有機ＥＬディスプレイパネル
【課題】 薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる有機ＥＬディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】 有機ＥＬディスプレイパネル11は、透明又は半透明の基板12の表面に、第１電極層13、有機ＥＬ層14、第２電極層15の順に積層された有機ＥＬ素子16が形成されている。有機ＥＬ素子16はその表面が基板12と対向する面を除いて封止膜17で被覆されている。封止膜17はパッシベーション膜18と、その内側に形成された吸湿層19とにより構成されている。パッシベーション膜18は金属膜18ａとセラミック膜18ｂとで構成され、金属膜18ａが外側に形成されている。金属膜18ａはアルミニウムで形成され、セラミック膜18ｂは窒化ケイ素で形成され、吸湿層19は酸化マグネシウムで形成されている。
【解決手段】 有機ＥＬディスプレイパネル11は、透明又は半透明の基板12の表面に、第１電極層13、有機ＥＬ層14、第２電極層15の順に積層された有機ＥＬ素子16が形成されている。有機ＥＬ素子16はその表面が基板12と対向する面を除いて封止膜17で被覆されている。封止膜17はパッシベーション膜18と、その内側に形成された吸湿層19とにより構成されている。パッシベーション膜18は金属膜18ａとセラミック膜18ｂとで構成され、金属膜18ａが外側に形成されている。金属膜18ａはアルミニウムで形成され、セラミック膜18ｂは窒化ケイ素で形成され、吸湿層19は酸化マグネシウムで形成されている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、単に有機ＥＬという）ディスプレイパネルに係り、詳しくは有機ＥＬ素子を覆う封止膜（保護膜）を備えた有機ＥＬディスプレイパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】有機ＥＬ素子は、第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間に有機ＥＬ層が形成されている。有機ＥＬ材料は酸素、水分との反応性が高いため、外気から遮断された状態で使用しないと、大気中の酸素や水分により化学劣化が生じ、ダークスポットと呼ばれる発光しない領域が拡がるという問題がある。有機ＥＬ層を外気から遮断する方法として、実用化されているものはステンレス製やガラス製のカバーを接着剤を介して基板に設けるとともに、カバー内に吸着剤を収容して封止する構成のものがある。この構成では、カバー本体の部分からの水分等の侵入はほとんどないが、接着剤の部分から水分等が侵入する。しかし、侵入した水分等は吸着剤に吸着されるため有機ＥＬ素子の劣化が抑制される。
【０００３】また、特開平９−３５８６８号公報には、ガラス基板上に形成された有機ＥＬ素子を、前記基板上にエポキシ系樹脂によって固着されたハウジング材で覆い、該ハウジング材とガラス基板とによって形成された空間に、吸着剤を含有した不活性液体を充填したものが開示されている。この構成でも、接着剤の部分から水分等が侵入するが、侵入した水分等は吸着剤に吸着されるため有機ＥＬ素子の劣化が抑制される。
【０００４】また、有機ＥＬ素子の封止方法として窒化ケイ素や酸化ケイ素等の無機パッシベーション膜で有機ＥＬ素子を封止する方法も開示されている（例えば、特開２０００−２２３２６４号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ステンレス製やガラス製のカバーを接着剤を介して基板に設ける方法や特開平９−３５８６８号公報に開示された方法では、有機ＥＬ素子の劣化を抑制して耐久性を確保するのに充分な吸着剤を収容する空間を確保するために封止構造が大型化するという問題がある。
【０００６】一方、無機パッシベーション膜で有機ＥＬ素子を封止する方法では、封止のための構成は薄型化が可能であるが、水分等の侵入を抑制して充分な耐久性を確保するには、膜厚を厚くする必要がある。膜厚を厚くすると、製造時間が長くなるとともにコストアップにもなる。
【０００７】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる有機ＥＬディスプレイパネルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明では、基板上に有機ＥＬ層を挟む状態で第１電極及び第２電極が積層されて有機ＥＬ素子が形成され、前記有機ＥＬ素子の表面がパッシベーション膜の内側に吸湿層が形成された封止膜で被覆されている。ここで基板とは、ガラス基板等の透明又は半透明の単純な板材に限らず、カラー表示用着色パターンが形成されたカラーフィルタなどのパネルやフレキシブル基板をも含む。
【０００９】この発明では、基板上に形成された有機ＥＬ素子を外気（使用雰囲気）から隔離する封止膜は、外気と触れる側に設けられたパッシベーション膜により水分や酸素の侵入が防止される。パッシベーション膜だけで有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保するにはその膜厚を非常に厚くしなければならず、そのための製膜に長時間掛かり、現実的でない。この発明では、パッシベーション膜により前記水分等の侵入を完全に阻止するのではなく、パッシベーション膜の膜厚を製膜時間として現実的な短時間で形成される厚さとして、水分の僅かな侵入は容認する。しかし、パッシベーション膜から侵入した僅かな水分は吸湿層により吸着され、有機ＥＬ素子の劣化が抑制される。その結果、薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる。
【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記吸湿層は酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム等の吸湿性物質から選ばれた少なくとも一つの物質から構成されている。この発明では、吸湿層をＰＶＤ(Physical Vapor Deposition) 法等で薄膜層とするのが容易となる。
【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記封止膜は真空製膜により形成されている。ここで真空製膜とは、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、ＣＶＤ法等の真空状態あるいは減圧下で薄膜を形成する方法を意味する。
【００１２】この発明では、封止膜が真空製膜法で形成されるため、封止膜を構成する複数の薄膜層を積層形成するのが容易になる。請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記パッシベーション膜は最外層に金属膜が、その内側に窒化ケイ素膜が形成されている。
【００１３】パッシベーション膜を窒化ケイ素のみで構成した場合、必要な膜厚を確保するのための製膜に時間が掛かるとともに、ピンホールが発生し易い。また、物が当たったとき等の外力に対する耐衝撃性が金属膜に比較して弱い。しかし、この発明では、パッシベーション膜の最外層に金属膜が存在するため、パッシベーション膜の厚さを薄くしてもピンホールが発生し難く、封止膜のバリアー性が向上する。また、同じ厚さの窒化ケイ素膜を形成する時間より金属膜の形成時間の方が短く、パッシベーション膜全体の製造時間を短縮できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１に従って説明する。図１は有機ＥＬディスプレイパネルの模式断面図である。図１に示すように、有機ＥＬディスプレイパネル１１は、透明又は半透明の基板１２の表面に、第１電極としての第１電極層１３、有機ＥＬ層１４、第２電極としての第２電極層１５の順に積層された有機ＥＬ素子１６が形成されている。この実施の形態では第１電極層１３が陽極を、第２電極層１５が陰極を構成している。有機ＥＬ素子１６はその表面が基板１２と対向する面を除いて封止膜１７で被覆されている。
【００１５】第１電極層１３はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなり透明に形成されている。有機ＥＬ層１４には例えば公知の構成のものが使用され、第１電極層１３側から順に、正孔注入層、発光層及び電子注入層の３層で構成されている。第２電極層１５は金属（例えば、アルミニウム）で形成されている。
【００１６】図１では第１電極層１３及び第２電極層１５がそれぞれ一つの平面として図示されているが、例えば、有機ＥＬディスプレイパネル１１がパッシブ・マトリックス方式で駆動される場合は、第１電極層１３は基板１２の表面に複数、平行なストライプ状に形成される。また、有機ＥＬ層１４は図示しない絶縁性の隔壁により隔てられた状態で第１電極層１３と直交する方向に延びる複数の平行なストライプ状に形成され、第２電極層１５は有機ＥＬ層１４上に積層形成される。そして、有機ＥＬ素子１６は、第１電極層１３及び第２電極層１５の交差部分において基板１２上にマトリックス状に配置される。
【００１７】封止膜１７はパッシベーション膜１８と、その内側に形成された吸湿層１９とにより構成されている。パッシベーション膜１８は金属膜１８ａとセラミック膜１８ｂとで構成され、金属膜１８ａが外側に形成されている。従って、この実施の形態では封止膜１７は３層構造で、最外層に金属膜１８ａが、その内側にセラミック膜１８ｂが、最内層に吸湿層１９が配置されている。金属膜１８ａはアルミニウムで形成され、セラミック膜１８ｂは窒化ケイ素で形成され、吸湿層１９は酸化マグネシウムで形成されている。
【００１８】次に前記のように構成された有機ＥＬディスプレイパネル１１の製造方法を説明する。先ず基板１２の上にＩＴＯからなる第１電極層１３をスパッタリングにより形成する。次に第１電極層１３の上に、蒸着により有機ＥＬ層１４及び第２電極層１５を順次積層形成する。次にその基板１２を大気に曝露することなく、イオンプレーティング装置のチャンバー内に移送して、有機ＥＬ素子１６の基板１２と対向する面以外の面を被覆するように、酸化マグネシウムの吸湿層１９を形成する。次に吸湿層１９を被覆するように、窒化ケイ素のセラミック膜１８ｂを形成する。吸湿層１９の形成及びセラミック膜１８ｂの形成はいずれも１００℃以下で行われる。
【００１９】次にその基板１２を大気に曝露することなく、真空蒸着用のチャンバー内に移送して、セラミック膜１８ｂを被覆するようにアルミニウムの金属膜１８ａを形成する。金属膜１８ａの形成も１００℃以下で行われる。以上により３層構成の封止膜１７の製造が完了する。
【００２０】次に前記のように構成された有機ＥＬディスプレイパネル１１の作用を説明する。有機ＥＬ層１４は水分及び酸素の存在下で劣化し、ダークスポットが発生する。この実施の形態では有機ＥＬ層１４を含む有機ＥＬ素子１６が、封止膜１７により被覆されているため、外気中の水分や酸素等が有機ＥＬ層１４に到達するには、封止膜１７を通過する必要がある。
【００２１】従来の封止膜はパッシベーション膜１８だけで構成され、パッシベーション膜１８は薄いため、パッシベーション膜１８だけで水分等の透過を完全に阻止することはできず、パッシベーション膜１８を透過した微量の水分等により有機ＥＬ層１４が劣化する。しかし、この実施の形態の封止膜１７はパッシベーション膜１８と吸湿層１９とで構成されているため、パッシベーション膜１８を透過した微量の水分等は吸湿層１９に吸着され、有機ＥＬ層１４に到達しない。従って、封止膜１７を薄くしても、有機ＥＬ層１４の劣化が防止される。
【００２２】この実施の形態では以下の効果を有する。
（１） 基板１２上に形成された、第１電極層１３、有機ＥＬ層１４及び第２電極層１５からなる有機ＥＬ素子１６の表面をパッシベーション膜１８の内側に吸湿層１９が形成された封止膜１７で被覆した。従って、外気と触れる側に設けられたパッシベーション膜１８を透過した僅かな水分は吸湿層１９により吸着されて有機ＥＬ層１４に到達せず、有機ＥＬ素子１６の劣化が抑制される。その結果、薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子１６の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる。また、パッシベーション膜１８だけで有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保する膜厚とする場合に比較して、製膜時間を短縮できる。また、有機ＥＬ層１４に水分が存在する場合、その水分を吸湿層１９で吸着できる。
【００２３】（２） 封止膜１７は真空製膜により形成されている。従って、封止膜１７を構成する複数の薄膜層を積層形成するのが容易になる。
（３） 封止膜１７は真空製膜法で１００℃以下の条件で製造されている。現在知られている多くのＥＬ材料は熱に弱く、１００℃を超える温度では劣化し易い。しかし、１００℃以下で封止膜１７が形成されるため、封止膜１７を形成する際に、有機ＥＬ層１４にダメージを与えることを回避できる。
【００２４】（４） 吸湿層１９は酸化マグネシウムで構成されている。従って、吸湿層１９をイオンプレーティング法等で薄膜層とするのが容易となる。また、吸湿層１９を真空製膜法で１００℃以下の条件で製造でき、吸湿層１９を形成する際に有機ＥＬ層１４にダメージを与えることを回避できる。
【００２５】（５） パッシベーション膜１８は最外層に金属膜１８ａが、その内側にセラミック膜１８ｂが形成されている。パッシベーション膜１８をセラミック膜１８ｂのみで構成した場合、必要な膜厚を確保するのための製膜に時間が掛かるとともに、ピンホールが発生し易い。また、物が当たったとき等の外力に対する耐衝撃性が金属膜に比較して弱い。しかし、パッシベーション膜１８の最外層に金属膜１８ａが存在するため、パッシベーション膜１８の厚さを薄くしてもピンホールが発生し難く、封止膜１７のバリアー性が向上するとともに封止膜１７が傷つき難くなる。また、同じ厚さのセラミック膜１８ｂを形成する時間より金属膜１８ａの形成時間の方が短く、パッシベーション膜１８全体の製造時間を短縮できる。
【００２６】（６） セラミック膜１８ｂが窒化ケイ素で形成されている。従って、セラミック膜１８ｂを真空製膜法で１００℃以下の条件で製造でき、セラミック膜１８ｂを形成する際に有機ＥＬ層１４にダメージを与えることを回避できる。
【００２７】（７） 封止膜１７は有機ＥＬ素子１６側、即ち基板１２側から吸湿層１９、セラミック膜１８ｂ、金属膜１８ａの順で積層された３層構成である。従って、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子１６の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる薄膜の封止膜１７を容易に製造できる。
【００２８】（８） 金属膜１８ａはアルミニウムで、セラミック膜１８ｂは窒化ケイ素で、吸湿層１９は酸化マグネシウムでそれぞれ形成されている。従って、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子１６の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる薄膜の封止膜１７を１００℃以下で容易に製造できる。
【００２９】実施の形態は前記に限らず、例えば次のように構成してもよい。
○ パッシベーション膜１８は金属膜１８ａとセラミック膜１８ｂとの複合構造に限らず、例えば、金属膜１８ａをなくしてセラミック膜１８ｂだけで構成したり、セラミック膜１８ｂの外側に金属膜１８ａに代えて樹脂製のパッシベーション膜を形成してもよい。
【００３０】○ セラミック膜１８ｂの材質は窒化ケイ素に限らず、水分や酸素等のガスの透過率の小さな他の材質、例えば酸化ケイ素やダイヤモンド・ライク・カーボンを使用してもよい。また、異なる材質の薄膜を積層してセラミック膜１８ｂを形成してもよい。
【００３１】○ 吸湿層１９を形成する物質は酸化マグネシウムに限らず、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム等の金属酸化物や他の吸湿性物質を使用してもよい。また、複数の物質が混合した層で吸湿層１９を構成してもよい。
【００３２】〇 基板１２側に配設される第１電極層１３を陰極とし、第２電極層１５を陽極としてもよい。この場合、有機ＥＬ層１４の構成もそれに対応して変更する。
○ 基板１２としてガラス基板に代えてフレキシブル基板を使用してもよい。
【００３３】〇 基板１２はガラス基板等の透明又は半透明の単純な板材に限らず、透明又は半透明の基板上にカラー表示用着色パターンが形成されたカラーフィルタであってもよい。また、有機ＥＬ素子１６をアクティブ・マトリックス方式で駆動する場合、透明又は半透明の基板上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたものであってもよい。
【００３４】○ 有機ＥＬ層１４を構成する有機ＥＬ材料として、耐熱性が１００℃を超える物質を使用する場合は、封止膜１７の形成条件を有機ＥＬ材料の耐熱性に対応した１００℃を超える温度としてもよい。
【００３５】○ 有機ＥＬ層１４を構成する有機ＥＬ材料として、耐熱性が１００℃を超える物質を使用する場合は、封止膜１７の形成条件を有機ＥＬ材料の耐熱性に対応した１００℃を超える温度としてもよい。
【００３６】○ 有機ＥＬ層１４は前記の構成に限らない。
○ 通常のプラズマＣＶＤ法でセラミック膜１８ｂを形成する代わりに、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマＣＶＤ法を採用してもよい。この場合、通常のプラズマＣＶＤ法に比較して低温で成膜でき、有機ＥＬ層１４を構成する有機ＥＬ材料として、より熱に弱いものも使用可能になり、使用する有機ＥＬ材料の選択の自由度が大きくなる。
【００３７】○ 吸湿層１９の形成にはイオンプレーティング法の代わりにスパッタリング法やイオンビーム法を用いてもよい。前記実施の形態から把握される技術的思想について、以下に記載する。
【００３８】（１） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記パッシベーション膜は最外層に金属膜が、その内側にセラミック膜が形成されている。
【００３９】（２） 前記技術的思想（１）に記載の発明において、前記封止膜は３層構成である。
（３） 請求項１〜請求項４及び前記技術的思想（１），（２）のいずれか一項に記載の発明において、前記封止膜を構成する物質は、１００℃以下の真空製膜で薄膜を形成可能である。
【００４０】（４） 前記金属膜はアルミニウムで、セラミック膜は窒化ケイ素で、吸湿層は酸化マグネシウムでそれぞれ形成されている前記技術的思想（３）に記載の有機ＥＬ素子。
【００４１】（５） 基板上に形成された第１電極、有機ＥＬ層及び第２電極からなる有機ＥＬ素子を覆う封止膜の形成方法であって、真空製膜法により、先ず吸湿層を形成し、次にセラミック層を形成し最後に金属層を形成する有機ＥＬ素子の封止膜の形成方法。
【００４２】（６） 前記封止膜を構成する各層はいずれも１００℃以下において形成される前記技術的思想（５）に記載の有機ＥＬ素子の封止膜の形成方法。
（７） セラミック層を形成する前記真空製膜法はプラズマＣＶＤ法である前記技術的思想（５）又は（６）に記載の有機ＥＬ素子の封止膜の形成方法。
【００４３】（８） 前記技術的思想（７）に記載の発明において、前記プラズマＣＶＤ法としてＥＣＲプラズマＣＶＤ法を使用する。
（９） 吸湿層を形成する前記真空製膜法はイオンプレーティング法である前記技術的思想（５）又は（６）に記載の有機ＥＬ素子の封止膜の形成方法。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルの模式断面図。
【符号の説明】
１２…基板、１３…第１電極としての第１電極層、１４…有機ＥＬ層、１５…第２電極としての第２電極層、１６…有機ＥＬ素子、１７…封止膜、１８…パッシベーション膜、１８ａ…金属膜、１９…吸湿層。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、単に有機ＥＬという）ディスプレイパネルに係り、詳しくは有機ＥＬ素子を覆う封止膜（保護膜）を備えた有機ＥＬディスプレイパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】有機ＥＬ素子は、第１電極（陽極）と第２電極（陰極）との間に有機ＥＬ層が形成されている。有機ＥＬ材料は酸素、水分との反応性が高いため、外気から遮断された状態で使用しないと、大気中の酸素や水分により化学劣化が生じ、ダークスポットと呼ばれる発光しない領域が拡がるという問題がある。有機ＥＬ層を外気から遮断する方法として、実用化されているものはステンレス製やガラス製のカバーを接着剤を介して基板に設けるとともに、カバー内に吸着剤を収容して封止する構成のものがある。この構成では、カバー本体の部分からの水分等の侵入はほとんどないが、接着剤の部分から水分等が侵入する。しかし、侵入した水分等は吸着剤に吸着されるため有機ＥＬ素子の劣化が抑制される。
【０００３】また、特開平９−３５８６８号公報には、ガラス基板上に形成された有機ＥＬ素子を、前記基板上にエポキシ系樹脂によって固着されたハウジング材で覆い、該ハウジング材とガラス基板とによって形成された空間に、吸着剤を含有した不活性液体を充填したものが開示されている。この構成でも、接着剤の部分から水分等が侵入するが、侵入した水分等は吸着剤に吸着されるため有機ＥＬ素子の劣化が抑制される。
【０００４】また、有機ＥＬ素子の封止方法として窒化ケイ素や酸化ケイ素等の無機パッシベーション膜で有機ＥＬ素子を封止する方法も開示されている（例えば、特開２０００−２２３２６４号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ステンレス製やガラス製のカバーを接着剤を介して基板に設ける方法や特開平９−３５８６８号公報に開示された方法では、有機ＥＬ素子の劣化を抑制して耐久性を確保するのに充分な吸着剤を収容する空間を確保するために封止構造が大型化するという問題がある。
【０００６】一方、無機パッシベーション膜で有機ＥＬ素子を封止する方法では、封止のための構成は薄型化が可能であるが、水分等の侵入を抑制して充分な耐久性を確保するには、膜厚を厚くする必要がある。膜厚を厚くすると、製造時間が長くなるとともにコストアップにもなる。
【０００７】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる有機ＥＬディスプレイパネルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明では、基板上に有機ＥＬ層を挟む状態で第１電極及び第２電極が積層されて有機ＥＬ素子が形成され、前記有機ＥＬ素子の表面がパッシベーション膜の内側に吸湿層が形成された封止膜で被覆されている。ここで基板とは、ガラス基板等の透明又は半透明の単純な板材に限らず、カラー表示用着色パターンが形成されたカラーフィルタなどのパネルやフレキシブル基板をも含む。
【０００９】この発明では、基板上に形成された有機ＥＬ素子を外気（使用雰囲気）から隔離する封止膜は、外気と触れる側に設けられたパッシベーション膜により水分や酸素の侵入が防止される。パッシベーション膜だけで有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保するにはその膜厚を非常に厚くしなければならず、そのための製膜に長時間掛かり、現実的でない。この発明では、パッシベーション膜により前記水分等の侵入を完全に阻止するのではなく、パッシベーション膜の膜厚を製膜時間として現実的な短時間で形成される厚さとして、水分の僅かな侵入は容認する。しかし、パッシベーション膜から侵入した僅かな水分は吸湿層により吸着され、有機ＥＬ素子の劣化が抑制される。その結果、薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる。
【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記吸湿層は酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム等の吸湿性物質から選ばれた少なくとも一つの物質から構成されている。この発明では、吸湿層をＰＶＤ(Physical Vapor Deposition) 法等で薄膜層とするのが容易となる。
【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記封止膜は真空製膜により形成されている。ここで真空製膜とは、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、ＣＶＤ法等の真空状態あるいは減圧下で薄膜を形成する方法を意味する。
【００１２】この発明では、封止膜が真空製膜法で形成されるため、封止膜を構成する複数の薄膜層を積層形成するのが容易になる。請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記パッシベーション膜は最外層に金属膜が、その内側に窒化ケイ素膜が形成されている。
【００１３】パッシベーション膜を窒化ケイ素のみで構成した場合、必要な膜厚を確保するのための製膜に時間が掛かるとともに、ピンホールが発生し易い。また、物が当たったとき等の外力に対する耐衝撃性が金属膜に比較して弱い。しかし、この発明では、パッシベーション膜の最外層に金属膜が存在するため、パッシベーション膜の厚さを薄くしてもピンホールが発生し難く、封止膜のバリアー性が向上する。また、同じ厚さの窒化ケイ素膜を形成する時間より金属膜の形成時間の方が短く、パッシベーション膜全体の製造時間を短縮できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１に従って説明する。図１は有機ＥＬディスプレイパネルの模式断面図である。図１に示すように、有機ＥＬディスプレイパネル１１は、透明又は半透明の基板１２の表面に、第１電極としての第１電極層１３、有機ＥＬ層１４、第２電極としての第２電極層１５の順に積層された有機ＥＬ素子１６が形成されている。この実施の形態では第１電極層１３が陽極を、第２電極層１５が陰極を構成している。有機ＥＬ素子１６はその表面が基板１２と対向する面を除いて封止膜１７で被覆されている。
【００１５】第１電極層１３はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなり透明に形成されている。有機ＥＬ層１４には例えば公知の構成のものが使用され、第１電極層１３側から順に、正孔注入層、発光層及び電子注入層の３層で構成されている。第２電極層１５は金属（例えば、アルミニウム）で形成されている。
【００１６】図１では第１電極層１３及び第２電極層１５がそれぞれ一つの平面として図示されているが、例えば、有機ＥＬディスプレイパネル１１がパッシブ・マトリックス方式で駆動される場合は、第１電極層１３は基板１２の表面に複数、平行なストライプ状に形成される。また、有機ＥＬ層１４は図示しない絶縁性の隔壁により隔てられた状態で第１電極層１３と直交する方向に延びる複数の平行なストライプ状に形成され、第２電極層１５は有機ＥＬ層１４上に積層形成される。そして、有機ＥＬ素子１６は、第１電極層１３及び第２電極層１５の交差部分において基板１２上にマトリックス状に配置される。
【００１７】封止膜１７はパッシベーション膜１８と、その内側に形成された吸湿層１９とにより構成されている。パッシベーション膜１８は金属膜１８ａとセラミック膜１８ｂとで構成され、金属膜１８ａが外側に形成されている。従って、この実施の形態では封止膜１７は３層構造で、最外層に金属膜１８ａが、その内側にセラミック膜１８ｂが、最内層に吸湿層１９が配置されている。金属膜１８ａはアルミニウムで形成され、セラミック膜１８ｂは窒化ケイ素で形成され、吸湿層１９は酸化マグネシウムで形成されている。
【００１８】次に前記のように構成された有機ＥＬディスプレイパネル１１の製造方法を説明する。先ず基板１２の上にＩＴＯからなる第１電極層１３をスパッタリングにより形成する。次に第１電極層１３の上に、蒸着により有機ＥＬ層１４及び第２電極層１５を順次積層形成する。次にその基板１２を大気に曝露することなく、イオンプレーティング装置のチャンバー内に移送して、有機ＥＬ素子１６の基板１２と対向する面以外の面を被覆するように、酸化マグネシウムの吸湿層１９を形成する。次に吸湿層１９を被覆するように、窒化ケイ素のセラミック膜１８ｂを形成する。吸湿層１９の形成及びセラミック膜１８ｂの形成はいずれも１００℃以下で行われる。
【００１９】次にその基板１２を大気に曝露することなく、真空蒸着用のチャンバー内に移送して、セラミック膜１８ｂを被覆するようにアルミニウムの金属膜１８ａを形成する。金属膜１８ａの形成も１００℃以下で行われる。以上により３層構成の封止膜１７の製造が完了する。
【００２０】次に前記のように構成された有機ＥＬディスプレイパネル１１の作用を説明する。有機ＥＬ層１４は水分及び酸素の存在下で劣化し、ダークスポットが発生する。この実施の形態では有機ＥＬ層１４を含む有機ＥＬ素子１６が、封止膜１７により被覆されているため、外気中の水分や酸素等が有機ＥＬ層１４に到達するには、封止膜１７を通過する必要がある。
【００２１】従来の封止膜はパッシベーション膜１８だけで構成され、パッシベーション膜１８は薄いため、パッシベーション膜１８だけで水分等の透過を完全に阻止することはできず、パッシベーション膜１８を透過した微量の水分等により有機ＥＬ層１４が劣化する。しかし、この実施の形態の封止膜１７はパッシベーション膜１８と吸湿層１９とで構成されているため、パッシベーション膜１８を透過した微量の水分等は吸湿層１９に吸着され、有機ＥＬ層１４に到達しない。従って、封止膜１７を薄くしても、有機ＥＬ層１４の劣化が防止される。
【００２２】この実施の形態では以下の効果を有する。
（１） 基板１２上に形成された、第１電極層１３、有機ＥＬ層１４及び第２電極層１５からなる有機ＥＬ素子１６の表面をパッシベーション膜１８の内側に吸湿層１９が形成された封止膜１７で被覆した。従って、外気と触れる側に設けられたパッシベーション膜１８を透過した僅かな水分は吸湿層１９により吸着されて有機ＥＬ層１４に到達せず、有機ＥＬ素子１６の劣化が抑制される。その結果、薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子１６の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる。また、パッシベーション膜１８だけで有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保する膜厚とする場合に比較して、製膜時間を短縮できる。また、有機ＥＬ層１４に水分が存在する場合、その水分を吸湿層１９で吸着できる。
【００２３】（２） 封止膜１７は真空製膜により形成されている。従って、封止膜１７を構成する複数の薄膜層を積層形成するのが容易になる。
（３） 封止膜１７は真空製膜法で１００℃以下の条件で製造されている。現在知られている多くのＥＬ材料は熱に弱く、１００℃を超える温度では劣化し易い。しかし、１００℃以下で封止膜１７が形成されるため、封止膜１７を形成する際に、有機ＥＬ層１４にダメージを与えることを回避できる。
【００２４】（４） 吸湿層１９は酸化マグネシウムで構成されている。従って、吸湿層１９をイオンプレーティング法等で薄膜層とするのが容易となる。また、吸湿層１９を真空製膜法で１００℃以下の条件で製造でき、吸湿層１９を形成する際に有機ＥＬ層１４にダメージを与えることを回避できる。
【００２５】（５） パッシベーション膜１８は最外層に金属膜１８ａが、その内側にセラミック膜１８ｂが形成されている。パッシベーション膜１８をセラミック膜１８ｂのみで構成した場合、必要な膜厚を確保するのための製膜に時間が掛かるとともに、ピンホールが発生し易い。また、物が当たったとき等の外力に対する耐衝撃性が金属膜に比較して弱い。しかし、パッシベーション膜１８の最外層に金属膜１８ａが存在するため、パッシベーション膜１８の厚さを薄くしてもピンホールが発生し難く、封止膜１７のバリアー性が向上するとともに封止膜１７が傷つき難くなる。また、同じ厚さのセラミック膜１８ｂを形成する時間より金属膜１８ａの形成時間の方が短く、パッシベーション膜１８全体の製造時間を短縮できる。
【００２６】（６） セラミック膜１８ｂが窒化ケイ素で形成されている。従って、セラミック膜１８ｂを真空製膜法で１００℃以下の条件で製造でき、セラミック膜１８ｂを形成する際に有機ＥＬ層１４にダメージを与えることを回避できる。
【００２７】（７） 封止膜１７は有機ＥＬ素子１６側、即ち基板１２側から吸湿層１９、セラミック膜１８ｂ、金属膜１８ａの順で積層された３層構成である。従って、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子１６の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる薄膜の封止膜１７を容易に製造できる。
【００２８】（８） 金属膜１８ａはアルミニウムで、セラミック膜１８ｂは窒化ケイ素で、吸湿層１９は酸化マグネシウムでそれぞれ形成されている。従って、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子１６の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる薄膜の封止膜１７を１００℃以下で容易に製造できる。
【００２９】実施の形態は前記に限らず、例えば次のように構成してもよい。
○ パッシベーション膜１８は金属膜１８ａとセラミック膜１８ｂとの複合構造に限らず、例えば、金属膜１８ａをなくしてセラミック膜１８ｂだけで構成したり、セラミック膜１８ｂの外側に金属膜１８ａに代えて樹脂製のパッシベーション膜を形成してもよい。
【００３０】○ セラミック膜１８ｂの材質は窒化ケイ素に限らず、水分や酸素等のガスの透過率の小さな他の材質、例えば酸化ケイ素やダイヤモンド・ライク・カーボンを使用してもよい。また、異なる材質の薄膜を積層してセラミック膜１８ｂを形成してもよい。
【００３１】○ 吸湿層１９を形成する物質は酸化マグネシウムに限らず、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム等の金属酸化物や他の吸湿性物質を使用してもよい。また、複数の物質が混合した層で吸湿層１９を構成してもよい。
【００３２】〇 基板１２側に配設される第１電極層１３を陰極とし、第２電極層１５を陽極としてもよい。この場合、有機ＥＬ層１４の構成もそれに対応して変更する。
○ 基板１２としてガラス基板に代えてフレキシブル基板を使用してもよい。
【００３３】〇 基板１２はガラス基板等の透明又は半透明の単純な板材に限らず、透明又は半透明の基板上にカラー表示用着色パターンが形成されたカラーフィルタであってもよい。また、有機ＥＬ素子１６をアクティブ・マトリックス方式で駆動する場合、透明又は半透明の基板上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたものであってもよい。
【００３４】○ 有機ＥＬ層１４を構成する有機ＥＬ材料として、耐熱性が１００℃を超える物質を使用する場合は、封止膜１７の形成条件を有機ＥＬ材料の耐熱性に対応した１００℃を超える温度としてもよい。
【００３５】○ 有機ＥＬ層１４を構成する有機ＥＬ材料として、耐熱性が１００℃を超える物質を使用する場合は、封止膜１７の形成条件を有機ＥＬ材料の耐熱性に対応した１００℃を超える温度としてもよい。
【００３６】○ 有機ＥＬ層１４は前記の構成に限らない。
○ 通常のプラズマＣＶＤ法でセラミック膜１８ｂを形成する代わりに、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマＣＶＤ法を採用してもよい。この場合、通常のプラズマＣＶＤ法に比較して低温で成膜でき、有機ＥＬ層１４を構成する有機ＥＬ材料として、より熱に弱いものも使用可能になり、使用する有機ＥＬ材料の選択の自由度が大きくなる。
【００３７】○ 吸湿層１９の形成にはイオンプレーティング法の代わりにスパッタリング法やイオンビーム法を用いてもよい。前記実施の形態から把握される技術的思想について、以下に記載する。
【００３８】（１） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記パッシベーション膜は最外層に金属膜が、その内側にセラミック膜が形成されている。
【００３９】（２） 前記技術的思想（１）に記載の発明において、前記封止膜は３層構成である。
（３） 請求項１〜請求項４及び前記技術的思想（１），（２）のいずれか一項に記載の発明において、前記封止膜を構成する物質は、１００℃以下の真空製膜で薄膜を形成可能である。
【００４０】（４） 前記金属膜はアルミニウムで、セラミック膜は窒化ケイ素で、吸湿層は酸化マグネシウムでそれぞれ形成されている前記技術的思想（３）に記載の有機ＥＬ素子。
【００４１】（５） 基板上に形成された第１電極、有機ＥＬ層及び第２電極からなる有機ＥＬ素子を覆う封止膜の形成方法であって、真空製膜法により、先ず吸湿層を形成し、次にセラミック層を形成し最後に金属層を形成する有機ＥＬ素子の封止膜の形成方法。
【００４２】（６） 前記封止膜を構成する各層はいずれも１００℃以下において形成される前記技術的思想（５）に記載の有機ＥＬ素子の封止膜の形成方法。
（７） セラミック層を形成する前記真空製膜法はプラズマＣＶＤ法である前記技術的思想（５）又は（６）に記載の有機ＥＬ素子の封止膜の形成方法。
【００４３】（８） 前記技術的思想（７）に記載の発明において、前記プラズマＣＶＤ法としてＥＣＲプラズマＣＶＤ法を使用する。
（９） 吸湿層を形成する前記真空製膜法はイオンプレーティング法である前記技術的思想（５）又は（６）に記載の有機ＥＬ素子の封止膜の形成方法。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、薄膜封止により封止構造を小型薄型化できるとともに、外部からの水分等の侵入による有機ＥＬ素子の劣化を抑制して充分な耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルの模式断面図。
【符号の説明】
１２…基板、１３…第１電極としての第１電極層、１４…有機ＥＬ層、１５…第２電極としての第２電極層、１６…有機ＥＬ素子、１７…封止膜、１８…パッシベーション膜、１８ａ…金属膜、１９…吸湿層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 基板上に有機ＥＬ層を挟む状態で第１電極及び第２電極が積層されて有機ＥＬ素子が形成され、前記有機ＥＬ素子の表面がパッシベーション膜の内側に吸湿層が形成された封止膜で被覆されている有機ＥＬディスプレイパネル。
【請求項２】 前記吸湿層は酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム等の吸湿性物質から選ばれた少なくとも一つの物質から構成されている請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイパネル。
【請求項３】 前記封止膜は真空製膜により形成されている請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬディスプレイパネル。
【請求項４】 前記パッシベーション膜は最外層に金属膜が、その内側に窒化ケイ素膜が形成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の有機ＥＬディスプレイパネル。
【請求項１】 基板上に有機ＥＬ層を挟む状態で第１電極及び第２電極が積層されて有機ＥＬ素子が形成され、前記有機ＥＬ素子の表面がパッシベーション膜の内側に吸湿層が形成された封止膜で被覆されている有機ＥＬディスプレイパネル。
【請求項２】 前記吸湿層は酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム等の吸湿性物質から選ばれた少なくとも一つの物質から構成されている請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイパネル。
【請求項３】 前記封止膜は真空製膜により形成されている請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬディスプレイパネル。
【請求項４】 前記パッシベーション膜は最外層に金属膜が、その内側に窒化ケイ素膜が形成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の有機ＥＬディスプレイパネル。
【図１】
【公開番号】特開２００３−２１７８２９（Ｐ２００３−２１７８２９Ａ）
【公開日】平成１５年７月３１日（２００３．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−１３０２０（Ｐ２００２−１３０２０）
【出願日】平成１４年１月２２日（２００２．１．２２）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年７月３１日（２００３．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年１月２２日（２００２．１．２２）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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