いることができるが、これらに限定されない。

なお、本実施形態の説明においては、基板１と反対側の第二電極８が可視光の透過性が高いトップエミッション型の素子としたが、本発明はこれに限定されるものではない。基板１側の第一電極５が可視光の透過性が高いボトムエミッション型の素子としてもよい。

＜実施例１＞
本発明に係る有機ＥＬ素子の実施例１を、図１、図２を参照しながら更に詳細に説明する。

１０ｃｍ角の基板１上にＴＦＴ駆動回路２を形成し、その上にスパッタリング法により、無機絶縁膜３であるＳｉＯｘＮｙ膜を１００ｎｍの膜厚で成膜する。その後、ドライエッチングにより、ＴＦＴ駆動回路２のドレイン電極の部位にコンタクトホールを形成する。さらに、スピンコート法で光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製）をコーティング、露光、現像することにより、第一の有機絶縁膜４を成膜する。前記有機絶縁膜４は画素ごとに分断されており、大きさは４０μｍ×１４０μｍで、有機絶縁膜４の分断領域の幅は１０μｍである。

クロム膜を２００ｎｍの膜厚で成膜、パターニングし、第一電極５とする。第一電極５はコンタクトホールを介してＴＦＴ駆動回路２のドレイン電極に接続される。第一電極５の大きさは３５μｍ×１３５μｍである。さらに、光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製）を用い、第一電極５（画素）の周囲を囲むように、かつ隣接する画素がそれぞれ分断されるように第二の有機絶縁膜６を成膜する(図２参照)。第二の有機絶縁膜６の外形は４０μｍ×１４０μｍ、開口部の大きさは２８μｍ×１２８μｍである。その後、該基板をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥させる。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄を行なう。

真空蒸着装置（真空機工社製）を用いて、洗浄後の該基板上の第一電極５上に積層体からなる有機層７を成膜する。その際にはメタルマスクを用いて各画素の周囲で有機層７を分断する。画素間の分断領域の幅は１０μｍである。

有機層７としては、初めに正孔輸送性を有する下記＜化１＞

で表される、αＮＰＤを真空蒸着法により５０ｎｍの膜厚で成膜する。

同様の手法で、前記正孔輸送層の上に、下記＜化２＞

で表される、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３）と、下記＜化３＞

で表せる、クマリン６を１００：６の重量比率で共蒸着し、５０ｎｍの膜厚で発光層を成膜する。

さらに、電子輸送層として、下記＜化４＞

で表される、フェナントロリン化合物を１０ｎｍの膜厚で成膜する。

第二電極８としては、ＩＴＯをスパッタ法にて１５０ｎｍの膜厚で成膜する。

第二電極８の上に、保護膜９としてスパッタリング法によりＳｉＯｘＮｙ膜を４００ｎｍの膜厚で成膜し、有機ＥＬ素子を得る。尚、保護膜９の成膜はプラズマによる有機ＥＬ素子のダメージを防止する為に、対向ターゲットスパッタ装置（大阪真空社製）、Ｓｉターゲットを使用し、ＤＣパワー：１．４５ｋｗ、成膜圧力：０．７Ｐａ、Ａｒ流量：３０ｓｃｃｍ、Ｎ₂流量：８ｓｃｃｍ、Ｏ₂流量：２ｓｃｃｍの条件で成膜した。

このようにして作製される有機ＥＬ素子に高温高湿試験（６０℃、９０％湿度、１０００時間放置）を行う。試験後に４つのダークスポットの発生が見られるが、その大きさはどれも１画素の大きさを超えないものであり、著しい表示品位の低下にはつながらない。

＜比較例１＞
図３は、第一、第二の有機絶縁膜４、６が画素ごとに分断されていないこと以外は、上記の実施例と同様に作製した有機ＥＬ素子を示した概略断面図である。

前記有機ＥＬ素子に高温高湿試験（６０℃、９０％湿度、１０００時間放置）を行うと、試験後に５つのダークスポットの発生が見られる。これらはいずれも１画素以上の大きさに劣化が拡大し（数ミリ〜１０数ミリメートル）、著しい表示品位の低下を招いている。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。第一電極の周辺を第二の有機絶縁膜で囲んだ形態を示す概略平面図である。比較例に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。

符号の説明

１基板
２ＴＦＴ駆動回路
３無機絶縁膜
４第一の有機絶縁膜
５第一電極
６第二の有機絶縁膜
７有機層
８第二電極
９保護膜

Claims

一組の電極と、該電極に挟まれた有機層と、画素の周囲を囲む第一の有機絶縁膜と、前記有機層と接触する前記電極の一方の裏面に第二の有機絶縁膜とを少なくとも備え、複数の画素を有する有機ＥＬ素子において、
隣接する画素間で、前記第一、第二の有機絶縁膜、及び前記有機層が分断されていることを特徴とする、有機ＥＬ素子。
電極上に保護膜を備えていることを特徴とする、請求項１記載の有機ＥＬ素子。