JP5141325B2

JP5141325B2 - 有機ｅｌディスプレイパネルの製造方法

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Publication number: JP5141325B2
Application number: JP2008072925A
Authority: JP
Inventors: 栄一北爪
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: JP2009230953A

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイパネル及びその製造方法に関し、特に、電極と保護層との明確な界面が生じない有機ＥＬディスプレイパネル及びその製造方法に関する。

有機ＥＬ素子は、二つの対向する電極の間に有機発光材料からなる有機発光層が形成され、有機発光層に電流を流すことで発光させるものである。有機ＥＬ素子は、空気中の水分や酸素により容易に劣化するため、大気暴露させないように封止を行う必要がある。

有機ＥＬ素子の封止方法として一般的には、金属やガラスなどのキャップ状の封止基板を、乾燥窒素下で有機ＥＬ素子が形成された基板と接着剤とを用いて貼り合わせることによって大気暴露を防ぐ方法が用いられる。しかしこの方法では、有機ＥＬ素子が外部から接着剤部分を通過する水分や酸素によって劣化してしまう。そのため、有機ＥＬ素子の劣化を防ぐ方法としては、通常吸湿能力や酸素トラップ能力のある材料をキャップ内部に設置する方法が取られている。

有機ＥＬ素子の劣化を防ぐトラップ材料としては、モレキュラーシーブやＢａＯなどのアルカリ土類金属酸化物が使われている。アルカリ土類金属酸化物をキャップ内に設置するとプロセスが煩雑になりコストの点で不利である。そのため、アルカリ土類金属酸化物の代わりに水分や酸素が透過しにくい酸化物や窒化物を、有機媒体層を覆うように保護層として成膜することで、外部から浸入した水分や酸素をブロックする方法が用いられる。また異なる保護層材料を積層する方法も提案されている。

特許文献１には、保護層として膜厚０．１μｍ以上２０μｍ以下のパラキシレン薄膜を気相重合法により有機ＥＬ素子の上に設ける方法が開示されている。特許文献２には、ポリブタジエン等の有機物の膜またはＳｉＯ_２等の無機物の膜を真空蒸着法やスパッタリング法により有機ＥＬ素子の上に設ける方法が開示されている。

図８に、対向電極８２上に保護層８３を設ける従来構造の説明図を示した。従来構造では、保護層８３を設けることにより初期の劣化は防げるが、封止体内に酸素や水分のトラップ材料を設置した有機ＥＬ素子に比べて、早期から水分や酸素が原因となるダークスポットと呼ばれる非発光部分が生じてしまい、さらに、電流に対する輝度の効率が低下してしまい、有機ＥＬ素子の信頼性が低くなってしまう。従来構造では、対向電極８２と保護層８３とが異なる材料でかつ成膜プロセスが異なることが多く、層間の界面８４を通って表示領域に到達する水分や酸素などのガス８５が主な原因であることが判明した。また、トラップ材料を設置したデバイスは有機ＥＬ素子への接触を避けるために、凹型に加工されたキャップ状封止材の凹部分にトラップ材料を設置する必要があり、デバイス形状が薄くできなくなってしまう。
特開平４−１３７４８３号公報特開平４−７３８８６号公報

本発明は、電極上に配置される保護層において、電極材料と保護層材料との混合膜を設けることにより電極と保護層との明確な界面が生じない有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、基板を準備し、基板上に複数の画素電極を形成し、複数の画素電極上に有機媒体層を形成し、有機媒体層上に対向電極を形成し、対向電極上に第１の保護層を形成し、第１の保護層上に第２の保護層を形成し、第２の保護層は、上記第１の保護層の全てを覆うように形成することを含み、第１の保護層は、対向電極と第２の保護層との混合膜であり、対向電極と第１の保護層は、同じメタルマスクを用いて形成され、第２の保護層は、メタルマスクより大きな開口を有するメタルマスクを用いて形成されることを特徴とする有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法としたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、第１の保護層の混合膜が混合割合に勾配があることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法としたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、第１の保護層の膜厚は５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法としたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、水蒸気透過率が１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下の板状部材を有する封止材と、封止材を接着させる樹脂層と、を有する封止体を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法としたものである。

本発明によれば、電極上に配置される保護層において、電極材料と保護層材料との混合膜を設けることにより電極と保護層との明確な界面が生じない有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１００は、基板６、活性層７、ゲート絶縁膜８、ゲート電極９、層間絶縁膜１０、ドレイン電極１１、走査線１２、ソース電極１３、画素電極１４、隔壁１５、正孔輸送層１６、インターレイヤ層１７、有機発光層１８、対向電極１９、第１の保護層２０及び第２の保護層２１を備えている。ここでは図示しないが、封止材と樹脂層とを有する封止体３０を備えている。ここで、正孔輸送層１６、インターレイヤ層１７及び有機発光層１８を有機媒体層２といい、画素電極１４、隔壁１５、正孔輸送層１６、インターレイヤ層１７、有機発光層１８及び対向電極１９を有機ＥＬ素子１という。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１００は、薄膜トランジスタ（以下、単に「ＴＦＴ」という場合がある。）を備えた基板６と、画素毎に薄膜トランジスタに電気的に接続された画素電極１４と、画素電極１４の上方に形成された有機媒体層１と、有機媒体層１の上方に形成された対向電極１９とを備えている。さらに、第１の保護層２０と第２の保護層２１とを備えている。

［基板６］
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１００に用いる基板（バックプレーン）には、薄膜トランジスタと画素電極１４と有機媒体層１と対向電極１９とが設けられている。

薄膜トランジスタや、薄膜トランジスタの上方に構成される有機ＥＬ素子１は基板６で支持される。基板６としては機械的強度、絶縁性を有し寸法安定性に優れた基板６であれば如何なる材料も使用することができる。

本発明の実施の形態に係る基板６の材料は例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシート、または、これらプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた透光性基材や、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、シート、板や、プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた非透光性基材などを用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

有機ＥＬ表示装置１００の光取出しをどちらの面から行うかに応じて基板６の透光性を選択すればよい。前述した材料からなる基板６は、有機ＥＬ表示装置１００内への水分の侵入を避けるために、無機膜を形成したり、フッ素樹脂を塗布したりして、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。特に、有機媒体層２への水分の侵入を避けるために、基板６における含水率及びガス透過係数を小さくすることが好ましい。

基板６上に設ける薄膜トランジスタは、ドレイン電極１１、ソース電極１３及びチャネル領域が形成される活性層７、ゲート絶縁膜８及びゲート電極９を備えている。薄膜トランジスタの構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型等が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

本発明の実施の形態に係る活性層７の材料は、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料又はチオフエンオリゴマー、ポリ（ｐ−フェリレンビニレン）等の有機半導体材料により形成することができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

本発明の実施の形態に係る活性層７は、例えば、アモルファスシリコンをプラズマＣＶＤ法により積層し、イオンドーピングする方法、ＳｉＨ_４ガスを用いてＬＰＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法、Ｓｉ_２Ｈ_６ガスを用いてＬＰＣＶＤ法により、また、ＳｉＨ_４ガスを用いてＰＥＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザ等のレーザによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピング法によりイオンドーピングする方法（低温プロセス）、減圧ＣＶＤ法又はＬＰＣＶＤ法によりポリシリコンを積層し、１０００℃以上で熱酸化してゲート絶縁膜８を形成し、その上にｎ^＋ポリシリコンのゲート電極９を形成し、その後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法（高温プロセス）等が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

本発明の実施の形態に係るゲート絶縁膜８としては、例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＳｉＯ_２、ポリシリコン膜を熱酸化して得られるＳｉＯ_２等が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

本発明の実施の形態に係るゲート電極９としては、例えば、アルミ、銅等の金属、チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属、ポリシリコン、高融点金属のシリサイド、ポリサイド等が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタは、シングルゲート構造、ダブルゲート構造、ゲート電極９が３つ以上のマルチゲート構造であってもよい。また、ＬＤＤ構造、オフセット構造を有していてもよい。さらに、１つの画素中に２つ以上の薄膜トランジスタが配置されていてもよい。

本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタは、スイッチング素子として機能するように接続されている必要があり、薄膜トランジスタのドレイン電極１１またはソース電極１３と有機ＥＬ素子１の画素電極１４が電気的に接続されている。本発明の実施の形態では、アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ表示装置１００について説明するが、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ表示装置にも本発明を適用できる。

［画素電極１４］
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る画素電極１４は、基板６上の薄膜トランジスタのソース電極１３に電気的に接続されて、必要に応じてパターニングで形成される。画素電極１４は隔壁１５によって区画され、各画素に対応した画素電極１４となる。ここで、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ表示装置の画素電極１４は、基板６上に成膜して、必要に応じてパターニングを行うことができる。

画素電極１４の材料としては、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

画素電極１４を陽極とする場合にはＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。下方から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション構造の場合は透光性のある材料を選択する必要がある。必要に応じて、画素電極１４の配線抵抗を低くするために、銅やアルミニウムなどの金属材料を補助電極として併設してもよい。ここで、上方（基板６とは反対方向）から光を取り出す、いわゆるトップエミッション構造の場合は、基板６上に対向電極１９から積層することができる。

画素電極１４の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などを用いることができる。

画素電極１４のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などを用いることができる。基板６として薄膜トランジスタを形成した物を用いる場合は下層の画素に対応して導通を図ることができるように形成する。

［隔壁１５］
本発明の実施の形態に係る隔壁１５は、画素に対応した発光領域を区画するように形成することができる。図１に示すように、画素電極１４の端部を覆うように形成するのが好ましい。アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ表示装置１００は各画素に対して画素電極１４が形成され、各画素ができるだけ広い面積を占有しようとする。そのため、画素電極１４の端部を覆うように形成される隔壁１５の最も好ましい形状は各画素電極１４を最短距離で区切る格子状を基本とする。

隔壁１５の形成方法としては、基体（画素電極１４）上に無機膜を一様に形成し、レジストでマスキングした後、ドライエッチングを行う方法や、基体上に感光性樹脂を積層し、フォトリソグラフ法により所定のパターンとする方法が挙げられる。必要に応じて撥水剤を添加したり、プラズマやＵＶを照射して形成後にインクに対する撥液性を付与したりすることもできる。

隔壁１５の好ましい高さ（厚み）は０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上２μｍ以下である。隔壁１５の高さが１０μｍより高すぎると対向電極１９の形成及び封止を妨げてしまい、隔壁１５の高さが０．１μｍより低すぎると画素電極１４の端部を覆い切れない、あるいは有機媒体層１の形成時に隣接する画素とショートしたり混色したりしてしまう。

［有機媒体層２］
本発明の実施の形態に係る有機媒体層２は、正孔輸送層１６、インターレイヤ層１７及び有機発光層１８を備えている。有機媒体層２として用いることができる発光補助層は、正孔輸送層１６やインターレイヤ層１７に限定されるわけではなく、図示しないが正孔注入層、電子輸送層、電子注入層などを用いることができる。

隔壁１５の形成後、画素電極１４上に正孔輸送層１６を形成することができる。本発明の実施の形態に係る正孔輸送層１６の有機材料としては、例えば、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）誘導体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）などが挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、スピンコータ等を用いた各種塗布方法や凸版印刷方法を用いて形成される。

正孔輸送層１６の無機材料としては、例えば、Ｃｕ_２Ｏ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＦｅＯｘ（ｘ〜０．１）、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ａｇ_２Ｏ、ＭｏＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＴｈＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、ＷＯ_３、ＭｎＯ_２等の金属酸化物を真空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法を用いて形成される。ただし材料はこれらに限定されるものではない。これら金属の炭化物、窒化物、硼化物などを用いることもできる。

正孔輸送層１６の形成後、インターレイヤ層１７を形成することができる。本発明の実施の形態に係るインターレイヤ層１７に用いる材料として、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、スピンコータ等を用いた各種塗布方法や凸版印刷方法を用いて形成される。またインターレイヤ層１７の材料として無機材料を用いる場合、金属酸化物を真空蒸着法やスパッタリング法やＣＶＤ法を用いて形成される。インターレイヤ層１７の無機材料は、正孔輸送層１６と同じ無機材料を用いることができる。

インターレイヤ層１７の形成後、有機発光層１８を形成することができる。有機発光層１８は電流を流すことにより発光する層である。有機発光層１８の有機発光材料は、例えばクマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系などの発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機発光材料の溶解性の面から好適である。また、有機発光インキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。

図２には、有機発光材料からなる有機発光インキを、画素電極１４及び正孔輸送層１６が形成された被印刷基板２８上にパターン印刷する際の凸版印刷装置２００の概略図を示した。本発明の実施の形態に係る凸版印刷装置２００は、インクタンク２２、インキチャンバ２３、アニロックスロール２４、凸版が設けられた版２６がマウントされた版銅２７を有している。インクタンク２２には、溶剤で希釈された有機発光インキが収容されており、インキチャンバ２３にはインクタンク２２より有機発光インキが送り込まれるようになっている。アニロックスロール２４はインキチャンバ２３のインキ供給部に接して回転可能に指示されている。

アニロックスロール２４の回転に伴い、アニロックスロール２４表面に供給された有機発光インキのインキ層２５は均一な膜厚に形成される。このインキ層２５のインキはアニロックスロール２４に近接して回転駆動される版胴２７にマウントされた版２６の凸部に転移する。平台２９には、画素電極１４及び正孔輸送層１６が形成された被印刷基板２８を配置して、版２６の凸部にあるインキは被印刷基板２８に対して印刷され、必要に応じて乾燥工程を経て被印刷基板２８上にインターレイヤ層１７または有機発光層１８が形成される。

［対向電極１９］
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る対向電極１９を陰極とする場合には有機発光層１８への電子注入効率の高い、仕事関数の低い物質を用いることができる。

対向電極１９の材料には、例えばＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体や、有機媒体層１と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いてもよい。または電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数が低いＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。具体的にはＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金が使用できる。上方から光を取り出す、いわゆるトップエミッション構造の場合は、対向電極１９に透光性のある材料を選択する必要があり、画素電極１４に用いたＩＴＯ等の金属複合酸化物を対向電極１９として用いることができる。対向電極１９としてＩＴＯを用いる場合には、対向電極１９と有機媒体層２との間にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を用いることができる。

対向電極１９の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。

［第１の保護層２０］
図３は、有機ＥＬ素子１上に形成された第１の保護層２０と第２の保護層２１とを示す。本発明の実施の形態に係る第１の保護層２０には、第１の保護層２０と接する電極材料と第２の保護層２１として用いる保護層材料との混合層を成膜することができる。第１の保護層２０は、封止材を設けた際に、封止材と対向電極１９との界面を通って外部から酸素や水分などが侵入するのを防ぐために成膜される。第１の保護層２０の電極材料としては前述した対向電極１９の材料が用いることができる。第１の保護層２０の保護層材料としては例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｅ、Ｃｒ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｙｂ、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｒｂ、Ｌｕ、Ｈｏ、Ｅｒ、ＳｍまたはＴｍから選ばれた一種単独または二種以上の原子を含む酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、炭化物、または弗化物等の無機化合物が挙げられるが本発明はこれらに限定されるわけではない。さらに有機化合物として、第１の保護層２０の構成材料には、カーボンを用いることも好ましい。

具体的には、第１の保護層２０を形成する無機化合物として、例えば、ＬｉＯｘ、ＬｉＮｘ、ＮａＯｘ、ＫＯｘ、ＲｂＯｘ、ＣｓＯｘ、ＢｅＯｘ、ＭｇＯｘ、ＭｇＮｘ、ＣａＯｘ、ＣａＮｘ、ＳｒＯｘ、ＢａＯｘ、ＳｃＯｘ、ＹＯｘ、ＹＮｘ、ＬａＯｘ、ＬａＮｘ、ＣｅＯｘ、ＰｒＯｘ、ＮｄＯｘ、ＳｍＯｘ、ＥｕＯｘ、ＧｄＯｘ、ＴｂＯｘ、ＤｙＯｘ、ＨｏＯｘ、ＥｒＯｘ、ＴｍＯｘ、ＹｂＯｘ、ＬｕＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴｉＮｘ、ＺｒＯｘ、ＺｒＮｘ、ＨｆＯｘ、ＨｆＮｘ、ＴｈＯｘ、ＶＯｘ、ＶＮｘ、ＮｂＯｘ、ＮｂＮｘ、ＴａＯｘ、ＴａＮｘ、ＣｒＯＭｎＯｘ、ＲｅＯｘ、ＦｅＯｘ、ＦｅＮｘ、ＲｕＯｘ、ＯｓＯｘ、ＣｏＯｘ、ＲｈＯｘ、ＩｒＯｘ、ＮｉＯｘ、ＰｄＯｘ、ＰｔＯｘ、ＣｕＯｘ、ＣｕＮｘ、ＡｇＯｘ、ＡｕＯｘ、ＺｎＯｘ、ＣｄＯｘ、ＨｇＯｘ、ＢＯｘ、ＢＮｘ、ＡｌＯｘ、ＡｌＮｘ、ＧａＯｘ、ＧａＮｘ、ＩｎＯｘ、ＳｉＮｘ、ＧｅＯｘ、ＳｎＯｘ、ＰｂＯｘ、ＰＯｘ、ＰＮｘ、ＡｓＯｘ、ＳｂＯｘ、ＳｅＯｘ、ＴｅＯｘなどの金属酸化物や金属窒化物（各組成式中ｘは１／２〜２である。）が挙げられる。また、ＬｉＡｌＯ_２、Ｌｉ_２ＳｉＯ_３、Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、Ｎａ_２Ａｌ_２Ｏ_３、ＮａＦｅＯ_２、Ｎａ_４ＳｉＯ_４、Ｋ_２ＳｉＯ_３、Ｋ_２ＴｉＯ_３、Ｋ_２ＷＯ_４、Ｒｂ_２ＣｒＯ_４、Ｃｓ_２ＣｒＯ_４、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＭｇＦｅ_２Ｏ_４、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＣａＷＯ_４、ＣａＺｒＯ_３、ＳｒＦｅ_１２Ｏ_１９、ＳｒＴｉＯ_３、ＳｒＺｒＯ_３、ＢａＡｌ_２Ｏ_４、ＢａＦｅ_１２Ｏ_１９、ＢａＴｉＯ_３、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｙ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、ＬａＦｅＯ_３、Ｌａ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、ＣｅＳｎＯ_４、ＣｅＴｉＯ_４、Ｓｍ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、ＥｕＦｅＯ_３、Ｅｕ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、ＧｄＦｅＯ_３、Ｇｄ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、ＤｙＦｅＯ_３、Ｄｙ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、ＨｏＦｅＯ_３、Ｈｏ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、ＥｒＦｅＯ_３、Ｅｒ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、Ｔｍ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、ＬｕＦｅＯ_３、Ｌｕ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、ＮｉＴｉＯ_３、Ａｌ_２ＴｉＯ_３、ＦｅＴｉＯ_３、ＢａＺｒＯ_３、ＬｉＺｒＯ_３、ＭｇＺｒＯ_３、ＨｆＴｉＯ_４、ＮＨ_４ＶＯ_３、ＡｇＶＯ_３、ＬｉＶＯ_３、ＢａＮｂ_２Ｏ_６、ＮａＮｂＯ_３、ＳｒＮｂ_２Ｏ_６、ＫＴａＯ_３、ＮａＴａＯ_３、ＳｒＴａ_２Ｏ_６、ＣｕＣｒ_２Ｏ_４、Ａｇ_２ＣｒＯ_４、ＢａＣｒＯ_４、Ｋ_２ＭｏＯ_４、Ｎａ_２ＭｏＯ_４、ＮｉＭｏＯ_４、ＢａＷＯ_４、Ｎａ_２ＷＯ_４、ＳｒＷＯ_４、ＭｎＣｒ_２Ｏ_４、ＭｎＦｅ_２Ｏ_４、ＭｎＴｉＯ_３、ＭｎＷＯ_４、ＣｏＦｅ_２Ｏ_４、ＺｎＦｅ_２Ｏ_４、ＦｅＷＯ_４、ＣｏＭｏＯ_４、ＣｏＴｉＯ_３、ＣｏＷＯ_４、ＮｉＦｅ_２Ｏ_４、ＮｉＷＯ_４、ＣｕＦｅ_２Ｏ_４、ＣｕＭｏＯ_４、ＣｕＴｉＯ_３、ＣｕＷＯ_４、Ａｇ_２ＭｏＯ_４、Ａｇ_２ＷＯ_４、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４、ＺｎＭｏＯ_４、ＺｎＷＯ_４、ＣｄＳｎＯ_３、ＣｄＴｉＯ_３、ＣｄＭｏＯ_４、ＣｄＷＯ_４、ＮａＡｌＯ_２、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＩｎＦｅＯ_３、ＭｇＩｎ_２Ｏ_４、Ａｌ_２ＴｉＯ_５、ＦｅＴｉＯ_３、ＭｇＴｉＯ_３、Ｎａ_２ＳｉＯ_３、ＣａＳｉＯ_３、ＺｒＳｉＯ_４、Ｋ_２ＧｅＯ_３、Ｌｉ_２ＧｅＯ_３、Ｎａ_２ＧｅＯ_３、Ｂｉ_２Ｓｎ_３Ｏ_９、ＭｇＳｎＯ_３、ＳｒＳｎＯ_３、ＰｂＳｉＯ_３、ＰｂＭｏＯ_４、ＰｂＴｉＯ_３、ＳｎＯ_２−Ｓｂ_２Ｏ_３、ＣｕＳｅＯ_４、Ｎａ_２ＳｅＯ_３、ＺｎＳｅＯ_３、Ｋ_２ＴｅＯ_３、Ｋ_２ＴｅＯ_４、Ｎａ_２ＴｅＯ_３、Ｎａ_２ＴｅＯ_４などの金属複合酸化物、ＦｅＳ、Ａｌ_２Ｓ_３、ＭｇＳ、ＺｎＳなどの硫化物、ＬｉＦ、ＭｇＦ_２、ＳｍＦ_３などのフッ化物、ＨｇＣｌ、ＦｅＣｌ_２、ＣｒＣｌ_３などの塩化物、ＡｇＢｒ、ＣｕＢｒ、ＭｎＢｒ_２などの臭化物、ＰｂＩ_２、ＣｕＩ、ＦｅＩ_２などのヨウ化物、または、ＳｉＡｌＯＮなどの金属酸化物等が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

これらの無機化合物中、より緻密な第１の保護層２０が得られることから、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃｅから選ばれた一種または二種以上の金属原子を含む酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、炭化物若しくは弗化物が好ましい。また、駆動電圧が過度に上昇しないことから、ＣａＳ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、ＧｅＯ_２、ＣｅＯ_２がより好ましく、性能上および取扱いがさらに容易なことから、ＳｉＯ_２が最も好適な材料である。ただし、第１の保護層２０の構成材料として、Ｓｉの酸化物を使用する場合、ＳｉＯ_２に限定するものではなく、ＳｉＯｘ（ｘは、１＜ｘ≦２）であれば良い。

第１の保護層２０は、対向電極１９と第２の保護層２１との混合膜であり、混合割合に勾配を持たせるために第１の保護層２０の膜厚は５ｎｍ以上であることが好ましい。
第１の保護層２０の膜厚が５ｎｍ未満だと、第１の保護層２０と対向電極１９との界面、第１の保護層２０と第２の保護層２１との界面を通って外部から酸素や水分などが侵入してしまう。

［第２の保護層２１］
電極材料と保護層材料との界面を無くし、界面からのガスの浸入を防ぐ目的で設けられる第１の保護層２０に対し、本発明の実施の形態に係る第２の保護層２１はガスが成膜面を通過して侵入するのを防ぐ目的で設けられる。第２の保護層２１は第１の保護層２０材料と同一の材料が成膜される。

第２の保護層２１の成膜方法としては、材料の融点、沸点、蒸気圧を考慮して抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などの成膜法から選択される。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬディスプレイパネル１００は、いわゆるボトムエミッションタイプであり、対向電極１９上に第１の保護層２０と第２の保護層２１とを形成している。有機ＥＬディスプレイパネル１００がトップエミッションタイプである場合は、画素電極１４上に第１の保護層２０と第２の保護層２１とが形成され、第１の保護層２０と第２の保護層２１との材料は前述した材料を適宜用いることができる。

［封止体３０］
有機ＥＬ素子１に大気のガスが到達しないようにするために通常は、外部と遮断するために封止材と樹脂層とを有する封止体３０を設けることができる。

本発明の実施の形態に係る封止材としては、水分や酸素の透過性が低い基材である必要がある。また、封止材の材料として、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、耐湿性フィルムなどを挙げることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にＳｉＯｘをＣＶＤ法で形成したフィルムや、透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルムまたは吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気透過率は、１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であることが好ましい。水蒸気透過率が１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙを超えると水分が有機ＥＬ素子に浸入し、有機ＥＬ素子が劣化してしまう。封止材の厚みは０．７以下であることが好ましい。

本発明の実施の形態に係る樹脂層の材料として、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、２液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂を挙げることができるが本発明はこれらに限定されるわけではない。

樹脂層を封止材の上に形成する方法として、例えば、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができるが本発明はこれらに限定されるわけではない。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を含有させることもできる。封止材上に形成する樹脂層の厚みは、封止する有機ＥＬ表示装置１００の大きさや形状により任意に決定されるが、５μｍ〜５００μｍ程度が望ましい。なお、ここでは封止材上に樹脂層として形成したが直接有機ＥＬ素子側に形成することもできる。

最後に、有機ＥＬ素子と封止体３０との貼り合わせを封止室で行う。封止体３０を、封止材と樹脂層の２層構造とし、樹脂層に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着した後、さらに硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールで圧着した後、さらに光を照射することで硬化を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１００は、第１の保護層２０と第２の保護層２１とを設けることにより電極と保護層との明確な界面が生じないようにすることができ、外部から水分や酸素が界面を通って有機媒体層２に到達することの無い構造にすることによって、有機ＥＬ表示装置１００の耐久性を向上させることができる。また、封止キャップ内に酸素や水分をトラップするトラップ材料を設置する必要がなくなるため、有機ＥＬ表示装置１００のプロセスの簡便化と製造コスト、部材コストとの低減ができ、さらに、凹形状の封止材を用いる必要がないために、有機ＥＬ表示装置１００を薄くできる。

図１に示すように、基板６上に設けられたスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタの上方に形成され、ソース電極１３と電気的に接続された画素電極１４とを備えた厚さ０．７ｍｍのアクティブマトリクス基板６を用いた。基板６のサイズは対角５インチ、画素数は３２０×２４０である。

次に、基板６上に設けられている画素電極１４の端部を被覆し画素を区画するような形状で隔壁１５を形成した。隔壁１５は、日本ゼオン社製、商品名「ＺＷＤ６２１６−６」で表示されるポジレジストをスピンコータ法を用いて基板６全面に高さ（厚み）２μｍで形成した。その後、フォトリソグラフィ法を用いて、幅４０μｍの隔壁１５を形成した。これによりサブピクセル数９６０×２４０ドット、０．１２ｍｍ×０．３６ｍｍピッチの画素領域が区画された。

次に、画素電極１４上に正孔輸送層１６を成膜した。正孔輸送層１６には、厚さ５０ｎｍの酸化モリブデンを用いて、真空蒸着法のシャドーマスク法でパターン成膜した。

次に、正孔輸送層１６まで形成した基板を凸版印刷装置２００の被印刷基板２８に配置して、隔壁１５に挟まれた画素電極１４の真上に、ラインパターンに合わせてインターレイヤ層１７を凸版印刷法で印刷を行った。インターレイヤ層１７の材料であるポリビニルカルバゾール誘導体を濃度０．５％になるようにトルエンに溶解させたインキを用いて、印刷を行った。このとき３００線／インチのアニロックスロール２４及び水現像タイプの感光性樹脂の版２６を使用した。印刷、乾燥後のインターレイヤ層１７の膜厚は１０ｎｍとなった。

次に、インターレイヤ層１７まで形成した基板を凸版印刷装置２００の被印刷基板２８に配置して、隔壁１５に挟まれた画素電極１４の真上に、ラインパターンに合わせて有機発光層１８を凸版印刷法で印刷を行った。有機発光層１８の材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度１％になるようにトルエンに溶解させた有機発光インキを用いて、印刷を行った。このとき１５０線／インチのアニロックスロール２４及び水現像タイプの感光性樹脂の版２６を使用した。印刷、乾燥後の有機発光層１８の膜厚は８０ｎｍとなった。

次に、対向電極１９として真空蒸着法でカルシウム膜をメタルマスクを用いて厚み２０ｎｍで成膜し、アルミニウム膜をメタルマスクを用いて厚み１５０ｎｍで成膜した。

次に、図４に示すように、同じメタルマスクを用いてアルミニウムの蒸着レートを１０秒で０．５ｎｍ／ｓｅｃ〜０ｎｍ／ｓｅｃまで変化するように設定し、ＳｉＯｘの蒸着レートを１０秒で０ｎｍ／ｓｅｃ〜０．５ｎｍ／ｓｅｃまで変化するように設定し、同時に成膜を行い１０秒間共蒸着して得られた５ｎｍの混合層を第１の保護層２０とした。次に、同じメタルマスクを用いて第２の保護層２１としてＳｉＯｘのみを１５０ｎｍ成膜した。

次に、封止材として、有機ＥＬ素子１全てをカバーするような厚み０．３ｍｍのガラス板とガラス板全面に塗布された樹脂層とを有する封止体３０を貼り合わせ、約９０℃で１時間樹脂層を熱硬化して封止を行った。有機ＥＬ表示装置１００の総厚が１．０ｍｍとなった。こうして得られた有機ＥＬ表示装置１００を駆動したところ、初期では輝度ムラや非点等エリアもなく均一で良好な発光状態であった。

対向電極１９を成膜する前までは実施例１と同様の手順で作製した。次に、対向電極１９として真空蒸着法でカルシウム膜をメタルマスクを用いて厚み２０ｎｍ成膜し、アルミニウム膜をメタルマスクを用いて１５０ｎｍ成膜した。次に、図５に示すように、同じメタルマスクを用いてアルミニウムの蒸着レートを３０秒で０．３ｎｍ／ｓｅｃ〜０ｎｍ／ｓｅｃまで変化するように設定し、Ａｌ_２Ｏ_３の蒸着レートを３０秒で０ｎｍ／ｓｅｃ〜０．３ｎｍ／ｓｅｃまで変化するように設定し、同時に成膜を行い３０秒間共蒸着して得られた９ｎｍの混合層を第１の保護層２０とした。次に、有機ＥＬ素子１と第１の保護層２０とのパターンを全て覆うように、第１の保護層２０を蒸着する時に用いたメタルマスクの開口より１ｍｍ大きくした開口を持つメタルマスクを用いて第２の保護層２１としてＡｌ_２Ｏ_３のみを１５０ｎｍ成膜した。

次に、封止材として、有機ＥＬ素子１全てをカバーするような、窒化シリコンが両面全域に成膜された厚み０．２ｍｍのＰＥＴフィルムとＰＥＴフィルムの全面に塗布された樹脂層とを有する封止体３０を貼り合わせ、約９０℃で１時間樹脂層を熱硬化して封止を行った。有機ＥＬ表示装置１００の総厚が０．９ｍｍとなった。こうして得られた有機ＥＬ表示装置１００を駆動したところ、初期では輝度ムラや非点等エリアもなく均一で良好な発光状態であった。

［比較例１］
第１の保護層２０を成膜する前までは実施例１と同様の手順で作製した。次に、図６に示すように、保護層８３としてＳｉＯｘを対向電極１９のパターンを全て覆うように、対向電極１９を蒸着する時に用いたメタルマスクの開口より１ｍｍ大きくした開口を持つメタルマスクを用いて、真空蒸着法にて蒸着レート５ｎｍ／ｓｅｃで２００ｎｍ成膜した。

次に、封止材として、有機ＥＬ素子１全てをカバーするようなガラス板とガラス板全面に塗布された樹脂層とを有する封止体３０を貼り合わせ、約９０℃で１時間樹脂層を熱硬化して封止を行った。有機ＥＬ表示装置１００の総厚が１．０ｍｍとなった。こうして得られた有機ＥＬ表示装置１００を駆動したところ、初期では輝度ムラや非点等エリアもなく均一で良好な発光状態であった。

［比較例２］
封止を行う前までは比較例１と同様の手順で作製した。次に、封止材として有機ＥＬ素子１全てをカバーするような凹型のキャップ状とキャップ状の周辺部に樹脂層を塗布した。次に、更に凹部に水分のトラップ材３１としてＢａＯ含有の厚さ０．２ｍｍのテープを貼り付けた封止体３０を有機ＥＬ素子１の発光領域が凹型の内側に配置されるように有機ＥＬ素子１が成膜された基板６と貼り合わせ、約９０℃で１時間樹脂層を熱硬化して封止を行った。

凹型のキャップ状ガラスはケミカルエッチングにより加工されたもので、厚み０．７ｍｍのガラス板に０．３ｍｍを掘り込み凹形状とした。有機ＥＬ表示装置１００の総厚が１．４ｍｍとなった。こうして得られた有機ＥＬ表示装置１００を駆動したところ、初期では輝度ムラや非点等エリアもなく均一で良好な発光状態であった。

実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２の有機ＥＬ表示装置１００を恒温恒湿試験にかけた。６０℃９０%の環境での加速試験を行ったところ、実施例１、実施例２、比較例２では１０００時間経過後でもダークスポットの発生は見られなかったが、比較例１のサンプルでは２００時間経過後に表示領域の外側からダークスポットが増加し始め５００時間後には表示領域全面にダークスポットの発生が見られた。有機ＥＬ表示装置１００の総厚と信頼性の両方の面から実施例１、実施例２の良好なパネルを得ることができた。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る凸版印刷装置を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。本発明の一実施例に係る有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。本発明の一実施例に係る有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。比較例１に係る有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。比較例２に係る有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。従来の有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１：有機ＥＬ素子２：有機媒体層６：基板７：活性層８：ゲート絶縁膜９：ゲート電極１０：層間絶縁膜１１：ドレイン電極１２：走査線１３：ソース電極１４：画素電極１５：隔壁１６：正孔輸送層１７：インターレイヤ層１８：有機発光層１９：対向電極２０：第１の保護層２１：第２の保護層２２：インクタンク２３：インキチャンバ２４：アニロックスロール２５：インキ層２６：版２７：版胴２８：被印刷基板２９：平台３０：封止体３１:トラップ材料８１：有機媒体層８２：対向電極８３：保護層８４：界面８５：ガス

Claims

基板を準備し、
前記基板上に複数の画素電極を形成し、
前記複数の画素電極上に有機媒体層を形成し、
前記有機媒体層上に対向電極を形成し、
前記対向電極上に第１の保護層を形成し、
前記第１の保護層上に第２の保護層を形成し、
前記第２の保護層は、上記第１の保護層の全てを覆うように形成することを含み、
前記第１の保護層は、前記対向電極と前記第２の保護層との混合膜であり、
前記対向電極と前記第１の保護層は、同じメタルマスクを用いて形成され、
前記第２の保護層は、前記メタルマスクより大きな開口を有するメタルマスクを用いて形成されることを特徴とする有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法。
前記第１の保護層の混合膜が混合割合に勾配があることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法。
前記第１の保護層の膜厚は５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法。
水蒸気透過率が１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下の板状部材を有する封止材と、前記封止材を接着させる樹脂層と、を有する封止体を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法。