(57)【要約】【課題】製造工程の複雑化を防ぎ、かつ品質の劣化を抑制できる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１電極層２と、第１電極層２上に配置された絶縁膜３と、絶縁膜３上に配置され、絶縁膜３に設けられた開口部で第１電極層２に接する有機層４と、有機層４上に配置された第２電極層５と、有機層４の端面及び第２電極層５の端面に接し、第２電極層５上に配置された金属層６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極層と、
前記第１電極層上に配置された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置され、前記絶縁膜に設けられた開口部で前記第１電極層に接する有機層と、
前記有機層上に配置された第２電極層と、
前記有機層の端面及び前記第２電極層の端面に接し、前記第２電極層上に配置された金属層
とを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項２】
前記有機層が、正孔輸送層及び電子輸送層を含む積層構造を有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項３】
前記第１電極層と前記有機層との接触面から前記有機層の前記金属層に接する端面までの距離が、前記有機層の厚みの２倍以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項４】
前記第１電極層が透明電極層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項５】
第１電極層を形成するステップと、
前記第１電極層上に絶縁膜を形成するステップと、
前記第１電極層の表面の一部が露出するまで前記絶縁膜の一部を除去して、開口部を形成するステップと、
前記絶縁膜上に有機層及び第２電極層をこの順に形成し、前記開口部で前記第１電極層と前記有機層を接触させるステップと、
前記第２電極層上に金属層を形成し、該金属層を前記有機層の端面及び前記第２電極層の端面に接触させるステップ
とを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項６】
前記有機層及び前記第２電極層を、真空中において同一のマスクを用いて連続して形成することを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項７】
正孔輸送層及び電子輸送層を積層して前記有機層を形成することを特徴とする請求項５又は６に記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１電極層と前記有機層との接触面から前記有機層の前記金属層に接する端面までの距離が、前記有機層の厚みの２倍以上であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明電極と金属電極間に配置された有機層を有する有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機物中に注入された電子と正孔の再結合を利用して発光する有機エレクトロルミネセンス（以下において、「有機ＥＬ」という。）素子が、照明や表示装置等に使用されてきている。従来、有機ＥＬ素子を含むデバイスの製造では、フォトレジスト膜で作られた隔壁やシャドーマスク等を用いてパターニングが行われてきた。その際、有機ＥＬ素子に含まれる有機ＥＬ層の端面が外界に曝されるため、有機ＥＬ層の端面に酸素や水分等が触れることにより、有機ＥＬ層が酸化される等の品質が劣化する原因となっていた。そのため、一般的に有機ＥＬ素子は、ガラスや金属のキャップ等を用いた封止管に乾燥剤と一緒に封止される（例えば、特許文献１参照。）。また、封止管を用いない場合は、有機ＥＬ層形成後にスパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等によって無機物の絶縁膜を有機ＥＬ層の端面上に形成し、酸素や水分等から有機ＥＬ層を保護してきた。
【特許文献１】特開２００７−１０３０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、有機ＥＬ素子を封止管に乾燥剤と一緒に封止することにより製造工程が複雑になり、また、プラズマＣＶＤ法等により絶縁膜を形成する場合に有機ＥＬ層がダメージを受けるという問題があった。
【０００４】
上記問題点を鑑み、本発明は、製造工程の複雑化を防ぎ、かつ品質の劣化を抑制できる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、第１電極層と、第１電極層上に配置された絶縁膜と、絶縁膜上に配置され、絶縁膜に設けられた開口部で第１電極層に接する有機層と、有機層上に配置された第２電極層と、有機層の端面及び第２電極層の端面に接し、第２電極層上に配置された金属層とを備える有機ＥＬ素子が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、第１電極層を形成するステップと、第１電極層上に絶縁膜を形成するステップと、第１電極層の表面の一部が露出するまで絶縁膜の一部を除去して、開口部を形成するステップと、絶縁膜上に有機層及び第２電極層をこの順に形成し、開口部で第１電極層と有機層を接触させるステップと、第２電極層上に金属層を形成し、その金属層を有機層の端面及び第２電極層の端面に接触させるステップとを含む有機ＥＬ素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、製造工程の複雑化を防ぎ、かつ品質の劣化を抑制できる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００９】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、図１に示すように、第１電極層２と、第１電極層２上に配置された絶縁膜３と、絶縁膜３上に配置され、絶縁膜３に設けられた開口部で第１電極層２に接する有機層４と、有機層４上に配置された第２電極層５と、有機層４の端面及び第２電極層５の端面に接し、第２電極層５上に配置された金属層６とを備える。
【００１１】
図１に示した有機層４は、正孔輸送層４１及び電子輸送層４２が積層された構造である。例えば、正孔輸送層４１にジフェニルナフチルジアミン（ＮＰＤ）膜等が採用可能であり、電子輸送層４２にキノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ3）膜等が採用可能である。
【００１２】
図１に示した有機ＥＬ素子では、第１電極層２を透明アノード電極とし、第２電極層５を金属カソード電極として有機層４に電界を与え、有機層４で光を発生させる。つまり、第１電極層２から正孔輸送層４１に正孔が供給され、第２電極層５から電子輸送層４２に電子が供給される。そして、正孔と電子の再結合を利用して発生した光が有機層４から放出され、透明電極層である第１電極層２及び透明基板１を透過して、有機ＥＬ素子の外部に光が出射される。例えば正孔輸送層４１にＮＰＤ膜、電子輸送層４２にＡｌｑ3膜をそれぞれ採用した場合には、電子輸送層４２から光が出射される。
【００１３】
有機層４から出射された光が透過する透明基板１には、例えばガラス基板やプラスティック基板が採用可能である。第１電極層２には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）或いは酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）等の酸化物系透明電極が採用可能である。また、第２電極層５には、マグネシウム−銀の合金（ＭｇＡｇ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜等が採用可能である。
【００１４】
第１電極層２は、絶縁膜３によって第２電極層５及び金属層６と電気的に分離される。絶縁膜３には、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜、或いはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜等の無機絶縁膜が採用可能である。
【００１５】
金属層６は、図１に示すように、第２電極層５の上面及び端面上、有機層４の端面上、及び絶縁膜３の上面に配置される。金属層６は、第２電極層５に接続する配線層として使用される。金属層６には、Ａｌ膜、銅（Ｃｕ）膜等が採用可能である。
【００１６】
図１に示した有機ＥＬ素子では、有機層４の端面及び第２電極層５の端面に接して第２電極層５上に金属層６が配置されている。つまり、第１電極層２及び第２電極層５に接する面を除いて、絶縁膜３及び金属層６によって有機層４の周囲が覆われている。そのため、有機層４は外部から遮断され、酸素や水分等に起因する有機層４の劣化は生じない。したがって、有機ＥＬ素子をガラスや金属の封止管で封止する必要がない。またプラズマＣＶＤ法等により、有機層４の端面に絶縁膜を形成することによって有機層４が受けるダメージが生じない。また、透明基板１から有機層４への酸素、水分等の侵入は第１電極層２によって防止される。
【００１７】
なお、絶縁膜３上の有機層４の端部が絶縁膜３の開口部の端部をオーバーラップする距離が、第１電極層２と第２電極層５との間に金属層６を介してリーク電流が流れないような一定値以上に設定することが好ましい。ここで、有機層４の金属層６に接する端面４０１から第１電極層２と有機層４との接触面２１までの最短距離をｙとすると、有機層４が発光するための電界が第１電極層２と第２電極層５間に印加された場合に、第１電極層２と第２電極層５間に生じる電界が第１電極層２と金属層６間に生じる電界より十分に大きくなるように、距離ｙが設定される。例えば、距離ｙが、有機層４を介した第１電極層２と第２電極層５間の距離ｘ（したがって距離ｘは有機層４の厚みである。）、即ち第１電極層２と有機層４との接触面２１から有機層４と第２電極層５との接触面５１までの距離の２倍以上であることが好ましい。このように距離ｘ、ｙを設定することにより、第１電極層２と第２電極層５との間での金属層６を介してリーク電流が流れない程度に、第１電極層２と第２電極層５間に生じる電界を第１電極層２と金属層６間に生じる電界より大きくすることができる。
【００１８】
また、図２に示すように、有機層４を形成する位置と異なる位置に設けられた絶縁膜３の開口部で第１電極層２と接する引き出し電極層６１を配置できる。図２に示した有機ＥＬ素子では、引き出し電極層６１が第１電極層２用の配線層として機能し、引き出し電極層６１を介して第１電極層２を所望の電位に設定できる。なお、引き出し電極層６１は、金属層６と同一の工程で形成することができる。その場合、引き出し電極層６１の材料、膜厚は金属層６と同一になる。
【００１９】
以上に説明したように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子では、有機層４の端面は金属層６によって外部から遮断され、酸素や水分等に起因する有機層４の劣化は生じない。そのため、有機ＥＬ素子を封止管等によって封止する必要がなく、製造工程の複雑化が低減される。更に、有機層４の端面上にプラズマＣＶＤ法等で絶縁膜を形成することによって生じる有機層４のダメージがない。そのため、有機ＥＬ素子の品質の劣化を抑制できる。
【００２０】
図３〜図６を用いて、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。なお、以下に述べる有機ＥＬ素子の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００２１】
（イ）透明基板１となる厚さ１ｍｍ程度のガラス基板の表面上に、第１電極層２としてＩＴＯをスパッタ法等により厚さ１００ｎｍ程度形成する。フォトリソグラフィ技術により第１電極層２を所望のパターンに形成した後、ＳｉＯ2からなる絶縁膜３を、スパッタ法等により透明基板１及び第１電極層２の全面に厚さ１００ｎｍ程度形成する。そして、絶縁膜３上にフォトレジスト膜１００を塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジスト膜１００を露光現像してエッチングマスクを形成し、図３の構造断面図を得る。
【００２２】
（ロ）次に、このエッチングマスクを用いて、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等の技術により、第１電極層２の表面の一部が露出するまで、絶縁膜３の一部を選択的にエッチング除去して、図４に示すように開口部３１、３２を形成する。
【００２３】
（ハ）次いで、開口部３１を埋め込むように、厚さ１００ｎｍ程度の有機層４、及び厚さ１００ｎｍ程度の第２電極層５を、真空中において同一のシャドーマスクを用いて連続して蒸着し、図５の構造断面図を得る。ここでは、有機層４として、厚さ５０ｎｍのＮＰＤ膜からなる正孔輸送層４１及びＡｌｑ3膜からなる電子輸送層４２をこの順に積層した構成が採用され、第２電極層５はＡｌ膜からなるとする。なお、開口部３１の角部で有機層４等が堆積されないことがないように、開口部３１の周辺部の断面が図４、５に示すようなテーパ形状をなして形成されることが好ましい。
【００２４】
（ニ）次に、図６に示すように、絶縁膜３上及び第２電極層５上の全面に、第２電極層５の端面及び有機層４の端面に金属膜６０が接するように、厚さ１μｍ程度のＡｌ膜からなる金属膜６０をスパッタ法等により形成する。このとき、開口部３２は金属膜６０によって埋め込まれる。そして、フォトリソグラフィ技術により金属膜６０をパターニングして金属層６及び引き出し電極層６１を形成し、図２に示した有機ＥＬ素子が完成する。
【００２５】
上記のような本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法によれば、配線層として形成される金属層６によって、有機層４の端面が外部から遮断された有機ＥＬ素子が製造される。そのため、有機ＥＬ素子を封止管等によって封止することなく有機層４形成後の製造工程を実施しても、酸素や水分等に起因する有機層４の劣化が抑制される。そのため、有機ＥＬ素子を使用したデバイスの製造工程の複雑化を防止できる。
【００２６】
また、有機層４及び第２電極層５を同一のシャドーマスクにより真空連続にて形成するため、シャドーマスクの交換が不要であり、製造工程が短縮される。更に、シャドーマスクの交換時における製造装置内でのパーティクルの発生を低減できるため、有機ＥＬ素子の品質を向上できる。また、第２電極層５と金属層６を異なる工程で形成するため、配線層として使用される膜厚の厚い金属層６の形成工程において、形成時間が短い条件に設定したスパッタ法等が採用可能である。
【００２７】
図１、図２に示したように、有機ＥＬ素子の有機層４が金属層６によって覆われているため、金属層６が形成された後の工程においてプラズマＣＶＤ法等を使用しても、有機層４はダメージを受けない。そのため、金属層６形成後においては、有機層４にダメージを与えない製造方法や製造条件等の適用を考慮する必要がなく、材料や製造方法の選択の幅を広げることができる。また、製造方法や製造条件の制限が少なくなるため、有機ＥＬ素子を含むデバイスの製造期間を短縮することも可能である。
【００２８】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２９】
既に述べた実施の形態の説明においては、有機層４が正孔輸送層４１及び電子輸送層４２からなる構造を例示したが、有機層４が、正孔輸送層４１と電子輸送層４２の間に配置された発光層を備えてもよい。更に、有機層４が、正孔注入層、電子注入層等を備えてもよい。
【００３０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の他の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための工程断面図である（その１）。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための工程断面図である（その２）。
【図５】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための工程断面図である（その３）。
【図６】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための工程断面図である（その４）。
【符号の説明】
【００３２】
１…透明基板
２…第１電極層
３…絶縁膜
４…有機層
５…第２電極層
６…金属層
２１…接触面
３１、３２…開口部
４１…正孔輸送層
４２…電子輸送層
５１…接触面
６０…金属膜
６１…引き出し電極層
４０１…端面
【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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