JP2009117180A - 有機ｅｌ表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水分の影響を効果的に防止し、かつ、製造コストを抑えることが出来る有機ＥＬ表示装置の封止方法を得る。
【解決手段】回路基板１０１に形成された回路形成部１０２の上に有機ＥＬ素子部１０００が形成されている。有機ＥＬ素子部１０００はＳｉＮｘＯｙ膜を含む保護層１１３によって覆われている。ＳｉＮｘＯｙは、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ 伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在し、約８７０ ｃｍ-１近傍に存在するＳｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であり、２０００〜４０００ｃｍ-１ 領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下である赤外吸収特性を有する。これによって優れた水分阻止特性を有する保護膜を得ることが出来、有機ＥＬ表示装置の寿命特性を向上することが出来る。
【選択図】図１
【解決手段】回路基板１０１に形成された回路形成部１０２の上に有機ＥＬ素子部１０００が形成されている。有機ＥＬ素子部１０００はＳｉＮｘＯｙ膜を含む保護層１１３によって覆われている。ＳｉＮｘＯｙは、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ 伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在し、約８７０ ｃｍ-１近傍に存在するＳｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であり、２０００〜４０００ｃｍ-１ 領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下である赤外吸収特性を有する。これによって優れた水分阻止特性を有する保護膜を得ることが出来、有機ＥＬ表示装置の寿命特性を向上することが出来る。
【選択図】図１
Description
本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、特に水分によるダークスポットの発生を抑えた、信頼性の高いトップエミッション型有機ＥＬ表示装置、および、その製造方法に関する。
有機ＥＬ表示装置では下部電極（第１の電極）と上部電極（第２の電極）との間に有機ＥＬ層を挟持し、上部電極に一定電圧を印加し、下部電極にデータ信号電圧を印加して有機ＥＬ層の発光を制御することによって画像を形成する。下部電極へのデータ信号電圧の供給は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して行われる。
有機ＥＬ表示装置に使用される有機ＥＬ材料は水分が存在すると発光特性が劣化し、長時間動作をさせると、水分によって劣化した場所が発光しなくなる。これは表示領域のダークスポットとして現れる。このダークスポットは時間の経過とともに成長し、画像の欠陥となる。
ダークスポットの発生、あるいは成長を防止するためには、有機ＥＬ表示装置内への水分の浸入を防止する必要がある。このため、素子基板に形成された有機ＥＬ層を封止し、外部から有機ＥＬ表示装置内への水分の浸入を防止する。このための封止方法について色々な技術が開発されている。
「特許文献１」および「特許文献２」には、いわゆる中空封止の基本的な構成が記載されている。「特許文献１」および「特許文献２」記載の構成は、素子基板の上に有機ＥＬ層が形成され、この有機ＥＬ層を保護するために、封止基板によって素子基板を封止する。また、封止基板あるいは、素子基板に乾燥材を設置することによって、浸入してきた水分を除去する。そして、素子基板と封止基板の間には空間が形成されている。
中空封止型有機ＥＬ表示装置では、素子基板と封止基板のギャップ調整が難しい、封止内部の圧力調整が難しい、封止剤によって封止するときの、封止剤から放出されたガスによる有機ＥＬ材料の汚染、スループットが低い等の問題がある。
「特許文献３」および「特許文献４」には、上記中空封止の問題点を対策したものとして、いわゆる固体封止の構成が記載されている。すなわち、「特許文献３」および「特許文献４」には、無機保護膜、あるいは有機保護膜によって有機ＥＬ層が形成された素子を覆って封止する構成が記載されている。しかし、「特許文献３」および「特許文献４」記載された構成では、ガラス基板あるいは、金属を用いて封止する場合に比較して、水分に対する封止効果が十分でないという問題点がある。
固体封止の他の構成として、「特許文献５」が挙げられる。「特許文献５」には、光透過性フィルム上に形成した光硬化性樹脂を有機ＥＬ層を設けた素子基板の上に８０℃に加熱した圧着ローラを用いて貼り付ける。ついで、紫外線を照射して光硬化性樹脂を硬化させ、光透過性フィルムを剥がすことによって光硬化性樹脂で封止した有機ＥＬ表示装置を得る。また、必要に応じて有機ＥＬ素子を窒化シリコン膜で被覆する構成が記載されていることが記載されている。
「特許文献６」には、プラズマＣＶＤを用いて、Ｓｉ−Ｈの少ないＳｉＮ膜を形成することが記載されている。「特許文献６」に記載の例では基板温度は２００℃である。また、「特許文献７」には、イオンプレーティングによってＳｉＮｘＯｙ膜を形成することが記載されている。
中空型封止であっても、固体封止であっても、有機ＥＬ層の水分に対する防御をより確実にするためには、有機ＥＬ層の上に形成されている上部電極の上にさらに、ＳｉＮ等で被覆することが効果的である。しかし、半導体用保護膜として通常用いられているＣＶＤ法によるＳｉＮ膜の場合、有機ＥＬ表示装置用の保護膜形成で要求される１００℃以下（出来れば８０℃以下）の低温成膜では、Ｓｉ−Ｈ、Ｎ−Ｈの存在のために、水素含有量が大きく、低密度であるために、かならずしも十分な性能が得られない。
また、低温成膜のために、未反応性生物による異物も発生し易い。さらに成膜温度がばらつき易いために、膜質のばらつきが大きい。膜厚を大きくすることが考えられるが、成膜速度が小さく、設備投資額も大きくなるために、現実的でない。
本発明の課題は、成膜速度が速く、かつ、防水効果の優れた保護膜を得て、有機ＥＬ表示装置の寿命特性を改善することである。
本発明は、保護膜として成膜速度が速いＳｉＮｘＯｙ膜を用い、かつ、ＳｉＮｘＯｙ膜の成膜条件を特定することによって、防水効果の優れた保護膜を得る。これによって、寿命特性の優れた有機ＥＬ表示装置を得る。具体的な手段は次のとおりである。
（１）回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置であって、前記ＳｉＮｘＯｙ膜は前記第２の電極に接し、前記ＳｉＮｘＯｙ膜は、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ 伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在し、約８７０ ｃｍ-１近傍に存在するＳｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であり、２０００〜４０００ｃｍ-１ 領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下である赤外吸収特性を有するＳｉＮｘＯｙ膜であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（２）前記ＳｉＮｘＯｙ膜が、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅの少なくとも１つを含むこと、を特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（３）前記保護層は前記ＳｉＮｘＯｙ膜に積層された酸化マグネシウム膜を有することを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（４）前記保護層は前記ＳｉＮｘＯｙ膜に酸化マグネシウム膜が積層され、さらに前記ＳｉＮｘＯｙ膜が積層されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（５）前記酸化マグネシウム膜が、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅの少なくとも１つを含むこと、を特徴とする（３）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（６）前記酸化マグネシウム膜の赤外吸収スペクトルの３４００〜３５００ｃｍ-１領域、及び、３６００ｃｍ-１近傍で見られるＯ-Ｈ振動吸収ピークの吸光度ｌｏｇ(１/透過率)を前記酸化マグネシウム膜の膜厚で除した値が０．０８μｍ-１以下であることを特徴とする（３）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（７）前記酸化マグネシウム膜の赤外吸収スペクトルの３７００ｃｍ-１近傍で見られるＭｇ-OH振動吸収ピークの吸光度ｌｏｇ(１／透過率)を前記酸化マグネシウム膜の膜厚で除した値が０．０８μｍ-１以下であることを特徴とする（３）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（８）前記酸化マグネシウム膜が（１１１）結晶配向性を示し、Ｘ線回折スペクトルにおいて、（２００）回折ピーク強度Ｉ（２００）と（１１1）回折ピーク強度Ｉ（１１１）の比Ｉ（２００）/ Ｉ（１１１）が１以下であることを特徴とする（３）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（９）前記酸化マグネシウム膜のO／Ｍｇ比が０．９５以上１．１以下であることを特徴とする（３）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１０）回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置において、前記ＳｉＮｘＯｙ膜は前記第２の電極に接し、前記ＳｉＮｘＯｙ膜は、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ 伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１より低エネルギー側に存在し、約８７０ ｃｍ-１近傍に存在するＳｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であり、２０００〜４０００ｃｍ-１領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下である赤外吸収特性を有するＳｉＮｘＯｙ膜であり、前記保護層の上に樹脂シートが積層されており、前記樹脂シートは第２の基板によって積層されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（１１）前記樹脂シートは吸水性の性質を有することを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１２）回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置において、前記ＳｉＮｘＯｙ膜は前記第２の電極に接し、前記ＳｉＮｘＯｙ膜は、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ新縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在し、約８７０ ｃｍ-１近傍に存在するＳｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であり、２０００〜４０００ ｃｍ-１ 領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下である赤外吸収特性を有するＳｉＮｘＯｙ膜であり、前記保護層の上に樹脂シートが積層されており、前記樹脂シートは空間を挟んで第２の基板によって覆われており、前記空間には不活性ガスが充填されていることを特長とする有機ＥＬ表示装置。
（１３）前記不活性気体は窒素であることを特徴とする（１２）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１４）前記第1の基板と前記第２の基板の間に乾燥剤を存在せしめたことを特徴とする（１２）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１５）前記第２の基板が可視光に対して透明であることを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬパネル。
（１６）前記第２の基板が可視光に対して透明であることを特徴とする（１２）に記載の有機ＥＬパネル。
（１７）回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記ＳｉＮｘＯｙ膜は、少なくともＡｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｈ２のいずれかと、窒素化合物気体からなる雰囲気中でイオンビームをシリコン酸化物からなる材料に照射することによって前記ＳｉＮｘＯｙ膜を形成することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
（１８）回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜とマグネシウム酸化物膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記前記酸化マグネシウム膜は、酸素化合物気体からなる雰囲気中でイオンビームあるいは電子ビームをマグネシウム酸化物からなる材料に照射することによって前記酸化マグネシウム膜を形成することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
本発明によれば、有機ＥＬ表示装置用保護膜として、低温成膜が可能で、未反応性生物による異物が少なく、ＣＶＤ法による膜と比較して水素含有量が少なく、高密度なＳｉＮｘＯｙを得ることが出来る。したがって、水分に対するバリア性を改善でき、有機ＥＬ表示装置の長寿命化を実現することが出来る。また、酸化マグネシウムとの併用によって、より防湿効果の優れた保護膜とすることが出来る。
活性化反応蒸着法（ＲＰＤ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｌａｓｍａ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））やスパッタリング法を適用することが出来るために、パネルの端子部のための蒸着マスクの使用が可能になる。また、半導体ガス導入設備や廃ガス処理設備が不要になることから、設備コストを低減することが出来る。したがって、有機ＥＬ表示装置における保護膜の形成コストを低減することが出来る。
有機ＥＬ表示装置には、有機ＥＬ層から発光した光を、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板方向に取り出すボトムエミッション型と、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板と逆の方向に取り出すトップエミッション型とがある。本発明はいずれの有機ＥＬ表示装置にも適用することが出来る。
以下に、実施例を用いて、本発明の内容を詳細に説明する。
図1は有機ＥＬパネル１００の要部断面図を示す。図１において、１０１はガラス基板等からなる回路基板を、１０２は薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)を含む回路形成部を、１０００は有機ＥＬ素子を形成した有機ＥＬ素子部を、１１３は該有機ＥＬ素子部１０００を被覆するように形成した保護膜を、１１４は封止ガラスを、１１５は乾燥剤を、１１６はシール剤を示している。白抜きの矢印は光の出て行く方向を示しており、本実施例の場合には、封止ガラス１１４側から光を取り出すことになる。
有機ＥＬ素子部１０００は、封止ガラス１１４と保護膜１１３、シール剤１１６、回路形成部１０２を有する回路基板１０１により封止されている。回路形成部１０２には、その表面凹凸の状態に応じて、アクリルやポリイミド等からなる有機膜や、Ｓｉ酸化膜やＳｉ窒化膜等の無機絶縁膜を平坦化層として形成する。保護膜１１３と封止ガラス１１４は接触している。
本発明が特に関連する部分は保護膜１１３であり、水分や酸素の浸入による有機ＥＬパネル１００の特性劣化を防止できるように、保護膜１１３の層構成とそれを構成する層の膜質を定めたものである。従って、保護膜１１３とシール剤１１６のみで水分や酸素の浸入による有機ＥＬパネル１００の特性劣化を防止できるならば、乾燥剤１１５は必ずしも必要としない。
また、本実施例によれば、封止ガラス１１４は保護膜１１３により保持されているため、封止ガラス１１４の有機ＥＬ素子部１０００への突発的な接触による黒点発生を防止できる。更に、回路基板１０１と封止ガラス１１４のギャップを保護膜１１３で制御でき、該保護膜１１３のみで水分や酸素の浸入による有機ＥＬパネル１００の特性劣化を防止できるならば、乾燥剤１１５とシール剤１１６は必ずしも必要としない。
図２は有機ＥＬパネル１００の有機ＥＬ素子部１０００を拡大して示した要部断面図である。この図により、実施例１の詳細を説明する。図２において、１０３は回路形成部１０２上に形成した第１の電極(下部電極で、陰極あるいは陽極を示す)を、１０４は第１の電極１０３のパターン端を被覆するように設けられたバンクを、１０５〜１０７は有機層を、１０８は第２の電極(上部電極で、陽極あるいは陰極を示す)を、１０９は補助電極を、１１０ａと１１０ｂはＳｉＮｘＯｙ膜を、１１１は酸化マグネシウム膜を、１１２は樹脂シートを示す。有機ＥＬ素子１０００は、第１の電極１０３と有機層１０５〜１０７、第２の電極１０８で構成される。
有機ＥＬパネル１００の光を封止ガラス１０４側から取り出すので、第１の電極１０３は反射電極であり、たとえばＡｌ等の金属膜、あるいは、該金属膜と透明なＩＴＯ膜の積層膜から構成される。バンク１０４は第１の電極１０３と第２の電極１０８の短絡防止のために設けるものでＳｉＮｘ膜やＳｉＯｘ膜、ＳｉＮｘＯｙ膜等のＳｉ系絶縁膜やアクリルやポリイミド膜等の有機膜から構成される。
有機層１０６は発光層を含んでおり、この部分で発光する。図２において、１０６Ｒは赤色発光であることを、１０６Ｇは緑色発光であることを、１０６Ｂは青色発光であることを示している。必要に応じて、有機層１０６はホールに対するブロッキング層や輸送層(ホール輸送層、電子輸送層)を含む。
有機層１０５と有機層１０７は少なくとも輸送層(ホール輸送層あるいは電子輸送層)と注入層(ホール注入層あるいは電子注入層)のいずれかより構成される。
有機ＥＬパネル１００の光を封止ガラス１０４側から取り出すので、第２の電極１０８は透明電極であり、ＩＴＯ膜やＩＺＯ膜、ＺｎＯ膜で構成される。有機ＥＬ素子のキャビティー効果を強くするときには、反射電極としても働くＡｇの半透明膜を用いる。
補助電極１０９は、第２の電極１０８の抵抗が高く、この抵抗による電圧降下が原因で生じる輝度斑等の欠陥を防止するために設けられる。従って、第２の電極１０８の電圧降下が小さい場合には省略しても差し支えない。
図1で述べた保護膜１１３がＳｉＮｘＯｙ膜１１０ａ、酸化マグネシウム膜１１１、ＳｉＮｘＯｙ膜１１０ｂ、樹脂シート１１２の積層膜より構成されている。この部分に本発明を適用した。
本実施例におけるＳｉＮｘＯｙ膜１１０ａ、１１０ｂの赤外吸収スペクトルを図３の（Ａ）に示す。３０１はＳｉ−Ｏ伸縮振動吸収による吸収ピークを、３０２はＳｉ−Ｎ伸縮振動吸収による吸収ピークを示す。特徴的なのは、２０００cm-１より高エネルギー側に吸収ピークが見られないことである。また、Ｓｉ−Ｎ伸縮振動吸収ピーク３０２の吸光度がＳｉ−Ｏ伸縮振動吸収ピーク３０１と同程度に高くなっている。これらは、このＳｉＮｘＯｙ膜の膜密度が高く、窒化が進んで未反応Ｓｉも減少していることを示している。
２０００cm-１より高エネルギー側に吸収ピークが存在する場合でも、３０１で表されるＳｉ−Ｏ伸縮振動吸収による吸収ピークの５％以下であれば問題は無い。２０００cm-１から４０００cm-１のエネルギー範囲の吸収ピークはＳｉ−Ｈによるものであるが、実験によれば、Ｓｉ−Ｈの存在がＳｉ−Ｏの存在の５％以下であれば、水分に対するブロック特性は十分である。
従来から用いられてきたプラズマＣＶＤ法によるＳｉＮｘ膜やＳｉＮｘＯｙ膜の場合、この領域に水分吸蔵や水酸化物形成を反映する吸収ピークやＳｉやＮとＨの吸収ピークが見られる。このため、ＳｉＮｘ膜やＳｉＮｘＯｙ膜の密度が低下し、水分等に対するバリア性が劣化する。特に、成膜温度を１００℃以下の低温にすると、この膜質劣化が大きくなり、未反応物による異物発生の問題も発生する。近年、ＥＣＲプラズマやＩＣＰプラズマを用いたＣＶＤ法を用いることにより、低温成膜でも２０００cm-１より高エネルギー側に吸収ピークが見られない高密度な膜が得られているとしているが、成膜温度を２００℃より低下させることは難しい。
以上より、本実施例のＳｉＮｘＯｙ膜が従来より用いられてきたＳｉＮｘ膜やＳｉＮｘＯｙ膜より高密度であり、水分や酸素に対するバリア性に優れていることが分かる。
「特許文献７」にはＳｉＮｘＯｙ膜の形成手段として、酸化シリコン(ＳｉＯ)を蒸発源としたイオンプレーティングが提案されている。かかる方法によれば、１００nm/min以上の高速成膜が可能であるが、膜質については開示されていない。発明者らの実験によれば、本方法によるＳｉＮｘＯｙ膜は図３（Ｂ）に示す赤外吸収スペクトルを得られることが多かった。図３（Ｂ）より、２０００cm-１より高エネルギー側に吸収ピークが見られないことが分かる。しかし、Ｓｉ−Ｏ伸縮振動吸収ピーク３０１が１００0 cm-１より高エネルギー側にあり、Ｓｉ−Ｎ伸縮振動吸収ピーク３０２の吸光度がＳｉ−Ｏ伸縮振動吸収ピーク３０１の７５％未満であり、低いものであった。これは、窒化が進まず、Ｓｉ過剰になっていることを示唆している。このような膜は大きな圧縮膜応力を示すことが多く、有機ＥＬ素子の保護膜として用いることが困難であることが分かった。
これに対して本発明では、活性化反応蒸着法を用いることによって、有機ＥＬ表示装置の保護膜として次のような特性を持つＳｉＮｘＯｙ膜を形成することが出来る。
（１）Ｓｉ−Ｏ-Ｓｉ 伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在すること。
（２）約８７０ cm-１近傍に存在するＳｉ−Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ−Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であること。
（３） ２０００〜４０００ cm-１ 領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ−Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下であること。
（１）Ｓｉ−Ｏ-Ｓｉ 伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在すること。
（２）約８７０ cm-１近傍に存在するＳｉ−Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ−Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であること。
（３） ２０００〜４０００ cm-１ 領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ−Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下であること。
このような特性の膜とすることによって成膜速度が速く、膜密度が高く、また、膜応力の小さい保護膜を得ることが出来る。上記の条件（１）および（２）によって膜応力を小さくでき、条件（３）によって、Ｓｉ−Ｈの濃度が小さく、したがって、膜密度の高い保護膜を得ることが出来る。
本実施例における保護膜１１３は、酸化マグネシウム膜１１１を膜密度の高いＳｉＮｘＯｙ膜によりサンドイッチした構造となっている。酸化マグネシウムには吸水性があるため、ＳｉＮｘＯｙ膜にピンホール等の欠陥があった場合に、それを通って有機ＥＬ素子部に進入しようとする水分を吸収させるためである。これによって保護膜１１３の水分に対するバリア性は大幅に向上する。酸化マグネシウム膜１１１を有機ＥＬ素子部１０００に直接接触させないのは、有機ＥＬ素子の第２の電極と接触する有機層１０７が吸水性の性質を持つ場合があるからである。酸化マグネシウム１１１上にＳｉＮｘＯｙ膜１１０ｂを積層しているのは、酸化マグネシウム１１１に吸収させる水分を少なくし、吸水能力を長持ちさせるためである。これによって、保護膜１１３として用いるＳｉＮｘＯｙ膜の膜厚を小さくできる。これは、ＳｉＮｘＯｙ膜の成膜設備削減に繋がり、製造コスト低減に寄与できる。
従って、保護膜１１３として用いるＳｉＮｘＯｙ膜にピンホールが少なく、有機ＥＬパネル１００の寿命に問題がなければ、酸化マグネシウム１１１を用いる必要はなく、少なくとも１層以上のＳｉＮｘＯｙ膜を用いればよい。
ここで用いる酸化マグネシウムは吸水性に優れていることが望ましく、図４に示し多赤外吸収特性において、３０００ ｃｍ-１〜４０００ ｃｍ-１領域に存在する水分吸蔵に関連した吸収ピークが低いことが良い。すなわち、次の条件を満足することが望ましい。
(１) 酸化マグネシウム膜の赤外吸収スペクトルの３４００〜３５００ｃｍ-１領域、及び、３６００ｃｍ-１近傍で見られるＯ−Ｈ振動吸収ピークの吸光度ｌｏｇ(1/透過率)を前記酸化マグネシウム膜の膜厚で除した値が０．０８μｍ-１以下であること。
(２)酸化マグネシウム膜の赤外吸収スペクトルの３７００ｃｍ-１近傍で見られるＭｇ-ＯＨ振動吸収ピークの吸光度ｌｏｇ(1/透過率)を前記酸化マグネシウム膜の膜厚で除した値が０．０８μｍ-１以下であること。さらに、膜組成(Ｏ/Ｍｇ比) も吸水状態によって変化するため、０．９５〜１．１のＯ/Ｍｇ比の範囲で形成するのが望ましい。
(１) 酸化マグネシウム膜の赤外吸収スペクトルの３４００〜３５００ｃｍ-１領域、及び、３６００ｃｍ-１近傍で見られるＯ−Ｈ振動吸収ピークの吸光度ｌｏｇ(1/透過率)を前記酸化マグネシウム膜の膜厚で除した値が０．０８μｍ-１以下であること。
(２)酸化マグネシウム膜の赤外吸収スペクトルの３７００ｃｍ-１近傍で見られるＭｇ-ＯＨ振動吸収ピークの吸光度ｌｏｇ(1/透過率)を前記酸化マグネシウム膜の膜厚で除した値が０．０８μｍ-１以下であること。さらに、膜組成(Ｏ/Ｍｇ比) も吸水状態によって変化するため、０．９５〜１．１のＯ/Ｍｇ比の範囲で形成するのが望ましい。
また、酸化マグネシウム膜を通過して有機ＥＬ素子側に進入しようとする水分へのバリア性を長く保持するためには、図５に示すように(１１１)配向性を示すことが好ましい。酸化マグネシウム膜の膜密度を高くできるからである。
図６に本実施例におけるＳｉＮｘＯｙ／ＭｇＯ／ＳｉＮｘＯｙ積層膜成膜装置の概要を示す。ＳｉＮｘＯｙ膜は、窒素化合物気体(Ｎ２やＮＨ３ 等)を含む雰囲気において、Ａｒイオンビーム６１０、６４０を酸素欠乏形の酸化シリコン(ＳｉＯｘ、ｘ≒１)蒸着源６０４、６４４に照射し、蒸発した蒸発粒子６１１、６４１を基板トレイ６０００に収納された有機ＥＬ基板用マザー基板６１００に堆積して成膜する。Ａｒイオンビーム６１０、６４０を作製するためのＡｒガスは不活性ガス供給ライン６０７、６４７から導入し、反応ガスとなる窒素化合物気体(Ｎ２やＮＨ３ 等)は反応ガス供給系６０８、６４８より導入する。
酸化マグネシウム膜は、酸素化合物気体(Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２ 等)を含む雰囲気において、電子ビーム６３０をＭｇＯ蒸着源６２４に照射し、蒸発した蒸発粒子６３１を基板トレイ６０００に収納された有機ＥＬ基板用マザー基板６１００に堆積して、成膜する。反応ガスとなる酸素化合物気体(Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２等)は反応ガス供給系６２８より導入する。
本成膜装置により、 有機ＥＬ基板用マザー基板６１００を収納した基板トレイ６０００を移動させることによって、 ＳｉＮｘＯｙ／ＭｇＯ／ＳｉＮｘＯｙ積層膜を形成することができる。有機ＥＬ基板用マザー基板６１００と基板トレイ６０００の間には、蒸着マスクが挿入されており、有機ＥＬパネルの外部回路との接続端子部には成膜されないようにしている。ＳｉＮｘＯｙ膜の膜厚を２００ｎｍ以下にすることにより、 有機ＥＬ基板用マザー基板６１００の温度を８０℃以下に保持することができる。酸化マグネシウム膜の膜厚は吸水特性から見て適正化すればよい。かかる方法で作製されたＳｉＮｘＯｙ膜にはイオンを形成するＡｒが含まれる。ここでは、Ａｒイオンビームを用いているがこれに限定されるものではなく、他の不活性気体を用いても差し支えない。この場合には、それらが膜内に含まれる。なお、酸化マグネシウム膜は反応性該雰囲気における電子線蒸着法で成膜しているが、ＳｉＮｘＯｙ膜の場合と同様に、酸素化合物気体(Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２ 等)を含む雰囲気において、不活性気体からなるイオンビームをＭｇＯ蒸着源に照射して成膜しても良い。この場合には、酸化マグネシウム膜にも不活性気体が含まれることになる。
本実施例で用いた成膜手法によれば、１００ｎｍ／ｍｉｎ以上のＳｉＮｘＯｙ膜の成膜速度を得ることができ、製造設備削減に貢献できる。これらは、有機ＥＬパネルの原価低減の効果を生む。
本実施例では、ＳｉＮｘＯｙ膜と酸化マグネシウムからなる多層膜上に樹脂シート１１２を積層して保護膜１１３としている。これにより、封止ガラス１１４としてキャビティー加工等を施さない平板ガラスを用いることができる。樹脂シート１１２としては透明なアクリル等用いればよい。更に、吸水性の特性を付与し、乾燥剤の役目を持たせるのも良い。樹脂シート１１２はシール剤と類似の働きをするため、等価的にシール剤の厚みを増やした効果が得られ、有機ＥＬ素子部１０００に進入しようとする水分に対するバリア性が高くなる。
以上述べてきたように、本実施の形態によれば、水分や酸素に対するバリア性が高く長寿命の有機ＥＬパネルを提供できる。また、封止ガラスの撓みに起因した黒点発生も防止できる。
本実施例は、本発明をボトムエミッション形の有機ＥＬパネルに適用した例で、それ以外は実施例１と同じである。図７は有機ＥＬパネル１００の要部断面図を示す。図７において１０１はガラス基板等からなる回路基板を、１０２は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む回路形成部を、１０００は有機ＥＬ素子を形成した有機ＥＬ素子部を、１１３は該有機ＥＬ素子部１０００を被覆するように形成した保護膜を、１１４は封止ガラスを、１１５は乾燥剤を、１１６はシール剤を示している。白抜きの矢印は光の出て行く方向を示しており、本実施例の場合には、回路基板１０１側から光を取り出すことになる。有機ＥＬ素子部１０００は、封止ガラス１１４と保護膜１１３、シール剤１１６、回路形成部１０２を有する回路基板１０１により封止されている。
図８は有機ＥＬパネル１００の有機ＥＬ素子部１０００を拡大して示した要部断面図である。図８において、１０３は回路形成部１０２上に形成した第１の電極(下部電極で、陰極あるいは陽極を示す)を、１０４は第１の電極１０３のパターン端を被覆するように設けられたバンクを、１０５〜１０７は有機層を、１０８は第２の電極(上部電極で、陽極あるいは陰極を示す)を、１１０ａと１１０ｂはＳｉＮｘＯｙ膜を、１１１は酸化マグネシウム膜を、１１２は樹脂シートを示す。有機ＥＬ素子１０００は、第１の電極１０３と有機層１０５〜１０７、第２の電極１０８で構成される。
有機ＥＬパネル１００の光を回路基板１０１側から取り出すので、第１の電極１０３は透明電極であり、ＩＴＯ膜やＩＺＯ膜、ＺｎＯ膜で構成される。第２の電極１０８には反射電極の働きを持たせるため、Ａｌ等の金属膜を用いる。このため、補助電極を設ける必要はない。この部分が実施例１と異なっているところである。
従って、図7で述べた保護膜１１３が、ＳｉＮｘＯｙ膜１１０ａ、酸化マグネシウム膜１１１、ＳｉＮｘＯｙ膜１１０ｂ、樹脂シート１１２の積層膜より構成されており、この部分に本発明を適用した点も実施例１と同じである。
本実施の形態においても、実施例１と同じ効果が得られる。
本実施例は、本発明を中空封止の有機ＥＬパネルに適用した例で、それ以外は実施例１と同じである。図９は有機ＥＬパネル１００の要部断面図を示す。図９において、１０１はガラス基板等からなる回路基板を、１０２は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む回路形成部を、１０００は有機ＥＬ素子を形成した有機ＥＬ素子部を、１１３は該有機ＥＬ素子部１０００を被覆するように形成した保護膜を、１１４は封止ガラスを、１１５は乾燥剤を、１１６はシール剤を示している。
本実施例の場合、封止ガラス１１４と保護膜１１３の間に封止空間１１７が新たに形成されている。この点が実施例１と異なっているところであり、その他は同じである。白抜きの矢印は光の出て行く方向を示しており、本実施例の場合には、封止ガラス１１４側から光を取り出すことになる。
有機ＥＬ素子部１０００は、封止ガラス１１４と保護膜１１３、シール剤１１６、回路形成部１０２を有する回路基板１０１により封止されている。図１０は有機ＥＬパネル１００の有機ＥＬ素子部１０００を拡大して示した要部断面図である。
図１０において、１０３は回路形成部１０２上に形成した第１の電極(下部電極で陰極あるいは陽極を示す)を、１０４は第１の電極１０３のパターン端を被覆するように設けられたバンクを、１０５〜１０７は有機層を、１０８は第２の電極(上部電極で陽極あるいは陰極を示す)を、１１０ａと１１０ｂはＳｉＮｘＯｙ膜を、１１１は酸化マグネシウム膜を、１１２は樹脂シートを示す。有機ＥＬ素子１０００は、第１の電極１０３と有機層１０５〜１０７、第２の電極１０８で構成される。
本実施例によれば、保護膜１１３が緩衝材として働くため、中空封止の欠点である封止ガラス１１４の有機ＥＬ素子部１０００に接触することによる黒点発生を防止できる。封止空間１１７内に乾燥剤１１５があり、保護膜１１３の水分に対するバリア性が高いため、従来の中空封止の有機ＥＬパネルより、はるかに高い寿命特性を示すことになる。
なお、有機ＥＬパネルに対して求められる寿命特性や機械強度を満足すれば、酸化マグネシウム膜１１１、ＳｉＮｘＯｙ膜１１０ｂ、樹脂シート１１２、乾燥剤１１５のいずれを省略しても差し支えない。
本実施例は、第３の実施例とほぼ同じであり、封止ガラス１１4の有機ＥＬ素子部１０００と対向する領域全面に乾燥剤１１５を設けた点のみが異なっている。
図１１は有機ＥＬパネル１００の要部断面図を示したものであり、図１２は有機ＥＬパネル１００の有機ＥＬ素子部１０００を拡大して示した要部断面図である。実施例３と比較して、乾燥剤１１５による吸水能力が増大するのみで構成要素等その他は同じである。従って、実施形態３と同じ効果を得ることができる。
本実施例は、本発明を中空封止のボトムエミッション形有機ＥＬパネルに適用した例である。中空封止である以外は実施例２と同じで、ボトムエミッション有機ＥＬを対象としている以外は実施例３と同じである。図１３は有機ＥＬパネル１０００の要部断面図を示す。
図１３において、１０１はガラス基板等からなる回路基板を、１０２は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む回路形成部を、１０００は有機ＥＬ素子を形成した有機ＥＬ素子部を、１１３は該有機ＥＬ素子部１０００を被覆するように形成した保護膜を、１１４は封止ガラスを、１１５は乾燥剤を、１１６はシール剤を示している。白抜きの矢印は光の出て行く方向を示しており、本実施例の場合には、回路基板１０１側から光を取り出すことになる。有機ＥＬ素子部１０００は、封止ガラス１１４と保護膜１１３、シール剤１１６、回路形成部１０２を有する回路基板１０１により封止されている。
図１４は有機ＥＬパネル１００の有機ＥＬ素子部１０００を拡大して示した要部断面図である。１４図において、１０３は回路形成部１０２上に形成した第１の電極(下部電極で陰極あるいは陽極を示す)を、１０４は第１の電極１０３のパターン端を被覆するように設けられたバンクを、１０５〜１０７は有機層を、１０８は第２の電極(上部電極で陽極あるいは陰極を示す)を、１１０ａと１１０ｂはＳｉＮｘＯｙ膜を、１１１は酸化マグネシウム膜を、１１２は樹脂シートを示す。有機ＥＬ素子１０００は、第１の電極１０３と有機層１０５〜１０７、第２の電極１０８で構成される。
有機ＥＬパネル１００の光を回路基板１０１側から取り出すので、第１の電極１０３は透明電極であり、ＩＴＯ膜やＩＺＯ膜、ＺｎＯ膜で構成される。第２の電極１０８には反射電極の働きを持たせるため、Ａｌ等の金属膜を用いる。このため、補助電極を設ける必要はない。この部分が実施例３と異なっているところである。
従って、図１３で述べた保護膜１１３がＳｉ−ＮｘＯｙ膜１１０ａ、酸化マグネシウム膜１１１、ＳｉＮｘＯｙ膜１１０ｂ、樹脂シート１１２の積層膜より構成されており、この部分に本発明を適用した点も実施例３と同じである。
本実施の形態においても、実施例２や実施例３と同じ効果が得られることは明らかである。
本実施の形態は、実施例５とほぼ同じであり、封止ガラス１１４の有機ＥＬ素子部１０００と対向する領域全面に乾燥剤１１５を設けた点のみが異なっている。図１５は有機ＥＬパネル１００の要部断面図を示したものであり、図１６は有機ＥＬパネル１００の有機ＥＬ素子部１０００を拡大して示した要部断面図である。
実施例５と比較して、乾燥剤１１５による吸水能力が増大するのみで構成要素等その他は同じである。従って、実施例５と同じ効果を得ることができる。
１００…有機ＥＬパネル、 １０１…回路基板、 １０２…回路形成部、 １０３…第１の電極、 １０４…バンク、 １０５、１０６、１０７…有機層、 １０８…第２の電極、 １０９…補助電極、 １１０ａ、１１０ｂ…ＳｉＮｘＯｙ膜、 １１１…酸化マグネシウム膜、 １１２…樹脂シート、 １１３…保護膜、 １１４…封止ガラス、 １１５…乾燥剤、 １１６…シール剤、 １０００…有機ＥＬ素子部。
Claims (18)
- 回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置であって、
前記ＳｉＮｘＯｙ膜は前記第２の電極に接し、
前記ＳｉＮｘＯｙ膜は、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ 伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在し、約８７０ ｃｍ-１近傍に存在するＳｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であり、
２０００〜４０００ｃｍ-１ 領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下である赤外吸収特性を有するＳｉＮｘＯｙ膜であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 前記ＳｉＮｘＯｙ膜が、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅの少なくとも１つを含むこと、を特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記保護層は前記ＳｉＮｘＯｙ膜に積層された酸化マグネシウム膜を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記保護層は前記ＳｉＮｘＯｙ膜に酸化マグネシウム膜が積層され、さらに前記ＳｉＮｘＯｙ膜が積層されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記酸化マグネシウム膜が、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅの少なくとも１つを含むこと、を特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記酸化マグネシウム膜の赤外吸収スペクトルの３４００〜３５００ｃｍ-１領域、及び、３６００ｃｍ-１近傍で見られるＯ-Ｈ振動吸収ピークの吸光度ｌｏｇ(１/透過率)を前記酸化マグネシウム膜の膜厚で除した値が０．０８μｍ-１以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記酸化マグネシウム膜の赤外吸収スペクトルの３７００ｃｍ-１近傍で見られるMg-OH振動吸収ピークの吸光度ｌｏｇ(１／透過率)を前記酸化マグネシウム膜の膜厚で除した値が０．０８μｍ-１以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記酸化マグネシウム膜が（１１１）結晶配向性を示し、Ｘ線回折スペクトルにおいて、（２００）回折ピーク強度Ｉ（２００）と（１１1）回折ピーク強度Ｉ（１１１）の比Ｉ（２００）/ Ｉ（１１１）が１以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記酸化マグネシウム膜のＯ／Ｍｇ比が０．９５以上１．１以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置において、
前記ＳｉＮｘＯｙ膜は前記第２の電極に接し、
前記ＳｉＮｘＯｙ膜は、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在し、約８７０ ｃｍ-１近傍に存在するＳｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であり、
２０００〜４０００ｃｍ-１量域での吸収ピークの強度が前気Ｓｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下である赤外吸収特性を有するＳｉＮｘＯｙ膜であり、
前記保護層の上に樹脂シートが積層されており、前記樹脂シートは第２の基板によって積層されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 前記樹脂シートは吸水性の性質を有することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置において、
前記ＳｉＮｘＯｙ膜は前記第２の電極に接し、前記ＳｉＮｘＯｙ膜は、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークが１０００ ｃｍ-１ より低エネルギー側に存在し、約８７０ ｃｍ-１近傍に存在するＳｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度が前記Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の０．７５倍以上であり、
２０００〜４０００ ｃｍ-１ 領域での吸収ピークの強度が前記Ｓｉ-Ｎ伸縮振動吸収ピークの吸収強度の５％以下である赤外吸収特性を有するＳｉＮｘＯｙ膜であり、
前記保護層の上に樹脂シートが積層されており、前記樹脂シートは空間を挟んで第２の基板によって覆われており、前記空間には不活性ガスが充填されていることを特長とする有機ＥＬ表示装置。 - 前記不活性気体は窒素であることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記第1の基板と前記第２の基板の間に乾燥剤を存在せしめたことを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記第２の基板が可視光に対して透明であることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬパネル。
- 前記第２の基板が可視光に対して透明であることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬパネル。
- 回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
前記ＳｉＮｘＯｙ膜は、少なくともＡｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｈ２のいずれかと、窒素化合物気体からなる雰囲気中でイオンビームをシリコン酸化物からなる材料に照射することによって前記ＳｉＮｘＯｙ膜を形成することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。 - 回路を形成した第1の基板上に第1の電極、発光層を含む有機層、第２の電極が順次積層してなる有機ＥＬ素子を、ＳｉＮｘＯｙ膜とマグネシウム酸化物膜を有する保護層により被覆した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
前記前記酸化マグネシウム膜は、酸素化合物気体からなる雰囲気中でイオンビームあるいは電子ビームをマグネシウム酸化物からなる材料に照射することによって前記酸化マグネシウム膜を形成することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
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