专利名称：El器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电致发光(EL)器件，尤其涉及对于抗湿性和阻气性方面的改善。
本发明还涉及制造这种EL器件的方法。
背景技术：
迄今为止，由于电致发光器件具备自发光功能且能够提供高亮度屏幕，因此诸如无机或有机的电致发光器件作为薄、质轻的便携式设备或照明装置的显示设备已被广泛地投入实际应用。该EL器件具有以下结构在基体上形成一种EL部件，所述EL部件具有一对电极层，其中至少一层构成了透明电极，并且还具有插放在电极层之间的光发射层。
就这种类型的EL器件而言，其光发射层或电极层很可能由于氧气或其他气体、水分等的侵入而受到破坏，使图象质量变差或缩短寿命。为了解决这个问题，有人建议在EL部件表面覆盖一层保护膜来避免例如来自外部的氧气或其他气体、水分等的侵入。
例如，JP2002-222691A公开了一项技术，用于将聚硅氮烷施涂于EL部件的表面来形成硅膜或硅基的膜作为保护膜。此外，JP3170542B公开了一种有机EL部件，在其表面通过等离子CVD和类似方法形成无机无定形膜作为防护膜，该无机无定形膜选自α-Si膜、α-SiC膜、α-SiN膜和α-C膜。
此外，JP2003-118030A公开了一种EL器件，其通过干法在有机基材表面形成气体阻隔层、并且在气体阻隔层的表面上通过湿法形成由含聚硅氮烷组合物的固化物质的固化物质层、并且将上述基材安置在EL部件的表面之上来制备。
然而，如果旨在像JP2002-222691A中所提出的以直接在EL部件的表面施涂聚硅氮烷来形成硅膜等，那么该EL部件的电极层或光发射层会处于被所使用的聚硅氮烷溶液中的溶剂所破坏的危险之中。在如JP3170542B中所提出的由等离子CVD等方法来形成膜的情况下，上述由等离子CVD法所形成的膜的覆盖力有限。例如，如果有外部物质存在于EL部件的表面，则该外部物质很难被无机无定形膜完全覆盖，而未被覆盖的部分就会导致氧气或其他气体、湿气等的侵入。像这样在EL部件中氧气或其他气体、湿气等的侵入会导致光发射层劣化，引起会随时间而增长的暗点。
此外，假如像JP2003-118030A中所提及的，在有机基材的表面形成气体阻隔层和固化物质层，并将基材置于EL部件的表面，会产生以下问题。那就是，上述方案会因拥有更大厚度使EL器件结构及其生产工艺变复杂。
发明内容
本发明旨在解决上述存在于传统技术中固有的问题，因而本发明的一个目的是提供一种EL器件，尽管其结构简单但能够避免由氧气或其他气体、湿气等侵入而造成的任何劣化，而不损坏EL部件。
本发明的另一个目的是提供制备这种EL器件的方法。
一种按照本发明的EL器件，包括基体；形成于基体表面的EL部件，其包括至少一个第一电极层、光发射层和第二电极层；通过干法制备的形成于EL部件表面用以覆盖EL部件的第一保护膜；和形成于第一保护膜的表面、通过湿法制备的第二保护膜，其适合于覆盖第一保护膜未完全覆盖的部分。
一种制备本发明所述EL器件的方法，包括以下步骤形成EL部件，其包括在基体表面上的至少一个第一电极层、光发射层和第二电极层；通过干法于EL部件表面上形成用以覆盖EL部件的第一保护膜；以及通过湿法将聚硅氮烷沉积于第一保护膜的表面以形成第二保护膜。
更具体地讲，通过干法使第一保护膜直接形成于EL部件的表面，通过湿法进一步使聚硅氮烷在第一保护膜的表面上形成第二保护膜。如此形成的第一和第二保护膜可以保护EL部件，使其在不损坏EL部件的情况下不因氧气或其他气体、湿气的侵入而劣化。
附图1是显示本发明一个实施方案的EL器件结构的剖视图；附图2是显示EL器件的主要部分的放大的剖视图，在此部分外来物质存在于EL部件上；附图3是在高温或高湿度条件下，评估作为比较实施例的EL部件时，说明暗点随所经过时间增大的曲线图。
具体实施例方式
下面，将参照附图具体描述本发明方案。
附图1是显示本发明实施方案的EL器件结构的剖视图。EL部件2形成于透明玻璃基体1上。该EL部件2包括形成于玻璃基体层1上的作为第一电极层的阳极3；形成于阳极3上的有机光发射层4；和形成于有机光发射层4上的作为第二电极层的阴极5。第一保护膜6形成于EL部件2的表面以覆盖部件2。第二保护膜7进一步的形成于第一保护膜6的表面来覆盖膜6。
玻璃基体1可以由任何透射或半透射可见光的材料形成。除玻璃之外，也可使用满足这种条件的塑料。该EL部件2的阳极3只需在作为电极使用时至少对可见光是透射或半透射的。例如，ITO可以被用作上述材料。有机光发射层4由含有至少任何一种已知的有机光放射物质(如Alq3或DCM)的材料所制成。一个或多个层(如电子传送层和空穴传送层)可以适当的形成于电极之间，这些层用于常规的有机EL器件。相应的层适当地由任何已知的材料形成。阴极5只需用作电极同时表现出至少对可见光的反射性。例如，金属如Al、Cr或Mo、Al合金、或Al/Mo层压材料可以用于此。每层可以由任何已知的薄膜成型法形成，如真空沉积。
第一保护膜6由干法制备的硅化合物形成，例如，硅的氮化物、硅的氧氮化物，优选厚度为0.1-5μm。
进一步的，由聚硅氮烷通过湿法制备的、具备0.01-2μm厚度的SiO2膜作为第二保护膜7。在本说明书中，术语“聚硅氮烷”包括聚硅氮烷的衍生物，其中键连到硅原子上的氢原子部分的被烷基等取代，在烷基，特别是具有低分子量的甲基基团存在的情况下，SiO2膜与作为基础的第一保护膜之间的粘附力提高了，并表现出柔韧性。因此，即使在SiO2膜做得厚的情况下，也能防止裂纹的生成。对于烷基基团，优选采用具有1-4个碳原子的烷基。并且，聚硅氮烷可以处于一部分未反应的半干状态。
在这样结构的EL器件中，光发射表面相当于玻璃基体1的基准面，该基准面与另一个在其上形成EL部件2的基准面相对。即光从有机光发射层4射出直接进入或被阴极5反射后非直接的进入阳极3，然后穿过玻璃基体1并从其中射出。
接着，论述制备上述EL器件的方法。首先，阳极3、有机光发射层4和阴极5以规定的顺序，并通过任何已知的薄膜成型法(如真空沉积)在玻璃基体1的表面上层叠以形成EL部件2。
随后，玻璃基体1连同EL部件2被转移至在真空或惰气气氛下的等离子CVD装置的箱室中。第一保护膜6通过等离子CVD形成于阴极5的表面上。这时，优选在下面情况下形成第一保护膜6，即玻璃基体1的温度降至在不高于形成EL部件2的每一种材料的玻璃化转变温度的范围内，例如，50-110℃，这样就不会影响EL部件2。更优选，玻璃基体1的温度降至比形成EL部件2的各种材料的玻璃化转变温度中最低值低20K或更少的温度范围内。
接着，将其暴露于空气中，随后将聚硅氮烷施涂于第一保护膜6的表面。可从多种施涂方法如旋涂、浸涂、流涂、滚涂和丝网印刷中选择一种。在此，聚硅氮烷也可在与形成第一保护膜6时相同的气氛下或在惰气气氛下而不是暴露于空气中的条件下施涂。
接着，使用炉、电热板、或此类的其他加热器烘焙聚硅氮烷，以开始由下面反应式所表示的反应以形成第二保护层7
到此，该EL器件就完成了。
如图2中所示，如果外来物质8，如灰尘，存在于EL部件2的表面上，例如，很可能即使第一保护膜6通过干法形成于EL部件2的表面，膜6还是难以完全覆盖外来物质8而留下了未被覆盖的部分9。然而，第二保护膜7通过湿法在第一保护膜6的表面上形成，因而覆盖了第一保护膜6未覆盖的部分9。从而可以避免氧气或其他气体、湿气等从外部侵入EL部件2。
同样的，第一保护膜6通过干法形成于EL部件2的表面后聚硅氮烷被置于第一保护膜6上以形成第二保护膜7。因此，该EL部件2不受任何损害。
除了灰尘以外，外来物质8可以是玻璃粉末或保护层沉积。无论外来物质是什么，未被第一保护膜6所覆盖的部分9被第二保护膜7所覆盖，使其可能避免氧气或其它气体、湿气等的侵入。
如果一部分施涂用聚硅氮烷在烘焙过程中依然保持未反应，即聚硅氮烷保持在半干状态，则未反应的部分会与侵入的湿气反应从而使侵入的湿气不能与EL部件2反应。这样，EL部件2可受到保护而免于因湿气的入侵而劣化。
关于底部发射型有机EL器件已在上面的实施方式中论述过，其中透明阳极3、有机光发射层4和反射阴极5以规定的顺序层叠于玻璃基体1的表面上，而且从有机光发射层4发射出来的光透射穿过阳极3和玻璃基体1并由此射出。然而本发明并不限于此。本发明适用于顶部发射型有机EL器件，其中反射电极、有机光发射层和透明电极以规定的顺序层叠于基体上，从有机光发射层发射出来的光透射穿过与基体相对的透明电极并由此射出。在这种情况下，第一和第二保护膜在透明电极上顺序地形成并需要由透射或半透射可见光的材料形成。
至此，已对有机EL器件作了描述。然而，本发明同样适用于无机EL器件。
作为形成第二保护膜的湿法，除了聚硅氮烷施涂法之外还可应用抗湿树脂施涂法。
实施例在透明玻璃基体上用反应溅射法形成厚度为190nm的阳极ITO。然后，在光发射层的沉积之前，将基体用碱洗涤，而后用纯水洗涤，接下来干燥和紫外臭氧净化。
将基体移至真空沉积装置，该装置中使用石墨坩锅以0.1nm/sec的沉积率和约5.0×10-5Pa的真空度在阳极的表面上沉积厚度为10nm的铜钛菁作为空穴注入区。
接下来，用石墨坩锅在0.1nm/sec的沉积率和约5.0×10-5Pa的真空度下，将三苯胺的四聚物沉积在空穴注入区上形成厚度为30nm的空穴传送区。
进一步的，将4，4’-双(2，2-二苯乙烯基)联二苯(DPVBi)(所发光颜色蓝色)以0.1nm/sec的沉积率和约5.0×10-5Pa的真空度在空穴传送区上沉积成厚度为30nm的光发射区。
用石墨坩锅在0.01nm/sec的沉积率和约5.0×10-5Pa的真空度下，在光发射区上沉积Alq3，一种喹啉醇的金属络合物(QUINOLINOLATO METALCOMPLEX)，形成厚度为20nm的电子传送区。
随后，用石墨坩锅在0.03nm/sec的沉积率和约5.0×10-5Pa的真空度下，将氟化锂(LiF)在电子传送区上沉积为厚度为0.5nm的阴极界面区。进一步的，在阴极界面区上，以1nm/sec的沉积率和约5.0×10-5pa的真空度在钨舟皿上将铝沉积为厚度为100nm的阴极。
在EL部件这样形成于玻璃基体上之后，用等离子CVD设备在阴极的表面形成氮化硅膜作为第一保护膜。更具体说，将基体置于等离子CVD设备的箱室中，将箱室排空至1×10-3Pa的压力，从而允许SiH4、NH3和N2分别以100ml/min、50ml/min和1000ml/min的流动速率流入。这时，将压力调至75Pa。接着，在一对电极间(电极以20mm的间隙放置以诱导气体放电)施加13.56MHz、600W的RF功率，由此可将1μm厚的氮化硅膜沉积于阴极的表面。这时，玻璃基体的温度被设定为100℃或更低，并且成膜速率大约为3nm/sec。
进一步的，使用旋转速度为500rpm的转子、用20重量％浓度的聚硅氮烷(“NL-120”可由Clariant(日本)KK获得)施涂氮化硅膜的表面。随后，在90℃的电热板上将产物干燥30分钟以形成具有0.5μm厚度的第二保护膜。
已对在高温/高湿条件下生产的EL器件作了评估。后来，评估证实即使在500小时过去之后在屏幕上没有暗点出现。
对于对比实施例，除将第二保护膜省去外，其余均用相似的方法制备EL器件。换句话说，EL部件在玻璃基体上形成，然后第一保护膜形成于阴极的表面。对在高温/高湿条件下的这种EL器件作了评估。评估显示，如附图3中样品DS1至DS5所表示的那样，许多暗点随所经过时间增大。
权利要求
1.一种EL器件，包含基体；在基体的表面上形成的EL部件，包含至少一个第一电极层、光发射层和第二电极层；通过干法在EL部件表面形成的第一保护膜；和第二保护膜，其通过湿法形成于第一保护膜表面之上并适于覆盖第一保护膜未覆盖的部分。
2.按照权利要求1的EL器件，其中第一保护膜是选用硅的氮化物、硅的氧氮化物和二氧化硅中的一种形成的。
3.按照权利要求1的EL器件，其中第二保护膜包括通过湿法用聚硅氮烷形成的SiO2膜。
4.按照权利要求2的EL器件，其中第一保护膜具有0.1至5μm的膜厚度。
5.按照权利要求3的EL器件，其中第二保护膜具有0.01至2μm的膜厚度。
6.按照权利要求1的EL器件，其中EL部件包括一种有机EL部件。
7.按照权利要求1的EL器件，其中EL器件是底部发射型。
8.按照权利要求1的EL器件，其中EL器件是顶部发射型。
9.一种制备EL器件的方法，包含以下步骤在基体的表面上形成包含至少一个第一电极层、光发射层和第二电极层的EL部件；通过干法在EL部件的表面形成第一保护膜以覆盖EL部件；和通过湿法在第一保护膜上沉积聚硅氮烷以形成第二保护膜。
10.按照权利要求9的制备EL器件的方法，其中第一保护膜是由等离子CVD法在不高于形成EL部件的每一种材料的玻璃化转变温度的温度范围内形成的。
11.按照权利要求10的制备EL器件的方法，其中第一保护膜是在比形成EL部件的所有材料中玻璃化转变温度最低者低20K或更少的温度范围内形成的。
12.按照权利要求9的制备EL器件的方法，其中第二保护膜是将聚硅氮烷施涂于第一保护膜上并烘焙形成的。
13.按照权利要求12的制备EL器件的方法，其中聚硅氮烷保持在一种半干状态。
14.按照权利要求12的制备EL器件的方法，其中聚硅氮烷是选用旋涂、浸涂、流涂、滚涂和丝网印刷中的一种来施涂的。
15.按照权利要求9的制备EL器件的方法，其中聚硅氮烷含有键连到硅上的具有1至4个碳原子的烷基。
全文摘要
形成于玻璃基体上的EL部件包括阳极、有机光发射层和阴极。通过干法在EL部件的表面形成第一保护层以覆盖EL部件。然后在第一保护层的表面通过湿法用聚硅氮烷形成第二保护层以覆盖第一保护层。即使由于外来物质的存在而使第一保护膜上留下未被覆盖的部分，第二保护膜也会覆盖该未被覆盖的部分，以避免外部的氧气或其他气体、湿气等侵入EL部件内部。
文档编号H01L51/50GK1582068SQ200410064069
公开日2005年2月16日 申请日期2004年7月30日 优先权日2003年8月1日
发明者城所敦, 富田陵一, 竹内万善 申请人:株式会社丰田自动织机