JP2020095859A - 有機発光素子とその製造方法、有機発光装置とその製造方法、照明装置、移動体、撮像装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】有機化合物層の上にＣＶＤ法からなる第一保護層と、ＡＬＤ法からなる第二保護層と、を備えた有機発光素子において、第一保護層及び第二保護層における亀裂の発生を抑制する。【解決手段】基板１上に、下部電極８と、有機化合物層９と、上部電極１０と、スパッタ法又は化学蒸着法により形成された第一保護層１１と、原子堆積法によって形成された第二保護層１２と、をこの順に有する有機発光素子において、基板１の裏面に、ＡＬＤ法による第三保護層１３を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、発光層を含む有機化合物層を一対の電極で挟んだ構成を有する有機発光素子と、該有機発光素子を複数備えた有機発光装置に関する。

近年、フラットパネルディスプレイとして、自発光型デバイスである有機発光装置が注目されている。有機発光装置の構成部材である有機発光素子は、水分や酸素により特性劣化を招き易く、少量の水分が存在するだけで有機化合物層と電極層との間で剥離が生じダークスポットの発生の原因となる。このため、有機発光素子をエッチングガラスカバーで覆い、シール剤により周辺を貼り付け、内部に吸湿剤を装着して、シール面から浸入する水分を吸湿剤で吸湿することで、有機発光素子の寿命を確保している。
しかし、薄型の有機発光装置による省スペースのフラットパネルディスプレイを実現するためには、表示部周辺の吸湿剤のスペースを無くすようにする必要があるため、大量の吸湿剤を必要としない有機発光装置の封止方法が必要となる。この省スペース化を実現するため、有機化合物層への水分や酸素の浸入を防止するための高機能な保護層、及びこの保護層による固体封止が要求されている。
特許文献１には、有機発光素子上に、プラズマＣＶＤ（化学蒸着）法により形成した窒化ケイ素膜や酸窒化ケイ素膜と、原子堆積（ＡＬＤ）法により形成したＡｌ₂Ｏ₃膜との積層体からなる保護層で覆った構成が提案されている。

特開２０１０−１９８９６９公報

一方、複数の有機発光素子を備えた有機発光装置においては、スルーホール段差や、表示部周辺の配線段差が存在し、また、隣り合う有機発光素子同士を電気的に分離するため、有機発光素子毎に設けられた電極間に画素分離膜が設けられている。係る画素分離膜は、上記電極の端部を部分的に覆うため、凹凸形状を有するが、画素間電流リークを抑制するため、上記凹凸の斜面が急峻であったり、複数の凹凸が形成されていたりする場合がある。
スパッタ法やプラズマＣＶＤ法で形成される窒化ケイ素膜や、酸窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜といった薄膜は、膜の成長がぶつかる界面においてボイドが形成される場合がある。そして、上記したスルーホール段差や、配線段差、画素分離膜の凹凸は、電極上に形成される保護層にボイドを発生させる原因となっている。ボイドは成長がぶつかる界面の成長距離と膜密度により、その大きさに差が生じ易い。特に画素分離膜は、画素の高精細化と画素間リーク電流低減のため、凸部の高さを高くしたり、凹部の谷の幅を狭くしたりする傾向にあり、そのため、ボイドが生じやすく、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法で形成された保護層はその表面にまで達する。
一方、ＡＬＤ法によって形成されたＡｌ₂Ｏ₃膜は応力が非常に高く、成膜条件により５００ＭＰａに達する場合がある。そのため、保護層としてプラズマＣＶＤ法で形成した窒化ケイ素膜や酸窒化ケイ素膜上にＡＬＤ法でＡｌ₂Ｏ₃膜を形成すると、係るＡｌ₂Ｏ₃膜の応力によって、窒化ケイ素膜や、酸窒化ケイ素膜で発生したボイド部分が亀裂を生じさせる。係る亀裂はＡｌ₂Ｏ₃膜にも影響を及ぼし、欠陥を生じさせて、ダークスポットの原因となる。
今後、有機発光装置は、さらなる高精細化が求められ、画素間隔がより狭くなることが予想され、上記のようなボイド状の欠陥は増加すると考えられる。
本発明の目的は、スパッタ法やプラブマＣＶＤ法で形成される無機層とＡＬＤ法による無機層との積層体を保護層として有する有機発光素子において、保護層の亀裂の発生を防止して、水分や酸素の浸入を防止することにある。また、本発明は係る有機発光素子を複数備えた、信頼性の高い有機発光装置を提供することにある。

本発明の第一は、基板上に、下部電極と、有機化合物層と、上部電極と、スパッタ法又は化学蒸着法により形成された第一保護層と、原子堆積法によって形成された第二保護層と、をこの順に有する有機発光素子であって、
前記基板の、前記下部電極を形成した側とは反対側に、原子堆積法によって形成された第三保護層を有することを特徴とする。
本発明の第二は、有機発光素子を有する光源と、前記光源から発せられた光を透過する光拡散部又は光学フィルムと、を有することを特徴とする照明装置である。
本発明の第三は、機体と、前記機体に設けられた灯具とを有する移動体であって、前記灯具は、上記本発明の第一の有機発光素子であることを特徴とする。
本発明の第四は、有機発光素子を複数備え、互いに隣り合う前記有機発光素子間を電気的に分離する画素分離膜を備え、前記画素分離膜の上に前記第一保護層及び第二保護層が形成されていることを特徴とする有機発光装置である。
本発明の第五は、複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子で撮像された画像を表示する表示部と、を有する撮像装置であって、前記表示部は、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部であり、前記表示部が、上記本発明の第四の有機発光装置を有することを特徴とする。
本発明の第六は、上記本発明の第四の有機発光装置を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器である。
本発明の第七は、上記本発明の第一の有機発光素子の製造方法であって、
前記下部電極を有する基板を形成する工程と、
前記下部電極の上に前記有機化合物層を形成する工程と、
前記有機化合物層の上に前記上部電極を形成する工程と、
前記上部電極の上にスパッタ法又は化学蒸着法により前記第一保護層を形成する工程と、
前記第一保護層の上に原子堆積法により前記第二保護層を形成する工程と、
前記基板の、前記下部電極を形成した側とは反対側に、前記第三保護層を原子堆積法により形成する工程と、を有することを特徴とする。
本発明の第八は、上記本発明の第四の有機発光装置の製造方法であって、
前記下部電極を有する基板を形成する工程と、
隣り合う前記下部電極間に前記画素分離膜を形成する工程と、
前記下部電極の上に前記有機化合物層を形成する工程と、
前記有機化合物層の上に前記上部電極を形成する工程と、
前記上部電極の上にスパッタ法又は化学蒸着法により前記第一保護層を形成する工程と、
前記第一保護層の上に原子堆積法により前記第二保護層を形成する工程と、
前記基板の、前記下部電極を形成した側とは反対側に、前記第三保護層を原子堆積法により形成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ＣＶＤ法による保護層と、ＡＬＤ法による保護層とを積層した保護層を備えた有機発光素子において、上記保護層に発生する亀裂を低減し、係る亀裂に起因する水分の浸入を低減した、信頼性の高い有機発光素子を提供することができる。よって、本発明によれば、信頼性が高く、高精細な有機発光装置をローコストで提供することができる。

本発明の有機発光装置の一実施形態の端部近傍の部分断面模式図である。 図１の有機発光装置の一実施形態の平面模式図である。 本発明の有機発光装置における画素分離膜の凹部の形状及び下部電極周辺の形状の規定を説明するための断面模式図である。 本発明の有機発光装置の製造装置の一例の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の有機発光装置を用いた表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。 本発明の有機発光装置を用いた撮像装置の一例を表す背面模式図である。 本発明の有機発光装置を用いた携帯機器の一例を模式的に表す斜視図である。 本発明の有機発光装置を用いた表示装置の他の例を表す正面模式図である。 本発明の有機発光素子を用いた照明装置の一例の構成を表す分解斜視図である。 本発明の有機発光素子を灯具に用いた自動車の一例を表す模式図である。

以下、本発明の有機発光素子及び有機発光装置について、実施形態を挙げて説明するが、本発明は係る実施形態に限定されるものではない。
本発明の有機発光素子は、基板と、該基板上に設けられ下部電極と、有機化合物層と、上部電極と、第一保護層と、第二保護層と、をこの順に有し、さらに、基板の裏面に第三保護層を有する。そして、第一保護層はスパッタ法又は化学蒸着（ＣＶＤ）法により、第二保護層と第三保護層とは原子堆積（ＡＬＤ）法により形成されている。
本発明の有機発光装置は、上記本発明の有機発光素子を画素として複数備え、互いに隣り合う有機発光素子間を電気的に分離する画素分離膜を備えている。尚、第一保護層及び第二保護層は、上記画素分離膜上に形成されている。

〔有機発光装置〕
図１に、本発明の有機発光装置の一実施形態の端部付近の部分断面模式図を、図２に、係る実施形態の平面模式図を示す。尚、図２においては、図１中の異方性導電フィルム（ＡＣＦ）１９とフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）２０の図示を省略する。

本発明の有機発光装置は、少なくとも基板１と、下部電極８と、有機化合物層９と、上部電極１０と、第一保護層１１と、第二保護層１２と、を当該順に有し、さらに、基板１の裏面（下部電極８を設けた側とは反対側）に、第三保護層１３を備えている。図１中、Ａで示される領域が１画素であり、１画素は一つの有機発光素子を備えている。本実施形態において、各有機発光素子の下部電極８は、画素毎に配置されたトランジスタ２に接続されている。

基板１は、透明であっても不透明であってもよい。また基板１として、石英、シリコンやガラス、合成樹脂等からなる絶縁性基板、又は表面に酸化ケイ素、窒化ケイ素等の絶縁層を形成した導電性基板或いは半導体基板を使用することができる。

基板１上には、各有機発光素子を駆動するためのトランジスタ２及びトランジスタ２を駆動するための信号配線３が形成されている。そしてトランジスタ２は、無機材料からなる第一絶縁層４に覆われている。また第一絶縁層４上には、トランジスタ２及び信号配線３による表面の凹凸を吸収、又は保護するために第二絶縁層５が形成されている。
第一絶縁層４及び第二絶縁層５の構成材料としては、接続しない配線との絶縁を確保できればよく、また、第二絶縁層５としては、下部電極８との導通を確保するためにコンタクトホール６を形成できれば良い。具体的には、ポリイミド等の樹脂、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ケイ素等が挙げられる。

第二絶縁層５上であって、図２に示される表示部３０内の各画素に相当する位置に下部電極８が形成されている。ここで、表示部３０とは、有機発光素子が複数配列された画像表示部分のことである。画素とは、画像を構成する最小単位である。

下部電極８は、本実施形態においては有機発光素子毎に形成され、第二絶縁層５を貫通して形成されるコンタクトホール６を介してトランジスタのソース又はドレインに電気的に接続されている。下部電極８は通常、陽極として用いられるため、構成材料としては、仕事関数がなるべく大きいものが良い。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、等の金属単体やこれらを含む混合物、或いはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。

これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、下部電極８は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。

尚、本実施形態では、トップエミッション型の有機発光装置であるため、下部電極８としては、光を透過せず、反射性の高い材料が好ましく用いられるが、ボトムエミッション型の有機発光装置の場合には、光透過性の高い材料を用いる。下部電極８を反射電極として用いる場合には、例えばクロム、アルミニウム、銀、銅、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらの合金、積層したものなどを用いることができる。また、透明電極として用いる場合には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛などの酸化物透明導電層などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。下部電極８の形成には、フォトリソグラフィ技術を用いることができる。

本実施形態の有機発光装置では、下部電極８の周縁部を覆うように画素分離膜７が形成されている。画素分離膜７の構成材料としては、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ケイ素等からなる無機系絶縁材料や、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を使用することができる。

有機発光装置において、高精細化により画素間隔が狭くなったり、画素サイズが狭くなったりした場合、画素分離膜７の凹凸における凹部の底面の幅も狭くなり、該画素分離膜７上に形成される第一保護層１１にボイドが生じやすくなる。係るボイドは第二保護層１２の応力によって亀裂に発展し、第二保護層１２にまで亀裂を生じる原因となる。係るボイドが生じる目安として、上記凹凸における凹部の底面の幅に対する凹部の深さの比が０．１２以上であることが挙げられる。図３を用いて詳細に説明する。
図３（ａ）は、図１における下部電極８周辺の拡大図であり、図３（ｂ）、（ｃ）は隣り合う下部電極８間の周辺の拡大図である。尚、図３においては、説明に必要な部材のみを示し、他の部材の図示を省略する。
図３（ａ）に示すように、下部電極８の露出面の幅をＷ、下部電極８の露出面から該下部電極８に隣接する画素分離膜７の頂部の高さまでをＨ、とする。また、図３（ｂ）に示すように、画素間における画素分離膜７の凹部の底部の幅をｗ、該底部を囲む画素分離膜７の凸部の頂部までの高さをｈとする。尚、図３（ｃ）に示すように、画素分離膜７の凹部の最深部の形状が、図３（ｂ）のように平坦ではない場合には、該最深部から、凸部の頂部までの高さｈ１の９５％をｈ２とし、該頂部からｈ２の深さの位置での幅を底面の幅ｗとする。
従来であれば、上記Ｈ／Ｗ、ｈ／ｗ、ｈ２／ｗのいずれかの値が０．１２以上である場合に、第一保護層１１及び第二保護層１２にボイドが生じやすいが、本発明においては、このような場合であっても亀裂が生じにくい。

図２に示されるように、表示部３０の外側には駆動回路領域３１を設けてもよい。さらにその外周に封止領域３２を形成してもよい。
基板１の一方の端部には、外部接続端子１８が設けられている。この外部接続端子１８は、第一絶縁層４及び第二絶縁層５が除去されている部分に形成されている。また外部接続端子１８は、信号配線３を介して不図示の領域でトランジスタ２のドレイン又はソースと電気的に接続されている。

有機化合物層９の具体的な構造として、例えば、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層の三層からなる三層構造が挙げられるが、これら以外に、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層などが適宜用いられる。よって、上記三層構造に限定されるものではなく、発光層のみの一層構造でもよく、三層構造以外の複数の層構造（二層構造、四層構造等）であってもよい。

有機化合物層９は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスを用いることができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。ここで、真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。

上部電極１０は、通常、陰極として用いられるため、構成材料としては仕事関数の小さなものがよい。例えばリチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体又はこれらを含む混合物が挙げられる。或いはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えばマグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム、銀−銅、亜鉛−銀等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。中でも銀を用いることが好ましく、銀の凝集を抑制するため、銀合金とすることがさらに好ましい。銀の凝集が抑制できれば、合金の比率は問わない。例えば、１：１であってよい。

尚、本実施形態においては、上部電極１０は、複数の有機発光素子に共通に連続して形成されている。本実施形態は、トップエミッション型の有機発光装置であるため、上部電極１０としては、光透過性の高い材料を用いられるが、ボトムエミッション型の場合には、光を透過せず、反射性の高い材料が好ましく用いられる。上部電極１０を透明電極として用いる場合には、ＩＴＯなどの導電性酸化物が好ましく、また、反射電極として用いる場合には、アルミニウムなどが好ましく用いられる。上部電極１０の形成方法としては、特に限定されないが、直流及び交流スパッタリング法などを用いると、膜のカバレッジがよく、抵抗を下げやすいためより好ましい。

第一保護層１１、第二保護層１２は、表示部全体を覆って形成されている。
第一保護層１１はスパッタ法又はＣＶＤ法で形成され、構成材料としては、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素等が挙げられる。またこれらの材料で形成される層を複数重ねた積層体も採用することができる。画素分離膜７の凹凸や基板上に異物が付着した可能性を考慮すると、凹凸や異物のカバレッジ性の高いＣＶＤ法で形成することが好ましい。

第二保護層１２及び第三保護層１３は、ＡＬＤ法により形成され、構成材料としては、好ましくは酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）である。本発明においては、基板１の裏面に、第二保護層１２と同様にＡＬＤ法によって形成された第三保護層１３を備えることによって、第二保護層１２で発生する応力が、該第三保護層１３によって打ち消される。よって、第一保護層１１にボイドが生じている場合においても、該ボイドが亀裂に拡大するおそれが低減され、該亀裂が第二保護層１２にまで及んで防湿性が損なわれるのが抑制される。
本発明においては、第二保護層１２の上にさらに、第四保護層（不図示）を設けてもよく、構成材料としては、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素等が挙げられる。
さらに、第四保護層の上部にＡＬＤ法により第五保護層（不図示）を、基板裏面の第三保護層の上に第六保護層（不図示）を積層してもよく、構成材料としては、酸化アルミニウム、ケイ素を含む材料などが挙げられる。

本実施形態においては、各有機発光素子の下部電極８がトランジスタ２のソース又はドレインに接続され、さらに、該トランジスタ２のドレイン又はソースが不図示の領域で信号配線３に接続されている。該信号配線３は、外部接続端子１８、ＡＣＦ１９によって、ＦＰＣ２０に接続されている。この接続形態の具体的な方法を以下に示す。

先ず、外部接続端子１８上にＡＣＦ１９を仮圧着する。仮圧着は低温圧着を行うとよい。次に、ＡＣＦ１９上の保護シートを除去し、ＦＰＣ２０を外部接続端子１８と位置合わせする。この時の位置合わせは、自動アライメントでもよい。位置合わせした後、加熱したヒーターヘッドをＦＰＣ２０上に当て、熱加圧することにより、外部接続端子１８とＦＰＣ２０との接合を完了する。

本実施形態においては、第二保護層１２上、第四保護層を設けた場合には該第四保護層上、の表示部３０に該当する領域には、平坦化層１４を介してカラーフィルタ１５が設けられ、さらに充填層１６を介してガラス板１７が貼り付けられている。

〔製造方法〕
本発明の有機発光素子の製造方法は、以下の工程を有している。
（１）下部電極８を有する基板１を形成する工程
（２）下部電極８の上に有機化合物層９を形成する工程
（３）有機化合物層９の上に上部電極１０を形成する工程
（４）上部電極１０の上にスパッタ法又はＣＶＤ法により第一保護層１１を形成する工程
（５）第一保護層１１の上にＡＬＤ法により第二保護層１２を形成する工程
（６）基板１の裏面に第三保護層１３をＡＬＤ法により形成する工程

また、本発明の有機発光装置の製造方法は、上記（１）の工程と（２）の工程との間に、画素分離膜７を形成する工程を有している。
本発明の製造方法において、上記（４）の工程は、基板１の主面を水平に保持して行う。尚、基板１の主面とは、電極８，１０、有機化合物層９が形成されている面である。水平とは、操作の誤差程度を含んでよい。また、（４）の工程は、基板毎に行う枚葉式が好ましい。
また、上記（５）及び（６）の工程は、基板１の主面が、水平面に対して角度を有する状態で行うことが好ましく、該主面が垂直方向に平行になるように、基板１を立てて行うのが好ましい。ＡＬＤ法で酸化アルミニウム膜を形成する場合、トリメチルアルミニウムで装置内を満たし、その後、水蒸気又はオゾンでトリメチルアルミニウムを酸化する。そのため、ＣＶＤ法のように発生源が点ではなく、空間全体で発生するため、（５）及び（６）の工程は、バッチ式での処理が可能であり、バッチ式で処理をした方が効率がよい。尚、（５）及び（６）の工程は同時に行うことが好ましい。

本発明においては、図１に示すように、光出射側にカラーフィルタ１５を設けてよく、その場合、第二保護層１２との間、或いは、第四保護層を設けた場合には第四保護層との間、に平坦化層１４を設けてもよい。平坦化層１４は、アクリル樹脂等で構成することができる。

〔製造装置〕
図４に、本発明の有機発光装置の製造装置の一例の構成を模式的に示す。

図中、１０１は仕込室、１０２は前処理室、１０３は第一搬送室、１０４は有機蒸着室、１０５はスパッタ室、１０６は反転室、１０７は第二搬送室、１０８は第一ＣＶＤ室、１０９は第一基板ストック室、１１０はＡＬＤ室、１１１は第二基板ストック室、１１２は第二ＣＶＤ室、１１３は取出し室である。
下部電極８及び／又は画素分離膜７まで形成された基板１を仕込室１０１に投入する。仕込室１０１は、基板１を複数枚投入できる。前処理室１０２は、UV処理、加熱処理、オゾン処理などの機能が設けられる。有機蒸着室１０４は、材料により蒸着室が複数に分かれている。第一搬送室１０３は、第一搬送室１０３に接する各部屋に基板１を搬入、搬出できる。また、第一搬送室１０３に接する不図示の基板ストック室を設けて、有機蒸着室１０４処理後の基板１をストックしてもよい。必要に応じて、スパッタ室１０５や反転室１０６に基板１を搬入する。スパッタ室１０５で、第一保護層１１を形成してもよい。また反転室１０６で基板１を反転し、第一ＣＶＤ室１０８に搬入してもよい。第一搬送室１０３から第二搬送室１０７へ繋げる部屋は、調圧ができてもよい。その後、基板１を第一基板ストック室１０９に搬入する。第一基板ストック室１０９には複数枚の基板が搬入される。そして、第一基板ストック室１０９に搬入された複数枚の基板１を、ＡＬＤ室１１０に、連続して搬入する。そして、搬入された複数枚の基板１は、ＡＬＤ室１１０で同時に処理が行われ、終了した基板１は、第二基板ストック室１１１へ連続して搬入する。次に、第二基板ストック室１１１から基板１を第二ＣＶＤ室１１２に搬入し、基板処理を行う。そして、取出し室１１３に基板１を搬入し、基板１を取り出すことができる。ＡＬＤ室１１０への基板搬入または、搬出を連続して行うことで、ＡＬＤ室１１０の基板搬入、搬出口を開ける時間を短くできるので、ＡＬＤ室１１０の温度変化を小さく抑えることができ、異物の発生を低下させることができる。

〔応用例〕
本発明の有機発光素子は照明装置や移動体の灯具として用いることができ、また、本発明の撮像装置や電子機器の表示部に用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、各種表示装置などにも用いることができる。表示装置としては、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。

また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。

次に、図１を参照しながら、本発明の有機発光装置に用いられるトランジスタ２について説明する。尚、トランジスタ以外のＭＩＭ（金属・絶縁膜・金属積層）素子などの他の能動素子も好ましく用いられる。トランジスタ２は、半導体層２ａ、ゲート電極２ｄを備え、これらは第一絶縁層４によって互いに絶縁されている。また、トランジスタ２は、電極２ｂ、２ｃを備えており、一方がソース、他方がドレインである。電極２ｂは不図示の領域で信号配線３に接続されており、電極２ｃはコンタクトホール６を介して下部電極８に接続されている。

また、トランジスタ２は、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板１の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）でもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。また、低温ポリシリコンで形成されているトランジスタや、Ｓｉ基板等の基板上に形成されたアクティブマトリクスドライバーであってもよい。基板上とは、その基板内ということもできる。

図１のトランジスタ２は、Ｓｉ基板等の基板１内に形成されていてもよい。ここで基板１内に形成されるとは、Ｓｉ基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板１内にトランジスタを有することは、基板１とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。基板１内にトランジスタを設けるか、ＴＦＴを用いるかは、表示部の大きさによって選択され、例えば０．５インチ程度の大きさであれば、Ｓｉ基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。

図５は、本発明の有機発光装置を表示パネルとして用いた表示装置の一例を表す模式図である。図５の表示装置２００は、上部カバー２０１と下部カバー２０９との間に、タッチパネル２０３、表示パネル２０５、フレーム２０６、回路基板２０７、バッテリー２０８を有している。タッチパネル２０３及び表示パネル２０５には、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２０２、２０４が接続されている。回路基板２０７にはトランジスタがプリントされている。バッテリー２０８は、表示装置が携帯機器でなければ設けなくてよいし、携帯機器であってもこの位置に設ける必要はない。

本発明の有機発光装置は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられてもよい。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してよい。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってよい。

図６は、上記撮像装置の一例を表す模式図である。図６の撮像装置３００は、ビューファインダ３０１、背面ディスプレイ３０２、筐体３０３、操作部３０４を有している。ビューファインダ３０１は、本発明の有機発光装置を有しており、撮像した画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してもよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。

撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。従って、本発明の有機発光装置は、応答速度が速く、撮像装置の表示部として好ましい。有機発光素子を用いた表示装置は、表示速度が求められる装置において、液晶表示装置よりも好適に用いることができる。

撮像装置３００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体３０３内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。

本発明の有機発光装置を用いた表示装置は、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタを有してよい。カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されてよい。

本発明の有機発光装置を用いた表示装置は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。

図７は、本発明の有機発光装置を表示部に用いた携帯機器の一例を表す模式図である。携帯機器４００は、表示部４０１と、操作部４０２と、筐体４０３とを有する。筐体４０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、が設けられており、操作部４０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部４０２は、指紋を認識してロックの解除等を行う生体認識部であってもよい。通信部を有する携帯機器は通信機器ということもできる。

図８は、本発明の有機発光装置を表示部に用いた表示装置の他の例を表す模式図である。図８（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタ等の表示装置である。表示装置５００は、額縁５０１と、表示部５０２と、額縁５０１と表示部５０２とを支える土台５０３とを有している。土台５０３は、図８（ａ）の形態に限られず、額縁５０１の下辺が土台を兼ねてもよい。また、額縁５０１及び表示部５０２は、曲がっていてもよく、その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。

図８（ｂ）は本発明の有機発光装置を表示部に用いた表示装置の他の例を表す模式図である。図８（ｂ）の表示装置６００は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置６００は、第一表示部６０１、第二表示部６０２、筐体６０３、屈曲点６０４を有する。第一表示部６０１と第二表示部６０２は本発明の有機発光素子であり、つなぎ目のない１枚で、屈曲点で分けることができる。第一表示部６０１、第二表示部６０２は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一及び第二表示部６０１、６０２とで一つの画像を表示してもよい。筐体６０３はフレキシブル基板である。

図９は、本発明の有機発光素子を光源として用いた照明装置の一例を表す模式図である。照明装置７００は、筐体７０１と、光源７０２と、回路基板７０３と、光学フィルム７０４と、光拡散部７０５と、を有している。光学フィルム７０４は光源７０２の演色性を向上させるフィルタでもよく、光源７０２の光出射側に配置される。光拡散部は、ライトアップ等、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。また、本実施形態の照明装置は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は、白、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置は本発明の有機発光素子に接続される、交流電圧を直流電圧に変換する電源回路を有している。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼とは色温度が５０００Ｋである。照明装置はカラーフィルタを有してもよい。

図１０は、本発明の有機発光素子を灯具として用いた移動体の一例である自動車を示す模式図である。自動車８００は、テールランプ８０１を有する。テールランプは灯具の一例である。テールランプは、自動車のブレーキ操作等を行った際に、テールランプが点灯する形態であってよい。テールランプは、有機発光素子を保護する保護部材を有してよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましい。ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。

自動車８００は、機体８０３、それに取り付けられている窓８０２を有してよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイとして、本発明の有機発光装置を用いても良い。この場合、有機発光装置が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。本発明の移動体は、自動車の他にも、船舶、ドローン、航空機等であってよい。移動体が有する灯具は、その位置を示すために発光する形態であってよい。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１に示される有機発光装置を以下の方法で製造した。
シリコン基板（基板１）上にトランジスタ２と、第一絶縁層４（膜厚：３００ｎｍ）と、第二絶縁層５（膜厚：１０００ｎｍ）と、をこの順で積層した。次に、フォトリソ工程によりコンタクトホール６を形成した。次に、第二絶縁層５上に、コンタクトホール６と電気的に接続するように、画素単位でアルミ（Ａｌ）膜とインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜とで形成される下部電極８を形成した。この時、下部電極８の膜厚を１５０ｎｍの膜厚とした。次に、フォトリソ工程により画素分離膜７を形成し、画素を形成する部分の周囲を酸化ケイ素（ＴＥＯＳ）からなる画素分離膜７で覆った。
画素分離膜７の図３（ｂ）で示す凸部の高さｈと凹部の幅ｗは、それぞれ、ｈ＝８０ｎｍとｗ＝３２０ｎｍ（ｈ／ｗ＝０．２５）とした。

画素分離膜７まで形成された基板１を、約５分間純水により洗浄した後、この基板１を約２００℃で２時間ベークすることで、脱水処理を行った。

次に、下部電極８にＵＶ／オゾン洗浄を施し、該下部電極８上に正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、からなる有機化合物層９を形成した。
有機化合物層９の具体的な形成方法を以下に説明する。先ず真空蒸着装置内に上記の基板１及び材料を取り付けた。次に、蒸着装置内の圧力を１×１０^-3Ｐａとしてから、下部電極８上にＮ，Ｎ’−α−ジナフチルベンジジン（α−ＮＰＤ）を成膜し、正孔輸送層を形成した。この時、正孔輸送層の膜厚を４０ｎｍとした。
次に、正孔輸送層上に、緑色発光するクマリン色素（クマリン−５４０）と、トリス［８−ヒドロキシキノリナート］アルミニウム（Ａｌｑ３）とを、クマリン色素とＡｌｑ３との体積比が１．０：９９．０となるように共蒸着することで発光層を形成した。この時、発光層の膜厚を３０ｎｍとした。

次に、下記式（１）に示される構造のフェナントロリン化合物を成膜し電子輸送層を形成した。この時、電子輸送層の膜厚を１０ｎｍとした。

次に、電子輸送層上に、炭酸セシウム（２．９体積％）と式（１）のフェナントロリン化合物とを、炭酸セシウムとフェナントロリン化合物との体積比が２．９：９７．１となるように共蒸着することで電子注入層を形成した。この時、電子注入層の膜厚を４０ｎｍとした。
次に、電子注入層まで成膜した基板１を、別のスパッタ装置へ移動させ、この電子注入層上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）をスパッタ法にて成膜し、上部電極１０を形成した。この時、上部電極１０の膜厚を６０ｎｍとした。

次に、外部取出し電極を除いた基板１の略全領域を覆うように第一保護層１１を形成した。具体的には、プラズマＣＶＤ法により、基板１の略全領域において、第二絶縁層５及び画素分離膜７を覆う第一保護層１１を形成した。
先ずプラズマＣＶＤ装置の高周波電極に対向する接地電極上に、基板１を挿入した。そして、基板を１１０℃に加熱し、ＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂ガス、Ｈ₂ガスをフローしながら、高周波電極と接地電極との間の反応空間圧力を制御した。次に、高周波電力を高周波電極に供給して窒化ケイ素からなる第一保護層１１を堆積形成した。この時、第一保護層１１の膜厚を約１．５μｍとした。

次に、第一保護層１１まで形成した基板１を、真空引きされたＡＬＤ法の堆積膜形成装置に挿入し、該基板１の主面、裏面がいずれも露出するように立てて載置し、基板を１２０℃に昇温させた。その後、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を導入し、一定時間圧力を一定に制御し、その後、トリメチルアルミニウムガスを排気した。次に酸素を導入し、圧力を一定に制御し、高周波電力を導入し酸素プラズマを一定時間発生させて、基板に付着したトリメチルアルミニウムを酸化させた。その後、酸素を排気した。これにより、一原子層の酸化アルミニウムを形成した。これを繰り返して、膜厚が１００ｎｍの第二保護層１２を形成した。また、この時、第三保護層１３を基板１の裏面ほぼ全域に膜厚１００ｎｍで形成した。

次に、外部接続端子１８とＦＰＣ２０との間に異方性導電フィルム１９を挟みこんだ後、外部接続端子１８とＦＰＣ２０との間を熱圧着した。
次に、第二保護層１２上に平坦化層１４を塗布にて形成し、その上にカラーフィルタ１５、さらに充填層１６を介してガラス板１７を貼り付けることにより、有機発光装置を得た。
上記に説明した方法により、同じ構成の有機発光装置を１０枚製造した。

製造した１０枚の有機発光装置を、６０℃・９０％ＲＨの環境に１０００時間放置することで、１０００時間耐久実験を行った。評価は６０℃・９０％ＲＨの環境に、それぞれ２５０時間、５００時間、１０００時間放置した時に有機発光装置を取出し、有機発光素子を発光させて該有機発光素子にダークスポットが発生するかどうかで評価した。結果を表１に示す。評価基準は以下の通りである。
○：ダークスポットなどの非点灯エリアが発生せず、正常に点灯した。
×：ダークスポットなどの非点灯エリアが発生した。

表１に示すように、本実施例の有機発光装置は、６０℃・９０％ＲＨの環境下で１０００時間さらされたとしても、ダークスポットが発生することなく正常に点灯した。よって、第一保護層１１及び第二保護層１２には、亀裂が発生していないことが分かった。

（実施例２）
第一保護層１１の膜厚を約１．２μｍとし、第二保護層１２上に第四保護層を設けた以外は、実施例１と同様の工程で、ｈ／ｗを変えて１０枚ずつ有機発光装置を作製し、実施例１と同様に、６０℃・９０％ＲＨの環境下で１０００時間耐久実験を行った。結果を表２に示す。尚、第四保護層は、次のようにして形成した。
第一保護層１１の形成工程と同様に、プラズマＣＶＤ装置の接地電極上に、第二保護層１２及び第三保護層１３まで形成した基板１を挿入した。次いで、基板１を１１０℃に加熱し、ＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂ガス、Ｈ₂ガス、ＮＨ₃ガスをフローしながら、高周波電極と接地電極との間の反応空間圧力を制御し、高周波電力を高周波電極に供給して窒化ケイ素からなる第四保護層を堆積形成した。この時、第四保護層の膜厚を約０．５μｍとした。

表２に示されるように、本実施例の有機発光装置は、６０℃・９０％ＲＨの環境下で１０００時間さらされたとしても、ダークスポットが発生することなく正常に点灯した。また本実施例の有機発光装置は、封止の不良は見られなかったので、第一保護層１１及び第二保護層１２に欠陥はなく、有機発光装置が正常に封止されていることがわかった。

（比較例１）
基板１の裏面に第三保護層１３を形成しない以外は、実施例２と同様の工程で、ｈ／ｗを変えて１０枚ずつ有機発光装置を作製し、実施例１，２と同様に評価した。結果を表３に示す。尚、基板１の裏面に第三保護層１３を形成しないため、第二保護層１２を形成する工程において、基板１をＡＬＤ法の堆積膜形成装置に挿入した際に、主面を水平に維持して露出させた状態で、サンプル台上に基板１を載置して第二保護層１２のみを形成した。

表３に示されるように、本比較例の有機発光装置は、６０℃・９０％ＲＨの環境下で１０００時間さらさすと、表示部周囲から点灯しない部分が広がり、正常に点灯しないものが生じた。ｈ／ｗが１．８９では、１０枚中７枚でダークスポットが発生し、ｈ／ｗを０．１２まで小さくしてもダークスポットは、１０枚中２枚発生した。また、さらにｈ／ｗが０．０９から０．１０においても、ダークスポットの発生率は改善するものの１０枚中１枚で発生した。

実施例１で作製した有機発光装置と、正常に点灯しなかった比較例１の有機発光装置の点灯しない部分の周囲を断面ＳＥＭ観察で比較したところ、比較例１の有機発光装置では、第二保護層１２に亀裂や、分断が観察された。これは、ｈ／ｗが０．１２より大きく、第一保護層１１の膜の成長が合わさる界面に発生したボイドから、第二保護層１２の応力によって亀裂が生じ、該亀裂が第二保護層１２にまで及んで該第二保護層１２に亀裂や分断が生じたものと考えられる。その結果、比較例１の有機発光装置では、第一保護層１１及び第二保護層１２による防湿能力が不十分で、係る保護層１１，１２から水分が侵入し、有機発光素子の周囲の画素分離膜７から非点灯エリアを発生させたものと考えられる。

以上のように、基板１の裏面に第三保護層１３を形成することにより、有機発光素子周囲のスルーホールや配線段差や画素分離膜７の段差で生じる第一保護層１１の成長界面のボイドにかかる第二保護層１２の応力を低減することができる。よって、第一保護層１１及び第二保護層１２に発生する亀裂を低減し、封止不良を大幅に減少させることができる。

（実施例３、比較例２）
画素分離膜７について、実施例１と同じく、ｈ＝８０ｎｍ、ｗ＝３２０ｎｍ（ｈ／ｗ＝０．２５）とする以外は、実施例２と同様にして、有機発光装置を１０枚作製し、実施例３とした。また、基板１の裏面に、第三保護層１３を形成する前に、第一保護層１１と同じ保護層を形成し、画素分離膜７について、ｈ＝８０ｎｍ、ｗ＝３２０ｎｍ（ｈ／ｗ＝０．２５）とする以外は、実施例２と同様にして、有機発光装置を１０枚作製し、比較例２とした。それぞれの有機発光装置を外観検査装置で異物検査を行った。

その結果、実施例３では欠陥が見つからなかったが、比較例２では、１０枚全体で１４２個の欠陥が見つかった。比較例２では、基板１の裏面にも第一保護層１１と同じ保護層を形成することで、異物が混入しやすく、異物による欠陥が生じやすいと考えられる。

１：基板、７：画素分離膜、８：下部電極、９：有機化合物層、１０：上部電極、１１：第一保護層、１２：第二保護層、１３：第三保護層

Claims (16)

1. 基板上に、下部電極と、有機化合物層と、上部電極と、スパッタ法又は化学蒸着法により形成された第一保護層と、原子堆積法によって形成された第二保護層と、をこの順に有する有機発光素子であって、
   前記基板の、前記下部電極を形成した側とは反対側に、原子堆積法によって形成された第三保護層を有することを特徴とする有機発光素子。
2. 前記第一保護層は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記第二保護層及び前記第三保護層は、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機発光素子。
4. 前記第二保護層の上にさらに、第四保護層を有す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発光素子。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する光源と、前記光源から発せられた光を透過する光拡散部又は光学フィルムと、を有することを特徴とする照明装置。
6. 機体と、前記機体に設けられた灯具とを有する移動体であって、前記灯具は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機発光素子であることを特徴とする移動体。
7. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機発光素子を複数備え、互いに隣り合う前記有機発光素子間を電気的に分離する画素分離膜を備え、前記画素分離膜の上に前記第一保護層及び第二保護層が形成されていることを特徴とする有機発光装置。
8. 前記有機発光素子間における前記画素分離膜の凹部の底部の幅をｗ、前記底部から該底部を囲む前記画素分離膜の凸部の頂部までの高さをｈとした時、ｈ／ｗが０．１２以上であることを特徴とする請求項７に記載の有機発光装置。
9. 前記下部電極の露出面の幅をＷ、前記下部電極の露出面から前記下部電極に隣接する前記画素分離膜の頂部までの高さをＨとした時、Ｈ／Ｗが０．１２以上であることを特徴とする請求項７に記載の有機発光装置。
10. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子で撮像された画像を表示する表示部と、を有する撮像装置であって、前記表示部は、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部であり、前記表示部が、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の有機発光装置を有することを特徴とする撮像装置。
11. 請求項７乃至９のいずれか一項に記載の有機発光装置を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
12. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機発光素子の製造方法であって、
    前記下部電極を有する基板を形成する工程と、
    前記下部電極の上に前記有機化合物層を形成する工程と、
    前記有機化合物層の上に前記上部電極を形成する工程と、
    前記上部電極の上にスパッタ法又は化学蒸着法により前記第一保護層を形成する工程と、
    前記第一保護層の上に原子堆積法により前記第二保護層を形成する工程と、
    前記基板の、前記下部電極を形成した側とは反対側に、前記第三保護層を原子堆積法により形成する工程と、を有することを特徴とする有機発光素子の製造方法。
13. 前記第一保護層を形成する工程は、前記基板の主面を水平に保持して行い、前記第二保護層及び前記第三保護層を形成する工程は、前記基板の主面を水平面に対して角度を有する状態で行うことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子の製造方法。
14. 請求項７乃至９のいずれか一項に記載の有機発光装置の製造方法であって、
    前記下部電極を有する基板を形成する工程と、
    隣り合う前記下部電極間に前記画素分離膜を形成する工程と、
    前記下部電極の上に前記有機化合物層を形成する工程と、
    前記有機化合物層の上に前記上部電極を形成する工程と、
    前記上部電極の上にスパッタ法又は化学蒸着法により前記第一保護層を形成する工程と、
    前記第一保護層の上に原子堆積法により前記第二保護層を形成する工程と、
    前記基板の、前記下部電極を形成した側とは反対側に、前記第三保護層を原子堆積法により形成する工程と、を有することを特徴とする有機発光装置の製造方法。
15. 前記第一保護層を形成する工程は、前記基板の主面を水平に保持して行い、前記第二保護層及び前記第三保護層を形成する工程は、前記基板の主面を水平面に対して角度を有する状態で行うことを特徴とする請求項１４に記載の有機発光装置の製造方法。
16. 前記第一保護層を形成する工程は１枚の前記基板に対して枚葉式で行い、前記第二保護層及び第三保護層を形成する工程は複数の前記基板に対してバッチ式で行うことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の有機発光装置の製造方法。

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