JP5119865B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置、電子機器 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス装置、電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法、電子機器に関するものである。
近年、情報機器の多様化等に伴い、消費電力が少なく軽量化された平面表示装置のニーズが高まっている。この様な平面表示装置の一つとして、有機発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置（以下「有機ＥＬ装置」という）が知られている。
有機ＥＬ装置は、有機材料を含む材料で形成された発光素子を備えている。この発光素子は基本的な構成として、陽極と陰極との間に有機発光層（発光層）が挟持される構成となっている。更にこれらの基本構成に加えて、発光素子には、陽極からの正孔注入をより容易に行うために陽極と発光層との間に配置される正孔注入層や、陰極からの電子注入をより容易に行うために陰極と発光層との間に配置される電子注入層など、様々な機能を担う機能層が付加され、これらの機能層の効果により高い輝度や高い発光効率を実現している構成のものが多い。
これら発光層、正孔注入層、電子注入層等の各層の形成に用いられる材料は、大気中の水分や酸素と容易に反応し劣化するものが多い。これらの層が劣化すると、有機ＥＬ装置に、いわゆる「ダークスポット」と呼ばれる非発光領域が形成されてしまい、発光素子としての性能が低下する。そのため有機ＥＬ装置においては、水分や酸素等の侵入を防ぐために、防湿性に優れた薄膜や封止材などのガスバリア層で発光素子を封止する構造が提案されている（たとえば特許文献１から４参照）。
特開２００１−２８４０４１号公報 特開２００５−２９３９４６号公報 特開２００６−１５０５９２号公報 特開２００７−３５５４９号公報
ところで、携帯機器の表示部に使用される中小型表示装置では、機能性や意匠性の問題から、「額縁部」と呼ばれる表示領域の周辺部に配置される非表示領域（フレーム部分）を２ｍｍ以下として、有効表示領域を広げる構成とすることが一般的となっている。そのため、携帯機器に用いる有機ＥＬ装置は、狭い額縁部を有する狭額縁構造を採用する必要がある。一方、装置内部への水分浸入を防止するためには、前述のように透湿性が低い材料を用いてガスバリア層（封止層）を形成することが有効であり、封止層の形成位置としては額縁部の最外部が適している。ただし、額縁領域を封止層のみで占有することはパネル設計上困難であるため、封止層が配置される領域には、様々な機能を備えた他の構成部材が積層して配置されることとなる。そういった部材の一例としては、陰極配線が挙げられる。
陰極配線は、表示領域を構成する発光素子の電極（陰極）と接続され、接続端子部までの電気的な導通を行うために形成される。そのため陰極配線は、発光素子の備える陰極よりも電気抵抗が低く通電しやすいものが望ましく、導体断面積を広くして電気抵抗を下げるため幅広に形成される構成となっているのが一般的である。また、陰極配線は、発光素子の近傍に形成されて発光素子の陰極との導通を得るため、発光素子が配置されている表示領域を取り囲むように額縁部に形成されることが多い。
この陰極配線は、通常は電気伝導性の高いアルミニウムやチタン、モリブデン、タンタル、銀、銅などの金属、またはそれらを組み合わせた合金材料を用いて形成されるが、陰極配線を覆うように画素陽極で用いられるＩＴＯ（インジウム錫酸化物導電膜）が積層して形成されていることが一般的である。製造工程においては、配線の形成や画素部の形成などフォトリソグラフィ工程でのエッチングによるパターニングが不可欠の工程であるが、後工程である画素電極（ＩＴＯ）のパターニングに用いられるエッチング液（塩化鉄／塩酸系、硝酸／硫酸系などの強酸性液）によって上記陰極配線が腐食してしまう問題がある。この問題を、ＩＴＯ層およびＩＴＯを残存させるフォトレジスト層によって陰極配線の全面を被覆することで解決しており、結果としてＩＴＯが画素電極だけでなく陰極配線の上面にも形成されてしまう。
しかしながら、本願発明者が額縁部の構成と防湿性能とを詳細に検討したところ、形成方法によってはＩＴＯが透湿性を有することがあり、陰極配線上のＩＴＯを介して装置内部に水分が浸入するおそれがあることが分かった。これまで、配線が水分の浸入経路に成り得るとは考えられていなかったため、従来の装置構成では陰極配線は額縁部で露出していることが多い。また、上述の理由により、陰極配線は他の配線よりも幅広く、発光素子の近傍にまで形成されることが一般的である。そのため、ひとたび陰極配線からの水分浸入を許すと容易に水分が発光素子にまで到達し、発光素子を劣化させてしまうおそれがある。上記特許文献には、いずれもこのような配線を介した水分浸入のおそれについては記述されておらず、したがって何の対策も記載されていない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、額縁部に配置される配線を覆うガスバリア層を形成することにより、配線を経由した水分浸入を防ぎ高品質の有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的とする。また、このように配線上にガスバリア層を形成した有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供することを目的とする。更には、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることで、高品質・長寿命を実現できる電子機器を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、基板と、一対の電極間に有機発光層を挟持した複数の発光素子と、前記基板上に前記複数の発光素子が配置されて形成される表示領域と、前記基板上の前記表示領域の周囲に配置され且つ前記一対の電極のうちの一方の電極と接続されている、表面に酸化物導電膜が形成された第１接続配線と、前記第１接続配線の端面を覆い、前記第１接続配線と前記複数の発光素子との表面を覆って全面に形成されたガスバリア層と、を備えていることを特徴とする。
第１接続配線の表面に形成されている酸化物導電膜は透湿性がある。そのため、第１接続配線が外部環境に露出していると、第１接続配線に沿って外部環境の水分が装置内部に浸入するおそれがある。しかし、本発明の構成によれば、第１接続配線はガスバリア層に覆われているため、第１接続配線を介して水分が装置内部に浸入することを防ぎ、発光素子の劣化による表示性能の低下が少ない有機エレクトロルミネッセンス装置とすることができる。
本発明においては、前記複数の発光素子の表面及び側面を覆い、前記複数の発光素子と前記ガスバリア層との間で、かつ前記側面が前記ガスバリア層の内側に収まるように形成される有機緩衝層を備えていることが望ましい。
この構成によれば、ガスバリア層を、複数の発光素子を画素ごとに分離する隔壁や配線に由来する凹凸を緩和する機能を備える有機緩衝層の上に形成することができる。そのため、形成するガスバリア層に凹凸が少なくなり、凹凸部での応力集中によるガスバリア層の破損を抑制することができる。したがって、ガスバリア層による水分の浸入防止を確実に行うことが可能となる。
本発明においては、前記第１接続配線の端面を覆い、前記第１接続配線と前記複数の発光素子との表面を覆って全面に形成された電極保護層を、前記複数の発光素子と前記有機緩衝層との間に備えていることが望ましい。
この構成によれば、第１接続配線上を更に電極保護層にて覆うことにより、第１接続配線からの水分の浸入を更に効果的に抑制することができる。
本発明においては、前記ガスバリア層に対向して配置される保護基板が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、保護基板によりガスバリア層の破損を防ぎ、ガスバリア層による装置内部への水分浸入防止の機能を担保することができる。また、保護基板自体により水分浸入を防ぐことができる。
本発明においては、前記基板と前記保護基板とは、前記表示領域の周囲に配置されるシール層と、前記シール層に囲まれた領域に配置される接着層と、を用いて接着されていることが望ましい。
この構成によれば、接着層を用いて基板と保護基板とを強固に貼りあわせることで有機ＥＬ装置の装置全体の剛性が上がり、装置全体の変形などによるガスバリア層の破損を防ぐことが出来る。そのため、ガスバリア層による第１接続配線の被覆を確実に行うことができ、水分浸入を防止することができる。
本発明においては、前記有機緩衝層の周辺端部における接触角度が、２０度以下となるように形成されていることが望ましい。
この構成によれば、有機緩衝層の周辺端部において、有機緩衝層を覆って形成されるガスバリア層が急峻な角度を備えて形成されないため、有機緩衝層の周辺端部でのガスバリア層の損傷を抑制することが可能となる。したがって、ガスバリア層による第１接続配線の被覆を確実なものとすることができる。
本発明においては、前記シール層は、前記有機緩衝層の周辺端部に平面的に重なって配置されていることが望ましい。
この構成によれば、有機緩衝層の周辺端部において、有機緩衝層とガスバリア層との熱膨張率の差などに由来するガスバリア層に加わる応力を緩和し、ガスバリア層にクラックや剥離等の損傷を起こすことを抑制することができる。そのため、ガスバリア層による第１接続配線の被覆を確実なものとし、第１接続配線を介する水分の浸入を防止することができる。
本発明においては、前記シール層および前記接着層の形成材料は、粒子状の充填材を含まないことが望ましい。
シール層や接着層を構成する材料に粒子状の充填材が混合されていると、保護基板を接着する際に充填材を介して接着時の圧力がガスバリア層に伝わり、ガスバリア層が破損するおそれがある。しかし本発明においては、シール層や接着層を形成する材料には、これら充填材を含まないこととしているため、圧着時におけるガスバリア層の破損を防ぐことができ、ガスバリア層の第１接続配線への水分浸入防止機能を担保することができる。
本発明においては、前記有機緩衝層、前記シール層および前記接着層は、エポキシ樹脂を用いて形成されることが望ましい。
エポキシ樹脂は、様々な基材に対しての接着力に優れ、且つ他の樹脂と比べて低透湿性と耐熱性、透明性に優れる。また、パネルの構造体を形成するこれらの樹脂成分に同じ材料系を用いることで、膨張率や弾性率を近づけることができ、特に熱衝撃による上記のガスバリア層の損傷を防ぐ効果がある。
本発明においては、前記ガスバリア層は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを用いて形成されていることが望ましい。
窒化シリコンまたは酸窒化シリコンなどの無機ケイ素化合物は透明でかつ耐熱性と耐腐食性が高く、構造が緻密であるために防湿性が極めて高いため、ガスバリア層として必要な防湿性を十分に確保し、優れたガスバリア層を形成することができる。
本発明においては、前記第１接続配線の前記ガスバリア層に覆われる部分の少なくとも一部が、屈曲または湾曲して形成されており、また、前記第１接続配線に電気的に接続された第２接続配線が備えられ、前記第２接続配線の一端部に形成された接続端子部を除いて、前記第２接続配線の端面および表面が前記ガスバリア層によって覆われていることが望ましい。
この構成によれば、第１接続配線が屈曲または湾曲することで、接続端子部からＩＴＯに浸透する水分が発光素子までの到達時間を遅延することができる。また、さらに第１接続配線と電気的に接続する第２接続配線を介して接続端子部を設けることで、上記の遅延効果をさらに高めると共に、陰極配線の積層化により陰極配線の電気抵抗を下げることができるため、額縁部の陰極配線幅をさらに狭めることで額縁部をさらに狭める効果が期待できる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、上記の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記有機緩衝層の形成材料を、減圧雰囲気下においてスクリーン印刷法により前記複数の発光素子の表面に配置し有機緩衝層を形成する工程と、前記第１接続配線の端面を覆い、前記第１接続配線と前記複数の発光素子と前記有機緩衝層との表面を覆って全面にガスバリア層を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。
スクリーン印刷法ではスキージによる摩擦により配置した材料の表面が強制的に平坦化されるため、他の材料配置方法と比較すると、容易に配置する材料の表面を平坦にすることができる。また、有機緩衝層の形成材料を、材料を配置する領域の端部にまで行き渡らせることが容易である。このような特徴を有するスクリーン印刷法を用いて有機緩衝層の形成材料を配置することで、形成する有機緩衝層により複数の発光素子を画素ごとに分離する隔壁や配線に由来する凹凸を効率的に緩和することができる。そのため、凹凸部での応力集中によるガスバリア層の破損を抑制することが可能となる。したがって、第１接続配線からの水分の浸入防止をガスバリア層により確実に行うことができる。またこの方法によれば、減圧下において有機緩衝層の形成材料を取り扱うため、有機緩衝層に気泡が混入することを防ぐことができ、合わせて、有機緩衝層の形成材料が含む水分を除きながら有機緩衝層の形成を行うことができる。そのため、水分や気泡を含まない高品質の有機緩衝層を形成することができ、有機緩衝層から直接または第１接続配線を介して有機発光層に水分が浸入することを防ぐことが可能となる。
本発明の電子機器は、先述の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、表示不良が少なく高品質であり且つ長寿命である電子機器とすることができる。
［第１実施形態］
以下、図１〜図７を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図である。この有機ＥＬ装置１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス方式のもので、複数の走査線１０１と、各走査線１０１に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線１０２と、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３とからなる配線構成を有し、走査線１０１と信号線１０２との各交点付近にサブ画素Ｘを形成したものである。本発明の技術的思想に沿えば、ＴＦＴなどを用いるアクティブマトリクスは必須ではなく、単純マトリクス向けの素子基板を用いて本発明を実施し、単純マトリクス駆動しても全く同じ効果が低コストで得られる。
信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路１００が接続されている。また、走査線１０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路８０が接続されている。
さらに、サブ画素Ｘの各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ（スイッチング素子）１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から共有される画素信号を保持する保持容量１１３と、該保持容量１１３によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ（スイッチング素子）１２３と、この駆動用ＴＦＴ１２３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに該電源線１０３から駆動電流が流れ込む陽極１０と、該陽極１０と陰極１１との間に挟み込まれた発光層（有機発光層）１２が設けられている。
この有機ＥＬ装置１によれば、走査線１０１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１１２がオン状態になると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量１１３に保持され、該保持容量１１３の状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１２３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１２３のチャネルを介して、電源線１０３から陽極１０に電流が流れ、さらに発光層１２を介して陰極１１に電流が流れる。発光層１２は、これを流れる電流量に応じて発光する。
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置１の具体的な態様を、図２から図４を参照して説明する。ここで、図２は有機ＥＬ装置１を模式的に示す断面図である。図３は、図２の要部（Ａ部）を示す図であって、有機ＥＬ装置１の周辺部の構成を説明するための拡大断面図である。図４は有機ＥＬ装置１の構成を模式的に示す平面図である。
まず、図２および図３を参照しながら、有機ＥＬ装置１の断面構造を説明する。本実施形態における有機ＥＬ装置１は、いわゆる「トップエミッション方式」の有機ＥＬ装置である。トップエミッション方式は、光を素子基板側ではなく対向基板側から取り出すため、素子基板に配置された各種回路の大きさに影響されず、発光面積を広く確保できる効果がある。そのため、電圧及び電流を抑えつつ輝度を確保することが可能であり、発光素子の寿命を長く維持することができる。
この有機ＥＬ装置１は、複数の発光素子２１が配置された素子基板２０Ａと、複数の発光素子２１を覆って積層して形成される電極保護層１７と有機緩衝層１８とガスバリア層１９の各層と、この素子基板２０Ａの複数の発光素子２１が配置された面に対向配置された保護基板３１と、を備えており、これら素子基板２０Ａと保護基板３１とは、シール層３３および接着層３４とを介して貼り合わされている。以下の説明においては、素子基板２０Ａの配置している側を下側、保護基板３１が配置している側を上側として、各構成の上下関係、積層関係を示すこととする。以下、各構成要素について順に説明する。
（素子基板）
素子基板２０Ａは、基板本体２０と、基板本体２０上に前述した各種配線やＴＦＴ素子と、これらの配線やＴＦＴ素子等を覆う無機絶縁膜１４と、を備えている。基板本体２０は、透明基板及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、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。透明基板としては、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）を用いることができる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。本実施形態では、基板本体２０の材料としてガラスを用いる。
基板本体２０上には、前述した駆動用ＴＦＴ１２３や不図示の各種配線が形成されており、これらの構成を覆って基板本体２０の表面の全面に無機絶縁膜１４が形成されている。無機絶縁膜１４は、例えば窒化シリコンで構成されている。
素子基板２０Ａ上には、素子基板２０Ａが備える配線やＴＦＴ素子等に由来する表面の凹凸を緩和するための平坦化層１６と、平坦化層１６に内装されて配置される発光素子２１から照射される光を保護基板３１側に反射する機能を有する金属反射層１５と、が形成されている。平坦化膜１６は、絶縁性の樹脂材料で形成されており、形成方法はフォトリソグラフィを用いるため、材料には例えば感光性のアクリル樹脂や環状オレフィン樹脂などが用いられている。
金属反射層１５は、配線と製造工程を兼ねるため、配線材料と同じ例えばアルミニウムやチタン、モリブデン、銀、銅などの金属またはそれらを組み合わせた合金材料で形成されており、光を反射する性質を備えている。本実施形態ではアルミニウムで形成されている。金属反射層１５は、後述する発光素子２１と基板本体２０との間で発光素子２１に平面的に重なるように配置されている。
平坦化膜１６上であって、金属反射層１５と平面的に重なる領域には、発光素子２１が配置されており、隣接する発光素子２１の間および発光素子２１と基板本体２０の端部との間には隔壁１３が形成されている。隔壁１３は平坦化膜１６と同様に絶縁性の樹脂材料で形成されており、形成方法はフォトリソグラフィを用いるため、材料には例えば感光性のアクリル樹脂や環状オレフィン樹脂などが用いられている。
発光素子２１は、陽極１０と陰極１１に発光層１２が挟持されて形成されている。発光素子２１を構成する陽極１０は、平坦化膜１６上に形成され、素子基板２０Ａが備える駆動用ＴＦＴ１２３に接続されている。また陽極１０は、仕事関数が５ｅＶ以上の正孔注入効果の高い材料が好適に用いられる。このような正孔注入効果の高い材料としては、例えばＩＴＯ（Indium Thin Oxide:インジウム錫酸化物）等の金属酸化物を挙げることができる。本実施形態ではＩＴＯを用いる。また、上記金属反射層１５と発光層１２の距離を制御することでＲＧＢの発光効率を高めることが出来るため、ＲＧＢ画素ごとに膜厚を制御して反射する距離を制御することが好ましい。なお、本実施形態の有機ＥＬ装置１はトップエミッション方式の発光方法であるため、陽極１０は必ずしも光透過性を有する必要は無く、アルミニウム等の光を透さない金属電極を設けることとしてもよい。その場合には、陽極１０が光を反射し先述の金属反射層１５の機能を兼ね備えるため、金属反射層１５は設けなくても良い。
発光層１２は、白色に発光する白色発光層を採用している。本実施形態では、この白色発光層は低分子系の発光材料を用いて真空蒸着法を用いて形成されている。白色の発光材料としては、スリチルアミン系発光層にアントラセン系のドーパントをドーピングした層（青色）と、スリチルアミン系発光層にルブレン系のドーパントをドーピングした層（黄色）と、を同時に発光させて白色発光を実現している発光材料を挙げることができる。ここでは低分子系の発光材料を用いているが、高分子系の発光材料を用いて発光層を形成することとしても良い。また、各層の構成を変化させ、赤色、緑色、青色の３色を同時に発光させて白色発光を取り出す３層構造とすることも可能である。
なお、陽極１０と発光層１２との間に、トリアリールアミン多量体（ＡＴＰ）層（正孔注入層）、トリフェニルジアミン系誘導体（ＴＰＤ）層（正孔輸送層）、発光層１２と陰極１１との間にアルミニウムキノリノール（Ａｌｑ３）層（電子注入層）、ＬｉＦ（電子注入バッファー層）をそれぞれ成膜し、各電極からの電子および正孔の注入を容易にさせる構成とすることが好ましい。
陰極１１は、発光素子１２と隔壁１３との表面を覆って、最も外側（素子基板２０Ａの外周部に近い側）に配置された隔壁１３の頭頂部に至るまで延在して形成されている。陰極１１の形成材料には、電子注入効果の大きい（仕事関数が４ｅＶ以下）材料が好適に用いられる。例えば、カルシウムやマグネシウム、ナトリウム、リチウム金属、又はこれらの金属化合物である。金属化合物としては、フッ化カルシウム等の金属フッ化物や酸化リチウム等の金属酸化物、アセチルアセトナトカルシウム等の有機金属錯体が該当する。これらの材料を用いる場合には、金属材料は真空蒸着法、金属化合物はＥＣＲプラズマスパッタ法やイオンプレーティング法、対向ターゲットスパッタ法などの高密度プラズマ成膜法を用いて陰極１１を形成することができる。
また、これらの材料だけでは、電気抵抗が大きく電極として機能しないため、発光部分を避けるようにアルミニウムや金、銀、銅などの金属層をパターン形成したり、ＩＴＯや酸化錫などの透明な金属酸化物導電層との積層体と組み合わせて用いたりしてもよい。なお、本実施形態では、マグネシウム−銀合金（ＭｇＡｇ）を透明性が得られる２０ｎｍ以下の膜厚に調整して用いている。陰極１１の膜厚は約１０ｎｍである。
また、素子基板２０Ａ上であって、素子基板２０Ａの外周部近傍の平坦化膜１６が形成されていない領域には第１接続配線（第１陰極配線）２２Ａが形成され、第１陰極配線２２Ａと陰極１１とは補助陰極配線２４により接続され導通している。
第１陰極配線２２Ａは、陰極１１を不図示の電源まで通電させることを目的として形成されており、主に素子基板２０Ａの外周部付近に設けられる。第１陰極配線２２Ａの形成材料には、電気伝導性の高いアルミニウムやチタン、モリブデン、タンタル、銀、銅などの金属またはそれらを組み合わせた合金が用いられ、これらの材料を単層もしくは多層に積層して形成したものが用いられる。また、第１陰極配線２２Ａの最表層には、陽極１０と同じ材料であるＩＴＯが形成されている。陽極１０の形成時と同時に、第１陰極配線２２Ａの最表層にもＩＴＯを形成しておくことで、製造工程におけるフォトリソグラフィ工程での第１陰極配線２２Ａの腐食を防ぐことができる。第１陰極配線２２Ａの厚みは３００ｎｍから８００ｎｍ程度であり、幅は０．５ｍｍから１．５ｍｍ程度である。しかし有機ＥＬ装置１の大きさにより形成可能な第１陰極配線２２Ａの幅は異なるため、第１陰極配線２２Ａの幅はこの値に限定するものではない。本実施形態では１ｍｍの幅の第１陰極配線２２Ａを形成している。
補助陰極配線２４は、陰極１１と第１陰極配線２２Ａとの通電を補助する目的で陰極１１の端部に設けられている。補助陰極配線２４の形成材料には、アルミニウム等の導電性の高い金属が用いられ、マスクを介して真空蒸着法やスパッタ法で成膜して形成される。補助陰極配線２４の膜厚は１００ｎｍから５００ｎｍ程度であることが好ましい。本実施形態では３００ｎｍの膜厚の補助陰極配線２４を形成している。
（保護層）
素子基板２０Ａ上には、配置されている発光素子２１を覆って全面に複数の保護層が積層して層構造を形成している。この保護層として、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、電極保護層１７と有機緩衝層１８とガスバリア層１９とを備えている。以下、素子基板２０Ａ上に形成されている各層について説明する。
素子基板２０Ａ上には、第１陰極配線２２Ａの端面を覆い、第１陰極配線２２Ａ、補助陰極配線２４、陰極１１の表面を覆って全面に、電極保護層１７が形成されている。この電極保護層１７により、２０ｎｍ以下と非常に薄い陰極１１や、その下の発光層１２の破損を抑制することができる。また、発光素子２１への水分の浸入を防ぐガスバリア層としての機能も兼ね備える。
電極保護層１７はＥＣＲスパッタ法やイオンプレーティング法などの高密度プラズマ成膜法を用いて形成することができる。形成前には、酸素プラズマ処理を行って形成した膜の密着性を向上させることが好ましい。
電極保護層１７は、透明性や密着性、耐水性、絶縁性、更にはガスバリア性を考慮して、酸窒化シリコンや窒化シリコンなどのケイ素化合物で構成することが望ましい。中でも、酸窒化シリコンは、含まれる酸素と窒素の比率を変えることで高い防湿性を維持しながら、膜応力を抑えつつ無色透明な膜とすることが可能であるため好ましい。本実施形態では、酸窒化シリコンを用いて電極保護層１７を形成している。
また、電極保護層１７の膜厚は１００ｎｍ以上が好ましく、隔壁１３を被覆することで発生する応力によるクラック発生を防ぐため、膜厚の上限は２００ｎｍ以下に設定することが好ましい。なお、本実施形態においては、電極保護層１７を単層で形成しているが、複数層で積層してもよい。例えば、低弾性率の下層と高耐水性の上層とで電極保護層１７を構成してもよい。
電極保護層１７の上には、電極保護層１７の内側に有機緩衝層１８が形成されている。有機緩衝層１８は、隔壁１３の形状の影響により、凹凸状に形成された電極保護層１７の凹凸部分を埋めるように配置され、さらに、その上面は略平坦に形成される。この有機緩衝層１８は、素子基板２０Ａの反りや体積膨張により発生する応力を緩和し、隔壁１３からの電極保護層１７の剥離を防止する機能を有する。また、有機緩衝層１８の上面が略平坦化されるので、有機緩衝層１８上に形成される硬い被膜からなる後述するガスバリア層１９も平坦化される。したがって、応力が集中する部位がなくなり、これにより、ガスバリア層１９でのクラックの発生を防止することができる。
有機緩衝層１８の形成材料としては、流動性に優れ且つ溶媒や揮発成分の無い、全てが高分子骨格の原料となる有機化合物材料であることが好ましく、その様な形成材料としてエポキシ基を有する分子量３０００以下のエポキシモノマー／オリゴマーを好適に用いることができる。ここでは、分子量１０００以下の原料をモノマー、分子量１０００〜３０００の原料をオリゴマーとする。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシオリゴマーやビスフェノールＦ型エポキシオリゴマー、フェノールノボラック型エポキシオリゴマー、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３'，４'−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４-エポキシシクロヘキシルメチル３'，４'−エポキシシクロヘキサンカルボキレートなどがあり、これらが単独もしくは複数組み合わされて用いられる。
また、有機緩衝層１８の形成材料には、エポキシモノマー／オリゴマーと反応する硬化剤が含まれる。このような硬化剤としては、電気絶縁性や接着性に優れ、かつ硬度が高く強靭で耐熱性に優れる硬化被膜を形成するものが好適に用いられ、透明性に優れ且つ硬化のばらつきの少ない付加重合型が好ましい。例えば、３−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、１，２，４，５−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，３'，４，４'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などの酸無水物系硬化剤が好ましい。これらの硬化剤を加えた有機緩衝層１８の形成材料は優れた熱硬化性樹脂として振る舞う。
さらに、酸無水物の反応（開環）を促進する反応促進剤として１，６−ヘキサンジオールなど分子量が大きく揮発しにくいアルコール類やアミノフェノールなどのアミン化合物を微量添加することで低温硬化しやすくなる。これらの硬化は６０〜１００℃の範囲で加熱することで行われ、その硬化被膜はエステル結合を持つ高分子となる。
また、硬化時間を短縮するためよく用いられるカチオン放出タイプの光重合開始剤を用いてもよいが、硬化収縮が急激に進まないよう反応の遅いものが良く、また、塗布後の加熱による粘度低下で平坦化を進めるように最終的には熱硬化を用いて硬化物を形成するものが好ましい。更には、陰極１１やガスバリア層１９との密着性を向上させるシランカップリング剤や、イソシアネート化合物等の捕水剤、硬化時の収縮を防ぐ微粒子などの添加剤が混入されていても良い。
これらの原料ごとの粘度は、１０００ｍＰａ・ｓ（室温：２５℃）以上が好ましい。塗布直後に発光層１２へ浸透して、ダークスポットと呼ばれる非発光領域を発生させないためである。また、これらの原料を混合した緩衝層形成材料の粘度としては、５００〜２００００ｍＰａ・ｓ、特に２０００〜１００００ｍＰａ・ｓ（室温）が好ましい。また、含水量は１０ｐｐｍ以下に調整された材料であることが好ましい。
また、有機緩衝層１８の最適な膜厚としては、２〜５μｍが好ましい。有機緩衝層１８の膜厚が厚いほうが異物混入した場合等にガスバリア層１９の破損を防ぎやすいが、有機緩衝層１８を合わせた層厚が５ｍを超えると、後述する着色層３２ａと発光層１２の距離が広がり側面に逃げる光が増えるため光を取り出す効率が低下するためである。
有機緩衝層１８の上には、有機緩衝層１８の端部を含め全面を被覆し、且つ電極保護層１７の全面を覆うガスバリア層１９が形成されている。ガスバリア層１９は、酸素や水分が浸入するのを防止するためのもので、これにより酸素や水分による発光素子２１の劣化等を抑えることができる。ガスバリア層１９は、透明性、ガスバリア性、耐水性を考慮して、好ましくは窒素を含むケイ素化合物、すなわち窒化シリコンや酸窒化シリコンなどを用いて形成される。本実施形態では、酸窒化シリコンを用いてガスバリア層１９を形成している。
ガスバリア層１９は、ＥＣＲスパッタ法やイオンプレーティング法などの高密度プラズマ成膜法を用いて形成することができる。形成前には、形成面の酸素プラズマ処理を行って形成した膜の密着性を向上させることが好ましい。また、ガスバリア層１９の膜厚は、ガスバリア層１９の破損を防ぎガスバリア性を担保するために１００ｎｍ以上であることが好ましい。また、有機緩衝層１８の端部や第１陰極配線２２Ａ等の凹凸部を被覆する際にクラックを防ぐために８００ｎｍ以下であることが好ましい。なお、本実施形態においては、ガスバリア層１９を単層で形成しているが、複数層で積層してもよい。
本実施形態の有機ＥＬ装置１では、電極保護層１７およびガスバリア層１９が第１陰極配線２２Ａを覆って形成されている。第１陰極配線２２Ａの表面には、前述のように陽極１０に用いられるＩＴＯ（酸化物導電膜）が形成されている。このＩＴＯは、成膜の過程で多結晶柱状構造をとるため隙間が多く、水分が浸入しやすい。また、ＩＴＯの導電性を高めるために加熱処理を行うと、結晶が凝集・成長するため、より隙間が多くなる。そのため、第１陰極配線２２Ａが露出していると、外部環境の水蒸気などの水分が第１陰極配線２２Ａの表面のＩＴＯを介して有機ＥＬ装置１の装置内部に浸入するおそれがあるが、本実施形態では透湿性の低いケイ素化合物からなる層で第１陰極配線２２Ａを覆っているため、第１陰極配線２２Ａからの水分の浸入を防ぐことが出来る。更には、ガスバリア層１９は有機緩衝層１８も完全に覆っているため、有機緩衝層１８を介した水分浸入も防ぐことが出来る。
（保護基板）
ガスバリア層１９が形成された素子基板２０Ａには、保護基板３１が対向配置されている。保護基板１３は、ガスバリア層１９を保護する機能と光透過性を備えた基板であり、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリオレフィン樹脂等の有機高分子（樹脂）を用いて形成することができる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。中でも、透明性と防湿性が高く、耐熱性を付与するのに素子基板との熱膨張率を合わせるため、特にガラス基板が好適に用いられる。
保護基板３１の素子基板２０Ａと対向する面には、カラーフィルタ層３２が形成されている。カラーフィルタ層３２には、透過光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの光に変調する着色層３２ａがマトリクス状に配列形成されている。この着色層３２ａの各々は、陽極１０上に形成された白色の発光層１２に対向して配置されている。これにより、発光層１２から射出された光は着色層３２ａの各々を透過して、赤色光、緑色光、青色光として観察者側に射出され、カラー表示を行うようになっている。
また、隣接する着色層３２ａの間および着色層３２ａの周囲には、光漏れを防ぎ視認性を向上させるブラックマトリクス層３２ｂが形成されている。ブラックマトリクス層３２ｂは、一部がシール層３３に平面的に重なる領域にまで延在して形成されている。そのため、装置側面からの光漏れを効率的に防ぎ画質を向上させることができる。
なお、保護基板３１には、カラーフィルタ層３２の他に、紫外線を遮断または吸収する層や、光反射防止膜、放熱層などの機能層を設けてもよい。
（シール層・接着層）
素子基板２０Ａと保護基板３１とは、素子基板２０Ａの外周部近傍に配置されるシール層３３と、シール層３３に囲まれた領域内で素子基板２０Ａと保護基板３１とに挟持された接着層３４と、によって貼り合わされている。
シール層３３は、装置内部への水分浸入防止の機能のほかに、素子基板２０Ａと保護基板３１との貼り合わせの位置精度向上と接着層３４のはみ出しを防止する土手としての機能を有している。シール層３３の形成材料は、紫外線によって硬化して粘度が向上する樹脂材料で構成されている。好ましくはエポキシ基を有する分子量３０００以下のエポキシモノマー／オリゴマーが用いられる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシオリゴマーやビスフェノールＦ型エポキシオリゴマー、フェノールノボラック型エポキシオリゴマー、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３'，４'−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４-エポキシシクロヘキシルメチル３'，４'−エポキシシクロヘキサンカルボキレートなどがあり、これらが単独もしくは複数組み合わされて用いられる。
また、シール層３３の形成材料には、エポキシモノマー／オリゴマーと反応する硬化剤が含まれる。この硬化剤としては、ジアゾニウム塩、ジフェニルヨウドニウム塩、トリフェルスルフォニウム塩、スルホン酸エステル、鉄アレーン錯体、シラノール／アルミニウム錯体などのカチオン重合反応を起こす光反応型開始剤が好適に用いられる。これらの硬化剤を加えたシール層３３の形成材料は光（紫外線）硬化性樹脂として振る舞う。
シール層３３の形成材料の塗布時の粘度は、３０〜１００Ｐａ・ｓ（室温）であることが好ましい。また、紫外線照射後に徐々に粘度が上昇するようにカチオンホールド剤と呼ばれる添加剤を用いると、貼り合わせ後の光照射工程を削除することができる上に、シール層３３の形成材料が流動しにくくなるため貼り合わせ工程が容易になる。更に、１ｍｍ以下の細いシール幅でもシール層３３の断裂を防ぎ、貼り合わせ後の充填剤のはみ出しを防ぐことができるため好ましい。また、含水量は１０００ｐｐｍ以下に調整された材料であることが好ましい。
通常、シール層３３を形成するための材料には、基板間の距離を制御するための所定粒径の球状粒子（スペーサ）や、粘度を調整するため燐片状や塊状の無機材料（無機フィラー）などの充填物が混合されていることが多い。しかし、これらの充填物は貼り合わせ圧着時にガスバリア層１９を損傷させるおそれがあるため、本実施形態ではこれらの充填物が混入していないシール層形成材料を用いる。シール層３３の膜厚としては、１０〜２０μｍが好ましい。
接着層３４は、シール層３３で囲まれた有機ＥＬ装置１の内部に隙間なく充填されており、素子基板２０Ａに対向配置された保護基板３１を固定し、かつ外部からの機械的衝撃に対して緩衝機能を有し、発光層１２やガスバリア層１９を保護する機能を備える。
接着層３４の形成材料の主成分としては、流動性に優れ、かつ溶媒のような揮発成分を持たない有機化合物材料である必要があり、好ましくはエポキシ基を有する分子量３０００以下のエポキシモノマー／オリゴマーが用いられる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシオリゴマーやビスフェノールＦ型エポキシオリゴマー、フェノールノボラック型エポキシオリゴマー、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３'，４'−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４-エポキシシクロヘキシルメチル３'，４'−エポキシシクロヘキサンカルボキレートなどがあり、これらが単独もしくは複数組み合わされて用いられる。
また、接着層３４の形成材料には、エポキシモノマー／オリゴマーと反応する硬化剤が含まれる。この硬化剤としては、電気絶縁性に優れ、かつ強靭で耐熱性に優れる硬化皮膜を形成するものが好適に用いられ、透明性に優れ且つ硬化のばらつきの少ない付加重合型が良い。例えば、３−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、１，２，４，５−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、またはそれらの重合物などの酸無水物系硬化剤が好ましい。これらの硬化剤を加えた接着層３４の形成材料は熱硬化性樹脂として振る舞う。
接着層３４の形成材料の硬化は、６０〜１００℃の範囲で加熱することにより行われ、その硬化皮膜は酸窒化シリコンとの密着性に優れるエステル結合を持つ高分子となる。さらに、芳香族アミンや脂肪族アミンなどのアミン硬化剤を用いても良い。なお、接着層３４の形成材料には、シール層の形成材料と同様の理由によりスペーサや無機フィラーなどの充填剤が混入していないものを用いる。
接着層３４の形成材料の塗布時の粘度は、２００〜１０００ｍＰａ・ｓ（室温）が好ましい。理由は、貼り合わせ後の空間への材料充填性を考慮したもので、加熱直後に一度粘度が下がってから硬化が始まる材料が好ましい。また、含水量は１０００ｐｐｍ以下に調整された材料であることが好ましい。
接着層３４の膜厚としては、３〜１０μｍが好ましい。接着層３４がこの程度の厚みを備えると、接着層３４の膜厚と先述した有機緩衝層１８等の各保護層の膜厚との合計が最大で１５μｍ程度になる。この合計膜厚が１５μｍを超えると、カラーフィルタ層３２と発光素子２１との間の距離が広がりすぎ、発光素子２１から射出される光のうち装置側面に逃げる光の割合が増えるため、光取り出し効率が悪くなるためである。この膜厚の制御は、接着層３４の形成材料を配置する量を制御することで行う。
（周辺部の断面構造）
続いて、図３に示す拡大断面図を参照して、有機ＥＬ装置１の周辺部の断面構造を説明する。図３は図２の要部（丸で囲んだＡ部）を示す図である。
図３に示すように、この有機ＥＬ装置１の周辺部は、前述した素子基板２０Ａと保護基板３１との間に、第１陰極配線２２Ａ、補助陰極配線２４、電極保護層１７、有機緩衝層１８、ガスバリア層１９、シール層３３が順次積層される構成となっている。また、シール層３３は、装置の最も外側に近い位置に形成されている隔壁１３よりも外側に形成されている。
有機緩衝層１８は、周辺部では主に隔壁１３と平坦化膜１６とに由来する凹凸形状を緩和するように形成されている。有機緩衝層１８の周辺部では、隔壁１３と平坦化膜１６とは階段状の形状を形成しており、有機緩衝層１８は該階段状の下地形状に沿って、下部が階段状に形成されている。また、有機緩衝層１８は、装置中央部から周辺端部３５にかけて薄く小さくなるように形成されている。有機緩衝層１８の周辺端部３５における素子基板２０Ａの水平方向に対する仰角（接触角度）θは、２０度以下で形成されることが好ましく、特に１０度前後で形成されることが好ましい。これにより、有機緩衝層１８の周辺端部３５を覆うガスバリア層１９の応力集中によるクラックや剥離等の損傷を防ぐことができる。本実施形態では、仰角θは１０度となっている。更には、有機緩衝層１８の周辺部では階段状の下地形状に沿って有機緩衝層１８が形成されているため、周辺端部３５から隔壁１３の上部に至るまで有機緩衝層１８の表面斜面の水平方向に対する仰角が急激に大きくなることなく形成されている。
ここで、電極保護層１７とガスバリア層１９とは、前述の通り第１陰極配線２２Ａを完全に被覆するように形成されている。また、ガスバリア層１９は、有機緩衝層１８も完全に被覆するように有機緩衝層１９よりも広く形成されており、このガスバリア層１９上にシール層３３が配置されている。さらに、シール層３３の幅ｄ内に有機緩衝層１８の周辺端部３５の立ち上がり部分３６が位置するように形成されている。
有機緩衝層１８とその上に形成されるガスバリア層１９は異なる材料を用いて形成されており、熱膨張率の異なる材料にて形成されていることがほとんどである。環境の変化や装置の駆動による発熱によりこれらの層の温度が変化すると、熱膨張率の差に由来してガスバリア層１９が破損するおそれがある。その様な破損は、ガスバリア層１９の形状が変化する有機緩衝層１８の端部において起こりやすい。しかしながら、本実施形態のように有機緩衝層１８の周辺端部３５に重なるようにシール層３３を形成し、ガスバリア層１９を有機材料で挟持すると、応力集中によるガスバリア層１９のクラックや剥離等の損傷を防ぐことができる。したがって、第１陰極配線２２Ａや有機緩衝層１８を介して水分が発光素子２１に到達することを防ぎ、ダークスポットの発生を防ぐことができる。
なお、本実施形態におけるガスバリア層１９は、シール層３３の外周より広く形成されているが、必ずしもシール層３３より広く形成する必要はない。つまり、ガスバリア層１９の周辺端部３８が、有機緩衝層１９の周辺端部３５よりも広く形成され、かつ第１陰極配線２２Ａを被覆するように形成されていることが必須であり、有機緩衝層１９の周辺端部３５と同様にシール層３３の幅ｄ内に形成されていてもよい。また、電極保護層１７の幅も有機緩衝層１８より広く形成されており、通常、ガスバリア層１９と同様のマスクを使用して形成するため、ガスバリア層１９と同じ幅で形成されている。
また、この有機ＥＬ装置１の周辺部は非発光部分である額縁部となっている。この額縁部は、例えば素子基板２０Ａ上の最端部に設けられた隔壁１３の頭頂部から素子基板２０Ａの端部までの間に配置されている。その額縁部の幅Ｄは、例えば２ｍｍであり、シール層３３の幅ｄは、例えば１ｍｍである。
次いで、図４の概略平面図を用いて有機ＥＬ装置１の平面構造を説明する。素子基板２０Ａは、平面視矩形の形状を有しており、基板本体２０の中央部に配置された表示領域３と、表示領域３の周囲に配置された額縁部４とを備えている。
表示領域３は平面視矩形の領域形状を備え、図１で示したサブ画素Ｘがマトリクス状に配置されている。サブ画素Ｘにはそれぞれ発光素子２１が配置されており、は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの光が取り出される構成となっている。これら各々の色に発色するサブ画素Ｘは、図中の短手方向において同一色で配列していわゆるストライプ配置を構成している。そして、サブ画素Ｘが発色するＲＧＢが一つのまとまりとなって、単位画素が構成されており、該単位画素はＲＧＢの発光を混色させてフルカラー表示を行うようになっている。表示領域３の大きさは、対角で約４インチとなっている。
額縁部４には、表示領域３を覆って表示領域３よりも広い面積に（額縁部４にはみ出るまで）形成される平面視矩形の陰極１１と、陰極１１の周囲を囲んで形成される第１陰極配線２２Ａと、第１陰極配線２２Ａと接続して形成される第２陰極配線２２Ｂと、陰極１１の両短辺に配置され、陰極１１と第１陰極配線２２Ａとを接続する帯状の補助陰極配線２４と、を備えている。また、素子基板２０Ａの長辺のうちの一方の辺２１には、その中央部に素子基板２０Ａを他の部材と電気的に接続させる際に用いる実装端子４０を備えている。
第１陰極配線２２Ａは、陰極１１の両短辺および辺２１側とは反対側の陰極１１の長辺に対向して平面視コの字型に配置されている。また、第２陰極配線２２Ｂは平面視Ｌ字型を備えており、第１陰極配線２２Ａの両端部にはそれぞれ１つずつ第２陰極配線２２Ｂの一端部が接続されている。また、各第２陰極配線２２Ｂの他端部には接続端子部２３が設けられており、接続端子部２３は実装端子４０の一部を構成して辺２１に当接するように設けられている。
第１陰極配線２２Ａは、陰極１１と導通させて電気抵抗を下げることを目的としていることから、必ずしも平面視コの字型である必要は無く、陰極１１と少なくとも一箇所（一辺）で接続されていれば良い。その様な場合には、例えば第１陰極配線２２Ａは陰極１１の一辺に対向して配置しており、第１陰極配線の端部から辺２１に第２陰極配線２２Ｂが形成されているという形態が考えられる。もちろん接続部が多くなると相対的に電気抵抗が下げられるため、陰極１１の向かい合う二辺に対向して２本の第１陰極配線２２Ａを配置して、各辺で陰極１１と第１陰極配線とを接続することとしてもよい。更に、本実施形態では平面視コの字型の第１陰極配線２２Ａとしているが、第１陰極配線２２Ａが陰極１１の周囲を取り囲み平面視で閉環している構造であっても構わない。
実装端子４０は、有機ＥＬ装置１が備える各種配線と不図示の回路配線で接続されている。実装端子４０は、有機ＥＬ装置１と他の部材とを電気的に接続させる際に用いる。実装端子４０は、必要に応じて金や銀などの導電性の高い金属によるメッキを行い、実装端子４０での導電性を高めることとしておいても良い。
これら各種配線のうち実装端子４０の端部を除いて、ガスバリア層１９が形成されている。ガスバリア層１９に覆われない部分（露出部分）には、実装端子４０の一部を構成する接続端子部２３も含んでいる。また、第２陰極配線２２Ｂの備える屈曲部はガスバリア層１９に覆われている。
以上のような構成の有機ＥＬ装置１によれば、第１陰極配線２２Ａはガスバリア層１９に覆われているため、第１陰極配線２２Ａの表面に形成されているＩＴＯを介して水分が装置内部に浸入することを防ぎ、発光素子２１の劣化による表示性能の低下を回避し表示性能を維持することができる。
また、本実施形態では、複数の発光素子２１とガスバリア層１９との間に形成される有機緩衝層１８を備えることとしている。そのため、形成するガスバリア層１９に凹凸が少なくなり、凹凸部での応力集中によるガスバリア層１９の破損を抑制することができる。したがって、ガスバリア層１９による水分の浸入防止を確実に行うことが可能となる。
また、本実施形態では、有機緩衝層１８と複数の発光素子２１との間に電極保護層１７が形成され、電極保護層１７は第１陰極配線２２Ａを覆っている。第１陰極配線２２Ａ上を更に電極保護層１７にて覆うことにより、第１陰極配線２２Ａからの水分の浸入を更に効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、ガスバリア層１９に対向して保護基板３１が設けられている。そのため、保護基板３１によりガスバリア層１９の破損を防ぎ、ガスバリア層１９による装置内部への水分浸入防止の機能を維持することができる。また、保護基板３１自体により水分浸入を防ぐこともできる。
また、本実施形態では、素子基板２０Ａと保護基板３１とは、表示領域３の周囲に配置されるシール層３３と、シール層３３に囲まれた領域に配置される接着層３４と、を用いて貼り合わされている。接着層３４を用いて素子基板２０Ａと保護基板３１とを強固に貼りあわせることで有機ＥＬ装置１の装置全体の剛性が上がり、装置全体の変形などによるガスバリア層１９の破損を防ぐことが出来る。また、接着層３４の周囲をシール層３３で取り囲むことで、接着層３４への水分の浸入を防ぎ、接着層３４を介して発光素子へ水分が浸入するおそれを無くすことができる。更には、光透過性を備える接着層を３４用いて貼り合わせるために、表示領域３に表示される画像の画質を維持することができる。
また、本実施形態では、有機緩衝層１８の周辺端部３５における接触角度θが、１０度となっている。そのため、有機緩衝層１８の周辺端部３５において、有機緩衝層１８を覆って形成されるガスバリア層１９は、下地形状に対応して急峻な角度を備えずに形成されるため、有機緩衝層１８の周辺端部３５でのガスバリア層１９の損傷を抑制することができる。
また、本実施形態では、シール層３３は有機緩衝層１８の周辺端部３５に平面的に重なって配置されている。そのため、有機緩衝層１８の周辺端部３５において、熱膨張率の差などに由来してガスバリア層１９に加わる応力が、ガスバリア層１９にクラックや剥離等の損傷を起こすことを抑制することができる。
また、本実施形態では、シール層３３および接着層３４の形成材料には、スペーサや無機フィラーなどの粒子状の充填材を含まないこととしている。そのため、素子基板２０Ａと保護基板３１との圧着時において、充填剤を介して圧着の応力がガスバリア層１９に伝わりガスバリア層１９が破損することを回避することができる。
また、本実施形態では、有機緩衝層１８、シール層３３および接着層３４は、エポキシ樹脂を用いて形成されることとしている。他の樹脂と比べて低透湿性と耐熱性、透明性に優れるだけでなく、パネルの構造体を形成するこれらの樹脂成分に同じ材料系を用いることで、膨張率や弾性率を近づけることができ、特に熱衝撃による上記のガスバリア層の損傷を防ぎ、効果的に発光素子２１の劣化を防ぐことが可能となる。
また、本実施形態では、ガスバリア層１９は、酸窒化シリコンを用いて形成されていることとしている。酸窒化シリコンは透湿性が極めて低いため、外部環境の水分が第１陰極配線２２Ａに浸入することを確実に防ぐことができる高品質なガスバリア層１９を形成することができる。また、電極保護層１７もまた酸窒化シリコンを用いて形成されているため、同様に第１陰極配線２２Ａへの水分浸入を防止できる。
また、本実施形態では、第１接続配線２２Ａのガスバリア層に覆われる部分の少なくとも一部が、屈曲または湾曲して形成されており、また、第１接続配線２２Ａに電気的に接続された第２接続配線２２Ｂが備えられ、第２接続配線２２Ｂの一端部に形成された接続端子部を除いて、第２接続配線２２Ｂの端面および表面が前記ガスバリア層１９によって覆われていることとしている。接続端子部２３のみがガスバリア層１９に覆われていない構成となっているため、ガスバリア層１９に覆われず水分の浸入口となりうる露出部分は最小限にとどめおかれている。
この構成によれば、第１接続配線２２Ａが屈曲または湾曲することで、接続端子部２３からＩＴＯに浸透する水分が発光素子までの到達時間を遅延することで、発光素子２１を長寿命化することが可能となる。また、さらに第１接続配線２２Ａと電気的に接続する第２接続配線２２Ｂを介して接続端子部を設けることで、上記の遅延効果をさらに高めると共に、陰極配線の積層化により陰極配線の電気抵抗を下げることができ、額縁部の陰極配線幅をさらに狭めることで額縁部をさらに狭めた狭額縁構造のパネルの作成が可能となる。
なお、本実施形態においては、接着層３４を用いて素子基板２０Ａと保護基板３１とを貼りあわせることとしたが、接着層３４を用いないでシール層３３のみで両基板を貼りあわせる中空構造としても構わない。
その場合は、シール層３３と両基板とに囲まれる中空部分にシール層３３を介して浸入する水分を捕集する乾燥剤を備えていることが望ましい。
また、本実施形態においては、シール層３３および接着層３４の形成材料には、粒子状の充填材を含まないこととしたが、ガスバリア層１９を損傷させない程度に弾性率が小さい有機材料の球状粒子を混合することとしてもよい。
また、本実施形態においては、ガスバリア層１９は窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを用いることとしたが、酸化シリコンを用いることとしても構わない。
その場合、酸化シリコンは窒化シリコンや酸窒化シリコンと比べると透湿性が高いため、窒化シリコンや酸窒化シリコンを用いて形成するガスバリア層１９よりも厚く成膜することが望ましい。
また、本実施形態では、表示領域３の大きさは対角で約４インチであるとしたが、本発明は更に大きい有機ＥＬ装置においても適用可能である。その場合、表示領域３の大型化にともない陰極１１が大きくなるため、陰極１１の有する電気抵抗も大きくなる。そのため、例えば陰極１１の端部と中央部といった場所の違いにより、発光タイミングが異なってしまう。この発光タイミングの違いは画像のちらつき（フリッカ）などの原因となり画質の低下を引き起こすこととなる。そのため、陰極１１の両端に配置された補助陰極配線２４同士をつなぐ補助配線を複数設け、表示領域３内の陰極１１の抵抗を下げる補助をすることとしても良い。
（有機ＥＬ装置の製造方法）
次に、図５から図７を参照して本実施形態における有機ＥＬ装置１の製造方法を説明する。ここで、図５は有機ＥＬ装置１の素子基板２０Ａに各種保護層を積層させた層構造を形成する工程図であり、図６は保護基板３１にシール層および接着層の形成材料を配置する工程図であり、図７は保護基板３１と素子基板２０Ａとを貼りあわせる有機ＥＬ装置１とするまでの工程図である。
まず、図５（ａ）に示すように、陰極１１までが積層された素子基板２０Ａに電極保護層１７を形成する。例えば、前述のように窒化シリコンや酸窒化シリコンなどを、ＥＣＲスパッタ法やイオンプレーティング法等の高密度プラズマ成膜法により成膜する。なお、透明無機材料としての酸化シリコンなどの無機酸化物やＬｉＦやＭｇＦ等のアルカリハライドを、真空蒸着法や高密度プラズマ成膜法により積層して電極保護層１８としてもよい。
次に、図５（ｂ）に示すように、有機緩衝層１８を電極保護層１７上に形成する。具体的には、まず減圧雰囲気下でスクリーン印刷法により有機緩衝層１８の形成材料を配置する。減圧雰囲気下で有機緩衝層１８の形成材料を配置することで、有機緩衝層１８の形成材料やスクリーンメッシュに含まれる揮発性の不純物や水分を極力除去することができる。また、スクリーン印刷法ではスキージによる摩擦により配置した材料の表面が強制的に平坦化されるため、他の材料配置方法と比較して材料表面を平坦にすることが可能である。スクリーン印刷法による塗布のし易さと、成膜精度との兼ね合いにより、有機緩衝層１８の形成材料の粘度は、３０００〜７０００ｍＰａ・ｓ（室温）であることが好ましい。本実施形態では有機緩衝層１８の形成材料の粘度は５０００ｍＰａ・ｓである。また、含水量をあらかじめ１０００ｐｐｍ以下に調整しておくと、減圧環境下での発泡が抑えられ作業が容易になるため好ましい。
続いて、配置した有機緩衝層１８の形成材料を６０〜１００℃の範囲で加熱して硬化させる。この加熱硬化は、大気圧での水分が１０ｐｐｍ以下に管理された窒素雰囲気下において行われる。この際、加熱直後から反応が開始されるまでの間は、一時的に有機緩衝層１８の形成材料の粘度が低下するため、形成材料が電極保護層１７や陰極１１を透過して発光層１２に浸透しダークスポットを発生させるおそれがある。そこで、ある程度硬化が進むまでは６０〜８０℃の低温で硬化し、ある程度反応が進んで高粘度化したところで８０度以上に温度を上げて完全硬化させることが好ましい。
次に、図５（ｃ）に示すように、ガスバリア層１９を有機緩衝層１８上に形成する。具体的には、ＥＣＲスパッタ法やイオンプレーティング法などの高密度プラズマ成膜法で形成する。なお形成前には、酸素プラズマ処理によって密着性を向上させると信頼性が向上するため好ましい。また、製造の際には、ガスバリア層１９と電極保護層１７とを同一の材料にて形成すると、製造工程や製造装置の簡略化を図ることができる。こうした場合には、ガスバリア層１９を形成する際に用いるマスクと電極保護層１７を形成する際に用いるマスクは共通のマスクが使用可能である。
一方、保護基板３１側においては、図６（ａ）に示すように、カラーフィルタ層３２が形成された保護基板３１の周辺部にシール層３３の形成材料を配置する。具体的には、ニードルディスペンス法により、前述したシール層３３の形成材料を保護基板３１の周囲に塗布していく。なお、この塗布方法は、スクリーン印刷法を用いてもよい。本実施形態に係るシール層３３の形成材料の塗布時の粘度は５０Ｐａ・ｓ（室温）である。含水量はあらかじめ１０００ｐｐｍ以下に調整しておく。
次に、図６（ｂ）に示すように、保護基板３１に配置されたシール層３３の形成材料に囲まれた内部に接着層３４の形成材料を配置する。配置方法としてジェットディスペンス法を用い、塗布を行う。なお、接着層３４の形成材料は、必ずしも保護基板３１の全面に塗布する必要はなく、必要量を保護基板３１上の複数箇所に分けて塗布すればよい。本実施形態に係る接着層３４の形成材料の塗布時の粘度は５００ｍＰａ・ｓ（室温）である。シール層３３の形成材料の粘度は接着層３４の形成材料の粘度よりも十分に高いため、シール層３３の形成材料は接着層３４の形成材料のはみ出しを防止する土手としての機能を発揮することができる。
次に、図６（ｃ）に示すように、シール層３３および接着層３４が塗布された保護基板３１に紫外線照射を行う。例えば、照度３０ｍＷ／ｃｍ２ 、光量２０００ｍＪ／ｃｍ２ の紫外線を保護基板３１上に配置された各形成材料に照射する。すると、光反応型開始剤を含むシール層３３の形成材料が優先的に反応して硬化を開始するため、シール層３３の形成材料の粘度が向上する。
続いて、図７（ａ）に示すように、図５（ｃ）に示したガスバリア層１９までが形成された素子基板２０Ａと、図６（ｃ）に示したシール層３３の硬化を開始させた保護基板３１と、を貼り合わせる。この時、シール層３３が素子基板２０Ａ上に形成した有機緩衝層１８の周辺端部３５を完全に被覆するように配置する。この貼り合わせ工程は、真空度が１Ｐａの減圧雰囲気下で行われ、加圧６００Ｎで２００秒間保持して圧着させる。
次に、図７（ｂ）に示すように、圧着して貼り合わせた有機ＥＬ装置１を大気中で加熱して、シール層３３および接着層３４の形成材料の硬化を完了させる。以上より、前述した本実施形態における所望の有機ＥＬ装置１を得ることができる。
以上のような構成の有機ＥＬ装置１の製造方法では、スクリーン印刷法を用いて有機緩衝層１８の形成材料を配置するため、形成する有機緩衝層１８により発光素子２１や配線に由来する凹凸を効率的に緩和することができる。そのため、凹凸部での応力集中によるガスバリア層１９の破損を抑制することが可能となる。したがって、接着層３４やシール層３３から侵入する水分の遮断をガスバリア層１９により確実に行うことができる。また、この方法によれば、減圧下において有機緩衝層１８の形成材料を取り扱うため、有機緩衝層１８の形成時に発生する気泡や水分の混入を防ぎながら有機緩衝層１８の形成を行うことができる。そのため、水分や気泡を含まない高品質の有機緩衝層１８を形成することができ、有機緩衝層１８から直接または第１陰極配線２２Ａを介して発光層１２に水分が浸入することを防ぐことが可能となる。
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置２の説明図である。本実施形態の有機ＥＬ装置２は、第１実施形態の有機ＥＬ装置１と一部共通している。異なるのは、第１実施形態の有機ＥＬ装置１がいわゆる「トップエミッション方式」の有機ＥＬ装置であったのに対し、本実施形態における有機ＥＬ装置２がいわゆる「ボトムエミッション方式」の有機ＥＬ装置で点である。また、第１実施形態の有機ＥＬ装置１では、発光素子２１から射出される白色光をカラーフィルタ層３２で変調して各色の光としていたところ、本実施形態の有機ＥＬ装置２ではカラーフィルタ層を用いず、発光素子の備える発光層に赤色発光層、緑色発光層および青色発光層を用い、各色の光を射出する点も相違している。本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図８に示すように、有機ＥＬ装置２は、第１実施形態と同様の構成の素子基板２０Ａを備え、この素子基板２０Ａ上には、平坦化膜１６と隔壁１３が形成されており、平坦化膜１６上であって隔壁１３に囲まれた領域には、赤色、緑色、青色の各色の光を射出する発光素子２１ｒ、２１ｇ、２１ｂが配置されている。なお、「ｒ」「ｇ」「ｂ」は、それぞれ赤色、緑色、青色を示している。各発光素子２１ｒ、２１ｇ、２１ｂには、それぞれ陽極１０と陰極１１との一対の電極間に赤色発光層１２ｒ、緑色発光層１２ｇ、青色発光層１２ｂが挟持されている。
本実施形態における各発光層を形成するための材料としては、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。また、赤色発光層１２ｒ、緑色発光層１２ｇ、青色発光層１２ｂを複数の陽極１０ごとに設けることでフルカラー表示が可能となる。
各発光層の形成材料としては、高分子材料、低分子材料ともに用いることができる。例えば、高分子材料としてはポリフルオレン誘導体（ＰＦ）、ポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
その他、赤色発光層１２ｒの形成材料としては、例えばＭＥＨＰＰＶ（ポリ（３−メトキシ６−（３−エチルヘキシル）パラフェニレンビニレン）を、緑色発光層１２ｇの形成材料としては、例えばポリジオクチルフルオレンとＦ８ＢＴ（ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体）の混合溶液を、青色発光層１２ｂの形成材料としては、例えばポリジオクチルフルオレンを用いる場合がある。これらの発光層については、特にその厚さについては制限がなく、各色毎に好ましい膜厚を調整することが可能である。
その他の構成については、本実施形態に係る有機ＥＬ装置２がボトムエミッション方式を採用していることに由来して、第１実施形態の有機ＥＬ装置１からはいくつかの変更点がある。
陽極１０は、本実施形態に係る有機ＥＬ装置２はボトムエミッション方式を採用していることから、光透過性を有する必要がある。本実施形態では、陽極１０はＩＴＯにより形成している。
陰極１１は、光を反射する性質を備え、各発光層から放出される光を素子基板２０Ａ側に向けて反射する反射膜と低い電気抵抗、電子注入効果を兼ね備える材料・膜厚で形成される。本実施形態では、マグネシウム−銀合金（ＭｇＡｇ）を使用し、金属反射層１５と同じような光反射効果を備え且つ電気抵抗を下げるため、５０ｎｍ〜２００ｍｍに成膜して用いている。
また、陰極１１より上層部の構成は、カラーフィルタ層を備えないことを除いて第１実施形態と同様である。なお、本実施形態の有機ＥＬ装置２はボトムエミッション方式であり、各発光層からの射出される光を素子基板２０Ａ側から取り出すため、上層部は、必ずしも光透過性を有する材料である必要はない。
以上のような有機ＥＬ装置２では、発光素子および発光素子周辺の配線構成が第１実施形態の有機ＥＬ装置１と異なるが、第１陰極配線２２Ａ周辺の構造は有機ＥＬ装置１と変わらない。そのため、第１陰極配線２２Ａをガスバリア層１９で被覆することで、第１陰極配線２２Ａの表面に形成されているＩＴＯを介して水分が装置内部に浸入することを防ぐという発明の趣旨から、本実施形態の有機ＥＬ２においても各発光素子の劣化を防ぎ表示性能を維持することができるということは明らかである。
以上のように、本発明はトップエミッション方式あるいはボトムエミッション方式のいずれの方式を採用する有機ＥＬ装置においても効果がある。
［電子機器］
次に、前記実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の例について説明する。図９（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図９（ａ）において、携帯電話５０は表示部５１を備えている。表示部５１には、本発明に係る有機ＥＬ装置を備えている。
図９（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９（ｂ）において、情報処理装置６０は、キーボードなどの入力部６１、表示部６２、筐体６３を備えている。また表示部６２には、本発明に係る有機ＥＬ装置を備えている。
図９（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図９（ｃ）において、時計７０は表示部７１を備えている。表示部７１には、本発明に係る有機ＥＬ装置を備えている。
図９（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器はいずれも、先述の実施形態に示した有機ＥＬ装置が備えられたものであるので、表示不良が少なく高品質であり且つ長寿命である電子機器とすることができる。
なお、電子機器としては、前記電子機器に限られることなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、ディスクトップ型コンピュータ、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の構成を模式的に示す断面図である。 図２に示すＡ部の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置１の製造工程図である。 本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置１の製造工程図である。 本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置１の製造工程図である。 本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態における電子機器を示す図である。
符号の説明
１，２…有機エレクトロルミネッセンス装置、３…表示領域、１０…陽極（電極）、１１…陰極（電極）、１２…発光層（有機発光層）、１８…有機緩衝層、１９…ガスバリア層、２０Ａ…素子基板（基板）、２０…基板本体、２１…発光素子、２２Ａ…第１陰極配線（第１接続配線）、２２Ｂ…第２陰極配線（第２接続配線）、２３…接続端子部、３１…保護基板、３３…シール層、３４…接着層、３５…有機緩衝層の周辺端部、５０…携帯電話（電子機器）、６０…情報処理装置（電子機器）、７０…時計（電子機器）、θ…接触角度

Claims (11)

  1. 基板と、
    一対の電極間に有機発光層を挟持した複数の発光素子と、
    前記発光素子が複数配置された基板上の表示領域の周囲に配置され且つ前記一対の電極のうちの一方の電極と接続されている、表面に酸化物導電膜が形成された第１接続配線と、
    一端が前記第１接続配線と接続された第２接続配線と、
    前記第２接続配線の他端に設けられた接続端子を含む実装端子と、
    前記第１接続配線の端面を覆い、前記第１接続配線、前記第２接続配線、前記複数の発光素子、および前記実装端子の端部を除いた前記基板全面に形成されたガスバリア層と、を備え、
    前記第１接続配線は、平面視において、前記基板の外周をなす３辺に沿って延在して前記表示領域を囲んでおり、
    前記第２接続配線は、平面視において、前記３辺とは異なる１の辺と前記表示領域との間にＬ字型に形成されており、
    前記実装端子は、平面視において、前記１の辺と前記表示領域との間であって前記１の辺の中央部に設けられ、かつ前記第１接続配線と前記１の辺との間には設けられておらず、
    前記第２接続配線は、平面視において、前記１の辺の延在方向において、前記実装端子と前記第１接続配線との間に設けられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
  2. 前記複数の発光素子の表面及び側面を覆い、前記複数の発光素子と前記ガスバリア層との間で、かつ前記側面が前記ガスバリア層の内側に収まるように形成される有機緩衝層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  3. 前記有機緩衝層の周辺端部における接触角度が、２０度以下となるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  4. 前記第１接続配線の端面を覆い、前記第１接続配線と前記複数の発光素子との表面を覆って全面に形成された電極保護層を、前記複数の発光素子と前記有機緩衝層との間に備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  5. 前記ガスバリア層および前記電極保護層は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを用いて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  6. 前記ガスバリア層に対向して接着される保護基板が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  7. 前記基板と前記保護基板とは、前記表示領域の周囲に配置されるシール層と、前記シール層に囲まれた領域に配置される接着層と、を用いて接着されていることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  8. 前記シール層は、前記有機緩衝層の周辺端部に平面的に重なって配置されていることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  9. 前記シール層および前記接着層の形成材料は、粒子状の充填材を含まないことを特徴とする請求項７または８に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  10. 前記有機緩衝層、前記シール層および前記接着層は、エポキシ樹脂を用いて形成されることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
  11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えていることを特徴とする電子機器。
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