有機ＥＬ装置とその製造方法、及び電子機器
【課題】陽極１１１中の金属元素が正孔注入層６０側に移行することに起因する発光効率の低下を防止し、長寿命化を図った有機ＥＬ装置１とその製造方法、さらにこの有機ＥＬ装置１を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】陽極１１１と陰極１２との間に、正孔注入層６０と発光層７０とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置である。陽極１１１と正孔注入層６０との間に、陽極１１１中の金属元素が正孔注入層６０側に移行するのを防止するための、有機ケイ素化合物からなるバリア膜５０が設けられている。
【解決手段】陽極１１１と陰極１２との間に、正孔注入層６０と発光層７０とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置である。陽極１１１と正孔注入層６０との間に、陽極１１１中の金属元素が正孔注入層６０側に移行するのを防止するための、有機ケイ素化合物からなるバリア膜５０が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ装置とその製造方法、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機蛍光材料等の発光材料を電極間に挟持してなる有機ＥＬ装置が注目されている。このような有機ＥＬ装置としては、発光材料からなる発光層の発光効率を高めるため、この発光層の陽極側に正孔注入層を配置しておくのが一般的である（例えば特許文献１参照）。正孔注入層としては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸［ＰＥＤＯＴ（Polyethylene Dioxythiophene）−ＰＳＳ（Polystyrene Sulphonate）］が一般的に用いられている。また、この正孔注入層の下地となる陽極としては、特にこの陽極側が光出射側となる場合、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明電極が一般に用いられている。
【特許文献１】特開平２００３−３４７０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記正孔注入層となるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液として用いられ、成膜に供される。しかし、この分散液は強酸性であることから、これがＩＴＯからなる陽極上に塗布されると、陽極表面が溶解することなどによって陽極中の金属元素、特にＩｎ（インジウム）が不安定になり、酸化されて正孔注入層中に溶出したり、正孔注入層側に拡散し易くなったりしてしまう。その結果、酸化物が正孔注入層中に移行することで正孔注入層の電気抵抗上昇、導電性低下が起こり、発光層での発光効率が低下してしまう。また、Ｉｎが正孔注入層側に拡散し、さらにその一部が発光層にまで拡散することによっても、発光層での発光効率の低下が引き起こされてしまう。そして、このように発光効率が低下することにより、得られる有機ＥＬ装置の発光性能が低下し、その寿命が短くなってしまう。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行することに起因する発光効率の低下を防止し、長寿命化を図った有機ＥＬ装置とその製造方法、さらにこの有機ＥＬ装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため本発明の有機ＥＬ装置は、陽極と陰極との間に、正孔注入層と発光層とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置において、前記陽極と正孔注入層との間に、陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行するのを防止するための、有機ケイ素化合物からなるバリア膜が設けられていることを特徴としている。
【０００６】
この有機ＥＬ装置によれば、陽極と正孔注入層との間に有機ケイ素化合物からなるバリア膜が設けられているので、例えば正孔注入層を形成する際、バリア膜によって陽極表面が正孔注入層を形成するための分散液に溶解してしまうことが抑えられ、これにより陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行してしまうことが抑制される。すなわち、バリア膜が有機ケイ素化合物からなっていることで撥水性（疎水性）を発揮することなどにより、分散液がバリア膜を浸透して陽極に接触してしまうことが防止され、これにより陽極中の金属元素が溶出等によって正孔注入層側に移行してしまうことが抑制される。
【０００７】
したがって、陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行することに起因する発光効率の低下が防止され、長寿命化が図られたものとなる。
【０００８】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記有機ケイ素化合物が環状シロキサンであるのが好ましい。また、環状シロキサンは、ケイ素の数が３以上６以下の化合物であるのが好ましい。
【０００９】
環状シロキサンは揮発性が高く、特にケイ素の数が３以上６以下のものは常温でも比較的大きな蒸気圧を有することから、その蒸気を単に陽極に接触させることにより、厚さ１ｎｍ以下程度の薄膜を陽極表面に容易に形成することができる。したがって、このように薄いバリア膜を形成することにより、陽極から正孔注入層への正孔の移動性を損なうことなく、前記したように発光効率の低下を防止することができる。
【００１０】
本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、陽極と陰極との間に、正孔注入層と発光層とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置の製造方法において、前記陽極を形成する工程と、前記陽極表面に環状シロキサンの蒸気を接触させ、前記陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行するのを防止するための、環状シロキサンからなるバリア膜を該陽極上に形成する工程と、前記バリア膜上に正孔注入層を形成する工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
この有機ＥＬ装置の製造方法によれば、環状シロキサンは揮発性が高く、比較的大きな蒸気圧を有することから、その蒸気を単に陽極に接触させることにより、厚さ１ｎｍ以下程度の薄膜を陽極表面に容易に形成することができる。したがって、このように薄いバリア膜を形成することにより、導電性を極端に低下させることなく、よって陽極から正孔注入層への正孔の移動性を損なうことなく、前記したように発光効率の低下を防止することができる。
【００１２】
本発明の電子機器は、前記の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴としている。
【００１３】
この電子機器によれば、前記したように長寿命化が図られた有機ＥＬ装置を備えているので、この電子機器自体も、前記有機ＥＬ装置からなる表示部が長寿命化したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００１５】
（有機ＥＬ装置）
図１は、本発明の有機ＥＬ装置の一実施形態の配線構造を示す説明図、図２は、図１に示した有機ＥＬ装置の平面模式図、図３は、図１に示した有機ＥＬ装置の要部の断面模式図、図４は、図３に示した断面模式図の要部構成を説明するための説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、複数の走査線１０１と、走査線１０１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１０２と、信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線１０１及び信号線１０２の各交点付近に、画素領域Ａを形成したものである。
【００１７】
信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ側駆動回路１０４が接続されている。走査線１０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査側駆動回路１０５が接続されている。また、画素領域Ａの各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ１１２と、このスイッチング用の薄膜トランジスタ１１２を介して信号線１０２から供給される画素信号を保持する保持容量ｃａｐと、該保持容量ｃａｐによって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ１１３と、この駆動用薄膜トランジスタ１１３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに該電源線１０３から駆動電流が流れ込む陽極（画素電極）１１１と、この画素電極１１１と陰極（対向電極）１２との間に挟み込まれた発光機能層１１０とが設けられている。
【００１８】
なお、陽極（画素電極）１１１と陰極（対向電極）１２と発光機能層１１０とを備えてなることにより、有機ＥＬ素子が構成されている。
【００１９】
このような構成によれば、走査線１０１が駆動されてスイッチング用の薄膜トランジスタ１１２がオンになると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、駆動用の薄膜トランジスタ１１３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用の薄膜トランジスタ１１３のチャネルを介して、電源線１０３から画素電極１１１に電流が流れ、さらに発光機能層１１０を介して陰極１２に電流が流れる。すると、発光機能層１１０はこれを流れる電流量に応じて発光する。
【００２０】
また、図２及び図３に示すように本実施形態の有機ＥＬ装置１は、ガラス等からなる透明な基板２と、マトリックス状に配置された有機ＥＬ素子とを具備して構成されている。図３に示すように基板２上に形成される有機ＥＬ素子３は、画素電極１１１と、正孔注入層６０及び発光層７０からなる発光機能層１１０と、陰極１２と、さらに画素電極１１１と正孔注入層６０との間に形成されたバリア膜５０とによって構成されている。また、基板２の厚さ方向において、前記有機ＥＬ素子３を含むＥＬ素子部１０と基板２との間には、回路素子部１４が形成されている。この回路素子部１４には、前述の走査線、信号線、保持容量、スイッチング用の薄膜トランジスタ、駆動用の薄膜トランジスタ１２３等が形成されている。
【００２１】
また、陰極１２は、その一端が基板２上に形成された陰極用配線（図示略）に接続されており、図２に示すように、この配線の一端部１２ａがフレキシブル基板５上の配線５ａに接続されている。なお、この配線５ａは、フレキシブル基板５上に備えられた駆動ＩＣ６（駆動回路）に接続されている。
【００２２】
また、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、発光機能層１１０から基板２側に発した光が、回路素子部１４及び基板２を透過して基板２の外側（観測者側）に出射されるとともに、発光機能層１１０から基板２と反対の側に発した光も、陰極１２に反射されて回路素子部１４及び基板２を透過し、基板２の外側（観測者側）に出射される、いわゆるボトムエミッション型となっている。
【００２３】
図３に示すように回路素子部１４には、基板２上にＳｉＯ２を主体とする下地保護層２８１が下地として形成され、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。
【００２４】
また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域が、チャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。
【００２５】
また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。
【００２６】
ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層には、平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ１２３やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。
【００２７】
そして、この平坦化膜２８４の表面上には画素電極（陽極）１１１が形成されており、この画素電極１１１は、前記平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール１１１ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。すなわち、画素電極１１１は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。
【００２８】
また、画素電極１１１が形成された平坦化膜２８４の表面上には、画素電極１１１と、これの周縁部を覆う無機隔壁２５とが形成されており、これら無機隔壁２５とこれに覆われることなく露出した画素電極１１１の表面上には、有機ケイ素化合物からなるバリア膜５０が形成されている。さらに、無機隔壁２５上には、バリア膜５０を介して有機隔壁２２１が形成されている。ここで、無機隔壁２５はＳｉＯ２からなっており、有機隔壁２２１はアクリル系やポリイミド系等の耐熱性絶縁性樹脂からなっている。
【００２９】
そして、画素電極１１１上には、無機隔壁２５に形成された開口２５ａと、有機隔壁２２１に形成された開口２２１ａとの内部、すなわち画素領域に、前記バリア膜５０を介して前記した正孔注入層６０と発光層７０とが、画素電極（陽極）１１１側からこの順で積層され、これによって発光機能層１１０が形成されている。
【００３０】
画素電極１１１は、ボトムエミッション型である本実施形態では、透明導電材料によって形成され、具体的にはＩＴＯが好適に用いられている。
【００３１】
この画素電極１１１の、前記画素領域に露出した位置には、前記したようにバリア膜５０が形成されている。このバリア膜５０は、図４に示すように画素電極１１１の表面に、膜厚が１ｎｍ以下（０．３ｎｍ以上）程度と非常に薄く形成されたもので、環状シロキサンやポリシロキサン等の有機ケイ素化合物からなるものである。このような有機ケイ素化合物は、後述するように正孔注入層６０の形成時において撥水性（疎水性）を発揮することなどにより、正孔注入層６０の形成材料が画素電極１１１に接触し、これを溶出させてしまうことなどを抑制するものとなる。
【００３２】
また、本実施形態では、有機ケイ素化合物として特に環状シロキサンが好適に用いられ、中でも、ケイ素の数が３以上６以下の化合物がより好適に用いられる。ここで、環状シロキサンは、例えば［−（ＣＨ３）２ＳｉＯ−］単位が環状に巻いて形成されたものである。このような環状シロキサンとしては、特に前記単位の３量体である（ケイ素の数が３である）ヘキサメチルシクロシロキサン（Hexamethylcyclotrisiloxane）が、好適に用いられる。
【００３３】
環状シロキサンは揮発性が高く、特にケイ素の数が３以上６以下の低分子量のものは常温でも比較的大きな蒸気圧を有する。したがって、後述するようにこれを用いてバリア膜５０を形成する場合、単にその蒸気を画素電極１１１に接触させ、その状態で所定時間保持することにより、この環状シロキサンからなる薄膜、すなわちバリア膜５０を容易に形成することができる。このように、膜厚が１ｎｍ以下程度の薄膜で形成されたバリア膜５０は、画素電極（陽極）１１１から正孔注入層６０への正孔の移動性を損なうことなく、発光機能層１１０での発光効率の低下を防止することができる。
【００３４】
このようなバリア膜５０上に形成された正孔注入層６０は、その形成材料として、特に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられている。このＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの分散液は、強酸性であり、したがって従来では、前述したように画素電極１１１の表面を溶解し、画素電極１１１中の金属元素（特にＩｎ）を分散液中に溶出させてしまい、その結果形成された正孔注入層６０中に金属元素（Ｉｎ）またはこれの酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）を移行（拡散）させてしまっていた。
【００３５】
そこで、本発明では、前記したように無機隔壁２５の開口２５ａ内に露出した画素電極１１１上にバリア膜５０を形成し、特に正孔注入層６０の形成時において、画素電極１１１中の金属元素（またはその酸化物）が正孔注入層６０側に移行（拡散）するといった不都合を防止しているのである。
【００３６】
正孔注入層６０の上には、図３に示すように発光層７０が形成されている。この発光層７０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。発光層７０の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【００３７】
なお、このような発光層７０を形成する材料としては、特にフルカラー表示をなす場合、赤色、緑色、青色の各波長域に対応する光を発光する材料が用いられ、それぞれが予め設定された状態に形成配置される。
【００３８】
陰極１２は、前記発光層７０を覆って形成されたもので、例えばＣａが厚さ５ｎｍ程度に形成され、その上にＡｌが厚さ３００ｎｍ程度に形成されて構成されたものである。このような積層構造の電極とされたことにより、特にＡｌは反射層としても機能するものとなっている。なお、陰極１２についても透明な材料を用いれば、発光した光を陰極側からも出射させることができる。透明な材料としては、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄを用いることができる。膜厚としては、透明性を確保するうえで、７５ｎｍ程度とするのが好ましく、さらにこの膜厚より薄くするのがより好ましい。
【００３９】
また、この陰極１２上には、接着層５１を介して封止基板（図示せず）が貼着されている。
【００４０】
なお、前記発光機能層１１０において正孔注入層６０は、正孔を発光層７０に注入する機能を有するとともに、正孔を正孔注入層６０内部において輸送する機能をも有している。このような正孔注入層６０を画素電極１１１上のバリア膜５０と発光層７０の間に設けることにより、発光層７０の発光効率、寿命等の素子特性を向上させることができる。発光層７０では、正孔注入層６０から注入された正孔と、陰極１２から注入される電子とが再結合し、発光をなすようになっている。
【００４１】
（有機ＥＬ装置の製造方法）
このような構成の有機ＥＬ装置１を製造するには、従来と同様にして基板２上に回路素子部１４を形成する。そして、基板２の全面を覆うように画素電極１１１となる透明導電膜を、ＩＴＯによって形成する。次いで、この導電膜をパターニングすることにより、図５（ａ）に示すように平坦化膜２８４のコンタクトホール１１１ａを介してドレイン電極２４４と導通する画素電極１１１を形成する。
【００４２】
次いで、画素電極１１１上および平坦化膜２８４上に、ＳｉＯ２等の無機絶縁材料をＣＶＤ法等で成膜して隔壁層（図示せず）を形成し、続いて、公知のホトリソグラフィー技術、エッチング技術を用いて隔壁層をパターニングする。これにより、図５（ｂ）に示すように、形成する各有機ＥＬ素子３の画素領域毎に開口２５ａ（図示略）を形成すると同時に、無機隔壁２５を形成する。
【００４３】
次いで、このようにして画素電極１１１と無機隔壁２５とを形成した側の面を酸素プラズマ処理し、その表面に付着した有機物等の汚染物を除去して濡れ性を向上させる。
【００４４】
次いで、このようにして画素電極１１１側の濡れ性を向上させた基板２を、予め環状シロキサン化合物をいれておいた密閉箱内に静置する。環状シロキサン化合物としては、例えば前記したヘキサメチルシクロシロキサンが用いられ、具体的には、信越シリコーン社製のＬＳ−８１２０が用いられる。この環状シロキサン化合物を容器に入れ、予め密閉箱内に放置しておく。すると、この環状シロキサン化合物（ヘキサメチルシクロシロキサン）は揮発性が高いことから容易に気化し、密閉箱内は環状シロキサン化合物の蒸気濃度が比較的状態に維持される。なお、蒸気濃度をより高くしたい場合には、密閉箱内をヒータ等によって加熱することにより、容易に蒸気濃度を調整することができる。
【００４５】
このようにして、環状シロキサン化合物の蒸気で満たした密閉箱内に前記基板２を入れ、例えば１時間程度静置することにより、前記の画素電極１１１の露出面を環状シロキサン化合物の蒸気と接触させる。すると、この画素電極１１１の露出面は酸素プラズマ処理によって濡れ性が向上していることなどから、前記蒸気と接触するだけでこの蒸気が容易に付着し、図５（ｃ）に示すように該露出面及び無機隔壁２５の表面に、環状シロキサン膜からなる１ｎｍ以下程度の非常に薄い膜、すなわちバリア膜５０が形成される。このようにして得られたバリア膜５０は、良好な撥水性（疎水性）を有し、したがって非常に薄いにもかかわらず、水系の液体を浸透させることなく遮断する性質を有する。
【００４６】
次いで、図６（ａ）に示すように、無機隔壁２５の所定位置、詳しくは画素領域を囲む位置に樹脂等によって有機隔壁２２１を形成する。
【００４７】
続いて、前記有機隔壁２２１に囲まれた領域内に正孔注入層６０を形成する。この正孔注入層６０の形成工程では、スピンコート法や液滴吐出法が採用されるが、本実施形態では、有機隔壁２２１に囲まれた領域に正孔注入層６０の形成材料を選択的に配する必要上、特に液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。このインクジェット法により、正孔注入層６０の形成材料であるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの分散液を前記画素電極１１１の露出面上に前記バリア膜５０を介して配し、その後、熱処理（乾燥処理）を行うことにより、厚さ５０ｎｍの正孔注入層６０を形成する。なお、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの分散液としては、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが１：１０（重量比）であり、固形分濃度が０．５重量％、ジエチレングリコール５０重量％、残量が純水であるものが用いられる。
【００４８】
このようにしてＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの分散液を前記画素電極１１１上のバリア膜５０の上に配すると、前記したようにバリア膜５０は良好な撥水性（疎水性）を有し、したがって前記分散液（正孔注入層６０の形成材料）を画素電極１１１側に浸透させることなく遮断することから、この分散液が画素電極１１１に接触し、これを溶解させることでその金属元素（Ｉｎ）またはその酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）を溶出させるといったことが防止される。
【００４９】
なお、この正孔注入層６０の形成工程以降では、各種の形成材料や形成した要素の酸化・吸湿を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００５０】
次いで、図６（ｂ）に示すように、前記正孔注入層６０の上に発光層７０を形成する。この発光層７０の形成工程では、前記の正孔注入層６０の形成と同様に、液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。すなわち、インクジェット法により、発光層の形成材料を正孔注入層６０上に吐出し、その後、窒素雰囲気中にて１００℃で１時間程度熱処理を行い、有機隔壁２２１に形成された開口２２１ａ内、すなわち画素領域上に発光層７０を形成する。なお、発光層の形成材料中に用いる溶媒としては、前記正孔注入層６０を再溶解させないもの、例えばキシレンなどが好適に用いられる。また、この発光層７０の形成方法については、特に無機隔壁２５や有機隔壁２２１によって画素領域を区画しない場合、正孔注入層６０の形成の場合と同様に、スピンコート法を採用することもできる。
【００５１】
次いで、図６（ｃ）に示すように、前記発光層７０及び有機隔壁２２１を覆って例えばカルシウムを厚さ５ｎｍ程度、アルミニウムを厚さ３００ｎｍ程度に積層し、陰極１２を形成する。この陰極１２の形成に際しては、有機ＥＬ素子３を効率よく発光させるため、例えば電子注入層としてフッ化リチウムを発光層７０側に形成してもよい。また、この陰極１２の形成では、前記正孔注入層６０や発光層７０の形成とは異なり、蒸着法やスパッタ法等で行うことにより、画素領域にのみ選択的に形成するのでなく、基板２のほぼ全面に陰極１２を形成する。
【００５２】
その後、前記陰極１２上に接着層５１を形成し、さらにこの接着層５１によって封止基板（図示せず）を接着し、封止を行う。これにより、本実施形態の有機ＥＬ装置１を得る。
【００５３】
このような有機ＥＬ装置１によれば、画素電極１１１と正孔注入層６０との間にバリア膜５０を設けているので、正孔注入層６０を形成する際、強酸性である正孔注入層６０の形成材料によって画素電極１１１の表面が溶解してしまうことが、バリア膜５０によって抑えられる。すなわち、バリア膜５０が環状シロキサン化合物などの有機ケイ素化合物からなっているので、撥水性（疎水性）を発揮して前記形成材料（分散液）がバリア膜５０を浸透してしまうのを防止することができ、これにより、前記形成材料がその下地である画素電極１１１にまで浸透してこれと接触し、画素電極１１１中の金属元素（Ｉｎ）やその酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）を溶出させてしまうのを防止することができる。したがって、画素電極１１１中の金属元素（Ｉｎ）やその酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）が正孔注入層６０側に移行してしまうのを防止することができ、これにより、発光層７０での発光効率の低下が防止され、長寿命化が図られたものとなる。
【００５４】
また、この有機ＥＬ装置１の製造方法によれば、特に環状シロキサンは揮発性は高く、比較的大きな蒸気圧を有することから、その蒸気を単に画素電極１１１に接触させることにより、厚さ１ｎｍ以下程度の薄いバリア膜５０を画素電極１１１の表面に容易に形成することができる。したがって、このように薄いバリア膜５０を形成することにより、導電性を極端に低下させることなく、よって画素電極１１１から正孔注入層への正孔の移動性を損なうことなく、前記したように発光効率の低下を防止し、長寿命化を図ることができる。
【００５５】
（実験例）
正孔注入層６０の成膜方法としてスピンコート法を用い、さらに発光層７０の形成材料として緑色の蛍光材料を用いてこれをスピンコート法で成膜した。これ以外は、前記した製造方法とほぼ同様にして、対角が２インチのパネルからなる本発明品としての有機ＥＬ装置を作製した。
【００５６】
また、比較品１として、バリア膜５０を形成するのに代えて、前記の特許文献１（特開２００３−３４７０６３号公報）と同様にして紫外線照射処理を行い、画素電極１１１（ＩＴＯ）の表層部にＩｎ２Ｏ３膜を形成した。そして、これ以外は、前記した本発明品としての有機ＥＬ装置と同様にして、比較品１としての、対角が２インチのパネルからなる有機ＥＬ装置を作製した。
【００５７】
さらに、比較品２として、バリア膜５０を形成せず、これ以外は前記した本発明品としての有機ＥＬ装置と同様にして、比較品２としての、対角が２インチのパネルからなる有機ＥＬ装置を作製した。
【００５８】
このようにして作製した有機ＥＬ装置をそれぞれ発光させ、発光特性を調べたところ、本発明品の有機ＥＬ装置は、比較品２の有機ＥＬ装置に比べ、定電流発光による輝度の発光寿命が５割程度向上していることが確認された。
【００５９】
また、本発明品の有機ＥＬ装置は、対角が２インチのパネル内の、いずれの場所においても均一に発光し、定電流通電に対する劣化も均一であったが、比較品１の有機ＥＬ装置は、初期の状態においても発光ムラが発生し、かつ、定電流通電に対する劣化も不均一であった。これは、Ｉｎ２Ｏ３膜の厚さが不均一になることに起因するものと考えられる。
【００６０】
（電子機器）
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置１を備えた電子機器の具体例について説明する。
【００６１】
図７（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記有機ＥＬ装置１からなる表示部を示している。
【００６２】
図７（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図７（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記有機ＥＬ装置１からなる表示部を示している。
【００６３】
図７（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図７（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は前記有機ＥＬ装置１からなる表示部を示している。
【００６４】
図７（ｄ）は、薄型大画面テレビの一例を示した斜視図である。図７（ｄ）において、薄型大画面テレビ１３００は、薄型大画面テレビ本体（筐体）１３０２、スピーカーなどの音声出力部１３０４、前記有機ＥＬ装置１からなる表示部１３０６を備える。
【００６５】
図７（ａ）〜（ｄ）に示す電子機器１０００，１１００，１２００，１３００は、前記有機ＥＬ装置１を備えているので、この有機ＥＬ装置１からなる表示部１００１，１１０１，１２０６，１３０６の発光効率の低下が防止され、長寿命化していることにより、これら電子機器１０００，１１００，１２００，１３００自体も、表示部１００１，１１０１，１２０６，１３０６が長寿命化したものとなる。
【００６６】
なお、本発明は前記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６７】
例えば、前記実施形態ではバリア膜５０として環状シロキサン化合物を用いた例を示したが、例えばポリシロキサン化合物など、他の有機ケイ酸化合物を用いてバリア膜５０を形成することもできる。
【００６８】
また、前記実施形態では、発光層７０で発光した光を基板２側から出射させる、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置に本発明を適用した例を示したが、基板２と反対側の、封止基板側から光を出射させる、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態の有機ＥＬ装置の配線構造を示す説明図である。
【図２】図１の有機ＥＬ装置の平面模式図である。
【図３】図１の有機ＥＬ装置の要部断面模式図である。
【図４】図３に示した断面模式図の要部構成を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は図１の有機ＥＬ装置の製造方法を説明する工程図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は図５に続く製造方法を説明する工程図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の電子機器の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…有機ＥＬ装置、２…基板、１２…陰極、５０…バリア膜、６０…正孔注入層、７０…発光層、１１０…発光機能層、１１１…画素電極（陽極）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ装置とその製造方法、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機蛍光材料等の発光材料を電極間に挟持してなる有機ＥＬ装置が注目されている。このような有機ＥＬ装置としては、発光材料からなる発光層の発光効率を高めるため、この発光層の陽極側に正孔注入層を配置しておくのが一般的である（例えば特許文献１参照）。正孔注入層としては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸［ＰＥＤＯＴ（Polyethylene Dioxythiophene）−ＰＳＳ（Polystyrene Sulphonate）］が一般的に用いられている。また、この正孔注入層の下地となる陽極としては、特にこの陽極側が光出射側となる場合、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明電極が一般に用いられている。
【特許文献１】特開平２００３−３４７０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記正孔注入層となるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液として用いられ、成膜に供される。しかし、この分散液は強酸性であることから、これがＩＴＯからなる陽極上に塗布されると、陽極表面が溶解することなどによって陽極中の金属元素、特にＩｎ（インジウム）が不安定になり、酸化されて正孔注入層中に溶出したり、正孔注入層側に拡散し易くなったりしてしまう。その結果、酸化物が正孔注入層中に移行することで正孔注入層の電気抵抗上昇、導電性低下が起こり、発光層での発光効率が低下してしまう。また、Ｉｎが正孔注入層側に拡散し、さらにその一部が発光層にまで拡散することによっても、発光層での発光効率の低下が引き起こされてしまう。そして、このように発光効率が低下することにより、得られる有機ＥＬ装置の発光性能が低下し、その寿命が短くなってしまう。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行することに起因する発光効率の低下を防止し、長寿命化を図った有機ＥＬ装置とその製造方法、さらにこの有機ＥＬ装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため本発明の有機ＥＬ装置は、陽極と陰極との間に、正孔注入層と発光層とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置において、前記陽極と正孔注入層との間に、陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行するのを防止するための、有機ケイ素化合物からなるバリア膜が設けられていることを特徴としている。
【０００６】
この有機ＥＬ装置によれば、陽極と正孔注入層との間に有機ケイ素化合物からなるバリア膜が設けられているので、例えば正孔注入層を形成する際、バリア膜によって陽極表面が正孔注入層を形成するための分散液に溶解してしまうことが抑えられ、これにより陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行してしまうことが抑制される。すなわち、バリア膜が有機ケイ素化合物からなっていることで撥水性（疎水性）を発揮することなどにより、分散液がバリア膜を浸透して陽極に接触してしまうことが防止され、これにより陽極中の金属元素が溶出等によって正孔注入層側に移行してしまうことが抑制される。
【０００７】
したがって、陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行することに起因する発光効率の低下が防止され、長寿命化が図られたものとなる。
【０００８】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記有機ケイ素化合物が環状シロキサンであるのが好ましい。また、環状シロキサンは、ケイ素の数が３以上６以下の化合物であるのが好ましい。
【０００９】
環状シロキサンは揮発性が高く、特にケイ素の数が３以上６以下のものは常温でも比較的大きな蒸気圧を有することから、その蒸気を単に陽極に接触させることにより、厚さ１ｎｍ以下程度の薄膜を陽極表面に容易に形成することができる。したがって、このように薄いバリア膜を形成することにより、陽極から正孔注入層への正孔の移動性を損なうことなく、前記したように発光効率の低下を防止することができる。
【００１０】
本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、陽極と陰極との間に、正孔注入層と発光層とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置の製造方法において、前記陽極を形成する工程と、前記陽極表面に環状シロキサンの蒸気を接触させ、前記陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行するのを防止するための、環状シロキサンからなるバリア膜を該陽極上に形成する工程と、前記バリア膜上に正孔注入層を形成する工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
この有機ＥＬ装置の製造方法によれば、環状シロキサンは揮発性が高く、比較的大きな蒸気圧を有することから、その蒸気を単に陽極に接触させることにより、厚さ１ｎｍ以下程度の薄膜を陽極表面に容易に形成することができる。したがって、このように薄いバリア膜を形成することにより、導電性を極端に低下させることなく、よって陽極から正孔注入層への正孔の移動性を損なうことなく、前記したように発光効率の低下を防止することができる。
【００１２】
本発明の電子機器は、前記の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴としている。
【００１３】
この電子機器によれば、前記したように長寿命化が図られた有機ＥＬ装置を備えているので、この電子機器自体も、前記有機ＥＬ装置からなる表示部が長寿命化したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００１５】
（有機ＥＬ装置）
図１は、本発明の有機ＥＬ装置の一実施形態の配線構造を示す説明図、図２は、図１に示した有機ＥＬ装置の平面模式図、図３は、図１に示した有機ＥＬ装置の要部の断面模式図、図４は、図３に示した断面模式図の要部構成を説明するための説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、複数の走査線１０１と、走査線１０１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１０２と、信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線１０１及び信号線１０２の各交点付近に、画素領域Ａを形成したものである。
【００１７】
信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ側駆動回路１０４が接続されている。走査線１０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査側駆動回路１０５が接続されている。また、画素領域Ａの各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ１１２と、このスイッチング用の薄膜トランジスタ１１２を介して信号線１０２から供給される画素信号を保持する保持容量ｃａｐと、該保持容量ｃａｐによって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ１１３と、この駆動用薄膜トランジスタ１１３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに該電源線１０３から駆動電流が流れ込む陽極（画素電極）１１１と、この画素電極１１１と陰極（対向電極）１２との間に挟み込まれた発光機能層１１０とが設けられている。
【００１８】
なお、陽極（画素電極）１１１と陰極（対向電極）１２と発光機能層１１０とを備えてなることにより、有機ＥＬ素子が構成されている。
【００１９】
このような構成によれば、走査線１０１が駆動されてスイッチング用の薄膜トランジスタ１１２がオンになると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、駆動用の薄膜トランジスタ１１３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用の薄膜トランジスタ１１３のチャネルを介して、電源線１０３から画素電極１１１に電流が流れ、さらに発光機能層１１０を介して陰極１２に電流が流れる。すると、発光機能層１１０はこれを流れる電流量に応じて発光する。
【００２０】
また、図２及び図３に示すように本実施形態の有機ＥＬ装置１は、ガラス等からなる透明な基板２と、マトリックス状に配置された有機ＥＬ素子とを具備して構成されている。図３に示すように基板２上に形成される有機ＥＬ素子３は、画素電極１１１と、正孔注入層６０及び発光層７０からなる発光機能層１１０と、陰極１２と、さらに画素電極１１１と正孔注入層６０との間に形成されたバリア膜５０とによって構成されている。また、基板２の厚さ方向において、前記有機ＥＬ素子３を含むＥＬ素子部１０と基板２との間には、回路素子部１４が形成されている。この回路素子部１４には、前述の走査線、信号線、保持容量、スイッチング用の薄膜トランジスタ、駆動用の薄膜トランジスタ１２３等が形成されている。
【００２１】
また、陰極１２は、その一端が基板２上に形成された陰極用配線（図示略）に接続されており、図２に示すように、この配線の一端部１２ａがフレキシブル基板５上の配線５ａに接続されている。なお、この配線５ａは、フレキシブル基板５上に備えられた駆動ＩＣ６（駆動回路）に接続されている。
【００２２】
また、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、発光機能層１１０から基板２側に発した光が、回路素子部１４及び基板２を透過して基板２の外側（観測者側）に出射されるとともに、発光機能層１１０から基板２と反対の側に発した光も、陰極１２に反射されて回路素子部１４及び基板２を透過し、基板２の外側（観測者側）に出射される、いわゆるボトムエミッション型となっている。
【００２３】
図３に示すように回路素子部１４には、基板２上にＳｉＯ２を主体とする下地保護層２８１が下地として形成され、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。
【００２４】
また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域が、チャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。
【００２５】
また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。
【００２６】
ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層には、平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ１２３やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。
【００２７】
そして、この平坦化膜２８４の表面上には画素電極（陽極）１１１が形成されており、この画素電極１１１は、前記平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール１１１ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。すなわち、画素電極１１１は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。
【００２８】
また、画素電極１１１が形成された平坦化膜２８４の表面上には、画素電極１１１と、これの周縁部を覆う無機隔壁２５とが形成されており、これら無機隔壁２５とこれに覆われることなく露出した画素電極１１１の表面上には、有機ケイ素化合物からなるバリア膜５０が形成されている。さらに、無機隔壁２５上には、バリア膜５０を介して有機隔壁２２１が形成されている。ここで、無機隔壁２５はＳｉＯ２からなっており、有機隔壁２２１はアクリル系やポリイミド系等の耐熱性絶縁性樹脂からなっている。
【００２９】
そして、画素電極１１１上には、無機隔壁２５に形成された開口２５ａと、有機隔壁２２１に形成された開口２２１ａとの内部、すなわち画素領域に、前記バリア膜５０を介して前記した正孔注入層６０と発光層７０とが、画素電極（陽極）１１１側からこの順で積層され、これによって発光機能層１１０が形成されている。
【００３０】
画素電極１１１は、ボトムエミッション型である本実施形態では、透明導電材料によって形成され、具体的にはＩＴＯが好適に用いられている。
【００３１】
この画素電極１１１の、前記画素領域に露出した位置には、前記したようにバリア膜５０が形成されている。このバリア膜５０は、図４に示すように画素電極１１１の表面に、膜厚が１ｎｍ以下（０．３ｎｍ以上）程度と非常に薄く形成されたもので、環状シロキサンやポリシロキサン等の有機ケイ素化合物からなるものである。このような有機ケイ素化合物は、後述するように正孔注入層６０の形成時において撥水性（疎水性）を発揮することなどにより、正孔注入層６０の形成材料が画素電極１１１に接触し、これを溶出させてしまうことなどを抑制するものとなる。
【００３２】
また、本実施形態では、有機ケイ素化合物として特に環状シロキサンが好適に用いられ、中でも、ケイ素の数が３以上６以下の化合物がより好適に用いられる。ここで、環状シロキサンは、例えば［−（ＣＨ３）２ＳｉＯ−］単位が環状に巻いて形成されたものである。このような環状シロキサンとしては、特に前記単位の３量体である（ケイ素の数が３である）ヘキサメチルシクロシロキサン（Hexamethylcyclotrisiloxane）が、好適に用いられる。
【００３３】
環状シロキサンは揮発性が高く、特にケイ素の数が３以上６以下の低分子量のものは常温でも比較的大きな蒸気圧を有する。したがって、後述するようにこれを用いてバリア膜５０を形成する場合、単にその蒸気を画素電極１１１に接触させ、その状態で所定時間保持することにより、この環状シロキサンからなる薄膜、すなわちバリア膜５０を容易に形成することができる。このように、膜厚が１ｎｍ以下程度の薄膜で形成されたバリア膜５０は、画素電極（陽極）１１１から正孔注入層６０への正孔の移動性を損なうことなく、発光機能層１１０での発光効率の低下を防止することができる。
【００３４】
このようなバリア膜５０上に形成された正孔注入層６０は、その形成材料として、特に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられている。このＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの分散液は、強酸性であり、したがって従来では、前述したように画素電極１１１の表面を溶解し、画素電極１１１中の金属元素（特にＩｎ）を分散液中に溶出させてしまい、その結果形成された正孔注入層６０中に金属元素（Ｉｎ）またはこれの酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）を移行（拡散）させてしまっていた。
【００３５】
そこで、本発明では、前記したように無機隔壁２５の開口２５ａ内に露出した画素電極１１１上にバリア膜５０を形成し、特に正孔注入層６０の形成時において、画素電極１１１中の金属元素（またはその酸化物）が正孔注入層６０側に移行（拡散）するといった不都合を防止しているのである。
【００３６】
正孔注入層６０の上には、図３に示すように発光層７０が形成されている。この発光層７０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。発光層７０の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【００３７】
なお、このような発光層７０を形成する材料としては、特にフルカラー表示をなす場合、赤色、緑色、青色の各波長域に対応する光を発光する材料が用いられ、それぞれが予め設定された状態に形成配置される。
【００３８】
陰極１２は、前記発光層７０を覆って形成されたもので、例えばＣａが厚さ５ｎｍ程度に形成され、その上にＡｌが厚さ３００ｎｍ程度に形成されて構成されたものである。このような積層構造の電極とされたことにより、特にＡｌは反射層としても機能するものとなっている。なお、陰極１２についても透明な材料を用いれば、発光した光を陰極側からも出射させることができる。透明な材料としては、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄを用いることができる。膜厚としては、透明性を確保するうえで、７５ｎｍ程度とするのが好ましく、さらにこの膜厚より薄くするのがより好ましい。
【００３９】
また、この陰極１２上には、接着層５１を介して封止基板（図示せず）が貼着されている。
【００４０】
なお、前記発光機能層１１０において正孔注入層６０は、正孔を発光層７０に注入する機能を有するとともに、正孔を正孔注入層６０内部において輸送する機能をも有している。このような正孔注入層６０を画素電極１１１上のバリア膜５０と発光層７０の間に設けることにより、発光層７０の発光効率、寿命等の素子特性を向上させることができる。発光層７０では、正孔注入層６０から注入された正孔と、陰極１２から注入される電子とが再結合し、発光をなすようになっている。
【００４１】
（有機ＥＬ装置の製造方法）
このような構成の有機ＥＬ装置１を製造するには、従来と同様にして基板２上に回路素子部１４を形成する。そして、基板２の全面を覆うように画素電極１１１となる透明導電膜を、ＩＴＯによって形成する。次いで、この導電膜をパターニングすることにより、図５（ａ）に示すように平坦化膜２８４のコンタクトホール１１１ａを介してドレイン電極２４４と導通する画素電極１１１を形成する。
【００４２】
次いで、画素電極１１１上および平坦化膜２８４上に、ＳｉＯ２等の無機絶縁材料をＣＶＤ法等で成膜して隔壁層（図示せず）を形成し、続いて、公知のホトリソグラフィー技術、エッチング技術を用いて隔壁層をパターニングする。これにより、図５（ｂ）に示すように、形成する各有機ＥＬ素子３の画素領域毎に開口２５ａ（図示略）を形成すると同時に、無機隔壁２５を形成する。
【００４３】
次いで、このようにして画素電極１１１と無機隔壁２５とを形成した側の面を酸素プラズマ処理し、その表面に付着した有機物等の汚染物を除去して濡れ性を向上させる。
【００４４】
次いで、このようにして画素電極１１１側の濡れ性を向上させた基板２を、予め環状シロキサン化合物をいれておいた密閉箱内に静置する。環状シロキサン化合物としては、例えば前記したヘキサメチルシクロシロキサンが用いられ、具体的には、信越シリコーン社製のＬＳ−８１２０が用いられる。この環状シロキサン化合物を容器に入れ、予め密閉箱内に放置しておく。すると、この環状シロキサン化合物（ヘキサメチルシクロシロキサン）は揮発性が高いことから容易に気化し、密閉箱内は環状シロキサン化合物の蒸気濃度が比較的状態に維持される。なお、蒸気濃度をより高くしたい場合には、密閉箱内をヒータ等によって加熱することにより、容易に蒸気濃度を調整することができる。
【００４５】
このようにして、環状シロキサン化合物の蒸気で満たした密閉箱内に前記基板２を入れ、例えば１時間程度静置することにより、前記の画素電極１１１の露出面を環状シロキサン化合物の蒸気と接触させる。すると、この画素電極１１１の露出面は酸素プラズマ処理によって濡れ性が向上していることなどから、前記蒸気と接触するだけでこの蒸気が容易に付着し、図５（ｃ）に示すように該露出面及び無機隔壁２５の表面に、環状シロキサン膜からなる１ｎｍ以下程度の非常に薄い膜、すなわちバリア膜５０が形成される。このようにして得られたバリア膜５０は、良好な撥水性（疎水性）を有し、したがって非常に薄いにもかかわらず、水系の液体を浸透させることなく遮断する性質を有する。
【００４６】
次いで、図６（ａ）に示すように、無機隔壁２５の所定位置、詳しくは画素領域を囲む位置に樹脂等によって有機隔壁２２１を形成する。
【００４７】
続いて、前記有機隔壁２２１に囲まれた領域内に正孔注入層６０を形成する。この正孔注入層６０の形成工程では、スピンコート法や液滴吐出法が採用されるが、本実施形態では、有機隔壁２２１に囲まれた領域に正孔注入層６０の形成材料を選択的に配する必要上、特に液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。このインクジェット法により、正孔注入層６０の形成材料であるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの分散液を前記画素電極１１１の露出面上に前記バリア膜５０を介して配し、その後、熱処理（乾燥処理）を行うことにより、厚さ５０ｎｍの正孔注入層６０を形成する。なお、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの分散液としては、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが１：１０（重量比）であり、固形分濃度が０．５重量％、ジエチレングリコール５０重量％、残量が純水であるものが用いられる。
【００４８】
このようにしてＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの分散液を前記画素電極１１１上のバリア膜５０の上に配すると、前記したようにバリア膜５０は良好な撥水性（疎水性）を有し、したがって前記分散液（正孔注入層６０の形成材料）を画素電極１１１側に浸透させることなく遮断することから、この分散液が画素電極１１１に接触し、これを溶解させることでその金属元素（Ｉｎ）またはその酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）を溶出させるといったことが防止される。
【００４９】
なお、この正孔注入層６０の形成工程以降では、各種の形成材料や形成した要素の酸化・吸湿を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００５０】
次いで、図６（ｂ）に示すように、前記正孔注入層６０の上に発光層７０を形成する。この発光層７０の形成工程では、前記の正孔注入層６０の形成と同様に、液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。すなわち、インクジェット法により、発光層の形成材料を正孔注入層６０上に吐出し、その後、窒素雰囲気中にて１００℃で１時間程度熱処理を行い、有機隔壁２２１に形成された開口２２１ａ内、すなわち画素領域上に発光層７０を形成する。なお、発光層の形成材料中に用いる溶媒としては、前記正孔注入層６０を再溶解させないもの、例えばキシレンなどが好適に用いられる。また、この発光層７０の形成方法については、特に無機隔壁２５や有機隔壁２２１によって画素領域を区画しない場合、正孔注入層６０の形成の場合と同様に、スピンコート法を採用することもできる。
【００５１】
次いで、図６（ｃ）に示すように、前記発光層７０及び有機隔壁２２１を覆って例えばカルシウムを厚さ５ｎｍ程度、アルミニウムを厚さ３００ｎｍ程度に積層し、陰極１２を形成する。この陰極１２の形成に際しては、有機ＥＬ素子３を効率よく発光させるため、例えば電子注入層としてフッ化リチウムを発光層７０側に形成してもよい。また、この陰極１２の形成では、前記正孔注入層６０や発光層７０の形成とは異なり、蒸着法やスパッタ法等で行うことにより、画素領域にのみ選択的に形成するのでなく、基板２のほぼ全面に陰極１２を形成する。
【００５２】
その後、前記陰極１２上に接着層５１を形成し、さらにこの接着層５１によって封止基板（図示せず）を接着し、封止を行う。これにより、本実施形態の有機ＥＬ装置１を得る。
【００５３】
このような有機ＥＬ装置１によれば、画素電極１１１と正孔注入層６０との間にバリア膜５０を設けているので、正孔注入層６０を形成する際、強酸性である正孔注入層６０の形成材料によって画素電極１１１の表面が溶解してしまうことが、バリア膜５０によって抑えられる。すなわち、バリア膜５０が環状シロキサン化合物などの有機ケイ素化合物からなっているので、撥水性（疎水性）を発揮して前記形成材料（分散液）がバリア膜５０を浸透してしまうのを防止することができ、これにより、前記形成材料がその下地である画素電極１１１にまで浸透してこれと接触し、画素電極１１１中の金属元素（Ｉｎ）やその酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）を溶出させてしまうのを防止することができる。したがって、画素電極１１１中の金属元素（Ｉｎ）やその酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）が正孔注入層６０側に移行してしまうのを防止することができ、これにより、発光層７０での発光効率の低下が防止され、長寿命化が図られたものとなる。
【００５４】
また、この有機ＥＬ装置１の製造方法によれば、特に環状シロキサンは揮発性は高く、比較的大きな蒸気圧を有することから、その蒸気を単に画素電極１１１に接触させることにより、厚さ１ｎｍ以下程度の薄いバリア膜５０を画素電極１１１の表面に容易に形成することができる。したがって、このように薄いバリア膜５０を形成することにより、導電性を極端に低下させることなく、よって画素電極１１１から正孔注入層への正孔の移動性を損なうことなく、前記したように発光効率の低下を防止し、長寿命化を図ることができる。
【００５５】
（実験例）
正孔注入層６０の成膜方法としてスピンコート法を用い、さらに発光層７０の形成材料として緑色の蛍光材料を用いてこれをスピンコート法で成膜した。これ以外は、前記した製造方法とほぼ同様にして、対角が２インチのパネルからなる本発明品としての有機ＥＬ装置を作製した。
【００５６】
また、比較品１として、バリア膜５０を形成するのに代えて、前記の特許文献１（特開２００３−３４７０６３号公報）と同様にして紫外線照射処理を行い、画素電極１１１（ＩＴＯ）の表層部にＩｎ２Ｏ３膜を形成した。そして、これ以外は、前記した本発明品としての有機ＥＬ装置と同様にして、比較品１としての、対角が２インチのパネルからなる有機ＥＬ装置を作製した。
【００５７】
さらに、比較品２として、バリア膜５０を形成せず、これ以外は前記した本発明品としての有機ＥＬ装置と同様にして、比較品２としての、対角が２インチのパネルからなる有機ＥＬ装置を作製した。
【００５８】
このようにして作製した有機ＥＬ装置をそれぞれ発光させ、発光特性を調べたところ、本発明品の有機ＥＬ装置は、比較品２の有機ＥＬ装置に比べ、定電流発光による輝度の発光寿命が５割程度向上していることが確認された。
【００５９】
また、本発明品の有機ＥＬ装置は、対角が２インチのパネル内の、いずれの場所においても均一に発光し、定電流通電に対する劣化も均一であったが、比較品１の有機ＥＬ装置は、初期の状態においても発光ムラが発生し、かつ、定電流通電に対する劣化も不均一であった。これは、Ｉｎ２Ｏ３膜の厚さが不均一になることに起因するものと考えられる。
【００６０】
（電子機器）
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置１を備えた電子機器の具体例について説明する。
【００６１】
図７（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記有機ＥＬ装置１からなる表示部を示している。
【００６２】
図７（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図７（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記有機ＥＬ装置１からなる表示部を示している。
【００６３】
図７（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図７（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は前記有機ＥＬ装置１からなる表示部を示している。
【００６４】
図７（ｄ）は、薄型大画面テレビの一例を示した斜視図である。図７（ｄ）において、薄型大画面テレビ１３００は、薄型大画面テレビ本体（筐体）１３０２、スピーカーなどの音声出力部１３０４、前記有機ＥＬ装置１からなる表示部１３０６を備える。
【００６５】
図７（ａ）〜（ｄ）に示す電子機器１０００，１１００，１２００，１３００は、前記有機ＥＬ装置１を備えているので、この有機ＥＬ装置１からなる表示部１００１，１１０１，１２０６，１３０６の発光効率の低下が防止され、長寿命化していることにより、これら電子機器１０００，１１００，１２００，１３００自体も、表示部１００１，１１０１，１２０６，１３０６が長寿命化したものとなる。
【００６６】
なお、本発明は前記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６７】
例えば、前記実施形態ではバリア膜５０として環状シロキサン化合物を用いた例を示したが、例えばポリシロキサン化合物など、他の有機ケイ酸化合物を用いてバリア膜５０を形成することもできる。
【００６８】
また、前記実施形態では、発光層７０で発光した光を基板２側から出射させる、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置に本発明を適用した例を示したが、基板２と反対側の、封止基板側から光を出射させる、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態の有機ＥＬ装置の配線構造を示す説明図である。
【図２】図１の有機ＥＬ装置の平面模式図である。
【図３】図１の有機ＥＬ装置の要部断面模式図である。
【図４】図３に示した断面模式図の要部構成を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は図１の有機ＥＬ装置の製造方法を説明する工程図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は図５に続く製造方法を説明する工程図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の電子機器の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…有機ＥＬ装置、２…基板、１２…陰極、５０…バリア膜、６０…正孔注入層、７０…発光層、１１０…発光機能層、１１１…画素電極（陽極）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、正孔注入層と発光層とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置において、
前記陽極と正孔注入層との間に、陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行するのを防止するための、有機ケイ素化合物からなるバリア膜が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記有機ケイ素化合物が環状シロキサンであることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
前記環状シロキサンは、ケイ素の数が３以上６以下の化合物であることを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
陽極と陰極との間に、正孔注入層と発光層とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置の製造方法において、
前記陽極を形成する工程と、
前記陽極表面に環状シロキサンの蒸気を接触させ、前記陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行するのを防止するための、環状シロキサンからなるバリア膜を該陽極上に形成する工程と、
前記バリア膜上に正孔注入層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
陽極と陰極との間に、正孔注入層と発光層とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置において、
前記陽極と正孔注入層との間に、陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行するのを防止するための、有機ケイ素化合物からなるバリア膜が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記有機ケイ素化合物が環状シロキサンであることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
前記環状シロキサンは、ケイ素の数が３以上６以下の化合物であることを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
陽極と陰極との間に、正孔注入層と発光層とをこの順に配設してなる有機ＥＬ装置の製造方法において、
前記陽極を形成する工程と、
前記陽極表面に環状シロキサンの蒸気を接触させ、前記陽極中の金属元素が正孔注入層側に移行するのを防止するための、環状シロキサンからなるバリア膜を該陽極上に形成する工程と、
前記バリア膜上に正孔注入層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２１７５５（Ｐ２００８−２１７５５Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９１０８６（Ｐ２００６−１９１０８６）
【出願日】平成１８年７月１２日（２００６．７．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１２日（２００６．７．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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