JP2004055404A

JP2004055404A - 有機ｅｌ素子の製造方法

Info

Publication number: JP2004055404A
Application number: JP2002213092A
Authority: JP
Inventors: Koki Sato; 佐藤　広喜
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】本発明は、透明な陰極を形成する際の電子注入層へのダメージを抑制すると共に、この陰極側からの光の取り出し効率が低下しない有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、基板上に少なくとも陽極、有機ＥＬ層、および陰極とを形成して有機ＥＬ素子を製造する方法であって、有機ＥＬ層上に陰極を形成する前に、有機ＥＬ層上に陰極の構成元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層を形成し、次いで陰極を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法に関する。また、本発明は、この手法を利用したカラー有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造方法に関する。特に本発明は、有機ＥＬ素子の電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信の高速化と応用範囲の拡大が急速に進んでいる。この中で、表示デバイスには、携帯性や動画を表示すること等の要求に対して対応できるような、低消費電力で高速応答が可能な高精細表示デバイスが考案されている。
【０００３】
特に、有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと称する。）素子では、Ｔａｎｇらによる印加電圧１０ｖで１０００ｃｄ／ｍ^２以上の高輝度で発光する積層型ＥＬ素子の報告（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，５１，９１３（１９８７））以来、高コントラスト、低電圧駆動、高視野角、高速応答性など液晶表示素子等に比較して優位な特徴を活かしたフラットパネルディスプレイへの応用が期待され、実用化に向けて研究開発が活発に行われている。すでに、緑色モノクロ有機ＥＬディスプレイが製品化されており、高精細のフルカラーディスプレイの完成が待たれている。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、ガラス基板のような絶縁基板上に、第１電極／発光層／第２電極のような構成で各構成要素を有し、該絶縁基板上に第１電極として陽極を積層することが一般に行われている。このような有機ＥＬ素子では、素子内で発光した光を基板側から取り出される。これに対し、最近では、以下の理由から、陰極を透明にして、基板と反対側の陰極側から光を取り出す、いわゆるトップエミッション方式と呼ばれる方式が試みられている。
【０００５】
理由：　カラー変換フィルタおよび色変換フィルタを用いる場合、発光素子の上部にこれらを置くことになる。このため、カラーフィルタや色変換層などを考慮せずに発光素子が製造できる。このことは、発光素子は発光素子として製造し、カラーフィルタなどはカラーフィルタとして製造できるので、例えば歩留まりを抑えることができるという利点に繋がる。また、発光素子を単独で製造できるので、陽極を製造する際の基板の温度を上げることができ、陽極の抵抗を下げることができることも利点である。
【０００６】
陰極を透明にすることにより、上記のような利点が得られるので、透明陰極を用いた有機ＥＬ素子を作成する試みが多くなされている。透明陰極を用いる場合、この陰極は電子注入層上に成膜されるが、成膜時にこの電子注入層が劣化する可能性がある。特開平８−１８５９８４号公報では、透明陰極に非晶質透明導電膜を適用し、膜形成時の温度を低くして電子注入層の劣化などを防止することが提案されている。また、透明陰極はスパッタ法で電子注入層上に成膜されるのが一般的であるが、この電子注入層は数ｎｍ程度と極めて薄いため、膜状にならずにアイランド状に成膜される。このため、電子注入層の下の有機層などがスパッタリングの際にプラズマに曝され、有機層に損傷が生じ、有機ＥＬ素子として良好な特性を得ることが困難であった。これを回避する手段として、電子注入層上にＡｌのような金属の薄膜層を成膜し、ダメージの緩和を試みている。これらの方法では、スパッタリング時のダメージは低減できるが、完全に除去することは困難であり、さらに金属薄膜などを形成するため通常の素子と比較して層が増えてしまうこと、および、陰極側の透過率が低下するため発光した光を外部に取り出す際の効率が低下するという問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題点を解決するものである。従って、本発明は、透明な陰極を形成する際の電子注入層へのダメージを抑制すると共に、この陰極側からの光の取り出し効率が低下しない有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明により解決される。
【０００９】
本発明の第１は、有機ＥＬ素子の製造方法に関する。特に、本発明は、基板上に少なくとも陽極、有機ＥＬ層、および陰極とを形成して有機ＥＬ素子を製造する方法であって、有機ＥＬ層上に陰極を形成する前に、有機ＥＬ層上に陰極の構成元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層を形成し、次いで陰極を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２は、カラー有機ＥＬ素子の製造方法に関する。特に、この製造方法は、（１）基板上に少なくとも陽極、有機ＥＬ層、および陰極とを含む有機ＥＬ発光部を準備する工程と、（２）透明基板上に色変換フィルタ層を形成して色変換フィルタを準備する工程と、（３）前記有機ＥＬ発光部と前記色変換フィルタとを、位置を合わせて貼り合わせる工程とを含み、（１）の工程が、有機ＥＬ層上に陰極を形成する前に、有機ＥＬ層上に陰極の構成元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層が形成され、次いで陰極が形成される工程であることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明では、薄膜層の厚さが１ｎｍから１０ｎｍであることが好ましい。また、薄膜層の元素が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、およびＳｂから選択されることが好ましい。本発明では、薄膜層の形成は、蒸着法により行われることが好ましい。さらに、本発明では、陰極の形成が、少なくとも酸素ガスを含む雰囲気中で行われることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を説明する。本明細書において、有機ＥＬ素子には、複数の画素を有する有機ＥＬ素子、いわゆる有機ＥＬディスプレイ、および、一画素の有機ＥＬ素子を含む。
【００１３】
まず、第１の発明について図面を参照しながら説明する。以下の説明および図面は、本発明の例示であり、本発明はこれらに限定されない。
【００１４】
本発明の第１は、基板上に少なくとも陽極、有機ＥＬ層、および陰極とを形成して有機ＥＬ素子を製造する方法に関する。
【００１５】
本発明の製造方法にかかる有機ＥＬ素子は、例えば図１に示す構成を有する。図１は、複数の画素を有する有機ＥＬ素子の１つの画素に相当する部分の概略断面図である。図１の有機ＥＬ素子は、基板１、下部電極２、有機ＥＬ層３、および上部電極４を含む。また、下部電極２は、アモルファス層２ａ、反射性金属層２ｒおよび透明導電層２ｔで構成される。ここでアモルファス層２ａは、平坦性を付与するための層である。この下部電極の構成により、優れた平坦性および反射性を有する有機ＥＬ素子が得られ、下部電極２からの反射光を有効に利用することが可能となる。本発明では、下部電極２は陽極であり、上部電極４は陰極である。従って、本発明の有機ＥＬ素子は、トップエミッション型であり、図１の矢印方向から光が取り出される。また、有機ＥＬ層３は、例えば図２に示す構成を有する。図２は、複数の画素を有する有機ＥＬ素子の１つの画素に相当する部分の概略断面図である。図２には、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４および電子注入層１５を有する有機ＥＬ層を示した。本発明では、有機ＥＬ層３は、少なくとも発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層を有する構成であればよい。
【００１６】
図２に示される有機ＥＬ層３では、各層は下部電極（陽極）２側から正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４、電子注入層１５の順で形成され、電子注入層側に上部電極（陰極）４が形成されている。
【００１７】
図１および図２に示す有機ＥＬ素子を例にとり、以下に本発明の製造方法を具体的に説明する。本発明の製造方法は、基板上に少なくとも陽極、有機ＥＬ層、および陰極を順次形成して有機ＥＬ素子を形成する方法であり、有機ＥＬ層上に陰極を形成する前に、有機ＥＬ層上に陰極の構成元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層を形成し、次いで陰極を形成することを特徴とする。より具体的には、本発明は以下の各工程を具備する。
（ａ）基板上に、陽極を形成する工程、
（ｂ）該陽極上に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる有機ＥＬ層を形成する工程、および
（ｃ）該有機ＥＬ層上に、陰極を構成する元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層を形成し、次いで透明な陰極を形成する工程。
【００１８】
なお、以下の説明では、複数の画素を有する有機ＥＬ素子の形成方法を例に取り説明するが、本発明は、これに限定されず、一画素の有機ＥＬ素子の製造方法も含む。
【００１９】
以下に各工程に沿って、本発明の製造方法を説明する。
【００２０】
工程（ａ）
工程（ａ）では、基板１上に、陽極２を形成する。陽極２は、先に説明したように、アモルファス層２ａ、反射性金属層２ｒおよび透明導電層２ｔで構成されることが好ましい。本発明では、陽極２は、アモルファス層２ａと反射性金属層２ｒで形成されていてもよい。本発明では、アモルファス層２ａ、反射性金属層２ｒおよび透明導電層２ｔは、蒸着（例えば電子ビーム蒸着法や抵抗加熱蒸着法等）、スパッタ等の公知の従来技術を用いて基板１上に形成することができる。
【００２１】
本発明では、基板１は、駆動用のＴＦＴが既に形成されているＴＦＴ基板であってもよい。また、パッシブマトリクス駆動の素子を形成する場合には、ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。
【００２２】
基板１上には、平坦な面を有するアモルファス層２ａを設ける。このようなアモルファス層２ａを得るための１つの方法は、完全なアモルファス相としてこの層を成長させることである。アモルファス相として成長させる場合には、吸着ポテンシャルの大きな部分が発生しないので、平坦な膜を形成することが可能となる。
【００２３】
本発明では、アモルファス層２ａは、平坦性を付与すると同時に、反射性金属層と協働して反射性を向上させることも求められ、１〜５００ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００２４】
アモルファス層２ａの材料は、合金を用いることができる。合金の材料としては、合金を構成する元素の混合エンタルピーが負であり、かつ構成元素の原子半径比ｒ／Ｒ（ただし、Ｒ＞ｒである）が０．９以下、好ましくは０．８５以下であるものが望ましい。そのような組合せとしては、１）遷移金属−リン合金、２）遷移金属−ボロン合金、および３）遷移金属−ランタノイド合金を例としてあげることができる。なお、本明細書において遷移金属とは、ランタノイドおよびアクチニウム系列を除く周期表第３族〜第１２族の元素を意味する（例えば、周期表の第４周期でいえば、Ｓｃ〜Ｚｎの元素である）。また、本明細書において、ランタノイドとは、原子番号５７（Ｌａ）〜７１（Ｌｕ）までの元素を意味する。また、遷移金属として１つの元素を用いることもできるし、または２つ以上の元素を用いることもできる。本発明において好ましい遷移金属は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ等を含む。特に好ましいものはＮｉおよびＣｒである。本発明において特に好ましいアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢである。
【００２５】
アモルファス層２ａとして遷移金属−リン合金を用いる場合、該合金は、１０〜５０原子％、好ましくは１２〜３０原子％のリンを含有することができる。アモルファス層として遷移金属−ボロン合金を用いる場合、該合金は、１０〜５０原子％、好ましくは１２〜３０原子％のボロンを含有することができる。また、アモルファス層として遷移金属−ランタノイド合金を用いる場合、該合金は、１０〜５０原子％、好ましくは２５〜５０原子％のランタノイドを含有することができる。
【００２６】
本発明では、平坦化のために上述のようなアモルファス層２ａを用いることができるが、平坦な面を有する層を形成するための別の方法として、微結晶構造を採る合金を用いてこのような平坦な面を有する層を形成することもできる。微結晶構造の合金の場合、個々の結晶粒が大きく成長しないので、結晶成長による凹凸の増大を抑制することが可能である。本発明において用いることができる微結晶構造の合金は、ＮｉＡｌを含む。
【００２７】
次に、アモルファス層２ａの上に、反射性金属または合金を含む反射性金属層２ｒが形成される。反射性金属層を形成するのに用いられる金属は、可視光〜近紫外領域、好ましくは３００〜６００ｎｍ、より好ましくは４００〜５００ｎｍの光に対する反射率が高いことが望ましい。反射性金属または合金は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属、１つ以上の前記金属の合金、または前記金属とアルカリ金属、カルシウムまたはバリウムとの合金など含む。反射性金属層２ｒは、反射性を付与すると同時に、表面平坦性を維持することが求められ、０．５〜２０ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００２８】
次に、反射性金属層２ｒ上に透明導電層２ｔを形成する。透明導電層２ｔとして好ましい材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯのような当該技術において知られている透明導電性酸化物である。透明導電層２ｔの膜厚は、有機発光層１３の発光波長および所望の出力光の波長に依存するが、例えば、５０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜２５０ｎｍである。
【００２９】
また、透明導電層２ｔは有機ＥＬ層３に接触しているので、有機層に対するキャリア注入性に優れていることが必要である。工程（ａ）では、陽極を形成するので、仕事関数の大きい透明導電性酸化物を有機ＥＬ層３と接触させることが好ましい。
【００３０】
なお、上述のように、陽極２は、アモルファス層２ａと反射性金属層２ｒで形成されていてもよい。透明導電層２ｔを用いずに、反射性金属層２ｒ上に直接有機ＥＬ層３を形成する場合は、アモルファス層２ａは有機ＥＬ層３に接触するので、有機ＥＬ層３にキャリアを注入できることも重要である。本発明のように、陽極として下部電極を形成する場合、アモルファス層２ａを仕事関数の大きい金属で形成して、有機ＥＬ層３に対するホール注入性を向上させることが好ましい。４．８ｅＶ以上の仕事関数を有する金属（Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＰｄまたはＣｏ）を用いることが好ましい。
【００３１】
工程（ｂ）
工程（ｂ）では、陽極２上に、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４、電子注入層１５からなる有機ＥＬ層３を形成する。これらは、抵抗加熱蒸着装置などで成膜することができる。
【００３２】
本工程で製造される有機ＥＬ層３は、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、発光層１３、電子輸送層１４、電子注入層１５からなるが、本発明は、これらの構成に限定されない。例えば、有機ＥＬ層３は、少なくとも発光層１３を含み、必要に応じて、正孔注入層１１、正孔輸送層１２、電子輸送層１４および／または電子注入層１５を有する構成であればよい。
【００３３】
上記各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機発光層１３中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。また、電子注入層としては、キノリン誘導体（たとえば、８−キノリノールを配位子とする有機金属錯体）、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などを用いることができる。さらに、電子注入層として、アルカリ金属、アルカリドル金属、およびその酸化物、フッ化物、窒化物、ホウ化物、例えばＬｉＦなどを用いることができる。電子輸送層としては、金属錯体系（Ａｌｑ３）とオキサジアゾール、トリアゾール系化合物等を用いることができる。また、正孔注入層としては、芳香族アミン化合物、スターバースト型アミンや、ベンジジン型アミンの多量体および銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などを用いることができる。正孔輸送層としては、スターバースト型アミン、芳香族ジアミンなどを用いることができる。
【００３４】
また、これらの層の厚さは、従来通りであってよいが、本発明では電子注入層の厚さは１から５ｎｍ、好ましくは１から２ｎｍであり、最も好ましくは１ｎｍである。このような、極薄い電子注入層であっても、後述する工程（ｃ）に示す、薄膜層５を形成することにより、有機ＥＬ層３を損傷することなく、有機ＥＬ素子を形成することが可能となる。
【００３５】
工程（ｃ）
工程（ｃ）では、有機ＥＬ層３上に、陰極４を構成する元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層を形成し、次いで陰極を形成する。
【００３６】
本発明は、陰極４を形成する前に、陰極を構成する元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層５を形成することが特徴である。以下に図３を参照して本工程を説明する。図３（ａ）から図３（ｄ）は、複数の画素を有する有機ＥＬ素子の１つの画素に相当する部分の概略断面図を表す。図３（ａ）は、上記工程（ａ）および工程（ｂ）に従って作成された、基板１、陽極２および有機ＥＬ層３が積層された素子を表す。
【００３７】
この素子の有機ＥＬ層３上に薄膜層５を形成する（図３（ｂ））。
【００３８】
本発明では、薄膜層５は、電子注入層または電子注入層より内側の層を損傷しないような方法で形成される。具体的には、蒸着法（抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法など）のような方法を挙げることができる。
【００３９】
本発明の方法を蒸着法により実施する場合、蒸着の温度、圧力等は使用する材料、薄膜層の厚さにより異なる。本発明では、薄膜層を１から１０ｎｍ、好ましくは２から５ｎｍ形成できる条件を用いる（例えば温度は、好ましくは室温程度であり、圧力は１０^−３Ｐａ以下、好ましくは１０^−４Ｐａ以下である。）。
【００４０】
本発明では、このような薄膜層５を設け、以下に説明する透明な陰極を成膜することで、例えばスパッタ法のようなプラズマを用いる比較的衝撃の強い手法を用いた場合でも、有機ＥＬ層３の電子注入層や、さらに内側の層の損傷を防止することができる。本発明では、この薄膜層５は、後述するように陰極４の形成時に、酸化されて陰極４と一体化され、薄膜層５として有機ＥＬ素子に残存することはない。
【００４１】
本発明の方法では、薄膜層５は、電子注入層や電子輸送層を完全に覆う厚さを有することが好ましい。薄膜層５の厚さが薄すぎると、薄膜層５がアイランド状に形成され、電子注入層や電子輸送層を完全に覆うことができず、例えばスパッタ法で陰極４を形成する際にこれらの層がプラズマに曝され損傷する可能性がある。また、薄膜層５が厚すぎると、透明な陰極４の形成時に、薄膜層５が残存するため、光の透過率が低下する。従って、薄膜層の５の厚さは、１ｎｍから１０ｎｍが好ましく、２ｎｍから５ｎｍがより好ましい。
【００４２】
また、薄膜層５の材料は、上述のように陰極と一体化させるため、陰極で使用される元素の少なくとも１つを含むことが好ましい。例えば、薄膜層の材料は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂなどの透明な陰極に用いられる材料から選択される。
【００４３】
次に、透明な陰極を形成する（図３（ｃ））。この形成工程は酸素を含む雰囲気下で行うことが好ましい。またこの形成工程は、例えばＤＣスパッタ法などのスパッタ技術を用いることができる。スパッタ法を用いる場合、所定のターゲットを用い、酸素を含む雰囲気下で成膜を行うことが好ましい。例えば、酸素とアルゴンの混合ガスを放電ガスとして用いることができる。放電ガスの酸素の割合は特に限定されないが、例えば、酸素／放電ガス（Ａｒ）＝０．０１〜０．０５が好ましく、０．０２がより好ましい。本発明では、成膜の中の酸素の割合は一定である必要はなく、例えば成膜の初期で酸素の割合の高い放電ガスを使用して薄膜層５の酸化を促進し、酸化が終了した時点で、放電ガスの酸素の割合を低くし残りの透明電極を作成してもよい。酸素を含んだガスを用い、例えばスパッタ法で透明電極を成膜することにより、薄膜層５がプラズマにより活性化された酸素に曝され、薄膜層５が酸化されて透明でなおかつ導電性を持った層として形成される。本発明では、陰極４と同じ元素の薄膜層５を用いることにより、陰極４の成膜時に薄膜層５が陰極４と同じ金属酸化物組成を有することになり、薄膜層５は陰極４と一体化される（図３（ｃ））。従って、従来の有機ＥＬ素子に比べて層が増えたり、光の透過率が低下したりすることがなく、しかも有機ＥＬ層３などが損傷することなく陰極４を形成することができる。
【００４４】
本発明で形成される陰極４は、透明な電極であれば特に限定されないが、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ等を含む酸化物、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ＩＺＯ（ＩｎＺｎＯ）等を好適に用いることができる。
【００４５】
なお、本発明の製造方法では、陰極の形成に、ＤＣスパッタ法以外にもＲＦスパッタ法、これらの両方を印加する方法も用いることができる。
【００４６】
陰極４の膜厚は、干渉、抵抗率などにより適宜選択すればよい。膜厚は、好ましくは１００〜３００ｎｍ、より好ましくは、２００ｎｍ程度である。
【００４７】
本発明では、以上のように形成される陰極以下の各層を覆ってパッシベーション層６を設けることが好ましい（図３（ｄ））。パッシベーション層６は、外部環境からの酸素、低分子成分および水分の透過を防止し、それらによる有機ＥＬ層の機能低下を防止することに有効である。パッシベーション層６の形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手法により形成できる。
【００４８】
パッシベーション層６は、第１の発明の有機発光素子を後述する第２の発明のカラー有機ＥＬ素子の発光部として用いる場合、有機ＥＬ層から発光される光を色変換フィルタ層へと透過させるために、その発光波長域において透明であることが好ましい。
【００４９】
これらの要請を満たすために、パッシベーション層６は、可視域における透明性が高く（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、電気絶縁性を有し、水分、酸素および低分子成分に対するバリア性を有し、好ましくは２Ｈ以上の膜硬度を有する材料で形成される。例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ等の無機酸化物、無機窒化物等の材料を使用できる。
【００５０】
また、パッシベーション層６として種々のポリマー材料を用いることができる。イミド変性シリコーン樹脂（特開平５−１３４１１２号公報、特開平７−２１８７１７号公報、特開平７−３０６３１１号公報等を参照されたい）、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の中に分散した材料（特開平５−１１９３０６号公報、特開平７−１０４１１４号公報等を参照されたい）、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有した樹脂、レジスト樹脂（特開平６−３００９１０号公報、特開平７−１２８５１９号公報、特開平８−２７９３９４号公報、特開平９−３３０７９３号公報等を参照されたい）、フッ素系樹脂（特開平５−３６４７５号公報、特開平９−３３０７９３号公報）、または高い熱伝導率を有するメソゲン構造を有するエポキシ樹脂などの光硬化性樹脂および／または熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらポリマー材料を用いる場合にも、その形成法は特に制限はない。たとえば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法など）、あるいは湿式法（スピンコート法、ロールコート法、キャスト法など）のような慣用の手法により形成することができる。
【００５１】
上述のパッシベーション層６は、単層であっても、複数の層が積層されたものであってもよい。パッシベーション層６の厚さ（複数の層の積層物である場合は全厚）は、０．１〜１０μｍであることが好ましい。
【００５２】
また、本発明の製造方法は、ＴＦＴ型およびパッシブマトリックス型の両方に適用することができる。
【００５３】
次に、図４を参照して、本発明の一実施形態の製造方法をＴＦＴ型の有機ＥＬ素子に適用した場合を例にとり説明する。以下の説明では、１つの具体的な材料を基に説明するが、本発明はこれに限定されず、先に議論した種々の材料等を使用することができる。
【００５４】
１）基板、ＴＦＴ、アモルファス層、陽極および有機ＥＬ層の形成（図４（ａ））
当該技術において知られている手段を用いて、基板１０２上に、ＴＦＴ１０４、アモルファス層（ＮｉＰ層）１０６、反射性金属層としてのＣｒ／Ｐｔを堆積させ、陽極（材料：例えばＩＺＯ）１０８および有機ＥＬ層（例えば、正孔注入層：銅フタロシアニン；正孔輸送層：４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル；発光層：４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル；電子輸送層：トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム錯体；電子注入層：ＬｉＦ）１１０を形成する（図４（ａ））。以下にこれらの層について説明する。
【００５５】
（ｉ）基板１０２
基板１０２としては、上述のようにガラスやプラスチックなどからなる絶縁性基板、または、半導電性や導電性基板に絶縁性の薄膜を形成した基板を用いることができる。
【００５６】
（ｉｉ）ＴＦＴ１０４
ＴＦＴ１０４は、第１の基板１０２上にマトリックス状に配置され、各画素に対応した陽極１０８にソース電極が接続される。ＴＦＴ１０４の電極に対する配線部、並びにＴＦＴ自身の構造は、所望される耐圧性、オフ電流特性、オン電流特性を達成するように、当該技術において知られている方法により作成することができる。また、本発明の方法で形成されるような、トップエミッション方式を用いる本発明の有機ＥＬ素子は、ＴＦＴ部を光が通過しないので、開口率を増加させるためにＴＦＴを小さくする必要がない。従って、本発明の方法はＴＦＴ設計の自由度を高くすることができ、有利である。
【００５７】
（ｉｉｉ）アモルファス層１０６
アモルファス層１０６は、ＴＦＴ１０４の上部に形成することが好ましい。アモルファス層１０６は、ＴＦＴ１０４のソース電極と陽極１０８との接続およびその他の回路の接続に必要な部分以外に設けられ、基板表面を平坦化して引き続く層の高精細なパターン形成を容易にする。本実施形態では、ＮｉＰ合金をアモルファス層１０６として使用する。アモルファス層１０６は、蒸着、スパッタ等の公知の技術を用い、公知の条件で基板１上に形成する。
【００５８】
（ｉｖ）陽極１０８
陽極１０８は、正孔の注入を効率よく行うために、仕事関数が大きい材料が用いられる。本実施形態ではＩＺＯのような導電性金属酸化物を用いて陽極１０８を形成すればよい。陽極は、スパッタ法のような従来の方法により形成でき、成膜条件も従来の条件を使用すればよい。この他、ＩＴＯなどの導電性金属酸化物を用いることができる。本発明では、陽極１０８の下に反射率の高い反射性性金属層（Ｃｒ／Ｒｔ層、図示せず）を用いることが好ましい。反射性金属層を設けることにより、有機ＥＬ層１１０で発光される光を陰極１１２側に反射して光の有効利用を図ることが可能となる。この反射性金属層は、反射性を付与すると同時に、表面平坦性を有する。
【００５９】
本実施形態の有機ＥＬ素子において、陽極１０８は、ＴＦＴ１０４それぞれに対応して分離した形態でアモルファス層１０６上に形成され、ＴＦＴ１０４のソース電極と接続される。ＴＦＴ１０４と陽極１０８とは、アモルファス層内に設けられたコンタクトホールに充填された導電性プラグによって接続される。導電性プラグは、陽極１０８と一体に形成されてもよいし、または、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、タングステンなどの低抵抗の金属類を用いて形成されてもよい。
【００６０】
次に、陽極上に有機ＥＬ層１１０を形成する。有機ＥＬ層１１０について以下に説明する。
【００６１】
（ｖ）有機ＥＬ層１１０
有機ＥＬ層１１０は、陽極側から、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層のような構造を有する。
【００６２】
この他にも下記のような構造をとることができる。
発光層
正孔注入層／発光層
発光層／電子注入層
正孔注入層／発光層／電子注入層
上記の他の構成例では、陽極は発光層または正孔注入層に接続され、陰極は発光層または電子注入層に接続される。これらの層は、抵抗加熱蒸着法により成膜できる。
【００６３】
本実施形態では、例えば、正孔注入層として銅フタロシアニンを、正孔輸送層として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルを、発光層として４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニルを、電子輸送層としてトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム錯体を、そして電子注入層としてＬｉＦを使用する。
【００６４】
２）薄膜層の形成（図４（ｂ））
次に、有機ＥＬ層上に、薄膜層１２６を蒸着法により電子注入層を損傷しないように形成する。具体的には、陰極に用いる材料の１つ、本実施形態では、インジウム（Ｉｎ）を蒸着法により形成する。即ち、有機ＥＬ層を形成した基板を、蒸着装置内に導入し、Ｉｎ金属を蒸着する。蒸着の温度および圧力は特に限定されないが、薄膜層１２６が約２ｎｍ程度で形成される条件で蒸着を行うことが好ましい（例えば温度は、好ましくは室温程度、圧力は１０^−３Ｐａ以下、好ましくは１０^−４Ｐａ以下である。）。
【００６５】
３）陰極１１２の形成（図４（ｃ））
次に、薄膜層１２３を形成した素子を、ＤＣスパッタ装置内に導入し、例えば、酸素−アルゴン雰囲気下（例えば酸素／（酸素＋アルゴン）＝０．０２）で透明電極を形成する。本実施形態では、スパッタ法のターゲットとしてはＩｎ_２Ｏ_３／ＺｎＯを用いる。この手法により、薄膜層１２３が陰極と一体化され、透明な陰極として形成される。本実施形態では、陰極は、薄膜層と一体化した状態で、好ましくは２００ｎｍ程度の厚さを有する。
【００６６】
次に、上記のようにして形成された素子を覆うパッシベーション層を形成する。例えば、ＳｉＯＮ膜をスパッタ法などにより形成すればよい。膜厚は、３００ｎｍ程度にすればよい。
【００６７】
このようにして、ＴＦＴ型の有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００６８】
以上はＴＦＴ型の有機ＥＬ素子について説明したが、本発明はＴＦＴ型のみではなく、パッシブマトリックス型であってもよい。本発明の有機ＥＬ素子においてパッシブマトリクス駆動を行う場合、ＴＦＴ１０４およびアモルファス層１０６を形成することなしに、基板１０２上にラインパターン状の陽極１０８が形成される。このラインパターン状の陽極１０８上に有機ＥＬ層１１０を形成し、次いで陽極１０８のラインパターンと直交する方向に延びるラインパターンを有する薄膜層５を形成し、酸素を含む雰囲気下で、陰極１１２を形成すればよい。
【００６９】
次に、第２の発明について説明する。
本発明の第２は、カラー有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【００７０】
本発明の製造方法は、（１）基板上に少なくとも陽極、有機ＥＬ層、および陰極とを含む有機ＥＬ発光部を準備する工程と、（２）透明基板上に色変換フィルタ層を形成して色変換フィルタを準備する工程と、（３）前記有機ＥＬ発光部と前記色変換フィルタとを、位置を合わせて貼り合わせる工程とを含み、（１）の工程が、有機ＥＬ層上に陰極を形成する前に、有機ＥＬ層上に陰極の構成元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層が形成され、次いで陰極が形成される工程であることを特徴とするカラー有機ＥＬ素子の製造方法である。
【００７１】
以下に各工程を説明する。
【００７２】
工程（１）
工程（１）は、有機ＥＬ発光部を準備する工程である。この工程は、上記第１の発明で説明した製造方法により製造された有機ＥＬ素子を準備する工程である。即ち、この工程は、上記第１の発明と同じ工程を有する。従って、この工程の条件、この工程で使用される材料等は、上記第１の発明と同じである。
【００７３】
工程（２）
工程（２）では、色変換フィルタを製造する。本工程で製造できる色変換フィルタは、例えば図５に示される構造を有する。図５に示される実施形態において、赤色変換フィルタ層は、赤色カラーフィルタ層１１８Ｒと赤色蛍光変換層１２０Ｒからなり、緑色変換フィルタ層は、緑色カラーフィルタ層１１８Ｇと緑色蛍光変換層１２０Ｇからなり、青色変換フィルタ層は、青色カラーフィルタ層１１８Ｂからなる。以下にこの構造を有する色変換フィルタの製造について説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００７４】
色変換フィルタ１５０は、透明基板１１６上に、ＲＧＢ各色に対応する色変換フィルタ層と、それらの間および周囲に位置するブラックマスク１２２を形成することにより得ることができる。例えば、染料または顔料を含有したマトリックス樹脂を、例えばコーニング社製のガラス（ノンアルカリガラスである、コーニング１７３７ガラス）のような透明基板上に、スピンコート法などを用いて塗布し、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを行うことにより色変換フィルタを形成する。
【００７５】
以下に、色変換フィルタの具体的な製造方法を説明する。以下の説明では、青色ないし青緑色領域の光を発する有機ＥＬ発光部を発光源として用いる場合を例に取り、各材料を説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００７６】
［青色フィルタ層の作製］
青色フィルタ層の材料を透明な支持基板上に、スピンコート法などを用いて塗布し、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを実施すことにより、青色フィルタ層のラインパターンを得ることができる。このラインパターンは、所望のカラー有機ＥＬ素子に応じて異なるが、例えば線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍとすることができる。
【００７７】
［緑色変換フィルタ層の作製］
緑色変換用の蛍光色素を溶剤へ溶解させ、これに光重合性樹脂を加えて、硬化性樹脂組成物の溶液を得る。この溶液を、青色フィルタのラインパターンをすでに形成した、透明な支持基板上に、スピンコート法などを用いて塗布し、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを実施すことにより、緑色変換フィルタ層のラインパターンを得ることができる。このラインパターンは、所望のカラー有機ＥＬ素子に応じて異なるが、例えば線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍとすることができる。
【００７８】
［赤色変換フィルタ層の作製］
赤色変換用の蛍光色素を溶剤へ溶解させ、これに光重合性樹脂を加えて、硬化性樹脂組成物の溶液を得る。この溶液を、青色フィルタ層および緑色変換フィルタ層のラインパターンを形成した透明な支持基板上に、スピンコート法などを用いて塗布し、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを実施すことにより、赤色変換フィルタ層を得る。このラインパターンは、所望のカラー有機ＥＬ素子に応じて異なるが、例えば線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍとすることができる。
【００７９】
また、本発明では、色変換フィルタ層は、各色ごとに分離したストライプパターンとして形成することができるが、各色ごとだけではなく、サブピクセルごとに分離させた構造とすることも好ましい。
【００８０】
さらに本発明では、色変換層に、カラーフィルタ層をさらに設けてもよい。すなわち、上記の緑色または赤色の変換フィルタ層のみでは十分な色純度が得られない場合は、カラーフィルタ層を設けることができる。カラーフィルタ層の厚さは１〜１．５μｍが好ましい。また、このカラーフィルタ層は、上記青色フィルタ層と同様の方法で形成することができる。
以上のようにして、本発明の色変換フィルタ層が得られる。
【００８１】
以下に色変換フィルタの構成要素について説明する。
【００８２】
（Ｉ）透明基板１１６
透明基板１１６は、色変換フィルタ層によって変換された光に対して透明であることが必要である。また、透明基板１１６は、色変換フィルタ層、ブラックマスクおよび隔壁層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。透明基板１１６は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して５０％以上の透過率を有することが好ましい。
【００８３】
透明基板１１６の材料として好ましいものは、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート等の樹脂を含む。ホウケイ酸ガラスまたは青板ガラス等が特に好ましいものである。
【００８４】
（ＩＩ）色変換フィルタ層
本明細書において、色変換フィルタ層は、カラーフィルタ層１１８、蛍光変換層１２０、およびカラーフィルタ層１１８と蛍光変換層１２０との積層体の総称である。蛍光変換層１２０は、有機ＥＬ層１１０にて発光される近紫外領域ないし可視領域の光、特に青色ないし青緑色領域の光を吸収して異なる波長の可視光を蛍光として発光するものである。フルカラー表示を可能にするためには、少なくとも青色（Ｂ）領域、緑色（Ｇ）領域および赤色（Ｒ）領域の光を放出する独立した色変換フィルタ層が設けられる。ＲＧＢそれぞれの蛍光変換層は、少なくとも有機蛍光色素とマトリクス樹脂とを含む。
【００８５】
イ）有機蛍光色素
本発明において、好ましくは、少なくとも赤色領域の蛍光を発する蛍光色素の１種類以上を用い、さらに緑色領域の蛍光を発する蛍光色素の１種類以上と組み合わせてもよい。これは、光源として青色ないし青緑色領域の光を発光する有機ＥＬ層を用いる場合、有機ＥＬ層からの光を単なる赤色フィルタに通して赤色領域の光を得ようとすると、元々赤色領域の波長の光が少ないために極めて暗い出力光になってしまうからである。
【００８６】
したがって、有機ＥＬ層からの青色ないし青緑色領域の光を、蛍光色素によって赤色領域の光に変換することにより、十分な強度を有する赤色領域の光の出力が可能となる。発光体から発せられる青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えばローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２などのローダミン系色素、シアニン系色素、１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウムパークロレート（ピリジン１）などのピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素などが挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００８７】
発光体から発せられる青色ないし青緑色領域の光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えば３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノ−クマリン（クマリン６）、３−（２’−ベンゾイミダゾリル）−７−ジエチルアミノ−クマリン（クマリン７）、３−（２’−Ｎ−メチルベンゾイミダゾリル）−７−ジエチルアミノ−クマリン（クマリン３０）、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジン（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）などのクマリン系色素、あるいはクマリン色素系染料であるベーシックイエロー５１、さらにはソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６などのナフタルイミド系色素などが挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００８８】
さらに、青色領域の光に関しては、有機ＥＬ層からの発光を単なる青色フィルタに通して出力させることが可能である。
【００８９】
なお、本発明に用いる有機蛍光色素を、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂およびこれらの樹脂混合物などに予め練り込んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい。また、これらの有機蛍光色素や有機蛍光顔料（本明細書中で、前記２つを合わせて有機蛍光色素と総称する）は単独で用いてもよく、蛍光の色相を調整するために２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００９０】
本発明の蛍光変換層１２０は、該蛍光変換層の重量を基準として０．０１〜５質量％、より好ましくは０．１〜２質量％の有機蛍光色素を含有する。前記含有量範囲の有機蛍光色素をもちいることにより、濃度消光などの硬化による色変換効率を伴うことなしに、充分な波長変換を行うことが可能となる。
【００９１】
ロ）マトリクス樹脂
次に、本発明の蛍光変換層に用いられるマトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）を光および／または熱処理して、ラジカル種またはイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させたものである。また、蛍光変換層のパターニングを行うために、該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、未露光の状態において有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。
【００９２】
具体的には、マトリクス樹脂は、（１）アクロイル基やメタクロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物膜を光または熱処理して、光ラジカルまたは熱ラジカルを発生させて重合させたもの、（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物を光または熱処理により二量化させて架橋したもの、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物膜を光または熱処理してナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させたもの、および（４）エポキシ基を有するモノマーと酸発生剤とからなる組成物膜を光または熱処理により、酸（カチオン）を発生させて重合させたものなどを含む。特に、（１）のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと光または熱重合開始剤とからなる組成物を重合させたものが好ましい。なぜなら、該組成物は高精細なパターニングが可能であり、および重合した後は耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高いからである。
【００９３】
本発明で用いることができる光重合開始剤、増感剤および酸発生剤は、含まれる蛍光変換色素が吸収しない波長の光によって重合を開始させるものであることが好ましい。本発明の蛍光変換層において、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂中の樹脂自身が光または熱により重合することが可能である場合には、光重合開始剤および熱重合開始剤を添加しないことも可能である。
【００９４】
マトリクス樹脂（蛍光変換層）は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂、有機蛍光色素および添加剤を含有する溶液または分散液を、支持基板上に塗布して樹脂の層を形成し、そして所望される部分の光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を露光することにより重合させて形成される。所望される部分に露光を行って光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を不溶化させた後に、パターニングを行う。該パターニングは、未露光部分の樹脂を溶解または分散させる有機溶媒またはアルカリ溶液を用いて、未露光部分の樹脂を除去するなどの慣用の方法によって実施することができる。
【００９５】
ハ）構成および形状
赤色に関しては、蛍光変換層１２０Ｒのみから形成されてもよい。しかし、蛍光色素による変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、図５に示されるように蛍光変換層１２０Ｒとカラーフィルタ層１１８Ｒとの積層体としてもよい。カラーフィルタ層１１８Ｒを併用する場合、カラーフィルタ層１１８Ｒの厚さは１〜１．５μｍであることが好ましい。
【００９６】
また、緑色に関しては、蛍光変換層１２０Ｇのみから形成されてもよい。しかし、蛍光色素による変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、図５に示されるように蛍光変換層１２０Ｇとカラーフィルタ層１１８Ｇとの積層体としてもよい。カラーフィルタ層１１８Ｇを併用する場合、カラーフィルタ層１１８Ｇの厚さは１〜１．５μｍであることが好ましい。あるいはまた、有機ＥＬ層１１０の発光が緑色領域の光を充分に含む場合には、カラーフィルタ層１１８Ｇのみとしてもよい。カラーフィルタ層１１８Ｇのみを用いる場合、その厚さは０．５〜１０μｍであることが好ましい。
【００９７】
一方、青色に関しては、図５に示されるようにカラーフィルタ層１１８Ｂのみとすることができる。カラーフィルタ層１１８Ｂのみを用いる場合、その厚さは０．５〜１０μｍであることが好ましい。
【００９８】
色変換フィルタ層の形状は、よく知られているように各色ごとに分離したストライプパターンとしてもよいし、各画素のサブピクセルごとに分離させた構造を有してもよい。
【００９９】
（ＩＩＩ）ブラックマスク１２２
各色に対応する色変換フィルタ層の間の領域には、ブラックマスク１２２を形成することが好ましい。ブラックマスクを設けることによって、隣接するサブピクセルの色変換フィルタ層への光の漏れを防止して、にじみのない所望される蛍光変換色のみを得ることが可能となる。後述する有機ＥＬ素子の封止を妨げないことを条件として、透明基板１１６上の色変換フィルタ層が設けられている領域の周囲にブラックマスクを設けてもよい。ブラックマスク１２２は、好ましくは０．５〜２．０μｍの厚さを有する。
【０１００】
工程（３）
工程（３）では、工程（１）および工程（２）で製造した有機ＥＬ発光部と色変換フィルタを貼り合わせる。
【０１０１】
本発明の製造方法では、有機ＥＬ発光部１６０と、色変換フィルタ１５０とを貼り合わせて、カラー有機ＥＬ素子１４０を形成する。
【０１０２】
図６を参照して具体的に本工程を説明する。図６（ａ）から図６（ｃ）は、本工程の手順を示す概略図である。
【０１０３】
まず、第１の発明に従って製造される有機ＥＬ素子に外周封止層１３０を形成し（図６（ａ））、有機ＥＬ発光部１６０を製造する。
【０１０４】
この外周封止層１３０は、紫外線硬化型樹脂を基板１０２上に所定のパターンで塗布し、紫外線で硬化することにより形成することができる。この紫外線効果型樹脂は、直径５〜５０μｍ、好ましくは直径５〜２０μｍのガラスビーズ、シリカビーズなどを混合することが好ましい。これらのビーズ類は、有機ＥＬ発光部と色変換フィルタとの貼り合わせにおいて、基板間距離（基板１０２と透明基板１１６との間の距離）を規定するとともに、接着のために印加される圧力を負担する。さらに、素子駆動時に発生する応力（特に素子外周部における応力）も負担して、該応力による素子の劣化を防止する。
【０１０５】
次いで、有機ＥＬ発光部１６０と色変換フィルタ１５０とを乾燥窒素雰囲気（望ましくは、酸素および水分濃度ともに１ｐｐｍ以下）内に配置し、密着させ、有機ＥＬ素子の発光部と色変換フィルタ層とのアライメントを行う。アクティブマトリクス駆動の場合には、陽極１０８と色変換フィルタ層との位置合わせを行う。一方、パッシブマトリクス駆動の場合には、陽極および陰極のラインパターンの交差部分と色変換フィルタ層との位置合わせを行う。
【０１０６】
その後に、この紫外線硬化型樹脂に対して紫外線を照射して、該樹脂を硬化させて外周封止層１３０を硬化させる（図６（ｂ））。紫外線照射は、例えば１００ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間にわたって行うことが好ましい。
【０１０７】
本発明においては、外周封止層１３０により形成される内部空間１２５の容積に相当する充填剤を、外周封止層１３０の内部に充填し、充填剤層１２８を形成することが好ましい（図６（ｃ））。充填剤の所要量は、当業者によって容易に決定されうるものである。
【０１０８】
本発明では、上記の充填剤で形成される充填剤層１２８は必ずしも必要ではない。しかし、充填剤層１２８および外周封止層１３０を組み合わせて用いることにより、基板１０２と透明基板１１６とを、１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの間隔で固定でき、且つ、外部環境からの水分の浸入を防止し、長期信頼性のある有機ＥＬ素子１４０を構成することができる。
【０１０９】
以下に、充填剤層１２８および外周封止層１３０について説明する。
【０１１０】
イ）充填剤層１２８
充填剤層１２８は、従来法の素子において形成される内部空間１２５を充填して、有機ＥＬ層１１０の発光の内部空間界面における反射を抑制し、該発光を色変換フィルタへと効率よく透過させるために設けられる。充填剤層１２８は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して２０％〜９５％、好ましくは６０％〜９５％の可視光透過率と、１．２〜２．５の屈折率とを有する。このような特性を有することにより、有機ＥＬ層１１０からの発光の伝達経路の各界面における屈折率差を小さくすることができ、各界面における反射を抑制し、色変換フィルタ層への光の伝達をより効率的に行うことが可能となる。
【０１１１】
充填剤層１２８を形成するための充填剤は、有機ＥＬ発光部および色変換フィルタの特性に悪影響を及ぼさない不活性液体または不活性なゲルであればよい。また、充填剤は、内部空間１２５に注入した後にゲル化する液体であってもよい。充填剤として用いられる不活性液体またはゲルは、波長４００〜８００ｎｍの光に対して２０％〜９５％、好ましくは６０％〜９５％の可視光透過率と、１．２〜２．５の屈折率とを有する。また、充填剤としてゲル化する液体を用いる場合には、ゲル化の後に前述の可視光透過率および屈折率を有するべきである。本発明で使用しうる充填剤の例は、シリコーン樹脂、フッ素系不活性液体、またはフッ素系オイルなどを含む。
【０１１２】
ロ）外周封止層１３０
外周封止層１３０は、有機ＥＬ素子と色変換フィルタを接着するとともに、内部の各構成要素を外部環境の酸素、水分などから保護する機能を有する。外周封止層１３０は紫外線硬化型樹脂から形成される。そのような紫外線硬化型樹脂は、硬化する前は粘度変化あるいはゲル化などを起こさず、有機ＥＬ発光部と色変換フィルターとの相対的移動により、色変換フィルタ層と有機ＥＬ発光部との精密なアライメントを可能にする。
【０１１３】
ひとたびアライメントが完了したならば、紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂を硬化させる。例えば、１００ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を照射した際に、１０〜６０秒以内に硬化することが好ましい。この時間範囲内で硬化させることにより、紫外線照射による他の構成要素への悪影響をもたらすことなしに、紫外線硬化型接着剤が充分に硬化して適切な接着強さを発現させることが可能となる。また、生産工程の効率の観点からも、前述の時間範囲内であることが好ましい。
【０１１４】
また、前記紫外線硬化型樹脂は、直径５〜５０μｍ、好ましくは直径５〜２０μｍのガラスビーズ、シリカビーズなどを含んでいることが好ましい。これらのビーズ類が、有機ＥＬ発光部と色変換フィルタとの貼り合わせにおいて、基板間距離（基板１０２と透明基板１１６との間の距離）を規定するとともに、接着のために印加される圧力を負担するからである。さらに、このようなビーズ類を含ませることが好ましいのは、素子駆動時に発生する応力（特に素子外周部における応力）も負担して、該応力による素子の劣化を防止することができるからである。
【０１１５】
なお、内部空間１２５に充填剤を封入する場合には、外周封止層１３０の一部に孔を設けて外周封止層１３０を硬化させ、この孔から充填剤を注入した後、この孔を塞げばよい。
【０１１６】
【実施例】
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されない。
【０１１７】
（実施例１）
１．有機ＥＬ素子の製造
従来の手法により、基板上にＴＦＴを形成する。このＴＦＴを備える基板上に、反射性金属層としてＣｒ（５ｎｍ）／Ｐｔ（１００ｎｍ）をスパッタ法などにより堆積させ、更にその上に、陽極である透明導電層としてＩｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ酸化層（ＩＺＯ）を堆積させる。ここで使用する反射性金属層は、その凹凸が４ｎｍ以下の導電体である金属や合金であればＣｒ／Ｐｔの積層体に限らない。また、ＩＺＯの成膜はスパッタ法によったが、電子ビーム蒸着法や抵抗加熱蒸着法等の他の成膜法であってもよい。
【０１１８】
この陽極上に正孔注入層（銅フタロシアニン）、正孔輸送層（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）および発光層（４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル）を抵抗加熱蒸着法により順次堆積させ、さらに電子輸送層としてトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム錯体を、同法により２０ｎｍ積層する。
【０１１９】
電子注入層は、抵抗加熱蒸着法により電子注入層としてＬｉＦを１ｎｍ堆積させる。この電子注入層は、１ｎｍと薄いため、膜としてではなく、アイランド状に成膜される。
【０１２０】
次に、薄膜層を蒸着法により２ｎｍの厚さに成膜した。薄膜層にはＩｎを用いる。これは、陰極としてＩＺＯを用いるため、その構成要素の１つであるＩｎを用いる必要があるためである。また、薄膜層は有機ＥＬ層全面に成膜される必要があり、欠陥や、アイランド状での成膜が起こらないようにする。成膜の条件は、Ｉｎを全面被膜でき、有機ＥＬ層を損傷することなく、さらに２ｎｍで成膜できる条件であればいかなる条件でもよい（例えば温度は、好ましくは室温程度、圧力は１０^−３Ｐａ以下、好ましくは１０^−４Ｐａである。）。
【０１２１】
次に、薄膜層を形成した素子を、ＤＣスパッタ装置内に導入し、Ｉｎをターゲットして、酸素−アルゴン雰囲気下（酸素／（酸素＋アルゴン）＝０．０２）で透明な陰極を形成する。この手法により、薄膜層が陰極と一体化され、透明な陰極として形成される。本実施例で形成される陰極は、薄膜層と一体化した状態で２００ｎｍの厚さである。
【０１２２】
本実施例では、薄膜層は全面成膜され、且つ、陰極の形成後に薄膜層が残ることなく、陰極と一体化されている。
【０１２３】
必要に応じて、パッシベーション層としてＳｉＯＮをスパッタ法により３００ｎｍ堆積させる。
【０１２４】
本実施例で作成された有機ＥＬ素子は、従来技術と比較して、リークが少なく、且つダークスポットも少ない素子が作成できた。また、この素子では、外部取り出し効率が、一般的なボトムエミッション型素子と同等か、またはそれ以上であった。
【０１２５】
２．カラー有機ＥＬ素子の製造
上記のようにして製造した有機ＥＬ素子の外周部に、ビーズ類を混合した外周封止用の紫外線硬化型樹脂をパターンニングして塗布する。これと、予めＲＧＢの色変換フィルタ層を作製してある透明基板（色変換フィルタ）とを互いにむかい合わせ、位置合わせをして紫外線硬化型樹脂を紫外線により硬化した。得られた素子の空隙に、外周封止層に予め設けた孔から充填剤を充填し、孔を封止してパネルを完成させた。
【０１２６】
本実施例で作成されたカラー有機ＥＬ素子は、従来技術と比較して、リークが少なく、且つダークスポットも少ない素子が作成できた。また、この素子では、外部取り出し効率が、一般的なボトムエミッション型素子と同等か、またはそれ以上であった。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、電子注入層へのダメージがなく、光の取り出し効率を低下させることなく有機ＥＬ素子、カラー有機ＥＬ素子等を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の有機ＥＬ層の概略断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を示す概略図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を示す概略図である。
【図５】本発明の色変換フィルタ層の概略図である。
【図６】本発明のカラー有機ＥＬ素子の映像方法を示す概略図である。
【符号の説明】
２　　陽極（下部電極）
２ａ　　アモルファス層
２ｔ　　透明導電層
２ｒ　反射性金属層
３　　有機ＥＬ層
４、１１２　　陰極（上部電極）
５、１２６　　薄膜層
６　　パッシベーション層
１１　　正孔注入層
１２　　正孔輸送層
１３　　発光層
１４　　電子輸送層
１５　　電子注入層
１０２　　基板
１０４　　陽極
１０６　　アモルファス層
１０８　　陽極
１１０　　アモルファス層
１１６　　透明基板
１１８　　カラーフィルタ層
１２０　　蛍光変換層
１２２　　ブラックマスク
１２５　　内部空間
１２８　　充填剤層
１３０　　外周封止層
１５０　　色変換フィルタ

Claims

基板上に少なくとも陽極、有機ＥＬ層、および陰極とを形成して有機ＥＬ素子を製造する方法であって、有機ＥＬ層上に陰極を形成する前に、有機ＥＬ層上に陰極の構成元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層を形成し、次いで陰極を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
前記薄膜層の厚さが１ｎｍから１０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記薄膜層の元素が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、およびＳｂから選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記薄膜層の形成が、蒸着法により行われることを特徴とする請求項１から３に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記陰極の形成が、少なくとも酸素ガスを含む雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１から４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
カラー有機ＥＬ素子の製造方法であって、該製造方法が
（１）基板上に少なくとも陽極、有機ＥＬ層、および陰極とを含む有機ＥＬ発光部を準備する工程と、
（２）透明基板上に色変換フィルタ層を形成して色変換フィルタを準備する工程と、
（３）前記有機ＥＬ発光部と前記色変換フィルタとを、位置を合わせて貼り合わせる工程と、
を含み、
前記（１）の工程が、有機ＥＬ層上に陰極を形成する前に、有機ＥＬ層上に陰極の構成元素のうちの少なくとも１つからなる薄膜層が形成され、次いで陰極が形成される工程であることを特徴とするカラー有機ＥＬ素子の製造方法。
基板上に前記陽極と接続される薄膜トランジスタがさらに設けられることを特徴とする請求項６に記載のカラー有機ＥＬ素子の製造方法。
前記陽極および前記陰極がそれぞれラインパターン状に形成され、前記陽極のラインパターンと前記陰極のラインパターンが直交する方向に延びていることを特徴とする請求項６に記載のカラー有機ＥＬ素子の製造方法。
前記薄膜層の厚さが１ｎｍから１０ｎｍであることを特徴とする請求項６から８に記載のカラー有機ＥＬ素子の製造方法。
前記薄膜層の元素が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、およびＳｂから選択されることを特徴とする請求項６から９に記載のカラー有機ＥＬ素子の製造方法。
前記薄膜層の形成が、蒸着法により行われることを特徴とする請求項６から１０に記載のカラー有機ＥＬ素子の製造方法。
前記陰極の形成が、少なくとも酸素ガスを含む雰囲気中で行われることを特徴とする請求項６から１１に記載のカラー有機ＥＬ素子の製造方法。