JP2004179028A

JP2004179028A - 有機エレクトロルミネッセンス表示素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004179028A
Application number: JP2002345005A
Authority: JP
Inventors: Akira Takahashi; 亮高橋
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】短絡を防止して信頼性を向上させた有機ＥＬ表示素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極との層間に発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機エレクトロルミネッセンス表示素子において、絶縁材層の厚みを０．１μｍ以上とし、有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上であるようにする。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、本明細書では、有機ＥＬと略称する。）表示素子およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、短絡の発生を防止でき、特に高温での信頼性を向上させた有機ＥＬ表示素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信分野における急速な技術開発の進展に伴い、ＣＲＴに代わるフラットディスプレイに大きな期待が寄せられている。なかでも有機ＥＬ表示素子は、高速応答性、視認性、輝度などの点に優れるため盛んに研究が行われている。
【０００３】
１９８７年に米国コダック社のＴａｎｇらによって発表された有機ＥＬ表示素子では、有機薄膜の２層積層構造を有し、発光層に下記構造式（３）で示されるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、本明細書では「Ａｌｑ」と略称する。）を使用し、１０Ｖ以下の低電圧駆動で、１０００ｃｄ／ｍ^２と高輝度が得られた。この素子は、発光効率１．５ｌｍ／Ｗの緑色発光素子であった。（たとえば非特許文献１参照。）。
【０００４】
【化１】

【０００５】
このような有機ＥＬ表示素子では、発光時間とともに輝度低下が起こることが知られており、この輝度低下速度を抑制し、素子寿命を向上させるための研究も幅広く行われている。
【０００６】
また、有機ＥＬ表示素子は、一般的には、基板を除いた部分の厚さが１μｍ以下の薄膜素子であり、陰極と陽極との間の短絡現象の防止が、発光の信頼性にとって非常に重要である。短絡現象についても研究が盛んに行われているが、現状では完全に防止すること、特に８０℃以上の高温での短絡発生を防止することは難しく、それらを低減するために様々な試みがなされている。
【０００７】
たとえば、電極の縁部を絶縁膜で覆う方法（たとえば特許文献１参照。）や、封止セル内に支燃性ガスを封入して、短絡した部位を修復する方法（たとえば特許文献２，３参照。）、短絡発生部位に活性ガスを接触させ非導通化する方法（たとえば特許文献４参照。）、封止空間に酸素発生剤を封入して短絡部位を酸化する方法（たとえば特許文献５参照。）などが提案されている。ところが、これらの方法を併用しても、短絡発生を完全に防止すること、特に８０℃以上の高温での短絡発生を防止することは困難で更なる改善が必要な状況である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−５１４９４号公報（特許請求の範囲）
【０００９】
【特許文献２】
特開平１１−４０３４６号公報（段落番号００１３〜００１７）
【００１０】
【特許文献３】
特開２００１−２１０４６６号公報（段落番号００２４，００２５）
【００１１】
【特許文献４】
特開２００１−３１３１６８号公報（段落番号０００９〜００１２）
【００１２】
【特許文献５】
特開２００１−２９１５７９号公報（段落番号００１１，００１２）
【００１３】
【特許文献６】
特開平２−３１１５９１号公報（特許請求の範囲）
【００１４】
【特許文献７】
特開平４−３０８６８８号公報（特許請求の範囲）
【００１５】
【特許文献８】
特開平２−２８９６７５号公報（特許請求の範囲）
【００１６】
【特許文献９】
特開平２−２１６７９１号公報（特許請求の範囲）
【００１７】
【特許文献１０】
特開平１−２４５０８７号公報（特許請求の範囲）
【００１８】
【特許文献１１】
特開平３−３３１８３号公報（特許請求の範囲）
【００１９】
【特許文献１２】
特開平５−３３１４５９号公報（段落番号０００５〜００１４）
【００２０】
【特許文献１３】
特開平７−９０２６０号公報（段落番号００１９）
【００２１】
【非特許文献１】
「アプライドフィジックスレター（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ）」，米国，１９８７年，第５１巻，ｐ．９１３
【００２２】
【非特許文献２】
「アプライドフィジックスレター（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ）」，米国，１９９１年，第５９巻，ｐ．２７６０
【００２３】
【非特許文献３】
「アプライドフィジックスレター（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ）」，米国，１９９７年，第７０巻，ｐ．１５２
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決し、短絡の発生を防止でき、信頼性を向上させた有機ＥＬ表示素子を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様１は、陽極と陰極との層間に発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機エレクトロルミネッセンス表示素子において、絶縁材層の厚みが０．１μｍ以上であり、有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上である、有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。
【００２６】
本発明の態様２は、陽極と陰極との層間に発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機エレクトロルミネッセンス表示素子において、絶縁材層の厚みが０．１μｍ以上であり、有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部とが接触しないようにする非発光化処理層が、当該多層構造中の独立の層として、陽極と陰極との層間に設けられている、有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。
【００２７】
本発明の態様３は、有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上である、上記態様２に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。
【００２８】
本発明の態様４は、有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部との間にある非発光化処理層の厚さが５〜５０ｎｍの範囲にある上記態様２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。
【００２９】
本発明の態様５は、非発光化処理層が、ＬｉＦ，ＭｇＦ_２，ＣａＦ_２，Ｌｉ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏ，Ｃｓ_２Ｏ，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＧｅＯ_２からなる群から選ばれた少なくとも一つの物質である、上記態様２，３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。
【００３０】
本発明の態様６は、非発光化処理層を発光層と陰極との層間に設ける、上記態様２，３，４または５に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。
【００３１】
本発明の態様７は、陽極と陰極との層間に発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法において、絶縁材層の厚みを０．１μｍ以上となし、所定の段階で酸化処理を行い、当該有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上であるようにする、有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図、式、表、実施例等を使用して説明する。これらの図、式、表、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。なお、これらの図において、同一の要素については同一の符号を付すものとする。
【００３３】
有機ＥＬ表示素子は、陽極、駆動回路接続端子、有機ＥＬ層、陰極を主要素とする。有機ＥＬ層は、界面層，正孔輸送層，発光層，電子輸送層等を構成要素とすることが多い。ただし、これらとは異なる層構成を有する場合もあり得る。もっとも単純な構成では、有機ＥＬ層が発光層のみからなる。有機ＥＬ層の厚さは、通常１００〜３００ｎｍである。
【００３４】
有機ＥＬ表示素子は、一般的に薄膜素子として知られ、薄膜であることに起因して様々な形態の短絡が観察される。
【００３５】
検討の結果、陽極と陰極との層間に、発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機ＥＬ表示素子においては、この絶縁材層の開口部の端付近において、リークパスによる短絡の発生が生じ得るため、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部とが接触しないようにする非発光化処理層を、当該多層構造中の独立の層として、陽極と陰極との層間に配することが短絡の防止に有効であることが判明した。
【００３６】
この絶縁材層は有機ＥＬ層と陽極とが接触する部位を画定するように配され、その開口部では、通常、有機ＥＬ層と陽極とが接触する。リークパスによる短絡を防止できる絶縁性の確保のために、厚みを０．１μｍ以上とすることが好ましいが、それでもなお、この絶縁材層の開口部の端には短絡が生じやすい。上記非発光化処理層を設けるとこのリークパスによる短絡が防止しやすくなるのである。
【００３７】
以下にまず、本発明に用いられる有機ＥＬ表示素子について添付図面に従って説明する。
【００３８】
図１は本発明の有機ＥＬ表示素子の基本的な構成の模式的側断面図であり、図２はその応用例の模式的側断面図である。図３は有機ＥＬ表示素子の一部の平面図である。
【００３９】
図１において、１は基板、２は陽極、３は有機発光性物質を含む発光層、４は陰極、９は絶縁材層を示しており、この絶縁材層９の膜厚は０．１μｍ以上で開口部Ａを有している。
【００４０】
図２では、陽極２と発光層３との層間に界面層６と正孔輸送層５とを設け、陰極４と発光層３との層間に電子輸送層７と界面層８とを設けたところを示している。また、図３では、陽極２、陰極４、絶縁材層９の開口部Ａの平面配置の例を示している。
【００４１】
本発明における基板１は、有機ＥＬ表示素子の支持体であり、ガラス、プラスチックフィルム等の透明な基板が一般的には使用される。プラスチックの場合には、ポリカーボネート、ポリメタアクリレート、ポリサルホンなどが使用される。
【００４２】
陽極２は透明電極で、基板１の直上に設けられる。この透明電極としては、通常、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）薄膜や錫酸化物の膜を使用することができる。また、仕事関数の大きい銀、金等の金属、ヨウ化銅などの無機導電性物質、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子を使用してもよい。
【００４３】
この陽極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等が一般的であるが、導電性高分子の場合には適当なバインダーとの溶液を基板上に塗布したり、電解重合により直接基板上に薄膜として作製することもできる。陽極の膜厚は、必要とする透明性に依存する。可視光の透過率は６０％以上が好ましく、８０％以上がさらに好ましい。この場合の膜厚は、５〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍである。
【００４４】
基本的な構成では、陽極２の上に絶縁材層９が設けられる。安定した絶縁性を維持するためには、０．１μｍ以上の膜厚の層を形成することが好ましい。膜厚の上限には特に制限はないが、０．５μｍ〜４μｍが好ましい。
【００４５】
絶縁材層を形成する材料としては、ポリイミド樹脂などの高分子材料がよく用いられるが、特に制限はなく、十分な絶縁性を有する公知の材料を用いることができる。
【００４６】
絶縁材層の形成方法は、スピンコート法、真空蒸着法、スパッタ法などの一般的な製膜方法を用いることができる。開口部のパターニングの方法は、マスクによる蒸着や、フォトリソグラフィーなどの方法が好ましく用いられる。
【００４７】
なお、絶縁材層は陽極のカバーとして設けられるが、陰極端部のカバーや陰極分離隔壁として設けられる場合もある。この場合、可能であれば絶縁材層９を共用してもよいが、独立して多層構造にすることも好ましい。特に陰極分離隔壁用としては、逆テーパー構造に形状を工夫して用いることも好ましい。
【００４８】
かかる絶縁材層は、開口部を有しており、その部分で有機ＥＬ層と陽極とが接触する。このため、有機ＥＬ表示素子の一部の平面図である図３のように、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合には、有機ＥＬ層について、この開口部と重なる部分が発光する。本発明では、この発光する部分を発光部という。発光部がこの開口部を越えて存在することはない。
【００４９】
発光層に用いる物質としては、蛍光量子収率が高く、陰極からの電子注入効率が高く、さらに電子移動度が高い化合物が有効であり、公知の有機発光性物質を使用できる。本発明では、下記構造式（１）で示される８−オキシキノリン系錯体が好ましく使用できる。
【００５０】
【化２】

【００５１】
なお、上記化学式中、Ａ^１〜Ａ^６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、シアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、アリールアミン基、アラルキル基、アルキルアミン基または芳香族炭化水素基を、Ｍは金属原子を、ｎは１〜３の整数を、Ｌはアルコキシ基またはアリールオキシ基を、ｐは０〜２の整数を表す。それらの基の水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよいし、炭素−炭素結合間に酸素原子が挿入されていてもよい。
【００５２】
この８−オキシキノリン系錯体の金属原子Ｍとしては、リチウム、銀、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、鉛、ジルコニウム、マンガン、ルテチウムなどを例示できる。これらの中でも、高い蛍光量子収率を有するベリリウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウムを中心金属として有する錯体が好ましい。
【００５３】
これら以外にも発光層の有機発光性物質としては、テトラフェニルブタジエン、スチリル系色素、オキサジアゾール系色素などを使用することができる。このような発光層の膜厚は通常１０〜２００ｎｍであり、好ましくは２０〜８０ｎｍである。
【００５４】
また、有機ＥＬ表示素子の発光効率を向上させると同時にフルカラー表示を可能にする方法として、発光層中に別の蛍光量子収率の高い色素材料を併用してドープすることも有効である。このようなドープ色素材料としては、公知の蛍光性有機材料を使用することができる。
【００５５】
たとえば、スチルベン系色素、オキサゾール系色素、シアニン系色素、キサンテン系色素、オキサジン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素などのレーザー用色素やアントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体などの芳香族炭化水素系物質、ＤＣＭ（４−ジシアノメチレン−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ビラン）誘導体、ユーロピウム錯体、フェニルピリジンイリジウム錯体など幅広く使用することができる。このようなドープ色素材料の濃度としては、発光層内において０．０１〜２０モル％とすることが好ましい。
【００５６】
この発光層の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法（ラングミュア・ブロジェット法）等の種々の方法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。
【００５７】
ドーピングを行う場合は、真空蒸着法では、ある一定割合で混合した材料を単一のボートやるつぼから昇華させる方法、複数のボートから複数の材料を別々に昇華させる方法などが適用できる。スピンコート法では、溶媒中に複数の材料を一定割合で溶解して製膜することが好ましい。
【００５８】
正孔輸送層は、図２に示すように、陽極と発光層との層間に必要に応じて設けることができる。この正孔輸送層に用いる正孔輸送材料としては、陽極からの正孔注入障壁が低く、さらに正孔移動度が高い材料が使用できる。
【００５９】
このような正孔輸送材料としては、公知の正孔輸送材料を使用できる。たとえば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＴＰＤ」と略称する。）や下記構造式（２）に示す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と略称する。）、１，１’−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン等の芳香族ジアミン系化合物、ヒドラゾン化合物（たとえば特許文献６参照。）を使用することができる。また、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールやポリシランのような高分子材料も好ましく使用することができる（たとえば、非特許文献２参照。）。
【００６０】
【化３】

【００６１】
正孔輸送層の材料としては、上記有機物質だけではなく無機物質である、金属カルコゲン化物、金属ハロゲン化物、金属炭化物、ニッケル酸化物、鉛酸化物、銅の沃化物、鉛の硫化物等のｐ型化合物半導体やｐ型水素化非晶質ケイ素、ｐ型水素化非晶質炭化ケイ素等も使用することができる。正孔輸送層の材料を混合して正孔輸送層を形成することも好ましい。
【００６２】
正孔輸送層の耐熱性や薄膜均一性を向上させるために、正孔のトラップとなりにくいバインダー樹脂を混合して使用することもできる。このようなバインダー樹脂としては、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂の含有量は、正孔移動度を低下させない１０〜５０質量％が好ましい。
【００６３】
有機物質、無機物質いずれを使用した場合においても正孔輸送層の膜厚は、通常、１０〜２００ｎｍであり、好ましくは、２０〜８０ｎｍである。
【００６４】
陽極と正孔輸送層との層間には、リーク電流の防止、正孔注入障壁の低減、密着性向上等を目的として、界面層を設けてもよい。このような界面層材料としては、トリフェニルアミンの誘導体である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」と略称する）や４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（以下「ＴＤＡＴＡ」と略称する）や銅フタロシアニン等が好ましく使用できる（たとえば、特許文献７参照。）。この界面層を設けるときの膜厚は５〜１００ｎｍが好ましい。
【００６５】
陰極は有機ＥＬ層について陽極とは反対側に設けられる。陰極には公知の有機ＥＬ用の陰極を含め、種々のものが使用できる。たとえば、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム等を挙げることができる。
【００６６】
電子輸送層は、発光層と陰極との層間に、必要に応じて設けることができる。この電子輸送層の電子輸送性物質としては、電子親和力が大きく、電子の移動度が大きい物質が必要である。このような条件を満たす物質は、シクロペンタジエン誘導体（たとえば特許文献８参照。）、オキサジアゾール誘導体（たとえば特許文献９参照。）、ビススチリルベンゼン誘導体（たとえば特許文献１０参照。）、ｐ−フェニレン化合物（たとえば特許文献１１参照。）、フェナントロリン誘導体（たとえば特許文献１２参照。）、トリアゾール誘導体（たとえば特許文献１３参照。）などが挙げられる。
【００６７】
界面層を、電子輸送層と陰極との層間に、必要に応じて設けることもできる。この界面層を設けることにより、駆動電圧の低減や発光効率の向上、長寿命化を達成することができる。この界面層は陰極からの電子注入を容易にする効果の他、陰極との密着性をあげる効果もある。
【００６８】
このような界面層材料としては、ＬｉＦ（たとえば、非特許文献３参照。）に代表されるアルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、Ｌｉ_２Ｏなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物がある。このような界面層材料がそれ自体絶縁体である場合には、使用する膜厚は、通常５ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下とすることにより陰極からの電子のトンネル注入が可能となると考えられる。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属のβ−ジケトン錯体などの有機物も使用できる。
【００６９】
これらの層は、有機ＥＬ表示素子が機能する範囲であれば、その層自体が複数の層で形成されていたり、それらの層間にさらに他の層を挟んだりしていてもよい。
【００７０】
これら正孔輸送層、界面層、陰極、電子輸送層、界面層の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法、ＣＶＤ法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。
【００７１】
本発明の有機ＥＬ表示素子においては、大気中における保存安定性、駆動安定性を確保するために、高分子膜や無機保護膜をコーティングして基板間を封止し、大気中の酸素や水分から遮断することが好ましい。ただし、封止空間に、少量の酸素を含有することは、短絡抑制効果を有していて好ましい。また、封止空間には捕水剤を封入することも好ましい。
【００７２】
捕水剤としては、酸化バリウム、酸化カルシウム、ゼオライトなどの吸水性のある物質が好ましく用いられ、形状も粉末状、ペレット状など、特に制限はない。
【００７３】
検討の結果、上記のような構成において、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部とが接触しないようにする非発光化処理層を、当該多層構造中の独立の層として、陽極と陰極との層間に有するようにすると、短絡を防止でき、信頼性を向上させた有機ＥＬ表示素子を得ることができることが判明した。この結果、素子寿命を向上させることもできる。なお、非発光化処理層とは、発光層の発光を妨げる層を意味する。
【００７４】
具体的には、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との間に、非発光化処理層が帯状に存在するようにすれば、その目的を達成することができる。このようにすると、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端とが接触せず、その部分については通電せず、短絡を防止できる。この処置により、発光部の面積は小さくなるが、その程度は僅少にとどめることができる。
【００７５】
非発光化処理層としては、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上であるように設けることが好ましい。上限については特に制限はないが、必要以上に大きくすると発光部の面積が小さくなる弊害が生じる。また、この部分の厚さは、５〜５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。この範囲より小さいと短絡防止効果が不十分となる。この範囲より大きくても、短絡防止効果は特に向上しない。なお、非発光化処理層は、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層と重なるようになっている部分があってもよい。層構造上は、非発光化処理層はどの層間にあってもよいが、発光層と陰極との層間に設けることが、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離を調整し易いため好ましい。
【００７６】
非発光化処理層を構成する材料としては、特に制限はなく、公知の絶縁性材料を使用することができるが、特に、ＬｉＦ，ＭｇＦ_２，ＣａＦ_２，Ｌｉ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏ，Ｃｓ_２Ｏ，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＧｅＯ_２からなる群から選ばれた少なくとも一つの物質であることが好ましい。これらの物質から作製した非発光化処理層は、薄くても十分な絶縁性を発揮できるからである。層形成方法としては蒸着法が好ましい。
【００７７】
図５には、絶縁材層開口部Ａの中に、斜線部として非発光部３１が示されている。この斜線部で囲まれた部分が発光部３２である。絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離はＸまたはＹである。非発光部３１は非発光化処理層によって形成することができる。
【００７８】
なお、以下においては、説明の簡略化のため、実施例も含め、ＸもＹも、それぞれ一つの値を有するものとして説明してあるが、本発明の態様はこれに制限されるものではない。ＸもＹも、発光部の両側で同一でなくともよく、発光部毎に相違していてもよい。
【００７９】
次に、絶縁材層開口部付近の発光部を非発光化処理する方法について説明する。前述のように、陽極と陰極との層間に発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機ＥＬ表示素子において、特に非発光化処理をしない場合は、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合には、絶縁材層開口部の端がそのまま発光部の端となる。
【００８０】
図５の斜線部のような非発光部を設けるためには、有機ＥＬ表示素子の多層構造中の独立の層として、非発光化処理が必要となる。かかる非発光化処理としては、非発光化処理層を陽極と陰極との層間に設ける限り特に制限がなく、様々な方法を用いることが可能であるが、たとえば、次のような方法が好ましい。
【００８１】
発光層または、その上にある界面層や電子輸送層を製膜した後に、図５の非発光部３１に相当する範囲に対して、絶縁性材料を蒸着して非発光化処理層を設ける。蒸着範囲は、蒸着時のマスクによって決定し、蒸着範囲、形状に応じて、マスクを変更して、複数回に分けて蒸着を行うことができる。非発光化処理層が開口部Ａの外側にまで及んでいても問題はない。
【００８２】
具体例としては、電子輸送層を製膜した後に、ＬｉＦやＬｉ_２Ｏ膜を絶縁材層開口部から膜厚１０ｎｍ程度蒸着することで、図５の斜線部のような額縁状の非発光部３１を形成することができる。
【００８３】
なお、独立した層として非発光化処理層を設ける代わりに、有機ＥＬ表示素子の多層構造中にいずれかの層を変質させて同様の効果を得ることも可能である。即ち、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部とが接触しないように非発光部を設けることができる。ただしこの場合には、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上であることが必要であることが判明した。１０μｍ未満では、短絡の防止効果が不十分である。
【００８４】
従って、これらの結果から、方法や手段の如何を問わず、陽極と陰極との層間に、発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機ＥＬ表示素子において、絶縁材層の厚みが０．１μｍ以上であり、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上である、有機ＥＬ表示素子であれば、本発明の目的である、短絡防止や高温での信頼性の向上効果が得られるものと考えることができる。
【００８５】
有機ＥＬ表示素子の多層構造中にいずれかの層を変質させる方法としては、有機ＥＬ表示素子の製造中の所定の段階、たとえば前述の封止を行う際またはその前の段階で酸化処理を行い、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上であるようにする方法がある。
【００８６】
酸化処理は、たとえば前述の封止を行う際に、封止される空間に適切な量の酸化性ガスを封入しておき、上記いずれかの層を酸化させる方法がある。有機ＥＬ表示素子の機能の障害にならない限り、昇温して酸化を促進することもできる。酸化性ガスとしては、酸素、酸素を含むガスたとえば空気を挙げることができる。場合によってはオゾンを混合使用してもよい。
【００８７】
このような酸化処理を行った場合、有機ＥＬ表示素子の機能が維持される限り、どの層が酸化されるかは問題ではない。絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上であるか否かは、有機ＥＬ表示素子を発光させて、実際に、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上であるか否かによって容易に知ることができるので、適切な酸化条件は、実験等により容易に見出すことができる。
【００８８】
このようにして得られる有機ＥＬ表示素子は、短絡を防止でき、特に高温での信頼性を向上させることができるため、陽極、陰極、絶縁材層を所望のパターンに形成して画素を形成し、ディスプレイとして使用したりする有機ＥＬ表示素子として有用である。また、大面積面発光体として使用して、液晶表示素子のバックライトや壁面照明素子として使用できる。このような照明素子として使用される場合も本発明に係る有機ＥＬ表示素子の範疇に属する。なお、開口部の形状は、図５の矩形形状として正方形を含むものであり、さらに、六角形や図１０に示すような八角形等の多角形も使用できる。また、それらの角部をやや丸めたような形状でもよい。さらに、開口部の形状を図１１，１２に示すように円形や楕円形にすることもできる。また、矩形と楕円を組み合わせたような開口形状でもよい。開口形状の形成のしやすさの点では、曲線的形状の開口を用いることが好ましい。
【００８９】
【実施例】
以下、本発明の具体的な態様を実施例および比較例により説明する。例１，２，４，５，６，８は実施例であり、例３，７は比較例である。
【００９０】
なお、以下の例では、図４の有機ＥＬ表示素子の一部の平面図に示すように６４本の陰極と陽極が直交して交叉するドットマトリックス素子を作成して評価した。より具体的には、画素数が６４本×６４本、画素ピッチが４００μｍ、陰極、陽極とも１本の線幅が３４０μｍ、線間の幅が６０μｍ、１画素中の絶縁材層の開口部サイズが３００μｍ×３００μｍであった。なお、絶縁材層は、材質がポリイミドであり、厚みが１μｍであった。
【００９１】
このような素子について、絶縁材層の開口部端と発光部端の距離ＸとＹとを変化させた構造の素子を作成して、短絡評価試験を行った。
【００９２】
短絡評価試験は次のように行った。すなわち、環境温度９０℃において、前記ドットマトリックス素子各画素（発光部）に対して、１００ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度を直流で印加し、１００時間後に発生した欠陥画素数の個数を短絡評価の指標とした。各例の短絡評価試験の結果を表１に示す。
【００９３】
［例１］
図６の構成の有機ＥＬ表示素子を作製した。まず、ガラス基板１上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極２（シート抵抗７Ω／□）を形成した。フォトリソグラフィーにより、これを図４のように６４本の陽極にパターニングし、更にこの陽極２上に、感光性ポリイミドを塗布、パターニングして厚み１μｍで６４個×６４個の開口部（サイズ３００μｍ角）を有するように絶縁材層９を形成した。
【００９４】
その上に、真空蒸着法により銅フタロシアニンを膜厚２０ｎｍ、ＮＰＤを膜厚６０ｎｍ、順に蒸着して界面層６と正孔輸送層５を形成した。次いで、Ａｌｑと、下記構造式（４）で示されるクマリン５４５Ｔとを異なるボートを用いて膜厚６０ｎｍに共蒸着して発光層３を形成した。
【００９５】
【化４】

【００９６】
このときのクマリン５４５Ｔの発光層中の濃度は１．０モル％であった。その上に界面層８としてＬｉＦ０．５ｎｍを蒸着した。
【００９７】
その後、非発光化処理として、絶縁材層開口部の端の内側に、非発光部が額縁状に２０μｍの幅になるように、ＬｉＦを２０ｎｍの膜厚で蒸着して非発光化処理層１０とした。即ち、図５のＸとＹとを２０μｍとした。これにより、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が２０μｍとなり、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部とが接触しない状態となった。
【００９８】
この非発光化処理は、実際には、長尺の蒸着マスクを使用し、縦方向と横方向の二回の蒸着により額縁状の非発光部の形状を得たものである。一回の蒸着で得られる膜厚を２０ｎｍとしたので、蒸着の重なり部分は、膜厚４０μｍとなっていた。なお、この蒸着方法から理解されるように、ＬｉＦ膜は、図７のように長尺のパターン３３の合成として得られるものであり、絶縁材層上にも及んでいるが、このことは発光層の機能には影響を及ぼさず、有機ＥＬ表示素子の機能に別段の障碍とならない。なお、図７は有機ＥＬ表示素子の一部の平面図で、非発光化処理により得られる蒸着パターンを説明するためのものであるが、簡略化のためＬｉＦ膜パターンと発光部とのみを示してある。
【００９９】
ついで、陰極４としてアルミニウム膜厚２００ｎｍを陽極と直交する方向に、６４本、線幅３４０μｍの蒸着マスクを使用して蒸着し、有機ＥＬ表示素子を作製した。
【０１００】
更に、その上に、ガラスの背面基板を設置し、周囲を窒素中で封止した。
【０１０１】
この素子に対して短絡評価試験を行い、欠陥画素数の個数を測定した。
【０１０２】
［例２］
例１の非発光化処理で、Ｘ＝１０μｍ、Ｙ＝５０μｍとした以外は、例１と同様に短絡評価試験まで行った。
【０１０３】
［例３］
例１の非発光化処理で、非発光化処理を行なわず、Ｘ＝０μｍ、Ｙ＝０μｍとした以外は例１と同様に短絡評価試験まで行った。
【０１０４】
［例４］
例１の非発光化処理で、Ｘ＝５μｍ、Ｙ＝５０μｍとした以外は例１と同様に短絡評価試験まで行った。
【０１０５】
［例５］
例１の非発光化処理で、Ｘ＝５０μｍ、Ｙ＝５０μｍとした以外は例１と同様に短絡評価試験まで行った。
【０１０６】
［例６］
図８の構成の有機ＥＬ表示素子を作製した。まず、ガラス基板１上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して、シート抵抗７Ω／□の陽極２を、図４のようにフォトリソグラフィーにより６４本の陽極にパターニングし、更にこの陽極２上に、感光性ポリイミドを塗布、パターニングして、厚み１μｍで６４個×６４個の開口部（サイズ３００μｍ角）を有するように絶縁材層９を形成した。
【０１０７】
その上に、真空蒸着法により銅フタロシアニンを膜厚２０ｎｍ、ＮＰＤを膜厚６０ｎｍ、順に蒸着して界面層６と正孔輸送層５とを形成した。次いで、Ａｌｑ（式３）とクマリン５４５Ｔとを異なるボートを用いて膜厚６０ｎｍに共蒸着して発光層３を形成した。
【０１０８】
このときのクマリン５４５Ｔの発光層中の濃度は１．０モル％であった。その上に界面層８としてＬｉＦ０．５ｎｍを蒸着した。
【０１０９】
陰極４としてアルミニウム膜厚２００ｎｍを陽極と直交する方向（６４本、線幅３４０μｍの蒸着マスクを使用）に蒸着して有機ＥＬ表示素子を作製した。
【０１１０】
その後、素子に対して、非発光化処理として、低圧水銀ランプを使用し、乾燥空気中で１２分間ＵＶ照射することによって、空気による酸化処理を行い、陰極層を変質させて、図９に示すように酸化部３４となして、図５のような非発光部３１を生じさせ、有機ＥＬ表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の端との距離ＸとＹとがそれぞれ２５μｍになるようにした。この素子に対して短絡評価試験を行った。
【０１１１】
［例７］
１２分間ＵＶ照射する代わりに、２．４分間ＵＶ照射し、Ｘ＝５μｍ、Ｙ＝５μｍとした以外は、例６と同様に短絡評価試験まで行った。
【０１１２】
［例８］
１２分間ＵＶ照射する代わりに、２４分間ＵＶ照射し、Ｘ＝５０μｍ、Ｙ＝５０μｍとした以外は、例６と同様に短絡評価試験まで行った。
【０１１３】
各例についての短絡評価試験の結果を表１に示す。
【０１１４】
【表１】

【０１１５】
【発明の効果】
本発明により、短絡を防止でき、特に高温での信頼性を向上させた有機ＥＬ表示素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示素子の基本的な例の模式的側断面図。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示素子の応用例の模式的側断面図。
【図３】本発明の有機ＥＬ表示素子の一部の平面図。
【図４】本発明の有機ＥＬ表示素子の他の一部の平面図。
【図５】非発光部を説明するための、有機ＥＬ表示素子の一部の平面図。
【図６】例１〜５に使用した有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。
【図７】非発光化処理により得られる蒸着パターンを説明するための、有機ＥＬ表示素子の一部の平面図。
【図８】例６に使用した有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。
【図９】図８の陰極に酸化部が生じた様子を示す、有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。
【図１０】八角形の開口部の例示図。
【図１１】円形の開口部の例示図。
【図１２】楕円形の開口部の例示図。
【符号の説明】
１基板
２陽極
３発光層
４陰極
５正孔輸送層
６界面層
７電子輸送層
８界面層
９絶縁材層
１０非発光化処理層
３１非発光部
３２発光部
３３長尺のＬｉＦ膜パターン
３４酸化部

Claims

陽極と陰極との層間に発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機エレクトロルミネッセンス表示素子において、
絶縁材層の厚みが０．１μｍ以上であり、
有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上である、有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
陽極と陰極との層間に発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機エレクトロルミネッセンス表示素子において、
絶縁材層の厚みが０．１μｍ以上であり、
有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部とが接触しないようにする非発光化処理層が、当該多層構造中の独立の層として、陽極と陰極との層間に設けられている、
有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上である、請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部との間にある非発光化処理層の厚さが５〜５０ｎｍの範囲にある請求項２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
非発光化処理層が、ＬｉＦ，ＭｇＦ_２，ＣａＦ_２，Ｌｉ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏ，Ｃｓ_２Ｏ，ＣａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＧｅＯ_２，からなる群から選ばれた少なくとも一つの物質である、請求項２，３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
非発光化処理層を発光層と陰極との層間に設ける、請求項２，３，４または５に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
陽極と陰極との層間に発光層と開口部を備えた絶縁材層とを有し、多層構造よりなる有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法において、
絶縁材層の厚みを０．１μｍ以上となし、
所定の段階で酸化処理を行い、当該有機エレクトロルミネッセンス表示素子の表示面に垂直な方向から見た場合に、絶縁材層の開口部の端と発光層の発光部の端との距離が１０μｍ以上であるようにする、
有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法。