JP2016115465A - 有機発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性の高い有機発光装置を提供する。【解決手段】基板側から、第一電極21、発光層を含む有機化合物層22及び第二電極23がこの順で設けられてなる有機発光素子20を複数有する有機発光装置1であって、前記基板の上に、有機化合物層22の端部の少なくとも一部を覆う無機層30と、を有し、無機層30が、有機発光素子20が有する発光領域20a以外の領域に設けられており、かつ発光領域20aの外側において前記基板の表面又は前記基板の上であって前記有機化合物層の下方の部材と接していることを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、有機発光装置及びその製造方法に関する。
有機発光装置は、基材の上に複数の有機発光素子をライン状あるいはマトリクス状に配列してなる装置である。ここで、互いに異なる色、例えば、赤、緑、青のいずれかの色を発光する有機発光素子を1個ずつ組み合わせて1組の画素を形成するように配置させると、多色表示が可能になる。
また有機発光装置を構成する有機発光素子は、一対の電極と、当該一対の電極の間に配置され少なくとも発光層を有する有機化合物層と、を有している。有機発光素子の発光色は、発光層に含まれる発光材料を適宜選択することによって変えることができる。
有機化合物層及び有機化合物層の上に設けられる電極を形成する方法としては、メタルマスクを用いた真空蒸着法が広く用いられている。その一方で、特許文献1に開示されているように、高精細のメタルマスクを用いずに、フォトリソグラフィを用いて有機化合物層を高い精度で選択的に形成する方法もある。
ところで、有機化合物層は水分に弱く、また水分により有機化合物層が劣化すると、有機発光素子の輝度が劣化することが知られている。そこで有機発光素子を水分から保護する必要があるが、有機発光素子の保護の1つの方策として、特許文献2にあるように、有機発光素子を保護膜で覆う封止法がある。しかしながら、有機発光素子を作製する過程において、真空チャンバー内に存在する異物及びマスクに付着した異物が、基板の搬送過程や成膜中に成膜面に付着することがある。特に有機化合物層となる膜の成膜においては、成膜エリアの外側部分における基板の表面に異物の付着が起こる確率が高い。このため、保護膜を形成する前の有機発光素子に異物が存在することになり、形成した保護膜に水分や酸素の浸入経路が生じてしまう。これは、有機発光素子上と異物上とではSiN保護膜の結晶成長の方向が異なるためである。このように結晶成長方向が異なる2つの結晶が合わさる部分では、保護膜中に隙間が発生したり低密度部ができてしまったりする。このため、当該部分が水分や酸素が浸入しやすい経路となってしまう。
したがって、保護膜の成膜時間を長くすることなく、保護膜に高い防護性能を持たせるためには、保護膜を形成する前に有機発光素子上に存在する異物を取り除いておくことが好ましい。このような課題に対して、特許文献3では、保護膜を形成する前に、ドライ洗浄を行い有機発光素子上の異物を取り除くことが開示されている。
有機発光装置は封止構造を有するが、仮に、その封止構造に欠陥が存在すると、その欠陥から水分が侵入し有機化合物層に到達する。有機化合物層のうち水分が到達した部分は、下地となる部材から剥離する。そして有機化合物層が部分的でも下地となる部材から剥離すると、その剥離を起点として水分の侵入速度が増加する。ここで、有機化合物層の端部は以下に説明する2つの理由により剥離が起こりやすい。1つ目は、一般的に蒸着で形成される有機化合物層の端部は膜厚が薄く、水分にさらされた際に変質されやすく下地となる部材との密着力が弱まりやすくなるからである。2つ目は、有機化合物層の端部は、基板に平行な方向から侵入する横浸透水分に最初に触れる位置にあるためである。
また、有機化合物層のパターニングをフォトリソグラフィによって行う製法のように、プロセス中に、有機化合物層が大気中の水分と触れ外圧にさらされる場合でも、有機化合物層の端部は最も剥離しやすい個所である。
本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、信頼性の高い有機発光装置を提供することにある。
本発明の有機発光装置の第一の態様は、基板側から、第一電極、発光層を含む有機化合物層及び第二電極がこの順で設けられてなる有機発光素子を複数有する有機発光装置であって、
前記基板の上に、前記発光領域を制御する手段と、前記有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆う無機層と、を有し、
前記無機層が、前記発光領域以外の領域に設けられており、かつ前記発光領域の外側において前記基板の表面又は前記基板の上であって前記有機化合物層の下方の部材と接していることを特徴とする。
前記基板の上に、前記発光領域を制御する手段と、前記有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆う無機層と、を有し、
前記無機層が、前記発光領域以外の領域に設けられており、かつ前記発光領域の外側において前記基板の表面又は前記基板の上であって前記有機化合物層の下方の部材と接していることを特徴とする。
また本発明の有機発光装置の第二の態様は、基板側から、第一電極、有機化合物層及び第二電極がこの順で設けられてなる有機発光素子を複数有する有機発光装置であって、
複数の前記第一電極を隔離する隔離部と、前記有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆う無機層と、を有し、
前記第一電極を設ける領域が、前記無機層を設ける領域とは重複することがなく、
前記無機層の少なくとも一部が前記隔離部と接触していること特徴とする。
複数の前記第一電極を隔離する隔離部と、前記有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆う無機層と、を有し、
前記第一電極を設ける領域が、前記無機層を設ける領域とは重複することがなく、
前記無機層の少なくとも一部が前記隔離部と接触していること特徴とする。
本発明によれば、信頼性の高い有機発光装置を提供することができる。即ち、本発明の有機発光装置は、有機化合物層の端部の少なくとも一部を無機層が覆っているため、当該端部における剥離を抑制することができる。
本発明は、基板側から、第一電極、発光層を含む有機化合物層及び第二電極がこの順で設けられてなる有機発光素子を複数有する有機発光装置に係るものである。本発明の有機発光装置において、前記基板の上に、前記有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆う無機層、を有する。また本発明の有機発光装置において、前記無機層は、前記発光領域以外の領域に設けられており、かつ前記発光領域の外側において前記基板の表面又は前記基板の上であって前記有機化合物層の下方の部材と接している。
また本発明の有機発光装置は、上記無機層の他に複数の第一電極を隔離する隔離部を有することがある。係る場合、第一電極を設ける領域は、無機層を設ける領域とは重複することがなく、無機層の少なくとも一部が隔離部と接触している。尚、上述した第一電極とは、基板側に設けられている電極であり、第二電極は基板とは反対側に設けられる電極である。また上述した隔離部は、基板側に複数設けられる第一電極間に設けられる部材である。この隔離部を設けることにより、各第一電極は一定の距離を開けた態様で基板側に設けられる。
以下、図面を適宜参照しながら、本発明の有機発光装置の実施形態について説明する。ただし以下に説明する実施形態は、あくまでも一例であり、本発明は、以下に説明する実施形態に制限されるものではない。また図面において特に図示されなかった部分や、以下の説明において説明がない部分に関しては、当該技術分野の周知あるいは公知の技術を適用することができる。
[第一の実施形態]
図1は、本発明の有機発光装置における第一の実施形態を示す模式図であり、(a)は、平面図、(b)は、(a)中のI−I’断面を示す断面図である。
図1は、本発明の有機発光装置における第一の実施形態を示す模式図であり、(a)は、平面図、(b)は、(a)中のI−I’断面を示す断面図である。
図1の有機発光装置1は、基板(不図示)の上に、有機発光装置1を構成する有機発光素子20が設けられている。尚、図1の有機発光装置1には、有機発光素子20が一個示されているが、本発明の有機発光装置は、複数の有機発光素子を有する。各有機発光素子の発光色は同じであっても異なっていてもよい。また各有機発光素子の配列態様として、例えば、複数の有機発光素子を組み合わせてなる画素をマトリクス状に配列してなる態様、一方向に配列してなる態様等があるが、本発明においては、これらの態様に限定されるものではない。尚、具体的な画素の配列態様については、後述する。
以下、図1の有機発光装置1の構成部材について説明する。
(1)基板
図1には図示されていないが、有機発光素子20は、基板の上に設けられている。本発明において、基板は、基材と、この基材の上に設けられ有機発光素子20を駆動させるための駆動回路及び配線と、を有してもよい。
図1には図示されていないが、有機発光素子20は、基板の上に設けられている。本発明において、基板は、基材と、この基材の上に設けられ有機発光素子20を駆動させるための駆動回路及び配線と、を有してもよい。
(2)平坦化層
上述したように、基板が駆動回路や配線を有する場合、駆動回路や配線を設けた際に生じる凹凸を平坦化させる目的で平坦化層11が設けられる。本発明において、平坦化層11は、SiN等の絶縁性の材料で形成される部材である。また基板が駆動回路や配線を有する場合、これらの部材(駆動回路、配線)と有機発光素子20を構成する第一電極21又は第二電極用電極パッド24との電気接続を確保する目的で、平坦化層11の所定の位置にコンタクトホール12が設けられる。
上述したように、基板が駆動回路や配線を有する場合、駆動回路や配線を設けた際に生じる凹凸を平坦化させる目的で平坦化層11が設けられる。本発明において、平坦化層11は、SiN等の絶縁性の材料で形成される部材である。また基板が駆動回路や配線を有する場合、これらの部材(駆動回路、配線)と有機発光素子20を構成する第一電極21又は第二電極用電極パッド24との電気接続を確保する目的で、平坦化層11の所定の位置にコンタクトホール12が設けられる。
(3)有機発光素子
図1の有機発光装置1において、有機発光素子20は、第一電極21と、有機化合物層22と、第二電極23と、を有する。
図1の有機発光装置1において、有機発光素子20は、第一電極21と、有機化合物層22と、第二電極23と、を有する。
図1の有機発光装置1において、第一電極21と、有機化合物層22と、第二電極23とが重なる領域は、発光領域20aである。ここで発光領域20aは、発光画素が設けられている領域に相当する。
有機発光素子20を構成する第一電極21は、平坦化層11の上に設けられる各有機発光素子20ごとに個別に設けられる電極である。これにより、図1の有機発光装置1に含まれる各有機発光素子20は、個別に発光する。図1の有機発光装置1において、第一電極21は、発光領域20a及びその周辺に設けられるようにパターニングがされている電極である。また図1の有機発光装置1において、第一電極21は、その端部が後述する画素分離膜13に覆われている。尚、図1の有機発光装置1では、基板の上方に有機発光素子20が設けられているが、係る場合、第一電極21は、下部電極ということができる。
有機発光素子20を構成する有機化合物層22は、少なくとも第一電極21の上に設けられ、少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる積層体である。有機化合物層22が発光層以外の層を含む場合、発光層以外の層として、具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられ、必要に応じて適宜選択される。尚、有機化合物層20に含まれる層のうち、正孔注入層及び電子注入層は、部分的に無機系の材料が含まれる場合があるが、その場合おいても、本実施形態においてこれらの層(正孔注入層、電子注入層)は、有機化合物層20に含まれる層である。また図1の有機発光装置1において、有機化合物層22は、発光領域20a及びその周辺に設けられるようにパターニングされている。
次に、有機化合物層22を構成する層について説明する。正孔注入層は、正孔輸送層と正孔注入用の電極(アノード)との間に設けられ正孔注入性を向上することで素子の低電圧化や長寿命化に寄与する層である。
正孔輸送層は、主に正孔を輸送する機能を有する材料からなる層である。
電子ブロック層は、発光層と正孔輸送層との間に設けられ、発光層から漏れる電子をブロックして発光層に閉じ込めることで高効率化を行う際に設けられる層である。
発光層は、主に、正孔と電子とを再結合させて発光を得るための層であり、一般的には、ホスト及びゲストの2種類の材料が含まれる。ここでゲストとは、発光材料に相当する材料でありその含有量は10%以下程度である。また素子特性の観点から発光層にはさらに別の材料を加えてもよい。
正孔ブロック層は、電子輸送層と発光層との間に設けられ、発光層から漏れる正孔をブロックして発光層に閉じ込めることで高効率化を行う層である。
電子輸送層は、主に電子を輸送するための層である。
電子注入層は、電子輸送層と電子注入用の電極(カソード)との間に設けられ、主に電子注入性を向上させることで素子の低電圧化や長寿命化に寄与する層である。
有機化合物層22の積層構成は、上述した層のいずれかが欠けていても、あるいは重複していても、得られる有機化合物層22の膜端構成に影響しない。このため本発明においては、有機化合物層22の層構成は特に限定されるものではない。また、有機化合物層22を構成する層の積層順については、第一電極21がアノードかカソードかによって逆順になるが、本発明においては、これら層の積層順は特に限定されるものではない。
有機発光素子20を構成する第二電極23は、少なくとも有機化合物層22の上、具体的には、図1(b)に示されるように、有機化合物層22の上部及び端部を覆うようにして設けられる。図1の有機発光装置1において、第二電極23は、第二電極用電極パッド24及び第二電極用電極パッド24が設けられている位置に設けられるコンタクトホール12を介して、基板(不図示)の上に設けられている駆動回路又は配線と電気接続している。尚、本発明において、第二電極23は、複数ある有機発光素子に共通する電極として形成してもよい。また、図1の有機発光装置1では、基板の上方に有機発光素子20が設けられているが、係る場合、第二電極23は、上部電極ということができる。
また本発明において、光を取り出す電極は、第二電極23、第一電極21のどちらでもよく、光を取り出す側の電極を半透明もしくは透明とすることで、有機発光素子20の内部から光を取り出すことができる。
(4)画素分離膜
図1の有機発光装置1には、平坦化層11の上に、画素分離膜13が設けられている。また図1の有機発光装置1において、画素分離膜13は、第一電極21及び第二電極用電極パッド24の端部を覆っている。このため本実施形態では、この画素分離膜13によって第一電極21と、有機化合物層22と、第二電極23とが重なる領域である発光領域20aが制限されている。従って、図1の有機発光装置1を構成する画素分離膜13は、発光領域20aを制御する手段となる。ただし、本発明において、発光領域20aを制御する手段は画素分離膜13に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィを用いて所望の形状に形成した第一電極21を用いて発光領域20aを制御してもよい。また本実施形態において、画素分離膜13は、複数ある有機発光素子20がそれぞれ有する基板側の電極である第一電極21間に設けられる部材である。このため、画素分離膜13は、複数ある基板側の電極である第一電極21をそれぞれ隔離する隔離部としても機能する。
図1の有機発光装置1には、平坦化層11の上に、画素分離膜13が設けられている。また図1の有機発光装置1において、画素分離膜13は、第一電極21及び第二電極用電極パッド24の端部を覆っている。このため本実施形態では、この画素分離膜13によって第一電極21と、有機化合物層22と、第二電極23とが重なる領域である発光領域20aが制限されている。従って、図1の有機発光装置1を構成する画素分離膜13は、発光領域20aを制御する手段となる。ただし、本発明において、発光領域20aを制御する手段は画素分離膜13に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィを用いて所望の形状に形成した第一電極21を用いて発光領域20aを制御してもよい。また本実施形態において、画素分離膜13は、複数ある有機発光素子20がそれぞれ有する基板側の電極である第一電極21間に設けられる部材である。このため、画素分離膜13は、複数ある基板側の電極である第一電極21をそれぞれ隔離する隔離部としても機能する。
(5)封止層
図1の有機発光装置1において、第二電極23の上には封止層40が設けられている。また封止層40は第二電極23の全体を覆っているため、図1の有機発光装置1を構成する有機発光素子20は、封止層40によって封止されている。封止層40の構成材料としては、窒化珪素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の防湿性の高い無機材料を用いることができる。尚、図1に示されるように、第二電極用電極パッド24も有機発光素子20と共に封止層40に被覆される態様で設けられる。
図1の有機発光装置1において、第二電極23の上には封止層40が設けられている。また封止層40は第二電極23の全体を覆っているため、図1の有機発光装置1を構成する有機発光素子20は、封止層40によって封止されている。封止層40の構成材料としては、窒化珪素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の防湿性の高い無機材料を用いることができる。尚、図1に示されるように、第二電極用電極パッド24も有機発光素子20と共に封止層40に被覆される態様で設けられる。
(6)その他
また図1には図示されていないが、封止層40の外側には外部接続端子が設けられている。ここで、外部接続端子は、外部からの信号や電源電圧を基板の上に設けられている回路(不図示)に供給する端子である。
また図1には図示されていないが、封止層40の外側には外部接続端子が設けられている。ここで、外部接続端子は、外部からの信号や電源電圧を基板の上に設けられている回路(不図示)に供給する端子である。
(7)無機層
図1の有機発光装置1において、有機化合物層22の端部は、外部から画素分離膜13と封止層40との間を通って侵入する横浸透水分の影響により、剥離しやすいという課題がある。また、製造プロセス中に、有機化合物層22が大気中の水分と触れ、外圧にさらされる場合においても、有機化合物層22の端部は剥離しやすい。そこで本発明では、有機化合物層22の端部の少なくとも一部を無機層30で覆い、有機化合物層22、特に、その端部の剥離を抑制する。
図1の有機発光装置1において、有機化合物層22の端部は、外部から画素分離膜13と封止層40との間を通って侵入する横浸透水分の影響により、剥離しやすいという課題がある。また、製造プロセス中に、有機化合物層22が大気中の水分と触れ、外圧にさらされる場合においても、有機化合物層22の端部は剥離しやすい。そこで本発明では、有機化合物層22の端部の少なくとも一部を無機層30で覆い、有機化合物層22、特に、その端部の剥離を抑制する。
また図1の有機発光装置1において、基板主面に対して垂直な方向から俯瞰した場合、基板側の電極(第一電極)である第一電極21を設ける領域は、無機層30を設ける領域と重複しない。即ち、無機層30は、発光領域20a以外の領域に設けられている。また無機層30は、発光領域20aの外側、具体的には、電極(第一電極21)の面内方向における有機化合物層22の外周部において画素分離膜13と接触している。
また無機層30が発光領域20a以外の領域に設けられているため、無機層30は有機発光装置を構成する有機発光素子の発光特性に影響を与える部材とはならない。また発光領域20aの外側において、無機層30が基板の上に設けられる有機化合物層22の下方にある部材である画素分離膜13と接触することで、有機化合物層22の端部における剥離を抑制することができる。尚、無機層30は、基板の表面又は基板の上であって有機化合物層22の下方にある部材(例えば、画素分離膜13)と接触することにより、有機化合物層22の端部の剥離を抑制することができる。
図1の有機発光装置1において、無機層30は、有機化合物層20の端部を覆うように設けられており、またこの端部において、無機層30は、有機化合物層22と第二電極23との間に配置されている。尚、この無機層は有機発光素子の発光領域には設けられていないため、有機発光素子の発光特性に与える影響は小さい。
図1(a)に示されるように、本実施形態において、有機化合物層22を設ける領域は矩形状の領域である。ただし、有機化合物層22を設ける領域は、矩形状に限らず正方形状であってもよい。一方で、図1(a)に示されるように、無機層30を設ける領域は、二箇所ある当該矩形の長辺側の端部及びその周辺の領域である。また本発明において、無機層30は、有機化合物層22の端部の少なくとも一部を覆えばよいが、1辺以上を覆っているのが好ましい。
また無機層30が有機化合物層22を覆う領域は、図1(a)中の符号Aで示される矩形状の領域である。ここで、この符号Aの領域の幅dとして表される、有機化合物層22の端部から有機化合物層22を覆う側の無機層30の端部との距離は、10μm以上が好ましい。より好ましくは50μm以上である。また有機化合物層22を設ける領域が矩形状である場合、無機層30は、図1(a)に示されるように、矩形上の有機化合物層22の長辺側を覆うように設けるのが好ましい。
本発明において、無機層30の構成材料としては、Al等の金属材料、SiN等の絶縁性の無機材料が挙げられる。
(8)有機発光装置の製造方法
次に、図1の有機発光装置1の具体的な製造方法について説明する。図2は、図1の有機発光装置の製造プロセスを示す断面模式図である。
次に、図1の有機発光装置1の具体的な製造方法について説明する。図2は、図1の有機発光装置の製造プロセスを示す断面模式図である。
(8−1)電極付基板の形成工程(図2(a))
まず、基板(不図示)の上に、有機発光装置の駆動の際に必要となる駆動回路(不図示)及び配線(不図示)を適宜形成する。次に、駆動回路及び配線を設けた際に生じる凹凸を平坦化させるために、基板、駆動回路及び配線の上に平坦化層11を設ける。
まず、基板(不図示)の上に、有機発光装置の駆動の際に必要となる駆動回路(不図示)及び配線(不図示)を適宜形成する。次に、駆動回路及び配線を設けた際に生じる凹凸を平坦化させるために、基板、駆動回路及び配線の上に平坦化層11を設ける。
平坦化層11の構成材料としては、特に規定するものではないが、絶縁性に優れた窒化珪素(SiN)や酸化珪素(SiO)が好ましい。
上述したように、基板の上に、駆動回路及び配線を形成した場合、駆動回路又は配線と後述する第一電極21又は第二電極用電極パッド24との電気接続を確保するために、先程形成した平坦化層11の所定の位置にコンタクトホール12を設ける。コンタクトホール12は、平坦化層11となる絶縁性材料からなる膜を加工することで形成されるが、平坦化層11となる絶縁性材料からなる膜の加工方法としては、公知の方法を用いることができる。
平坦化層11の所定の位置にコンタクトホール12には、導電性が高い材料が充填されるが、導電性が高い材料としては、後述する金属材料、透明酸化物半導体等が挙げられる。
次に、平坦化層11上の所定の領域に第一電極21を形成する。第一電極21の構成材料としては、光を反射する材料、例えば、アルミニウム、銀等の金属材料であってもよいし、光を透過する材料、例えば、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物等の透明酸化物半導体であってもよい。本発明において、第一電極21は、一層で構成されていてもよいし複数の層で構成されていてもよい。第一電極21が複数の層で構成される場合、第一電極21は、上記光を反射する材料からなる層と上記光を透過する層とからなる積層電極層としてもよい。
また平坦化層11上の第一電極21が設けられていない領域の少なくとも一部に第二電極用電極パッド24を形成する。第二電極用電極パッド24は、第一電極21を形成する際に、第一電極21と同時に形成してもよいが、この態様に限定されず、第一電極21の形成工程とは別個の工程で形成してもよい。第一電極21と同時に形成する場合、第二電極用電極パッド24の構成材料としては、第一電極21と同じ材料が挙げられる。一方、第一電極21の形成工程とは別の工程で第二電極用電極パッド24を形成した場合、第二電極用電極パッド24の構成材料としては、第一電極21と同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。
ところで、コンタクトホール12が設けられている場所を含めて第一電極21又は第二電極用電極パッド24となる膜を形成すると、コンタクトホール12には、第一電極21又は第二電極用電極パッド24の構成材料が充填される。ただし、第一電極21又は第二電極用電極パッド24となる膜を形成する前にコンタクトホール12に導電性材料、具体的には、上述した金属材料、透明酸化物半導体等を充填させてもよい。
第一電極21及び第二電極用電極パッド24を形成した後、画素分離膜13を形成する。画素分離膜13の構成材料としては、絶縁性材料であれば特に規定されないが、好ましくは、ポリイミド等の有機材料、窒化珪素(SiN)、酸化珪素(SiO)等の無機材料である。
本実施形態において、画素分離膜13は、絶縁性材料からなる膜を成膜した後、その膜の一部を加工して2種類の開口(13a、13b)を設けることにより形成される。ここで、開口13aは、第一電極21の一部(第一電極21の端部以外の部分)を開放するために設けられる。一方、開口13bは、第二電極用電極パッド24の一部(第二電極用電極パッド24の端部以外の部分)を開放するために設けられる。
(8−2)有機化合物層の形成工程(図2(b))
次に、有機化合物層22を、第一電極21の上及び第一電極21の周辺にて選択的に形成する。
次に、有機化合物層22を、第一電極21の上及び第一電極21の周辺にて選択的に形成する。
有機化合物層22は、少なくとも発光層を含む層である。発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層等が含まれる。第二電極は、有機化合物層の上に設けられる電極である。正孔とは正電荷のキャリアであり、電子とは負電荷のキャリアである。
有機化合物層22を構成する層の形成方法としては、従来一般的に用いられる成膜手法を利用することができる。尚、本実施形態において、有機化合物層22は、図1(a)に示されるように、平面形状が矩形状となるように形成されている。
(8−3)無機層の形成工程(図2(c))
次に、無機層30を、所望の領域に形成する。ここでいう所望の領域とは、図1(a)に示されるように、少なくとも二箇所ある矩形状の有機化合物層22の長辺側端部を覆うことができる領域、即ち、有機化合物層22の長辺側端部と有機化合物層22の長辺側外周部とを含めた領域をいう。
次に、無機層30を、所望の領域に形成する。ここでいう所望の領域とは、図1(a)に示されるように、少なくとも二箇所ある矩形状の有機化合物層22の長辺側端部を覆うことができる領域、即ち、有機化合物層22の長辺側端部と有機化合物層22の長辺側外周部とを含めた領域をいう。
無機層30は、例えば、マスク蒸着により、SiO2等の無機材料を上記所望の領域に選択的に成膜することで、この所望の領域にのみすることができる。
無機層30は、有機化合物層22の端部の少なくとも一部を覆うが、図1(b)に示される発光領域20aを設ける領域には設けられていない。一方、無機層30の一部は、基板の上であって有機化合物層22の下方に設けられる画素分離膜13と接している。以上のようにして無機層30を設けることにより、有機化合物層22の、特にその端部において剥離を抑制することができる。
尚、無機層30の形成方法としては、マスク蒸着等の公知のものが利用できる。
(8−4)洗浄工程
基板上の異物は有機発光素子のリークやショートを誘発する原因となる。また、水分から有機発光素子を保護するために封止層を用いる有機発光素子の場合、基板上の異物を起点として封止層に欠陥をもたらすことがある。
基板上の異物は有機発光素子のリークやショートを誘発する原因となる。また、水分から有機発光素子を保護するために封止層を用いる有機発光素子の場合、基板上の異物を起点として封止層に欠陥をもたらすことがある。
本発明では、有機化合物層22の端部を無機層30で覆うことにより、有機化合層22の基板への密着力を向上させることができる。このため、基板を洗浄する際に有機化合物層22の剥離が起こりづらくなる。このため基板上の異物を除去するため、有機化合物層22上で水を含有する洗浄液による洗浄が可能となる。
従って、本発明の有機発光装置を製造する際には、無機層30を形成した後に洗浄工程を導入し、この洗浄工程によって有機化合物層22を形成する際に生じた成膜マスクからの転写異物やそれ以外の基板上の異物をさらに低減させてもよい。
ここで洗浄工程において、水を含有する洗浄液を使用する理由は、洗浄液に下記の2つの条件を満たすことが望ましいためである。
まず一つ目の条件は、有機発光素子20を構成する有機化合物層22が、洗浄液に対して溶解しにくいことである。ここで水は、有機発光素子20を構成する有機化合物層22を溶解しにくいため、洗浄液として使用できるが、一般的な有機溶剤等の液体は有機化合物層22を容易に溶解してしまうため、洗浄液として使用することができない。二つ目の条件は、洗浄液の沸点が有機化合物層22のガラス転移点(Tg)よりも低いことである。洗浄後に洗浄液が有機発光素子20内に残留すると、有機発光素子20の特性に悪影響を与える場合があるため、洗浄後には洗浄液を取り除くことが望ましい。特に洗浄液を取り除く手法としては、洗浄液の沸点以上の温度で基板や有機発光素子20の構成部材を加熱することが効果的である。しかしながら洗浄液の沸点が有機化合物層22のTgよりも高い場合、洗浄液を取り除く目的で有機化合物層22を加熱すると、有機化合物層22のTg以上まで加熱することになるため、有機化合物層22が変質してしまう。一般的に有機発光素子を構成する有機化合物層22のTgは100℃乃至200℃であるため、洗浄液としては、その沸点が高くても200℃未満、好ましくは、100℃未満の液体を用いることが望まれる。従って、これら2つの条件を満たし、有機化合物層22へ与えるダメージの少ない洗浄液として水が最適である。洗浄液には各種の添加剤を混合することも可能であるが、前述した2つの条件を満たしていることが望まれる。
本工程において、基板の洗浄方法としては、本発明の特徴である水、及び水を含有する液体を用いること以外は、2流体洗浄法や超音波、メガソニック、マイクロバブル、高圧スプレー等の方法を適宜選択できる。好ましくは、2流体洗浄法である。
この洗浄工程を行った後には、基板の加熱を行い、素子中に浸透した洗浄液成分を取り除くのが好ましい。ここで、基板の加熱条件としては、大気中での加熱のほか、N2ガス中での加熱、真空条件下での加熱等が挙げられるが、特に有効なのは真空条件下での加熱である。真空条件下で有機化合物層22を有する基板を加熱することで、有機化合物層22の表面や側面に付着した水分を除去することができるので好ましい。真空条件下で加熱する際に、真空度は、簡易的な真空ポンプを用いて得ることのできる圧力でよく、具体的には1×10-3Pa以下の圧力であればよい。1×10-3Pa以下の圧力に減圧することで、基板を加熱する際に有機化合物層22内に吸着された水分が層内から除去された後、有機化合物層22内に水分が再度取り込まれるのを抑制することができる。
このように有機化合物層22と無機層30とを順次形成した後に、基板を洗浄、脱水してから、他の部材(第二電極23、保護膜40)を形成することで、より封止不良のない有機発光素子を有する有機発光装置を提供することができる。
(8−5)第二電極及び封止層の形成工程(図2(d))
上述したように基板の加熱を行った後、第二電極23を形成する。第二電極23を形成する方法としては、蒸着、スパッタ等の従来一般的に用いられている手法を用いることができる。
上述したように基板の加熱を行った後、第二電極23を形成する。第二電極23を形成する方法としては、蒸着、スパッタ等の従来一般的に用いられている手法を用いることができる。
第二電極23を、光を反射する電極として用いる場合、第二電極23の構成材料としては、アルミニウムや銀等の反射性が高い金属が用いられる。一方、第二電極23を、光を透過する電極として用いる場合、第二電極23の構成材料としては、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物等の透明酸化物半導体が用いられる。
本発明において、第二電極23は、単層であってもよいし複数の層からなる積層体であってもよい。また本工程において形成される第二電極23は、第二電極用電極パッド24の上にも形成され、第二電極用電極パッド24及びコンタクトホール12を介して、基板に設けられる起動回路又は配線との電気的接続を得る。また本発明において、第二電極23は、有機発光装置1を構成する複数の有機発光素子20に共通する電極として形成してもよい。
次に、第二電極23の上に、封止層40を設けることで、有機発光素子20を水分から保護する。封止層40に適した無機材料としては、窒化珪素(SiN)、酸化珪素(SiO)、酸化アルミニウム(Al2O3)等があるが、本発明においては、これら材料に限定されるものではない。
[第二の実施形態]
(1)有機発光装置の具体的構成
図3は、本発明の有機発光装置における第二の実施形態を示す模式図であり、(a)は、平面図、(b)は、(a)中のII−II’断面を示す断面図である。以下、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。
(1)有機発光装置の具体的構成
図3は、本発明の有機発光装置における第二の実施形態を示す模式図であり、(a)は、平面図、(b)は、(a)中のII−II’断面を示す断面図である。以下、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。
図3の有機発光装置2は、少なくとも発光領域20aにおいて第一電極21と第二電極23との間に設けられる有機化合物層が、基板側に設けられる第一の有機化合物層22aと、第二の有機化合物層22bと、を有している。また図3の有機発光装置2においては、第一の有機化合物層22aの端部を無機層30が覆っている。また第一の有機化合物層22aの端部を無機層30が覆っている領域において、基板側から順に、第一の有機化合物層22aと、無機層30と、第二の有機化合物層22bと、第二電極23と、がこの順に積層されている。本実施形態において、第一の有機化合物層22aは、第一の実施形態にて示される有機化合物層22と同様に、水に対して溶解せず、かつTgが低くても100℃以上である層である。以上より、本発明において、無機層30によって端部の少なくとも一部が覆われている有機化合物層は、第一電極21と第二電極23との間に設けられる層の全てに限定されず、その一部であってもよい。
また無機層30は、発光領域20aの外側、具体的には、電極(第一電極21)の面内方向における第一の有機化合物層22aの外周部において、基板の上であって第一の有機化合物層22aの下方にある平坦化層11と接触している。
本発明においては、無機層30によって端部が覆われる層は、有機化合物層そのものに限定されず、図3に示されるように、有機化合物層を構成する一部の層(第一の有機化合物層22a)も含まれる。図3に示されるように、無機層30が第一の有機化合物層22aの端部の少なくとも一部を覆うことで、第一の有機化合物層22aの剥離を防ぐことができる。また無機層30を設けることで剥離していない第一の有機化合物層22aの上に第二の有機化合物層22bを設けることで、有機発光素子20の発光特性を確保することができる。
(2)有機発光装置の製造方法
次に、本実施形態の有機発光装置の製造方法について、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。図4は、図3の有機発光装置2の製造プロセスを示す断面模式図である。
次に、本実施形態の有機発光装置の製造方法について、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。図4は、図3の有機発光装置2の製造プロセスを示す断面模式図である。
(2−1)無機層の形成工程まで(図4(a)乃至(c))
まず、第一の実施形態と同様に、電極付基板を形成する(図4(a))。本実施形態においても、画素分離膜13を加工する際に、第一電極21の少なくとも一部を開放させるための開口13a及び第二電極用電極パッド24の少なくとも一部を開放させるための開口13bが設けられている。また本実施形態においては、開口13a及び13bの他に、第一電極21と第二電極用電極パッド24との間に設けられている画素分離膜13にも開口13cが設けられており、この開口13cにより、平坦化層11の一部が開放されている。また本実施形態において、開口13c等によって開放された平坦化層11は、複数ある有機発光素子20がそれぞれ有する基板側の電極である第一電極21間に設けられる部材である。このため、平坦化層11のうち画素分離膜13を加工して形成された開口(例えば、符号13cの開口)によって開放されている部分は、複数ある基板側の電極である第一電極21をそれぞれ隔離する隔離部としても機能する。
まず、第一の実施形態と同様に、電極付基板を形成する(図4(a))。本実施形態においても、画素分離膜13を加工する際に、第一電極21の少なくとも一部を開放させるための開口13a及び第二電極用電極パッド24の少なくとも一部を開放させるための開口13bが設けられている。また本実施形態においては、開口13a及び13bの他に、第一電極21と第二電極用電極パッド24との間に設けられている画素分離膜13にも開口13cが設けられており、この開口13cにより、平坦化層11の一部が開放されている。また本実施形態において、開口13c等によって開放された平坦化層11は、複数ある有機発光素子20がそれぞれ有する基板側の電極である第一電極21間に設けられる部材である。このため、平坦化層11のうち画素分離膜13を加工して形成された開口(例えば、符号13cの開口)によって開放されている部分は、複数ある基板側の電極である第一電極21をそれぞれ隔離する隔離部としても機能する。
次に、第一の有機化合物層22aを形成する(図4(b))。本実施形態において、第一の有機化合物層22aは、複数の機能層からなる積層構成になっており、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層及び電子輸送層がこの順で積層されてなる積層体である。また本実施形態において、第一の有機化合物層22aは、図3(a)に示されるように、正方形状に形成されている。
次に、無機層30を第一の有機化合物層22aの端部の一部を覆うように形成する(図4(c))。具体的には、図3(a)に示されるように、正方形状の第一の有機化合物層22aの4辺のうち3辺の端部が無機層30で覆われるように無機層30を形成する。これにより、第一の有機化合物層22aの端部が剥離するのを抑制する。尚、本実施形態において、無機層30は、図3(b)に示されるように、発光領域20a以外の領域に設けられ、基板の上であって第一の有機化合物層22aの下方に設けられる平坦化層11と接触する。
(2−2)洗浄工程
以上説明したように、無機層30まで形成した後、第一の実施形態と同様に基板の洗浄工程を行う。
以上説明したように、無機層30まで形成した後、第一の実施形態と同様に基板の洗浄工程を行う。
(2−3)封止層の形成工程まで(図4(d))
洗浄工程の後、電子注入層からなる第二の有機化合物層22bを形成する。電子注入層には、電子注入特性を良好にする等の目的で、層内にアルカリ金属やアルカリ土類金属等が含まれることがある。ただし、アルカリ金属やアルカリ土類金属は、化合物を含めて水に溶けやすい性質である。このため、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属又はその化合物を含む電子注入層を形成する場合、本実施形態のように、電子注入層を形成する前に、洗浄工程及び洗浄工程の前に行われる無機層の形成工程を行っておく。
洗浄工程の後、電子注入層からなる第二の有機化合物層22bを形成する。電子注入層には、電子注入特性を良好にする等の目的で、層内にアルカリ金属やアルカリ土類金属等が含まれることがある。ただし、アルカリ金属やアルカリ土類金属は、化合物を含めて水に溶けやすい性質である。このため、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属又はその化合物を含む電子注入層を形成する場合、本実施形態のように、電子注入層を形成する前に、洗浄工程及び洗浄工程の前に行われる無機層の形成工程を行っておく。
次に、第二電極23、封止層40を順次形成することで図3の有機発光装置2が得られる(図4(d))。
[画素の配置態様]
次に、本発明の有機発光装置に含まれる発光画素の配置態様について説明する。図5は、発光画素の配置態様の例を示す平面模式図である。本発明において、発光画素の配置態様としては、例えば、図5(a)のライン状、図5(b)の千鳥ライン状、図5(c)の2次元配置のマトリックス状等があるが、これらに限定されるものではない。プリントヘッド用のライン光源への用途を考える場合、発光画素の配置態様は、ライン状、千鳥ライン状が好ましい。一方、ディスプレイへの用途を考える場合、発光画素の配置態様は、2次元配置のマトリックス状が好ましい。
次に、本発明の有機発光装置に含まれる発光画素の配置態様について説明する。図5は、発光画素の配置態様の例を示す平面模式図である。本発明において、発光画素の配置態様としては、例えば、図5(a)のライン状、図5(b)の千鳥ライン状、図5(c)の2次元配置のマトリックス状等があるが、これらに限定されるものではない。プリントヘッド用のライン光源への用途を考える場合、発光画素の配置態様は、ライン状、千鳥ライン状が好ましい。一方、ディスプレイへの用途を考える場合、発光画素の配置態様は、2次元配置のマトリックス状が好ましい。
尚、有機発光装置が有する発光画素51は、1個の有機発光素子であってもよいし発光色がそれぞれ異なる複数個の有機発光素子から構成されているものであってもよい。また本発明においては、基本的に、有機化合物層を設ける領域52は、図5に示されるように発光画素51よりも大きくなる。
[能動素子]
本発明の有機発光装置は、装置を構成する有機発光素子の発光の制御のための能動素子をさらに有していてもよい。能動素子はトランジスタ、MIM素子等のスイッチング素子が挙げられる。
本発明の有機発光装置は、装置を構成する有機発光素子の発光の制御のための能動素子をさらに有していてもよい。能動素子はトランジスタ、MIM素子等のスイッチング素子が挙げられる。
有機発光素子に接続される能動素子は、その活性領域に酸化物半導体を有してもよい。また能動素子の構成材料である酸化物半導体は、アモルファス状のものであってもよいし、結晶状のものであってもよいし、両者の混在しているものであってもよい。尚、ここでいう結晶とは、単結晶、微結晶、あるいはC軸等の特定軸が配向している結晶のいずれかであるが、これに限定されず、これら複数種類の結晶のうちの少なくとも2種類が混合されたものであってもよい。
[有機発光素子の用途]
次に、本発明の有機発光装置の用途について説明する。本発明の有機発光装置は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルターを有する発光装置等の用途がある。カラーフィルターは例えば赤、緑、青の3つの色が透過するフィルターが挙げられる。
次に、本発明の有機発光装置の用途について説明する。本発明の有機発光装置は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルターを有する発光装置等の用途がある。カラーフィルターは例えば赤、緑、青の3つの色が透過するフィルターが挙げられる。
本発明の表示装置は、本発明の有機発光装置を表示部に有する。尚、この表示部は複数の画素を有する。
そしてこの画素は、本発明の有機発光装置と、発光輝度を制御するための能動素子(スイッチング素子)又は増幅素子の一例であるトランジスタとを有し、この有機発光素子の陽極又は陰極とトランジスタのドレイン電極又はソース電極とが電気接続されている。ここで表示装置は、PC等の画像表示装置として用いることができる。上記トランジスタとして、例えば、TFT素子が挙げられ、このTFT素子は、例えば、基板の絶縁性表面に設けられている。
表示装置は、エリアCCD、リニアCCD、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部と、この画像情報を処理する情報処理部と、を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。
また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は特に限定されない。
また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色(色温度が4200K)、昼白色(色温度が5000K)、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってもよい。
本発明の照明装置は、本発明の有機発光装置と、この有機発光装置と接続し駆動電圧を供給するAC/DCコンバーター回路(交流電圧を直流電圧に変換する回路)とを有している。尚、この照明装置は、カラーフィルターをさらに有してもよい。また本発明の照明装置は、照明装置内の熱を外部へ放出する放熱板を有していてもよい。
本発明の画像形成装置は、感光体と、この感光体の表面を帯電させる帯電部と、感光体を露光して静電潜像を形成するための露光部と、感光体に現像材を供給し感光体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像部とを有する画像形成装置である。ここで画像形成装置に備える露光手段は、本発明の有機発光装置を含んでいる。
また本発明の有機発光装置は、感光体を露光するための露光装置の構成部材として使用することができる。本発明の有機発光装置を有する露光装置は、例えば、本発明の有機発光装置を構成する有機発光素子を、それぞれ発光点として、所定の方向に沿って列を形成して配置されている露光装置がある。
図6は、本発明に係る有機発光装置を有する画像形成装置の例を示す模式図である。図6の画像形成装置6は、感光体61と、露光光源62と、現像器64と、帯電部65と、転写器66と、搬送ローラー67と、定着器69と、を有している。
図6の画像形成装置6は、露光光源62から感光体61へ向けて光63が照射され、感光体61の表面に静電潜像が形成される。露光光源62は、本発明に係る有機発光装置である。現像器64は、トナー等を含む現像剤を有しており、感光ドラム62に現像剤を付与する。帯電部65は、感光体61を帯電させるために設けられている。転写器66は、現像された画像を紙等の記録媒体68に転写するために設けられている。尚、記録媒体68は、搬送ローラー67によって転写機66へ搬送される。定着器69は、記録媒体68に形成された画像を定着させるために設けられている。
図7(a)及び図7(b)は、図6の画像形成装置6を構成する露光光源(露光器)の具体例を示す平面概略図であり、図7(c)は、図6の画像形成装置6を構成する感光体の具体例を示す概略図である。図6において、露光光源62には、複数の発光点、即ち、複数の発光部62aを備えている。尚、図7(a)及び図7(b)は、露光光源62に有機発光素子を含む発光部62aが長尺状の基板62cの長軸方向に沿って、一列に複数配置されている点で共通している。また符合62bの矢印は、発光部62aが配列されている列方向を表わす。この列方向は、感光体61が回転する軸の方向と同じである。
ところで図7(a)では、発光部62aは、感光体61の軸方向に沿って配置した形態である。一方、図7(b)では、第一の列αと第二の列βとのそれぞれにおいて発光部62aが列方向に交互に配置されている形態である。図7(b)において、第一の列α及び第二の列βは、それぞれ行方向に異なる位置に配置されている。
また図7(b)において、第一の列αは、複数の発光部62αが一定の間隔を空けて配置される一方で、第二の列βは、第一の列αに含まれる発光部62α同士の間隔に対応する位置に発光部62βを有する。即ち、図7(b)の露光光源は、行方向にも、複数の発光部が一定の間隔を空けつつ配置されている。
尚、図7(b)の露光光源は、露光光源を構成する発光部(62α、62β)を、例えば、格子状、千鳥格子、あるいは市松模様に配置されている状態と言い換えることもできる。
図8は、本発明に係る有機発光装置を有する照明装置の例を示す模式図である。図8の照明装置は、基板(不図示)の上に設けられる有機発光素子71と、AC/DCコンバーター回路72と、を有している。図8の照明装置において、装置を構成する有機発光素子71は、本発明の有機発光装置あるいは本発明の有機発光装置の構成部材である。また装置内の熱を外部へ放出する放熱部に相当する放熱板(不図示)を、例えば、有機発光素子71が載置されている側とは反対側の基板面に有していてもよい。
以上説明の通り、本発明の有機発光装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間安定な表示や露光が可能である。
また本発明の有機発光装置は、有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆う無機層を有するので、その製造工程において、有機化合物層や第二電極を水で洗浄した場合でも、有機化合物層が基板から剥離するのを抑制することができる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。尚、以下の説明において、基板形成工程を行う際はガラス基板が用いられているが、シリコン等の基板を用いてもよい。また以下の説明において、発光層は青色発光層としているが、本発明において発光層は青色発光層に限定されるものではない。また以下の説明において、発光画素の配置についても特に限定されるものではない。
[実施例1]
図2に示される製造プロセスに従って、図1の有機発光装置1を作製した。
図2に示される製造プロセスに従って、図1の有機発光装置1を作製した。
(1)基板の形成工程
ガラス板である基材(不図示)の上に、有機発光装置の駆動に必要な回路及び配線を形成することで基板(不図示)を形成した。
ガラス板である基材(不図示)の上に、有機発光装置の駆動に必要な回路及び配線を形成することで基板(不図示)を形成した。
(2)平坦化層の形成工程(図2(a))
次に、CVD成膜により、この基板の上にSiNを成膜して絶縁膜を形成した。このとき絶縁膜の膜厚を200nmとした。次に、この絶縁膜の上にフォトレジストを形成した後、このフォトレジストを用いたフォトリソグラフィにより、当該絶縁膜の加工を行い、所定の位置にコンタクトホール12を有する平坦化層11を形成した(図2(a))。
次に、CVD成膜により、この基板の上にSiNを成膜して絶縁膜を形成した。このとき絶縁膜の膜厚を200nmとした。次に、この絶縁膜の上にフォトレジストを形成した後、このフォトレジストを用いたフォトリソグラフィにより、当該絶縁膜の加工を行い、所定の位置にコンタクトホール12を有する平坦化層11を形成した(図2(a))。
(3)第一電極の形成工程(図2(a))
次に、平坦化層11の上の全面に亘って、インジウム錫酸化物(ITO)を成膜して透明導電膜を形成した。このとき透明導電膜の膜厚を100nmとした。次に、この透明導電膜の上にフォトレジストを形成した後、このフォトレジストを用いたフォトリソグラフィにより、当該透明導電膜の加工を行い、平坦化層11の上の所定の領域に、第一電極21及び第二電極用電極パッド24を形成した(図2(a))。尚、第一電極21及び第二電極用電極パッド24は、コンタクトホール12にて基材の上に設けられる回路又は配線に接続された。
次に、平坦化層11の上の全面に亘って、インジウム錫酸化物(ITO)を成膜して透明導電膜を形成した。このとき透明導電膜の膜厚を100nmとした。次に、この透明導電膜の上にフォトレジストを形成した後、このフォトレジストを用いたフォトリソグラフィにより、当該透明導電膜の加工を行い、平坦化層11の上の所定の領域に、第一電極21及び第二電極用電極パッド24を形成した(図2(a))。尚、第一電極21及び第二電極用電極パッド24は、コンタクトホール12にて基材の上に設けられる回路又は配線に接続された。
(4)画素分離膜の形成工程(図2(a))
次に、CVD成膜により、窒化珪素を基板の全面に亘って成膜して窒化珪素膜を形成した。このとき窒化珪素膜の膜厚を100nmとした。次に、この窒化珪素膜の上にフォトレジストを形成した後、このフォトレジストを用いたフォトリソグラフィにより、当該窒化珪素膜の加工を行った。具体的には、符号13a及び13bで示された開口を有する画素分離膜13を形成した(図2(a))。ここで当該窒化珪素膜の加工を行う際は、パターニングしたレジストをマスクにしたCF4ガスを用いたドライエッチングを用いた。また符号13aの開口を設けることにより、第一電極21の一部が開放され、符号13bの開口を設けることにより、第二電極用電極パッド24の一部が開放された。一方、画素分離膜13の上に残ったレジスト残渣は、酸素ガスによるドライエッチングによって除去した。
次に、CVD成膜により、窒化珪素を基板の全面に亘って成膜して窒化珪素膜を形成した。このとき窒化珪素膜の膜厚を100nmとした。次に、この窒化珪素膜の上にフォトレジストを形成した後、このフォトレジストを用いたフォトリソグラフィにより、当該窒化珪素膜の加工を行った。具体的には、符号13a及び13bで示された開口を有する画素分離膜13を形成した(図2(a))。ここで当該窒化珪素膜の加工を行う際は、パターニングしたレジストをマスクにしたCF4ガスを用いたドライエッチングを用いた。また符号13aの開口を設けることにより、第一電極21の一部が開放され、符号13bの開口を設けることにより、第二電極用電極パッド24の一部が開放された。一方、画素分離膜13の上に残ったレジスト残渣は、酸素ガスによるドライエッチングによって除去した。
以上より、画素分離膜13及び第一電極21を有する電極付基板を得た。尚、この電極付基板は、市販の枚様式洗浄機を用いて、二流体あるいはメガソニックを使った純水洗浄を用いた洗浄を行い、基板表面を洗浄した。またこの電極付基板は、図5(b)に示される、千鳥ライン配置に発光画素51が配されている有機発光装置を形成するために用いられる。
(5)有機化合物層の形成工程(図2(b))
次に、作製した電極付基板に対して前処理となるUVオゾン処理を行った。この後、真空蒸着法により、基板の上に、少なくとも発光画素を設ける領域に有機化合物層22を形成した(図2(b))。尚、有機化合物層22を形成する際は、発光画素を設ける領域及びその周辺の領域に開口を有するマスクを用いた。また以下に、有機化合物層22の形成の際に用いた化合物及び有機化合物層22の具体的な形成方法を説明する。
次に、作製した電極付基板に対して前処理となるUVオゾン処理を行った。この後、真空蒸着法により、基板の上に、少なくとも発光画素を設ける領域に有機化合物層22を形成した(図2(b))。尚、有機化合物層22を形成する際は、発光画素を設ける領域及びその周辺の領域に開口を有するマスクを用いた。また以下に、有機化合物層22の形成の際に用いた化合物及び有機化合物層22の具体的な形成方法を説明する。
まず第一電極21の上に、化合物1を成膜して正孔注入層を形成した。このとき正孔注入層の膜厚を3nmとした。次に、正孔注入層の上に、化合物2を成膜して正孔輸送層を形成した。このとき正孔輸送層の膜厚を50nmとした。次に、正孔輸送層の上に、化合物3を成膜して電子ブロック層を形成した。このとき電子ブロック層の膜厚を10nmとした。次いで、電子ブロック層の上に、化合物4(ホスト)と化合物5(発光材料)とを共蒸着させて発光層を形成した。このとき発光層の膜厚を20nmとし、発光層全体に対して化合物5が1体積%含まれるように蒸着量を調整した。次に、発光層の上に、化合物6を成膜して正孔ブロック層を形成した。このとき正孔ブロック層の膜厚を10nmとした。次に、正孔ブロック層の上に、化合物7を成膜して電子輸送層を形成した。このとき電子輸送層の膜厚を40nmとした。次に、電子輸送層の上に、化合物7及び化合物8を共蒸着して電子注入層を形成した。このとき電子注入層の膜厚を15nmとし、化合物7に対して化合物8が30体積%含まれるように蒸着量を調整した。
(6)無機層の形成工程(図2(c))
次に、マスク蒸着により、SiO2を成膜して無機層30を形成した(図2(c))。このとき無機層30の膜厚を50nmとした。尚、本実施例において、無機層30を設ける領域は、図1(a)に示されるように、有機化合物層30の端部の一部である2辺の長辺を無機層30で覆うことができる領域とした。また、本工程で形成された無機層30は、発光画素20aを設ける領域以外の領域に設けられており、その一部が基板の上に設けられている画素分離膜13と接している。
次に、マスク蒸着により、SiO2を成膜して無機層30を形成した(図2(c))。このとき無機層30の膜厚を50nmとした。尚、本実施例において、無機層30を設ける領域は、図1(a)に示されるように、有機化合物層30の端部の一部である2辺の長辺を無機層30で覆うことができる領域とした。また、本工程で形成された無機層30は、発光画素20aを設ける領域以外の領域に設けられており、その一部が基板の上に設けられている画素分離膜13と接している。
(7)洗浄工程
次に、無機層30まで形成した基板を大気中に開放した後、下記の条件で2流体洗浄を行った。尚、2流体洗浄を行う際は、有機化合物層22の端部の剥離が起こしやすい上流側に無機層30が配置されるよう基板を設置した。尚、本工程は大気中イエロー光蛍光灯下にて行った。
2流体洗浄条件
・水流量0.34L/min、窒素流量40L/min
・基板回転速度 200rpm
・洗浄時間 30秒
次に、無機層30まで形成した基板を大気中に開放した後、下記の条件で2流体洗浄を行った。尚、2流体洗浄を行う際は、有機化合物層22の端部の剥離が起こしやすい上流側に無機層30が配置されるよう基板を設置した。尚、本工程は大気中イエロー光蛍光灯下にて行った。
2流体洗浄条件
・水流量0.34L/min、窒素流量40L/min
・基板回転速度 200rpm
・洗浄時間 30秒
次に、洗浄した基板を真空チャンバーに搬送した後、10-4Paの真空下にて、基板温度が130℃になるようにハロゲンランプヒーターにて20分ベイクした。真空ベイク後の基板を、真空を維持したまま次の工程を行って有機発光装置を作製した。
(8)第二電極及び保護層の形成工程(図2(d))
次に、真空蒸着法により、少なくとも、有機化合物層22、無機層30及び第二電極用電極パッド24の上に、アルミニウム(Al)を成膜して第二電極23を形成した。このとき第二電極23の膜厚を100nmとした。次に、窒化珪素(SiN)からなる保護層40による薄膜封止を行った。具体的には、まずCVD成膜により、第二電極23まで形成した基板の上に、窒化珪素膜を成膜した(図2(d))。このとき窒化珪素膜の膜厚を2μmとし、反応ガスとして、SiH4及びN2を用いた。この後、フォトリソグラフィ及びCF4ガスを用いたドライエッチングによってこの窒化珪素膜のパターニングを行い、外部接続用のパッド電極(不図示)を露出させた。以上により、有機発光装置を作製した。
次に、真空蒸着法により、少なくとも、有機化合物層22、無機層30及び第二電極用電極パッド24の上に、アルミニウム(Al)を成膜して第二電極23を形成した。このとき第二電極23の膜厚を100nmとした。次に、窒化珪素(SiN)からなる保護層40による薄膜封止を行った。具体的には、まずCVD成膜により、第二電極23まで形成した基板の上に、窒化珪素膜を成膜した(図2(d))。このとき窒化珪素膜の膜厚を2μmとし、反応ガスとして、SiH4及びN2を用いた。この後、フォトリソグラフィ及びCF4ガスを用いたドライエッチングによってこの窒化珪素膜のパターニングを行い、外部接続用のパッド電極(不図示)を露出させた。以上により、有機発光装置を作製した。
[比較例1]
実施例1において、図2(c)に示される無機層の形成工程を省き、有機化合物層の形成工程後に洗浄工程を行ったこと以外は、実施例1と同様の方法により、有機発光装置を作製した。
実施例1において、図2(c)に示される無機層の形成工程を省き、有機化合物層の形成工程後に洗浄工程を行ったこと以外は、実施例1と同様の方法により、有機発光装置を作製した。
[実施例2]
図4に示される製造プロセスに従って、図3の有機発光装置2を作製した。
図4に示される製造プロセスに従って、図3の有機発光装置2を作製した。
(1)基板の形成工程
実施例1(1)と同様の方法により、回路及び配線を有する基板を作製した。
実施例1(1)と同様の方法により、回路及び配線を有する基板を作製した。
(2)平坦化層の形成工程(図4(a))
実施例1(2)と同様の方法により、コンタクトホール12を有する平坦化層11を形成した(図4(a))。
実施例1(2)と同様の方法により、コンタクトホール12を有する平坦化層11を形成した(図4(a))。
(3)第一電極の形成工程(図4(a))
実施例1(3)と同様の方法により、第一電極21を形成した。
実施例1(3)と同様の方法により、第一電極21を形成した。
(4)画素分離膜の形成工程(図4(a))
実施例1(4)と同様の方法により、画素分離膜13を形成した。尚、本実施例においては、開口13a及び13b、並びに第一電極21と第二電極用電極パッド24との間に設けられる開口13cを設ける目的で画素分離膜13となる窒化珪素膜を加工した。また画素分離膜13の形成後、実施例1と同様の方法により、基板の洗浄及び前処理を行った。
実施例1(4)と同様の方法により、画素分離膜13を形成した。尚、本実施例においては、開口13a及び13b、並びに第一電極21と第二電極用電極パッド24との間に設けられる開口13cを設ける目的で画素分離膜13となる窒化珪素膜を加工した。また画素分離膜13の形成後、実施例1と同様の方法により、基板の洗浄及び前処理を行った。
(5)有機化合物層(第一の有機化合物層)の形成工程(図4(b))
次に、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層及び電子輸送層からなる有機化合物層(第一の有機化合物層22a)を形成した(図4(b))。尚、有機化合物層22aを構成する各層は、それぞれ実施例1(5)と同様の方法により形成した。
次に、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層及び電子輸送層からなる有機化合物層(第一の有機化合物層22a)を形成した(図4(b))。尚、有機化合物層22aを構成する各層は、それぞれ実施例1(5)と同様の方法により形成した。
(6)無機層の形成工程(図4(c))
次に、マスク蒸着により、SiO2を成膜して無機層30を形成した(図4(c))。このとき無機層30の膜厚を50nmとした。尚、本実施例において、無機層30を設ける領域は、図3(a)に示されるように、有機化合物層30の端部の一部である2辺の長辺及び1辺の短辺を無機層30で覆うことができる領域とした。また、本工程で形成された無機層30は、発光画素20aを設ける領域以外の領域に設けられており、その一部が基板の上に設けられている平坦化膜11と接している。
次に、マスク蒸着により、SiO2を成膜して無機層30を形成した(図4(c))。このとき無機層30の膜厚を50nmとした。尚、本実施例において、無機層30を設ける領域は、図3(a)に示されるように、有機化合物層30の端部の一部である2辺の長辺及び1辺の短辺を無機層30で覆うことができる領域とした。また、本工程で形成された無機層30は、発光画素20aを設ける領域以外の領域に設けられており、その一部が基板の上に設けられている平坦化膜11と接している。
(7)洗浄工程
次に、実施例1(7)と同様の方法により、洗浄工程を行った。
次に、実施例1(7)と同様の方法により、洗浄工程を行った。
(8)第二の有機化合物層、第二電極及び保護層の形成工程(図4(d))
次に、実施例1(5)と同様の方法により、電子注入層を形成した。尚、本実施例において、電子注入層は、第二の有機化合物層として機能する。次に、実施例1(7)と同様の方法により、第二電極23及び保護膜40を順次形成し(図4(d))、保護膜40の一部を加工した。以上により、有機発光装置を作製した。
次に、実施例1(5)と同様の方法により、電子注入層を形成した。尚、本実施例において、電子注入層は、第二の有機化合物層として機能する。次に、実施例1(7)と同様の方法により、第二電極23及び保護膜40を順次形成し(図4(d))、保護膜40の一部を加工した。以上により、有機発光装置を作製した。
[比較例2]
実施例2において、図3(c)に示される無機層の形成工程を省き、有機化合物層の形成工程後に洗浄工程を行ったこと以外は、実施例2と同様の方法により、有機発光装置を作製した。
実施例2において、図3(c)に示される無機層の形成工程を省き、有機化合物層の形成工程後に洗浄工程を行ったこと以外は、実施例2と同様の方法により、有機発光装置を作製した。
[評価結果]
実施例1、実施例2においてそれぞれ作製した有機発光装置は、有機化合物層の端部剥離は見られることなく良好な発光特性を示した。一方、比較例1、比較例2においてそれぞれ作製した有機発光装置は、2流体洗浄時に上流方向に設置された有機化合物層の端部において剥離が見られた。さらには、剥離した有機化合物層が原因とみられる微小異物が発光画素内に散見され、発光特性としては良好とはいえない有機発光装置であることがわかった。
実施例1、実施例2においてそれぞれ作製した有機発光装置は、有機化合物層の端部剥離は見られることなく良好な発光特性を示した。一方、比較例1、比較例2においてそれぞれ作製した有機発光装置は、2流体洗浄時に上流方向に設置された有機化合物層の端部において剥離が見られた。さらには、剥離した有機化合物層が原因とみられる微小異物が発光画素内に散見され、発光特性としては良好とはいえない有機発光装置であることがわかった。
[高温高湿保管試験]
実施例及び比較例でそれぞれ作製した有機発光装置について、温度85℃、湿度85%下で135時間保管した後の非発光領域の出現についての評価を行った。比較例1、比較例2でそれぞれ作製した有機発光装置では、基板と保護層との間隙から侵入したと思われる横浸透水分により、基板の端部に近い発光画素に非発光領域が見られた。一方、実施例1、実施例2でそれぞれ作製した有機発光装置では、少なくとも無機層で覆われている方向の発光画素においては、非発光領域は見られなかった。
実施例及び比較例でそれぞれ作製した有機発光装置について、温度85℃、湿度85%下で135時間保管した後の非発光領域の出現についての評価を行った。比較例1、比較例2でそれぞれ作製した有機発光装置では、基板と保護層との間隙から侵入したと思われる横浸透水分により、基板の端部に近い発光画素に非発光領域が見られた。一方、実施例1、実施例2でそれぞれ作製した有機発光装置では、少なくとも無機層で覆われている方向の発光画素においては、非発光領域は見られなかった。
以上のように、本発明によれば、複数の発光画素を有する有機発光装置において、高温、高湿下においても非発光領域の発生しにくい信頼性の高い有機発光装置を提供できる。また、水等を洗浄液とする洗浄工程を可能にし、有機化合物層の剥離なく、基板上の異物を低減できることで、保護膜に高い防護性能を有する有機発光装置を提供することができる。
本発明の有機発光装置は、表示ディスプレイ、照明、光源等の一部材として利用することができる。
1(2):有機発光装置、11:平坦化層、12:コンタクトホール、13:画素分離膜、20:有機発光素子、21:第一電極、22:有機化合物層、23:第二電極、24:第二電極用電極パッド、30:無機層、40:封止層
Claims (14)
- 基板側から、第一電極、発光層を含む有機化合物層及び第二電極がこの順で設けられてなる有機発光素子を複数有する有機発光装置であって、
前記基板の上に、前記有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆う無機層、を有し、
前記無機層が、前記有機発光素子が有する発光領域以外の領域に設けられており、かつ前記発光領域の外側において、前記基板の表面又は前記基板の上であって前記有機化合物層の下方の部材と接していることを特徴とする、有機発光装置。 - 前記発光領域の外側が、前記第一電極の面内方向における前記有機化合物層の外周部であることを特徴とする、請求項1に記載の有機発光装置。
- 前記部材が、平坦化層であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機発光装置。
- 前記部材が、画素分離膜であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機発光装置。
- 前記有機化合物層の端部を前記無機層が覆っている領域において、前記基板側から順に、前記有機化合物層、前記無機層及び前記第二電極がこの順に積層されていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機発光装置。
- 前記有機化合物層が、基板側に設けられる第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、を有し、
前記第一の有機化合物層の端部の少なくとも一部が前記無機層に覆われており、
前記第一の有機化合物層の端部を前記無機層が覆っている領域において、前記基板側から順に、前記第一の有機化合物層、前記無機層、前記第二の有機化合物層及び前記第二電極がこの順に積層されていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機発光装置。 - 基板側から、第一電極、有機化合物層及び第二電極がこの順で設けられてなる有機発光素子を複数有する有機発光装置であって、
複数の前記第一電極を隔離する隔離部と、前記有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆う無機層と、を有し、
前記基板の主面に対して垂直な方向から俯瞰した場合、前記第一電極を設ける領域が、前記無機層を設ける領域と重複せず、
前記無機層の少なくとも一部が前記隔離部と接触していること特徴とする、有機発光装置。 - 前記第一電極がパターニングされた電極であることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の有機発光装置。
- 保護膜によって封止されていることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の有機発光装置。
- 感光体と、前記感光体を露光する露光部と、前記感光体を帯電させる帯電部と、前記感光体に現像剤を付与する現像部と、を有する画像形成装置であって、
前記露光部が、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光装置を有することを特徴とする、画像形成装置。 - 感光体を露光する露光装置であって、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光装置を有し、
前記有機発光装置が複数の発光部を有し、
前記複数の発光部が、前記感光体の長軸方向に沿って一列に配置されていることを特徴とする、露光装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光装置と、前記有機発光装置に接続されているAC/DCコンバーター回路とを有することを特徴とする、照明装置。
- 基板側から、第一電極、発光層を含む有機化合物層及び第二電極がこの順で設けられてなる有機発光素子を複数有する有機発光装置の製造方法であって、
有機化合物層の端部の少なくとも一部を覆うように無機層を形成する工程と、
前記無機層を形成する工程の後で基板を洗浄する洗浄工程と、を有することを特徴とする、有機発光装置の製造方法。 - 前記洗浄工程において、前記基板が、2流体洗浄法で洗浄されることを特徴とする、請求項13に記載の有機発光装置の製造方法。
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