(57)【要約】【課題】  保護膜と基板の界面から浸入する水分による有機ＥＬ素子の表示性能劣化を防止し得る有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】  有機ＥＬ素子がＳｉとＮを主成分とする２層の保護膜（１１−ａ，ｂ）により挟持され、かつ、前記２層の保護膜がパターン端部で互いに接していることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子がＳｉとＮを主成分とする２層の保護膜により挟持され、かつ、前記２層の保護膜がパターン端部で互いに接していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
２層の保護膜がともにＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＨｘＮｙのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
有機ＥＬ素子が、基板上面側より発光を取り出すトップエミッション素子であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物からなる薄膜に電界を印加することにより光を放出する有機ＥＬ素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子とは、陰極と陽極との間に流れる電流によって、両電極間に在る有機化合物が発光する素子のことである。
【０００３】
有機ＥＬ素子は自発光性であるために視認性が高いと同時に、液晶表示素子に比し、薄型軽量化が可能であるため、特にモバイル用途での応用展開が進められている。
【０００４】
有機ＥＬ素子の断面構造の一例を図１に示す。図中、（１）は基板、（２）は金属電極、（３）は正孔輸送層、（４）は発光層、（５）は電子輸送層、（６）は透明電極をそれぞれ表しており、基板上面側より発光表示を行う。この構造の有機ＥＬ素子は一般にトップエミッション素子と呼ばれ、基板裏面より発光表示を行うボトムエミッション素子に比べ、開口率を高めることができるため、高精細化が実現できるという利点がある。
【０００５】
一方で、有機ＥＬ素子には、ごく微量の水分や酸素により、有機発光性材料の変質、あるいは、発光層と電極間の剥離を生じ、発光効率の低下、非発光領域（ダークスポット）の増大等の表示性能劣化が発生するという課題がある。このため、従来、素子全体を凹形状の金属、あるいはガラスの封止キャップでカバーし、なおかつ、素子基板と封止キャップの空壁部（封止空間）に乾燥剤を封入することにより、水分をトラップし、素子の劣化を防止する構成が一般に採用されている。しかしながら本構成では、乾燥剤を封入するスペースを確保する必要があり、素子の小型、薄型化に不利であるとともに、発光取り出し面側に乾燥剤を配置するため、トップエミッション素子の光取り出し効率を低下させるという課題があった。
【０００６】
これに対し、近年、水分遮断性の高い薄膜で素子を被覆保護する取り組みがなされている。例えば、特許文献１では、素子全体をＳｉＮ膜あるいはダイヤモンド様炭素膜で被覆保護する方法が開示されている。しかしながら、水分の浸入は保護膜を通してのみならず、保護膜と下地基板の界面を通しての浸入が優位的である。したがって、これらの方法で、有機ＥＬ素子上に保護膜を形成した場合でも、保護膜パターンの端部からの水分の浸入を防止できない為、素子の特性劣化を防止できないという課題がある。
【０００７】
これに対し、保護膜パターンの大きさを広げることでパターン端部からの水分の浸入を防止しようとする取り組みがなされている。例えば、特許文献２では、素子全体をＳｉＯＮ膜を含む積層膜で被覆保護し、かつ、ＳｉＯＮ膜パターンの面積を最も大きく設計する方法が開示されている。しかしながら、これらの方法で有機ＥＬ素子上に保護膜を形成した場合でも、基板と保護膜の接触界面を通しての水分の浸入は完全には防げず、有機ＥＬ表示装置に要求される数千時間の良好な表示性能が実現できないという課題があった。特に、有機ＥＬ表示装置に熱衝撃が加わると、保護膜と基板の界面からの水分の浸入が加速され、素子劣化が生じやすくなるという課題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２６１４８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、保護膜と基板の界面から浸入する水分による有機ＥＬ素子の表示性能劣化を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成すべく成された本発明の有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子がＳｉとＮを主成分とする２層の保護膜により挟持され、かつ、前記２層の保護膜がパターン端部で互いに接していることを特徴とする。
また、前記２層の保護膜がともにＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＨｘＮｙのいずれかであることを特徴とする。
また、有機ＥＬ素子が、基板上面側より発光を取り出すトップエミッション素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い水分遮断性を持ち、組成が類似する２層の保護膜で有機ＥＬ素子を挟み込み、かつ、前記２層の保護膜をパターン端部で互いに接触させることにより、保護膜を通しての水分の浸入と、保護膜と基板の界面からの水分の浸入の両方を防止し、有機ＥＬ素子の表示性能劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、有機ＥＬ素子がＳｉとＮが主成分の２層の保護膜により挟持され、かつ、前記２層の保護膜がパターン端部で互いに接していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置であり、類似した組成を持つ２層の保護膜は、親和性が高く、接着界面の密着性が非常に高いため、界面を通じての水分の浸入を防止することができる。また、類似した組成を持つ２層の保護膜は熱膨張係数がほぼ同じであり、素子に熱衝撃が加わっても接着界面の密着性の低下が生じない。
【００１３】
さらに、本発明の有機ＥＬ表示装置は、保護膜の水分遮断性が非常に高いために、封止キャップや乾燥剤を使用しなくても、有機ＥＬ素子の表示性能劣化を防止することが可能である。また、素子の信頼性をより高める為に、本発明の保護膜と封止キャップを組み合わせて使用する場合においても、封止空間へ存在させる乾燥剤の量が、従来に比べ、ごく少量でよいため、素子の発光領域外の微小なスペースに乾燥剤を配置したり、あるいは、少量の乾燥剤を薄膜化して封止キャップ、または素子上に配置する構成をとることで、素子の薄型、小型性能を損なうことなく、信頼性の高い小型・薄型の有機ＥＬ表示装置を実現することが可能である。
【００１４】
本発明で使用できる保護膜の要件としては、以下の点が挙げられる。
（１）高い防湿性能を有すること。具体的には、膜の透湿性能は１．０×１０-3ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下が好ましい。
（２）有機ＥＬ素子の発光取り出し側に使用するため、可視光領域での光透過性が高いこと。具体的には、素子の発光効率の観点から可視光透過率は９０％以上であることが好ましい。
（３）素子上に保護膜を形成する際の素子破壊を防止する為、有機ＥＬ表示部の耐熱温度以下、すなわち、少なくとも１００℃以下の低温で成膜可能であること。
（４）成膜に際し、ＵＶ光を使用しないこと。
（５）成膜に際し、有機ＥＬ素子を溶解する有機溶剤を使用しないこと。
【００１５】
これらの条件を満たす保護膜として、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＨｘＮｙ膜が最も好適に利用できる。また、これらの無機膜を成膜する手法として、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の真空成膜が好適に利用できる。
【００１６】
さらに、接触界面の親和性を高める為に、２層目の保護膜を形成する前に、１層目の保護膜表面にＵＶ照射、逆スパッタ処理等の活性化処理を施すことがより好ましい。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１８】
（実施例１）
本発明に基づく実施例１について、図２にしたがって説明する。なお、図２は、本実施例で作製した有機ＥＬ表示装置の側端部断面を模式的に示したものである。
【００１９】
まず、ＴＦＴ（８）が形成された基板（１）上にスパッタリング法により、ＳｉＯｘＮｙ膜（１１−ａ）をスパッタリング法で１００ｎｍ形成した後、ドライエッチングにより、ＴＦＴのドレイン電極の部位にコンタクトホールを形成、さらに、スピンコート法で光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製））をコーティング、露光、現像することにより、平坦化膜（９）を形成した。次に、同様に光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製））を用い、ＴＦＴ及び電極配線を覆うように、画素分離膜（１０）を形成した。引き続いて、クロム膜を２００ｎｍの厚みで成膜、パターニングし、金属電極（２）とした。
【００２０】
その後、該基板をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄した。
【００２１】
次いで、真空蒸着装置（真空機工社製）を用いて、洗浄後の該基板上に正孔輸送性を有する下記化１式で表されるαＮＰＤを真空蒸着法により５０ｎｍの膜厚で成膜して、正孔輸送層（３）を形成した。蒸着時の真空度は１．３×１０-4Ｐａ（１．０×１０-6Ｔｏｒｒ）、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
【００２２】
【化１】
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【００２３】
次に、同様の手法で、前記正孔輸送層（３）の上に、下記化２式で表される、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３）と、下記化３式で表せるクマリン６を１００：６の重量比率で共蒸着し、５０ｎｍの膜厚で発光層（４）を形成した。
【００２４】
【化２】
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【００２５】
【化３】
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【００２６】
次に、電子輸送層（５）として、下記化４式で表されるフェナントロリン化合物を１０ｎｍ成膜した。
【００２７】
【化４】
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【００２８】
続いて、透明電極（６）（ＩＴＯ）をスパッタ法にて１５０ｎｍ成膜して、有機ＥＬ素子を得た。
【００２９】
さらに、保護膜（１１−ａ）の接着界面部位（１１−ｃ）に逆スパッタ処理を施した後、スパッタリング法によりＳｉＯｘＮｙ膜（１１−ｂ）を８００ｎｍ形成した。尚、保護膜（１１−ａ、ｂ）の成膜はプラズマによる有機ＥＬ素子のダメージを防止する為に、対向ターゲットスパッタ装置（大阪真空社製）、Ｓｉターゲットを使用し、ＤＣパワー：１．４５ｋｗ、成膜圧力：０．７Ｐａ、Ａｒ流量：３０ｓｃｃｍ、Ｎ2流量：８ｓｃｃｍ、Ｏ2流量：２ｓｃｃｍ、の条件で成膜した。
【００３０】
このようにして得られた有機ＥＬ表示装置に高温高湿試験（６０℃、９０％湿度、５００時間放置）を行ったが、試験前後でダークスポットの発生、発光効率低下等の表示品位劣化は生じなかった。またヒートサイクル試験（−３０℃×３０分＋６０℃×３０分、１０サイクル）を行った後に、同様に高温高湿試験（６０℃、９０％湿度、５００時間放置）を行ったが、同様に表示品位の劣化は生じなかった。
【００３１】
（実施例２）
本発明に基づく実施例２について、図３にしたがって説明する。なお、図３は本実施例で作製した有機ＥＬ表示装置の側端部断面を模式的に示したものである。
【００３２】
まず、ＴＦＴ（８）が形成された基板（１）上にスパッタリング法により、ＳｉＮｘ膜（１１−ａ）をスパッタリング法で１００ｎｍ形成した後、ドライエッチングにより、ＴＦＴのドレイン電極の部位にコンタクトホールを形成、さらに、スピンコート法で光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製））をコーティング、露光、現像することにより、平坦化膜（９）を形成した。次に、同様に光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製））を用い、ＴＦＴ及び電極配線を覆うように、画素分離膜（１０）を形成した。引き続いて、クロム膜を２００ｎｍの厚みで成膜、パターニングし、金属電極（２）とした。
【００３３】
その後、該基板をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄した。
【００３４】
次いで、実施例１と同様の手法で、正孔輸送層（３）、発光層（４）、電子輸送層（５）及び透明電極（６）（ＩＴＯ）を成膜して、有機ＥＬ素子を得た。
【００３５】
さらに、保護膜（１１−ａ）の接着界面部位（１１−ｃ）に逆スパッタ処理を施した後、スパッタリング法によりＳｉＮｘ膜（１１−ｂ）を８００ｎｍ形成した。尚、保護膜（１１−ａ、ｂ）の成膜はプラズマによる有機ＥＬ素子のダメージを防止する為に、対向ターゲットスパッタ装置（大阪真空社製）、Ｓｉターゲットを使用し、ＤＣパワー：１．４５ｋｗ、成膜圧力：０．７Ｐａ、Ａｒ流量：３０ｓｃｃｍ、Ｎ2流量：８ｓｃｃｍ、の条件で成膜した。
【００３６】
引き続いて、有機ＥＬ表示装置の非発光領域に相当する部位に、乾燥剤（酸化カルシウム）（１３）を形成した封止ガラスキャップ（１２）を接着剤（アラルダイト、日本チバガイギー社製）（１４）を用い、素子基板に貼り付け、素子全体を被覆保護し、有機ＥＬ表示装置を得た。
【００３７】
このようにして得られた有機ＥＬ表示装置に高温高湿試験（６０℃、９０％湿度、５００時間放置）を行ったが、試験前後でダークスポットの発生、発光効率低下等の表示品位劣化は生じなかった。またヒートサイクル試験（−３０℃×３０分＋６０℃×３０分、１０サイクル）を行った後に、同様に高温高湿試験（６０℃、９０％湿度、５００時間放置）を行ったが、同様に表示品位の劣化は生じなかった。
【００３８】
（比較例）
本比較例は、図２に示す保護膜（１１−ａ）を形成しないこと以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ表示装置を作製したものである。
【００３９】
まず、ＴＦＴ（８）が形成された基板（１）上にスピンコート法で光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製））をコーティング、露光、現像することにより、平坦化膜（９）を形成した。次に、同様に光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製））を用い、ＴＦＴ及び電極配線を覆うように、画素分離膜（１０）を形成した。引き続いて、クロム膜を２００ｎｍの厚みで成膜、パターニングし、金属電極（２）とした。
【００４０】
その後、該基板をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄した。
【００４１】
次いで、実施例１と同様の手法で、正孔輸送層（３）、発光層（４）、電子輸送層（５）及び透明電極（６）（ＩＴＯ）を成膜して、有機ＥＬ素子を得た。
【００４２】
さらに、スパッタリング法によりＳｉＯｘＮｙ膜（保護膜）を８００ｎｍ形成した。尚、保護膜の成膜はプラズマによる有機ＥＬ素子のダメージを防止する為に、対向ターゲットスパッタ装置（大阪真空社製）、Ｓｉターゲットを使用し、ＤＣパワー：１．４５ｋｗ、成膜圧力：０．７Ｐａ、Ａｒ流量：３０ｓｃｃｍ、Ｎ2流量：８ｓｃｃｍ、Ｏ2流量：２ｓｃｃｍ、の条件で成膜した。
【００４３】
このようにして得られた有機ＥＬ表示装置に高温高湿試験（６０℃、９０％湿度、５００時間放置）を行ったところ、試験前後で素子の発光効率低下が生じた。またヒートサイクル試験（−３０℃×３０分＋６０℃×３０分、１０サイクル）を行った後に、同様に高温高湿試験（６０℃、９０％湿度、５００時間放置）を行ったところ、素子にダークスポットの発生が認められ、発光効率の低下が生じた。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一般的な有機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に基づく有機ＥＬ表示装置の側端部断面の模式図である。
【図３】本発明の実施例２に基づく有機ＥＬ表示装置の側端部断面の模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  基板
２  金属電極
３  正孔輸送層
４  発光層
５  電子輸送層
６  透明電極
７  発光光
８  ＴＦＴ
９  平坦化膜
１０  画素分離膜
１１−ａ  保護膜
１１−ｂ  保護膜
１１−ｃ  保護膜接着界面
１２  封止キャップ
１３  乾燥剤
１４  接着剤
【図１】
2006107950.tif 000007
【図２】
2006107950.tif 000008
【図３】
2006107950.tif 000009