(57)【要約】【課題】リーク電流が発生しても、電気的にショートすることを抑えることのできる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供すること【解決手段】基板（２）上に第１電極（３）、有機ＥＬ層（４）、第２電極（５）、前記第２電極（５）の融点よりも低い温度で昇華する材料からなる低温度昇華層（６）、の順に積層された積層構造体を、無機封止膜（７）で封止した構成とする。このように構成することにより、リーク電流が発生して局所的に第２電極が発熱した際に、低温度昇華層（６）が昇華して空隙が形成され、この空隙に第２電極（５）が拡がってオープン状態となる。その結果、電気的にショートすることが抑えられる。【選択図】図１
2008117351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、低温度昇華層、無機封止膜が順に積層された有機ＥＬ素子であって、
前記低温度昇華層は、前記第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記低温度昇華層は、リーク電流によって第２電極が局所的に発熱した際に、隣接する部位が昇華して、前記第２電極が上方に拡がる空隙を形成することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記低温度昇華層は、１００ｎｍ以上、１００００ｎｍ以下の膜厚を有す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。
【請求項４】
前記低温度昇華層と前記無機封止膜との間にさらに緩衝層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記低温度昇華層は、前記第２電極の融点よりも低い温度で分解する材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記低温度昇華層は、前記有機ＥＬ層を形成する材料の中で最も高い気化温度を有する材料よりも低い温度で昇華する材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記低温度昇華層は、前記有機ＥＬ層を形成する材料の一つで形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記第２電極は、融点が異なる導電性薄膜を積層して形成されており、前記有機ＥＬ層側から無機封止膜側に向かって融点が低くなる順に導電性薄膜を積層したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記第２電極は、前記有機ＥＬ素子側に配置されたアルミニウムからなる第１導電性薄膜と、その上面に積層されたアルミニウム（Ａｌ）よりも融点の低い第２導電性薄膜の２層構造であることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記アルミニウムよりも融点の低い第２導電性薄膜は、インジュウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）のいずれかの金属で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記アルミニウムの膜厚が、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９または１０に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、低温度昇華層、無機封止膜が順に積層された有機ＥＬ素子を製造する方法であって、
前記第１電極が形成された基板を蒸着装置に搬入し、前記有機ＥＬ層、前記第２電極、及び前記第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料からなる前記低温度昇華層を順に形成する工程と、
前記低温度昇華層が形成された基板を、大気に曝すことなく無機封止膜成膜装置に搬入し、前記無機封止膜を形成する工程と、を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記低温度昇華層が形成された基板を、大気に曝すことなく緩衝膜成膜装置に搬入し、前記低温度昇華層上に緩衝層を形成する工程を、さらに有することを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記低温度昇華層は、前記第２電極の融点よりも低い温度で分解する材料で形成することを特徴とする請求項１２または１３に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記有機ＥＬ層側から無機封止膜側に向かって順に融点が低くなるように複数の導電性薄膜を積層して第２電極を形成することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記有機ＥＬ素子の上面にアルミニウムからなる第１導電性薄膜を形成し、さらにアルミニウムよりも融点の低い第２導電性薄膜をその上に積層して第２電極を形成することを特徴とする請求項１５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１７】
前記アルミニウムよりも融点の低い第２導電性薄膜は、インジュウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）のいずれかの金属からなることを特徴とする請求項１６に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子及びその製造方法に関する。【０００２】
有機ＥＬ素子は、有機物のエレクトロルミネッセンス現象を利用した自発光型の素子であり、エレクトロニクス製品のディスプレイや照明などを構成する重要なデバイスである。有機ＥＬ素子は、従来の液晶素子に比べて、高画質、高視野角、低電力駆動であるという利点を有し、しかも低コストで製造可能である。そのため、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイよりも優れたディスプレイを実現するための重要な素子として期待されている。【０００３】
有機ＥＬ素子は、図５に示すように、透明な基板１の上面に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの酸化金属薄膜からなる陽極１１、有機ＥＬ層１２、及びＡｌなどの金属薄膜からなる陰極１３を順に積層した構成である。前記有機ＥＬ層１２は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層などの有機薄膜が積層された構成であり、陽極１１及び陰極１３を通じて正孔及び電子を注入すると、発光層内で電子と正孔が再結合する際に生じる励起子（エキシトン）によって発光する。【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子は、上記の利点を有する一方で、以下に説明する２つの問題点を有している。まず、第１の問題点として、有機ＥＬ素子は、水蒸気や酸素等のアウトガスに非常に敏感であり、陰極１３の酸化劣化や剥離などによって、いわゆるダークスポット（黒点）などの非可逆性非発光領域が拡大し易い。そのため、水蒸気などを吸収する捕水材を内部に取り付けた中空の蓋で封止する構造が提案されている（例えば、特許文献１）。このように構成することにより、基板や素子からのアウトガスや、外部から浸入してくる水蒸気などを、前記捕水材で吸収して非発光領域の拡大を抑えている。【０００５】
しかしながら、特許文献１のような中空の蓋を設けると、素子自体の厚みが大きくなり、近年において益々要求が高まっている薄型化を実現するには限界がある。そのため、水蒸気や酸素の透過率が小さい窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などの無機封止膜（無機バリア膜）を密着形成し、水蒸気や酸素の浸入を抑えるという技術が提案されている（例えば、特許文献２）。【０００６】
また、第２の問題点として、有機ＥＬ素子は、陽極１１と陰極１３に挟まれた有機ＥＬ層１２の膜厚がサブミクロン以下と非常に薄い為、陽極１１の瑕や極小のごみ等の異物などによって両電極間に微小な凹凸が存在すると、両電極間の距離が接近してリーク電流が発生し易くなるという問題を有している。そのため、図６に模式的に示すように、素子に逆バイアス電圧を印加して、異物１４などによって両電極が接近している箇所（リーク箇所１５）に集中的に電流を注入し、ジュール熱の作用によって陰極１３を加熱し、融解させて陽極１１とは逆方向に拡がるようにさせる技術が提案されている（例えば、特許文献３）。このように、リーク箇所１５に位置する陰極１３を、陽極１１から離れる方向に拡げる（この状態を、「オープン状態」と称す）ことによって、リーク電流を抑制すると共に、陰極１３と陽極１１が接触するのを防止して２次的な電気的ショートの発生を抑えている。【０００７】
なお、図６のように電極がオープン状態になると、その部位は非発光領域となる。しかしながら、実際にはその領域は視認できない程度の大きさであり、残りの発光領域のみで充分に素子としての発光機能を維持することができる。これに対し、陰極１３が下方側に拡がって陽極１１と接触し、電気的にショートする状態になってしまうと、それ以降、素子自体が正常な動作をできなくなってしまう。それ故、電気的ショートの発生を抑制することの効果は大きい。【０００８】
その反面、陰極１３をオープン状態にしたことによって、そこから水蒸気や酸素が浸入すれば、上記の第１の問題点が顕在化する。対策として、特許文献１のように中空の蓋で覆うようにすることも考えられるが、この場合には薄型化を実現するのに限界がある。また、図７に模式的に示すように、特許文献２のような無機封止膜１６を陰極１３の上面に密着形成すると、この無機封止膜１６に妨げられて陰極１３が上方に拡がることができず、逆に陽極１１側に屈曲して電気的にショートする場合がある。さらには、たとえ無機封止膜１６を押し上げて上方に拡がることができたとしても、無機封止膜１６にクラックや剥離などの欠陥が生じてしまい、その欠陥部から水蒸気や酸素が浸入してしまうことが懸念される。【０００９】
また、特許文献4には、バッファ層（緩衝層）とその上に積層されたバリア層（封止層）の少なくとも２層の積層膜を有した構造が開示されている。しかし、特許文献4のバッファ層は、素子の欠陥を被覆・平坦化させ、ダークスポットの拡大を抑制することを目的とし、欠陥によるリーク発生の抑制に関してはまったく考慮されていない。【００１０】
【特許文献１】特開平０９−１４８０６６
【特許文献２】特開２０００−７７１８３
【特許文献３】特開平１１−３０５７２７
【特許文献４】特開平１０−３１２８８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題には、上述した問題が一例として挙げられる。そこで、本発明の目的としては、例えば素子の薄型化を図るために無機封止膜を密着形成した構成において、リーク電流が発生しても、電気的にショートすることを抑えることのできる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することが一例として挙げられる。【００１２】
また、他の目的としては、上部側に位置する電極がオープン状態になるときに、無機封止膜に欠陥が発生するのを抑えることのできる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の有機ＥＬ素子は、請求項１に記載のように、基板上に第１の電極、有機ＥＬ層、第２電極、低温度昇華層、無機封止膜が順に積層された有機ＥＬ素子であって、前記低温度昇華層は、前記第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料で形成されていることを特徴とする。【００１４】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、請求項１２に記載のように、基板上に第１の電極、有機ＥＬ層、第２電極、低温度昇華層、無機封止膜が順に積層された有機ＥＬ素子を製造する方法であって、前記第１電極が形成された基板を蒸着装置に搬入し、前記有機ＥＬ層、前記第２電極、及び前記第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料からなる前記低温度昇華層を順に形成する工程と、前記低温度昇華層が形成された基板を、大気に曝すことなくプラズマＣＶＤ装置などの無機封止膜成膜装置に搬入し、無機封止膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の有機ＥＬ素子を示す縦断面模式図である。
【図２】図１に示す有機ＥＬ素子の電極がオープン状態になったときの様子を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の有機ＥＬ素子を示す縦断面模式図である。
【図４】本発明の第４実施形態の有機ＥＬ素子を示す縦断面模式図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子を示す断面模式図である。
【図６】図５に示す有機ＥＬ素子の電極がオープン状態になったときの様子を模式的に示す図である。
【図７】従来の有機ＥＬ素子が電気的にショートした様子を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
２    基板
３    第１電極
４    有機ＥＬ層
５    第２電極
５ａ  第１導電性薄膜
５ｂ  第２導電性薄膜
６    低温度昇華層
６１  空隙
７    無機封止膜
８    異物              
９    緩衝層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施形態による有機ＥＬ素子について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されることはない。【００１８】
（第１実施形態）
本実施形態による有機ＥＬ素子は、図１に示すように、透明な基板２上に、第１電極３、有機ＥＬ層４、第２電極５、及び、第２電極５の融点よりも低い温度で昇華する材料からなる低温度昇華層６が順に積層されている。さらに、低温度昇華層６の上面及び、低温度昇華層６から有機ＥＬ層４に渡る側面部を覆うように、無機封止膜（無機バリア層）７が形成されている。第１電極３及び第２電極５は、そのうち一方が陽極であり、他方が陰極として構成される。第１電極３及び第２電極５のどちらを陽極とするかは、素子の用途などに応じて決めることができるが、以下の説明では、第１電極３を陽極にした構成を一例に挙げて説明する。【００１９】
基板２は、素子の用途に応じて、例えば平板状やフィルム状の基板を用いることができる。材料についても、素子の用途に応じて適宜選択することができ、例えばガラス基板やプラスチック基板を選択することができる。また、有機ＥＬ層４で発光された光が基板２側から出力されるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子の場合には、透明な材料を用いるようにする。【００２０】
陽極３は、仕事関数の高い材料を用いて、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍの厚みで薄膜状に形成されている。陽極３の材料の一例としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの酸化金属を用いることができる。但し、これに限られず、例えばＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどの金属またはその化合物、あるいはそれらを含む合金などであってもよい。また有機ＥＬ層４で発光された光が基板側から出力されるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子の場合には、例えばＩＴＯやＩＺＯなどの透光性の材料を用いるか、金属など反射性の大きい材料では、光が透過する程度の厚さまで薄く成膜するようにする。なお、図１では図示を省略しているが、陽極３には引き出し電極（配線電極）が接続されている。【００２１】
陰極５は、仕事関数の低い材料を用いて、例えば２ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みで薄膜状に形成されている。陰極５の材料の一例としては、Ａｌ（融点：６６０．１℃）、Ｍｇ（融点：６５０℃）、Ａｇ（融点：９６０．８℃）、Ａｕ（融点：１０６３℃）、Ｃａ（融点：８４５℃）、Ｌｉ（融点：１８０．５℃）などの金属またはその化合物、あるいはそれらを含む合金などを用いることができる。そのうち、有機ＥＬ素子として良好な特性を得ることが可能なＡｌを用いるのが好ましい。なお、図１では図示を省略しているが、陰極５には引き出し電極（配線電極）が接続されている。【００２２】
有機ＥＬ層４は、例えば５０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みで薄膜状に形成される有機薄膜である。有機ＥＬ層４は、少なくとも発光層を有していればよいが、エレクトロルミネッセンス現象を促進させるために、陽極側から順に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層が積層された積層構造とするのが好ましい。但し、これに限定されることはなく、電子輸送層，正孔障壁層，電子障壁層などをさらに組み込むことができる。【００２３】
正孔注入層及び正孔輸送層としては、正孔の輸送特性が高い材料で形成されていればよく、一例として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのフタロシアニン化合物、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等のスターバースト型アミン、ベンジジン型アミンの多量体、４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ビフェニル（ＮＰＢ）、Ｎ−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）等の芳香族第三級アミン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４'−［４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベンゼン等のスチルベン化合物、トリアゾール誘導体、スチリルアミン化合物、バッキーボール、Ｃ60等のフラーレンなどの有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子材料中に低分子材料を分散させた高分子分散系の材料を使用してもよい。但し、これに限定されることはない。【００２４】
有機発光層としては、エレクトロルミネッセンス現象を発生する機能を有していればよく、一例として、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ3）などの蛍光性有機金属化合物、４，４'−ビス（２，２'−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）などの芳香族ジメチリディン化合物、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼンなどのスチリルベンゼン化合物、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体、アントラキノン誘導体、フルオノレン誘導体等の蛍光性有機材料、ポリパラフィニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリフルオレン系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系などの高分子材料、白金錯体やイリジウム錯体などの燐光性有機材料を用いることができる。但し、これに限定されることはない。【００２５】
電子注入層及び電子輸送層としては、電子の輸送特性が高い材料で形成されていればよく、一例として、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）などの酸化金属、ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ等のシラシクロペンタジエン（シロール）誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体などの有機材料、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ3）などの８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン、３−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）などのトリアゾール系化合物、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチル）−１，３，４−オキサジアゾ−ル（ＰＢＤ）などのオキサジアゾール系化合物、バッキーボール、Ｃ60、カーボンナノチューブなどのフラーレンを使用することができる。【００２６】
低温度昇華層６は、第２電極５の融点よりも低い温度で昇華する材料によって形成されている。この低温度昇華層６は、リーク電流によって第２電極が局所的に発熱した際に、隣接する部位が昇華して、第２電極５が上方に拡がるための空隙を形成する。低温度昇華層６を形成する材料の種類としては、第２電極５を形成する材料の種類に応じて適宜決めることができるが、比較的低温で昇華する銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（昇華温度：約４６０℃）を用いるのが好ましい。このＣｕＰｃは、前述したように有機ＥＬ層４を形成する材料の中の一つであり、このように有機ＥＬ層４と同じ材料を選択すれば、原材料費の削減、製造工程の簡略化を図ることができるという利点がある。但し、ＣｕＰｃに限定されることはなく、昇華性で第２電極５の材料の融点より低い温度で昇華する有機材料であればどんなものでも用いることができる。さらには、有機材料に限られることなく、前記の条件を満たすものであれば無機材料や有機・無機ハイブリッド材料などを用いることもできる。また、低温度昇華層６は、前記した材料の単一層膜でなくともよく、複数の材料を組み合わせた積層膜としてもよい。【００２７】
ここで、“第２電極５の融点よりも低い温度で昇華する材料”とは、液体を経由しないで固体から気体に相変化する材料であって、第２電極５の融点よりも低い温度で液体を経由して固体から気体にまで相変化する材料は含まれない。これは、低温度昇華層６が一旦液化してしまうと、その状態で膜面方向に液化が進行したり、流動したりしてしまい、低温度昇華層６の膜厚が変動し、更に温度が上昇して低温度昇華層材料が気化したとしても当初の期待した結果が得られないためである。なお、第２電極５が複数の導電性薄膜を積層した構成である場合には、そのうち最も融点の低い導電性薄膜を対象とし、その導電性薄膜の融点よりも低い温度で昇華する材料であるのが好ましい。【００２８】
さらに、低温度昇華層６は、例えば１００ｎｍ〜１００００ｎｍの厚みとなるように成膜することができる。このとき、第２電極５がオープン状態になった際に上方側に屈曲する断片の長さよりも厚みが大きい膜厚に形成するのが好ましい。【００２９】
無機封止膜７は、水蒸気や酸素の透過率が小さい材料で形成されていればよく、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、窒化酸化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）などが一例として挙げられる。また、無機封止成膜装置としては、プラズマＣＶＤ、スパッタ、イオンプレーティングなどの装置が一例として挙げられる。但し、これらに限定されることはない。【００３０】
上述のように構成された有機ＥＬ素子は、第１電極３及び第２電極５を通じて、正孔及び電子が有機ＥＬ層４に注入され、有機発光層内で正孔と電子が再結合する際に発生するエレクトロルミネッセンス現象により発光する。ところが、図２（ａ）に模式的に示すように、陽極の瑕や極小のごみ等の異物８などによって両電極３，５が接近した部位が存在すると、電界の不均一等が原因で電流集中が起こって発熱し 、有機ＥＬ層４の融解、気化、昇華、第２電極５の融解などの現象が次々に起こる。一方、第２電極５の上面側では、図２（ｂ）に模式的に示すように、局所的に発熱した箇所に隣接する低温度昇華層６の一部が、第２電極５が融解する前に昇華して膨張し、膨張した気体が無機封止膜７を上方に押し上げて空隙（空間）６１を形成する。そして、発熱が続いて第２電極５が融点に達すると、前記空隙６１内に第２電極５が拡がってオープン状態となる。こうして、第２電極５がオープン状態になることで電流集中が解消され、局所的に発熱していた第２電極５の温度が低下すると、膨張して無機封止膜７を押し上げていた気体が元の固体に戻る。電極がオープン状態になった領域は非発光領域となるが、既述したように、この非発光領域は無視できるほどの大きさであり、残りの領域で正常に発光動作を行うことができる。なお、本実施形態の有機ＥＬ素子は、通常の点灯状態において上記作用により電極をオープン状態にすることができるが、逆バイアス電圧を印加して電極をオープン状態にすることもできる。【００３１】
上述の実施形態によれば、第２電極５と無機封止膜７との間に、第２電極５の融点よりも低い温度で昇華する材料からなる低温度昇華層６を形成したことにより、局所的な電流集中が発生しても、第２電極５が融解する前に昇華して空隙６１を形成するため、第２電極５が空隙６１に拡がってオープン状態になる。これにより、電気的にショートする２次的な障害が発生するのが抑えられ、素子として正常な動作を維持することができる。しかも、第２電極５と無機封止膜７との間に空隙６１を形成して電極をオープン状態にするので、無機封止膜７に欠陥が発生することが抑えられ、その後も当該無機封止膜７によって水蒸気や酸素の浸入を抑えることができる。また、通常は固体であって、局所的な電流集中が発生したときにのみ昇華して気体となる層を形成しているので、素子自体の強度が低下することはなく、また素子の製造（成膜）も容易である。【００３２】
また、低温度昇華層６の材料として、ＣｕＰｃなどの有機ＥＬ層４の材料と同じものを用いれば、低温度昇華層６及び有機ＥＬ層４が昇華するタイミング、及び、昇華した気体の膨張圧を、第２電極５の上面側及び下面側で均等化することができ、上面側の膨張圧が勝って第２電極５を下方側に押し下げることを抑制することが可能となる。【００３３】
さらには、多層構造を有する有機ＥＬ層４の中で最も高い昇華温度を有する層の材料よりも低い温度で昇華する材料を用いて低温度昇華層６を形成するようにすれば、低温度昇華層６が昇華して気体になった後に、有機ＥＬ層４の最も昇華温度が高い層が気体になるため、第２電極５をより確実に押し上げオープン状態にすることが可能になる。【００３４】
続いて、図１に示す構成の有機ＥＬ素子を製造する方法について説明するが、ここでは第１電極３を陽極にし、第２電極５を陰極にした構成を一例に挙げて説明する。【００３５】
まず、基板２上に、第１電極３として陽極を形成する。一例として、蒸着やスパッタリングなどによって基板２の表面に陽極材料の導電性薄膜を成膜する。さらに陽極が積層構造である場合には、導電性薄膜を順次成膜する。そして、成膜された導電性薄膜の上面にフォトリソグラフィーなどの方法によってマスクを形成し、ケミカルエッチングなどの方法で前記導電性薄膜をパターニングすることによって、所定形状の陽極を形成する。【００３６】
続いて、陽極が形成された基板２を、蒸着装置（好ましくは真空蒸着装置）のチャンバに搬入し、陽極上に有機ＥＬ層４を蒸着によって形成する。上述したように、有機ＥＬ層４は、好ましくは正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層などの複数の薄膜によって形成されている。この場合、同一のチャンバあるいはマルチチャンバを用いて、大気に曝すことなく各層を順次蒸着して有機ＥＬ層４を形成するのが好ましい。【００３７】
上述のようにして有機ＥＬ層４が形成されると、同一チャンバあるいはマルチチャンバを用いて、さらに大気に曝すことなく、第２電極５である陰極を蒸着により成膜し、陰極の上面に低温度昇華層６を蒸着により成膜する。なお、蒸着する際には、抵抗加熱、誘導加熱、誘電加熱、電子ビーム加熱、レーザ加熱などによって各膜の原材料を加熱することができる。【００３８】
続いて、低温度昇華層６が形成された基板２を、さらに大気に曝すことなく、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に搬入し、無機封止膜７を形成する。一例として、無機封止膜７として窒化ケイ素からなる薄膜を形成する場合には、シランガス（ＳｉＨ４）及び窒素ガス（Ｎ２）を原料ガスに用いてプラズマＣＶＤ法によって成膜する。【００３９】
このような工程によって有機ＥＬ素子を製造することにより、有機ＥＬ層４、陰極、低温度昇華層６の表面及び界面に水蒸気などが付着することなく有機ＥＬ素子を製造することが可能となる。但し、上述の製造方法に限定されることはなく、適宜スピンコーティング法やディッピング法などの塗布法、スクリーン印刷法、インクジェット法などの印刷法、レーザ転写法など用いて成膜するようにしてもよい。【００４０】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態による有機ＥＬ素子について、図３を参照しながら説明する。但し、上述の第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことによって詳しい説明を省略する。【００４１】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、図３（ａ）に模式的に示すように、無機封止膜７の内側に緩衝層９であるバッファ層を形成したことを除けば、図１の有機ＥＬ素子と同様に構成されている。すなわち、本実施形態の有機ＥＬ素子は、積層された低温度昇華層６と無機封止膜７との間に緩衝層９を備えた構成である。【００４２】
緩衝層９は、無機封止膜７よりも軟性な材料で形成されていればよく、電気絶縁性高分子化合物であるのが好ましい。一例として、ＣＶＤ法によって成膜可能な、ポリパラキシリレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルトリメチルシラン、ポリメチルトリメトキシシラン、ポリシロキサンなどを用いることができる。好ましくは、ポリパラキシリレンである。本実施形態では、例えば５００ｎｍ〜１００００ｎｍの厚みとなるように緩衝層９を成膜する。【００４３】
このような構成の有機ＥＬ素子は、低温度昇華層６を成膜するところまでは上述の第１実施形態と同様にして製造することができる。本実施形態では、低温度昇華層６を形成した後、大気に曝すことなく、真空成膜装置の一つであるＣＶＤ装置のチャンバに搬入し、ＣＶＤ法によって緩衝層９を成膜する。その後、大気に曝すことなくプラズマＣＶＤ装置のチャンバに搬入して無機封止膜７を成膜する。【００４４】
本実施形態の有機ＥＬ素子も、第１実施形態の有機ＥＬ素子と同様に、リーク電流によって電流集中が発生しても、低温度昇華層６が昇華して、膨張した気体が無機封止膜７を上方に押し上げて空隙６１を形成する。これにより、電極がオープン状態になることができ、電気的にショートするのを抑えることができる。加えて、本実施形態によれば、図３（ｂ）に模式的に示すように、積層された低温度昇華層６と無機封止膜７との間に緩衝層９を形成したことにより、この緩衝層９によって膨張した気体の応力を吸収することができる。これにより、無機封止膜７にクラックや剥離などの欠陥が発生するのを、より確実に防止することが可能となる。【００４５】
また、ＣＶＤ法によって緩衝層９を成膜することにより、低温度昇華層６の上面のみならず、有機ＥＬ層４に渡る側面まで緩衝層９で覆われているので、水蒸気及び酸素の浸入を抑制する効果をさらに高めることができる。【００４６】
なお、緩衝層９の成膜法としては、上記したＣＶＤ法に限定されることはなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリユリア、フッ素系高分子化合物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、環状構造を有する含フッ素共重合体などの材料を用いて、ＰＶＤ法により成膜するようにしてもよい。【００４７】
（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態による有機ＥＬ素子について説明する。本実施形態の有機ＥＬ素子は、低温度昇華層６の材料として、第２電極５よりも低い温度で分解する材料を用いたことを除けば、第１または第２実施形態の有機ＥＬ素子と同様に構成されている。第２電極５よりも低い温度で分解する低温度昇華層６の材料としては、例えばトリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ3）（分解温度：約４２０℃）を用いることができる。【００４８】
本実施形態の有機ＥＬ素子も、第１実施形態の有機ＥＬ素子と同様に、リーク電流によって電流集中が発生しても、低温度昇華層６が昇華して、膨張した気体が無機封止膜７を上方に押し上げて空隙６１を形成する。これにより、電極がオープン状態になることができ、電気的にショートするのを抑えることができる。加えて、本実施形態によれば、リーク電流がなくなって温度が低下しても、昇華した気体が再び固体に戻ることなく、気体のままで存在するので、空隙６１の体積がその後も変化せず存在し、第２電極５が第１陽極３に接近する可能性がさらに小さくなるという利点を有する。すなわち、材料にＡｌｑ３を用いることにより、常温でも気体のままで存在するＨ２やＣＯ２等に分解するので、空隙６１の体積が変化することが少ないのである。更に、有機ＥＬ層４を構成する多層膜の中で最も高い昇華温度を有する材料（例えばＣｕＰｃの昇華温度：約４６０℃）よりも低い昇華温度を有する材料を用いて低温度昇華層６（Ａｌｑ３の昇華温度：約３１０℃）を形成しているので、低温度昇華層６が昇華して気体になった後に、有機ＥＬ層４の最も昇華温度が高い層が気体になるため、第２電極３をより確実に押し上げてオープン状態にすることが可能になる。【００４９】
（第４実施形態）
続いて、本発明の第４実施形態による有機ＥＬ素子について、図４を参照しながら説明する。但し、上述の第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことによって詳しい説明を省略する。【００５０】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、融点が異なる導電性薄膜を積層して第２電極５を形成し、有機ＥＬ層４側から無機封止膜７側に向かって融点が低くなる順に導電性薄膜を積層したことを除けば、図１の有機ＥＬ素子と同様に構成されている。導電性薄膜の材料としては、上述した第１実施形態と同様の材料を用いることができる。【００５１】
ここで、第２電極５が陰極に設定されている場合には、アルミニウムからなる第１導電性薄膜５ａと、アルミニウムよりも融点が低い第２導電性薄膜５ｂを積層した２層構造とするのが好ましい。そのとき、アルミニウムからなる第１導電性薄膜５ａよりも、融点の低い第２導電性薄膜５ｂの厚みの比率が大きくなるようにするのが好ましい。また、第２導電性薄膜５ｂの材料としては、例えばインジュウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）のいずれかを用いることができるが、これに限定されることはない。【００５２】
本実施形態の有機ＥＬ素子も、第１実施形態の有機ＥＬ素子と同様に、リーク電流によって電流集中が発生しても、低温度昇華層６が昇華して、膨張した気体が無機封止膜７を上方に押し上げて空隙６１を形成する。これにより、第２電極５がオープン状態になることができ、電気的にショートするのを抑えることができる。加えて、本実施形態によれば、第２電極５を多層構造とし、例えば１層目に用いたアルミニウムからなる第１導電性薄膜５ａによって有機ＥＬ素子としての特性を良好に保ちつつ、より低い発熱状態で第２電極を融解させることにより、低温度昇華層６が昇華することで形成される空隙６１を、狭くすることができる。すなわち、より低温状態でオープン状態を形成することによって、昇華が過剰に進行するのを抑えることができる。その際、周囲温度がアルミニウムの融点より低く、第２導電性薄膜の融点より高くなった場合に、わずかな圧力でアルミニウム膜がオープン状態になるよう、アルミニウムの膜厚が１０ｎｍ以下の厚さであることが好ましい。その結果、無機封止膜７にクラックや剥離などの欠陥が発生するのを、さらに確実に抑えることが可能となる。なお、本実施形態の構成に、第２実施形態で採用する緩衝層９をさらに設けるようにしてもよく、また低温度昇華層６の材料として第３実施形態の材料を用いるようにしてもよい。【００５３】
以上のように、本発明は、例えば素子の薄型化を図るために無機封止膜を密着形成した構成において、基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、この第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料からなる低温度昇華層、無機封止膜が順に積層したことにより、リーク電流が発生しても、低温度昇華層が昇華して形成される空隙に第２電極が拡がってオープン状態になるので、電気的にショートすることを抑えることが可能となる。
【実施例】
【００５４】
本発明の実施例を説明するが、以下の実施例によって本発明が限定されることはない。【００５５】
（実施例１）
透明なガラス基板２上に透光性のＩＴＯからなる第１電極３を成膜した。その上にＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）：２５ｎｍからなる正孔注入層、α−ＮＰＤ（ジフェニルアミン誘導体）：４０ｎｍからなる正孔輸送層、Ａｌｑ３（アルミキレート錯体）：６０ｎｍからなる発光層、Ｌｉ２Ｏ（酸化リチウム）：０．５ｎｍからなる電子注入層を、順に蒸着により成膜して有機ＥＬ層４を形成した。さらに、その上に、Ａｌ：１００ｎｍ（融点：６６０．１℃）からなる第２電極５を蒸着により成膜した。次に、第２電極５の上に、ＣｕＰｃ（昇華温度：約４６０℃）を３００ｎｍの厚さに成膜して低温度昇華層６を形成した。こうして得られたガラス基板１上の多層構造体を、大気に曝すことなく、プラズマＣＶＤのチャンバ内に移送、配置して、ＳｉＮｘ（窒化ケイ素）からなる無機封止膜７をその表面に１０００ｎｍ成膜して有機ＥＬ素子を製造した。【００５６】
（実施例２）
本例では、無機封止膜７の内面に緩衝層９を形成したことを除いて実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を製造した実施例である。すなわち、低温度昇華層６を成膜するところまでは実施例１と同様だが、次に、こうして得られたガラス基板２上の多層構造体を大気に曝すことなく、ＣＶＤ装置のチャンバ内に移送、配置して、ポリパラキシリレン膜を１０００ｎｍ成膜して緩衝層９を形成した。更に、緩衝層９が形成されたデバイスを大気に曝すことなく、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に移送、配置して、ＳｉＮｘ（窒化ケイ素）からなる無機封止膜７を１０００ｎｍ成膜して有機ＥＬ素子を製造した。【００５７】
（実施例３）
本例では、低温度昇華層６の材料にトリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ3）（昇華温度：約３１０℃，分解温度：約４２０℃）を用いて、３００ｎｍ成膜したことを除いて実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を製造した実施例である。【００５８】
（実施例４）
本例は、第２電極５を２層成膜したことを除いて実施例３と同様にして有機ＥＬ素子を製造した実施例である。第２電極５は、１層目にＡｌを５ｎｍ成膜した後、続けてＡｌより融点が低いＺｎ（融点：４１９．５℃）を９９５ｎｍ成膜した。
【図１】
2008117351.tif 000003
【図２】
2008117351.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008117351.tif 000008
【図７】
2008117351.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月20日(2009.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、無機封止膜が順に積層された有機ＥＬ素子であって、
前記第２電極上に前記第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料で形成され、リーク電流によって前記第２電極が局所的に発熱した際に隣接する部位が昇華して前記第２電極が上方に拡がる空隙を形成する低温度昇華層と、
前記低温度昇華層と前記無機封止膜との間に、電気絶縁性高分子化合物で形成された緩衝層と、を備えていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記低温度昇華層は、１００ｎｍ以上、１００００ｎｍ以下の膜厚を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記低温度昇華層は、前記第２電極の融点よりも低い温度で分解する材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記低温度昇華層は、前記有機ＥＬ層を形成する材料の中で最も高い気化温度を有する材料よりも低い温度で昇華する材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記低温度昇華層は、前記有機ＥＬ層を形成する材料の一つで形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記緩衝層を形成する電気絶縁性高分子は、ポリパラキシリレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルトリメチルシラン、ポリメチルトリメトキシシラン、ポリシロキサンのいずれかの高分子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記第２電極は、融点が異なる導電性薄膜を積層して形成されており、前記有機ＥＬ層側から無機封止膜側に向かって融点が低くなる順に導電性薄膜を積層したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記第２電極は、前記有機ＥＬ素子側に配置されたアルミニウムからなる第１導電性薄膜と、その上面に積層されたアルミニウム（Ａｌ）よりも融点の低い第２導電性薄膜の２層構造であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記アルミニウムよりも融点の低い第２導電性薄膜は、インジュウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）のいずれかの金属で形成されていることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記アルミニウムの膜厚が、１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８または９に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、無機封止膜が順に積層された有機ＥＬ素子を製造する方法であって、
前記第１電極が形成された基板を蒸着装置に搬入し、前記有機ＥＬ層、前記第２電極、及び、前記第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料で形成され、リーク電流によって前記第２電極が局所的に発熱した際に隣接する部位が昇華して前記第２電極が上方に拡がる空隙を形成するための低温度昇華層を順に形成する工程と、
前記低温度昇華層が形成された基板を、大気に曝すことなく緩衝膜成膜装置に搬入し、前記低温度昇華層上に、電気絶縁性高分子化合物で緩衝層を形成する工程と、
前記緩衝層が形成された基板を、大気に曝すことなく無機封止膜成膜装置に搬入し、前記無機封止膜を形成する工程と、を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記低温度昇華層は、前記第２電極の融点よりも低い温度で分解する材料で形成す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。
【請求項１３】
前記緩衝層を形成する電気絶縁性高分子は、ポリパラキシリレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルトリメチルシラン、ポリメチルトリメトキシシラン、ポリシロキサンのいずれかの高分子であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記有機ＥＬ層側から無機封止膜側に向かって順に融点が低くなるように複数の導電性薄膜を積層して第２電極を形成することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記有機ＥＬ素子の上面にアルミニウムからなる第１導電性薄膜を形成し、さらにアルミニウムよりも融点の低い第２導電性薄膜をその上に積層して第２電極を形成することを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記アルミニウムよりも融点の低い第２導電性薄膜は、インジュウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）のいずれかの金属からなることを特徴とする請求項１５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の半導体基板製造装置は、請求項１に記載されているように、基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、無機封止膜が順に積層された有機ＥＬ素子であって、前記第２電極上に前記第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料で形成され、リーク電流によって前記第２電極が局所的に発熱した際に隣接する部位が昇華して前記第２電極が上方に拡がる空隙を形成する低温度昇華層と、前記低温度昇華層と前記無機封止膜との間に、電気絶縁性高分子化合物で形成された緩衝層と、を備えていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、請求項１２に記載されているように基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、無機封止膜が順に積層された有機ＥＬ素子を製造する方法であって、前記第１電極が形成された基板を蒸着装置に搬入し、前記有機ＥＬ層、前記第２電極、及び、前記第２電極の融点よりも低い温度で昇華する材料で形成され、リーク電流によって前記第２電極が局所的に発熱した際に隣接する部位が昇華して前記第２電極が上方に拡がる空隙を形成するための低温度昇華層を順に形成する工程と、前記低温度昇華層が形成された基板を、大気に曝すことなく緩衝膜成膜装置に搬入し、前記低温度昇華層上に、電気絶縁性高分子化合物で緩衝層を形成する工程と、前記緩衝層が形成された基板を、大気に曝すことなく無機封止膜成膜装置に搬入し、前記無機封止膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【国際調査報告】
2008117351.tif 000010
2008117351.tif 000011
2008117351.tif 000012
2008117351.tif 000013