JP2008117585A

JP2008117585A - Organic electroluminescent element

Info

Publication number: JP2008117585A
Application number: JP2006298558A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ishige; 剛一石毛
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element capable of suppressing defects caused by short circuit. <P>SOLUTION: In this organic EL element in which an organic layer is disposed between a lower electrode and an upper electrode on a substrate, there is an extraneous material on the lower electrode, and an insulating material is disposed only in a gap part between the extraneous material and the lower electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element.

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と表記する。）とは、陰極と陽極との間に流れる電流によって、両電極間の有機層が発光する素子のことである。 An organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element) is an element in which an organic layer between both electrodes emits light by a current flowing between a cathode and an anode.

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。 Organic EL elements are self-luminous and have high visibility, and at the same time can be made thinner and lighter than liquid crystal display elements.

ところで、有機ＥＬ素子においては、両電極間の有機層が非常に薄いため、同有機層の欠陥等があると二つの電極が直接接触し、ショートにつながりやすい。これに対して特許文献１では、基板上に設けられた陽極上に保護膜を設け、発光層の積層前に画素領域にある保護膜を除去している。陽極表面を保護膜で覆い、外気や作業環境にさらす時間を少なくすることで、ショートにつながりうる異物の付着を防止するようにしたものである。 By the way, in an organic EL element, since the organic layer between both electrodes is very thin, if there is a defect or the like in the organic layer, the two electrodes are in direct contact and are likely to be short-circuited. On the other hand, in Patent Document 1, a protective film is provided on the anode provided on the substrate, and the protective film in the pixel region is removed before the light emitting layer is stacked. By covering the anode surface with a protective film and reducing the time for exposure to the outside air or working environment, it is possible to prevent the adhesion of foreign substances that may lead to a short circuit.

また、特許文献２では、陽極と有機層との間に絶縁層を形成している。陽極上に傷やごみが存在していてもショートやリークを起こさないようにしたものである。 In Patent Document 2, an insulating layer is formed between the anode and the organic layer. Even if there are scratches and dust on the anode, no short circuit or leakage occurs.

更に、特許文献３では、透明電極上の異物が付着した部分または破損した部分を絶縁膜で被覆している。 Furthermore, in patent document 3, the part to which the foreign material on the transparent electrode adhered or the damaged part is coat | covered with the insulating film.

特開２００１−１８５３６３号公報JP 2001-185363 A 特開平１１−２２４７８１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-224781 特許第３５９９９６４号公報Japanese Patent No. 3599964

特許文献１の発明においては、保護膜として金属膜を設ける場合、新たに金属膜を成膜する工程および画素領域上の金属膜を除去する工程が加わるためにコストの上昇要因となる。また、高分子膜を保護膜として用いる際、画素領域上の高分子膜を除去するために、レーザーアブレーション法を用い、製造装置のコストが上昇することが懸念される。 In the invention of Patent Document 1, when a metal film is provided as a protective film, a process of newly forming a metal film and a process of removing the metal film on the pixel region are added, which causes an increase in cost. Further, when using the polymer film as a protective film, there is a concern that the cost of the manufacturing apparatus may increase by using a laser ablation method in order to remove the polymer film on the pixel region.

特許文献２の発明においては、絶縁層を陽極と有機層との間に形成するため、わずかではあっても駆動電圧の上昇を伴ってしまう。 In the invention of Patent Document 2, since the insulating layer is formed between the anode and the organic layer, a slight increase in the driving voltage is involved.

特許文献３の発明においては、基板を通して露光する必要があるため、基板側の電極が透明電極でないと用いることができない。さらに、露光、現像などのフォトリソグラフィ工程をとるため、コストの増大が懸念される。さらに、異物の上まで絶縁膜で覆うため、基板からの高さは異物による元々の高さよりもさらに大きくなる。その場合、素子の上からガスバリア層等を成膜する場合に、欠陥なく被覆するためにより厚い膜厚が必要になり、コストの増大が懸念される。 In the invention of Patent Document 3, since it is necessary to perform exposure through the substrate, it cannot be used unless the electrode on the substrate side is a transparent electrode. Furthermore, since photolithography processes such as exposure and development are taken, there is a concern about an increase in cost. Further, since the insulating film covers the foreign matter, the height from the substrate is further larger than the original height due to the foreign matter. In that case, when a gas barrier layer or the like is formed from above the element, a thicker film is required for covering without defects, and there is a concern about an increase in cost.

本発明は、ショート欠陥の発生を抑制することができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the organic EL element which can suppress generation | occurrence | production of a short defect.

上記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、
基板上にある下部電極と上部電極との間に有機層が配置されてなる有機ＥＬ素子において、
下部電極上に異物があり、前記異物と下部電極との隙間部分のみに絶縁物が配置されていることを特徴とする。 As means for solving the problems of the background art, the organic EL element according to the invention described in claim 1 is:
In an organic EL element in which an organic layer is disposed between a lower electrode and an upper electrode on a substrate,
There is a foreign substance on the lower electrode, and an insulator is disposed only in a gap portion between the foreign substance and the lower electrode.

本発明によれば、簡便な方法で電極間のショートの発生を抑制し、非点灯画素が少なく、表示品位に優れる有機ＥＬ素子を提供することができる。また、パネルの歩留まりを向上させることができるために、コストの低減も図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the short circuit between electrodes can be suppressed by a simple method, there can be provided the organic EL element which has few non-lighting pixels and is excellent in display quality. In addition, since the yield of the panel can be improved, the cost can be reduced.

以下、図１から図３を用いて、本発明の一実施形態である有機ＥＬ素子について詳細に説明する。 Hereinafter, the organic EL element which is one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.

図１は本発明の一実施形態をあらわす断面図である。基板１上にある下部電極２と上部電極６との間に有機層５が配置されている。そして下部電極２上に異物３があり、異物３と下部電極２との隙間部分のみに絶縁物４が配置されていることが、本発明の特徴である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention. An organic layer 5 is disposed between the lower electrode 2 and the upper electrode 6 on the substrate 1. The feature of the present invention is that there is a foreign substance 3 on the lower electrode 2 and the insulator 4 is disposed only in the gap between the foreign substance 3 and the lower electrode 2.

ここで異物３とは、下部電極２上にあり、有機層５の成膜時に遮蔽物として機能することで、有機層５の膜厚が著しく薄い、もしくは有機層５が成膜されない部分を形成せしめるものを指す。例えば、各工程中に下部電極２上に付着する環境中のごみ、下部電極２の成膜時に異常放電等によって飛散したターゲットの断片など、さまざまなものが存在しうる。 Here, the foreign material 3 is on the lower electrode 2 and functions as a shield when the organic layer 5 is formed, thereby forming a portion where the organic layer 5 is extremely thin or the organic layer 5 is not formed. It refers to what is to be shown. For example, there may be various things such as environmental dust adhering to the lower electrode 2 during each process, target fragments scattered by abnormal discharge or the like when the lower electrode 2 is formed.

これらの異物３は各工程中に付着しやすく、各種の施策を行っても完全に無くすことは難しい。 These foreign substances 3 are likely to adhere during each process, and it is difficult to completely eliminate them even if various measures are taken.

有機層５は真空中で材料を加熱して蒸発させる蒸着法で形成することが多いが、遮蔽物（異物）の裏側へはあまり回りこまない。図３に示すように、異物３の根元付近が逆テーパー状になっていて、下部電極２との間に隙間があると、この部分には有機層５が成膜されないか、成膜されたとしても膜厚が著しく薄くなってしまう。これに対して、上部電極６としてＩＴＯなどの透明電極をスパッタ法で成膜する場合、蒸着法に比べると遮蔽物の裏側への回りこみが大きい。そのため、この部分（図３の符号７で示す部分）で上部電極６と下部電極２がショートしやすくなる。 The organic layer 5 is often formed by a vapor deposition method in which the material is heated and evaporated in a vacuum, but does not reach the back side of the shield (foreign matter) so much. As shown in FIG. 3, when the vicinity of the base of the foreign material 3 has a reverse taper shape and there is a gap between the lower electrode 2, the organic layer 5 is not formed or is formed on this portion. However, the film thickness becomes extremely thin. On the other hand, when a transparent electrode such as ITO is formed as the upper electrode 6 by the sputtering method, the wraparound to the back side of the shield is larger than that of the vapor deposition method. Therefore, the upper electrode 6 and the lower electrode 2 are easily short-circuited at this portion (the portion indicated by reference numeral 7 in FIG. 3).

これに対して本発明では、異物３と下部電極２との隙間部分のみに絶縁物４を配置することで、異物３と下部電極２との間の逆テーパー部分を覆っている。これにより、異物３の根元付近で有機層５の膜厚が極端に薄くなることを防ぐことができる。さらに、万一、傾斜が急な部分で有機層５の膜厚が薄くなったとしても、その下に絶縁物４が配置されるため、上部電極６と下部電極２とのショートを防ぐことができる。 On the other hand, in the present invention, the reverse taper portion between the foreign material 3 and the lower electrode 2 is covered by disposing the insulator 4 only in the gap portion between the foreign material 3 and the lower electrode 2. Thereby, it can prevent that the film thickness of the organic layer 5 becomes extremely thin near the root of the foreign material 3. Furthermore, even if the film thickness of the organic layer 5 becomes thin in a portion where the slope is steep, the insulator 4 is disposed under the organic layer 5, thereby preventing a short circuit between the upper electrode 6 and the lower electrode 2. it can.

一方で、絶縁物４を配置する面積は、表示領域にわずかにある異物付近のみであるため非常に小さくてよく、表示特性への影響はほとんどない。 On the other hand, the area where the insulator 4 is disposed is very small because it is only near the foreign matter in the display region, and the display characteristics are hardly affected.

このように絶縁物４を配置する方法としては、微小な異物近傍のみを覆い、かつそれ以外の下部電極２の表面には絶縁物がないようにすることができれば、何を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などのウェット法によって高分子薄膜を形成し、その後にＵＶアッシングやケミカルドライエッチングなどの方法で、等方的に高分子薄膜を除去する方法をとってもよい。ウェット法で絶縁物４の薄膜を形成する場合、異物３などの障害物があるとその根元付近には塗布時に溶液がたまり、特に厚く成膜される（図２（ａ）参照）。ちなみに、図２（ａ）は製造工程を示すもので、完成品へ至る途中の状態を示している。 As a method of disposing the insulator 4 in this way, any method may be used as long as it can cover only the vicinity of a minute foreign substance and no other insulator is present on the surface of the other lower electrode 2. For example, a polymer thin film may be formed by a wet method such as a spin coating method or a dip method, and then the polymer thin film is isotropically removed by a method such as UV ashing or chemical dry etching. When a thin film of the insulator 4 is formed by the wet method, if there is an obstacle such as the foreign matter 3, the solution accumulates near the base when it is applied, and the film is particularly thick (see FIG. 2A). Incidentally, FIG. 2A shows a manufacturing process, and shows a state in the middle of reaching a finished product.

その後、等方的に絶縁物４の薄膜を除去していくと、異物３の根元付近は膜厚が厚いために、この部分に絶縁物４が残り、自己整合的に所望の形状を得ることができる（図２（ｂ）参照）。 Thereafter, when the thin film of the insulator 4 is removed isotropically, the insulator 4 remains in this portion because the film thickness is thick in the vicinity of the base of the foreign material 3, and a desired shape is obtained in a self-aligning manner. (See FIG. 2B).

また、表面形状をトレースして膜厚がほぼ一定になるような方法で絶縁物４からなる薄膜を形成し、その後リアクティブイオンエッチング等の異方性エッチング法によって、異物３をマスクとして絶縁物４を除去してもよい。この場合、絶縁物４の断面形状は垂直に近くなるが、異物の根元付近の逆テーパー形状は改善される。 Further, a thin film made of the insulator 4 is formed by tracing the surface shape so that the film thickness becomes substantially constant, and then the insulator 3 is used as a mask by the anisotropic etching method such as reactive ion etching. 4 may be removed. In this case, the cross-sectional shape of the insulator 4 becomes nearly vertical, but the reverse taper shape near the base of the foreign matter is improved.

絶縁物４の膜厚としては、薄すぎるとテーパー改善効果が小さくなり、厚すぎると除去工程が長くなるため、典型的な異物３の大きさにあわせて選択することが望ましい。 The film thickness of the insulator 4 is preferably selected according to the size of the typical foreign material 3 because the taper improvement effect is small if it is too thin, and the removal process becomes long if it is too thick.

絶縁物４の材料としては、薄膜でもピンホールが少なく形成でき、かつ十分な絶縁性をもつものであれば何を用いてもよい。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アルキル樹脂、スチレン樹脂などの有機膜などを用いてもよいし、異物根元への回り込みがよく、除去が容易であれば無機絶縁物を用いてもよい。 As the material of the insulator 4, any material may be used as long as it can be formed even with a thin film with few pinholes and has sufficient insulation. For example, an organic film such as an acrylic resin, an epoxy resin, an alkyl resin, or a styrene resin may be used, or an inorganic insulator may be used as long as it can be easily wound around the base of foreign matter and can be easily removed.

絶縁物４の形成方法としては、所望の形状に形成できれば何を用いてもよい。高分子薄膜であれば溶液状態にしてスピンコート法、ディップ法、インクジェット法等ウェット法で形成してもよい。また、基板１全面に形成してもよいし、表示領域のみに形成する等必要な場所にのみ形成してもよい。さらには、異物３のある場所にのみ形成してもよい。高分子化合物のモノマーを溶かした溶液を塗布してから重合させてもよいし、ポリマー溶液を塗布して乾燥させてもよい。無機絶縁物であればＣＶＤ法等のドライ成膜法で形成してもよいが、これらに限定されない。 Any method may be used for forming the insulator 4 as long as it can be formed into a desired shape. If it is a polymer thin film, it may be formed in a solution state by a wet method such as a spin coating method, a dip method, or an ink jet method. Further, it may be formed on the entire surface of the substrate 1 or may be formed only in a necessary place such as only in the display region. Furthermore, you may form only in the place with the foreign material 3. Polymerization may be performed after applying a solution in which a monomer of the polymer compound is dissolved, or may be applied and dried after applying a polymer solution. An inorganic insulator may be formed by a dry film forming method such as a CVD method, but is not limited thereto.

また、絶縁物４を溶液で塗布する場合には、異物３の根元付近で膜厚が厚くなるように、レベリング剤等の添加剤を入れてもよいし、異物３との濡れ性がよくなるように、界面活性剤等の添加剤をいれてもよい。 In addition, when the insulator 4 is applied as a solution, an additive such as a leveling agent may be added so that the film thickness is increased near the base of the foreign material 3, and wettability with the foreign material 3 may be improved. In addition, an additive such as a surfactant may be added.

次に、それ以外の各層について詳しく説明する。 Next, the other layers will be described in detail.

下部電極２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、銀などを好適に用いることができる。 As the lower electrode 2, it is preferable to use a metal that reflects visible light. For example, aluminum, chromium, silver, or the like can be suitably used.

上部電極６としては、可視光の透過率の高い電極を用いることがより好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）などを好適に用いることができる。 As the upper electrode 6, it is more preferable to use an electrode having a high visible light transmittance. For example, ITO, IZO (Indium Zinc Oxide), etc. can be used suitably.

有機層５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、複数の層の積層からなってもよい。 Any material may be used as the material for the organic layer 5 as long as light is emitted by injection and recombination of holes and electrons. It may be a single layer or a laminate of a plurality of layers.

なお、本実施形態の説明においては、上部電極６が可視光の透過性が高いトップエミッション型の素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板１側の下部電極２が可視光の透過性が高いボトムエミッション型の素子に用いてもよい。 In the description of the present embodiment, the top electrode 6 is a top emission type element having a high visible light transmittance. However, the present invention is not limited to this, and the lower electrode 2 on the substrate 1 side is used. However, it may be used for a bottom emission type element having high visible light transmittance.

＜実施例１＞
本発明に基づく実施例１について、図１にしたがって説明する。１０ｃｍ角の基板１上に不図示のＴＦＴ、無機絶縁膜、コンタクトホール、配線を形成する。次に、クロム膜を２００ｎｍの膜厚で成膜してパターニングし、下部電極２とする。下部電極２はコンタクトホールを介して不図示のＴＦＴのドレイン電極に接続される。下部電極２の大きさは１３５μｍ×１３５μｍであり、１００個×１００個のマトリクス状に配列される。さらに、光硬化性樹脂を用い、各画素の周囲を囲むように、不図示の有機絶縁膜を形成する。その後、該基板１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。 <Example 1>
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. A TFT, an inorganic insulating film, a contact hole, and a wiring (not shown) are formed on a 10 cm square substrate 1. Next, a chromium film having a thickness of 200 nm is formed and patterned to form the lower electrode 2. The lower electrode 2 is connected to a drain electrode of a TFT (not shown) through a contact hole. The size of the lower electrode 2 is 135 μm × 135 μm, and is arranged in a matrix of 100 × 100. Further, an organic insulating film (not shown) is formed using a photocurable resin so as to surround each pixel. Thereafter, the substrate 1 is successively subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropyl alcohol (IPA), then boiled with IPA and then dried.

次に、アクリル樹脂のモノマー溶液を用い、スピンコート法で塗布し、その後加熱重合させることにより、厚さ２００ｎｍのアクリル樹脂の薄膜を形成する。 Next, an acrylic resin monomer solution is applied by spin coating, followed by heat polymerization to form an acrylic resin thin film having a thickness of 200 nm.

さらに、ＵＶオゾン洗浄を行ない、等方的にアクリル樹脂膜を削っていき、最終的に異物の根元付近にのみ残る絶縁物４を形成する。 Further, UV ozone cleaning is performed, and the acrylic resin film is isotropically cut to finally form the insulator 4 remaining only near the base of the foreign matter.

次いで、真空蒸着装置を用いて、洗浄後の該基板１上の下部電極２上に積層体からなる有機層５を形成する。有機層５としては、初めに正孔輸送性を有する Subsequently, the organic layer 5 which consists of a laminated body is formed on the lower electrode 2 on this board | substrate 1 after washing | cleaning using a vacuum evaporation system. The organic layer 5 has a hole transport property at first.

で表されるαＮＰＤを真空蒸着法により５０ｎｍの膜厚で形成する。

ΑNPD represented by the following formula is formed with a film thickness of 50 nm by a vacuum deposition method.

次に同様の手法で、前記正孔輸送層の上に、 Next, in the same manner, on the hole transport layer,

で表される、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３）と、

An aluminum chelate complex (Alq3) represented by

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

Is co-evaporated with a weight ratio of 100: 6 to form a light emitting layer with a film thickness of 50 nm.

さらに、電子輸送層として、 Furthermore, as an electron transport layer,

で表されるフェナントロリン化合物を１０ｎｍの膜厚で形成する。その上に上部電極６として、ＩＴＯをスパッタ法にて１５０ｎｍの膜厚で形成する。

A phenanthroline compound represented by the formula is formed with a film thickness of 10 nm. On top of that, ITO is formed to a thickness of 150 nm as the upper electrode 6 by sputtering.

さらに、不図示の配線により不図示の電圧印加装置を接続して、有機ＥＬ素子を得る。このようにして得られた有機ＥＬ素子を点灯させると、上部、下部電極のショートによる非点灯画素は２０画素であり、良好な表示品位を示す。 Furthermore, a voltage application device (not shown) is connected by a wiring (not shown) to obtain an organic EL element. When the organic EL element thus obtained is lit, there are 20 non-lighted pixels due to a short circuit between the upper and lower electrodes, and the display quality is good.

＜比較例１＞
アクリル樹脂による絶縁物４を設けないこと以外は実施例１と同様にして図３に示すような有機ＥＬ素子を作製する。本比較例で得られる素子を点灯させると、上部、下部電極のショートによる非点灯画素が１００画素以上発生し、表示品位が著しく低い。 <Comparative Example 1>
An organic EL element as shown in FIG. 3 is produced in the same manner as in Example 1 except that the insulator 4 made of acrylic resin is not provided. When the element obtained in this comparative example is turned on, 100 or more non-lighted pixels are generated due to a short circuit between the upper and lower electrodes, and the display quality is extremely low.

本発明の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of one Embodiment of this invention. 従来の有機ＥＬ素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional organic EL element.

符号の説明Explanation of symbols

１基板
２下部電極
３異物
４絶縁物
５有機層
６上部電極
７有機層の未被覆部 1 Substrate 2 Lower electrode 3 Foreign material 4 Insulator 5 Organic layer 6 Upper electrode 7 Uncovered portion of organic layer

Claims

基板上にある下部電極と上部電極との間に有機層が配置されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
下部電極上に異物があり、前記異物と下部電極との隙間部分のみに絶縁物が配置されていることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。 In an organic electroluminescence element in which an organic layer is disposed between a lower electrode and an upper electrode on a substrate,
An organic electroluminescence element, wherein a foreign substance is present on a lower electrode, and an insulator is disposed only in a gap portion between the foreign substance and the lower electrode.

絶縁物は高分子化合物からなることを特徴とする、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the insulator is made of a polymer compound.