(57)【要約】【課題】  有機ＥＬ素子への水分を遮断し、劣化要因の少ない有機ＥＬディスプレイを実現する。【解決手段】  第一の電極の境界には、吸湿性の低い有機膜で覆われた有機膜に比べて相対的に吸湿性の高い有機膜で構成された素子分離膜を有する有機ＥＬアレイを提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一の電極と、発光機能に関与する１種または２種以上の有機層と、第二の電極とを有し、かつ電気的に独立に発光させることが可能な有機ＥＬ素子構造を複数有し、隣接する第一の電極の境界には、吸湿性の低い有機膜で覆われた前記有機膜に比べて相対的に吸湿性の高い有機膜で構成された素子分離膜を有することを特徴とする有機ＥＬアレイ。
【請求項２】
前記、相対的に吸湿性の高い有機膜は、隣接する第一の電極間の幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬアレイ。
【請求項３】
前記、第一の電極の境界を溝構造とすることを特徴とした請求項１および２に記載の有機ＥＬアレイ。
【請求項４】
前記第一の電極の下に、平坦化有機膜を有し、さらにその下部にＴＦＴ等回路を有する有機ＥＬアレイにおいて、前記溝は、平坦化膜の厚さより小さく、前記相対的に吸湿性の高い有機膜は、平坦化膜に接することを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬアレイ。
【請求項５】
請求項１から４に記載の有機ＥＬアレイを有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
少なくとも第一の電極と、発光機能に関与する１種または２種以上の有機層と、第二の電極とを有し、かつ電気的に独立に発光させることが可能な有機ＥＬ素子構造を複数有し、隣接する第一の電極の境界には、有機膜で覆われた無機膜で構成された素子分離膜を有することを特徴とする有機ＥＬアレイ。
【請求項７】
前記無機膜は、隣接する第一の電極間の幅より大きいことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬアレイ。
【請求項８】
前記第一の電極の境界を溝構造とすることを特徴とした請求項６および７に記載の有機ＥＬアレイ。
【請求項９】
前記第一の電極の下に、平坦化有機膜を有し、さらにその下部にＴＦＴ等回路を有する有機ＥＬアレイにおいて、前記溝は、平坦化膜の厚さより小さく、前記無機膜は、平坦化膜に接することを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬアレイ。
【請求項１０】
請求項６から９に記載の有機ＥＬアレイを有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子を複数有する有機ＥＬアレイにおける、素子を分離する膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子が盛んに研究されている。これは、ホール注入電極上にトリフェニルジアミン（ＴＰＤ）などのホール輸送材料を蒸着により薄膜化し、その上にアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ３）などの蛍光物質を発光層として積層し、さらにＭｇなどの仕事関数の小さい金属電極を電子注入電極として形成した構成を有する素子で低電圧、高輝度が確認されたことから始まる。このような有機ＥＬ素子をマトリクス状に配置して、ディスプレイ化した有機ＥＬディスプレイが、携帯電話のサブディスプレイ、車載ディスプレイやデジタルカメラのディスプレイなどの次世代ディスプレイとして市場に広まりつつある。
【０００３】
有機ＥＬ素子をマトリクス状に配置し、ディスプレイとするためには、所定の位置に所定の大きさのドットパターンを与えられるような構造が必要となる。セグメント方式であれば、所定のセグメント形状に発光するような構造を必要とする。このような微細な発光パターンを得ようとする場合、ホール注入電極や電子注入電極等をこれらの発光パターンに応じてパターニングする必要がある。
【０００４】
ところが従来の方法では、成膜時の金属マスクアライメントズレによる発光品位の低下があった。また、パターニングされたホール注入電極のエッジ部分では、積層された有機層等の膜厚が薄くなるため、異常発光部分を生じる恐れもあった。このため、例えば、特許文献１乃至３に記載されているような素子分離絶縁膜を用いる手法が開発され、使用されている。
【０００５】
また、アクティブマトリクス駆動回路を搭載した基板を用いる場合、ＴＦＴ等の積層構造による凸凹を防ぎ、成膜性を向上させるために、有機膜を用いて平坦化する構造がとられている。平坦化に使用する膜としては、アクリルやポリイミド等の有機絶縁材料が考えられるが、平坦性が良いことからアクリルが採用されている場合が多い。
【０００６】
図１に上記、素子分離絶縁膜と平坦化膜を用いた構造を示す。ＴＦＴ回路を搭載した基板１上に平坦化膜２を成膜し、その上にホール注入電極である金属電極３を配置する。さらに金属電極間に素子分離絶縁膜４を配置する。この素子分離絶縁膜を所定のパターンに形成して、発光部を形成することにより、高精度な表示パターンに対応可能となり、高精細、高品位の表示が可能となった。
【特許文献１】特開平０３−２５０５８３号公報
【特許文献２】特開平０３−２７４６９４号公報
【特許文献３】特開平０４−５１４９４号公報
【特許文献４】特開平１１−１１１８４５号公報
【特許文献５】特開２０００−２６９４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような素子分離絶縁膜や平坦化膜の材料として、アクリル等の有機絶縁材料を使用した場合、アクリルの吸水性の影響により、水分に弱い有機材料が劣化して、画素の輝度が低下し品位が劣化してしまうという問題が発生してしまった。
【０００８】
一方、半導体の層間絶縁層に対して、複数の絶縁層を積層して各々の層の機能を変えることで水分を遮断しつつ、絶縁性を保つ技術が特許文献４乃至５で開示されている。
【０００９】
このような有機ＥＬディスプレイの課題と半導体の層間絶縁層に関する発明を鑑みて、本発明の目的は、有機ＥＬ素子への水分を遮断し、劣化要因の少ない有機ＥＬディスプレイを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
（１）少なくとも第一の電極と、発光機能に関与する１種または２種以上の有機層と、第二の電極とを有し、かつ電気的に独立に発光させることが可能な有機ＥＬ素子構造を複数有し、隣接する第一の電極の境界には、吸湿性の低い有機膜で覆われた前記有機膜に比べて相対的に吸湿性の高い有機膜で構成された素子分離膜を有することを特徴とする有機ＥＬアレイ。
（２）前記、相対的に吸湿性の高い有機膜は、隣接する第一の電極間の幅より大きいことを特徴とする上記（１）の有機ＥＬアレイ。
（３）前記、第一の電極の境界を溝構造とすることを特徴とした上記（１）および（２）の有機ＥＬアレイ。
（４）前記第一の電極の下に、平坦化有機膜を有し、さらにその下部にＴＦＴ等回路を有する有機ＥＬアレイにおいて、前記溝は、平坦化膜の厚さより小さく、前記相対的に吸湿性の高い有機膜は、平坦化膜に接することを特徴とする上記（３）の有機ＥＬアレイ。
（５）上記（１）から（４）に記載の有機ＥＬアレイを有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（６）少なくとも第一の電極と、発光機能に関与する１種または２種以上の有機層と、第二の電極とを有し、かつ電気的に独立に発光させることが可能な有機ＥＬ素子構造を複数有し、隣接する第一の電極の境界には、有機膜で覆われた無機膜で構成された素子分離膜を有することを特徴とする有機ＥＬアレイ。
（７）前記、無機膜は、隣接する第一の電極間の幅より大きいことを特徴とする上記（６）の有機ＥＬアレイ。
（８）前記、第一の電極の境界を溝構造とすることを特徴とした上記（６）および（７）の有機ＥＬアレイ。
（９）前記第一の電極の下に、平坦化有機膜を有し、さらにその下部にＴＦＴ等回路を有する有機ＥＬアレイにおいて、前記溝は、平坦化膜の厚さより小さく、前記無機膜は、平坦化膜に接することを特徴とする上記（８）の有機ＥＬアレイ。
（１０）上記（６）から（９）の有機ＥＬアレイを有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、有機膜で構成された平坦化膜や素子分離膜から有機ＥＬ層への水分を遮断することで、有機ＥＬ素子の劣化を抑制し、劣化の少ない有機ＥＬアレイが実現でき、高品位な有機ＥＬディスプレイを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図２に本実施の形態の構成を示す。
【００１４】
基板２１上に、有機アレイを駆動するＴＦＴ等の回路２２と、回路とのコンタクトホールを持つ平坦化膜２３と、ホール注入透明電極２４と、素子分離膜２５、２６と、１種以上の有機層２７と、電子注入電極２８とを有する。さらに、素子分離膜２５および２６は、ホール注入透明電極２４に対して、電極の端部を覆うように構成されている。これによって、素子分離膜と電極との密着性を向上させることができ、素子分離膜２５、２６の機能を十分に発揮できる。
【００１５】
平坦化膜２３を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、ＴＦＴ等の回路の凹凸を平坦化するものであれば良く、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂等が挙げられる。平坦性を向上するためには、アクリル樹脂が好ましい。
【００１６】
素子分離膜２５、２６を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、素子分離膜２６には、吸湿性の低い有機樹脂膜を用い、２５には、相対的に吸湿性の高い有機樹脂膜であれば良く、素子分離膜２６には、吸湿性の低いポリイミド樹脂、素子分離膜２６には、ポリイミド樹脂より吸湿性の高い有機樹脂膜が好ましい。ポリエチレンオキサイド系の溶液型の高吸水性ポリマーなどが好ましい。これによって、アクリルでできた平坦化膜２３に含有されている水分と吸湿性の低い素子分離膜２６に含有されている水分を素子分離膜２５が吸湿し、水分を保持するため、有機層２７への水分の遮断効果を出すことができる。
【００１７】
さらに、素子分離膜２５、２６がホール注入電極３４の端部を覆うことにより、配線を通じて、平坦化膜から侵入してくる水分を効率良く遮断することができる。
【００１８】
有機層２７の構成は、特に限定されるものではなく、発光層は、ホール（正孔）および電子の注入機能、それらの輸送機能、ホールと電子の再結合により励起子を生成させる機能を有する。発光層には比較的電子的にニュートラルな化合物を用いることが好ましい。
【００１９】
ホール注入輸送層は、ホール注入電極からのホールの注入を容易にする機能、ホールを安定に輸送する機能および電子を妨げる機能を有するものであり、この層は、発光層に注入されるホールや電子を増大・閉じこめさせ、再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。
【００２０】
次に、図３を用いて、本実施形態の有機ＥＬアレイの製造方法を示す。
【００２１】
（ａ）において、基板３１上にポリシリコンＴＦＴを用いた回路を作成する。（ｂ）において、感光性のアクリル樹脂膜をスピンコート法やロールコート法により作製し、（ｃ）フォトレジストにより、コンタクトホールを作製する。（ｄ）において、ホール注入電極（ＩＴＯ）をプラズマスパッタ法にてパターニングする。（ｅ）において、素子分離膜３５を溶液性の高吸収性ポリマーをスピンコート法にて作製し、（ｆ）フォトレジストによるエッチング法を用いてパターニングする。次に（ｇ）素子分離膜（感光性ポリイミド樹脂）３６をスピンコート法にて作製し、（ｈ）フォトレジストによるエッチング法を用いてパターニングする。さらに、（ｉ）有機層３７、（ｊ）電子注入電極３８を真空蒸着にて成膜して有機ＥＬアレイを作製する。素子分離膜（３５）をフォトレジストを用いたエッチングによりパターニングすることにより、微細なパターン加工が可能となり、高精細な有機ＥＬアレイを実現することができる。
【００２２】
さらに、製造方法に関しては、上記に限定されるものではなく、材料に応じて最適な素子分離膜作製が可能であれば良い。
【００２３】
（実施の形態２）
本実施の形態を図４を用いて説明する。なお、図２と同じ構成の層に関しては、図２の記号をそのまま使用し、説明を省く。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、平坦化膜４１に対して、ホール注入電極２４の間に溝構造を作製し、素子分離膜４０を溝部分まで侵入させている点である。この溝構造は、フォトレジストによるエッチング法を用いて加工可能である。なお、溝の幅、深さは、特に限定されるものではなく水分遮断効果を十分に発揮できる構造であれば問題ない。好ましくは、ホール注入電極２４の間の幅に合わせ、かつ平坦化膜の厚さと同じ深さにするのが良い。理由としては、ホール注入電極２４で覆われていない、４２部からの水分の経路をできる限り狭くすることで、水分遮断効果が発揮されると考えるからである。
【００２４】
（実施の形態３）
本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、まず第一に、図２の構成における、素子分離膜２５が、無機の材料で構成されている点である。次に第二に、素子分離膜２５の材料の特性に関しては、吸湿性と絶縁性に関して、水分を有機層に移動させないために好ましい材料が用いられる点である。
【００２５】
例えば、吸湿性の高いリンを含有した酸化シリコン膜（ＰＳＧ膜）を用いるのが好ましい。また、水分遮断効果を発揮する膜としては、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）が好ましい。この場合、ホール注入電極２４の絶縁性を考慮すると窒化シリコン膜が好ましいと考えられるが、素子分離膜２６の水分を有機膜層２７に侵入させないという観点では、リンを含有したＰＳＧ膜が水分を保持し、遮断してくれるという考え方も可能である。
【００２６】
次に、有機ＥＬアレイの作製方法に関して述べるが、図３とほぼ同じ過程をたどるため、図３を用いて実施の形態１との違いだけ記載する。本実施の形態においては、素子分離膜３５は、無機の材料を使用するため、実施の形態１とは異なり、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法やＣＶＤ法等で作製される点である。窒化シリコン膜は、減圧ＣＶＤ法による高温成膜が可能で、製造プロセスの中で平坦化膜３３の水分を低減する効果もあると考えられるため、水分遮断効果もさらに向上すると考えられる。
【００２７】
また、素子分離膜構成として、無機材料を覆うように有機樹脂膜（２６）を配置しているため、最終的な形状をフォトレジストを用いたエッチング法にて成型でき、高精細な有機ＥＬアレイに対応でき、品位を向上することができる。
【００２８】
（実施の形態４）
本実施の形態が実施の形態３と異なる点は、実施の形態１と実施の形態２の違いと同様に図４に示すような構成をとることである。これによって、水分の経路を狭くすることでより水分の遮断効果を発揮すると考えている。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３０】
（実施例１）
図４に示すように、ガラス基板（２１）上に有機ＥＬアレイを駆動するポリシリコンＴＦＴを配する回路層（２２）を作製する。次に、回路層（２２）の凹凸を平坦化するための平坦化膜（４１）を感光性のアクリル樹脂材料を使用してスピンコート法にて２０００ｎｍに成膜後、フォトレジストを用いたエッチング法にてパターニングされた膜を作製する。さらに、ホール注入電極（２４）としてＩＴＯ透明電極をスパッタリング法にて２００ｎｍ作製し、ポリエチレンオキサイド系の溶液性の高吸収性ポリマーをスピンコート法にてＩＴＯ表面から１００ｎｍの厚さに成膜した後、フォトレジストを用いてエッチング法にてパターニングされた素子分離膜（４０）を作製する。続いて感光性ポリイミド樹脂材料をスピンコート法にて２０００ｎｍに成膜後、フォトレジストを用いてエッチング法にてパターニングされた素子分離膜（２６）を作製する。次に有機層２７を蒸着法にて作製するが、詳細を図５を用いて説明する。
【００３１】
有機層は、ホール注入層（５１）と発光層（５２）とから構成され、ホール注入層（５１）として、ＴＰＤ（図７参照）を５０ｎｍ、発光層（５２）として、トリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（以下、アルミキノリンと略する）（図６参照）を５０ｎｍ成膜する。
【００３２】
最後に、Ａｌの電子注入電極（２８）を蒸着法にて２００ｎｍ形成して、有機ＥＬアレイが完成する。
【００３３】
また、外気と触れることによる劣化を防止するために、本実施例では、有機ＥＬアレイをカバーガラス（不図示）で封止した。
【００３４】
（実施例２）
本実施例が実施例１と異なる点は、素子分離膜（４０）の作製材料と作製方法である。以下に異なる点のみ詳細に説明する。
【００３５】
本実施例で使用した材料は、リンを含有した酸化シリコン膜（ＰＳＧ膜）で、ＣＶＤ法にてＩＴＯ表面から上に１００ｎｍの厚さになるように成膜した。ＰＳＧ膜は、水分を蓄える機能を有し、水分を外部に放出しにくい性質を有しているので、平坦化膜（２２）からの水分を遮断してくれるとともに、素子分離膜（２６）の水分も吸収保持してくれる。
【００３６】
また、本実施例では、ＩＴＯ電極間の平坦化膜を完全に取り去り、溝を設けた構成としているが、ＰＳＧ膜の応力を考慮した場合、図２のような構成に近づけて、積層する膜厚を薄くするのが好ましい。
【００３７】
（実施例３）
本実施例が実施例２と異なる点は、素子分離膜（４０）の作製材料と作製方法である。以下に異なる点のみ詳細に説明する。
【００３８】
本実施例で使用した材料は、窒化シリコンで、減圧ＣＶＤ法にて高温にてＩＴＯ表面から上に１００ｎｍの厚さになるように成膜した。
【００３９】
また、本実施例では、ＩＴＯ電極間の平坦化膜を完全に取り去り、溝を設けた構成としているが、窒化シリコン膜の応力を考慮した場合、図２のような構成に近づけて、積層する膜厚を薄くするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の素子分離膜構成の図
【図２】本実施の形態１および３で使用した有機ＥＬアレイの構成
【図３】本実施の形態で使用した有機ＥＬアレイの製造方法
【図４】本実施の形態２、４および実施例１、２で使用した有機ＥＬアレイの構成
【図５】本実施例で使用した有機層の構成
【図６】本実施例で使用したホール注入層の材料
【図７】本実施例で使用した発光層の材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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