JP4600857B2

JP4600857B2 - 有機ｅｌ素子の製造方法および有機ｅｌ素子

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Publication number: JP4600857B2
Application number: JP2000328673A
Authority: JP
Inventors: 圭介渡辺; 和司杉浦; 学山谷; 恵青山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: JP2002134268A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬディスプレイパネルに用いられる有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の製造方法に関するものであり、さらに詳細には、水分や有機溶媒成分が吸着することを防止するとともに、水分や有機溶媒成分がガス化して、放出されることを効果的に防止することができ、平坦化のための有機層との密着性に優れたパッシベーション層を備え、耐久性が向上した有機ＥＬ素子を高い生産性をもって、製造することができる有機ＥＬ素子の製造方法に関するものであり、その方法によって製造された有機ＥＬ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、占有面積を減少させるという観点から、フラットディスプレイパネルへの要求が高まっている。
【０００３】
現在のところ、フラットディスプレイパネルとしては、液晶ディスプレイパネルが広く用いられているが、最近では、軽量で、バックライトを必要としないエレクトロルミネッセント素子（以下、「ＥＬ素子」という。）を用いたデバイスが注目を集めている。
【０００４】
ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子とに分類され、無機ＥＬ素子は、たとえば、ＺｎＳに微量のＭｎなどを添加するなど、発光層に無機物を用いたもので、分散型と薄膜型に分類されるが、いずれも、蛍光体中の電子が高電界下で、加速されて、発光中心に衝突して、励起される現象を利用しており、現在、実用化されている無機ＥＬ素子は、交流で動作するものが多く、輝度は電圧と周波数に依存する。
【０００５】
また、有機ＥＬ素子は、外部から、電子とホール（正孔）を注入し、それらの再結合エネルギーによって、発光中心を励起するもので、一般に、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）などよりなるホール（正孔）注入電極と、ホール注入電極上に成膜されたトリフェニルジアミンなどを含むホール（正孔）輸送層と、ホール輸送層上に積層されたアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ_３）などの蛍光物質を含む有機発光層と、マグネシウムなどの仕事関数の小さな金属電極（電子注入電極）とを基本構成として有している。
【０００６】
無機ＥＬ素子が、駆動のために、比較的高電圧を必要とするのに対し、有機ＥＬ素子は、１０ボルト前後の低電圧によって、数百ないし数万ｃｄ／ｍ^２というきわめて高い輝度が得られるという特徴を有しており、ＥＬ素子のうちでは、有機ＥＬ素子が主流となっている。
【０００７】
しかしながら、有機ＥＬ素子においては、水分や有機溶媒成分が吸着することによって、たとえば、発光素子中に、黒い斑点状のダークスポットが発生し、発生したダークスポットが成長して、有機ＥＬ素子の寿命を低下させるという問題があった。
【０００８】
また、有機ＥＬ素子においては、基板上に、カラーフィルターなどを形成すると、段差が生じ、その上に、透明電極および補助配線を形成した場合には、透明電極および補助配線が切断されるおそれがあるため、平坦化のための有機層を設け、有機層上に、ＩＴＯ電極などを形成するように構成されているが、ディスプレイ駆動時に発生する熱などにより、有機層中の水分や有機溶媒成分が揮発し、ガスとして放出されるため、発光素子機能が劣化し、信頼性が低下するという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
かかる問題を解決するため、たとえば、特開平１０−３１２８８６号公報は、有機ＥＬ素子に、水分や有機溶媒成分が吸着することを防止するとともに、有機ＥＬ素子に形成されたフォトレジスト層中の水分や有機溶媒成分が、ガスとして放出されて、発光素子機能が劣化することを防止するため、ＣＶＤ法により、フォトレジスト層上に、保護層を形成した有機ＥＬ素子を開示している。
【００１０】
しかしながら、ＣＶＤ法によって形成された保護層は、有機層との密着性がきわめて悪いため、その後の熱処理などの工程で、しばしば膜剥離が生じ、信頼性が低く、歩留まりが悪いだけでなく、耐久性が低いという問題があった。
【００１１】
一方、特開平１１−２６０５６２号公報は、カラーフィルター層上に、有機層が積層され、さらに、有機層上に、酸化シリコンを含有した保護層が形成された有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬカラーディスプレイを開示している。
【００１２】
しかしながら、酸化シリコンは吸湿性が高いため、吸収された水分がガスとして放出されやすく、経時的に、発光素子機能を劣化させ、耐久性が低いという問題があった。
【００１３】
したがって、本発明は、水分や有機溶媒成分が吸着することを防止するとともに、水分や有機溶媒成分がガス化して、放出されることを効果的に防止することができ、平坦化のための有機層との密着性に優れたパッシベーション層を備え、かつ、耐久性が向上した有機ＥＬ素子を高い生産性をもって、製造することができる有機ＥＬ素子の製造方法およびその方法によって製造された有機ＥＬ素子を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、基板上に、有機材料または有機溶剤を含有する平坦化層を形成し、次いで、プラズマＣＶＤ法によって、窒化シリコンを含有する２層のパッシベーション層を形成して、有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記２層のパッシベーション層のうち、１層目のパッシベーション層の形成後、２層目のパッシベーション層の形成前に、前記１層目のパッシベーション層に洗浄処理、加熱処理、脱水処理および乾燥処理を施すことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法によって達成される。
本発明の前記目的はまた、基板上に、有機材料または有機溶剤を含有する平坦化層を形成し、次いで、プラズマＣＶＤ法によって、窒化シリコンを含有する２層のパッシベーション層を形成して、有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記２層のパッシベーション層のうち、１層目のパッシベーション層の形成後、２層目のパッシベーション層の形成前に、前記１層目のパッシベーション層に洗浄処理、加熱処理、脱水処理および乾燥処理を施すことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法によって製造された有機ＥＬ素子によって達成される。
【００１５】
酸化シリコンとは異なって、窒化シリコンは吸湿性がなく、したがって、本発明によれば、水分や有機溶媒成分が吸着することを防止することができるから、水分や有機溶媒成分がガス化し、放出されて、有機ＥＬ素子の発光素子機能が低下することを効果的に防止することが可能になる。
【００１６】
また、窒化シリコンはガス透過性がきわめて低いため、ディスプレイ駆動によって生じる熱により、水分や有機溶媒成分が、ガス化しても、封じ込めることができ、したがって、水分や有機溶媒成分がガス化し、放出されて、有機ＥＬ素子の発光素子機能が低下することを効果的に防止することが可能になる。
【００１７】
さらに、プラスチック基板を用いた場合には、基板からガスが放出されることがあり得るが、本発明によれば、プラスチック基板から放出されたガスも封じ込めることができ、プラスチック基板から放出されたガスによって、発光素子機能が低下することを効果的に防止することが可能になる。
【００１８】
本発明の好ましい実施態様においては、有機ＥＬ素子は、さらに、平坦化層を備え、前記パッシベーション層が、前記平坦化層と前記電極との間に形成されている。
【００１９】
窒化シリコンはガス透過性がきわめて低いため、本発明の好ましい実施態様によれば、平坦化層に含まれている水分や有機溶媒成分が、ディスプレイ駆動によって生じる熱により、ガス化しても、封じ込めることができ、したがって、水分や有機溶媒成分がガス化し、放出されて、有機ＥＬ素子の発光素子機能が低下することを効果的に防止することが可能になる。
【００２０】
さらに、窒化シリコンは、平坦化層と良好に密着するから、本発明の好ましい実施態様によれば、有機ＥＬ素子、したがって、有機ＥＬディスプレイパネルの生産性および耐久性を向上させることが可能になる。
【００２１】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記平坦化層が、有機材料または有機溶剤を含有している。
【００２２】
本発明の前記目的はまた、それぞれ、基板と、窒化シリコンを含有する少なくとも一層のパッシベーション層と、電極を備えた複数の有機ＥＬ素子を備え、前記複数の有機ＥＬ素子が独立して、制御が可能に、分割されたことを特徴とする有機ＥＬディスプレイパネルによって達成される。
【００２３】
本発明の好ましい実施態様においては、さらに、有機ＥＬ素子の各々が、平坦化層を備え、前記パッシベーション層が、前記平坦化層と前記電極との間に形成されている。
【００２４】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記平坦化層が、有機材料または有機溶剤を含有している。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明において、窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、ＣＶＤ法、スパッタリング法などによって成膜することができるが、異物であるパーティクルを被覆し、パーティクルが欠陥となることを防止する観点からは、ＣＶＤ法、とくに、プラズマＣＶＤ法によって成膜することが好ましい。
【００２６】
本発明において、プラズマＣＶＤ装置としては、平行平板方式、ＥＣＲ方式、ＩＣＰ方式、ヘリコン波プラズマ方式などのいずれをも使用することができ、装置コストの観点からは、平行平板方式が好ましいが、膜の緻密化など、膜質のコントロールが容易で、また、スパッタエッチングの効果の利用が可能である点からは、ＥＣＲプラズマ方式の方が好ましく、使用される。
【００２７】
本発明において、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いる場合には、基板温度が、５０ないし２００℃、成膜圧力が、１００ないし８００パスカル、成膜パワーが、６インチウエハーに対して、０．８Ｗ／ｃｍ^２ないし３Ｗ／ｃｍ^２の範囲にあることが好ましい。成膜速度は、遅い方が、膜の緻密性が向上するため、パッシベーション層としての効果は向上するが、その一方で、生産性が悪くなるため、成膜速度は、１００ｎｍ／分ないし１０００ｎｍ／分が好ましい。これらの範囲外では、窒化シリコンの緻密性が悪くなり、パッシベーション膜としての効果が低下し、好ましくない。
【００２８】
プラズマＣＶＤの材料ガスとしては、通常、ＳｉＨ_４、Ｎ_２、ＮＨ_３が用いられるが、ＮＨ_３は膜質の制御のために用いられるものであり、ＮＨ_３を用いることは必ずしも必要ではない。
本発明において、窒化シリコンを含有するパッシベーション層を、スパッタリング法によって成膜する場合には、とくに、ＲＦ電源を用いた高周波スパッタリング法によって、成膜することが好ましい。ＲＦ電源を用いた高周波スパッタリングの電力は１０ないし１００Ｗ／平方センチメートルの範囲が好ましく、周波数は１３．５６ＭＨｚ、成膜速度は５ないし５０ｎｍ／分、成膜中の圧力は０．１ないし１．０パスカルであることが好ましい。
【００２９】
本発明において、窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、６３２ｎｍの波長における屈折率が１．８ないし２．２の範囲にあることが好ましく、６３２ｎｍの波長における屈折率が１．９ないし２．１の範囲にあると、さらに好ましい。窒化シリコンを含有するパッシベーション層の６３２ｎｍの波長における屈折率が、１．８未満でも、２．２を越えていても、パッシベーション層に数多くの欠陥が生じ、好ましくない。
【００３０】
本発明において、パッシベーション層に含有される窒化シリコンＳｉＮｘのｘが０．５ないし１．５の範囲にあることが好ましく、ｘが０．８ないし１．３の範囲にあると、さらに好ましい。ｘが０．５未満でも、１．５を越えていても、パッシベーション層の吸湿性が増大し、好ましくない。
【００３１】
本発明において、窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、１０ないし３０原子％の水素を含有していることが好ましく、２０ないし３０原子％の水素を含有しているとさらに好ましい。窒化シリコンを含有するパッシベーション層の水素含有量が、１０原子％未満では、平坦化のための有機層との密着性が低下し、一方、３０原子％を越えると、パッシベーション層の緻密性が低下し、好ましくない。
【００３２】
窒化シリコンを含有するパッシベーション層中の水素含有量は、窒化シリコンを含有するパッシベーション層を成膜する際に用いる材料ガスに水素ガスを添加することによって、増大させることができ、成膜温度を上昇させることによって、減少させ、低下させることによって、増大させることができる。また、窒化シリコンを含有するパッシベーション層を成膜する際に、材料ガスの流量を低下させて、成膜レートを低下させると、水素含有量は減少し、材料ガスの流量を増大させて、成膜レートを増大させることによって、水素含有量を増大させることができ、平行平板型プラズマＣＶＤ装置によって、窒化シリコンを含有するパッシベーション層を成膜するときは、上部電極のパワーと下部電極のパワーの比を大きくすることによって、水素含有量を増大させ、小さくすることによって、水素含有量を減少させることができる。
【００３３】
本発明において、窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、不純物として、０．５重量％以下のＣ、Ａｒなどを含んでいてもよい。
【００３４】
本発明において、窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、２ないし５０ｎｍの平均表面粗さ（Ｒａ）を有していることが好ましく、１０ないし５０ｎｍの最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）を有していることが好ましい。
【００３５】
また、本発明において、窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、有機発光層から発せられた光の８０％以上を透過する透過率を有していることが好ましい。
【００３６】
本発明において、窒化シリコンを含有するパッシベーション層の厚さはとくに限定されるものではないが、５ないし５０ｎｍ、とくに１０ないし３０ｎｍであることが好ましい。
【００３７】
本発明において、パッシベーション層が１層であるときは、ごみなどの異物が含まれた場合に、異物が除去されて、膜の欠陥を生じさせることがあるので、パッシベーション層は、２層構造を有していることが好ましい。
【００３８】
本発明において、基板が有機発光層から発せられた光を取り出す側に位置しているときは、基板は透明でなければならないが、基板が有機発光層から発せられた光を取り出す側に位置していないときは、半透明であっても、不透明であってもよい。
【００３９】
本発明において、基板の材質はとくに限定されるものではなく、積層される電極の材質によって、適宜選択することができる。
【００４０】
透明な基板を形成するために好ましく使用することのできる材料としては、ガラスが挙げられ、ガラスのうち、とくに、無アルカリガラスが好ましく使用される。
【００４１】
また、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエーテルスルホンなどの透明プラスチックや、これらの上に、無機材料からなるパッシベーション膜を形成したものも、本発明の基板として、使用することができる。
【００４２】
基板が透明であることを要しない場合には、ガラスや前記透明樹脂に加えて、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアリールエーテルニトリルなどの比較的耐熱性の高い樹脂、石英、アルミナなどのセラミック、ステンレスなどの金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものなどが、基板として、好ましく使用することができる。
【００４３】
本発明において、有機ＥＬ素子は、基板上に、カラーフィルター層を備えている。
【００４４】
カラーフィルター層は、フォトリソグラフィプロセスによって形成しても、蒸着プロセスによって形成してもよい。
【００４５】
カラーフィルター層を、フォトリソグラフィプロセスによって形成する場合には、公知の方法および材料を使用することができる。
【００４６】
有機ＥＬ素子を薄層化し、製造コストを低減させる観点からは、顔料および／または有機染料を蒸着して、カラーフィルター層を形成することが好ましい。
【００４７】
蒸着によって、カラーフィルター層を形成する場合、顔料としては、無機顔料および有機顔料のいずれをも使用可能であり、無機顔料としては、たとえば、金属の複合酸化物などを用いることができ、無機顔料と有機顔料の混合物を使用することもできる。
【００４８】
顔料および有機染料のうちでは、カラーバリエーションの多さから、有機顔料および有機染料が好ましく使用され、有機顔料および有機染料のうちでも、有機顔料は、耐熱性があり、有機溶媒や水に溶解しないため、とくに好ましい。
【００４９】
カラーフィルター層は、顔料および有機染料を共蒸着して、形成することができる。
【００５０】
好ましくは、カラーフィルター層は、２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を蒸着して形成される。２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を蒸着して、カラーフィルター層を形成する場合には、２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を組み合わせることによって、所望の光透過特性を有するカラーフィルター層を形成することが可能になり、緑色のフィルター層など、単一の顔料または有機染料を蒸着したときには、所望の光透過特性を有するカラーフィルター層を形成することが困難なときにも、所望の光透過特性を有するカラーフィルター層を形成することが可能になる。
【００５１】
２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を蒸着して、カラーフィルター層を形成する場合には、顔料および／または有機染料を含む各ボートを個別に温度制御して、２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を共蒸着して、カラーフィルター層を形成することが好ましい。２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を共蒸着する場合には、同時に蒸着をすることができるから、２以上の蒸着膜を積層する場合に比し、作業時間を短縮することが可能になり、また、２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を混合して、蒸着する場合に比し、それぞれの顔料および／または有機染料の蒸気圧が大きく異なっていても、所望のように、２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を含むカラーフィルター層を形成することが可能になる。
【００５２】
２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を蒸着して、カラーフィルター層を形成する場合には、２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を、それぞれ、蒸着して形成した２以上の蒸着層を積層して、カラーフィルター層を形成することができる。２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を共蒸着して、カラーフィルター層を形成する場合には、それぞれの添加量を正確に制御することが必要不可欠で、操作が煩雑であるが、２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を、それぞれ、蒸着して形成した２以上の蒸着層を積層して、カラーフィルター層を形成する場合には、簡易に、所望の光透過特性を有するカラーフィルター層を形成することが可能になるだけでなく、それぞれの顔料および／または有機染料の蒸気圧が大きく異なっていても、所望の光透過特性を有するカラーフィルター層を形成することが可能になる。
【００５３】
２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を、それぞれ、蒸着して形成した２以上の蒸着層を積層して、カラーフィルター層を形成する場合、各蒸着層を、２種類以上の顔料および／または２種類以上の有機染料を共蒸着して形成することもできる。
【００５４】
カラーフィルター層は、メタルマスク、シャドウマスクなどのマスクを用い、顔料および／または有機染料をマスク蒸着して形成されることが好ましい。顔料および／または有機染料をマスク蒸着することによって、カラーフィルター層を形成する場合には、所望のパターンで、カラーフィルター層を形成することが可能になる。
【００５５】
さらに、メタルマスク、シャドウマスクなどのマスクを用い、顔料および／または有機染料が、メタルマスク、シャドウマスクなどのマスクと基板面などの被蒸着面との隙間から、基板面などの被蒸着面に回り込むように、蒸着することによって、カラーフィルター層と、カラーフィルター層が形成されていない領域との境界部分に形成される壁の角度を数度の範囲に抑制することができ、したがって、カラーフィルター層上に形成される透明電極および補助配線が切断されるおそれを確実に防止することが可能になる。
【００５６】
顔料および／または有機染料を蒸着する条件はとくに限定されるものではないが、１×１０^−４パスカル以下で、蒸着速度を０．０１ないし１ｎｍ／秒程度とすることが好ましい。
【００５７】
蒸着によって、カラーフィルター層を形成する際に用いられる有機顔料および有機染料としては公知の材料を使用することができ、たとえば、赤色用の有機顔料および有機染料としては、ジケトピロロピロール系、アンスラキノン系、キナクリドン系、ペリレン系、アゾ系、ベンズイミダゾロン系などが挙げられ、緑色用の有機顔料および有機染料としては、ハロゲン化銅フタロシアニン系、アンスラキノン系などが挙げられ、青色用の有機顔料および有機染料としては、銅フタロシアニン系、インダントロン系などが挙げられる。また、混色用の黄色用の有機顔料および有機染料としては、イソインドリン系、イソインドリノン系、キノフタロン系、ジスアゾ系などが、紫色用の有機顔料および有機染料としては、ジオキサジン系、アンスラキノン系などが挙げられる。
【００５８】
これらの有機顔料および有機染料の中で、赤色フィルター層を形成するためには、アゾ系の有機顔料または有機染料が好ましく用いられ、青フィルター層を形成するためには、銅フタロシアニン系の有機顔料または有機染料が好ましく用いられる。また、緑赤色フィルター層は、銅フタロシアニン系の有機顔料もしくは有機染料の蒸着層と、ジスアゾ系の有機顔料もしくは有機染料の蒸着層とを積層して形成し、または、銅フタロシアニン系の有機顔料または有機染料とジスアゾ系の有機顔料もしくは有機染料を混合して形成することが好ましい。
【００５９】
カラーフィルター層を蒸着によって形成する場合、カラーフィルター層は厚いほど、色度が向上し、薄すぎると、カラーフィルター層としての機能が低下するが、厚くなりすぎると、顔料の結晶が析出したり、カラーフィルター層にひび割れが生じるため、一般に１．５μｍ以下であることが好ましい。具体的には、カラーフィルター層の好ましい厚さは、色によって異なり、赤色フィルター層は、４００ないし１５０００オングストロームの厚さを有していることが好ましく、緑色フィルター層は、２００ないし１００００オングストロームの青色蒸着層と１０００ないし２０００オングストロームの青色蒸着層とを積層した厚さを有していることが好ましく、青色フィルター層は、４００ないし１５０００オングストロームの厚さを有していることが好ましい。これら赤色フィルター層、緑色フィルター層および青色フィルター層の厚さは、要求される光学特性に応じて、変化させることができる。
【００６０】
カラーフィルター層を、フォトリソグラフィプロセスによって、形成する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色によって、厚さが大きく異なることがあるため、カラーフィルター層上に、直接、電極および補助配線を形成するときは、カラーフィルター層上に形成された透明電極および補助配線が切断されるおそれがあり、所望のように、配線をして、有機ＥＬディスプレイパネルとして、機能させることが困難になる場合がある。したがって、本発明において、カラーフィルター層を、フォトリソグラフィプロセスによって、形成する場合には、有機ＥＬ素子は、カラーフィルター層上に、厚さの違いを補償する平坦化層を有している。
【００６１】
本発明において、平坦化層を形成する材料は、とくに限定されるものではなく、たとえば、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、環状オレフィン系樹脂、シロキサン、アルコキシシラン加水重合体、無機材料などが、好ましく使用される。
【００６２】
本発明において、平坦化層を設けた場合には、本発明にかかる窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、平坦化層の表面に形成される。
【００６３】
一方、カラーフィルター層を、蒸着によって形成したときは、薄層化が可能であるため、カラーフィルター層の表面に、平坦化層は形成されず、本発明にかかる窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、カラーフィルター層の表面に形成される。
【００６４】
本発明において、カラーフィルター層の電極側に、有機発光層からの発光光を所定の波長の光に変換する蛍光変換層を設けることができる。
【００６５】
フォトリソグラフィプロセスによって形成されたカラーフィルター層の電極側に、蛍光変換層を設ける場合には、平坦化層は、蛍光変換層の表面に形成され、本発明にかかる窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、蛍光変換層上に形成された平坦化層の表面に形成される。
【００６６】
これに対して、蒸着によって形成されたカラーフィルター層の電極側に、蛍光変換層を設ける場合には、本発明にかかる窒化シリコンを含有するパッシベーション層は、蛍光変換層および／またはカラーフィルター層の表面に形成される。
【００６７】
蛍光変換層は、有機発光層から入射した光によって、励起され、入射光とは異なる波長の光を生成して、放出する蛍光物質を含んでいる。蛍光物質は、そのエネルギー順位で決定される波長の光を放出する物質であり、蛍光変換層に含まれる蛍光物質としては、赤色、緑色、青色などの光の三原色に対応する蛍光を発する化合物が好ましく使用される。蛍光物質は、短波長の光を長波長の光に変換することができるため、青色の発光光を赤色、緑色、黄色の光に変換させることによって、任意の色（波長）の光を生成することができる。
【００６８】
本発明において、蛍光変換層に好ましく使用することのできる蛍光物質の例としては、たとえば、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示されているキナクリドン、ルブレン、スチリル系色素などおよびクマリン、ルモゲンなどの化合物から選択される少なくとも１種の化合物を挙げることができる。また、下式の構造を有するトリス（８−キノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とする金属錯体、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体などの蛍光物質も、蛍光変換層に好ましく使用することができる。さらには、特開平８−１２６００号公報に開示されたフェニルアントラセン誘導体や特開平８−１２９６９号に開示されたテトラアリールエテン誘導体なども、蛍光変換層用の蛍光物質として使用することができる。
【００６９】
【化１】

【００７０】
本発明において、蛍光変換層を設ける場合、蛍光変換層の膜厚は、２０００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍないし６００ｎｍ程度がとくに好ましい。
【００７１】
本発明において、蛍光変換層は、フォトリソグラフィプロセスによって形成しても、蒸着プロセスによって形成してもよい。
【００７２】
蛍光変換層を、フォトリソグラフィプロセスによって形成する場合には、公知の方法および材料を使用することができる。
【００７３】
有機ＥＬ素子を薄層化し、製造コストを低減させる観点からは、蛍光物質を蒸着して、蛍光変換層を形成することが好ましい。
【００７４】
本発明において、蒸着によって、蛍光変換層を形成する場合には、蛍光変換層は、２種類以上の蛍光物質を蒸着して、形成されていてもよい。
【００７５】
本発明において、２種類以上の蛍光物質を蒸着して、蛍光変換層を形成する場合には、蛍光物質を含む各ボートを個別に温度制御して、２種類以上の蛍光物質を共蒸着して、蛍光変換層を形成することが好ましい。２種類以上の蛍光物質を共蒸着する場合には、同時に蒸着をすることができるから、２以上の蒸着膜を積層する場合に比し、作業時間を短縮することが可能になり、また、２種類以上の蛍光物質を混合して、蒸着する場合に比し、それぞれの蛍光物質の蒸気圧が大きく異なっていても、所望のように、２種類以上の蛍光物質を含む蛍光変換層を形成することが可能になる。
【００７６】
本発明において、２種類以上の蛍光物質を用いて、蒸着によって、蛍光変換層を形成する場合には、２種類以上の蛍光物質を、それぞれ、蒸着して形成した２以上の蒸着層を積層して、蛍光変換層を形成することができる。２種類以上の蛍光物質を共蒸着して、蛍光変換層を形成する場合には、それぞれの添加量を正確に制御することが必要不可欠で、操作が煩雑であるが、２種類以上の蛍光物質を、それぞれ、蒸着して形成した２以上の蒸着層を積層して、蛍光変換層を形成する場合には、簡易に、所望の波長変換特性を有する蛍光変換層を形成することが可能になるだけでなく、それぞれの蛍光物質の蒸気圧が大きく異なっていても、所望の波長変換特性を有する蛍光変換層を形成することが可能になる。
【００７７】
また、本発明において、２種類以上の蛍光物質を、それぞれ、蒸着して形成した２以上の蒸着層を積層して、蛍光変換層を形成する場合、各蒸着層を、２種類以上の蛍光物質を共蒸着して形成することもできる。
【００７８】
本発明において、蛍光物質を蒸着する条件は、とくに限定されるものではないが、１×１０^−４パスカル以下で、蒸着速度を０．０１ないし１ｎｍ／秒程度とすることが好ましい。
【００７９】
本発明にかかる有機ＥＬ素子は、少なくとも一方が透明な２つの電極の間に、少なくとも一層の有機発光層を備え、有機発光層は、少なくとも発光機能に関与する１種または２種の化合物を含んでいる。
【００８０】
本発明にかかる有機ＥＬ素子において、少なくとも一層の有機発光層から発せられる光の波長はとくに限定されるものではないが、好ましくは、少なくとも一層の有機発光層が、少なくとも３８０ないし７８０ｎｍの連続した発光スペクトルを有する白色発光を発するように構成されている。
【００８１】
本発明において、少なくとも一層の有機発光層が、４３０ｎｍないし６５０ｎｍ以下の連続した発光スペクトルを有する白色発光を発するように構成されていると、とくに好ましい。
【００８２】
本発明において、有機発光層は、ホール輸送性化合物もしくは電子輸送性化合物またはこれらの混合物であるホスト物質を含み、ホール（正孔）および電子の注入機能、ホールおよび電子の輸送機能ならびにホールおよび電子の再結合により、励起子を生成させる機能を有しており、電子的に比較的ニュートラルな化合物を含んでいることが好ましい。
【００８３】
有機発光層のホスト物質として用いられるホール輸送性化合物としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体が挙げられ、さらに、トリフェニルジアミン誘導体が好ましく使用できる。
【００８４】
トリフェニルジアミン誘導体の例としては、テトラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミンないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）がとくに好ましい。
【００８５】
テトラアリールベンジシン化合物（ＴＤＰ）の好ましい具体例は、以下のとおりである。
【００８６】
【化２】

【００８７】
【化３】

【００８８】
【化４】

【００８９】
有機発光層のホスト物質として用いられる電子輸送性化合物としては、キノリン誘導体が好ましく使用することができ、さらには、８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする金属錯体、とくに、下式の構造を有するトリス（８−キノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）が好ましく使用される。また、フェニルアントラセン誘導体やテトラアリールエテン誘導体も、電子輸送性化合物として使用することができる。
【００９０】
【化５】

本発明において、有機発光層は、ホール輸送性化合物もしくは電子輸送性化合物またはこれらの混合物であるホスト物質に、蛍光物質であるドーパントがドープされた構造を有していることが好ましい。
【００９１】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、好ましくは、互いに積層された２層の有機発光層を備えている。２層の有機発光層を形成する場合には、それぞれに、異なった発光波長を有する蛍光物質をドーピングすることによって、広い発光波長帯域を確保し、また、発光色の色彩の自由度を向上させることができる。
【００９２】
本発明において、ドーパントとして含有させる蛍光物質としては、たとえば、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示された化合物、具体的には、ルブレン系化合物、クマリン系化合物、キナクリドン系化合物、ジシアノメチルピラン系化合物などの化合物よりなる群から選ばれる１種以上の化合物が好ましく使用できる。
【００９３】
本発明に好ましく使用できる蛍光物質の例を挙げると、以下のとおりである。
【００９４】
【化６】

【００９５】
【化７】

【００９６】
【化８】

【００９７】
【化９】

【００９８】
さらに、本発明においては、特開２０００−２６３３４号公報および特開２０００−２６３３７号公報に記載されているナフタセン系化合物も、ドーパントとして含有させる蛍光物質として、好ましく使用することができ、ルブレン系化合物、クマリン系化合物、キナクリドン系化合物、ジシアノメチルピラン系化合物などと併用することによって、有機ＥＬ素子の寿命を飛躍的に向上させることができる。
【００９９】
本発明において、ドーパントとして含有させる蛍光物質として、好ましく使用することのできるナフタセン系化合物は、式（Ｉ）で示される基本骨格を有している。
【０１００】
【化１０】

【０１０１】
式（Ｉ）において、Ｒ^１ないしＲ^４は、それぞれ、非置換または置換基を有するアルキル基、アリール基、アミノ基、複素環基およびアルケニル基のいずれかを表わし、アリール基、アミノ基、複素環基およびアルケニル基のいずれかであることが好ましくい。
【０１０２】
Ｒ^１ないしＲ^４で表わされるアリール基としては、単環でも、多環でもよく、縮合環や環集合のものも含んでいる。総炭素数は、６ないし３０であることが好ましく、置換基を有していてもよい。
【０１０３】
Ｒ^１ないしＲ^４で表わされるアリール基としては、フェニル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリル基、ピレニル基、ペリレニル基、コロネニル基、（１−、および２−）ナフチル基、アントリル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）ビフェニリル基、ターフェニル基、フェナントリル基などが好ましい。
【０１０４】
Ｒ^１ないしＲ^４で表わされるアミノ基としては、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基などのいずれであってもよい。これらは、総炭素数１ないし６の脂肪族および／または１なし４環の芳香族炭素環を有していることが好ましい。具体的には，ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビスジフェニルアミノ基、ビスナフチルアミノ基などが含まれる。
【０１０５】
Ｒ^１ないしＲ^４で表わされる複素環基としては、ヘテロ原子として、Ｏ、Ｎ、Ｓを含有する５員環または６員環の芳香族複素環基、炭素数２ないし２０の縮合多環芳香族複素環基などが挙げられる。
【０１０６】
Ｒ^１ないしＲ^４で表わされるアルケニル基としては、少なくとも置換基の１つにフェニル基を有する（１−および２−）フェニルアルケニル基、（１，２−および２，２−）ジフェニルアルケニル基、（１，２，２−）トリフェニルアルケニル基などが好ましいが、非置換のものであってもよい。
【０１０７】
芳香族複素環基および縮合多環芳香族複素環基としては、たとえば、チエニル基、フリル基、ピロリル基、ピリジン基、キノリル基、キノキサリルなどが挙げられる。
【０１０８】
Ｒ^１ないしＲ^４が置換基を有する場合、これらの置換基のうちの少なくとも２つがアリール基、アミノ基、複素環基、アルケニル基およびアリーロキシ基のいずれかであることが好ましい。アリール基、アミノ基、複素環基およびアルケニル基については、Ｒ^１ないしＲ^４と同様のものが使用できる。
【０１０９】
Ｒ^１ないしＲ^４の置換基となるアリーロキシ基としては、総炭素数６ないし１８のアリール基を有するものが好ましく、具体的には、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）フェノキシ基などが挙げられる。
【０１１０】
これらの置換基の２種以上が、縮合環を形成し、あるいは、さらに、置換されていてもよい。置換されている場合、好ましい置換基は、前記置換基を同様である。
【０１１１】
Ｒ^１ないしＲ^４が置換基を有する場合には、少なくとも、その２種以上が前記置換基を有していることが好ましい。その置換位置は、とくに限定されるものではなく，メタ、パラ、オルト位のいずれであってもよい。また、Ｒ^１とＲ^４、Ｒ^２とＲ^３は、それぞれ同じものであることが好ましいが、互いに異なるものであってもよい。
【０１１２】
式（Ｉ）において、Ｒ^１ないしＲ^８のうち、少なくとも５種以上、好ましくは６種以上が、非置換または置換基を有するアルキル基、アリール基、アミノ基、アルケニル基または複素環基である。
【０１１３】
Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７およびＲ^８で表わされるアルキル基としては、炭素数が１ないし６のものが好ましいが、直鎖状であっても、分岐を有していてもよい。Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７およびＲ^８で表わされるアルキル基の好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、（ｎ，ｉ）プロピル基、（ｎ，ｉ，ｓｅｃ，ｔｅｒｔ）−ブチル基、（ｎ，ｉ，ｎｅｏ，ｔｅｒｔ）−ペンチル基などが挙げられる。
【０１１４】
Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７およびＲ^８で表わされるアリール基、アミノ基およびアルケニル基としては、Ｒ^１ないしＲ^４と同様のものが使用できる。また、Ｒ^５とＲ^６、Ｒ^７とＲ^８は、それぞれ同じものであることが好ましいが、互いに異なるものであってもよい。
【０１１５】
本発明において、ドーパントとして含有させる蛍光物質として、好ましく使用することのできる化合物には、たとえば、次のものが挙げられる。
【０１１６】
【化１１】

【０１１７】
【化１２】

【０１１８】
二層の有機発光層を設ける場合、各有機発光層が、２種以上のこれらの蛍光物質を含み、２種以上の蛍光物質が、異なった発光波長を有していることが好ましい。
【０１１９】
本発明において、有機発光層におけるドーパントの含有量は、０．０１ないし２０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは，０．１ないし１５重量％である。
【０１２０】
本発明において、有機発光層の厚さはとくに限定されるものではなく、その好ましい厚さは、形成方法によっても異なるが、通常、５ないし５００ｎｍ、さらに好ましくは、１０ないし３００ｎｍである。
【０１２１】
本発明において、二層以上の有機発光層を形成する場合、各有機発光層の厚さは、分子層一層分に相当する厚さから、有機発光層全体の厚さ未満の範囲にあり、具体的には、１ないし８５ｎｍ、好ましくは５ないし６０ｎｍ、さらに好ましくは５ないし５０ｎｍである。
【０１２２】
本発明において、好ましくは、有機発光層は蒸着によって形成される。
【０１２３】
本発明において、有機発光層を、蒸着によって形成する条件は、とくに限定されるものではないが、１×１０^−４パスカル以下で、蒸着速度を０．０１ないし１ｎｍ／秒程度とすることが好ましい。
【０１２４】
本発明において、好ましくは、有機発光層は、ホール輸送性化合物と電子注入輸送性化合物の混合物を含んでいる。
【０１２５】
有機発光層が、ホール輸送性化合物と電子注入輸送性化合物の混合物を含んでいる場合には，キャリアのホッピング伝導パスが形成されるため、各キャリアは極性的に優勢な物質中を移動し、逆の極性のキャリア注入が起こり難くなり、したがって、有機発光層に含まれた化合物がダメージを受けることが防止されるので、素子の寿命を向上させることができるという利点がある。
【０１２６】
さらに、蛍光物質からなるドーパントを、ホール輸送性化合物および電子注入輸送性化合物の混合物を含んだ有機発光層に含有させることによって、有機発光層自体が有する発光波長特性を変化させることができ，発光波長を長波長側に移行させるとともに、発光強度を向上させ、さらには、有機ＥＬ素子の安定性を向上させることが可能になる。
【０１２７】
有機発光層が、ホール輸送性化合物および電子注入輸送性化合物の混合物を含んでいる場合、ホール輸送性化合物と電子注入輸送性化合物の混合比は、それぞれのキャリア移動度とキャリア濃度にしたがって決定されるが、一般的には、重量比で、１／９９ないし９９／１、好ましくは、１０／９０ないし９０／１０、さらに好ましくは、２０／８０ないし８０／２０、最も好ましくは、４０／６０ないし６０／４０が選ばれる。
【０１２８】
ホール輸送性化合物および電子注入輸送性化合物の混合物を含む有機発光層を形成する場合には、ホール輸送性化合物と電子注入輸送性化合物を、異なる蒸着源に入れて、蒸発させ、共蒸着することが好ましいが、ホール輸送性化合物と電子注入輸送性化合物の蒸気圧が同程度あるいは非常に近い場合には、あらかじめ同じ蒸着源内で混合させておき、蒸着することもできる。
【０１２９】
ホール輸送性化合物および電子注入輸送性化合物の混合物を含む有機発光層を形成する場合、有機発光層内で、ホール輸送性化合物と電子注入輸送性化合物とが均一に混合していることが好ましいが、均一に混合していることは必ずしも必要でない。
【０１３０】
本発明において、有機ＥＬ素子は、好ましくは、少なくとも一層の有機発光層に加えて、ホール注入電極からのホールの注入を容易にする機能、ホールを安定的に輸送する機能および電子の輸送を妨げる機能を有するホール注入輸送層、ならびに、電子注入電極からの電子の注入を容易にする機能、電子を安定的に輸送する機能およびホールの輸送を妨げる機能を有する電子注入輸送層を備えている。これらの層を備えることによって、有機発光層に注入されるホールや電子を増大させるとともに、有機発光層内に閉じ込めさせ、再結合領域を最適化させ、発光効率を向上させることが可能になる。
【０１３１】
本発明において、さらに好ましくは、有機ＥＬ素子は、ホール注入電極、ホール注入電極からのホールの注入を容易にする機能を有するホール注入層、ホールを安定的に輸送するとともに、電子の輸送を妨げる機能を有するホール輸送層、二層の有機発光層、電子を安定的に輸送するとともにホールの輸送を妨げる機能を有する電子輸送層、電子注入電極からの電子の注入を容易にする機能を有する電子注入層および電子注入電極を備えている。
【０１３２】
本発明において、ホール注入輸送層、ホール注入層およびホール輸送層に、好ましく使用することができる化合物としては、例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミンないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェンなどを挙げることができる。これらのうち、テトラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミンないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、ＷＯ／９８／３００７１号に記載されているトリアリールアミン多量体（ＡＴＰ）が、とくに好ましく使用することができる。
【０１３３】
トリアリールアミン多量体（ＡＴＰ）の好ましい具体例は、以下のとおりである。
【０１３４】
【化１３】

【０１３５】
【化１４】

【０１３６】
【化１５】

【０１３７】
本発明において、さらには、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９４号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５−２３４６８１号公報、特開平５−２３９４５５号公報、特開平５−２９９１７４号公報、特開平７−１２６２２５号公報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平８−１００１７２号公報、ＥＰ０６５０９５５Ａ１などに記載されている各種有機化合物も、ホール注入輸送層、ホール注入層およびホール輸送層に使用することができる。
【０１３８】
本発明において、２種以上のこれらの化合物を併用してもよく、２種以上のこれらの化合物を併用する場合には、一層中に混合しても、また、２以上の層として、積層してもよい。
【０１３９】
ホール注入輸送層を分割して、ホール注入層およびホール輸送層を設ける場合には、前記化合物の中から、好ましい組み合わせを選択して、使用することができる。このとき、ＩＴＯなどのホール注入電極側から、イオン化ポテンシャルの小さい化合物の層の順に、積層することが好ましい。また、ホール注入電極表面には、薄膜性の良好な化合物の層を形成することが好ましい。とくに、前記ＡＴＰをホール注入層に用い、前記ＴＰＤをホール輸送層に用いると、好ましい。前記ＡＴＰをホール注入層に用い、前記ＴＰＤをホール輸送層に用いることによって、駆動電圧が低下し、電流リークの発生やダークスポットの発生および成長を防止することができる。
【０１４０】
本発明において、ホール注入輸送層、ホール注入層およびホール輸送層は、前記化合物を蒸着することによって形成することができる。蒸着によって、素子化する場合には、均一で、ピンホールのない１ないし１０ｎｍ程度の薄膜を形成することができるため、ホール注入層にイオン化ポテンシャルが小さく、可視波長の光を吸収する化合物を用いても、発光色の色調変化や再吸収による発光効率の低下を防止することができる。
【０１４１】
本発明において、電子注入輸送層を、電子注入層と電子輸送層とに分割することもでき、電子注入輸送層、電子注入層および電子輸送層に、好ましく使用することができる化合物としては、たとえば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）などの８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする有機金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体などを挙げることができる。
【０１４２】
本発明において、電子注入輸送層、電子注入層および電子輸送層は、前記化合物を蒸着することによって形成することができる。
【０１４３】
本発明において、有機発光層、ホール注入輸送層あるいはホール注入層およびホール輸送層、ならびに、電子注入輸送層あるいは電子注入層および電子輸送層の各層を、蒸着によって形成する条件はとくに限定されるものではないが、１×１０^−４パスカル以下で、蒸着速度を０．０１ないし１ｎｍ／秒程度とすることが好ましい。各層は、１×１０^−４パスカル以下の減圧下で、連続して、形成されることが好ましい。１×１０^−４パスカル以下の減圧下で、連続して、各層を形成することによって、各層の界面に不純物が吸着されることを防止することができるから、高特性の有機ＥＬ素子を得ることが可能になるとともに、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、ダークスポットが発生し、成長することを抑制することができる。
【０１４４】
本発明において、有機発光層、ホール注入輸送層、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入輸送層、電子注入層あるいは電子輸送層に、２種以上の化合物を含有させる場合には、化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して、共蒸着によって、有機発光層、ホール注入輸送層、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入輸送層、電子注入層あるいは電子輸送層を形成することが好ましい。
【０１４５】
本発明において、前記ホール注入輸送層または前記ホール注入層および前記ホール輸送層に代えて、あるいは、これらに加えて、ホールの導通パスを備え、電子をブロックする機能を有する高抵抗の無機ホール注入輸送層を設けることもできる。
【０１４６】
このように、ホールの導通パスを備え、電子をブロックする機能を有する高抵抗の無機ホール注入輸送層を設けることによって、有機発光層にホールを効率よく注入することができ、発光効率を向上させることが可能となるとともに、駆動電圧を低下させることが可能になる。さらには、ホールの導通パスを備え、電子をブロックする機能を有する高抵抗の無機ホール注入輸送層を設けることによって、有機ＥＬディスプレイパネルおよび有機ＥＬ素子の厚さを減少させることができ、蒸着によって、カラーフィルター層ないしカラーフィルターを形成することによって薄層化された有機ＥＬディスプレイパネルおよび有機ＥＬ素子をより一層薄層化することが可能となる。
【０１４７】
本発明において、無機ホール注入輸送層の主成分として、シリコンやゲルマニウムなどの金属あるいは半金属の酸化物を用い、これに、仕事関数が４．５ｅＶ以上、好ましくは、４．５ないし６．０ｅＶの金属、半金属およびこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物のいずれか１種以上を含有させて、ホールの導通パスを形成すると、ホール注入電極から有機発光層へ、ホールを効率よく注入することができるだけでなく、有機発光層からホール注入電極への電子の移動を抑制して、有機発光層において、ホールと電子とを効率よく再結合させることができ、好ましい。
【０１４８】
高抵抗の無機ホール注入輸送層を設ける場合には、従来の有機のホール注入輸送層や、有機のホール注入層、有機のホール輸送層を有する有機ＥＬ素子に比して、同等か、それ以上の輝度を得ることができ、しかも、耐熱性、耐候性が高いので、寿命が長く、無機材料であるホール注入電極との接続性も良好になり、そのため、リークやダークスポットの発生も少ないという利点がある。さらには、比較的高価な有機物質とは異なり、無機ホール注入輸送層を形成するための無機物質は、安価で、入手がしやすく、無機ホール注入輸送層の形成も容易であるので、有機ＥＬ素子ないし有機ＥＬディスプレイパネルの製造コストを低減させることができる。
【０１４９】
高抵抗の無機ホール注入輸送層の抵抗率は、１Ω・ｃｍないし１×１０^１１Ω・ｃｍであることが好ましく、１×１０^３Ω・ｃｍないし１×１０^８Ω・ｃｍであることが、とくに好ましい。無機ホール注入輸送層の抵抗率をかかる範囲に設定することによって、高い電子ブロック性を維持しつつ、ホール注入効率を飛躍的に向上させることが可能になる。高抵抗の無機ホール注入輸送層の抵抗率は、シート抵抗と膜厚からも求めることができる。
【０１５０】
高抵抗の無機ホール注入輸送層は、シリコンとゲルマニウムの酸化物（Ｓｉ_１−ｘＧｅ_ｘ）Ｏ_ｙを主成分とすることが好ましく、ここに、ｘは０ないし１、ｙは１．７ないし２．２、好ましくは、１．７ないし１．９９である。無機ホール注入輸送層の主成分は、酸化シリコン（すなわち、ｘが０．５以下）でも、酸化ゲルマニウム（すなわち、ｘが０．５を越えている）でもよく、それらの混合薄膜であってもよい。ｙが、この範囲より大きくても、小さくても、ホール注入機能が低下し、好ましくない。組成は、たとえば、ラザフォード後方散乱、化学分析などによって調べることができる。
【０１５１】
無機ホール注入輸送層は、さらに、仕事関数が４．５ｅＶ以上、好ましくは、４．５ないし６．０ｅＶの金属、半金属およびこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物のいずれか１種以上を含有していることが好ましい。仕事関数が４．５ｅＶ以上、好ましくは、４．５ないし６．０ｅＶの金属、半金属としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｃｏを挙げることができる。これらの金属、半金属およびこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物は混合して用いることができ、その場合の混合比は任意である。これらの含有量は、好ましくは、０．２ないし４０モル％、より好ましくは、１ないし２０モル％である。これらの含有量が、０．２モル％よりも少ないと、ホール注入機能が低下し、一方、４０モル％よりも多いと、電子ブロック機能が低下し、好ましくない。これらを２種以上併用する場合には、合計の含有量がかかる範囲内にあることが好ましい。
【０１５２】
前記金属、半金属およびこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物は、通常、高抵抗の無機ホール注入輸送層中に、分散状態で、含有されている。
分散粒子の粒径は、通常、１ないし５ｎｍ程度である。これらの導体である分散粒子間に、主成分である高抵抗のシリコンとゲルマニウムの酸化物を介して、ホールを輸送するためのホッピングパスが形成されるものと考えられる。
【０１５３】
高抵抗の無機ホール注入輸送層は、さらに、不純物として、Ｈや、スパッタガスとして用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどを、合計５分子％以下含有していてもよい。
【０１５４】
高抵抗の無機ホール注入輸送層の組成は均一でなくてもよく、平均として、かかる組成を有していれば、膜厚方向に濃度勾配を有していてもよい。
【０１５５】
高抵抗の無機ホール注入輸送層は、通常、非晶質状態である。
【０１５６】
高抵抗の無機ホール注入輸送層は、０．３ないし１００ｎｍの膜厚を有していることが好ましく、より好ましくは、１ないし１００ｎｍであり、５ないし３０ｎｍの膜厚を有していると、とくに好ましい。高抵抗の無機ホール注入輸送層の膜厚が、０．３ｎｍ未満でも、１００ｎｍを越えていても、ホール注入の機能が十分に発揮されなくなる。
【０１５７】
高抵抗の無機ホール注入輸送層は、スパッタリング、蒸着など、各種の物理的あるいは化学的な薄膜形成方法によって、形成することができるが、スパッタリング法によって形成することが好ましい。とくに、主成分であるシリコンとゲルマニウムの酸化物と、仕事関数が４．５ｅＶ以上の金属、半金属およびこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物のいずれか１種以上を、ターゲットとして、別個にスパッタリングする多元スパッタリング法によって、無機ホール注入輸送層を形成することが好ましい。多元スパッタリング法によれば、それぞれのターゲットに適した条件で、スパッタリングすることができる。また、主成分のターゲット上に、金属、半金属およびこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物のいずれか１種以上の小片を配置し、これらの面積比を適当に調整することによって、組成を調整すれば、一元スパッタリング法によって、無機ホール注入輸送層を形成することもできる。
【０１５８】
無機ホール注入輸送層をスパッタリング法によって形成する場合、スパッタガスの圧力は、０．１ないし１パスカルの範囲に設定することが好ましい。スパッタガスとしては、スパッタリングに、通常、用いられる不活性ガス、たとえば、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒなどを使用することができ、必要に応じて、窒素ガスを用いることもできる。スパッタリング時において、これらのスパッタガスに加えて、１ないし９９％の酸素ガスを混合するようにしてもよい。
【０１５９】
スパッタリング法としては、ＲＦ電源を用いた高周波スパッタリング法や、ＤＣスパッタリング法を使用することができ、ＲＦ電源を用いた高周波スパッタリングの電力は０．１ないし１０Ｗ／平方センチメートルの範囲が好ましく、成膜速度は０．５ないし１０ｎｍ／分、とくに、１ないし５ｎｍの範囲が好ましい。
【０１６０】
成膜時の基板温度は、２５ないし１５０℃程度である。
【０１６１】
本発明において、前記電子注入輸送層または前記電子注入層および前記電子輸送層に代えて、あるいは、これらに加えて、電子の導通パスを備え、ホールをブロックする機能を有する高抵抗の無機電子注入輸送層を設けることもできる。
【０１６２】
このように、電子の導通パスを備え、ホールをブロックする機能を有する高抵抗の無機電子注入輸送層を、有機発光層と電子注入電極との間に、設けることによって、有機発光層に電子を効率よく注入することができ、発光効率を向上させることが可能となるとともに、駆動電圧を低下させることが可能になる。さらには、電子の導通パスを備え、ホールをブロックする機能を有する高抵抗の無機電子注入輸送層を設けることによって、有機ＥＬディスプレイパネルおよび有機ＥＬ素子の厚さを減少させることができ、蒸着によって、カラーフィルター層ないしカラーフィルターを形成することによって薄層化された有機ＥＬディスプレイパネルおよび有機ＥＬ素子をより一層薄層化することが可能となる。
【０１６３】
高抵抗の無機電子注入輸送層は、好ましくは、第一成分として、仕事関数が４ｅＶ以下、好ましくは、１ｅＶないし４ｅＶであって、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、ＣｓおよびＦｒよりなる群から選ばれる１種以上のアルカリ金属元素、または、Ｍｇ、ＣａおよびＳｒよりなる群から選ばれる１種以上のアルカリ金属土類元素、または、ＬａおよびＣｅよりなる群から選ばれる１種以上のランタノイド系元素の酸化物を含有している。これらの中では、とくに、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化セリウムが好ましい。これらの元素を混合して用いる場合、混合比は任意に決定することができる。これらの元素を混合して用いる場合、混合物中に、酸化リチウムが、Ｌｉ_２Ｏ換算で、５０モル％以上が含有されていることが好ましい。
【０１６４】
高抵抗の無機電子注入輸送層は、さらに、第二成分として、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、ＳｍおよびＩｎよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含有している。
第二成分の含有量は、好ましくは、０．２ないし４０モル％、より好ましくは、１ないし２０モル％である。第二成分の含有量が、０．２モル％より少ないと、電子注入機能が低下し、他方、４０モル％を越えると、ホールブロック機能が低下し、好ましくない。第二成分として、２種以上の元素を併用する場合、合計の含有量がかかる範囲内にあることが好ましい。第二成分は、金属の状態で存在しても、酸化物の状態で存在してもよい。
【０１６５】
このように、高抵抗である第一成分中に、第二成分として、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、ＳｍおよびＩｎよりなる群から選ばれる１種以上の元素を、０．２ないし４０モル％含有させて、導電パスを形成することにより、電子注入電極から有機発光層に、効率よく、電子を注入することができる。これは、第一成分中に、第二成分を含有させることによって、絶縁物質中に、導電物質が島状に存在することになり、電子注入のためのホッピングパスが形成されるためと考えられる。
【０１６６】
第一成分中に、第二成分を、０．２ないし４０モル％含有させることにより、さらに、有機発光層から電子注入電極へのホールの移動を抑制することが可能になり、有機発光層において、ホールと電子とを効率よく再結合させることができる。
【０１６７】
高抵抗の無機電子注入輸送層を設ける場合には、従来の有機の電子注入輸送層や、有機の電子注入層、有機の電子輸送層を有する有機ＥＬ素子に比して、同等か、それ以上の輝度を得ることができ、しかも、耐熱性、耐候性が高いので、寿命が長く、無機材料である電子注入電極との接続性も良好になり、そのため、リークやダークスポットの発生も少ないという利点がある。さらには、比較的高価な有機物質とは異なり、無機電気注入輸送層を形成するための無機物質は、安価で、入手がしやすく、無機電子注入輸送層の形成も容易であるので、有機ＥＬ素子ないし有機ＥＬディスプレイパネルの製造コストを低減させることができる。
【０１６８】
高抵抗の無機電子注入輸送層の抵抗率は、１Ω・ｃｍないし１×１０^１１Ω・ｃｍであることが好ましく、１×１０^３Ω・ｃｍないし１×１０^８Ω・ｃｍであることが、とくに好ましい。無機電子注入輸送層の抵抗率をかかる範囲に設定することによって、高いホールブロック性を維持しつつ、電子注入効率を飛躍的に向上させることが可能になる。この場合、シート抵抗は４端子法などによって測定することができる。
【０１６９】
第一成分の酸化物は、通常、化学量論組成（stoichiometric composition）であるが、これから、多少偏倚して、非化学量論組成（non‐stoichiometry）となっていてもよい。第二成分の酸化物も同様である。
【０１７０】
高抵抗の無機電子注入輸送層は、さらに、不純物として、Ｈや、スパッタガスとして用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどを、合計５分子％以下含有していてもよい。
【０１７１】
高抵抗の無機電子注入輸送層は、通常、非晶質状態である。
【０１７２】
高抵抗の無機電子注入輸送層は、０．２ないし３０ｎｍの膜厚を有していることが好ましく、０．２ないし２０の膜厚を有していると、とくに好ましい。高抵抗の無機電子注入輸送層の膜厚が、０．２ｎｍ未満でも、３０ｎｍを越えていても、電子注入の機能が十分に発揮されなくなる。
【０１７３】
高抵抗の無機電子注入輸送層は、スパッタリング、蒸着など、各種の物理的あるいは化学的な薄膜形成方法によって、形成することができるが、スパッタリング法によって形成することが好ましい。とくに、第一成分と第二成分を、ターゲットとして、別個にスパッタリングする多元スパッタリング法によって、無機電子注入輸送層を形成することが好ましい。多元スパッタリング法によれば、それぞれのターゲットに適した条件で、スパッタリングすることができる。また、大地成分と第二成分の混合ターゲットを用いて、一元スパッタリング法によって、無機電子注入輸送層を形成することもできる。
【０１７４】
無機電子注入輸送層をスパッタリング法によって形成する場合、スパッタガスの圧力は、０．１ないし１パスカルの範囲に設定することが好ましい。スパッタガスとしては、スパッタリング法に、通常、用いられる不活性ガス、たとえば、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒなどを使用することができ、必要に応じて、窒素ガスを用いることもできる。スパッタリング時において、これらのスパッタガスに加えて、１ないし９９％の酸素ガスを混合するようにしてもよい。
【０１７５】
スパッタリング法としては、ＲＦ電源を用いた高周波スパッタリング法や、ＤＣスパッタリング法を使用することができ、ＲＦ電源を用いた高周波スパッタリングの電力は０．１ないし１０Ｗ／平方センチメートルの範囲が好ましく、成膜速度は０．５ないし１０ｎｍ／分、とくに、１ないし５ｎｍの範囲が好ましい。
【０１７６】
成膜時の基板温度は、２５ないし１５０℃程度である。
【０１７７】
本発明において、ホール注入電極は、ホール注入輸送層あるいはホール注入層に、ホールを効率よく、注入することのできる材料によって形成されることが好ましく、仕事関数が４．５ないし５．５ｅＶの材料によって形成されることが好ましい。ホール注入電極を形成するために、好ましく使用できる材料としては、たとえば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化錫（ＳｎＯ_２）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを主成分とした酸化物が挙げられる。これらの酸化物は、その化学量論組成から、多少偏倚した組成を有していてもよい。錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）における酸化インジウムに対する酸化錫の混合比は１ないし２０重量％が好ましく、さらに好ましくは、５ないし１２重量％である。また、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）における酸化インジウムに対する酸化亜鉛の混合比は、通常、１２ないし３２重量％である。
【０１７８】
本発明において、ホール注入電極は、仕事関数を調整するため、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含んでいてもよい。酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の含有量は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）に対するモル比で、０．５なしし１０％であることが好ましい。酸化シリコンを含有させることによって、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）を増大させることができる。
【０１７９】
本発明において、有機発光層から発せられた光を取り出す側の電極は、通常、４００ないし７００ｎｍの発光波長帯域の光、とくに、各発光光に対する光透過率が５０％以上であることが好ましくは、さらに好ましくは８０％以上、最も好ましくは９０％以上の光透過率を有している。光透過率がこれ以下の場合には、発光素子として必要な輝度を得ることができない。
【０１８０】
本発明において、有機発光層から発せられた光を取り出す側の電極の厚さは、５０ないし５００ｎｍであることが好ましく、５０ないし３００ｎｍであれば、さらに好ましい。厚すぎると、光透過率が低下し、また、剥離のおそれが生じ、好ましくない。一方、薄すぎると、強度が低下し、好ましくない。
【０１８１】
本発明において、電子注入電極は、電子注入輸送層あるいは電子注入層に、電子を効率よく、注入することのできる材料によって形成されることが好ましい。
【０１８２】
有機材料によって、電子注入輸送層あるいは電子注入層が形成されている場合には、電子注入電極を形成するために、好ましく使用できる材料としては、たとえば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒなどの金属元素単体、または、安定性を向上させるために、これらの金属元素を含む二成分もしくは三成分の合金を挙げることができる。これらの金属元素を含む二成分もしくは三成分の合金の具体例としては、Ａｇ・Ｍｇ（Ａｇ：０．１ないし５０原子％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．０１ないし１４原子％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０ないし８０原子％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１ないし２０原子％）を挙げることができる。
【０１８３】
本発明において、電子注入電極の厚さは、０．１ｎｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｎｍ以上、最も好ましくは１ｎｍ以上である。電子注入電極の厚さの上限値はとくに限定されないが、通常は、１ないし５００ｎｍ程度である。
【０１８４】
これに対して、無機材料によって、無機電子注入輸送層が形成されている場合には、低仕事関数で、電子注入性を有している必要がないので、電子注入電極を形成するための材料はとくに限定されるものではなく、通常の金属を用いることができる。金属の中では、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、ＰｄおよびＮｉよりなる群、とくに、ＡｌおよびＡｇよりなる群から選ばれる１種または２種以上の金属元素が、導電率や取り扱いやすさの観点から、好ましく使用することができる。
【０１８５】
さらに、有機発光層や電極の劣化を防止するために、有機ＥＬ素子を、封止板などによって封止することが好ましい。封止板は、湿気の侵入を防ぐために、接着性樹脂層を用いて、有機ＥＬ素子に接着され、有機ＥＬ素子が封止される。封止ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ_２などの不活性なガスが好ましい。封止ガスの水分含有量は、１００ｐｐｍ以下が好ましく、さらに好ましく、は１０ｐｐｍ以下、最も好ましくは、１ｐｐｍ以下である。封止ガスの水分含有量の下限値はとくに限定されるものではないが、通常、０．１ｐｐｍ程度である。
【０１８６】
封止板は、平板状であることが好ましく、好ましい材料としては、ガラスや、石英、樹脂などの透明または半透明材料が挙げられるが、これらのうち、ガラスと樹脂がとくに好ましく使用される。ガラスとしては、コスト面から、アルカリガラスが好ましく使用され、とくに、表面処理が施されていないソーダガラスが安価であり、好ましい。樹脂としては、基板と同様な材料を好ましく使用することができる。
【０１８７】
封止板は、スペーサーを用いて、所望の高さに保持することができる。スペーサーとしては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、ガラスファイバーなどが使用可能であるが、これらのうち、ガラスビーズがとくに好ましい。
【０１８８】
また、スペーサーを使用しないで、封止板に凹部を形成することもでき、封止板に凹部を形成したときに、スペーサーを使用することもできる。封止板に凹部を形成した上で、スペーサーを使用するときは、２ないし８μｍのスペーサーを用いることが好ましい。
【０１８９】
封止板を接着する接着剤としては、安定した強度を保つことができ、気密性が良好なものであればとくに限定されるものではないが、カチオン硬化型の紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤が好ましく使用される。
【０１９０】
本発明にかかる有機ＥＬ素子および有機ＥＬディスプレイパネルは、通常、直流駆動型あるいはパルス駆動型の有機ＥＬ素子および有機ＥＬディスプレイパネルとして用いられるが、交流によって駆動することもできる。
【０１９１】
【実施例】
以下において、本発明の効果を、一層明らかにするため、比較例および実施例を掲げる。
【０１９２】
比較例１
無アルカリガラス基板上に、感光性を有するアクリル樹脂として、東京応化工業株式会社製の商品名「ＣＦＰＲ」を塗布し、露光、現像後、オーブンにより、２２０℃で、４時間にわたって、焼成した。
【０１９３】
こうして形成されたアクリル樹脂層上に、プラズマＣＶＤ法によって、以下の条件で、シリコン酸化膜を形成した。
【０１９４】
ＲＦ電源電力：０．９ないし１．７Ｗ／平方センチメートル
ガス流量：ＳｉＨ_４：１〜５０ｃｃ／秒、Ｎ_２Ｏ：６００〜３０００ｃｃ／秒
ガス圧力：１３３〜４００Ｐａ
成膜温度：１５０〜２００℃
膜厚：５０〜２００ｎｍ
こうして形成されたシリコン酸化膜を超音波で洗浄して、パーティクルを除去し、１５０℃で、１時間にわたって、焼成して、脱水、乾燥した。
【０１９５】
その後、シリコン酸化膜上に、プラズマＣＶＤ法により、同様にして、シリコン酸化膜を形成し、超音波で洗浄したところ、膜剥離が発生した。
【０１９６】
比較例２
比較例１と同様にして形成したアクリル樹脂層上に、プラズマＣＶＤ法によって、以下の条件で、シリコン酸化膜を形成した。
【０１９７】
ＲＦ電源電力：０．９ないし１．７Ｗ／平方センチメートル
ガス流量：テトラエトキシオルソシリケート（ＴＥＯＳ）：３０〜１００ｃｃ／秒、Ｏ_２：３００〜１２００ｃｃ／秒
ガス圧力：３３３〜４６６Ｐａ
成膜温度：１５０〜２００℃
膜厚：５０〜２００ｎｍ
こうして、シリコン酸化膜が形成された基板を超音波で洗浄して、パーティクルを除去し、１５０℃で、１時間にわたって、焼成して、脱水、乾燥した。
【０１９８】
その後、シリコン酸化膜上に、プラズマＣＶＤ法により、同様にして、シリコン酸化膜を形成し、超音波で洗浄したが、膜剥離は観察されなかった。
【０１９９】
比較例３
比較例１と同様にして形成したアクリル樹脂層上に、プラズマＣＶＤ法によって、以下の条件で、シリコン酸窒化膜を形成した。
【０２００】
ＲＦ電源電力：０．９ないし１．７Ｗ／平方センチメートル
ガス流量：テトラエトキシオルソシリケート：３０〜１００ｃｃ／秒、Ｎ_２：３００〜１２００ｃｃ／秒
ガス圧力：３３３〜４６６Ｐａ
成膜温度：１５０〜２００℃
膜厚：５０〜２００ｎｍ
こうして、シリコン酸窒化膜が形成された基板を超音波で洗浄して、パーティクルを除去し、１５０℃で、１時間にわたって、焼成して、脱水、乾燥した。
【０２０１】
その後、シリコン酸窒化膜上に、プラズマＣＶＤ法により、同様にして、シリコン酸窒化膜を形成し、超音波で洗浄したが、膜剥離は観察されなかった。
【０２０２】
比較例４
比較例１と同様にして形成したアクリル樹脂層上に、プラズマＣＶＤ法によって、以下の条件で、シリコン酸窒化膜を形成した。
【０２０３】
ＲＦ電源電力：０．９ないし１．５Ｗ／平方センチメートル
ガス流量：ＳｉＨ_４：１〜５０ｃｃ／秒、Ｎ_２：２０００ｃｃ／秒
Ｎ_２Ｏ：５０〜５００ｃｃ／秒
ガス圧力：１３３〜４００Ｐａ
成膜温度：１５０〜２００℃
膜厚：５０〜２００ｎｍ
こうして、シリコン酸窒化膜が形成された基板を超音波で洗浄して、パーティクルを除去し、１５０℃で、１時間にわたって、焼成して、脱水、乾燥した。
【０２０４】
その後、シリコン酸窒化膜上に、プラズマＣＶＤ法により、同様にして、シリコン酸窒化膜を形成し、超音波で洗浄したが、膜剥離は観察されなかった。
【０２０５】
実施例１
比較例１と同様にして形成したアクリル樹脂層上に、プラズマＣＶＤ法によって、以下の条件で、シリコン窒化膜を形成した。
【０２０６】
ＲＦ電源電力：０．９ないし２．５Ｗ／平方センチメートル
ガス流量：ＳｉＨ_４：３０〜１００ｃｃ／秒、Ｎ_２：３００〜１２００ｃｃ／秒
ガス圧力：３３３〜４６６Ｐａ
成膜温度：１５０〜２００℃
膜厚：５０〜２００ｎｍ
こうして、シリコン窒化膜が形成された基板を超音波で洗浄して、パーティクルを除去し、１５０℃で、１時間にわたって、焼成して、脱水、乾燥した。
【０２０７】
その後、シリコン窒化膜上に、プラズマＣＶＤ法により、同様にして、シリコン窒化膜を形成し、超音波で洗浄したが、膜剥離は観察されなかった。
【０２０８】
窒化シリコン（ＳｉＮｘ）の組成は、ｘ＝１．３であった。
【０２０９】
実施例２
比較例１と同様にして形成したアクリル樹脂層上に、プラズマＣＶＤ法によって、以下の条件で、シリコン窒化膜を形成した。
【０２１０】
ＲＦ電源電力：０．９ないし２．５Ｗ／平方センチメートル
ガス流量：ＳｉＨ_４：３０〜１００ｃｃ／秒、Ｎ_２：２０００ｃｃ／秒
ＮＨ_３：３０〜１００ｃｃ／秒
ガス圧力：３３３〜４６６Ｐａ
成膜温度：１５０〜２００℃
膜厚：５０〜２００ｎｍ
こうして、シリコン窒化膜が形成された基板を超音波で洗浄して、パーティクルを除去し、１５０℃で、１時間にわたって、焼成して、脱水、乾燥した。
【０２１１】
その後、シリコン窒化膜上に、プラズマＣＶＤ法により、同様にして、シリコン窒化膜を形成し、超音波で洗浄したが、膜剥離は観察されなかった。
【０２１２】
窒化シリコン（ＳｉＮｘ）の組成は、ｘ＝１．３であった。
【０２１３】
比較例５
比較例１と同様にして形成したアクリル樹脂層上に、ＲＦマグネトロンスパッタと、ＳｉＯ_２ターゲットを用いて、ＲＦ電源電力２．５Ｗ／平方センチメートルで、シリコン酸化膜を形成した。成膜条件は以下のとおりであった。
ガス流量：Ａｒ：４０ｃｃ／秒
ガス圧力：０．３５Ｐａ
成膜温度：室温
膜厚：６０ｎｍ
こうして、シリコン酸化膜が形成された基板を超音波で洗浄し、１５０℃で、１時間にわたり、焼成した後、シリコン酸化膜上に、ＲＦマグネトロンスパッタと、ＳｉＯ_２ターゲットを用いて、ＲＦ電源電力２．５Ｗ／平方センチメートルで、シリコン酸窒化膜を形成した。成膜条件は以下のとおりであった。
【０２１４】
ガス流量：Ａｒ：４０ｃｃ／秒、Ｎ_２：４．７５ｃｃ／秒
ガス圧力：０．３５Ｐａ
成膜温度：室温
膜厚：２０ｎｍ
こうして、シリコン酸化膜およびシリコン酸窒化膜が形成された基板を超音波で洗浄したが、膜剥離は観察されなかった。
【０２１５】
実施例３
無アルカリガラス基板上に、フォトレジストとして、日本ゼオン株式会社製の商品名「ＺＰＰ１８５０」を塗布し、露光、現像後、オーブンにおいて、１８０℃で、４時間にわたって、焼成した。
【０２１６】
こうして形成されたレジスト層上に、プラズマＣＶＤ法により、比較例３および４と同様にして、シリコン酸窒化膜を形成し、比較例３および４と同様に、超音波で洗浄し、１５０℃で、１時間にわたり、焼成した後、再度、シリコン酸窒化膜を成膜して、超音波で洗浄したが、膜剥離は観察されなかった。
【０２１７】
また、上述のようにして形成されたレジスト層上に、プラズマＣＶＤ法によって、実施例１と同様にして、シリコン窒化膜を形成した後、実施例１と同様にして、超音波で洗浄し、１５０℃で、１時間にわたり、焼成した後、再度、シリコン窒化膜を成膜して、超音波で洗浄したが、膜剥離は観察されなかった。
【０２１８】
一方、上述のようにして形成されたレジスト層上に、プラズマＣＶＤ法によって、比較例１と同様にして、シリコン酸化膜を形成した後、比較例１と同様にして、超音波で洗浄し、１５０℃で、１時間にわたり、焼成した後、再度、シリコン酸化膜を成膜して、超音波で洗浄したところ、膜剥離が発生した。
【０２１９】
比較例１ないし５ならびに実施例１ないし３から、シリコン窒化膜およびシリコン酸窒化膜の場合には、アクリル樹脂層上に形成しても、レジスト層上に形成しても、膜剥離の発生は認められず、シリコン窒化膜の場合は、ＣＶＤ法に代えて、スパッタ法によって、成膜をしても、膜剥離の発生が認められず、平坦化のための下地有機層との密着性に優れていることが判明した。
【０２２０】
一方、シリコン酸化膜の場合には、材料ガスとして、テトラエトキシオルソシリケートを用いたときには、膜剥離の発生が認められなかったものの、材料ガスとして、ＳｉＨ_４を用いた場合には、シリコン酸化膜を、アルカリ樹脂層およびレジスト層のいずれに形成しても、膜剥離が発生し、平坦化のための下地有機層との密着性が低いことが判明した。
【０２２１】
実施例４
比較例２、４および５ならびに実施例１およびと同様にして、アクリル樹脂層上に、保護膜を形成し、６３２ｎｍの波長での屈折率を測定した。
【０２２２】
さらに、保護膜が形成された基板を、９０℃以上に加熱した有機膜剥離液（富士フイルムオーリン株式会社製：「ＭＳ−２００１」）に、３０分にわたって、浸漬し、アクリル樹脂層あるいはレジスト層に生じた孔（欠陥）の数によって、膜の欠陥を評価した。
【０２２３】
屈折率の測定結果および膜の欠陥の評価結果は、表１に示されている。
【０２２４】
【表１】

表１から、保護膜の屈折率が高くなるほど、欠陥の数は減少し、保護膜がシリコン窒化膜の場合に、膜質が良好で、実施例２の屈折率が１．９のシリコン窒化膜は、欠陥がなく、最も良好な結果が得られたことがわかる。
【０２２５】
この結果、ＳｉＯ_２の屈折率は１．４５で、ＳｉＮ_２の屈折率は２．００であるので、保護膜の組成がＳｉ_３Ｎ_４に近づくほど、膜質が向上し、保護機能が向上することが判明した。
【０２２６】
実施例５
比較例１ならびに実施例１および２と同様にして、アクリル樹脂層上に、保護膜を形成し、ＲＢＳ（Ratherford Backscattering Spectrometry）法により、保護膜の組成を分析した。
【０２２７】
分析結果は表２に示されている。
【０２２８】
【表２】

表２に示されるように、比較例１のシリコン酸化膜は４．２原子％の水素を含有しているに過ぎないのに対し、実施例１および２のシリコン窒化膜は、それぞれ、２２原子％の水素、２９原子％の水素を含有しており、比較例１のシリコン酸化膜に比して、水素を多量に含んでいることがわかった。
【０２２９】
この結果から、実施例１および２のシリコン窒化膜が、下地有機層であるアクリル樹脂層との密着性が優れているのは、水素を多量に含んでいるため、下地有機層と水素結合を形成するためと推測することができる。
【０２３０】
実施例３にしたがって形成したレジスト層上に、比較例１ならびに実施例１および２と同様にして、保護膜を形成し、ＲＢＳ（Ratherford Backscattering Spectrometry）法により、保護膜の組成を分析したところ、同様な結果が得られた。
【０２３１】
実施例６
図１ないし図５に示されるようにして、有機ＥＬ素子を作成し、素子寿命を評価した。
【０２３２】
まず、図１に示されるように、無アルカリガラス基板１上に、Ｒ、Ｇ、Ｂ用のカラーフィルター２（富士フイルムオーリン株式会社製：商品名「ＣＲ−７００１」「ＣＢ−７００１」、「ＣＧ−７００１」）を形成した。
【０２３３】
次いで、カラーフィルターの凹凸を緩和するため、感光性を有するアクリル樹脂（東京応化工業株式会社製：商品名「ＣＦＰＲ」）を塗布して、アクリル樹脂層を形成し、露光、現像後、オーブンにて、２２０℃で、４時間にわたって、焼成した。
【０２３４】
このときのアクリル樹脂層３の膜厚は約１．７μｍであった。
【０２３５】
図２に示されるように、こうして、基板上に形成したアクリル樹脂層３上に、以下の条件で、シリコン窒化膜を、５０ないし１００ｎｍの膜厚に形成した。
【０２３６】
ＲＦ電源電力：０．９ないし２．５Ｗ／平方センチメートル
ガス流量：ＳｉＨ_４：３０〜１００ｃｃ／秒、Ｎ_２：２０００ｃｃ／秒
ＮＨ_３：３０〜１００ｃｃ／秒
ガス圧力：３３３〜４６６Ｐａ
成膜温度：１５０〜２００℃
膜厚：５０〜２００ｎｍ
こうして、シリコン窒化膜が形成された基板を超音波で洗浄して、パーティクルを除去し、１５０℃で、１時間にわたって、焼成して、脱水、乾燥した。
【０２３７】
その後、シリコン窒化膜上に、プラズマＣＶＤ法によって、全く同様にして、５０ないし１００ｎｍの膜厚のシリコン窒化膜を形成し、パッシベーション層４とした。
【０２３８】
図３に示されるように、以上のようにして形成されたパッシベーション層４上に、Ｏ_２／Ａｒの雰囲気で、０．４パスカルの減圧下で、スパッタリングによって、１００ｎｍの膜厚の透明電極（ＩＴＯ）５を形成し、フォトリソグラフィーによって、配線を形成した。
【０２３９】
次いで、図４に示されるように、透明電極５のエッジを保護するために、レジストと用いて、エッジカバー６を形成した。
【０２４０】
こうして得られた基板を、ＵＶ／Ｏ_３によって、１時間にわたって、処理し、表面の有機成分を除去した後、図５に示されるように、真空蒸着装置によって、有機発光層７および電極８を形成し、有機ＥＬ素子＃１を得た。
【０２４１】
さらに、上述のようにして、基板１上に形成したアクリル樹脂層３上に、２層のシリコン窒化膜よりなるパッシベーション層４に代えて、比較例５と同様にして、シリコン酸化膜とシリコン酸窒化膜を形成して、パッシベーション層４を形成し、上述したのと同様にして、透明電極５、配線、エッジカバー６、有機発光層７および電極８を形成し、有機ＥＬ素子＃２を得た。
【０２４２】
また、カラーフィルター２上に、アクリル樹脂層３を形成することなく、比較例２と同様にして、２層のシリコン酸化膜を形成して、パッシベーション層４を形成し、上述したのと同様にして、透明電極５、配線、エッジカバー６、有機発光層７および電極８を形成し、有機ＥＬ素子＃３を得た。
【０２４３】
こうして得られた有機ＥＬ素子＃１、＃２および＃３を、アルゴンガス雰囲気下で、定電流駆動して、ダークスポットの生成、成長を観察するとともに、電流のリークが発生して、有機ＥＬ素子が破壊に至るまでの時間を測定した。
【０２４４】
また、有機ＥＬ素子＃１を、大気中で、定電流駆動して、電流のリークが発生して、有機ＥＬ素子が破壊に至るまでの時間を測定した。
【０２４５】
測定結果は、図６に示されている。
【０２４６】
図６に示されるように、シリコン酸化膜とシリコン酸窒化膜よりなるパッシベーション層４を備えた有機ＥＬ素子＃２が、２３０時間で、電流のリークが発生して、破壊に至り、ガスを発生させる原因となる水分や有機溶媒成分を含むアクリル樹脂層３を備えていないにもかかわらず、２層のシリコン酸化膜よりなるパッシベーション層４を備えた有機ＥＬ素子＃３が、３００時間で、電流のリークが発生して、破壊に至るのに対し、本発明にかかる２層のシリコン窒化膜よりなるパッシベーション層４を備えた有機ＥＬ素子＃１は、３４０時間を経過するまで、破壊せず、窒化シリコンを含むパッシベーション層４を設けることによって、有機ＥＬ素子の耐久性が大幅に向上することが判明した。
【０２４７】
図６に示されるように、２層のシリコン窒化膜よりなるパッシベーション層４を備えた有機ＥＬ素子＃１であっても、水分や有機物が存在する大気中においては、有機ＥＬ素子の劣化が著しく、２０時間で、有機ＥＬ素子が破壊に至ることがわかった。これは、有機ＥＬ素子が湿気や有機物などに弱いことを示すものである。
【０２４８】
実施例７
実施例６と同様にして、基板１上に形成されたアクリル樹脂層３上に、比較例２と同様にして、２層のシリコン酸化膜を形成して、パッシベーション層４を形成し、上述したのと同様にして、透明電極５、配線、エッジカバー６、有機発光層７および電極８を形成し、有機ＥＬ素子＃４を得た。
【０２４９】
実施例６において作成した有機ＥＬ素子＃１、＃２および＃３と、有機ＥＬ素子＃４を、アルゴンガス雰囲気下で、定電流駆動して、ダークスポットの生成、成長を観察した。
【０２５０】
観察結果は、図７に示されている。
【０２５１】
図７に示されるように、２層のシリコン酸化膜よりなるパッシベーション層４を備えた有機ＥＬ素子＃４においては、４８時間経過後のダークスポット面積が、通電開始時の約２．８倍に増大し、シリコン酸化膜とシリコン酸窒化膜よりなるパッシベーション層４を備えた有機ＥＬ素子＃２においては、約２．４倍に増大したのに対し、本発明にかかる２層のシリコン窒化膜よりなるパッシベーション層４を備えた有機ＥＬ素子＃１においては、約１．６倍で、ガスを発生させる原因となる水分や有機溶媒成分を含むアクリル樹脂層３を備えていない有機ＥＬ素子＃３におけるのと大きな差がないことが判明した。
【０２５２】
ここに、通電開始時に、すでに、ダークスポットが発生しているのは、ダークスポット評価用の実験器具にセットするまでの間に、有機ＥＬ素子＃１、＃２、＃３および＃４が大気に曝されたためである。
【０２５３】
本発明は、以上の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【０２５４】
たとえば、前記実施例においては、いずれも２層のシリコン窒化膜により、パッシベーション層を形成しているが、パッシベーション層が２層構造であることは必ずしも必要ではなく、単層でも、あるいは、３層以上でもよい。
【０２５５】
【発明の効果】
本発明によれば、水分や有機溶媒成分が吸着することを防止するとともに、水分や有機溶媒成分がガス化して、放出されることを効果的に防止することができ、平坦化のための有機層との密着性に優れたパッシベーション層を備え、生産性が高く、かつ、耐久性が向上した有機ＥＬ素子およびそれを用いた有機ＥＬディスプレイパネルを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例６における有機ＥＬ素子作成のステップを示す工程図である。
【図２】図２は、実施例６における有機ＥＬ素子作成のステップを示す工程図である。
【図３】図３は、実施例６における有機ＥＬ素子作成のステップを示す工程図である。
【図４】図４は、実施例６における有機ＥＬ素子作成のステップを示す工程図である。
【図５】図５は、実施例６における有機ＥＬ素子作成のステップを示す工程図である。
【図６】図６は、実施例６における有機ＥＬ素子＃１、＃２、＃３の破壊に至る時間を測定した結果を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例７における有機ＥＬ素子＃１、＃２、＃３、＃４のダークスポットの生成、成長を観察した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１基板
２カラーフィルター
３アクリル樹脂層
４パッシベーション層
５透明電極
６エッジカバー
７有機発光層
８電極

Claims

基板上に、有機材料または有機溶剤を含有する平坦化層を形成し、次いで、プラズマＣＶＤ法によって、窒化シリコンを含有する２層のパッシベーション層を形成して、有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記２層のパッシベーション層のうち、１層目のパッシベーション層の形成後、２層目のパッシベーション層の形成前に、前記１層目のパッシベーション層に洗浄処理、加熱処理、脱水処理および乾燥処理を施すことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
前記窒化シリコンがＳｉＮｘで表わしたときに、ｘが０．５ないし１．５の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記窒化シリコンがＳｉＮｘで表わしたときに、ｘが０．８ないし１．３の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記パッシベーションが、１０原子％ないし３０原子％の水素を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記パッシベーションが、２０原子％ないし３０原子％の水素を含有することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。