JP2010244697A - 有機ｅｌ装置、有機ｅｌ装置の製造方法、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】長い発光寿命を実現することができる有機ＥＬ装置、有機ＥＬ装置の製造方法、電子機器を提供すること。
【解決手段】有機ＥＬ装置１０は、素子基板１上に設けられた複数の有機ＥＬ素子１２と、複数の有機ＥＬ素子１２を含む発光領域６の少なくとも外縁部を覆う無機材料からなる吸水層４３と、発光領域６の周辺領域６ａにおいて吸水層４３の外縁部４３ａを覆うと共に、発光領域６を平面的に少なくとも覆う無機材料からなる第１ガスバリア層４２と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子を備えた有機ＥＬ装置、有機ＥＬ装置の製造方法、電子機器に関する。

上記有機ＥＬ装置として、基板上に設けられた発光素子と、該発光素子を覆う保護膜とを有し、該保護膜がアンモニアガスを用いた化学的気相成長法によって成膜された膜密度が異なる窒化シリコン（ＳｉＮ）膜によって構成され、該保護膜における表面層の窒化シリコン膜がその下層の窒化シリコン膜よりも高密度となっている表示装置が知られている（特許文献１）。

また、駆動用基板の有機発光素子を有する表示領域が設けられた側に保護膜を形成する工程と、該表示領域に対向する領域に封止基板を配置する工程と、封止基板をマスクとして保護膜を異方性エッチングして該駆動用基板において外部接続領域を露出させる工程とを備えた表示装置の製造方法が知られている（特許文献２）。

上記特許文献１および特許文献２における保護膜は、いずれも水分等の浸入によって発光素子が失活して発光が起こらない部分が生ずることを防止するバリア膜の機能を有している。
このようなバリア膜の製造方法としては、湿式の塗布法を用い、被加工物上に有機膜を成膜する工程と、イオンプレーティング法を用い該被加工物上方に酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜または酸化シリコン（ＳｉＯ_x）膜を成膜する工程とを有するバリア多層膜の製造方法が知られている（特許文献３）。

特開２００７−１８４２５１号公報 特開２００７−２３４６１０号公報 特開２００５−３４８３１号公報

上記特許文献１の表示装置では、基板の周縁において保護膜の周端を露出させずに樹脂で完全に覆ってから該基板と封止基板とを貼り合せている。しかしながら、各実施例１〜３において具体的にどの程度の膜厚で低密度と高密度の窒化シリコン膜を積層したのか明らかでない。実施例１の保護膜において、信頼性を評価する高温（８０℃）高湿（７５％）試験では、基板の端面から２ｍｍ以上内側の窒化シリコン膜まで水分の浸入が認められている。

上記特許文献２の表示装置の製造方法では、実施例として設定膜厚が２μｍの窒化シリコン（ＳｉＮ_x）膜を異方性エッチングして断面が駆動用基板に対して鉛直な保護膜を形成している。言い換えれば、封止用基板の端部において保護膜が露出されている。
したがって、上記特許文献１および特許文献２の保護膜の構成では、基板の端面側から浸入する水分等に対して十分なバリア性を有していないという課題がある。

また、特許文献３のバリア多層膜の製造方法では、基板上の段差や異物に対して被覆性が高い有機膜を無機材料である酸化窒化シリコン膜や酸化シリコン膜で覆うバリア多層膜の構成を提案している。しかしながら、無機材料に比べて有機膜自体の水蒸気透過度が大きいので、バリア多層膜の有機膜と無機膜との界面や基板とバリア多層膜との界面から水分等が浸入するおそれがあり、やはり十分なバリア性を有していないという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る有機ＥＬ装置は、基板上に設けられた複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子を含む発光領域の少なくとも外縁部を覆う無機材料からなる吸水層と、前記発光領域の周辺領域において前記吸水層の外縁部を覆うと共に、前記発光領域を平面的に少なくとも覆う無機材料からなる第１ガスバリア層と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、発光領域が無機材料からなる第１ガスバリア層で平面的に覆われているので、発光領域に平面的に重なる領域における水分の浸入が抑えられる。また、発光領域の周辺領域において、発光領域の外縁部が吸水層に覆われ、さらに吸水層の外縁部が第１ガスバリア層に覆われているので、発光領域の周辺領域における水分の浸入も抑えられる。ここで、発光領域の周辺領域において、基板と第１ガスバリア層との界面から水分が浸入した場合、その水分は発光領域に到達する前に吸水層により吸収される。このため、発光領域および周辺領域からの水分等の浸入による有機ＥＬ素子の失活を防ぐことができる。これにより、長い発光寿命が得られる有機ＥＬ装置を提供することができる。

［適用例２］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記吸水層は、平面的に前記発光領域を覆うように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、吸水層は周辺領域だけでなく発光領域も覆っている。このため、発光領域に平面的に重なる領域において第１ガスバリア層にクラック等があってそこから水分等が浸入した場合でも、その水分等は吸水層により吸収される。このため、水分等の浸入による有機ＥＬ素子の失活を効果的に防ぐことができる。

［適用例３］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記発光領域の周辺領域において、前記基板の前記有機ＥＬ素子が設けられた面に沿った方向における前記吸水層の幅は、前記第１ガスバリア層の幅よりも大きいことが好ましい。

この構成によれば、基板と第１ガスバリア層との界面から基板の有機ＥＬ素子が設けられた面に沿った方向に水分が浸入した場合でも、発光領域との間において浸入した水分が吸収される領域を長くすることができる。このため、発光領域へ水分等が浸入することを効果的に抑え、水分等の浸入による有機ＥＬ素子の失活をより効果的に防ぐことができる。

［適用例４］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記吸水層および前記第１ガスバリア層の膜応力が１００ＭＰａ以下であることが好ましい。

この構成によれば、吸水層および第１ガスバリア層のそれぞれの膜応力が１００ＭＰａ以下に抑えられているので、膜応力による歪で各層にクラックなどの不具合が生ずることを低減できる。これにより、発光寿命において高い信頼性を得ることができる。

［適用例５］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記吸水層が窒化シリコンからなることが好ましい。

この構成によれば、窒化シリコンは、浸入した水分と反応して無害化する。これにより、吸水性能が優れた吸水層を構成できる。

［適用例６］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記吸水層の膜厚が０．５μｍ〜１０μｍであることが好ましい。

この構成によれば、吸水層は、有機ＥＬ素子等による表面の凹凸を緩和することや、有機ＥＬ素子の成膜時に表面に異物が付着していた場合その異物を被覆することができる。これにより、上層の第１ガスバリア層におけるクラック等の不具合の発生が抑えられるので、高い信頼性を有する有機ＥＬ装置を提供することができる。なお、吸水層の膜厚は０．５μｍ〜３．０μｍがより好ましく、吸水層の膜応力をより低い状態とすることができる。

［適用例７］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記発光領域を平面的に少なくとも覆うと共に、前記発光領域と前記吸水層との間に配置された無機材料からなる第２ガスバリア層をさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、発光領域が無機材料からなる第２ガスバリア層で平面的に覆われているので、第１ガスバリア層内に水分が浸入した場合でも発光領域への水分の浸入が抑えられる。

［適用例８］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記第２ガスバリア層の膜応力が１００ＭＰａ以下であることが好ましい。

この構成によれば、第２ガスバリア層の膜応力が１００ＭＰａ以下に抑えられているので、膜応力による歪で各層にクラックなどの不具合が生ずることを低減できる。

［適用例９］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記第１ガスバリア層および前記第２ガスバリア層が酸化窒化シリコンからなることが好ましい。

この構成によれば、第１ガスバリア層および第２ガスバリア層が酸化窒化シリコンからなるので、ガスバリア性および透明性に優れた多層のガスバリア構造を実現できる。

［適用例１０］上記適用例に係る有機ＥＬ装置であって、前記第１ガスバリア層および前記第２ガスバリア層の膜厚が２００ｎｍ〜１２００ｎｍであることが好ましい。

この構成によれば、第１ガスバリア層および第２ガスバリア層のガスバリア性を確保しつつ膜厚を増やしてもクラック等の不具合が生じにくいので、高い信頼性を有する有機ＥＬ装置を提供することができる。なお、第１ガスバリア層および第２ガスバリア層の膜厚は２００ｎｍ〜６００ｎｍがより好ましく、第１ガスバリア層および第２ガスバリア層の膜応力をより低い状態とすることができる。

［適用例１１］本適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法は、基板上に複数の有機ＥＬ素子を含む発光領域を有する有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記基板上に前記複数の有機ＥＬ素子を形成する発光素子形成工程と、前記発光領域の外縁部を少なくとも覆うように無機材料からなる吸水層を形成する吸水層形成工程と、前記発光領域の周辺領域において前記吸水層の外縁部を覆うと共に、前記発光領域を平面的に少なくとも覆うようにイオンプレーティング法を用いて無機材料からなる第１ガスバリア層を形成する第１ガスバリア層形成工程と、を備えたことを特徴とする。

この方法によれば、発光領域を覆って無機材料からなる第１ガスバリア層をイオンプレーティング法で形成するので、発光領域に平面的に重なる領域における水分の浸入が膜密度の高いガスバリア層により抑えられる。また、発光領域の周辺領域を覆って吸水層と第１ガスバリア層とを形成するので、発光領域の周辺領域における水分の浸入も抑えられる。ここで、発光領域の周辺領域において、基板と第１ガスバリア層との界面から水分が浸入した場合、その水分は発光領域に到達する前に吸水層により吸収される。このため、発光領域および周辺領域からの水分等の浸入による有機ＥＬ素子の失活を防ぐことができる。これにより、長い発光寿命が得られる有機ＥＬ装置を製造することができる。

［適用例１２］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記吸水層形成工程では、平面的に前記発光領域を覆うように前記吸水層を形成することが好ましい。

この方法によれば、周辺領域だけでなく発光領域も覆って吸水層を形成する。このため、発光領域に平面的に重なる領域において第１ガスバリア層にクラック等があってそこから水分が浸入した場合でも、その水分は吸水層により吸収される。このため、水分等の浸入による有機ＥＬ素子の失活をより効果的に防ぐことができる。

［適用例１３］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記吸水層形成工程および前記第１ガスバリア層形成工程では、前記発光領域の周辺領域において、前記基板の前記有機ＥＬ素子が形成された面に沿った方向における前記吸水層の幅が、前記第１ガスバリア層の幅よりも大きくなるように、前記吸水層、前記第１ガスバリア層を形成することが好ましい。

この方法によれば、基板と第１ガスバリア層との界面から基板の有機ＥＬ素子が設けられた面に沿った方向に水分が浸入した場合でも、発光領域との間において浸入した水分が吸収される領域を長くすることができる。このため、発光領域へ水分等が浸入することを効果的に抑え、水分等の浸入による有機ＥＬ素子の失活をより効果的に防ぐことができる。

［適用例１４］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記吸水層形成工程および前記第１ガスバリア層形成工程では、１００℃以下の成膜温度で前記吸水層、前記第１ガスバリア層を形成することが好ましい。

この方法によれば、吸水層および第１ガスバリア層をそれぞれの膜応力を低く抑えて形成できるので、膜応力による歪で各層にクラックなどの不具合が生ずることを低減できる。これにより、発光寿命において高い信頼性を得ることができる。

［適用例１５］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記吸水層形成工程では、窒化シリコンからなる前記吸水層を形成することが好ましい。

この方法によれば、窒化シリコンは、水分と反応して無害化するので、吸水性能に優れた吸水層を形成できる。

［適用例１６］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記吸水層形成工程では、前記吸水層を０．５μｍ〜１０μｍの膜厚で形成することが好ましい。

この方法によれば、有機ＥＬ素子等による表面の凹凸や、有機ＥＬ素子の成膜時に表面に異物が付着していた場合その異物を被覆して吸水層を形成できる。これにより、上層に形成する第１ガスバリア層におけるクラック等の不具合の発生が抑えられるので、高い信頼性を有する有機ＥＬ装置を製造することができる。なお、吸水層の膜厚は０．５μｍ〜３．０μｍがより好ましく、吸水層の膜応力をより低い状態とすることができる。なお、形成方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いることが成膜面に対する被覆性が優れている点で好ましい。

［適用例１７］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記吸水層形成工程の前に、前記発光領域を平面的に少なくとも覆うように、イオンプレーティング法を用いて無機材料からなる第２ガスバリア層を形成する第２ガスバリア層形成工程をさらに備えていることが好ましい。

この方法によれば、発光領域が無機材料からなる第２ガスバリア層で平面的に覆われるので、第１ガスバリア層内に水分が浸入した場合でも発光領域への水分の浸入が抑えられる。

［適用例１８］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記第２ガスバリア層形成工程では、１００℃以下の成膜温度で前記第２ガスバリア層を形成することことが好ましい。

この方法によれば、第２ガスバリア層の膜応力を低く抑えて形成できるので、膜応力による歪で各層にクラックなどの不具合が生ずることを低減できる。

［適用例１９］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記第１ガスバリア層形成工程および前記第２ガスバリア層形成工程では、酸化窒化シリコンからなる前記第１ガスバリア層、前記第２ガスバリア層を形成することが好ましい。

この方法によれば、第１ガスバリア層および第２ガスバリア層を酸化窒化シリコンで形成するので、ガスバリア性および透明性に優れた多層のガスバリア構造を形成できる。

［適用例２０］上記適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記第１ガスバリア層形成工程および前記第２ガスバリア層形成工程では、前記第１ガスバリア層、前記第２ガスバリア層を２００ｎｍ〜１２００ｎｍの膜厚で形成することが好ましい。

この方法によれば、第１ガスバリア層および第２ガスバリア層のガスバリア性を確保しつつ膜厚を増やしてもクラック等の不具合が生じにくいので、高い信頼性を有する有機ＥＬ装置を製造することができる。なお、第１ガスバリア層および第２ガスバリア層の膜厚は２００ｎｍ〜６００ｎｍがより好ましく、第１ガスバリア層および第２ガスバリア層の膜応力をより低い状態とすることができる。

［適用例２１］本適用例に係る電子機器は、上記に記載の有機ＥＬ装置、または上記に記載の有機ＥＬ装置の製造方法を用いて製造された有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、発光特性において長い発光寿命と高い信頼性とを兼ね備えた電子機器を提供することができる。

実施形態１の有機ＥＬ装置の構成を示す概略正面図。 実施形態１の有機ＥＬ装置の構成を示す概略正面図。 実施形態１の有機ＥＬ装置の構造を示す要部断面図。 実施形態１の有機ＥＬ素子の構成を示す模式図。 実施形態１の有機ＥＬ装置の製造方法を示すフローチャート。 マザー基板を示す概略平面図。 （ａ）〜（ｃ）は機能層の成膜用マスクを示す概略平面図。 ガスバリア層の成膜用マスクを示す概略平面図。 （ａ）〜（ｇ）は実施形態１の有機ＥＬ装置の製造方法を示す概略断面図。 （ｈ）〜（ｊ）は実施形態１の有機ＥＬ装置の製造方法を示す概略断面図。 膜応力と膜厚との関係を示すグラフ。 実施形態２の有機ＥＬ装置の構造を示す要部概略断面図。 実施形態３の電子機器としての携帯型電話機を示す概略斜視図。 変形例のガスバリア構造を示す概略断面図。

以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する図面において、構成をわかりやすく示すため、構成要素の膜厚や寸法の比率等は適宜異ならせてある。また、説明に必要な構成要素以外は図示を省略する場合がある。

（実施形態１）
＜有機ＥＬ装置＞
まず、本実施形態の有機ＥＬ装置について、図１〜図４を参照して説明する。図１および図２は、実施形態１の有機ＥＬ装置の構成を示す概略正面図である。詳しくは、図２は有機ＥＬ装置の発光領域の周辺領域を拡大して示す平面図である。図３（ａ），（ｂ）は、実施形態１の有機ＥＬ装置の構造を示す要部断面図である。詳しくは、図３（ａ）は図１のＡ−Ａ’線に沿った部分断面図であり、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿った部分断面図である。図４は実施形態１の有機ＥＬ素子の構成を示す模式図である。

図１に示すように、有機ＥＬ装置１０は、それぞれの画素７に対応して発光素子である有機ＥＬ素子１２（図３（ａ）参照）が設けられた素子基板１と、素子基板１に接合され、複数の有機ＥＬ素子１２を少なくとも封止する封止基板２とを備えている。

素子基板１は、有機ＥＬ素子１２を駆動する駆動素子を備えた回路部１１（図３（ａ）参照）を有している。そして、発光領域６において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のうち同一の発光色が得られる画素７が、同一方向に配列する所謂ストライプ方式の構成となっている。なお、画素７は、実際には非常に微細なものであり、図示の都合上拡大している。

素子基板１は、封止基板２よりも一回り大きく、額縁状に張り出した部分には、駆動素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子８（図３（ａ）参照）を駆動する２つの走査線駆動回路部３と１つのデータ線駆動回路部４が設けられている。素子基板１の端子部１ａには、これらの駆動回路部３，４と外部駆動回路とを接続するためのフレキシブルな中継基板５が実装されている。

図３（ａ）に示すように、有機ＥＬ装置１０において、有機ＥＬ素子１２は、陽極３１と、陽極３１を区画する隔壁部３３と、陽極３１上に積層形成された有機膜からなる発光層を含む機能層３２とを有している。また、機能層３２を介して陽極３１と対向するように形成された陰極３４を有している。

隔壁部３３は、フェノールまたはポリイミドなどの絶縁性を有する感光性樹脂からなり、画素７を構成する陽極３１の周囲を一部覆って、複数の陽極３１をそれぞれ区画するように設けられている。

陽極３１は、素子基板１上に形成されたＴＦＴ素子８の３端子のうちの１つに接続しており、例えば、透明電極材料であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を厚さ１００ｎｍ程度に成膜した電極である。なお、図示省略したが、陽極３１の下層（平坦化層２８側）に、絶縁層を介してＡｌ（アルミニウム）からなる反射層が設けられている。当該反射層は、機能層３２における発光を封止基板２側に反射するものである。また、当該反射層はＡｌに限定されず、発光を反射する機能（反射面）を有していればよい。例えば、絶縁性の有機材料あるいは無機材料を用いて凹凸を有する反射面を形成する方法、陽極３１自体を反射機能を有する導電材料で構成し、表面層にＩＴＯ膜を形成する方法などが挙げられる。

陰極３４は、同じく、ＩＴＯなどの透明電極材料により形成されている。

このような複数の有機ＥＬ素子１２が設けられた発光領域６（図１参照）を少なくとも覆うように第２ガスバリア層４１が設けられている。また、第２ガスバリア層４１を覆うように吸水層４３が設けられており、吸水層４３を覆うように第１ガスバリア層４２が設けられている。

第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１は、無機材料からなる。第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１は、例えばＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）膜であり、イオンプレーティング法を用いて透明性を有するように成膜されたものである。第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１は、吸水層４３に比べて膜密度が高くなるように成膜されている。これにより、第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１は、外部から浸入しようとする水分等に対して優れたガスバリア性を有する。

第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１の膜厚は、例えば２００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度であり、２００ｎｍ〜６００ｎｍがより好ましい。第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１の膜密度は、２ｇ／ｃｍ³以上であることが好ましい。

吸水層４３は、外部から第１ガスバリア層４２内に水分等が浸入してしまった場合、その水分を吸収するために設けられている。吸水層４３は、無機材料からなる。吸水層４３は、例えばＳｉ₃Ｎ₄等のＳｉ_xＮ_y（窒化シリコン）膜であり、プラズマＣＶＤ法を用いて透明性を有するように成膜されたものである。

吸水層４３の膜密度は２ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましく、吸水層４３の膜組成における水素（Ｈ）の含有率は４０ａｔ％以上であることが好ましい。また、吸水層４３のヤング率は、例えば５０ＧＰａ以下であり、３０ＧＰａ以下がより好ましい。吸水層４３は、このような特性のＳｉ_xＮ_y（窒化シリコン）膜であることにより、多孔性であり水分を吸収する機能を有する。

吸水層４３は、浸入した水分に対して以下の化学反応式に示すような反応を起こす。
Ｓｉ₃Ｎ₄＋６Ｈ₂Ｏ→３ＳｉＯ₂＋６Ｈ₂＋２Ｎ₂
この反応の結果、吸水層４３は水分と反応してＳｉＯ₂（二酸化シリコン）となる。そして、吸水層４３に浸入した水分は再び放出されない。このため、例えば第１ガスバリア層４２にピンホールやクラック等があってそこから水分が浸入した場合でも、第１ガスバリア層４２と第２ガスバリア層４１との間に配置された吸水層４３によりその水分が吸収されるので、有機ＥＬ素子１２への水分等の浸入を抑え、無害化することができる。

また、吸水層４３は、有機ＥＬ素子１２等による表面の凹凸を緩和するとともに、有機ＥＬ素子１２や第２ガスバリア層４１の成膜に際して付着した異物等を被覆する役割も有している。これにより、吸水層４３の上層に位置する第１ガスバリア層４２におけるピンホールやクラック等の不具合の発生が抑えられる。吸水層４３の膜厚は、例えば０．５μｍ〜１０μｍ程度である。吸水層の膜厚は０．５μｍ〜３．０μｍがより好ましい。この膜厚によれば、吸水層４３の膜応力をより低い状態とすることができる。なお、吸水層４３の材料は、上述の特性を有する膜を形成できる材料であればＳｉ_xＮ_yに限定されるものではなく、例えば（アルミニウムやマグネシウム等の）金属酸化物等であってもよい。

なお、第１ガスバリア層４２、第２ガスバリア層４１、および吸水層４３は、共に膜応力が所定の値よりも小さくなるように成膜されている。詳しくは後述する有機ＥＬ装置の製造方法において述べる。

封止基板２は、透明なガラス等からなる基板を用いている。有機ＥＬ素子１２に面する側には、画素７の配置に対応した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、３色のフィルターエレメント３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂとこれを区画する遮光部３７が設けられている。

有機ＥＬ装置１０は、いわゆるトップエミッション型の構造となっており、陽極３１と陰極３４との間に駆動電流を流して機能層３２で発光した白色光を前述した反射層で反射させ、フィルターエレメント３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂを介して封止基板２側から取り出す構成となっている。トップエミッション型の構造であるため、素子基板１は、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。

素子基板１には、有機ＥＬ素子１２を駆動する回路部１１が設けられている。すなわち、素子基板１の表面にはＳｉＯ₂（二酸化シリコン）を主体とする下地保護層２１が下地として形成され、その上にはシリコン層２２が形成されている。このシリコン層２２の表面には、ＳｉＯ₂（二酸化シリコン）および／またはＳｉ_xＮ_y（窒化シリコン）を主体とするゲート絶縁層２３が形成されている。

また、シリコン層２２のうち、ゲート絶縁層２３を挟んでゲート電極２６と重なる領域がチャネル領域２２ａとされている。なお、このゲート電極２６は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２２を覆い、ゲート電極２６を形成したゲート絶縁層２３の表面には、ＳｉＯ₂（二酸化シリコン）を主体とする第１層間絶縁層２７が形成されている。

また、シリコン層２２のうち、チャネル領域２２ａのソース側には、低濃度ソース領域および高濃度ソース領域２２ｃが設けられる一方、チャネル領域２２ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域および高濃度ドレイン領域２２ｂが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２２ｃは、ゲート絶縁層２３と第１層間絶縁層２７とにわたって開孔するコンタクトホール２５ａを介して、ソース電極２５に接続されている。このソース電極２５は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２２ｂは、ゲート絶縁層２３と第１層間絶縁層２７とにわたって開孔するコンタクトホール２４ａを介して、ソース電極２５と同一層からなるドレイン電極２４に接続されている。

ソース電極２５およびドレイン電極２４が形成された第１層間絶縁層２７の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化層２８が形成されている。この平坦化層２８は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、ＴＦＴ素子８やソース電極２５、ドレイン電極２４などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。

そして、陽極３１が、この平坦化層２８の表面上に形成されると共に、該平坦化層２８に設けられたコンタクトホール２８ａを介してドレイン電極２４に接続されている。すなわち、陽極３１は、ドレイン電極２４を介して、シリコン層２２の高濃度ドレイン領域２２ｂに接続されている。陰極３４は、ＧＮＤに接続されている。したがって、スイッチング素子としてのＴＦＴ素子８により、上記電源線から陽極３１に供給され陰極３４との間で流れる駆動電流を制御する。これにより、回路部１１は、所望の有機ＥＬ素子１２を発光させカラー表示を可能としている。

なお、有機ＥＬ素子１２を駆動する回路部１１の構成は、これに限定されるものではない。

図４に示すように、有機ＥＬ素子１２は、陽極３１と陰極３４とに挟まれた機能層３２を有する。機能層３２は、例えば、正孔輸送層（ＨＴＬ）３２ｈ、各色の発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧ、電子輸送層（ＥＴＬ）３２ｅと呼ばれる複数の薄膜層からなり、素子基板１上の陽極３１側からこの順で積層されている。

正孔輸送層（ＨＴＬ）３２ｈとしては、例えば、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等が挙げられる。

発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧの形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。例えば、発光層３２ＬＲを形成する材料としては、Ａｌｑ₃（トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム）をホストとしてアシストドーパントであるルブレンと赤色ドーパントであるＤＣＭ２（ジアノメチレンピラン誘導体）とを含む発光材料が挙げられる。発光層３２ＬＢを形成する材料としては、ＢＨ２１５をホストとして青色ドーパントであるＢＤ１０２を含む発光材料が挙げられる。発光層３２ＬＧを形成する材料としては、ＢＨ２１５をホストとして緑色ドーパントであるＧＤ２０６を含む発光材料が挙げられる。本構成は、いわゆる「ドーパント法」に基づく３色の発光層を備え、白色発光を可能としている。ホストであるＢＨ２１５、ドーパントであるＢＤ１０２、ＧＤ２０６は、いずれも出光興産製の公知材料である。

電子輸送層（ＥＴＬ）３２ｅの形成材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等が挙げられる。

これらの正孔輸送層（ＨＴＬ）３２ｈ、発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧ、電子輸送層（ＥＴＬ）３２ｅの形成材料は所謂低分子系材料であり、真空蒸着法により成膜することができる。

このような有機ＥＬ素子１２が設けられた素子基板１は、空間３５を介して透明な封止基板２と対向配置され、発光領域６の周辺領域６ａにおいてシール材９により接合され封止されている（図３（ｂ）参照）。

次に、発光領域６の周辺領域６ａの構成について、図２および図３（ｂ）を参照して説明する。なお、図２では、説明に必要な構成要素以外は図示を省略している。

第２ガスバリア層４１は、発光領域６を平面的に覆う程度の範囲に設けられている。発光領域６の周辺領域６ａにおいて、吸水層４３は第２ガスバリア層４１の外縁部４１ａを覆うように設けられており、第１ガスバリア層４２は吸水層４３の外縁部４３ａを覆うように設けられている。

吸水層４３の外縁部４３ａは、発光領域６に対して第２ガスバリア層４１の外側で、幅Ｌ１にわたって有機ＥＬ素子１２が設けられた素子基板１（回路部１１）の表面に接している。第１ガスバリア層４２の外縁部４２ａは、発光領域６に対して吸水層４３の外側で、幅Ｌ２にわたって素子基板１の表面に接している。幅Ｌ１と幅Ｌ２との合計は例えば２ｍｍ以下であり、幅Ｌ１＞幅Ｌ２となっている。

ここで、例えば、素子基板１の端面側、すなわち素子基板１と第１ガスバリア層４２の外縁部４２ａとの界面から水分が浸入した場合、その水分は素子基板１の有機ＥＬ素子１２が設けられた表面に沿った方向に第１ガスバリア層４２の内側へ進む。そして、水分が吸水層４３の外縁部４３ａに到達すると、第２ガスバリア層４１の外縁部４１ａに到達する前に吸水層４３に吸収される。前述の通り、浸入した水分は吸水層４３と反応し再び放出されないので、発光領域６への水分等の浸入を抑えることができる。

また、吸水層４３の外縁部４３ａが素子基板１の表面に接している幅Ｌ１は、第１ガスバリア層４２の外縁部４２ａが素子基板１の表面に接している幅Ｌ２よりも大きいので、素子基板１と第１ガスバリア層４２の外縁部４２ａとの界面から浸入した水分が素子基板１の表面に沿って発光領域６に到達するまでの経路をより長くできるとともに、より多くの水分を吸収することができる。このため、素子基板１と第１ガスバリア層４２との界面から発光領域６へ水分等が浸入することをより効果的に抑えることができる。

有機ＥＬ装置１０は、複数の有機ＥＬ素子１２が設けられた発光領域６を覆い膜密度が高い第２ガスバリア層４１と、第２ガスバリア層４１を覆い水分を吸収する吸水層４３と、吸水層４３を覆い膜密度が高い第１ガスバリア層４２とを有している。また、発光領域６の周辺領域６ａにおいて、第２ガスバリア層４１の外縁部４１ａを覆うように吸水層４３が形成され、吸水層４３の外縁部４３ａを覆うように第１ガスバリア層４２が形成されている。このようなガスバリア構造を有しているため、水分等のガスが発光領域６の上部や周辺領域６ａから発光領域６に浸入することが防止されている。したがって、当該ガスの浸入によって有機ＥＬ素子１２の発光が失活したダークスポットと呼ばれる画素欠陥等の発生が防止され、長い発光寿命が実現されている。

なお、有機ＥＬ装置１０は、トップエミッション型に限定されず、陰極３４を反射機能を有する不透明なＡｌ等の導電材料を用いて成膜し、有機ＥＬ素子１２の発光を陰極３４で反射させて、素子基板１側から取り出すボトムエミッション型の構造としてもよい。

＜有機ＥＬ装置の製造方法＞
図５は有機ＥＬ装置の製造方法を示すフローチャート、図６はマザー基板を示す概略平面図、図７（ａ）〜（ｃ）は機能層の成膜用マスクを示す概略平面図、図８はガスバリア層の成膜用マスクを示す概略平面図、図９（ａ）〜（ｇ）および図１０（ｈ）〜（ｊ）は有機ＥＬ装置の製造方法を示す概略図である。なお、図１０（ｈ）〜（ｊ）では、図の左側に図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面を示し、図の右側に図１のＡ−Ａ’線に沿った断面を並べて示している。

図５に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置１０の製造方法は、素子基板１に表面処理を施すプラズマ処理工程（ステップＳ１）と、正孔輸送層形成工程（ステップＳ２）と、Ｒ，Ｂ，Ｇの発光色が得られる発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧをそれぞれ成膜する発光層形成工程（ステップＳ３〜ステップＳ５）と、電子輸送層形成工程（ステップＳ６）と、陰極形成工程（ステップＳ７）と、イオンプレーティング法を用いて第２ガスバリア層４１を成膜する第２ガスバリア層形成工程（ステップＳ８）と、プラズマＣＶＤ法を用いて吸水層４３を成膜する吸水層形成工程（ステップＳ９）と、イオンプレーティング法を用いて第１ガスバリア層４２を成膜する第１ガスバリア層形成工程（ステップＳ１０）とを備えている。

以降、素子基板１における有機ＥＬ素子１２の形成方法を説明するが、実際には、図６に示すように、素子基板１に該当する領域がマトリクス状に面付けされたマザー基板である基板Ｗに対して、その各発光領域６内に有機ＥＬ素子１２の各構成を形成するものである。基板Ｗには、後述する成膜用マスクとの位置合わせのため四隅にアライメントマークＡＬ₁〜ＡＬ₄が設けられている。なお、有機ＥＬ素子１２を駆動するための回路部１１および陽極３１並びに隔壁部３３は、公知の製造方法を用いて形成することができる。したがって、有機ＥＬ装置１０の製造方法を示す概略図においては、特に回路部１１の表示を省略するものである。

図５のステップＳ１は、プラズマ処理工程である。ステップＳ１では、陽極３１と隔壁部３３とが形成された素子基板１をプラズマ処理装置に投入する。そして、図９（ａ）に示すように、酸素を処理ガスとして陽極３１の表面をプラズマ処理する。これは酸素プラズマによって陽極３１のＨＯＭＯレベルを有機膜（正孔輸送層）のＨＯＭＯレベルに近づけることで、陽極３１から注入される正孔に対する有機膜（正孔輸送層）の障壁を相対的に低くして、有機ＥＬ素子１２の発光性能を高めるためである。そして、ステップＳ２へ進む。

以降のステップＳ２〜ステップＳ６では、真空蒸着法により成膜用マスクを用いて膜形成領域Ｅごとに有機膜を成膜する。

＜成膜用マスク＞
より具体的には、図７（ａ）に示すように、成膜用マスクとしての蒸着マスク５０は、基材５１に対してマトリクス状に配置された複数のマスク領域５２と、基材５１の四隅に配置された４つのアライメントマーク５３とを有している。１つのマスク領域５２は、１つの有機ＥＬ装置１０に対応するものであって、マスク領域５２には、成膜パターンすなわち基板Ｗの膜形成領域Ｅに対応した開口部５０ａが形成されている。

蒸着マスク５０に設けられた開口部５０ａは、例えば同図（ｂ）に示すように、１つの画素７（図１参照）に対応するように開口したものである。基板Ｗ（素子基板１）との重ね合わせ精度を考慮して膜形成領域Ｅよりもやや大きな開口面積を有している。また、これに限らず、例えば同図（ｃ）に示すように、同色の発光が得られる複数の画素７からなる列に対応してスリット状に開口したものも有り得る。

本実施形態では、メタルマスクを用いて蒸着マスク５０を構成した。メタルマスクの材料としては、例えばインバーと呼ばれるＦｅ−３６ｗｔ％Ｎｉの強磁性材体などを用いることができる。その厚みはおよそ３０μｍ〜５０μｍ程度である。なお、蒸着マスク５０はメタルマスクに限定されず、高精度に開口部５０ａを形成可能なシリコン基板を用いたシリコンマスクでもよい。

このような蒸着マスク５０は、額縁状のフレーム（図示省略）に歪まないように取り付けられ、前述したように基板Ｗと重ね合わされて用いられる。

図５のステップＳ２は、正孔輸送層形成工程である。ステップＳ２では、図示を省略するが、チャンバーと、チャンバーの底部に設けられ膜形成材料を収納して蒸発させる蒸着源と、蒸着源に対向して設けられ基板Ｗをほぼ水平な状態に保持する基板保持部とを有する蒸着装置を用いて正孔輸送層を形成する。

ステップＳ２では、図９（ｂ）に示すように、成膜用マスクとしての蒸着マスク５０の開口部５０ａと、隔壁部３３によって区画された陽極３１を有する膜形成領域Ｅとが合致するように素子基板１と蒸着マスク５０とを位置決めして密着させる。そして、蒸着装置にセットされ、チャンバー内に設けられた蒸着源から正孔輸送層形成材料が蒸発して、膜形成領域Ｅごとに正孔輸送層３２ｈが形成される。そして、ステップＳ３〜ステップＳ５へ順次進む。

図５のステップＳ３〜ステップＳ５は、発光層形成工程である。ステップＳ３〜ステップＳ５では、図９（ｃ）〜（ｅ）に示すように、素子基板１は、蒸着マスク５０と重ね合わされた状態で、チャンバー内に設けられた蒸着源から発光層形成材料が蒸発して、膜形成領域Ｅごとに発光層３２ＬＲ，３２ＬＢ，３２ＬＧが順に成膜される。そして、ステップＳ６へ進む。

図５のステップＳ６は、電子輸送層形成工程である。ステップＳ６では、図９（ｆ）に示すように、素子基板１は、蒸着マスク５０と重ね合わされた状態で、チャンバー内に設けられた蒸着源から電子輸送層形成材料が蒸発して、膜形成領域Ｅごとに電子輸送層３２ｅが成膜される。
以上のステップＳ２〜ステップＳ６が機能層形成工程に相当する。機能層形成工程では、素子基板１と蒸着マスク５０とが隔壁部３３を介して密着しているので、プラズマ処理された陽極３１や成膜後の各種有機膜の表面に蒸着マスク５０が直接に触れない。したがって、蒸着マスク５０が陽極３１や各種有機膜に直接接触することによる膜欠陥などの不具合が回避されている。また、膜形成領域Ｅ以外に成膜されないので、所望の膜厚を有する機能層３２が成膜される。そして、ステップＳ７へ進む。

図５のステップＳ７は、陰極形成工程である。ステップＳ７では、図９（ｇ）に示すように、蒸着マスク５０が外され機能層３２が形成された素子基板１に対して、例えば真空蒸着法により機能層３２と隔壁部３３とを覆うように陰極３４を成膜する。陰極３４はＩＴＯであり、膜厚は、１００ｎｍ〜２００ｎｍである。これにより、陽極３１と陰極３４との間に機能層３２を有する有機ＥＬ素子１２が形成される。そして、ステップＳ８へ進む。

図５のステップＳ８は、第２ガスバリア層形成工程である。ステップＳ８では、図１０（ｈ）に示すように、発光領域６に設けられた複数の有機ＥＬ素子１２を覆うように第２ガスバリア層４１を形成する。具体的には、図６に示す複数の有機ＥＬ素子１２が形成された基板Ｗと、図８に示す成膜用マスク７０とを所定の位置で重ね合わせ、イオンプレーティング法を用いてＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）からなる第２ガスバリア層４１を対応する素子基板１ごとに成膜する。

図示を省略するが、イオンプレーティング法では、上部の成膜室と下部のプラズマ室とからなる気密性のチャンバー（真空容器）と、プラズマビームを発生するプラズマビーム発生器と、蒸発源としてのハース（陽極）と、チャンバー内を減圧する真空ポンプとを備えたイオンプレーティング装置を用いる。

イオンプレーティング装置において、真空ポンプによりチャンバー内を所定の減圧状態（真空状態）とする。そして、プラズマビーム発生器から発生したプラズマビームを成膜材料が収納されたハースに導くことにより、成膜材料にプラズマビームを照射する。プラズマビームが照射された成膜材料はジュール熱により加熱され蒸発する。蒸発した成膜材料は、基板Ｗに到達して薄膜として形成される。また、プラズマ室に反応性ガスを導入すれば、蒸発した成膜材料と反応性ガスとを反応させ、反応物からなる薄膜を基板Ｗの表面に形成することもできる。

ここでは、成膜材料として一酸化シリコン（ＳｉＯ）を用い、反応性ガスとして窒素（Ｎ₂）を導入する。蒸発したＳｉＯは、Ｎ₂と結びついてＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）となり基板Ｗの表面に成膜される。このときの成膜温度（基板Ｗの表面温度）は１００℃以下であって、膜厚が２００ｎｍ〜１２００ｎｍ（好ましくは２００ｎｍ〜６００ｎｍ）となるように成膜する。形成された酸化窒化シリコンの屈折率は１．７９、膜応力は５０ＭＰａ、膜密度は２．７ｇ／ｃｍ³であった。なお、膜厚が２００ｎｍ〜６００ｎｍとなるように成膜することで、第２ガスバリア層４１の膜応力をより低い状態とすることができる。また、成膜時に、成膜圧力、プラズマビームのパワー、あるいは反応性ガスの流量を調整すること等により、所望の膜厚における膜応力、膜密度を得ることができる。

また、基板Ｗに対する成膜と同時に試料片にも成膜を行う。膜応力は試料片のソリ量から求められる。同じく膜密度は試料片における酸化窒化シリコンの膜厚と単位面積当たりの重量とから求められる。屈折率は特定波長の光に対する試料の透過率を測定することにより求められる。そして、ステップＳ９へ進む。

図５のステップＳ９は、吸水層形成工程である。ステップＳ９では、図１０（ｉ）に示すように、第２ガスバリア層４１の外縁部４１ａを少なくとも覆うように吸水層４３を形成する。本実施形態では、平面的に第２ガスバリア層４１を覆うように吸水層４３を形成する。具体的には、基板Ｗと成膜用マスクとを所定の位置で重ね合わせ、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉ_xＮ_y（窒化シリコン）からなる吸水層４３を対応する素子基板１ごとに成膜する。

図示を省略するが、プラズマＣＶＤ法では、密閉可能なチャンバーと、チャンバー内において所定の間隔を置いて互いに対向するように設けられた一対の高周波電極とを備えたプラズマＣＶＤ装置を用いる。なお、吸水層４３の成膜時に用いる成膜用マスクは、例えばメタルマスクであり、基板Ｗの発光領域６に対応した複数の開口部を有する。該開口部の平面的な大きさは、第２ガスバリア層４１の成膜時に用いられた成膜用マスク７０の開口部７２より一回り大きい。

プラズマＣＶＤ装置において、チャンバー内は予め減圧手段により所定の圧力となるように減圧され、その後に成膜材料を含むキャリアガスがチャンバー内に導入される。一対の高周波電極間において放電を起こすことにより、チャンバー内に導入された処理ガスが励起されてプラズマ状態となる。プラズマ状態となった処理ガスに基板Ｗを晒すことにより、成膜用マスクの開口部に対応した領域に成膜材料からなる膜を形成することができる。

ステップＳ９では、成膜材料としてシラン（ＳｉＨ₄）ガスを用い、キャリアガスとして窒素（Ｎ₂）ガスを用いて室温にて放電させプラズマを生成させる。成膜条件としては、室温（１００℃以下）で、成膜速度が１００ｎｍ／ｍｉｎ以上となるように、シランガスと窒素ガスの流量を調整する。これにより膜厚が０．５μｍ〜１０μｍ（好ましくは０．５μｍ〜３μｍ）のＳｉ_xＮ_y（窒化シリコン）からなる吸水層４３を形成する。

形成された吸水層４３の屈折率はおよそ１．８６、膜応力は５０Ｍｐａ以下、膜密度は１．７４ｇ／ｃｍ³、ヤング率は３０ＧＰａ、水素の含有率は４０ａｔ％であった。これらの値は、第２ガスバリア層４１の場合と同様な方法で同時に成膜した試料片を分析することにより得られる。また、ヤング率はナノインデンテーション法により測定でき、水素の含有率はＨＦＳ法により測定できる。なお、成膜時に、一対の高周波電極間に印加する電圧を下げること、成膜圧力を上げること、あるいは水素ガスを添加して流量を増やすこと等により、所望の膜厚における膜応力、膜密度、ヤング率等を得ることができる。

ここで、前述の方法により形成された吸水層４３において水分を吸収する効果の確認を行った結果を説明する。表１に、成膜直後および水分吸収後における吸水層４３の原子数密度と膜密度とを示す。

表１に示すように、成膜直後における吸水層４３は、酸素（Ｏ）をほとんど含んでいない。一方、水分吸収後における吸水層４３は酸素を含んでおり、シリコン（Ｓｉ）と酸素との原子比率はほぼ１：２となっている。これにより、Ｓｉ₃Ｎ₄からなる吸水層４３が、水分と反応してＳｉＯ₂（二酸化シリコン）に変化したことがわかる。

また、上記の結果から、吸水層４３の乾燥容量を一般的に乾燥剤として用いられる材料の乾燥容量と比較した。表２に、吸水層４３および一般的な乾燥剤の乾燥容量を示す。なお、乾燥容量は、未吸湿の乾燥剤１００ｇが何％の水分を吸収するかを表している。

表２に示すように、吸水層４３は、一般的な乾燥剤と比較して遜色のない乾燥容量を有している。したがって、このようなＳｉ_xＮ_yからなる吸水層４３は、第１ガスバリア層４２のピンホールやクラック等から浸入した水分を吸収する役割を果たす。なお、吸水層４３が水分を吸収する速度は遅いと思われるが、吸水層４３内を水分が拡散する速度は有機膜等の場合に比べて遅いので、浸入した水分が発光領域６に到達する前に無害化することができる。

なお、高い被覆性を有するプラズマＣＶＤ法を用いて成膜するので、発光領域６を含む成膜面において多少の凹凸を有していても、これに対応して被覆された吸水層４３が得られる。吸水層４３を厚く成膜することで平坦化層および応力緩和層の機能を持たせることができる。また、成膜用マスクの開口部を容易に廻り込んで成膜がされるため、発光領域６の周辺領域６ａにおいて素子基板１の表面に接する幅Ｌ１が大きくなるように吸水層４３を形成することができる。そして、ステップＳ１０へ進む。

図５のステップＳ１０は、第１ガスバリア層形成工程である。ステップＳ１０では、図１０（ｊ）に示すように、発光領域６の周辺領域６ａ（図３（ｂ）参照）において吸水層４３の外縁部４３ａを覆うと共に、平面的に少なくとも第２ガスバリア層４１を覆うようにＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）からなる第１ガスバリア層４２を形成する。本実施形態では、発光領域６および周辺領域６ａにおいて吸水層４３を覆うように第１ガスバリア層４２を形成する。

具体的には、第２ガスバリア層形成工程と同様に、複数の有機ＥＬ素子１２が形成された基板Ｗと成膜用マスクとを所定の位置で重ね合わせ、イオンプレーティング法を用いてＳｉＯＮからなる第１ガスバリア層４２を対応する素子基板１ごとに成膜する。このときの成膜温度（基板Ｗの表面温度）は１００℃以下であって、膜厚が２００ｎｍ〜１２００ｎｍ（好ましくは２００ｎｍ〜６００ｎｍ）となるように成膜する。形成された酸化窒化シリコンの屈折率は１．７９、膜応力は５０ＭＰａ、膜密度は２．７ｇ／ｃｍ³であった。なお、膜厚が２００ｎｍ〜６００ｎｍとなるように成膜することで、第１ガスバリア層４２の膜応力をより低い状態とすることができる。また、成膜時に、成膜圧力、プラズマビームのパワー、あるいは反応性ガスの流量を調整すること等により、所望の膜厚における膜応力、膜密度を得ることができる。

第１ガスバリア層４２の成膜時に用いられた成膜用マスクは、基板Ｗの発光領域６に対応した複数の開口部を有する。該開口部の平面的な大きさは、吸水層４３の成膜時に用いられた成膜用マスクの開口部より一回りやや大きい。ここで用いる成膜用マスクもメタルマスクが用いられている。イオンプレーティング法を用いた第１ガスバリア層４２の成膜は、プラズマＣＶＤ法を用いた吸水層４３の成膜に比べて成膜用マスクの開口部を廻り込み難い。それゆえに、吸水層４３の外縁部４３ａを覆うように成膜するために、ここで用いる成膜用マスクの開口部の大きさは、吸水層４３の成膜時の廻り込みを考慮して設計されている。これにより、発光領域６の周辺領域６ａにおいて素子基板１の表面に接する幅Ｌ２を確保することができる。

このようにして複数の有機ＥＬ素子１２が設けられた発光領域６を覆うガスバリア構造が出来上がる。そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように、フィルターエレメント３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂを有する封止基板２と素子基板１とが発光領域６の周辺領域６ａに配置されたシール材９を介して接合され封着される。シール材９は例えば熱硬化型あるいは紫外線硬化型のエポキシ系接着剤である。シール材９の一部が第１ガスバリア層４２の外縁部４２ａを覆うように配置されている。発光領域６の周辺領域６ａでは、第２ガスバリア層４１の外縁部４１ａを覆って吸水層４３が形成され、吸水層４３の外縁部４３ａを覆って第１ガスバリア層４２が形成されている。

このような有機ＥＬ装置１０の製造方法によれば、第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１を、高い膜密度が得られるイオンプレーティング法を用いてＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）で形成することにより、高いガスバリア性と光透過性との両方を高いレベルで実現できる。また、第１ガスバリア層４２と第２ガスバリア層４１との間に、プラズマＣＶＤ法を用いて、第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１よりも低い膜密度のＳｉＮ（窒化シリコン）で水分を吸収する吸水層４３を形成することにより、第１ガスバリア層４２内に水分が浸入した場合でもその水分を吸収できる。

特に、発光領域６の周辺領域６ａにおいて、第２ガスバリア層４１の外縁部４１ａが吸水層４３によって覆われ、さらに吸水層４３の外縁部４３ａが高いガスバリア性を有するＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）からなる第１ガスバリア層４２によって覆われているため、水分等の発光寿命を妨げるガスがシール材９を透過しても第１ガスバリア層４２内に浸入することが防げ、万が一素子基板１と第１ガスバリア層４２との界面から浸入したとしても吸水層４３により発光領域６に浸入することを防ぐことができる。それゆえ、長い発光寿命と安定した発光特性とを兼ね備えた有機ＥＬ装置１０を歩留まりよく製造することができる。

なお、吸水層４３に平坦化層および応力緩和層の機能を持たせることで、第１ガスバリア層４２の膜応力が１００ＭＰａ以上となるように膜密度をさらに上昇させて成膜してもよい。これによりさらにガスバリア性を向上させることができる。

図１１は、膜応力と膜厚との関係を示すグラフである。無機材料であるＳｉＯＮは、ガスバリア性を得るために少なくとも２００ｎｍ程度の膜厚が必要である。また、１．７〜２．７ｇ／ｃｍ³程度の膜密度で成膜した場合には、厚く成膜するとクラック等の欠陥が生ずるおそれがある。それゆえに、第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１の膜厚は、２００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲が適当である。

一方で複数の有機ＥＬ素子１２が設けられた発光領域６を覆う第１ガスバリア層４２、第２ガスバリア層４１は、有機ＥＬ素子１２に対して成膜時に余計な熱や応力が加わらないことが好ましい。それゆえに、図１１に示すように、膜応力と膜厚との積が、１２００００ＭＰａ・ｎｍ以下となるように斜線でハッチングした領域内で成膜条件を設定することが好ましい。

例えば、有機ＥＬ素子１２を直接覆う第２ガスバリア層４１としては、膜応力を１００ＭＰａ以下として、膜厚の上限を１２００ｎｍとする。また、例えば、応力緩和層の機能を有する吸水層４３を覆う第１ガスバリア層４２としては、膜応力を６００ＭＰａまで上昇させ、膜厚は２００ｎｍに抑える。このようにすれば長い発光寿命と高い信頼性とを両立させることが可能となる。

（実施形態２）
次に他の実施形態の有機ＥＬ装置について図１２を参照して説明する。図１２は実施形態２の有機ＥＬ装置の構造を示す要部概略断面図である。なお、図１２は、発光領域６の周辺領域６ａにおける部分断面図であり、図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面に対応している。実施形態１と同様な構成については、同じ符号を付して説明する。

図１２に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置１０Ａは、実施形態１の有機ＥＬ装置１０に対して、吸水層４３の代わりに発光領域６の周辺領域６ａに吸水層４３ｂを備えている点が異なっているが、その他の構成は同じである。

有機ＥＬ装置１０Ａは、素子基板１上において、隔壁部３３により区画された陽極３１と、陽極３１上に形成された発光層を含む機能層３２と、機能層３２上に形成された陰極３４とからなる有機ＥＬ素子１２が複数設けられた発光領域６を有する。

有機ＥＬ装置１０Ａは、ガスバリア構造として、第１ガスバリア層４２と吸水層４３ｂと第２ガスバリア層４１とを備えている。第２ガスバリア層４１は、発光領域６を平面的に覆っている。吸水層４３ｂは、発光領域６の周辺領域６ａに配置されており、第２ガスバリア層４１の外縁部４１ａを覆っている。第１ガスバリア層４２は、第２ガスバリア層４１を覆うと共に、吸水層４３ｂを覆っている。したがって、発光領域６においては、第２ガスバリア層４１上に第１ガスバリア層４２が積層されている。発光領域６の周辺領域６ａにおいては、第２ガスバリア層４１と吸水層４３ｂと第１ガスバリア層４２とにより、実施形態１の有機ＥＬ装置１０と同様のガスバリア構造を有している。

吸水層４３ｂは、発光領域６に対して第２ガスバリア層４１の外側で、幅Ｌ１にわたって素子基板１の表面に接している。第１ガスバリア層４２の外縁部４２ａは、発光領域６に対して吸水層４３ｂの外側で、幅Ｌ２にわたって素子基板１の表面に接している。幅Ｌ１と幅Ｌ２との合計は例えば２ｍｍ以下であり、幅Ｌ１＞幅Ｌ２となっている。

吸水層４３ｂは、有機ＥＬ装置１０の吸水層４３と同様の成膜方法および成膜条件で成膜されているが、成膜時に用いられる成膜用マスクは異なっている。吸水層４３ｂの成膜に用いられる成膜用マスクでは、発光領域６の周辺領域６ａに開口部が設けられており、発光領域６には開口部が設けられていない。

上記実施形態２の有機ＥＬ装置１０Ａの構成によれば、発光領域６の周辺領域６ａにおいて、実施形態１の有機ＥＬ装置１０と同様のガスバリア構造を有しているので、水分等の発光寿命を妨げるガスがシール材９を透過しても第１ガスバリア層４２内に浸入することが防げ、万が一素子基板１と第１ガスバリア層４２との界面から浸入したとしても吸水層４３ｂにより発光領域６に浸入することを防ぐことができる。それゆえ、長い発光寿命と安定した発光特性とを兼ね備えた有機ＥＬ装置１０Ａを歩留まりよく製造することができる。

（実施形態３）
次に本実施形態の電子機器について図１３を参照して説明する。図１３は、電子機器としての携帯型電話機を示す概略斜視図である。

図１３に示すように、本実施形態の電子機器としての携帯型電話機５００は、操作ボタン５０３を備えた本体５０２と、本体５０２にヒンジを介して折畳式に取り付けられた表示部５０１とを備えている。
表示部５０１には、上記実施形態１の有機ＥＬ装置１０または上記実施形態２の有機ＥＬ装置１０Ａが搭載されている。
したがって、発光寿命が長く見栄えのよい携帯型電話機５００を提供することができる。

上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）上記実施形態の有機ＥＬ装置１０，１０Ａにおいて、ガスバリア構造はこれに限定されない。図１４（ａ），（ｂ）は変形例のガスバリア構造を示す概略断面図である。なお、図１４（ａ），（ｂ）は、発光領域６の周辺領域６ａにおける部分断面図であり、図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面に対応している。

例えば図１４（ａ）に示す有機ＥＬ装置１０Ｂのように、順に積層された第２ガスバリア層４１、吸水層４３、および第１ガスバリア層４２の上に、さらに吸水層４４と第３ガスバリア層４５とが積層された構成としてもよい。吸水層４４はプラズマＣＶＤ法を用いて成膜されたＳｉ_xＮ_y（窒化シリコン）からなり、第３ガスバリア層４５はイオンプレーティング法を用いて成膜されたＳｉＯＮからなる。この場合には、各層の膜厚は２００ｎｍ程度が適当である。

この構成によれば、有機ＥＬ装置１０の構成に加えて、水分を吸収する吸水層４４と膜密度が高い第３ガスバリア層４５とが積層されるので、発光領域６への水分の浸入を防ぎより長い発光寿命を実現可能である。なお、第３ガスバリア層４５上に吸水層とガスバリア層とがさらに積層された構成としてもよい。

また、図１４（ｂ）に示す有機ＥＬ装置１０Ｃのように、発光領域６においては第１ガスバリア層４２と第２ガスバリア層４１との間に平坦化層および応力緩和層としての有機樹脂層４３ｃが設けられ、発光領域６の周辺領域６ａにおいて第１ガスバリア層４２と第２ガスバリア層４１との間に吸水層４３ｄが設けられていてもよい。

この構成によれば、有機ＥＬ装置１０Ａの構成に加えて、膜密度が高い第１ガスバリア層４２および第２ガスバリア層４１の間に有機樹脂層４３ｃが配置される。このため、上層の第１ガスバリア層４２におけるクラック等の不具合の発生が抑えられるので、より長い発光寿命を実現可能である。

（変形例２）上記実施形態の有機ＥＬ装置１０，１０Ａにおいて、ガスバリア構造はこれに限定されない。有機ＥＬ装置１０，１０Ａは、第２ガスバリア層４１を備えていないガスバリア構造を有していてもよい。このようなガスバリア構造であっても、外部から第１ガスバリア層４２内に水分等が浸入してしまった場合、浸入した水分は吸水層４３と反応して吸収され再び放出されないので、発光領域６への水分等の浸入を抑えることができる。

（変形例３）上記実施形態の有機ＥＬ装置１０，１０Ａの製造方法において、機能層形成工程は、機能層３２を構成する有機膜を蒸着法にて成膜する方法に限定されない。例えば、機能性材料を含む液状体を塗布して固化する方法を用いて機能層３２を形成するとしてもよい。このような液状体塗布法を用いても上記実施形態のガスバリア構造を適用することができる。

（変形例４）上記実施形態の有機ＥＬ装置１０，１０Ａにおいて、有機ＥＬ素子１２は白色発光が得られるものに、限定されない。例えば、発光領域６内に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色が得られる有機ＥＬ素子をそれぞれ配置してもよい。その場合に、封止基板２にはフィルターエレメント３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂを設けなくてもよい。

（変形例５）上記実施形態の有機ＥＬ装置１０，１０Ａにおいて、素子基板１と封止基板２とをシール材９を用いて接合してできた空間３５は、透明な樹脂材料で充填してもよい。素子基板１と封止基板２とを所定の間隔を保って対向配置することができる。

（変形例６）上記実施形態の有機ＥＬ装置１０，１０Ａが搭載された電子機器は、携帯型電話機５００に限定されない。例えば、パーソナルコンピューターや携帯型情報端末、ナビゲーター、ビューワーなどの表示部を有する電子機器が挙げられる。また、有機ＥＬ装置１０，１０Ａはフルカラーの発光（表示）が可能なものに限らず、単色発光としてもよい。単色の場合には照明装置や感光性のトナーを露光する露光装置などへの適用が考えられる。

１…基板としての素子基板、６…発光領域、６ａ…発光領域の周辺領域、１０，１０Ａ…有機ＥＬ装置、１２…有機ＥＬ素子、４１…第２ガスバリア層、４１ａ…第２ガスバリア層の外縁部、４２…第１ガスバリア層、４３…吸水層、４３ａ…吸水層の外縁部、５００…電子機器としての携帯型電話機。

Claims (21)

1. 基板上に設けられた複数の有機ＥＬ素子と、
   前記複数の有機ＥＬ素子を含む発光領域の少なくとも外縁部を覆う無機材料からなる吸水層と、
   前記発光領域の周辺領域において前記吸水層の外縁部を覆うと共に、前記発光領域を平面的に少なくとも覆う無機材料からなる第１ガスバリア層と、
   を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 前記吸水層は、平面的に前記発光領域を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
3. 前記発光領域の周辺領域において、前記基板の前記有機ＥＬ素子が設けられた面に沿った方向における前記吸水層の幅は、前記第１ガスバリア層の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ装置。
4. 前記吸水層および前記第１ガスバリア層の膜応力が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置。
5. 前記吸水層が窒化シリコンからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置。
6. 前記吸水層の膜厚が０．５μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ装置。
7. 前記発光領域を平面的に少なくとも覆うと共に、前記発光領域と前記吸水層との間に配置された無機材料からなる第２ガスバリア層をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置。
8. 前記第２ガスバリア層の膜応力が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ装置。
9. 前記第１ガスバリア層および前記第２ガスバリア層が酸化窒化シリコンからなることを特徴とする請求項７または８に記載の有機ＥＬ装置。
10. 前記第１ガスバリア層および前記第２ガスバリア層の膜厚が２００ｎｍ〜１２００ｎｍであることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ装置。
11. 基板上に複数の有機ＥＬ素子を含む発光領域を有する有機ＥＬ装置の製造方法であって、
    前記基板上に前記複数の有機ＥＬ素子を形成する発光素子形成工程と、
    前記発光領域の外縁部を少なくとも覆うように無機材料からなる吸水層を形成する吸水層形成工程と、
    前記発光領域の周辺領域において前記吸水層の外縁部を覆うと共に、前記発光領域を平面的に少なくとも覆うようにイオンプレーティング法を用いて無機材料からなる第１ガスバリア層を形成する第１ガスバリア層形成工程と、
    を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
12. 前記吸水層形成工程では、平面的に前記発光領域を覆うように前記吸水層を形成することを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
13. 前記吸水層形成工程および前記第１ガスバリア層形成工程では、前記発光領域の周辺領域において、前記基板の前記有機ＥＬ素子が形成された面に沿った方向における前記吸水層の幅が、前記第１ガスバリア層の幅よりも大きくなるように、前記吸水層、前記第１ガスバリア層を形成することを特徴とする請求項１１または１２に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
14. 前記吸水層形成工程および前記第１ガスバリア層形成工程では、１００℃以下の成膜温度で前記吸水層、前記第１ガスバリア層を形成することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
15. 前記吸水層形成工程では、窒化シリコンからなる前記吸水層を形成することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
16. 前記吸水層形成工程では、前記吸水層を０．５μｍ〜１０μｍの膜厚で形成することを特徴とする請求項１５に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
17. 前記吸水層形成工程の前に、前記発光領域を平面的に少なくとも覆うように、イオンプレーティング法を用いて無機材料からなる第２ガスバリア層を形成する第２ガスバリア層形成工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
18. 前記第２ガスバリア層形成工程では、１００℃以下の成膜温度で前記第２ガスバリア層を形成することを特徴とする請求項１７に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
19. 前記第１ガスバリア層形成工程および前記第２ガスバリア層形成工程では、酸化窒化シリコンからなる前記第１ガスバリア層、前記第２ガスバリア層を形成することを特徴とする請求項１７または１８に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
20. 前記第１ガスバリア層形成工程および前記第２ガスバリア層形成工程では、前記第１ガスバリア層、前記第２ガスバリア層を２００ｎｍ〜１２００ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする請求項１９に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
21. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置、または請求項１１乃至２０のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法を用いて製造された有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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