(57)【要約】【課題】光損失の抑制や信頼性の向上が可能な有機エレクトロルミネッセンス装置を提供する。【解決手段】素子基板２０Ａと、素子基板２０Ａに設けられた陽極１０と、該陽極１０に対向する陰極１１との間に発光層１２を挟持し、素子基板２０Ａ上に配置された複数の発光素子２１と、複数の発光素子２１を覆って設けられたガスバリア層１９と、を備え、陰極１１は、アルカリ金属、アルカリ土類金属または銀を含み、発光層１２側に設けられた第１陰極層１１Ａと、ガスバリア層１９と第１陰極層１１Ａとの間において、第１陰極層１１Ａに接し、該第１陰極層１１Ａの全面を覆って設けられた金属窒化物からなる第２陰極層１１Ｂと、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2010231908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられた陽極と、該陽極に対向する陰極との間に有機発光層を挟持し、前記基板上に配置された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の表面全面を覆って設けられた封止層と、を備え、
前記陰極は、アルカリ金属、アルカリ土類金属または銀を含み、前記有機発光層側に設けられた第１陰極層と、
前記封止層と前記第１陰極層との間において、前記第１陰極層と電気的に接続され、該第１陰極層の全面を覆って設けられた導電性金属窒化物からなる第２陰極層と、を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記封止層は、前記第２陰極層に接し、該第２陰極層の全面を覆って設けられ、酸素原子を有する無機化合物を形成材料とする第１無機保護層を有してい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ッセンス装置。
【請求項３】
前記第１無機保護層は、酸窒化シリコンを形成材料とすることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記封止層は、前記無機保護層を覆って設けられる有機緩衝層と、
前記有機緩衝層を覆って設けられる第２無機保護層と、を有することを特徴とする請求項２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記封止層は、前記第２陰極層に接し、該第２陰極層の全面を覆って設けられた有機緩衝層と、
前記有機緩衝層を覆って設けられる第２無機保護層と、を有し、
前記有機緩衝層は、酸素原子を有する極性基を備えた樹脂材料を形成材料と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ッセンス装置。
【請求項６】
前記第２陰極層に接し、該第２陰極層を覆って設けられた透光性を有する導電性金属酸化物からなる第３陰極層を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記導電性金属窒化物は、チタン窒化物、インジウム窒化物、錫窒化物、亜鉛窒化物からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
前記第１陰極層の厚みは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の多様化等に伴い、消費電力が少なく軽量化された平面表示装置のニーズが高まっている。この様な平面表示装置の一つとして、有機発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置（以下「有機ＥＬ装置」という）が知られている。
【０００３】
有機ＥＬ装置は、有機材料を含む材料で形成された発光素子を備えている。この発光素子は基本的な構成として、陽極と陰極との間に有機発光層（発光層）が挟持される構成となっている。更にこれらの基本構成に加えて、発光素子には、陽極からの正孔注入をより容易に行うために陽極と発光層との間に配置される正孔注入層や、陰極からの電子注入をより容易に行うために陰極と発光層との間に配置される電子注入層など、様々な機能を担う機能層が付加され、これらの機能層の効果により高い輝度や高い発光効率を実現している構成のものが多い。
【０００４】
これら発光層、正孔注入層、電子注入層等の各層の形成に用いられる材料は、大気中の水分や酸素と容易に反応し劣化するものが多い。これらの層が劣化すると、有機ＥＬ装置に、いわゆる「ダークスポット」と呼ばれる非発光領域が形成されてしまい、発光素子としての性能が低下する。そのため有機ＥＬ装置においては、水分や酸素等の浸入を防ぐために、防湿性に優れた薄膜や絶縁層などの封止層で発光素子を封止する構造が提案されている（たとえば特許文献１から３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６９５６７号公報
【特許文献２】特開２０００−３４８８５９号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、有機ＥＬ装置の発光方式には、有機ＥＬ素子が形成された基板側から基板を介して取り出す所謂ボトムエミッション方式と、有機ＥＬ素子が放つ光を該素子が形成された基板側とは反対側から取り出す所謂トップエミッション方式と、の２種類の発光方式がある。この２種類の発光方式を比較すると、トップエミッション方式の有機ＥＬ装置は、画素開口率を上げやすいため、表示画面の高精細化・高画質化に有利な構造となっている。
【０００７】
しかし、トップエミッション方式の有機ＥＬ装置において、良好な発光を実現することは以下のような課題があり改善が求められている。
【０００８】
まず、トップエミッション方式の有機ＥＬ素子の陰極は、有機発光層での発光を促すため、良好に電子を注入する性質（電子注入性）を備えることが必要である。このような物性を有する材料としては、仕事関数の低い金属材料が挙げられ、陰極の形成材料として好適に用いられる。しかし、仕事関数の低い金属材料は、水分・酸素等と容易に反応し劣化しやすくダークスポットを形成しやすいため、装置の信頼性が低くなりやすい。
【０００９】
また、トップエミッション方式の有機ＥＬ素子では、有機発光層で発せられた光は陰極を介して外部に光を取り出されることから、陰極は、良好な光取り出しを実現するために光透過性を有する必要がある。通常、光透過性を確保するためには、陰極を形成する金属材料を、光を透過するほどの薄膜として形成する手法が用いられるが、薄い陰極ではシート抵抗が高くなる。そのため、有機ＥＬ装置が備える有機ＥＬ素子に流れる電流値が、該素子の配置箇所により変化してしまい、表示画面に発光ムラや輝度ムラ等の表示ムラが発生しやすい。補助配線を設けて抵抗を下げる試みも成されているが、有機ＥＬ素子間に補助配線を設けることで開口率の低下を招き、トップエミッション方式の特長を損なうこととなりやすい。
【００１０】
加えて、上述の封止構造を用いることで、薄膜の陰極の損傷を防止することが期待されるが、封止層の形成工程において酸素プラズマの形で用いられる酸素や、封止層自身が含む酸素イオンや水酸化物イオンなどの不純物により、陰極の金属材料が酸化するおそれがある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、トップエミッション方式の有機ＥＬ装置を前提として、電気抵抗が低く酸化を防止する安定な陰極構造を提案し、このような陰極構造を備えることで、陰極の劣化による表示性能の低下が少なく、良好な表示が可能な有機ＥＬ装置を提供することを目的とする。また、このような有機ＥＬ装置を備える電子機器を提供することを合わせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、基板と、前記基板に設けられた陽極と、該陽極に対向する陰極との間に有機発光層を挟持し、前記基板上に配置された複数の発光素子と、前記複数の発光素子の表面全面を覆って設けられた封止層と、を備え、前記陰極は、アルカリ金属、アルカリ土類金属または銀を含み、前記有機発光層側に設けられた第１陰極層と、前記封止層と前記第１陰極層との間において、前記第１陰極層と電気的に接続され、該第１陰極層の全面を覆って設けられた導電性金属窒化物からなる第２陰極層と、を有することを特徴とする。
【００１３】
まず、酸化劣化しやすいが良好な電子注入性を有する第１陰極層を覆って、酸素や水分に対して安定な金属窒化物である第２陰極層が設けられているため、第２陰極層が第１陰極層を保護することができる。また、第２陰極層を構成する金属窒化物は導電性を有しているため、第１陰極層と第２陰極層とが協働して陰極として機能し、陰極全体の抵抗を下げることができる。そのため、第１陰極層に起因する電子注入性、第２陰極層に起因する第１陰極層の酸化防止、第１陰極層と第２陰極層とが積層することによる低抵抗化、を同時に実現した陰極構造とすることができる。
【００１４】
また、上述のような陰極構造であるため、陰極や発光素子を保護するための封止層を形成する際に、封止層の形成材料や形成プロセスに陰極が曝されたとしても、酸素に対して安定な第２陰極層が第１陰極層の酸化を防ぐため、封止層の形成による陰極の劣化を防ぐことができる。
【００１５】
したがって、この構成によれば、陰極の劣化による表示性能の低下が少なく、良好な表示が可能な有機ＥＬ装置とすることができる。
【００１６】
本発明においては、前記封止層は、前記第２陰極層に接し、該第２陰極層の全面を覆って設けられ、酸素原子を有する無機化合物を形成材料とする第１無機保護層を有していることが望ましい。
この構成によれば、陰極の保護と大気中の酸素や水分の浸入防止とを良好に行うことが可能となる。また、無機保護層の形成工程において、例えば成膜前の表面処理として酸素プラズマ処理を行って表面を活性化させても陰極が酸化しないため、接着性の高い良好な封止層を形成し陰極を保護することができる。
【００１７】
本発明においては、前記第１無機保護層は、酸窒化シリコンを形成材料とすることが望ましい。
この構成によれば、互いに接する第２陰極層と第１無機保護層とに窒素原子が含まれるため、両層の界面における耐水性と接着性とが高まり、確実な封止による陰極の保護が可能となる。
【００１８】
本発明においては、前記封止層は、前記無機保護層を覆って設けられる有機緩衝層と、
前記有機緩衝層を覆って設けられる第２無機保護層と、を有することが望ましい。
この構成によれば、複数の発光素子を画素ごとに分離する隔壁や配線に由来する凹凸を緩和して平坦化する有機緩衝層と、表面が平坦化された有機緩衝層の上に大気中の酸素や水分の浸入を防止する第２無機保護層と、を積層することにより、より確実な封止による陰極の保護ができ、信頼性の高い有機ＥＬ装置を提供することが可能となる。
【００１９】
本発明においては、前記封止層は、前記第２陰極層に接し、該第２陰極層の全面を覆って設けられた有機緩衝層と、前記有機緩衝層を覆って設けられる第２無機保護層と、を有し、前記有機緩衝層は、酸素原子を有する極性基を備えた樹脂材料を形成材料とすることが望ましい。
極性基を有し密着性が高い有機緩衝層が陰極に接して設けられる場合、陰極への密着性は高いが、一方で、有機緩衝層が微量の酸素や水分または酸素イオンや水酸化物イオンなどの不純物を含みやすく、微量の不純物が徐々に拡散して密着する陰極の酸化を誘導し、陰極を劣化させてしまう。しかし、上述の構成によれば、有機緩衝層は酸素や水分に対して安定な第２陰極層と接するため、第１陰極層の劣化を防ぐことができる。したがって、高い密着性による確実な封止が可能な有機緩衝層と、有機緩衝層の上に大気中の酸素や水分の浸入を防止する第２無機保護層と、を積層することにより、信頼性の高い有機ＥＬ装置を提供することが可能となる。
【００２０】
本発明においては、前記第２陰極層に接し、該第２陰極層を覆って設けられた透光性を有する導電性金属酸化物からなる第３陰極層を有することが望ましい。
この構成によれば、光透過性の非常に高い第３陰極層を積層することよって、陰極の導体断面積を広げ、透光性を低下させることなく陰極全体の抵抗を下げることができる。また、第３陰極層と、酸化しやすい第１陰極層と、の間には、金属窒化物からなる第２陰極層が設けられているため、第３陰極層を形成する工程において第１陰極層を酸化することがない。したがって、低抵抗化と高透明性とを両立した陰極を有し、表示ムラなどの表示不具合のない有機ＥＬ装置を提供することができる。例えば、有機ＥＬ装置の表示面積を広げ、大型パネルとする場合にも良好な表示が可能な装置とすることができる。
【００２１】
本発明においては、前記導電性金属窒化物は、チタン窒化物、インジウム窒化物、錫窒化物、亜鉛窒化物からなる群から選ばれることが望ましい。
この構成によれば、導電性が高い第２陰極層とすることができるため、陰極を低抵抗化し表示ムラのない有機ＥＬ装置とすることができる。
【００２２】
本発明においては、前記第１陰極層の厚みは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが望ましい。
５ｎｍ未満となると連続した層を形成することができず、また、３０ｎｍよりも厚くなると、使用に耐える光透過性を確保することが困難となる。第１陰極層を上述の構成の厚みとすると、良好な物性を有する陰極層を備え、信頼性の高い有機ＥＬ装置とすることができる。
【００２３】
本発明の電子機器は、上述の有機ＥＬ装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、長寿命な有機ＥＬ装置を備え信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態の有機ＥＬ装置を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態の有機ＥＬ装置を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態の有機ＥＬ装置を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態における電子機器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第１実施形態］
以下、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置１について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００２６】
図１は、有機ＥＬ装置１を模式的に示す断面図である。本発明における有機ＥＬ装置は、いわゆる「トップエミッション方式」の有機ＥＬ装置である。トップエミッション方式は、光を有機ＥＬ素子が配置された基板側ではなく対向する基板側から取り出すため、発光面積が素子基板に配置された各種回路の大きさに影響されず、発光面積を広く確保できる効果がある。そのため、電圧及び電流を抑えつつ輝度を確保することが可能であり、発光素子の寿命を長く維持することができる。
【００２７】
図に示すように、有機ＥＬ装置１は、複数の発光素子２１が配置された素子基板（基板）２０Ａと、複数の発光素子２１を覆って積層して形成されるガスバリア層（封止層）１９と、この素子基板２０Ａの複数の発光素子２１が配置された面に対向配置された封止基板３１と、を備えており、これら素子基板２０Ａと封止基板３１とは、シール層３３および接着層３４とを介して貼り合わされている。
以下、各構成要素について順に説明する。
【００２８】
（素子基板）
素子基板２０Ａは、基板本体２０と、基板本体２０上に形成された各種配線やＴＦＴ素子を備える素子層１４と、を備えている。
【００２９】
基板本体２０は、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。透明基板としては、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）を用いることができる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。本実施形態では、基板本体２０の材料としてガラスを用いる。
【００３０】
基板本体２０上には、駆動用ＴＦＴ１２３や不図示の各種配線が形成されており、これらの構成を無機絶縁膜で覆った素子層１４が形成されている。素子層１４を覆う無機絶縁膜は、例えば酸窒化シリコンで構成されている。
【００３１】
素子基板２０Ａ上には、素子基板２０Ａが備える配線やＴＦＴ素子等に由来する表面の凹凸を緩和するための平坦化層１６と、平坦化層１６上に配置される発光素子２１からの射出光を封止基板３１側に反射する金属反射層１５と、が形成されている。平坦化層１６は、絶縁性の樹脂材料で形成されており、形成方法はフォトリソグラフィを用いるため、材料には例えば感光性のアクリル樹脂や環状オレフィン樹脂などが用いられている。
【００３２】
金属反射層１５は、配線と製造工程を兼ねて設けられ、配線材料と同じ例えばアルミニウムやチタン、モリブデン、銀、銅などの金属またはそれらを組み合わせた合金材料で形成されている。そのため、光を反射する性質を備えている。本実施形態ではアルミニウムで形成されている。金属反射層１５は、後述する発光素子２１と基板本体２０との間で発光素子２１に平面的に重なるように配置されている。
【００３３】
平坦化層１６上であって、金属反射層１５と平面的に重なる領域には、発光素子２１が配置されており、隣り合う発光素子２１の間および発光素子２１と基板本体２０の端部との間には隔壁１３が形成されている。換言すると、発光素子２１は隔壁１３によって区画されている。隔壁１３は平坦化層１６と同様に絶縁性の樹脂材料で形成されており、形成方法はフォトリソグラフィを用いるため、材料には例えば感光性のアクリル樹脂や環状オレフィン樹脂などが用いられている。
【００３４】
（発光素子）
発光素子２１は、陽極１０と陰極１１に発光層（有機発光層）１２が挟持されて構成されており、隔壁１３に囲まれた平坦化層１６上に設けられている。発光素子２１の厚みは５００ｎｍ程度であり、隔壁１３とは１μｍ以上の厚み（高さ）差を有している。
【００３５】
陽極１０は、平坦化層１６上に形成され、素子基板２０Ａが備える駆動用ＴＦＴに接続されている。また陽極１０は、仕事関数が５ｅＶ以上の正孔注入効果の高い材料が好適に用いられる。このような正孔注入効果の高い材料としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物）等の金属酸化物を挙げることができる。本実施形態ではＩＴＯを用いる。なお、陽極１０は必ずしも光透過性を有する必要は無く、アルミニウム等の光を透さない金属電極としてもよい。その場合には、陽極１０が光を反射し先述の金属反射層１５の機能を兼ね備えるため、金属反射層１５は設けなくても良い。
【００３６】
発光層１２は、白色に発光する白色発光層を採用している。本実施形態では、この白色発光層は低分子系の発光材料を用いて真空蒸着法を用いて形成されている。白色の発光材料としては、スリチルアミン系発光層にアントラセン系のドーパントをドーピングした層（青色）と、スリチルアミン系発光層にルブレン系のドーパントをドーピングした層（黄色）と、を同時に発光させて白色発光を実現している発光材料を挙げることができる。
【００３７】
ここでは低分子系の発光材料を用いているが、高分子系の発光材料を用いて発光層を形成することとしても良い。また、各層の構成を変化させ、赤色、緑色、青色の３色を同時に発光させて白色発光を取り出す３層構造とすることも可能である。また発光素子２１は、発光層１２として、赤色発光層を有する赤色発光素子と、緑色発光層を有する緑色発光素子と、青色発光層を有する青色発光素子と、を有するようにしても良い。
【００３８】
なお、陽極１０と発光層１２との間に、トリアリールアミン多量体（ＡＴＰ）層（正孔注入層）、トリフェニルジアミン系誘導体（ＴＰＤ）層（正孔輸送層）、発光層１２と陰極１１との間にアルミニウムキノリノール（Ａｌｑ３）層（電子注入層）、ＬｉＦ（電子注入バッファー層）をそれぞれ成膜し、各電極からの電子および正孔の注入を容易にさせる構成とすることが好ましい。
【００３９】
陰極１１は、発光層１２と隔壁１３との表面を覆って、最も外側（素子基板２０Ａの外周部に近い側）に配置された隔壁１３の頭頂部に至るまで延在して形成されている。また、陰極１１は光半透過半反射性を有しており、陰極１１と金属反射層１５との間で発光層１２から発せられた光を共振させる光共振器構造が形成されている。
【００４０】
本実施形態の陰極１１は、発光層１２側に設けられた第１陰極層１１Ａと、第１陰極層を覆って設けられた第２陰極層１１Ｂと、が積層した構造を有している。
【００４１】
第１陰極層１１Ａは、電子注入効果が大きくシート抵抗が小さい材料を用いて形成され、形成材料としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、または銀を用いることができる。これらの金属材料は、１種のみ用いることとしても良く、複数種を同時に用いることとしても良い。複数種の金属材料を同時に用いる場合には、合金層としてもよく、各金属材料単体の物性を保ったまま互いに混じり合っている混合層としても構わない。
【００４２】
第１陰極層１１Ａの膜厚は５ｎｍ以上３０ｎｍ以下が好ましい。５ｎｍ未満となると連続した層を形成することができず、また、３０ｎｍよりも厚くなると、使用に耐える光透過性を確保することが困難となるためである。第１陰極層１１Ａは、スパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法を用いて形成することが出来る。
【００４３】
第２陰極層１１Ｂは、酸素や水分に対して安定であり且つ導電性を有する金属窒化物を用いて形成される。形成材料としては、チタン窒化物、インジウム窒化物、錫窒化物、亜鉛窒化物からなる群から選ばれる材料を好適に用いることができる。中でも、導電性が優れるチタン窒化物が好ましい。第２陰極層１１Ｂの膜厚は、導体断面積を確保して陰極１１を低抵抗化するため、３０ｎｍ以上とすることが好ましく、必要な光透過性を確保するために２００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００４４】
第２陰極層１１Ｂは、スパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法を用いて形成することが出来る。特にＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマスパッタ法や、イオンプレーティング法（圧力勾配型プラズマガン成膜法）などの高密度プラズマ成膜法を用いると、成膜環境温度を１００度以下に抑えつつ品質の高い窒化膜の成膜が可能であり、膜応力を抑えて厚膜化しやすいため好適である。
【００４５】
また、素子基板２０Ａ上であって、素子基板２０Ａの外周部近傍の平坦化層１６が形成されていない領域には陰極配線２２Ａが形成され、陰極配線２２Ａと陰極１１とは補助配線２４により接続され導通している。また、補助配線２４を設けずに、陰極１１が直接陰極配線２２Ａと接することとしても良い。
【００４６】
陰極配線２２Ａは、陰極１１を不図示の電源まで通電させることを目的として形成されており、主に素子基板２０Ａの外周部付近に設けられる。陰極配線２２Ａの形成材料には、アルミニウム−シリコン合金や、チタン、タングステン、モリブデン、タンタルなどの金属が用いられ、これらの材料を単層、もしくは多層に積層して形成したものが用いられる。
【００４７】
（封止層）
素子基板２０Ａ上には、素子層１４に接し、陰極１１の端部を含め表面全面を覆って、ガスバリア層１９が形成されている。ガスバリア層１９は、酸素や水分が浸入するのを防止するためのもので、これにより酸素や水分による発光素子２１の劣化等を抑えることができる。本実施形態のガスバリア層１９は、本願発明における「第１無機保護層」にあたる。
【００４８】
ガスバリア層１９は、酸素原子を有する無機化合物を形成材料として設けられ、例えば、酸化シリコンや酸窒化シリコンなどを用いて形成される。これらを形成する際に、例えば酸素プラズマを用いても、陰極１１の表面には酸素に対して安定な第２陰極層１１Ｂが形成されていることから、良好に封止層を形成し陰極を保護することができる。
【００４９】
中でも、透明性、ガスバリア性、低膜応力などの物性を考慮して、窒素を含むケイ素化合物である酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）が好ましい。酸窒化シリコンを用いると、互いに接する第２陰極層１１Ｂとガスバリア層１９とが窒素原子を含むこととなるため、両層の界面における耐水性と接着性とが高まり、確実な封止による陰極１１の保護が可能となる。
【００５０】
酸素および窒素の含有率は、必要とするガスバリア性に応じて制御することができる。窒素原子の含有率（窒化率）を上げると、原子間の共有結合数が増える（共有結合の密度が上がる）ため、ガスを遮断する緻密な結合が形成され、ガスバリア性を高めることができる。例えば、窒化率を上げてヤング率を１５０〜３００ＧＰａ程度にまで高めたＳｉＯＮ膜とＰＥＴフィルムとの積層膜（ＰＥＴフィルム／膜厚１００ｎｍのＳｉＯＮ）について、ＪＩＳ−Ｋ７１２９Ｂ法を用いて評価すると、水蒸気透過率が０．０５ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下と非常に高いガスバリア性能を示す。
【００５１】
ガスバリア層１９は、ＥＣＲプラズマスパッタ法や、イオンプレーティング法、ＩＣＰ（誘導結合型プラズマ）―ＣＶＤ法、ＳＷＰ（表面波プラズマ）−ＣＶＤ法などの高密度プラズマ成膜法を用いて第２陰極層１１Ｂ上に形成する。これらの方法を用いると、陰極１１はガスバリア層１９の形成過程で酸素プラズマに曝されるが、金属窒化物からなる第２陰極層１１Ｂが第１陰極層１１Ａの酸化を防ぐために、酸素原子を含むガスバリア層１９を形成することができる。また、形成前の表面処理として酸素プラズマ処理をおこなって表面の活性化を行うこともでき、ガスバリア層の接着性をより高めることもできる。
【００５２】
ガスバリア層１９の膜厚は、１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下が好ましい。ガスバリア層１９が１００ｎｍ未満である場合は、膜厚が薄いため破損しやすく、８００ｎｍより大きい場合、例えば１０００ｎｍ以上となると、膜応力や柔軟性の低下によりクラックが発生しやすくなるため好ましくない。封止性能に加え生産性を考慮すると２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の膜厚がより好ましい。
【００５３】
図では、ガスバリア層１９は素子基板２０Ａよりも小さく（狭く）形成されている様に示しているが、ガスバリア層１９は素子基板２０Ａの端部にまで延在していても構わない。効率化のために、１枚の大型基板上に複数の基板を形成した後に製造過程において切り離す、いわゆる多面取りを行って製造する場合には、封止基板３１を貼り合わせた後に、ガスバリア層１９ごとパネルを切断することとしても良い。
【００５４】
（封止基板）
素子基板２０Ａに対向して、封止基板３１と、封止基板３１上に形成されたカラーフィルタ層３２と、を備えている。
【００５５】
封止基板３１は、発光素子２１から射出される光を透過する光透過性と、薄膜封止層を保護する強度とを備えた基板であり、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂等の光透過性を備えた有機高分子（樹脂）を用いて形成することができる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。中でも、透明性の高さと透湿性の低さから、特にガラス基板が好適に用いられる。また、紫外線を遮断または吸収する層や、光反射防止膜、放熱層などの機能層が形成されていても良い。
【００５６】
封止基板３１上には、カラーフィルタ層３２が形成されている。カラーフィルタ層３２には、透過光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの光に変調する着色層３２ａがマトリクス状に配列形成されている。着色層３２ａは、アクリル樹脂などの樹脂層に、赤色、緑色、青色を示す顔料または染料を混合して形成されている。また、必要に応じてライトブルーやライトシアン、白などの着色層３２ａを備えることとしても良い。
【００５７】
この着色層３２ａの各々は、白色の光を射出する発光素子２１に対向して配置されている。これにより、発光素子２１から射出された光は着色層３２ａの各々を透過して、赤色光、緑色光、青色光として観察者側に射出され、フルカラー表示を行うようになっている。
【００５８】
また、隣り合う着色層３２ａの間および着色層３２ａの周囲には、光漏れを防ぎ視認性を向上させるブラックマトリクス層３２ｂが形成されている。ブラックマトリクス層３２ｂは黒色に着色された樹脂で形成されている。
【００５９】
カラーフィルタ層３２は、着色層３２ａが０．５μｍ以上２μｍ以下の範囲で各色に適した厚みに調整されている。また、ブラックマトリクス層３２ｂは、１μｍ程度の厚みを有している。
【００６０】
（接着層・シール層）
接着層３４は、素子基板２０Ａに対向配置された封止基板３１を固定し、カラーフィルタ層との離間距離を一定に保ち、かつ外部からの機械的衝撃に対して緩衝機能を有し、薄膜封止層を保護する機能を備える。
【００６１】
接着層３４の形成材料は、透光性を有し接着機能を備えた有機材料（透明接着剤）が好ましく、更には、流動性に優れ、溶媒のような揮発成分を持たないものが良い。このような形成材料としては、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの樹脂接着剤を用いることができるが、耐熱性や耐水性を考慮すると、エポキシ系接着剤が好適である。
【００６２】
好ましくはエポキシ基を有する分子量３０００以下のエポキシモノマー／オリゴマーが用いられる。ここでは、分子量１０００未満のものをモノマー、分子量１０００以上３０００以下のものをオリゴマーとしている。このような形成材料としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシオリゴマーやビスフェノールＦ型エポキシオリゴマー、フェノールノボラック型エポキシオリゴマー、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３'，４'−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４-エポキシシクロヘキシルメチル３'，４'−エポキシシクロヘキサンカルボキレートなどがあり、これらが単独もしくは複数組み合わされて用いられる。
【００６３】
また、接着層３４の形成材料には、添加剤として、エポキシモノマー／オリゴマーと反応する硬化剤が含まれる。この硬化剤としては、電気絶縁性に優れ、かつ強靭で耐熱性に優れる硬化皮膜を形成するものが好適に用いられ、透明性に優れ且つ硬化のばらつきの少ない付加重合型が良い。例えば、３−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、１，２，４，５−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、またはそれらの重合物などの酸無水物系硬化剤が好ましい。また、芳香族アミンや脂肪族アミンなどのアミン硬化剤を用いても良い。これらの硬化剤を加えた接着層３４の形成材料は熱硬化性樹脂として振る舞う。他の添加剤として、ガスバリア層１９との密着性を向上させるシランカップリング剤を含むとしても良い。
【００６４】
また、通常、接着層３４を形成するための材料には、基板間の距離を制御するための所定粒径の球状粒子（スペーサ）や、粘度を調整するため燐片状や塊状の無機材料（無機フィラー）などの充填物が混合されていることが多い。しかし、これらの充填物は貼り合わせ圧着時にガスバリア層１９を損傷させるおそれがあるため、本実施形態ではこれらの充填物が混入していないシール層形成材料を用いる。
【００６５】
接着層３４の形成材料は、塗布時の粘度が１００〜１０００ｍＰａ・ｓ（室温）であることが好ましい。理由は、貼り合わせ後の空間への材料充填性を考慮したもので、加熱直後に一度粘度が下がってから硬化が始まる材料が好ましい。また、含水量は１０００ｐｐｍ以下に調整された材料であることが好ましい。
【００６６】
接着層３４は、ロールコート法、スクリーン印刷法、またはディスペンス法などの塗布法を用いて上述の形成材料を塗布して形成する。素子基板２０Ａまたは封止基板３１のいずれか一方に接着層３４の形成材料を塗布した後に、両者のアライメントを行い、減圧雰囲気下で加圧貼り合わせを行った後に８０〜１２０℃の範囲で加熱することにより、接着層３４を介して両者を固定する。
【００６７】
光反応型の開始剤が添加されている場合、硬化速度が速い形成材料を用いる際には、貼り合わせ後に紫外線の照射を行う。一方、硬化速度が遅い形成材料を用いる際には、貼り合わせ前に紫外線の照射を行って硬化反応を開始しておくと良い。
【００６８】
また接着層３４の周囲には、素子基板２０Ａと封止基板３１との貼り合わせにおけるアライメント位置の固定、接着層３４のはみ出し防止、装置内部への水分浸入防止、などを確実なものとするために、接着層３４と異なる材料からなるシール層３３を設けることとしても良い。シール層３３を設ける場合には、ガスバリア層１９のクラックや剥離等の損傷を防ぐため、シール層３３が有機緩衝層１８の周縁端部に重なるように設けられていると良い。
【００６９】
シール層３３の形成材料は、紫外線によって硬化して粘度が向上する樹脂材料で構成されている。例えば、接着層の形成材料として示した分子量３０００以下のエポキシモノマー／オリゴマーを挙げることができ、これらが単独もしくは複数組み合わされて用いられる。
【００７０】
また、シール層３３の形成材料には、エポキシモノマー／オリゴマーと反応する硬化剤が含まれる。この硬化剤としては、ジアゾニウム塩、ジフェニルヨウドニウム塩、トリフェルスルフォニウム塩、スルホン酸エステル、鉄アレーン錯体、シラノール／アルミニウム錯体など、主に紫外線照射によりカチオン重合反応を起こさせる光反応型開始剤が好適に用いられる。これらの硬化剤を加えたシール層３３の形成材料は光（紫外線）硬化性樹脂として振る舞う。
【００７１】
シール層３３の形成材料の塗布時における粘度は、１０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下（室温）であることが好ましい。また、紫外線照射後に徐々に粘度が上昇するようにカチオンホールド剤と呼ばれる添加剤を用いると、貼り合わせ後の光照射工程を削除することができる上に、シール層３３の形成材料が流動しにくくなるため貼り合わせ工程が容易になる。更に、１ｍｍ以下の細いシール幅でもシール層３３の断裂を防ぎ、貼り合わせ後の充填剤のはみ出しを防ぐことができるため好ましい。また、含水量は１０００ｐｐｍ以下に調整された材料であることが好ましい。
【００７２】
なお、シール層３３の形成材料には、接着層の形成材料と同様の理由によりスペーサや無機フィラーなどの充填剤が混入していないものを用いる。
本実施形態の有機ＥＬ装置１は、以上のような構成となっている。
【００７３】
以上のような構成の有機ＥＬ装置１によれば、良好な電子注入性、水分や酸素に対する安定性、低いシート抵抗、を同時に実現した陰極１１とすることができるため、陰極１１の劣化による表示性能の低下が少なく、良好な表示が可能な有機ＥＬ装置とすることができる。
【００７４】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図である。本実施形態の有機ＥＬ装置は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１と一部共通しており、陰極１１を封止する封止構造が異なる。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７５】
図に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置２は、陰極１１とガスバリア層１９との間に有機緩衝層１８を有している。本実施形態のガスバリア層１９は、本願発明における「第２無機保護層」にあたる。
【００７６】
有機緩衝層１８は、隔壁１３の形状の影響により凹凸状に形成された陰極１１の表面の凹凸を埋め、起伏を緩和するように配置される。この有機緩衝層１８は、素子基板２０Ａの反りや体積膨張により発生する応力を緩和し、隔壁１３からの陰極１１や発光層１２の剥離を防止する機能を有する。また、有機緩衝層１８の上面の起伏が緩和されるので、後述するガスバリア層１９に応力が集中する部位がなくなり、クラックの発生を防止することができる。有機緩衝層１８のヤング率は、０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下の範囲であると好適である。
【００７７】
有機緩衝層１８の形成材料としては、流動性に優れ且つ溶媒や揮発成分の無い、全てが高分子骨格の原料となる有機化合物材料であることが好ましく、その様な形成材料としてエポキシ基を有する分子量３０００以下のエポキシモノマー／オリゴマーを好適に用いることができる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシオリゴマーやビスフェノールＦ型エポキシオリゴマー、フェノールノボラック型エポキシオリゴマー、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３'，４'−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４-エポキシシクロヘキシルメチル３'，４'−エポキシシクロヘキサンカルボキレートなどがあり、これらが単独もしくは複数組み合わされて用いられる。
【００７８】
また、有機緩衝層１８の形成材料には、エポキシモノマー／オリゴマーと反応する硬化剤が含まれる。このような硬化剤としては、電気絶縁性や接着性に優れ、かつ硬度が高く強靭で耐熱性に優れる硬化被膜を形成するものが好適に用いられ、透明性に優れ且つ硬化のばらつきの少ない付加重合型が好ましい。例えば、３−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、１，２，４，５−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，３'，４，４'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などの酸無水物系硬化剤が好ましい。これらの硬化剤を加えた有機緩衝層１８の形成材料は優れた熱硬化性樹脂として振る舞う。
【００７９】
これらの酸無水物系硬化剤は、水分子と反応してカルボン酸を生じると、上述のエポキシモノマー／オリゴマーと反応しなくなるため、有機緩衝層１８の形成材料は、含水率１０ｐｐｍ以下に調整されていることが望ましい。
【００８０】
さらに、酸無水物の反応（開環）を促進する反応促進剤として１，６−ヘキサンジオールなど分子量が大きく揮発しにくいアルコール類やアミノフェノールなどのアミン化合物を微量添加することで低温硬化しやすくなる。これらの硬化は６０〜１００℃の範囲で加熱することで行われ、その硬化被膜はエステル結合を持つ高分子となる。
【００８１】
有機緩衝層形成材料の粘度は、２０００ｍＰａ・ｓ（室温：２５℃）以上が好ましい。塗布直後に発光層１２へ浸透して、ダークスポットと呼ばれる非発光領域を発生させないためである。また、これらの原料を混合した緩衝層形成材料の粘度としては、４０００ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下（室温）が好ましい。この範囲の粘度に調節することで、気泡の発生を抑制することができる。
【００８２】
有機緩衝層１８は、減圧雰囲気下における真空スクリーン印刷法を用いて上述の形成材料を塗布して形成する。減圧雰囲気下で塗布することにより有機緩衝層１８への水分混入を抑制し、且つ塗布時に発生する気泡の除去を行う。
【００８３】
また、有機緩衝層１８の最適な膜厚としては、３μｍ以上５μｍ以下が好ましい。有機緩衝層１８の膜厚が厚いほうが異物混入した場合等にガスバリア層１９の破損を防ぎやすいが、有機緩衝層１８を合わせた層厚が５μｍを超えると、着色層３２ａと発光層１２の距離が広がって装置側面に逃げる光が増えるため、光を取り出す効率が低下するためである。
【００８４】
このように極性基を有し密着性が高い有機緩衝層１８が陰極１１に接して設けられる場合、陰極１１への密着性は高いが、一方で、有機緩衝層１８が微量の酸素や水分または酸素イオンや水酸化物イオンなどの不純物を含みやすく、微量の不純物が徐々に拡散して密着する陰極１１の酸化を誘導し、陰極１１を劣化させてしまうおそれがある。しかし、本実施形態の有機緩衝層１８は、酸素や水分に対して安定な第２陰極層１１Ｂと接して設けられているため、有機緩衝層１８に含まれる微量の不純物による第１陰極層１１Ａの劣化を防ぐことができる。
【００８５】
そのため、以上のような構成の有機ＥＬ装置２によれば、高い密着性による確実な封止が可能な有機緩衝層１８と、有機緩衝層の上に大気中の酸素や水分の浸入を防止するガスバリア層１９と、を積層することにより、信頼性の高い有機ＥＬ装置２とすることが可能となる。
【００８６】
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図である。本実施形態の有機ＥＬ装置は、第２実施形態の有機ＥＬ装置２と一部共通しており、陰極１１の積層構造が異なる。したがって、本実施形態において第２実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８７】
図に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置３の陰極１１は、第２陰極層１１Ｂを覆って設けられた、第３陰極層１１Ｃを有している。第３陰極層１１Ｃは、陰極１１全体の導通を補助する機能を有するとともに、陰極からの光取り出しを阻害しないため、透過性を透光性の導電性金属酸化物を用いて形成されている。
【００８８】
第３陰極層１１Ｃは、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＩＺＯ(インジウム亜鉛酸化物、アイゼットオー（登録商標）)、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）、ＧＺＯ（ガリウム亜鉛酸化物）などを用いて形成される。また、第３陰極層１１Ｃの膜厚は、必要な導電性に合わせて任意に設定することができる。
【００８９】
このような第３陰極層１１Ｃは、高密度プラズマ成膜法を用いて形成することができる。形成の際に、第２陰極層１１Ｂは酸素プラズマに曝されるが、金属窒化物からなる第２陰極層１１Ｂは酸素に対して安定であり、また第２陰極層１１Ｂが第１陰極層１１Ａの酸化を防ぐために、良好に第３陰極層１１Ｃを形成することができる。
【００９０】
以上のような構成の有機ＥＬ装置３によれば、低抵抗化と透明性の確保とを両立した陰極１１を有し、表示ムラなどの表示不具合のない有機ＥＬ装置３を提供することができる。例えば、有機ＥＬ装置の表示面積を広げ、大型パネルとする場合にも良好な表示が可能な装置とすることができる。
【００９１】
［第４実施形態］
図４は、本発明の第４実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図である。本実施形態の有機ＥＬ装置は、第２実施形態の有機ＥＬ装置２と一部共通しており、陰極１１を封止する封止構造が異なる。したがって、本実施形態において第２実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９２】
図に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置４は、陰極１１と有機緩衝層１８との間に電極保護層１７を有している。電極保護層１７は、陰極１１がピンホールやクラックなどを有する場合を想定し、硬化前の接着層３４がピンホール等を介して発光層１２へ浸透することを防止するために設けられる。本実施形態の電極保護層１７は、本願発明における「第１無機保護層」にあたり、ガスバリア層１９は、本願発明における「第２無機保護層」にあたる。
【００９３】
電極保護層１７は、透明性や密着性、耐水性、絶縁性、更にはガスバリア性を考慮して、前述のガスバリア層１９と同様の酸窒化シリコンや窒化シリコンなどのケイ素化合物で構成することが望ましい。本実施形態では、電極保護層１７の形成材料として酸窒化シリコンを用い、ガスバリア層１９と同様の形成方法を用いて形成している。また、電極保護層１７の膜厚は、必要なガスバリア性を確保しつつ、クラックが生じにくい柔軟性を付与するため、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下に設定することが好ましい。
【００９４】
以上のような構成の有機ＥＬ装置４によれば、電極保護層１７、有機緩衝層１８、ガスバリア層１９が協働して外部環境から封止し陰極１１を保護するため、信頼性の高い有機ＥＬ装置４を提供することが可能となる。
【００９５】
［電子機器］
次に、上述の実施形態に示した有機ＥＬ装置を備えた電子機器の例について説明する。図５（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図５（ａ）において、携帯電話５０は表示部５１を備えている。表示部５１には、本発明に係る有機ＥＬ装置を備えている。
【００９６】
図５（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図５（ｂ）において、情報処理装置６０は、キーボードなどの入力部６１、表示部６２、筐体６３を備えている。また表示部６２には、本発明に係る有機ＥＬ装置を備えている。
【００９７】
図５（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図５（ｃ）において、時計７０は表示部７１を備えている。表示部７１には、本発明に係る有機ＥＬ装置を備えている。
【００９８】
図５（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器はいずれも、先述の実施形態に示した有機ＥＬ装置が備えられたものであるので、高品位な表示が可能であり信頼性に優れた電子機器とすることができる。
【００９９】
なお、電子機器としては、前記電子機器に限られることなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、ディスクトップ型コンピュータ、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することができる。
【０１００】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１〜４…有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）、１０…陽極、１１…陰極、１１Ａ…第１陰極層、１１Ｂ…第２陰極層、１１Ｃ…第３陰極層、１２…発光層（有機発光層）、１７…電極保護層（第１無機保護層、封止層）、１８…有機緩衝層（封止層）、１９…ガスバリア層（第１無機保護層、第２無機保護層、封止層）、２０Ａ…素子基板（基板）、２１…発光素子、５０…携帯電話（電子機器）、６０…情報処理装置（電子機器）、７０…時計（電子機器）、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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