(57)【要約】【課題】平坦化膜中に含有する水分を効率的に除去することにより、有機ＥＬ素子アレイの劣化を防止し、長期間にわたって良好な表示性能を維持する。【解決手段】基板１上に、平坦化膜５、金属電極６、有機発光層９、及び透明電極１１を少なくとも有する有機ＥＬ素子を複数備えて有機素子アレイを構成する。平坦化膜５に接するようにして超親水性薄膜４を形成し、平坦化膜中に含有する水分を効率的に除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、平坦化膜、第一電極、有機発光層、及び第二電極を少なくとも有する有機ＥＬ素子を複数備えた有機ＥＬ素子アレイにおいて、
前記平坦化膜に接するようにして超親水性薄膜が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項２】
前記超親水性薄膜は、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウムから選ばれる１つ、あるいは複数の材料を主成分とする無機薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項３】
前記超親水性薄膜は、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウムから選ばれる１つ、あるいは複数の材料の粉末を分散した紫外線硬化性樹脂膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項４】
前記超親水性薄膜は、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウムから選ばれる１つ、あるいは複数の材料の粉末を分散した熱硬化性樹脂膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子アレイを備えた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素子を複数備えた有機ＥＬ素子アレイ及び有機ＥＬ表示装置に関し、詳しくは表示性能を長期間にわたって良好に維持することができる有機ＥＬ素子アレイ及び有機ＥＬ表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子アレイを構成する有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に流れる電流によって、両電極間に存在する有機化合物を発光させる素子である。有機ＥＬ素子は自発光性の素子であるため、視認性が高いと同時に薄型軽量化が可能である。このため、特にモバイル用アクティブマトリクス型パネルへの応用展開が進められている。
【０００３】
従来の有機ＥＬ素子アレイの断面構造の一例を、図３に示す。図中、１は基板、２はＴＦＴ、３は絶縁膜、５は平坦化膜、６は金属電極、７は画素分離膜、８は正孔輸送層、９は発光層、１０は電子輸送層、１１は透明電極、１２は保護膜、１３は封止キャップ、１４は乾燥剤、１５は接着剤をそれぞれ示す。この有機ＥＬ素子は、基板１の上面側より発光表示を行うトップエミッションタイプとなっている。
【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子アレイには、ごく微量の水分や酸素の影響により、有機発光性材料が変質したり、発光層と電極間に剥離が生じたり、発光効率が低下したり、非発光領域（ダークスポット）が増大したりするという特性がある。このような状態となると、表示性能を十分に発揮できない可能性があった。
【０００５】
そこで、従来の有機ＥＬ素子アレイでは、図３に示すように、素子全体を凹形状の封止キャップ１３でカバーすることにより、水分の影響を少なくする方法が提案されている。さらに、図３に示す従来の有機ＥＬ素子アレイでは、基板１と封止キャップ１３の空壁部（封止空間）に乾燥剤１４を封入することにより、水分をトラップし、素子劣化を防止する構成となっている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、有機発光層の外側に吸湿剤（乾燥剤１４）を封入した素子では、有機ＥＬ素子の一構成要素である有機平坦化膜中に残留する微量水分を除去することは難しい。このため、残留水分に起因する表示性能の劣化を減少させられない場合があった。
【０００７】
これに対し、有機ＥＬ素子の作成前に、基板に加熱処理を施して、素子基板上の有機高分子膜の脱水処理を行う技術が提案されている（特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２６４０６１号公報
【特許文献２】特許第３５３１５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２に記載された従来の技術では、平坦化膜の脱水処理を試みた場合に、平坦化膜の外側を覆っている第一電極に阻害されて、平坦化膜からの水分の除去を効率的に行うことができないことがある。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、平坦化膜中に含有する水分を効率的に除去することにより、有機ＥＬ素子アレイの劣化を防止し、長期間にわたって良好な表示性能を維持することができる有機ＥＬ素子アレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子アレイは、上述した目的を達成するため、基板上に、平坦化膜、第一電極、有機発光層、及び第二電極を少なくとも有する有機ＥＬ素子を複数備え、平坦化膜に接するようにして超親水性薄膜が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子アレイによれば、平坦化膜に接するようにして超親水性薄膜が形成されているため、平坦化膜中に残留する微量水分を効率的に除去することが可能となり、有機ＥＬ素子アレイの表示性能を長期間にわたって良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの実施形態を説明するが、本発明は以下に説明する実施形態の構成に限定されるものではない。
【００１４】
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子アレイを構成する有機ＥＬ素子は、主たる構成要素として、基板上に、平坦化膜、第一電極、有機発光層、及び第二電極を積層した素子である。そして、平坦化膜に接するように、超親水性材料を含有する薄膜が形成されている。なお、平坦化膜は、一般的に、有機高分子材料から構成される。また、超親水性材料を含有する超親水性薄膜は、紫外線光照射で水への濡れ性が向上する性質を有している。したがって、本実施形態の有機ＥＬ素子は、超親水性薄膜に紫外線光照射を行い、水との濡れ性を向上させた後に、真空加熱処理を行うことにより、平坦化膜中に微量残留している水分を、膜界面を介して効率的に除去することが可能となる。
【００１５】
なお、超親水性薄膜における超親水特性は、紫外線光を照射した後に、数十時間維持されるため、紫外線光照射は真空加熱直前に行えばよい。したがって、真空加熱中における紫外線光照射は必ずしも必要ではない。
【００１６】
本実施形態において、超親水性薄膜とは、紫外線光照射により水に対する接触角が１０度以下、好ましくは５度以下を呈する膜のことである。超親水性薄膜の材料として、例えば、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム、および、これらの材料の粉末を含有する樹脂材料を用いることができる。
【００１７】
また、超親水性薄膜は、上述した各材料から選ばれる１つ、あるいは複数の材料を主成分とする無機薄膜とすることができる。また、超親水性薄膜は、上述した各材料から選ばれる１つ、あるいは複数の材料の粉末を分散した紫外線硬化性樹脂膜、あるいは熱硬化性樹脂膜とすることができる。
【００１８】
このような樹脂材料からなる超親水性薄膜を成膜する方法として、スパッタリング法やＣＶＤ法等の真空成膜法、あるいはゾル−ゲル法等を好適に用いることができる。また、樹脂中に上述した材料の粉末を分散したものを、印刷したり、スピンコーティングしたりして薄膜化する方法も有効である。
【００１９】
なお、本実施形態における保護膜パターンは、平坦化膜からの水分を効率よく外部に放出するために、平坦化膜のパターンより大きく設計して、水分の抜け口を確保することが好ましい。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上述した有機ＥＬ素子を複数備えた有機ＥＬ素子アレイを用いて構成することができる。
【実施例】
【００２１】
＜実施例１＞
以下、図面を参照して、本発明の有機ＥＬ素子アレイの具体的な実施例について説明する。
【００２２】
まず、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイについて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイの縦断面を示す模式図である。なお、図１では、従来の有機ＥＬ素子アレイと同様の機能を有する部分には同一の符号を付して説明を行う（図２においても同様）。
【００２３】
本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイは、図１に示すように、基板１上に、ＴＦＴ２、絶縁膜３、超親水性薄膜４、平坦化膜５、第一電極である金属電極６、正孔輸送層８、有機発光層９、電子輸送層１０、第二電極である透明電極１１、及び保護膜１２を、この順で積層することにより形成されている。また、金属電極６、正孔輸送層８、有機発光層９、及び電子輸送層１０は、画素分離膜７により分離区分され、複数の画素が形成されている。さらに、素子全体を凹形状のガラス製の封止キャップ１３でカバーするとともに、基板１と封止キャップ１３の空壁部（封止空間）に乾燥剤１４が封入されている。なお、基板１と封止キャップ１３とは接着剤１５により接着されている。
【００２４】
次に、実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイの製造手順を説明する。
【００２５】
まず、ＴＦＴ２が形成された基板１上に、スパッタリング法により、絶縁膜３となるＳｉＮｘ膜を１００ｎｍ形成した後、ドライエッチングにより、ＴＦＴ２のドレイン電極の部位にコンタクトホールを形成した。
【００２６】
続いて、スパッタリング法により、超親水性薄膜４となるＴｉＯ2膜を２０ｎｍ形成した後、ドライエッチングにより、ＴＦＴ２のドレイン電極の部位にコンタクトホールを形成した。さらに、スピンコート法により、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））をコーティングし、露光及び現像を行って、平坦化膜５を形成した。
【００２７】
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６を形成した。続いて、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））をコーティングし、露光及び現像を行って、ＴＦＴ２及び電極配線を覆うように、画素分離膜７を形成した。
【００２８】
さらに、基板裏面よりＴｉＯ2膜に紫外線光照射を行いながら、平坦化膜５の真空加熱脱水処理（１５０℃、１×１０-2Ｐａ、３０分）を行った。
【００２９】
続いて、真空蒸着装置（真空機工社製）を用いて、上述した各部位が形成された基板１上に、真空蒸着法により、正孔輸送性を有するαＮＰＤを５０ｎｍの膜厚で成膜して、正孔輸送層８を形成した。なお、正孔輸送層８を形成するためのαＮＰＤは、下記化学式で表される。
【００３０】
【化１】
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【００３１】
続いて、同様の手法を用いて、正孔輸送層８の上に、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３）と、クマリン６を１００：６の重量比率で共蒸着し、５０ｎｍの膜厚で有機発光層９を形成した。なお、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３）は、クマリン６は、下記化学式で表される。
【００３２】
【化２】
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【００３３】
続いて、電子輸送層１０として、フェナントロリン化合物を１０ｎｍ成膜した。なお、フェナントロリン化合物は、下記化学式で表される。
【００３４】
【化３】
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【００３５】
続いて、スパッタリング法により、透明電極１１（ＩＴＯ）を１５０ｎｍ成膜した。さらに、スパッタリング法により、保護膜１２として、ＳｉＯｘＮｙ膜を８００ｎｍ形成した。なお、保護膜１２の成膜は、プラズマによる有機ＥＬ素子アレイのダメージを防止するために、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。
【００３６】
続いて、有機ＥＬ素子アレイの非発光領域に相当する部位に、乾燥剤（酸化カルシウム）１４を装着した封止キャップ１３を、接着剤（アラルダイト、日本チバガイギー社製）１５を用いて、基板１の端部に貼り付けた。このようにして、封止キャップ１３により、素子全体を被覆保護し、実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイを得た。
【００３７】
実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイを用いて、高温耐久試験（８０℃、５００時間発光）を行ったところ、試験前後において、ダークスポットの発生や発光効率低下等の表示品位劣化は生じなかった。
【００３８】
＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２に係る有機ＥＬ素子アレイについて説明する。図２は、本発明の実施例２に係る有機ＥＬ素子アレイの縦断面を示す模式図である。
【００３９】
本発明の実施例２に係る有機ＥＬ素子アレイは、上述した実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイとほぼ同様の構成となっているが、超親水性薄膜４の位置が異なっている。すなわち、実施例１に係る有機ＥＬ素子では、図１に示すように、絶縁膜３と平坦化膜５との間に超親水性薄膜４が形成されているが、実施例２に係る有機ＥＬ素子アレイでは、図２に示すように、平坦化膜５と金属電極６との間に超親水性薄膜４が形成されている。その他の構成は、実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイとほぼ同様である。
【００４０】
次に、実施例２に係る有機ＥＬ素子アレイの製造手順を説明する。
【００４１】
まず、ＴＦＴ２が形成された基板１上に、スパッタリング法により、絶縁膜３となるＳｉＮｘ膜を１００ｎｍ形成した後、ドライエッチングにより、ＴＦＴ２のドレイン電極の部位にコンタクトホールを形成した。
【００４２】
さらに、スピンコート法により、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））をコーティングし、露光及び現像を行って、平坦化膜５を形成した。続いて、スピンコート法により、ＴｉＯ2粉末を分散した光硬化性樹脂（アクリル樹脂（ワールドロック８１５Ｔ、協立化学社製））をコーティングし、露光及び現像を行って、超親水性薄膜４を形成した。
【００４３】
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６を形成した。続いて、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））をコーティングし、露光及び現像を行って、ＴＦＴ２及び電極配線を覆うように、画素分離膜７を形成した。
【００４４】
その後、上述した各部位が形成された基板１を水で超音波洗浄し、さらにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で煮沸洗浄した。
【００４５】
さらに、基板裏面よりＴｉＯ2膜に紫外線光照射を行いながら、平坦化膜５の真空加熱脱水処理（１５０℃、１×１０-2Ｐａ、３０分）を行った。
【００４６】
続いて、実施例１と同様の手法で、正孔輸送層８、有機発光層９、電子輸送層１０、透明電極１１（ＩＴＯ）、保護膜１２を成膜した。
【００４７】
続いて、有機ＥＬ素子アレイの非発光領域に相当する部位に、乾燥剤（酸化カルシウム）１４を装着した封止キャップ１３を、接着剤（アラルダイト、日本チバガイギー社製）１５を用いて、基板１の端部に貼り付けた。このようにして、封止キャップ１３により、素子全体を被覆保護し、実施例２に係る有機ＥＬ素子アレイを得た。
【００４８】
実施例２に係る有機ＥＬ素子アレイを用いて、高温耐久試験（８０℃、５００時間発光）を行ったところ、試験前後において、ダークスポットの発生や発光効率低下等の表示品位劣化は生じなかった。
【００４９】
＜比較例＞
次に、比較例に係る有機ＥＬ素子アレイについて説明する。比較例に係る有機ＥＬ素子アレイは、上述した実施例１及び実施例２に係る有機ＥＬ素子と比較して、超親水性薄膜が形成されていない点が異なっている。
【００５０】
比較例に係る有機ＥＬ素子アレイの製造手順を説明する。なお、比較例に係る有機ＥＬ素子アレイは、従来の一般的な有機ＥＬ素子アレイと同様の構成となっている。以下、従来の有機ＥＬ素子アレイを示す図３を参照して説明を行う。
【００５１】
まず、ＴＦＴ２が形成された基板１上に、スパッタリング法により、絶縁膜３となるＳｉＮｘ膜を１００ｎｍ形成した後、ドライエッチングにより、ＴＦＴ２のドレイン電極の部位にコンタクトホールを形成した。
【００５２】
さらに、スピンコート法により、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））をコーティングし、露光及び現像を行って、平坦化膜５を形成した。
【００５３】
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６を形成した。続いて、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））をコーティングし、露光及び現像を行って、ＴＦＴ２及び電極配線を覆うように、画素分離膜７を形成した。
【００５４】
その後、上述した各部位が形成された基板１を水で超音波洗浄し、さらにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で煮沸洗浄した。さらに、平坦化膜５の真空加熱脱水処理（１５０℃、１×１０-2Ｐａ、１２０分）を行った。
【００５５】
続いて、実施例１と同様の手法で、正孔輸送層８、有機発光層９、電子輸送層１０、透明電極１１（ＩＴＯ）、保護膜１２を成膜した。
【００５６】
続いて、有機ＥＬ素子アレイの非発光領域に相当する部位に、乾燥剤（酸化カルシウム）１４を装着した封止キャップ１３を、接着剤（アラルダイト、日本チバガイギー社製）１５を用いて、基板１の端部に貼り付けた。このようにして、封止キャップ１３により、素子全体を被覆保護し、比較例に係る有機ＥＬ素子アレイを得た。
【００５７】
比較例に係る有機ＥＬ素子アレイを用いて、高温耐久試験（８０℃、５００時間発光）を行ったところ、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】
【００５８】
【図１】本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子アレイの縦断面を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例２に係る有機ＥＬ素子アレイの縦断面を示す模式図である。
【図３】従来の一般的な有機ＥＬ素子アレイ（比較例）の縦断面を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  基板
４  超親水性薄膜
５  平坦化膜
６  金属電極
７  画素分離膜
８  正孔輸送層
９  発光層
１０  電子輸送層
１１  透明電極
【図１】
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【図２】
2007305318.tif 000007
【図３】
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