JP2005063927A - 単純マトリクス型有機ｅｌ表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
経時的な表示欠陥が生じないまたは生じ難い有機単純マトリクス型ＥＬ表示素子およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる電極間に設けられた有機発光層を有する単純マトリクス型有機ＥＬ表示装置であって、基板２１に設けられたカラーフィルタ２２及びオーバーコート層２３と、オーバーコート層２３の上に直接設けられた複数の透明な第１の電極２５と、第１の電極２５の上に設けられた発光層２７と、発光層２７の上に形成された第２の電極２８とを備え、カラーフィルタ２２及びオーバーコート層２３の中の水又は有機物が乾燥除去されているものである。
【選択図】 図１１

Description

本発明は単純マトリクス型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。

従来、カラーフィルタ上に有機ＥＬ表示素子（例えば特許文献１参照）を形成するディスプレイパネルが研究されているが、カラーフィルタ膜が含有する微量の水分や溶媒などが有機ＥＬ素子を劣化させることを防ぐために、カラーフィルタと有機ＥＬ素子との間に水または有機物の層間方向への通過を妨げるバリア用の無機質固体層を形成していた。

しかし現実には無機質固体層は完全ではありえず、それらでは、素子完成後経時的に、図１に示すようなシミ状の非発光部が生じるという問題が知られている。図１は、有機ＥＬ表示素子の発光層の開口部（画素）１にシミ状の非発光部２が生じた様子を示す、模式的平面図である。このようなシミ状非発光部は、表示欠陥をもたらすため、重大な問題である。

特開２００１−６０４９５号公報（特許請求の範囲）

上述のように従来の有機ＥＬ表示素子では、経時的な表示欠陥が生じてしまうという問題点があった。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、経時的な表示欠陥が生じないまたは生じ難い有機ＥＬ表示素子およびその製造方法を提供することを目的とする。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。

本発明にかかる単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子の製造方法は、基板上に有機質層（例えば、本実施の形態におけるカラーフィルタ２２、オーバーコート層２３）を形成するステップと、前記有機質層の上に設けられた第1の電極であって、前記第１の電極間において前記有機質層が露出するよう設けられた第１の電極（例えば、本実施の形態におけるから第１の電極２５）を形成するステップと、前記第１の電極の上に有機発光層（例えば、本実施の形態におけるから発光層２７）を形成するステップと、前記第１の電極の上に設けられた有機発光層の上に第２の電極（例えば、本実施の形態におけるから第２の電極２８）を形成するステップと、前記有機発光層を形成する前に、前記基板を乾燥して、前記有機質層の水又は有機物を除去するステップとを有するものである。これにより、簡易な工程で経時的な表示欠陥が生じないまたは生じ難い有機ＥＬ表示素子を製造することができる。

本発明にかかる単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子の製造方法は、上述の製造方法において、前記有機質層と前記第１の電極の間に無機質固体層（例えば、本実施の形態における無機質固体層２４）を設けるステップをさらに有するものである。これにより、第１の電極の密着性を向上することができる。

上述の製造方法の好適な実施例は、上述の製造方法において前記第1の電極と前記第２の電極が交差部の少なくとも一部に対応した開口部を有する絶縁層を前記第１の電極と前記第２の電極の間に形成するステップをさらに備え、前記第１の電極間の領域において、前記絶縁材層が前記有機質層の上に直接設けられているものである。

本発明にかかる単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子は、基板上に設けられた有機質層と、前記有機質層の上に直接設けられた導電膜をパターニングして形成された複数の透明な第１の電極と、前記第１の電極の上に設けられた有機発光層と、前記有機発光層の上に形成された第２の電極とを備え、前記有機質層中の水又は有機物が乾燥除去されているものである。これにより、経時的な表示欠陥の発生を防止することができる。

本発明にかかる単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子は、基板上に設けられた有機質層と、前記有機質層の上に設けられた複数の透明な第１の電極と、前記有機質層と前記第１の電極の間に設けられた無機質固体層であって、前記第１の電極間の領域が除去されている無機質固体層と、前記第１の電極の上に設けられた有機発光層と、前記有機発光層の上に形成された第２の電極とを備え、前記有機質層中の水又は有機物が乾燥除去されているものである。これにより、経時的な表示欠陥の発生を防止することができる。

本発明にかかる単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子は、上述の有機ＥＬ表示素子において、前記無機質固体層が酸化ケイ素層を有するものである。これにより、第１の電極と有機質層との密着性を向上することができる。

上述の単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子の好適な実施例は、前記無機質固体層が前記酸化ケイ素膜の上に設けられた酸化ジルコニウム層をさらに有するものである。これにより、第１の電極の表面の凹凸を小さくすることができる。

本発明により、経時的な表示欠陥が生じないまたは生じ難い単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子およびその製造方法が提供される。

以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。これらの図、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、同一の符号は同一の要素を表すものとする。

有機ＥＬ表示素子の多層構造は、たとえば、基板上にカラーフィルタを設け、その上に平坦化の目的のためにオーバーコート層を設け、その上に水または有機物の層間方向への通過を妨げる無機質固体層を設け、その上に透明な第１の電極を設け、その上（第１の電極の非基板面側）に第２の電極を設け、第１の電極と第２の電極との層間に、開口部を備えた絶縁材層と発光層とを設ける多層構造となっている。

この様子を、有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図である図２により例示的に説明すると、基板２１の上に赤、青、緑等のカラーフィルタ２２を設け、これを被覆して平坦面を作るようにオーバーコート層２３を設け、その上に無機質固体層２４を設け、その上にパターン化された第１の電極２５を設け、その上に、開口部２９を備えた絶縁材層２６と発光層２７と第２の電極２８とを設けることで、有機ＥＬ表示素子の多層構造が構成されている。第１の電極が陽極、第２の電極が陰極であることが一般的である。なお、上述の構成において、各層や電極の上とは、その層等の上に直接設けられている場合に限らず、その層等との間に別の層等が配置されている構成を含むものとする。従って、各層間あるいは各層と電極との間に別の層が形成されていてもよい。

有機ＥＬ表示素子は、通常、透明な第１の電極を信号電極とし、第２の電極を走査電極としてパッシブマトリックス駆動を行うようにする。素子形成上、この構成のものが製造しやすいからである。また、逆に、透明な第１の電極を走査電極とし、第２の電極を信号電極として形成することもできる。

このカラーフィルタやオーバーコート層は有機質からなる層（有機質層）であり、水や有機溶媒等の有機物を保有しやすく、スパッタリング等による第１の電極作製時に、これらの有機質層から発生する水や有機物により、第１の電極の良好な膜形成が阻害される場合がある。また、その後においても、第１の電極の上に設けられた発光層に水や有機物が拡散して、発光を妨げることも知られている。

そこで、第１の電極の下に、水や有機物の拡散を防止するための、酸化ケイ素等からなる無機質固体層を設け、この上に、第１の電極を作製することが行われている。有機質層の上に直接第１の電極を設けると、有機質層と第１の電極との間に十分な接着力が得られない場合が多いが、無機質固体層を設けると、この問題も解消できる。

しかしながら、無機質固体層はピンホールを生じやすく、そのような場合には、有機質層に含まれていた水や有機物がこのピンホールを伝って発光層の発光を阻害する。第１の電極は、複数の、通常はストライプ状のパターンからなっている。無機質固体層のピンホールがこのパターンが置かれている領域にある場合には、第１の電極により、水や有機物の移動が阻止されるが、このパターンが置かれていない領域にある場合には、水や有機物の移動を阻止できないからである。

また、事前に有機質層を乾燥し、水や有機物を徹底的に除去できたとしても、有機ＥＬ表示素子の製造中に、使用された水や有機物が、この無機質固体層のピンホールを伝って、図４の矢印に示すようにカラーフィルタやオーバーコート層に侵入する。このような機会は、第１の電極のパターン化等の際のエッチングの洗浄やフォトリソ処理におけるレジストの剥離、絶縁材層の現像やその洗浄等の際に生じる。

そして、一旦カラーフィルタやオーバーコート層に侵入した水や有機物はこのピンホール以外に逃げ道がないため、その後、乾燥処理を施しても十分除去しきれず、有機ＥＬ表示素子の完成後、このピンホールを通って、図５の矢印に示すように発光層へと侵入し、その発光を抑えて非発光部分を生じさせる。

上記の経時的な表示欠陥はこのようなメカニズムによって発生しているものと考えられる。なお、図４は第１の電極の非基板面側に他の層が形成されていない時点での断面構造を示しているが、第１の電極の非基板面側に他の層が形成された後の構造についても同様の問題が生じる。

すなわち、基板上に、透明な第１の電極が備えられ、第１の電極の非基板面側に第２の電極が備えられ、第１の電極と第２の電極の層間に発光層が備えられ、第１の電極と基板との層間に有機質層が備えられ、第１の電極と有機質層との層間に、水または有機物の層間方向への通過を妨げる無機質固体層が備えられた有機ＥＬ表示素子は、無機質固体層にピンホールが存在すると、経時的に、図１に示すようなシミ状の非発光部が生じ、表示欠陥をもたらす。対策として、無機質固体層を厚くすることが考えられるが、それでもピンホールを完全に除去することは困難であり、製造コストの上昇等の問題も生じる。

この問題は、第１の電極と有機質層との層間であって、かつ、第１の電極のパターンが置かれていない領域の少なくとも一部に、無機質固体層を０〜５ｎｍの層厚で有するようにすることで解決でき、経時的な表示欠陥が生じないまたは生じ難い有機ＥＬ表示素子を実現することができる。

この様子を、本発明に係る有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図である図３により説明すると、基板２１の上に赤、青、緑等のカラーフィルタ２２を設け、これを被覆して平坦面を作るようにオーバーコート層２３を設け、その上に無機質固体層２４を設け、その上にパターン化された第１の電極２５を設け、その上に、開口部２９を備えた絶縁材層２６と発光層２７と第２の電極２８とを設けることで、有機ＥＬ表示素子の多層構造が構成されているが、第１の電極の一様な層を形成後第１の電極をパターン化する際に、第１の電極とその下の無機質固体層とさらにその下のオーバーコート層の一部とをエッチングにより除去したため、第１の電極のパターンが置かれていない領域（以下、「パターンが置かれていない領域」を単に「パターン間」あるいは「第１の電極間」と言う場合がある。）の無機質固体層の層厚が０ｎｍになっている場合を例示している。本発明において、「無機質固体層が０ｎｍの層厚で備えられてなる」場合には、このように、パターンが置かれていない領域の全部に、無機質固体層が存在していない場合も含まれる。

このようにすれば、第１の電極の作製時には、無機質固体層２４により、カラーフィルタ２２、オーバーコート層２３中から、水や有機物が無機質固体層２４上に拡散することが防止でき、第１の電極２５と無機質固体層２４との間の接着力が確保できる。

また、第１の電極作成後の各層の作製時に使用した水や有機物は、第１の電極のパターン間の無機質固体層が除去されたため、図６の矢印に示すように、カラーフィルタ２２、オーバーコート層２３中に拡散しやすくなるが、その後の乾燥等により、図７の矢印に示すように、容易に除去することが可能となる。なお、図６は、図４と同様、第１の電極の非基板面側に他の層が形成されていない時点での断面構造を示しているが、第１の電極の非基板面側に他の層が形成された後の構造についても同様に考えられる。

従って、有機ＥＬ表示素子の内部を最終的にシールする際に内部の水や有機物を十分除去しておけば、経時的な表示欠陥の発生を防止できる。なお、図７は発光層２７と第２の電極２８とを設けた図になっているが、水や有機物の除去の時期としては、このような時期に限定されるものではなく、有機ＥＬ表示素子の内部を最終的にシールするまでの任意の段階で１回以上行うことが可能である。

第１の電極のパターン間の無機質固体層は、必ずしも０ｎｍである必要はなく、０〜５ｎｍの範囲の層厚があればよい。たとえ０ｎｍでなくても、無機質固体層が十分に薄いと、水や有機物の除去が可能となるからである。たとえば、２ｎｍ程度以下になると均一に成膜することが難しく、部分的に無機質固体層が存在しない領域が出てくる。ここでいう無機質固体層の層厚は平均値である。

第１の電極のパターン間の無機質固体層の層厚が０．５〜５ｎｍであることが好ましい場合が多い。水や有機物の侵入を防止できると共に、無機質固体層を通して水や有機物の除去が可能となるからである。

本発明においては、第１の電極の配置前に、水や有機物が有機質層に侵入するのを防止するため、第１の電極の基板面側に、無機質固体層が、０〜２０ｎｍの層厚で配置されることが好ましい。この無機質固体層は、パターン間の無機質固体層と同一の層として作製されたものでも、別々の層として作製されたものでもよい。同一面に存在しなくてもよいが、水や有機物が有機質層に侵入するのを防止するため、有機質層と第１の電極との層間に配置される。同一の層として作製されたものである場合は、第１の電極のパターン間の無機質固体層の層厚が０〜５ｎｍ、第１の電極のパターンが置かれている領域（以下パターン下という場合もある）の無機質固体層の層厚が０〜２０ｎｍということになる。

第１の電極のパターンが置かれている領域の無機質固体層の層厚も０〜５ｎｍであってもよい。

第１の電極のパターン下の無機質固体層に０〜５ｎｍの範囲の薄い層厚がない場合としては、図８Ａに示すように、無機質固体層２４を一旦５ｎｍを超える厚さに形成し、その後、図８Ｂに示すように、第１の電極のパターン間の無機質固体層を０〜５ｎｍの範囲にまでエッチングする例を挙げることができる。あるいは、第１の電極を形成後、基板の表面を研磨して、第１の電極のパターン間の領域の無機質固体層を除去することも可能である。この場合、第１の電極の表面も研磨されるため、全体的に厚みが減少する。図８Ｂは、当面電極パターン間の無機質固体層をすべて除去した例であるが、０〜５ｎｍの範囲の層厚を残す場合や、図３のようにオーバーコート層を含めて除去する場合も本発明の範疇に属することはいうまでもない。

第１の電極のパターン下の無機質固体層に５ｎｍ以下の層厚がある場合としては、図２の無機質固体層２４を最初から５ｎｍ以下の層厚で形成する例を挙げることができる。この場合には、第１の電極のパターン間の無機質固体層もすでに０〜５ｎｍの範囲に入っているのでさらにエッチングする必要はないが、水や有機物の除去を容易にするためさらにエッチングすることも可能である。

なお、第１の電極のパターン間の無機質固体層に０〜５ｎｍの層厚があるという本発明の要件は、上記の例によって限定されるわけではない。第１の電極のパターン下の無機質固体層の一部が０〜５ｎｍの範囲の層厚を有する場合や、第１の電極のパターン間の無機質固体層の一部が０〜５ｎｍの範囲の層厚を有する場合も含まれる。具体的にどの程度の層厚が好ましいか、どの程度の部分を０〜５ｎｍの範囲の層厚にすることが好ましいかは、モデル的に試験等を行い、経時的な表示欠陥の発生を防止できるかどうかを検討することで容易に定めることができる。

さらに、上記の効果は、第１の電極のパターン間の無機質固体層の層厚が、第１の電極のパターン下の無機質固体層の層厚より小さいことによる効果であると考えることもできる。すなわち、一旦形成した無機質固体層について、第１の電極のパターン間の無機質固体層の層厚が、第１の電極のパターン下の無機質固体層の層厚より小さいようにする工程を加えることにより、第１の電極作製時の不都合を防止し、その後の水や有機物の除去を容易にすることができる。この場合の層厚は平均値で判断することができる。

より厳密に言えば、第１の電極のパターン下の無機質固体層のうちでも、本発明に係る有機ＥＬ表示素子を基板面に直交する方向から見た場合に、第２の電極との交差部をなす部分の層厚よりも、第１の電極間の無機質固体層の層厚が薄ければよい。

このような構成は、第１の電極と第２の電極の交差部の少なくとも一部に、無機質固体層をあらかじめ形成し、第１の電極のパターンを形成した後に、第１の電極のパターンを置かない領域に対応する前記無機質固体層をエッチング処理することで得ることができる。あるいは基板の表面を研磨することにより第１の電極のパターンを置かない領域に対応する前記無機質固体層を除去することができる。

第１の電極のパターン間の無機質固体層を０〜５ｎｍの層厚になす方法としては、公知のどのような方法でもよいが、第１の電極のパターニング後、パターンを置かない領域に対応する無機質固体層をエッチング処理する方法がもっとも合理的である。エッチングはドライエッチングとウエットエッチングのいずれでも、またその両方を採用してもよい。
このとき、第１の電極のパターンの下にある無機質固体層が一部エッチングされてアンダーカットを生じる場合もあるが、絶縁材層等で充填できる限り、特に問題はない。

あるいは、第１の電極を形成後、基板の表面を研磨して、第１の電極間の領域の無機質固体層を除去することも可能である。研磨することにより、第１の電極間の領域の向き質層に加えて、第１の電極の表面も除去されるため、第１の電極の表面の凹凸を小さくすることができる。この場合、第１の電極の厚みも減少する点を考慮して、第１の電極を厚めに成膜しておく。

さらに水分等の乾燥除去に対して好適な第１の電極間の無機質固体層の層厚は、上述の値に限られるものではない。例えば、無機質固体層及び第１の電極の成膜条件に応じて無機質固体層の膜質が変化するため、乾燥除去に好適な層厚が変化する。具体的には、無機質固体層及び第１の電極の成膜温度が高い場合、層厚が５ｎｍよりも厚くても水分の乾燥除去に適している。一方、無機質固体層及び第１の電極の成膜温度が低い場合、層厚が５ｎｍよりも薄くても水分の乾燥除去に適している傾向にある。なお、無機質固体層と第１の電極は、通常、同じスパッタ装置にて成膜されるため、略同じ温度で形成される。

例えば、成膜温度が２００℃程度と高温の場合、第１の電極間の無機質固体層の層厚は０〜２０ｎｍであることが好ましい。なお、例えば、第１の電極にＩＴＯを用いた場合、２００℃以上で成膜すると多結晶のＩＴＯが形成される。一方、成膜温度が１００℃以下と低温の場合、層厚は５ｎｍより薄いことが好ましい。１００℃以下で成膜するとが非晶質のＩＴＯが形成される。また、後工程における耐久性の観点から、無機質固体層の層厚を１ｎｍ以上とすることが望ましい。このように形成した無機質固体層に有機質層中の水分又は有機物の乾燥除去に好適である。もちろん、無機質固体層は上記の層厚になるように成膜してもよいし、一度上記の膜厚よりも厚く成膜した後で、その一部をエッチング等により除去しても良い。

乾燥除去に好適な無機質固体層には乾燥工程において有機質層中の水又は有機物が有機質層からその上層に透過するための透水経路が形成されている。ここで透水経路とは、カラーフィルタ２２及びオーバーコート層２３に含まれている水分又は有機物が乾燥工程において無機質固体層を透過する経路である。すなわち、乾燥工程において、水分等は透水経路において層間を移動可能であるため、無機質固体層に形成された透水経路を介して有機質層の水分等が除去される。第１の電極を形成した後に乾燥工程を行う場合、第１の電極間に形成された透水経路を通って水分等が除去される。

この透水経路は無機質固体層において表示領域全体にわたって均一に形成されていることが望ましい。また、第１の電極を形成後に乾燥工程を行う場合は、第１の電極のパターン間に均一に形成されていることが望ましい。透水経路がある一定の密度以上で均一に形成されていない場合、有機質層の水分等を十分除去することができないため、図１に示すように透水経路がない部分にシミ状の非発光部が観察される。

無機質固体層において、電極間に形成された有機発光層に対応する画素の全てに対応して透水経路が形成されていることが望ましい。すなわち、図１に示すようなマトリクス状の画素がある場合、全ての画素の周辺領域（１つの画素と隣接する画素との間の領域）には少なくとも１つの透水経路が形成されていることが望ましい。さらに全ての画素において画素と画素との間の領域に透水経路が少なくとも１つ以上形成されていることが望ましい。これにより、有機質層の水分等が十分に除去されるため、全ての画素に対して経時的な表示欠陥の発生を防ぐことができる。

乾燥工程における水分等の除去に好適な透水経路が無機質固体層に形成されている否かを判別するためには、例えば、真空チャンバー内に基板を載置して基板を加熱する。透水経路が十分に形成されている場合は、透水経路を介して水分等が抜け出てくるため。チャンバー内の圧力上昇が確認される。すなわち、チャンバー内の圧力が上昇した場合、透水経路が十分形成されており、無機質固体層の透水経路が乾燥除去に適していることが確認される。一方、チャンバー内の圧力が上昇しない場合、透水経路が不十分であり、水分等を十分に除去することができないため、無機質固体層の透水経路が乾燥除去に適していないことが確認される。このようにして、透水経路が乾燥除去に好適に設けられているか否かを判別することができる。

上述のように厚みが数ｎｍの極薄の無機質固体層は成膜パワーを低くすることあるいは成膜時間を短くすることにより形成される。例えば、移動成膜をするインライン式のスパッタ装置において、成膜時間を短くするため、基板の搬送速度を速くすることにより極薄の無機質固体層を形成することができる。例えば、正確に測定することができる膜厚と実際に成膜する極薄層の膜厚の比に基づいて、搬送速度を変えて成膜する。これにより、成膜時間を短くすることができ、極薄の無機質固体層を均一に形成することができる。

本発明に係る無機質固体層としては、水や有機物の拡散を防止できる機能を有する材料であり、好ましくは第１の電極との接着性が良好なものであれば、どのようなものでも使用することができる。酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化ジルコニウム(ＺｒＯ₂)、窒化ケイ素（ＳｉＮ_x）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯ_xＮ_y）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_x）等の無機化合物を好ましいものとして含むことができる。酸化ケイ素膜が特に好ましい。無機質固体層はスパッタ法などの公知の方法で形成することができる。多層であってもよい。多層の場合には酸化ケイ素膜を含むことが好ましい。さらに、多層構造の場合、酸化ケイ素膜の上に酸化ジルコニウム膜を形成することが望ましい。これにより、無機質固体層の上に形成される第１の電極の表面の凹凸を小さくすることができる。酸化ジルコニウム層はジルコニウムのターゲットで酸素ガスを用いたスパッタで形成することができる。

本発明における基板は有機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。より具体的には、アルカリバリアー付きのソーダライムガラス基板または無アルカリガラス基板を用いる場合が多い。また、防湿コートを施したプラスチック基板を用いることもできる。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、ポリスルホンなどを例示できる。

第１の電極としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）薄膜、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により構成してもよい。第１の電極の層厚は、必要とする透明性に依存するが、可視光の透過率が６０％以上、好ましくは８０％以上であり、この場合の層厚は一般的には５〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍである。金属電極としてはＡｌ，Ｃｒ等が使用できる。

第２の電極には公知の有機ＥＬ用の電極材料を含め、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。

発光層に用いる物質としては、蛍光量子収率が高く、第２の電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、たとえば、８−オキシキノリン系錯体、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層厚は、通常１０〜２００ｎｍであり、好ましくは、２０〜８０ｎｍである。なお、発光層には、正孔輸送層、界面層、電子注入層、電子輸送層等が付随することがあるが、そのような層が存在する場合には、本発明における発光層はそれらも含んだ層を意味する。

本発明に係る有機質層としては、有機成分を含むどのような層も含めることができる。
要すれば、水や有機物を含有し得る物質よりなる層である。カラーフィルタ、色変換層、干渉制御用透明膜、オーバーコート層、ブラックマトリックスを例示することができる。
本発明は、有機質層としてカラーフィルタとオーバーコート層とを含む場合に、実用上特に好ましい。

本発明に係る有機ＥＬ表示素子は、表示用の画素を確定するため、第１の電極と第２の電極との交差部分に対応せしめられた開口部を有する絶縁層がさらに備えられてなることが好ましい。

オーバーコート層や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。ただし、オーバーコート層は発光部が外部から見えるように、透明性を有することが必要である。オーバーコート層や絶縁材層の形成方法としては、公知の方法を採用できる。

本発明に係る有機ＥＬ表示素子の製造方法によれば、基板上に、透明な第１の電極を配置し、第１の電極の非基板面側に第２の電極を形成し、発光層を第１の電極と第２の電極の層間に位置するように形成し、第１の電極と基板との間に有機質層を形成し、第１の電極と有機質層との層間であって、かつ、第１の電極のパターンを形成しない領域の少なくとも一部に、水または有機物の層間方向への通過を妨げる無機質固体層を０〜５ｎｍの層厚で配置し、その後水や有機物の除去を行う。

水や有機物の除去は、既述のごとく、画素の集合よりなる表示部をシール封止して有機ＥＬ表示素子の内部を最終的にシールするまでの任意の段階で１回以上行うことができる。具体的には、実際の有機ＥＬ表示素子の作製工程に応じて定めることができる。

水や有機物の除去には乾燥処理が好ましい。乾燥処理の方法は、加熱、乾燥ガスの流通、減圧等、どのようなものでもよい。それらを組み合わせてもよい。

より具体的には、乾燥ガスの流通による乾燥雰囲気下や減圧下に加熱乾燥処理することが簡便で信頼性が高く、好ましい。この場合に減圧の程度は適宜選択することができる。
減圧前に乾燥ガスで雰囲気を置換しておく方法も有用である。この乾燥ガスとしては、乾燥空気、窒素、アルゴン等を使用することができる。発光層の形成前に、乾燥処理を行うことが好ましい。工程処理の所要時間の観点から、減圧かつ加熱の方法が好ましい。

乾燥処理等による水や有機物の除去後、表示部をシール封止するまでの間、常圧状態または減圧状態の乾燥ガス雰囲気下で必要な処理を行うことが好ましい。乾燥ガスとしては、乾燥空気、窒素、アルゴン等を使用することができる。

また、表示部をシール封止して本発明に係る有機ＥＬ表示素子を完成するに当たっては、外気の侵入による経時的劣化を防止するため、乾燥ガス雰囲気で封止することが好ましい。この乾燥ガスとしては、窒素、アルゴン等の使用した材料に対し不活性なガスを使用することが好ましい。

このようにして、本発明に係る有機ＥＬ表示素子は、経時的な表示欠陥が生じないまたは生じ難い素子となる。

なお、上記は、主に、第１の電極のパターン下の無機質固体層が存在する場合について説明したが、本発明の効果は、第１の電極のパターン間に、水や有機物が拡散することを妨げる無機質固体層が存在しない場合には、第１の電極のパターン下に無機質固体層があるか否か拘わらず成立する。従って、基板上に、透明な第１の電極が備えられ、第１の電極の非基板面側に第２の電極が備えられ、第１の電極と第２の電極の層間に発光層が備えられ、第１の電極と基板との層間に有機質層が備えられた有機ＥＬ表示素子であって、第１の電極と有機質層との層間に、水または有機物の層間方向への通過を妨げる無機質固体層が、パターン下もパターン間にも存在しない有機ＥＬ表示素子も、本発明に係る有機ＥＬ表示素子の範疇に属する。

上述の第１の電極と有機質層との層間に、水または有機物の層間方向への通過を妨げる無機質固体層が、パターン下もパターン間にも存在しない有機ＥＬ表示素子について図１１を用いて説明する。このような構成の有機ＥＬ表示素子を形成する場合、まず図１１Ａに示すように、基板上にカラーフィルタ２２及びオーバーコート層２３からなる有機質層を基板２１の上に形成する。有機質層の上に、直接第１の電極２５を形成すると図１１Ｂに示す構成となる。これらの工程については無機質固体層が設けられている場合と同様であるため、詳細な説明を省略する。

さらに第１の電極の上に上述の工程と同様に発光層２７及び第２の電極２８を設け、対向基板９２により封止すると図１２に示す構成となる。このような構成の有機ＥＬ表示素子でも同様の効果を得ることができる。

[実施例]
次に本発明の実施例および比較例を詳述する。例１，２，３，６，７，８，９，１０が実施例、例４，５が比較例である。

[例１]
ガラス製の基板上に、１．５μｍ厚のカラーフイルターをフォトリソグラフィにより形成し、その上に、ガラス基板ベースで２μｍ厚のアクリル樹脂よりなるオーバーコート層をフォトリソグラフィにより形成し、その上に２０ｎｍ厚のＳｉＯ₂無機質固体層をスパッタリング法により形成し、その上に第１の電極膜としてＩＴＯを１５０ｎｍスパッタリング法により形成した。ＳｉＯ₂無機質固体層は、基板温度２２０℃、ターゲットとしてＳｉＯ₂を、スパッタガスとしてアルゴンを用い、ガス圧０．７パスカルの条件でＲＦスパッタにより成膜した。ＩＴＯ膜は、基板温度２２０℃、スパッタガスとして酸素０．８％添加アルゴンを用い、ガス圧０．７パスカルの条件でＤＣスパッタにより成膜した。

ついで、ＩＴＯよりなる第１の電極（陽極）のパターンを塩酸＋塩化第二鉄水溶液でウエットエッチングして作製した。この操作により、第１の電極パターン間のＳｉＯ₂無機質固体層が露出した。第１の電極パターンの幅は３００μｍ、パターン間のＳｉＯ₂無機質固体層が露出した部分の幅は５０μｍとした。

ついで、この露出した第１の電極パターン間のＳｉＯ₂無機質固体層を希フッ酸でウエットエッチングした。オーバーコート層は希フッ酸でウエットエッチングされないため、エッチングはＳｉＯ₂無機質固体層にとどまった。この操作により、第１の電極パターン間のオーバーコート層部分が露出し、図８Ｂに示すように、第１の電極のパターン間の無機質固体層が実質的に存在しない構造が得られた。

この構造の上に、フォトリソ法により開口部を有する、感光性ポリイミドよりなる絶縁材層を設け、その上層にクレゾール樹脂よりなる隔壁（陰極セパレータ）を形成した。更に、銅フタロシアニンを１０ｎｍ厚、α−ＮＰＤ（４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）を１００ｎｍ厚、ルブレンをドーピングしたＡｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）を６０ｎｍ蒸着して発光素子層を形成し、その上に０．５ｎｍ厚のＬｉＦと８０ｎｍ厚のＡｌ電極とを蒸着法により成膜し、電子注入層および陰極とした。

図９に示すように、基板２１，カラーフィルタ２２、オーバーコート層２３，無機質固体層２４，第１の電極２５，絶縁材層２６，発光層２７，第２の電極２８よりなる積層体について、スリーボンド社製の封止材９１と、サエスゲッターズ社製の乾燥剤９４を貼付したガラス製の対向基板９２とを配し、空間９３に乾燥窒素を封入してから表示部をシール封止し、有機ＥＬ表示素子を完成した。なお、図９中、カラーフィルタ、絶縁材層、無機質固体層の欠損部分等は記載を省略してある。

乾燥は隔壁形成後に真空中２００℃で１時間行い、また、発光素子層を蒸着する直前に露点−８０℃前後の乾燥窒素雰囲気で２００℃、１０分間乾燥し、大気に触れさせることなく、発光素子層の真空蒸着を行った。封止は、乾燥窒素の雰囲気下に第２の電極と封止材とを設置し、乾燥窒素で行った。

上記有機ＥＬ表示素子に対して１０５℃で２４時間保管した後、有機ＥＬ表示素子発光層の開口部を観察したところ、図１０に示すように、シミ状の非発光部は観察されなかった。

[例２]
２０ｎｍ厚のＳｉＯ₂無機質固体層に代えて同一成膜条件で膜厚だけ異なる５ｎｍ厚のＳｉＯ₂無機質固体層を使用し、ＳｉＯ₂無機質固体層の希フッ酸によるエッチングを行わず、乾燥時間を変更した以外は例１と同様にした。

乾燥時間については、オーバーコート層の全面がＳｉＯ₂無機質固体層で覆われており、ＳｉＯ₂無機質固体層が存在しない部分がないため、例１に比べ長くする必要があると考えられたので、最初の乾燥について真空中２００℃で２時間実施したが、その後の乾燥、封止処理は例１と同様にした。

例１と同様の評価の結果、シミ状の非発光部は観察されなかった。

[例３]
２０ｎｍ厚のＳｉＯ₂無機質固体層に代えて、２０ｎｍ厚のＳｉＯ₂層上に５ｎｍ厚のＺｒＯ₂層を積層した無機質固体層を使用し、希フッ酸によるエッチングに代えて、ＣＦ4とＯ2との混合ガスによるドライエッチング法により、ＳｉＯ₂＋ＺｒＯ₂層部分をエッチングした以外は例１と同様にした。

図６に示すように、オーバーコート層も１μｍほどエッチングされたが、その間隙は絶縁材層により充填されるので、その上の層形成には支障はなかった。

なお、乾燥時間については、ドライエッチングを採用したことやオーバーコート層のエッチングにより、例１に比べ短くできると考えられたが、例１と同様の乾燥、封止処理を行った。

例１と同様の評価の結果、シミ状の非発光部は観察されなかった。

[例４]
ＳｉＯ₂無機質固体層の希フッ酸によるエッチングを行わなかったことと、乾燥、封止処理を例２と同様にしたこと以外は例１と同様にした。

例１と同様の評価の結果、図１に示すようなシミ状の非発光部が観察された。

[例５]
２０ｎｍ厚のＳｉＯ₂無機質固体層に代えて、２０ｎｍ厚のＳｉＯ₂層上に２００ｎｍ厚のＳｉＮ層を積層した無機質固体層を使用し、ＳｉＯ₂無機質固体層の希フッ酸によるエッチングを行わなかったことと、乾燥、封止処理を例２と同様にしたこと以外は例１と同様にした。

例１と同様の評価の結果、例４の半分ほどの数のシミ状の非発光部が観察された。

[例６]
ＩＴＯよりなる第１の電極（陽極）のパターンを塩酸＋塩化第二鉄水溶液でウエットエッチングして作製、第１の電極パターン間のＳｉＯ₂無機質固体層を露出させるところまで例１と同様にし、ついで研磨処理によりＩＴＯ膜の表面を平坦化した。この際ＩＴＯ膜の膜厚は約１５ｎｍ減少した。ＩＴＯパターン間に露出していたＳｉＯ₂無機質固体層の膜厚も同様に約１５ｎｍ減少し、約５ｎｍとなった。これ以降の工程は例１と同様にし、蒸着前の乾燥、封止処理も例１と同様にした。

例１と同様の評価の結果、シミ状の非発光部は観察されなかった。

[例７]
２０ｎｍ厚のＳｉＯ₂無機質固体層に代えて同一成膜条件で膜厚だけ異なる２．５ｎｍ厚のＳｉＯ₂層上に２．５ｎｍ厚のＺｒＯ₂層を積層した無機質固体層を使用し、ＳｉＯ₂無機質固体層の希フッ酸によるエッチングを行わずに、乾燥時間を変更した以外は例１と同様にした。

例１と同様の評価の結果、シミ状の非発光部は観察されなかった。

[例８]
第１の電極のパターン幅は６０μｍ、パターン間の幅は２０μｍと変更した以外は例２と同様にした

例１と同様の評価の結果、シミ状の非発光部は観察されなかった。

[例９]
隔壁形成、水洗後に露点−８０℃前後の乾燥窒素雰囲気で２００℃６０分間乾燥し、大気に触れさせることなく、発光素子層の蒸着を行った以外は例８と同様にした。

例１と同様の評価の結果、シミ状の非発光部は観察されなかった。

[例１０]
隔壁形成、水洗後に露点−５０℃前後の乾燥空気雰囲気で２００℃６０分間と変更した以外は例」９と同様にした。

例１と同様の評価の結果、シミ状の非発光部は観察されなかった。

有機ＥＬ表示素子の模式的平面図。 有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。 本発明に係る有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。 水や有機物が、カラーフィルタやオーバーコート層に侵入する様子を示す、有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。 水や有機物がカラーフィルタやオーバーコート層から上部の層に侵入する様子を示す、有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。 水や有機物が、カラーフィルタやオーバーコート層に侵入する様子を示す、本発明に係る有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。 水や有機物をカラーフィルタやオーバーコート層から除去する様子を示す、本発明に係る有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。 無機質固体層を一旦５ｎｍを超える厚さに形成し、その後、第１の電極のパターン間の無機質固体層をエッチングにより除去する様子を示す、有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。 本発明に係る有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。 本発明に係る有機ＥＬ表示素子の模式的平面図。 有機質層の上に直接、第１の電極パターンを形成する様子を示す有機ＥＬ表示素子の模式的平面図。 本発明に係る有機ＥＬ表示素子の模式的側断面図。

符号の説明

１ 発光層の開口部（画素）
２ シミ状の非発光部
２１ 基板
２２ カラーフィルタ
２３ オーバーコート層
２４ 無機質固体層
２５ 第１の電極
２６ 絶縁材層
２７ 発光層
２８ 第２の電極
２９ 開口部
９１ 封止材
９２ 対向基板
９３ 空間
９４ 乾燥剤

Claims (7)

1. 基板上に有機質層を形成するステップと、
   前記有機質層の上に設けられた第1の電極であって、前記第１の電極間において前記有機質層が露出するよう設けられた第１の電極を形成するステップと、
   前記第１の電極の上に有機発光層を形成するステップと、
   前記第１の電極の上に設けられた有機発光層の上に第２の電極を形成するステップと、
   前記有機発光層を形成する前に、前記基板を乾燥して、前記有機質層の水又は有機物を除去するステップとを備える単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子の製造方法。
2. 前記有機質層と前記第１の電極の間に無機質固体層を設けるステップをさらに有する請求項１記載の単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子の製造方法。
3. 前記第1の電極と前記第２の電極が交差部の少なくとも一部に対応した開口部を有する絶縁層を前記第１の電極と前記第２の電極の間に形成するステップをさらに備え、
   前記第１の電極間の領域において、前記絶縁層が前記有機質層の上に直接設けられている請求項１又は２記載の単純マトリクス型有機ＥＬ表示装置の製造方法。
4. 基板上に設けられた有機質層と、
   前記有機質層の上に直接設けられた導電膜をパターニングして形成された透明な第１の電極と、
   前記第１の電極の上に設けられた有機発光層と、
   前記有機発光層の上に形成された第２の電極とを備え、
   前記有機質層中の水又は有機物が乾燥除去されている単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子。
5. 基板上に設けられた有機質層と、
   前記有機質層の上に設けられた複数の透明な第１の電極と、
   前記有機質層と前記第１の電極の間に設けられた無機質固体層であって、前記第１の電極間の領域が除去されている無機質固体層と、
   前記第１の電極の上に設けられた有機発光層と、
   前記有機発光層の上に形成された第２の電極とを備え、
   前記有機質層中の水又は有機物が乾燥除去されている単純マトリクス型有機ＥＬ表示素子。
6. 前記無機質固体層が酸化ケイ素層を有する請求項５記載の単純マトリクス型有機ＥＬ表示装置。
7. 前記無機質固体層が前記酸化ケイ素膜の上に設けられた酸化ジルコニウム層をさらに有する請求項６記載の単純マトリクス型有機ＥＬ表示装置。
   

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