JP2019050113A - 有機ｅｌ表示パネル、有機ｅｌ表示装置、およびその製造方法 - Google Patents

有機ｅｌ表示パネル、有機ｅｌ表示装置、およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高い被覆性を有する窒化シリコン膜を備えることで、有機ＥＬ素子の保護性能を高めた有機ＥＬ表示パネルを提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子の上方に配され、第１封止層、第２封止層、第３封止層の順に積層されてなる封止層とを備える有機ＥＬ表示パネルであって、前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層は、それぞれ、非晶質窒化シリコンからなり、前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層のそれぞれの組成をＳｉＮxとしたとき、第２封止層の組成におけるｘの値は、第１封止層の組成におけるｘの値と、第３封止層の組成におけるｘの値とのいずれに対しても大きい。【選択図】図２

Description

本開示は、有機ＥＬ表示パネルおよびそれを用いた表示装置、その製造方法に関し、特に、封止層の耐久性の改良に関する。
有機ＥＬ表示パネルでは、二次元上に配設された複数の有機ＥＬ素子の全体を水分やガス等による劣化から保護するため、封止層が設けられる。従来、封止層は窒化シリコン（ＳｉＮ）などで形成され、形成方法として、プラズマＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が用いられる。窒化シリコン膜の成膜に当たり、膜密度を高めて封止性を高めると、封止層の曲げに対する耐性が極めて小さくなるため、被覆部位に、段差障壁や異物が存在する場合の被覆性が低下する。そこで、例えば、特許文献１の封止層では、窒化シリコン膜−有機膜−窒化シリコン膜という３層構造により、有機膜で段差障壁を均すことで有機膜上の窒化シリコン膜の被覆性低下を防ぎ、被覆性の向上を図っている。
特開平１１−２１９７５号公報
しかしながら、特許文献１の封止層では、有機膜と窒化シリコン膜との間に異物が混入した場合に被覆性が低下する課題がある。特に、有機膜の形成後窒化シリコン膜の形成前に、有機膜の表面に異物が付着した場合、窒化シリコン膜の被覆性が低下し、割れが生じる可能性がある。このような場合、有機膜の封止性が高くないことにより、封止性が低下することがある。特に、有機膜は水分に対する封止性が高くないため、封止層全体における水分の封止性の低下が課題となる。
本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高い被覆性を有する窒化シリコン膜を備えることで、有機ＥＬ素子の保護性能を高めた有機ＥＬ表示パネルを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、基板と、前記基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子の上方に配され、第１封止層、第２封止層、第３封止層の順に積層されてなる封止層とを備え、前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層は、それぞれ、非晶質窒化シリコンからなり、前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層のそれぞれの組成をＳｉＮxとしたとき、第２封止層の組成におけるｘの値は、第１封止層の組成におけるｘの値と、第３封止層の組成におけるｘの値とのいずれに対しても大きい。
上記態様の有機ＥＬ表示パネルでは、第２封止層が吸水性を有するため、封止層に割れが生じても水分に対する封止性低下を抑制することができる。
実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１の構成を模式的に示す断面図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１において、異物ｘ１上の封止層１０８の状態を模式的に示す断面図である。 実施の形態に係る、第１封止層１０８ａと第２封止層１０８ｂのそれぞれについて、吸水加速試験の結果を示す図である。 実施の形態に係る、吸水加速試験後の封止層断面におけるＳｉ、Ｎ、Ｏの存在位置をＥＤＸで検出した結果を示す図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１の製造過程を示すフローチャートである。 （ａ）実施の形態に係る封止層を成膜するための装置の概略断面図であり、（ｂ）は成膜条件の一例を示す図である。 実施の形態における封止膜１０８の成膜工程を示すフローチャートである。 窒化シリコンの組成と屈折率との関係を示す図である。
＜開示の態様＞
本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、基板と、前記基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子の上方に配され、第１封止層、第２封止層、第３封止層の順に積層されてなる封止層とを備え、前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層は、それぞれ、非晶質窒化シリコンからなり、前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層のそれぞれの組成をＳｉＮxとしたとき、第２封止層の組成におけるｘの値は、第１封止層の組成におけるｘの値と、第３封止層の組成におけるｘの値とのいずれに対しても大きい。
上記態様の有機ＥＬ表示パネルでは、第２封止層が吸水性を有するため、封止層に割れが生じても水分に対する封止性低下を抑制することができる。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、前記第２封止層の屈折率は、前記第１封止層の屈折率と前記第３封止層の屈折率とのいずれよりも小さい、としてもよい。
上記態様により、第２封止層が吸水性を備えるとともに、第１封止層と第３封止層とが高い封止性を有する。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、前記第２封止層の屈折率は、１．６０以上１．７８以下である、としてもよい。
上記態様により、第２封止層が高い吸水性を備える。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、前記第１封止層の屈折率と前記第３封止層の屈折率はほぼ同じである、としてもよい。
上記態様により、第１封止層と第３封止層が、ともに高い封止性を有する。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、前記第２封止層の材料は、前記第１封止層の材料と前記第３封止層の材料とのいずれに対しても、同一温度かつ同一湿度の大気に晒されたときに、大気中の水から酸素を吸収する反応の反応性が高い、としてもよい。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、前記第３封止層は異物等による欠陥を有し、前記第２封止層は当該欠陥に対応する部分が大気に対して露出しており、前記第２封止層は、前記第１封止層と前記第３封止層とのいずれに対しても、酸素を多く含む、としてもよい。
これら上記態様により、第２封止層が水分に対して高い遮断性を有する。
また、本開示の他の態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、基板と、前記基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子の上方に配され、第１封止層、第２封止層、第３封止層の順に積層されてなる封止層とを備え、前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層は、それぞれ、非晶質窒化シリコンからなり、前記第２封止層の材料は、前記第１封止層の材料と前記第３封止層の材料とのいずれに対しても、同一温度かつ同一湿度の大気に晒されたときに、大気中の水から酸素を吸収する反応の反応性が高い。
上記態様によれば、第２封止層が吸水性を有するため、封止層に割れが生じても水分に対する封止性低下を抑制することができる。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示装置は、本開示のいずれかの態様に係る有機ＥＬ表示パネルを備える。
上記態様により、有機ＥＬ素子の保護性能を高めた有機ＥＬ表示パネルが実現できる。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルの製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に複数の有機ＥＬ素子を形成する工程と、前記有機ＥＬ素子の上方に第１封止層を形成する工程と、前記第１封止層上に第２封止層を形成する工程と、前記第２封止層上に第３封止層を形成する工程とを含み、前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層それぞれの形成工程は、ＣＶＤ法による非晶質窒化シリコン膜の成膜工程であり、前記第２封止層は、前記第１封止層と前記第３封止層のいずれに対しても、珪素に対する窒素の比率が高い。
上記態様により、吸水性を有する第２封止層と、封止性の高い第１封止層と第３封止層とを製造することができ、封止性の高い封止層を実現できる。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルの製造方法は、前記ＣＶＤ法による非晶質窒化シリコン膜の成膜工程において、原料ガスはシランとアンモニアとを含み、前記第２封止層の形成工程におけるアンモニアに対するシランの比率は、前記第１封止層の形成工程、および、前記第３封止層の形成工程におけるアンモニアに対するシランの比率よりも低い、としてもよい。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルの製造方法は、前記第２封止層の形成工程におけるアンモニアに対するシランの比率は、０．２以上０．６５以下である、としてもよい。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルの製造方法は、前記ＣＶＤ法による非晶質窒化シリコン膜の成膜工程において、原料ガスはシランとアンモニアとを含み、前記第２封止層の形成工程における原料ガスの圧力は、前記第１封止層の形成工程、および、前記第３封止層の形成工程における原料ガスの圧力よりも高い、としてもよい。
また、本開示の態様に係る有機ＥＬ表示パネルの製造方法は、前記第２封止層の形成工程における原料ガスの圧力は、２００Ｐａ以上５００Ｐａ以下である、としてもよい。
これら上記態様により、第１封止層および３封止層として緻密な窒化シリコン層を成膜できるとともに、吸水特性を有する第２封止層を成膜できる。
＜実施の形態＞
以下、実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネルについて説明する。なお、以下の説明は、本発明の一態様に係る構成及び作用・効果を説明するための例示であって、本発明の本質的部分以外は以下の形態に限定されない。
１．有機ＥＬ表示パネルの構成
図１は、実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１の部分断面図である。有機ＥＬ表示パネル１は、３つの色（赤色、緑色、青色）を発光する有機ＥＬ素子で構成される画素を複数備えている。各有機ＥＬ素子は、前方（図１における紙面上方）に光を出射するいわゆるトップエミッション型である。
図１に示すように、有機ＥＬ表示パネル１は、基板１０１、層間絶縁層１０２、画素電極１０３、隔壁層１０４、発光層１０５、電子輸送層１０６、対向電極１０７、封止層１０８、パッシベーション膜１１１、配線層１１２を備える。このうち、画素電極１０３、隔壁層１０４、発光層１０５は、画素ごとに形成されている。
＜基板＞
基板１０１は、絶縁材料である基材１０１ａと、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）層１０１ｂとを含む。ＴＦＴ層１０１ｂには、画素ごとに駆動回路が形成されている。基材１０１ａは、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。
なお、基材１０１ａがプラスチック基板のみからなるいわゆるフレキシブル基板である場合、基材１０１ａとＴＦＴ層１０１ｂとの間に、後述する封止層１０８と同じ構成を有する封止層を備えることが好ましい。
＜層間絶縁層＞
層間絶縁層１０２は、基板１０１上に形成されている。層間絶縁層１０２は、樹脂材料からなり、ＴＦＴ層１０１ｂ上に形成されるパッシベーション膜１１１の上面の段差を平坦化するものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。
＜画素電極＞
画素電極１０３は、光反射性の金属材料からなる金属層を含み、層間絶縁層１０２上に形成されている。画素電極１０３は、画素ごとに設けられ、コンタクトホールを通じてＴＦＴ層１０１ｂと電気的に接続されている。
本実施形態においては、画素電極１０３は、陽極として機能する。
光反射性を具備する金属材料の具体例としては、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、アルミニウム合金、Ｍｏ（モリブデン）、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＭｏＷ（モリブデンとタングステンの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）などが挙げられる。
画素電極１０３は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）のような金属酸化物からなる層を積層した積層構造としてもよい。
＜隔壁層＞
隔壁層１０４は、画素電極１０３の上面の一部を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で画素電極１０３上に形成されている。画素電極１０３上面において隔壁層１０４で被覆されていない領域（以下、「開口部」という）は、サブピクセルに対応している。すなわち、隔壁層１０４は、サブピクセルごとに設けられた開口部を有する。
隔壁層１０４は、例えば、絶縁性の有機材料（例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等）からなる。隔壁層１０４は、発光層１０５を塗布法で形成する場合には塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、発光層１０５を蒸着法で形成する場合には蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。本実施の形態では、隔壁層１０４は、樹脂材料からなり、隔壁層１０４の材料としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。本実施の形態においては、フェノール系樹脂が用いられている。
＜発光層＞
発光層１０５は、開口部内に形成されており、正孔と電子の再結合により、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光を出射する機能を有する。発光層１０５の材料としては、公知の材料を利用することができる。具体的には、例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体などの蛍光物質で形成されることが好ましい。
＜電子輸送層＞
電子輸送層１０６は、対向電極１０７からの電子を発光層１０５へ輸送する機能を有する。電子輸送層１０６は、例えば、電子輸送性が高い有機材料からなり、具体的には、オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナンスロリン誘導体（ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎ）などのπ電子系低分子有機材料からなる。電子輸送層１０６は、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属から選択されるドープ金属がドープされていてもよい。または、例えば、電子輸送層１０６は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択される金属の単体またはフッ化物から形成されてもよい。
対向電極１０７は、透光性の導電性材料からなり、電子輸送層１０６上に形成されている。対向電極１０７は、陰極として機能する。
対向電極１０７の材料としては、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどを用いることができる。あるいは、対向電極１０７の材料として、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属の薄膜を用いてもよい。
＜封止層＞
封止層１０８は、発光層１０５、電子輸送層１０６などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、窒化シリコン（ＳｉＮ）で形成される。詳細は後述する。
＜パッシベーション膜＞
パッシベーション膜１１１は、ＴＦＴ層１０１ｂと、ＴＦＴ層１０１ｂから引き出された配線層１１２とを覆う保護膜であり、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等で形成される。
＜配線層＞
配線層１１２は、導電材料からなり、封止層１０８が形成されている領域の外側において、互いに間隔を置いて形成される。配線層１１２は、具体的には、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）などの金属や、合金（例えば、ＭｏＷ、ＭｏＣｒ、ＮｉＣｒ）等からなる。
２．封止層の膜構造
以下、封止層１０８の構造について、より詳細に説明する。
封止層１０８は、第１封止層１０８ａ、第２封止層１０８ｂ、第３封止層１０８ｃの３層からなる。これらの第１封止層１０８ａ、第２封止層１０８ｂ、第３封止層１０８ｃは、いずれも、非晶質（アモルファス）の窒化シリコンからなり、ＣＶＤ法により成膜される。原料ガスとしては、例えば、シラン（ＳｉＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）が用いられ、さらに、窒素（Ｎ2）を用いてもよい。
第１封止層１０８ａは、対向電極１０７の上面を被覆する。第１封止層１０８ａは、原料であるシラン、アンモニアのガス量を小さくし、圧力を低くするという成膜条件で、ＣＶＤ法により成膜されている。そのため、組成物におけるＳｉ−Ｎ基、Ｎ−Ｈ基は、整った構造を有する。したがって、第１封止層１０８ａは、抜けがない整った膜構造を有し、高い封止性を有する。
第２封止層１０８ｂは、第１封止層１０８ａの上面を被覆する。第２封止層１０８ｂにおける成膜条件は、第１封止層１０８ａの成膜条件に対し、（ｉ）シランに対するアンモニアのガス量が多い、かつ、（ｉｉ）圧力が高い、の特性を有する。これにより、第２封止層１０８ｂは、第１封止層１０８ａに対して、Ｓｉ原子数に対するＮ原子数が大きい。すなわち、第１封止層１０８ａにおける窒化シリコンの組成をＳｉＮpとし、第２封止層１０８ｂにおける窒化シリコンの組成をＳｉＮqとした場合に、ｐ＜ｑとなる関係を満たす。第２封止層１０８ｂは、膜構造が整っておらず、封止性は低い。
第３封止層１０８ｃは、第２封止層１０８ｂの上面を被覆しており、成膜条件は第１封止層の成膜条件と同じである。そのため、第３封止層１０８ｃは、抜けがない整った膜構造を有し、高い封止性を有する。
＜第２封止層の吸水特性＞
図３は、第１封止層１０８ａ／第３封止層１０８ｃと、第２封止層１０８ｂのそれぞれに対して吸水加速試験を行った結果を示す図である。この吸水加速試験では、膜厚が約１００ｎｍの第１封止層１０８ａと、膜厚が約１００ｎｍの第２封止層１０８ｂとのそれぞれの主面の一方を、温度８５℃、湿度８５％の環境に晒し、ＳｉＮの量を他方の主面からの膜厚として示したものである。すなわち、ＳｉＮの膜厚が小さいほど、封止層の吸湿性が高いことを示している。
図３（ａ）は第１封止層１０８ａにおけるＳｉＮの膜厚を示したものであり、３５日後においてもＳｉＮの膜厚は当初の約６０％程度有していることを示している。一方、図３（ｂ）は第２封止層１０８ｂにおけるＳｉＮの膜厚を示したものであり、わずか１日でＳｉＮの膜厚が当初の約７０％となり、７日でほとんど失われていることを示している。
図４は、実施の形態の封止層１０８を主面と直交する向きに切断して吸水加速試験を行った後、エネルギー分散型Ｘ線解析（ＥＤＸ；Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を行った結果であり、（ａ）はシリコン（Ｓｉ）のＫα線、（ｂ）は窒素（Ｎ）のＫα線、（ｃ）は酸素（Ｏ）のＫα線の強度分布を示したものである。図４（ａ）に示すように、封止層全域に渡ってシリコン（Ｓｉ）が検出されている。これに対し、図４（ｂ）に示すように、窒素（Ｎ）は第１封止層１０８ａ、第３封止層１０８ｃにおいて検出される一方、第２封止層１０８ｂではほとんど検出されない。一方で、図４（ｃ）に示すように、酸素（Ｏ）は第１封止層１０８ａ、第３封止層１０８ｃにおいてほとんど検出されない一方で、第２封止層１０８ｂにおいて強く検出される。以上の結果から、第２封止層１０８ｂの窒化シリコンは、水との反応によりその表面が酸窒化シリコン、または、酸化シリコンに変化したことが推測される。より具体的には、第２封止層１０８ｂ表面のＳｉ−Ｎ基が安定でなく、水分子の水素（Ｈ）との間にＮ−Ｈ結合が生じて窒素がアンモニアとして離脱し、離脱した窒素のサイトに水分子の酸素（Ｏ）が入り込んでＳｉ−Ｏ基が形成されることが考えられる。
以上説明したように、第２封止層１０８ｂは、吸水性を有し、それにより酸窒化シリコンないし酸化シリコンに変質する特性を有していることが分かる。
＜封止層１０８の被覆性＞
以上の構造を有する封止層１０８の被覆性について述べる。図２は、被覆されるべき部位に異物が存在する状態の封止層１０８の断面構造を示す。対向電極１０７上に存在する異物ｘ１を覆っているため、第３封止層１０８ｃにおいて亀裂１０８ｄが生じることがある。しかしながら、第２封止層１０８ｂは、上述したように吸水性を有しているので、水分が第１封止層１０８ａまで到達しない。なお、第２封止層１０８ｂが吸水時に発生する離脱窒素、特にアンモニアは有機ＥＬ素子に悪影響を及ぼす可能性はあるが、第１封止層１０８ａがアンモニアを透過させないため、対向電極１０７以下の領域にアンモニアが浸入することはない。
また、第３封止層１０８ｃに亀裂が存在しない場合には、第２封止層１０８ｂは水分と接触しないため、窒化シリコンのまま安定に存在することとなる。そのため、第２封止層１０８ｂは、第１封止層１０８ａ、第３封止層１０８ｃの少なくとも一方における水分に対する封止が破れたときにはじめて吸水性を発揮することとなる。したがって、欠陥のない封止層１０８の耐水性が自然に低下することはない。
以上説明したように、封止層１０８は、その欠陥の有無にかかわらず、水に対して高い封止性を有する。
３．有機ＥＬ表示パネルの製造方法
有機ＥＬ表示パネル１の製造方法について、図面を用い説明する。図５は、有機ＥＬ表示パネル１の製造方法を示すフローチャートである。
（１）基板１０１の形成
まず、基材１０１ａ上にＴＦＴ層１０１ｂを成膜して基板１０１を形成する（ステップＳ１）。ＴＦＴ層１０１ｂは、公知のＴＦＴの製造方法により成膜することができる。
さらに、基板１０１上に層間絶縁層１０２を形成する。層間絶縁層１０２は、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法などを用いて積層形成することができる。
次に、層間絶縁層１０２における、ＴＦＴ層のソース電極上の個所にドライエッチング法を行い、コンタクトホールを形成する。コンタクトホールは、その底部にソース電極の表面が露出するように形成される。
次に、コンタクトホールの内壁に沿って接続電極層を形成する。接続電極層の上部は、その一部が層間絶縁層１０２上に配される。接続電極層の形成は、例えば、スパッタリング法を用いることができ、金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法およびウェットエッチング法を用いパターニングすることでなされる。
（２）画素電極１０３の形成
次に、層間絶縁層１０２上に画素電極材料層を形成する。画素電極材料層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法を用いて形成することができる。
次に、画素電極材料層をエッチングによりパターニングして、サブピクセルごとに区画された複数の画素電極１０３を形成する（ステップＳ２）。
（３）隔壁層（バンク）１０４の形成
次に、画素電極１０３および層間絶縁層１０２上に、隔壁層１０４の材料である隔壁層用樹脂を塗布し、隔壁材料層を形成する。隔壁材料層は、隔壁層用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒（例えば、乳酸エチルとＧＢＬの混合溶媒）に溶解させた溶液を画素電極１０３上および層間絶縁層１０２上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、隔壁材料層にパターン露光と現像を行うことで隔壁層１０４を形成し（ステップＳ３）、隔壁層１０４を焼成する（ステップＳ４）。これにより、発光層１０５の形成領域となる開口部が規定される。隔壁層１０４の焼成は、例えば、１５０℃以上２１０℃以下の温度で６０分間行う。
また、隔壁層１０４の形成工程においては、さらに、隔壁層１０４の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。これは、開口部に塗布するインク（溶液）に対する隔壁層１０４の接触角を調節する目的で、もしくは、表面に撥水性を付与する目的で行われる。
（４）発光層１０５の形成
次に、隔壁層１０４が規定する開口部に対し、発光層１０５の構成材料を含むインクを、インクジェット装置を用いて塗布し、乾燥（焼成）を行って発光層１０５を形成する（ステップＳ５）。
（５）電子輸送層１０６の形成
次に、発光層１０５および隔壁層１０４上に、電子輸送層１０６を成膜する（ステップＳ６）。電子輸送層１０６は、例えば、蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
（６）対向電極１０７の形成
次に、電子輸送層１０６上に、対向電極１０７を成膜する（ステップＳ７）。対向電極１０７は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、銀、アルミニウム等を、スパッタリング法、真空蒸着法により成膜することにより形成される。
（７）封止層１０８の形成
最後に、対向電極１０７上に、封止層１０８を形成する（ステップＳ８）。封止層１０８は、ＳｉＮを、プラズマＣＶＤ法により成膜することにより形成することができる。詳細は後述する
なお、封止層１０８の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。
４．封止層１０８の製造方法
以下、封止層１０８の製造方法について、詳細に説明する。
＜成膜装置の構成＞
図６（ａ）は、プラズマＣＶＤ成膜装置２００の概略構成図である。図６（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ成膜装置２００は、反応チェンバ２０１、基板ホルダ２０２、シャワーヘッド２０３、排気口２０４、ガス導入口２０５、高周波電源２０６を備える。
反応チェンバ２０１は、箱体であり、その内部にプラズマ反応のための反応空間を形成する。
基板ホルダ２０２は、封止層１０８形成前の有機ＥＬ表示パネル１の基板（未封止有機ＥＬ基板２０７）を載置するためのホルダであり、未封止有機ＥＬ基板２０７を加熱するためのヒータを備える。また、基板ホルダ２０２は、プラズマ放電のための電極の一方である接地電極としても機能するため、接地がなされている。
シャワーヘッド２０３は、基板ホルダ２０２と対向して設けられており、ガス導入口２０５から導入される反応ガスを細孔から噴出する。また、シャワーヘッド２０３及びガス導入口２０５は、プラズマ放電のための電極の他方として機能するため、高周波電源２０６に接続され、かつ、反応チェンバ２０１からは絶縁されている。
排気口２０４は、反応チェンバ２０１からの排気を行う。この排気により、反応チェンバ２０１は、所望の圧力を保つ。
ガス導入口２０５は、反応ガスおよびクリーニングガスを反応チェンバ２０１内に導入するための吸気口である。
高周波電源２０６は、プラズマ放電のためのマイクロ波を発生させる交流電源である。
未封止有機ＥＬ基板２０７は、図１における封止層１０８が形成される前の基板であり、中央部に表示領域４１が形成されたものである。すなわち、図５のステップＳ７が完了した状態の有機ＥＬ表示パネルである。未封止有機ＥＬ基板２０７は、マスク２０８に取り付けられた状態で、基板ホルダ２０２に載置される。
マスク２０８は封止層１０８の成膜領域を規定するマスク部材であり、外周縁が未封止有機ＥＬ基板２０７よりも大きい長方形枠体状であって、中央部に開口部２０９を有する。マスク２０８は、例えば、セラミックスで形成される。
＜成膜条件＞
図６（ｂ）は、第１封止層１０８ａ／第３封止層１０８ｃの成膜条件の一例と、第２封止層１０８ｂの成膜条件の一例を示す図である。上述したように、第１封止層１０８ａおよび第３封止層１０８ｃの成膜時と、第２封止層１０８ｂの成膜時とで成膜条件を変化させる。
図６（ｂ）に示すように、第１封止層１０８ａ／第３封止層１０８ｃの成膜条件は以下のとおりである。シャワーヘッド２０３から噴出するシランのガス流量は１００ｓｃｃｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）、アンモニアのガス流量は７０ｓｃｃｍ、窒素のガス流量は３０００ｓｃｃｍとする。すなわち、原料ガスのシラン／アンモニア比は、約１．４となる。反応チェンバ２０１内の圧力は１００Ｐａとする。
これに対し、第２封止層１０８ｂの成膜では、反応チェンバ２０１内の圧力は２００〜５００Ｐａとする。また、原料ガスのシラン／アンモニア比が０．２〜０．６５となるよう、シランのガス流量とアンモニアのガス流量とを調整する。これにより、第２封止層１０８ｂにおけるＳｉ／Ｎ比を小さく、すなわち、Ｓｉ原子数に対するＮ原子数の比を大きくすることができる。
＜封止層１０８の成膜工程＞
以下、封止層１０８の成膜工程について、図７のフローチャートを用いて詳細に説明する。
まず、未封止有機ＥＬ基板２０７を基板ホルダ２０２上に載置し（ステップＳ１１）、反応チェンバ２０１の真空排気を行う（ステップＳ１２）。次に、未封止有機ＥＬ基板２０７を所定の成膜温度に加熱する（ステップＳ１３）。ここで、所定の成膜温度とは、例えば、６０℃である。
その後、シラン、アンモニア、窒素のそれぞれのガス量を所定量に設定し、ガス導入口２０５から反応チェンバ２０１内に原料ガスを導入する（ステップＳ１４）。ここで、所定量とは、シランのガス流量は１００ｓｃｃｍ、アンモニアのガス流量は７０ｓｃｃｍ、窒素のガス流量は３０００ｓｃｃｍである。
その状態で、反応チェンバ２０１内の圧力を１００Ｐａに設定し、高周波電源２０６を用いて電圧を印加して、未封止有機ＥＬ基板２０７の表面近傍にプラズマ反応場を形成する（ステップＳ１５）。これにより、第１封止層１０８ａの成膜が開始される。所定時間Ｔ１だけプラズマ反応場を形成することにより（ステップＳ１６）、所定時間Ｔ１に対応する膜厚の第１封止層１０８ａが形成される。
次に、成膜条件を、第２封止層１０８ｂの成膜条件に変更する。具体的には、まず、反応チェンバ２０１内に導入する原料ガスにおけるシラン／アンモニア比を変更する（ステップＳ１７）。ここでは、シラン／アンモニア比が０．２〜０．６５となるように、シランのガス流量とアンモニアのガス流量を変更する。また、反応チェンバ２０１内の圧力を２００〜５００Ｐａの範囲内に変更する（ステップＳ１８）。これにより、第２封止層１０８ｂの成膜が開始される。所定時間Ｔ２だけプラズマ反応場を形成することにより（ステップＳ１９）、所定時間Ｔ２に対応する膜厚の第２封止層１０８ｂが形成される。
次に、成膜条件を、第３封止層１０８ｃの成膜条件に変更する。具体的には、まず、反応チェンバ２０１内に導入する原料ガスのガス量を、第１封止層１０８ａの成膜時の条件（ステップＳ１４における条件）に戻す（ステップＳ２０）。また、反応チェンバ２０１内の圧力を第１封止層１０８ａの成膜時の条件（１００Ｐａ）に変更する（ステップＳ２１）。これにより、第３封止層１０８ｃの成膜が開始される。所定時間Ｔ１だけプラズマ反応場を形成することにより（ステップＳ２２）、所定時間Ｔ１に対応する膜厚の第３封止層１０８ｃが形成される。
＜封止層の組成と光学特性＞
図８は、プラズマＣＶＤ法にて形成される非晶質窒化シリコンの組成、すなわちＮ／Ｓｉ比と、屈折率との関係を示す図である。図８に示すように、Ｎ／Ｓｉ比が高くなるほど、屈折率が低下する傾向にある。第１封止層１０８ａ／第３封止層１０８ｃのＮ／Ｓｉ比はおよそ化学的量論比かそれ以上であり、屈折率は１．７８〜１．９の範囲にある。これに対し、吸水性を有する第２封止層１０８ｂでは、Ｎ／Ｓｉ比が第１封止層１０８ａ／第３封止層１０８ｃのＮ／Ｓｉ比よりさらに大きく、屈折率は１．６〜１．７８の範囲にある。これは、第２封止層１０８ｂでは、第１封止層１０８ａ、第３封止層１０８ｃと比べて、Ｓｉ−Ｎ結合の膜構造が整っていないため、密度が低いことが考えられる。したがって、第２封止層１０８ｂは、第１封止層１０８ａ、第３封止層１０８ｃに対し、屈折率が低い、という関係性を有している。
＜まとめ＞
以上説明したように、実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１は、水分に対する封止性が高い封止層１０８により有機ＥＬ素子を封止しているので、高温多湿の過酷な環境に置かれたとしても、その封止性を持続することができる。よって、実施の形態１に係る有機ＥＬ表示パネル１は、過酷な状況での耐久性を維持することができる。
また、上述した製造方法によれば、第１封止層１０８ａの成膜が開始されてから第３封止層１０８ｃの成膜が完了するまで、未封止有機ＥＬ基板２０７は反応チェンバ２０１内の基板ホルダ２０２上に載置されたままなので、封止層１０８の内部に異物が入り込むことを抑止することができる。そのため、封止層１０８を構成する３層の２つ以上に跨った欠陥が生成される可能性を低くすることができる。
＜その他の変形例＞
（１）実施の形態では、封止層１０８は、複数の表示素子が配置された表示領域４１と、周辺領域４２とを覆う構成になっていたが、表示領域４１のみを覆う構成としてもよい。また、周辺領域４２のみを覆う構成としてもよい。更に、表示領域４１、周辺領域４２の全てではなく、一部のみを覆う構成にしてもよい。
（２）実施の形態では、第２封止層１０８ｂの成膜条件として、第１封止層１０８ａ／第３封止層１０８ｃの成膜条件に対し、圧力と、シランに対するアンモニアの流量比のいずれも大きいとしたが、上述した特性の第２封止層１０８ｂの成膜が可能である限り、第１封止層１０８ａ／第３封止層１０８ｃの成膜条件に対し、圧力と、シランに対するアンモニアの流量比とのうち一方のみが大きいとしてもよい。
また、第１封止層１０８ａの成膜条件および組成と第３封止層１０８ｃの成膜条件および組成は同一であるとしたが、第１封止層１０８ａと第３封止層１０８ｃとのいずれもが高い封止性を備える範囲において、成膜条件および組成は異なっていてもよい。
（３）実施の形態では、複数の有機ＥＬ素子の対向電極側が、封止層１０８のみによって封止される構成となっていたが、例えば、実施の形態に係る封止層１０８と、他の封止層、例えば有機材料からなる封止層とが積層された封止膜により、複数の有機ＥＬ素子の対向電極側が封止される構成であってもよい。また、封止層１０８の上面に、カラーフィルタ基板等を張り付ける構成であってもよい。
また、基材１０１ａが樹脂からなる、いわゆるフレキシブル基板である場合には、基材１０１ａとＴＦＴ層１０１ｂとの間に、実施の形態に係る封止層１０８、または、封止層１０８を含む封止膜を備えるとしてもよい。本構成により、基板側からの水分の侵入を抑止することができる。
（４）実施の形態では、各有機ＥＬ素子が、画素電極、発光層、電子輸送層、対向電極からなる構成であるとしたが、例えば、画素電極と発光層との間に正孔注入層や正孔輸送層を含む構成であってもよいし、電子輸送層と対向電極との間に電子注入層を含む構成であってもよい。また、実施の形態では、画素電極が反射型電極、対向電極が透過型電極であるトップエミッション型であるとしたが、画素電極が透過型電極、対向電極が反射型電極であるボトムエミッション型であるとしてもよい。
以上、本開示に係る有機発光パネルおよび表示装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
本開示に係る有機ＥＬ表示パネルは、耐久性に優れ、任意の場所に設置可能な有機ＥＬ表示パネル、表示装置を製造するのに有用である。
１ 有機ＥＬ表示パネル
１０１ 基板
１０１ａ 基材
１０１ｂ ＴＦＴ層
１０２ 層間絶縁層
１０３ 画素電極
１０４ 隔壁層
１０５ 発光層
１０６ 電子輸送層
１０７ 対向電極
１０８ 封止層
１０８ａ 第１封止層
１０８ｂ 第２封止層
１０８ｃ 第３封止層
１１１ パッシベーション膜
１１２ 配線層
２００ プラズマＣＶＤ成膜装置
２０１ 反応チェンバ
２０２ 基板ホルダ
２０３ シャワーヘッド
２０４ 排気口
２０５ ガス導入口
２０６ 高周波電源
２０７ 未封止有機ＥＬ基板
２０８ マスク
２０９ 開口部

Claims (13)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子と、
    前記複数の有機ＥＬ素子の上方に配され、第１封止層、第２封止層、第３封止層の順に積層されてなる封止層と
    を備え、
    前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層は、それぞれ、非晶質窒化シリコンからなり、
    前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層のそれぞれの組成をＳｉＮxとしたとき、第２封止層の組成におけるｘの値は、第１封止層の組成におけるｘの値と、第３封止層の組成におけるｘの値とのいずれに対しても大きい
    有機ＥＬ表示パネル。
  2. 前記第２封止層の屈折率は、前記第１封止層の屈折率と前記第３封止層の屈折率とのいずれよりも小さい
    請求項１に記載の有機ＥＬ表示パネル。
  3. 前記第２封止層の屈折率は、１．６０以上１．７８以下である
    請求項２に記載の有機ＥＬ表示パネル。
  4. 前記第１封止層の屈折率と前記第３封止層の屈折率はほぼ同じである
    請求項１から３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示パネル。
  5. 前記第２封止層の材料は、前記第１封止層の材料と前記第３封止層の材料とのいずれに対しても、同一温度かつ同一湿度の大気に晒されたときに、大気中の水から酸素を吸収する反応の反応性が高い
    請求項１から４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示パネル。
  6. 前記第３封止層は異物等による欠陥を有し、前記第２封止層は当該欠陥に対応する部分が大気に対して露出しており、
    前記第２封止層は、前記第１封止層と前記第３封止層とのいずれに対しても、酸素を多く含む
    請求項５に記載の有機ＥＬ表示パネル。
  7. 基板と、
    前記基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子と、
    前記複数の有機ＥＬ素子の上方に配され、第１封止層、第２封止層、第３封止層の順に積層されてなる封止層と
    を備え、
    前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層は、それぞれ、非晶質窒化シリコンからなり、
    前記第２封止層の材料は、前記第１封止層の材料と前記第３封止層の材料とのいずれに対しても、同一温度かつ同一湿度の大気に晒されたときに、大気中の水から酸素を吸収する反応の反応性が高い
    有機ＥＬ表示パネル。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示パネルを備える有機ＥＬ表示装置。
  9. 基板を準備する工程と、
    前記基板上に複数の有機ＥＬ素子を形成する工程と、
    前記有機ＥＬ素子の上方に第１封止層を形成する工程と、
    前記第１封止層上に第２封止層を形成する工程と、
    前記第２封止層上に第３封止層を形成する工程と
    を含み、
    前記第１封止層、前記第２封止層、前記第３封止層それぞれの形成工程は、ＣＶＤ法による非晶質窒化シリコン膜の成膜工程であり、
    前記第２封止層は、前記第１封止層と前記第３封止層のいずれに対しても、珪素に対する窒素の比率が高い
    有機ＥＬ表示パネルの製造方法。
  10. 前記ＣＶＤ法による非晶質窒化シリコン膜の成膜工程において、原料ガスはシランとアンモニアとを含み、
    前記第２封止層の形成工程におけるアンモニアに対するシランの比率は、前記第１封止層の形成工程、および、前記第３封止層の形成工程におけるアンモニアに対するシランの比率よりも低い
    請求項９に記載の有機ＥＬ表示パネルの製造方法。
  11. 前記第２封止層の形成工程におけるアンモニアに対するシランの比率は、０．２以上０．６５以下である
    請求項１０に記載の有機ＥＬ表示パネルの製造方法。
  12. 前記ＣＶＤ法による非晶質窒化シリコン膜の成膜工程において、原料ガスはシランとアンモニアとを含み、
    前記第２封止層の形成工程における原料ガスの圧力は、前記第１封止層の形成工程、および、前記第３封止層の形成工程における原料ガスの圧力よりも高い
    請求項９から１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示パネルの製造方法。
  13. 前記第２封止層の形成工程における原料ガスの圧力は、２００Ｐａ以上５００Ｐａ以下である
    請求項１２に記載の有機ＥＬ表示パネルの製造方法。
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