JP4884610B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽極および陰極から成る一対の電極間に発光性材料を含む薄膜を挟んだ素子（以下、発光素子という）を有する装置（以下、発光装置という）に関する。特に、発光素子にエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）が得られる発光性材料（ＥＬ材料）からなる薄膜（以下、発光層という）を用いた発光装置に関する。また、本発明は、有機樹脂材料を基板とした表示装置に関する。特に、前記基板上に、薄膜トランジスタとＥＬ材料を用いて画素部を形成した表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶やＥＬ材料を用いた表示装置は、従来のＣＲＴと比べ軽量化や薄型化が可能であり、様々な用途への応用が進められている。携帯電話や個人向け携帯型情報端末（Personal Digital Assistant : ＰＤＡ）などは、インターネットに接続することが可能となり、映像表示で示される情報量が飛躍的に増え、表示装置にはカラー化や高精細化の要求が高まっている。
【０００３】
一方、こうした携帯型情報端末に搭載する表示装置は軽量化が重視される。例えば、携帯電話装置では７０ｇを切る製品が市場に出されている。軽量化の為には個々の電子部品、筐体、バッテリーなど使用する殆どの部品の見直しが図られている。しかし、さらなる軽量化を実現するためには、表示装置の軽量化も推進する必要がある。
【０００４】
多くの場合、表示装置はガラス基板を用いて作製されている。軽量化のためには、このガラス基板の厚さを薄くする方法が考えられる。しかし、それに伴って割れやすくなり耐衝撃性が低下してしまう。それは、携帯型情報端末に用いるうえで致命的な欠点となる為、軽量化や耐衝撃性を同時に満たす手段として、有機樹脂基板（プラスチック基板）を用いた表示装置の開発が検討されている。
【０００５】
ＥＬ材料を用いた発光素子を有する発光装置の開発が進んでいる。発光素子で画素部を形成した表示装置は自発光型であり、液晶表示装置のようにバックライトなどの光源を必要としないので、軽量化や薄型化を実現する手段として有望視されている。
【０００６】
有機ＥＬ材料を用いた典型的な発光素子の構造を図２２に示す。図２２において、絶縁体２２０１の上には陽極２２０２、発光層２２０３および陰極２２０４が積層され、発光素子２２００を形成している。
【０００７】
発光層から放射される光２２０５は陽極２２０２を直接透過して観測されるか、もしくは陰極２２０４で反射された後に陽極２２０２を透過して観測される。即ち、観測者２２０６は発光層２２０３が発光している画素において陽極２２０２を透過した発光２２０５を観測することができる。
【０００８】
発光素子は、発光層を含む有機化合物層に正孔を注入する電極（陽極）及び電子を注入する電極（陰極）から形成されており、陽極から注入された正孔および陰極から注入された電子が、発光層内で再結合する際に発光する現象を用いている。発光層を含む有機化合物層は、熱、光、水分、酸素等によって劣化が促進されることから、一般的にアクティブマトリクス型の発光装置の作製において、画素部に配線や半導体素子を形成した後に発光素子が形成される。
【０００９】
そして、発光素子が形成された後、発光素子が外気に曝されないように発光素子が設けられた第１の基板と発光素子を封じるための第２の基板とを張り合わせてシール材などにより封止（パッケージング）する。
【００１０】
尚、本明細書中において、陰極と陽極との間に設けられるすべての層を総称して有機化合物層と呼んでいる。有機化合物層の構造は公知の構造に従い、例えば、正孔注入層、発光層、電子輸送層、または電子注入層などの積層体を総称して有機化合物層とする。そして有機化合物層に一対の電極から所定の電圧をかけ、それにより発光層においてキャリアの再結合が起こって発光する。
【００１１】
ところが発光素子は、耐久性、特に対酸化性の点で課題があった。有機化合物層に電子を注入させるために陰極として用いられる材料は、仕事関数が低いアルカリ金属、またはアルカリ土類金属が一般的であるが、このような金属は、酸素または水分と反応を起こしやすく、酸化されやすいことが知られている。陰極の酸化は、陰極として用いられる材料から電子が失われることを意味する。また、酸化により陰極として用いられる材料の表面に酸化膜が形成されてしまう。注入される電子数の低下や酸化の影響によって、発光輝度の低下が起こると考えられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、発光素子は、ごく僅かな酸素や水分によって容易に電極が酸化されてしまい、劣化が簡単に起こる。発光素子が酸化されないようにするための技術（例えば、酸素および水分を透過しない金属やガラスで発光素子を封止する、樹脂を用いて張り合わせる、窒素や不活性ガスを充填する等）開発がされてきた。しかし、金属や樹脂によって封止しても、酸素はわずかな隙間から簡単に入り込んで、陰極や発光層を酸化してしまう。さらに、封止に用いる樹脂も、発光素子からみれば、簡単に水分を通してしまっており、ダークスポットと呼ばれる非発光部が形成され、時間の経過とともに拡大し、発光しなくなる現象が問題になっていた。
【００１３】
ＥＬ材料は青色発色が可能であり、フルカラー表示の自発光型表示装置を実現させることが可能である。しかし、有機発光素子には種々の劣化現象が確認されており、実用化を妨げる課題として解決が急がれている。ダークスポットは画素部に現れる非発光の点欠陥であり、表示品位を著しく低下させるものとして問題視されている。ダークスポットは進行型の欠陥であり、水分が存在すれば、素子を動作させなくても増加すると言われている。ダークスポットの原因は、アルカリ金属を用いて形成される陰極の酸化反応であると考えられている。ダークスポットの発生を防止するために、発光素子を封止して、乾燥ガス中、または乾燥剤を入れるなどの手段が凝らされているのが現状である。
【００１４】
また、発光素子は熱にも弱く、熱が酸化を助長する原因となるなど、酸化に結びつく要因が多いといった問題が発光装置を実用化する上で大きな障害となっていた。本発明はこのような問題点を克服し、信頼性の高い発光装置を提供することを課題とする。そして、そのような発光装置を表示部として用いることにより表示部の信頼性が高い電子装置を提供することを目的とする。
【００１５】
ところで、基板に有機樹脂材料を用いた場合、それはガラス材料に比べ水蒸気透過率が高いことが知られている。例えば、ポリエーテルイミドでは３６．５g/m2・２４hr、ポリイミドでは３２．７g/m2・２４hr、ポリエーテルテレフタレート（ＰＥＴ）では１２．１g/m2・２４hrとなっている。
【００１６】
従って、有機樹脂基板を用いて発光素子を用いた表示装置を作製して、長期間空気中に放置しておくと、水蒸気が除々に透過して有機発光素子を劣化させてしまうことは明白である。また、発光素子を封止するシール材も有機樹脂材料が用いられ、そのシール部分から空気中の酸素や水蒸気が浸入することを完全に防ぐことは困難である。
【００１７】
さらに、有機樹脂基板は金属やガラスと比較して柔らかいので、擦り傷などが出来やすいという欠点がある。また、直射日光などを長時間当て続けると、光化学反応により変質し、着色化してしまう欠点がある。
【００１８】
このように、有機樹脂基板は表示装置の軽量化や耐衝撃性の向上に対しては非常に有用であるが、発光素子の信頼性を確保するためには解決しなければならない課題が残存している。本発明はこのような問題点を解決する技術であり、信頼性の高い発光素子を用いた表示装置を提供することを目的としている。
【００１９】
また、発光していない画素では入射した外光（発光装置の外部の光）が陰極の裏面（有機化合物層に接する側の面）で反射され、陰極の裏面が鏡のように作用して外部の景色が映りこんでしまうという問題を解決するために、円偏光フィルムを貼り付けて、観測面に外部の景色が映らないような工夫をしているが、円偏光フィルムは、非常に高価であるため製造コストが上がってしまうという問題があった。そこで、円偏光フィルムを用いずに発光装置の鏡面化を防ぐことを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機樹脂基板を用いた表示装置において、水蒸気などの浸入を防ぎ、かつ、表面の傷を防ぐ保護膜として、硬質の炭素膜を当該基板表面に形成する。特に本発明では、ＤＬＣ（Diamond like Carbon）膜を用いる。ＤＬＣ膜は短距離秩序的には炭素間の結合として、ダイヤモンド結合ＳＰ3結合をもっているが、マクロ的にはグラファイト結合（ＳＰ2結合）が混在したアモルファス状の構造となっている。ＤＬＣ膜の組成は炭素が９５〜７０原子％、水素が５〜３０原子％であり、非常に硬く絶縁性に優れている。このようなＤＬＣ膜は、また、水蒸気や酸素などのガス透過率が低いという特徴がある。また、微少硬度計による測定で、１５〜２５GPaの硬度を有することが知られている。
【００２１】
ＤＬＣ膜はプラズマＣＶＤ法、マイクロ波ＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）ＣＶＤ法、スパッタ法などで形成することができる。いずれの成膜方法を用いても、有機樹脂基板を加熱しなくても、密着性良くＤＬＣ膜を形成することができる。ＤＬＣは基板をカソードに設置して成膜する。または、負のバイアスを印加して、イオン衝撃をある程度利用して緻密で硬質な膜を形成できる。
【００２２】
成膜に用いる反応ガスは、炭化水素系のガス、例えばＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ6Ｈ6などを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。こうすることにより、緻密で平滑なＤＬＣ膜を得ることができる。基板を殆ど加熱することなしに成膜できるので、表示装置が完成する最終工程でＤＬＣ膜を形成することができる。
【００２３】
ＤＬＣ膜は有機樹脂基板の少なくとも一方の表面に形成すると、ガスバリア性を高めることができる。或いは、ＴＦＴや発光素子が形成された有機樹脂基板（以下、素子基板という）と、発光素子を封止する封止基板とを貼り合わせるシール材部分に、外側からＤＬＣ膜を形成してガスバリア性を高める。その場合のＤＬＣ膜の厚さは５〜５００nmで形成する。また、ＤＬＣ膜を光入射側の表面に形成しておくことにより、紫外線を遮断して有機樹脂基板の光化学反応を抑え、その劣化を防ぐことができる。
【００２４】
第１の基板および第２の基板によって封じられた発光装置の第１の基板の側部からシール材の露出部および第２の基板の側部まで（以下、端面という）を連続的に酸素や水分を通さないＤＬＣ膜で覆う。こうすることで、従来では端面部分の樹脂を通じて侵入してしまっていた酸素や水分が第１の基板と第２の基板との間への侵入を防ぐことができる。
【００２５】
また、発光素子の劣化を抑えるために、素子基板と封止基板とシール材で封止された空隙に乾燥剤を設ける。乾燥剤は酸化バリウムなどを好適に用いることができる。端面部分の封止の樹脂から侵入してしまった酸素や水分、または、発光素子自身が有するガスや水分を吸収させて発光素子に悪影響を及ぼさないようにするために乾燥剤を発光領域以外の場所（例えば、駆動回路上部、隔壁上部または隔壁内部）に設ける。さらに、黒色の樹脂を有機層間絶縁膜に用いることで、発光装置の鏡面化（映りこみ）の問題を回避する。その他に、シール材形成領域であっても良い。
【００２６】
このような、ＤＬＣ膜を設けた表示装置は、パッシブ型または、アクティブマトリクス型のいずれであっても適用できる。以下、本発明を実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
[実施の形態１]
本発明の態様について図１を用いて説明する。図１で示すのは発光素子を用いた表示装置であり、図１（Ａ）はＴＦＴを用いて駆動回路１０８と画素部１０９が形成された素子基板１０１と、封止基板１０２とがシール材１０５で固定されている状態を示している。素子基板１０１と封止基板１０２との間の封止領域内には発光素子１０３が形成され、乾燥剤１０６は駆動回路上または、シール材が形成された近傍に設けられている。または、図示されていないが、画素部１０９及び駆動回路部１０８にかけて形成された隔壁１１０に設けても良い。
【００２８】
素子基板及び封止基板にはポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アラミドなどの有機樹脂材料を用いる。基板の厚さは３０〜１２０μm程度のものを採用し、可撓性を持たせる。
【００２９】
図１（Ａ）の例では、端部にガスバリア層としＤＬＣ膜１０７を形成している。但し、ＤＬＣ膜は外部入力端子１０４には形成されていない。シール材にはエポキシ系接着剤が用いられる。ＤＬＣ膜１０７をシール材１０５に沿って、かつ、素子基板１０１と封止基板１０２の端部に沿って形成することで、この部分から浸透する水蒸気を防ぐことができる。
【００３０】
図１（Ｂ）は、ＤＬＣ膜１１０を素子基板１０１側と、ＤＬＣ膜１０７をシール材１０５に沿って、かつ、素子基板１０１と封止基板１０２の端部に沿って形成した構成を示している。ＤＬＣ膜は、形成する膜厚にもよるが、５００nm以下の短波長光の透過率が低下するため、表示側である封止基板１０２の主表面には形成しない一例を示している。しかし、ＴＦＴが形成された素子基板１０１側からの水蒸気の浸入を完全に遮断できるので、ＴＦＴや発光素子の劣化を防止することができる。
【００３１】
図１（Ｃ）はよりガスバリア性を高めた構成であり、素子基板１０１及び封止基板１０２の全面とシール材１０５が形成された端部にかけて、ＤＬＣ膜を全面に形成する例を示している。こうして、ガスバリア性を高め、かつ、基板表面をＤＬＣ膜で保護して傷が付くことを防いでいる。
【００３２】
図１（Ｄ）は、素子基板１１３、封止基板１１４に予めＤＬＣ膜を形成しておいたものを用いる一例を示している。そして両方の基板を固定するシール材が形成される端部にもＤＬＣ膜を後から形成する。
【００３３】
図２はＤＬＣ膜を形成するためのＣＶＤ装置の一例を示している。図２は真空室とそれに付随する処理手段を中心に示してある。真空室をその目的別に分類すると、処理基板２１８を移動させる搬送手段２１０が設けられた共通室２０２を中心として、当該処理基板を出し入れするロードロック室２０１、当該処理基板にＤＬＣ膜を成膜する第１の反応室２０３及び第２の反応室２０４が、ゲートバルブ２０５〜２０７を介して接続されている。また、排気手段２０８、２０９、２１１、２１２はそれぞれの真空室に設けられている。
【００３４】
第１の反応室２０３には、ガス導入手段２１２、放電発生手段２１３が設けられている。また、第２の反応室２０４には、同様にガス導入手段２１５、放電発生手段２１６が設けられている。ガス供給手段からは、前述の炭化水素系のガスや、その他にＡｒやＨ2などを導入することが可能な構成とする。放電発生手段は１〜１２０MHzの高周波電源と、各反応室中に設けられたカソード及びアノードなどから成っている。ＤＬＣ膜は基板をカソード側に設置して成膜する。図１（Ｃ）で示したように、素子基板と封止基板の両面にＤＬＣ膜を形成するには、基板を反転させるなどして両面に成膜されるようにする必要がある。
【００３５】
その一例として、第１の反応室２０３で処理基板の一方の面にＤＬＣ膜を形成し、第２の反応室２０４で他方の面にＤＬＣ膜を形成する場合の反応室の構成を図３を用いて説明する。
【００３６】
図３（Ａ）は反応室３０１に、ガス導入手段３０２が接続され、シャワー板３０９からガスが反応室に供給されるアノード３０６と、高周波電源３０４が接続されたカソード３０５が設けられている。その他に排気手段３０３が設けられている。処理基板３０８はカソード３０５上に配置されている。プッシャーピン３０７は基板を搬送する際に用いる。このような反応室の構成により、処理基板の一方の面と、端部にＤＬＣ膜を形成することができる。また、図３（Ａ）で示すようにカソードに段差を設けておくと、処理基板の裏面（端部の近傍）にまでＤＬＣを回り込ませて成膜することができる。勿論、この領域に成膜されるＤＬＣ膜は、他の部分と比較すると薄くなっている。
【００３７】
図３（Ｂ）で示す反応室の構成は、図３（Ａ）とは反対側の面、即ち処理基板の裏側にＤＬＣ膜を形成する例を示している。反応室３１０に、ガス導入手段３１２が接続し、シャワー板３２０を通して反応室３１０内にガスを供給するアノード３１６と、高周波電源３１４が接続されたカソード３１５が設けられている。その他に排気手段３１３が設けられている。基板３１８はカソード３１５に配置するため、ホルダー３１９と、それを上下させる機構３１１が設けられている。処理基板３１８は最初プッシャーピン３１７上に保持され、ホルダー３１９が上昇してカソード３１５に処理基板がセットされる。こうして、図３（Ａ）とは反対側の面、即ち処理基板の裏側にＤＬＣ膜を形成することが可能となる。
【００３８】
以上のように、図１（Ａ）〜（Ｄ）で示す表示装置の構成、即ちガスバリア層としてのＤＬＣ膜は、図２及び図３で説明したプラズマＣＶＤ装置により形成することができる。勿論、ここで示す装置の構成は一例であり、他の構成の成膜装置を用いて、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示す表示装置を作製しても良い。例えば、ＤＬＣを成膜するためには、マイクロ波や電子サイクロトロン共鳴を用いたＣＶＤ装置を適用しても良い。
【００３９】
ＤＬＣ膜をガスバリア層として用いることで、水蒸気や酸素が封止領域内に浸入することを防ぐ効果が向上し、発光素子の安定性を高めることができる。例えば、陰極が酸化して発生するダークスポットを減少させることができる。
【００４０】
[実施の形態２]
図１４（Ａ）（Ｂ）は、絶縁表面を有する基板（例えば、ガラス基板、セラミックス基板、結晶化ガラス基板、金属基板もしくはプラスチック基板を用いることができる）に、画素部および駆動回路を形成する一例を示している。
【００４１】
図１４（Ａ）において、１４０１はゲート側駆動回路、１４０２はソース側（データ側）駆動回路、１４０３は画素部である。ゲート側駆動回路１４０１およびソ−ス側駆動回路１４０２に伝達される信号は、入力配線１４０４を伝わってＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）１４０５から供給される。
【００４２】
また、封止基板１４０６は発光素子を封止するための基板である。発光素子からの光は上面（封止基板１４０６側）に放射されるため、封止基板１４０６は透光性を有する必要がある。１４０７は封止用の封止基板と素子基板１４００とを封止するための封止用樹脂である。ここで、図１４（Ａ）をＡ−Ａ'で切断した断面図を図１４（Ｂ）に示す。図１４（Ｂ）において、封止基板１４０６の表面にも酸素が透過しないようにＤＬＣ膜で覆っている様子を図示している。
【００４３】
素子基板１４００上に絶縁膜１４１１を形成した後、陰極１４１３、有機化合物層（含む発光層）１４１４および陽極１４１５からなる発光素子１４１２を設け、さらに陰極１４１３上には保護膜１４１７が設けられている。この保護膜１４１７は、酸素および水により劣化しやすい発光素子１４１２を保護するために設けている。いずれにしても、可視光に対して透明若しくは半透明な絶縁膜であることが好ましい。
【００４４】
このとき、陰極１４１３および陽極１４１５は可視光に対して透明もしくは半透明である。なお、本明細書中において、可視光に対して透明とは可視光の透過率が概略８０〜１００％であること、可視光に対して半透明とは可視光の透過率が概略５０〜８０％であることを指す。陽極１４１５は、仕事関数が４．５〜５．５の酸化物導電膜を用い、陰極としては、仕事関数２．０〜３．５の導電膜（代表的には、周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属膜）を用いる必要がある。ただし、金属膜は、可視光に対して不透明であることが多い。そこで、図１４（Ａ）（Ｂ）に示すような構造とすることが好ましい。陰極１４１３は、膜厚が５〜７０nm（好ましくは１０〜３０nm）と薄い金属膜と酸化物導電膜（例えば、ＩＴＯ）とを積層にして用いているため、可視光に対して半透明の状態を得られる。尚、有機化合物層（含む発光層）１４１４としては、公知の構造を用いればよい。有機化合物層を単独で用いてもよいし、有機化合物層にキャリア（電子または正孔）注入層、キャリア輸送層もしくはキャリア阻止層を積層してもよい。
【００４５】
発光素子を酸素および水分からの劣化を防ぐために、端面にＤＬＣ膜を成膜して覆い、さらに第１の基板１４００と第２の基板１４０６との間にも乾燥剤を設ける構造にしている。なお、乾燥剤を設ける方法としては、第２の基板にＥＢ蒸着により酸化バリウム（ＢａＯ2）膜を設ける、粉末の状態で封入するなどの方法が考えられる。また、樹脂に乾燥剤を混ぜて、発光が放射される領域以外の場所（例えば、駆動回路上、駆動回路と画素をつなぐ配線上など）や隔壁上に設け、スペーサーとしての機能を持つように設けてもよい。さらに、隔壁を形成する樹脂に乾燥剤を混ぜ込むなど、上記のいずれかの方法を適応することができる。なお、本実施形態では、乾燥剤として酸化バリウムの粉末を図１４（Ｂ）のように封止用樹脂１０７と樹脂１４０７とに挟まれた領域１４０９に設けている。
【００４６】
図１４に示す構造では、発光は陰極を透過して直接観察者に観察される。外光は、黒色樹脂を用いた有機層間絶縁膜１４１９にほとんど吸収されるため、問題とならない程度までに低減される。したがって、観察者には反射光は届かず、外部の景色が観察面に映りこむといった問題を回避することができる。
【００４７】
次に、素子基板１４００および封止基板１４０６を張り合わせて作製された発光装置の端面にＤＬＣ膜を設ける方法について図１５（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。発光装置１５０１は、保持する手段１５０２ａにより保持して反応室１５００に設置する。反応室１５００には、成膜に使用する原料ガスの導入口１５０８および排気口１５０９が設けられており、反応室１５００内には、プラズマを励起させる手段（ＲＦ電極）１５０３が設けられている。保持する手段１５０２ａは、反応室に固定されており、１５０２ａ上におかれた発光装置１５０１は、可動式の１５０２ｂによって動かないように固定される。
【００４８】
電極１５０３には、（高周波）電源１５０５および整合回路１５０４が接続されている。電源１５０５は代表的にはＲＦ電源が用いられる。一対の電極１５０３には、それぞれＲＦ電源１５０５が接続され、電圧が印加されるようになっている。ＲＦ電源１５０５の位相を調整して、互いに１８０°ずれて電極に供給できるように位相調整器１５１０を設けている。本実施形態を示した図１５（Ａ）では電極が一対設けられた様子を図示しているが、複数個設けても、または円筒状の電極でもよい。
【００４９】
また、発光装置１５０１の端面にＤＬＣ膜を成膜させるためには膜成長表面にイオン衝撃を与えることが必要であるため、保持する手段１５０２には電源１５０７が接続されており、さらに、セルフバイアスを生じさせるために電源１５０７と保持する手段１５０２ａとの間にコンデンサー１５１１を設けている。基板を保持する手段１５０２ａは、基板にバイアスを印加させるための手段、さらに、１５０２ｂは、ＤＬＣ膜が発光装置１５０１全面に成膜されないようにするため、発光領域および外部入力端子（ＦＰＣ）が設けられる部分を覆ってＤＬＣ膜が成膜されないようにマスクとして設けられている。なお、成膜条件は、実施者が適宜決定すればよい。
【００５０】
素子基板と封止基板が貼り合わされた端面にＤＬＣ膜を設けるために、保持する手段１５０２ａの発光が起こる領域をマスクする部分（以下、発光領域マスクとする）と外部入力端子をマスクする部分（以下、外部入力端子マスクとする）とが一部のみつなげられた状態で設けられている。発光領域マスクと外部入力端子マスクとをつなぐ部分の幅（図１５（Ｂ）参照）は、５mm以下になるようにするのが好ましい。また、保持手段１５０２ｂの高さ（図１５（Ｂ）参照）との関係が、高さ／幅≧２程度になるようにするのが好ましい。
【００５１】
発光領域マスクと外部入力端子マスクとからなる保持手段以外にも、通常、ＣＶＤ装置でマスキングテープで外部入力端子部分を覆うことでＤＬＣ膜が成膜されないようにしてもよい。発光素子の酸素および水分による劣化を防ぐには、発光装置１５０１の４ヶ所の端面にＤＬＣ膜を成膜させる必要がある。ＤＬＣ膜の成膜を効率よく均一に行うために、保持する手段１５０２ａを支える１５０６に回転する機能が付加されていてもよい。
【００５２】
保持する手段１５０２ａは発光装置１５０１に負の自己バイアスを印加するための電極も兼ねている。電極１５０２ａには、電源１５０７により負の自己バイアスが印加されており、この負の自己バイアス電圧により、加速された原料ガスを発光装置１５０１の端面に成膜し、緻密なＤＬＣ膜を設けることができる。なお、原料ガスとしては、炭化水素、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン等の不飽和炭化水素、もしくはベンゼン、トルエン等の芳香族系を用いればよい。また、炭化水素分子のうち１個もしくは複数個がＦ、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン系元素に置き換わったハロゲン化炭化水素を用いてもよい。
【００５３】
以上のようにして、発光装置の端面を覆うように厚さ５〜１００nm（好ましくは１０〜３０nm）のＤＬＣ膜１５１０を成膜する。図２３に、本発明の成膜装置を用いて発光装置にＤＬＣ膜が設けられた様子を示す。本実施形態では基板の縁部および側部に直接ＤＬＣ膜を設けた例を示したが、より密着性をあげるために、ＤＬＣ膜を設ける前に窒化膜（例えば、窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜）を下地膜として設けてもよい。その際、窒化膜の膜厚は２〜２０nmとすればよい。
【００５４】
【実施例】
[実施例１]
本発明は発光素子を用いたあらゆる表示装置に適用することができる。図４はその一例であり、ＴＦＴを用いて作製されるアクティブマトリクス型の表示装置の例を示す。ＴＦＴはチャネル形成領域を形成する半導体膜の材質により、アモルファスシリコンＴＦＴやポリシリコンＴＦＴと区別されることがあるが、本発明はそのどちらにも適用することができる。
【００５５】
有機樹脂基板は、現在市場に供給されている材料の中で４５０℃以上の熱処理に耐えるものはない。しかし、レーザーアニール技術を使えば、基板加熱温度が３００℃以下でもポリシリコンＴＦＴを作製することが可能となる。また、ポリシリコンＴＦＴの製造プロセスでは、水素化処理がしばしば必要とされるが、これはプラズマを援用した水素化処理を行うことで、２００℃程度の基板温度でもその効果を得ることができる。
【００５６】
図４では駆動回路部４５０にｎチャネル型ＴＦＴ４５２とｐチャネル型ＴＦＴ４５３が形成され、画素部４５１にスイッチング用ＴＦＴ４５４、電流制御用ＴＦＴ４５５が形成されている様子を示している。これらのＴＦＴは、島状半導体層４０３〜４０６、ゲート絶縁膜４０７、ゲート電極４０８〜４１１などを用いて形成されている。
【００５７】
基板４０１はポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アラミドなどの有機樹脂材料を用いる。そして、３０〜１２０μm、代表的には７５μmの厚さの基板を用いる。ブロッキング層４０２は基板４０１からオリゴマーなどが析出しないように、酸化窒化シリコン（ＳｉＯxＮyで表される）、窒化シリコン膜などを５０〜２００nmの厚さに形成して設ける。層間絶縁膜は窒化シリコン、酸化窒化シリコンなどで形成される無機絶縁膜４１８と、アクリルまたはポリイミドなどで形成される有機絶縁膜４１９とから成っている。
【００５８】
駆動回路部４５０の回路構成は、ゲート信号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異なるがここでは省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ４５２及びｐチャネル型ＴＦＴ４５３には配線４１２、４１３が接続され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ回路、バッファ回路などが形成される。
【００５９】
画素部４５１では、データ配線４１４がスイッチング用ＴＦＴ４５４のソース側に接続し、ドレイン側の配線４１５は電流制御用ＴＦＴ４５５のゲート電極４１１と接続している。また、電流制御用ＴＦＴ４５５のソース側は電源供給配線４１７と接続し、ドレイン側の電極４１６が発光素子の陽極と接続するように配線されている。図５はこのような画素の上面図を示し、便宜上図４と共通する符号を用いて示している。また、図５において、Ａ−Ａ'線に対応する断面が図４において示されている。
【００６０】
そして、図４に示すように、これら配線を覆うようにアクリルやポリイミドなどの有機樹脂、好適には感光性の有機樹脂を用いて隔壁４２０、４２１が形成される。発光素子４５６は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）で形成される陽極４２２、発光性材料を含む有機化合物層４２３、ＭｇＡｇやＬｉＦなどの材料を用いて形成される陰極４２４とから成っている。隔壁４２０、４２１は、陽極４２２の端部を覆うように形成され、この部分で陰極と陽極とがショートすることを防ぐために設ける。
【００６１】
有機化合物層を形成する材料は、低分子系材料または高分子系材料のどちらであっても構わない。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合はスピンコート法や印刷法またはインクジェット法などを用いる。
【００６２】
高分子系材料では、π共役ポリマー材料などが知られている。その代表例は結晶質半導体膜パラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系などが上げられる。このような材料を用いて形成される有機化合物層は、単層又は積層構造で用いられるが、積層構造で用いた方が発光効率は良い。一般的には陽極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層の順に形成されるが、正孔輸送層／発光層／電子輸送層、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層のような構造でも良い。本発明では公知のいずれの構造を用いても良いし、有機化合物層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。
【００６３】
代表的な材料としては、例えば、以下の米国特許又は公開公報に開示された材料を用いることができる。米国特許第4,356,429号、米国特許第4,539,507号、米国特許第4,720,432号、米国特許第4,769,292号、米国特許第4,885,211号、米国特許第4,950,950号、米国特許第5,059,861号、米国特許第5,047,687号、米国特許第5,073,446号、米国特許第5,059,862号、米国特許第5,061,617号、米国特許第5,151,629号、米国特許第5,294,869号、米国特許第5,294,870号、特開平１０−１８９５２５号公報、特開平８−２４１０４８号公報、特開平８−７８１５９号公報。
【００６４】
尚、カラー表示には大別して四つの方式があり、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）に対応した三種類の発光素子を形成する方式、白色発光の発光素子とカラーフィルターを組み合わせた方式、青色又は青緑発光の発光素子と蛍光体（蛍光性の色変換層：ＣＣＭ）とを組み合わせた方式、陰極（対向電極）に透明電極を使用してＲＧＢに対応した発光素子を重ねる方式がある。
【００６５】
具体的な有機化合物層としては、赤色に発光する有機化合物層にはシアノポリフェニレン、緑色に発光する有機化合物層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する有機化合物層にはポリフェニレンビニレンまたはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。有機化合物層の厚さは３０〜１５０nmとすれば良い。
【００６６】
上記の例は発光層として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であり、これに限定されるものではない。発光層、電荷輸送層、電荷注入層を形成するための材料は、その可能な組合せにおいて自由に選択することができる。本実施例で示す有機化合物層は、発光層とＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）から成る正孔注入層を設けた構造とする。
【００６７】
有機化合物層４２３の上には陰極４２４が設けられる。陰極４２４としては、仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。
【００６８】
陰極４２４は有機化合物層４２３を形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが望ましい。陰極４２４と有機化合物層４２３との界面状態は発光素子の発光効率に大きく影響するからである。なお、本明細書中では、陽極（画素電極）、有機化合物層及び陰極で形成される発光素子を発光素子と呼ぶ。
【００６９】
有機化合物層４２３と陰極４２４とでなる積層体は、各画素で個別に形成する必要があるが、有機化合物層４２３は水分に極めて弱いため、通常のフォトリソグラフィ技術を用いることができない。また、アルカリ金属を用いて作製される陰極４２４は容易に酸化されてしまう。従って、メタルマスク等の物理的なマスク材を用い、真空蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法等の気相法で選択的に形成することが好ましい。なお、有機化合物層を選択的に形成する方法として、インクジェット法やスクリーン印刷法等を用いることも可能であるが、これらは現状では陰極の連続形成ができないので、上述の方法が好ましいと言える。
【００７０】
また、陰極４２４上に外部の水分等から保護するための保護電極を積層しても良い。保護電極としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）若しくは銀（Ａｇ）を含む低抵抗な材料を用いることが好ましい。或いは、透明電極を用いることで、図４において矢印で示す方向に光を放射させることもできる（これを便宜上、上面放射という）。その場合、有機樹脂層間絶縁膜４１９に黒色の顔料を混合させると、偏光板を用いなくても非発光時に黒色の画面を形成できる。この保護電極には有機化合物層の発熱を緩和する放熱効果も期待できる。また、上記有機化合物層４２３、陰極４２４を形成した後、大気解放しないで連続的に保護電極まで形成することも有効である。
【００７１】
図４ではスイッチング用ＴＦＴ４５４をマルチゲート構造とし、電流制御用ＴＦＴ４５５にはゲート電極とオーバーラップするＬＤＤを設けている。ポリシリコンを用いたＴＦＴは、高い動作速度を示すが故にホットキャリア注入などの劣化も起こりやすい。そのため、図２のように、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴ（オフ電流の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴ）を形成することは、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）表示装置を作製する上で非常に有効である。
【００７２】
図６はこのような表示装置の外観を示す図である。画像を表示する方向は発光素子の構成によって異なるが、ここでは上方に光が放射して表示が成される。図６で示す構成は、ＴＦＴを用いて駆動回路部６０４、６０５及び画素部６０３が形成された素子基板６０１と封止基板６０２がシール材６１０により貼り合わされている。素子基板６０１の端には、入力端子６０８が設けられこの部分でＦＰＣが接続される。入力端子６０８には外部回路から画像データ信号や各種タイミング信号及び電源を入力する端子が５００μmピッチで設けられている。そして、配線６０９で駆動回路部と接続されている。また、必要に応じてＣＰＵ、メモリーなどを形成したＩＣチップ６０７がＣＯＧ（Chip on Glass）法などにより素子基板６０１に実装されていても良い。
【００７３】
端部にはＤＬＣ膜６１１が形成されシール部分から水蒸気や酸素などが浸入し、発光素子が劣化することを防いでいる。素子基板６０１や封止基板６０２に有機樹脂材料を用いる場合には、図１を用いて説明したように、入力端子部を省く全面にＤＬＣ膜が形成されていても良い。ＤＬＣ膜を成膜するとき、入力端子部はマスキングテープやシャドーマスクを用いて、予め被覆しておけば良い。
【００７４】
入力端子は図７で示すように、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）とから成る配線７０５と陽極として形成したＩＴＯ７０６とを積層して形成している。なお、図８は、入力端子部におけるＣ−Ｃ'線に対応する断面図を示している。素子基板７０１と封止基板７０２はシール材７０３で貼り合わされており、その端部には素子基板７０１と封止基板７０２にかけてＤＬＣ膜７０４が形成されている。駆動回路部において、有機化合物層７０７、陰極７０８は隔壁７０９上に形成されるが、陰極７０８を配線とコンタクトさせるため図示するようなコンタクト部７１０を設けている。
【００７５】
このような有機樹脂基板を用いた表示装置において、ＤＬＣ膜を形成することにより発光素子の劣化を防ぎ、表示装置の長期的な安定性を確保することができる。特に、有機樹脂基板を用いた表示装置は携帯機器の表示装置として好適に用いることが可能であるが、当該機器が屋外で使用される場合には、直射日光や風雨にさらされる場合も想定した信頼性が要求される。こうした場合にもＤＬＣを設けることで信頼性を向上させることができる。
【００７６】
[実施例２]
発光素子の劣化を防ぐために、当該素子が封止された空間内または空隙に酸化バリウムなどの乾燥剤を封入する手段が用いられている。図１において、乾燥剤をシール材形成領域または駆動回路上に設ける例について示した。本実施例では、その他の手法として、画素部において、隣接する画素を分離するために設ける隔壁に乾燥剤を封入する例を図９を用いて示す。図９で示すのは、図５で示すＢ−Ｂ'線に対応する断面であり、便宜上図４及び図５と共通の符号を用いて説明する。
【００７７】
図９（Ａ）は隔壁４２１の中に乾燥剤４８０を分散させて設けた例である。隔壁４２１は熱硬化型または感光性の有機樹脂材料で形成する。このとき、重合する前の有機樹脂材料中に乾燥剤を分散させておき、そのまま塗布形成する。
【００７８】
図９（Ｂ）は有機樹脂絶縁膜４１９上に乾燥剤４８１を形成する例を示す。この場合、乾燥剤は真空蒸着法や印刷法を用いて所定の場所に所定のパターンで形成する。そして、その上に隔壁４２１を形成する。
【００７９】
図９（Ｃ）は隔壁４２１の上に乾燥剤４８２を形成する例を示す。乾燥剤４８２は同様に真空蒸着法や印刷法により形成する。
【００８０】
図９（Ａ）〜（Ｃ）で示す方法は乾燥剤を設ける一例を示し、これらを適宣組み合わせて形成しても良い。また、図１に示す構成に本実施例の構成を組み合わせても良い。そして、こうした乾燥剤の設置方法を実施例１で示す表示装置に適用すれば、ＤＬＣ膜のガスバリア性と相まってより信頼性の高い表示装置を完成させることができる。
【００８１】
[実施例３]
図１０は逆スタガ型のＴＦＴを用いた表示装置の一例を示す。使用する基板５０１や発光素子５５６は実施例１と同様な構成であり、ここではその説明を省略する。
【００８２】
逆スタガ型のＴＦＴは、基板５０１側からゲート電極５０８〜５１１、ゲート絶縁膜５０７半導体膜５０３〜５０６の順に形成されている。図１０において、駆動回路部５５０にｎチャネル型ＴＦＴ５５２とｐチャネル型ＴＦＴ５５３が形成され、画素部５５１にスイッチング用ＴＦＴ５５４、電流制御用ＴＦＴ５５５、発光素子５５６が形成されている。層間絶縁膜は窒化シリコン、酸化窒化シリコンなどで形成される無機絶縁膜５１８と、アクリルまたはポリイミドなどで形成される有機樹脂膜５１９とから成っている。
【００８３】
駆動回路部５５０の回路構成は、ゲート信号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異なるがここでは省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ５５２及びｐチャネル型ＴＦＴ５５３には配線５１２、５１３が接続され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ回路、バッファ回路などが形成される。
【００８４】
画素部５５１では、データ配線５１４がスイッチング用ＴＦＴ５５４のソース側に接続し、ドレイン側の配線５１５は電流制御用ＴＦＴ５５５のゲート電極５１１と接続している。また、電流制御用ＴＦＴ５５５のソース側は電源供給配線５１７と接続し、ドレイン側の電極５１６が発光素子の陽極と接続するように配線されている。
【００８５】
そして、これら配線を覆うようにアクリルやポリイミドなどの有機樹脂、好適には感光性の有機樹脂を用いて隔壁５２０、５２１が形成される。発光素子５５６は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）で形成される陽極５２２、有機ＥＬ材料を用いて作製される有機化合物層５２３、ＭｇＡｇやＬｉＦなどの材料を用いて形成される陰極５２４とから成っている。隔壁５２０、５２１は、陽極５２２の端部を覆うように形成され、この部分で陰極と陽極とがショートすることを防ぐために設ける。
【００８６】
その他、ＴＦＴの構造を省けば、画素部の構成、及び表示装置の構成は実施例１と同様な構成となる。ポリシリコンを用いた逆スタガ型ＴＦＴは、アモルファスシリコンＴＦＴ（通常は逆スタガ型ＴＦＴで形成される）の製造ラインを流用して作製できるという利点がある。勿論、エキシマレーザーを用いたレーザーアニール技術を使えば、３００℃以下のプロセス温度でもポリシリコンＴＦＴが作製可能である。
【００８７】
[実施例４]
実施例１で示す表示装置を用いた電子装置の構成例について図１１を用いて説明する。図１１の表示装置９００は、基板上に形成されたＴＦＴによって画素９２０から成る画素部９２１、画素部の駆動に用いるデータ信号側駆動回路９１５、ゲート信号側駆動回路９１４が形成されている。データ信号側駆動回路９１５はデジタル駆動の例を示しているが、シフトレジスタ９１６、ラッチ回路９１７、９１８、バッファ回路９１９から成っている。また、ゲート信号側駆動回路９１４であり、シフトレジスタ、バッファ等（いずれも図示せず）を有している。
【００８８】
画素部９２１は、ＶＧＡの場合には６４０×４８０（横×縦）の画素を有し、図４または図５で説明したように、各画素にはスイッチング用ＴＦＴおよび電流制御用ＴＦＴが配置されている。発光素子の動作は、ゲート配線が選択されるとスイッチング用ＴＦＴのゲートが開き、ソース配線のデータ信号がコンデンサーに蓄積され、電流制御用ＴＦＴのゲートが開く。つまり、ソース配線から入力されるデータ信号により電流制御用ＴＦＴに電流が流れ発光素子が発光する。
【００８９】
図１１で示すシステムブロック図は、ＰＤＡなどの携帯型情報端末の形態を示すものである。実施例１で示す表示装置には画素部９２１、ゲート信号側駆動回路９１４、データ信号側駆動回路９１５が形成されている。
【００９０】
この表示装置に接続する外部回路の構成は、安定化電源と高速高精度のオペアンプからなる電源回路９０１、ＵＳＢ端子などを備えた外部インターフェイスポート９０２、ＣＰＵ９０３、入力手段として用いるペン入力タブレット９１０及び検出回路９１１、クロック信号発振器９１２、コントロール回路９１３などから成っている。
【００９１】
ＣＰＵ９０３は映像信号処理回路９０４やペン入力タブレット９１０からの信号を入力するタブレットインターフェイス９０５などが内蔵されている。また、ＶＲＡＭ９０６、ＤＲＡＭ９０７、フラッシュメモリ９０８及びメモリーカード９０９が接続されている。ＣＰＵ９０３で処理された情報は、映像信号（データ信号）として映像信号処理回路９０４からコントロール回路９１３に出力する。コントロール回路９１３は、映像信号とクロックを、データ信号側駆動回路９１５とゲート信号側駆動回路９１４のそれぞれのタイミング仕様に変換する機能を持っている。
【００９２】
具体的には、映像信号を表示装置の各画素に対応したデータに振り分ける機能と、外部から入力される水平同期信号及び垂直同期信号を、駆動回路のスタート信号及び内蔵電源回路の交流化のタイミング制御信号に変換する機能を持っている。
【００９３】
ＰＤＡなどの携帯型情報端末はＡＣコンセントに接続しなくても、充電型のバッテリーを電源として屋外や電車の中などでも長時間使用できることが望まれている。また、このような電子装置は持ち運び易さを重点において、軽量化と小型化が同時に要求されている。電子装置の重量の大半を占めるバッテリーは、容量を大きくすると重量増加してしまう。従って、このような電子装置の消費電力を低減するために、バックライトの点灯時間を制御したり、スタンバイモードを設定したりといった、ソフトウエア面からの対策も施す必要がある。
【００９４】
例えば、ＣＰＵ９０３に対して一定時間ペン入力タブレット９１０からの入力信号がタブレットインターフェイス９０５に入らない場合、スタンバイモードとなり、図１１において点線で囲んだ部分の動作を同期させて停止させる。表示装置では発光素子の発光強度を減衰させるか、映像の表示そのものを止める。または、各画素にメモリーを備えておき、静止画像の表示モードに切り替えるなどの処置をとる。こうして、電子装置の消費電力を低減させる。
【００９５】
また、静止画像を表示するにはＣＰＵ９０３の映像信号処理回路９０４、ＶＲＡＭ９０６のなどの機能を停止させ、消費電力の低減を図ることができる。図１１では動作をおこなう部分を点線で表示してある。また、コントーロラー９１３は、図６で示すように、ＩＣチップを用い、ＣＯＧ法で素子基板に装着してもよいし、表示装置内部に一体形成してもよい。
【００９６】
本発明の有機樹脂基板を用いた表示装置は、電子装置の軽量化に貢献することができる。例えば、５インチクラスの表示装置を搭載することを考えると、ガラス基板を用いるとその重量が６０ｇ程度になるのに対し、本発明の有機樹脂基板を用いた表示装置では１０ｇ以下を達成することができる。さらに、ＤＬＣ膜がコーティングされていることで、表面の硬度が増し、いわゆるひっかき傷などが出来にくく、いつまでも美しい表示画面を得ることができる。このように、本発明は、携帯型情報端末などの電子装置においてきわめて優れた効果を発揮できる。
【００９７】
[実施例５]
本実施例では、発光素子の陰極を形成する方法について説明する。図１６において、絶縁膜１６０１の上には、第１の電極として陽極１６０２、有機化合物層１６０３、第２の電極として陰極１６０４ならびにＤＬＣ膜１６０５が積層されている。
【００９８】
図１６（Ａ）について説明する。絶縁膜１６０１として酸化珪素膜を用い、陽極１６０２としては、酸化亜鉛に酸化ガリウムを添加した酸化物導電膜（膜厚１２０nm）を用い、有機化合物層１６０３として２０nm厚の銅フタロシアニン（正孔注入層）と５０nm厚のＡｌｑ3（アルミキノリラト錯体：発光層）との積層膜を用いている。また、陰極１６０４は、極薄く成膜された金属膜を半透明電極１６０４ａと透明電極１６０４ｂとを積層した構造にしてもよい。例えば、半透明電極１６０４ａとして２０nm厚のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀とを共蒸着した合金膜）を用い、透明電極１６０４ｂとして酸化亜鉛に酸化ガリウムを添加した膜厚２００nmの酸化物導電膜を用い、保護膜１６０５としてＤＬＣ膜を用いて形成している。
【００９９】
また、図１６（Ｂ）は、絶縁膜１６０１上に、陽極１６０２、有機化合物層１６０３、電子注入層としてＬｉＦからなる膜１６０６を設けて、その上に酸化亜鉛に酸化ガリウムを添加した膜厚２００nmの酸化物導電膜からなる陰極１６０４、ＤＬＣ膜からなる保護膜１６０５を形成している。
【０１００】
図１６（Ｃ）は、絶縁膜１６０１上に、陽極１６０２、有機化合物層１６０３、有機化合物層上に電子注入層としてＬｉＦからなる膜１６０６を設け、その後陰極１６０４として５０nm以下（好ましくは、２０nm）の厚さのＭｇＡｇ（マグネシウムと銀とを共蒸着した合金膜）からなる半透明電極１６０４ａおよび酸化亜鉛に酸化ガリウムを添加した膜厚２００nmの酸化物導電膜からなる透明電極１６０４ｂを積層し、保護膜１６０５としてＤＬＣ膜を用いて形成している。
【０１０１】
上記のような構造の発光素子を作ったあと、発光素子を封止して、発明の実施の形態で述べたような方法で、端面にＤＬＣ膜を成膜して、酸素および水分による劣化を防止する。
【０１０２】
[実施例６]
本実施例では、実施例１とは異なる発光素子の陰極を形成する方法を図１７を用いて説明する。図１７（Ａ）は、絶縁膜１７０１上に、仕事関数の小さいアルカリ金属、例えばＬｉ又はＭｇからなる陰極１７０２を設け、有機化合物層１７０３、陽極１７０４および保護膜１７０５としてＤＬＣ膜を形成する。
【０１０３】
図１７（Ｂ）は、絶縁膜１７０１上に、透明導電膜ＩＴＯで形成される透明電極１７０２ａと極薄い（膜厚５０nm以下）金属膜（例えば、Ａｌ−Ｌｉ合金もしくはＭｇＡｇ合金）からなる半透明電極１７０２ｂを積層し、陰極１７０２を形成する。その上に有機化合物層１７０３、陽極１７０４および保護膜１７０５としてＤＬＣ膜を形成する。
【０１０４】
[実施例７]
本実施例では、有機化合物層の具体的な一実施例について説明する。従って、本実施例は、発明の実施の形態および実施例１〜６のいずれの構成とも組み合わせることが可能である。なお、本実施例において、第１の電極の陽極１８０１としては酸化物導電膜を用いればよい。また、第２の電極の陰極としては、図１８を用いて説明した構成の導電膜を用いればよい。
【０１０５】
図１８（Ａ）は、陽極１８０１の上に正孔注入層１８０２、正孔輸送層１８０３、発光層１８０４、電子輸送層１８０５、電子注入層１８０６を積層し、その上に陰極１８０７を形成した例である。図１８（Ｂ）は、陽極１８０１の上に正孔注入層１８０２、発光層１８０４、電子輸送層１８０５、電子注入層１８０６を積層し、その上に陰極１８０７を形成した例である。また、図１８（Ｃ）は陽極１８０１の上に正孔注入層１８０２、発光層１８０４を積層し、さらに電子注入層１８０６を形成し、その上に陰極１８０７を形成した例である。さらに、図１８（Ｄ）は陽極１８０１の上に正孔注入層１８０２、正孔輸送層１８０３、発光層１８０４を積層し、その上に陰極１８０７を形成した例である。
【０１０６】
以上の構成は、一実施例であり、本発明に用いることのできる有機化合物層の構造はこれに限定されるものではない。本実施例で示す有機化合物層の態様は、実施例１〜６に組み合わせて適用することができる。
【０１０７】
[実施例８]
発光装置の端面に成膜されたＤＬＣ膜に加えて、さらに酸化および水分からの劣化を防ぐために発光素子内部にも乾燥剤を設ける方法について図１９を用いて説明する。１９０１は第１の基板となるガラス基板であり、基板上には、下地絶縁膜１９０２が設けられている。また、下地絶縁膜１９０２上に非晶質シリコン膜を形成し、公知の技術により結晶化して結晶性シリコン膜とし、この結晶性シリコン膜を島状にパターニングして各ＴＦＴの活性層１９０４を形成する。
【０１０８】
各活性層上には、ゲート絶縁膜（図示せず）、ゲート電極１９０５、層間絶縁膜１９０６、および、仕事関数の低いアルカリ金属またはアルカリ土類金属からなる画素電極（第１の電極）１９０７が設けられ、画素電極１９０７上には有機化合物層１９０８、有機化合物層１９０８上には酸化インジウムと酸化スズとの化合物からなる酸化物導電膜（本実施例では、ＩＴＯ膜）からなる陽極（第２の電極）１９０９が設けられている。
【０１０９】
さらに、各ＴＦＴを覆うように、有機化合物層の下の層に隔壁１９１０を設けている。ここで、乾燥剤を混ぜた樹脂を隔壁の材料に用いれば、保護膜１９１１より下層に存在する水分を吸収することができ、発光素子の劣化を防ぐことができる。
【０１１０】
その他の例として、図１９（Ｂ）に示したように、駆動回路の領域の保護膜１９１１上に、乾燥剤を混ぜた樹脂（以下、乾燥剤という）１９１２を設けてもよい。この乾燥剤１９１２は、スペーサーとしての機能も有している。なお、乾燥剤１９１２を配置する場所は、入力配線の上、または画素電極の発光を放射しない領域のいずれでもよく、さらに組み合わせて設けてもよい。本実施例は、実施例１〜７のいずれかの構成と組み合わせてもよい。
【０１１１】
[実施例９]
第１の基板（ガラス基板等）２００１上に、発光素子を形成する第３の基板（フィルム状の基板、例えばプラスチックフィルムやごく薄いステンレスの基板）２００４を貼り付けて、発光素子形成後、第３の基板２００４と第２の基板２００３とを貼り合わせた後に、ガラス基板２００１をレーザーまたは薬品を使って剥離して、フィルム状の基板に貼りかえる方法について、図２０を用いて説明する。
【０１１２】
第２の基板２００３によって、第３の基板２００４上に形成された発光素子が封じられたら、ガラス基板２００１の裏面からレーザー光を照射して接着層（例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ウレタン樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系接着剤、ゴム系接着剤等）２００２を気化させるなどして、ガラス基板２００１を分離する。本実施例では、ＹＡＧレーザーの第２高調波（波長５３２nm）を用いて線状ビームを形成し、ガラス基板２００１を透過させて接着層２００２に照射させて接着層２００２を気化させて、ガラス基板２００１を剥がしている。
【０１１３】
ガラス基板を剥がすことで、プラスチックフィルム基板や薄い金属基板を基板とすることで、軽量化、薄型化が図れるとともに可撓性を有する発光装置を得ることができる。尚、第１の基板２００１上に接着層２００２を設けた後、第３の基板２００４と貼り合わせても、第３の基板２００４に接着層２００２を設けた後に第１の基板２００１と貼り合わせても、どちらでもよい。本実施例は、発明の実施の形態、または実施例１〜８のいずれかと組み合わせて用いることができる。
【０１１４】
[実施例１０]
本実施例では、有機化合物層として一重項励起子（シングレット）により発光する有機化合物（以下、シングレット化合物という）および三重項励起子（トリプレット）により発光する有機化合物（以下、トリプレット化合物という）を併用する例について説明する。なお、シングレット化合物とは一重項励起のみを経由して発光する化合物を指し、トリプレット化合物とは三重項励起を経由して発光する化合物を指す。
【０１１５】
トリプレット化合物は、としては以下の論文に記載の有機化合物が代表的な材料として挙げられる。（１）T. Tsutsui, C. Adachi, S. Saito, Photochemical Processes in Organized Molecular Systems, ed. K. Honda, (Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437.（２）M. A. Baldo, D. F. O'Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M. E. Thompson, S. R. Forrest, Nature 395 (1998) p.151.この論文には次の式で示される有機化合物が開示されている。（３）M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrrows, M. E. Thompson, S. R. Forrest, Appl.Phys.Lett.,75 (1999) p.4.（４）T. Tsutsui, M.-J. Yang, M. Yahiro, K. Nakamura, T. Watanabe, T. tsuji, Y. Fukuda, T. Wakimoto, S. Mayaguchi, Jpn. Appl. Phys., 38 (12B) (1999) L1502.
【０１１６】
また、上記論文に記載された発光性材料だけでなく、次の分子式で表される発光性材料（具体的には金属錯体もしくは有機化合物）を用いることが可能であると考えている。
【０１１７】
【化１】
Figure 0004884610
【０１１８】
【化２】
Figure 0004884610
【０１１９】
上記分子式において、Ｍは周期表の８〜１０族に属する元素である。上記論文では、白金、イリジウムが用いられている。また、本発明者はニッケル、コバルトもしくはパラジウムは、白金やイリジウムに比べて安価であるため、発光装置の製造コストを低減する上で好ましいと考えている。特に、ニッケルは錯体を形成しやすいため生産性も高く好ましいと考えられる。
【０１２０】
上記トリプレット化合物は、シングレット化合物よりも発光効率が高く、同じ発光輝度を得るにも動作電圧（発光素子を発光させるに要する電圧）を低くすることが可能である。本実施例ではこの特徴を利用する。
【０１２１】
低分子の有機化合物を発光層として用いる場合、現状では赤色に発光する発光層の寿命が他の色に発光する発光層よりも短い。これは発光効率が他の色よりも劣るため、他の色と同じ発光輝度を得るためには動作電圧を高く設定しなければならず、その分劣化の進行も早いためである。
【０１２２】
しかしながら、本実施例では赤色に発光する発光層として発光効率の高いトリプレット化合物を用いているため、緑色に発光する発光層や青色に発光する発光層と同じ発光輝度を得ながらも動作電圧を揃えることが可能である。従って、赤色に発光する発光層の劣化が極端に早まることはなく、色ずれ等の問題を起こさずにカラー表示を行うことが可能となる。また、動作電圧を低く抑えることができることは、トランジスタの耐圧のマージンを低く設定できる点からも好ましいことである。
【０１２３】
なお、本実施例では、赤色に発光する発光層としてトリプレット化合物を用いた例を示しているが、さらに緑色に発光する発光層もしくは青色に発光する発光層にトリプレット化合物を用いることも可能である。
【０１２４】
ＲＧＢカラー表示をする場合には、画素部に赤色に発光する発光素子、緑色に発光する発光素子、青色に発光する発光素子を設ける必要がある。この場合、赤色に発光する発光素子にトリプレット化合物を用い、その他はシングレット化合物を用いて形成することも可能である。
【０１２５】
こうしてトリプレット化合物とシングレット化合物を使い分けることでそれぞれの発光素子の動作電圧をすべて同一（１０Ｖ以下、好ましくは３〜１０Ｖ）とすることが可能となる。従って、発光装置に必要な電源を例えば３Ｖもしくは５Ｖで統一することができるため、回路設計が容易となる利点がある。なお、本実施例の構成は、実施例１〜６のいずれの構成とも組み合わせて実施することが可能である。
【０１２６】
[実施例１１]
本発明を実施して形成された発光装置は様々な電気器具に内蔵され、画素部は映像表示部として用いられる。本発明の電子装置としては、携帯電話、ＰＤＡ、電子書籍、ビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤー、デジタルカメラ、などが挙げられる。それら電子装置の具体例を図１２、図１３に示す。
【０１２７】
図１２（Ａ）は携帯電話であり、表示用パネル９００１、操作用パネル９００２、接続部９００３から成り、表示用パネル９００１には表示装置９００４、音声出力部９００５、アンテナ９００９などが設けられている。操作パネル９００２には操作キー９００６、電源スイッチ９００２、音声入力部９００８などが設けられている。本発明は表示装置９００４に適用することができる。
【０１２８】
図１２（Ｂ）も携帯電話であり、本体または筐体９１０１、表示装置９１０２、音声出力部９１０３、音声入力部９１０４、アンテナ９１０５を備えている。表示装置９１０２はタッチ式センサーが組み込んで、画面上でボタン操作ができるようにしても良い。本発明の有機樹脂基板を用いると、表示装置を完成した後に基板を湾曲させることが可能である。このような特性を生かして、人間工学に基づいて設計された３次元的な曲面を有する筐体にも違和感なく組み入れることができる。
【０１２９】
図１２（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本発明は表示装置９２０５に適用することができる。このような電子装置には、３インチから５インチクラスの表示装置が用いられるが、本発明の表示装置を用いることにより、携帯型情報端末の軽量化を図ることができる。
【０１３０】
図１２（Ｄ）は携帯書籍であり、本体９３０１、表示装置９３０３記憶媒体９３０４、操作スイッチ９３０５、アンテナ９３０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。本発明は表示装置９３０２に用いることができる。携帯書籍は、４インチから１２インチクラスの表示装置が用いられるが、本発明の表示装置を用いることにより、携帯書籍の軽量化と薄型化を図ることができる。
【０１３１】
図１２（Ｅ）はビデオカメラであり、本体９４０１、表示装置９４０２、音声入力部９４０３、操作スイッチ９４０４、バッテリー９４０５などで構成されている。本発明は表示装置９４０２に適用することができる。
【０１３２】
図１３（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。本発明は表示装置９６０１に適用することができる。
【０１３３】
図１３（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示装置９７０２に適用することができる。
【０１３４】
図１３（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示装置９８０２に適用することができる。
【０１３５】
図１３（Ｄ）もデジタルカメラであり、本体９９０１、表示装置９９０２、受像部９９０３、操作スイッチ９９０４、バッテリー９９０５などで構成される。本発明は表示装置９９０２に適用することができる。本発明の有機樹脂基板を用いると、表示装置を完成した後に基板を湾曲させることが可能である。このような特性を生かして、人間工学に基づいて設計された３次元的な曲面を有する筐体にも違和感なく組み入れることができる。
【０１３６】
本発明の表示装置は図１２（Ａ）と（Ｂ）の携帯電話、図１２（Ｃ）のモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末、図１２（Ｄ）の携帯書籍、図１３（Ａ）のパーソナルコンピュータに用い、スタンバイモードにおいて黒色の背景に白色の文字を表示することで機器の消費電力を抑えることができる。
【０１３７】
また、図１２（Ａ）と（Ｂ）で示す携帯電話操作において、操作キーを使用している時に輝度を下げ、操作スイッチの使用が終わったら輝度を上げることで低消費電力化することができる。また、着信した時に表示装置の輝度を上げ、通話中は輝度を下げることによっても低消費電力化することができる。また、継続的に使用している場合に、リセットしない限り時間制御で表示がオフになるような機能を持たせることで低消費電力化を図ることもできる。なお、これらはマニュアル制御であっても良い。
【０１３８】
図２１（Ａ）、（Ｂ）は携帯電話であり、２７０１は表示用パネル、２７０２は操作用パネルである。表示用パネル２７０１と操作用パネル２７０２とは接続部２７０３において接続されている。さらに、表示部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、電源スイッチ２７０７、音声入力部２７０８を有している。本発明は、表示部２７０４に適用することができる。なお、（Ａ）は縦型の携帯電話、（Ｂ）は横型の携帯電話を示している。
【０１３９】
また、図２１（Ｃ）はカーオーディオであり、本体２８０１、表示部２８０２、操作スイッチ２８０３、２８０４を含む。本発明の発光装置は表示部２８０２に用いることができる。また、本実施例では車載用カーオーディオを示すが、据え置き型のカーオーディオに用いても良い。なお、表示部２８０４は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。
【０１４０】
さらに、光センサを内蔵させ、使用環境の明るさを検知する手段を設けることで使用環境の明るさに応じて発光輝度を変調させるような機能を持たせることは有効である。使用者は使用環境の明るさに比べてコントラスト比で１００〜１５０の明るさを確保できれば問題なく画像もしくは文字情報を認識できる。即ち、使用環境が明るい場合は画像の輝度を上げて見やすくし、使用環境が暗い場合は画像の輝度を抑えて消費電力を抑えるといったことが可能である。
【０１４１】
ここでは図示しなかったが、本発明はその他にもナビゲーションシステムをはじめ冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、固定電話機、ファクシミリなどに組み込む表示装置としても適用することも可能である。このように本発明の適用範囲はきわめて広く、さまざまな製品に適用することができる。
【０１４２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明を用いることで、有機樹脂基板を用いた表示装置において、ＤＬＣ膜をシール材の外面と有機樹脂基板の端部または外面に形成することで、ガスバリア性を高め、発光素子の劣化を抑えることができる。また、ＤＬＣ膜を光入射側の表面に形成しておくことにより、紫外線を遮断し、有機樹脂基板の光化学反応を抑え、その劣化を防ぐことができる。
【０１４３】
このような表示装置を用いることで、電子装置の軽量化や耐衝撃性が向上する。さらにＤＬＣ膜が形成された表面は硬質であるので、有機樹脂基板の表面に傷が付きにくく外観品質を高め、長期間それを維持することができる。
【０１４４】
ＤＬＣ膜を基板の端面に成膜して覆うことで、酸素や水分が基板間に入り込むのを防ぎ、発光素子および発光装置の寿命を延ばすことができる。さらに、発光が放射される領域を除いてＤＬＣ膜を設けるため、膜厚の制御を厳密にする必要がない。また、層間絶縁膜に黒色樹脂を用いることで、第１の基板側への光の反射を防ぐことができるため、観察者の顔が発光装置に映りこむという問題を高価な円偏光フィルムを用いることなく解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明において有機樹脂基板にＤＬＣ膜を形成する場所を説明する図。
【図２】 本発明に適用するＤＬＣ膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置の構成を説明する図。
【図３】 プラズマＣＶＤ装置の反応室の構成を説明する図。
【図４】 表示装置の駆動回路と画素部の構成を説明する断面図。
【図５】 表示装置の画素部の構成を説明する上面図と等価回路図。
【図６】 本発明のＥＬ表示装置の外観を示す斜視図。
【図７】 表示装置の入力端子部の構成を説明する図。
【図８】 表示装置の入力端子部の構成を説明する図。
【図９】 画素部において乾燥剤を設置する場合の一例を示す図。
【図１０】 表示装置の駆動回路と画素部の構成を説明する断面図。
【図１１】 表示装置を内蔵する電子装置のシステムブロック図。
【図１２】 電子装置の一例を説明する図。
【図１３】 電子装置の一例を説明する図。
【図１４】 実施の形態の図。
【図１５】 本発明のＣＶＤ装置の図。
【図１６】 本発明の実施の形態の一例を示す図。
【図１７】 本発明の実施の形態の一例を示す図。
【図１８】 本発明の実施の形態の一例を示す図。
【図１９】 本発明の実施の形態の一例を示す図。
【図２０】 本発明の実施の形態の一例を示す図。
【図２１】 発光装置を表示部に用いた電子器具の一例を示す図。
【図２２】 従来例を示す図。
【図２３】 本発明の実施の形態の一例を示す図。
【符号の説明】
１０１ 素子基板
１０２ 封止基板
１０３ 発光素子
１０４ 入力端子
１０５ シール材
１０６ 乾燥剤
１０７ ＤＬＣ膜
１１０ 隔壁

Claims (10)

  1. 第１の電極、第２の電極および前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれた有機化合物層を有する発光素子を含む発光装置において、
    前記発光素子は絶縁表面を有する第１の基板上に形成され、かつ、シール材によって第２の基板と張り合わされており、
    前記第１の基板の側部から前記シール材の露出部および前記第２の基板の側部まで連続的にＤＬＣ膜が設けられており、
    前記第１の基板と前記ＤＬＣ膜との間、および前記第２の基板と前記ＤＬＣ膜との間には、窒化膜が設けられていることを特徴とする発光装置。
  2. 第１の電極、第２の電極および前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれた有機化合物層を有する発光素子を含む発光装置において、
    前記発光素子は絶縁表面を有する第１の基板上に形成され、かつ、シール材によって第２の基板と張り合わされており、
    前記第１の基板の端部から前記シール材の露出部および前記第２の基板の端部まで連続的にＤＬＣ膜が設けられており、
    前記第１の基板と前記ＤＬＣ膜との間、および前記第２の基板と前記ＤＬＣ膜との間には、窒化膜が設けられていることを特徴とする発光装置。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記ＤＬＣ膜の組成は、炭素が９５〜７０原子％、水素が５〜３０原子％であることを特徴とする発光装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
    前記窒化膜は、窒化珪素膜または、窒化酸化珪素膜であることを特徴とする発光装置。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    前記窒化膜の膜厚は２〜２０ｎｍであることを特徴とする発光装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
    前記ＤＬＣ膜の膜厚は５〜１００ｎｍであることを特徴とする発光装置。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
    前記第２の基板は、前記有機化合物層から放射された光を透過することを特徴とする発光装置。
  8. 請求項７において、
    前記第２の基板の表面及び裏面には、前記ＤＬＣ膜が設けられていないことを特徴とする発光装置。
  9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
    前記第１の基板および前記第２の基板は、可撓性を有する有機樹脂材料からなることを特徴とする発光装置。
  10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
    前記ＤＬＣ膜は、１５〜２５ＧＰａの硬度を有することを特徴とする発光装置。
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