JP4018430B2 - Organic EL device and method for manufacturing the same - Google Patents

Organic EL device and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP4018430B2
JP4018430B2 JP2002106979A JP2002106979A JP4018430B2 JP 4018430 B2 JP4018430 B2 JP 4018430B2 JP 2002106979 A JP2002106979 A JP 2002106979A JP 2002106979 A JP2002106979 A JP 2002106979A JP 4018430 B2 JP4018430 B2 JP 4018430B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic
thin film
substrate
porous solid
inorganic porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002106979A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003303686A (en
Inventor
良彰 奥
豪介 坂元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2002106979A priority Critical patent/JP4018430B2/en
Publication of JP2003303686A publication Critical patent/JP2003303686A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4018430B2 publication Critical patent/JP4018430B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機EL素子およびその製造方法に関し、特にその外部取り出し効率を向上するための集光構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機EL素子を用いたELディスプレイパネルの斜視図を図11に示す。ELディスプレイパネルにおいては、ガラス基板(透光性基板)1上に複数の短冊状のITO(酸化インジウム錫:Indium Tin Oxide)透光性電極(第1電極)3が矢印a方向に沿って配置されている。そして、ITO透光性電極3の上部には矢印b方向に沿って、複数の短冊状の有機EL層4が配置されている。
【0003】
さらに、各有機EL層4上には複数の短冊状のクロム(Cr)薄膜パターンからなる上部電極(第2電極)5が重畳して配置されている。これらITO透光性電極2、有機EL層4および上部電極5は、ガラス基板1上でシール(図示せず)で覆われて封止される。そして、シール内に窒素が封入される。
【0004】
このようなELディスプレイパネルに対して、所定のITO透光性電極3と所定の上部電極5とを選択して電圧を印加すれば、選択されたITO透光性電極3と上部電極5との交差箇所に位置する有機EL層4に電圧がかかりこの有機EL層が励起されて発光する。したがって、ITO透光性電極3、上部電極5の選択を制御することによって、ELディスプレイパネルを用いて所望の表示を行うことができる。
【0005】
この従来の有機EL素子の製造方法を以下に説明する。一般には、ガラス基板1上にITOがコーティングされたものが用意されており、このガラス基板1上のITOを、フォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングし、所定のパターンのITO透光性電極3を形成する。そして、ITO透光性電極3が形成されたガラス基板1を真空中に置き、蒸着技術によって有機EL層4、上部電極5を形成する。その後、窒素雰囲気中でシールを固定して封止する。
【0006】
ところで従来有機EL素子における外部取り出し効率はおよそ20%で非常に低いとされている。
これはせっかく励起、発光したもののその大半が素子(または基板)内で導波し、導波中の吸収又は反射により、外部に取り出されにくくなっていると考えられる。
有機EL素子などFPD(Flat display panel)における最近の目覚しい技術の進歩にもかかわらず、面発光素子の発光効率の伸びが不振となっている大きな理由の一つである。
過去にこの課題を克服するために種々の試みが為されているが未だ充分な解決策は報告されていない。
【0007】
すなわち、その構造説明図および光の導波路を図12(a)および(b)に示すように、有機EL層4で発光した光がITOからなる透光性電極3を経てガラス基板1から外部に導出される際、光Lはガラス基板1と透光性電極3との界面で広げられ、ガラス基板1の外方側の面で臨界角を越えるものが多く、界面での反射により内部に戻るいわゆる戻り光が多いため、充分な発光効率が得られないと考えられている。
【0008】
また、基板内での減衰を低減するため、ガラス基板の厚さは小さい方が望ましいが、小さくすると支持体としての強度を充分に得ることができないという問題がある。
【0009】
そこで光増幅を行うための膜を基板と透光性電極との間に介在せしめた構造が提案されている。
これは、ガラス基板1と透光性電極3との間にシリカエアロゲルと呼ばれる多孔質体を介在させた構造である。シリカエアロゲルは、シリコンアルコキシドのゾルゲル反応により形成される湿潤ゲルを超臨界乾燥することにより得られる均質な超微細構造を持つ多孔質体である。
【0010】
この多孔質体は光屈折率や誘電率が空気なみに小さいことから従来困難であった光学設計や電子材料設計における実用化が期待されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらシリカエアロゲルは実際には、有機溶剤に対する耐性が小さく、後続工程で有機溶剤を用いた洗浄を用いることができないという問題がある。
【0012】
これは、実際の素子を製造する工程では極めて深刻な問題である。すなわち、シリカエアロゲル層を形成した後、透光性電極としてのITO薄膜をスパッタリングし、これをパターニングする工程、有機発光層を形成する工程、上部の第2電極を形成しこれをパターニングする工程では、イソプロピルアルコール(IPA)等の有機溶剤は必須であり、有機溶剤を用いることなしには素子形成が極めて困難であるという問題がある。
【0013】
また、機械的強度が充分でなく、破壊が生じることがある、また、ガラス基板あるいは透光性電極との密着性が低下したりするなどの問題もあり、実際には実用化には極めてほど遠い状態であった。
【0014】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、発光効率の向上をはかり、信頼性の高い有機EL素子を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、透光性基板と透光性の第1基板との間に空孔が配向性を具備し、空孔率50%以上の無機多孔質固体薄膜を介在せしめたことを特徴とする。
【0016】
すなわち、本発明の第1は、透光性基板と、前記透光性基板表面に形成され、空孔が配向性を具備し、空孔率50%以上の無機多孔質固体薄膜と、前記無機多孔質固体薄膜上に形成された透光性の第1電極と、前記透明性の第1電極上に形成された有機EL層と、前記有機EL層上に形成された第2電極とを含むことを特徴とする。
【0017】
かかる構成によれば、空孔が配向性を具備し、空孔率50%以上の無機多孔質固体薄膜が透光性基板と透光性の第1電極との間に介在せしめられているため、低屈折率薄膜の介在により、有機EL層の発光は良好に外部に導出せしめられ、発光効率の向上を図ることが可能となる。空気の屈折率は低いため、膜の極限的な低屈折率化をはかることが可能となる。また、機械的強度についても良好であり信頼性の高い有機EL素子を提供することが可能となる。
加えて、無機多孔質固体薄膜であるため、IPAなどの有機溶剤に対する耐性も高く、後続プロセスにおける耐性も充分に高いものとなっている
【0018】
望ましくは、前記無機多孔質固体薄膜は、屈折率が前記透光性基板の屈折率よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、低屈折率薄膜の介在により、有機EL層の発光は良好に外部に導出せしめられ、発光効率の向上を図ることが可能となる。
【0019】
望ましくは、基板表面に形成され、前記無機多孔質固体薄膜の空孔が配向性を具備していることを特徴とする。
かかる構成によれば、空孔が配向性をもち、周期的なポーラス構造をもつため、機械的強度を高めることができ、信頼性の高い絶縁膜を得ることが可能となる。
【0020】
また望ましくは、前記無機多孔質固体薄膜は、基板表面に形成され、前記基板表面に平行となるように配向せしめられた円柱状の空孔を含む周期的ポーラス構造を具備してなることを特徴とする。
【0021】
かかる構成によれば、基板表面に平行となるように空孔が配向せしめられているため、基板表面に垂直な方向で均一に低屈折率をもつことになり、取り出し面全体にわたって均一で信頼性の高い有効な低屈率薄膜としての役割を奏効する。
【0022】
望ましくは、基板表面に形成され、前記基板表面に平行となるように一方向に配向せしめられた円柱状の空孔を含む周期的ポーラス構造ドメインが複数含まれており、隣接する各ポーラス構造ドメインは互いに異なる方向に配向していることを特徴とする。
【0023】
かかる構成によれば、ドメイン毎に異なる方向にポーラス構造が配向しているため、空孔の開口部を互いに閉じることが可能になり、緻密な膜の耐湿性と同程度の優れた耐湿性を有し、かつ周期構造により機械的強度にも優れた究極的に低い屈折率をもつ低屈折率薄膜を得ることが可能となる。さらにまた、層間の空間を隣接する層が支えることで、通常不安定と考えられる層状の周期的ポーラス形状を安定かつ優れた機械的強度で構築することが可能となる。
【0024】
望ましくは、前記透光性基板はフレキシブル基板であることを特徴とする。
【0025】
透光性基板がフレキシブル基板である場合、特に、上層に形成される膜の機械的強度と支持性が大きな問題となるが、かかる構成によれば、機械的強度も良好でかつ基板との密着性も高いため、信頼性の高い有機EL素子を得ることが可能となる。
【0026】
また本発明の第2では、透光性基板と、前記透光性基板表面に形成され、空孔が配向性を具備し、空孔率50%以上の無機多孔質固体薄膜と、前記無機多孔質固体薄膜上に形成された有機EL素子部と、前記無機多孔質固体薄膜上に形成された駆動素子部とを具備し、前記有機EL素子部は、前記無機多孔質固体薄膜上に所定の間隔で形成された短冊状の透光性の第1電極と、前記透明性の第1電極上に形成された有機EL層と、前記有機EL層上に形成され、前記第1電極と直交する方向に所定の間隔で形成された短冊状の第2電極とを含み、複数の有機EL素子を構成してなり、前記駆動素子部は、前記無機多孔質固体薄膜上に形成され、前記無機多孔質固体薄膜上または下で前記有機EL素子部と接続されていることを特徴とする。
【0027】
かかる構成によれば、同一基板上に発光効率を高められた上述の有機EL素子部を形成することができるとともに、同一の無機多孔質固体薄膜を低誘電率薄膜として用いて、駆動回路部を形成しているため、各部との密着性も高く、かつ高速で信頼性の高い有機EL装置を得ることが可能となる。
また駆動回路部ではこの無機多孔質固体薄膜を層間絶縁膜として用いた多層配線構造の配線部を構成し、能動素子はチップ素子としこの配線部に形成されたコンタクト上に搭載するようにしても、低誘電率の絶縁膜を形成することができるため、高速で信頼性の高いものとなる。
また、無機多孔質固体薄膜上に半導体層を形成しこの半導体層内に素子領域を形成する場合にも、無機多孔質固体薄膜は配向性が良好であるため、信頼性の高い半導体素子領域を形成することが可能となる。
【0028】
本発明の第3では、透光性基板上に無機多孔質固体薄膜を形成する工程と、前記無機多孔質固体薄膜上に下部電極を形成する工程と、下部電極上に有機EL層を形成する工程と、有機EL層上に上部電極を形成する工程とを含み、前記無機多孔質固体薄膜を形成する工程が、シリカ誘導体と界面活性剤を含む前駆体溶液を生成する工程と、前記前駆体溶液を基板表面に接触させる接触工程と、前記接触工程の前または後に、前記前駆体溶液を昇温し、架橋反応を開始する予備架橋工程と、前記予備架橋工程で架橋反応の開始された前記前駆体溶液が接触せしめられた前記透光性基板を焼成し、前記界面活性剤を分解除去する工程とを含むことを特徴とする。
【0029】
かかる構成によれば、極めて制御性よく機械的強度に優れ究極的に低い屈折率をもつ無機多孔質固体薄膜を提供することが可能となる。また低温下での形成が可能であるため、下地に影響を与えることなく信頼性の高い低屈折率膜を形成することが可能となる。また、この無機多孔質固体薄膜はIPAなどの有機溶剤に対する耐性が大きいため、後続のパターニング工程などにおける洗浄工程に制約を受けることなく形成できるため、信頼性の高い有機EL素子を効率よく形成することが可能となる。
さらに集積回路が混在する基板において、層間絶縁膜として用いる場合にも下地に影響を与えることなく信頼性の高い絶縁膜を形成することが可能となる。
また、前駆体液の濃度を調整することにより空孔率は適宜変更可能であり、極めて作業性よく所望の屈折率の無機多孔質固体薄膜を形成することが可能となる。
【0030】
望ましくは、前記接触工程は、基板を前駆体溶液に浸せきする工程であることを特徴とする。
かかる構成によれば、生産性よく低屈折率絶縁膜を形成することが可能となる。
【0031】
また望ましくは、前記接触工程は、基板を前駆体溶液に浸せきし、所望の速度で引き上げる工程であることを特徴とする。
かかる構成によれば、生産性よく低屈折率絶縁膜を形成することが可能となる。
【0032】
望ましくは、前記接触工程は、前駆体溶液に基板上に塗布する工程であることを特徴とする。
かかる構成によれば、生産性よく低屈折率絶縁膜を形成することが可能となる。
【0033】
望ましくは、前記接触工程は、前駆体溶液に基板上に滴下し、前記基板を回転させる回転塗布工程であることを特徴とする。
かかる構成によれば、膜厚や空孔率を容易に調整可能であり、生産性よく低屈折率絶縁膜を形成することが可能となる。
【0034】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る有機EL素子およびその製造方法の一実施形態を説明する。図1は本実施形態の有機EL素子の構造説明図である。図1(a)は断面図、図1(b)はその無機多孔質固体薄膜の構造説明図である。また、図2(a)は本実施形態の有機EL素子の発光の導波経路を示す図、図2(b)は要部拡大説明図である。
【0035】
この有機EL素子を用いて形成される、ELディスプレイパネルはガラス基板とITO透明電極との間に無機多孔質固体薄膜2が介在せしめられている他は図11に示したものと同様である。
この有機EL素子は、図1(a)に示すように、ガラス基板からなる透光性基板1と、透光性の第1電極としてのITO電極との間に図1(b)にその構造説明のための摸式図を示すように円柱状の空孔が配向してなる空孔率70%の無機多孔質固体薄膜2が介在せしめられていることを特徴とする。
【0036】
すなわち、この有機EL素子は、屈折率n=1.52のガラス基板からなる透光性基板1と、この透光性基板1表面に形成された屈折率n=1.2の無機多孔質固体薄膜2、この無機多孔質固体薄膜2上に形成された屈折率n=1.92の酸化インジウム錫(ITO)透明導電膜からなる第1電極3と、この第1電極3上に形成されたN,N‘−ジフェニル−4,4’−ジアミン(以下TPDと略称する)等からなる正孔輸送層(図示せず)と、8-Hydirixyquinolin Aluminum(以下Alqと略称する)からなる有機EL層4と、有機EL層4上に形成された酸化カルシウムCaOなどからなる電子注入層(図示せず)と、電子注入層上に形成されたCrからなる金属製の第2電極5とを具備してなるものである。
【0037】
かかる構成を有する有機EL素子に直流電圧を印加すると、第1電極3から正孔輸送層を介して有機EL層4に正孔が注入され、陰極6から電子注入層5を介して有機EL層4に電子が注入される。有機EL層4では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態に移行する際に発光現象が起こる。この場合は、緑色の発光が得られる。
【0038】
このようにして有機EL層4で発生した光は、図2(a)および(b)に示すように、この光は第1電極3および無機多孔質固体薄膜2、透光性基板1を経て導出される。
【0039】
ここでは無機多孔質固体薄膜2の屈折率が1.2程度であるため、第1電極3と無機多孔質固体薄膜2の界面でガラスから空気へ出る前に集光性を持ち、空気への光の取り出しを効率よく行うことができることになる。従って、この界面で反射されることなく良好に前方に導き出される。このように、低屈折率の無機多孔質固体薄膜を、透光性基板とITOなどからなる透光性の第1電極3との間に挟むことにより、前方に導きだされる光量が増大するものとみうけられる。例えばITOの屈折率n1=1.9、透光性基板のガラス基板の屈折率n2=1.5、無機多孔質固体薄膜2の屈折率n3=1.2としたとき、この無機多孔質固体薄膜2を挟むことにより、光量は約1.3倍となった。
【0040】
次に、本発明実施形態の有機EL素子の製造工程について説明する。
まず、図3(a)に示すように、透光性基板1としてのガラス基板表面に、透光性基板1表面に平行となるように一方向に配向せしめられた円柱状の空孔hを含む周期的ポーラス構造ドメインを複数含むようにメゾポーラスシリカ薄膜を形成する(図1(b))。
【0041】
ここではまず、図4(a)に示すように、まず界面活性剤として陽イオン型のセチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB:C1633+(CH33Br-)と、シリカ誘導体としてテトラメトキシシラン(TMOS:Tetramethoxy Silane)と、酸触媒としての塩酸(HCl)とを、H2O/アルコール混合溶媒に溶解し、混合容器内で、前駆体(プレカーサー)溶液を調整する。この前駆体溶液の仕込みのモル比は、溶媒を100として、界面活性剤0.05、シリカ誘導体0.1、酸触媒2として混合し、この混合溶液内に前記透光性基板1を浸せきし図3(b)に示すように、混合容器を密閉したのち、30から150℃で1時間乃至120時間保持することによりシリカ誘導体を加水分解重縮合反応で重合させて(予備架橋工程)、界面活性剤の周期的な自己凝集体を鋳型とする、メゾポーラスシリカ薄膜を形成する。
【0042】
この自己凝集体は図5(a)に示すようにC16H33N+(CH33Br-を1分子とする複数の分子が凝集してなる球状のミセル構造体(図5(b))を形成し、高濃度化により凝集度が高められるにつれてメチル基の脱落した部分が空洞化し(図5(c))、円柱状の空孔が配向してなる円筒体(図5(d))が形成されてなるものである。
そして基板を引き上げ、水洗、乾燥を行った後、400℃の酸素雰囲気中で3時間加熱・焼成し、鋳型の界面活性剤を完全に熱分解除去して純粋なメゾポーラスシリカ薄膜を形成する。このメゾポーラスシリカ薄膜は、複数のドメインに別れ、各ドメイン毎に空孔が配向してなるポーラスな薄膜となっている。
【0043】
次に、図3(b)に示すように、スパッタリング法により透光性の第1電極3としてのITO透明電極を形成する。ここでは、真空容器内に設けられた蒸発源から蒸発原子が蒸発し、シャドーマスクを通して蒸発原子が透光性基板1表面の無機多孔質固体薄膜2上に与えられる。これによって、所定の短冊状パターンのITO透明電極3が形成される。
【0044】
次に、図3(c)に示すように、別の蒸発源から蒸発原子を蒸発せしめ、シャドーマスクを通して蒸発原子が無機多孔質固体薄膜2、透光性の第1電極3上に与えられる。これによって、所定のパターンの有機EL層4が形成される。
【0045】
続いて、図3(d)に示すように、別の蒸発源から蒸発原子を蒸発せしめ、シャドーマスクを通して蒸発原子が供給され、第2電極5のパターンが形成される。
【0046】
このようにして、有機EL素子が形成される。そして、窒素雰囲気中で、ガラスキャップや金属キャップ等のシール(図示せず)が取り付けられ、封止され、ELディスプレイパネルが完成する。シールはエポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂等によって透光性基板1に接着して固定する。
また、上記方法では、エッチングによる電極パターン形成ではなく、シャドウマスクを介して、パターン形成がなされるため、基板洗浄工程は少ないが、少なくとも最後にはIPAによる洗浄が施される。
【0047】
かかる構成によれば、透光性基板表面全体にメゾポーラスシリカ薄膜からなる低屈折率薄膜ガ形成されているため、透光性基板と空気層との界面に対する光の入射角を大きくすることができ、発光効率の向上を図ることが可能となる。
【0048】
また、基板表面に平行となるように空孔が配向せしめられているため、基板表面に垂直な方向で均一に低屈折率をもつことになり、特に上層および下層に対して開口部を持たない閉じた構造をとることができ、耐湿性に優れ信頼性の高い有効な低屈折率薄膜となる。従って、長寿命で信頼性の高い有機EL素子となる。
【0049】
なお、前駆体溶液の組成については、前記実施形態の組成に限定されることなく、溶媒を100として、界面活性剤0.01から0.1、シリカ誘導体0.01から0.5、酸触媒0から5とするのが望ましい。かかる構成の前駆体溶液を用いることにより、円柱状の空孔を有する低誘電率絶縁膜を形成することが可能となる。
【0050】
また、前記実施形態では、界面活性剤として陽イオン型のセチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB:C1633+(CH33Br-)を用いたが、これに限定されることなく、他の界面活性剤を用いてもよいことは言うまでもない。
【0051】
ただし、触媒としてNaイオンなどのアルカリイオンを用いると半導体材料としては、劣化の原因となるため、陽イオン型の界面活性剤を用い、触媒としては酸触媒を用いるのが望ましい。酸触媒としては、HClの他、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、燐酸(H3PO4)、H4SO4等を用いてもよい。
【0052】
またシリカ誘導体としては、TMOSに限定されることなく、テトラエトキシシラン(TEOS:Tetraethoxy Silane)などのシリコンアルコキシド材料を用いるのが望ましい。
【0053】
また溶媒としては水H2O/アルコール混合溶媒を用いたが、水のみでもよい。
さらにまた、焼成雰囲気としては酸素雰囲気を用いたが、大気中でも、減圧下でも、窒素雰囲気中でもよい。望ましくは窒素と水素の混合ガスからなるフォーミングガスを用いることにより、耐湿性が向上し、リーク電流の低減を図ることが可能となる。
【0054】
また、界面活性剤、シリカ誘導体、酸触媒、溶媒の混合比については適宜変更可能である。
【0055】
さらに、予備重合工程は、30から150℃で1時間乃至120時間保持するようにしたが、望ましくは、60から120℃、更に望ましくは90℃とする。
また、焼成工程は、400℃1時間としたが、300℃から500℃で1乃至5時間程度としてもよい。望ましくは350℃から450℃とする。
【0056】
さらにまた、予備重合工程を行った後基板に前駆体液を接触させるようにしたが、前駆体液をそのまま塗布するようにしてもよい。
【0057】
なお、前記実施形態では、シャドウマスクを介して、パターン形成がなされたが、第1電極、第2電極についてはエッチングによる電極パターン形成を行うようにしてもよく、その場合は特に有機溶剤を用いた洗浄工程が何回も繰り返されるが、無機多孔質固体薄膜が劣化することはない。
【0058】
また、前記実施形態では、第1電極をITOで形成し、第2電極を金属電極として形成したが、基板上にクロムなどの金属電極を形成し、その上層に有機EL層を形成し、最後に真空蒸着法により、ITO電極パターンなどの透明電極パターンを形成するものについても、透明電極パターンとその上層を覆うパッシベーション膜との間に本発明の実施形態の無機多孔質固体薄膜を介在させるようにしてもよい。
【0059】
本発明に係る有機EL素子の製造方法は、上記実施形態で例示したものに限定されない。たとえば、上記実施形態においては、真空中で有機EL層を形成したが、窒素雰囲気中で有機EL層を形成することもできる。すなわち、ITO透明電極、上部電極を真空中で形成し、有機EL層を窒素雰囲気中で形成し、その後、窒素雰囲気中でシールを行う。この場合、有機EL層をスピンコートによって形成してもよい。
【0060】
実施形態2
なお、前記第1の実施形態では、透光性基板表面に形成する無機多孔質固体薄膜すなわちメゾポーラスシリカ薄膜の形成は、前駆体溶液に浸せきすることによって行ったが、浸せきに限定されることなく、図6に示すように、ディップコート法を用いてもよい。
【0061】
すなわち、調整された前駆体溶液の液面に対して基板を垂直に1mm/s乃至10m/sの速度で下降させて溶液中に沈め、1秒間乃至1時間静置する。
【0062】
そして所望の時間経過後再び、基板を垂直に1mm/s乃至10m/sの速度で上昇させて溶液から取り出す。
【0063】
そして最後に、前記第1の実施形態と同様に、焼成することにより、界面活性剤を完全に熱分解、除去して純粋なメゾポーラスシリカ薄膜を形成する。
【0064】
実施形態3
なお、前記第1の実施形態では、メゾポーラスシリカ薄膜の形成は、前駆体溶液に浸せきすることによって行ったが、浸せきに限定されることなく、図7に示すように、スピンコート法によってもよい。
【0065】
前記実施形態と同様にして形成された前駆体溶液をスピナー上に載置された被処理基板表面に滴下し、500乃至5000rpmで回転し、メゾポーラスシリカ薄膜を得る。
【0066】
そして最後に、前記第1の実施形態と同様に、焼成することにより、界面活性剤を完全に熱分解、除去して純粋なメゾポーラスシリカ薄膜を形成する。
【0067】
かかる構成によれば、周期的なポーラス構造をもつため、機械的強度を高めることができ、信頼性の高い低屈折率膜を得ることが可能となる。また、基板表面に平行となるように空孔が配向せしめられているため、基板表面に垂直な方向で均一に低屈折率をもつことになり、発光効率の向上を図ることが可能となる。また、耐湿性に優れ信頼性の高い有効な低誘電率薄膜としての役割を奏効する。
【0068】
実施形態4
なお前記実施形態では、一方向に配向せしめられた円柱状の空孔を含む周期的ポーラス構造ドメインが複数含まれ、隣接する各ポーラス構造ドメインは互いに異なる方向に配向している絶縁膜について説明したが、図8に示すように、空孔hが基板表面全体にわたって同一方向に配孔しているように形成してもよい。
【0069】
実施形態5
さらにまた、図9(f)に示すように空孔hが層状に配向してなる構造も有効である。ここでは更に前駆体溶液における界面活性剤の濃度を高めることにより形成したもので、他の工程については前記第1乃至第4の実施形態と同様である。
【0070】
図5(c)に示した構造体においてさらに界面活性剤の濃度を高めると、図9(e)に示すように分子が層状に配向し、図9(f)に示すような空孔hが層状に配向してなる低誘電率絶縁膜が形成される。この構造では円筒状の空孔を有するものに比べてさらに空孔率が高く低誘電率化を図ることが可能となる。
【0071】
なお、前駆体溶液を形成する際に、界面活性剤とシリカ誘導体の比率により、得られる構造体の構造が変化することがわかっている。
例えばCATB/TEOSなど界面活性剤とシリカ誘導体の分子比が0.3から0.8であるときは3次元ネットワーク構造(キュービック)となることがわかっている。この分子比よりも小さく、0.1から0.5であるときは筒状の空孔が配向してなる低誘電率絶縁膜となり、一方この分子比よりも大きく、0.5から2であるときは層状の空孔が配向してなる低誘電率絶縁膜となる。
【0072】
実施形態6
さらにまた、図10に示すように、空孔hが層状に配向してなる構造のドメインと、円柱状の空孔が配向して形成されたドメインとの混在した構造も有効である。ここでは更に前駆体溶液における界面活性剤の濃度を高めることにより形成したもので、他の工程については前記第1乃至第5の実施形態と同様である。
【0073】
なお、前記実施形態では、スピナーを用いた塗布方法について説明したが、刷毛で塗布するいわゆる刷毛塗り法も適用可能である。
【0074】
また、前記透光性基板はポリイミドテープなどのフレキシブル基板を用いてもよい。
【0075】
透光性基板がフレキシブル基板である場合、特に、上層に形成される膜の機械的強度と支持性が大きな問題となるが、かかる構成によれば、機械的強度も良好でかつ基板との密着性も高いため、信頼性の高い有機EL素子を得ることが可能となる。
【0076】
また本発明は、有機EL素子とその駆動回路とを同一基板上に形成する場合にも有効である。駆動回路部を無機多孔質固体薄膜上に形成した半導体層上に形成してもよく、また、無機多孔質固体薄膜を駆動回路部では層間絶縁膜として用いるようにしてもよい。
かかる構成によれば、同一基板上に発光効率を高められた上述の有機EL素子部を形成することができるとともに、同一の無機多孔質固体薄膜を低誘電率薄膜として用いて、駆動回路部を形成しているため、各部との密着性も高く、かつ高速駆動が可能で信頼性の高い有機EL装置を得ることが可能となる。
【0077】
またチップ素子を能動素子として、この無機多孔質固体薄膜を層間絶縁膜として用いた多層配線構造の配線部に形成されたコンタクト上に搭載するようにしても、低誘電率の絶縁膜を形成することができるため、高速で信頼性の高いものとなる。
【0078】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、空孔率50%以上の無機多孔質固体薄膜を透光性基板と透光性の第1電極との間に介在させているため、容易に制御性よく、発光効率が高く機械的強度の高い有機EL素子を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の有機EL素子を示す図である。
【図2】同有機EL素子の発光原理を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施形態における有機EL素子の形成工程を示す説明図である。
【図4】本発明の第1の実施形態における無機多孔質固体薄膜の形成工程を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施形態における無機多孔質固体薄膜の形成原理を示す説明図である。
【図6】本発明の第2の実施形態における無機多孔質固体薄膜の形成工程を示す説明図である。
【図7】本発明の第3の実施形態における無機多孔質固体薄膜の形成工程を示す説明図である。
【図8】本発明の第4の実施形態における低屈折率膜を示す説明図である。
【図9】本発明の第5の実施形態における低屈折率膜を示す説明図である。
【図10】本発明の第6の実施形態における低屈折率膜を示す説明図である。
【図11】ELディスプレイパネルの要部説明図である。
【図12】従来例の有機EL素子を示す図である。
【符号の説明】
h 空孔
1 透光性基板
2 無機多孔質固体薄膜
3 透光性の第1電極
4 有機EL層
h 空孔
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic EL element and a method for manufacturing the same, and more particularly to a light collecting structure for improving the external extraction efficiency.
[0002]
[Prior art]
A perspective view of an EL display panel using an organic EL element is shown in FIG. In an EL display panel, a plurality of strip-like ITO (Indium Tin Oxide) translucent electrodes (first electrodes) 3 are arranged on a glass substrate (translucent substrate) 1 along the direction of arrow a. Has been. A plurality of strip-shaped organic EL layers 4 are arranged on the ITO translucent electrode 3 along the arrow b direction.
[0003]
Further, an upper electrode (second electrode) 5 composed of a plurality of strip-like chromium (Cr) thin film patterns is disposed on each organic EL layer 4 so as to overlap therewith. The ITO translucent electrode 2, the organic EL layer 4 and the upper electrode 5 are covered and sealed on the glass substrate 1 with a seal (not shown). Then, nitrogen is sealed in the seal.
[0004]
If a voltage is applied to such an EL display panel by selecting a predetermined ITO translucent electrode 3 and a predetermined upper electrode 5, the selected ITO translucent electrode 3 and the upper electrode 5 A voltage is applied to the organic EL layer 4 located at the intersection, and the organic EL layer is excited to emit light. Therefore, by controlling the selection of the ITO translucent electrode 3 and the upper electrode 5, it is possible to perform a desired display using an EL display panel.
[0005]
A method for manufacturing this conventional organic EL element will be described below. Generally, a glass substrate 1 coated with ITO is prepared, and the ITO on the glass substrate 1 is etched using a resist pattern formed by photolithography as a mask, so that a predetermined pattern of ITO translucency is obtained. The electrode 3 is formed. Then, the glass substrate 1 on which the ITO translucent electrode 3 is formed is placed in a vacuum, and the organic EL layer 4 and the upper electrode 5 are formed by a vapor deposition technique. Thereafter, the seal is fixed and sealed in a nitrogen atmosphere.
[0006]
By the way, the external extraction efficiency in the conventional organic EL element is considered to be very low at about 20%.
It can be considered that most of the excited and emitted light is guided in the element (or substrate) and is hardly extracted to the outside by absorption or reflection in the waveguide.
This is one of the main reasons why the growth of the light emitting efficiency of the surface light emitting elements has been sluggish despite the recent remarkable technological advances in flat display panels (FPDs) such as organic EL elements.
Various attempts have been made in the past to overcome this problem, but no sufficient solution has been reported yet.
[0007]
That is, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), the structure explanatory view and the optical waveguide are shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). The light L is spread at the interface between the glass substrate 1 and the translucent electrode 3 and often exceeds the critical angle on the outer surface of the glass substrate 1 and is reflected inside by the reflection at the interface. It is considered that sufficient luminous efficiency cannot be obtained because of a large amount of returning so-called return light.
[0008]
Further, in order to reduce attenuation in the substrate, it is desirable that the thickness of the glass substrate is small. However, if the thickness is small, there is a problem that sufficient strength as a support cannot be obtained.
[0009]
Therefore, a structure in which a film for performing optical amplification is interposed between a substrate and a translucent electrode has been proposed.
This is a structure in which a porous body called silica airgel is interposed between the glass substrate 1 and the translucent electrode 3. Silica airgel is a porous body having a homogeneous ultrafine structure obtained by supercritical drying of a wet gel formed by a sol-gel reaction of silicon alkoxide.
[0010]
This porous body is expected to be put to practical use in optical design and electronic material design, which has been difficult in the past because its optical refractive index and dielectric constant are as small as air.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, silica airgel actually has a problem that resistance to an organic solvent is small, and cleaning using an organic solvent cannot be used in a subsequent process.
[0012]
This is a very serious problem in the process of manufacturing an actual device. That is, after forming the silica airgel layer, sputtering the ITO thin film as a translucent electrode and patterning it, forming the organic light emitting layer, forming the upper second electrode and patterning it An organic solvent such as isopropyl alcohol (IPA) is essential, and there is a problem that it is extremely difficult to form an element without using an organic solvent.
[0013]
In addition, the mechanical strength is not sufficient, breakage may occur, and there are problems such as a decrease in adhesion with a glass substrate or a translucent electrode. It was in a state.
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an organic EL element with high reliability by improving luminous efficiency.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention is characterized in that the pores have orientation between the translucent substrate and the translucent first substrate, and an inorganic porous solid thin film having a porosity of 50% or more is interposed. To do.
[0016]
That is, the first of the present invention is a light-transmitting substrate, an inorganic porous solid thin film formed on the surface of the light-transmitting substrate, with pores having orientation and a porosity of 50% or more, and the inorganic A translucent first electrode formed on the porous solid thin film; an organic EL layer formed on the transparent first electrode; and a second electrode formed on the organic EL layer. It is characterized by that.
[0017]
  According to this configuration, the pores have orientation, and the inorganic porous solid thin film having a porosity of 50% or more is interposed between the translucent substrate and the translucent first electrode. The light emission of the organic EL layer can be led out to the outside satisfactorily by the intervention of the low refractive index thin film, and the light emission efficiency can be improved. Since the refractive index of air is low, it is possible to achieve an extremely low refractive index of the film. In addition, it is possible to provide an organic EL element that has good mechanical strength and high reliability.
  In addition, since it is an inorganic porous solid thin film, it is highly resistant to organic solvents such as IPA, and has sufficiently high resistance in subsequent processes..
[0018]
Preferably, the inorganic porous solid thin film is configured such that a refractive index is smaller than a refractive index of the translucent substrate.
According to such a configuration, the light emission of the organic EL layer is favorably led to the outside by the intervention of the low refractive index thin film, and the light emission efficiency can be improved.
[0019]
Desirably, the pores of the inorganic porous solid thin film are formed on the substrate surface and have orientation.
According to this configuration, since the holes have orientation and have a periodic porous structure, the mechanical strength can be increased, and a highly reliable insulating film can be obtained.
[0020]
Desirably, the inorganic porous solid thin film has a periodic porous structure including cylindrical holes formed on a substrate surface and oriented so as to be parallel to the substrate surface. And
[0021]
According to this configuration, since the holes are oriented so as to be parallel to the substrate surface, the refractive index is uniformly low in the direction perpendicular to the substrate surface, and the entire take-out surface is uniform and reliable. It plays a role as a highly effective low refractive index thin film.
[0022]
Preferably, each of the adjacent porous structure domains includes a plurality of periodic porous structure domains including cylindrical holes formed on the substrate surface and oriented in one direction so as to be parallel to the substrate surface. Are characterized by being oriented in different directions.
[0023]
According to such a configuration, since the porous structure is oriented in a different direction for each domain, it becomes possible to close the openings of the pores to each other, and has excellent moisture resistance comparable to that of a dense film. It is possible to obtain a low-refractive-index thin film having an extremely low refractive index having a periodic structure and excellent mechanical strength. Furthermore, since the adjacent layers support the space between the layers, it is possible to construct a layered periodic porous shape that is normally considered unstable with a stable and excellent mechanical strength.
[0024]
Preferably, the translucent substrate is a flexible substrate.
[0025]
When the translucent substrate is a flexible substrate, the mechanical strength and supportability of the film formed in the upper layer are particularly serious problems. According to such a configuration, the mechanical strength is good and the substrate is in close contact with the substrate. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable organic EL element.
[0026]
In the second aspect of the present invention, a light-transmitting substrate, an inorganic porous solid thin film formed on the surface of the light-transmitting substrate, having pores with orientation and a porosity of 50% or more, and the inorganic porous material An organic EL element portion formed on the porous solid thin film, and a drive element portion formed on the inorganic porous solid thin film, the organic EL element portion having a predetermined shape on the inorganic porous solid thin film A strip-shaped translucent first electrode formed at intervals, an organic EL layer formed on the transparent first electrode, and formed on the organic EL layer and orthogonal to the first electrode A plurality of organic EL elements, and the driving element portion is formed on the inorganic porous solid thin film, and includes the inorganic porous electrode. The organic EL element part is connected on or below the porous solid thin film.
[0027]
According to such a configuration, the above-mentioned organic EL element part with improved luminous efficiency can be formed on the same substrate, and the same inorganic porous solid thin film is used as the low dielectric constant thin film, Since it is formed, it is possible to obtain an organic EL device that has high adhesion with each part and that is fast and highly reliable.
In the drive circuit section, a wiring section having a multilayer wiring structure using the inorganic porous solid thin film as an interlayer insulating film is configured, and the active element is mounted as a chip element on a contact formed in the wiring section. Since an insulating film having a low dielectric constant can be formed, high speed and high reliability can be achieved.
In addition, when a semiconductor layer is formed on an inorganic porous solid thin film and an element region is formed in the semiconductor layer, the inorganic porous solid thin film has a good orientation. It becomes possible to form.
[0028]
In the third aspect of the present invention, a step of forming an inorganic porous solid thin film on a translucent substrate, a step of forming a lower electrode on the inorganic porous solid thin film, and an organic EL layer on the lower electrode A step of forming an upper electrode on the organic EL layer, the step of forming the inorganic porous solid thin film forming a precursor solution containing a silica derivative and a surfactant, and the precursor A contact step in which the solution is brought into contact with the substrate surface, a pre-crosslinking step in which the precursor solution is heated to start a cross-linking reaction before or after the contact step, and the cross-linking reaction is started in the pre-crosslinking step. Firing the translucent substrate with which the precursor solution is brought into contact, and decomposing and removing the surfactant.
[0029]
According to such a configuration, it is possible to provide an inorganic porous solid thin film having excellent controllability, excellent mechanical strength, and an extremely low refractive index. Further, since it can be formed at a low temperature, it is possible to form a highly reliable low refractive index film without affecting the base. In addition, since this inorganic porous solid thin film has high resistance to an organic solvent such as IPA, it can be formed without being restricted by a cleaning process in a subsequent patterning process or the like, so that a highly reliable organic EL element is efficiently formed. It becomes possible.
Furthermore, a highly reliable insulating film can be formed without affecting the base even when used as an interlayer insulating film on a substrate in which integrated circuits are mixed.
Further, the porosity can be appropriately changed by adjusting the concentration of the precursor liquid, and an inorganic porous solid thin film having a desired refractive index can be formed with extremely high workability.
[0030]
Preferably, the contacting step is a step of immersing the substrate in the precursor solution.
According to this configuration, it is possible to form the low refractive index insulating film with high productivity.
[0031]
Preferably, the contacting step is a step of immersing the substrate in the precursor solution and pulling it up at a desired speed.
According to this configuration, it is possible to form the low refractive index insulating film with high productivity.
[0032]
Preferably, the contact step is a step of applying the precursor solution onto a substrate.
According to this configuration, it is possible to form the low refractive index insulating film with high productivity.
[0033]
Preferably, the contact step is a spin coating step of dropping the precursor solution onto the substrate and rotating the substrate.
According to such a configuration, the film thickness and the porosity can be easily adjusted, and the low refractive index insulating film can be formed with high productivity.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of an organic EL device and a method for producing the same according to the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram of the structure of the organic EL element of this embodiment. FIG. 1A is a sectional view, and FIG. 1B is an explanatory view of the structure of the inorganic porous solid thin film. FIG. 2A is a diagram showing a light emission waveguide path of the organic EL element of the present embodiment, and FIG.
[0035]
The EL display panel formed using this organic EL element is the same as that shown in FIG. 11 except that the inorganic porous solid thin film 2 is interposed between the glass substrate and the ITO transparent electrode.
As shown in FIG. 1A, this organic EL element has a structure shown in FIG. 1B between a translucent substrate 1 made of a glass substrate and an ITO electrode as a translucent first electrode. As shown in a schematic diagram for explanation, an inorganic porous solid thin film 2 having a porosity of 70%, in which cylindrical holes are oriented, is interposed.
[0036]
That is, the organic EL element includes a light-transmitting substrate 1 made of a glass substrate having a refractive index n = 1.52, and an inorganic porous solid having a refractive index n = 1.2 formed on the surface of the light-transmitting substrate 1. A thin film 2, a first electrode 3 made of an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film having a refractive index n = 1.92 formed on the inorganic porous solid thin film 2, and formed on the first electrode 3 A hole transport layer (not shown) composed of N, N′-diphenyl-4,4′-diamine (hereinafter abbreviated as TPD) and the like, and an organic EL layer composed of 8-Hydirixyquinolin Aluminum (hereinafter abbreviated as Alq) 4, an electron injection layer (not shown) made of calcium oxide CaO or the like formed on the organic EL layer 4, and a metal second electrode 5 made of Cr formed on the electron injection layer. It will be.
[0037]
When a DC voltage is applied to the organic EL element having such a configuration, holes are injected from the first electrode 3 into the organic EL layer 4 through the hole transport layer, and from the cathode 6 through the electron injection layer 5 to the organic EL layer. 4 is injected with electrons. In the organic EL layer 4, recombination of holes and electrons occurs, and a light emission phenomenon occurs when excitons generated thereby shift from the excited state to the ground state. In this case, green light emission is obtained.
[0038]
The light thus generated in the organic EL layer 4 passes through the first electrode 3, the inorganic porous solid thin film 2, and the translucent substrate 1 as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Derived.
[0039]
Here, since the refractive index of the inorganic porous solid thin film 2 is about 1.2, it has a light condensing property before exiting from the glass to the air at the interface between the first electrode 3 and the inorganic porous solid thin film 2, and The light can be extracted efficiently. Therefore, it is guided forward well without being reflected at this interface. Thus, by sandwiching the low refractive index inorganic porous solid thin film between the translucent substrate and the translucent first electrode 3 made of ITO or the like, the amount of light guided forward increases. It can be seen as a thing. For example, when the refractive index n1 = 1.9 of ITO, the refractive index n2 = 1.5 of the glass substrate of the translucent substrate, and the refractive index n3 = 1.2 of the inorganic porous solid thin film 2, this inorganic porous solid By sandwiching the thin film 2, the amount of light was about 1.3 times.
[0040]
Next, the manufacturing process of the organic EL element of this embodiment is demonstrated.
First, as shown in FIG. 3A, cylindrical holes h that are oriented in one direction so as to be parallel to the surface of the light-transmitting substrate 1 are formed on the surface of the glass substrate as the light-transmitting substrate 1. A mesoporous silica thin film is formed so as to include a plurality of periodic porous structure domains (FIG. 1B).
[0041]
First, as shown in FIG. 4 (a), first, as a surfactant, cationic cetyltrimethylammonium bromide (CTAB: C16H33N+(CHThree)ThreeBr-), Tetramethoxysilane (TMOS) as a silica derivative, and hydrochloric acid (HCl) as an acid catalyst,2Dissolve in an O / alcohol mixed solvent and prepare a precursor solution in a mixing vessel. The precursor solution was charged at a molar ratio of 100 as a solvent, mixed as a surfactant 0.05, a silica derivative 0.1, and an acid catalyst 2, and the translucent substrate 1 was immersed in the mixed solution. As shown in FIG. 3 (b), after sealing the mixing vessel, the silica derivative is polymerized by hydrolysis polycondensation reaction by maintaining at 30 to 150 ° C. for 1 to 120 hours (preliminary crosslinking step), and the interface A mesoporous silica thin film is formed using a periodic self-aggregate of the activator as a template.
[0042]
This self-aggregate is C as shown in FIG.16H33N+(CHThree)ThreeBr-A spherical micelle structure (FIG. 5 (b)) is formed by aggregating a plurality of molecules having a single molecule as a molecule, and the portion where the methyl group is removed becomes hollow as the degree of aggregation is increased by increasing the concentration (FIG. 5). 5 (c)), a cylindrical body (FIG. 5 (d)) in which columnar holes are oriented is formed.
Then, the substrate is pulled up, washed with water and dried, and then heated and baked in an oxygen atmosphere at 400 ° C. for 3 hours to completely thermally decompose and remove the mold surfactant, thereby forming a pure mesoporous silica thin film. This mesoporous silica thin film is divided into a plurality of domains, and is a porous thin film in which pores are oriented in each domain.
[0043]
Next, as shown in FIG. 3B, an ITO transparent electrode is formed as the translucent first electrode 3 by sputtering. Here, the evaporation atoms are evaporated from an evaporation source provided in the vacuum vessel, and the evaporation atoms are given onto the inorganic porous solid thin film 2 on the surface of the translucent substrate 1 through a shadow mask. Thereby, the ITO transparent electrode 3 having a predetermined strip pattern is formed.
[0044]
Next, as shown in FIG. 3C, the evaporated atoms are evaporated from another evaporation source, and the evaporated atoms are given to the inorganic porous solid thin film 2 and the transparent first electrode 3 through the shadow mask. Thereby, the organic EL layer 4 having a predetermined pattern is formed.
[0045]
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the evaporation atoms are evaporated from another evaporation source, and the evaporation atoms are supplied through the shadow mask, so that the pattern of the second electrode 5 is formed.
[0046]
In this way, an organic EL element is formed. Then, in a nitrogen atmosphere, a seal (not shown) such as a glass cap or a metal cap is attached and sealed to complete an EL display panel. The seal is bonded and fixed to the translucent substrate 1 with an epoxy resin, an ultraviolet curable resin, or the like.
Further, in the above method, since the pattern formation is performed through the shadow mask rather than the electrode pattern formation by etching, there are few substrate cleaning steps, but at least the final cleaning is performed by IPA.
[0047]
According to such a configuration, since the low refractive index thin film made of a mesoporous silica thin film is formed on the entire surface of the translucent substrate, the incident angle of light with respect to the interface between the translucent substrate and the air layer can be increased. Therefore, it is possible to improve the light emission efficiency.
[0048]
In addition, since the holes are oriented so as to be parallel to the substrate surface, it has a low refractive index uniformly in a direction perpendicular to the substrate surface, and has no openings particularly for the upper and lower layers. An effective low refractive index thin film that can have a closed structure and has excellent moisture resistance and high reliability. Accordingly, the organic EL element has a long lifetime and high reliability.
[0049]
The composition of the precursor solution is not limited to the composition of the above embodiment, and the solvent is 100, the surfactant is 0.01 to 0.1, the silica derivative is 0.01 to 0.5, the acid catalyst. 0 to 5 is desirable. By using the precursor solution having such a configuration, it is possible to form a low dielectric constant insulating film having cylindrical holes.
[0050]
In the above-described embodiment, a cationic cetyltrimethylammonium bromide (CTAB: C) is used as the surfactant.16H33N+(CHThree)ThreeBr-However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that other surfactants may be used.
[0051]
However, if alkali ions such as Na ions are used as a catalyst, the semiconductor material may be deteriorated. Therefore, it is desirable to use a cationic surfactant and an acid catalyst as the catalyst. Acid catalysts include HCl and nitric acid (HNOThree), Sulfuric acid (H2SOFour), Phosphoric acid (HThreePOFour), HFourSOFourEtc. may be used.
[0052]
Moreover, as a silica derivative, it is desirable to use silicon alkoxide materials, such as tetraethoxysilane (TEOS: Tetraethoxy Silane), without being limited to TMOS.
[0053]
The solvent is water H2Although an O / alcohol mixed solvent was used, water alone may be used.
Furthermore, although an oxygen atmosphere is used as the firing atmosphere, it may be in the air, under reduced pressure, or in a nitrogen atmosphere. Desirably, by using a forming gas made of a mixed gas of nitrogen and hydrogen, the moisture resistance is improved and the leakage current can be reduced.
[0054]
Further, the mixing ratio of the surfactant, the silica derivative, the acid catalyst, and the solvent can be appropriately changed.
[0055]
Further, in the prepolymerization step, the temperature is maintained at 30 to 150 ° C. for 1 to 120 hours, preferably 60 to 120 ° C., more preferably 90 ° C.
Moreover, although the baking process was 400 degreeC for 1 hour, it is good also as about 1 to 5 hours at 300 to 500 degreeC. Desirably, the temperature is 350 ° C to 450 ° C.
[0056]
Furthermore, the precursor liquid is brought into contact with the substrate after the preliminary polymerization step, but the precursor liquid may be applied as it is.
[0057]
In the embodiment, the pattern is formed through the shadow mask. However, the electrode pattern may be formed by etching for the first electrode and the second electrode, in which case an organic solvent is used. The washing process is repeated many times, but the inorganic porous solid thin film is not deteriorated.
[0058]
Moreover, in the said embodiment, although the 1st electrode was formed with ITO and the 2nd electrode was formed as a metal electrode, metal electrodes, such as chromium, are formed on a board | substrate, an organic EL layer is formed in the upper layer, and the last In the case of forming a transparent electrode pattern such as an ITO electrode pattern by vacuum evaporation, the inorganic porous solid thin film according to the embodiment of the present invention is interposed between the transparent electrode pattern and the passivation film covering the upper layer. It may be.
[0059]
The manufacturing method of the organic EL element according to the present invention is not limited to the one exemplified in the above embodiment. For example, in the above embodiment, the organic EL layer is formed in a vacuum, but the organic EL layer may be formed in a nitrogen atmosphere. That is, the ITO transparent electrode and the upper electrode are formed in a vacuum, the organic EL layer is formed in a nitrogen atmosphere, and then sealing is performed in the nitrogen atmosphere. In this case, the organic EL layer may be formed by spin coating.
[0060]
Embodiment 2
In the first embodiment, the formation of the inorganic porous solid thin film, that is, the mesoporous silica thin film formed on the surface of the translucent substrate is performed by immersing in the precursor solution. However, it is limited to the immersion. Alternatively, as shown in FIG. 6, a dip coating method may be used.
[0061]
That is, the substrate is lowered vertically at a speed of 1 mm / s to 10 m / s with respect to the liquid surface of the adjusted precursor solution, and is submerged in the solution, and is allowed to stand for 1 second to 1 hour.
[0062]
Then, after the desired time has elapsed, the substrate is again lifted vertically from the solution at a speed of 1 mm / s to 10 m / s.
[0063]
Finally, as in the first embodiment, by firing, the surfactant is completely pyrolyzed and removed to form a pure mesoporous silica thin film.
[0064]
Embodiment 3
In the first embodiment, the mesoporous silica thin film is formed by dipping in the precursor solution. However, the present invention is not limited to dipping, and as shown in FIG. Good.
[0065]
The precursor solution formed in the same manner as in the above embodiment is dropped onto the surface of the substrate to be processed placed on the spinner and rotated at 500 to 5000 rpm to obtain a mesoporous silica thin film.
[0066]
Finally, as in the first embodiment, by firing, the surfactant is completely pyrolyzed and removed to form a pure mesoporous silica thin film.
[0067]
According to such a configuration, since it has a periodic porous structure, it is possible to increase mechanical strength and to obtain a highly reliable low refractive index film. In addition, since the holes are oriented so as to be parallel to the substrate surface, it has a low refractive index uniformly in the direction perpendicular to the substrate surface, and it is possible to improve the light emission efficiency. In addition, it plays a role as an effective low dielectric constant thin film having excellent moisture resistance and high reliability.
[0068]
Embodiment 4
In the above-described embodiment, an insulating film in which a plurality of periodic porous structure domains including columnar vacancies oriented in one direction are included and adjacent porous structure domains are oriented in different directions has been described. However, as shown in FIG. 8, the holes h may be formed in the same direction over the entire substrate surface.
[0069]
Embodiment 5
Furthermore, as shown in FIG. 9 (f), a structure in which the holes h are oriented in layers is also effective. Here, it is formed by further increasing the concentration of the surfactant in the precursor solution, and the other steps are the same as those in the first to fourth embodiments.
[0070]
When the concentration of the surfactant is further increased in the structure shown in FIG. 5 (c), the molecules are oriented in layers as shown in FIG. 9 (e), and the holes h as shown in FIG. 9 (f) are formed. A low dielectric constant insulating film formed in a layered manner is formed. This structure has a higher porosity and a lower dielectric constant than those having cylindrical holes.
[0071]
In addition, when forming a precursor solution, it turns out that the structure of the structure obtained changes with the ratio of surfactant and a silica derivative.
For example, it is known that when the molecular ratio of a surfactant such as CATB / TEOS and a silica derivative is 0.3 to 0.8, a three-dimensional network structure (cubic) is obtained. When this molecular ratio is smaller than 0.1 to 0.5, a low dielectric constant insulating film in which cylindrical vacancies are oriented is obtained, while larger than this molecular ratio and 0.5 to 2 Sometimes it becomes a low dielectric constant insulating film in which layered holes are oriented.
[0072]
Embodiment 6
Furthermore, as shown in FIG. 10, a structure in which a domain having a structure in which vacancies h are aligned in a layered manner and a domain in which columnar vacancies are aligned is also effective. Here, it is formed by further increasing the concentration of the surfactant in the precursor solution, and the other steps are the same as those in the first to fifth embodiments.
[0073]
In the above embodiment, the application method using a spinner has been described. However, a so-called brush application method in which application is performed with a brush is also applicable.
[0074]
The translucent substrate may be a flexible substrate such as a polyimide tape.
[0075]
When the translucent substrate is a flexible substrate, the mechanical strength and supportability of the film formed in the upper layer are particularly serious problems. According to such a configuration, the mechanical strength is good and the substrate is in close contact with the substrate. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable organic EL element.
[0076]
The present invention is also effective when the organic EL element and its drive circuit are formed on the same substrate. The drive circuit section may be formed on a semiconductor layer formed on the inorganic porous solid thin film, or the inorganic porous solid thin film may be used as an interlayer insulating film in the drive circuit section.
According to such a configuration, the above-mentioned organic EL element part with improved luminous efficiency can be formed on the same substrate, and the same inorganic porous solid thin film is used as the low dielectric constant thin film, Since it is formed, it is possible to obtain an organic EL device that has high adhesion to each part, can be driven at high speed, and has high reliability.
[0077]
Even if the chip element is used as an active element and this inorganic porous solid thin film is mounted on the contact formed in the wiring portion of the multilayer wiring structure using the interlayer insulating film, an insulating film having a low dielectric constant is formed. It can be fast and reliable.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an inorganic porous solid thin film having a porosity of 50% or more is interposed between the translucent substrate and the translucent first electrode. An organic EL element with high controllability, high luminous efficiency and high mechanical strength can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an organic EL device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a light emission principle of the organic EL element.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process of forming an organic EL element in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a process of forming an inorganic porous solid thin film in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing the principle of forming an inorganic porous solid thin film in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a process of forming an inorganic porous solid thin film in the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view showing a process of forming an inorganic porous solid thin film in the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a low refractive index film according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory view showing a low refractive index film according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a low refractive index film according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a main part of an EL display panel.
FIG. 12 is a diagram showing a conventional organic EL element.
[Explanation of symbols]
h Hole
1 Translucent substrate
2 Inorganic porous solid thin film
3 Translucent first electrode
4 Organic EL layers
h Hole

Claims (12)

透光性基板と、
前記透光性基板表面に形成され、空孔が配向性を具備し、空孔率50%以上の無機多孔質固体薄膜と、
前記無機多孔質固体薄膜上に形成された透光性の第1電極と
前記透明性の第1電極上に形成された有機EL層と、
前記有機EL層上に形成された第2電極とを含むことを特徴とする有機EL素子。
A translucent substrate;
An inorganic porous solid thin film formed on the surface of the translucent substrate, the pores having orientation, and a porosity of 50% or more;
A translucent first electrode formed on the inorganic porous solid thin film; an organic EL layer formed on the transparent first electrode;
An organic EL device comprising: a second electrode formed on the organic EL layer.
前記無機多孔質固体薄膜は、屈折率が前記透光性基板の屈折率よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。The organic EL element according to claim 1, wherein the inorganic porous solid thin film is configured so that a refractive index is smaller than a refractive index of the translucent substrate. 前記無機多孔質固体薄膜は、基板表面に形成され、前記基板表面に平行となるように配向せしめられた円柱状の空孔を含む周期的ポーラス構造を具備してなることを特徴とする請求項1または2に記載の有機EL素子。The inorganic porous solid thin film has a periodic porous structure including cylindrical holes formed on a substrate surface and oriented so as to be parallel to the substrate surface. 3. The organic EL device according to 1 or 2. 前記無機多孔質固体薄膜は、基板表面に形成され、前記基板表面に平行となるように一方向に配向せしめられた円柱状の空孔を含む周期的ポーラス構造ドメインが複数含まれており、隣接する各ポーラス構造ドメインは互いに異なる方向に配向していることを特徴とする請求項1または2に記載の有機EL素子。The inorganic porous solid thin film includes a plurality of periodic porous structure domains that are formed on a substrate surface and include cylindrical pores oriented in one direction so as to be parallel to the substrate surface. The organic EL device according to claim 1, wherein the porous structure domains are oriented in different directions. 前記無機多孔質固体薄膜は、基板表面に形成され、前記基板表面に平行となるように層状の空孔が周期的に一方向に配向せしめられた周期的ポーラス構造ドメインを具備してなることを特徴とする請求項1または2に記載の有機EL素子。The inorganic porous solid thin film comprises a periodic porous structure domain formed on a substrate surface and having layered pores periodically oriented in one direction so as to be parallel to the substrate surface. The organic EL device according to claim 1, wherein the organic EL device is characterized in that 前記透光性基板はフレキシブル基板であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の有機EL素子。6. The organic EL element according to claim 1, wherein the translucent substrate is a flexible substrate. 透光性基板と、
前記透光性基板表面に形成され、空孔が配向性を具備し、空孔率50%以上の無機多孔質固体薄膜と、
前記無機多孔質固体薄膜上に形成された有機EL素子部と、
前記無機多孔質固体薄膜上に形成された駆動素子部とを具備し、
前記有機EL素子部は、
前記無機多孔質固体薄膜上に所定の間隔で形成された短冊状の透光性の第1電極と
前記透明性の第1電極上に形成された有機EL層と、
前記有機EL層上に形成され、前記第1電極と直交する方向に所定の間隔で形成された短冊状の第2電極とを含み、複数の有機EL素子を構成してなり、
前記駆動素子部は、前記無機多孔質固体薄膜上に形成され、前記無機多孔質固体薄膜上または下で前記有機EL素子部と接続されていることを特徴とする有機EL装置。
A translucent substrate;
An inorganic porous solid thin film formed on the surface of the translucent substrate, the pores having orientation, and a porosity of 50% or more;
An organic EL element portion formed on the inorganic porous solid thin film;
Comprising a drive element portion formed on the inorganic porous solid thin film,
The organic EL element part is
A strip-shaped translucent first electrode formed at a predetermined interval on the inorganic porous solid thin film; an organic EL layer formed on the transparent first electrode;
A strip-shaped second electrode formed on the organic EL layer and formed at a predetermined interval in a direction orthogonal to the first electrode, and constituting a plurality of organic EL elements,
The organic EL device is characterized in that the drive element section is formed on the inorganic porous solid thin film and is connected to the organic EL element section on or below the inorganic porous solid thin film.
透光性基板上に無機多孔質固体薄膜を形成する工程と、
前記無機多孔質固体薄膜上に下部電極を形成する工程と、
下部電極上に有機EL層を形成する工程と、
有機EL層上に上部電極を形成する工程とを含み、
前記無機多孔質固体薄膜を形成する工程が、
シリカ誘導体と界面活性剤を含む前駆体溶液を生成する工程と、
前記前駆体溶液を基板表面に接触させる接触工程と、
前記接触工程の前または後に、前記前駆体溶液を昇温し、架橋反応を開始する予備架橋工程と、
前記予備架橋工程で架橋反応の開始された前記前駆体溶液が接触せしめられた前記透光性基板を焼成し、前記界面活性剤を分解除去する工程とを含むことを特徴とする有機EL素子の製造方法。
Forming an inorganic porous solid thin film on a translucent substrate;
Forming a lower electrode on the inorganic porous solid thin film;
Forming an organic EL layer on the lower electrode;
Forming an upper electrode on the organic EL layer,
Forming the inorganic porous solid thin film,
Producing a precursor solution comprising a silica derivative and a surfactant;
Contacting the precursor solution with the substrate surface;
Before or after the contacting step, the precursor solution is heated to start a crosslinking reaction;
A step of baking the light-transmitting substrate contacted with the precursor solution that has been subjected to a crosslinking reaction in the preliminary crosslinking step, and decomposing and removing the surfactant. Production method.
前記接触工程は、基板を前駆体溶液に浸せきする工程であることを特徴とする請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。The method of manufacturing an organic EL element according to claim 8, wherein the contacting step is a step of immersing the substrate in a precursor solution. 前記接触工程は、基板を前駆体溶液に浸せきし、所望の速度で引き上げる工程であることを特徴とする請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。9. The method of manufacturing an organic EL element according to claim 8, wherein the contacting step is a step of immersing the substrate in the precursor solution and pulling it up at a desired rate. 前記接触工程は、前駆体溶液を基板上に塗布する工程であることを特徴とする請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。The method of manufacturing an organic EL element according to claim 8, wherein the contacting step is a step of applying a precursor solution onto a substrate. 前記接触工程は、前駆体溶液を基板上に滴下し、前記基板を回転させる回転塗布工程であることを特徴とする請求項11に記載の有機EL素子の製造方法。The method of manufacturing an organic EL element according to claim 11, wherein the contacting step is a spin coating step in which the precursor solution is dropped on the substrate and the substrate is rotated.
JP2002106979A 2002-04-09 2002-04-09 Organic EL device and method for manufacturing the same Expired - Lifetime JP4018430B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002106979A JP4018430B2 (en) 2002-04-09 2002-04-09 Organic EL device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002106979A JP4018430B2 (en) 2002-04-09 2002-04-09 Organic EL device and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003303686A JP2003303686A (en) 2003-10-24
JP4018430B2 true JP4018430B2 (en) 2007-12-05

Family

ID=29391140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002106979A Expired - Lifetime JP4018430B2 (en) 2002-04-09 2002-04-09 Organic EL device and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4018430B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281307A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Seiko Epson Corp Organic electroluminescence display and its manufacturing method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3436037B2 (en) * 1997-01-10 2003-08-11 株式会社豊田中央研究所 Method for producing bulk porous silica
JP5105664B2 (en) * 2000-03-06 2012-12-26 株式会社半導体エネルギー研究所 Light emitting device
JP2003133070A (en) * 2001-10-30 2003-05-09 Seiko Epson Corp Manufacturing method for laminated film, electro- optical device, manufacturing method for electro-optical device, manufacturing method for organic electroluminescent device, and electronic apparatus
JP2003142262A (en) * 2001-11-06 2003-05-16 Seiko Epson Corp Photoelectric device, film-shaped member, laminated film, film with low refractive index, multi-layered laminated film, and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003303686A (en) 2003-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4723692B2 (en) Organic electroluminescence device and method for manufacturing the same
US7208872B2 (en) Multilayer barrier film structure and organic electroluminescent display panel and manufacturing method thereof
JP2012523073A (en) Method for manufacturing a structure with a textured outer surface and structure with a textured outer surface for organic light-emitting diode devices
JP2011108632A (en) Organic luminescent display device and method of manufacturing the same
KR101322310B1 (en) Organic light emitting display device and and method for fabricating the same
KR100922951B1 (en) Method of fabricating passivation layer on plastic film with reduced water vapor permeation and flexible organic light emitting diode device using the same
CN110429106B (en) Display panel and preparation method thereof
KR20060059604A (en) An organic electroluminescent display device and method for preparing the same
CN109755410A (en) Organic light-emitting display panel, preparation method and display device
CN105845844A (en) Flexible substrate manufacturing method, OLED (organic light-emitting diode) device manufacturing method and the applications thereof
WO2009007919A2 (en) Organic light emitting diodes having improved optical out-coupling
KR100659757B1 (en) Organic electroluminescence display device and fabrication method of the same
JP4018430B2 (en) Organic EL device and method for manufacturing the same
US11659731B2 (en) Integrated light-emitting device and fabricating method thereof
CN112510068A (en) Silicon-based organic electroluminescent micro-display and preparation method thereof
CN1627871A (en) Organic EL display and method for producing the same
JP2002313567A (en) Organic electroluminescence element and its manufacturing method
KR100746369B1 (en) Structure and manufacturing method of backplane, and polymer light emitting diode having the same
CN205452363U (en) Flexible base plate and OLED device
KR20030025683A (en) Transparent plate for display having photonic crystal structure, method for preparing thereof and display using thereof
KR101470293B1 (en) Method of fabricating light extraction substrate for oled
KR20050042705A (en) Electro-luminescence device
CN110752316B (en) Organic display panel and electronic device
TWI570987B (en) Light extraction structure and method for fabricating the same, and organic light-emitting device employing the same
KR100359826B1 (en) full-colcor Organic Electroluminescent Device and method for fabricating the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040826

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070611

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070920

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100928

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110928

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110928

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928

Year of fee payment: 5