JP2019169301A - 有機発光装置および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐湿性が改善された発光装置を提供する。【解決手段】基板の上に配置された有機発光素子アレイと、前記有機発光素子アレイを覆う保護構造とを有する有機発光装置において、前記保護構造は、第１保護膜と、前記第１保護膜を覆う第２保護膜と、前記第２保護膜を覆う第３保護膜とを含み、前記第１保護膜、前記第２保護膜および前記第３保護膜は、無機物で構成され、前記第１保護膜の厚さは、前記第３保護膜の厚さの２倍以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光装置および電子装置に関する。

有機エレクトロルミネッセンス膜を用いた有機発光装置が知られている。有機発光装置は、優れた発光特性を有する一方で、水分によってその発光特性が低下しうることが知られている。有機発光装置の特性を維持するためには、有機膜への水分の浸入を防ぐ必要がある。特許文献１には、複数の有機ＥＬ素子と、複数の有機ＥＬ素子を覆う第１無機質膜と、第１無機質膜を覆う第２無機質膜と、第２無機質膜を覆う第３無機質膜を有する有機ＥＬ表示パネルが記載されている。第１無機質膜および第３無機質膜は、窒化シリコンで構成され、第２無機質膜は、酸化アルミニウム膜で構成されている。特許文献１には、第１無機質膜の厚さが０．２μｍで、第２無機質膜の厚さが０．０２μｍ、０．１μｍまたは０．７μｍで第３無機質膜の厚さが０．７μｍである例が開示されている。また、特許文献１には、第２無機質膜の厚さが０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、第１無機質膜、第２無機質膜および第３無機質膜の合計の厚さが０．７１μｍ以上１．６μｍ以下であることが好ましいことが開示されている。

特開２０１０−１９８９６９号公報

本発明者は、有機発光素子を覆う保護膜を下側から順に配置されたシリコン窒化物系材料からなる第１保護層、酸化アルミニウムからなる第２保護層、シリコン窒化物系材料からなる第３保護層で構成する構造について検討を重ねた。その結果、第１保護層の厚さが薄いと、その上に第２保護層を介して形成される第３保護層に低密度領域が形成されやすいことを発見した。第２保護膜は、良好に形成されていたとしても、第３保護層に低密度領域が形成されると、その低密度領域を通して水分などが第２保護層に至り、これにより第２保護層が溶出して欠陥が生じうる。

本発明は、上記の発見を契機としてなされたものであり、耐湿性が改善された発光装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板の上に配置された有機発光素子アレイと、前記有機発光素子アレイを覆う保護構造とを有する有機発光装置に係り、前記有機発光装置は、前記保護構造は、第１保護膜と、前記第１保護膜を覆う第２保護膜と、前記第２保護膜を覆う第３保護膜とを含み、前記第１保護膜、前記第２保護膜および前記第３保護膜は、無機物で構成され、前記第１保護膜の厚さは、前記第３保護膜の厚さの２倍以上である。

本発明によれば、耐湿性が改善された発光装置が提供される。

本発明の第１実施形態の有機発光装置の構成を模式的に示す断面図。 保護構造の厚さと視野角特性との関係を説明する模式的な断面図。 保護構造の厚さと色度変化との関係を説明する図。 第１保護層、第２保護層および第３保護層を積層して構成される保護構造の断面ＴＥＭ像を示す図。 本発明の第２実施形態の有機発光装置の構成を模式的に示す断面図。 低密度領域の発生を模式的に示す図。 第１保護膜と第３保護膜の厚さとダークスポット発生比率との関係を示す図。 表示装置の構成例を示す図。 撮像装置の構成例を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。図１には、本発明の第１実施形態の有機発光装置１００の構成が模式的に示されている。有機発光装置１００は、基板２０１の上に配置された有機発光素子アレイ２００と、有機発光素子アレイ２００を覆う保護構造３００とを備えうる。保護構造３００は、第１保護膜３０１と、第１保護膜３０１を覆う第２保護膜３０２と、第２保護膜３０２を覆う第３保護膜３０３とを含みうる。第１保護膜３０１、第２保護膜３０２および第３保護膜３０３は、無機物で構成されうる。第１保護膜３０１および第３保護膜３０３は、水分に対する耐性が第２保護膜３０２よりも優れている一方で、第２保護膜３０２は、下地（下の層）に対する被覆性が第１保護膜３０１および第３保護膜３０３よりも優れている。一例において、第２保護層３０２の密度は、第１保護膜３０１の密度より大きい。一例において、第３保護膜３０３の密度は、第１保護膜３０１の密度より大きい。

第１保護膜３０１は、例えば、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の少なくとも１つを含みうるが、他の材料で構成された膜（例えば、酸化シリコン膜）を含んでもよい。第２保護膜３０２は、例えば、酸化アルミニウム膜を含みうるが、他の材料で構成された膜（例えば、窒化アルミニウム膜、酸化チタニウム膜または酸化亜鉛膜）。第３保護膜３０３は、例えば、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の少なくとも１つを含みうるが、他の材料で構成された膜（例えば、酸化シリコン膜）を含んでもよい。第１保護膜３０１の厚さは、第３保護膜３０３の厚さの２倍以上でありうる。第１保護膜３０１の厚さを第３保護膜３０３の厚さの２倍以上とすることによって、有機発光素子アレイ２００の構造に起因する凹凸が第３保護膜３０３に与える影響を抑制することができる。

以下、有機発光装置１００の構成をより具体的な例を示しながら説明する。ガラス基板またはシリコン基板等の基板２０１の上には、不図示のトランジスタおよび配線パターン等が配置され、それらの上に無機絶縁膜２０２が配置されうる。無機絶縁膜２０２は、例えば、酸化シリコンまたは窒化シリコン等によって構成されうる。無機絶縁膜２０２の上には、有機発光素子アレイ２００が配置されうる。有機発光素子アレイ２００は、複数の第１電極（下部電極）２１０と、複数の絶縁体（バンク）２１３と、有機化合物膜２１１と、第２電極（上部電極）２１２とを含み、これらによって複数の有機発光素子が構成されうる。

複数の第１電極２１０は、無機絶縁膜２０２の上に互いに離隔して配置されうる。複数の第１電極２１０は、無機絶縁膜２０２に設けられた不図示のプラグに介して、基板２０１の上に配置されたスイッチング素子（トランジスタ）に電気的に接続されうる。複数の絶縁体２１３は、無機絶縁物で構成されうる。プラグは、タングステン等の導電性材料で構成されうる。複数の絶縁体２１３は、複数の第１電極２１０のうち隣り合う第１電極２１０の間にそれぞれ配置され、バンクを構成しうる。複数の絶縁体２１３は、複数の第１電極２１０のそれぞれの端部２１０１の上面が覆われるように配置されうる。複数の絶縁体２１３は、複数の第１電極２１０の中央部（２つの端部２１０１の内側部分）が露出するように開口部２２０を画定しうる。有機化合物膜２１１は、複数の第１電極２１０および複数の絶縁体２１３を覆うように配置されうる。第２電極２１２は、有機化合物膜２１１を覆うように配置されうる。第２電極２１２は、複数の有機発光素子に対して共通に設けられうる。第２電極２１２は、有機化合物膜２１１が発生した光を透過させるように透明電極材料で構成されうる。

第２電極２１２の上には、保護構造３００が配置されうる。保護構造３００は、例えば、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる第１保護膜３０１、原子層堆積法で形成された酸化アルミニウムからなる第２保護膜３０２、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる第３保護膜３０３がその順に積層されて構成されうる。窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる膜は、水透過率が極めて低い。また、酸化アルミニウムからなる膜は、被覆性が極めて高い。よって、保護構造３００を第１保護膜３０１、第２保護膜３０２および第３保護膜３０３の積層構造で構成することによって、有機化合物膜２１１を外部雰囲気中の水分から遮断することができる。

保護構造３００の上には、平坦化膜４０１が配置されうる。平坦化膜４０１の上には、カラーフィルタ層５００が配置されうる。カラーフィルタ層５００は、例えば、互いに異なるカラーを有する第１カラーフィルタ５０１、第２カラーフィルタ５０２および第３カラーフィルタ５０３を含みうる。カラーフィルタ層５００の上には、平坦化膜４０２が配置されうる。平坦化膜４０１、４０２は、例えば、樹脂で構成されうる。

複数の第１電極２１０は、不図示のプラグを介して、基板２０１の上に配置された複数のスイッチング素子にそれぞれ電気的に接続されうる。これらのスイッチング素子によって、複数の第１電極２１０に印加する電圧を個別に制御することができる。第１電極２１０と第２電極２１２との間に電圧が印加されることで、有機化合物膜２１１の一方の面を通して有機化合物膜２１１に正孔が注入され、有機化合物膜２１１の他方の面を通して有機化合物膜２１１に電子が注入される。有機化合物膜２１１において、注入された正孔および電子の再結合し、これによって光が発生する。有機化合物膜２１１は、白色光を発生するように構成されうる。各第１電極２１０に対して１つのカラーフィルタが割り当てられ、副画素６０１、６０２、６０３が構成されうる。３つの副画素が１つの画素を形成し、各副画素の発光量を制御することで、カラー表示が可能である。

一例において、第１保護層３０１は、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）によって形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜で構成されうる。また、第３保護膜３０３は、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）によって形成される窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜で構成されうる。ＣＶＤ法で形成される窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜は、水透過率が１×１０^−６（ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ））程度であり、極めて低い。一例において、第２保護膜３０２は、原子層堆積法（ＡＬＤ法）によって形成される酸化アルミニウム膜で構成されうる。ＡＬＤ法で形成される酸化アルミニウム膜は、凹凸部に対する被覆性が極めて高い。

第１保護膜３０１の厚さは、第３保護膜３０３の２倍以上であることが好ましい。更に、第１保護膜３０１、第２保護膜３０２および第３保護膜３０３の合計の厚さ（保護構造３００の厚さ）は、例えば、１．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以上２．８μｍ以下であることが更に好ましい。

保護構造３００の厚さが薄すぎると、有機発光素子アレイ２００あるいは異物に対する被覆性が低下し、低密度領域が保護構造３００の表面近傍にも生じうる。これにより、ダークスポット（ＤＳ）が生じやすくなる。そのため、保護構造３００の厚さは、１．６μｍ以上であることが好ましく、２．０μｍ以上であることが更に好ましい。

他方、保護構造３００の厚さが厚すぎると、有機発光装置１００の製造のためのプロセス時間が長くなるために生産性が低下するという弊害がある。また、図２に示されるように、保護構造３００の厚さが厚すぎると、その上方に配置されたカラーフィルタ層５００と発光領域を含む有機化合物膜２１１との間隔が大きくなり過ぎて、色ずれが発生しうる。

図２（ａ）には、保護構造３００の厚さが薄い有機発光装置１００が模式的に示されている。ここで、副画素の中央付近で発した光を考える。図２（ａ）に示されるように、発光点７０１から出た光線のうち、発光点７０１の正面からある角度範囲７０２以内の光線は、発光点７０１に対応する副画素のカラーフィルタ５０２を通過して外部に出射されるため、意図された色の光線を形成する。一方、この角度範囲を超えた位置に対しては、隣接する副画素のカラーフィルタを通過した光線が出るため、色ずれが発生する。図２（ｂ）には、保護構造３００の厚さが厚い有機発光装置１００が模式的に示されている。図２（ｂ）の構成では、図２（ａ）の構成に比べ、発光点７０１に対応する副画素のカラーフィルタ５０２を通過する範囲７０３が狭くなる。したがって、保護構造３００の厚さが厚くなりすぎると、表示装置として構成された有機発光装置１００の視野角が狭くなり、好ましくない。

図３には、保護構造３００の厚さと色度変化Δｕ’ｖ’との関係が例示されている。この色度変化Δｕ’ｖ’は、発光点７０１の法線方向から発光点７０１を見た場合の色度に対する、発光点７０１の法線方向から２５°の方向から発光点を見た場合の色度の変化である。色度変化が小さいと判断される１つの基準は、δｕ´ｖ´が０．０１５以下であることである。図３から分かるように、保護構造３００の厚さが３μｍ以下の範囲では色度変化は小さいが、３μｍを超えると急速に色度変化が大きくなる。このことから、保護構造３００の厚さは、３μｍ以下であることが好ましい。更に、保護構造３００の厚さが２．８μｍ以下であれば、δｕ´ｖ´が０．０１以下になるため、より好ましい。

また、ＡＬＤ法で形成される酸化アルミニウム膜で構成されうる第２保護膜３０２は、高温の多量の水やアルカリ性溶液に触れると溶出する可能性がある。そのため、第１保護膜３０１、第２保護膜３０２および第３保護膜３０３を積層して構成される保護構造３００では、第１保護膜３０１の厚さと第２保護膜の厚さとの比率が考慮されることが好ましい。

下地に対する被覆性が高いが、水分に対する耐性に劣る第２保護膜３０２が外部からのダメージを受けないためには、第３保護膜３０３に低密度領域が形成されないことが望まれる。保護構造３００の下地（第２電極２１２）の表面の凹凸によっては、第２保護膜３０２に低密度領域が存在しなくても、第３保護膜３０３に低密度領域が再び発生しうる。図４は、窒化シリコンからなる第１保護膜３０１と、酸化アルミニウム膜からなる第２保護膜３０２と、窒化シリコンからなる第３保護膜３０３を積層して構成される保護構造３００の断面ＴＥＭ像である。図４において、第１保護膜３０１には低密度領域８０１が存在するが、第２保護膜３０２には低密度領域は存在しない。しかしながら、第２保護層３０２には低密度領域が存在しないにも関わらず、その上の第２保護膜３０３には再び低密度領域８０２が発生している。この理由は、次のように推定される。ＡＬＤ法で形成される第２保護膜３０２は、それを構成する原子層の層数で厚さが決定されるので、下地である第１保護膜３０１の上面形状に対してコンフォーマルに形成されうる。つまり、第２保護膜３０２の上面は、下地である第１保護膜３０１の上面形状にならった凹凸（山と谷）を有することになる。第２保護膜３０２の上に第３保護膜３０３を構成する膜を成長させると、谷を挟む２つの傾斜面からそれぞれ膜が成長し、谷の上方でそれらが会合して会合部を形成しうる。この会合部は、低密度領域となりうる。

以上の実験と考察から、第３保護膜３０３の下地である第２保護膜３０２の上面に形成される凹凸を抑制する必要があり、そのためには、第１保護膜３０１の上面に形成される凹凸を抑制する必要があることが導かれる。そこで、前述のように、第１保護膜３０１の厚さを第３保護膜３０３の厚さの２倍以上とすることが好ましい。このような構成により、保護構造３００の下地（第１電極２１０および絶縁体２１３）の凹凸および異物に関わらず、平坦性が向上した上面を有する第１保護膜３０１を形成することができる。第１保護膜３０１を第２保護膜３０２で強固に被覆し、その上に第３保護膜３０３を形成することにより、第３保護膜３０３に欠陥が生じることを抑制することができる。これにより、第２保護膜３０２に対する外部からのダメージを抑制し、信頼性が改善された有機発光装置１００を得ることができる。

また、第１保護膜３０１の上に第２保護膜３０２を配置し、第２保護膜３０２の上に第３保護膜３０３を配置することにより、第１保護膜３０１から第３保護膜３０３への欠陥構造（低密度領域）の伝達が第２保護膜３０２によって遮断されうる。よって、低密度領域を有しない緻密な第３保護膜３０３が形成されうる。一方、第２保護膜３０２が存在しない場合には、第１保護膜３０１の上面における結晶構造が第３保護膜３０３に引き継がれやすいので、第１保護膜３０１の低密度領域が第３保護膜３０３にも引き継がれうる。

第１保護膜３０１が薄い場合、例えば、第１保護膜３０１の厚さが第３保護膜３０３の厚さの２倍未満である場合、第１保護膜３０１の上面には相応の凹凸が形成され、その凹凸と同等な凹凸が第２保護膜３０２の上面にも現れうる。そうすると、第３保護膜３０３に前述のような会合部が形成され、低密度領域が発生しうる。

表１には、第１保護膜３０１の厚さＴ１と第３保護膜３０３の厚さＴ３との比（Ｔ１：Ｔ３（Ｔ１／Ｔ３））と耐湿性とを評価した結果が示されている。ここでは、基板２０１上に人為的に異物を増やした状態（１ｃｍ^２辺りの異物数が４００個程度）で保護構造３００を形成したサンプルを作製した。その後、異物検査装置でサンプルの異物数ｎ１を測定した。その後、温度８５℃、相対湿度８５％の環境下でサンプルを３００時間保管し、発生したダークスポット（以下、ＤＳ）の数ｎ２をカウントした。ｎ２をｎ１で割った値（即ち、異物がＤＳ化する比率）が表１の最も右の列に示されている。なお、異物がＤＳ化する比率は、第１保護膜３０１の厚さＴ１が１μｍの場合の比率で規格化されている。第２保護膜３０２の厚さＴ２は、０．１μｍに固定した。図７には、表１の評価結果をプロットしたグラフが示されている。表１および図７から分かるように、第１保護膜３０１の厚さＴ１と第３保護膜の３０３の厚さＴ３との比（Ｔ１：Ｔ３）が２以上である場合に、異物がＤＳ化する比率が顕著に低下しうる。この例では、第１保護膜３０１の厚さＴ１と第３保護膜の３０３の厚さＴ３との比（Ｔ１：Ｔ３）が２であるときの保護構造３００の厚さＴＴ（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）は、１．６μｍである。

以下、有機発光装置１００の各構成要素の材料や製造条件等の具体例を説明するが、この説明は、本発明を限定するものではない。基板２０１としては、ガラス基板またはシリコン基板等が準備されうる。基板２０１上には、公知のフォトリソグラフィ技術により、トランジスタおよび配線パターン等の素子あるいはフィーチャが形成され、その上に酸化シリコン膜および／または窒化シリコン膜等の無機絶縁膜２０２が形成されうる。絶縁性と平坦化性を確保するために、無機絶縁膜２０２の厚さは、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。

第1電極２１０は、タングステン等の導電性材料で形成されうる不図示のプラグによってトランジスタ（スイッチング素子）に接続されうる。第1電極２１０は、それが反射電極として用いられる場合には、例えば、クロム、アルミニウム、銀、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらの合金で構成された１又は複数の層を含む電極が採用されうる。また、第1電極２１０は、それが透明電極として用いられる場合には、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）又は酸化インジウム亜鉛等の酸化物透明導電層などが採用されうる。ただし、第1電極２１０は、ここで例示した構造および材料に限定されるものではない。さらに、第1電極２１０の形成には、公知のフォトリソグラフィ技術が用いられうる。

有機化合物膜２１１は、少なくとも有機発光膜を含みうる。有機発光膜は、公知の有機発光材料で形成されうる。有機発光膜は、単層で構成されてもよいし、複数の層（例えば、発光層ホスト材料層と、発光材料層との積層）で構成されてもよい。有機発光材料としては、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、銅錯体、ユーロピウム錯体、ルテニウム錯体、及びポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。発光層ホスト材料としては、芳香族炭化水素化合物もしくはその誘導体の他、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体等が挙げられる。発光材料は、１種類でもよいし、複数種類のものを含んでもよい。特に、白色の発光を呈する発光層を用い、カラーフィルタと組み合わせると、フルカラー表示を行うことができる。

有機化合物膜２１１と第1電極２１０との間、または、有機化合物膜２１１と第２電極２１２との間に機能膜が配置されてもよい。機能膜としては、例えば、電荷輸送層、電荷ブロック層が挙げられる。電荷輸送層の材料としては、正孔や電子の移動度が高い材料を用いることができる。また、正孔ブロック層の材料としては、ＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ；最高占有準位）が深い（真空準位に対してエネルギー的に遠い）材料を用いることができる。一方、電子ブロック層としは、ＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ；最高被占有準位）が浅い（真空準位に対して近い）材料を用いることができる。ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯは、絶対値の大きさに基づいて、高い、低いとも表現することができる。具体的には、ＨＯＭＯが深いとはＨＯＭＯが高いとも表現できる。その他についても同様である。

第1電極２１０と機能層との界面や、第２電極２１２と機能層との界面に、電荷注入層が形成されてもよい。電子注入層としては、アルカリ（土類）金属、またはアルカリ（土類）金属化合物の薄膜（５〜１０Å）を用いることができる。例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）やフッ化カリウム（ＫＦ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が好ましい。また、電子注入層として、有機化合物にドナー（電子供与性）ドーパントとして機能する金属または金属化合物が混合された層を用いることができる。電子注入効率を向上させるために仕事関数が低い金属、またはその化合物をドーパントとして用いることが好ましく、仕事関数が低い金属としてはアルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類が好ましい。アルカリ金属化合物は、大気中での取り扱いが比較的容易なため好ましい。例えば、アルカリ金属化合物としてセシウム化合物が好ましく、炭酸セシウムは大気中で安定であり、取り扱いが容易である。電子注入層の有機化合物としては電子輸送性の材料が好ましく、公知の材料、例えばアルミキノリノール錯体やフェナントロリン化合物等を用いることができる。アルカリ金属は水分と反応しやすく、有機化合物と同様に水分から遮断する必要がある。

第２電極２１２は、光を透過する電極であり、多くの光を利用するために、光透過性が高いことが好ましい。第２電極２１２として、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫、酸化インジウム亜鉛などの透明酸化物導電材料を用いることができる。また、第２電極２１２として、薄膜の金属電極を用いることができる。例えば、薄膜の金、白金、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウムまたはこれらの合金が好ましい。また、薄膜の金属電極は光の吸収が抑制されることが好ましいため、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚が好ましい。マグネシウムは水分と反応しやすく、有機化合物と同様に水分から遮断する必要がある。

第１保護膜３０１および第３保護膜３０３の形成には、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）またはスパッタリング法等を採用することができるが、特に、プラズマＣＶＤ法の採用が好ましい。また、第１保護膜３０１および第３保護膜３０３の各々は、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜の少なくとも１つを含むことが好ましい。ＣＶＤ法で形成された窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜は、水透過率が低い点で優れている。窒化シリコン膜と酸窒化シリコン膜との比較においては、窒化シリコン膜の方が酸窒化シリコン膜よりも、水透過率が低く、防湿性に優れている。第１保護膜３０１および第３保護膜３０３の形成温度は、高い方が膜中の不純物が少なくなるために防湿性がよくなる。しかし、第１保護膜３０１および第３保護膜３０３の形成温度が高すぎると、有機化合物膜２１１が結晶化するなどの不利益がある。よって、第１保護膜３０１および第３保護膜３０３の形成温度は、好ましくは９０℃以上１３０℃以下、より好ましくは１００℃以上１２０℃以下である。

第２保護膜３０２としては、原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いて形成された酸化アルミニウム膜が好ましい。一例において、真空に引かれた成膜チャンバーに基板を挿入し、キャリアガスとして窒素を用いて、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスをフローし、基板表面にＴＭＡを１分子層吸着させる。その後、キャリアガスのみをフローして、余剰なＴＭＡガスを排気する。次に、同じく窒素をキャリアガスとして、水を供給し、基板表面に吸着したＴＭＡを酸化させる。続いて、キャリアガスのみをフローして余剰な水を排気する。これにより、基板表面に１原子層分の酸化アルミニウム膜が形成される。これを繰り返し、所望の膜厚の酸化アルミニウム膜を形成することができる。ＡＬＤ法は成膜時間が長いので、タクト時間を短くするために、酸化アルミニウム膜の厚さは、数十ｎｍ〜数百ｎｍであることが好ましい。このようなＡＬＤ法で形成された酸化アルミニウム膜は、凹凸に対する被覆性が極めて高い。

また、第２保護膜３０２の形成温度は、高い方が膜中の不純物が少なくなるために防湿性がよくなるが、高すぎると有機化合物膜２１１が結晶化するなどの不利益があるため、好ましくは９０℃以上１３０℃以下、より好ましくは１００℃以上１２０℃以下である。また、第２保護膜３０２は、プラズマエンハンスドＡＬＤ法（ＰＥＡＬＤ法）で形成されてもよい。

また、有機発光装置１００の耐湿性を試験するためには、例えば、高温で湿度の高い環境に放置し、発光状態の変化を見ることができる。例としては、６０℃で相対湿度９０％や８５℃で相対湿度８５％などの環境を挙げることができる。このような環境下に放置すると、保護構造３００に欠陥もしくは透湿性の高い領域があれば、そこから水分が浸透し保護構造３００にダメージが与えられうる。そして、水分が保護構造３００の下側の第２電極２１２、有機化合物膜２１１、第１電極２１０まで到達すると、正常に発光しない領域（ＤＳ）が発生し、著しく表示品位が損なわれうる。本実施形態によれば、高温高湿に対する耐性が改善され、視野角による色度変化も改善された有機発光装置１００が提供されうる。

以下、図５を参照しながら本発明の第２実施形態の有機発光装置１００について説明する。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態の有機発光装置１００では、複数の絶縁体２１３によって開口部２２０が画定される他、複数の絶縁体２１３が凹部９０１を有する。凹部９０１は、互いに隣り合う第１電極２１０の間の領域の上方に位置する凹部を含みうる。有機発光装置１００には、種々の理由により、凹部９０１が生じうる。例えば、第1電極２１０を構成する材料層の形成およびフォトリソグラフィ技術による該材料層のパターニングにおいて、絶縁体２１３に凹部９０１が形成されうる。あるいは、有機化合物膜２１１を介した副画素間のリーク電流を遮断するために、凹部９０１が設けられる場合もある。絶縁体２１３が凹部９０１を有する場合、その上に形成される有機化合物膜２１１および第２電極２１２にも凹部が形成されうる。

図６には、開口部２２０および凹部９０１に起因して形成されうる低密度領域が模式的に示されている。第２電極２１２の上面は、互いに隣り合う第１電極２１０の間の領域の上方に位置する凹部９０１に起因して、凹部１０２１と、凸部１０１２、１０１３とを有しうる。凹部１０２１は、第１斜面１００３、第２斜面１００４および底面１０１１を含みうる。また、第２電極２１２の上面は、複数の絶縁体２１３によって確定される開口部２２０に起因して、凹部１０２２と、凸部１０１２、１０１３、１０１４とを有しうる。凹部１０２２は、第３斜面１００５、第４斜面１００６および底面１０１５を含みうる。

第１保護膜３０１には、第１斜面１００３における下部および底面１０１１から成長した膜と、第１斜面１００３における上部および凸部１０１２から成長した膜とが会合することによって低密度領域１１０１（会合部）が形成されうる。また、第１保護膜３０１には、第２斜面１００４における下部および底面１０１１から成長した膜と、第２斜面１００４における上部および凸部１０１３から成長した膜とが会合することによって低密度領域１１０２（会合部）が形成されうる。

したがって、第１保護膜３０１は、互いに隣り合う第１電極２１０の間の領域の上方に、第２電極２１２の上面が有する凹部１０２１に起因する少なくとも２つの低密度領域１１０１、１１０２を有しうる。少なくとも２つの低密度領域１１０１、１１０２は、第１保護膜３０１の中において、第２電極２１２の上面から離れた位置１１０３で互いに結合して１つの低密度領域１１０４を形成しうる。少なくとも２つの低密度領域１１０１、１１０２の結合によって形成された１つの低密度領域１１０４は、その元となった低密度領域１１０１、１１０２と比べて、幅が広い傾向にある。よって、少なくとも２つの低密度領域１１０１、１１０２の結合によって形成された１つの低密度領域１１０４を終端（閉塞）させるために要する膜厚（位置１１０３から第１保護膜３０１の上面までの距離）も大きくなる傾向になる。

第１保護膜３０１には、第３斜面１００５における下部および底面１０１５から成長した膜と、第３斜面１００５における上部および凸部１０１４から成長した膜とが会合することによって低密度領域１１０５（会合部）が形成されうる。また、第１保護膜３０１には、第４斜面１００６における下部および底面１０１５から成長した膜と、第４斜面１００４における上部および凸部１０１２から成長した膜とが会合することによって低密度領域１１０６（会合部）が形成されうる。

少なくとも２つの低密度領域１１０１、１１０２が結合される位置１１０３は、絶縁体２１３の凹部９０１を形成する斜面同士の間の距離Ｗに依存しうる。尚、凹部９０１を形成する斜面同士の間の距離とは、それぞれの斜面において高さが半分の点における距離を指すものとする。距離Ｗが小さくなると、少なくとも２つの低密度領域１１０１、１１０２が結合する位置１１０３が低くなり、結合によって形成される低密度領域１１０４の上端位置（低密度領域１１０４が終端される位置）が低くなりうる。逆に、距離Ｗが大きくなると、少なくとも２つの低密度領域１１０１、１１０２が結合する位置１１０３が高くなり、結合によって形成される低密度領域１１０４の上端位置（低密度領域１１０４が終端される位置）が高くなりうる。

以上を考慮して検討した結果、第１保護膜３０１の厚さは、絶縁体２１３の凹部９０１を形成する斜面同士の間の距離Ｗ以上であることが望ましく、距離Ｗの１．５倍以上であることが更に望ましく、距離Ｗの２倍以上であることがより更に望ましいことが分かった。また、別の観点において、少なくとも２つの低密度領域１１０１、１１０２が結合する位置１１０３と第１保護膜３０１の上面との距離は、３００ｎｍ以上であることが好ましく、７００ｎｍ以上であることが更に好ましい。

上記のような構成は、低密度領域を第１保護膜３０１の中で終端させるため、換言すると、低密度領域が第１保護膜３０１の上面に現れないようにするために有利である。低密度領域を第１保護膜３０１の中で終端させることは、第１保護膜３０１の上に高品位の第２保護膜３０２を形成し、これにより第２保護膜３０２の上に高品位の第３保護膜３０３を形成するために有利である。一方、低密度領域が第１保護膜３０１の中で終端せず、第１保護膜３０１の表面に現れている場合、その部分に穴または線状の欠陥が現れる。よって、この場合、第２保護膜３０２ではその欠陥を被覆することができない可能性や、第２保護膜３０２の表面に大きな凹部が形成される可能性がある。

距離Ｗは、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下でありうる。ただし、互いに向かい合う２つの斜面間の距離が０．２μｍ程度以下になると、２つの斜面から延びる低密度領域ではなく、１つの大きな低密度領域が形成される場合もありうる。しかし、このような場合は、比較的低い位置で低密度領域が終端されうる。

一般的に、互いに向かい合う第３斜面１００５と第４斜面１００６との距離は、互いに向かい合う第１斜面１００３と第２斜面１００４との距離よりも、かなり大きい。例えば、互いに向かい合う第３斜面１００５と第４斜面１００６との距離は、例えば、数μｍでありうる。したがって、一般的に、第３斜面１００５および第４斜面１００６から延びる低密度領域１１０５、１１０６は、互いに結合されることはなく終端されうる。

上記のような第１保護膜３０１の厚さの決定は、例えば、斜面の角度が６０度以上９０度以下である場合や、第２電極２１２の凹凸の高低差が５０ｎｍ以上である場合に特に有利である。第２実施形態によっても、高温高湿に対する耐性が改善され、視野角による色度変化も改善された有機発光装置１００が提供されうる。

図８には、第１、第２実施形態に代表される有機発光装置１００が組み込まれた表示装置１５０の構成が例示されている。表示装置１５０は、表示部１００’と、表示部１００’を駆動する駆動回路１１０と、駆動回路１１０を制御する制御部１２０とを備えうる。駆動回路１１０は、例えば、水平駆動回路１１１と、垂直駆動回路１１２とを含みうる。表示部１００’は、前述の有機発光装置１００で構成されうる。

表示装置１５０は、例えば、テレビの表示部、ＰＣモニタ、自動車の表示部、携帯端末の表示部、スマートフォンの表示部、タブレット端末の表示部、マルチファンクションプリンタまたはインクジェットプリンタ等の画像形成装置の表示部として採用されうる。表示装置１５０には、ポインティングデバイスが組み込まれてもよい。カラーフィルタ層には、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタが設けられうる。カラーフィルタ層には、赤色、緑色、青色のカラーフィルタがデルタ配列で配置されうる。

図９には、第１、第２実施形態に代表される有機発光装置１００が組み込まれた撮像装置１６０の構成が例示されている。撮像装置１６０は、撮像部(イメージセンサ）１６１と、撮像部１６１を制御したり、撮像部１６１によって撮像された画像を処理したりするプロセッサ１６２と、画像を表示する表示部１６３とを備えうる。表示部１６３は、例えば、図８に例示された表示装置１５０の構成を有しうる。表示部１６３は、例えば、撮像部１６１によって撮像されプロセッサ１６２によって処理された画像、あるいは、撮像装置１６０の操作のための情報が表示されうる。撮像装置の概念には、撮像機能を有するあらゆる装置が含まれうる。表示部１６３は、例えば、デジタルスチルカメラに代表される撮像装置の背面表示部であってもよいし、ビューファインダーであってよいし、その他の部分に設けられた表示部であってもよい。ビューファインダーは、撮像装置のファインダの中に配置されている表示装置であり、表示領域のサイズは、例えば、０．５インチ以下であってよい。

有機発光装置１００は、上記の表示装置１５０および撮像装置１６０を含むあらゆる電子装置に組み込まれうる。電子装置の概念は、表示装置および撮像装置の他、光を発生するあらゆる装置が含まれうる。

以下、本発明のより具体的な実施例を例示的に説明する。

（第１実施例）
図５を参照しながら第１実施例を説明する。シリコンからなる基板２０１上に、公知のフォトリソグラフィ技術により、不図示のスイッチング回路や不図示の配線パターン、酸化シリコンからなる無機絶縁膜２０２を形成した。無機絶縁膜２０２に不図示のコンタクトホールし、コンタクトホールにプラグを形成した後に、アルミニウムからなる第１電極２１０を形成した。第１電極２１０の上に酸化シリコンからなる絶縁膜を形成した後に、該絶縁膜をエッチングして、バンクを構成する絶縁体２１３を形成した。複数の第１電極２１０間の絶縁体２１３は、凹部９０１を有し、凹部９０１の斜面の角度は６５°、斜面同士の距離は０．７μｍ、斜面の高さは０．１２μｍであった。

第１電極２１０および絶縁体２１３の上に、蒸着法により有機化合物膜２１１を形成した。有機化合物膜２１１は、白色を発するように構成した。電子注入層としては、１ｎｍ厚のフッ化リチウム膜を形成した。有機化合物膜２１１の上には、Ａｇとマグネシウムを１：１の割合で共蒸着し、１０ｎｍ厚の第２電極２１２を形成した。蒸着時には、シャドウマスクを用いて、適切なパターンに形成した。

第２電極２１２の形成後、別のチャンバーで、ＳｉＨ_４、Ｎ_２、Ｈ_２ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により、窒化シリコンからなる第１保護膜３０１を形成した。第１保護膜３０１の厚さは、１．５μｍとした。次に、第１保護膜３０１を有する基板を別のチャンバーに移動し、原料ガスとしてＴＭＡと水を用いた原子層堆積法により、第２保護膜３０２として、１００ｎｍ厚の酸化アルミニウム膜を形成した。酸化アルミニウム膜の形成の際、基板の温度を１１０℃に保ち、キャリアガスとして窒素を用いた。そして、キャリアガスへのＴＭＡガスの添加、キャリアガスによるパージ、キャリアガスへの水の添加、キャリアガスによるパージ、からなるサイクルを繰り返えして行った。次に、別のチャンバーで、第１保護膜３０１と同様にして、窒化シリコンからなる第３保護膜３０３を形成した。第３保護膜３０３の厚さは、０．５μｍとした。

その後、第３保護膜３０３の上に、平坦化膜４０１、カラーフィルタ層５００（５０１、５０２、５０３）、平坦化膜４０２を順に形成した。その後、不図示のパッド電極上の保護構造３００を除去して、有機発光装置１００を得た。

不図示の電圧印加回路を不図示のパッド電極に接続し、有機発光装置１００の表示の確認を行った。色ごとに副画素を発光させて、正面方向と２５°方向での色度を比較したが、色度差は小さく、視野角特性は良好であった。また、温度８５℃、相対湿度８５％の環境で１０００時間の保管試験（８５８５試験）を行ったが、ダークスポットの発生は抑えられ、良好な耐湿性が得られた。

（第２実施例）
第１保護膜３０１の厚さを１．００μｍとした他は、第１実施例と同様にして有機発光装置１００を得た。得られた有機発光装置１００について、第１実施例と同様にして、視野角特性および耐湿性を確認したが、どちらも良好であった。

（第３実施例）
第３保護膜３０３の厚さ０．２５μｍとした他は、第１実施例と同様にして有機発光装置１００を得た。得られた有機発光装置１００について、第１実施例と同様にして、視野角特性および耐湿性を確認したが、どちらも良好であった。

（第４実施例）
第２保護膜３０２の厚さを０．０５μｍとした他は、第１実施例１と同様にして有機発光装置１００を得た。得られた有機発光装置１００について、第１実施例と同様にして、視野角特性および耐湿性を確認したが、どちらも良好であった。

（比較例１）
第１保護膜３０１の厚さを０．５μｍとした他は、第１実施例と同様にして有機発光装置１００を得た。得られた有機発光装置１００について、第１実施例と同様にして、視野角特性および耐湿性を確認した。視野角特性は良好であったが、保管試験（８５８５試験）を１０００時間行った後にはダークスポットが多数発生していた。

２００：有機発光素子アレイ、２０１：基板、２０２：無機絶縁層、２１０、第１電極、２１１：有機化合物膜、２１２：第２電極、２１３：絶縁体、３００：保護構造、３０１：第１保護膜、３０２：第２保護膜、３０３：第３保護膜、１００：有機発光装置

Claims (19)

1. 基板の上に配置された有機発光素子アレイと、前記有機発光素子アレイを覆う保護構造とを有する有機発光装置であって、
   前記保護構造は、第１保護膜と、前記第１保護膜を覆う第２保護膜と、前記第２保護膜を覆う第３保護膜とを含み、前記第１保護膜、前記第２保護膜および前記第３保護膜は、無機物で構成され、
   前記第１保護膜の厚さは、前記第３保護膜の厚さの２倍以上である、
   ことを特徴とする有機発光装置。
2. 前記第１保護膜および前記第３保護膜は、水分に対する耐性が前記第２保護膜よりも優れていて、前記第２保護膜は、下地に対する被覆性が前記第１保護膜および前記第３保護膜よりも優れている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光装置。
3. 前記第１保護膜は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の少なくとも１つを含み、前記第２保護膜は、酸化アルミニウム膜を含み、前記第３保護膜は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機発光装置。
4. 前記保護構造の厚さが１．６μｍ以上３．０μｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機発光装置。
5. 前記有機発光素子アレイは、互いに離隔して配列された複数の第１電極と、前記複数の第１電極のうち隣り合う第１電極の間にそれぞれ配置された複数の絶縁体と、前記複数の第１電極および前記複数の絶縁体を覆う有機化合物膜と、前記有機化合物膜を覆う第２電極と、を含み、
   各絶縁体は、前記第１電極の端部の上面を覆うように配置され、前記第１保護膜の厚さは、互いに隣り合う前記絶縁体の間隔と同じであるか、前記間隔より大きい、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機発光装置。
6. 前記第１保護膜の厚さは、前記間隔の１．５倍以上であり、
   ことを特徴とする請求項５に記載の有機発光装置。
7. 前記第１保護膜の厚さは、前記間隔の２倍以上であり、
   ことを特徴とする請求項５に記載の有機発光装置。
8. 前記第２電極は、前記第１電極と前記第１電極と互いに隣り合う第１電極との間の領域に凹部を有し、前記第１保護膜は、前記凹部に起因する少なくとも２つの低密度領域を有し、前記少なくとも２つの低密度領域は、前記第１保護膜の中における前記第２電極の表面から離れた位置で互いに結合し、前記位置と前記第１保護膜の上面との距離が３００ｎｍ以上である、
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の有機発光装置。
9. 前記第２保護膜は、原子層堆積法で形成されたものである、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機発光装置。
10. 前記第２保護膜の密度は、前記第１保護膜の密度より大きい、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の有機発光装置。
11. 前記保護構造の上にカラーフィルタを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機発光装置。
12. 前記カラーフィルタの上に平坦化膜を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の有機発光装置。
13. 画像を表示する表示部として構成された請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の有機発光装置と、
    前記表示部を駆動する駆動回路と、
    を備えることを特徴とする表示装置。
14. 撮像部と、
    前記撮像部によって撮像された画像を処理するプロセッサと、
    前記プロセッサによって処理された画像を表示するように構成された請求項１３に記載の表示装置と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
15. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の有機発光装置と、
    前記有機発光装置を制御する制御装置と、
    を備えることを特徴とする電子装置。
16. 基板の上に配置された有機発光素子アレイの上にＣＶＤ法またはスパッタリング法によって第１保護膜を形成する第１工程と、
    前記第１保護膜の上に原子層堆積法によって第２保護膜を形成する第２工程と、
    前記第２保護膜の上にＣＶＤ法またはスパッタリング法によって第３保護膜を形成する第３工程と、を含み、
    前記第１保護膜、前記第２保護膜および前記第３保護膜は、無機物で構成され、
    前記第１保護膜の厚さは、前記第３保護膜の厚さの２倍以上である、
    ことを特徴とする有機発光装置の製造方法。
17. 前記第１保護膜および前記第３保護膜は、水分に対する耐性が前記第２保護膜よりも優れていて、前記第２保護膜は、下地に対する被覆性が前記第１保護膜および前記第３保護膜よりも優れている、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の有機発光装置の製造方法。
18. 前記第１保護膜は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の少なくとも１つを含み、前記第２保護膜は、酸化アルミニウム膜を含み、前記第３保護膜は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の少なくとも１つを含む、
    ことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の有機発光装置の製造方法。
19. 前記第１保護膜、前記第２保護膜および前記第３保護膜の合計の厚さが１．６μｍ以上３．０μｍ以下である、
    ことを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の有機発光装置の製造方法。