JP4032937B2

JP4032937B2 - 有機ｅｌ素子

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Publication number: JP4032937B2
Application number: JP2002336550A
Authority: JP
Inventors: 和重小島; 博道加藤; 泰三石田; 信衛伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP2004171939A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、自己発光のため、視認性に優れ、かつ数数Ｖ〜数十Ｖの低電圧駆動が可能なため駆動回路を含めた軽量化が可能である。そこで薄膜型ディスプレイ、照明、バックライトとしての活用が期待できる。また、有機ＥＬ素子は色バリエ−ションが豊富であることも特徴であり、複数の発光色を組み合わせる混色によってさまざまな発光が可能となることも特徴である。
【０００３】
この種の有機ＥＬ素子の一般的な構成を図１、図２を参照して述べる。図１は有機ＥＬ素子の概略平面図、図２は有機ＥＬ素子の概略断面図である。なお、図１では、識別のため便宜上、下部電極２０に点々ハッチング、開口部６１に斜線ハッチングを施してある。
【０００４】
図１、図２に示すように、ガラス基板等の透明な基板１０の上に、下部電極２０、発光層を含む有機層３０、および上部電極４０が順次積層形成されている。ここで、下部電極２０および上部電極４０は互いに直交するストライプ形状をなしており、これら両電極２０、４０が重なっている領域５０が、画素として形成されている。
【０００５】
そして、隣り合う下部電極２０の間には、レジスト材料からなる電気絶縁性の高分子膜としての絶縁膜６０がパターニングされて形成されている。ここでは、両電極２０、４０が重なっている領域５０の中央部にて、絶縁膜６０は開口部６１を形成している。
【０００６】
そして、当該領域（画素）５０の周辺部すなわち絶縁膜６０の開口部６１の周辺部では、下部電極２０と有機層３０との間に絶縁膜６０が介在した形となっている。なお、このような開口部パターンを有する絶縁膜は、有機層３０と上部電極４０との間に形成されていても良い。
【０００７】
ここにおいて、下部電極２０と上部電極４０とが重なっている領域（画素）５０のうち絶縁膜６０が存在しない領域（つまり開口部６１）では、有機層３０に対して上下電極２０、４０から正孔、電子が注入可能となっている。つまり、開口部６１では、有機層３０に対して下部電極２０と上部電極４０から電界を印加することにより有機層３０が発光可能となっている。
【０００８】
このような絶縁膜６０は、ポジ型やネガ型のレジスト材料を用い、一般的なフォトリソグラフ工程により、精度良くパターニング形成することができる。ポジ型レジストでは、レジストの塗布、加熱硬化後に、光照射（露光）を行い、アルカリ可溶となった光照射部をアルカリ現像液により現像し除去してパターニングを行う。
【０００９】
一方、ネガ型レジストでは、レジストの塗布、加熱硬化後に、光照射を行うと光照射部では光重合が進みアルカリ難溶性となるため、アルカリ現像液で現像すれば、光照射部以外が除去されることで、パターニング形成が行われる。
【００１０】
このような絶縁膜６０を設けることにより、上記画素５０において絶縁膜６０の開口部６１のみにて通電可能となり発光させることができるので、開口部６１の形状を調整すれば所望の領域での発光を精度良く行うことができる。
【００１１】
また、このような絶縁膜６０を設けた有機ＥＬ素子においては、複数個存在する画素５０のうち或る画素を発光させ残りの画素は非発光とするが、非発光の画素においては、クロストークを防止するために逆バイアスの電圧を印加する。この逆バイアス電圧を印加したときに上下電極２０、４０間の耐圧を確保し、短絡を防止することも、絶縁膜６０の役割である（例えば、特許文献１、２参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特許第２７３４４６４号公報
【００１３】
【特許文献２】
特許第２９１１５５２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、絶縁膜６０は上下電極２０、４０間の絶縁性の確保に有効であるが、本発明者らの検討によれば、下部電極２０と上部電極４０とが重なっている領域（画素）５０のうち絶縁膜６０が存在する部分において、異物やピンホール等により絶縁破壊が生じた場合、次のような問題が生じることがわかった。
【００１５】
図２に示すように、画素５０上の絶縁膜６０が存在する部分において、例えば下部電極２０に導電性異物Ｋ１が存在すると、この部分では絶縁性が低下し、逆バイアス電圧の印加時に上下電極２０、４０間の短絡が発生する。そして、この絶縁破壊のモードは、伝播型の破壊モードとなり、この短絡部Ｋ２から絶縁膜６０上に沿って破壊が周囲に広がっていく。
【００１６】
このことについて、本発明者らは、破壊部分の観察、分析により、破壊モードが伝播型となる要因が絶縁膜６０の存在にあり、その破壊メカニズムが次のようにであると推定した。
【００１７】
例えば、画素５０において絶縁膜６０の存在しない開口部６１では、図８に示すように、短絡による微小破壊点が発生した際、上部電極４０が上方向に吹き飛び、破壊点Ｋ３の端部より外側へ後退するため、破壊点Ｋ３の径よりも上部電極４０の無くなる部分が大きくなる。このため、破壊点Ｋ３の端部に上部電極４０が存在しなくなり、それ以上、破壊は進行せず、破壊モードは自己修復型となる。
【００１８】
しかしながら、画素５０における絶縁膜６０が存在する部分において、短絡による微小破壊点が発生した場合、絶縁膜６０が存在するため、短絡部の直上で絶縁膜６０が一部残り、その上の上部電極４０も残ることになる。
【００１９】
この場合、図９に示すように、残った上部電極４０がたれて来て下部電極２０に接するため、短絡が継続する。そのため、初期の短絡部の周囲に電極２０、４０間の短絡が広がっていく、すなわち伝播型の破壊モードとなる。このような伝播型の破壊は、自己修復型のように局所的な点欠陥にとどまらず、素子の広い領域に拡がり、致命的な不具合となる。
【００２０】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、上下電極の重なっている画素領域に絶縁膜が介在している有機ＥＬ素子において、画素領域中の絶縁膜が存在する部位にて上下電極が短絡したときに、欠陥が拡がる伝播型の破壊を極力抑制できるようにすることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
絶縁膜は、主成分である有機材料を高温で加熱し硬化させることで、有機材料の重合反応を進ませ、分子量を大きくしてネットワーク構造を形成したものである。本発明者らは、このことに着目し、微小破壊点が発生したときに、絶縁膜が上方向に多く飛ぶようにするために、絶縁膜の平均分子量や重合反応率を調整することを検討した。
【００２２】
請求項１に記載の発明では、基板（１０）の上に、下部電極（２０）、発光層を含む有機層（３０）、および上部電極（４０）が順次積層形成されており、下部電極と上部電極とが重なっている領域（５０）が複数存在し、各領域の一部にて、下部電極と有機層との間もしくは有機層と上部電極との間に高分子膜からなるパターニングされた絶縁膜（６０）が介在しており、下部電極と上部電極とが重なっている複数の領域のうち所定の領域において絶縁膜が存在しない領域の有機層に対して下部電極と上部電極から電界を印加して発光可能とし、残りの領域において絶縁膜が存在しない領域の有機層に対して下部電極と上部電極から逆バイアスの電界を印加する有機ＥＬ素子において、絶縁膜は、ポジ型のレジスト材料からなり、且つその平均分子量が１００以上２００００以下の範囲にあるものであることを特徴とする。
【００２３】
本発明は、実験検討の結果得られたものである。絶縁膜を、ポジ型のレジスト材料からなり且つその平均分子量が２００００以下の範囲にあるものとすることにより、実用レベルの有機ＥＬ素子において、上下電極が短絡したとき、その短絡点の上方に位置する絶縁膜が吹き飛んで、その上の上部電極も吹き飛ばすことができる。なお、平均分子量が１００未満であると、絶縁膜の耐熱性が確保できないことを確認している。
【００２４】
よって、本発明によれば、下部電極と上部電極とが重なっている領域すなわち画素領域中の絶縁膜が存在する部位にて上下電極が短絡したときに、自己修復型の破壊モードを実現できるため、欠陥が拡がる伝播型の破壊を極力抑制することができる。
【００２５】
ここで、請求項２に記載の発明のように、絶縁膜（６０）の平均分子量が１００以上１００００以下であることが好ましい。それによれば、より高温の環境下においても、伝播型の破壊を極力抑制することができる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明では、基板（１０）の上に、下部電極（２０）、発光層を含む有機層（３０）、および上部電極（４０）が順次積層形成されており、下部電極と上部電極とが重なっている領域（５０）が複数存在し、各領域の一部にて、下部電極と有機層との間もしくは有機層と上部電極との間に高分子膜からなるパターニングされた絶縁膜（６０）が介在しており、下部電極と上部電極とが重なっている複数の領域のうち所定の領域において絶縁膜が存在しない領域の有機層に対して下部電極と上部電極から電界を印加して発光可能とし、残りの領域において絶縁膜が存在しない領域の有機層に対して下部電極と上部電極から逆バイアスの電界を印加する有機ＥＬ素子において、絶縁膜は、ネガ型のレジスト材料からなり、且つその重合反応率が５％以上６０％以下の範囲にあるものであることを特徴とする。
【００２７】
本発明も、実験検討の結果得られたものである。絶縁膜を、ネガ型のレジスト材料からなり且つその重合反応率が６０％以下の範囲にあるものとすることにより、実用レベルの有機ＥＬ素子において、上下電極が短絡したとき、その短絡点の上方に位置する絶縁膜が吹き飛んで、その上の上部電極も吹き飛ばすことができる。なお、重合反応率が５％未満であると、絶縁膜の耐熱性が確保できないことを確認している。
【００２８】
よって、本発明によっても、下部電極と上部電極とが重なっている領域すなわち画素領域中の絶縁膜が存在する部位にて上下電極が短絡したときに、自己修復型の破壊モードを実現できるため、欠陥が拡がる伝播型の破壊を極力抑制することができる。
【００２９】
ここで、請求項４に記載の発明のように、絶縁膜（６０）の重合反応率が５％から５０％の範囲にあることが好ましい。それによれば、より高温の環境下においても、伝播型の破壊を極力抑制することができる。
【００３０】
また、上記各手段は、特に、上部電極（４０）の膜厚が１５０ｎｍ以下である場合に適用して有効に効果を発揮するものである。
【００３１】
つまり、厚くなると、上下電極が短絡したとき、その上の上部電極が飛びにくくなり、自己修復型の破壊モードになり難くなるからである。
【００３２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面構成を示す図であり、図２は、図１に示す有機ＥＬ素子の概略断面構成を示す図である。
【００３４】
この有機ＥＬ素子は、ガラス基板等の絶縁性の基板１０の上に、下部電極２０、発光層を含む有機層３０、および上部電極４０が順次積層形成されている。ここで、下部電極２０および上部電極４０は互いに直交するストライプ形状をなしており、これら両電極２０、４０が重なっている領域５０が、画素５０として形成されている。
【００３５】
ここで、下部電極２０は、光学的に透明なＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜等、有機層３０は、正孔輸送性有機材料、電子輸送性有機材料および発光色素等の有機ＥＬ材料、上部電極４０はＡｌ等の金属膜等、というように通常有機ＥＬ素子に採用される材料からなる。
【００３６】
限定するものではないが、本例では、基板１０はガラス基板、下部電極２０はスパッタリング法にて形成された膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ膜であり、正孔注入性電極すなわち陽極として構成されている。
【００３７】
本例の有機層３０は、銅フタロシアニン層（１５ｎｍ）、トリフェニルアミン４量体層（４０ｎｍ）、ジメチルキノリンを１％ドープしたトリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）層（４０ｎｍ）、Ａｌｑ３層（２０ｎｍ）を順次真空蒸着により積層したものである。
【００３８】
ここで、有機層３０のうち、ジメチルキノリンを１％ドープしたＡｌｑ３層が発光層であり、この発光層よりも下部電極２０側の層が正孔注入性や正孔輸送性を有する層であり、発光層よりも上部電極４０側の層が電子輸送性や電子注入性を有する層である。
【００３９】
また、本例では、上部電極４０は、真空蒸着法にて、ＬｉＦ（０．５ｎｍ）層、Ａｌ層（１００ｎｍ）を順次成膜してなるものである。ここで、上部電極４０は電子注入性電極すなわち陰極として構成され、その膜厚は７０ｎｍから１５０ｎｍ程度である。
【００４０】
そして、隣り合う下部電極２０のストライプの間には、レジスト材料からなる電気絶縁性の高分子膜としての絶縁膜６０がパターニングされて形成されている。ここでは、両電極２０、４０が重なっている領域（画素）５０の中央部にて、絶縁膜６０は開口部６１を形成している。
【００４１】
そして、画素５０の周辺部すなわち絶縁膜６０の開口部６１の周辺部では、下部電極２０と有機層３０との間に絶縁膜６０が介在した形となっている。なお、このような開口部パターンを有する絶縁膜は、有機層３０と上部電極４０との間に形成されていても良い。
【００４２】
ここにおいて、下部電極２０と上部電極４０とが重なっている領域（画素）５０のうち絶縁膜６０が存在しない領域（つまり開口部６１）では、有機層３０に対して上下電極２０、４０から正孔、電子が注入可能となっている。つまり、開口部６１では、有機層３０に対して下部電極２０と上部電極４０から電界を印加することにより有機層３０が発光可能となっている。
【００４３】
このような絶縁膜６０は、ポジ型やネガ型のレジスト材料を用い、一般的なフォトリソグラフ工程により、精度良くパターニング形成することができる。つまり、基板１０の上に下部電極２０、有機層３０、上部電極４０を順次形成する際に、下部電極２０の形成と有機層３０の形成の間、もしくは、有機層３０の形成と上部電極４０の形成の間に、絶縁膜６０の形成を行う。本例では、下部電極２０の形成と有機層３０の形成の間に行う。
【００４４】
この絶縁膜６０としては、絶縁体であるフォトレジスト材料からなる高分子膜であれば、特に制限は無く種々のものが使用できる。具体的にはポリイミド等の高分子が挙げられる。これらの材料を用いて成膜するには、通常スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの方法で行われる。
【００４５】
この絶縁膜６０の形成において、ポジ型レジストでは、レジストの塗布、加熱硬化後に、光照射（露光）を行い、アルカリ可溶となった光照射部をアルカリ現像液により現像し除去してパターニングを行う。一方、ネガ型レジストでは、レジストの塗布、加熱硬化後に、光照射を行うと光照射部では光重合が進みアルカリ難溶性となるため、アルカリ現像液で現像すれば、光照射部以外が除去されることで、パターニング形成が行われる。
【００４６】
このような絶縁膜６０を設けることにより、上述したように、画素５０において絶縁膜６０の開口部６１のみにて発光が精度良く行われ、また、クロストークが防止されるために逆バイアスの電圧を印加したときに上下電極２０、４０間の短絡が防止される。
【００４７】
ここにおいて、本実施形態では、画素５０中の絶縁膜６０が存在する部位にて上下電極２０、４０が短絡したときに、自己修復型の破壊モードを実現し、伝播型の破壊を極力抑制するために、絶縁膜６０は次に述べるような特徴を有するものとしている。
【００４８】
まず、絶縁膜６０が、ポジ型のレジスト材料からなる場合、その平均分子量が１００以上２００００以下の範囲にあるものとする。ポジ型のレジスト材料からなる絶縁膜６０の平均分子量を２００００以下の範囲にすることにより、上下電極２０、４０が短絡したとき、その短絡点の上方に位置する絶縁膜６０が吹き飛んで、その上の上部電極４０も吹き飛ばすことができる。なお、平均分子量が１００未満であると、絶縁膜６０の耐熱性が確保できない。
【００４９】
ここで、好ましくは、ポジ型のレジスト材料からなる絶縁膜６０の平均分子量が１００以上１００００以下であることが望ましく、それによれば、より高温の環境下においても、伝播型の破壊を極力抑制することができる。
【００５０】
また、絶縁膜６０がネガ型のレジスト材料からなる場合、その重合反応率が５％以上６０％以下の範囲にあるものとする。ネガ型のレジスト材料からなる絶縁膜６０の重合反応率を６０％以下の範囲にすることにより、上下電極２０、４０が短絡したとき、その短絡点の上方に位置する絶縁膜６０が吹き飛んで、その上の上部電極４０も吹き飛ばすことができる。なお、重合反応率が５％未満であると、絶縁膜６０の耐熱性が確保できない。
【００５１】
ここで、好ましくは、ネガ型のレジスト材料からなる絶縁膜６０の重合反応率が５％以上５０％以下の範囲にあることが望ましく、それによれば、より高温の環境下においても、伝播型の破壊を極力抑制することができる。
【００５２】
次に、このような絶縁膜６０の構成を採用した根拠について、種々の具体例を示しながら述べる。
【００５３】
［具体例１］
ガラス基板１０上に、１５０ｎｍの厚さのＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、これを下部電極２０とした。
【００５４】
次に、絶縁膜６０を形成するが、その材料として主成分がアルカリ可溶性フェノール樹脂とキノンジアジドの混合物であるポジレジスト（ＳＨＩＰＬＥＹＳ−１４００）を使用した。これをスピンナーにて５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件により基板１０に塗布して、オーブンにて９０℃、３分間にて仮焼成を行い、さらにフォトリソ工程によって所定パターンに形成した。
【００５５】
次に、絶縁膜６０の平均分子量を調整にするために、さらに所定の温度で３０分間、オーブンにて加熱焼成すなわちパターニング後の焼成を行った。このときの平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ：ＧｅｌＰｅｒｍｅａｔｉｏｎＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）法により測定した。
【００５６】
次に、有機膜３０として、銅フタロシアニン層（１５ｎｍ）、トリフェニルアミン４量体層（４０ｎｍ）、ジメチルキノリンを１％ドープしたＡｌｑ３層（４０ｎｍ）、Ａｌｑ３層（２０ｎｍ）を順次真空蒸着により積層した。この有機層３０を形成した後、ＬｉＦを０．５ｎｍおよびＡｌを１００ｎｍ真空蒸着で成膜し、これらを上部電極４０とした。
【００５７】
その後、乾燥剤（ＢａＯ）入りのＳＵＳ缶にて封止を行い、本具体例１の有機ＥＬ素子を得た。
【００５８】
この手順で作製する有機ＥＬ素子において、絶縁膜６０の膜厚を１μｍとし、その平均分子量を変えたものを種々作製した。平均分子量の変更は、上記した平均分子量を調整にするために行うパターニング後の焼成における加熱温度を変えて行うことで実現した。図３は、その加熱温度と平均分子量との関係を示す図である。
【００５９】
図３に示すように、本具体例１においては、本焼成における加熱温度を２０〜１８０℃の範囲にすることで、本実施形態における平均分子量１００以上２００００以下を適切に実現できることがわかる。実際には、この図３に示すような加熱温度と平均分子量との関係を予め求めておいて、製造時の加熱条件を決定することで、所望の平均分子量を実現できる。
【００６０】
そして、絶縁膜６０の平均分子量を種々変えた場合について、試験を行い、絶縁膜６０の膜厚を１μｍとした時の、絶縁膜６０の平均分子量と絶縁膜６０上における伝播型破壊の発生個数との関係を調べた。その結果を図４に示す。
【００６１】
ここでは、各平均分子量毎に、２５６×６４ドットマトリクスの有機ＥＬ素子１０台を作製し、この１０台の素子を６５℃または８５℃の恒温槽中で１０００時間、２００ｃｄ／ｃｍ²の面輝度で連続発光試験を実施した。このときの駆動条件は、１／６４デューティで発光状態とするための順バイアス電圧を１３Ｖ、非発光状態とするための逆バイアスを２０Ｖとした。
【００６２】
その後に、各素子について、光学顕微鏡にて絶縁膜６０上の伝播型破壊すなわちライン欠陥の有無を測定した。この伝播型破壊（ライン欠陥）の個数は、各平均分子量毎に作製した１０台の素子の総計として求めた。例えば、図４において、ある平均分子量における破壊発生数が４個であれば、その平均分子量の絶縁膜６０を有する有機ＥＬ素子１０台中に、４個の伝播型破壊が発生したことを意味する。
【００６３】
図４から、６５℃では平均分子量を２００００以下とすることにより、また８５℃では平均分子量を１００００以下とすることで、伝播破壊の発生を無くせることがわかる。
【００６４】
これは絶縁膜６０の平均分子量が２００００以下になると、微小破壊点が発生した際、絶縁膜６０が上方向に吹き飛びやすくなり、上部電極４０が破壊点端部より外側へ後退するためである。このことは、顕微鏡観察等にて確認している。その様子を図５に模式的に示す。
【００６５】
図５に示すように、上下電極２０、４０が短絡したとき、その短絡点Ｋ２の上方に位置する絶縁膜６０が吹き飛んで、その上の上部電極４０もきれいに吹き飛ばすことができる。また、８５℃で発光させたときの絶縁膜６０の耐熱性を考慮すると、平均分子量は１００以上とする必要があることも、実験的に確認している。
【００６６】
このように、本具体例１によって、ポジ型のレジスト材料からなる絶縁膜６０の平均分子量を１００以上２００００以下（好ましくは１００００以下）の範囲にあるものとする根拠が示された。なお、この具体例１以外の他のポジ型レジストでも、同様の傾向が確認されている。
【００６７】
さらに、絶縁膜６０の平均分子量を１００００に固定して、上部電極４０の膜厚を７０ｎｍ（７０ｎｍ未満は抵抗が高くなり過ぎる）、１５０ｎｍ、２００ｎｍに変更しその他の条件は具体例１と同じで、伝播破壊の発生状況を８５℃で確認した所、７０ｎｍ、１５０ｎｍは未発生であったが、２００ｎｍでは発生した。
【００６８】
［具体例２］
絶縁膜６０として、ラジカル重合をするアクリル樹脂系のネガレジストを使用し、その重合反応率が５％以上６０％以下の範囲になるものを用いる他は、上記具体例１と同様に行った。
【００６９】
絶縁膜６０として、ラジカル重合反応をするアクリル樹脂系のネガレジストをスピンナーにて、５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件により基板１０に塗布し、次にプリベーク（仮焼成）として、オーブンにて９０℃×３分を行い、フォトリソ工程により所定パターンに形成した。このフォトリソ工程での露光によって光重合反応率を５％以上６０％以下とした。
【００７０】
この後、本焼成を行った。この場合、本焼成の加熱条件をプリベークの温度（つまり露光前の加熱温度）以下とすることで、この本焼成のにおける重合反応率の変化を抑制でき、実質的に露光のみで重合反応率を規定することができる。本例では、プリベークと同様にオーブンにて９０℃×３分の本焼成を行い、さらなる重合反応を抑制した。
【００７１】
重合反応率は、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ−ＩＲ：ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍＩｎｆｒａｒｅｄ）法により、光照射によるネガレジスト中の不飽和２重結合（−ＣＨ＝ＣＨ₂）のピーク値の変化率から求めた。
【００７２】
この方法は、重合反応率をモノマー中の不飽和２重結合の残存率から求めたもので、重合あるいは架橋の程度は直接測定できないので、ＩＲスペクトルから不飽和基のＣＨ面外変振動を測定し、その吸収の消失割合から間接的に求めた。ＦＴ−ＩＲ法により得られたスペクトルから各処理工程におけるＣ＝Ｃ基の減少率を見積もった。ここでは、９８４ｃｍ^-1の末端ビニル基（σＣＨ₂）について、１３６７ｃｍ^-1のＣＨ３変角振動を基準に吸収強度比を求め、各処理における反応率を見積もった。
【００７３】
ここで、重合反応率の範囲を５％から６０％の範囲とする方法は、フォトリソ工程での露光時における絶縁膜６０の光に対する感度及び照射量を調整する方法、フォトリソ工程における露光時の温度を変更する方法、あるいは重合開始剤や重合抑制剤の量あるいは材料を調整する方法等があげられる。
【００７４】
なお、実際には、上記した露光時の感度や照射量等の露光に関わる条件と重合反応率との関係を予め求めておいて、製造時の露光条件を決定することで、所望の重合反応率を実現できる。
【００７５】
そして、絶縁膜６０の重合反応率を種々変えた場合について、試験を行い、絶縁膜６０の膜厚を１μｍとした時の、絶縁膜６０の平均分子量と絶縁膜６０上における伝播型破壊の発生個数（個／１０素子）との関係を調べた。試験方法は上記具体例と同様とした。その結果を図６に示す。
【００７６】
図６から、６５℃では重合反応率を６０％以下とすることにより、また８５℃では重合反応率を５０％以下とすることで、伝播破壊の発生を無くせることがわかる。
【００７７】
これは、絶縁膜６０の重合反応率を６０％以下になると、上記図５と同様に、微小破壊点が発生した際、絶縁膜６０が上方向に吹き飛びやすくなり、上部電極４０が破壊点端部より外側へ後退するためである。このことは、顕微鏡観察等にて確認している。また、８５℃で発光させたときの絶縁膜６０の耐熱性を考慮すると、重合反応率を５％以上とする必要があることも、実験的に確認している。
【００７８】
このように、本具体例２によって、ネガ型のレジスト材料からなる絶縁膜６０の重合反応率を５％以上６０％以下（好ましくは５０％以下）の範囲にあるものとする根拠が示された。なお、この具体例２以外の他のネガ型レジストでも、同様の傾向が確認されている。
【００７９】
このように、本実施形態において上記したような絶縁膜６０の構成を採用した根拠は、本発明者らの行った実験検討の結果によるものである。そして、本実施形態の絶縁膜６０を採用することにより、画素５０中の絶縁膜６０が存在する部位にて上下電極２０、４０が短絡したときに、自己修復型の破壊モードを実現し、伝播型の破壊を極力抑制することができる。
【００８０】
また、本実施形態は、上部電極４０の膜厚が１５０ｎｍ以下である場合に適用して有効である。上部電極４０が厚すぎると、いくら絶縁膜６０が短絡によって吹き飛びやすくなっていても、上部電極４０までも吹き飛ばしにくくなるためである。
【００８１】
また、絶縁膜６０の膜厚は、約３μｍ以下程度が好ましい。これは絶縁膜６０の厚さが３μｍを超えると、絶縁膜６０が吹き飛ぶときに発生するガスにより絶縁膜６０周辺が発光しにくくなる場合があるためである。
【００８２】
また、上記例では、有機層３０として低分子の有機ＥＬ材料を用いた場合を示したが、ポリマー系有機ＥＬ材料を用いたものでも、本実施形態は有効である。その具体例を次に示す。
【００８３】
［具体例３］
有機膜３０として、ポリマー系の材料を使用する他は上記具体例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
【００８４】
すなわち、有機膜３０として、２５ｇのメタノールに１ｇのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）の前駆体を溶かした溶液を、上部電極２０および絶縁膜６０が形成された基板１０の上に、回転速度５０００ｒｐｍでスピンコートした。そのポリマー前駆体を１７０℃にて真空オーブン中で加熱することで、分子量１００００のＰＰＶ（その膜厚は１５０ｎｍ）に変換し、これを有機膜３０とした。
【００８５】
本例においても、絶縁膜６０の膜厚を１μｍとし、その平均分子量を変えた有機ＥＬ素子を種々作製した。そして、絶縁膜６０の膜厚を１μｍとした時の、絶縁膜６０の平均分子量と絶縁膜６０上における伝播型破壊の発生個数（個／１０素子）との関係を調べた。その結果を図７に示す。
【００８６】
図７に示すように、本具体例３においても、６５℃では平均分子量を２００００以下とすることにより、また８５℃では平均分子量を１００００以下とすることで、伝播破壊発生を無くせることがわかる。
【００８７】
（他の実施形態）
なお、トランジスター付きの基板を使用したアクティブ有機ＥＬ素子の場合でも、上記実施形態と同様の絶縁膜を採用すれば、同様の結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略平面構成を示す図である。
【図２】図１に示す有機ＥＬ素子の概略断面構成を示す図である。
【図３】絶縁膜においてパターニング後の焼成における加熱温度加熱温度と平均分子量との関係を示す図である。
【図４】具体例１における絶縁膜の平均分子量と絶縁膜上における伝播型破壊の発生個数との関係を示す図である。
【図５】本実施形態の絶縁膜による自己修復型の破壊の様子を示す図である。
【図６】具体例２における絶縁膜の重合反応率と絶縁膜上における伝播型破壊の発生個数との関係を示す図である。
【図７】具体例３における絶縁膜の平均分子量と絶縁膜上における伝播型破壊の発生個数との関係を示す図である。
【図８】絶縁膜が存在しない画素部分における自己修復型の破壊モードを示す図である。
【図９】絶縁膜が存在する画素部分における伝播型の破壊モードを示す図である。
【符号の説明】
１０…基板、２０…下部電極、３０…有機層、４０…上部電極、５０…下部電極と上部電極とが重なっている領域としての画素、６０…絶縁膜。

Claims

基板（１０）の上に、下部電極（２０）、発光層を含む有機層（３０）、および上部電極（４０）が順次積層形成されており、
前記下部電極と前記上部電極とが重なっている領域（５０）が複数存在し、各領域の一部にて、前記下部電極と前記有機層との間もしくは前記有機層と前記上部電極との間に高分子膜からなるパターニングされた絶縁膜（６０）が介在しており、
前記下部電極と前記上部電極とが重なっている複数の領域のうち所定の領域において前記絶縁膜が存在しない領域の前記有機層に対して前記下部電極と前記上部電極から電界を印加して発光可能とし、残りの領域において前記絶縁膜が存在しない領域の前記有機層に対して前記下部電極と前記上部電極から逆バイアスの電界を印加する有機ＥＬ素子において、
前記絶縁膜は、ポジ型のレジスト材料からなり、且つその平均分子量が１００以上２００００以下の範囲にあるものであることを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記絶縁膜（６０）の平均分子量が１００以上１００００以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
基板（１０）の上に、下部電極（２０）、発光層を含む有機層（３０）、および上部電極（４０）が順次積層形成されており、
前記下部電極と前記上部電極とが重なっている領域（５０）が複数存在し、各領域の一部にて、前記下部電極と前記有機層との間もしくは前記有機層と前記上部電極との間に高分子膜からなるパターニングされた絶縁膜（６０）が介在しており、
前記下部電極と前記上部電極とが重なっている複数の領域のうち所定の領域において前記絶縁膜が存在しない領域の前記有機層に対して前記下部電極と前記上部電極から電界を印加して発光可能とし、残りの領域において前記絶縁膜が存在しない領域の前記有機層に対して前記下部電極と前記上部電極から逆バイアスの電界を印加する有機ＥＬ素子において、
前記絶縁膜は、ネガ型のレジスト材料からなり、且つその重合反応率が５％以上６０％以下の範囲にあるものであることを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記絶縁膜（６０）の重合反応率が５％以上５０％以下の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
前記上部電極（４０）の膜厚が１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。