JP2006228570A - Electroluminescent element and electroluminescent panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロルミネッセンス(以下EL)素子、特にその上部電極とこの上に形成される保護膜に関する。 The present invention relates to an electroluminescence (hereinafter referred to as EL) element, particularly an upper electrode thereof and a protective film formed thereon.
EL素子は、自発光素子で明るく、視野角依存性が低いと共に、EL素子を用いた表示装置は、液晶表示装置と同等かそれ以上に装置の薄型化、小型化が可能で、消費電力も低く抑えることができる。このため、次世代の表示装置や光源として期待され、研究が進められている。このようなEL素子のうち、発光材料に有機化合物を用いた有機EL素子は、有機化合物の設計によって任意の発光色を実現することができフルカラー表示の実現が容易であるなどの理由から注目されている。 The EL element is a self-luminous element that is bright and has a low viewing angle dependency, and a display device using the EL element can be made thinner or smaller than the liquid crystal display device, and the power consumption can be reduced. It can be kept low. For this reason, it is expected as a next-generation display device and light source, and research is being advanced. Among such EL elements, an organic EL element using an organic compound as a light-emitting material has been attracting attention because it can realize an arbitrary emission color by designing the organic compound and it is easy to realize a full color display. ing.
有機EL素子は、一方が陽極、他方が陰極となる下部電極と上部電極との間に、発光材料を含む少なくとも一層の有機層を備える発光素子層が積層されて構成されている。例えば、下部電極は、ITO(Indium Tin Oxide)等の導電性の透明金属酸化物が用いられた透明電極で陽極として機能し、上部電極は、Alなどを用いた金属電極が用いられ陰極として機能する。 The organic EL element is configured by laminating a light emitting element layer including at least one organic layer containing a light emitting material between a lower electrode and an upper electrode, one of which is an anode and the other is a cathode. For example, the lower electrode functions as an anode with a transparent electrode using a conductive transparent metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide), and the upper electrode functions as a cathode with a metal electrode using Al or the like. To do.
このような構造の有機EL素子では、陽極側から正孔を注入し、陰極側から電子を注入し、注入された正孔及び電子の再結合エネルギにより発光素子層中の有機発光材料を励起させ、基底状態に戻る際に得られる光を利用する。 In the organic EL element having such a structure, holes are injected from the anode side, electrons are injected from the cathode side, and the organic light emitting material in the light emitting element layer is excited by the recombination energy of the injected holes and electrons. The light obtained when returning to the ground state is used.
ここで、発光素子層に含まれる有機化合物は、水分や酸素、その他の不純物による劣化が発生しやすいことが知られている。このため、素子形成中に有機化合物が水分などに曝されないようにするだけでなく、素子形成後に外部から水分などが素子内に侵入することを防止するため、素子基板上に形成したEL素子を覆うよう封止基板を接着してEL素子を封止し、これにより封止基板と素子基板との間に構成される封止空間内に乾燥剤が配置される。また、封止及び乾燥剤の配置だけでなく、素子への不純物の侵入を防止するため、上部電極の上から素子を窒化シリコンや酸化窒化シリコンからなる保護膜(パッシベーション膜)で覆ったり(特許文献1参照)、上部電極を有機層で覆いその上に無機の保護膜を形成することが提案されている(特許文献2参照)。 Here, it is known that the organic compound contained in the light-emitting element layer is likely to be deteriorated by moisture, oxygen, and other impurities. For this reason, in order not only to prevent the organic compound from being exposed to moisture and the like during element formation, but also to prevent moisture and the like from entering the element from the outside after element formation, an EL element formed on the element substrate is used. The EL device is sealed by adhering the sealing substrate so as to cover, and thereby, the desiccant is disposed in the sealing space formed between the sealing substrate and the element substrate. In addition to sealing and disposing the desiccant, the device is covered with a protective film (passivation film) made of silicon nitride or silicon oxynitride from above the upper electrode in order to prevent impurities from entering the device (patent) It has been proposed to cover the upper electrode with an organic layer and form an inorganic protective film thereon (see Patent Document 2).
上記特許文献1や2に記載されているようにEL素子を保護膜で覆うことで、水分やその他不純物の素子への侵入を防止することが可能となり、有機化合物の劣化を抑制し素子寿命の向上が図られるはずである。しかし、保護膜でEL素子を覆っても期待通り素子寿命が向上しないことが出願人の研究により判明した。 By covering the EL element with a protective film as described in Patent Documents 1 and 2 described above, it becomes possible to prevent moisture and other impurities from entering the element, suppressing deterioration of the organic compound, and reducing the element lifetime. Improvements should be made. However, the applicant's research has revealed that the element lifetime is not improved as expected even when the EL element is covered with a protective film.
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子を保護膜で覆って、素子の発光寿命などの信頼性向上の効果を図る。 In the present invention, the electroluminescence element is covered with a protective film to improve the reliability of the element, such as the light emission lifetime.
本発明では、下部電極と上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記上部電極を覆って銅フタロシアニン誘導体を含む第1保護膜が形成され、前記第1保護膜の上には第2保護膜が形成されている。 In the present invention, an electroluminescence device comprising a light emitting device layer containing a light emitting material between a lower electrode and an upper electrode, wherein a first protective film containing a copper phthalocyanine derivative is formed to cover the upper electrode, A second protective film is formed on the first protective film.
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記上部電極は、少なくともその前記第1保護膜との界面側がAlを含む金属材料である。 In another aspect of the present invention, in the electroluminescent element, the upper electrode is a metal material containing Al at least on the interface side with the first protective film.
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記第2保護膜は、少なくとも前記第1保護膜との界面側において、化学気相成長又はスパッタリング法によって形成された水分ブロック膜を備える。 In another aspect of the present invention, in the electroluminescence element, the second protective film includes a moisture blocking film formed by chemical vapor deposition or sputtering at least on the interface side with the first protective film.
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記第2保護膜は、少なくとも前記第1保護膜との界面側において、シリコン原子と窒素原子を含む無機膜を備える。 In another aspect of the present invention, in the electroluminescence element, the second protective film includes an inorganic film containing silicon atoms and nitrogen atoms at least on the interface side with the first protective film.
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記第1保護膜は、前記第2保護膜との界面側に形成され、銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含む第1層と、前記上部電極との界面側に形成され、アルミキノリノール錯体誘導体化合物を含む。 In another aspect of the present invention, in the electroluminescence element, the first protective film is formed on an interface side with the second protective film, and includes a first layer containing a copper phthalocyanine complex derivative compound, the upper electrode, And an aluminum quinolinol complex derivative compound.
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光素子層の前記上部電極との接触界面側には電荷注入層が形成され、前記上部電極は、前記発光素子層の前記電荷注入層側から、蒸着法によって形成された上部第1導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第2導電層とを備え、さらに前記上部第1導電層と前記上部第2導電層との層間には、少なくとも前記上部第1導電層を保護するバッファ層を備える。 In another aspect of the present invention, in the electroluminescence element, a charge injection layer is formed on a contact interface side of the light emitting element layer with the upper electrode, and the upper electrode is formed on the charge injection layer of the light emitting element layer. From the side, an upper first conductive layer formed by a vapor deposition method and an upper second conductive layer formed by a sputtering method are provided, and further, between the upper first conductive layer and the upper second conductive layer, A buffer layer protecting at least the upper first conductive layer.
本発明の他の態様では、下部電極と上部電極との間に発光材料を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子を表示領域内に複数備えるエレクトロルミネッセンスパネルであって、前記エレクトロルミネッセンス素子の前記上部電極は、前記発光素子層側から、蒸着法によって形成された上部第1導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第2導電層とを備え、さらに前記上部第1導電層と前記上部第2導電層との層間に、バッファ層を備え、前記表示領域の周辺部において、前記上部電極の各層は、前記発光素子層の終端部を覆って該発光素子層より外側まで延在して形成され、かつ、前記バッファ層は、前記上部第1導電層及び前記上部第2導電層の終端位置よりも内側で終端し、前記上部第1導電層及び前記上部第2導電層は終端部付近で互いに直接接され、前記上部第2導電層の形成領域全体を覆って耐スパッタリング性又は耐プラズマ性のいずれか又は両方を有する有機化合物を含む第1保護膜が形成され、前記第1保護膜の上には前記素子の形成領域全体を覆うように第2保護膜が形成されている。 In another aspect of the present invention, there is provided an electroluminescent panel including a plurality of electroluminescent elements in a display region, each including a light emitting element layer including a light emitting material between a lower electrode and an upper electrode, and the upper part of the electroluminescent element. The electrode includes, from the light emitting element layer side, an upper first conductive layer formed by an evaporation method and an upper second conductive layer formed by a sputtering method, and further, the upper first conductive layer and the upper second conductive layer. A buffer layer is provided between the conductive layer and each of the layers of the upper electrode is formed to extend to the outside of the light emitting element layer so as to cover the terminal part of the light emitting element layer in the periphery of the display region. And the buffer layer is terminated inside the end positions of the upper first conductive layer and the upper second conductive layer, and the upper first conductive layer and the upper portion The two conductive layers are in direct contact with each other in the vicinity of the terminal portion, and a first protective film containing an organic compound having either or both of sputtering resistance and plasma resistance is formed covering the entire formation region of the upper second conductive layer. A second protective film is formed on the first protective film so as to cover the entire formation region of the element.
また本発明の他の態様において、前記バッファ層は、例えば上部第1導電層側から銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を用いた層と、アルミキノリノール錯体誘導体化合物を用いた層の積層構造とできる。また、第1保護膜についても、上部第2導電層側からアルミキノリノール錯体誘導体化合物を含む層と、銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含む層の積層構造としてもよい。 In another aspect of the present invention, the buffer layer may have a laminated structure of, for example, a layer using a copper phthalocyanine complex derivative compound and a layer using an aluminum quinolinol complex derivative compound from the upper first conductive layer side. The first protective film may also have a laminated structure of a layer containing an aluminum quinolinol complex derivative compound and a layer containing a copper phthalocyanine complex derivative compound from the upper second conductive layer side.
本発明では、EL素子の上部電極と、第2保護膜との間に銅フタロシアニン(CuPc)誘導体材料を含む第1保護膜を形成する。この銅フタロシアニン誘導体化合物を含む膜は、緻密で被覆性良く形成することができ、耐スパッタ性又は耐プラズマ性に優れている。このため、上部電極を予め第1保護膜で覆っておくことで、EL素子を不純物などから保護するために上部電極を覆うように第2保護膜を形成する際に、上部電極が第2保護膜形成環境に直接曝されてダメージを受けたり、更に、上部電極の下方に形成されている発光素子層がダメージを受けることを防止することができる。 In the present invention, a first protective film containing a copper phthalocyanine (CuPc) derivative material is formed between the upper electrode of the EL element and the second protective film. The film containing the copper phthalocyanine derivative compound can be dense and can be formed with good coverage, and is excellent in sputtering resistance or plasma resistance. Therefore, by covering the upper electrode with the first protective film in advance, when the second protective film is formed so as to cover the upper electrode in order to protect the EL element from impurities, the upper electrode is protected by the second protective film. It is possible to prevent the light emitting element layer formed under the upper electrode from being damaged by being directly exposed to the film forming environment.
また、第1保護膜として採用されるCuPc誘導体化合物は、有機化合物であり、例えばAlなどの金属材料が用いられる上部電極や、無機材料が用いられた場合の第2保護膜などと比較して、膜が柔らかい。このため上部電極と第2保護膜との間に形成することで、これらが直接接すると界面付近に働く応力を緩和する応力緩和機能(バッファ機能)を持つ。このため、膜間にひずみが生ずることで、上部電極の剥がれや第2保護膜にクラックが発生することを防止することが可能となる。 Further, the CuPc derivative compound employed as the first protective film is an organic compound, for example, compared with an upper electrode using a metal material such as Al, a second protective film when an inorganic material is used, and the like. The membrane is soft. For this reason, by forming between the upper electrode and the second protective film, it has a stress relaxation function (buffer function) that relaxes the stress acting near the interface when they are in direct contact. For this reason, it becomes possible to prevent that an upper electrode peels off and a crack generate | occur | produces in a 2nd protective film because distortion arises between films | membranes.
さらに、上部電極に例えばAlなどの金属材料を用いた場合、Al層にはヒロックやピンホールが発生しやすい。第2保護膜を例えばスパッタリング法や各種化学的気相成長法によって成膜した場合、室温での成膜であっても、基板の表面温度が室温より高くなる可能性がある。このため、表面にAl層が露出していると加熱によりヒロックやエレクトロマイグレーションを起こし易い。しかし、緻密で被覆性が良く、かつ無機材料層と比較して柔らかい有機層であることによる応力緩和性を備えるCuPc誘導体化合物を含む第1保護膜によって上部電極を覆うことにより、上部電極材料のマイグレーションを防止し、ピンホールや、ヒロックの発生を防止することが可能となる。 Further, when a metal material such as Al is used for the upper electrode, hillocks and pinholes are easily generated in the Al layer. When the second protective film is formed by, for example, a sputtering method or various chemical vapor deposition methods, the surface temperature of the substrate may be higher than the room temperature even when the film is formed at room temperature. For this reason, if the Al layer is exposed on the surface, hillocks and electromigration are likely to occur due to heating. However, by covering the upper electrode with the first protective film containing a CuPc derivative compound having a stress-relaxing property due to being a dense organic layer and a soft organic layer compared to the inorganic material layer, the upper electrode material Migration can be prevented, and pinholes and hillocks can be prevented from occurring.
以上のような第1保護膜の上に第2保護膜を形成し、この第2保護膜材料として水分透過性が低く、機械的強度の高い材料の単層又は積層構造を採用することで、第2保護膜のEL素子保護機能を最大限発揮させることができ、素子寿命を延ばすことができる。また、第2保護膜成膜時、成膜後の上部電極のダメージを防止できるため、発光素子層への電荷注入効率を低下させず、また、発光素子層が外来の水分などにより劣化することを抑制することができ、この点からも素子寿命を延ばすことが可能となる。 By forming a second protective film on the first protective film as described above and adopting a single layer or a laminated structure of a material having low moisture permeability and high mechanical strength as the second protective film material, The EL element protection function of the second protective film can be exhibited to the maximum, and the element life can be extended. Further, when the second protective film is formed, damage to the upper electrode after the film formation can be prevented, so that the charge injection efficiency into the light emitting element layer is not lowered, and the light emitting element layer is deteriorated by external moisture or the like. From this point, the device life can be extended.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)について説明する。 The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below with reference to the drawings.
[全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子及びこれを備える表示パネルの概略断面構成を示しており、このエレクトロルミネッセンス素子は、例えばガラスやプラスチックなどの透明基板10の上方に形成された下部電極20と上部電極40との層間に、発光材料を含む少なくとも1層の発光素子層30を備えて構成されている。
[overall structure]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration of an electroluminescent element according to an embodiment of the present invention and a display panel including the electroluminescent element, and the electroluminescent element is formed above a transparent substrate 10 such as glass or plastic. At least one light emitting element layer 30 containing a light emitting material is provided between the lower electrode 20 and the upper electrode 40.
下部電極20は、発光素子層30の下層に形成され、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)や、IZO(Indium Zinc Oxide)等の導電性の透明金属酸化物をスパッタリング法によって成膜し、所望形状にパターニングして得た透明電極であり、陽極として機能する。一方、上部電極40は、この例では陰極として機能し、発光素子層30の上に形成され、単層又は積層構造を備え、図1の例では光反射性(不透明)な金属材料が主成分として用いられている。 The lower electrode 20 is formed in the lower layer of the light emitting element layer 30. For example, a conductive transparent metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide) is formed by sputtering to form a desired shape. A transparent electrode obtained by patterning and functions as an anode. On the other hand, the upper electrode 40 functions as a cathode in this example, and is formed on the light emitting element layer 30 and has a single layer or a laminated structure. In the example of FIG. 1, a light reflective (opaque) metal material is a main component. It is used as.
発光素子層30は、電荷(正孔、電子)輸送機能と発光機能の両方を備えた有機化合物を含む単層構造や、電荷輸送層と発光層を備えた2層又は3層、或いはそれ以上の多層構造が採用可能である。図1の例では、陽極である下部電極20側から、それぞれ有機化合物を用いて形成された正孔注入層312、正孔輸送層314、発光層316及び電子輸送層318と、さらに陰極である上部電極40から電子輸送層318側への電子注入障壁を緩和して電子注入効率を向上させる電子注入層320が順に積層されている。発光素子層30の各層は、それぞれ真空蒸着法によって形成された蒸着層である。なお、正孔注入層312、正孔輸送層314、発光層316及び電子輸送層318については、用いる有機化合物が低分子系化合物の場合、上記真空蒸着法によりそれぞれ形成することができ、高分子系化合物が採用されている場合、インクジェット印刷法やスピンコートなどの方法によって形成することができる。発光素子層30の上部電極40との界面に形成されている電子注入層320は、フッ化リチウム(LiF)等が採用されることが多く、この層の形成に際しては、真空蒸着法を採用することができる。いずれの方法によって形成された場合でも、発光素子層30は、有機化合物を含み、また、例えばスパッタリング法によって形成される金属膜や無機絶縁膜などと比較して柔らかい膜により構成されている。 The light emitting element layer 30 is a single layer structure including an organic compound having both a charge (hole, electron) transport function and a light emission function, or two or three layers including a charge transport layer and a light emission layer, or more. The multilayer structure can be adopted. In the example of FIG. 1, the hole injection layer 312, the hole transport layer 314, the light emitting layer 316, and the electron transport layer 318 each formed using an organic compound from the lower electrode 20 side that is an anode, and further a cathode. An electron injection layer 320 is laminated in order to relax the electron injection barrier from the upper electrode 40 to the electron transport layer 318 side and improve the electron injection efficiency. Each layer of the light emitting element layer 30 is a vapor deposition layer formed by a vacuum vapor deposition method. Note that the hole injection layer 312, the hole transport layer 314, the light emitting layer 316, and the electron transport layer 318 can be formed by the above-described vacuum deposition method when the organic compound used is a low molecular compound, respectively. When a system compound is employed, it can be formed by a method such as ink jet printing or spin coating. The electron injection layer 320 formed at the interface of the light emitting element layer 30 with the upper electrode 40 is often made of lithium fluoride (LiF) or the like, and a vacuum deposition method is used for forming this layer. be able to. Regardless of which method is used, the light emitting element layer 30 includes an organic compound and is formed of a soft film as compared with a metal film or an inorganic insulating film formed by, for example, a sputtering method.
上部電極40は、例えば真空蒸着法によってAlや、Al合金(AlNd、AlCNi等)、Agや、Ag合金(AgMg等)などの金属層を形成することで得られる。なお、上部電極40としては、単層構造に限らず、後述するような多層構造を採用することができ、この多層構造により一層特性が良く寿命の長いEL素子を得ることができる。 The upper electrode 40 is obtained by forming a metal layer such as Al, an Al alloy (AlNd, AlCNi, etc.), Ag, an Ag alloy (AgMg, etc.) by, for example, a vacuum deposition method. The upper electrode 40 is not limited to a single-layer structure, and a multi-layer structure as will be described later can be adopted. With this multi-layer structure, an EL element with better characteristics and a longer life can be obtained.
上部電極40は、下層に存在する発光素子層30にダメージを与えないよう、例えば上記真空蒸着法等で形成することが好適であり、少なくとも発光素子層30との界面側には真空蒸着法等で電極層を形成することが好ましい。また、上部電極40のパターニングとして、フォトリソグラフィ法などによるパターニングは、エッチング時に発光素子層30がエッチング液等によるダメージを受けやすいため採用しないことが好適である。よって、上部電極40を任意の所望パターンとする場合には成膜時にマスクを用いたり、予め基板側に、画素間で上部電極40を成膜と同時に自動的に分離可能な障壁等を形成しておくことが望ましい。 The upper electrode 40 is preferably formed, for example, by the above-described vacuum deposition method or the like so as not to damage the light emitting element layer 30 existing in the lower layer, and at least on the interface side with the light emitting element layer 30. It is preferable to form an electrode layer. Moreover, it is preferable not to employ the patterning by the photolithography method or the like as the patterning of the upper electrode 40 because the light emitting element layer 30 is easily damaged by the etching solution or the like at the time of etching. Therefore, when the upper electrode 40 has an arbitrary desired pattern, a mask is used at the time of film formation, or a barrier or the like that can be automatically separated at the same time as the film formation of the upper electrode 40 between pixels is formed in advance on the substrate side. It is desirable to keep it.
各画素に薄膜トランジスタなどからなるスイッチ素子を形成して個別制御し、下部電極20を画素毎の個別パターンとしてこのスイッチ素子に接続する場合(いわゆるアクティブマトリクス型EL表示装置の場合)、全画素共通で上部電極40を形成することができ、パーニングは不要である。もちろん、全画素共通でなくても良く、例えば表示装置の水平方向の走査線(ゲートライン)に沿って水平走査毎に分離する等の構成も採用できる。 When each pixel is individually controlled by forming a switching element made of a thin film transistor or the like and the lower electrode 20 is connected to this switching element as an individual pattern for each pixel (in the case of a so-called active matrix EL display device), it is common to all pixels. The upper electrode 40 can be formed and no panning is required. Of course, it does not have to be common to all pixels, and for example, a configuration in which separation is performed for each horizontal scan along a horizontal scanning line (gate line) of the display device can be employed.
各画素にスイッチ素子を設けない、いわゆるパッシブマトリクス型のEL表示装置の場合には、下部電極20と、上部電極40とを間に発光素子層30を挟んで互いに直交するような複数のストライプ状のパターンとすれば良い。この場合、互いに隣接するストライプ状の上部電極40は、上述のように下部電極20の形成後、基板側に予め形成した障壁により、特にパターニングすることなく電気的及び物理的に分離させることができる。 In the case of a so-called passive matrix EL display device in which each pixel is not provided with a switching element, a plurality of stripes are formed so as to be orthogonal to each other with the lower electrode 20 and the upper electrode 40 sandwiched between the light emitting element layers 30. This pattern should be used. In this case, the stripe-shaped upper electrodes 40 adjacent to each other can be electrically and physically separated without any particular patterning by the barrier formed in advance on the substrate side after the formation of the lower electrode 20 as described above. .
本実施形態では、このような上部電極40の形成領域全体を覆って第1保護膜50を形成している。この第1保護膜50は、上部電極40を形成した後、真空状態を破らず、続けて真空蒸着法により形成することで、第1保護膜成膜時に発光素子層30に水分や不純物が侵入してしまうことを防ぐ。第1保護膜50は、例えば化学式
第1保護膜50の形成後、この第1保護膜50の上に基板全体を覆うように第2保護膜60を形成する。第2保護膜60は、特に緻密で水分や不純物の遮蔽機能の高いシリコンと窒素を含む化合物として、シリコン窒化膜(SiNx)が好適である。その他シリコン酸化窒化(SiONx)膜や、シリコン酸化(SiO2)膜、アルミニウム原子と窒素原子を含む無機膜(アルミニウム窒化膜)、アルミニウム原子と酸素原子を含む無機膜(アルミニウム酸化膜)を用いることも可能である。第2保護膜60は単層構造に限らず、多層構造を採用できるが、少なくとも第1保護膜50側に最も緻密で被覆性が良く、かつ酸素を含まないシリコン窒化物からなる膜を形成することが好適である。これらシリコン酸化窒化膜やシリコン酸化膜は、シリコン窒化膜(第1保護膜側)との積層構造で採用することが好適である。シリコン窒化膜の上に更にAl等の金属層を形成したり、透水性の低い樹脂を更に積層しても良い。このような第2保護膜60を構成する少なくともシリコン窒化膜は、例えばプラズマCVD、CAT(触媒)CVD、LPCVD等のCVD法や、スパッタリング法を用いて形成する。厚さは十分な保護機能を発揮するのに必要な100nmから1μm、例えば、500nm程度とする。CVD法やスパッタリング法によって形成することで、被覆性及び均一性が高く、かつ生産性良く、厚く形成することが可能である。 After the formation of the first protective film 50, the second protective film 60 is formed on the first protective film 50 so as to cover the entire substrate. The second protective film 60 is preferably a silicon nitride film (SiNx) as a compound containing silicon and nitrogen that is particularly dense and has a high moisture and impurity shielding function. Other silicon oxynitride (SiONx) films, silicon oxide (SiO 2 ) films, inorganic films containing aluminum atoms and nitrogen atoms (aluminum nitride films), and inorganic films containing aluminum atoms and oxygen atoms (aluminum oxide films) Is also possible. The second protective film 60 is not limited to a single-layer structure, and a multi-layer structure can be adopted. However, a film made of silicon nitride that is most dense and has good coverage and does not contain oxygen is formed at least on the first protective film 50 side. Is preferred. These silicon oxynitride films and silicon oxide films are preferably employed in a laminated structure with a silicon nitride film (first protective film side). A metal layer such as Al may be further formed on the silicon nitride film, or a resin having low water permeability may be further laminated. At least the silicon nitride film constituting the second protective film 60 is formed using a CVD method such as plasma CVD, CAT (catalyst) CVD, LPCVD, or a sputtering method. The thickness is 100 nm to 1 μm, for example, about 500 nm, which is necessary for exhibiting a sufficient protective function. By forming by a CVD method or a sputtering method, it is possible to form a thick film with high coverage and uniformity and good productivity.
第2保護膜60を上記CVD法や、スパッタリング法で形成する場合、素子表面はプラズマやスパッタ環境に曝されることになるが、本実施形態では、上記のように緻密で被覆性が良く、耐スパッタ性、耐プラズマ性の高いCuPcからなる第1保護膜50が上部電極40を覆っている。よって、上部電極40の表面がダメージを受けることを防止している。 When the second protective film 60 is formed by the CVD method or the sputtering method, the surface of the element is exposed to plasma or a sputtering environment, but in this embodiment, it is dense and has good coverage as described above. The first protective film 50 made of CuPc having high sputtering resistance and plasma resistance covers the upper electrode 40. Therefore, the surface of the upper electrode 40 is prevented from being damaged.
また、第2保護膜60を上記CVD法や、スパッタリング法で形成する場合、成膜環境を室温(25℃)とした場合でも、被形成表面である素子側の表面温度は80℃程度になる。上部電極40に用いられるAlなどは、80℃程度の温度でマイグレーションや、ヒロックなどが発生しやすいが、Al表面がCuPcからなる第1保護膜50に覆われていることで、マイグレーションが抑制され、ヒロック発生の防止も可能である。 Further, when the second protective film 60 is formed by the above-described CVD method or sputtering method, the surface temperature on the element side which is the surface to be formed is about 80 ° C. even when the film forming environment is room temperature (25 ° C.). . Al or the like used for the upper electrode 40 is likely to cause migration or hillocks at a temperature of about 80 ° C. However, migration is suppressed because the Al surface is covered with the first protective film 50 made of CuPc. It is also possible to prevent the occurrence of hillocks.
さらに、Alを含む上部電極40とシリコン窒化膜とが直接接すると、両膜内の結晶粒径の差異等によって界面に応力が働き易く、ヒロックが発生しやすくなる。図2(a)は、このAl層の上に直接シリコン窒化膜を形成した状態での表面(2.8μm×2.8μmの範囲)の状況を写した顕微鏡写真を示している。Al/SiNの直接積層構造では、平均で直径300nm程度のサイズのヒロックが多数発生してしまっている。そして、図2(a)のように上部電極40の表面にヒロック、つまり膜の変形(ひずみ)が発生すると、これに起因して上部電極40の電子注入層320との界面にも変形や応力(ひずみ)が発生してしまう。 Furthermore, when the upper electrode 40 containing Al and the silicon nitride film are in direct contact with each other, stress is likely to act on the interface due to the difference in crystal grain size in the both films, and hillocks are likely to occur. FIG. 2 (a) shows a photomicrograph showing the state of the surface (in the range of 2.8 μm × 2.8 μm) when a silicon nitride film is directly formed on the Al layer. In the direct laminated structure of Al / SiN, many hillocks having a diameter of about 300 nm on average have occurred. As shown in FIG. 2A, when hillocks, that is, deformation (strain) of the film occurs on the surface of the upper electrode 40, deformation or stress is also generated at the interface between the upper electrode 40 and the electron injection layer 320. (Distortion) occurs.
しかし、Alからなる上部電極40とシリコン窒化物からなる第2保護膜60との層間に、無機物に比較して柔らかい有機化合物であるCuPcからなる第1保護膜50を形成することで、この第1保護膜50が応力(又はひずみ)を緩和することができる。図2(b)は、Al層とSiN層との間にCuPc層を介在させた場合の表面(2.8μm×2.8μm)の状況を写した顕微鏡写真を示している。上記図2(a)との比較からも理解できるように、ヒロックの発生数は非常に少なく、ヒロックに起因した大きな凹凸は観察されない。有機EL素子において陰極から発光素子層30への電子注入効率の向上は素子の発光効率の向上の観点からも重要であり、本実施形態のよう第1保護膜50を設けることで、ヒロックの発生を確実に抑制でき、陰極と発光素子層30との界面においてヒロックに起因した凹凸や応力などのひずみが発生することを防止して素子の発光効率向上を図ることも可能となる。 However, by forming the first protective film 50 made of CuPc, which is a soft organic compound compared to the inorganic material, between the upper electrode 40 made of Al and the second protective film 60 made of silicon nitride, the first protective film 50 is formed. One protective film 50 can relieve stress (or strain). FIG. 2B shows a photomicrograph showing the surface (2.8 μm × 2.8 μm) when a CuPc layer is interposed between the Al layer and the SiN layer. As can be understood from the comparison with FIG. 2A, the number of hillocks generated is very small, and no large unevenness due to hillocks is observed. In the organic EL element, improvement of the electron injection efficiency from the cathode to the light emitting element layer 30 is also important from the viewpoint of improving the light emission efficiency of the element. By providing the first protective film 50 as in the present embodiment, hillocks are generated. Thus, it is possible to improve the light emission efficiency of the device by preventing the occurrence of distortion such as unevenness and stress due to hillocks at the interface between the cathode and the light emitting device layer 30.
なお、CuPcは、例えば発光素子層30の正孔注入層312の材料としても用いることで、陽極から発光層316に向かう正孔注入障壁効率を低減させることが可能であり、このように発光素子層30にも用いられる材料を採用することで、第1保護膜50を形成するためだけに特別の材料を用意する必要がなく、製造効率の向上にも寄与する。 Note that CuPc can also be used as a material for the hole injection layer 312 of the light emitting element layer 30, for example, to reduce the hole injection barrier efficiency from the anode toward the light emitting layer 316. By adopting the material used also for the layer 30, it is not necessary to prepare a special material only for forming the first protective film 50, which contributes to improvement in manufacturing efficiency.
第1保護膜50は、CuPcの単層構造に限られず、CuPc膜と他の材料からなる膜との多層構造を採用することが可能である。以下、図3を参照し、第1保護膜50の多層構造について説明する。CuPc膜と多層を構成するのに適切な材料として、CuPcと同様に応力緩和機能があり、かつ、発光素子層30の材料、より具体的には、電子輸送層318や、発光層316としても用いられる有機化合物としてアルミキノリノール錯体(Alq3)が挙げられる。 The first protective film 50 is not limited to a single layer structure of CuPc, and a multilayer structure of a CuPc film and a film made of another material can be adopted. Hereinafter, the multilayer structure of the first protective film 50 will be described with reference to FIG. As a material suitable for forming a multilayer with the CuPc film, there is a stress relaxation function similarly to CuPc, and the material of the light emitting element layer 30, more specifically, the electron transport layer 318 and the light emitting layer 316 are also used. An example of the organic compound used is an aluminum quinolinol complex (Alq 3 ).
第1保護膜50の積層順は、図3に示す例では、上部電極40との界面側から順に、Alq3膜(下部第1保護膜)52、CuPc膜(上部第1保護膜)54となっている。第1下部保護膜52及び第1上部保護膜54は、いずれも真空蒸着によって連続形成することが好ましく、また、上部電極40の形成に連続してAlq3を用いて下部第1保護膜52を形成し、続けてCuPcを用いて上部第1保護膜54を形成する。第1保護膜50の積層数は、図3のような2層には限られないが、緻密で被覆性が良くかつ第2保護膜60形成時の環境から下層を保護するため、少なくとも一層は上記CuPcを採用することが必要である。 In the example shown in FIG. 3, the stacking order of the first protective film 50 is an Alq 3 film (lower first protective film) 52, a CuPc film (upper first protective film) 54, in order from the interface side with the upper electrode 40. It has become. Both the first lower protective film 52 and the first upper protective film 54 are preferably formed continuously by vacuum deposition, and the lower first protective film 52 is formed by using Alq 3 in succession to the formation of the upper electrode 40. Then, the upper first protective film 54 is formed using CuPc. The number of laminated first protective films 50 is not limited to two layers as shown in FIG. 3, but is dense and has good coverage and protects the lower layer from the environment when the second protective film 60 is formed. It is necessary to employ the CuPc.
スパッタリングによって形成された電極材料(金属層や導電性透明酸化物層)と、吸湿しやすい有機膜とが接していると、吸湿により有機膜が変形したり変質することで電極材料層から有機膜の剥離が起きやすくなる。ここで、CuPcは高い耐水性を備えるが、上記Alq3はCuPcよりも更に高い耐水性を備えており、このAlq3を用いた膜を下部第1保護膜として、上部電極40との接触界面側に設けることで、上部電極40と第1保護膜との間での剥がれを防止できる。特に、スパッタリング法によってAlなどを用いて上部第2導電層44を形成した場合には、この上部第2導電層44はほとんど吸湿しないため吸湿する膜と接触させると界面での剥離が起き易いが、この剥離を防止できる。そして、Alq3からなる第1下部保護膜52を覆って緻密で被覆性の良いCuPcからなる上部第1保護膜54を積層することで、第2保護膜60形成時のスパッタリング環境やプラズマ環境からより確実に上部電極40及びその下層の発光素子層30より一層確実に保護することが可能となる。 When the electrode material (metal layer or conductive transparent oxide layer) formed by sputtering and an organic film that easily absorbs moisture are in contact with each other, the organic film is deformed or altered by moisture absorption, so that the organic film is transformed from the electrode material layer to the organic film. Peeling easily occurs. Here, CuPc has high water resistance, but the Alq 3 has higher water resistance than CuPc, and a contact interface with the upper electrode 40 is formed using the film using Alq 3 as a lower first protective film. By providing on the side, peeling between the upper electrode 40 and the first protective film can be prevented. In particular, when the upper second conductive layer 44 is formed by sputtering or the like using Al or the like, the upper second conductive layer 44 hardly absorbs moisture. This peeling can be prevented. Then, an upper first protective film 54 made of CuPc that is dense and has good covering properties is laminated so as to cover the first lower protective film 52 made of Alq 3 , so that the sputtering environment and the plasma environment when forming the second protective film 60 are removed. It becomes possible to more reliably protect the upper electrode 40 and the lower light emitting element layer 30 more reliably.
なお、上記第1保護膜50は、上部電極40側から順にAlq3膜、CuPc膜が積層した構造には限られず、例えば、上部電極40の少なくとも表面側の電極材料をスパッタリングではなく真空蒸着法によって形成している場合、逆に上部電極40側にCuPc膜を形成し、その上にAlq3膜を形成してもよい。下部及び上部第1保護膜52、54の厚さは、特に限定されないが、例えば、下部及び上部第1保護膜52、54とも5nm〜100nm程度、例えばそれぞれ30nmの厚さに成膜することで保護機能を発揮できる。 The first protective film 50 is not limited to a structure in which an Alq 3 film and a CuPc film are laminated in order from the upper electrode 40 side. For example, an electrode material on at least the surface side of the upper electrode 40 is not a sputtering method but a vacuum evaporation method. In contrast, the CuPc film may be formed on the upper electrode 40 side, and the Alq 3 film may be formed thereon. The thicknesses of the lower and upper first protective films 52 and 54 are not particularly limited. For example, both the lower and upper first protective films 52 and 54 are formed to a thickness of about 5 nm to 100 nm, for example, 30 nm. The protective function can be demonstrated.
ヒロックの発生度については、上述の図2の比較からも分かるように、本実施形態のようにAl上部電極40と、SiNxの第2保護膜60との間にCuPcの第1保護膜50を設けることによりAl上部電極40でのヒロック発生度を非常に低くできる。このように、ヒロック発生を防止できるため、ヒロックによる第2保護膜60の損傷及び上部電極40と発光素子層30との界面のひずみを防ぎ、高い信頼性と、高い発光効率を実現することが可能である。 As can be seen from the comparison of FIG. 2 described above, as to the degree of hillock generation, the first protective film 50 of CuPc is provided between the Al upper electrode 40 and the second protective film 60 of SiNx as in the present embodiment. By providing, the degree of hillock generation in the Al upper electrode 40 can be made very low. Since hillocks can be prevented in this way, damage to the second protective film 60 due to hillocks and distortion of the interface between the upper electrode 40 and the light emitting element layer 30 can be prevented, and high reliability and high luminous efficiency can be realized. Is possible.
例えば、ヒロック発生の抑制効果は、Al層の上に形成される保護膜におけるピンホール発生の抑制効果、即ち保護膜本来の機能の発揮にもつながる。下記表1は、Alを用いた上部電極40の上に、直接シリコン窒化物からなる保護膜を形成した場合と、本実施形態に係るAlの上部電極40とシリコン窒化膜からなる保護膜(第2保護膜)60との間にCuPcからなる第1保護膜50を形成した場合後に、それぞれ一定期間Al用エッチング液に曝した後におけるピンホールの発生数の比較を示している。 For example, the effect of suppressing the generation of hillocks also leads to the effect of suppressing the generation of pinholes in the protective film formed on the Al layer, that is, the original function of the protective film. Table 1 below shows a case where a protective film made of silicon nitride is directly formed on the upper electrode 40 using Al, and a protective film (first film) made of the Al upper electrode 40 and the silicon nitride film according to the present embodiment. 2 shows a comparison of the number of pinholes generated after the first protective film 50 made of CuPc is formed between the two protective films 60 and after being exposed to the etching solution for Al for a certain period.
表1の結果から明らかなように、CuPcを用いた第1保護膜50を上部電極40とSiNxからなる第2保護膜60との間に介在させることで、ピンホールの発生数は、Alの上に直接シリコン窒化膜を形成した場合のピンホール発生数nに対して4分の1に減少している。第1保護50によりAl層のヒロック等の発生が抑制されることにより、Al上部電極層と第1保護膜50の表面にピンホールが発生することを防止していると理解できる。このように第1保護膜50にピンホールが発生することを抑制できるため、第1保護膜50は被覆性及び密着性よく下層のAl上部電極40を覆い続けることができる。したがって、上部電極40を第2保護膜60の形成環境から保護でき、素子の特性、寿命の改善を図ることが可能となる。 As is clear from the results in Table 1, the number of pinholes generated can be reduced by interposing the first protective film 50 using CuPc between the upper electrode 40 and the second protective film 60 made of SiNx. The number of pinholes generated when a silicon nitride film is directly formed thereon is reduced to a quarter. It can be understood that the generation of pinholes on the surfaces of the Al upper electrode layer and the first protective film 50 is prevented by suppressing the occurrence of hillocks and the like in the Al layer by the first protection 50. Thus, since it can suppress that a pinhole generate | occur | produces in the 1st protective film 50, the 1st protective film 50 can continue covering the lower Al upper electrode 40 with sufficient covering property and adhesiveness. Therefore, the upper electrode 40 can be protected from the formation environment of the second protective film 60, and the characteristics and lifetime of the element can be improved.
[上部電極の構成]
次に、上記第1保護膜50及び第2保護膜60に覆われる上部電極40として、多層構造を採用した場合の具体例について説明する。上部電極40は、Alなどの単独金属層によって形成することができるが、図4に示すように、蒸着法によって形成された上部第1導電層42と、スパッタリング法によって形成された上部第2導電層44とを備え、さらに、上部第1導電層42と上部第2導電層44との層間に、上部第2導電層44よりも下層(ここでは上部第1導電層42及びその下層の発光素子層30)を保護するバッファ層46を備える3層構造を採用することができる。
[Configuration of upper electrode]
Next, a specific example in which a multilayer structure is employed as the upper electrode 40 covered with the first protective film 50 and the second protective film 60 will be described. The upper electrode 40 can be formed of a single metal layer such as Al. As shown in FIG. 4, the upper first conductive layer 42 formed by vapor deposition and the upper second conductive formed by sputtering. And a lower layer than the upper second conductive layer 44 (here, the upper first conductive layer 42 and the light emitting element below the upper first conductive layer 44). A three-layer structure with a buffer layer 46 protecting layer 30) can be employed.
具体的には、発光素子層30のLiFよりなる電子注入層320の上に、これと連続して、真空蒸着法によって上部第1導電層42として、5nm〜50nm程度の厚さ(一例として10nmの厚さ)に形成されたAl層(Al蒸着層)を備える。 Specifically, on the electron injection layer 320 made of LiF of the light emitting element layer 30, a thickness of about 5 nm to 50 nm (as an example, 10 nm as the upper first conductive layer 42 by a vacuum deposition method continuously. An Al layer (Al vapor-deposited layer) formed to a thickness of
上部第1導電層42の上には、連続して、真空蒸着法により5nm〜100nm程度の厚さ(一例として30nmの厚さ)に形成されたCuPcを含む有機層がバッファ層46として形成されている。 On the upper first conductive layer 42, an organic layer containing CuPc formed in a thickness of about 5 nm to 100 nm (for example, a thickness of 30 nm as an example) by a vacuum deposition method is continuously formed as the buffer layer 46. ing.
このバッファ層46の上には、スパッタリング法により、0.2nm〜400nm程度の厚さ、一例として300nmの厚さに金属層として、例えばAlや、Al合金(例えばAlNd)、或いはMo、Ti、Crなどの高融点金属材料やその合金などからなる金属層が上部第2導電層44として採用できる。ここでは、上部第2導電層44として、具体的にはスパッタリングによって形成したAl層を用いている。 On the buffer layer 46, a sputtering method is used to form a metal layer having a thickness of about 0.2 nm to 400 nm, for example, 300 nm, for example, Al, Al alloy (for example, AlNd), Mo, Ti, A metal layer made of a refractory metal material such as Cr or an alloy thereof can be used as the upper second conductive layer 44. Here, as the upper second conductive layer 44, specifically, an Al layer formed by sputtering is used.
上部電極40の各層の厚さは、上部第1導電層42は、蒸着によって形成するので、あまり厚くすると生産性を向上させることができず、薄すぎると蒸着膜の被覆性及び平滑性の低さから必要な領域に均一に形成することができない。したがって、上部第1導電層42は、少なくとも電子注入層320に対し確実に電子の注入が可能な程度の厚さとして、例えば上記のように5nm〜50nm程度の厚さとすることが好ましい。 The thickness of each layer of the upper electrode 40 is such that the upper first conductive layer 42 is formed by vapor deposition. Therefore, if it is too thick, productivity cannot be improved, and if it is too thin, the coverage and smoothness of the deposited film are low. Therefore, it cannot be uniformly formed in a necessary region. Therefore, it is preferable that the upper first conductive layer 42 has a thickness of at least about 5 nm to 50 nm as described above, for example, so that electrons can be reliably injected into at least the electron injection layer 320.
バッファ層46は、その層よりも下側の下層にダメージを与えないように、例えば真空蒸着法によって形成することが好ましいので、生産性を低下させず、かつ後述するような下層の保護などの機能を発揮するのに必要な厚さがあり、また上部電極40全体の抵抗をあまり高めずかつ電子注入機能を損なわない程度の薄さとして、上記のように5nm〜100nm程度の厚さに形成することが好ましい。 The buffer layer 46 is preferably formed by, for example, a vacuum deposition method so as not to damage the lower layer below the layer, so that productivity is not lowered and lower layer protection as described later is performed. The thickness is about 5 nm to 100 nm as described above so that it has a thickness necessary to exert its function, and does not increase the resistance of the entire upper electrode 40 so much and does not impair the electron injection function. It is preferable to do.
上部第2導電層44は、スパッタリング法によって形成しており、被覆性及び均一性が高く、かつ生産性良く比較的厚い層を形成することが可能である。この上部第2導電層44の厚さは、電極としての断線発生や電界集中を防止し、また、電極全体としての抵抗値を低くして発熱や電圧降下などを低減するのに必要な厚さとすることが好適であり、その厚さの設定範囲は、例えば0.2nm〜400nm程度の厚さであるが、用いる金属材料の性質などに応じて厚くしても薄くしてもよい。 The upper second conductive layer 44 is formed by a sputtering method, and it is possible to form a relatively thick layer with high coverage and uniformity and high productivity. The thickness of the upper second conductive layer 44 is the thickness necessary for preventing the occurrence of disconnection and electric field concentration as an electrode, and reducing the resistance value of the entire electrode to reduce heat generation and voltage drop. The thickness setting range is, for example, about 0.2 nm to 400 nm, but it may be thicker or thinner depending on the nature of the metal material used.
以上のようなバッファ層46はその形成時下層に位置する発光素子層30にダメージを与えることを防止する機能を持つ。また、このバッファ層46は、上部第2導電層44のスパッタリングの際に下層を保護するためには、スパッタリングによって全て除去されてしまわないように、緻密で安定な膜であることが好ましい。このような条件を満たす材料として、有機金属錯体、特にキレート錯体化合物であって、上述のようなCuPcなどが好適である。バッファ層46としては、このようなCuPcの他、電子輸送機能を備え、やはりキレート錯体化合物であるAlq3も採用可能であり、層構造は、例えばCuPc又はAlq3の単層構造でも、後述するようにCuPc又はAlqの多層構造でも良い。 The buffer layer 46 as described above has a function of preventing damage to the light emitting element layer 30 located in the lower layer when formed. In order to protect the lower layer when the upper second conductive layer 44 is sputtered, the buffer layer 46 is preferably a dense and stable film so that it is not completely removed by sputtering. As a material that satisfies such conditions, an organometallic complex, particularly a chelate complex compound, such as CuPc as described above, is preferable. As the buffer layer 46, in addition to such CuPc, Alq 3 which is also a chelate complex compound can also be employed, and the layer structure is, for example, a single layer structure of CuPc or Alq 3 , which will be described later. Thus, a multilayer structure of CuPc or Alq may be used.
上部第2導電層44及び上部第1導電層42としてAl層を用いた場合において、両導電層42,44が直接接していると、最上層に位置する上部第2導電層44にAl層などに特有のヒロックが発生した場合、このヒロックに起因して上部第1導電層42の電子注入層320との界面にも変形や応力(ひずみ)が発生してしまう。導電層44と42の間にバッファ層46を設けることで、導電層44、42の間のひずみを緩和でき、ヒロック発生を防止できる。 In the case where an Al layer is used as the upper second conductive layer 44 and the upper first conductive layer 42, if both the conductive layers 42 and 44 are in direct contact with each other, the upper second conductive layer 44 located at the uppermost layer has an Al layer or the like. When a hillock peculiar to is generated, deformation or stress (strain) is also generated at the interface between the upper first conductive layer 42 and the electron injection layer 320 due to the hillock. By providing the buffer layer 46 between the conductive layers 44 and 42, the strain between the conductive layers 44 and 42 can be alleviated and hillock generation can be prevented.
Alの蒸着層である上部第1導電層42の上に、直接Mo等の高融点金属材料をスパッタリング法にて形成して上部第2導電層44とすると、蒸着Al層と比較して緻密であり、熱膨張率や素子駆動時の発熱量の大きいこの上部第2導電層44と上部第1導電層42との間に応力が発生する。しかし、このようなひずみについてもバッファ層46を採用することで緩和可能である。 When a refractory metal material such as Mo is directly formed on the upper first conductive layer 42, which is an Al deposited layer, by sputtering, the upper second conductive layer 44 is denser than the deposited Al layer. In addition, a stress is generated between the upper second conductive layer 44 and the upper first conductive layer 42 which have a large coefficient of thermal expansion and a large amount of heat generated when the element is driven. However, such strain can be alleviated by employing the buffer layer 46.
バッファ層46に採用するCuPcやAlq3は、いずれも電荷輸送性機能を備えているので、上部電極40の中での電荷の移動の妨害程度を低く抑え、バッファ層46の介在による素子の駆動電圧の上昇を低くでき、ひいては有機EL素子の発光効率の向上に寄与することができる。 Since CuPc and Alq 3 employed for the buffer layer 46 all have a charge transporting function, the degree of interference with charge movement in the upper electrode 40 is suppressed to a low level, and the element is driven by the buffer layer 46 interposed. The increase in voltage can be reduced, and as a result, it can contribute to the improvement of the light emission efficiency of the organic EL element.
また、上部電極40として以上のようなバッファ層46を介在させた積層構造を採用し、さらに、この上部電極40のスパッタリングによって形成された上部第2導電層44をCuPcを含む第1保護膜50で覆い、その上からSiNx等からなる第2保護膜で覆う。従って、上部電極40のスパッタリング法による金属表面と第2保護膜60とが直接接することによるヒロック等のひずみの発生を抑制し、第2保護膜60形成時のスパッタやプラズマ環境から上部電極40を保護し、高い発光効率のEL素子であって、長寿命かつ高信頼性のEL素子を実現することができる。 Further, a laminated structure in which the buffer layer 46 is interposed as described above is adopted as the upper electrode 40, and the upper second conductive layer 44 formed by sputtering of the upper electrode 40 is used as the first protective film 50 containing CuPc. And is covered with a second protective film made of SiNx or the like. Therefore, the generation of distortion such as hillocks caused by direct contact between the metal surface of the upper electrode 40 formed by sputtering and the second protective film 60 is suppressed, and the upper electrode 40 is removed from the sputtering or plasma environment when the second protective film 60 is formed. It is possible to realize an EL element which is protected and has high luminous efficiency and has a long lifetime and high reliability.
なお、素子基板上に形成された以上のような構成のEL素子を本実施形態のように第1保護膜50及び第2保護膜60で覆うことで、素子基板10が完成する。図4に示すように、この素子基板の上記素子形成面側に例えば透明ガラス基板などからなる封止基板70をパネル周辺部で接着剤80を用いて接着することで、保護膜に覆われたEL素子は、さらに封止基板によって外界から遮蔽され、水分等の不純物の侵入の防止や、機械的強度の向上を図ることができる。なお、この素子基板10と封止基板70とを素子形成領域周辺部のみで接着し、これによって素子形成領域に構成される空間には、封止時に乾燥窒素を封止したり(乾燥剤を中に配置しても良い)、或いはシリコーン油などの耐水性液体を封入しても良い。さらに、素子基板の素子形成面側(第2保護膜60の表面)の全面に接着性樹脂などを塗布し封止基板を接着してもよい。 The element substrate 10 is completed by covering the EL element having the above configuration formed on the element substrate with the first protective film 50 and the second protective film 60 as in the present embodiment. As shown in FIG. 4, a sealing substrate 70 made of, for example, a transparent glass substrate is adhered to the element forming surface side of the element substrate by using an adhesive 80 at the periphery of the panel, thereby being covered with a protective film. The EL element is further shielded from the outside by a sealing substrate, and can prevent intrusion of impurities such as moisture and improve mechanical strength. The element substrate 10 and the sealing substrate 70 are bonded only at the periphery of the element formation region, and thereby the space formed in the element formation region is sealed with dry nitrogen at the time of sealing (a desiccant is added). Or a water-resistant liquid such as silicone oil may be enclosed. Further, an adhesive resin or the like may be applied to the entire surface of the element substrate on the element formation surface side (the surface of the second protective film 60) to adhere the sealing substrate.
また、素子を覆って第1保護膜50及び第2保護膜60を形成することで、外界からの素子保護及び封止が十分に達成されていれば、第1及び第2保護膜50、60で覆ったEL素子基板をそのままディスプレイパネルなどに利用してもよい。なお、このように封止基板70を接着しない場合には、特に、第2保護膜60はSiNx単層でなく、このSiNx膜を覆って更にAlなどの金属層を形成したり、樹脂などの絶縁性保護高分子材料からなる保護層を積層形成しても良い。封止基板を省略可能な程度に第2保護膜60に素子保護機能があれば、封止基板を省略することで、非常に薄い表示パネルを実現することができる。 In addition, if the first protection film 50 and the second protection film 60 are formed so as to cover the elements, and the element protection and sealing from the outside are sufficiently achieved, the first and second protection films 50 and 60 are achieved. The EL element substrate covered with may be used as it is for a display panel or the like. In the case where the sealing substrate 70 is not bonded in this way, the second protective film 60 is not a SiNx single layer, and a metal layer such as Al is further formed covering the SiNx film, or a resin or the like. A protective layer made of an insulating protective polymer material may be laminated. If the second protective film 60 has an element protection function to such an extent that the sealing substrate can be omitted, a very thin display panel can be realized by omitting the sealing substrate.
以上説明したような構造の有機EL素子では、陽極側から正孔を注入し、陰極側から電子を注入し、注入された正孔及び電子の再結合エネルギにより発光層316中の有機発光材料を励起させ、基底状態に戻る際に得られる光を利用する。ここで、図4に示す有機EL素子では、上部電極40の上部第1導電層42及び上部第2導電層44の両方にそれぞれ、Alやその合金などの光反射性(不透明)の金属材料を用いている。よって、発光層316で得られ、透明な下部電極20に進んだ光はこの下部電極20を透過し(上部電極40側に進んだ光は上部電極40で一旦反射されて下部電極20に進む)、また透明なガラスやプラスチックなどから構成された基板10を透過して外部に射出され視認される。 In the organic EL element having the structure as described above, holes are injected from the anode side, electrons are injected from the cathode side, and the organic light emitting material in the light emitting layer 316 is changed by the recombination energy of the injected holes and electrons. The light obtained when excited and returned to the ground state is used. Here, in the organic EL element shown in FIG. 4, a light-reflective (opaque) metal material such as Al or an alloy thereof is formed on both the upper first conductive layer 42 and the upper second conductive layer 44 of the upper electrode 40. Used. Therefore, the light obtained by the light emitting layer 316 and traveling to the transparent lower electrode 20 is transmitted through the lower electrode 20 (the light traveling to the upper electrode 40 side is once reflected by the upper electrode 40 and proceeds to the lower electrode 20). In addition, the light passes through the substrate 10 made of transparent glass, plastic, or the like and is emitted to the outside for visual recognition.
上述のような有機EL素子を用いて発光表示装置を構成する場合、各画素に、有機EL素子と、この有機EL素子での発光を個別に制御するスイッチ素子として薄膜トランジスタ(TFT)とを設けたいわゆるアクティブマトリクス型表示装置は、高精細で高画質な表示を実現することができる。このようなアクティブマトリクス型表示装置では、基板10と有機EL素子の下部電極20との間、即ち、有機EL素子の形成前に、この有機EL素子を駆動するための画素のTFTが形成されている。そして、図1〜図4で説明したように有機EL素子の下部電極20側から基板を透過して光を射出するいわゆるボトムエミッション型表示装置では、各画素にTFT等が形成されている場合に、このTFTの非形成領域において有機EL素子からの光が基板10から外部に射出されるようにTFT及び有機EL素子がレイアウトされている。 When a light-emitting display device is configured using the organic EL elements as described above, each pixel is provided with an organic EL element and a thin film transistor (TFT) as a switching element for individually controlling light emission from the organic EL element. A so-called active matrix display device can realize high-definition and high-quality display. In such an active matrix display device, a TFT of a pixel for driving the organic EL element is formed between the substrate 10 and the lower electrode 20 of the organic EL element, that is, before the organic EL element is formed. Yes. In the so-called bottom emission type display device that emits light through the substrate from the lower electrode 20 side of the organic EL element as described in FIGS. 1 to 4, when a TFT or the like is formed in each pixel, The TFT and the organic EL element are laid out so that light from the organic EL element is emitted from the substrate 10 to the outside in the TFT non-formation region.
ここで、有機EL素子は、上記ボトムエミッション型に限られず、第2保護膜60側から光を射出するいわゆるトップエミッション型の有機EL素子でもよい。トップエミッション型の有機EL素子(表示装置)の場合、図5のような構成を採用することができる。即ち、上部電極40を透明とし、下部電極20と基板10との間にAl層などの光反射層22を形成しておくことで、発光層316から下部電極側に進んだ光は、下部電極20の下の反射層22で反射させ、上部電極40側から射出させることができる。 Here, the organic EL element is not limited to the bottom emission type, and may be a so-called top emission type organic EL element that emits light from the second protective film 60 side. In the case of a top emission type organic EL element (display device), a configuration as shown in FIG. 5 can be adopted. That is, by making the upper electrode 40 transparent and forming the light reflection layer 22 such as an Al layer between the lower electrode 20 and the substrate 10, the light traveling from the light emitting layer 316 to the lower electrode side 20 can be reflected by the lower reflective layer 22 and emitted from the upper electrode 40 side.
また、上部電極40を陰極として利用する場合には、下部電極20と発光素子層30の構成は上述のボトムエミッション型と同一構造を採用できる(異なる材料を採用しても良い)。この場合、この電子注入層320の上に形成する上部第1導電層42は電子注入機能を発揮させる必要があるため、仕事関数の低い金属を採用する必要がある。金属は通常不透明であるが、例えばAlやその合金、Agやその合金、又はAuなどを採用し、これらを光が透過できる程度に薄く形成するか、又は開口領域を設けて網目や格子状とし開口領域から光を透過可能とする。 Further, when the upper electrode 40 is used as a cathode, the lower electrode 20 and the light emitting element layer 30 can adopt the same structure as the bottom emission type described above (different materials may be used). In this case, since the upper first conductive layer 42 formed on the electron injection layer 320 needs to exhibit an electron injection function, it is necessary to employ a metal having a low work function. The metal is usually opaque, but for example, Al or an alloy thereof, Ag or an alloy thereof, Au, or the like is employed, and these are formed thin enough to transmit light, or an opening region is provided to form a mesh or a lattice. Light can be transmitted from the opening region.
上部第1導電層42は、発光素子層30を保護する観点から上述のように真空蒸着法によって形成することが好ましい。このように光透過可能に構成した上部第1導電層42の上には、CuPcやAlq3やこれらの積層など光透過性のバッファ層46を形成し、このバッファ層42を覆って透明上部第2導電層48としてITOやIZOなどの透明導電性金属酸化物材料を形成する。バッファ層46により上部第1導電層42及びその下層の発光素子層30が保護されているので、上記ITOなどは、例えばその形成方法として一般的なスパッタリング法を用いて十分な厚さに形成することができる。このようにして透明な上部電極40を実現できる。ここで、蒸着による例えばAg層からなる上部第1導電層42の厚さは20nm程度、同様に蒸着によるCuPcからなるバッファ層46は、10nm程度、ITOからなる透明上部第2導電層48は、80nm〜100nm程度の厚さとすればよい。 The upper first conductive layer 42 is preferably formed by vacuum deposition as described above from the viewpoint of protecting the light emitting element layer 30. A light transmissive buffer layer 46 such as CuPc, Alq 3, or a laminate thereof is formed on the upper first conductive layer 42 configured to transmit light in this manner, and the transparent upper first layer is covered with the buffer layer 42. As the second conductive layer 48, a transparent conductive metal oxide material such as ITO or IZO is formed. Since the upper first conductive layer 42 and the underlying light emitting element layer 30 are protected by the buffer layer 46, the ITO or the like is formed to a sufficient thickness by using, for example, a general sputtering method as its formation method. be able to. In this way, the transparent upper electrode 40 can be realized. Here, the thickness of the upper first conductive layer 42 made of, for example, an Ag layer by vapor deposition is about 20 nm. Similarly, the buffer layer 46 made of CuPc by vapor deposition is about 10 nm, and the transparent upper second conductive layer 48 made of ITO is: The thickness may be about 80 nm to 100 nm.
このようにトップエミッション型表示装置の場合においても、もちろん透明導電性金属酸化物からなる上部第2導電層44を覆って少なくともCuPc膜を含む第1保護膜50を真空蒸着法によって形成する。なお、図5の例では、第1保護膜50は、上部第1導電層42側から、CuPcを用いた下部第1保護膜52、上部第1保護膜54の2層構造であり、上部第1保護膜54の上に、基板全体を覆って、スパッタリング法やCVD法などによりSiNxなどからなる第2保護膜60を形成する。このように上部第2導電層44は第1保護膜50によって覆うので、第2保護膜60形成時の環境によって上部第2導電層44がダメージを受けることが防止され、またいずれも無機材料である上部第2導電層44と第2保護膜60との間に、柔らかくかつ緻密で被覆性のよいCuPcを含む第1保護膜50を形成するので、上述のように界面のひずみに起因してEL素子の発光効率が低下したり、第2保護膜60にクラックが発生して保護性能が低下することを確実に防止できる。なお、第1保護膜50として採用されるCuPcの単層又はCuPcとAlq3との積層構造のいずれも光透過性であり、また第2保護膜60として用いられるSiNxも光透過性が高い。従って、上部電極40を光透過性電極としたトップエミッション型表示装置の場合でも、ボトムエミッション型の場合と同様、十分な保護機能を発揮し、かつ素子特性や寿命の向上に寄与できる。 Thus, even in the case of the top emission type display device, of course, the first protective film 50 including at least the CuPc film is formed by vacuum deposition so as to cover the upper second conductive layer 44 made of the transparent conductive metal oxide. In the example of FIG. 5, the first protective film 50 has a two-layer structure including a lower first protective film 52 and an upper first protective film 54 using CuPc from the upper first conductive layer 42 side. A second protective film 60 made of SiNx or the like is formed on the first protective film 54 by covering the entire substrate by sputtering or CVD. Thus, since the upper second conductive layer 44 is covered with the first protective film 50, the upper second conductive layer 44 is prevented from being damaged by the environment when the second protective film 60 is formed, and both are made of an inorganic material. Because the first protective film 50 containing CuPc that is soft, dense, and has good coverage is formed between the upper second conductive layer 44 and the second protective film 60, as described above, the first protective film 50 is caused by the distortion of the interface. It can be surely prevented that the light emitting efficiency of the EL element is reduced or the protective performance is deteriorated due to a crack in the second protective film 60. Note that either a single layer of CuPc or a stacked structure of CuPc and Alq 3 employed as the first protective film 50 is light transmissive, and SiNx used as the second protective film 60 is also highly light transmissive. Therefore, even in the case of a top emission type display device in which the upper electrode 40 is a light transmissive electrode, as in the case of the bottom emission type, a sufficient protective function can be exhibited and the element characteristics and life can be improved.
[バッファ層と第1保護膜]
図6は、第1保護膜50を多層とし、かつ上部電極40中のバッファ層46についても多層とした場合の構成を示している。具体的には、第1保護膜50及びバッファ層46のいずれも2層構造とし、バッファ層46は、上部第1導電層42側がCuPcを用いた第1バッファ層462であり、例えばAlなどのスパッタリングによって形成される上部第2導電層44側がAlq3を用いた第2バッファ層464とする。第1保護膜50は、上部第2導電層44側がAlq3を用いた下部第1保護膜52であり、第2保護膜60側がCuPcを用いた上部第1保護膜54とする。このように上部第2導電層44を挟んで対称的に上下層に第1保護膜50のAlq3膜52と、バッファ層のAlq3膜464が形成されてそれぞれが更にCuPc膜54、462と接している。従って、EL素子を駆動し、例えば上部電極40、特に厚く導電性の高い上部第2導電層44が発熱した場合なども、この導電層44の上下層の熱膨張係数が等しいから、熱膨張係数の差による応力が導電層44の上下面で釣り合う。よって、上部第2導電層44が素子基板側や、第2保護膜60側に一方的に撓む等の変形を防止でき、上部電極40の剥離や亀裂をより確実に防止することができる。したがって、上部電極40の剥離、亀裂箇所から外界の水分などが内部に侵入し発光素子層30がダメージを受け、ダークスポットが広がることを防止できる。
[Buffer layer and first protective film]
FIG. 6 shows a configuration in which the first protective film 50 is multi-layered and the buffer layer 46 in the upper electrode 40 is multi-layered. Specifically, each of the first protective film 50 and the buffer layer 46 has a two-layer structure, and the buffer layer 46 is a first buffer layer 462 using CuPc on the upper first conductive layer 42 side. The upper second conductive layer 44 side formed by sputtering is a second buffer layer 464 using Alq 3 . The first protective film 50 is a lower first protective film 52 using Alq 3 on the upper second conductive layer 44 side, and an upper first protective film 54 using CuPc on the second protective film 60 side. In this way, the Alq 3 film 52 of the first protective film 50 and the Alq 3 film 464 of the buffer layer are symmetrically formed on the upper and lower layers with the upper second conductive layer 44 interposed therebetween, and each of them further includes CuPc films 54 and 462. It touches. Accordingly, even when the EL element is driven and the upper electrode 40, in particular, the thick and highly conductive upper second conductive layer 44 generates heat, the thermal expansion coefficients of the upper and lower layers of the conductive layer 44 are equal. The stress due to the difference is balanced between the upper and lower surfaces of the conductive layer 44. Therefore, it is possible to prevent the upper second conductive layer 44 from being deformed unilaterally to the element substrate side or the second protective film 60 side, and to prevent the upper electrode 40 from peeling or cracking more reliably. Therefore, it is possible to prevent the outside light from entering the inside of the upper electrode 40 from peeling or cracking to damage the light emitting element layer 30 and spreading the dark spots.
[パネル周辺部]
次に、本実施形態に係るELパネルの周辺部の構成について上記図6と、図7を参照して説明する。なお、図7は、図6のようなELパネル周辺部の平面構成を概念的に示している。
[Panel periphery]
Next, the configuration of the peripheral part of the EL panel according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 6 and FIG. FIG. 7 conceptually shows a planar configuration of the periphery of the EL panel as shown in FIG.
図6に示すパネルは各画素にTFTを備えたアクティブマトリクス型であり、TFTに接続され画素毎に個別形状に形成された下部電極20の端部は、平坦化絶縁層24で覆われている。パネル表示領域の最外位置にある画素の下部電極20についてもその端部は上記平坦化絶縁層24で覆われている。発光素子層30は、この例では、発光層316を除く他の層(312、314、318、320)が、平坦化絶縁層24を乗り越えるようにして各画素に対して共通で形成され、また、表示領域の端部では、複数の画素で共通で形成される発光素子層30の各層は、少なくとも平坦化絶縁層24の上まで形成されている。図6の例では平坦化絶縁層24の表示領域の端部より更に外側まで形成されている。 The panel shown in FIG. 6 is an active matrix type in which each pixel is provided with a TFT, and the end of the lower electrode 20 connected to the TFT and formed in an individual shape for each pixel is covered with a planarization insulating layer 24. . The end portion of the lower electrode 20 of the pixel at the outermost position of the panel display region is also covered with the planarization insulating layer 24. In this example, the light emitting element layer 30 is formed in common for each pixel so that other layers (312 314 318 320) excluding the light emitting layer 316 get over the planarization insulating layer 24, and In the end portion of the display region, each layer of the light emitting element layer 30 formed in common for a plurality of pixels is formed at least up to the planarization insulating layer 24. In the example of FIG. 6, the planarization insulating layer 24 is formed further to the outside than the end of the display area.
発光層316として白色発光材料を用いた場合には、各画素に対応するカラーフィルタなどを設け、発光層316は図6の発光素子層30の他の構成層と同様に複数の画素に共通で形成することも可能である。また、有機EL素子の特性や、採用する有機材料などに応じ、発光層316以外の特定の層、又は全層を画素毎に独立したパターンに形成する場合もある。 When a white light-emitting material is used for the light-emitting layer 316, a color filter or the like corresponding to each pixel is provided, and the light-emitting layer 316 is common to a plurality of pixels like the other constituent layers of the light-emitting element layer 30 in FIG. It is also possible to form. In addition, a specific layer other than the light emitting layer 316 or the entire layer may be formed in an independent pattern for each pixel depending on the characteristics of the organic EL element, the organic material to be used, and the like.
いずれの場合においても、発光素子層30は、画素が配置される表示部の端部付近まで形成されており、この表示部端部付近で、発光素子層30は外界などからの水分の侵入などを受ける可能性が高くなっている。 In any case, the light emitting element layer 30 is formed up to the vicinity of the end of the display portion where the pixels are arranged. In the vicinity of the end of the display portion, the light emitting element layer 30 enters moisture from the outside or the like. Is more likely to receive.
しかし、図6及び図7に示す例では、パネル周辺部において、まず、上部電極40を発光素子層30の形成領域よりも外側まで形成し、発光素子層30の終端部の側面をこの上部電極層で覆っている。具体的には、発光素子層30の表示領域端部を覆うように、発光表示素子層30よりも外側まで広がるパターンで上部第1導電層42を形成する。このパターンは、上述のように、上部第1導電層42を真空蒸着で形成する場合に、発光素子層30の形成範囲よりも外側まで開口したメタルマスクなどを用いることで得ることができる。 However, in the example shown in FIGS. 6 and 7, the upper electrode 40 is first formed to the outside of the region where the light emitting element layer 30 is formed in the periphery of the panel, and the side surface of the terminal portion of the light emitting element layer 30 is formed on the upper electrode. Covered with layers. Specifically, the upper first conductive layer 42 is formed in a pattern extending to the outside of the light emitting display element layer 30 so as to cover the display region end of the light emitting element layer 30. As described above, this pattern can be obtained by using a metal mask or the like that opens to the outside of the formation range of the light emitting element layer 30 when the upper first conductive layer 42 is formed by vacuum deposition.
次に、この上部第1導電層42の上に、第1バッファ層462と第2バッファ層464とを連続し、上部第1導電層42のマスクよりも開口パターンの小さいマスクを用いて成膜する。よって、バッファ層46は上部第1導電層42の端部よりも内側で終端するパターンとする。ここで、第2バッファ層464にはAlq3を用いており、このAlq3の第2バッファ層464は、第1バッファ層462の端部を覆うように、つまり第1バッファ層462よりも大きく形成する。これにより、CuPcを用いた第1バッファ層462よりも耐湿性に優れた第2バッファ層464が第1バッファ層462を完全に覆い、その上に形成される上部第2導電層44と第1バッファ層462とが接触する領域がなく、吸湿による変形などにより上部第2導電層44と第1バッファ層462とが剥離することが防がれている。なお、第1バッファ層462と第2バッファ層464は同一のマスクを用いて形成することも可能であり、この場合、第2バッファ層464の形成時には、第1バッファ層462の形成時よりも、素子基板と蒸着源の間に配置されるマスクの位置を蒸着源側にずらし、第2バッファ層464の形成パターンを第1バッファ層462よりも大きくする。 Next, the first buffer layer 462 and the second buffer layer 464 are continuously formed on the upper first conductive layer 42 using a mask having an opening pattern smaller than that of the upper first conductive layer 42. To do. Therefore, the buffer layer 46 has a pattern that terminates inside the end portion of the upper first conductive layer 42. Here, the second buffer layer 464 is used to Alq 3, the second buffer layer 464 of the Alq 3 so as to cover the end portion of the first buffer layer 462, that is greater than the first buffer layer 462 Form. As a result, the second buffer layer 464, which has better moisture resistance than the first buffer layer 462 using CuPc, completely covers the first buffer layer 462, and the upper second conductive layer 44 and the first second conductive layer 44 formed thereon are formed. There is no region in contact with the buffer layer 462, and the upper second conductive layer 44 and the first buffer layer 462 are prevented from peeling off due to deformation due to moisture absorption. Note that the first buffer layer 462 and the second buffer layer 464 can be formed using the same mask. In this case, the second buffer layer 464 is formed more than the first buffer layer 462 is formed. The position of the mask disposed between the element substrate and the vapor deposition source is shifted to the vapor deposition source side so that the formation pattern of the second buffer layer 464 is larger than that of the first buffer layer 462.
第2バッファ層464の上には、そのパターンよりも大きく、かつ既に形成している上部第1導電層42とほぼ同じ大きさのパターンに、スパッタリングによって上部第2導電層44を形成する。バッファ層46よりも上部第1及び第2導電層42,44を大きくすることで、上部第1及び第2導電層42,44の終端位置より内側でバッファ層46が終端し、パネル周辺部で上部第1導電層42と上部第2導電層44とを直接接触させ、電気的にも導通させることができる。 On the second buffer layer 464, the upper second conductive layer 44 is formed by sputtering in a pattern that is larger than the pattern and substantially the same size as the upper first conductive layer 42 that has already been formed. By making the upper first and second conductive layers 42 and 44 larger than the buffer layer 46, the buffer layer 46 is terminated inside the end positions of the upper first and second conductive layers 42 and 44, and at the periphery of the panel. The upper first conductive layer 42 and the upper second conductive layer 44 can be brought into direct contact and can be electrically connected.
このため、第1及び第2導電層42,44の層間に、電荷輸送性はあるが、金属材料と比較して高抵抗の有機金属錯体材料などを用いたバッファ層46を挿入した構造を採用しても、発光素子層30に接して電荷(ここでは電子)を注入する上部第1導電層42に対し、十分な電力を供給することが可能となる。なお、上部第1導電層42と上部第2導電層44は、パネル上に形成された端子を介して、図示しない外部電源(Vc)に接続される。 For this reason, a structure is employed in which a buffer layer 46 using an organometallic complex material or the like having a high charge resistance compared to a metal material is inserted between the first and second conductive layers 42 and 44. Even so, sufficient power can be supplied to the upper first conductive layer 42 in contact with the light emitting element layer 30 and injecting charges (here, electrons). The upper first conductive layer 42 and the upper second conductive layer 44 are connected to an external power source (Vc) (not shown) via terminals formed on the panel.
バッファ層46(462,464)は、下層の上部第1導電層42及び発光素子層30の両方を保護する上で、少なくとも下層に発光素子層30が形成されている領域と、その終端部の上方とを完全に覆って形成していることが必要である。なお、上部第1導電層42は、上部第2導電層44のスパッタリング成膜環境に曝されても、両導電層間で電気的接続を確保することは可能であり、発光素子層30が下層に存在しない表示部の端部付近では、バッファ層46が上部第1及び第2導電層42,44の間に介在しなくても良い。上部第1導電層42と上部第2導電層44との接触距離は、例えば300μm程度あれば十分な電気的接続がとれ、バッファ層46は、上部第1導電層42の終端位置から300μm程度内側で終端させる。 The buffer layer 46 (462, 464) protects both the lower upper first conductive layer 42 and the light emitting element layer 30, and at least a region where the light emitting element layer 30 is formed in the lower layer and a terminal portion thereof. It is necessary to completely cover the upper part. Even if the upper first conductive layer 42 is exposed to the sputtering film formation environment of the upper second conductive layer 44, it is possible to ensure electrical connection between the two conductive layers, and the light emitting element layer 30 is disposed in the lower layer. The buffer layer 46 may not be interposed between the upper first and second conductive layers 42 and 44 in the vicinity of the edge of the display portion that does not exist. If the contact distance between the upper first conductive layer 42 and the upper second conductive layer 44 is, for example, about 300 μm, a sufficient electrical connection can be obtained, and the buffer layer 46 is located about 300 μm from the end position of the upper first conductive layer 42. Terminate with.
上部電極40の形成後、連続して真空蒸着により該上部電極40を覆うように第1保護膜50を形成する。第1保護膜50は、上部第1及び第2導電層42,44のパターンより大きく形成するが、少なくとも、ほぼ同一位置で終端する上部第1及び第2導電層42,44の側面を覆うことが必要であり、外部からの水分等の侵入防止や、第2保護膜60の形成時の環境から上部電極40をより確実に保護するため、上記上部第1及び第2導電層42,44の側面位置よりも外側まで形成する。従って、第1保護膜50は、下部電極20の下に形成されておりパネル周辺部において第1保護膜50の形成時に最上面に露出している平坦化絶縁層18と直接接することとなる。 After the formation of the upper electrode 40, the first protective film 50 is formed so as to cover the upper electrode 40 continuously by vacuum deposition. The first protective film 50 is formed larger than the pattern of the upper first and second conductive layers 42 and 44, but covers at least the side surfaces of the upper first and second conductive layers 42 and 44 that terminate at substantially the same position. In order to prevent moisture from entering from the outside and to more reliably protect the upper electrode 40 from the environment when the second protective film 60 is formed, the upper first and second conductive layers 42 and 44 are It forms to the outside from the side position. Accordingly, the first protective film 50 is formed under the lower electrode 20 and is in direct contact with the planarization insulating layer 18 exposed on the uppermost surface when the first protective film 50 is formed in the periphery of the panel.
第1保護膜50は、図6の例では、上述のように上部電極40側から順に下部第1保護膜(Alq3膜)52、上部第1保護膜(CuPc膜)54が積層されて構成されている。この下部及び上部第1保護膜52,54のパターンの互いの大きさの関係は、第1保護膜50として上部電極40を完全に覆えば特に限定されない。しかし、少なくとも、Alq3膜52よりは吸湿性の高いCuPc膜54が、スパッタリングにより形成された上部第2導電層44と接触し、吸湿によりCuPc膜54が変形して上部第2導電層44との界面で剥離が発生することを確実に防止するため、必ず上部第2導電層44とCuPc膜54との間にAlq3膜が介在していることが好適である。従って、第1保護膜50を上部電極40より十分大きく形成していれば特に問題はないものの、Alq3を用いた下部第1保護膜52のパターンより多少CuPcを用いた上部第1保護膜54のパターンを小さく形成すればより確実である。 In the example of FIG. 6, the first protective film 50 is configured by laminating the lower first protective film (Alq 3 film) 52 and the upper first protective film (CuPc film) 54 sequentially from the upper electrode 40 side as described above. Has been. The relationship between the sizes of the patterns of the lower and upper first protective films 52 and 54 is not particularly limited as long as the upper electrode 40 is completely covered as the first protective film 50. However, at least the CuPc film 54 having higher hygroscopicity than the Alq 3 film 52 comes into contact with the upper second conductive layer 44 formed by sputtering, and the CuPc film 54 is deformed by moisture absorption, so that the upper second conductive layer 44 and It is preferable that an Alq 3 film is always interposed between the upper second conductive layer 44 and the CuPc film 54 in order to reliably prevent peeling at the interface. Therefore, although there is no particular problem if the first protective film 50 is formed to be sufficiently larger than the upper electrode 40, the upper first protective film 54 using CuPc is slightly more than the pattern of the lower first protective film 52 using Alq 3. It is more reliable if the pattern is made small.
第1保護膜50を覆う基板全面には、ここではプラズマCVDによりSiNxの第2保護膜60を形成する。従って、パネルの最も外側まで第2保護膜60が形成されている。なお、電極や信号線などを外部と接続する必要のある位置では、第2保護膜60まで形成した後、この第2保護膜60,第1保護膜50をエッチング除去すればよい。 Here, a SiNx second protective film 60 is formed on the entire surface of the substrate covering the first protective film 50 by plasma CVD. Therefore, the second protective film 60 is formed up to the outermost side of the panel. Note that, at positions where electrodes, signal lines, and the like need to be connected to the outside, the second protective film 60 and the first protective film 50 may be removed by etching after the second protective film 60 is formed.
以上のように、第1保護膜50で上部電極40を完全に覆った上で、第2保護膜60を基板のほぼ全面を覆うように形成することで、上部電極40をその上面及び側面から保護できる。また、この第1及び第2保護膜50,60に加え、さらに、上部電極40を多層構造として間にバッファ層46を介在させることで、素子の発光効率及び信頼性を改善し、また、発光素子層への水分や酸素の侵入をより確実に防止して素子寿命を更に延ばすことを可能とする。また、第1保護膜50とバッファ層46を上部第2導電層44に対して対称的な多層構造とすることで上述のように上部第2導電層44の変形を防止できる。 As described above, after the upper electrode 40 is completely covered with the first protective film 50, the second protective film 60 is formed so as to cover almost the entire surface of the substrate, so that the upper electrode 40 is formed from the upper surface and side surfaces thereof. Can protect. Further, in addition to the first and second protective films 50 and 60, the upper electrode 40 is formed in a multilayer structure, and the buffer layer 46 is interposed therebetween, thereby improving the light emission efficiency and reliability of the device, and emitting light. It is possible to more reliably prevent moisture and oxygen from entering the element layer and further extend the element life. In addition, since the first protective film 50 and the buffer layer 46 have a symmetric multilayer structure with respect to the upper second conductive layer 44, the deformation of the upper second conductive layer 44 can be prevented as described above.
なお、図6に示すようにEL素子の下部電極20の下には、平坦化絶縁層18が形成されており、この平坦化絶縁層18は、かつ下部電極20の端部を覆って形成される平坦化絶縁層24と同様のアクリル系樹脂などが用いられている。そして、上記第1保護膜50及び第2保護膜60は、パネル周辺部においてこの平坦化絶縁層18と接し、EL素子をこの平坦化絶縁層18と第1及び第2保護膜50,60で完全に覆って封止している。平坦化絶縁層18の吸湿性が問題となる場合には、例えばパネル周辺部の手前(例えば封止基板により封止位置)で平坦化絶縁層18を終端させる。 As shown in FIG. 6, a planarization insulating layer 18 is formed under the lower electrode 20 of the EL element, and the planarization insulating layer 18 is formed so as to cover the end of the lower electrode 20. The same acrylic resin as that of the planarization insulating layer 24 is used. The first protective film 50 and the second protective film 60 are in contact with the planarization insulating layer 18 at the periphery of the panel, and the EL element is connected to the planarization insulating layer 18 and the first and second protective films 50 and 60. It is completely covered and sealed. When the hygroscopicity of the planarization insulating layer 18 becomes a problem, for example, the planarization insulating layer 18 is terminated before the panel peripheral portion (for example, a sealing position by a sealing substrate).
これによりパネル周辺部では、平坦化絶縁層18の下に形成され、下層側からSiNx膜、SiO2膜の積層により構成されている層間絶縁膜16の表面を露出させ、この層間絶縁膜16の表面を第1保護膜50及び第2保護膜50,60で完全に覆うようにしても良い。ここで、基板10の上には下からSiN膜とSiO2膜の積層構造のバッファ層2が形成され、バッファ層2の上の所定位置には、TFTの能動層を構成する例えばレーザアニールによって多結晶化された結晶性シリコン層4が形成されている。この結晶性シリコン層4を覆って下層から順にSiO2膜、SiNx膜の積層構造のゲート絶縁膜6が形成されており、TFTの非形成領域では、このゲート絶縁膜6の上に層間絶縁膜16が形成されている。従って、上記のようにパネル周辺部で平坦化絶縁層18を除去して層間絶縁膜16を直接第1保護膜50と第2保護膜60が覆う構成を採用した場合、TFT及びEL素子の各層が全てSiO2又はSiNxの無機膜でその周囲が封止された構造となり、水や酸素などの基板側から、外界側からの侵入がより確実に防止される。 As a result, in the peripheral portion of the panel, the surface of the interlayer insulating film 16 formed under the planarization insulating layer 18 and composed of a stack of the SiNx film and the SiO 2 film is exposed from the lower layer side. The surface may be completely covered with the first protective film 50 and the second protective films 50 and 60. Here, a buffer layer 2 having a laminated structure of a SiN film and a SiO 2 film is formed on the substrate 10 from below, and a predetermined position on the buffer layer 2 is formed by, for example, laser annealing that constitutes an active layer of the TFT. A polycrystallized crystalline silicon layer 4 is formed. A gate insulating film 6 having a laminated structure of SiO 2 film and SiNx film is formed in order from the lower layer so as to cover the crystalline silicon layer 4, and an interlayer insulating film is formed on the gate insulating film 6 in the TFT non-formation region. 16 is formed. Therefore, when the structure in which the planarization insulating layer 18 is removed at the peripheral portion of the panel and the interlayer insulating film 16 is directly covered with the first protective film 50 and the second protective film 60 as described above is employed, each layer of the TFT and EL element is used. Are all made of an inorganic film of SiO2 or SiNx and the periphery thereof is sealed, so that intrusion of water, oxygen and the like from the substrate side from the substrate side can be prevented more reliably.
2 バッファ層、4 TFT能動層、6 ゲート絶縁膜、8 ゲート電極、10 基板、14 ゲート絶縁膜、16 層間絶縁膜、18,24 平坦化絶縁層、20 下部電極、22 反射層、30 発光素子層、40 上部電極、42 上部第1導電層、44 上部第2導電層、46 バッファ層、50 第1保護膜、52 下部第1保護膜、54 上部第1保護膜、60 第2保護膜、462 第1バッファ層、464 第2バッファ層、312 正孔注入層、314 正孔輸送層、316 発光層、318 電子輸送層、320 電子注入層。 2 buffer layer, 4 TFT active layer, 6 gate insulating film, 8 gate electrode, 10 substrate, 14 gate insulating film, 16 interlayer insulating film, 18, 24 planarizing insulating layer, 20 lower electrode, 22 reflective layer, 30 light emitting element Layer, 40 upper electrode, 42 upper first conductive layer, 44 upper second conductive layer, 46 buffer layer, 50 first protective film, 52 lower first protective film, 54 upper first protective film, 60 second protective film, 462 1st buffer layer, 464 2nd buffer layer, 312 Hole injection layer, 314 Hole transport layer, 316 Light emitting layer, 318 Electron transport layer, 320 Electron injection layer.
Claims (12)
前記上部電極を覆って銅フタロシアニン誘導体を含む第1保護膜が形成され、
前記第1保護膜を覆って第2保護膜が形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 An electroluminescence device comprising a light emitting device layer containing a light emitting material between a lower electrode and an upper electrode,
A first protective film including a copper phthalocyanine derivative is formed to cover the upper electrode;
An electroluminescence element, wherein a second protective film is formed to cover the first protective film.
前記上部電極は、少なくともその前記第1保護膜との界面側がAlを含む金属材料であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 The electroluminescent device according to claim 1,
The electroluminescent element according to claim 1, wherein at least an interface side of the upper electrode with the first protective film is a metal material containing Al.
前記第2保護膜は、少なくとも前記第1保護膜との界面側において、化学気相成長又はスパッタリング法によって形成された水分ブロック膜を備えることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 The electroluminescent device according to claim 1 or 2,
The electroluminescent element, wherein the second protective film includes a moisture block film formed by chemical vapor deposition or sputtering at least on the interface side with the first protective film.
前記第2保護膜は、少なくとも前記第1保護膜との界面側において、シリコン原子と窒素原子を含む無機膜又はシリコン原子と酸素原子を含む無機膜又はアルミニウム原子と窒素原子を含む無機膜又はアルミニウム原子と酸素原子を含む無機膜を備えることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 In the electroluminescent element of any one of Claims 1-3,
The second protective film is an inorganic film containing silicon atoms and nitrogen atoms, an inorganic film containing silicon atoms and oxygen atoms, an inorganic film containing aluminum atoms and nitrogen atoms, or aluminum at least on the interface side with the first protective film. An electroluminescent device comprising an inorganic film containing atoms and oxygen atoms.
前記第1保護膜は、
前記第2保護膜との界面側に形成され、銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含む第1層と、
前記上部電極との界面側に形成され、アルミキノリノール錯体誘導体化合物を含む第2層とを備えることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 In the electroluminescent element as described in any one of Claims 1-4,
The first protective film includes
A first layer formed on an interface side with the second protective film and containing a copper phthalocyanine complex derivative compound;
An electroluminescence element comprising: a second layer formed on an interface side with the upper electrode and containing an aluminum quinolinol complex derivative compound.
前記発光素子層の前記上部電極との接触界面側には電荷注入層が形成され、
前記上部電極は、前記発光素子層の前記電荷注入層側から、蒸着法によって形成された上部第1導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第2導電層とを備え、さらに前記上部第1導電層と前記上部第2導電層との層間には、少なくとも前記上部第1導電層を保護するバッファ層を備えることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 In the electroluminescent element of any one of Claims 1-5,
A charge injection layer is formed on the contact interface side of the light emitting element layer with the upper electrode,
The upper electrode includes an upper first conductive layer formed by a vapor deposition method and an upper second conductive layer formed by a sputtering method from the charge injection layer side of the light emitting element layer, and further includes the upper first conductive layer. An electroluminescence device comprising a buffer layer protecting at least the upper first conductive layer between a conductive layer and the upper second conductive layer.
前記エレクトロルミネッセンス素子の前記上部電極は、前記発光素子層側から、蒸着法によって形成された上部第1導電層と、スパッタリング法によって形成された上部第2導電層とを備え、さらに前記上部第1導電層と前記上部第2導電層との層間に、バッファ層を備え、
前記表示領域の周辺部において、前記上部電極の各層は、前記発光素子層の終端部を覆って該発光素子層より外側まで延在して形成され、
かつ、前記バッファ層は、前記上部第1導電層及び前記上部第2導電層の終端位置よりも内側で終端し、前記上部第1導電層及び前記上部第2導電層は終端部付近で互いに直接接され、
前記上部第2導電層の形成領域全体を覆って耐スパッタリング性又は耐プラズマ性のいずれか又は両方を有する有機化合物を含む第1保護膜が形成され、
前記第1保護膜の上には前記素子の形成領域全体を覆うように第2保護膜が形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。 An electroluminescence panel comprising a plurality of electroluminescence elements provided in a display region with a light emitting element layer containing a light emitting material between a lower electrode and an upper electrode,
The upper electrode of the electroluminescence element includes, from the light emitting element layer side, an upper first conductive layer formed by a vapor deposition method and an upper second conductive layer formed by a sputtering method. A buffer layer is provided between the conductive layer and the upper second conductive layer,
In the periphery of the display area, each layer of the upper electrode is formed to extend to the outside of the light emitting element layer, covering the terminal part of the light emitting element layer,
In addition, the buffer layer is terminated inside the end positions of the upper first conductive layer and the upper second conductive layer, and the upper first conductive layer and the upper second conductive layer are directly connected to each other near the end portion. Touched,
A first protective film including an organic compound having either or both of sputtering resistance and plasma resistance is formed to cover the entire formation region of the upper second conductive layer;
An electroluminescence panel, wherein a second protective film is formed on the first protective film so as to cover the entire formation region of the element.
前記バッファ層は、前記上部第2導電層との界面側に形成された前記銅フタロシアニン誘導体化合物を含む第1バッファ層と、前記上部第1導電層との界面側に形成されたアルミキノリノール錯体誘導体化合物を含む第2バッファ層と、を有し、
前記第2バッファ層は、前記第1バッファ層と前記上部第2導電層との間に形成され、前記表示領域の周辺部に該第2バッファ層は、前記第1バッファ層の終端部よりも外側まで延在し、該第1バッファ層の終端部を覆っていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。 In the electroluminescent panel according to claim 8 or 9,
The buffer layer includes a first buffer layer including the copper phthalocyanine derivative compound formed on the interface side with the upper second conductive layer, and an aluminum quinolinol complex derivative formed on the interface side with the upper first conductive layer. A second buffer layer containing a compound,
The second buffer layer is formed between the first buffer layer and the upper second conductive layer, and the second buffer layer is formed at a peripheral portion of the display area than an end portion of the first buffer layer. An electroluminescence panel, which extends to the outside and covers a terminal portion of the first buffer layer.
前記第1保護膜は、積層構造を有し、前記上部第2導電層との界面側に前記アルミキノリノール錯体誘導体化合物を含む下部第1保護膜が形成され、前記第2保護膜との界面側に前記銅フタロシアニン錯体誘導体化合物を含む上部第2保護膜が形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネル。 The electroluminescence panel according to claim 10,
The first protective film has a laminated structure, a lower first protective film including the aluminum quinolinol complex derivative compound is formed on an interface side with the upper second conductive layer, and an interface side with the second protective film And an upper second protective film containing the copper phthalocyanine complex derivative compound.
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