JP2005267984A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い防湿性を発揮することで、良好な表示性能の実現が可能な有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】 有機ＥＬ表示装置１において、セル分離膜１５をイミド構造を有する高分子材料、具体的にはポリイミドから構成する。ここで「イミド構造を有する高分子材料」としては、各種イミド構造体の他、イミド構造体を組成に含む共重合体、例えばポリイミドと直鎖オレフィン系との共重合体、あるいはポリアロマティック分子とイミド構造体との共重合体を含むものとする。さらに、平坦化膜３を四配位原子で形成された主骨格に窒素原子および酸素原子が配位子として結合してなる化合物、具体的にはＳｉＯＮによって構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬ素子を用いた表示装置に関し、特に発光層の防湿性向上の技術に関する。

現在、次世代型ディスプレイとして、既存のＣＲＴ等に比べ、省スペース・省電力性等に優れるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が注目されている。
このＦＰＤの一種として、有機エレクトロルミネッセンス（発光）素子（以下「有機ＥＬ素子」とする。）を発光セルとして集積してなる有機ＥＬ表示装置の研究開発が盛んに行われている。

有機ＥＬ素子は、発光層を、ホール注入電極（陽極またはアノード）と電子注入電極（陰極またはカソード）で挟んだ構成を有する。トップエミッション（ＴＥ）型と呼ばれる有機ＥＬ素子は、基板上にパターニングされた金属材料からなるホール注入電極の上に前記発光層を重ね、これにＩＴＯ、ＩＺＯ或いは薄膜金属等の透明電極で構成した電子注入電極を積層した構成を有する。これにより、駆動時において発光層からの発光が基板に遮られることなく、当該電子注入電極が配された側を前面として取り出せる。前記金属材料からなる前記ホール注入電極は、発光層における発光を前面に反射させ、発光効率を向上させる役目もなす。

前記基板には、例えばアクティブマトリクス型ＴＦＴ基板等が利用される。前記発光層は、例えば厚さ20ｎｍのアルミニウムキノリノール錯体を母材としてキナクリドンをドープし、さらに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）いずれかの色に対応する蛍光体材料を混合することで構成できる。或いは、各有機ＥＬ素子の配置位置に合わせてカラーフィルターを積層し、これによって基板全体でマルチカラー或いはフルカラーで画像表示を行うこともできる。このような構成を持つ有機ＥＬ素子、及びこれを用いた有機ＥＬ表示装置では、高発光効率・薄型・軽量・低視野角依存性等の高い性能が発揮されるようになっている。

ここにおいて前記有機ＥＬ表示装置では、ＴＦＴ基板のＳｉＮ等からなる平坦化膜上において、前記ホール注入電極は発光層の下から若干外部へ露出するように配設されるが、その露出部分における電極のエッジ部分（段差部分）が比較的鋭利に突出しやすい。また、各有機ＥＬ素子からなるセルを隣接セルと明確に分離する目的からも、前記エッジ部分を被覆保護しながら、平坦化膜上において各発光層周囲を挟むように、アクリルなどの絶縁性材料からなるセル分離膜（第二平坦化膜、またはベースとも称される）が配される。

さらに、発光層は水分に対して弱いという性質があるため、防湿対策として、前記基板に配された有機ＥＬ素子の発光層を電子注入電極上から被覆し封止するように、耐湿性を有する材料からなる保護膜が形成される等の対策が採られている。このとき、保護膜は前記発光層を被覆しつつ、前記セル分離膜を包含して覆い被さるように配されることで、防湿性を高めるよう工夫がなされる。
特開２００３-２４８４４０号公報

しかしながら、前記アクリル材料からなるセル分離膜と、ＳｉＮからなる平坦化膜の組み合わせでは、互いの密着性が十分とは言い難く、この両者の間から外気中の水分が浸入し、発光層と接触する恐れがある。発光層に浸入した水分は、発光層を変質させ、発光強度の低下や寿命劣化など、表示性能に悪影響を及ぼす恐れがあるので、上記課題は早急に解決する必要がある。

また同様の問題は、アクティブマトリクス型ＴＦＴ基板を用いる場合の他、例えばパッシブマトリクス型基板を用いた場合にも起こりえる。
このように従来では、有機ＥＬ表示装置において、発光層の防湿対策としては未だ改良の余地があると考えられる。
本発明は以上の課題に鑑みて為されたものであって、その目的は高い防湿性を発揮することで、良好な表示性能の実現が可能な有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、第一電極と、発光層と、透明電極材料からなる第二電極とが順次積層されてなる有機発光素子が、基板上に、当該基板に前記第一電極を向けた状態で１個以上配設され、各有機発光素子が保護膜で被覆されてなる有機発光表示装置であって、前記保護膜に被覆された基板では、各有機発光素子を発光セル単位として個別に挟むようにセル分離膜が配設され、前記セル分離膜における前記基板との接触領域を含む一部以上が、イミド構造を有する高分子材料から構成されており、前記基板における前記セル分離膜との接触領域を含む一部以上が、四配位原子の主骨格に窒素原子および酸素原子が配位子として結合してなる化合物より構成されているものとした。

ここで前記基板はＴＦＴ基板であって、前記セル分離膜が接触する基板領域には、前記化合物よりなる平坦化膜が形成されており、前記第一電極は前記基板中に配設されたＴＦＴと電気的に接続される構成とすることができる。
また前記第一電極は、前記発光層の表面積よりも大きく形成されており、前記セル分離膜は、前記発光層の下より露出する前記第一電極の少なくともエッジ部分を被覆するように配することもできる。

ここで前記高分子材料は、ポリイミドまたはポリイミドを含む共重合体とすることができる。さらに前記高分子材料は、感光性材料であると製造工程において、作業効率の面から有利である。
また本発明では、前記四配位原子は珪素原子または炭素原子であり、前記化合物は、ＳｉＯＮ、ＣＯＮ、ＳｉＣＯＮ、（ＣＨ_３）_３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ_３）_３、（ＣＨ_３）_３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ_３）_３の中から選ばれたものとすることができる。

また前記平坦化膜は、シラザン系ガス、酸素ガス、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４、（ＣＨ_３）_３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ_３）_３、窒素ガスの中より選ばれた材料を用いて、真空紫外光ＣＶＤ法により作製することもできる。

本発明では、セル分離膜にイミド構造を持つ高分子材料、および少なくとも前記セル分離膜と接触する基板部分（すなわちＴＦＴ基板の場合は平坦化膜、パッシブマトリクス型基板ではメイン基板表面部分）に四配位原子を主骨格とする材料をそれぞれ用いる構成とすることで、従来のアクリル等からなるセル分離膜と、ＳｉＮ等からなる保護膜の組み合わせより構成される有機ＥＬ表示装置に比べ、飛躍的にセル分離膜と基板側との密着性が改善され、良好な強度で前記両者を接合させることができるものである。これによって本発明の有機ＥＬ表示装置では、前記両者の界面を通って、装置外部より水分が素子の発光層へ浸入しにくくなっているので、比較的長期にわたり高い防湿性が発揮され、発光層の変質が抑制されるとともに、安定した発光性能および表示性能が実現されるようになっている。

なお、前記高分子材料としては、市販されているため入手が容易なポリイミドまたはポリイミドを含む共重合体を用いることができる。この場合、感光性ポリイミドを用いることで、フォトエッチング等の手法により容易にパターニング形成することが可能なので、作業効率の面からも有利である。
一方、前記四配位原子としても、比較的入手しやすい珪素原子または炭素原子を利用することができる。具体的な材料としてはＳｉＯＮ、ＣＯＮ、ＳｉＣＯＮの中から選ばれたものが利用できる。このようなことから、本願発明は比較的簡単に実現できるため、コストの面でも極めて有用性の高いものである。

特に基板がアクティブマトリクス型ＴＦＴ基板の場合、前記平坦化膜は、前記平坦化膜は、シラザン系ガス、酸素ガス、ＴＥＯＳ、ＨＭＤＳＯ、窒素ガスの中より選ばれた材料を用いて、真空紫外光ＣＶＤ法により作製することができるので、既存の装置構成を利用して容易に成膜することが可能である。

（実施の形態１）
１-１.ＴＦＴ型有機ＥＬ表示装置の全体構成
図１は、本発明の実施の形態１におけるＴＦＴ型有機ＥＬ表示装置の部分的な構成を示す上面図である。また、図２は当該有機ＥＬ表示装置の部分的な断面図である。このうち図２（ａ）はＲＧＢ各セルを含む断面図、図２（ｂ）は部分拡大断面図である。

まず図１および図２（ａ）に示すように、本有機ＥＬ表示装置１は、ＴＦＴ基板３０と、有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ、セル分離膜１５、保護膜４、透明樹脂５等で構成される。本有機ＥＬ表示装置１は、基板前面（図１では紙面前面）側から発光を取り出すトップエミッション構造としている。
ＴＦＴ基板３０はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）にも利用される多結晶シリコン等からなる能動層を有するＴＦＴを備えた公知のものであって、ガラス等の無機材料からなるメイン基板２に、例えば図３の回路図に示すように所定の配線パターンで電源ライン１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂ、共通ゲートライン１００２、コンデンサＣ、ＴＦＴ１、２等が形成されている。このうちコンデンサＣ、ＴＦＴ１、２は、各有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに対応する位置ごとにそれぞれ設けられる。共通ゲートライン１００２、電源ライン１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂ、および後述する共通カソード１１等には、それぞれ公知のラインドライバが接続されており、外部より入力される映像信号に基づいた所定のパルスが印加されるようになっている。

このＴＦＴ基板３０のメイン基板２の表面に、前記配線パターンを埋設するように、絶縁性材料からなる平坦化膜３が形成される。当該平坦化膜３は、当該膜上に載置されるデバイスに対して平坦性を呈することで、位置決め時や接合時などに安定性を発揮する役割をなす。このような平坦化膜３には部分的に間隙があり、当該間隙に合わせて前記配線パターンを露出する領域が設けられ、これによって図２（ａ）に示すように前記配線パターンとの各種接続、例えば各有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂのアノード１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと電源ライン１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂとの接続、或いはＴＦＴ２と共通カソード１１との接続がなされるようになっている。

有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、ＴＦＴ基板３０側から、第一電極としてアノード（ホール注入電極）１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂ、発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂ、第二電極として共通カソード１１（電子注入電極）がそれぞれ同順に積層された構成からなる。
アノード１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１ＢはＭｏ、Ｃｒ等金属材料を厚さ１００ｎｍ程度に加工したものであって、図１中のＸ線に沿った素子下層領域に示すように、列方向を長手方向として、行方向に複数にわたりストライプ状に併設されている。これによりアノード１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂのいずれかは、列方向に並ぶ１ラインごとの複数の有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに対して共通電極となっている。

共通カソード１１はＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明電極材料を厚み１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲で加工して構成されており、全ての有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに対して全面的に配設されている（図２を参照）。図１では内部説明のため、共通カソード１１の図示を省略している。
発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂは、有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにおいて中核となる電子輸送性の材料からなり、例えば厚さ２０ｎｍのアルミニウムキノリノール錯体を母材とし、これにキナクリドンをドープすることで構成される。なお、図１、２には図示していないが、より詳細には、発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂの下にはＴＦＴ基板３０側から、厚み１００ｎｍのトリフェニルアミン誘導体からなるホール注入層、厚さ２０ｎｍのジアミン誘導体からなるホール輸送層が順次積層されている。このような発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂの構成例では、５〜１０Ｖの駆動電圧を印加することにより１００〜３００ｃｄ/ｍ^２程度の輝度を発揮することができる。

発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂにはさらに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）いずれかの色に対応する蛍光体材料を混合することで色づけがなされる。或いは、発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂを白色光層とし、透明樹脂５側にカラーフィルター（不図示）を装着する場合もある。
このような構成を持つ各有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、ＴＦＴ基板３０上の行方向にはＲＧＢの順に繰り返し、列方向には同色ごとにそれぞれ複数にわたり配設され、全体としてマトリクス配列が形成される。各有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、長方形状の発光セル単位に相当し、行方向で隣接するＲＧＢセル一組で１画素（ピクセル）を構成する。

さらにＴＦＴ基板３０では、前記構成を持つ有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂをそれぞれ挟むように、各素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを分離区画するための格子状のセル分離膜１５が形成されている。当該セル分離膜１５は、絶縁性材料を台形断面形状で構成され、図２（ａ）に示すように、前記有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの下より露出する各アノード１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂのエッジ部１０１０Ｒ、１０１０Ｇ、１０１０Ｂを被覆するように形成されている。これはエッジ部１０１０Ｒ、１０１０Ｇ、１０１０Ｂにおける形状がフォトエッチング等の加工処理によって作製されることで比較的鋭利になっているため、部分的に異極性部分と接触してショートを発生しないように、これを被覆して保護する目的でなされたものである。また、隣り合う有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ間で混色を生じるのを防ぐ目的でも配設する。

保護膜４は、絶縁性材料から構成されており、前記マトリクス配列をなす有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂとセル分離膜１５をともに被覆し封止するように配される。当該保護膜４は、有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを包含することで皮膜保護の役目を果たし、さらに装置外部より水分が浸入し、発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂが変質するのを防ぐ等の目的で設けられる。

透明樹脂５は、アクリルなどを利用した透明性に優れる材料からなり、前記保護膜４の上からＴＦＴ基板３０の片主面を被覆するように設けられる。当該透明樹脂５は、前記保護膜４とともに、発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂを外界の水分より隔離して維持する役目もなす。
なお、透明樹脂５の代わりにガラスカバーを接着封止するように配設してもよい。

以上の構成を有する有機ＥＬ表示装置１によれば、図３の回路図に示すように、駆動時にはまず個別の電源ライン１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂのいずれか及び共通ゲートライン１００２に対して給電がなされると、ＴＦＴ１においてスイッチングが行われ、これに接続されたコンデンサＣへデータが書き込まれる。その後は、電源ライン１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂを介してアノード１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂと共通カソード１１に給電することにより、前記データが書き込まれたコンデンサＣの位置に対応する有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにおいて発光がなされる。このとき、データが書き込まれた前記コンデンサＣからの出力は、当該コンデンサＣに接続されたＴＦＴ２を介して任意の有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ側に送られるようになっているので、ＴＦＴ２において出力調整を行うことで素子の発光強度の調整がなされることとなる。

ここで、本実施の形態１の表示装置１の特徴は、セル分離膜１５と平坦化膜３の材質にある。すなわち本実施の形態１では、本願発明者らの鋭意検討により、セル分離膜１５と平坦化膜３に互いに高い親和性を持つ材料を用いることとし、これによって両者の密着力を飛躍的に向上させ、結果として装置外部から両者界面を通る水分の浸入を防止し、比較的長期にわたり高い防湿性が発揮されるように図られている。

以下、この特徴部分について説明する。
１-２.セル分離膜と保護膜の特徴について
本実施の形態１における有機ＥＬ表示装置１では、セル分離膜１５がイミド構造を有する高分子材料、具体的にはポリイミドから構成されている。さらに平坦化膜３が四配位原子で形成された主骨格に窒素原子および酸素原子が配位子として結合してなる化合物、具体的にはＳｉＯＮによって構成されている。

ここで「イミド構造を有する高分子材料」としては、マレイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等の各種イミド構造体の他、イミド構造体を組成に含む共重合体、例えばポリイミドと直鎖オレフィン系との共重合体、あるいはポリアロマティック分子とイミド構造体との共重合体を含むものとする。前記共重合の割合としては、イミド構造体の化学的性質を発揮させるための常識的な観点から、共重合体分子１分子中において、前記イミド構造体が単位モル比で１０％以上含まれているようにするのが望ましい。発明者らの実験によれば、各種イミド構造体のうち、製造効率の観点からフォトエッチング等の手法により容易にパターニングが可能な感光性イミド（フタルイミド等）の利用が望ましいことが分かっている。

「ＳｉＯＮ」の組成としては、Ｓｉ１００質量％に対し、ＯとＮの合計が１０質量％以上３０％質量以下となる範囲とする。なお本実施の形態１では、上記平坦化膜３に加えて、保護膜４の材料としてもＳｉＯＮを用いているが、これは本発明に必須ではない。
本発明の平坦化膜の材料としては、ＳｉＯＮの他に、Ｃを主骨格とするもの（ＣＯＮ）、或いはＳｉおよびＣをともに主骨格に持つもの（ＳｉＣＯＮ）を利用することができるほか、（ＣＨ_３）_３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ_３）_３、（ＣＨ_３）_３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ_３）_３等を挙げることもできる。さらに、これらのいずれかを混合して用いることも可能である。ここで、本実施の形態１のようにアクティブマトリクス型ＴＦＴ基板を利用する場合、保護膜３の組成を（ＣＨ_３）_３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ_３）_３或いは（ＣＨ_３）_３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ_３）_３もしくは両者を混合したものとすると、製造工程時に自己平坦性により良好な平坦性を有する平坦膜３が形成されるので望ましい。

本発明では、このように前記セル分離膜１５と前記平坦化膜３を前記した特定の材料でそれぞれ作製して組み合わせた点に特徴を有するものであって、前記特定の材料のうち、一例としてポリイミドとＳｉＯＮをそれぞれの材料に用いることにより、図２（ｂ）に示すように、前記セル分離膜１５と前記平坦化膜３の接触部分Ｃの密着力が、従来の構成（例えばセル分離膜がアクリル材料からなり、平坦膜がＳｉＮで構成されているもの）に比べて飛躍的に向上されている。これによって有機ＥＬ表示装置１では、前記領域Ｂ、および保護膜４と平坦化膜３との接触領域Ａ、さらに透明樹脂５と平坦化膜３との接触領域Ｄを経路（水分の浸入経路としてはＤ→Ａ→Ｂの順）として、装置外部より水分が発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂ側へ浸入しにくくなっている。発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂは本来水に弱いという化学的性質を有しているが、本実施の形態１では上記構成によって前記セル分離膜１５と前記平坦化膜３とが強固に密着することで、高い防湿性のもとに発光層の変質が抑制され、比較的長期にわたり安定した発光性能および表示性能が実現されることとなる。

また本実施の形態１の有機ＥＬ表示装置１では、上記平坦化膜３と同様に保護膜４もＳｉＯＮで構成されていることから、前記領域ＡおよびＤにおいても従来より高い密着力が得られている。このため、上記Ｄ→Ａ→Ｂの浸入経路に加え、Ｄ→Ａ→Ｃの浸入経路においても、装置外部から発光層への水分の浸入を効果的に防止することができる。
このような効果が得られる理由の一つとして、ポリイミドのイミド構造体と、四配位原子および配位原子からなる無機構造体とが互いに類似的な構造をしている点にあると考えられる。

本発明としては、少なくとも前記セル分離膜１５と前記平坦化膜３をそれぞれイミド構造を有する高分子材料、四配位原子で形成された主骨格に窒素原子および酸素原子が配位子として結合してなる化合物で構成し、保護膜を従来の材料（例えば ＳｉＮ等）で構成しても、上記Ｄ→Ａ→Ｃを浸入経路とする水分の浸入を効果的に防止できるので構わない。しかしながら、より高い防湿効果を得るためには、上記の通り保護膜をＳｉＯＮで構成し、Ｄ→Ａ→Ｂの浸入経路においても浸入防止を図ることが望ましい。

さらに、上記構成例では、少なくとも領域Ｃに対応する部分にだけ前記セル分離膜１５をポリイミド、前記平坦化膜３をＳｉＯＮでそれぞれ構成するようにしてもよい。この場合、セル分離膜１５および平坦化膜３をそれぞれ多層構造で構成し、互いに接触する最外層のみを上記ＳｉＯＮ或いはポリイミドでそれぞれ構成する方法が挙げられる。
１-３.製造方法について
ここでは上記ＴＦＴ型有機ＥＬ表示装置の製造方法の主なプロセスについて説明する。図４は、実施の形態１におけるＴＦＴ基板の平坦化膜成膜プロセスを示す装置断面図である。図５は、有機ＥＬ表示装置の製造方法（セル分離膜形成から保護膜形成まで）を示す模式的な図である。当図４、５では、ＴＦＴ基板構造および有機ＥＬ素子およびその配列を簡略化して分かり易く図示している。なお、図５中で基板端部に設けられている「電極引出部」とは、各有機ＥＬ素子に対応するアノードと共通カソードにそれぞれ給電するための給電端子群を指す。

まず、メイン基板への平坦化膜成膜工程から説明する。
＜真空紫外光ＣＶＤ法を利用した成膜方法＞
平坦化膜の成膜方法の一例として、ＣＶＤ装置４００を用いる。当該装置４００は真空紫外光ＣＶＤ装置であって、反応室４０１と、当該反応室４０１上部に透明な石英窓４０７を介して配された紫外線ランプ（Ｘｅ_２エキシマランプ）４０８、反射板４０９等から構成される。

反応室４００内部には、メイン基板を載置するためのサセプタ４０２、蒸着源４０３が配されているとともに、反応室４００には当該室内を減圧するための真空排気ポンプ４１０、原料ガス供給路４０４、不活性ガス供給路４０５、活性ガス供給路４０６等が接続されている。
このような装置４００によれば、メイン基板を載置したのち、反応室４００内部を１０^-４Ｐａ程度まで減圧する。そして、出力２０ｍＷ/ｃｍ^２で紫外線ランプ４０８を発光させ、波長１７２ｎｍの紫外線を石英窓４０７越しに反応室４００内部に照射する。一方、原料ガス供給路４０４から原料ガスとしてシラザン系ガス、活性ガス供給路４０６から活性ガスとして酸素ガス、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５））、ＨＭＤＳＯ（（ＣＨ_３）_３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ_３）_３）のいずれか１種以上、および不活性ガス供給路４０５から不活性ガスとして窒素ガスをそれぞれ反応室４０１内部へ供給する。このとき原料ガス流速は１０ｃｃ/ｍｉｎに設定する。

ここで、前記シラザン系ガスは珪素-窒素結合構造を有する化合物の一例である。具体的なシラザン系材料としては以下の化合物を挙げることができる。これらのいずれか、または１種以上を混合して用いてもよい。

ヘキサメチルジシラザン；（ＣＨ_３）_３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ_３）_３
ジシラザン；ＳｉＨ_３ＮＨＳｉＨ_３
ジシラザノール；ＳｉＨ_３ＮＨＳｉＨ_２ＯＨ
ジシラゼン；ＳｉＨ_３ＮＳｉＨ_２

この真空紫外光ＣＶＤ法では、上記シラザン系材料を用いることで、成膜時にメイン基板表面に対して、いわゆる自己平坦性が発揮され、良好な平坦面を有する平坦化膜が形成されることとなる。

本発明ではこのような理由から、高い平坦性を持つ平坦化膜を形成する手法として、上記シラザン系ガス、酸素ガス、ＴＥＯＳ、ＨＭＤＳＯ、窒素ガスの中より選ばれた材料を用いた真空紫外光ＣＶＤ法を利用するのが望ましい。
＜スパッタ法を利用した成膜方法＞
平坦化膜の成膜方法の他の例としては、公知のスパッタリング法を挙げることができる。この方法は、ＳｉＯＮで平坦化膜を形成する場合などに好都合である。すなわち、スパッタ源として、Ｓｉ、Ｏ、Ｎを用意し、対向スパッタリング法等によってメイン基板表面に材料を堆積させて成膜する。

上記のように平坦化膜が形成できたら、次に図５（ａ）に示すように、まずＴＦＴ基板に対し、その表面に帯状のアノード１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂをストライプ状に併設する。そのパターニング手法としては、フォトエッチング法、スクリーン印刷法等が挙げられるが、精緻なパターニングを行うためにはフォトエッチング法の利用が望ましい。
アノード１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂを形成したら、その上から光分解型感光性ポリイミド材料を用い、格子状のパターンでセル分離膜１５を形成する。パターニング手法としては、前記材料をスピンコート法で全面に塗布した後、ハーフトーンを併用した所定のマスキングを行い、その上から露光する方法が挙げられる。その後、マスクと不要なイミド材料の除去を行い、前記イミドを重合反応させてポリマー化させる。これで図５（a）の状態となる。

次に図５（ｂ）に示すように、セル分離膜１５の格子状窓に、発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂをそれぞれ形成する。具体的には、発光層材料を真空蒸着する方法や、前記材料を溶液に溶かし、これを塗布して形成する方法等がある。実施の形態１で説明したようにアルミニウムキノリノール錯体を利用する場合、真空蒸着法での製造が一般的である。

このように発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂを形成したら、次に蒸着法、スクリーン印刷法、或いはスパッタリング法等を用いて基板全面に共通カソードを形成する（図５（ｃ））。このとき、共通カソードの厚みは約１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の薄膜として形成することが望ましいので、前記スパッタリング法としては、対向スパッタリング法を採用し、直接スパッタ材料が基板側へ衝突しないように、基板でのダメージの発生を極力抑えるように形成するのが好適である。

共通カソードを形成したら、当該共通カソードを覆うように、保護膜を形成する（図５（ｄ）。保護膜の成膜には、反応性スパッタリング法を用いることができる。
以上の工程により、セル分離膜形成から保護膜形成までの工程が終了する。その後、保護膜の上から透明樹脂を充填することにより、本発明のＴＦＴ型有機ＥＬ表示装置が完成する。

（実施の形態２）
ここでは本発明をパッシブマトリクス型（単純マトリクス型）表示装置に適用する例を示す。以下、上記実施の形態１との差違部分を中心に説明する。
２-１.パッシブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の構成と効果
図６は、本発明の実施の形態１におけるパッシブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の部分的な構成を示す上面図である。図６中、Ｙ線領域およびＺ線領域以外の領域は、各有機ＥＬ素子のマトリクス配列を表示するためにカソードの図示を省いている。

また、図７は当該有機ＥＬ表示装置の部分的な断面図である。このうち図７（ａ）はＲＧＢ各セルを含む断面図、図７（ｂ）は部分拡大断面図である。
本有機ＥＬ表示装置６においても、基板前面（図７では紙面前面）側から発光を取り出すトップエミッション構造としている。
図６および図７（ａ）に示すように、本有機ＥＬ表示装置６は、メイン基板７と、有機ＥＬ素子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ、セル分離膜１６、保護膜４、透明樹脂５等で構成される。

メイン基板７は、無機材料から構成することができるが、ここでは前記平坦化膜３と同じ材料、すなわち四配位原子を主骨格とし、これに配位子として窒素原子および酸素原子を結合させた化合物（ＳｉＯＮ）で構成されている。
各有機ＥＬ素子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、実施の形態１の有機ＥＬ素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと同様にメイン基板７上で複数にわたりマトリクス状に配列されている点で共通しているが、その各電極の配設パターンが異なっている。

すなわち第一に、アノード２０１_１〜２０１_ｎは、図７中のＺ線に沿った素子下層領域に示すように、行方向を長手方向として列方向に複数にわたり併設されている。行方向に隣接する素子の１ラインごとにアノード２０１_１〜２０１_ｎが共通電極となっている。
また第二に、カソード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは図７中のＹ線に沿った素子上層領域に示すように、発光層２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂの上において、列方向を長手方向として行方向に複数にわたり併設されている。これにより、列方向に隣接する素子の１ラインごとにカソード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂのいずれかが共通電極となっている。駆動時には任意のアノード２０１_１〜２０１_ｎおよびカソード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに対し、装置外部より入力される映像信号に基づいた所定のパルスが印加されることで、特定の有機ＥＬ素子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを発光できる。

有機ＥＬ素子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの構成において、発光層２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂの構成および組成は、前記発光層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂと同様のものを用いることができる。
ここで、前記構成を持つ有機ＥＬ素子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂをそれぞれ囲繞して区画するための格子状のセル分離膜１６が形成されている。当該セル分離膜１６は、上記１５と同様にイミド構造体を有する絶縁性材料を台形断面形状に加工して構成され、図６および図７に示すように、前記有機ＥＬ素子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの下より露出する各アノード２０１_１〜２０１_ｎのエッジ部２０１１_１〜２０１１_ｎを被覆保護するように形成されている。

なお、図７ではセル分離膜１６の頂部１６１に順次積層された２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂおよび２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂを図示しているが、これはそれぞれ発光層２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂおよびカソード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの材料が製造工程上の都合で部分的に堆積したものであり、有機ＥＬ表示装置６の正常な駆動には不要なものであって、これらを除去するようにしてもよい。

さらに、実施の形態２においても保護膜４を用いており、これを四配位原子に配位子として窒素原子および酸素原子を結合させた化合物（ＳｉＯＮ）で構成している点に特徴を有する。
このような構成を有する有機ＥＬ表示装置６においても、前記セル分離膜１６と前記保護膜４の材料的な組み合わせ、すなわちポリイミドとＳｉＯＮをそれぞれの材料として用いることにより、図７（ｂ）に示すように、前記セル分離膜１６と前記保護膜４の接触領域Ｅ（２０３Ｒ、２０４Ｒ等を除去する場合にはセル分離膜１６の頂部１６１も含まれる）の密着力が、従来に比べて飛躍的に向上されている。したがって有機ＥＬ表示装置６でも上記表示装置１と同様に、前記領域Ｅおよび保護膜４とメイン基板７との接触領域Ｆを経路として、装置外部より水分が発光層２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ側へ浸入しにくくなっているので、高い防湿性により発光層２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂの変質を抑制し、比較的長期にわたる安定性で優れた発光性能および表示性能が得られるようになっている。

また有機ＥＬ表示装置６では、メイン基板７もＳｉＯＮで構成されていることから、前記領域Ｆおよびメイン基板７とセル分離膜１６との接触領域Ｃにおいても従来より高い密着性が得られているので、上記Ｆ→Ｅの浸入経路に加え、Ｆ→Ｃの浸入経路においても発光層２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂへの浸入を効果的に防止することができる。
また、上記構成例では、少なくとも領域Ｅに対応する部分にだけ前記セル分離膜１６をＳｉＯＮ、前記保護膜４をポリイミドでそれぞれ構成するようにしてもよい。この点は実施の形態１と同様である。また、メイン基板７は必ずしもＳｉＯＮで構成する必要はないが、ＳｉＯＮで構成することにより、本発明の効果に加えてＦ→Ｃの浸入経路についても高い防湿効果が得られるので望ましい。

２-２.製造方法について
ここでは上記パッシブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の製造方法の主なプロセスについて説明する。
本実施の形態２では、まずメイン基板７を本発明で規定する化合物、すなわち四配位原子に配位子として珪素原子または炭素原子が結合してなるもの（具体的にはＳｉＯＮ、ＣＯＮ、ＳｉＣＯＮ、（ＣＨ_３）_３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ_３）_３など）で構成する。なお、ガラス等からなる層を下層とし、これに前記四配位原子に配位子として珪素原子または炭素原子が結合した化合物からなる層を上層として積層することにより、メイン基板７を構成するようにしてもよい。

図８は、有機ＥＬ表示装置の製造方法（セル分離膜形成から保護膜形成まで）を示す模式的な断面図である。
当図８（ａ）に示すように、まずメイン基板に対し、その表面に帯状のアノードアノード２０１_１〜２０１_ｎをストライプ状に併設する。そのパターニング手法としては、フォトエッチング法、スクリーン印刷法等が挙げられるが、精緻なパターニングを行うためにはフォトエッチング法の利用が望ましい。

アノード２０１_１〜２０１_ｎを形成したら、その上から図３（ａ）と同様に、光分解型感光性ポリイミド材料を用い、格子状のパターンでセル分離膜１６を形成する。パターニング手法としては、前記材料をスピンコート法で全面に塗布した後、ハーフトーンを併用した所定のマスキングを行い、その上から露光する方法が挙げられる。その後、マスクと不要なイミド材料の除去を行い、前記イミドを重合反応させてポリマー化させる。これで図８（a）の状態となる。

次に図８（ｂ）に示すように、セル分離膜１６の間隔ごとに、真空蒸着法や印刷法などを利用して、発光層２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂをそれぞれ形成する。
このように発光層２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂを形成したら、次にスクリーン印刷法、或いは所定のマスキングを施し、スパッタリング法等を用いてカソード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを形成する（図８（ｃ））。このとき、共通カソードの厚みは約１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の薄膜として形成することが望ましいので、前記スパッタリング法としては、対向スパッタリング法を採用し、直接スパッタ材料が基板側へ衝突しないように、基板でのダメージの発生を極力抑えるように形成するのが好適である。

このようにカソード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを形成したら、当該カソード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを覆うように、保護膜４を形成する（図８（ｄ）。この保護膜の成膜には、反応性スパッタリング法を用いることができる。
以上の工程により、セル分離膜形成から保護膜形成までの工程が終了する。その後、保護膜の上から透明樹脂を充填することにより、本発明のパッシブマトリクス型有機ＥＬ表示装置が完成する。

ここでは本発明の効果を確認すべく、実施例と比較例の有機ＥＬ表示装置をそれぞれ作製し、駆動させて性能評価を行った。各有機ＥＬ表示装置としては、基本的にはＴＦＴ型を採用したが、特別規格として各有機ＥＬ素子を挟むようにセル分離膜を配置させたテストワーク構造とした。
＜実施例１＞
パッシブマトリクス型として作製した。

メイン基板に成膜；四配位原子を主骨格とし、これに酸素原子および窒素原子が配位子として結合された化合物の一つとして、ＳｉＯＮをメイン基板表面に成膜した。材料の混合比率は、質量比でＳｉ：（Ｏ+Ｎ）が１００：１０〜３０程度になるよう調整した。
成膜手法としては、Ｓｉターゲットを用いたＯ_２ガス及びＮ_２ガス添加による反応性スパッタ法を用いた。

スパッタ形式は対向ターゲット型とし、出力を２ｋＷに設定した。基板温度は室温のままとした。ガス流量は、Ａｒ/Ｎ_２/Ｏ_２=５０/３/３ｓｃｃｍに設定した。この条件で、最終膜厚を１.０ミクロンとした。
セル分離膜；上記成膜表面に対し、光分解型感光性ポリイミド（感光性ポリイミドコーティング剤、日産化学（株）製ＲＮ-９０１）を用いて作製した。

セル分離膜の作製方法としては、アノードを配設した基板主面にスピンコート法を用いて、膜厚約２.０ミクロンで上記材料の塗布を行った。その後、窒素雰囲気中で１００℃、２時間の条件でプリベークした。
次に、前記材料の上から所定パターン（グレーティングパターン）のマスキングを施し、露光処理を行った。このときセル分離膜の側面傾斜部に相当する場所にはハーフトーンマスクを施し、所望の断面形状となるよう調整した。その後、露光部分をエッチング処理にて除去した。

続いて、窒素雰囲気中で２２０℃、３０分の条件で重合反応させ、ポリイミド化させた。最終膜厚が１.２ミクロンとなるよう調整した。

＜実施例２＞
アクティブマトリクス型として作製した。

平坦化膜；四配位原子を主骨格とし、これに酸素原子および窒素原子が配位子として結合された化合物の一つとして、ＨＭＤＳＯとヘキサメチルジシラザンを用いた。 成膜手法としては、真空紫外光ＣＶＤ法を用い、最終膜厚を２.０ミクロンとした。
セル分離膜；実施例１と同様に、光分解型感光性ポリイミド（感光性ポリイミドコーティング剤、日産化学（株）製ＲＮ-９０１）を用い、最終膜厚が１.２ミクロンとなるよう調整した。

＜比較例１＞
パッシブマトリクス型として作製した。

メイン基板に成膜；ＳｉＯからなるものとし、以下の方法で成膜した。
Ｓｉターゲットを用いたＯ_２ガス添加による反応性スパッタ法を用いた。
スパッタ形式は対向ターゲット型とし、出力を２ｋＷに設定した。メイン基板温度は室温のままとした。ガス流量は、Ａｒ/Ｎ_２=５０/３ｓｃｃｍに設定した。この条件で、最終膜厚を１.０ミクロンとした。

セル分離膜；上記成膜の上から、アクリル（感光性アクリルコーティング、日産化学（株）製ＵＨＰ-０１０）を用いて作製した。
セル分離膜の作製方法としては、スピンコート法により膜厚約２.０ミクロンで塗布を行った。その後、窒素雰囲気中で１００℃、２時間の条件でプリベークした。
続いて、前記材料の上から所定パターン（グレーティングパターン）のマスキングを施し、露光処理を行った。このときセル分離膜の側面傾斜部等はハーフトーンマスクを施した。このときのマスキングパターンは実施例１と同様である。その後、露光部分をエッチング処理にて除去した。

続いて、窒素雰囲気中で２２０℃、３０分の条件で重合反応させ、ポリアクリル化させた。最終膜厚は１.８ミクロンとした。

＜比較例２＞
アクティブマトリクス型として作製した。

セル分離膜；アクリルからなるものとし、作製方法は比較例１と同様に調整して、最終膜厚２.０ミクロンとした。
平坦化膜；ＳｉＯとし、以下の方法で成膜した。
Ｓｉターゲットを用いたＯ_２ガス添加による反応性スパッタ法を用いた。
スパッタ形式は対向ターゲット型とし、出力を２ｋＷに設定した。基板温度は室温のままとした。ガス流量は、Ａｒ/Ｏ_２=５０/３ｓｃｃｍに設定した。この条件で、最終膜厚を１.０ミクロンとした。

＜結果と考察＞
上記作製した各実施例と各比較例の有機ＥＬ表示装置を一定期間静置したのち、給電して駆動状態におき、その上面から発光具合を確認した。その結果、実施例１および２では基板の違い（アクティブ或いはパッシブ）にかかわらず、各有機ＥＬ素子の発光が良好になされており、高い表示性能を有していることが確認された。

一方、比較例１および２では、各有機ＥＬ素子における発光領域、特に各素子の輪郭に相当する周辺部位がぼやけ、当該周辺部位に不点灯領域が発生していることが確認された。
比較例１および２において、このような不点灯領域が発生する原因としては、各素子の発光層を囲繞するセル分離膜と基板側（平坦化膜あるいは成膜部分）との密着力が弱く、結果として有機ＥＬ素子周辺から経時的に剥離が進み（いわゆるエッジグロースが進行し）、セル分離膜が基板側から浮き上がってしまったために生じたものと推測される。

このように、セル分離膜と保護膜との密着力が弱いことは、図２（ａ）で示したように、セル分離膜と保護膜の界面から発光層へ水の浸入を生じる問題が比較的容易に起こりえることを意味している。
（その他の事項）
上記各実施の形態では、トップエミッション構造の有機ＥＬ表示装置の構成例を示したが、本発明はこれに限定せず、ボトムエミッション（ＢＥ）構造としてもよい。この場合、基板下面から発光を取り出すことになるので、アノードを透明電極とするとともに、基板もガラス基板で構成するなど、透明性を確保することが必要となる。しかしながら、本願では平坦化膜あるいはメイン基板の材料として、四配位原子を主骨格とし、これに酸素原子または窒素原子が配位子として結合した化合物を用いるので、当該基板側を透明にするのは困難であるから、できるだけトップエミッション構造とするのが望ましい。

また、上記各実施の形態では、基板に近い側にアノードを配し、発光層上部にカソードを配する例を示したが、電極の極性はこの逆であってもよい。しかしながら、トップエミッション構造を用いる場合では、発光層上部に配設するアノードに透明性を持たせる必要があるのは言うまでもない。
さらに、上記各実施の形態では、保護膜がセル分離膜を全体的に被覆する構成としたが、少なくとも各有機ＥＬ素子を被覆すればよく、セル分離膜を部分的に被覆する構成としてもよい。しかしながら、発光層の防湿効果を高めるためには、やはりセル分離膜を全体的に被覆する構成とするのが望ましい。

また上記実施の形態では、フルカラー表示に対応した有機ＥＬ表示装置の構成例を示したが、当然ながら単色表示装置としてもよい。この場合、例えば白色発光のみを得るためには、発光層へ蛍光体材料の添加する必要はない。

本発明の有機ＥＬ表示装置は、携帯電子機器のディスプレイや、フルカラーテレビジョンなどに利用することができる。

実施の形態１におけるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の上面図である。 実施の形態１におけるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の断面図である。 実施の形態１におけるアクティブマトリクス基板の部分的な回路図である。 実施の形態１におけるＴＦＴ基板の平坦化膜成膜プロセスを示す図である。 実施の形態１における有機ＥＬ表示装置の製造プロセスを示す図である。 実施の形態２におけるパッシブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の上面図である。 実施の形態２におけるパッシブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の断面図である。 実施の形態２における有機ＥＬ表示装置の製造プロセスを示す図である。

符号の説明

１ アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置
２、７ メイン基板
３ 平坦化膜
４ 保護膜
５ 透明樹脂
６ パッシブマトリクス型有機ＥＬ表示装置
１０Ｒ〜１０Ｂ、２０Ｒ〜２０Ｂ 有機ＥＬ素子
１１ 共通カソード
１１Ｒ〜１１Ｇ カソード
１５、１６ ベース（セル分離膜）
１０１Ｒ〜１０１Ｇ、２０１_１〜２０１_ｎ アノード
１０２Ｒ〜１０２Ｇ、２０２Ｒ〜２０２Ｇ 発光層
４００ ＣＶＤ反応装置
４０１ 反応室
１０１０Ｒ〜１０１０Ｇ、２０１０Ｒ〜２０１０Ｇ エッジ部分

Claims (7)

1. 第一電極と、発光層と、透明電極材料からなる第二電極とが順次積層されてなる有機発光素子が、基板上に、当該基板に前記第一電極を向けた状態で１個以上配設され、各有機発光素子が保護膜で被覆されてなる有機発光表示装置であって、
   前記保護膜に被覆された基板では、
   各有機発光素子を発光セル単位として個別に挟むようにセル分離膜が配設され、
   前記セル分離膜における前記基板との接触領域を含む一部以上が、イミド構造を有する高分子材料から構成されており、
   前記基板における前記セル分離膜との接触領域を含む一部以上が、四配位原子の主骨格に窒素原子および酸素原子が配位子として結合してなる化合物より構成されている
   ことを特徴とする有機発光表示装置。
2. 前記基板はＴＦＴ基板であって、前記セル分離膜が接触する基板領域には、前記化合物よりなる平坦化膜が形成されており、
   前記第一電極は前記基板中に配設されたＴＦＴと電気的に接続される構成であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置。
3. 前記第一電極は、前記発光層の表面積よりも大きく形成されており、
   前記セル分離膜は、前記発光層の下より露出する前記第一電極の少なくともエッジ部分を被覆するように配されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
4. 前記高分子材料は、ポリイミドまたはポリイミドを含む共重合体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機発光表示装置。
5. 前記高分子材料は、感光性材料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機発光表示装置。
6. 前記四配位原子は珪素原子または炭素原子であり、
   前記化合物は、ＳｉＯＮ、ＣＯＮ、ＳｉＣＯＮ、（ＣＨ₃）₃ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ₃）₃、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＳｉ（ＣＨ₃）₃の中から選ばれた材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機発光表示装置。
7. 前記平坦化膜は、シラザン系ガス、酸素ガス、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＳｉ（ＣＨ₃）₃、窒素ガスの中より選ばれた材料を用いて、真空紫外光ＣＶＤ法により作製されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光表示装置。
   

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