JP2008218343A - Manufacturing method of organic electroluminescent light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL発光装置の製造方法に関する。より詳細には、有機EL層からの発光を効率よく外部へと放出するためのパターン化された高屈折率層を有する有機EL発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an organic EL light emitting device. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an organic EL light emitting device having a patterned high refractive index layer for efficiently emitting light emitted from an organic EL layer to the outside.
近年、有機EL素子は実用化に向けての研究が活発に行われている。有機EL素子は低電圧で高い電流密度が実現できるために高い発光輝度および発光効率を実現することが期待され、特に高精細なマルチカラーまたはフルカラー表示が可能な有機多色ELディスプレイの実用化が期待されている。しかしながら、有機EL層における発光が無指向性であることに加えて、発光体の屈折率構造に起因して、有機EL層からの発光の全てを外部に取り出すことができず、発光効率の低下を招いているのが現状である。 In recent years, organic EL devices have been actively researched for practical use. Organic EL elements are expected to achieve high luminance and luminous efficiency because they can achieve high current density at low voltage, and the practical application of organic multi-color EL displays capable of high-definition multi-color or full-color display is expected. Expected. However, in addition to the non-directional light emission in the organic EL layer, not all of the light emitted from the organic EL layer can be taken out due to the refractive index structure of the light emitter, resulting in a decrease in light emission efficiency. Is inviting.
発光の外部取り出し効率の向上に関して、基板上に回折格子構造を形成することが提案されている(特許文献1参照)。また、回折格子構造の製造方法として、低屈折率材料に対する高屈折率材料のパターン状ドーピングによる方法(特許文献2参照)、あるいは、パターン化されたフォトレジスト材料の焼成または湿式エッチングによる方法(特許文献3参照)が提案されている。さらに、無機化合物からなる高屈折率部と、気体または真空を含む微細空間層とがパターン状に配置された構造が提案されている(特許文献4参照)。 In order to improve the external extraction efficiency of light emission, it has been proposed to form a diffraction grating structure on a substrate (see Patent Document 1). Further, as a manufacturing method of the diffraction grating structure, a method by pattern doping of a high refractive index material with respect to a low refractive index material (see Patent Document 2), or a method by baking or wet etching of a patterned photoresist material (Patent Document 2) Document 3) has been proposed. Furthermore, a structure in which a high refractive index portion made of an inorganic compound and a fine space layer containing gas or vacuum are arranged in a pattern has been proposed (see Patent Document 4).
しかしながら、回折格子構造の導入に関しては、微細な凹凸を形成するための製造工程の複雑化、あるいは、回折格子をなす凹凸構造上への有機EL素子の形成による耐久性および信頼性の低下が問題視されている。 However, regarding the introduction of the diffraction grating structure, there is a problem in that the manufacturing process for forming fine irregularities is complicated, or the durability and reliability are lowered due to the formation of the organic EL element on the irregular structure forming the diffraction grating. Is being viewed.
基板とは反対側の面に発光を取り出す有機EL素子の上に提案されている回折格子構造を作製しようとする場合、パターン形成の際のエッチング(湿式および乾式)条件またはドーピングまたは焼成などの過酷な作製条件による有機EL素子の特性低下が懸念される。特に、有機EL素子の光取り出し側面に色変換層を設けた色変換方式の有機EL発光装置においては、有機EL素子に加えて色変換層の特性低下が懸念される。 When an attempt is made to produce a proposed diffraction grating structure on an organic EL element that extracts light emission on the surface opposite to the substrate, etching (wet and dry) conditions during pattern formation or severe conditions such as doping or baking There is a concern that the characteristics of the organic EL element may deteriorate due to various manufacturing conditions. In particular, in a color conversion type organic EL light emitting device in which a color conversion layer is provided on the light extraction side surface of an organic EL element, there is a concern that the characteristics of the color conversion layer may deteriorate in addition to the organic EL element.
したがって、本発明が解決しようとする課題は、有機EL素子および色変換層の特性を低下させることなしに、複数の部分からなるパターン状(好ましくは回折格子状)の構造を有する高屈折率層を提供することができる有機EL発光装置の製造方法を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a high refractive index layer having a pattern-like (preferably diffraction grating-like) structure composed of a plurality of portions without deteriorating the characteristics of the organic EL element and the color conversion layer. It is providing the manufacturing method of the organic electroluminescent light emitting device which can provide.
本発明の有機EL発光装置の製造方法は、
(a) 支持体上に、反射電極、有機EL層および透明電極をこの順に有する有機EL素子を形成する工程と、
(b) 有機EL素子上に蒸着法によって色変換層を形成する工程と、
(c) 色変換層の上にバリア層を形成する工程と、
(d) バリア層の上に高屈折率材料層を積層する工程と、
(e) 高屈折率材料層をパターニングして、複数の部分からなる高屈折率層を形成する工程と
を含み、工程(e)が、前記高屈折率材料層の上面にドライプロセスにて不連続膜を形成し、該不連続膜をマスクとして高屈折率材料層のエッチングを行うことにより実施されることを特徴とする。ここで、不連続膜および/またはバリア層が、インジウムまたは亜鉛を含む酸化物、Al2O3、ZrO2、TiO2からなる群から選択される化合物を用いて形成されていてもよい。また、高屈折率材料層は、金属窒化物、金属酸化物、または金属酸窒化物を用いて形成されていてもよい。
The manufacturing method of the organic EL light emitting device of the present invention is as follows:
(A) forming an organic EL element having a reflective electrode, an organic EL layer and a transparent electrode in this order on a support;
(B) forming a color conversion layer on the organic EL element by vapor deposition;
(C) forming a barrier layer on the color conversion layer;
(D) laminating a high refractive index material layer on the barrier layer;
(E) patterning the high-refractive index material layer to form a high-refractive index layer having a plurality of portions, and the step (e) is performed on the upper surface of the high-refractive index material layer by a dry process. The present invention is carried out by forming a continuous film and etching the high refractive index material layer using the discontinuous film as a mask. Here, the discontinuous film and / or the barrier layer may be formed using a compound selected from the group consisting of an oxide containing indium or zinc, Al 2 O 3 , ZrO 2 , and TiO 2 . The high refractive index material layer may be formed using metal nitride, metal oxide, or metal oxynitride.
本発明の有機EL発光装置の製造方法の変形例として、前記バリア層を、色変換層の上に形成される第1バリア層と、第1バリア層の上に形成される第2バリア層とから構成してもよい。本変形例においては、第2バリア層をインジウムまたは亜鉛を含む酸化物、またはAl、ZrおよびTiからなる群から選択される元素を含む酸化物を用いて形成するができ、および第1バリア層を、金属窒化物、金属酸化物、または金属酸窒化物を用いて形成することができる。 As a modification of the method for manufacturing the organic EL light emitting device of the present invention, the barrier layer includes a first barrier layer formed on the color conversion layer, and a second barrier layer formed on the first barrier layer. You may comprise. In this modification, the second barrier layer can be formed using an oxide containing indium or zinc, or an oxide containing an element selected from the group consisting of Al, Zr and Ti, and the first barrier layer Can be formed using metal nitride, metal oxide, or metal oxynitride.
本発明の有機EL発光装置の製造方法は、工程(e)に引き続いて、
(f) 透明支持体上にカラーフィルタ層を形成して、カラーフィルタを得る工程と、
(g) 工程(e)で得られた積層体と、工程(f)で得られるカラーフィルタを、カラーフィルタ層と高屈折率層とが対向するようにして貼り合わせる工程と
をさらに含んでもよい。
In the manufacturing method of the organic EL light emitting device of the present invention, following the step (e),
(F) forming a color filter layer on the transparent support to obtain a color filter;
(G) You may further include the process of bonding the laminated body obtained at the process (e), and the color filter obtained at the process (f) so that a color filter layer and a high refractive index layer may oppose. .
以上のような構成をとることにより、下にある有機EL層あるいは色変換層などの蒸着法によって形成される層に対してダメージを与えることなしに、簡便な方法によって複数の部分からなるパターン状の高屈折率層を形成することが可能となる。 By taking the above-described configuration, a pattern formed of a plurality of parts can be formed by a simple method without damaging a layer formed by an evaporation method such as an underlying organic EL layer or a color conversion layer. It is possible to form a high refractive index layer.
本発明の有機EL発光装置の製造方法は、
(a) 支持体上に、反射電極、有機EL層および透明電極をこの順に有する有機EL素子を形成する工程と、
(b) 有機EL素子上に蒸着法によって色変換層を形成する工程と、
(c) 色変換層の上にバリア層を形成する工程と、
(d) バリア層の上に高屈折率材料層を積層する工程と、
(e) 高屈折率材料層をパターニングして、複数の部分からなる高屈折率層を形成する工程と
を含み、工程(e)が、前記高屈折率材料層の上面にドライプロセスにて不連続膜を形成し、該不連続膜をマスクとして高屈折率材料層のエッチングを行うことにより実施されるを特徴とする。以下、本発明を図1を参照しながら説明する。
The manufacturing method of the organic EL light emitting device of the present invention is as follows:
(A) forming an organic EL element having a reflective electrode, an organic EL layer and a transparent electrode in this order on a support;
(B) forming a color conversion layer on the organic EL element by vapor deposition;
(C) forming a barrier layer on the color conversion layer;
(D) laminating a high refractive index material layer on the barrier layer;
(E) patterning the high-refractive index material layer to form a high-refractive index layer having a plurality of portions, and the step (e) is performed on the upper surface of the high-refractive index material layer by a dry process. The present invention is characterized in that a continuous film is formed and the high refractive index material layer is etched using the discontinuous film as a mask. Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG.
図1(a)は、工程(d)終了時点の、支持体10の上に、有機EL素子20、色変換層30、バリア層40、およびパターン化されていない高屈折率材料層52が積層されている状態を示す図である。
In FIG. 1A, the
工程(a)においては、支持体10の上に、反射電極、有機EL層および透明電極をこの順に含む有機EL素子20を形成する。
In the step (a), the
(支持体)
本発明において、支持体10は、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース(TAC)、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース等のセルロースエステル;ポリアミド;ポリカーボネート;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリスチレン;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリエーテルイミド;ポリオキシエチレン;ノルボルネン樹脂などの高分子材料を用いて形成することができ、およびガラス;シリコンなどの半導体;あるいはセラミックのような光学的に不透明な材料を用いて形成することもできる。高分子材料を用いる場合、支持体10は剛直であっても可撓性であってもよい。
(Support)
In the present invention, the
(反射電極)
反射電極は、高反射率の金属(Al、Ag、Mo、W、Ni、Crなど)、アモルファス合金(NiP、NiB、CrP、CrBなど)、微結晶性合金(NiAlなど)を用いて、蒸着法、スパッタ法などのドライプロセスによって形成することができる。
(Reflective electrode)
The reflective electrode is vapor-deposited using a highly reflective metal (Al, Ag, Mo, W, Ni, Cr, etc.), an amorphous alloy (NiP, NiB, CrP, CrB, etc.), or a microcrystalline alloy (NiAl, etc.). It can be formed by a dry process such as sputtering or sputtering.
(有機EL層)
有機EL層は、少なくとも有機発光層を含み、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および/または電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、有機EL素子は下記のような層構造からなるものが採用される(陽極および陰極は、反射電極または透明電極のいずれかである)。
(Organic EL layer)
The organic EL layer includes at least an organic light emitting layer and has a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer and / or an electron injection layer are interposed as required. Specifically, an organic EL element having the following layer structure is adopted (the anode and the cathode are either a reflective electrode or a transparent electrode).
(1)陽極/有機発光層/陰極
(2)陽極/正孔注入層/有機発光層/陰極
(3)陽極/有機発光層/電子注入層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/有機発光層/電子注入層/陰極
(5)陽極/正孔輸送層/有機発光層/電子注入層/陰極
(6)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子注入層/陰極
(7)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(1) Anode / organic light emitting layer / cathode (2) Anode / hole injection layer / organic light emitting layer / cathode (3) Anode / organic light emitting layer / electron injection layer / cathode (4) Anode / hole injection layer / organic Light emitting layer / electron injection layer / cathode (5) Anode / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / cathode (6) Anode / hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / Cathode (7) Anode / hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode
有機EL層を構成する各層の材料としては、公知のものが使用される。また、有機EL層を構成する各層は、蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。たとえば、青色から青緑色の発光を得るための有機発光層の材料としては、たとえばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料が好ましく使用される。 As a material of each layer constituting the organic EL layer, known materials are used. Moreover, each layer which comprises an organic EL layer can be formed using the arbitrary methods known in the said techniques, such as a vapor deposition method. For example, organic light-emitting layer materials for obtaining blue to blue-green light emission include fluorescent brighteners such as benzothiazole, benzimidazole, and benzoxazole, metal chelated oxonium compounds, and styrylbenzene. Materials such as compounds and aromatic dimethylidin compounds are preferably used.
(透明電極)
透明電極は、ITO、酸化スズ、酸化インジウム、IZO、酸化亜鉛、亜鉛−アルミニウム酸化物、亜鉛−ガリウム酸化物、またはこれらの酸化物に対してF、Sbなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物を用いて形成することができる。透明電極は、蒸着法、スパッタ法または化学気相堆積(CVD)法を用いて形成され、好ましくはスパッタ法を用いて形成される。
(Transparent electrode)
The transparent electrode is made of ITO, tin oxide, indium oxide, IZO, zinc oxide, zinc-aluminum oxide, zinc-gallium oxide, or a conductive transparent metal obtained by adding a dopant such as F or Sb to these oxides. It can be formed using an oxide. The transparent electrode is formed using a vapor deposition method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition (CVD) method, and is preferably formed using a sputtering method.
(陰極バッファ層)
なお、陰極(反射電極または透明電極のいずれか)と有機EL層との界面に陰極バッファ層を設けて、電子注入効率を向上させてもよい。陰極バッファ層の材料としては、Li、Na、K、またはCsなどのアルカリ金属、Ba、Srなどのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などを用いることができるが、それらに限定されるものではない。陰極バッファ層の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には10nm以下であることが好ましい。
(Cathode buffer layer)
Note that a cathode buffer layer may be provided at the interface between the cathode (either the reflective electrode or the transparent electrode) and the organic EL layer to improve the electron injection efficiency. As a material for the cathode buffer layer, an alkali metal such as Li, Na, K, or Cs, an alkaline earth metal such as Ba or Sr, an alloy containing them, a rare earth metal, or a fluoride of these metals may be used. Yes, but not limited to them. The thickness of the cathode buffer layer can be appropriately selected in consideration of the driving voltage, transparency, and the like, but in a normal case, the thickness is preferably 10 nm or less.
本発明の有機EL素子20は、独立して制御される複数の発光部を有してもよい。たとえば、反射電極および透明電極の両方を複数のストライプ状部分電極から形成し、反射電極を構成するストライプ状部分電極が延びる方向と透明電極を構成するストライプ状部分電極が延びる方向とを交差(好ましくは直交)させて、パッシブマトリクス駆動される独立した複数の発光部を有する有機EL素子20を形成することができる。あるいはまた、支持体10上に複数のスイッチング素子を形成し、該スイッチング素子と1対1に接続される複数の部分からなる反射電極を形成し、および共通電極として機能する一体型の透明電極を形成することによって、アクティブマトリクス駆動型の複数の発光部を有する有機EL素子20を形成してもよい。さらに、パッシブおよびアクティブマトリクス駆動のために複数の部分電極からなる反射電極を形成する場合には、絶縁性金属酸化物(TiO2、ZrO2、AlOxなど)あるいは絶縁性金属窒化物(AlN、SiNなど)などを用いて、該複数の部分電極の間隙に絶縁膜を形成してもよい。
The
工程(b)において、有機EL素子20の上に色変換層30を形成する。
In the step (b), the
(色変換層)
本発明における色変換層30は、1種または複数種の色変換色素から形成される層であり、好ましくは1μm以下、より好ましくは200nm〜1μmの膜厚を有する。色変換層30は、ドライプロセス、好ましくは蒸着法(抵抗加熱および電子ビーム加熱を含む)によって形成される。複数種の色変換色素を用いて色変換層30を形成する場合、複数種の色変換色素を所定の比率で混合した予備混合物をあらかじめ作製し、その予備混合物を用いて共蒸着を行ってもよい。あるいはまた、複数種の色変換色素を別個の加熱部位に配置し、それぞれの色変換色素を別個に加熱して共蒸着を行ってもよい。特に複数種の色変換色素の間に特性(蒸着速度、蒸気圧など)の大きな差が存在する場合、後者の方法が有効である。
(Color conversion layer)
The
色変換層30を形成するための色変換色素としては、3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2−ベンゾイミダゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、クマリン135などのクマリン系色素;ソルベントイエロー43、ソルベントイエロー44のようなナフタルイミド系色素;4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM−1、(I))、DCM−2(II)、およびDCJTB(III)などのシアニン色素;ローダミンB、ローダミン6Gなどのキサンテン系色素;ピリジン1などのピリジン系色素;4,4−ジフルオロ−1,3,5,7−テトラフェニル−4−ボラ−3a,4a−ジアザ−s−インダセン(IV)、ルモゲンFレッド、ナイルレッド(V)などを用いることができる。
Examples of the color conversion dye for forming the
工程(c)において、色変換層30の上にバリア層40を形成する。
In step (c), the
(バリア層)
バリア層40は、高屈折率材料層52のドライエッチングの際に、エッチングが進行しないか、または高屈折率材料層52に比較してエッチングの進行が遅い(すなわち選択比が高い)層である。また、最終的に有機EL層を発して色変換層30を透過する光の通過経路となるために、バリア層40は光学的に透明であることが望ましい。高屈折率材料層52のドライエッチングの条件に依存するが、たとえば、ドライエッチングをフッ素を含有するエッチングガスを用いる反応性イオンエッチング(RIE)にて実施する場合、インジウムまたは亜鉛を含む酸化物、Al2O3、ZrO2およびTiO2からなる群から選択される化合物を用いてバリア層40を形成することができる。好ましい酸化物は、酸化インジウム、酸化亜鉛、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)、インジウム−スズ酸化物(ITO)などの透明導電性酸化物を含む。バリア層40は、スパッタ法、CVD法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて、インジウムまたは亜鉛を含む酸化物の膜を堆積させることによって形成することができる。ドライエッチングを停止させ、その下に形成されている層を保護するために、本発明のバリア層40は、5nm以上、好ましくは10nm以上の膜厚を有する。
(Barrier layer)
The
工程(d)において、バリア層40の上に高屈折率材料層52をパターン化せずに堆積させる。
In step (d), a high refractive
(高屈折率材料層、高屈折率層)
本発明の高屈折率材料層52は、金属窒化物、金属酸化物、金属酸窒化物、を含み、好ましくは酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどを用いて形成することができる。より好ましくは、窒化シリコンが用いられる。CVD法、蒸着法などのドライプロセスを用いて、これら材料を堆積させることができる。高屈折率材料層52は、通常1μm以上、より好ましくは1〜5μmの膜厚にて堆積される。
(High refractive index material layer, high refractive index layer)
The high refractive
工程(e)において、高屈折率材料層52のパターン化を行って、高屈折率層50を形成して、有機EL発光装置を得る。
In the step (e), the high refractive
高屈折率材料層52のパターニング方法としては、エッチング選択比のとれる材質から成るマスクを用いてエッチングする方法が挙げられる。高精細な形状を容易に形成できることから、フォトレジストをマスクに用いる方法が一般的に広く行われている。しかしながら、本発明の構成においては、高屈折率材料層52の下に有機EL素子20が存在しており、バリア層40が配設してあるとはいえ、ピンホールの影響を完全に排除することは高難度であるので、水分を含むウエットプロセスは可能な限り避けることが好ましい。
As a patterning method of the high refractive
そこで、本発明ではドライプロセスを用いて形成した不連続膜60をエッチングマスクとして用いる。不連続膜60を形成するための材料は、高屈折率材料層52を形成する材料とのエッチング選択比が取れ、かつ後述の方法で不連続な膜が形成可能な材料であることが求められる。たとえば、高屈折率材料層52(高屈折率層50)をSiNを用いて形成する場合には、インジウムまたは亜鉛を含む酸化物、Al2O3、ZrO2、TiO2からなる群から選択される化合物を用いて不連続膜60を形成することが可能である。このような材料を用いることにより、不連続膜60を透明、かつ高屈折率とすることができるため、エッチング後に不連続膜60を敢えて除去せずとも発光装置を機能させることが可能となる。不連続膜60を除去しても良いことは言うまでもない。
Therefore, in the present invention, the
不連続膜60の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、CVD法等のドライプロセスによる製膜の初期段階を用いる方法が挙げられる。それら方法の中でも、下地への密着性の確保および緻密なグレーンの形成が可能な点からスパッタ法がより好適であると考えている。ただし、スパッタ法は、他の製膜方法に比較して薄膜が島状構造から連続構造となる臨界膜厚が小さいため、膜厚の制御を厳密に行う必要がある。なお、本発明における不連続膜60の膜厚とは、不連続膜膜厚を平均化した厚さを意味する。スパッタ法における臨界膜厚は、使用する材料に依存する。たとえば、ITOを用いるスパッタ法においては、その膜厚を10〜30nm程度に制御することによって不連続膜60を形成することができる。
Examples of the method for forming the
本発明における不連続膜60は、複数の島状部分から構成される。複数の島状部分のそれぞれは、直径200〜500nmを有する円形、あるいは相当する楕円形の上面形状を有することが望ましい。複数の島状部分のそれぞれは、隣接する島状部分から200〜500nmの間隔をおいて配列されていることが望ましい。本発明においては、複数の島状部分が高屈折率材料層52の全面にわたって均一の寸法および間隔を有して整列されていなくてもよく、前述の範囲内で変動する寸法および間隔を有して配列されていてもよい。
The
次いで、得られた不連続膜60をマスクとして用い、バリア層40をエッチストップと層として用いて、高屈折材料層52をパターン状にエッチングする。種々の方法によるエッチングの中でも、ドライエッチング、特にフッ素を含有するエッチングガスを用いる反応性イオンエッチング(RIE)を使用することが便利である。用いることができるフッ素を含有するエッチングガスは、たとえば、CF4、CHF3、CClF3、CCl3F、C2F6、C3F8、C3F6、C4F10、NF3、SF6、HFなどを含む。
Next, using the obtained
得られる高屈折率層50は、直径が200〜500nm、高さが1μm以上の柱状形状が200〜500nmのギャップで配列された複数の部分から構成される。図2に示すように、高屈折率層50を構成する複数の部分がバリア層40の全面にわたって均一の寸法および間隔を有して整列されていなくてもよく、前述の範囲内で変動する寸法および間隔を有して配列されていてもよい。上述の方法によって得られる高屈折率層50は、有機EL素子20を斜め方向に出射した光を一次の回折によってより垂直に近い方向へと偏向する機能を発揮する。
The obtained high
本発明においては、工程(e)に引き続いて、
(f) 透明支持体上にカラーフィルタ層を形成して、カラーフィルタを得る工程と、
(g) 工程(e)で得られた積層体と、工程(f)で得られるカラーフィルタを、カラーフィルタ層と高屈折率層とが対向するようにして貼り合わせる工程と
を実施して、カラーフィルタを含む有機EL発光装置を製造することもできる。
In the present invention, following the step (e),
(F) forming a color filter layer on the transparent support to obtain a color filter;
(G) performing the step of bonding the laminate obtained in the step (e) and the color filter obtained in the step (f) so that the color filter layer and the high refractive index layer face each other; An organic EL light emitting device including a color filter can also be manufactured.
最初に、工程(f)において、別個の透明支持体70の上にカラーフィルタ層80を形成する。カラーフィルタ層80は1種類であってもよいし、複数種を整列されたものであってもよい。カラーフィルタ層70は、フラットパネルディスプレイ用としている市販の材料および既知の方法を用いて形成することが可能である。また、本実施形態における透明支持体70は、ガラス、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース(TAC)、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース等のセルロースエステル;ポリアミド;ポリカーボネート;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリスチレン;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリエーテルイミド;ポリオキシエチレン;ノルボルネン樹脂などの高分子材料であってもよい。高分子材料を用いる場合、支持体60は剛直であっても可撓性であってもよい。光学的に透明であるとは、可視光に対して80%以上、好ましくは86%以上の透過率を有することを意味する。
First, in step (f), a
最後に工程(g)において、工程(e)で得られた高屈折率層50を含む積層体と、工程(f)で得られたカラーフィルタ層80/透明支持体70の積層体とを、高屈折率層50(不連続膜60)とカラーフィルタ層80とを対向させて貼り合わせることによって、図1(d)に示される有機EL発光装置を形成する。
Finally, in the step (g), the laminate including the high
貼り合わせは、透明支持体70または支持体10の周縁部に設けた接着剤層90を使用して実施することができる。接着剤層90は、適切な接着剤(たとえばUV硬化型接着剤など)を含み、任意選択的に支持体10/透明支持体70間の距離を画定するスペーサ粒子(たとえば、ガラスビーズなど)を含んでもよい。あるいはまた、周縁部に設けた接着剤層90以外の既知の方法を用いて両積層体の貼り合わせを行ってもよい。
Bonding can be performed by using the
工程(g)を行う雰囲気を選択することによって、高屈折率層50のパターンの間隙に充填される気体を選択することができる。たとえば、空気、N2、またはAr等の不活性気体を使用することができる。あるいはまた、高屈折率層の材料よりも小さい屈折率を有する液体または固体を充填してもよい。
By selecting the atmosphere in which the step (g) is performed, it is possible to select the gas that fills the gaps in the pattern of the high
本発明の方法においては、前述のような複数の独立した発光部を有する有機EL素子20を使用する場合には、該発光部の位置に対応させて複数種のカラーフィルタ層70を整列配置することによって多色表示が可能なディスプレイデバイスを製作することができる。
In the method of the present invention, when the
本発明の変形例として、図3(a)〜(d)に示すように、バリア層40を複数の層から構成することができる。たとえば、色変換層30の上に、第1バリア層42および第2バリア層44を積層して、バリア層40として機能させることができる。本変形例においては、工程(c)のバリア層40の形成を除く他の工程((a)、(b)、(d)〜(g))は、前述のように実施することができる。
As a modification of the present invention, as shown in FIGS. 3A to 3D, the
色変換層30の形成の後に、第1バリア層42を形成する。第1バリア層42は、穏和な条件下で堆積させることができ、同時に下に存在する色変換層30などを保護するための層である。第1バリア層42は、最終的に有機EL層を発して色変換層30を透過する光の通過経路となるために、光学的に透明であることが望ましい。しかしながら、第1バリア層42は高屈折率材料層52のパターン化の際のエッチストップ層として機能する必要はなく、金属窒化物、金属酸化物、金属酸窒化物、を含み、好ましくは酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどを用いて、CVD法、蒸着法などのドライプロセスによって形成することができる。本発明においては、窒化シリコンを用いることが好ましく、および窒化シリコンをCVD法によって堆積させることがより好ましい。第1バリア層42は、1〜5μmの膜厚を有することができる。第1バリア層42は、その下にある色変換層30以下の層を覆うように形成してもよい。
After the formation of the
次いで、第1バリア層42の上に第2バリア層44を積層する。第2バリア層44は、単一層である場合のバリア層40と同様に、高屈折率材料層52のパターン化の際のエッチストップ層として機能する層である。また、最終的に有機EL層を発して色変換層30を透過する光の通過経路となるために、第2バリア層44もまた光学的に透明であることが望ましい。高屈折率材料層52のドライエッチングの条件に依存するが、たとえば、ドライエッチングをフッ素を含有するエッチングガスを用いる反応性イオンエッチング(RIE)にて実施する場合、インジウムまたは亜鉛を含む酸化物、Al2O3、ZrO2およびTiO2からなる群から選択される化合物を用いて第2バリア層44を形成することができる。好ましい酸化物は、酸化インジウム、酸化亜鉛、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)、インジウム−スズ酸化物(ITO)などの透明導電性酸化物を含む。第2バリア層44は、スパッタ法、CVD法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて、インジウムまたは亜鉛を含む酸化物の膜を堆積させることによって形成することができる。ドライエッチングを停止させ、その下に形成されている層を保護するために、本発明の第2バリア層44は、5nm以上、好ましくは10nm以上の膜厚を有する。
Next, the
本変形例においては、バリア層40を第1バリア層42と第2バリア層44との積層構造とすることによって、第1バリア層42に対して下層の保護機能を、第2バリア層44に対してエッチストップ機能を分担させることによって、それら両機能を高いレベルで満足させることがより容易になる。
In this modification, the
(実施例1)
支持体10としてのガラス上に、スパッタ法を用いて膜厚30nmのAg膜を堆積させ、フォトリソグラフ法によるパターニングを行い、幅2mmのストライプ状の反射電極を形成した。
(Example 1)
On the glass as the
次いで、反射電極を形成した支持体を抵抗加熱蒸着装置内に設置し、マスクを使用して反射電極上に膜厚1.5nmのLiを堆積させて陰極バッファ層を形成した。引き続いて、抵抗加熱蒸着装置を用いて、電子輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層の4層を順次堆積させて、有機EL層を得た。製膜の際の真空槽内圧を1×10−4Paまで減圧した。それぞれの層は0.1nm/sの蒸着速度で堆積され、電子輸送層として膜厚20nmのAlq3、発光層として膜厚30nmのDPVBi、正孔輸送層として膜厚10nmのα−NPD、および正孔注入層として膜厚100nmの銅フタロシアニン(CuPc)を用いた。引き続いて、膜厚5nmのMgAgを堆積させて、透明電極形成時のダメージ緩和層を形成した。 Next, the support on which the reflective electrode was formed was placed in a resistance heating vapor deposition apparatus, and a 1.5-nm-thick Li film was deposited on the reflective electrode using a mask to form a cathode buffer layer. Subsequently, four layers of an electron transport layer / a light-emitting layer / a hole transport layer / a hole injection layer were sequentially deposited using a resistance heating vapor deposition apparatus to obtain an organic EL layer. The pressure inside the vacuum chamber during film formation was reduced to 1 × 10 −4 Pa. Each layer is deposited at a deposition rate of 0.1 nm / s, and Alq3 with a thickness of 20 nm as an electron transport layer, DPVBi with a thickness of 30 nm as a light emitting layer, α-NPD with a thickness of 10 nm as a hole transport layer, and positive As the hole injection layer, copper phthalocyanine (CuPc) having a thickness of 100 nm was used. Subsequently, MgAg having a film thickness of 5 nm was deposited to form a damage mitigating layer when forming the transparent electrode.
有機EL層を成膜した積層体を、真空を破ることなしに対向スパッタ装置へと移動させた。メタルマスクを配置して膜厚100nmのIZOを堆積させ、反射電極のストライプと直交する方向に延びる、幅2mmのストライプ形状の透明電極を形成し、反射電極/有機EL層/透明電極の積層構造を有し、2mm×2mmの発光部を有する有機EL素子20を得た。
The laminate on which the organic EL layer was formed was moved to the counter sputtering apparatus without breaking the vacuum. A metal mask is disposed to deposit IZO having a thickness of 100 nm to form a transparent electrode having a stripe shape with a width of 2 mm extending in a direction orthogonal to the stripe of the reflective electrode, and a laminated structure of the reflective electrode / organic EL layer / transparent electrode Thus, an
次いで、真空を破ることなしに有機EL素子20を形成した積層体を抵抗加熱蒸着装置へと搬送し、クマリン6およびDCM−2からなる色変換層30を作製した。クマリン6およびDCM−2を蒸着装置内の別個の坩堝にて加熱する共蒸着によって、膜厚300nmの色変換膜を作製した。この際に、クマリン6の蒸着速度を0.3nm/s、DCM−2の蒸着速度を0.005nm/sとなるように、それぞれの坩堝の加熱温度を制御した。本実施例の色変換層30は、色変換層30の総構成分子数を基準として2モル%のDCM−2を含んだ(クマリン6:DCM−2のモル比が49:1である)。
Next, the laminate in which the
色変換層30を含む積層体を、真空を破ることなしに対向スパッタ装置へと移動させ、色変換層30の上に、膜厚1μmのIZOを堆積させ、バリア層40を形成した。
The laminated body including the
さらに、バリア層40を含む積層体を、真空を破ることなしにプラズマCVD装置へと移動させ、原料ガスとしてモノシラン(SiH4)、アンモニア(NH3)および窒素(N2)を用いるプラズマCVD法を用いて、膜厚1μmの窒化シリコン(SiN、屈折率1.8)を堆積させて、高屈折率材料層52を形成した。ここで、SiNを堆積する際に、バリア層40が形成されている積層体の温度を100℃以下に維持した。
Further, the laminated body including the
次に、DCマグネトロンスパッタ法を用いて、高屈折率材料層52の上面に膜厚15nmのIZOからなる島状構造の不連続膜60を形成した。高屈折率材料層52が形成されている積層体を搬送速度460mm/minで搬送しつつ、不連続膜60を形成した。この際に、高屈折率材料層52が形成されている積層体の温度を60℃以下に維持し、スパッタガスとして、酸素分圧0.5%のガスを用いた。
Next, an island-like
次いで、エッチングガスとしてCF4を用いる反応性イオンエッチングによって、高屈折率材料層52のパターン化を実施し、平均直径300nm、平均ギャップ200nm、膜厚0.6umの高屈折率層構造を形成した。
Next, the high refractive
次に、透明ガラス基板70に、赤色カラーフィルタ材料(CR7001、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ製)を塗布して、有機EL素子20の発光部に相当する位置に2mm×2mmの寸法を有する膜厚1.5μmの赤色カラーフィルタ層80を形成した。
Next, a red color filter material (CR7001, manufactured by FUJIFILM Electronics Materials) is applied to the
そして、酸素濃度5ppm以下、水分濃度5ppm以下の貼り合わせ装置内において、赤色カラーフィルタ層を含む積層体の透明ガラス基板の周縁部にエポキシ系紫外線硬化型接着剤を用いて接着剤層90を形成し、赤色カラーフィルタ層80上に低粘度熱硬化型エポキシ接着剤を滴下した。有機EL素子20を含む積層体を、高屈折率層50が下を向いて赤色カラーフィルタ層80に対向するように配置し、装置内を約10Paまで減圧した後に、有機EL素子20の発光部と赤色カラーフィルタ層80との位置を合わせて両積層体を貼り合わせ、装置内を大気圧に戻した。これにより、低粘度熱硬化型エポキシ接着剤は、接着剤層90の内側全面に広がった。
Then, in the bonding apparatus having an oxygen concentration of 5 ppm or less and a moisture concentration of 5 ppm or less, an
次に、マスクを用いて接着剤層90のみに紫外線を照射して仮硬化させた後、加熱炉に入れて1時間にわたって80℃に加熱し、30分間にわたって炉内で自然冷却後に取り出し、有機EL発光装置を得た。なお、別途に同様の条件で硬化させた低粘度熱硬化型エポキシ接着剤の硬化後の屈折率は1.5であった。また、支持体10と透明支持体70との間隔は5μmであった。
Next, after only the
(比較例1)
高屈折率層50を形成しなかったことを除いて、実施例1と同様にして有機EL発光装置を得た。
(Comparative Example 1)
An organic EL light emitting device was obtained in the same manner as in Example 1 except that the high
(評価)
上記の各実施例および比較例で得られた有機EL素子に対して、同一電流密度(0.1A/cm2)を流した際の効率(cd/A)を測定した。なお、第1表においては、比較例1の電流効率を1とした相対値を示した。
(Evaluation)
The efficiency (cd / A) when the same current density (0.1 A / cm 2 ) was passed was measured for the organic EL elements obtained in the above Examples and Comparative Examples. In Table 1, relative values with the current efficiency of Comparative Example 1 as 1 are shown.
上記の結果より、高屈折率層を有する本発明の有機EL発光装置は高屈折率層を持たない比較例の装置に比較して高い電流効率を得られることがわかる。これは高屈折率層の存在によって光の取り出し効率が向上した結果であると考えている。 From the above results, it can be seen that the organic EL light-emitting device of the present invention having a high refractive index layer can obtain a higher current efficiency than a comparative device having no high refractive index layer. This is considered to be a result of improved light extraction efficiency due to the presence of the high refractive index layer.
10 支持体
20 有機EL素子
30 色変換層
40 バリア層
42 第1バリア層
44 第2バリア層
50 高屈折率層
52 高屈折率材料層
60 不連続膜
70 透明支持体
80 カラーフィルター層
90 接着剤層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
(a) 支持体上に、反射電極、有機EL層および透明電極をこの順に有する有機EL素子を形成する工程と、
(b) 有機EL素子上に蒸着法によって色変換層を形成する工程と、
(c) 色変換層の上にバリア層を形成する工程と、
(d) バリア層の上に高屈折率材料層を積層する工程と、
(e) 高屈折率材料層をパターニングして、複数の部分からなる高屈折率層を形成する工程と
を含み、
工程(e)が、前記高屈折率材料層の上面にドライプロセスにて不連続膜を形成し、該不連続膜をマスクとして高屈折率材料層のエッチングを行うことにより実施されることを特徴とする有機EL発光装置の製造方法。 A method of manufacturing an organic EL light emitting device,
(A) forming an organic EL element having a reflective electrode, an organic EL layer and a transparent electrode in this order on a support;
(B) forming a color conversion layer on the organic EL element by vapor deposition;
(C) forming a barrier layer on the color conversion layer;
(D) laminating a high refractive index material layer on the barrier layer;
(E) patterning the high refractive index material layer to form a high refractive index layer comprising a plurality of portions,
The step (e) is carried out by forming a discontinuous film on the upper surface of the high refractive index material layer by a dry process and etching the high refractive index material layer using the discontinuous film as a mask. A method for manufacturing an organic EL light emitting device.
(f) 透明支持体上にカラーフィルタ層を形成して、カラーフィルタを得る工程と、
(g) 工程(e)で得られた積層体と、工程(f)で得られるカラーフィルタを、カラーフィルタ層と高屈折率層とが対向するようにして貼り合わせる工程と
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の有機EL発光装置の製造方法。 Following the step (e),
(F) forming a color filter layer on the transparent support to obtain a color filter;
(G) The method further includes a step of bonding the laminate obtained in the step (e) and the color filter obtained in the step (f) so that the color filter layer and the high refractive index layer face each other. The manufacturing method of the organic electroluminescent light emitting device of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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2007
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