説明

発光素子の製造方法、発光素子、発光装置および電子機器

【課題】発光効率および耐久性(寿命)に優れる発光素子を製造し得る発光素子の製造方法、かかる発光素子の製造方法により製造された発光素子、この発光素子を備えた信頼性の高い発光装置および電子機器を提供すること。
【解決手段】図1に示すアクティブマトリクス型表示装置10は、基板21と、この基板21上に形成された回路部22とを有している。この回路部22上に、各駆動用TFT24に対応して、画素領域が形成され、各画素領域内には、それぞれ有機EL素子1が設けられている。この有機EL素子1が有する陽極バッファ層8は、前駆体(モノマー)をプラズマ重合して得られたポリシロキサン誘導体の被膜に、紫外線を照射することにより、ポリシロキサン誘導体をSiOに変化させて形成されたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子の製造方法、発光素子、発光装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
少なくとも一層の発光性有機層(有機エレクトロルミネッセンス層)が、陰極と陽極とに挟まれた構造の有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」と称する。)は、無機EL素子に比べて印加電圧を大幅に低下させることができ、多彩な発光色の素子が作製可能である(例えば、非特許文献1〜3、特許文献1〜3参照)。
現在、より高性能な有機EL素子を得るため、材料の開発・改良をはじめ、様々なデバイス構造が提案されており、活発な研究が行われている。
【0003】
また、この有機EL素子については既に様々な発光色の素子、また高輝度、高効率および長寿命の素子が開発されており、表示装置の画素としての利用や光源としての利用など多種多様な実用化用途が検討されている。
そして、実用化に向けて、さらなる発光効率および耐久性(寿命)の向上を目指し、種々の研究がなされている。
【0004】
【非特許文献1】Appl.Phys.Lett.51(12),21 September 1987,p.913
【非特許文献2】Appl.Phys.Lett.71(1),7 July 1997,p.34
【非特許文献3】Nature 357,477 1992
【特許文献1】特開平10−153967号公報
【特許文献2】特開平10−12377号公報
【特許文献3】特開平11−40358号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、発光効率および耐久性(寿命)に優れる発光素子を製造し得る発光素子の製造方法、かかる発光素子の製造方法により製造された発光素子、この発光素子を備えた信頼性の高い発光装置および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】
【0006】
上記目的は、下記により達成される。
本発明の発光素子の製造方法は、陽極の一方の面側に、目的とするポリシロキサン誘導体に対応するモノマーを付与し、該モノマーをプラズマ重合法により重合して、前記ポリシロキサン誘導体を主材料として構成された被膜を形成する第1の工程と、
該被膜に紫外線を照射して、前記被膜中のポリシロキサン誘導体をSiOに変化させることにより、陽極バッファ層を形成する第2の工程と、
前記陽極バッファ層上に、少なくとも発光層を備える半導体層を形成する第3の工程と、
該半導体層の前記陽極と反対側に、陰極を形成する第4の工程とを有することを特徴とする。
これにより、発光効率および耐久性(寿命)に優れる発光素子を製造することができる。
【0007】
本発明の発光素子の製造方法では、前記ポリシロキサン誘導体は、置換基として、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシル基およびハロゲン基のうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。
これらの置換基を有するポリシロキサン誘導体は、特に撥液性の高いものとなる。その結果、ポリシロキサン誘導体は、本工程の途中で、吸湿による変質・劣化を防止し得るものとなる。
【0008】
本発明の発光素子の製造方法では、前記照射される紫外線のエネルギーは、Siと前記置換基との結合エネルギーより大きく、Si−Oの結合エネルギーより小さいことが好ましい。
これにより、Si−O結合が実質的に切断されることなく、Siと置換基との結合を選択的に切断することができる。その結果、ポリシロキサン誘導体をより効果的にSiOに変化させ、陽極バッファ層を形成することができる。
【0009】
本発明の発光素子の製造方法では、前記紫外線は、酸素を含まない雰囲気中で照射されることが好ましい。
これにより、酸素などによる紫外線の吸収、オゾンの発生を防止し、ポリシロキサン誘導体を効果的にSiOに変化させ、紫外線の照射により生成したSiOが、水蒸気の影響により変質・劣化するのをより確実に防止することができる。
【0010】
本発明の発光素子の製造方法では、前記第2の工程の後、前記陽極バッファ層に、吸湿による変質または不純物付着が生じる前に、前記第3の工程を開始することが好ましい。
これにより、SiOが吸湿および不純物が付着し得る時間を短くし、これらに伴う陽極バッファ層の変質・劣化、半導体層との接触不良を防止することができる。
本発明の発光素子の製造方法では、前記第2の工程の後、大気中において、5分以内に、前記第3の工程を開始することが好ましい。
このような短時間の暴露であれば、陽極バッファ層は、大気中であっても吸湿をより確実に防止することができ、その変質・劣化を防止することができる。
【0011】
本発明の発光素子の製造方法では、前記陽極バッファ層の平均厚さが、10nm以下となるように形成することが好ましい。
これにより、陽極バッファ層は、有機EL素子の駆動電圧の著しい増大を防止しつつ、陽極から正孔輸送層へ正孔を注入する正孔注入機能をより確実に発揮することができる。
本発明の発光素子は、本発明の発光素子の製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、発光効率および耐久性(寿命)に優れる発光素子が得られる。
本発明の発光装置は、本発明の発光素子を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発光装置が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の発光装置を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の発光素子の製造方法、発光素子、発光装置および電子機器について、好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第1実施形態と、このアクティブマトリクス型表示装置が有する本発明の発光素子を適用した有機EL素子とその製造方法の第1実施形態とについて説明する。
【0013】
<アクティブマトリクス型表示装置>
図1は、本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第1実施形態を示す縦断面図、図2〜図4は、図1に示すアクティブマトリクス型表示装置の製造方法を説明するための図であり、図5は、プラズマ重合装置の構成を示す模式図である。なお、以下の説明では、図1〜図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【0014】
図1に示すアクティブマトリクス型表示装置(以下、単に「表示装置」と言う。)10は、TFT回路基板(対向基板)20と、この基体20上に設けられた有機EL素子(本発明の発光素子)1と、TFT回路基板20に対向する上基板9とを有している。
TFT回路基板20は、基板21と、この基板21上に形成された回路部22とを有している。
【0015】
基板21は、表示装置10を構成する各部の支持体となるものであり、上基板9は、例えば、有機EL素子1を保護する保護膜等として機能するものである。
また、本実施形態の表示装置10は、基板21側から光を取り出す構成(ボトムエミッション型)であるため、基板21は、実質的に透明(無色透明、着色透明、半透明)とされ、一方、上基板9は、特に、透明性は要求されない。
このような基板21には、各種ガラス材料基板および各種樹脂基板のうち比較的硬度の高いものが好適に用いられる。
【0016】
一方、上基板9には、各種ガラス材料基板および各種樹脂基板のうち透明なものが選択され、例えば、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料や、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料等を主材料として構成される基板を用いることができる。
【0017】
基板21の平均厚さは、特に限定されないが、1〜30mm程度であるのが好ましく、5〜20mm程度であるのがより好ましい。一方、上基板9の平均厚さも、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。
回路部22は、基板21上に形成された下地保護層23と、下地保護層23上に形成された駆動用TFT(スイッチング素子)24と、第1層間絶縁層25と、第2層間絶縁層26とを有している。
【0018】
駆動用TFT24は、半導体層241と、半導体層241上に形成されたゲート絶縁層242と、ゲート絶縁層242上に形成されたゲート電極243と、ソース電極244と、ドレイン電極245とを有している。
このような回路部22上に、各駆動用TFT24に対応して、それぞれ、有機EL素子1が設けられている。また、隣接する有機EL素子1同士は、第1隔壁部31および第2隔壁部32により構成される隔壁部(バンク)35により区画されている。
【0019】
本実施形態では、各有機EL素子1の陽極3は、画素電極を構成し、各駆動用TFT24のドレイン電極245に配線27により電気的に接続されている。また、正孔輸送層4および発光層5は、各有機EL素子1に対して個別に形成されており、陽極3は、共通電極とされている。
表示装置10は、単色表示であってもよく、各有機EL素子1に用いる発光材料を選択することにより、カラー表示も可能である。
【0020】
以下、有機EL素子1について詳述する。
図1に示すように、有機EL素子1は、陽極3と、陰極6と、陽極3と陰極6との間に、陽極3側から正孔輸送層4および発光層5の順で積層された有機半導体層(積層体)が設けられている。また、陽極3と正孔輸送層4との間に、陽極バッファ層8が設けられている。
【0021】
陽極3は、後述する陽極バッファ層8を介して正孔輸送層4に正孔を注入する電極である。
この陽極3の構成材料(陽極材料)としては、仕事関数が大きく、導電性に優れ、また透光性を有する材料を用いるのが好ましい。
このような陽極材料としては、例えば、ITO(酸化インジウムと酸化亜鉛との複合物)、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物、Au、Pt、Ag、Cuまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
【0022】
陽極3の平均厚さは、特に限定されないが、10〜200nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。陽極3の厚さが薄すぎると、陽極3としての機能が充分に発揮されなくなるおそれがあり、一方、陽極3が厚過ぎると、陽極材料の種類等によっては、光の透過率が著しく低下し、有機EL素子1の構成がトップエミッション型の場合、実用に適さなくなるおそれがある。
【0023】
なお、陽極材料には、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性樹脂材料を用いることもできる。
一方、陰極6は、後述する発光層5に電子を注入する電極である。この陰極6の構成材料としては、仕事関数の小さい材料を用いるのが好ましい。
陰極6の構成材料としては、例えば、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、複数層の積層体等)用いることができる。
【0024】
特に、陰極6の構成材料として合金を用いる場合には、Ag、Al、Cu等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、MgAg、AlLi、CuLi等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極6の構成材料として用いることにより、陰極6の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
このような陰極6の平均厚さは、特に限定されないが、100〜10000nm程度であるのが好ましく、200〜500nm程度であるのがより好ましい。
なお、本実施形態の発光素子1は、ボトムエミッション型であるため、陰極6に、光透過性は、特に要求されない。
正孔輸送層4は、陽極3から注入された正孔を発光層5まで輸送する機能を有するものである。
【0025】
この正孔輸送層4の構成材料(正孔輸送材料)としては、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような正孔輸送層4の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、50〜100nm程度であるのがより好ましい。
【0026】
正孔輸送層4上には、発光層(有機発光層)5が設けられている。この発光層5には、後述する陰極6から電子が、また、前記正孔輸送層4から正孔がそれぞれ供給(注入)される。そして、発光層5内では、正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン(励起子)が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー(蛍光やりん光)が放出(発光)される。
【0027】
発光層5の構成材料としては、ベンゾチアジアゾールのようなチアジアゾール系化合物、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1)、1,3,5−トリス[{3−(4−t−ブチルフェニル)−6−トリスフルオロメチル}キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ2)のようなベンゼン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン(CuPc)、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、トリス(8−ヒドロキシキノリノレート)アルミニウム(Alq)、ファクトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))のような低分子系のものや、ジオクチルフルオレンのようなフルオレン系高分子、オキサジアゾール系高分子、トリアゾール系高分子、カルバゾール系高分子のような高分子系のものが挙げられ、これらの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0028】
このような発光層5の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、50〜100nm程度であるのがより好ましい。
なお、陰極6と発光層5との間には、例えば、陰極6から注入された電子を発光層5まで輸送する機能を有する電子輸送層を設けるようにしてもよい。さらには、この電子輸送層と陰極6との間に、陰極6から電子輸送層への電子の注入効率を向上させる電子注入層を設けるようにしてもよい。
【0029】
電子輸送層の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1)、1,3,5−トリス[{3−(4−t−ブチルフェニル)−6−トリスフルオロメチル}キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ2)のようなベンゼン系化合物(スターバースト系化合物)、ナフタレンのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセンのようなクリセン系化合物、ペリレンのようなペリレン系化合物、アントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、BBOTのようなチオフェン系化合物、ブタジエンのようなブタジエン系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、キノリンのようなキノリン系化合物、ビスチリルのようなビスチリル系化合物、ピラジン、ジスチリルピラジンのようなピラジン系化合物、キノキサリンのようなキノキサリン系化合物、ベンゾキノン、2,5−ジフェニル−パラ−ベンゾキノンのようなベンゾキノン系化合物、ナフトキノンのようなナフトキノン系化合物、アントラキノンのようなアントラキノン系化合物、オキサジアゾール、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、BMD、BND、BDD、BAPDのようなオキサジアゾール系化合物、トリアゾール、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、オキサゾール系化合物、アントロンのようなアントロン系化合物、フルオレノン、1,3,8−トリニトロ−フルオレノン(TNF)のようなフルオレノン系化合物、ジフェノキノン、MBDQのようなジフェノキノン系化合物、スチルベンキノン、MBSQのようなスチルベンキノン系化合物、アントラキノジメタン系化合物、チオピランジオキシド系化合物、フルオレニリデンメタン系化合物、ジフェニルジシアノエチレン系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、8−ヒドロキシキノリン アルミニウム(Alq)、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする錯体のような各種金属錯体等が挙げられる。
【0030】
その他、電子輸送層の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、オキサジアゾール系高分子(ポリオキサジアゾール)、トリアゾール系高分子(ポリトリアゾール)等の高分子系の材料を用いることもできる。
電子輸送層の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100nm程度であるのが好ましく、20〜50nm程度であるのがより好ましい。
【0031】
また、電子注入層の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、8−ヒドロキシキノリン、オキサジアゾール、または、これらの誘導体(例えば、8−ヒドロキシキノリンを含む金属キレートオキシノイド化合物)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上組み合わせて(例えば、複数層の積層体等として)用いることができる他、各種の無機絶縁材料や、各種の無機半導体材料等を用いることができる。
【0032】
無機絶縁材料や無機半導体材料を主材料として電子注入層を構成することにより、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることや、耐久性の向上を図ることができる。
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド(酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物)、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらを主材料として電子注入層を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。
【0033】
アルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、LiO、LiO、NaS、NaSe、NaO等が挙げられる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等が挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等が挙げられる。
【0034】
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF、BaF、SrF、MgF、BeF等が挙げられる。
また、無機半導体材料としては、例えば、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、SbおよびZnのうちの少なくとも1つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0035】
また、このような無機材料で電子注入層を構成する場合、この無機材料は、微結晶または非晶質であることが好ましい。これにより、電子注入層は、より均質なものとなるため、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。
ここで、本実施形態の有機EL素子1には、図1に示すように、陽極3と正孔輸送層4とに接触する陽極バッファ層8が設けられている。
【0036】
陽極バッファ層8は、陽極3と正孔輸送層4との間に介挿されることにより、陽極3のフェルミ準位と正孔輸送層4の最高被占軌道(電子によって占有されている分子軌道のうち、最もエネルギーの高い軌道:HOMO)準位とのエネルギー差、いわゆるキャリア注入障壁を緩和して、陽極3から正孔輸送層4への正孔の移動を容易にする正孔注入機能を有するものである。
【0037】
このような陽極バッファ層8は、SiOを主材料として構成されている。SiOを陽極3と正孔輸送層4の間に挿入することで、陽極3や正孔輸送層4の各構成材料や、陽極バッファ層8の厚さによっても異なるが、バンドベンディングや真空準位のシフトの効果により、陽極3の仕事関数と正孔輸送層4のHOMO準位との差を小さくする。これにより、陽極3と正孔輸送層4との間のキャリア注入障壁を緩和して、陽極3から正孔輸送層4への正孔の移動を容易にすることができる。その結果、発光効率の高い表示装置10が得られる。
【0038】
また、SiOは、実質的に透明であるため、本実施形態の有機EL素子1のように陽極3を経て光を取り出す構成である場合にも適用可能である。
また、陽極バッファ層8の平均厚さは、できるだけ薄いことが好ましく、具体的には、10nm以下であるのが好ましく、7nm以下であるのがより好ましい。これにより、キャリアが陽極バッファ層8を確実に通過することができ、トンネル電流が生起される。その結果、陽極バッファ層8は、有機EL素子1の駆動電圧の著しい増大を防止しつつ、陽極3から正孔輸送層4へ正孔を注入する正孔注入機能をより確実に発揮することができる。
【0039】
このような表示装置10は、本発明の発光素子の製造方法を適用した製造方法により、次のようにして製造される。
[1]まず、図2(a)に示すようなTFT回路基板20を用意する。
[1−A]まず、基板21を用意し、基板21上に、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法等により、平均厚さが約200〜500nmの酸化シリコンを主材料として構成される下地保護層23を形成する。
【0040】
[1−B]次に、下地保護層23上に、駆動用TFT24を形成する。
[1−Ba]まず、基板21を約350℃に加熱した状態で、下地保護層23上に、例えばプラズマCVD法等により、平均厚さが約30〜70nmのアモルファスシリコンを主材料として構成される半導体膜を形成する。
[1−Bb]次いで、半導体膜に対して、レーザアニールまたは固相成長法等により結晶化処理を行い、アモルファスシリコンをポリシリコンに変化させる。
ここで、レーザアニール法では、例えば、エキシマレーザでビームの長寸が400mmのラインビームを用い、その出力強度は、例えば200mJ/cm程度に設定される。また、ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザー強度のピーク値の90%に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査する。
【0041】
[1−Bc]次いで、半導体膜をパターニングして島状とし、各島状の半導体層241を覆うように、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガスなどを原料ガスとして、プラズマCVD法等により、平均厚さが約60〜150nmの酸化シリコンまたは窒化シリコン等を主材料として構成されるゲート絶縁層242を形成する。
[1−Bd]次いで、ゲート絶縁層上に、例えば、スパッタ法等により、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属を主材料として構成される導電膜を形成した後、パターニングし、ゲート電極243を形成する。
[1−Be]次いで、この状態で、高濃度のリンイオンを打ち込んで、ゲート電極243に対して自己整合的にソース・ドレイン領域を形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域となる。
【0042】
[1−C]次に、駆動用TFT24に電気的に接続されるソース電極244およびドレイン電極245を形成する。
[1−Ca]まず、ゲート電極243を覆うように、第1層間絶縁層25を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Cb]次いで、コンタクトホール内にソース電極244およびドレイン電極245を形成する。
【0043】
[1−D]次に、ドレイン電極245と陽極3とを電気的に接続する配線(中継電極)27を形成する。
[1−Da]まず、第1層間絶縁層25上に、第2層間絶縁層26を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Db]次いで、コンタクトホール内に配線27を形成する。
以上のようにして、TFT回路基板20が得られる。
【0044】
[2]次に、TFT回路基板20上に有機EL素子1を形成する。
[2−A]まず、図2(b)に示すように、TFT回路基板20が備える第2層間絶縁層26上に、配線27に接触するように陽極(画素電極)3を形成する。
この陽極3は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法等を用いた気相プロセスや、スピンコート法(パイロゾル法)、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等を用いた液相プロセス等で形成することができる。
なお、これらの方法は、陽極3の構成材料の熱安定性や、溶媒への溶解性等の物理的特性および/または化学的特性を考慮して選択される。
【0045】
[2−B]次に、第2層間絶縁層26上に、各陽極3を区画するように、図2(c)に示す隔壁部(バンク)35を形成する。
隔壁部35は、第2層間絶縁膜26上に第1隔壁部31を形成した後、この第1隔壁部31上に、第2隔壁部32を形成することにより得ることができる。
なお、第1隔壁部31は、陽極3および第2層間絶縁膜26を覆うように絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィー法等を用いてパターニングすること等により形成することができる。また、第2隔壁部32は、陽極3および第1隔壁部31を覆うように絶縁膜を形成した後、第1隔壁部31を形成したのと同様にして得ることができる。
【0046】
第1隔壁部31および第2隔壁部32の構成材料は、耐熱性、撥液性、インク溶剤耐性、下地層との密着性等を考慮して選択される。
具体的には、第1隔壁部31の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂のような有機材料や、SiOのような無機材料が挙げられ、これらの中でも、特に、陽極3が酸化物材料を主材料として構成される場合には、SiOを用いるのが好ましい。これにより、陽極3と第1隔壁部31との密着性の向上を図ることができる。
【0047】
また、第2隔壁部32の構成材料としては、第1隔壁部31で挙げたものの他、例えば、フッ素系樹脂等が挙げられる。フッ素系樹脂を用いることにより、第2隔壁部32の耐湿性の向上を図ることができる。
また、隔壁部35の開口の形状は、例えば、円形、楕円形、四角形、六角形等の多角形等、いかなるものであってもよい。
【0048】
なお、隔壁部35の開口の形状を多角形とする場合には、角部は丸みを帯びているのが好ましい。これにより、正孔輸送層4および発光層5を、後述するような、液状材料を用いて形成する際に、これらの液状材料を、隔壁部35の内側の空間の隅々にまで確実に供給することができる。
このような隔壁部31の高さは、陽極3、陽極バッファ層8、正孔輸送層4および発光層5の合計の厚さに応じて適宜設定され、特に限定されないが、30〜500nm程度とするのが好ましい。かかる高さとすることにより、十分に隔壁(バンク)としての機能が発揮される。
【0049】
[2−C]次に、図3(d)のように、各陽極3上に、それぞれ、陽極バッファ層8を形成する。
[2−Ca]まず、隔壁部35の内側の空間の、陽極3上に、ポリシロキサン誘導体を主材料として構成された被膜を形成する(第1の工程)。
この被膜は、たとえば、図5に示すプラズマ重合装置100を用いてプラズマ重合法により形成される。
【0050】
図5に示すプラズマ重合装置100は、真空ポンプ110が接続された真空チャンバ120を備え、この真空チャンバ120内に、電極130およびステージ140が設けられている。
電極130は、真空チャンバ120の上部に絶縁体121を介して取り付けられ、真空チャンバ120の外部に配設された高周波電源150に接続されている。この高周波電源150により高周波電力が出力される。
この高周波電力の出力(プラズマ出力)は、5〜500W程度であるのが好ましく、50〜200W程度であるのがより好ましい。
【0051】
また、高周波電力の周波数は、特に限定されず、例えば一般的な工業用周波数である13.56MHzとすることができる。
ステージ140は、第1隔壁部31が形成されたTFT回路基板20(被処理基板)が載置されるものであり、真空チャンバ120の下部に、電極130と対向するように配設されている。このステージ140には、TFT回路基板20の温度を調整する温度調節機構が設けられている。
【0052】
また、真空チャンバ120には、ガス供給管160および原料供給管170が接続されている。
ガス供給管160には、ガス供給源180が流量制御弁161を介して接続されている。この流量制御弁161の開閉操作によって、真空チャンバ120へ供給されるガスの流量が調整される。
また、ガス供給源180より供給する添加ガスとしては、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素等が挙げられるが、これらの中でも、アルゴンを用いるのが好ましい。
【0053】
原料供給管170には、原料ガスを収納する原料容器190が流量制御弁171を介して接続されている。この原料容器190の下部にはヒータ191が設置され、原料容器190内の原料が液状物質である場合に、ヒータ191で液状物質を加熱して気化させ、ガス状にすることができる。
原料ガスは、真空チャンバ120の負圧により吸引され、原料供給管170を通って真空チャンバ120に供給される。この真空チャンバ120へ供給される原料ガスの流量は、流量制御弁171の開閉操作によって制御される。
【0054】
次に、このプラズマ重合装置100を用いて、陽極バッファ層8を形成する方法について説明する。
まず、前記工程[2−B]で陽極3を形成したTFT回路基板20を、真空チャンバ120内のステージ140上に配置する。
次に、原料ガスを原料容器190内に導入する。
その後、ポンプ110を作動させることにより、真空チャンバ120内の圧力を設定値まで減圧する。
この減圧による真空チャンバ120内の圧力は、1Torr程度以下であるのが好ましく、1×10−4Torr程度以下であるのがより好ましい。
【0055】
次に、ステージ140の温度調整機構を調整することにより、TFT回路基板20の温度を、原料ガスのプラズマ重合反応が促進されるように温度を設定する。
このTFT回路基板20の温度は、25℃以上であるのが好ましく、25〜100℃程度であるのがより好ましい。
次に、必要に応じて、酸素ガスをガス供給管160から真空チャンバ120内に供給する。
そして、第1隔壁部31の表面に対して、一般的な酸素プラズマ処理を施す。これにより、第1隔壁部31の表面に水酸基等の官能基を導入することができ、後述する第2隔壁部32との密着性を高めることができる。
酸素プラズマ処理の後、必要に応じて、再度、真空チャンバ120内の圧力を設定値まで減圧する。
【0056】
次に、添加ガスをガス供給管160から、原料ガスを原料供給管170から、それぞれ真空チャンバ120内に供給する。
添加ガスの流量は、10〜500sccm程度であるのが好ましい。
一方、原料ガスの流量は、1〜100sccm程度であるのが好ましく、30〜70sccm程度であるのがより好ましい。
また、原料ガスの供給後の真空チャンバ120内の雰囲気圧力は、0.01〜1Torr程度であるのが好ましく、0.1〜0.5Torr程度であるのがより好ましい。
【0057】
次に、高周波電源150よって高周波電力を電極130に印加する。これにより、真空チャンバ120内にアルゴンプラズマが生成する。そして、このアルゴンプラズマの電子衝突励起によって原料ガスが活性化され、TFT回路基板20の表面近傍で重合反応を生じ、重合物で構成された被膜が形成される。
ここで、原料ガスとしては、目的とするポリシロキサン誘導体に対応する前駆体(モノマー)を含むものが用いられる。
この前駆体は、プラズマ重合により、ポリシロキサン誘導体(重合物)に変化する。これにより、ポリシロキサン誘導体を主材料として構成された緻密質の被膜を形成することができる。そして、プラズマ重合によって生成されたポリシロキサン誘導体は、後述する工程でSiOに変化した際に、ボイド等の構造欠陥の発生を抑制することができる。
【0058】
また、ポリシロキサン誘導体は、Si−O結合(シロキサン結合)を主骨格とし、さらにSiに結合する置換基を有している。この置換基が種々のものに変化することにより、ポリシロキサン誘導体の物性も変化する。
この置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシル基、ハロゲン基等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0059】
また、本発明に用いるポリシロキサン誘導体の置換基としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシル基およびハロゲン基のうちの少なくとも1つを含んでいるのが好ましい。これらの置換基を有するポリシロキサン誘導体は、特に撥液性の高いものとなる。その結果、ポリシロキサン誘導体は、本工程の途中で、吸湿による変質・劣化および不純物の付着を防止し得るものとなる。
【0060】
特に、置換基としては、炭素数1〜8のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。これら置換基を導入したポリシロキサン誘導体は、比較的安定で、取り扱いが容易なものである。
このうち、メチル基を導入したポリシロキサン誘導体としては、例えば、メチルポリシロキサンが挙げられる。メチルポリシロキサンは、例えば、オクタメチルトリシロキサンを前駆体として生成される重合物である。このオクタメチルトリシロキサン(OMTS)は、特に化学的安定であり、安価であるため、前駆体として好ましく用いられる。
次に、フォトリソグラフィー法とエッチング法とを組み合わせることにより、隔壁部35上に形成された被膜を除去する。
【0061】
[2−Cb]次に、前記工程[2−Ca]で得られた被膜に、紫外線を照射することにより、被膜中のポリシロキサン誘導体をSiOに変化させる。これにより、陽極バッファ層8を得る(第2の工程)。
ポリシロキサン誘導体は、紫外線を照射されることにより、その紫外線のエネルギーに応じて、各原子同士の結合手が切断される。これにより、Si−O結合の結合エネルギーに比べて小さい、Siと前述の各置換基との結合が、高い割合で切断され、新たにSi−O結合が形成される。その結果、被膜中のポリシロキサン誘導体は、徐々にSiOに変化する。
【0062】
かかる観点から、紫外線のエネルギーは、Siと置換基との結合エネルギーより大きく、Si−Oの結合エネルギーより小さいことが好ましい。これにより、Si−O結合が実質的に切断されることなく、Siと置換基との結合を選択的に切断することができる。その結果、ポリシロキサン誘導体をより効果的にSiOに変化させ、陽極バッファ層8を形成することができる。
【0063】
また、ポリシロキサン誘導体がSiOに変化する際、それに伴って、被膜の膜厚が減少する。その原因の1つとして、切断された置換基で構成された気体が、被膜中から放出されることが挙げられる。これにより、ポリシロキサン誘導体がSiOに変化する割合に応じて、膜厚が徐々に減少する。
また、紫外線の照射は、実質的に酸素を含まない雰囲気中で行われるのが好ましい。これにより、酸素による紫外線の吸収、オゾンの発生を防止し、ポリシロキサン誘導体を効果的にSiOに変化させ、紫外線の照射により生成したSiOが、水蒸気の影響により変質・劣化するのをより確実に防止することができる。
この雰囲気中のガスとしては、紫外線を吸収しないガスが好ましい。具体的には、窒素、希ガスのようなシグマ結合のみで形成される気体が好ましく、また、前記雰囲気は減圧雰囲気であってもよい。
【0064】
ここで、従来、SiO膜を形成する際には、ゾル・ゲル法等の液相プロセスや、スパッタ法のような物理蒸着法、CVD法のような化学蒸着法等が用いられてきた。しかしながら、これらの成膜方法では、減圧雰囲気や、高温での熱処理等を必要とするため、次工程に移行するまでに長い時間を要したり、熱影響によりTFT回路等に悪影響を及ぼすおそれがあった。
そこで、本発明では、半導体層形成の直前に、紫外線照射によってSiO化を図ることとした。これにより、常圧下で処理ができ、しかも前述の熱影響も防止することができるため、容易に処理が行える。また、減圧状態から常圧状態への復帰等の手間が不要であるため、より短時間に次工程に移行することができるという利点もある。
【0065】
[2−D]次に、前記工程[2−Cb]に引き続き、図3(e)のように、各陽極バッファ層8上に、それぞれ、正孔輸送層4および発光層5をこの順で積層するように形成する(第3の工程)。
ここで、前述したように、前記工程[2−Cb]で形成した陽極バッファ層8は、SiOを主材料として構成されている。
【0066】
一般にSiO表面は高い濡れ性を示し、特に、水のような極性溶媒に対しては高い親和性を有している。このため、大気中に放置した場合、大気中の水分を吸収して変質・劣化を生じ、SiO膜を透過するキャリアの移動を阻害する。また不純物の付着により、SiOから半導体層へのキャリア注入に不具合が生じる。したがって、SiOの状態で大気中に放置する時間は、できるだけ短くする必要がある。
【0067】
また、このようなSiOで構成された陽極バッファ層8は、例えば、正孔輸送層4で覆われることにより、大気から隔離され、それ以降の吸湿や不純物付着が防止される。
一方、前記工程[2−Ca]で形成したポリシロキサン誘導体は、撥水性に優れており、大気中に放置しても、吸湿に伴う変質・劣化を生じ難いものである。
このようなことから、本工程は、前記工程[2−Cb]の直後に行うことが好ましい。すなわち、本工程における正孔輸送層4および発光層5の形成は、前記工程[2−Cb]でポリシロキサン誘導体をSiOに変化させた後、陽極バッファ層8に、吸湿による変質や不純物の付着が生じる前に、できるだけ速やかに開始するのが好ましい。
【0068】
以上のようにすれば、SiOが吸湿および不純物が付着し得る時間を短くし、これらに伴う陽極バッファ層8の変質・劣化、半導体層との接触不良を防止することができる。したがって、例えば、表示装置10の製造工程途中で、工程を長時間止める必要が生じた場合には、前記工程[2−Cb]の終了後で放置するのは避けることが好ましい。換言すれば、前記工程[2−Ca]の終了後であれば、比較的長時間、大気中に放置しても、ポリシロキサン誘導体の特性等が変質・劣化する可能性は小さく、長時間の工程停止等も容易となる。
【0069】
なお、前述の短い時間とは、具体的には、通常の大気中であれば、5分以内であるのが好ましく、3分以内であるのがより好ましい。このような短時間の暴露であれば、陽極バッファ層8は、大気中であっても吸湿をより確実に防止することができ、その変質・劣化を防止することができる。
このようにして得られた陽極バッファ層8は、プラズマ重合によって形成された緻密質のポリシロキサン誘導体から生成された構造欠陥の少ないSiOで構成されているため、吸湿性が特に低下するとともに、特に優れた正孔注入特性を発揮することができる。また、このような陽極バッファ層8を有する表示装置10は、発光効率の高いものとなる。
【0070】
[2−Da]まず、各陽極3上に、それぞれ、正孔輸送層(半導体層)4を形成する。
この正孔輸送層4は、真空蒸着法などの気相プロセスや、スピンコート法などの液相プロセスにより形成することができる。本実施形態においては、インクジェット法(液滴吐出法)を用いた液相プロセスにより形成する。インクジェット法を用いることにより、正孔輸送層4の薄膜化、画素サイズの微小化を図ることができる。また、正孔輸送層形成用の液状材料を、隔壁部35の内側に選択的に供給することができるため、液状材料のムダを省くことができる。
【0071】
具体的には、正孔輸送層形成用の液状材料を、インクジェットプリント装置のヘッドから吐出し、各陰極3上に供給し、脱溶媒または脱分散媒した後、必要に応じて、150℃程度で短時間の加熱処理を施す。
この脱溶媒または脱分散媒は、減圧雰囲気に放置する方法、熱処理(例えば50〜60℃程度)による方法、窒素ガスのような不活性ガスのフローによる方法等が挙げられる。さらに、追加の熱処理(150℃程度で短時間)で行うことにより、残存溶媒を除去する。
【0072】
[2−Db]次に、各正孔輸送層4上(陽極3のTFT回路基板20と反対側)に、発光層(半導体層)5を形成する。
この発光層5も、液相プロセスにより形成することができるが、前述したのと同様に、インクジェット法(液滴吐出法)を用いた液相プロセスにより形成するのが好ましい。
また、複数色の発光層5を設ける場合には、インクジェット法を用いることにより、各色毎にパターンの塗り分けを容易に行うことができるという利点もある。
【0073】
[2−E]次に、図3(f)のように、各発光層5上および各隔壁部35上に、すなわち、各発光層5および各隔壁部35を覆うように、各共通の陰極6を形成する(第4の工程)。
この陰極6は、例えば、ゲート電極243と同様にして形成することができる。
なお、本実施形態では、発光層5および隔壁部35の全面に、陰極6を形成することから、マスクを用いる必要がないため、これらの形成には、真空蒸着法を用いた気相プロセス等が好適に用いられる。
以上のようにして、有機EL素子1が製造される。
【0074】
[3] 次に、上基板9を用意し、図4(g)のように、上基板9により陰極6を覆うようにして、陰極6と上基板9とを接合する。
この陰極6と上基板9との接合は、陰極6と上基板9との間に、エポキシ系の接着剤を介在させた状態で、この接着剤を乾燥させること等により行うことができる。
この上基板9は、有機EL素子1を保護する保護基板としての機能を有する。このような上基板9を、陰極6上に設けることにより、有機EL素子1が酸素や水分に接触するのを防止または低減できることから、有機EL素子1の信頼性の向上や、変質・劣化の防止等の効果を得ることができる。
以上のような工程を経て、表示装置10を製造することができる。
【0075】
<第2実施形態>
次に、本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第2実施形態と、このアクティブマトリクス型表示装置が有する本発明の発光素子を適用した有機EL素子とその製造方法の第2実施形態とについて説明する。
図6は、本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第2実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【0076】
以下、第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の表示装置10は、陽極バッファ層8の構成が異なる以外は、前記第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態では、図5に示すように、陽極バッファ層8が、陽極3上と第1隔壁部31上とを覆うように、連続して形成されている。そして、第2隔壁部32は、この陽極バッファ層8上に形成されている。
このような表示装置10は、前記工程[2−B]において、第1隔壁部31を形成した後、第2隔壁部32を形成するのに先立って、前記工程[2−C]を行うことにより製造される。かかる製造方法によれば、陽極バッファ層8のパターニングの工程が不要となるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
【0077】
なお、この場合、露出している全面(陽極3と第1隔壁部31の上面)とを覆うようにプラズマ重合膜を形成後、陽極3に対応する部分のSiO化に先立って、第2隔壁部32を形成すべき領域を選択的にSiO化するのが好ましい。これにより、この領域のみがSiOに変化して親液性を示すため、第2隔壁部32をインクジェット法やミスト法等の液体材料供給方法によって容易に形成することができる。そして、この後、陽極3に対応する部分のSiO化を行うようにすればよい。
また、プラズマ重合膜の形成後、その全面に紫外線を照射するようにしてもよい。これにより、プラズマ重合膜の全体がSiOに変化して親液性を示すため、スピンコート法やディップコート法等のより生産効率の高い液体材料供給方法と、その後のパターニングとによって、効率よく第2隔壁部32を形成することができる。
【0078】
<第3実施形態>
次に、本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第3実施形態と、このアクティブマトリクス型表示装置が有する本発明の発光素子を適用した有機EL素子とその製造方法の第3実施形態とについて説明する。
図6は、本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第3実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【0079】
以下、第3実施形態について説明するが、前記第1実施形態および前記第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の表示装置10は、陽極バッファ層8の構成が異なる以外は、前記第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態では、図6に示すように、陽極バッファ層8が、陽極3上と隔壁部35(第1隔壁部31および第2隔壁部32)上とを覆うように、連続して形成されている。
【0080】
このような表示装置10は、前記工程[2−Ca]において、陽極バッファ層8を陽極3上にのみ形成するためのパターニングの工程を省略することにより、製造することができる。したがって、かかる製造方法によれば、製造工程の簡略化を図ることができる。
なお、この場合、陽極3上と隔壁部35上とを覆うようにプラズマ重合膜を形成後、陽極3上および第1隔壁部31の露出部に選択的に紫外線を照射するのが好ましい。これにより、この領域のみがSiOに変化して親液性を示すため、正孔輸送層4および発光層5の形成の際に、インクジェット法やミスト法等の液体材料供給方法によって容易に形成することができる。
【0081】
また、プラズマ重合膜の形成後、その全面に紫外線を照射するようにしてもよい。これにより、プラズマ重合膜の全体がSiOに変化して親液性を示すため、スピンコート法やディップコート法等の生産効率の高い液体材料供給方法を用いることができる。その結果、より効率よく表示装置10を製造することができる。
また、本実施形態では、第1隔壁部31および第2隔壁部32がいずれも陽極バッファ層8で被覆された状態となるため、これらを個別に設けなくてもよい。したがって、前記工程[2−B]において、例えば、第1隔壁部31を形成する際に、隔壁部35と同等のパターンを形成するようにしてもよい。これにより、第2隔壁部35を省略することができ、製造工程のさらなる簡素化を図ることができる。
【0082】
<電子機器>
このような表示装置(本発明の発光装置)10は、各種の電子機器に組み込むことができる。
図8は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【0083】
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述の表示装置10で構成されている。
【0084】
図9は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述の表示装置10で構成されている。
【0085】
図10は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
【0086】
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述の表示装置10で構成されている。
【0087】
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
【0088】
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピュータ1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピュータ1440に出力される構成になっている。
【0089】
なお、本発明の電子機器は、図8のパーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、図9の携帯電話機、図10のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。なお、本発明の電子機器は、光源など発光機能を有するものであればよく、表示機能を有するものには限られない。
以上、本発明の発光素子の製造方法、発光素子、発光装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
例えば、本発明の発光素子の製造方法は、任意の目的の工程が1または2以上追加されていてもよい。
【実施例】
【0090】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.サンプルの製作
以下の各実施例および参考例では、それぞれ、10個のサンプルを製作した。
(実施例1A)
以下に示すような方法により、陽極バッファ層を形成し、サンプルを製作した。
【0091】
<1a> まず、平均厚さ5mmの透明なガラス基板を用意し、図5に示すプラズマ重合装置に収納した。
<2a> 次に、プラズマ重合装置の真空チャンバ内を9×10−5Torrまで減圧した後、真空チャンバ内に酸素ガスを導入しつつ、以下の条件で酸素プラズマ処理を施した。
【0092】
・雰囲気圧力 :0.2Torr
・酸素ガス流量 :100sccm
・プラズマ出力 :100W
・高周波電力周波数 :13.56MHz
・処理時間 :1分間
【0093】
<3a> 次に、再度、9×10−5Torrまで減圧した後、真空チャンバ内にアルゴンガス(添加ガス)とオクタメチルトリシロキサン(モノマー)ガスを導入するとともに、以下の条件でオクタメチルトリシロキサン(OMTS)のプラズマ重合を行った。これにより、ポリシロキサン誘導体で構成されたプラズマ重合膜(被膜)を得た。なお、プラズマ重合の処理時間は、プラズマ重合膜の平均厚さが40nmとなるように設定された。
【0094】
・雰囲気圧力 :0.2Torr
・アルゴンガス流量 :10sccm
・OMTSガス流量 :50sccm
・プラズマ出力 :100W
・高周波電力周波数 :13.56MHz
・処理時間 :6分40秒
・成膜速度 :6nm/min
【0095】
<4a> 次に、得られたプラズマ重合膜に、以下の条件で紫外線を照射した。これにより、プラズマ重合膜中のポリシロキサン誘導体をSiOに変化させ、陽極バッファ層を得た。
・紫外線の波長 :365nm
・紫外線の照度 :10mW/cm
・紫外線の照射時間 :1分
・紫外線の照射雰囲気:大気雰囲気
【0096】
(実施例2A)
紫外線の照射時間を10分とした以外は、前記実施例1Aと同様にしてサンプルを製作した。
(実施例3A)
紫外線の光源を2種類用意し、波長254nmと波長184nmの紫外線を同時に照射するようにした以外は、前記実施例1Aと同様にしてサンプルを製作した。
【0097】
(実施例4A〜7A)
紫外線の照射時間を、10分、20分、40分、120分とした以外は、前記実施例3Aと同様にして、それぞれサンプルを製作した。
(実施例8A)
紫外線の波長を172nmとし、紫外線の照射雰囲気を窒素雰囲気とした以外は、前記実施例1Aと同様にしてサンプルを製作した。
なお、窒素雰囲気は、実質的に水蒸気が存在しない乾燥窒素によるものである。
【0098】
(実施例9A〜11A)
紫外線の照射時間を、10分、20分、40分とした以外は、前記実施例8Aと同様にして、それぞれサンプルを製作した。
(参考例A)
前記工程<4a>を省略し、プラズマ重合膜を陽極バッファ層とした以外は、前記実施例1Aと同様にしてサンプルを製作した。
【0099】
2.サンプルの評価
2−1.キシレン接触角の測定・評価
各実施例1A〜11Aおよび参考例Aで製作したサンプルにおいて、キシレンに対する接触角の測定を行った。
なお、接触角の測定は、JIS R 3257(基板ガラス表面の濡れ性試験方法)に規定の方法に準じて行った。
そして、液滴としてキシレンを用い、静滴法により、サンプル表面と液滴の曲面の接線とのなす角度(接触角)を求めた。
【0100】
2−2.プラズマ重合膜の膜厚変化量の評価
各実施例1A〜11Aおよび参考例Aで製作したサンプルにおいて、紫外線照射後のプラズマ重合膜の膜厚変化量を求めた。
以上、2−1および2−2の評価結果を表1に示す。
【0101】
【表1】

【0102】
表1からも明らかなように、紫外線のエネルギーが高くなる(波長が短くなる)と、サンプル表面に対するキシレンの接触角が小さくなっているのが認められる。これは、紫外線のエネルギーが高いほど、サンプル表面に存在するSiOの割合が高いことを示している。すなわち、前述したように、SiOは、液体全般に対して濡れ性を示すため、キシレンに対しても濡れ性を示し、その接触角が小さくなっているものと推察される。
【0103】
特に、波長が172nmの実施例8A〜11Aでは、紫外線照射が1分程度の短時間でも、SiOに変化していることが認められる。
これらの結果は、紫外線の照射により、サンプル表面のポリシロキサン誘導体がSiOに変化する際に、紫外線のエネルギーに応じて、変化の効率が異なることを示すものである。
【0104】
一方、エネルギー不変で紫外線の照射時間が長くなると、プラズマ重合膜(陽極バッファ層)の膜厚が減少しているのが認められる。
これは、紫外線の照射によるポリシロキサン誘導体からSiOへの変化が、プラズマ重合膜の表面から膜全体へと進行する過程において、各種置換基等が気体となって被膜中から放出されることにより、その分の膜厚が減少しているためと推察される。
【0105】
この場合でも、波長172nmでは、紫外線を10分程度照射すれば、膜厚が十分に減少して、SiO化が確実に図られていることが認められる。
このような評価結果から、ポリシロキサン誘導体のSiO化には、短波長の紫外線が好ましく、本実施例においては、評価した紫外線のうちで最も短い波長172nmの紫外線が好ましいことが明らかとなった。
【0106】
3.有機EL装置の製造
2.のサンプルの評価結果を踏まえつつ、以下の各実施例および比較例では、それぞれ、10個の有機EL装置(発光装置)を製造した。
(実施例1B)
<1b> まず、平均厚さ5mmの透明なガラス基板を用意し、このガラス基板上に、前述したようにして回路部を形成した。
<2b> 次に、回路部上に、スパッタ法により、平均厚さ150nmのITO膜を形成し、その後、パターニングして、陽極を得た。
【0107】
<3b> 次に、各陽極の縁部を覆うように、スパッタ法により、平均厚さ150nmのSiO膜を形成した後、パターニングして、第1隔壁部を形成した。
<4b> 次に、第1隔壁部上に、平均厚さ1.5μmのフッ素系樹脂の被膜を形成した後、パターニングして、第2隔壁部を形成した。
<5b> 次に、第2隔壁部を形成したガラス基板を、図5に示すプラズマ重合装置に収納した。
そして、9×10−5Torrまで減圧した後、真空チャンバ内に酸素ガスを導入しつつ、以下の条件で酸素プラズマ処理を施した。
【0108】
・雰囲気圧力 :0.2Torr
・酸素ガス流量 :100sccm
・プラズマ出力 :100W
・高周波電力周波数:13.56MHz
・処理時間 :1分間
【0109】
<6b> 次に、再度、9×10−5Torrまで減圧した後、真空チャンバ内にアルゴンガス(添加ガス)とオクタメチルトリシロキサン(ポリシロキサン前駆体)ガスを導入し、以下の条件でオクタメチルトリシロキサン(OMTS)のプラズマ重合を行い、ポリシロキサン誘導体で構成されたプラズマ重合膜を得た。そして、得られたプラズマ重合膜の不要部分を除去した。なお、ここでは、次工程で得られる陽極バッファ層の平均厚さが3nmとなるように、紫外線照射による膜厚減少を考慮して、プラズマ重合の処理時間を設定した。
【0110】
・雰囲気圧力 :0.2Torr
・アルゴンガス流量:10sccm
・OMTSガス流量:50sccm
・プラズマ出力 :100W
・高周波電力周波数:13.56MHz
・処理時間 :70秒
・成膜速度 :6nm/min
【0111】
<7b> 次に、得られたプラズマ重合膜に、以下の条件で紫外線を照射した。これにより、プラズマ重合膜中のポリシロキサン誘導体をSiOに変化させ、陽極バッファ層を得た。
・紫外線の波長 :172nm
・紫外線の照度 :10mW/cm
・紫外線の照射時間 :20分
・紫外線の照射雰囲気:大気雰囲気
【0112】
<8b> 次に、前記工程<7b>から3分後に、隔壁部の内側の陽極バッファ層上に、インクジェット法により、ポリジオクチルフルオレンとF8BT(ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールとの共重合体)の混合溶液を供給して、平均厚さ50nmの発光層を形成した。
<9b> 次に、真空蒸着法により、平均厚さ20nmのCa膜と、平均厚さ200nmのAl膜とを成膜し、陰極を形成した。
<10b> 次に、陰極上に、エポキシ系接着剤を介して、平均厚さ1mmのポリイミド基板を接着した。これにより、有機EL装置を製造した。
【0113】
(実施例2B)
紫外線の照射雰囲気を窒素雰囲気と、紫外線の照射時間を1分とした以外は、前記実施例2Bと同様にして有機EL装置を製造した。
なお、窒素雰囲気は、実質的に水蒸気が存在しない乾燥窒素によるものである。
(実施例3B)
紫外線の照射時間を20分とした以外は、前記実施例2Bと同様にして有機EL装置を製造した。
【0114】
(実施例4B)
前記工程<5b>の酸素プラズマ処理を省略した以外は、前記実施例3Bと同様にして有機EL装置を製造した。
(実施例5B)
陽極バッファ層の平均厚さが12nmとなるようにプラズマ重合の処理時間を設定した以外は、前記実施例3Bと同様にして有機EL装置を製造した。
【0115】
(実施例6B)
前記工程<7b>から5分後に、前記工程<8b>を開始したこと以外は、前記実施例3Bと同様にして有機EL装置を製造した。
(実施例7B)
前記工程<7b>から10分後に、前記工程<8b>を開始したこと以外は、前記実施例3Bと同様にして有機EL装置を製造した。
【0116】
(比較例B)
前記工程<5b>〜<7b>に代えて、スパッタ法により、SiO膜を形成し、陽極バッファ層を得るようにした以外は、前記実施例3Bと同様にして有機EL装置を製造した。
なお、陽極バッファ層の平均厚さが3nmとなるように、スパッタ条件を設定した。
【0117】
4.有機EL装置の評価
4−1.有機EL装置の輝度−電圧特性の評価
まず、各実施例1B〜7Bおよび比較例Bで製造した有機EL装置において、陽極と陰極との間に直流電圧を印加し、徐々に昇圧したときの輝度の変化(輝度−電圧特性)を測定した。そして、所定の電圧における各有機EL装置の輝度を、実施例3Bの場合を100とする相対輝度として求めた。
【0118】
次に、これらの相対輝度を、以下の基準にしたがって評価した。
◎:相対輝度90以上
○:相対輝度70以上90未満
△:相対輝度50以上70未満
×:相対輝度50未満
【0119】
4−2.有機EL装置の寿命の評価
まず、各実施例1B〜7Bおよび比較例Bで製造した有機EL装置において、陽極と陰極との間に直流電圧を印加した。このとき、各有機EL装置が所定の輝度になるように、電圧・電流を設定し、その状態における輝度の経時変化を測定した。発光輝度が初期状態の50%まで低下するのに要する時間(半減寿命)を求めた。なお、半減寿命は、実施例3Bの場合を100とする相対寿命として求めた。
【0120】
次に、これらの相対寿命を、以下の基準にしたがって評価した。
◎:相対寿命90以上
○:相対寿命70以上90未満
△:相対寿命50以上70未満
×:相対寿命50未満
以上、4.1および4.2の評価結果を表2に示す。
【0121】
【表2】

【0122】
表2の輝度−電圧特性の評価結果からも明らかなように、各実施例1B〜7Bの有機EL装置は、いずれも、所定の電圧で比較すると、発光効率に優れ、輝度が高いことが確認された。特に、実施例3Bの有機EL装置は、最も高輝度であった。
一方、比較例Bの有機EL装置は、発光効率に劣り、輝度が低かった。これは、スパッタ法により形成したSiOの極薄膜が、各実施例の陽極バッファ層に比べて被覆性、平坦性、均一性に乏しく、正孔注入特性が劣っていたためと考えられる。
【0123】
また、表2の寿命の評価結果から、各実施例1B〜7Bの有機EL装置は、いずれも、半減寿命が長く、耐久性に優れていた。この場合も、実施例3Bの有機EL装置が特に寿命が長く、耐久性が顕著であった。
これに対し、比較例Bは、実施例3Bの半分以下の寿命であり、実用寿命としては不十分なものであった。
【図面の簡単な説明】
【0124】
【図1】本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第1実施形態を示す縦断面図である。
【図2】図1に示すアクティブマトリクス型表示装置の製造方法を説明するための図である。
【図3】図1に示すアクティブマトリクス型表示装置の製造方法を説明するための図である。
【図4】図1に示すアクティブマトリクス型表示装置の製造方法を説明するための図である。
【図5】プラズマ重合装置の構成を示す模式図である。
【図6】本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第2実施形態を示す縦断面図である。
【図7】本発明の発光装置を適用したアクティブマトリクス型表示装置の第3実施形態を示す縦断面図である。
【図8】本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図9】本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
【図10】本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0125】
1……有機EL素子 3……陽極 4……正孔輸送層 5……発光層 6……陰極 8……陽極バッファ層 9……上基板 10……表示装置 20……TFT回路基板 21……基板 22……回路部 23……下地保護層 24……駆動用TFT 241……半導体層 242……ゲート絶縁層 243……ゲート電極 244……ソース電極 245……ドレイン電極 25……第1層間絶縁層 26……第2層間絶縁層 27……配線 31……第1隔壁部 32……第2隔壁部 35……隔壁部 100……プラズマ重合装置 110……真空ポンプ 120……真空チャンバ 121……絶縁体 130……電極 140……ステージ 150……高周波電源 160……ガス供給管 161、171……流量制御弁 170……原料供給管 180……ガス供給源 190……原料容器 191……ヒータ 1100……パーソナルコンピュータ 1102……キーボード 1104……本体部 1106……表示ユニット 1200……携帯電話機 1202……操作ボタン 1204……受話口 1206……送話口 1300……ディジタルスチルカメラ 1302……ケース(ボディー) 1304……受光ユニット 1306……シャッタボタン 1308……回路基板 1312……ビデオ信号出力端子 1314……データ通信用の入出力端子 1430……テレビモニタ 1440……パーソナルコンピュータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極の一方の面側に、目的とするポリシロキサン誘導体に対応するモノマーを付与し、該モノマーをプラズマ重合法により重合して、前記ポリシロキサン誘導体を主材料として構成された被膜を形成する第1の工程と、
該被膜に紫外線を照射して、前記被膜中のポリシロキサン誘導体をSiOに変化させることにより、陽極バッファ層を形成する第2の工程と、
前記陽極バッファ層上に、少なくとも発光層を備える半導体層を形成する第3の工程と、
該半導体層の前記陽極と反対側に、陰極を形成する第4の工程とを有することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項2】
前記ポリシロキサン誘導体は、置換基として、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシル基およびハロゲン基のうちの少なくとも1つを含む請求項1に記載の発光素子の製造方法。
【請求項3】
前記照射される紫外線のエネルギーは、Siと前記置換基との結合エネルギーより大きく、Si−Oの結合エネルギーより小さい請求項1または2に記載の発光素子の製造方法。
【請求項4】
前記紫外線は、酸素を含まない雰囲気中で照射される請求項1ないし3のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
【請求項5】
前記第2の工程の後、前記陽極バッファ層に、吸湿による変質または不純物付着が生じる前に、前記第3の工程を開始する請求項1ないし4のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
【請求項6】
前記第2の工程の後、大気中において、5分以内に、前記第3の工程を開始する請求項5に記載の発光素子の製造方法。
【請求項7】
前記陽極バッファ層の平均厚さが、10nm以下となるように形成する請求項1ないし6のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
【請求項8】
請求項1ないし7のいずれかに記載の発光素子の製造方法により製造されたことを特徴とする発光素子。
【請求項9】
請求項8に記載の発光素子を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項10】
請求項9に記載の発光装置を備えたことを特徴とする電子機器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2007−123052(P2007−123052A)
【公開日】平成19年5月17日(2007.5.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−313520(P2005−313520)
【出願日】平成17年10月27日(2005.10.27)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】