JP2004139798A - Electrode substrate and manufacturing method - Google Patents

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JP2004139798A
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Hiroshi Shoji
東海林 弘
Yoshikazu Nagasaki
長崎 義和
Tadao Shibuya
渋谷 忠夫
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To aim at a removal of a surface defect layer existing on the surface of an anode of a CCM board, protection of the anode surface, and, by extension, at prevention of rise of drive voltage of an organic EL element as well as maintenance of luminous uniformity. <P>SOLUTION: A CCM layer 14 is laminated on a board 12 for making wave-length change of light, and an anode 16 made of an IZO is formed on the CCM layer 14. A surface protection layer 18 made of an inorganic compound is laminated on the anode 16 by a sputtering process with a plasma-supporting magnetron sputter of an inductive coupling type. SiO<SB>2</SB>is preferable as the inorganic compound. While removing the surface defect layer of the anode 16 the inorganic compound can maintain a state in which the surface defect is removed. As a result, electric stability of the anode 16 can be maintained for a long period of time to improve display image quality of an organic EL display device 100. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機EL素子の基板の構造及びその製造方法に関する。特に、CCM法を利用した有機EL素子に用いられる電極基板に関する。より詳細には、基板の陽極である透明電極表面の劣化に対し対策を施した色変換(CCM)基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
A.[技術背景]
近年、有機EL(Electroluminescence)素子が発光装置、表示装置としての応用の面から注目されている。たとえば、情報表示機器、車載表示機器などのカラー及びフルカラー表示デバイスとしての利用が進められている。
【0003】
(1)有機EL素子の基本構造
一般に有機EL素子は透明電極を陽極、対向電極としてAl(アルミニウム)等を陰極とし、その両電極間に有機物層が挟まれた構成をもつ。このような有機EL素子は様々な応用が考えられているが、なかでもカラーディスプレイへの応用への期待が大である。
【0004】
(2)CCM法
本発明は、特にCCM(Color Changing Medium)法を適用した有機EL素子に関するものである。ここで、CCM法とは、表示装置をカラー化する方法の一つ
である。有機EL素子を用いてカラーの表示装置を構成する場合、たとえば、3原色(赤、青、緑)の光を発する有機物を用いることが考えられる。しかし、3種類の有機物(以下、単に有機物と呼ぶ)を使用するのは製造工程が複雑になってしまうため、1種類の有機物だけでカラー化ができることが望ましい。CCM法は係る要請に基づき考案されたものであり、1種類の有機物が発する単色の光(たとえば青色)を蛍光変換層を用いて、適宜他の波長の光(たとえば赤や緑)に変換させることによって3原色を作成する方式である。
【0005】
このCCM法は、表示装置のカラー化の手法の中で、製造コスト及びパターンの高精細化(フルカラー化)の観点から、最も将来性が有望と見られている手法の一つである。尚、このCCM法においては、単なる蛍光変換層だけでなく、カラーフィルターも用いて発光色の純度を高める工夫がなされる場合もある。すなわち、蛍光変換層及び/又はカラーフィルター層を用いて、有機ELの発光色を変化させることが知られている。
【0006】
CCM法を用いた有機EL表示装置10の基本的な構造を表す模式断面図が図6に示されている。この図に示すように、透明なガラスの基板12の上には、CCM層14が設けられている。このCCM層14は、緑色の蛍光を発する緑色CCM層14Gと、赤色の蛍光を発する赤色CCM層14Rと、有機物層18が発する青色の光をそのまま透過する透明材料の青色CCM層14Bとを含み、表示装置としての画面上の1個の画素は、緑色CCM層14Gと、赤色CCM層14Rと、青色CCM層14Bとから構成される。
【0007】
CCM層14の上には透明電極である陽極16が積層されている。陽極16としてはITO(酸化錫インジウム:Indium Tin Oxide)やIZO(酸化亜鉛インジウム:Indiumu Zinc Oxide)が用いられる。そして、陽極16の上には、順に有機物層18、陰極20(たとえばアルミニウム(Al))が設けられている。この有機物層18は、電界の印加によって発光するので、発光層と呼ばれることもある。
【0008】
CCM型の有機EL表示装置10は、多くの場合、青色を発する有機物層18が用いている。そして、この青色の光は、緑色CCM層14Gによって緑色の光に波長変換され、赤色CCM層14Rによって赤色の光に波長変換されるのである。一方、青色CCM層14Bは有機物層18が発する青色の光をそのまま透過させる。このような構成によって、赤色、青色、緑色の光の3原色を得ることができる。
【0009】
尚、図6及びこれまでの説明では、CCM方式の有機EL表示装置10の基本構造のみ説明したが、実際には、CCM層14にはカラーフィルターを含み、色の純度の改善を図る場合も多い。有機物層18には、電子注入層や、正孔注入層が設けられ、陰極20からの電子や陽極16からの正孔を効率よく発光層(有機物層18)に供給する仕組みも実際には広く利用されている。
【0010】
尚、有機EL表示装置10中、陽極16から陰極20までの構成を特に、「有機EL素子22」と呼ぶ。すなわち、陽極16、有機物層18、陰極20である。
【0011】
また、有機EL表示装置10中、基板12から陽極16までの構成を電極付きの基板の意味で「電極基板」と呼ぶ。この電極基板は、その上にEL素子を構成する有機物と陰極を積層させることによって、有機EL表示装置10を容易に作ることができる。さらに、基板12と陽極16との間にCCM層14が設けられている場合には、容易にCCM型の有機EL表示装置10を作成することができ、その場合の電極基板を特にCCM基板24と呼ぶ。すなわち、基板12、CCM層14、陽極16とからなる電極基板をCCM基板24と呼ぶのである。
【0012】
(3)陽極上の表面不良層
有機EL素子は基板上に構成されるが、CCM法を採用する場合、その基板上に上述したような蛍光変換層及び/又はカラーフィルター層が設けられる。そして、この蛍光変換層等の上にさらに陽極が設けられ、以下順次有機物層、陰極の順に積層され、基板上に有機EL素子が形成される。
【0013】
また、上述したように、CCM法を利用する場合、その基板と、その上に積層される蛍光変換層及び/又はカラーフィルター層、陽極も含めて、CCM基板24と呼ぶ。このCCM基板24を構成する陽極16としては、IZO(Indium Zinc Oxide)等透明電極が用いられる。本願発明者らはこの陽極の表面不良層形成について研究を進め、以下のことが判明した。
【0014】
▲1▼CCM基板を作成する場合、その基板作製は工程数が多く、基板汚染が進行しやすく、また陽極表面に表面不良層が形成されやすい。特に、IZO等の透明電極の表面が、過度の洗浄工程、又は、パターニングのためのエッチング残さ等によってダメージをうけやすい。さらに、電極表面への水の吸着や、電極のバルク(表面部位以外の内部部分)に含まれる微量不純物原子の表面への析出等が原因となり、いわゆる表面不良層が陽極上に形成される傾向にある。
【0015】
▲2▼さらに、CCM層(蛍光変換層)自体は樹脂から形成されている部分が多く、この樹脂からの水分等の揮発ガス成分が徐々に陽極表面を汚染する場合がある。
【0016】
(4)このような表面不良層の存在によって、以下の現象が生じることが、本願発明者らの研究によって判明した。
【0017】
▲1▼有機EL素子の駆動電圧が大きくなる。すなわち、いわゆるEL性能が低下する。
【0018】
▲2▼有機EL素子の発光均一性が低下する。具体的にはCCMパネル(CCM法を利用した有機EL素子を用いた表示パネル)を形成した場合、各画素の縮小現象が観測されている。
【0019】
▲3▼上記CCMパネルを加熱環境において加速評価を行った場合、画素縮小の速度が加速される現象が観測されている(たとえば〜85℃などの加熱環境を利用した)。
【0020】
以上のような問題点が、本願発明者らの研究により判明している。
【0021】
(5)従来の陽極の改善
従来から、有機EL素子の陽極16と、陽極上に積層される有機物との密着性・導電性を改善する工夫が種々なされてきた。
【0022】
この工夫の一つに、陽極16と有機物層との間に、有機化合物あるいは金属や半導体の無機物をバッファー層として挿入するという手法がある。この手法はかなり以前から広く研究が進められてきた。
【0023】
しかしこのバッファー層の挿入手法では、上記(3)(4)に示すように、透明電極(陽極)の表面が劣化しているのを改質するような作用はない。したがって、単にバッファー層を挿入するという手法だけでは、陽極表面の劣化を改質できないので、その効果に自ずと限界があると言えよう。
【0024】
B.[先行技術文献の例]
次に、従来技術を具体的な先行技術文献を示して紹介し、その内容、欠点、問題点等を説明する。
【0025】
(1)パッシベーション膜( passivation film
たとえばWO 0072637 Al(以下、文献1という)では酸化珪素からなるバリヤー膜(=パッシベーション膜(passivation film))が含有されたCCM法による有機ELディスプレイが開示されている。
【0026】
まず、この文献1によれば、基板とその上のCCM層(カラーフィルター層を含む)を平坦化のための有機層で覆い、平坦化することで、その上に有機EL素子を積層しても「断切れ」等が生じることがないとされている。
【0027】
有機EL素子を積層する面に段差がある場合には、積層する有機EL素子の膜に不連続部分が生じるおそれがある。この不連続部分は「断切れ」と呼ばれている。また、平坦化のための有機層の例としては、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂の例が文献1に示されている。
【0028】
さらに文献1では、平坦化のための有機層上に、有機EL素子を直接積層させると、有機ELの積層時や駆動時の熱により平坦化のための有機層の成分が揮発し、それが有機ELの各構成材料に悪影響を及ぼすことも考えられると指摘している。その結果、ダークスポットと称する非発光領域が生じたり、所定の品位の発光が維持できなくなることが想定されると文献1に指摘されている。
【0029】
そこで、この文献1では、SiOxからなるバリヤー層(パッシベーション膜)を平坦化のための有機層と有機EL素子との間に積層することにより、平坦化のための有機層成分が有機EL素子の各層材料へ拡散することを防止して、素子の劣化を防ぐことが示されている。
【0030】
しかし、このバリヤー層(パッシベーション膜)は有機層及びCCM層からの揮発成分の拡散防止には有効ではあるが、CCM層以外の部分からの水分等の混入に対しては効果はほとんどないと考えられる。
【0031】
素子中へ混入した水分は陽極16と有機物層の間に吸着し、接着性を低下させ、電荷の注入性を悪くすると考えられる。その結果、いわゆる陽極の表面不良層が形成されると予想される。本発明はこのような表面不良層の発生を抑止する手法(表面保護層)を実現しようとする発明である。
【0032】
(2)陽極上へのバッファー層の積層
陽極上に積層されるバッファー層の目的は、密着性の改善を図るものや、無機材料による導電性の改善を図るもの、絶縁体の薄膜層を利用するもの、陽極表面を逆スパッタ(逆sputtering)するもの、等がある。以下順次説明する。
【0033】
▲1▼陽極/有機物層の密着性(有機物の付着性)改善を目的としてバッファー層を挿入するもの
特開平10−214683号公報(以下、文献2という)では多結晶質のITO(Indium Tin Oxide)と有機物との結晶状態が異なるため、陽極と有機物層との接合がうまく行われず部分的に接合不良が生じ、ダークスポット(dark spot)が発生する場合があり、又は接合不良部分に発生した熱が有機層の劣化を招くなどの問題があることが示されている。
【0034】
文献2では、これらの問題を解決するために、導電性の接合改善層(Au,Pt等の金属、MoOx,VOx,SnOx,InOx,BaOxなどの金属酸化物、共役性ポリマー等のアモルファス膜)を1〜500μmの膜厚の範囲で設けている。
【0035】
また、特開平9−324176号公報(以下、文献3という)では電極と有機膜との密着性を改善して非発光部分の発生を防止し、長期保存性や連続駆動半減時間を向上させる技術が示されている。このような目的を達成するために文献3では、従来正孔注入輸送材料として用いられている化合物の末端をシランカップリング基で置換した材料からなる層を介在させる技術を開示している。
【0036】
また、特開平9−204985号公報(以下、文献4という)では文献3と同様な観点からITO電極自体をチタネート系カップリング剤で表面処理する技術が開示されている。
【0037】
▲2▼無機材料(半導体、伝導体)を適用し伝導性の向上等をねらうもの
特開平3−105898号公報(以下、文献5という)では通常有機物からなる正孔輸送層あるいは電子輸送層を成膜状態がよいアモルファス半導体のP型あるいはN型で形成し、発光性能を向上させる技術が開示されている。
【0038】
また、特開平10−260062(以下、文献6という)では高価な正孔注入輸送材料を用いずに、代わりにITOと無機半導体との混合層を形成し、抵抗率を20Ω・cm以下とする構成を開示している。この構成は、低コストでしかも有機物とITOとの直接接続をさけているので、上述した密着性の改善の観点からでも良好の結果を得ることができ、ダークスポットの発生等が抑制された素子が形成可能となる。
【0039】
また、特開平9−63771号公報(以下、文献7という)では陽極であるITOと正孔輸送層の間に仕事関数の値がITOよりも大きい金属酸化物(RuO,MoO,VO等)を5〜30nm形成することによって、陽極と正孔輸送層の間のエネルギー障壁を減少させ、発光効率を向上させようとしている。
【0040】
また、特開平08−031573号公報(以下、文献8という)では陽極の一部、あるいは陽極全体を炭素薄膜で形成する構成が開示されている。
【0041】
これら以外にも特開平03−210791号公報、特開平03−262170号公報、特開平06−119973号公報にはP型半導体を正孔輸送材料として適用することが開示されている。
【0042】
▲3▼陽極と有機物層の間に絶縁体薄膜層を形成するもの
米国特許USP5853905号(以下、文献9という)には、透明電極と有機物の密着性改善あるいは積極的に電荷障壁を形成し、トンネル注入機構を利用した新たな素子構成の提案が記載されている。
【0043】
また、特開平08−288069号公報(以下、文献10という)では、連続駆動時に発生するリークの発生を回避するため、窒化アルミニウム等の窒化物を50Å程度の薄膜で陽極と有機物層の間に設ける構成が開示されている。
【0044】
▲4▼陽極表面をあらかじめ逆スパッタ処理するもの
特開平11−126689号公報(以下、文献11という)では、リーク電流あるいはダークスポットの発生要因が陽極表面の凹凸にあると認定し、この凹凸をなくすために、逆スパッタによる陽極表面処理が提案されている。
【0045】
【発明が解決しようとする課題】
上記「B.[先行技術文献の例]」の「(2)陽極へのバッファー層の積層」の項▲1▼〜▲3▼で説明した先行技術においては、陽極と有機物層の密着性向上などの接合特性の改善、陽極から有機物層への正孔注入特性の改善等を目的としている。
【0046】
しかし、上記「A.[技術背景]」の「(3)陽極上の表面不良層」及び同(4)で述べたように、ITO等の透明電極の表面に本来的に存在する表面不良層の存在により種々の不具合が発生する。たとえば、表面不良層の存在により、連続駆動時の駆動電圧の上昇が大きくなり、寿命が短くなるという現象が生じるおそれがある。また、耐熱性の確保が困難となり、特に車載用各種表示機器等への適用時にこの点が問題となることが予想される。さらに、特に高精細なCCMパネルの場合、表面不良層の生成及び増大による発光画素の縮小が問題となる。これは特に高温の環境下では顕在化すると考えられる。このような点に着目し、対策を講じたという例は知られていない。
【0047】
そして、上記「(2)陽極へのバッファー層の積層」の項▲4▼においては、逆スパッタによる陽極表面処理が提案されているが、次の理由により不十分であると考えられる。すなわち、逆スパッタ後に、無機化合物を積層させていないので、真空中で汚染される可能性が高く、真空槽中にも存在する水分等で元の表面状態に戻る可能性があり、効果が不十分であると考えられる。
【0048】
本発明はこれらの問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、以下の通りである。
【0049】
(1)CCM基板の陽極表面に存在する表面不良層を除去すること、及び、陽極表面の保護をすることを目的とする。
【0050】
(2)有機EL素子ひいてはCCMパネルの性能安定化、具体的には、駆動電圧の上昇防止、発光均一性の維持、耐熱性の向上などを目的とする。
【0051】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、表面不良層の除去の後、無機化合物を積層させるという従来とは異なる新たな構成を提案するものであり、この無機化合物の積層により新たな表面不良層の発生を防止するという従来の技術にはない効果を奏するものである。
【0052】
本発明の表面保護層の存在によって、陽極上に表面不良層が形成させるのを防止できる。たとえばフルカラーパネル用CCM基板の陽極上に陰極分離用の障壁層を形成した状態で、汚染等への特段の配慮をせずに保管、移動等が可能となる。また、パネルとしての作製時(有機EL成膜時)に従来の所定の作製プロセスにそのまま従ったプロセスを実行すればよい。
【0053】
本発明は、具体的には以下の構成を採用する。
【0054】
本発明は、上記課題を解決するために、基板と、In原子含有化合物からなる電極と、前記電極と前記基板との間に位置する層であって、この層に入射する光の波長を変換するための蛍光変換層と、を含む電極基板であって、前記電極の表面であって、前記蛍光変換層に対向している表面と反対側の表面上に、無機化合物からなる表面保護層が形成してあることを特徴とするものである。このような構成によって、表面不良層が形成されてしまうことを防止できる。具体的には、大気等に触れることにより表面不良層が形成されてしまうことを効果的に防止することができるのである。
【0055】
また、本発明は、上記の電極基板の前記基板及び/又は前記電極の構成材料が透明性材料であることを特徴とするものである。このような透明性の材料を用いることによって、表示手段に利用することができる電極基板が得られる。
【0056】
また、本発明は、上記の電極基板の前記電極表面に逆スパッタ処理が施してあることを特徴とするものである。このような構成によって、電極表面の表面不良層を効果的に減少させることができ、電極表面と内部とを均質なものとすることができる。
【0057】
また、本発明は、上記の逆スパッタ処理が、誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタによる逆スパッタ処理であることを特徴とするものである。このような構成によれば、陽極表面の表面不良層の除去にちょうどよい運動エネルギーの放電ガスイオンが得られやすいため、電極を損傷させずに表面不良層を除去できる。
【0058】
また、本発明は、前記表面保護層を構成する無機化合物が、Ba,Ca,Sr,Yb,Al,Ga,In,Li,Na,K,Cd,Mg,Si,Ta,Ge,Sb,Zn,Cs,Eu,Y,Ce,W,Zr,La,Sc,Rb,Lu,Ti,Cr,Ho,Cu,Er,Sm,W,Co,Se,Hf,Tm,Fe,Nbから選択される少なくとも一種以上の金属の酸化物、又は窒化物、複合酸化物、硫化物、弗化物のいずれかであることを特徴とするものである。このような構成によれば、電極表面に緻密な表面保護層を形成させることができる。
【0059】
また、本発明は、前記表面保護層は、スパッタ法で形成されていることを特徴とするものである。このような構成によって、電極の表面不良層を除去しつつ、表面不良層を形成することができる。
【0060】
また、本発明は、前記表面保護層は、誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタを用いたスパッタ法で形成されていることを特徴とするものである。このような構成によって、表面保護層を効果的に形成させることができる。
【0061】
また、本発明は、前記表面保護層の膜厚が5〜100Åの範囲内の値であることを特徴とするものである。このような構成によれば、表面不良層が再発生してしまうことを防止しうると共に、所定の光透過性を確保することができる。
【0062】
また、本発明は、前記電極が酸化錫インジウム(ITO)又は酸化亜鉛インジウム(IZO)からなることを特徴とする。このような構成によれば、優れた光透過性を得ることができる。
【0063】
また、本発明は、前記電極が非晶質酸化物であることを特徴とするものである。このような構成によれば、優れたエッチング特性を得ることができる。尚、ITOは、通常は結晶性であるが、成膜時に水分雰囲気とする、又は、微量元素をドープする、等の手法により非晶質(アモルファス)とすることができる。
【0064】
また、本発明は、前記電極を駆動する駆動素子、を含むことを特徴とするものである。近年特に薄膜トランジスタ(TFT)を画素毎に備えさせ、表示性能を向上した液晶表示装置や有機EL表示装置が広く利用されている。そこで、あらかじめTFTのような駆動素子を設けた電極基板を提供することによって、上記のようなTFT方式の液晶表示装置や有機EL表示装置の製造が容易になる。
【0065】
以下、電極基板の製造方法に関する発明である。
【0066】
次に、本発明は、上記課題を解決するために、基板と、In原子含有化合物からなる電極と、前記電極と前記基板との間に位置する層であって、この層に入射する光の波長を変換するための蛍光変換層と、を含む電極基板を製造する方法において、前記基板上に前記蛍光変換層を形成する工程と、前記形成された蛍光変換層上に前記電極を形成する工程と、前記形成された電極表面に逆スパッタ処理を施す工程と、を含み、前記電極表面に逆スパッタ処理を施す工程において、逆スパッタ処理を実施した後、あるいは、逆スパッタ処理を実施する際に、無機化合物からなる表面保護層を形成することを特徴とする電極基板の製造方法である。
【0067】
このような構成によって、電極上の表面不良層を減少させた電極基板を製造することができる。
【0068】
無機化合物による表面保護層によって、表面不良層が除去された状態を保持させ、表面不良層が再形成されることを効果的に防止することができる。
【0069】
また、本発明は、前記逆スパッタ処理は、誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタを使用して実行されることを特徴とするものである。このような構成によれば、陽極表面の表面不良層の除去にちょうどよい運動エネルギーの放電ガスイオンが得られやすいため、電極を損傷させずに表面不良層を除去できる。
【0070】
また、本発明は、前記逆スパッタ処理において、前記誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタのヘリカルコイルに対して、電力50〜200W、周波数13.56〜100MHzの高周波を印加し、前記誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタのカソードに対して、電力200〜500W、周波数13.56〜100MHzの高周波を印加し、プラズマ放電させ、前記誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタのマグネトロン磁界の強度を200〜300ガウスの範囲内の値とすることを特徴とする製造方法である。
【0071】
このような構成によれば、電極表面の表面不良層をより効果的に除去することができる。
【0072】
特に、電極基板に係る本発明を、XPSによる測定値から規定すれば、以下の通りである。
【0073】
本発明は、上記課題を解決するために、基板と、In原子含有化合物からなる電極と、前記電極と前記基板との間に位置する層であって、この層に入射する光の波長を変換するための蛍光変換層と、を含む電極基板であって、前記電極の表面であって、前記蛍光変換層に対向している表面と反対側の表面上に、無機化合物からなる表面保護層が形成してあることを特徴とする電極基板であって、電極表面のX線光電子分光法の測定結果が以下のような測定値のものである。
【0074】
すなわち、本発明は、X線光電子分光法により、前記電極表面において測定されるIn原子の3d5/2軌道スペクトルのピークの半値幅を[In3d5/2で表し、X線光電子分光法により、前記電極内部において測定されるIn原子の3d5/2軌道スペクトルのピークの半値幅を[In3d5/2で表した場合に、前記各半値幅の比率である([In3d5/2/[In3d5/2)の値が0.9〜1.2の範囲内であることを特徴とする電極基板である。
【0075】
このような構成とすることにより、電極の「内部」のIn3d5/2軌道スペクトルピークの半値幅と、電極の「表面」の半値幅の比率を所定範囲内の値に制限することにより、電極上の表面不良層が存在しない電極基板を構成することができる。
【0076】
尚、本件の発明において、「表面において測定される」とは、少なくとも表面の一部又は表面の一点において測定されることを意味する。
【0077】
また、本発明は、基板と、In原子含有化合物からなる電極と、前記電極と前記基板との間に位置する層であって、この層に入射する光の波長を変換するための蛍光変換層と、を含む電極基板であって、前記電極の表面であって、前記蛍光変換層に対向している表面と反対側の表面上に、無機化合物からなる表面保護層が形成してあることを特徴とする電極基板であって、X線光電子分光法により測定された結果が以下のような測定値のものである。
【0078】
すなわち、本発明は、X線光電子分光法により、前記電極において測定されるIn原子の3d5/2軌道スペクトルのピークの値をInpeakで表し、X線光電子分光法により、前記電極において測定されるSn原子の3d5/2軌道スペクトルのピークの値をSnpeakで表し、前記電極表面において測定される各ピークの比率を(Inpeak/Snpeak)で表し、前記電極内部において測定される各ピークの比率を(Inpeak/Snpeak)で表した場合に、((Snpeak/Inpeak)/(Snpeak/Inpeak))<1.5であることを特徴とする電極基板である。
【0079】
このような構成とすることにより、In原子のピーク値とSn原子のピーク値との比率を、電極の内部と外部で測定し、この内部と外部の比率を所定範囲内の値に制限することにより、電極上の表面不良層が存在しない電極基板を構成することができる。
【0080】
この「表面において測定される」とは、少なくとも表面の一部又は表面の一点において測定されることを意味することは、今まで述べた発明と同様である。
【0081】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づき説明する。
【0082】
A.基本構造
本実施の形態では、色変換(CCM)基板の陽極の上に無機化合物層を積層し、その上に有機物層を積層させた構成を提案する。このような有機EL表示装置100の構成を表す断面を表す模式図が図1に示されている。
【0083】
この図に示されているように、本実施の形態において特徴的なことは、陽極16の上に無機化合物又は有機化合物からなる表面保護層102が設けられいている点である。そして、有機物層18は、この表面保護層102の上に積層されている。
【0084】
尚、有機物層18は、発光を司る部分であるので、発光層とも呼ばれる。また、有機物は多くの場合化合物であるので有機化合物層と呼ぶ場合もある。この有機物層18は、少なくとも再結合領域及び発光領域を有するものである。また、この有機物層18は、有機EL素子層と呼ぶ場合もある。
【0085】
有機物層18に関しては、必要に応じ、有機物層18(発光層)以外に、たとえば正孔注入層,電子注入層,有機半導体層,電子障壁層,付着改善層などの層を設けてもよい。その場合には、これら正孔注入層等を含む複数の層を有機物層18と呼ぶのが一般的である。そして、これら複数の層からなる有機物層18の上に陰極20が形成されている。
【0086】
本実施の形態においては、有機EL表示装置100の例を示すが、この有機EL表示装置は、請求項の「発光装置」の一例に相当する。本来有機EL自体は発光素子であるので、光を発する機能を有する発光装置を構成する。本実施の形態ではこの発光装置の一例として有機EL表示装置100を説明するが、本発明の「発光装置」は、有機EL表示装置に限定されるものではない。
【0087】
本実施の形態で示す有機EL表示装置100の代表的な構成例(バリエーション)を示す。もちろん、これに限定されるものではない。
【0088】
有機EL表示装置100の基本的な層構造は、以下の通りである。
【0089】
基板/色変換膜(CCM層)/パッシベーション膜/有機EL素子
ここで、有機EL素子122は、さらに以下のバリエーションがある。
【0090】
(1)透明電極(陽極)/表面保護層/発光層/電極(陰極)
(2)透明電極(陽極)/表面保護層/正孔注入層/発光層/電極(陰極)
(3)透明電極(陽極)/表面保護層/発光層/電子注入層/電極(陰極)
(4)透明電極(陽極)/表面保護層/正孔注入層/発光層/電子注入層/電極(陰極)
(5)陽極/表面保護層/有機半導体層/発光層/陰極
(6)陽極/表面保護層/有機半導体層/電子障壁層/発光層/陰極
(7)陽極/表面保護層/正孔注入層/発光層/付着改善層/陰極
以上のような構造を挙げることができる。これらの中で、通常(4)の構成が好ましく用いられる。
【0091】
本実施の形態において特徴的なことは、有機EL素子122に含まれる表面保護層102である。
【0092】
B.ITO等の透明電極表面不良層について
ここで、電極の表面不良層について説明する。
【0093】
既に、従来技術の「A.背景技術」の(4)で述べたように、ITO等の透明電極表面は、洗浄工程における過度の洗浄又はパターニングのためのエッチング残さ等でダメージをうける。また、表面への水の吸着、バルクに含まれる微量不純物原子の析出等の原因によっても下記のようないわゆる表面不良層が形成されている。この表面不良層の問題に着目し改善を試みた例は未だ知られていない。その結果、従来の有機EL素子では、陽極に表面不良層を伴う状態で有機物が積層されており、界面における電荷注入性の低下などのため、本来得られるはずの素子性能が確保できなかった場合が多いと考えられる。
【0094】
(1)表面不良層
本実施の形態である表面不良層とは、例えば、以下の要件の一つに該当するものがある。
【0095】
▲1▼ドーパント(Dopant)であるSnの表面への析出があること。IZOの場合はZnの欠損が挙げられる。
【0096】
▲2▼同じくドーパントである酸化空孔の表面での欠落(すなわち酸素原子過多)があること。
【0097】
▲3▼表面に水分が吸着していること。
【0098】
▲4▼バルク中に含まれる微量不純物(窒素等)が表面へ析出していること。
【0099】
このような表面不良層の存在で、電導性(正孔注入性)の低下、上に積層する有機物の付着性の低下域は表面不良層中の不純物の有機物層への拡散等が見られる。
【0100】
このような表面不良層の存在によって、以下の問題が生じることが判明した。
【0101】
▲1▼定電流連続駆動時に電圧上昇が大きく、短寿命となる。
【0102】
▲2▼表面不良層の上に積層する有機物との密着性が低下し、結果的に高温下で駆動の際に発光が不均一になり、また、高温保存をした後にも発光が不均一化する。同じく高温時の電流注入性及び発光効率の低下する等、いわゆる耐熱性が低下する。
【0103】
(2) 表面不良層の検出方法
分析的にはX線光電子分光法(XPS:X−ray Photoelectron Spectroscoy)により検出する。
【0104】
▲1▼In原子の回りの状況を反映しているIn原子のスペクトルIn 3d5/2(結合エネルギー444.4eV)のピークの大きさ(以下、Inpeakと呼ぶ)と、Sn原子のSn 3d5/2(結合エネルギー486.2eV)のピークの大きさ(以下、Snpeakと呼ぶ)をそれぞれ求め、それらの比Snpeak/Inpeakが、電極内部(バルク)より表面付近で増大していることを以て、表面不良層の存在を検出する。ここで、Inpeak及びSnpeakの算出は、実際には、求めた値を原子による感度で補正して最終的な値を求める。
【0105】
概ねSnpeak/Inpeakは、0.1〜0.2の値となるが、表面でのその値がバルクのそれの1.5倍以上であれば、表面でSnが析出していると考えられ、表面不良層の存在が認められる。
【0106】
すなわち、電極表面におけるSnpeak/Inpeakの値を(Snpeak/Inpeak)と表し、電極内部におけるSnpeak/Inpeakの値を(Snpeak/Inpeak)と表すと、(Snpeak/Inpeak)/(Snpeak/Inpeak)>=1.5となる場合に、表面不良層の存在が認められるのである。逆に言えば、(Snpeak/Inpeak)/(Snpeak/Inpeak)<1.5となるような電極を作れば、表面不良層が事実上存在しないと見なすことができる。
【0107】
電極表面におけるXPSの計測は、一般に表面の一部又は表面の一点に対して行うので、上記の測定も、電極表面の一部又は表面の一点の測定を意味する。
【0108】
▲2▼In原子の周りの状況を反映しているIn原子のスペクトルIn 3d5/2のピーク半値幅(FWHM:Full−Width Half−Maximum)が表面において、バルクにおけるそれよりも明らかに大きければ表面原子組成が異なり、表面不良層が形成されている。以下にその例を図2の模式図とともに説明する。この模式図は縦軸にスペクトル強度(単位は任意)をとり、横軸に結合エネルギーを取ったグラフの模式図である。
【0109】
たとえば、通常の有機溶媒洗浄をし、UV洗浄まで終了した電極(基板上に設けられている)を素早くXPSの測定チャンバーに投入し観測すると、上記半値幅は1.9eVであった(図2中Aで示される)。これは表面のIn 3d5/2のピーク半値幅である。これをアルゴンイオンガンで30秒スパッタし、約50Å掘った再表面を観測すると、半値幅は1.7eVであり(図2中Bで示される)この後者の半値幅がバルクのITOの半値幅と考えられる。
【0110】
In 3d5/2のピーク半値幅の表面の値を[In3d5/2と表し、In 3d5/2のピーク半値幅のバルク(内部)の値を[In3d5/2と表すと、両者の比[In3d5/2/[In3d5/2の値が0.9〜1.2の範囲になければ、電極表面の原子組成が内部と異なり、表面不良層が存在すると認められる。たとえば、上記の例を用いてこの値を計算すると、1.9/1.2=1.58と求められ、0.9〜1.2の範囲にはないので、表面不良層が存在すると判断する。
【0111】
この▲2▼で示した例に対して、ITO電極上にSiOを成膜した電極について、上記と同様な洗浄後、その表面のIn 3d5/2の半値幅を観測すると1.7eVであり、ITOバルクの値と同様であった。この結果から、上記SiO2を成膜した基板表面は表面不良層が除去されていることがわかる。[In3d5/2/[In3d5/2の値が1.0となり、0.9〜1.2の範囲にあるからである。尚、このSiOの成膜は、ヘリカルスパッタを用いて実行している。つまり、この成膜工程は、スパッタにより表面不良層を除去しつつ、表面保護層たるSiO2を電極表面に成膜しているのである。
【0112】
尚、誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタを、「ヘリカルスパッタ」と呼ぶ。
【0113】
またヘリカルスパッタ成膜時の放電ガス流量を変化させると、SiOを成膜した基板表面のIn 3d5/2ピーク半値幅は変化することがわかっている。具体的に言えば、放電ガス流量を大きくすると半値幅が狭くなり、より表面不良層が除去される傾向にあることが判明した。
【0114】
以上のことから、放電ガスのスパッタ作用によりITO電極表面の表面不良層が除去できることを本願発明者らは見いだしたのである。
【0115】
本発明において特徴的なことは、SiO等の無機化合物からなる表面保護層をスパッタ法で電極表面に形成したことである。このスパッタによって電極表面の表面不良層を除去しうると共に、表面を保護する保護層を設けることができたものである。
【0116】
▲3▼上記表面保護層の膜厚としては、5〜100Å程度の膜厚から選択することができる。好ましくは10〜50Å、さらに好ましくは20〜40Åである。
【0117】
一般的には、成膜膜厚が5〜20Åでは膜が島状構造をとってしまい、一様な界面は形成されにくい。しかし、5Å以上の膜厚で効果の再現性は得られており、膜厚20Åでは少なくとも均一成膜となっているのを透過電子顕微鏡の観察によって本願発明者らが確認しており、スパッタ膜、特にヘリカルスパッタ膜は安定した緻密な膜形成ができることが確認済みである。
【0118】
一方、膜厚が厚くなりすぎると(100Å程度以上)、SiO等の無機化合物は本来絶縁物が多く導電性が低い場合が多いので、陽極と有機物層の間の注入障壁が問題となり、素子が高電圧化してくるので好ましくない。
【0119】
C.各層の構成
以下有機EL表示装置100を構成する各層について説明する。
【0120】
有機EL表示装置100は、上述したように、
基板/色変換膜(CCM層)/パッシベーション膜/有機EL素子
の構成を有している。また、有機EL素子122は、
透明電極(陽極)/表面保護層/正孔注入層/発光層/電子注入層/電極(陰極)
の構成を有している例について、以下各層の説明を行う。
【0121】
(1)表面保護層102−無機化合物層について
まず、本発明のポイントである無機化合物から形成される表面保護層102102について説明する。
【0122】
この表面保護層102は、Ba,Ca,Sr,Yb,Al,Ga,In,Li,Na,K,Cd,Mg,Si,Ta,Ge,Sb,Zn,Cs,Eu,Y,Ce,W,Zr,La,Sc,Rb,Lu,Ti,Cr,Ho,Cu,Er,Sm,W,Co,Se,Hf,Tm,Fe,Nb等の金属との酸化物、窒化物、複合酸化物、硫化物、弗化物が好適である。この例の中では酸化珪素SiOx(xは原子比を示す)が有効である。
【0123】
さらに好ましい具体例を挙げれば、LiOx, LiNx, NaOx, KOx, RbOx, CsOx, BeOx, MgOx, MgNx, CaOx, CaNx, SrOx, BaOx, ScOx, YOx, Ynx, LaOx, LaNx, CeOx,PrOx, NdOx, SmOx, EuOx, GdOx, TbOx, DyOx, HoOx, ErOx, TmOx, YbOx, LuOx,TiOx, TiNx, ZrOx, ZrNx, HfOx, HfNx, ThOx, VOx, VNx, NbOx, NbNx, TaOx, TaNx, CrOx, CrNx, MoOx, MoNx, WOx, WNx, MnOx, ReOx, FeOx, FeNx, RuOx, OsOx, CoOx, RhOx, IrOx, NiOx, PdOx, PtOx, CuOx, CuNx, AgOx, AuOx, ZnOx, CdOx, HgOx, BOx, BNx, AlOx, AlNx, GaOx, GaNx, InOx, SiNx, GcOx, SnOx, PbOx,POx, PNx, AsOx, SbOx, ScOx, TeOx 等の金属酸化物又は金属窒化物でも好ましい。
【0124】
さらに、LiAlO, LiSiO, LiTiO, NaAl2234, NaFeO, NaSiO, KSiO, KTiO, KWO, RbCrO, CsCrO, MgAl, MgFe, MgTiO, CaTiO, CaWO, CaZrO, SrFe1219, SrTiO, SrZrO, BaAl, BaFe1219, BaTiO, YAl12, YFe12, LaFeO, LaFe12, LaTi, CeSnO, CeTiO, SmFe12, EuFeO, EuFe12, GdFeO, GdFe12, DyFeO, DyFe12, HoFeO, HoFe12, ErFeO, ErFe12, TmFe12, LuFeO, LuFe12, NiTiO, AlTiO, FeTiO, BaZrO, LiZrO, MgZrO, HfTiO, NHVO, AgVO, LiVO, BaNbO6, NaNbO, SrNb, KTaO, NaTaO, SrTa, CuCr, AgCrO, BaCrO, KMoO, NaMoO, NiMoO, BaWO, NaWO, SrWO, MnCr, MnFe, MnTiO, MnWO, CoFe, ZnFe, FeWO, CoMoO, CoTiO, CoWO, NiFe, NiWO, CuFe, CuMoO, CuTiO, CuWO, AgMoO, AgWO, ZnAl, ZnMoO, ZnWO, CdSnO, CdTiO, CdMoO, CdWO, NaAlO, MgAl, SrAl, GdGa12, InFeO, MgIn, AlTiO, FeTiO, MgTiO, NaSiO, CaSiO, ZrSiO, KGeO, LiGeO, NaGeO, BiSn, MgSnO, SrSnO, PbSiO,PbMoO, PbTiO, SnO−Sb, CuScO, NaSeO, ZnSeO, KTeO, KTeO, NaTeO, NaTeO 等の金属複合酸化物でもよい。
【0125】
また、FeS, Al, MgS, ZnS 等の硫化物、LiF, MgF, SmF 等のフッ化物、HgCl, FeCl, CrCl,等の塩化物、AgBr, CuBr, MnBr 等の臭化物、PbI, CuI, FeI 等のヨウ化物、又は、SiAlONなどの金属酸化物等も好適な材料として挙げられる。
【0126】
なかでも、酸化物が好ましく、特に好ましくは標準生成Gibbsエネルギーが−520kJmol−1以上のもので、安定な酸化物か好ましい。たとえばSiO(−855kjmol−1)、GeO(−497kJmol−1)、CeO(−1025kJmol−1)、Al(−1581.9kJmol−1)が挙げられる。
【0127】
その他の化合物としてはAlN,SiC,CaSなども安定した化合物であり好ましい。
【0128】
次に、表面保護層102を電極上に成膜する手順を説明する。
【0129】
成膜手順の概要
プロセス1:陽極(透明電極)付基板の湿式洗浄を行う。これは、通常の素子成膜前に行う基板洗浄と同様である。具体的には、2プロパノール等の有機溶媒を用いた超音波洗浄及び純水によるリンス洗浄の組み合わせが有効である、また、陽極表面の汚れの程度に応じて中性洗剤等を用いた超音波洗浄を行うことが好ましい。
【0130】
プロセス2:ヘリカルスパッタ等のスパッタ法による無機酸化物の成膜を行う。ここで、無機化合物をスパッタ法で成膜する理由は、以下の通りである。
【0131】
・まず、酸化物あるいは窒化物は一般に蒸着に要する温度が高く、抵抗加熱方式では蒸着が困難である。
・さらに、電子ビーム蒸着法で成膜することは可能であるが、スパッタと異なり、ITOの表面不良層の改質効果はない。
【0132】
・そして、スパッタ法でITOの表面不良層の改良効果があるのは、プラズマで発生する放電ガスイオンがプラズマで発生するセルフバイアスの電界により加速され、表面不良層をたたき、スパッタクリーニング(いわゆる逆スパッタ)するためであると考えられる。
【0133】
・スパッタの中でも、ヘリカルスパッタが特に好ましい。この理由は、一般にヘリカルスパッタはターゲット−基板間距離を大きくとるので、通常のスパッ ターでは基板への過剰なエネルギーを与え、基盤へ逆に損傷を与えるのに対し、ヘリカルスパッタでは陽極表面不良層の除去にちょうどよい運動エネルギーであることが(0.1〜1eV程度)実験により確認されたからである。
【0134】
成膜手順の具体例
ステップ1:真空チャンバー内にガスを導入する前の真空度が10−3Pa台前半であることを確認する。
【0135】
ステップ2:Ar等の放電ガスを真空チャンバーへ導入する。このときの真空度は1×10Paから1×10−2Pa程度である。あまり低圧ではないように、たとえば、0.3Pa〜1.0Paが好ましい。これは表面不良層の除去の効果が低圧では減少するためである。放電ガスの種類はAr、Xe、Kr等の希ガスから選択できるが、コストの面でArが好ましい。
【0136】
ステップ3:順次、ヘリカルコイル(誘導結合用コイル)へ50〜200W、カソードへ200〜500W、周波数が各々13.56MHz〜100MHzの高周波を印加し、プラズマ放電を起こさせる。このときのマグネトロン磁界の強さは概ね200〜300ガウス程度が好ましい。
【0137】
ステップ4:十分なプリスパッタ(pre−sputter)により、ターゲット表面のクリーニングを行う。最低5分以上、特にターゲット交換後の初回は10分以上行うことが好ましい。
【0138】
ステップ5:次にスパッタ装置のメインシャッターを開け、無機化合物が所定膜厚(5〜100Å)になるまで成膜する。
【0139】
(2)基板12
本実施の形態で用いられる基板としては、透明性があり、カラー表示装置を支えるに十分な剛直な材料が好ましい。本実施の形態では、基板を配置することによりカラー表示装置を補強して耐衝撃性等の機械的強度を高めている。
【0140】
具体的な材料としては、たとえば、ガラス板、セラミック板、プラスチック板(ポリカーポネート、アクリル、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエステル樹脂等)等を挙げることができる。
【0141】
(3)CCM層14
CCM層14(色変換層とも呼ぶ)は、有機EL素子122の発光を吸収して、より長波長の蛍光を発光する機能を有する。たとえば、青色光を緑色光又は赤色光に変換する。尚、CCM層14の他に、色再現性をよするためにカラーフィルターを含んでもよい。
【0142】
各CCM層14は、有機EL素子122の発光領域、たとえば、陽極16と陰極20との交差部分の位置に対応して配置してあることが好ましい。陽極16や陰極20は、表示面に対してストライプ状に配置されており、且つ、両者は表示平面上で直交するような向きに上に設けられている。そして、陽極16と陰極20とが平面上で重畳する位置(交差した位置)にある有機物層18が発光するのである。この重畳した位置(交差した位置)が、表示平面上の「1画素」に相当することになる。
【0143】
さて、このように構成することにより、陽極16と陰極20との交差部分における有機物層18(有機EL発光層)が発光した場合に、その光を各CCM層14が受光して、異なる色(波長)の発光を外部に取り出すことが可能になる。
【0144】
この場合、特に、有機EL素子122が青色発光するとともに、CCM層14によって、緑色、赤色発光に変換可能な構成とすると、一種類の有機物層18からなる有機EL素子122であっても、青色、緑色、赤色の光の3原色が得られ、フルカラー表示が可能であることから好適である。
【0145】
(3−1)材料
CCM層14の材料は特に制限はない。たとえば、蛍光色素、又は、蛍光色素及びバインダー樹脂から構成される。このうち、蛍光色素及びバインダー樹脂からなるCCM層14の典型例として、蛍光色素を顔料樹脂及び/又はバインダー樹脂中に溶解又は分散させた固形状態のものを挙げることができよう。
【0146】
具体的な蛍光色素について説明すると、有機EL素子122における近紫外光からの紫色の発光を青色発光に変換する蛍光色素としては、1、4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン(Bis−MBS)、トランスー4,4´―ジフェニルスチルベン(DPS)等のスチルベン系色素、7−ヒドロキシ−4−メチルクマリン(クマリン4)等のクマリン系色素を挙げることができる。
【0147】
また、有機EL素子122における青色、青緑色又は白色の発光を緑色発光に変換する場合の蛍光色素については、たとえば、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフロルメチルキノリジノ(9,9a,1−gh)クマリン(クマリン153)、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´−ベンズイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)等のクマリン色素、その他クマリン色素系染料であるベーシックイエロー51、また、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等のナフタルイミド色素を挙げることができる。
【0148】
また、有機EL素子122における青色から緑色までの発光、又は白色の発光を、橙色から赤色までの発光に変換する場合の蛍光色素については、たとえば、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)−4Hピラン(DCM)等のシアニン系色素、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)等のピリジン系色素、ローダミンB、ローダミン6G等のローダミン系色素、その他にオキサジン系色素等が挙げられる。
【0149】
さらに、各種染料(直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料等)も蛍光性があれば蛍光色素として選択することが可能である。
【0150】
また、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体、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラニン樹脂、ペンゾグアナミン樹脂等の顔料樹脂中にあらかじめ練り込んで顔料化したものでもよい。
【0151】
一方、バインダー樹脂は、透明な(可視光における光透過率が50%以上)材料が好ましい。たとえば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーポネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の、透明樹脂(高分子)が挙げられる。
【0152】
尚、蛍光媒体を平面的に分離配置するために、フォトリソグラフィー法が適用できる感光性樹脂を選択することが可能である。たとえば、アクリル酸系、メタクリル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環ゴム系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料が挙げられる。また、印刷法を用いる場合には、透明な樹脂を用いた印刷インキ(メジウム)が選ばれる。たとえば、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂のモノマー、オリゴマー、ポリマーまた、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーポネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂を用いることができる。
【0153】
(3−2)形成方法
CCM層14が、主に蛍光色素からなる場合は、所望のCCM層14のパターンが得られるマスクを介して真空蒸着又はスパッタリング法で成膜することが好ましい。
【0154】
一方、CCM層14が、蛍光色素と樹脂からなる場合は、蛍光色素と樹脂と適当な溶剤とを混合、分散又は可溶化させて液状物とし、当該液状物を、スピンコート、ロールコート、キャスト法等の方法で成膜し、その後、フォトリソグラフィー法で所望のCCM層14のパターンにパターニングしたり、スクリーン印刷等の方法で所望のパターンにパターニングして、CCM層14を形成するのが好ましい。
【0155】
(3−3)厚さ
CCM層14の厚さは、有機EL素子122の発光を十分に受光(吸収)するとともに、蛍光の発生機能を妨げるものでなければ、特に制限されるものではないが、たとえば、10nm〜1,000μmとすることが好ましく、0.1μm〜500μm
とすることがより好ましく、5μm〜100μmとすることがさらに好ましい。
【0156】
この理由は、CCM層14の厚さが10nm未満となると、機械的強度が低下したり、積層することが困難となる場合があるためである。一方、CCM層14の厚さが1mmを超えると、光透過率が著しく低下して、外部に取り出せる光量が低下したり、あるいは有機EL発光装置の薄型化が困難となる場合があるためである。
【0157】
(4)パッシベーション膜
パッシベーション膜は、その下部にあるCCM層14等樹脂膜からの揮発成分と有機EL素子122とが接触するのを遮断できるものであり、且つ、可視光域で透明でありさえすれば、特に材料に制限はない。
【0158】
具体的な材料としては、透明無機物が挙げられる。
【0159】
より具体的には、SiO、SiO、SiO、Si、Al、AlO、TiO、Tio,ITO(In−SnO),IZO(In−ZnO),SnO,ZnO,インジウム銅(CuIn)、金、白金、パラジウム等の一種単独又は二種以上の組み合わせ等の仕事関数の大きい透明無機物が挙げられる。
【0160】
上記のような透明無機物を利用する場合には、CCM層14を劣化させないよに、低温(200℃以下)で、成膜速度を遅くして成膜するのが好ましく、具体的にはスパッタリング、蒸着、CVD、イオンプレーティング(Ionplating)等の方法が好ましい。
【0161】
ここで、パッシベーション膜の厚さは、有機EL素子122の精細度にもよるが、0.01μm〜100μmの範囲から選択することができる。好ましくは、0.05μm〜10μm、より好ましくは、0.1μm〜1μmの膜厚がよい。
【0162】
膜厚が0.01μmより小さいと、十分に揮発成分の遮断ができず、100μmより大きいと、有機EL素子122の光が拡散して、所望のCCM層14の入射が妨げられるので、視認性が低下(色にじみ、混色、視野角依存)する可能性がある。
【0163】
(5)有機EL素子122
本実施の形態における有機EL表示装置100は、CCM基板124に含まれる陽極16の上に、上述した無機化合物層(表面保護層102)を形成し、さらにその上有機EL素子122の中心的な材料である有機物層18(有機化合物層とも呼ぶ)が積層されている。この有機物層18は、再結合領域及び発光領域を少なくとも有するものが用いられる。この再結合領域及び発光領域は、発光の機能を有する発光層に存在することが多い。そのため、本実施の形態においては、有機物層18として発光層のみを用いてもよいが、必要に応じ、発光層以外に、たとえば正孔注入層、電子注入層、有機半導体層、電子障壁層、付着改善層などを、有機物層18に含めてもよい。これらの有機物層18の上に陰極20が形成されている。
【0164】
本実施の形態では、陽極16(透明電極)から、陰極20までを有機EL素子122と呼ぶ。すなわち、有機EL表示装置100は、簡単に言えば、ガラス等の基板12上に有機EL素子122を構成したものである。本実施の形態では、有機EL素子として既に説明した以下の構成を例にして、これら各層の説明を次節から行う。
【0165】
透明電極(陽極)/表面保護層/正孔注入層/発光層/電子注入層/電極(陰極)
すなわち、ここでは、有機物層18が正孔注入層/発光層/電子注入層からなる構成を例にして説明する。もちろん、単層の発光層からなる有機物層18を採用してもかまわない。
【0166】
(6) 陽極16(透明電極)
代表的な陽極16の材料としては、仕事関数の大きい(4eV以上)ITO(Indium Tin Oxide)やIZO等が挙げられる。陽極16は、これらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で、薄膜を形成させることにより作成することができる。発光層からの発光を陽極16から取り出す場合、陽極16の発光に対する透過率が10%よりも大きくすることが好ましい。また、陽極16のシート抵抗は、数百Ω/□(Ω/m)以下が好ましい。陽極16の膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、10nm〜200nmの範囲が好ましい。尚、本実施の形態においては、陽極16として基板電極を用いている。
【0167】
ここで、陽極16の材料としては非晶質酸化物を採用し、良好なエッチング特性を得ることも好ましい。上記ITOは通常は結晶性であるが、成膜時に水分雰囲気としたり、微量元素のドープによって、非晶質(アモルファス)とすることが可能である。
【0168】
(7) 発光層
本実施の形態における発光層においては、発光材料(ホスト材料)として、一般式(I)
【化1】

Figure 2004139798
で表されるジスチリアリレーン系化合物を用いるのが好ましい。この化合物は、たとえば特開平2−247278号公報に開示されている。
【0169】
上記一般式において、Y1〜Y4はそれぞれ水素分子、炭素数1〜6のアルキリ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数7〜8のアラルキル基、置換あるいは無置換の炭素数6〜18のアリール基、置換あるいは無置換のシクロヘキシル基、置換あるいは無置換の炭素数6〜18のアリールオキシ基、炭素数1〜6のアルコキシ基を示す。
【0170】
ここで置換基は、炭素数1〜6のアリキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数7〜8アラルキル基、炭素数6〜18のアリールオキシ基、炭素数1〜6のアシル基、炭素数1〜6のアシルオキシ基、カルボキシル基、スチリル基、炭素数6〜20のアリールカルボニル基、炭素数6〜20のアリールオキシカルボニル基、炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基、ビニル基、アニリノカルボニル基、カルバモイル基、フェニル基、ニトロ基、水酸基、あるいはハロゲンを示す。
【0171】
これらの置換基は単一でも複数でもよい。また、Y1〜Y4は同一でも、また互いに異なってもよく、Y1とY2及びY3とY4は互いに置換している基と結合して、置換あるいは無置換の飽和五員環又は置換あるいは無置換の飽和六員環を形成してもよい。Arは置換あるいは無置換の炭素数6〜20のアリレーン基を表し、単一置換されていても、複数置換されていてもよく、また結合部分は、オルト、パラ、メタいずれでもよい。但し、Arが無置換フェニレン基の場合、Y1〜Y4はそれぞれ炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数7〜8のアラルキル基、置換あるいは無置換のナフチル基、ビフェニル基、シクロヘキシル基、アリールオキシ基より選ばれたものである。このようなジスチルアリレーン系化合物としては、たとえば、下記を示すものが挙げられる。
【0172】
【化2】
Figure 2004139798
【化3】
Figure 2004139798
また、別の好ましい発光材料(ホスト材料)として、8−ヒドロキシキノリン、又はその誘導体の金属錯体を挙げることができる。具体的には、オキシン(一般に8−キノリノール又は8−ヒドロキシキノリン)のキレートを含む金属キレートオキサノイド化合物である。このような化合物は高水準の性能を示し、容易に薄膜形態に形成される。このオキサノイド化合物の例は、下記構造式を満たすものである。
【0173】
【化4】
Figure 2004139798
尚、式中、Mtは金属を表し、nは1〜3の整数であり、Zはそのそれぞれの位置が独立であって、少なくとも2以上の縮合芳香族環を完成させるために必要な原子を示す。
【0174】
ここで、Mtで表される金属は、一価、二価又は三価の金属とすることができるものであり、たとえばリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、マグネシウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属、あるいはホウ素又はアルミニウムなどの土類金属である。一般に、有用なキレート化合物であると知られている一価、二価又は三価の金属はいずれも使用することができる。
【0175】
また、上の式でZは、少なくとも2以上の縮合芳香族環の一方がアゾール又はアジンからなる複素環を形成させる原子を示す。ここで、もし必要であれば、上記縮合芳香族環に他の異なる環を付加することが可能である。また、機能上の改善がないまま嵩ばった分子を回避するため、Zで示される原子の数は18以下に維持することが好ましい。さらに、具体的にキレート化オキサノイド化合物を例示すると、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)マグネシウム、ビス(ベンゾ−8−キノリノール)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウムオキシド、トリス(8−キノリノール)インジウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、8−キノリノールリチウム、トリス(5−クロロ−8−キノリノール)ガリウム、ビス(5−クロロ−8−キノリノール)カルシウム、5,7−ジクロル−8−キノリノールアルミニウム、トリス(5,7−ジプロモー8−ヒドロキシキノリノール)アルミニウムなどがある。
【0176】
さらに、特開平5−198378号公報に記載されているフェノラート置換8−ヒドロキシキノリンの金属錯体は、青色発光材料として好ましいものである。このフェラート置換8−ヒドロキシキノリンの金属錯体の具体例としては、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(フェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(o−クレゾラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(m−クレゾラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(p−クレゾラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(o−フェニルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(m−フェニルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(p−フェニルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,3ジメチルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,6ジメチルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,4ジメチルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,5ジメチルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,5−ジーt−ブチルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,6ジフェニルフェノラート)アルミニウム(III)、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,4,6−トリフェニルフェノラート)アルミニウム(III)などが挙げられる。これらの発光材料は、一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0177】
以下、発光層に関しさらに具体的に説明する。一般に白色の光を発光させる場合には、発光層を2層構成とする場合が多い。これらを、第一発光層、第二発光層と呼ぶ。
【0178】
本実施の形態に用いられる第一発光層としては、各種公知の発光材料が用いることができるが、好ましい第一発光層としては、上記オキサノイド化合物に緑色蛍光色素を0.2〜3重量%微量添加したものを挙げることができる。ここで添加される緑色蛍光色素としては、クマリン系、キナクリドン系である。これらを添加することにより第一発光層を保有する素子は、5〜20(lm/w)の高効率の緑色発光を実現することができる。一方、第一発光層から高効率にて黄色又は橙色を取り出したい場合には、オキサノイド化合物にルブレン及びその誘導体、ジシアノピラン誘導体、ペリレン誘導体を0.2〜3重量%添加したものを用いる。これらの素子は3〜10(lm/w)の高効率で発光出力をすることが可能である。また、緑色蛍光色素と赤色蛍光色素を同時に添加しても橙色が可能である。たとえば、好ましくはクマリンとジシアノピラン系色素、キナクリドンとペリレン色素、クマリンとペリレン色素を同時に用いてもよい。他の特に好ましい第一発光層はポリアリーレンビニレン誘導体である。これは緑色又は橙色を高効率に出力することが可能である。
【0179】
本実施の形態に用いられる第二発光層としては各種公知の青色発光材料を用いることができる。たとえばジスチリルアリレーン誘導体、トリススチリルアリレーン誘導体、アリルオキシ化キノリラート金属錯体が高効率で純度の高い青色を発光可能な青色発光材料である。また、ポリマーとしては、ポリパラフェニリン誘導体を挙げることができる。
【0180】
本実施の形態に用いられる有機EL素子における発光層の形成方法としては、たとえば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法などの公知の方法により薄膜化することで形成することができるが、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで、分子堆積膜とは、該化合物の気相状態から沈着され形成された薄膜や、該化合物の溶融状態又は液相状態から固体化され形成された膜のことである。通常、この分子堆積膜は、LB法により形成された薄膜(分子累積膜)と凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区別することができる。また、この発光層は、樹脂などの結着材と共に溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法などにより薄膜化して形成することができる。このようにして形成された発光層の膜厚については、特に制限はなく、適宜状況に応じて選ぶことができるが、好ましくは1nm〜10μm、特に好ましいのは5nm〜5μmの範囲である。
【0181】
(8) 正孔注入層
次に、正孔注入層は、有機EL表示装置100として必須の構成ではないが、発光性能の向上のために一般的に用いられるものであるので、本実施の形態でも正孔注入層を用いる例について説明する。
【0182】
この正孔注入層は発光層への正孔注入を助ける層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが、通常5.5eV以下と小さいものがよい。このような正孔注入層としては、より低い電界で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、たとえば10〜10V/cmの電界印加時に、少なくとも10−6cm/V・秒〜(すなわち、10−6cm/V・秒以上)であればなお好ましい。このような正孔注入材料については、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷輸送材として慣用されているものや、EL素子の正孔注入層に使用される公知のもの中から任意のものを選択して用いることができる。
【0183】
具体例としては、たとえばトリアゾール誘導体(米国特許3,112,197号明細書等参照)、オキサジアゾール誘導体(米国特許3,189,447号明細書等参照)、イミダゾール誘導体(特公昭37−16096号公報等参照)、ポリアリールアルカン誘導体(米国特許3,615,402号明細書、同第3,820,989号明細書、同第3,542,544号明細書、特公昭45−555号公報、同51−10983号公報、同55−17105号公報、同56−4148号公報、同55−108667号公報、同55−156953号公報、同56−36656号公報等参照)、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体(米国特許第3,180,729号明細書、同第4,278,746号明細書、特開昭55−88064号公報、同55−88065号公報、同49−105537号公報、同55−51086号公報、同56−80051号公報、同56−88141号公報、同57−45545号公報、同54−112637号公報、同55−74546号公報等参照)等を挙げることができる。
【0184】
具体例としては、たとえばさらに、フェニレンジアミン誘導体(米国特許第3,615,404号明細書、特公昭51−10105号公報、同46−3712号公報、同47−25336号公報、特開昭54−53435号公報、同54−110536号公報、同54−119925号公報等参照、)、アリールアミン誘導体(米国特許第3,567,450号明細書、同第3,180,703号明細書、同第3,240,597号明細書、同第3,658,520号明細書、同第4,232,103号明細書、同4,175,961号明細書、同第4,012,376号明細書、特公昭49−35702号公報、同39−27577号公報、特開昭55−144250号公報、同56−119132号公報、同56−22437号公報、西独特許第1,110,518号明細書等参照)、アミノ置換カルコン誘導体(米国特許第3,526,501号明細書等参照)、オキサゾール誘導体(米国特許第3,257,203号明細書等に開示のもの)、フルオレノン誘導体(特開昭54−110837号公報等参照)、ヒドラゾン誘導体(米国特許第3,717,462号明細書、特開昭54−59143号公報、同55−52063号公報、同55−52064号公報、同55−46760号公報、同55−85495号公報、同57−11350号公報、同57−148749号公報、特開平2−311591号公報等参照)、スチリルアントラセン誘導体(特開昭56−46234号公報等参照)、スチルベン誘導体(特開昭61−210363号公報、同61−228451号公報、同61−14642号公報、同61−72255号公報、同62−47646号公報、同62−36674号公報、同62−10652号公報、同62−30255号公報、同60−93445号公報、同60−94462号公報、同60−174749号公報、同60−175052号公報等参照)、シラザン誘導体(米国特許第4,950,950号明細書)、ポリシラン系(特開平2−204996号公報)、アニリン系共重合体(特開平2−282263号公報)、特開平1−211399号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)等を挙げることができる。
【0185】
正孔注入層の材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物(特開昭63−2956965号公報等に開示のもの)、芳香族第三級アミン化合物及びスチルアミン化合物(米国特許第4,127,412号明細書、特開昭53−27033号公報、同54−58445号公報、同54−149634号公報、同54−64299号公報、同55−79450号公報、同55−144250号公報、同56−119132号公報、同61−295558号公報、同61−98353号公報、同63−295695号公報等参照)、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【0186】
上記ポルフィリン化合物の代表例としては、ポルフィン、1,10,15,20−テトラフェニルー21H、23H−ポルフィン銅(II)、1,10,15,20−テトラフェニル−21H、23H−ポルフィン亜鉛(II)、5,10,15,20−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)−21H,23H−ポルフィン、シリコンフタロシアニンオキシド、アルミニウムフタロシアニンクロリド、フタロシアニン(無金属)、ジリチウムフタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、銅フタロシアニン、クロムフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキシド、Mgフタロシアニン、銅オクタメチルフタロシアニン等を挙げることができる。
【0187】
また、前記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノフェニル、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビスー(3−メチルフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(以下TPDと略記する)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−pートリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−4,4’−ジアミノフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニル、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノフェニルエーテル、4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−[4(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4’−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン、N−フェニルカルバゾール、米国特許第5,061,569号に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有する、たとえば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(以下NPDと略記する)、また、特開平4−308688号公報で記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4’、4”−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(以下MTDATAと略記する)等を挙げることができる。
【0188】
また、発光層の材料として示した前述の芳香族ジメチリディン系化合物の他、p型―Si,p型SiC等の無機化合物も正孔注入層の材料として使用することができる。正孔注入層は、上述した化合物を、たとえば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法等の公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。正孔注入層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は5nm〜5μmである。この正孔注入層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる一層で構成されてもよいし、又は、前記正孔注入層とは別種の化合物からなる正孔注入層を積層したものであってもよい。また、有機半導体層は、発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、10−10S/cm以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや含アリールアミンオリゴマーなどの導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマーなどの導電性デンドリマーなどを用いることができる
(9) 電子注入層・付着改善層
一方、電子注入層は、発光層への電子注入を助ける層であって、電子移動が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で、特に陰極との付着がよい材料からなる層である。電子注入層に用いられる材料としては、たとえば8−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体、あるいはオキサジアゾール誘導体が好ましく挙げられる。また、付着改善層に用いられる材料としては、特に8−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体が好適である。上記8−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン(一般に8−キノリノール又は8−ヒドロキシキノリン)のキレートを含む金属キレートオキサノイド化合物が挙げられる。一方、オキサジアゾール誘導体としては、以下に示す一般式(II)、(III)及び(IV)で示すものが挙げられよう。
【0189】
【化5】
Figure 2004139798
この各式中、Ar10〜Ar13はそれぞれ置換又は無置換のアリール基を示し、Ar10とAr11及びAr12とAr13はそれぞれにおいて互いに同一であっても異なっていてもよく、Ar14は、置換又は無置換のアリレーン基を示す。
【0190】
オキサジアゾール誘導体としては、これらの式で表される電子伝達化合物が挙げられる。ここで、アリール基としてはフェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基などが挙げられ、アリレーン基としてはフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラセニレン基、ペニレニレン基、ピレニレン基などが挙げられる。また、置換基としては炭素数1〜10のアルキリ基、炭素数1〜10のアルコキシ基又はシアノ基などが挙げられる。この電子伝達化合物は、薄膜形成性のものが好ましい。上記電子伝達化合物の具体例としては、以下の式で示される化合物が挙げられる。
【0191】
【化6】
Figure 2004139798
(10) 陰極20
陰極20としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム―カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属などが挙げられる。この陰極20は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成することにより、作成することができる。また、陰極20としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜1μmの中から選ぶことができ、特に50〜200nmの範囲が好ましい。
【0192】
尚、本実施の形態に用いられる有機EL素子においては、該陽極16又は陰極20のいずれか一方が透明又は半透明であることが好ましい。透明又は半透明であれば、発光を透過するため、発光の取り出し効率がよいからである。
【0193】
(11)有機EL素子122を構成する層の積層方法
a.陽極16(基板電極)
基板12側に積層する電極を基板電極と呼ぶ。したがって、既に上述した陽極16は基板電極である。基板電極の積層方法としては、特に制限はないが、たとえば、蒸着法、スパッタリング法、イオンブレーティング法、電子ビーム蒸着法、CVD法(CVD:Chemical Vapor Deposition:化学気相堆積法)、MOCVD法(MOCVD:Metalorganic CVD:有機金属化学堆積法)、プラズマCVD法などのドライ成膜法が好ましい。陽極16もこのような積層方法で積層される。
【0194】
b.有機物層18
上記「(7)発光層」で説明した手法と同様の手法で積層する。
【0195】
c.対向電極
前記基板電極と対向する電極を対向電極と呼ぶ。したがって、既に上述した陰極20は対向電極である。対向電極も上記基板電極と同様の手法で積層する。
【0196】
【実施例】
以下、本実施の形態のCCM電極基板及びその上で有機EL素子を構築した場合の有機EL表示装置(CCMパネル)に関して、具体的な数値を挙げて実施例を説明する。
【0197】
[実施例1]
本実施例1では、CCM基板124(CCM電極基板とも呼ぶこともある)上の陽極16の上に表面保護層102を設けることによって、そのCCM基板124を利用して有機EL表示装置122(CCMパネルとも呼ばれる)を作成した場合、その有機EL表示装置122がより高性能化することを検証する。
【0198】
▲1▼CCM基板124(色変換基板)の作製その1(色変換膜形成まで)
102mm×133mm×1.1mmの支持基板(OA2ガラス:日本電気硝子社製)上に、ブラックマトリックス(BM)の材料としてV259BK(新日鉄化学社製)をスピンコートし、格子状のパターンになるような紫外線露光し、2%炭酸ナトリウム水溶液で現像後、200℃でベーク(Bake:焼成)して、ブラックマトリックス(膜厚1.5μm)のパターンを形成した。
【0199】
次に、青色カラーフィルタの材料として、V259B(新日鉄化学社製)をスピンコートし、長方形(90μmライン、240μmギャップ)のストライプパターンが320本得られるようなフォトマスクを介して、BMに位置合わせして紫外線露光し、2%炭酸ナトリウム水溶液で現像後、200℃でベーク(焼成)して、青色カラーフィルタ(膜厚1.5μm)のパターンを形成した。
【0200】
次に、緑色カラーフィルタの材料として、V259G(新日鉄化学社製)をスピンコートし、長方形(90μmライン、240μmギャップ)のストライプパターンが320本得られるようなフォトマスクを介して、BMに位置合わせして紫外線露光し、2%炭酸ナトリウム水溶液で現像後、200℃でベーク(焼成)して、青色カラーフィルタの隣に緑色カラーフィルタ(膜厚1.5μm)のパターンを形成した。
【0201】
次に、赤色カラーフィルタの材料として、V259R(新日鉄化学社製)をスピンコートし、長方形(90μmライン、240μmギャップ)のストライプパターンが320本得られるようなフォトマスクを介して、BMに位置合わせして紫外線露光し、青色カラーフィルタと緑色カラーフィルタの間に赤色カラーフィルタ(膜厚1.5μm)のパターンを形成した。
【0202】
次に、緑色CCM層14Gの材料として、0.04mo1/kg(対固形分)となる量のクマリン6をアクリル系ネガ型フォトレジスト(V259PA、固形分濃度50%:新日鉄化学社製)に溶解させたインキを調製した。
【0203】
このインキを、先の基板上にスピンコートし、緑色カラーフィルタ上を紫外線露光し、2%炭酸ナトリウム水溶液で現像後、200℃でベーク(焼成)して、緑色カラーフィルタ上に緑色変換膜のパターン(膜厚10μm)を形成した。
【0204】
次に、赤色CCM層14Rの材料として、クマリン6:0.53g、ベーシックバイオレット11:1.5g、ローダミン6G:1.5g、アクリル系ネガ型フォトレジスト(V259PA、固形分濃度50%:新日鉄化学社製):100gに溶解させたインキを調製した。
【0205】
このインキを、先の基板上にスピンコートし、赤色カラーフィルタ上を紫外線露光し、2%炭酸ナトリウム水溶液で現像後、180℃でベーク(焼成)して、赤色カラーフィルタ上に赤色変換膜のパターン(膜厚10μm)を形成し、色変換基板を得た。
【0206】
▲2▼CCM基板124(色変換基板)の作製その2(平坦化膜〜陽極16〜隔壁形成まで)
次に、平坦化膜としてアクリル系熱硬化性樹脂(V259PH:新日鉄化学社製)を先の基板上にスピンコートし、180℃でベーク(焼成)して、平坦化膜(膜厚5μm)を形成した。
【0207】
次に、酸素遮断層として、透明無機膜としてSiOxNy(O/O+N=50%:Atomic ratio)を低温CVDにより200nmの厚さで成膜した。酸素透過量は0.1cc/m・day未満であった。
【0208】
次に、IZO(インジウム亜鉛酸化物)をスパッタリングにより200nm膜厚で成膜した。
【0209】
次に、この基板上にポジ型レジスト(HPR204:富士フィルムアーチ製)90μmライン、20μmギャップのストライプ状のパターンになるようなフォトマスクを介して、CCM層又はカラーフィルタパターンと重なるように位置合わせをして紫外線露光し、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)の現像液で現像し、130℃でベーク(焼成)して、レジストパターンを得た。
【0210】
次に、5%蓚酸水溶液からなるIZOエッチャントにて、露出している部分のIZOをエッチングした。次に、レジストをエタノールアミンを主成分とする剥離液(N303:長瀬産業製)で処理して、IZOパターン(下部電極:陽極16、ライン数960本)を得た。
【0211】
次に、第一の層間絶縁膜として、ネガ型レジスト(V259PA:新日鉄化学社製)をスピンコートし、紫外線露光し、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)の現像液で現像した。次に、180℃でベーク(焼成)して、ITOのエッジを被覆し、IZOの開口部が70μm×290μmとなるようにした。
【0212】
次に、第二の層間絶縁膜(隔壁)として、ネガ型レジスト(ZPN1100:日本ゼオン製)をスピンコートし、20μmライン、310μmギャップのストライプパターンになるようなフォトマスクを介して、紫外線露光後、さらに露光後ベーク(焼成)を行った。次に、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)の現像液でネガレジストを現像し、IZOストライプに直交した有機膜の第二の層間絶縁膜(隔壁)を形成した。
【0213】
▲3▼CCM基板124(色変換基板)の作製その3(陽極16上に表面保護層102を成膜)
上記のようにして層間絶縁膜を設けた基板の上に誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタ法(以下ヘリカルスパッタ法と呼ぶ)にてSiOを20Å成膜した。詳細な手順は以下の通りである。
【0214】
上記基板を洗浄後、その洗浄後の基板をスパッタチャンバーへセットし、真空排気を行った。尚、実験に用いた装置では、SiOのターゲットから基板までの距離は30cmである。
【0215】
真空度が2.0×10Pa以下となったことを確認後、放電ガスとしてArをマスクフローコントローラーにて80sccm導入した。このときの真空度は0.38Paであった。
【0216】
ターゲット直上のメインシャッターが閉の状態で、周波数13.56MHzの誘導結合用コイルに50W、SiOターゲット(カソード)に同じく周波数13.56MHz 500Wの高周波を印加し、プラズマ放電を起こした。このとき各コイルの反射はいずれも5W以下であった。このメインシャッター閉の状態で5分上記放電を継続させ、SiOターゲット表面をクリーニングした。
【0217】
この後メインシャッターを開け、あらかじめ計測しておいた成膜レートの値より推測して、6分20秒間のプラズマ放電によって成膜し、その結果、膜厚20ÅのSiOをIZO上に形成した。
【0218】
▲4▼CCM基板124(色変換基板)上への有機EL素子の形成及びパネル封止
このようにして得られた基板を純水及びイソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、乾燥窒素ブローにて乾燥した。
【0219】
基板を有機蒸着装置(日本真空技術製)内部に移動させ、基板を基板ホルダーに固定した。
【0220】
尚、有機蒸着装置にはモリブデン製の加熱ポートが備えられている。そして、あらかじめ、それぞれのモリブテン製の加熱ポートには、各種材料が仕込まれている。
【0221】
具体的には、正孔注入材料として、4,4’、4”−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(MTDATA)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPD)が仕込まれている。発光材料のホストとしては、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)が仕込まれている。ドーパントとしては、1,4−ビス[4−(N,N−ジフェニルアミノスチリルベンゼン)](DPAVB)が仕込まれている。電子注入材料としては、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)とLiが仕込まれている。さらに陰極20としてはAlが仕込まれている。
【0222】
その後、真空槽を5×10−7torrまで減圧したのち、以下の手順で正孔注入層から陰極20まで積層した。尚、積層工程の途中では、一度も真空を破らずに、一回の真空引きで各層を順次積層した。
【0223】
まず、正孔注入層としては、MTDATAを蒸着速度0.1〜0.3nm/秒で成膜し、膜厚60nmを得た。さらに、NPDを蒸着速度0.1〜0.3nm/秒で成膜し、膜厚20nmを得た。また、発光層としては、DPVBiとDPAVBをそれぞれ蒸着速度0.1〜0.3nm/秒、蒸着速度0.03〜0.05nm/秒で共蒸着して膜厚50nmを得た。電子注入層としては、Alqを蒸着速度0.1〜0.3nm/秒で成膜し、膜厚20nmを得た。さらに、A1qとLiをそれぞれ0.1〜0.3nm/秒、0.005nm/秒で共蒸着して成膜し、膜厚20nmを得た。最後に、陰極20としてA1を蒸着速度0.1〜0.3nm/秒で成膜し、膜厚150nmの陰極20を構成した。このようにして、有機EL素子を作製した。
【0224】
次に、この基板を乾燥窒素(露点―50℃)を循環したグローブボックス内に移動し、102mm×133mm×1.1mmの青色ガラスにて表示部を被覆し、表示部周辺部はカチオン硬化製の接着剤(TB3102:スリーボンド製)で光硬化させて貼り合わせ、パッシブ型有機EL表示装置を作製した。
【0225】
▲5▼色変換パネル封止の駆動評価
その下部電極(陽極16:IZO)と上部電極(陰極20:Al)にDuty=1/120にて、15Vの電圧を印加(下部電極:(+)、上部電極:(−))したところ、各電極の交差部分(画素)が発光した。
【0226】
発光輝度は、色彩色差計(CS100、ミノルタ製)にて、青色カラーフィルタ部(青色画素)で16cd/mでCIE色度座標はX=0.15、Y=0.16の青色の発光、緑CCM層/緑色カラーフィルタ部(緑色画素)で45cd/mでCIE色度座標はX=0.27、Y=0.67の緑色の発光、赤CCM層/赤色カラーフィルタ部(赤色画素)で15cd/mでCIE色度座標はX=0.64、Y=0.35の赤色の発光が得られ、光の3原色が得られた。
【0227】
尚、その時の有機EL素子の発光輝度は200cd/m(全画素発光に相当)でCIE色度座標はX=0.17、Y=0.28の青色の発光であった。
【0228】
次にこの駆動条件で、室温22℃で1000時間駆動させたところ、青色画素が10cd/m(初期値を1とすると、比率0.67)、緑色画素が27cd/m(初期値を1とすると、比率0.60)、赤色画素が9cd/m(初期値を1とすると、比率0.60)であり、有機EL素子の輝度は126cd/m(初期値を1とすると、比率0.63)であった。
【0229】
また、有機EL素子を通常の乾燥窒素のような不活性気体にて封止した場合の有機EL素子の輝度劣化は、上記駆動条件と同様の駆動条件下で、初期値を1とすると、比率0.65であった。
【0230】
[比較例1]
実施例1における▲3▼CCM基板124の作製(陽極16上に表面保護層102成膜)において表面保護層102としてのSiOを成膜工程を実行せずに、すぐに▲4▼CCM基板124上への有機EL素子層形成及びパネル封止の処理を全く同様に行い、有機EL表示装置(有機ELパネル)を作製した。実施例1と同様、▲5▼色変換パネル封止の駆動評価を行い、以下のような結果を得た。
【0231】
発光輝度は、色彩色差計(CS100、ミノルタ製)にて、青色カラーフィルタ部(青色画素)で11cd/mでCIE色度座標はX=0.15、Y=0.16の青色の発光、緑CCM層/緑色カラーフィルタ部(緑色画素)で3cd/mでCIE色度座標はX=0.27、Y=0.67の緑色の発光、赤CCM層/赤色カラーフィルタ部(赤色画素)で12cd/mでCIE色度座標はX=0.64、Y=0.36の赤色の発光が得られ、光の3原色が得られた。
【0232】
尚、その時のEL素子の発光輝度は150cd/m(全画素発光に相当)でCIE色度座標はX=0.17、Y=0.27の青色の発光であった。
【0233】
次にこの駆動条件で、室温22℃で1000時間駆動させたところ、青色画素が6cd/m(初期値を1とすると、比率0.55)、緑色画素が16cd/m(初期値を1とすると、比率0.48)、赤色画素が6cd/m(初期値を1とすると、比率0.50)であり、有機EL素子の輝度は84cd/m(初期値を1とすると、比率0.56)であった。
【0234】
また、有機EL素子を通常の乾燥窒素のような不活性気体にて封止した場合の有機EL素子の輝度劣化は、この駆動条件は、初期値を1とすると、比率0.58であった。
【0235】
以上の結果よりCCM基板124の陽極16であるIZO上に表面保護層102を成膜すると、成膜しなかった場合に比べて、各色とも同じ電圧に対する発光輝度が増加していることが理解できよう。すなわち、本実施例によれば、発光効率の向上が確認できたことになる。
【0236】
また、連続駆動した場合にも表面保護層102を成膜した方が、成膜しない場合に比べて発光輝度の劣化の進行速度が抑制されていることが理解できる。
【0237】
このように、陽極16上に表面保護層102を成膜した場合に、発光性能が向上し、しかも連続駆動時のパネルの安定性(すなわち、寿命)が向上することが判明した。
【0238】
実施の形態2 TFTを構成に含む例
図1に示した例では、CCM層14の上に陽極16が示されている。図1では、この陽極16の駆動方式については特に示されていないが、たとえば、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)で駆動することも好ましい。このような構成が図4に示されている。この図4においては、図1で示した1画素中の1色の部位に関して、その断面模式図が示されている。すなわち、図1中の赤、青、緑のうち、いずれか1色分の部位を示している。
【0239】
この図に示すように、本実施の形態では、基板12上にCCM層14が設けられている。そして、CCM層14の上に、オーバーコート層210、パッシべーション膜212が設けられている。パッシベーション膜212上には、薄膜トランジスタ220のゲート226が設けられ、さらにその上を覆うように絶縁膜230が積層されている。
【0240】
絶縁膜230上には、陽極16と、この陽極16を駆動する薄膜トランジスタ220のドレイン224とソース222とが形成されている。そして、ドレイン224は、陽極16と電気的に接続している。
【0241】
本実施の形態2において特徴的な事項は、陽極16が薄膜トランジスタ(TFT)で駆動されていることである。そして、この薄膜トランジスタ220のゲート226に印加する電位によって陽極16への電力供給を制御する。尚、この薄膜トランジスタ220は、請求の範囲の「駆動素子」の一例に相当する。
【0242】
本発明の特徴の一つに、陽極16の上に表面保護層102が設けられている点が挙げられるが、この陽極と同層に薄膜トランジスタ220が備えられていてもかまわないことを本実施の形態2は示すものである。
【0243】
換言すれば、本実施の形態2において、図2と本質的に相違する点は、薄膜トランジスタ220によって陽極16が駆動される点のみである。すなわち、陽極及び薄膜トランジスタ220の上には、図1と同様に表面保護層102が設けられている。この表面保護層は、これまで説明してきた表面保護層102と同様のものである。
【0244】
また、図1と同様に、表面保護層102の上には有機物層18、陰極20が設けられ、全体として有機EL表示装置200が構成されている。
【0245】
本実施の形態2では、陽極16の駆動方式として薄膜トランジスタ220を利用することを示したが、もちろん他の種々の駆動素子・駆動方式を適宜採用することが可能である。
【0246】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の電極基板によれば、表面不良層を減少させた電極を用いているので、電気的安定性が改善されている。したがって、この電極基板をたとえば、有機EL素子の陽極として用いれば、素子の寿命を延ばすことができるという効果を奏する。さらに、この有機EL素子の駆動電圧の上昇を抑えることができるという効果を奏する。さらに、この有機EL素子の耐熱性を向上させることができる。
【0247】
また、本発明によれば、電極基板上の電極を駆動する駆動素子が設けられているので、たとえばTFT方式等の表示装置の製造に適した電極基板を提供することができる。
【0248】
また、本発明の電極基板を有機EL素子の電極として用いて、有機EL表示装置を構成すれば、発光むらや輝度のばらつきが減少し、画質が向上した有機EL表示装置を得ることができる。さらに、その有機EL表示装置の画質品質の経時的信頼性を向上させることが可能である。
【0249】
また、本発明の電極基板製造方法によれば、上記のような効果を奏する電極基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な有機EL表示装置の構成を表す断面模式図である。
【図2】In含有化合物をXPSで検査した場合のスペクトルを表すグラフの模式図である。
【図3】実施の形態2に係る有機EL表示装置の構成を表す断面模式図である。
【図4】従来のCCM型有機EL表示装置の断面模式図である。
【符号の説明】
10、100、200 有機EL表示装置
12 基板
14 CCM層
14B 青色CCM層
14R 赤色CCM層
14G 緑色CCM層
16 陽極
18 有機物層
20 陰極
22、122 有機EL素子
24、124 CCM基板
102 表面保護層
210 オーバーコート層
212 パッシメーション膜
220 薄膜トランジスタ
222 ゲート
224 ドレイン
226 ゲート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a substrate of an organic EL device and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention relates to an electrode substrate used for an organic EL device using the CCM method. More specifically, the present invention relates to a color conversion (CCM) substrate that takes measures against deterioration of the surface of a transparent electrode serving as an anode of the substrate.
[0002]
[Prior art]
A. [Technical background]
2. Description of the Related Art In recent years, organic EL (Electroluminescence) elements have attracted attention in terms of application as light emitting devices and display devices. For example, utilization as color and full-color display devices such as information display devices and in-vehicle display devices has been promoted.
[0003]
(1) Basic structure of organic EL device
In general, an organic EL element has a configuration in which a transparent electrode is used as an anode, an Al (aluminum) or the like is used as a cathode as a counter electrode, and an organic material layer is sandwiched between the two electrodes. Various applications of such an organic EL element are considered, and among them, expectations for application to a color display are great.
[0004]
(2) CCM method
The present invention particularly relates to an organic EL device to which a CCM (Color Changing Medium) method is applied. Here, the CCM method is one of the methods for colorizing a display device.
It is. When a color display device is formed using an organic EL element, for example, it is conceivable to use an organic substance that emits light of three primary colors (red, blue, and green). However, the use of three types of organic substances (hereinafter, simply referred to as organic substances) complicates the manufacturing process. Therefore, it is desirable that colorization can be achieved with only one type of organic substance. The CCM method has been devised based on such a request, and converts monochromatic light (for example, blue) emitted from one kind of organic substance into light of another wavelength (for example, red or green) as appropriate using a fluorescence conversion layer. This is a method for creating three primary colors.
[0005]
The CCM method is one of the most promising methods among colorization methods for a display device, from the viewpoint of manufacturing cost and high definition of a pattern (full colorization). Incidentally, in the CCM method, there may be a case where a device is used to increase the purity of the emission color by using not only a simple fluorescence conversion layer but also a color filter. That is, it is known that the emission color of the organic EL is changed using the fluorescence conversion layer and / or the color filter layer.
[0006]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a basic structure of the organic EL display device 10 using the CCM method. As shown in this figure, a CCM layer 14 is provided on a transparent glass substrate 12. The CCM layer 14 includes a green CCM layer 14G that emits green fluorescence, a red CCM layer 14R that emits red fluorescence, and a blue CCM layer 14B of a transparent material that directly transmits the blue light emitted by the organic material layer 18. One pixel on the screen as a display device includes a green CCM layer 14G, a red CCM layer 14R, and a blue CCM layer 14B.
[0007]
On the CCM layer 14, an anode 16 which is a transparent electrode is laminated. As the anode 16, ITO (indium tin oxide: Indium Tin Oxide) or IZO (indium zinc oxide: Indium Zinc Oxide) is used. An organic layer 18 and a cathode 20 (for example, aluminum (Al)) are provided on the anode 16 in this order. The organic layer 18 emits light when an electric field is applied, and is therefore sometimes called a light emitting layer.
[0008]
The CCM type organic EL display device 10 often uses an organic material layer 18 that emits blue light. Then, the wavelength of the blue light is converted to green light by the green CCM layer 14G, and the wavelength is converted to red light by the red CCM layer 14R. On the other hand, the blue CCM layer 14B transmits the blue light emitted from the organic material layer 18 as it is. With such a configuration, three primary colors of red, blue, and green light can be obtained.
[0009]
In FIG. 6 and the above description, only the basic structure of the organic EL display device 10 of the CCM system has been described. However, actually, the CCM layer 14 may include a color filter to improve the color purity. Many. The organic material layer 18 is provided with an electron injection layer and a hole injection layer, and the mechanism for efficiently supplying electrons from the cathode 20 and holes from the anode 16 to the light emitting layer (organic material layer 18) is actually wide. It's being used.
[0010]
Note that, in the organic EL display device 10, the structure from the anode 16 to the cathode 20 is particularly called "organic EL element 22". That is, the anode 16, the organic material layer 18, and the cathode 20.
[0011]
In the organic EL display device 10, the structure from the substrate 12 to the anode 16 is referred to as an "electrode substrate" in the sense of a substrate with electrodes. The organic EL display device 10 can be easily manufactured by stacking an organic material constituting an EL element and a cathode on the electrode substrate. Further, when the CCM layer 14 is provided between the substrate 12 and the anode 16, the CCM type organic EL display device 10 can be easily manufactured. Call. That is, an electrode substrate including the substrate 12, the CCM layer 14, and the anode 16 is called a CCM substrate 24.
[0012]
(3) Surface defect layer on anode
The organic EL element is formed on a substrate. When the CCM method is adopted, the above-described fluorescence conversion layer and / or color filter layer are provided on the substrate. Then, an anode is further provided on the fluorescence conversion layer and the like, and thereafter, an organic material layer and a cathode are sequentially stacked, and an organic EL element is formed on the substrate.
[0013]
Further, as described above, when the CCM method is used, the substrate, the fluorescent conversion layer and / or the color filter layer, and the anode laminated thereon are referred to as the CCM substrate 24. As the anode 16 constituting the CCM substrate 24, a transparent electrode such as IZO (Indium Zinc Oxide) is used. The present inventors have conducted research on the formation of a surface defect layer of the anode, and have found the following.
[0014]
{Circle around (1)} When preparing a CCM substrate, the substrate preparation involves a large number of steps, substrate contamination is likely to progress, and a surface defect layer is likely to be formed on the anode surface. In particular, the surface of a transparent electrode such as IZO is easily damaged by an excessive cleaning step or an etching residue for patterning. Furthermore, a so-called poor surface layer tends to be formed on the anode due to adsorption of water on the electrode surface, precipitation of trace impurity atoms contained in the bulk of the electrode (an internal portion other than the surface portion) on the surface, and the like. It is in.
[0015]
{Circle around (2)} Further, the CCM layer (fluorescence conversion layer) itself is often formed of a resin, and volatile gas components such as moisture from the resin may gradually contaminate the anode surface.
[0016]
(4) The present inventors have found that the following phenomena occur due to the presence of such a defective surface layer.
[0017]
(1) The driving voltage of the organic EL element increases. That is, the so-called EL performance is reduced.
[0018]
(2) The uniformity of light emission of the organic EL element is reduced. Specifically, when a CCM panel (a display panel using an organic EL element using the CCM method) is formed, a reduction phenomenon of each pixel has been observed.
[0019]
{Circle around (3)} When the above-mentioned CCM panel is evaluated for acceleration in a heating environment, a phenomenon in which the speed of pixel reduction is accelerated has been observed (for example, a heating environment of 8585 ° C. or the like is used).
[0020]
The problems as described above have been found by the study of the present inventors.
[0021]
(5) Improvement of conventional anode
Conventionally, various measures have been taken to improve the adhesion and conductivity between the anode 16 of the organic EL element and the organic material laminated on the anode.
[0022]
As one of the measures, there is a method of inserting an organic compound or an inorganic substance of metal or semiconductor as a buffer layer between the anode 16 and the organic layer. This technique has been widely studied for quite some time.
[0023]
However, this method of inserting the buffer layer does not have the effect of modifying the deterioration of the surface of the transparent electrode (anode) as described in (3) and (4) above. Therefore, the technique of simply inserting a buffer layer cannot modify the deterioration of the anode surface, so that its effect is naturally limited.
[0024]
B. [Examples of prior art documents]
Next, the prior art will be introduced with reference to specific prior art documents, and the contents, disadvantages, problems and the like will be described.
[0025]
(1) Passivation film ( passivation film )
For example, WO 0072637 Al (hereinafter referred to as Reference 1) discloses an organic EL display by a CCM method including a barrier film (= passivation film) made of silicon oxide.
[0026]
First, according to Document 1, a substrate and a CCM layer (including a color filter layer) thereon are covered with an organic layer for flattening and flattening, and an organic EL element is stacked thereon. It is also said that no "cut" occurs.
[0027]
When there is a step on the surface on which the organic EL elements are stacked, there is a possibility that discontinuous portions may occur in the film of the organic EL elements to be stacked. This discontinuity is called "break". Further, as an example of an organic layer for flattening, an example of a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin is disclosed in Document 1.
[0028]
Further, in Document 1, when an organic EL element is directly laminated on an organic layer for planarization, the components of the organic layer for planarization volatilize due to heat during the lamination of the organic EL or during driving, and this is It is pointed out that it may have a bad influence on each constituent material of the organic EL. As a result, it is pointed out in Document 1 that it is assumed that a non-light-emitting area called a dark spot is generated or that light emission of a predetermined quality cannot be maintained.
[0029]
Therefore, in this document 1, the barrier layer (passivation film) made of SiOx is laminated between the organic layer for planarization and the organic EL element, so that the organic layer component for planarization is an organic EL element. It is shown that diffusion into each layer material is prevented to prevent deterioration of the device.
[0030]
However, this barrier layer (passivation film) is effective in preventing the diffusion of volatile components from the organic layer and the CCM layer, but has little effect on the incorporation of moisture and the like from portions other than the CCM layer. Can be
[0031]
It is considered that the moisture mixed into the device is adsorbed between the anode 16 and the organic layer, lowering the adhesiveness and deteriorating the charge injection property. As a result, a so-called poor surface layer of the anode is expected to be formed. The present invention is an invention for realizing a method (surface protective layer) for suppressing the occurrence of such a surface defective layer.
[0032]
(2) Lamination of buffer layer on anode
The purpose of the buffer layer laminated on the anode is to improve the adhesion, to improve the conductivity by an inorganic material, to use an insulating thin film layer, or to reverse the sputtering of the anode surface (reverse sputtering). ), Etc. This will be described sequentially below.
[0033]
(1) Inserting a buffer layer for the purpose of improving the adhesion (adhesion of organic substances) of the anode / organic substance layer
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-214683 (hereinafter referred to as Reference 2), since the crystalline state of polycrystalline ITO (Indium Tin Oxide) is different from that of an organic material, the anode and the organic material layer are not joined well and partially joined. This indicates that a defect may occur, a dark spot (dark spot) may occur, or that heat generated in a defective bonding portion may cause deterioration of the organic layer.
[0034]
In Document 2, in order to solve these problems, a conductive junction improving layer (a metal such as Au or Pt, a metal oxide such as MoOx, VOx, SnOx, InOx, or BaOx, or an amorphous film such as a conjugated polymer) is used. Is provided in a thickness range of 1 to 500 μm.
[0035]
Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-324176 (hereinafter referred to as Document 3) discloses a technique for improving the adhesion between an electrode and an organic film to prevent generation of a non-light-emitting portion, and improving long-term storage and continuous driving half-life. It is shown. In order to achieve such an object, Document 3 discloses a technique of interposing a layer made of a material in which the terminal of a compound conventionally used as a hole injection / transport material is substituted with a silane coupling group.
[0036]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-204985 (hereinafter referred to as Reference 4) discloses a technique for treating the ITO electrode itself with a titanate-based coupling agent from the same viewpoint as Reference 3.
[0037]
(2) The use of inorganic materials (semiconductors, conductors) to improve conductivity etc.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-105898 (hereinafter referred to as Document 5), a hole transport layer or an electron transport layer, which is usually made of an organic material, is formed of a P-type or N-type amorphous semiconductor having a good film formation state to improve luminous performance. The technology is disclosed.
[0038]
In JP-A-10-260062 (hereinafter referred to as Reference 6), a mixed layer of ITO and an inorganic semiconductor is formed instead of using an expensive hole injecting and transporting material, and the resistivity is set to 20 Ω · cm or less. The configuration is disclosed. Since this configuration is low-cost and avoids direct connection between the organic substance and ITO, a good result can be obtained even from the viewpoint of the above-mentioned improvement in adhesion, and an element in which generation of a dark spot or the like is suppressed. Can be formed.
[0039]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-63771 (hereinafter referred to as Reference 7), a metal oxide (RuO, MoO, VO, etc.) having a work function larger than that of ITO is provided between ITO as an anode and a hole transport layer. By forming the layer to have a thickness of 5 to 30 nm, the energy barrier between the anode and the hole transport layer is reduced, and the luminous efficiency is improved.
[0040]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-031573 (hereinafter referred to as Reference 8) discloses a configuration in which a part of the anode or the entire anode is formed of a carbon thin film.
[0041]
In addition, JP-A-03-210791, JP-A-03-262170, and JP-A-06-119973 disclose that a P-type semiconductor is used as a hole transport material.
[0042]
(3) Forming an insulator thin film layer between the anode and the organic material layer
U.S. Pat. No. 5,853,905 (hereinafter referred to as "Reference 9") describes a proposal for a new element configuration utilizing a tunnel injection mechanism by improving the adhesion between a transparent electrode and an organic substance or by positively forming a charge barrier.
[0043]
Also, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-288069 (hereinafter referred to as Document 10), a nitride such as aluminum nitride is coated with a thin film of about 50 ° between the anode and the organic material layer in order to avoid the occurrence of leakage occurring during continuous driving. The configuration provided is disclosed.
[0044]
(4) Reverse anode sputtering of anode surface in advance
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-126689 (hereinafter referred to as Reference 11) recognizes that the cause of the leakage current or dark spot is caused by unevenness on the anode surface, and proposes an anode surface treatment by reverse sputtering to eliminate the unevenness. Have been.
[0045]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art described in the paragraphs (1) to (3) of "(2) Lamination of the buffer layer on the anode" in "B. [Examples of prior art documents]", the adhesion between the anode and the organic material layer is improved. The purpose of the present invention is to improve the bonding characteristics such as the above and the hole injection characteristics from the anode to the organic layer.
[0046]
However, as described in “(3) Surface defective layer on anode” in “A. [Technical background]” and (4), a surface defective layer originally existing on the surface of a transparent electrode such as ITO is used. Causes various troubles. For example, the presence of the surface defect layer may increase the driving voltage during continuous driving and may shorten the life. In addition, it is difficult to ensure heat resistance, and this is expected to be a problem particularly when applied to various display devices for vehicles. Further, in particular, in the case of a high-definition CCM panel, reduction in the number of luminescent pixels due to generation and increase of a defective surface layer becomes a problem. This is considered to be apparent particularly in a high-temperature environment. There is no known example in which attention is paid to such points and measures are taken.
[0047]
In item (4) of “(2) Lamination of buffer layer on anode”, anode surface treatment by reverse sputtering is proposed, but it is considered insufficient for the following reasons. That is, since the inorganic compound is not laminated after the reverse sputtering, there is a high possibility that the inorganic compound is contaminated in a vacuum, and there is a possibility that the surface state returns to the original surface state due to moisture and the like existing in the vacuum chamber. Deemed sufficient.
[0048]
The present invention has been made in view of these problems, and the objects are as follows.
[0049]
(1) An object is to remove a defective surface layer present on the anode surface of a CCM substrate and to protect the anode surface.
[0050]
(2) The purpose is to stabilize the performance of the organic EL element and thus the CCM panel, specifically, to prevent a rise in drive voltage, maintain uniform light emission, and improve heat resistance.
[0051]
[Means for Solving the Problems]
The present invention proposes a new configuration different from the conventional one in which an inorganic compound is laminated after removing the defective surface layer in order to solve the above-described problem. This has the effect of preventing the occurrence of a phenomenon that is not provided by the conventional technology.
[0052]
The presence of the surface protective layer of the present invention can prevent the formation of a defective surface layer on the anode. For example, in a state where a barrier layer for cathode separation is formed on the anode of a CCM substrate for a full-color panel, storage and movement can be performed without special consideration for contamination or the like. In addition, when the panel is manufactured (at the time of forming the organic EL film), a process may be performed according to a conventional predetermined manufacturing process.
[0053]
The present invention specifically adopts the following configuration.
[0054]
In order to solve the above problems, the present invention provides a substrate, an electrode made of an In atom-containing compound, and a layer located between the electrode and the substrate, which converts the wavelength of light incident on this layer. A fluorescence conversion layer, and a surface protection layer made of an inorganic compound on the surface of the electrode, on the surface opposite to the surface facing the fluorescence conversion layer. It is characterized by being formed. With such a configuration, formation of a defective surface layer can be prevented. Specifically, it is possible to effectively prevent the formation of a defective surface layer due to exposure to the atmosphere or the like.
[0055]
Further, the present invention is characterized in that a constituent material of the substrate and / or the electrode of the above electrode substrate is a transparent material. By using such a transparent material, an electrode substrate that can be used for display means can be obtained.
[0056]
Further, the present invention is characterized in that the electrode surface of the above-mentioned electrode substrate is subjected to reverse sputtering. With such a configuration, a defective surface layer on the electrode surface can be effectively reduced, and the electrode surface and the inside can be made uniform.
[0057]
Further, the present invention is characterized in that the reverse sputtering process is a reverse sputtering process using inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputtering. According to such a configuration, discharge gas ions having a kinetic energy just suitable for removing the defective surface layer on the anode surface can be easily obtained, so that the defective surface layer can be removed without damaging the electrode.
[0058]
In addition, the present invention provides the above-mentioned surface protection layer, wherein the inorganic compound is Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, K, Cd, Mg, Si, Ta, Ge, Sb, Zn. , Cs, Eu, Y, Ce, W, Zr, La, Sc, Rb, Lu, Ti, Cr, Ho, Cu, Er, Sm, W, Co, Se, Hf, Tm, Fe, Nb It is characterized by being at least one of an oxide, a nitride, a composite oxide, a sulfide, and a fluoride of a metal. According to such a configuration, a dense surface protective layer can be formed on the electrode surface.
[0059]
Further, the present invention is characterized in that the surface protective layer is formed by a sputtering method. With such a configuration, the defective surface layer can be formed while removing the defective surface layer of the electrode.
[0060]
Further, the present invention is characterized in that the surface protective layer is formed by a sputtering method using inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputtering. With such a configuration, the surface protective layer can be effectively formed.
[0061]
Further, the present invention is characterized in that the thickness of the surface protective layer is a value within a range of 5 to 100 °. According to such a configuration, it is possible to prevent re-generation of the defective surface layer, and it is possible to secure a predetermined light transmittance.
[0062]
Further, the present invention is characterized in that the electrode is made of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). According to such a configuration, excellent light transmittance can be obtained.
[0063]
Further, the present invention is characterized in that the electrode is an amorphous oxide. According to such a configuration, excellent etching characteristics can be obtained. In addition, ITO is usually crystalline, but it can be made amorphous by a method of forming a moisture atmosphere at the time of film formation or doping a trace element.
[0064]
Further, the invention includes a driving element for driving the electrode. In recent years, in particular, liquid crystal display devices and organic EL display devices in which a thin film transistor (TFT) is provided for each pixel to improve display performance have been widely used. Therefore, by providing an electrode substrate provided with a driving element such as a TFT in advance, it becomes easy to manufacture the above-described TFT type liquid crystal display device or organic EL display device.
[0065]
Hereinafter, the present invention relates to a method for manufacturing an electrode substrate.
[0066]
Next, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a substrate, an electrode made of an In atom-containing compound, and a layer located between the electrode and the substrate. A method of manufacturing an electrode substrate including a fluorescence conversion layer for converting a wavelength, wherein the step of forming the fluorescence conversion layer on the substrate and the step of forming the electrode on the formed fluorescence conversion layer And performing a reverse sputtering process on the formed electrode surface, and in the process of performing the reverse sputtering process on the electrode surface, after performing the reverse sputtering process, or when performing the reverse sputtering process. And forming a surface protective layer made of an inorganic compound.
[0067]
With such a configuration, it is possible to manufacture an electrode substrate in which a defective surface layer on the electrode is reduced.
[0068]
With the surface protective layer made of an inorganic compound, the state in which the defective surface layer has been removed can be maintained, and the defective surface layer can be effectively prevented from being reformed.
[0069]
Further, in the invention, it is preferable that the reverse sputtering is performed by using an inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputtering. According to such a configuration, discharge gas ions having a kinetic energy just suitable for removing the defective surface layer on the anode surface can be easily obtained, so that the defective surface layer can be removed without damaging the electrode.
[0070]
Further, in the present invention, in the reverse sputtering process, a high frequency power of 50 to 200 W and a frequency of 13.56 to 100 MHz is applied to the helical coil of the inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputtering, and the inductively coupled RF plasma is applied. A high frequency power of 200 to 500 W and a frequency of 13.56 to 100 MHz is applied to the cathode of the plasma-assisted magnetron sputter to cause plasma discharge, and the intensity of the magnetron magnetic field of the inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputter is 200 to 300 gauss. Is a value within the range of the above.
[0071]
According to such a configuration, a defective surface layer on the electrode surface can be more effectively removed.
[0072]
Particularly, the present invention relating to the electrode substrate is defined as follows from the measured values by XPS.
[0073]
In order to solve the above problems, the present invention provides a substrate, an electrode made of an In atom-containing compound, and a layer located between the electrode and the substrate, which converts the wavelength of light incident on this layer. A fluorescence conversion layer, and a surface protection layer made of an inorganic compound on the surface of the electrode, on the surface opposite to the surface facing the fluorescence conversion layer. An electrode substrate characterized in that the measurement results of X-ray photoelectron spectroscopy on the electrode surface are as follows.
[0074]
That is, the present invention provides a method for measuring 3d of In atoms measured on the electrode surface by X-ray photoelectron spectroscopy.5/2The half width of the orbital spectrum peak is [In3d5/2]hAnd 3d of In atoms measured inside the electrode by X-ray photoelectron spectroscopy5/2The half width of the orbital spectrum peak is [In3d5/2]nIn the case where it is expressed by the following formula, the ratio is the ratio of each half width ([In3d5/2]h/ [In3d5/2]n) Is in the range of 0.9 to 1.2.
[0075]
With such a configuration, In3d “inside” the electrode5/2By limiting the ratio of the half-width of the orbital spectrum peak to the half-width of the “surface” of the electrode to a value within a predetermined range, it is possible to configure an electrode substrate having no defective surface layer on the electrode.
[0076]
In the present invention, “measured on the surface” means that the measurement is performed on at least a part of the surface or one point on the surface.
[0077]
The present invention also provides a substrate, an electrode made of an In atom-containing compound, and a layer located between the electrode and the substrate, and a fluorescence conversion layer for converting the wavelength of light incident on the layer. And a surface protection layer made of an inorganic compound is formed on the surface of the electrode on the surface opposite to the surface facing the fluorescence conversion layer. An electrode substrate characterized by the following measurement values measured by X-ray photoelectron spectroscopy.
[0078]
That is, the present invention provides a method for measuring the 3d of In5/2The peak value of the orbital spectrum is represented by Inpeak, and 3d of Sn atom measured at the electrode by X-ray photoelectron spectroscopy.5/2The peak value of the orbital spectrum is represented by Snpeak, and the ratio of each peak measured on the electrode surface is (Inpeak / Snpeak).h, And the ratio of each peak measured inside the electrode is (Inpeak / Snpeak)nWhen expressed as ((Snpeak / Inpeak)h/ (Snpeak / Inpeak)n) <1.5.
[0079]
With such a configuration, the ratio between the peak value of the In atom and the peak value of the Sn atom is measured inside and outside the electrode, and the ratio between the inside and the outside is limited to a value within a predetermined range. Thereby, an electrode substrate having no surface defect layer on the electrode can be formed.
[0080]
This “measured at the surface” means that it is measured at least at a part of the surface or at one point of the surface, similarly to the invention described above.
[0081]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0082]
A. Basic structure
This embodiment proposes a configuration in which an inorganic compound layer is stacked on an anode of a color conversion (CCM) substrate, and an organic material layer is stacked thereon. FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section showing the configuration of such an organic EL display device 100.
[0083]
As shown in this figure, a feature of the present embodiment is that a surface protective layer 102 made of an inorganic compound or an organic compound is provided on the anode 16. The organic layer 18 is laminated on the surface protection layer 102.
[0084]
Note that the organic material layer 18 is a portion that controls light emission, and thus is also referred to as a light emitting layer. In addition, since an organic substance is a compound in many cases, it may be referred to as an organic compound layer. The organic layer 18 has at least a recombination region and a light emitting region. The organic material layer 18 may be called an organic EL element layer in some cases.
[0085]
Regarding the organic material layer 18, if necessary, other layers such as a hole injection layer, an electron injection layer, an organic semiconductor layer, an electron barrier layer, and an adhesion improving layer may be provided in addition to the organic material layer 18 (light emitting layer). In such a case, a plurality of layers including the hole injection layer and the like are generally called an organic material layer 18. Then, the cathode 20 is formed on the organic material layer 18 composed of the plurality of layers.
[0086]
In the present embodiment, an example of the organic EL display device 100 is shown, but this organic EL display device corresponds to an example of a “light emitting device” in the claims. Since the organic EL itself is a light emitting element, it constitutes a light emitting device having a function of emitting light. In the present embodiment, the organic EL display device 100 will be described as an example of the light emitting device, but the “light emitting device” of the present invention is not limited to the organic EL display device.
[0087]
A representative configuration example (variation) of the organic EL display device 100 described in this embodiment is shown. Of course, it is not limited to this.
[0088]
The basic layer structure of the organic EL display device 100 is as follows.
[0089]
Substrate / color conversion film (CCM layer) / passivation film / organic EL device
Here, the organic EL element 122 has the following variations.
[0090]
(1) Transparent electrode (anode) / surface protective layer /Light-emitting layer / electrode (cathode)
(2) Transparent electrode (anode) / surface protective layer /Hole injection layer / light-emitting layer / electrode (cathode)
(3) Transparent electrode (anode) / surface protective layer /Emission layer / Electron injection layer / Electrode (cathode)
(4) Transparent electrode (anode) / surface protective layer /Hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / electrode (cathode)
(5) anode / surface protective layer /Organic semiconductor layer / light emitting layer / cathode
(6) anode / surface protective layer /Organic semiconductor layer / electron barrier layer / light emitting layer / cathode
(7) anode / surface protective layer /Hole injection layer / light emitting layer / adhesion improving layer / cathode
The structure as described above can be given. Of these, the configuration (4) is preferably used.
[0091]
The feature of this embodiment is the surface protection layer 102 included in the organic EL element 122.
[0092]
B. About the defective surface layer of transparent electrode such as ITO
Here, the surface defective layer of the electrode will be described.
[0093]
As described in (4) of "A. Background Art" of the related art, the surface of a transparent electrode such as ITO is damaged by excessive cleaning in a cleaning process or an etching residue for patterning. In addition, the following so-called defective surface layers are also formed due to adsorption of water on the surface, precipitation of trace impurity atoms contained in the bulk, and the like. There is no known example of trying to improve by focusing on the problem of the surface defective layer. As a result, in the conventional organic EL device, the organic material is laminated with the surface defective layer on the anode, and the device performance that can be originally obtained cannot be secured due to a decrease in charge injection property at the interface. It is thought that there are many.
[0094]
(1) Surface defective layer
This is the embodiment.Surface defect layerIs, for example, one that meets one of the following requirements.
[0095]
(1) Sn, which is a dopant, is deposited on the surface. In the case of IZO, Zn deficiency can be mentioned.
[0096]
{Circle around (2)} Occurrence of vacancies on the surface of the oxidized vacancies (ie, excess oxygen atoms).
[0097]
(3) Moisture is adsorbed on the surface.
[0098]
(4) Trace impurities (such as nitrogen) contained in the bulk are deposited on the surface.
[0099]
Due to the presence of such a defective surface layer, the conductivity (hole injecting property) is reduced, and in the region where the adhesion of the organic substance laminated thereon is reduced, diffusion of impurities in the defective surface layer into the organic substance layer is observed.
[0100]
It has been found that the following problems occur due to the presence of such a surface defect layer.
[0101]
{Circle around (1)} The voltage rise is large at the time of constant current continuous driving, and the life is short.
[0102]
{Circle around (2)} Adhesion with the organic material laminated on the defective surface layer is reduced, resulting in non-uniform luminescence when driven at high temperatures and non-uniform luminescence even after storage at high temperatures. I do. Similarly, the so-called heat resistance is lowered, for example, the current injection property and the luminous efficiency at high temperatures are lowered.
[0103]
(2) Detection method of defective surface layer
It is detected analytically by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS: X-ray @ Photoelectron @ Spectroscoy).
[0104]
{Circle around (1)} The spectrum of the In atom reflecting the situation around the In atom In 原子 3d5/2The magnitude of the peak (hereinafter referred to as Inpeak) at (binding energy 444.4 eV) and the value of Sn 3d of Sn atom5/2The magnitude of the peak (binding energy 486.2 eV) (hereinafter referred to as Snpeak) was determined, and the ratio Snpeak / Inpeak increased near the surface from the inside (bulk) of the electrode. To detect the presence of Here, the calculation of Inpeak and Snpeak is actually performed by correcting the obtained value with the sensitivity by atoms to obtain a final value.
[0105]
Generally, Snpeak / Inpeak is a value of 0.1 to 0.2, but if the value on the surface is 1.5 times or more that of the bulk, it is considered that Sn is precipitated on the surface, The presence of a defective surface layer is observed.
[0106]
That is, the value of Snpeak / Inpeak on the electrode surface is calculated as (Snpeak / Inpeak).hAnd the value of Snpeak / Inpeak inside the electrode is (Snpeak / Inpeak)nWhen expressed as (Snpeak / Inpeak)h/ (Snpeak / Inpeak)nWhen> = 1.5, the presence of a defective surface layer is recognized. Conversely, (Snpeak / Inpeak)h/ (Snpeak / Inpeak)nIf an electrode with a value of <1.5 is formed, it can be considered that the defective surface layer does not substantially exist.
[0107]
Since the XPS measurement on the electrode surface is generally performed on a part of the surface or one point on the surface, the above-described measurement also means a measurement on a part of the electrode surface or one point on the surface.
[0108]
{Circle around (2)} The spectrum of the In atom reflecting the situation around the In atom In 3d5/2If the peak half width (FWHM: Full-Width @ Half-Maximum) of the surface is clearly larger than that of the bulk, the surface atomic composition is different, and a defective surface layer is formed. An example will be described below with reference to the schematic diagram of FIG. This schematic diagram is a schematic diagram in which the vertical axis indicates spectrum intensity (arbitrary unit) and the horizontal axis indicates binding energy.
[0109]
For example, when the electrode (provided on the substrate) that has been washed with a normal organic solvent and completed with the UV washing is quickly put into the XPS measurement chamber and observed, the half width is 1.9 eV (FIG. 2). A). This is the surface In 3d5/2Is the half width at peak. When this was sputtered with an argon ion gun for 30 seconds and the resurface digged at about 50 ° was observed, the half width was 1.7 eV (shown by B in FIG. 2). Conceivable.
[0110]
The surface value of the peak half-value width of Ind3d5 / 2 is [In3d5/2]hAnd In 3d5/2The bulk (internal) value of the peak half width of5/2]nAnd the ratio [In3d5/2]h/ [In3d5/2]nIs not in the range of 0.9 to 1.2, the atomic composition of the electrode surface is different from that of the inside, and it is recognized that a defective surface layer exists. For example, when this value is calculated using the above example, it is determined that 1.9 / 1.2 = 1.58, which is not in the range of 0.9 to 1.2. I do.
[0111]
In contrast to the example shown in (2), the SiO electrode was formed on the ITO electrode.2After the same cleaning as described above, the electrode on which5/2Was 1.7 eV, which was similar to the value of the ITO bulk. From this result, it can be seen that the surface defect layer was removed from the surface of the substrate on which the SiO2 was formed. [In3d5/2]h/ [In3d5/2]nIs 1.0, which is in the range of 0.9 to 1.2. In addition, this SiO2Is performed using helical sputtering. In other words, in this film forming step, a surface protective layer of SiO 2 is formed on the electrode surface while removing the defective surface layer by sputtering.
[0112]
The inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputtering is referred to as "helical sputtering".
[0113]
When the discharge gas flow rate during helical sputtering film formation is changed, SiO2In 3d on the substrate surface on which5/2It has been found that the peak half width changes. Specifically, it was found that when the flow rate of the discharge gas was increased, the half width became narrower, and the defective surface layer was more likely to be removed.
[0114]
From the above, the inventors of the present application have found that the surface defective layer on the surface of the ITO electrode can be removed by the sputtering action of the discharge gas.
[0115]
The feature of the present invention is that SiO 22The surface protection layer made of an inorganic compound such as that described above was formed on the electrode surface by sputtering. By this sputtering, a defective surface layer on the electrode surface can be removed, and a protective layer for protecting the surface can be provided.
[0116]
{Circle around (3)} The thickness of the surface protective layer can be selected from a thickness of about 5 to 100 °. Preferably it is 10 to 50 °, more preferably 20 to 40 °.
[0117]
Generally, when the film thickness is 5 to 20 °, the film has an island-like structure, and it is difficult to form a uniform interface. However, the reproducibility of the effect was obtained at a film thickness of 5 mm or more, and the inventors of the present application confirmed that the film was at least uniform at a film thickness of 20 mm by observation with a transmission electron microscope. In particular, it has been confirmed that a helical sputtered film can form a stable and dense film.
[0118]
On the other hand, if the film thickness becomes too thick (about 100 ° or more), the SiO 22Inorganic compounds such as these have inherently many insulators and low conductivity in many cases. Therefore, an injection barrier between the anode and the organic material layer becomes a problem, and the voltage of the device becomes high, which is not preferable.
[0119]
C. Configuration of each layer
Hereinafter, each layer constituting the organic EL display device 100 will be described.
[0120]
The organic EL display device 100, as described above,
Substrate / color conversion film (CCM layer) / passivation film / organic EL device
Configuration. In addition, the organic EL element 122
Transparent electrode (anode) / surface protective layer /Hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / electrode (cathode)
Each layer will be described below for an example having the configuration described above.
[0121]
(1) Surface protective layer 102-inorganic compound layer
First, the surface protection layer 102102 formed from an inorganic compound, which is a point of the present invention, will be described.
[0122]
This surface protective layer 102 is made of Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, K, Cd, Mg, Si, Ta, Ge, Sb, Zn, Cs, Eu, Y, Ce, W , Zr, La, Sc, Rb, Lu, Ti, Cr, Ho, Cu, Er, Sm, W, Co, Se, Hf, Tm, Fe, Nb and other metals, oxides, nitrides and composite oxides , Sulfides and fluorides are preferred. In this example, silicon oxide SiOx (x indicates an atomic ratio) is effective.
[0123]
More preferred examples include LiOx, @LiNx, @NaOx, @KOx, @RbOx, @CsOx, @BeOx, @MgOx, @MgNx, @CaOx, @CaNx, @SrOx, @BaOx, @ScOx, @YOx, @Ox, @Ox, @Ox, @Ox, @Ox, @LaOx SmOx, EuOx, GdOx, TbOx, DyOx, HoOx, ErOx, TmOx, YbOx, Luox, TiOx, TiNx, ZrOx, Nx, Tx, Nx, Tx, Nx, Tx MoOx, @MoNx, @WOx, @WNx, @MnOx, @ReOx, @FeOx, @FeNx, @Ru x, OsOx, CoOx, RhOx, IrOx, NiOx, PdOx, PtOx, CuOx, CuNx, AgOx, AuOx, ZnOx, CdOx, HgOx, BOx, Nx, Nx, Nx, ONx, Nx, Alx, Alx, Alx, Nx, Nx, PbOx, POx, PPNx, AsOx, SbOx, ScOx, TeOx, and other metal oxides or metal nitrides are also preferable.
[0124]
Furthermore, LiAlO2, Li2SiO3, Li2TiO3, Na2Al22O34, NaFeO2, Na4SiO4, K2SiO3, K2TiO3, K2WO4, Rb2CrO4, Cs2CrO4, MgAl2O4, MgFe2O4, MgTiO3, CaTiO3, @CaWO4, @CaZrO3, SrFe12O19, SrTiO3, SrZrO3, BaAl2O4, BaFe12O19, BaTiO3, Y3Al5O12, Y3Fe5O12, @LaFeO3, @La3Fe5O12, @La2Ti2O7, @ CeSnO4, CeTiO4, Sm3Fe5O12, EuFeO3, @Eu3Fe5O12, GdFeO3, Gd3Fe5O12, DyFeO3, Dy3Fe5O12, @HoFeO3, @Ho3Fe5O12, ErFeO3, Er3Fe5O12, Tm3Fe5O12, @ LuFeO3, @Lu3Fe5O12, @NiTiO3, Al2TiO3, FeTiO3, BaZrO3, @ LiZrO3, MgZrO3, HfTiO4, NH4VO3, @ AgVO3, @ LiVO3, BaNb2O6, @NaNbO3, SrNb2O6, @ KTaO3, NaTaO3, SrTa2O6, CuCr2O4, Ag2CrO4, BaCrO4, K2MoO4, Na2MoO4, @ NiMoO4, @BaWO4, Na2WO4, @ SrWO4, MnCr2O4, MnFe2O4, MnTiO3, @MnWO4, CoFe2O4, ZnFe2O4, FeWO4, @ CoMoO4, CoTiO3, @ CoWO4, NiFe2O4, @NiWO4, CuFe2O4, @CuMoO4, CuTiO3, @CuWO4, Ag2MoO4, Ag2WO4, ZnAl2O4, ZnMoO4, @ ZnWO4, CdSnO3, CdTiO3, @ CdMoO4, @ CdWO4, NaAlO2, MgAl2O4, SrAl2O4, Gd3Ga5O12, @InFeO3, @MgIn2O4, Al2TiO5, FeTiO3, MgTiO3, Na2SiO3, @CaSiO3, ZrSiO4, K2GeO3, Li2GeO3, Na2GeO3, Bi2Sn3O9, MgSnO3, SrSnO3, PbSiO3, PbMoO4, PbTiO3, SnO2-Sb2O3, CuScO4, Na2SeO3, ZnSeO3, K2TeO3, K2TeO4, Na2TeO3, Na2TeO4Metal composite oxides such as may be used.
[0125]
Also, FeS, Al2S3, {MgS, {ZnS}, etc., LiF, {MgF2, SmF3Fluoride such as 、, HgCl, FeCl2, @CrCl3, And the like, AgBr, @CuBr, @MnBr2Bromide such as, PbI2, CuI, FeI2Suitable materials include iodides such as and metal oxides such as SiAlON.
[0126]
Of these, oxides are preferred, and the Gibbs energy of standard formation is particularly preferably -520 kJmol.-1In the above, a stable oxide is preferable. For example, SiO2(-855 kjmol-1), GeO2(-497 kJmol-1), CeO2(-1025 kJmol-1), Al2O3(-1581.9 kJmol-1).
[0127]
As other compounds, AlN, SiC, CaS and the like are also stable compounds and are preferable.
[0128]
Next, a procedure for forming the surface protective layer 102 on the electrode will be described.
[0129]
Overview of deposition procedure
Process 1: A substrate with an anode (transparent electrode) is subjected to wet cleaning. This is the same as the usual substrate cleaning performed before element deposition. Specifically, a combination of ultrasonic cleaning using an organic solvent such as 2-propanol and rinsing with pure water is effective, and ultrasonic cleaning using a neutral detergent or the like depending on the degree of stain on the anode surface. Preferably, washing is performed.
[0130]
Process 2: An inorganic oxide film is formed by a sputtering method such as helical sputtering. Here, the reason why the inorganic compound is formed by the sputtering method is as follows.
[0131]
First, oxides or nitrides generally require a high temperature for vapor deposition, and vapor deposition is difficult with a resistance heating method.
-Furthermore, although it is possible to form a film by an electron beam evaporation method, unlike sputtering, there is no effect of modifying the surface defective layer of ITO.
[0132]
The effect of improving the surface defective layer of ITO by the sputtering method is that discharge gas ions generated by the plasma are accelerated by the self-bias electric field generated by the plasma, and the surface defective layer is hit, and sputter cleaning (so-called reverse cleaning) is performed. This is considered to be due to sputtering.
[0133]
Helical sputtering is particularly preferred among the sputtering. The reason for this is that helical sputtering generally increases the distance between the target and the substrate, so that ordinary sputtering gives excessive energy to the substrate and damages the substrate, whereas helical sputtering causes damage to the anode surface defect layer. This is because it was confirmed by an experiment that the kinetic energy was just right for removing (about 0.1 to 1 eV).
[0134]
Specific example of film formation procedure
Step 1: The degree of vacuum before introducing gas into the vacuum chamber is 10-3Check that it is in the first half of the Pa range.
[0135]
Step 2: A discharge gas such as Ar is introduced into the vacuum chamber. The degree of vacuum at this time is 1 × 1001 × 10 from Pa-2It is about Pa. For example, 0.3 Pa to 1.0 Pa is preferable so that the pressure is not too low. This is because the effect of removing the defective surface layer decreases at low pressure. The type of the discharge gas can be selected from rare gases such as Ar, Xe, and Kr, but Ar is preferable in terms of cost.
[0136]
Step 3: A high frequency of 50 to 200 W is applied to the helical coil (coil for inductive coupling) and 200 to 500 W to the cathode, and a frequency of 13.56 MHz to 100 MHz is applied to the cathode to cause plasma discharge. The strength of the magnetron magnetic field at this time is preferably about 200 to 300 Gauss.
[0137]
Step 4: The target surface is cleaned by sufficient pre-sputter. It is preferable to perform at least 5 minutes or more, particularly 10 minutes or more at the first time after the target exchange.
[0138]
Step 5: Next, the main shutter of the sputtering apparatus is opened, and the inorganic compound is deposited until a predetermined thickness (5 to 100 °) is reached.
[0139]
(2) Substrate 12
As the substrate used in this embodiment mode, a material which is transparent and rigid enough to support a color display device is preferable. In the present embodiment, the color display device is reinforced by arranging the substrate to increase mechanical strength such as impact resistance.
[0140]
Specific examples of the material include a glass plate, a ceramic plate, and a plastic plate (polycarbonate, acrylic, vinyl chloride, polyethylene terephthalate, polyimide, polyester resin, and the like).
[0141]
(3) CCM layer 14
The CCM layer 14 (also referred to as a color conversion layer) has a function of absorbing light emitted by the organic EL element 122 and emitting longer-wavelength fluorescence. For example, blue light is converted into green light or red light. Note that, in addition to the CCM layer 14, a color filter may be included for improving color reproducibility.
[0142]
Each CCM layer 14 is preferably arranged corresponding to a light emitting region of the organic EL element 122, for example, a position of an intersection between the anode 16 and the cathode 20. The anode 16 and the cathode 20 are arranged in a stripe shape with respect to the display surface, and both are provided above in a direction orthogonal to the display plane. Then, the organic material layer 18 at the position where the anode 16 and the cathode 20 overlap on the plane (intersecting position) emits light. The superimposed position (intersecting position) corresponds to “1 pixel” on the display plane.
[0143]
Now, with such a configuration, when the organic material layer 18 (organic EL light emitting layer) emits light at the intersection of the anode 16 and the cathode 20, the light is received by each CCM layer 14 and a different color ( Wavelength) can be extracted to the outside.
[0144]
In this case, in particular, if the organic EL element 122 emits blue light and can be converted into green and red light by the CCM layer 14, even if the organic EL element 122 is composed of one type of organic material layer 18, the organic EL element 122 can emit blue light. This is preferable because three primary colors of green, red and light can be obtained, and full-color display is possible.
[0145]
(3-1) Material
The material of the CCM layer 14 is not particularly limited. For example, it is composed of a fluorescent dye or a fluorescent dye and a binder resin. Among them, a typical example of the CCM layer 14 composed of a fluorescent dye and a binder resin may be a solid state in which the fluorescent dye is dissolved or dispersed in a pigment resin and / or a binder resin.
[0146]
Describing a specific fluorescent dye, 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (Bis-MBS) is a fluorescent dye that converts violet light from near-ultraviolet light into blue light emission in the organic EL element 122. And stilbene dyes such as trans-4,4'-diphenylstilbene (DPS) and coumarin dyes such as 7-hydroxy-4-methylcoumarin (coumarin 4).
[0147]
The fluorescent dye for converting blue, blue-green, or white light emission into green light emission in the organic EL element 122 is, for example, 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylmethyl. Noridino (9,9a, 1-gh) coumarin (coumarin 153), 3- (2'-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6), 3- (2'-benzimidazolyl) -7-N, N Coumarin dyes such as diethylaminocoumarin (coumarin 7); and naphthalimide dyes such as Basic Yellow 51, which is a coumarin dye-based dye, and Solvent Yellow 11 and Solvent Yellow 116.
[0148]
In addition, as for a fluorescent dye in the case where light emission from blue to green or white light emission in the organic EL element 122 is converted into light emission from orange to red, for example, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- ( cyanine dyes such as p-dimethylaminostillyl) -4H pyran (DCM), 1-ethyl-2- (4- (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl) -pyridinium-perchlorate (pyridine 1) ), Rhodamine B such as rhodamine B and rhodamine 6G, and oxazine dyes.
[0149]
Further, various dyes (direct dyes, acid dyes, basic dyes, disperse dyes, etc.) can also be selected as fluorescent dyes if they have fluorescence.
[0150]
In addition, the fluorescent dye is kneaded in advance into a pigment resin such as polymethacrylic acid ester, polyvinyl chloride, vinyl chloride vinyl acetate copolymer, alkyd resin, aromatic sulfonamide resin, urea resin, melanin resin, and benzoguanamine resin. May be pigmented.
[0151]
On the other hand, the binder resin is preferably a transparent material (having a visible light transmittance of 50% or more). For example, a transparent resin (polymer) such as polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose and the like can be mentioned.
[0152]
Note that a photosensitive resin to which a photolithography method can be applied can be selected in order to separate and arrange the fluorescent medium in a plane. For example, a photocurable resist material having a reactive vinyl group such as an acrylic acid type, a methacrylic acid type, a polyvinyl cinnamate type, and a ring rubber type may be used. When a printing method is used, a printing ink (medium) using a transparent resin is selected. For example, polyvinyl chloride resin, melamine resin, phenol resin, alkyd resin, epoxy resin, polyurethane resin, polyester resin, maleic acid resin, polyamide resin monomers, oligomers, polymers, polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, Transparent resins such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose and the like can be used.
[0153]
(3-2) Forming method
When the CCM layer 14 is mainly made of a fluorescent dye, it is preferable that the CCM layer 14 is formed by a vacuum evaporation or sputtering method via a mask capable of obtaining a desired CCM layer 14 pattern.
[0154]
On the other hand, when the CCM layer 14 is made of a fluorescent dye and a resin, the fluorescent dye, the resin, and an appropriate solvent are mixed, dispersed, or solubilized to form a liquid material, and the liquid material is spin-coated, roll-coated, or cast. It is preferable to form the CCM layer 14 by forming a film by a method such as a method, and then patterning it into a desired pattern of the CCM layer 14 by a photolithography method, or patterning it into a desired pattern by a method such as screen printing. .
[0155]
(3-3) thickness
The thickness of the CCM layer 14 is not particularly limited as long as the light emission of the organic EL element 122 is sufficiently received (absorbed) and the function of generating fluorescence is not hindered. 000 μm, preferably 0.1 μm to 500 μm
More preferably, it is more preferably 5 μm to 100 μm.
[0156]
The reason for this is that if the thickness of the CCM layer 14 is less than 10 nm, the mechanical strength may be reduced, or it may be difficult to stack. On the other hand, if the thickness of the CCM layer 14 exceeds 1 mm, the light transmittance is significantly reduced, and the amount of light that can be extracted to the outside is reduced, or it may be difficult to reduce the thickness of the organic EL light emitting device. .
[0157]
(4) Passivation film
The passivation film can prevent the volatile component from the resin film such as the CCM layer 14 thereunder from coming into contact with the organic EL element 122, and can be made of any material as long as it is transparent in the visible light region. There are no restrictions.
[0158]
Specific materials include transparent inorganic substances.
[0159]
More specifically, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, AlOxNy, TiO2, Tiox, ITO (In2O3-SnO2), IZO (In2O3-ZnO), SnO2, ZnO, indium copper (CuIn), gold, platinum, palladium and the like, alone or in combination of two or more.
[0160]
When the above-mentioned transparent inorganic material is used, it is preferable to form the film at a low temperature (200 ° C. or lower) and at a low film forming rate so as not to deteriorate the CCM layer 14. Methods such as vapor deposition, CVD, and ion plating are preferred.
[0161]
Here, the thickness of the passivation film can be selected from the range of 0.01 μm to 100 μm, depending on the definition of the organic EL element 122. Preferably, the thickness is 0.05 μm to 10 μm, more preferably, 0.1 μm to 1 μm.
[0162]
When the film thickness is less than 0.01 μm, the volatile components cannot be sufficiently blocked, and when the film thickness is more than 100 μm, the light from the organic EL element 122 is diffused and the desired CCM layer 14 is prevented from being incident. (Depending on color blur, color mixing, viewing angle).
[0163]
(5) Organic EL element 122
In the organic EL display device 100 according to the present embodiment, the above-described inorganic compound layer (surface protective layer 102) is formed on the anode 16 included in the CCM substrate 124, and furthermore, the central part of the organic EL element 122 is formed. An organic material layer 18 (also referred to as an organic compound layer) as a material is stacked. The organic layer 18 has at least a recombination region and a light emitting region. The recombination region and the light emitting region are often present in a light emitting layer having a light emitting function. For this reason, in the present embodiment, only the light emitting layer may be used as the organic material layer 18, but if necessary, other than the light emitting layer, for example, a hole injection layer, an electron injection layer, an organic semiconductor layer, an electron barrier layer, An adhesion improving layer or the like may be included in the organic layer 18. A cathode 20 is formed on these organic layers 18.
[0164]
In the present embodiment, the portion from the anode 16 (transparent electrode) to the cathode 20 is referred to as an organic EL element 122. That is, the organic EL display device 100 simply has an organic EL element 122 formed on a substrate 12 made of glass or the like. In the present embodiment, these layers will be described from the next section, taking the following configuration already described as an organic EL element as an example.
[0165]
Transparent electrode (anode) / surface protective layer /Hole injection layer / light emitting layer / electron injection layer / electrode (cathode)
That is, here, the organic material layer 18Hole injection layer / light emitting layer / electron injection layerA description will be given by taking the configuration consisting of Of course, the organic layer 18 composed of a single light emitting layer may be employed.
[0166]
(6) Anode 16 (transparent electrode)
Representative materials for the anode 16 include ITO (Indium Tin Oxide) and IZO having a large work function (4 eV or more). The anode 16 can be formed by forming a thin film from these electrode substances by a method such as a vapor deposition method or a sputtering method. When light emitted from the light-emitting layer is extracted from the anode 16, it is preferable that the transmittance of the anode 16 with respect to the light emission be greater than 10%. The sheet resistance of the anode 16 is several hundred Ω / □ (Ω / m2The following are preferred. The thickness of the anode 16 depends on the material, but is preferably in the range of usually 10 nm to 1 μm and 10 nm to 200 nm. In this embodiment, a substrate electrode is used as the anode 16.
[0167]
Here, it is also preferable to employ an amorphous oxide as a material of the anode 16 and obtain good etching characteristics. The ITO is usually crystalline, but can be made amorphous by forming a moisture atmosphere at the time of film formation or by doping a trace element.
[0168]
(7) Light emitting layer
In the light-emitting layer in this embodiment, a light-emitting material (host material) represented by the general formula (I)
Embedded image
Figure 2004139798
It is preferable to use a distilly arylene compound represented by the following formula. This compound is disclosed, for example, in JP-A-2-247278.
[0169]
In the above formula, Y1 to Y4 each represent a hydrogen molecule, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 8 carbon atoms, a substituted or unsubstituted 6 to 18 carbon atoms. An aryl group, a substituted or unsubstituted cyclohexyl group, a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 18 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
[0170]
Here, the substituent is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 8 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 18 carbon atoms, an acyl group having 1 to 6 carbon atoms. An acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxyl group, a styryl group, an arylcarbonyl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxycarbonyl group having 6 to 20 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 6 carbon atoms, a vinyl group, Anilinocarbonyl, carbamoyl, phenyl, nitro, hydroxyl, or halogen.
[0171]
These substituents may be single or plural. Further, Y1 to Y4 may be the same or different from each other, and Y1 and Y2 and Y3 and Y4 are bonded to a mutually substituted group to form a substituted or unsubstituted saturated 5-membered ring or a substituted or unsubstituted ring. It may form a saturated six-membered ring. Ar represents a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 20 carbon atoms, which may be monosubstituted or plurally substituted, and the bonding portion may be any of ortho, para and meta. However, when Ar is an unsubstituted phenylene group, Y1 to Y4 are each an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 8 carbon atoms, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a biphenyl group, a cyclohexyl group, an aryloxy group. Selected from the group. Examples of such a distilarylene-based compound include the following.
[0172]
Embedded image
Figure 2004139798
Embedded image
Figure 2004139798
Another preferable light-emitting material (host material) includes a metal complex of 8-hydroxyquinoline or a derivative thereof. Specifically, it is a metal chelate oxanoid compound containing a chelate of oxine (generally 8-quinolinol or 8-hydroxyquinoline). Such compounds exhibit a high level of performance and are easily formed in thin film form. Examples of this oxanoid compound satisfy the following structural formula.
[0173]
Embedded image
Figure 2004139798
In the formula, Mt represents a metal, n is an integer of 1 to 3, Z is an independent position of each atom, and represents an atom necessary to complete at least two or more fused aromatic rings. Show.
[0174]
Here, the metal represented by Mt can be a monovalent, divalent or trivalent metal, for example, an alkali metal such as lithium, sodium and potassium, and an alkaline earth metal such as magnesium and calcium. Or an earth metal such as boron or aluminum. Generally, any of the monovalent, divalent or trivalent metals known to be useful chelating compounds can be used.
[0175]
In the above formula, Z represents an atom in which at least one of two or more fused aromatic rings forms a heterocyclic ring composed of azole or azine. Here, if necessary, another different ring can be added to the fused aromatic ring. Further, in order to avoid bulky molecules without improving the function, the number of atoms represented by Z is preferably maintained at 18 or less. Further, specific examples of chelated oxanoid compounds include tris (8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) magnesium, bis (benzo-8-quinolinol) zinc, and bis (2-methyl-8-quinolinolate) aluminum. Oxide, tris (8-quinolinol) indium, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, 8-quinolinollithium, tris (5-chloro-8-quinolinol) gallium, bis (5-chloro-8-quinolinol) calcium , 5,7-dichloro-8-quinolinol aluminum, tris (5,7-dipromo 8-hydroxyquinolinol) aluminum, and the like.
[0176]
Further, a metal complex of phenolate-substituted 8-hydroxyquinoline described in JP-A-5-198338 is preferable as a blue light-emitting material. Specific examples of the metal complex of the ferrate-substituted 8-hydroxyquinoline include bis (2-methyl-8-quinolinolate) (phenolate) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (o-cresolate) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (m-cresolate) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (p-cresolate) aluminum (III), bis (2-methyl- 8-quinolinolate) (o-phenylphenolate) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (m-phenylphenolate) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (p -Phenylphenolate) aluminum (III), bis 2-methyl-8-quinolinolate) (2,3 dimethylphenolate) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (2,6 dimethylphenolate) aluminum (III), bis (2-methyl- 8-quinolinolate) (3,4 dimethylphenolate) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (3,5 dimethylphenolate) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (3,5-di-tert-butylphenolato) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (2,6 diphenylphenolato) aluminum (III), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (2,4,6-triphenylphenolate) aluminum (III) and the like It is. These luminescent materials may be used alone or in combination of two or more.
[0177]
Hereinafter, the light emitting layer will be described more specifically. In general, when white light is emitted, the light-emitting layer often has a two-layer structure. These are called a first light emitting layer and a second light emitting layer.
[0178]
As the first light emitting layer used in the present embodiment, various known light emitting materials can be used. A preferable first light emitting layer is a green fluorescent dye in the oxanoid compound in a trace amount of 0.2 to 3% by weight. Additions can be given. The green fluorescent dye added here is a coumarin type or a quinacridone type. By adding these, the element having the first light emitting layer can realize high efficiency green light emission of 5 to 20 (lm / w). On the other hand, when it is desired to extract yellow or orange from the first light emitting layer with high efficiency, an oxanoid compound obtained by adding 0.2 to 3% by weight of rubrene and its derivative, a dicyanopyran derivative, and a perylene derivative is used. These elements can emit light with high efficiency of 3 to 10 (lm / w). In addition, orange color is possible even when a green fluorescent dye and a red fluorescent dye are simultaneously added. For example, preferably, coumarin and a dicyanopyran dye, quinacridone and a perylene dye, or coumarin and a perylene dye may be used simultaneously. Another particularly preferred first light emitting layer is a polyarylene vinylene derivative. This can output green or orange with high efficiency.
[0179]
As the second light emitting layer used in this embodiment, various known blue light emitting materials can be used. For example, a distyryl arylene derivative, a tristyryl arylene derivative, and an allyloxylated quinolylate metal complex are blue light-emitting materials that can emit blue light with high efficiency and high purity. Examples of the polymer include a polyparaphenylene derivative.
[0180]
As a method for forming the light emitting layer in the organic EL element used in the present embodiment, for example, the light emitting layer can be formed by thinning by a known method such as an evaporation method, a spin coating method, a casting method, and an LB method. In particular, a molecular deposition film is preferable. Here, the molecular deposition film refers to a thin film formed by depositing the compound from a gaseous state or a film formed by solidifying the compound from a molten state or a liquid state. Usually, this molecular deposited film can be distinguished from a thin film (molecule accumulation film) formed by the LB method by a difference in an aggregated structure and a higher-order structure and a functional difference caused by the difference. The light emitting layer can be formed by dissolving in a solvent together with a binder such as a resin to form a solution, and then forming a thin film by spin coating or the like. The thickness of the light emitting layer formed in this manner is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the situation, but is preferably 1 nm to 10 μm, and particularly preferably 5 nm to 5 μm.
[0181]
(8) Hole injection layer
Next, the hole injection layer is not an essential component of the organic EL display device 100, but is generally used for improving the light emitting performance. Therefore, the hole injection layer is also used in the present embodiment. An example will be described.
[0182]
This hole injection layer is a layer that assists hole injection into the light emitting layer, and preferably has a high hole mobility and a small ionization energy of usually 5.5 eV or less. As such a hole injecting layer, a material that transports holes to the light emitting layer with a lower electric field is preferable.4-106When an electric field of V / cm is applied, at least 10-6cm2/ V · sec to (ie, 10-6cm2/ V · sec or more). Such a hole injecting material is not particularly limited as long as it has the above-mentioned preferable properties. Conventionally, in a photoconductive material, a material commonly used as a hole charge transporting material, or a positive hole in an EL element, is used. Any one of known materials used for the hole injection layer can be selected and used.
[0183]
Specific examples include, for example, a triazole derivative (see U.S. Pat. No. 3,112,197), an oxadiazole derivative (see U.S. Pat. No. 3,189,447), and an imidazole derivative (Japanese Patent Publication No. 37-1696). And polyarylalkane derivatives (U.S. Pat. Nos. 3,615,402, 3,820,989, 3,542,544, and JP-B-45-555). JP-A-51-10983, JP-A-55-17105, JP-A-56-4148, JP-A-55-108667, JP-A-55-156953, JP-A-56-36656, etc.), pyrazoline derivatives and Pyrazolone derivatives (U.S. Pat. Nos. 3,180,729 and 4,278,746; JP-A-55-88064) No. 55-88065, No. 49-105537, No. 55-51086, No. 56-80051, No. 56-88141, No. 57-45545, No. 54-112637. And JP-A-55-74546).
[0184]
Specific examples include, for example, phenylenediamine derivatives (U.S. Pat. No. 3,615,404, JP-B-51-10105, JP-B-46-3712, JP-B-47-25336, and JP-A-54-25336). JP-A-53435, JP-A-54-110536, JP-A-54-119925, etc.), arylamine derivatives (U.S. Pat. Nos. 3,567,450 and 3,180,703), No. 3,240,597, No. 3,658,520, No. 4,232,103, No. 4,175,961, No. 4,012,376 JP-B-49-35702, JP-B-39-27577, JP-A-55-144250, JP-A-56-119132, JP-A-56-22437, West Patent No. 1,110,518, etc.), amino-substituted chalcone derivatives (see US Pat. No. 3,526,501, etc.), and oxazole derivatives (US Pat. No. 3,257,203). Disclosed), fluorenone derivatives (see JP-A-54-110837 and the like), and hydrazone derivatives (US Pat. No. 3,717,462, JP-A-54-59143 and JP-A-55-52063). No. 55-52064, No. 55-46760, No. 55-85495, No. 57-11350, No. 57-148749, JP-A-2-311591, etc.), styryl anthracene derivative (See JP-A-56-46234, etc.) and stilbene derivatives (JP-A-61-210363, 61-22845). No. 61-14642, No. 61-72255, No. 62-47646, No. 62-36674, No. 62-10652, No. 62-30255, No. 60-93445. JP-A-60-94462, JP-A-60-174747, JP-A-60-175052, etc.), silazane derivatives (U.S. Pat. No. 4,950,950), polysilanes (JP-A-2-204996). And aniline-based copolymers (JP-A-2-282263) and conductive polymer oligomers (especially thiophene oligomers) disclosed in JP-A-1-213399.
[0185]
As the material for the hole injection layer, the above-mentioned materials can be used, and porphyrin compounds (those disclosed in JP-A-63-2959695), aromatic tertiary amine compounds and stilamine compounds (US Pat. No. 4,127,412, JP-A-53-27033, JP-A-54-58445, JP-A-54-149634, JP-A-54-64299, JP-A-55-79445, and JP-A-55-79445. 144250, 56-119132, 61-295558, 61-98353, 63-295695, etc.), and in particular, aromatic tertiary amine compounds are preferably used.
[0186]
Representative examples of the porphyrin compound include porphine, 1,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine copper (II), 1,10,15,20-tetraphenyl-21H, and 23H-porphine zinc ( II), 5,10,15,20-tetrakis (pentafluorophenyl) -21H, 23H-porphine, silicon phthalocyanine oxide, aluminum phthalocyanine chloride, phthalocyanine (metal-free), dilithium phthalocyanine, copper tetramethyl phthalocyanine, copper phthalocyanine, Examples thereof include chromium phthalocyanine, zinc phthalocyanine, lead phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, Mg phthalocyanine, and copper octamethylphthalocyanine.
[0187]
Representative examples of the aromatic tertiary amine compound and styrylamine compound include N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl, N, N'-diphenyl-N, N'-bis- (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine (hereinafter abbreviated as TPD), 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) Propane, 1,1-bis (4-di-tolylaminophenyl) cyclohexane, N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminophenyl, 1,1-bis ( 4-di-p-tolylaminoenyl) -4-phenylcyclohexane, bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane, bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane, N, N ' − Phenyl-N, N'-di (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl, N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl ether, 4,4'- Bis (diphenylamino) quadriphenyl, N, N, N-tri (p-tolyl) amine, 4- (di-p-tolylamino) -4 ′-[4 (di-p-tolylamino) styryl] stilbene, 4 -N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene, 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbenzene, N-phenylcarbazole, described in U.S. Pat. No. 5,061,569. Having two fused aromatic rings in the molecule, for example, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (hereinafter abbreviated as NPD); Also, 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl in which three triphenylamine units described in JP-A-4-308688 are connected in a starburst form. Amino] triphenylamine (hereinafter abbreviated as MTDATA) and the like.
[0188]
Further, in addition to the above-mentioned aromatic dimethylidin-based compound shown as the material of the light emitting layer, inorganic compounds such as p-type Si and p-type SiC can also be used as the material of the hole injection layer. The hole injection layer can be formed by thinning the above-described compound by a known method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, a casting method, and an LB method. The thickness of the hole injection layer is not particularly limited, but is usually 5 nm to 5 μm. The hole injection layer may be composed of one or more layers of the above-described materials, or may be a layer obtained by laminating a hole injection layer made of a compound different from the hole injection layer. There may be. Further, the organic semiconductor layer is a layer that assists hole injection or electron injection into the light emitting layer, and preferably has a conductivity of 10 −10 S / cm or more. As a material of such an organic semiconductor layer, a conductive oligomer such as a thiophene-containing oligomer or an arylamine-containing oligomer, or a conductive dendrimer such as an arylamine-containing dendrimer can be used.
(9) Electron injection layer / adhesion improvement layer
On the other hand, the electron injection layer is a layer that assists the injection of electrons into the light emitting layer, has a large electron transfer, and the adhesion improving layer is a layer made of a material having a good adhesion to the cathode, particularly in the electron injection layer. It is. Preferred examples of the material used for the electron injection layer include a metal complex of 8-hydroxyquinoline or a derivative thereof, or an oxadiazole derivative. As a material used for the adhesion improving layer, a metal complex of 8-hydroxyquinoline or a derivative thereof is particularly preferable. Specific examples of the metal complex of 8-hydroxyquinoline or a derivative thereof include a metal chelate oxanoid compound containing a chelate of oxine (generally, 8-quinolinol or 8-hydroxyquinoline). On the other hand, oxadiazole derivatives may include those represented by the following general formulas (II), (III) and (IV).
[0189]
Embedded image
Figure 2004139798
In each of these formulas, Ar10 to Ar13 each represent a substituted or unsubstituted aryl group, Ar10 and Ar11 and Ar12 and Ar13 may be the same or different from each other, and Ar14 is a substituted or unsubstituted. An arylene group is shown.
[0190]
The oxadiazole derivative includes an electron transfer compound represented by these formulas. Here, the aryl group includes a phenyl group, a biphenyl group, an anthranyl group, a perylenyl group, a pyrenyl group, and the like. Can be Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and a cyano group. The electron transfer compound is preferably a thin film-forming compound. Specific examples of the electron transfer compound include a compound represented by the following formula.
[0191]
Embedded image
Figure 2004139798
(10) Cathode 20
As the cathode 20, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a small work function (4 eV or less) as an electrode material is used. Specific examples of such an electrode material include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium-silver alloy, aluminum / aluminum oxide (Al2O3), Aluminum / lithium alloys, indium, rare earth metals and the like. The cathode 20 can be formed by forming a thin film of these electrode substances by a method such as evaporation or sputtering. Further, the sheet resistance of the cathode 20 is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness can be usually selected from 10 nm to 1 μm, and particularly preferably in the range of 50 to 200 nm.
[0192]
In the organic EL device used in the present embodiment, it is preferable that either the anode 16 or the cathode 20 is transparent or translucent. This is because, if the material is transparent or translucent, light is transmitted, so that the efficiency of extracting light is good.
[0193]
(11) Method of laminating layers constituting organic EL element 122
a. Anode 16 (substrate electrode)
The electrode laminated on the substrate 12 side is called a substrate electrode. Therefore, the anode 16 already described above is a substrate electrode. The method for laminating the substrate electrodes is not particularly limited. For example, a vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an electron beam vapor deposition method, a CVD method (CVD: Chemical Vapor Deposition), a MOCVD method (MOCVD: Metalorganic CVD: metalorganic chemical deposition), a dry film forming method such as a plasma CVD method is preferable. The anode 16 is also laminated by such a lamination method.
[0194]
b. Organic layer 18
The layers are stacked by a method similar to the method described in “(7) Light emitting layer” above.
[0195]
c. Counter electrode
The electrode facing the substrate electrode is called a counter electrode. Therefore, the above-described cathode 20 is a counter electrode. The counter electrode is also laminated in the same manner as the substrate electrode.
[0196]
【Example】
Hereinafter, examples of the CCM electrode substrate of the present embodiment and an organic EL display device (CCM panel) in the case where an organic EL element is constructed thereon will be described with specific numerical values.
[0197]
[Example 1]
In the first embodiment, the surface protection layer 102 is provided on the anode 16 on the CCM substrate 124 (also referred to as a CCM electrode substrate), so that the organic EL display device 122 (CCM In this case, it is verified that the organic EL display device 122 has higher performance.
[0198]
{Circle around (1)} Production of CCM substrate 124 (color conversion substrate) 1 (until color conversion film formation)
V259BK (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) as a material of a black matrix (BM) is spin-coated on a 102 mm × 133 mm × 1.1 mm support substrate (OA2 glass: manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) so as to form a lattice pattern. After exposure to an ultraviolet ray and development with a 2% aqueous sodium carbonate solution, baking (baking) was performed at 200 ° C. to form a black matrix (1.5 μm thick) pattern.
[0199]
Next, as a material for a blue color filter, V259B (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is spin-coated, and is aligned with the BM through a photomask capable of obtaining 320 rectangular (90 μm lines, 240 μm gap) stripe patterns. The film was exposed to ultraviolet light, developed with a 2% aqueous sodium carbonate solution, and baked (baked) at 200 ° C. to form a blue color filter (1.5 μm thick) pattern.
[0200]
Next, as a material for a green color filter, V259G (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is spin-coated, and is aligned with the BM through a photomask capable of obtaining 320 rectangular (90 μm line, 240 μm gap) stripe patterns. After exposure to ultraviolet light and development with a 2% aqueous sodium carbonate solution, baking (baking) was performed at 200 ° C. to form a pattern of a green color filter (1.5 μm thick) next to the blue color filter.
[0201]
Next, as a material of a red color filter, V259R (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is spin-coated, and is aligned with the BM through a photomask capable of obtaining 320 rectangular (90 μm line, 240 μm gap) stripe patterns. Then, ultraviolet light exposure was performed to form a pattern of a red color filter (1.5 μm thick) between the blue color filter and the green color filter.
[0202]
Next, as a material for the green CCM layer 14G, coumarin 6 in an amount of 0.04 mol / kg (based on solid content) is dissolved in an acrylic negative photoresist (V259PA, solid content concentration 50%: manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.). The prepared ink was prepared.
[0203]
This ink is spin-coated on the substrate, exposed to ultraviolet light on the green color filter, developed with a 2% aqueous solution of sodium carbonate, and baked (baked) at 200 ° C. to form a green conversion film on the green color filter. A pattern (film thickness: 10 μm) was formed.
[0204]
Next, as the material of the red CCM layer 14R, coumarin 6: 0.53 g, basic violet 11: 1.5 g, rhodamine 6G: 1.5 g, acrylic negative photoresist (V259PA, solid content concentration 50%: Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) (Manufactured by the company): An ink dissolved in 100 g was prepared.
[0205]
This ink is spin-coated on the substrate, exposed to ultraviolet light on the red color filter, developed with a 2% aqueous solution of sodium carbonate, and baked (fired) at 180 ° C. to form a red conversion film on the red color filter. A pattern (film thickness: 10 μm) was formed to obtain a color conversion substrate.
[0206]
{Circle around (2)} Preparation of CCM substrate 124 (color conversion substrate), part 2 (from planarization film to anode 16 to partition wall formation)
Next, an acrylic thermosetting resin (V259PH: manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is spin-coated on the previous substrate as a flattening film, and baked (fired) at 180 ° C. to form a flattening film (thickness: 5 μm). Formed.
[0207]
Next, as an oxygen barrier layer, SiOxNy (O / O + N = 50%: atomic ratio) was formed as a transparent inorganic film to a thickness of 200 nm by low-temperature CVD. Oxygen permeation rate is 0.1cc / m2-It was less than day.
[0208]
Next, IZO (indium zinc oxide) was formed to a thickness of 200 nm by sputtering.
[0209]
Next, on this substrate, a positive resist (HPR204: manufactured by Fuji Film Arch) is positioned so as to overlap with the CCM layer or the color filter pattern via a photomask having a 90 μm line and a 20 μm gap stripe pattern. And exposed to ultraviolet light, developed with a developer of TMAH (tetramethylammonium hydroxide), and baked (baked) at 130 ° C. to obtain a resist pattern.
[0210]
Next, the exposed portion of IZO was etched with an IZO etchant composed of a 5% oxalic acid aqueous solution. Next, the resist was treated with a stripping solution containing ethanolamine as a main component (N303: manufactured by Nagase & Co., Ltd.) to obtain an IZO pattern (lower electrode: 16 anodes, 960 lines).
[0211]
Next, as a first interlayer insulating film, a negative resist (V259PA: manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) was spin-coated, exposed to ultraviolet light, and developed with a developing solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide). Next, baking (firing) was performed at 180 ° C. to cover the edges of the ITO, so that the opening of the IZO was 70 μm × 290 μm.
[0212]
Next, as a second interlayer insulating film (partition wall), a negative resist (ZPN1100: manufactured by Zeon Corporation) is spin-coated, and exposed to ultraviolet light through a photomask having a stripe pattern of 20 μm line and 310 μm gap. Then, a post-exposure bake (firing) was performed. Next, the negative resist was developed with a developer of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) to form a second interlayer insulating film (partition) of an organic film orthogonal to the IZO stripe.
[0213]
{Circle around (3)} Preparation of CCM substrate 124 (color conversion substrate) 3 (film of surface protective layer 102 on anode 16)
An inductively coupled RF plasma assisted magnetron sputtering method (hereinafter referred to as a helical sputtering method) is used to form SiO on the substrate provided with the interlayer insulating film as described above.2Was deposited at 20 °. The detailed procedure is as follows.
[0214]
After washing the substrate, the washed substrate was set in a sputtering chamber and evacuated. In the apparatus used for the experiment, SiO 2 was used.2The distance from the target to the substrate is 30 cm.
[0215]
The degree of vacuum is 2.0 × 104After confirming that the pressure became Pa or less, 80 sccm of Ar was introduced as a discharge gas by a mask flow controller. The degree of vacuum at this time was 0.38 Pa.
[0216]
With the main shutter immediately above the target closed, 50 W, SiO2A high frequency of 13.56 MHz @ 500 W was applied to the target (cathode) to generate plasma discharge. At this time, the reflection of each coil was 5 W or less. With the main shutter closed, the discharge is continued for 5 minutes,2The target surface was cleaned.
[0219]
Thereafter, the main shutter is opened, and a film is formed by plasma discharge for 6 minutes and 20 seconds, as estimated from the value of the film formation rate measured in advance.2Was formed on IZO.
[0218]
(4) Formation of organic EL element on CCM substrate 124 (color conversion substrate) and panel sealing
The substrate thus obtained was subjected to ultrasonic cleaning in pure water and isopropyl alcohol, and dried by blowing dry nitrogen.
[0219]
The substrate was moved inside an organic vapor deposition apparatus (manufactured by Nippon Vacuum Technology), and the substrate was fixed to a substrate holder.
[0220]
The organic vapor deposition device is provided with a heating port made of molybdenum. Various materials are charged in advance in the molybdenum heating ports.
[0221]
Specifically, as hole injection materials, 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (MTDATA), 4,4′-bis [N -(1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD) and 4,4'-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi) as a host of the light emitting material. The dopant is 1,4-bis [4- (N, N-diphenylaminostyrylbenzene)] (DPAVB), and the electron injecting material is tris (8-quinolinol) aluminum (Alq). ) And Li, and Al as the cathode 20.
[0222]
After that, the vacuum chamber is-7After the pressure was reduced to torr, the layers from the hole injection layer to the cathode 20 were laminated in the following procedure. In the course of the laminating step, each layer was sequentially laminated by one evacuation without breaking the vacuum.
[0223]
First, as a hole injection layer, MTDATA was formed at a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec to obtain a film thickness of 60 nm. Further, NPD was formed at a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec to obtain a film thickness of 20 nm. Further, as the light emitting layer, DPVBi and DPAVB were co-deposited at a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec and a deposition rate of 0.03 to 0.05 nm / sec to obtain a film thickness of 50 nm. As the electron injection layer, Alq was deposited at a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec to obtain a film thickness of 20 nm. Further, A1q and Li were co-evaporated at 0.1 to 0.3 nm / sec and 0.005 nm / sec, respectively, to form a film, thereby obtaining a film thickness of 20 nm. Finally, A1 was formed as the cathode 20 at a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec to form the cathode 20 having a thickness of 150 nm. Thus, an organic EL device was manufactured.
[0224]
Next, the substrate was moved into a glove box in which dry nitrogen (dew point −50 ° C.) was circulated, and the display portion was covered with a blue glass of 102 mm × 133 mm × 1.1 mm. And cured by photocuring with an adhesive (TB3102: Three Bond) to produce a passive organic EL display device.
[0225]
(5) Driving evaluation of sealing of color conversion panel
When a voltage of 15 V was applied to the lower electrode (anode 16: IZO) and the upper electrode (cathode 20: Al) at Duty = 1/120 (lower electrode: (+), upper electrode: (-)), The intersection (pixel) of each electrode emitted light.
[0226]
The emission luminance was 16 cd / m2 with a blue color filter (blue pixel) using a colorimeter (CS100, manufactured by Minolta).2And the CIE chromaticity coordinates are X = 0.15, Y = 0.16, blue light emission, and 45 cd / m in the green CCM layer / green color filter section (green pixel).2In the CIE chromaticity coordinates, X = 0.27, green light emission of Y = 0.67, 15 cd / m in the red CCM layer / red color filter section (red pixel)2As a result, red light emission with CIE chromaticity coordinates of X = 0.64 and Y = 0.35 was obtained, and three primary colors of light were obtained.
[0227]
The emission luminance of the organic EL element at that time was 200 cd / m2.2(Corresponding to all pixel light emission), and the CIE chromaticity coordinates were blue light emission with X = 0.17 and Y = 0.28.
[0228]
Next, when driving was performed at room temperature 22 ° C. for 1000 hours under these driving conditions, the blue pixel was 10 cd / m 2.2(Assuming that the initial value is 1, the ratio is 0.67), and the green pixel is 27 cd / m.2(Assuming that the initial value is 1, the ratio is 0.60), and the number of red pixels is 9 cd / m.2(Assuming that the initial value is 1, the ratio is 0.60), and the luminance of the organic EL element is 126 cd / m 2.2(Assuming that the initial value is 1, the ratio is 0.63).
[0229]
Further, when the organic EL element is sealed with a normal inert gas such as dry nitrogen, the luminance degradation of the organic EL element is determined by the ratio of the initial value being 1 under the same driving conditions as the above driving conditions. 0.65.
[0230]
[Comparative Example 1]
In Example 1(3) Preparation of CCM substrate 124 (surface protective layer 102 formed on anode 16)SiO 2 as the surface protective layer 1022Immediately without performing the film formation process(4) Organic EL element layer formation on CCM substrate 124 and panel sealingThe organic EL display device (organic EL panel) was manufactured in exactly the same manner. As in Example 1, (5)Driving evaluation of color conversion panel sealingAnd the following results were obtained.
[0231]
The emission luminance was measured at 11 cd / m with a blue color filter (blue pixel) using a colorimeter (CS100, manufactured by Minolta).2And the CIE chromaticity coordinates are X = 0.15, blue light emission of Y = 0.16, 3 cd / m in the green CCM layer / green color filter section (green pixel).2And the CIE chromaticity coordinates are X = 0.27, green light emission of Y = 0.67, and 12 cd / m in the red CCM layer / red color filter portion (red pixel).2As a result, red light emission with CIE chromaticity coordinates of X = 0.64 and Y = 0.36 was obtained, and three primary colors of light were obtained.
[0232]
The emission luminance of the EL element at that time was 150 cd / m.2(Corresponding to all pixel light emission), and the CIE chromaticity coordinates were blue light emission with X = 0.17 and Y = 0.27.
[0233]
Next, when driving was performed at room temperature 22 ° C. for 1000 hours under these driving conditions, the blue pixel was 6 cd / m 2.2(Assuming that the initial value is 1, the ratio is 0.55), and the green pixel is 16 cd / m.2(Assuming that the initial value is 1, the ratio is 0.48), and the red pixel is 6 cd / m.2(Assuming that the initial value is 1, the ratio is 0.50), and the luminance of the organic EL element is 84 cd / m 2.2(Assuming that the initial value is 1, the ratio was 0.56).
[0234]
When the organic EL element was sealed with a normal inert gas such as dry nitrogen, the luminance degradation of the organic EL element was 0.58, assuming that the initial value was 1. .
[0235]
From the above results, it can be understood that, when the surface protection layer 102 is formed on the IZO, which is the anode 16 of the CCM substrate 124, the light emission luminance for the same voltage is increased for each color as compared with the case where the film is not formed. Like. That is, according to the present example, it was confirmed that the luminous efficiency was improved.
[0236]
In addition, it can be understood that, even in the case of continuous driving, the progress speed of the deterioration of the emission luminance is suppressed when the surface protective layer 102 is formed as compared with the case where the film is not formed.
[0237]
As described above, it was found that when the surface protective layer 102 was formed on the anode 16, the light emitting performance was improved, and the stability (that is, the life) of the panel during continuous driving was improved.
[0238]
Embodiment 2 Example in which TFT is included in the structure
In the example shown in FIG. 1, the anode 16 is shown on the CCM layer 14. In FIG. 1, the driving method of the anode 16 is not particularly shown. For example, it is preferable to drive the anode 16 by using a thin film transistor (TFT). Such an arrangement is shown in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of one color portion in one pixel shown in FIG. That is, a portion corresponding to any one of red, blue, and green in FIG. 1 is shown.
[0239]
As shown in this figure, in the present embodiment, a CCM layer 14 is provided on a substrate 12. The overcoat layer 210 and the passivation film 212 are provided on the CCM layer 14. On the passivation film 212, a gate 226 of the thin film transistor 220 is provided, and an insulating film 230 is further laminated so as to cover the gate.
[0240]
On the insulating film 230, the anode 16 and the drain 224 and the source 222 of the thin film transistor 220 for driving the anode 16 are formed. Further, the drain 224 is electrically connected to the anode 16.
[0241]
A characteristic feature of the second embodiment is that the anode 16 is driven by a thin film transistor (TFT). The power supply to the anode 16 is controlled by the potential applied to the gate 226 of the thin film transistor 220. The thin film transistor 220 corresponds to an example of a “driving element” in the claims.
[0242]
One of the features of the present invention is that the surface protective layer 102 is provided on the anode 16. However, the present embodiment is not limited to the case where the thin film transistor 220 may be provided on the same layer as the anode. Form 2 is shown.
[0243]
In other words, the second embodiment is essentially different from FIG. 2 only in that the anode 16 is driven by the thin film transistor 220. That is, the surface protection layer 102 is provided on the anode and the thin film transistor 220 as in FIG. This surface protective layer is the same as the surface protective layer 102 described above.
[0244]
1, the organic material layer 18 and the cathode 20 are provided on the surface protective layer 102, and the organic EL display device 200 is constituted as a whole.
[0245]
In the second embodiment, the use of the thin film transistor 220 as the driving method of the anode 16 has been described. However, it is needless to say that various other driving elements and driving methods can be appropriately used.
[0246]
【The invention's effect】
As described above, according to the electrode substrate of the present invention, since the electrode with the reduced number of defective surface layers is used, the electrical stability is improved. Therefore, when this electrode substrate is used, for example, as an anode of an organic EL element, the effect of extending the life of the element can be obtained. Further, there is an effect that a rise in the driving voltage of the organic EL element can be suppressed. Further, the heat resistance of the organic EL device can be improved.
[0247]
Further, according to the present invention, since a driving element for driving an electrode on the electrode substrate is provided, it is possible to provide an electrode substrate suitable for manufacturing a display device of, for example, a TFT system.
[0248]
In addition, when an organic EL display device is configured by using the electrode substrate of the present invention as an electrode of an organic EL device, it is possible to obtain an organic EL display device in which unevenness in light emission and variation in luminance are reduced and image quality is improved. Further, it is possible to improve the reliability over time of the image quality of the organic EL display device.
[0249]
Further, according to the electrode substrate manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture an electrode substrate having the above effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a preferred organic EL display device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a graph showing a spectrum when an In-containing compound is inspected by XPS.
FIG. 3 is a schematic sectional view illustrating a configuration of an organic EL display device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional CCM type organic EL display device.
[Explanation of symbols]
10, 100, 200 organic EL display device
12mm board
14 CCM layer
14B blue CCM layer
14R red CCM layer
14G green CCM layer
16mm anode
18 Organic layer
20 cathode
22, 122} Organic EL device
24, 124 CCM board
102 surface protective layer
210 overcoat layer
212 passivation film
220 thin film transistor
222 gate
224 drain
226 gate

Claims (16)

基板と、
In原子含有化合物からなる電極と、
前記電極と前記基板との間に位置する層であって、この層に入射する光の波長を変換するための蛍光変換層と、
を含む電極基板であって、
前記電極の表面であって、前記蛍光変換層に対向している表面と反対側の表面上に、無機化合物からなる表面保護層が形成してあることを特徴とする電極基板。
Board and
An electrode comprising an In atom-containing compound,
A layer located between the electrode and the substrate, a fluorescence conversion layer for converting the wavelength of light incident on this layer,
An electrode substrate comprising:
An electrode substrate, wherein a surface protective layer made of an inorganic compound is formed on a surface of the electrode opposite to a surface facing the fluorescence conversion layer.
前記基板及び/又は前記電極の構成材料が透明性材料であることを特徴とする請求項1に記載の電極基板。The electrode substrate according to claim 1, wherein a constituent material of the substrate and / or the electrode is a transparent material. 前記電極が逆スパッタ処理を施した電極であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電極基板。The electrode substrate according to claim 1, wherein the electrode is an electrode subjected to reverse sputtering. 前記逆スパッタ処理が、誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタによる逆スパッタ処理であることを特徴とする請求項3に記載の電極基板。4. The electrode substrate according to claim 3, wherein the reverse sputtering process is a reverse sputtering process using inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputtering. 前記表面保護層を構成する無機化合物が、Ba,Ca,Sr,Yb,Al,Ga,In,Li,Na,K,Cd,Mg,Si,Ta,Ge,Sb,Zn,Cs,Eu,Y,Ce,W,Zr,La,Sc,Rb,Lu,Ti,Cr,Ho,Cu,Er,Sm,W,Co,Se,Hf,Tm,Fe,Nbから選択される少なくとも一種以上の金属の酸化物、又は窒化物、複合酸化物、硫化物、弗化物のいずれかであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電極基板。The inorganic compound constituting the surface protective layer is made of Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, K, Cd, Mg, Si, Ta, Ge, Sb, Zn, Cs, Eu, Y. , Ce, W, Zr, La, Sc, Rb, Lu, Ti, Cr, Ho, Cu, Er, Sm, W, Co, Se, Hf, Tm, Fe, Nb The electrode substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode substrate is any one of an oxide, a nitride, a composite oxide, a sulfide, and a fluoride. 前記表面保護層は、スパッタ法で形成されていることを特徴とする請求項5記載の電極基板。The electrode substrate according to claim 5, wherein the surface protection layer is formed by a sputtering method. 前記表面保護層は、誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタを用いたスパッタ法で形成されていることを特徴とする請求項6記載の電極基板。The electrode substrate according to claim 6, wherein the surface protective layer is formed by a sputtering method using inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputtering. 前記表面保護層の膜厚が5〜100Åの範囲内の値であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電極基板。The electrode substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein the thickness of the surface protective layer is in a range of 5 to 100 °. 前記電極が酸化錫インジウム(ITO)又は酸化亜鉛インジウム(IZO)からなることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の電極基板。The electrode substrate according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrode is made of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). 前記電極が非晶質酸化物であることを特徴とする請求項9に記載の電極基板。The electrode substrate according to claim 9, wherein the electrode is an amorphous oxide. 前記電極を駆動する駆動素子、を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の電極基板。The electrode substrate according to claim 1, further comprising: a driving element that drives the electrode. 基板と、
In原子含有化合物からなる電極と、
前記電極と前記基板との間に位置する層であって、この層に入射する光の波長を変換するための蛍光変換層と、
を含む電極基板を製造する方法において、
前記基板上に前記蛍光変換層を形成する工程と、
前記形成された蛍光変換層上に前記電極を形成する工程と、
前記形成された電極表面に逆スパッタ処理を施す工程と、
を含み、
前記電極表面に逆スパッタ処理を施す工程において、
逆スパッタ処理を実施した後、あるいは、逆スパッタ処理を実施する際に、無機化合物からなる表面保護層を形成することを特徴とする電極基板の製造方法。
Board and
An electrode comprising an In atom-containing compound,
A layer located between the electrode and the substrate, a fluorescence conversion layer for converting the wavelength of light incident on this layer,
In a method of manufacturing an electrode substrate comprising:
Forming the fluorescence conversion layer on the substrate,
Forming the electrode on the formed fluorescence conversion layer,
Performing a reverse sputtering process on the formed electrode surface;
Including
In the step of performing a reverse sputtering process on the electrode surface,
A method for manufacturing an electrode substrate, comprising: forming a surface protective layer made of an inorganic compound after performing a reverse sputtering process or when performing a reverse sputtering process.
前記逆スパッタ処理は、誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタを使用して実行されることを特徴とする請求項12に記載の電極基板の製造方法。The method of claim 12, wherein the reverse sputtering is performed using inductively coupled RF plasma assisted magnetron sputtering. 前記逆スパッタ処理において、
前記誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタのヘリカルコイルに対して、電力50〜200W、周波数13.56〜100MHzの高周波を印加し、
前記誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタのカソードに対して、電力200〜500W、周波数13.56〜100MHzの高周波を印加し、プラズマ放電させ、
前記誘導結合型RFプラズマ支援マグネトロンスパッタのマグネトロン磁界の強度を200〜300ガウスの範囲内の値とすることを特徴とする請求項13に記載の電極基板の製造方法。
In the reverse sputtering process,
A high frequency power of 50 to 200 W and a frequency of 13.56 to 100 MHz is applied to the helical coil of the inductively coupled RF plasma assisted magnetron sputtering,
A high frequency power of 200 to 500 W and a frequency of 13.56 to 100 MHz is applied to the cathode of the inductively coupled RF plasma-assisted magnetron sputtering to cause plasma discharge,
14. The method of claim 13, wherein the intensity of the magnetron magnetic field of the inductively coupled RF plasma assisted magnetron sputtering is set to a value within a range of 200 to 300 Gauss.
請求項1に記載の電極基板であって、
X線光電子分光法により、前記表面保護層に対向している表面において測定されるIn原子の3d5/2軌道スペクトルのピークの半値幅を[In3d5/2で表した場合に、
前記各半値幅の比率である([In3d5/2/[In3d5/2)の値が0.9〜1.2の範囲内であることを特徴とする電極基板。
The electrode substrate according to claim 1, wherein
When the half width of the peak of the 3d 5/2 orbital spectrum of the In atom measured on the surface facing the surface protective layer by X-ray photoelectron spectroscopy is represented by [In3d5 / 2 ] n ,
An electrode substrate, wherein a value of [In3d5 / 2 ] h / [In3d5 / 2 ] n, which is a ratio of each half-value width, is in a range of 0.9 to 1.2.
請求項1に記載の電極基板であって、
X線光電子分光法により、前記電極において測定されるIn原子の3d5/2軌道スペクトルのピークの値をInpeakで表し、
X線光電子分光法により、前記電極において測定されるSn原子の3d5/2軌道スペクトルのピークの値をSnpeakで表し、
前記電極表面において測定される各ピークの比率を(Inpeak/Snpeak)で表し、
前記電極内部において測定される各ピークの比率を(Inpeak/Snpeak)で表した場合に、
((Snpeak/Inpeak)/(Snpeak/Inpeak))<1.5であることを特徴とする電極基板。
The electrode substrate according to claim 1, wherein
The peak value of the 3d 5/2 orbital spectrum of the In atom measured at the electrode by X-ray photoelectron spectroscopy is represented by Inpeak,
The peak value of the 3d 5/2 orbital spectrum of Sn atoms measured at the electrode by X-ray photoelectron spectroscopy is represented by Snpeak,
The ratio of each peak measured on the electrode surface is represented by (Inpeak / Snpeak) h ,
When the ratio of each peak measured inside the electrode is represented by (Inpeak / Snpeak) n ,
An electrode substrate, wherein ((Snpeak / Inpeak) h / (Snpeak / Inpeak) n ) <1.5.
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