有機ＥＬ発光装置
【課題】 発光領域の角部における有機ＥＬ素子の劣化を抑制する有機ＥＬ発光装置を提供する。
【解決手段】 画素が配列される発光領域Ａに配置される薄膜トランジスタ上を平坦化する平坦化膜４Ａと、平坦化膜４Ａ上に形成された画素を区画するための素子分離膜８Ａと、画素内の平坦化膜８Ａ上に形成される電荷輸送層６’が、アルカリ金属、アルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有し、平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂ内に形成された外周部の側面を覆うように画素内から発光領域Ａ外に延在している。
【解決手段】 画素が配列される発光領域Ａに配置される薄膜トランジスタ上を平坦化する平坦化膜４Ａと、平坦化膜４Ａ上に形成された画素を区画するための素子分離膜８Ａと、画素内の平坦化膜８Ａ上に形成される電荷輸送層６’が、アルカリ金属、アルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有し、平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂ内に形成された外周部の側面を覆うように画素内から発光領域Ａ外に延在している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラット素子ディスプレイ等に用いられる有機ＥＬ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ発光装置は、薄型化、低消費電力化が期待される自発光型デバイスとして多くの注目を集めている。
【０００３】
各画素にスイッチング素子として薄膜トランジスタを設けたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ発光装置を表示部に設けた表示装置は、高精細かつ高品質の表示を実現できることから、広く用いられている。各画素に対応する薄膜トランジスタを制御する駆動回路は、画素が配置されている発光領域の周辺に位置する周辺領域に設けられ、その周辺領域には、駆動回路の他に、電源配線、信号配線といった配線が形成される。各画素に接続される薄膜トランジスタ、および、周辺領域に設けられる駆動回路は表示品位を決定する重要な要素となっている。
【０００４】
有機ＥＬ発光装置を構成する有機ＥＬ素子は、第一電極と第二電極と、それらの電極間に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの異なる機能を有する複数の有機層が積層されて構成される。
【０００５】
この有機ＥＬ素子が抱える課題として、水分やガスが素子に浸入することにより発生する、輝度低下、駆動電圧上昇といった問題が挙げられる。そこで、有機ＥＬ発光装置においては、大気中の水分やガスが有機ＥＬ素子の有機層に浸入することを防ぐために基板の有機ＥＬ素子を設けた側に封止層を配置し、基板と封止層の周縁部をシール材で封止している。
【０００６】
しかし、封止層やシール材により大気中の水分やガスの透過を遮断できても、有機ＥＬ発光装置を構成する構造物に水分やガスが含まれている場合には、有機ＥＬ発光装置内部で水分やガスの拡散が進み、有機ＥＬ素子が劣化し、輝度の低下等が起こってしまう。
【０００７】
特に、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ発光装置では、薄膜トランジスタと駆動回路を覆う状態で有機感光性絶縁膜からなる平坦化膜が設けられている。この平坦化膜は、薄膜トランジスタや駆動回路の形成によって生じる段差を軽減して平坦化する目的で設けられ、この上に有機ＥＬ素子が形成されている。更に有機ＥＬ発光装置によっては、平坦化膜上に画素間を分離する為の素子分離膜が有機絶縁膜で形成されている場合もある。この平坦化膜や素子分離膜を構成する有機絶縁膜といった樹脂層は水分やガスを透過しやすく、また、樹脂層内部に水分やガスを吸着しやすい。そのため、これらのタイプの有機ＥＬ発光装置では、その装置内部に水分やガスが残存しやすく、水分やガスが樹脂層を拡散し、有機ＥＬ素子の有機層に浸入し、発光の劣化現象が発生してしまう。
【０００８】
このような問題に対して、特許文献１の表示装置では、樹脂からなる平坦化膜及び素子分離膜は、発光領域を囲む位置で平坦化膜及び素子分離膜を除去した分離溝によって、内周部と外周部に分離されている。このため、平坦化膜及び素子分離膜の外周部に対応する部分に存在する水分が、平坦化膜及び素子分離膜内を通過して平坦化膜及び素子分離膜の内周部に対応する部分に浸入することがなく、表示領域における水分による有機ＥＬ素子の劣化が防止されるとしている。
【特許文献１】特開２００６−０５４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の構成により、発光領域の周辺に対応する平坦化膜及び素子分離膜に存在する水分やガスが、発光領域内にある平坦化膜及び素子分離膜へ、平坦化膜及び素子分離膜を介して浸入することを抑制することができる。しかしながら、発光領域内部にある平坦化膜及び素子分離膜に残存する水分やガスの影響により、有機ＥＬ素子が劣化してしまい、有機ＥＬ発光装置に必要とされる長期信頼性を得ることは困難であった。
【００１０】
また、発明者らが鋭意検討した結果、発光領域の周辺にある平坦化膜及び素子分離膜に残存する水分やガスが、基板と封止層との間にある空間（封止空間）に拡散し、発光領域内の平坦化膜及び素子分離膜に浸入し、画素内の有機層にまで拡散することが分かった。更に、シール材が損傷して十分に封止することができない場合には、外部から大気中の水分やガスが基板と封止層との間にある空間に浸入し、この平坦化膜及び素子分離膜に吸収され、有機ＥＬ素子にまで拡散し、有機ＥＬ素子が劣化してしまう恐れがある。
【００１１】
本発明はこのような課題に対して、発光領域内の平坦化膜及び素子分離膜内に残存する水分やガスが有機ＥＬ素子に浸入することを低減させると共に、発光領域外からの水分やガスの浸入も低減させて、長期信頼性に優れた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る有機ＥＬ発光装置は、画素が配列される発光領域と発光領域を囲む周辺領域を有する基板と、基板の発光領域に配置される薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタ上を平坦化する樹脂からなる平坦化膜と、平坦化膜上に形成された画素を区画するための素子分離膜と、画素内の平坦化膜上に第一電極と、発光層と、アルカリ金属、アルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有する電荷輸送層と、第二電極と、を少なくとも有する有機ＥＬ素子と、を備える有機ＥＬ発光装置であって、電荷輸送層は、平坦化膜の周辺領域内に形成された外周部の側面を覆うように発光領域外に延在していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機ＥＬ発光装置によれば、発光領域に位置する平坦化膜及び素子分離膜に残存する水分やガスがアルカリ金属、アルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有する電荷輸送層に吸着されるので、画素内の有機ＥＬ素子に拡散する水分やガスの量が低減される。更に、平坦化膜の周辺領域内に形成された外周部の側面を覆うように画素内の電荷輸送層を延在させるので、発光領域における平坦化膜及び素子分離膜が封止空間に対して露になる部分がなくなる。よって、封止空間に水分やガスがあっても、その水分やガスが平坦化膜及び素子分離膜に浸入することが低減できる。また、平坦化膜及び素子分離膜を電荷輸送層が覆う構成を採用しているので、平坦化膜及び素子分離膜に内在する水分やガスを電荷輸送層が効率よく吸着することができる。その結果、長期信頼性に優れた有機ＥＬ発光装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、以下、図１から図８の図面を用いて説明する。なお、これらの図は本発明に係る有機ＥＬ発光装置の構成の一例について、構成の一部を取り出して模式的に示すものである。
【００１５】
図１は、本発明に係る有機ＥＬ発光装置の端部の断面概略図である。図２は、本発明に係る有機ＥＬ発光装置の斜視図である。図１は、図２における発光領域Ａとその周囲に位置する非発光領域となる周辺領域Ｂの境界部分の断面図である。発光領域とは、区画された画素が複数配列された領域で、複数の画素と画素に挟まれている領域とからなる。また画素とは、電極間に挟まれた発光層を有する部分である。
【００１６】
図１に示した有機ＥＬ発光装置の発光領域Ａには、基板１の上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２、無機絶縁膜３、平坦化膜４Ａの順でそれぞれの層が積層され、その上部に、単位画素の第一電極５が形成され、その各画素の周辺が素子分離膜８Ａで覆われている。基板１にはガラスやＳｉ等の無機材料を用いる。平坦化膜４ＡはＴＦＴ２上を平坦化し、素子分離膜８Ａは画素を区画しており、共に樹脂からなる。この樹脂としては、アクリルやポリイミド等を用いることができる。第一電極５は、無機絶縁膜３と平坦化膜４Ａに形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴ２と接続されている。この基板１上の画素内の第一電極５上には、有機層６が形成されている。この有機層６は発光層と電荷輸送層６’からなり、さらに、電荷輸送層６’は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のうちの一つの層から構成されてもいいし、これらのうちの複数の層から構成されてもよい。さらに、有機層６の上部には、第二電極７が形成されている。更に封止ガラス９が発光領域Ａ全体を覆うように配置され、封止ガラス９の周囲は接着剤で基板１と接着されている（不図示）。
【００１７】
また、周辺領域Ｂにおいて、ＴＦＴ２の駆動を制御する駆動回路１１が設けられており、この駆動回路１１上に平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂが形成されている。平坦化膜４Ｂは平坦化膜４Ａと、素子分離膜８Ｂは素子分離膜８Ａと、それぞれ一体で形成された後、発光領域Ａの周辺に形成された平坦化膜４Ｂと素子分離膜８Ｂが除去され、分断領域Ｃが設けられる。つまり、この分断領域Ｃによって、水分やガスの含有量が多い平坦化膜及び素子分離膜が、発光領域Ａと周辺領域Ｂの間で分断される。このため、周辺領域Ｂの平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに残存する水分やガスが、平坦化膜又は素子分離膜を介して基板１に水平な方向に移動して、発光領域Ａの平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａに伝搬されることがなくなり、有機ＥＬ素子の劣化を低減できる。今の場合、素子分離膜８Ｂは、素子分離膜８Ａと一体に形成された後、素子分離膜８Ａと分断されるので、素子分離膜８Ｂと称したが、素子分離膜８Ｂには画素を区画する機能は無く、平坦化膜４Ｂの一部として解釈してもよい。ただし、便宜上、以下でも素子分離膜８Ｂと称する。なお、平坦化膜４Ａと平坦化膜４Ｂは、形成時に分断領域Ｃで離間されるようにそれぞれ独立に形成してもよい。また、素子分離膜８Ａと素子分離膜８Ｂも同様に独立に、それぞれ平坦化膜４Ａ上、平坦化膜４Ｂ上に形成してもよい。さらに、平坦化膜４Ｂと素子分離膜８Ｂは共に形成されなくてもよいし、どちらか一方のみ形成されてもいい。
【００１８】
更に、図１の構成においては、発光領域Ａの平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂ内に形成された外周部の側面を覆うように、画素内の電荷輸送層６’が発光領域Ａ外に延在して設けられている。この電荷輸送層６’は、平坦化膜４Ａの外周の一部又は一辺を覆う構成でもいいが、外周の全周を覆う構成の方が好ましい。
【００１９】
この電荷輸送層６’には、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のそれぞれ単独、あるいはそれらの組み合わせで構成される。そして、電荷輸送層６’は、アルカリ金属、アルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有している。
【００２０】
なお、アルカリ金属とは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｆｒを指し、アルカリ土類金属とは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａを指す。アルカリ金属、アルカリ土類金属は、イオン化傾向が強いため、水分やガスとの反応性が高く、水分やガスと化学的に結合して、吸着剤として機能する。このため、平坦化膜４Ａと素子分離膜８Ａに内在する水分やガスが、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａの周辺領域Ｂ内に形成される外周部の側面まで覆う電荷輸送層６’に吸着される。
【００２１】
更に、ガラス基板１と封止ガラス９との間の空間（封止空間）に対して、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａが露になっていないので、封止空間に水分やガスがあっても、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａに水分やガスが浸入するのを低減できる。
【００２２】
また、電荷輸送層６’が、素子分離膜８Ａだけでなく、平坦化膜４Ａを覆うように形成しているので、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａに内在する水分やガスが、それぞれの内部を拡散して電荷輸送層６’に効率よく吸着される。
【００２３】
次に、本発明の構成について、より詳細に説明する。
【００２４】
本発明は、発光領域Ａに形成された平坦化膜４Ａと素子分離膜８Ａの周辺領域Ｂ内に形成された外周部の側面を覆うように発光領域Ａ外にアルカリ金属、アルカリ土類金属のいずれか一つを含む電荷輸送層６’を延在させた構成である。
【００２５】
水分やガスに対して吸着性のあるアルカリ金属、アルカリ土類金属であれば、本発明の構成において限定されるものではないが、電子輸送性や水分やガスの吸着性の観点から、Ｌｉ，Ｎａ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒおよびこれらの化合物を用いることが好ましい。
【００２６】
図１に示した実施形態では、電荷輸送層６’が、分断領域Ｃを横断して、周辺領域Ｂに形成されている平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂの分断領域Ｃ内に形成された側面にも形成されている。この場合、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに残存する水分やガスが電荷輸送層６’に吸着され、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂから封止空間への水分やガスの放出量が低減する。さらに、この平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに残存する水分やガスをより吸着するために、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂが電荷輸送層６’で覆われる面積を大きくする構成にしてもよい。ただし、図１では平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂ上に第二電極に電位を供給する電極配線１０が形成されているので、第二電極と電極配線１０とが電気的に接続するために、電極配線１０上に電荷輸送層６’が形成されないようにすることが好ましい。
【００２７】
これに対して、図３に示した他の実施形態の周辺領域Ｂには、分断領域Ｃ１の他に、分断領域Ｃ１を基準にして発光領域Ａと反対側に位置する分断領域Ｃ２を設けている。そして、周辺領域Ｂ上の平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂは、駆動回路１１を覆う平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂと他の平坦化膜４Ｂ’及び素子分離膜８Ｂ’とに分断されている。さらに、分断領域Ｃ２には、電極配線１０が設けられ、無機絶縁膜３に設けられたコンタクトホールを介して電極配線１０と第二電極７が電気的に接続している。この構成においては、電極配線１０をＴＦＴ２と駆動回路１１の形成工程と同時に形成することができる。
【００２８】
また、図４に示した他の実施形態では、分断領域Ｃ内に電極配線１０を設けており、分断領域Ｃ内において第二電極７と電極配線１０が電気的に接続している。この場合、電極配線１０が画素の形成された発光領域Ａ近くに設けられているので、画素内の第二電極７に供給する電位の降下が抑えられる。この構成においても、電荷輸送層６’が平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂに形成された外周部の側面を覆うように発光領域Ａ外に延在されているので、本発明の効果を有する。
【００２９】
図５に示した他の実施形態では、周辺領域Ｂに平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂを形成しない構成を採っている。この構成においては、発光装置内の水分やガスの残存する量そのものを減少させることができる。図５では、電極配線１０は駆動回路１１より発光装置の外周側に配置された構成であるが、駆動回路１１と発光領域Ａの間に配置してもよい。この場合には、電極配線１０と第二電極７が電気的に接続させるため、電極配線１０上に電荷輸送層６’を形成しないようにすることが好ましい。
【００３０】
これまでの実施形態では封止層として封止ガラス９を用いた構成を示しているが、大気中の水分やガスを発光装置内に浸入することを防止できる封止層であれば特に限定されない。図６に示した実施形態では、図３で示した実施形態の構成に対して、封止層として第二電極７上に無機材料、例えば、窒化珪素や酸化珪素等の無機封止膜１４を形成し、粘着層１５を介して偏光板１６を貼り合せた構成を採用している。この構成の場合でも、電荷輸送層６’が平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂに形成された外周部の側面を覆うように発光領域Ａ外に延在されているので、本発明の効果が得られる。
【００３１】
図１に示した実施形態においては、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに内在する水分やガスが、その平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに接して設けられた電荷輸送層６’に吸着される。例えば、電荷輸送層６’にＬｉが含まれている場合に、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに内在する水分が化学結合することで吸着される。しかし、その吸着された水分やガスと、Ｌｉとの化学的な結合が切れて、電荷輸送層６’を介して、又は電荷輸送層６’と第二電極７との界面を介して、発光領域Ａにある画素内の有機ＥＬ素子にまで拡散する恐れがある。
【００３２】
この問題に対して、図７に示した実施形態では、分断領域Ｃに、分断領域Ｃに沿って構造物１３が形成されている。構造物１３により電荷輸送層６’が分断領域Ｃで分断されて不連続になり、構造物１３と第二電極７が接している。また、構造物１３は水分やガスの吸着が少ない無機物であることが好ましい。
【００３３】
この構成により、周辺領域Ｂの平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂから電荷輸送層６’を介して、直接有機ＥＬ素子に水分やガスが拡散することを防止でき、更なる水分やガスの遮断効果が得られる。
【００３４】
構造物１３は、電荷輸送層６’、第二電極７の形成プロセスにおいて、構造物１３と第二電極７が接する条件であれば、特に構造物１３の形は限定されない。望ましくは、構造物１３の側壁のテーパー角が４５°以上であり、更には８０°を超えることがよい。
【００３５】
例えば、電荷輸送層６’を構成する層を直進性の良い蒸着プロセスで形成すると、電荷輸送層６’を構成する有機物は、分断領域Ｃにある構造物１３の側壁に対して回りこみが小さく、電荷輸送層６’は構造物１３の側壁全体を覆わない。続いて、第二電極７をスパッタプロセスで形成すると、構造物１３の側壁に対して回りこみが発生し、第二電極７が構造物１３の側壁全体に形成され、構造物１３の側壁でも連続的に形成される。よって、電荷輸送層６’は構造物１３によって分断領域Ｃ内で分断され、不連続になる。
【００３６】
図７では一つの構造物１３を例示しているが、上述のテーパー角を満たす条件において、構造物１３を分断領域に沿って平行に二つ並べた構成でもいい。また、図８で示したように、無機絶縁膜３を形成する際に、分断領域Ｃを形成する部分の無機絶縁膜３の一部を形成しないようにして、電荷輸送層６’が分断される構成を採ってもよい。
【００３７】
また、構造物１３を導電性材料で形成した場合には、構造物１３と第二電極７で電気的な接続が得られ、構造物１３を第二電極７の電位配線として利用することができる。この電位配線は、電極配線１０の画素内への電位を供給する際の電圧降下に応じて、その降下分の電位を補償するために設ける。構造物１３を電位配線として用いる場合の導電性材料としては、抵抗の低い材料が好ましいが、例えばＡｌ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｕおよびこれらの合金からなる単層膜、もしくはこれらの材料を含む積層膜を用いることができる。また、ＴＦＴ２を形成する各層、第一電極５と同じ材料を用いることもできる。
【００３８】
構造物１３は、分断領域Ｃ内に分断領域Ｃに沿って形成されることが好ましいが、発光領域Ａ内又は周辺領域Ｂに、電荷輸送層６’が紙面水平方向で不連続になるように設けることもできる。
【実施例】
【００３９】
＜実施例１＞
本実施例について、図２と図３を用いて説明する。
【００４０】
発光領域Ａと周辺領域Ｂを有する基板１の上に、発光領域ＡにはＴＦＴ２を形成し、また、周辺領域ＢにはＴＦＴ２の駆動を制御する駆動回路１１を形成した。この時、ＴＦＴ２のドレイン配線を形成する際に、同時に電極配線１０を周辺領域Ｂ上に形成した。さらに、この電極配線１０上を覆わないように、ＴＦＴ２上、駆動回路１１上に無機絶縁膜３を形成した。続いて、ＴＦＴ２、駆動回路１１を形成する際に生じた凹凸を平坦化するために、発光領域Ａには平坦化膜４Ａを形成し、周辺領域Ｂには、平坦化膜４Ａと分断領域Ｃを介して離間し、発光領域Ａを囲むように平坦化膜４Ｂを形成した。平坦化膜４Ａと平坦化膜４Ｂはアクリル製である。また、電極配線１０上は平坦化膜４Ｂで覆わない。
【００４１】
次に、平坦化膜４Ａに第一電極５とＴＦＴ２と電気的コンタクトを取るためのコンタクトホールを作製し、平坦化膜４Ａ上に第一電極５を形成した。続いて、平坦化膜４Ａ上で、第一電極５の周辺にアクリル製の素子分離膜８Ａを形成し、画素を区画した。また、同時に平坦化膜４Ｂ上にアクリル製の素子分離膜８Ｂを形成し、発光領域Ａを囲むように平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂとが、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａと分断領域Ｃで分断されていた。なお、本実施例では、発光領域Ａを囲むように平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂが形成されるが、少なくとも駆動回路１１を覆うように平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂを設ければ、発光領域Ａを囲む必要はない。さらに、平坦化膜４Ｂと素子分離膜８Ｂのどちらか、又は両方を形成しない構成を採ることも可能である。
【００４２】
第一電極５の材料としては、タングステンを使用した。さらに、発光効率を上げるために、基板１の方向に発光した光を、封止ガラス９側から取り出すように反射させるための反射層と、正孔注入層が第一電極５上に積層されて形成されてもいい。反射層には反射率の高い材料が好ましく、例えばＡｇ合金、Ａｌ合金などを用いることができる。本実施例ではＡｇ合金を用いた。正孔注入層としては、正孔輸送層へのエネルギー準位接続が考慮されていれば特に限定されてないが、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いることができる。本実施例ではＩＴＯを用いた。
【００４３】
作製した平坦化膜４Ａ及び平坦化膜４Ｂの厚さは２μｍであり、素子分離膜８Ａ及び素子分離膜８Ｂの厚さは１．５μｍであった。各画素を区画する素子分離膜８Ａの開口部の大きさは３０μｍ×４５μｍであり、画素間の素子分離膜８Ａの幅は１５μｍであった。また、分断領域Ｃの幅は１００μｍであり、電極配線１０は分断領域Ｃから３５０μｍの位置に形成した。
【００４４】
画素中に、ＦＬ０３、ＤｐｙＦＬ＋ｓＤＴＡＢ２、ＤＦＰＨ１、ＤＦＰＨ１＋Ｃｓ２ＣＯ３をそれぞれ蒸着し、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を積層した有機層６を形成した。さらに、正孔輸送層（ＦＬ０３）、電子輸送層（ＤＦＰＨ１）、電子注入層（ＤＦＰＨ１＋Ｃｓ２ＣＯ３）の３層からなる電荷輸送層６’を、図３に示すように、画素内の第一電極５上から分断領域Ｃを横断して素子分離膜８Ｂ上の一部まで形成した。この電荷輸送層６’は周辺領域Ｂの素子分離膜８Ｂ上を１５０μｍの位置まで覆っていた。また、電極配線１０上に電荷輸送層６’は配置しなかった。その画素内の有機層６上、発光領域Ａ外に延在させた電荷輸送層６’上、電極配線１０上に、ＩＺＯからなる第二電極７をスパッタにより膜厚４０ｎｍになるように成膜し、画素内に有機ＥＬ素子を形成した。
【００４５】
更に、吸湿材（不図示）を配置した封止ガラス９を基板１と吸湿材が対向するように貼り合せて封止し、図３の有機ＥＬ発光装置を作成した。なお、基板１の投入後、第二電極７の形成まで一貫して真空中で行った後、封止作業は露点−７５℃以下に管理された窒素充填の雰囲気下で行った。
【００４６】
本実施例の有機ＥＬ発光装置を、温度８０℃湿度２５％以下に管理した環境室にて保管し、一定経過時間ごとに発光表示させ、発光領域Ａを顕微鏡にて５００倍に拡大し、各画素の発光状態を観察した。３０００時間経過した時点で、発光領域Ａの４つ角部において、画素の発光面積が小さくなる劣化現象が確認されたが、その劣化現象が生じた画素の領域は発光領域Ａの周囲から６画素以内であった。その他の発光領域Ａにおいては、視認できる発光の劣化はなく、画像を表示させた際に温度負荷前と比較して遜色のない品位を保っていた。
【００４７】
なお、この実施例では、電荷輸送層６’は、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層の３層で構成されているが、今の場合、アルカリ金属であるＣｓを含む電子注入層を少なくとも有する構成であれば本発明の効果は有する。
【００４８】
＜実施例２＞
本実施例について、図７を用いて説明する。
【００４９】
本実施例では、実施例１と同様の有機ＥＬ発光装置を作製しているが、電極配線１０が周辺領域Ｂに形成される平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂ上に形成される点と、第一電極５の作製時に構造物１３が分断領域Ｃに形成される点が異なる。電極配線１０は素子分離膜８Ｂの形成後、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層の３層で構成される電荷輸送層６’を蒸着して作製する前に形成した。構造物１３は分断領域Ｃに分断領域Ｃに沿って第一電極５の形成時に同時に作製した。構造物１３の幅は３０μｍであり、高さは２５０ｎｍであった。電荷輸送層６’全体の厚さが１１０ｎｍであり、回り込みの少ない蒸着プロセスで電荷輸送層６’の各層を形成しているので、この構造物１３によって電荷輸送層６’は分断領域Ｃ内で分断された。さらに、スパッタプロセスにて有機層６、電荷輸送層６’上に、第二電極７を作製した。スパッタプロセスでは回り込みが発生するので、構造物１３の側面にも第二電極７が形成され、第二電極７はこの構造物１３によって分断されず、不連続にはならなかった。
【００５０】
本実施例の有機ＥＬ発光装置を、温度８０℃湿度２５％以下に管理した環境室にて保管し、一定経過時間ごとに発光表示させ、発光領域Ａを顕微鏡にて５００倍に拡大し、各画素の発光状態を観察した。３０００時間経過した時点で、発光領域Ａの４つ角部において、画素の発光面積が小さくなる劣化現象が確認されたが、その劣化現象が生じた領域は発光領域Ａの周囲から２画素以内であった。その他の発光領域Ａにおいては、視認できる発光の劣化はなく、画像を表示させた際に温度負荷前と比較して遜色のない品位を保っていた。
【００５１】
＜比較例１＞
本比較例について、図９を用いて説明する。
【００５２】
本比較例では、実施例１と同様の有機ＥＬ発光装置を作製しているが、分断領域Ｃ１（図３）がなく、分断領域Ｃ２のみ形成され、電荷輸送層６’が発光領域Ａに形成される平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂに形成される外周部の側面を覆っていない点が異なる。
【００５３】
本比較例の有機ＥＬ発光装置を温度８０℃湿度２５％以下に管理した環境室にて保管し、一定経過時間ごとに発光表示させ、顕微鏡にて５００倍に拡大し、各画素の発光状態を観察した。８００時間経過した時点で、発光領域Ａの４つ角部において、発光面積が小さくなる発光劣化現象が発生しており、その領域は発光領域Ａの周囲から６画素以内であった。更に評価を続けたところ、３０００時間経過時点では、発光領域Ａの４つ角部において、非発光化した画素が発光領域Ａから４画素以内で確認され、発光面積が小さくなる発光の劣化現象が発光領域Ａ周囲から３５画素に及んでいるところもあった。その他の発光領域Ａにおいては、視認できる発光の劣化はなかったものの、画像を表示させ目視にて観察した際に、発光領域Ａの角部において、発光の劣化が発生していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明による有機ＥＬ発光装置は、使用環境の温度変化に対する長期信頼性に優れることから、室内や室外、年間を通して幅広い温度、湿度での使用が想定される。高い耐環境性を必要とするデジタルカメラやデジタルビデオカメラのモニターといったモバイル機器の発光装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の有機ＥＬ発光装置の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ発光装置の実施形態の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】比較例の有機ＥＬ発光装置の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 基板
２ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
３ 無機絶縁膜
４Ａ，４Ｂ，４Ｂ’ 平坦化膜
５ 第一電極
６ 有機層
６’ 電荷輸送層
７ 第二電極
８Ａ，８Ｂ，８Ｂ’ 素子分離膜
９ 封止ガラス
１０ 電極配線
１１ 駆動回路
１２ 電源および信号供給パッド
１３ 構造物
１４ 無機封止層
１５ 充填材
１６ 円偏光板
Ａ 発光領域
Ｂ 周辺領域
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 分断領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラット素子ディスプレイ等に用いられる有機ＥＬ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ発光装置は、薄型化、低消費電力化が期待される自発光型デバイスとして多くの注目を集めている。
【０００３】
各画素にスイッチング素子として薄膜トランジスタを設けたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ発光装置を表示部に設けた表示装置は、高精細かつ高品質の表示を実現できることから、広く用いられている。各画素に対応する薄膜トランジスタを制御する駆動回路は、画素が配置されている発光領域の周辺に位置する周辺領域に設けられ、その周辺領域には、駆動回路の他に、電源配線、信号配線といった配線が形成される。各画素に接続される薄膜トランジスタ、および、周辺領域に設けられる駆動回路は表示品位を決定する重要な要素となっている。
【０００４】
有機ＥＬ発光装置を構成する有機ＥＬ素子は、第一電極と第二電極と、それらの電極間に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの異なる機能を有する複数の有機層が積層されて構成される。
【０００５】
この有機ＥＬ素子が抱える課題として、水分やガスが素子に浸入することにより発生する、輝度低下、駆動電圧上昇といった問題が挙げられる。そこで、有機ＥＬ発光装置においては、大気中の水分やガスが有機ＥＬ素子の有機層に浸入することを防ぐために基板の有機ＥＬ素子を設けた側に封止層を配置し、基板と封止層の周縁部をシール材で封止している。
【０００６】
しかし、封止層やシール材により大気中の水分やガスの透過を遮断できても、有機ＥＬ発光装置を構成する構造物に水分やガスが含まれている場合には、有機ＥＬ発光装置内部で水分やガスの拡散が進み、有機ＥＬ素子が劣化し、輝度の低下等が起こってしまう。
【０００７】
特に、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ発光装置では、薄膜トランジスタと駆動回路を覆う状態で有機感光性絶縁膜からなる平坦化膜が設けられている。この平坦化膜は、薄膜トランジスタや駆動回路の形成によって生じる段差を軽減して平坦化する目的で設けられ、この上に有機ＥＬ素子が形成されている。更に有機ＥＬ発光装置によっては、平坦化膜上に画素間を分離する為の素子分離膜が有機絶縁膜で形成されている場合もある。この平坦化膜や素子分離膜を構成する有機絶縁膜といった樹脂層は水分やガスを透過しやすく、また、樹脂層内部に水分やガスを吸着しやすい。そのため、これらのタイプの有機ＥＬ発光装置では、その装置内部に水分やガスが残存しやすく、水分やガスが樹脂層を拡散し、有機ＥＬ素子の有機層に浸入し、発光の劣化現象が発生してしまう。
【０００８】
このような問題に対して、特許文献１の表示装置では、樹脂からなる平坦化膜及び素子分離膜は、発光領域を囲む位置で平坦化膜及び素子分離膜を除去した分離溝によって、内周部と外周部に分離されている。このため、平坦化膜及び素子分離膜の外周部に対応する部分に存在する水分が、平坦化膜及び素子分離膜内を通過して平坦化膜及び素子分離膜の内周部に対応する部分に浸入することがなく、表示領域における水分による有機ＥＬ素子の劣化が防止されるとしている。
【特許文献１】特開２００６−０５４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の構成により、発光領域の周辺に対応する平坦化膜及び素子分離膜に存在する水分やガスが、発光領域内にある平坦化膜及び素子分離膜へ、平坦化膜及び素子分離膜を介して浸入することを抑制することができる。しかしながら、発光領域内部にある平坦化膜及び素子分離膜に残存する水分やガスの影響により、有機ＥＬ素子が劣化してしまい、有機ＥＬ発光装置に必要とされる長期信頼性を得ることは困難であった。
【００１０】
また、発明者らが鋭意検討した結果、発光領域の周辺にある平坦化膜及び素子分離膜に残存する水分やガスが、基板と封止層との間にある空間（封止空間）に拡散し、発光領域内の平坦化膜及び素子分離膜に浸入し、画素内の有機層にまで拡散することが分かった。更に、シール材が損傷して十分に封止することができない場合には、外部から大気中の水分やガスが基板と封止層との間にある空間に浸入し、この平坦化膜及び素子分離膜に吸収され、有機ＥＬ素子にまで拡散し、有機ＥＬ素子が劣化してしまう恐れがある。
【００１１】
本発明はこのような課題に対して、発光領域内の平坦化膜及び素子分離膜内に残存する水分やガスが有機ＥＬ素子に浸入することを低減させると共に、発光領域外からの水分やガスの浸入も低減させて、長期信頼性に優れた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る有機ＥＬ発光装置は、画素が配列される発光領域と発光領域を囲む周辺領域を有する基板と、基板の発光領域に配置される薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタ上を平坦化する樹脂からなる平坦化膜と、平坦化膜上に形成された画素を区画するための素子分離膜と、画素内の平坦化膜上に第一電極と、発光層と、アルカリ金属、アルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有する電荷輸送層と、第二電極と、を少なくとも有する有機ＥＬ素子と、を備える有機ＥＬ発光装置であって、電荷輸送層は、平坦化膜の周辺領域内に形成された外周部の側面を覆うように発光領域外に延在していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機ＥＬ発光装置によれば、発光領域に位置する平坦化膜及び素子分離膜に残存する水分やガスがアルカリ金属、アルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有する電荷輸送層に吸着されるので、画素内の有機ＥＬ素子に拡散する水分やガスの量が低減される。更に、平坦化膜の周辺領域内に形成された外周部の側面を覆うように画素内の電荷輸送層を延在させるので、発光領域における平坦化膜及び素子分離膜が封止空間に対して露になる部分がなくなる。よって、封止空間に水分やガスがあっても、その水分やガスが平坦化膜及び素子分離膜に浸入することが低減できる。また、平坦化膜及び素子分離膜を電荷輸送層が覆う構成を採用しているので、平坦化膜及び素子分離膜に内在する水分やガスを電荷輸送層が効率よく吸着することができる。その結果、長期信頼性に優れた有機ＥＬ発光装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、以下、図１から図８の図面を用いて説明する。なお、これらの図は本発明に係る有機ＥＬ発光装置の構成の一例について、構成の一部を取り出して模式的に示すものである。
【００１５】
図１は、本発明に係る有機ＥＬ発光装置の端部の断面概略図である。図２は、本発明に係る有機ＥＬ発光装置の斜視図である。図１は、図２における発光領域Ａとその周囲に位置する非発光領域となる周辺領域Ｂの境界部分の断面図である。発光領域とは、区画された画素が複数配列された領域で、複数の画素と画素に挟まれている領域とからなる。また画素とは、電極間に挟まれた発光層を有する部分である。
【００１６】
図１に示した有機ＥＬ発光装置の発光領域Ａには、基板１の上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２、無機絶縁膜３、平坦化膜４Ａの順でそれぞれの層が積層され、その上部に、単位画素の第一電極５が形成され、その各画素の周辺が素子分離膜８Ａで覆われている。基板１にはガラスやＳｉ等の無機材料を用いる。平坦化膜４ＡはＴＦＴ２上を平坦化し、素子分離膜８Ａは画素を区画しており、共に樹脂からなる。この樹脂としては、アクリルやポリイミド等を用いることができる。第一電極５は、無機絶縁膜３と平坦化膜４Ａに形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴ２と接続されている。この基板１上の画素内の第一電極５上には、有機層６が形成されている。この有機層６は発光層と電荷輸送層６’からなり、さらに、電荷輸送層６’は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のうちの一つの層から構成されてもいいし、これらのうちの複数の層から構成されてもよい。さらに、有機層６の上部には、第二電極７が形成されている。更に封止ガラス９が発光領域Ａ全体を覆うように配置され、封止ガラス９の周囲は接着剤で基板１と接着されている（不図示）。
【００１７】
また、周辺領域Ｂにおいて、ＴＦＴ２の駆動を制御する駆動回路１１が設けられており、この駆動回路１１上に平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂが形成されている。平坦化膜４Ｂは平坦化膜４Ａと、素子分離膜８Ｂは素子分離膜８Ａと、それぞれ一体で形成された後、発光領域Ａの周辺に形成された平坦化膜４Ｂと素子分離膜８Ｂが除去され、分断領域Ｃが設けられる。つまり、この分断領域Ｃによって、水分やガスの含有量が多い平坦化膜及び素子分離膜が、発光領域Ａと周辺領域Ｂの間で分断される。このため、周辺領域Ｂの平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに残存する水分やガスが、平坦化膜又は素子分離膜を介して基板１に水平な方向に移動して、発光領域Ａの平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａに伝搬されることがなくなり、有機ＥＬ素子の劣化を低減できる。今の場合、素子分離膜８Ｂは、素子分離膜８Ａと一体に形成された後、素子分離膜８Ａと分断されるので、素子分離膜８Ｂと称したが、素子分離膜８Ｂには画素を区画する機能は無く、平坦化膜４Ｂの一部として解釈してもよい。ただし、便宜上、以下でも素子分離膜８Ｂと称する。なお、平坦化膜４Ａと平坦化膜４Ｂは、形成時に分断領域Ｃで離間されるようにそれぞれ独立に形成してもよい。また、素子分離膜８Ａと素子分離膜８Ｂも同様に独立に、それぞれ平坦化膜４Ａ上、平坦化膜４Ｂ上に形成してもよい。さらに、平坦化膜４Ｂと素子分離膜８Ｂは共に形成されなくてもよいし、どちらか一方のみ形成されてもいい。
【００１８】
更に、図１の構成においては、発光領域Ａの平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂ内に形成された外周部の側面を覆うように、画素内の電荷輸送層６’が発光領域Ａ外に延在して設けられている。この電荷輸送層６’は、平坦化膜４Ａの外周の一部又は一辺を覆う構成でもいいが、外周の全周を覆う構成の方が好ましい。
【００１９】
この電荷輸送層６’には、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のそれぞれ単独、あるいはそれらの組み合わせで構成される。そして、電荷輸送層６’は、アルカリ金属、アルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有している。
【００２０】
なお、アルカリ金属とは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｆｒを指し、アルカリ土類金属とは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａを指す。アルカリ金属、アルカリ土類金属は、イオン化傾向が強いため、水分やガスとの反応性が高く、水分やガスと化学的に結合して、吸着剤として機能する。このため、平坦化膜４Ａと素子分離膜８Ａに内在する水分やガスが、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａの周辺領域Ｂ内に形成される外周部の側面まで覆う電荷輸送層６’に吸着される。
【００２１】
更に、ガラス基板１と封止ガラス９との間の空間（封止空間）に対して、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａが露になっていないので、封止空間に水分やガスがあっても、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａに水分やガスが浸入するのを低減できる。
【００２２】
また、電荷輸送層６’が、素子分離膜８Ａだけでなく、平坦化膜４Ａを覆うように形成しているので、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａに内在する水分やガスが、それぞれの内部を拡散して電荷輸送層６’に効率よく吸着される。
【００２３】
次に、本発明の構成について、より詳細に説明する。
【００２４】
本発明は、発光領域Ａに形成された平坦化膜４Ａと素子分離膜８Ａの周辺領域Ｂ内に形成された外周部の側面を覆うように発光領域Ａ外にアルカリ金属、アルカリ土類金属のいずれか一つを含む電荷輸送層６’を延在させた構成である。
【００２５】
水分やガスに対して吸着性のあるアルカリ金属、アルカリ土類金属であれば、本発明の構成において限定されるものではないが、電子輸送性や水分やガスの吸着性の観点から、Ｌｉ，Ｎａ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒおよびこれらの化合物を用いることが好ましい。
【００２６】
図１に示した実施形態では、電荷輸送層６’が、分断領域Ｃを横断して、周辺領域Ｂに形成されている平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂの分断領域Ｃ内に形成された側面にも形成されている。この場合、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに残存する水分やガスが電荷輸送層６’に吸着され、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂから封止空間への水分やガスの放出量が低減する。さらに、この平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに残存する水分やガスをより吸着するために、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂが電荷輸送層６’で覆われる面積を大きくする構成にしてもよい。ただし、図１では平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂ上に第二電極に電位を供給する電極配線１０が形成されているので、第二電極と電極配線１０とが電気的に接続するために、電極配線１０上に電荷輸送層６’が形成されないようにすることが好ましい。
【００２７】
これに対して、図３に示した他の実施形態の周辺領域Ｂには、分断領域Ｃ１の他に、分断領域Ｃ１を基準にして発光領域Ａと反対側に位置する分断領域Ｃ２を設けている。そして、周辺領域Ｂ上の平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂは、駆動回路１１を覆う平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂと他の平坦化膜４Ｂ’及び素子分離膜８Ｂ’とに分断されている。さらに、分断領域Ｃ２には、電極配線１０が設けられ、無機絶縁膜３に設けられたコンタクトホールを介して電極配線１０と第二電極７が電気的に接続している。この構成においては、電極配線１０をＴＦＴ２と駆動回路１１の形成工程と同時に形成することができる。
【００２８】
また、図４に示した他の実施形態では、分断領域Ｃ内に電極配線１０を設けており、分断領域Ｃ内において第二電極７と電極配線１０が電気的に接続している。この場合、電極配線１０が画素の形成された発光領域Ａ近くに設けられているので、画素内の第二電極７に供給する電位の降下が抑えられる。この構成においても、電荷輸送層６’が平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂに形成された外周部の側面を覆うように発光領域Ａ外に延在されているので、本発明の効果を有する。
【００２９】
図５に示した他の実施形態では、周辺領域Ｂに平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂを形成しない構成を採っている。この構成においては、発光装置内の水分やガスの残存する量そのものを減少させることができる。図５では、電極配線１０は駆動回路１１より発光装置の外周側に配置された構成であるが、駆動回路１１と発光領域Ａの間に配置してもよい。この場合には、電極配線１０と第二電極７が電気的に接続させるため、電極配線１０上に電荷輸送層６’を形成しないようにすることが好ましい。
【００３０】
これまでの実施形態では封止層として封止ガラス９を用いた構成を示しているが、大気中の水分やガスを発光装置内に浸入することを防止できる封止層であれば特に限定されない。図６に示した実施形態では、図３で示した実施形態の構成に対して、封止層として第二電極７上に無機材料、例えば、窒化珪素や酸化珪素等の無機封止膜１４を形成し、粘着層１５を介して偏光板１６を貼り合せた構成を採用している。この構成の場合でも、電荷輸送層６’が平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂに形成された外周部の側面を覆うように発光領域Ａ外に延在されているので、本発明の効果が得られる。
【００３１】
図１に示した実施形態においては、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに内在する水分やガスが、その平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに接して設けられた電荷輸送層６’に吸着される。例えば、電荷輸送層６’にＬｉが含まれている場合に、平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂに内在する水分が化学結合することで吸着される。しかし、その吸着された水分やガスと、Ｌｉとの化学的な結合が切れて、電荷輸送層６’を介して、又は電荷輸送層６’と第二電極７との界面を介して、発光領域Ａにある画素内の有機ＥＬ素子にまで拡散する恐れがある。
【００３２】
この問題に対して、図７に示した実施形態では、分断領域Ｃに、分断領域Ｃに沿って構造物１３が形成されている。構造物１３により電荷輸送層６’が分断領域Ｃで分断されて不連続になり、構造物１３と第二電極７が接している。また、構造物１３は水分やガスの吸着が少ない無機物であることが好ましい。
【００３３】
この構成により、周辺領域Ｂの平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂから電荷輸送層６’を介して、直接有機ＥＬ素子に水分やガスが拡散することを防止でき、更なる水分やガスの遮断効果が得られる。
【００３４】
構造物１３は、電荷輸送層６’、第二電極７の形成プロセスにおいて、構造物１３と第二電極７が接する条件であれば、特に構造物１３の形は限定されない。望ましくは、構造物１３の側壁のテーパー角が４５°以上であり、更には８０°を超えることがよい。
【００３５】
例えば、電荷輸送層６’を構成する層を直進性の良い蒸着プロセスで形成すると、電荷輸送層６’を構成する有機物は、分断領域Ｃにある構造物１３の側壁に対して回りこみが小さく、電荷輸送層６’は構造物１３の側壁全体を覆わない。続いて、第二電極７をスパッタプロセスで形成すると、構造物１３の側壁に対して回りこみが発生し、第二電極７が構造物１３の側壁全体に形成され、構造物１３の側壁でも連続的に形成される。よって、電荷輸送層６’は構造物１３によって分断領域Ｃ内で分断され、不連続になる。
【００３６】
図７では一つの構造物１３を例示しているが、上述のテーパー角を満たす条件において、構造物１３を分断領域に沿って平行に二つ並べた構成でもいい。また、図８で示したように、無機絶縁膜３を形成する際に、分断領域Ｃを形成する部分の無機絶縁膜３の一部を形成しないようにして、電荷輸送層６’が分断される構成を採ってもよい。
【００３７】
また、構造物１３を導電性材料で形成した場合には、構造物１３と第二電極７で電気的な接続が得られ、構造物１３を第二電極７の電位配線として利用することができる。この電位配線は、電極配線１０の画素内への電位を供給する際の電圧降下に応じて、その降下分の電位を補償するために設ける。構造物１３を電位配線として用いる場合の導電性材料としては、抵抗の低い材料が好ましいが、例えばＡｌ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｕおよびこれらの合金からなる単層膜、もしくはこれらの材料を含む積層膜を用いることができる。また、ＴＦＴ２を形成する各層、第一電極５と同じ材料を用いることもできる。
【００３８】
構造物１３は、分断領域Ｃ内に分断領域Ｃに沿って形成されることが好ましいが、発光領域Ａ内又は周辺領域Ｂに、電荷輸送層６’が紙面水平方向で不連続になるように設けることもできる。
【実施例】
【００３９】
＜実施例１＞
本実施例について、図２と図３を用いて説明する。
【００４０】
発光領域Ａと周辺領域Ｂを有する基板１の上に、発光領域ＡにはＴＦＴ２を形成し、また、周辺領域ＢにはＴＦＴ２の駆動を制御する駆動回路１１を形成した。この時、ＴＦＴ２のドレイン配線を形成する際に、同時に電極配線１０を周辺領域Ｂ上に形成した。さらに、この電極配線１０上を覆わないように、ＴＦＴ２上、駆動回路１１上に無機絶縁膜３を形成した。続いて、ＴＦＴ２、駆動回路１１を形成する際に生じた凹凸を平坦化するために、発光領域Ａには平坦化膜４Ａを形成し、周辺領域Ｂには、平坦化膜４Ａと分断領域Ｃを介して離間し、発光領域Ａを囲むように平坦化膜４Ｂを形成した。平坦化膜４Ａと平坦化膜４Ｂはアクリル製である。また、電極配線１０上は平坦化膜４Ｂで覆わない。
【００４１】
次に、平坦化膜４Ａに第一電極５とＴＦＴ２と電気的コンタクトを取るためのコンタクトホールを作製し、平坦化膜４Ａ上に第一電極５を形成した。続いて、平坦化膜４Ａ上で、第一電極５の周辺にアクリル製の素子分離膜８Ａを形成し、画素を区画した。また、同時に平坦化膜４Ｂ上にアクリル製の素子分離膜８Ｂを形成し、発光領域Ａを囲むように平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂとが、平坦化膜４Ａ及び素子分離膜８Ａと分断領域Ｃで分断されていた。なお、本実施例では、発光領域Ａを囲むように平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂが形成されるが、少なくとも駆動回路１１を覆うように平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂを設ければ、発光領域Ａを囲む必要はない。さらに、平坦化膜４Ｂと素子分離膜８Ｂのどちらか、又は両方を形成しない構成を採ることも可能である。
【００４２】
第一電極５の材料としては、タングステンを使用した。さらに、発光効率を上げるために、基板１の方向に発光した光を、封止ガラス９側から取り出すように反射させるための反射層と、正孔注入層が第一電極５上に積層されて形成されてもいい。反射層には反射率の高い材料が好ましく、例えばＡｇ合金、Ａｌ合金などを用いることができる。本実施例ではＡｇ合金を用いた。正孔注入層としては、正孔輸送層へのエネルギー準位接続が考慮されていれば特に限定されてないが、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いることができる。本実施例ではＩＴＯを用いた。
【００４３】
作製した平坦化膜４Ａ及び平坦化膜４Ｂの厚さは２μｍであり、素子分離膜８Ａ及び素子分離膜８Ｂの厚さは１．５μｍであった。各画素を区画する素子分離膜８Ａの開口部の大きさは３０μｍ×４５μｍであり、画素間の素子分離膜８Ａの幅は１５μｍであった。また、分断領域Ｃの幅は１００μｍであり、電極配線１０は分断領域Ｃから３５０μｍの位置に形成した。
【００４４】
画素中に、ＦＬ０３、ＤｐｙＦＬ＋ｓＤＴＡＢ２、ＤＦＰＨ１、ＤＦＰＨ１＋Ｃｓ２ＣＯ３をそれぞれ蒸着し、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を積層した有機層６を形成した。さらに、正孔輸送層（ＦＬ０３）、電子輸送層（ＤＦＰＨ１）、電子注入層（ＤＦＰＨ１＋Ｃｓ２ＣＯ３）の３層からなる電荷輸送層６’を、図３に示すように、画素内の第一電極５上から分断領域Ｃを横断して素子分離膜８Ｂ上の一部まで形成した。この電荷輸送層６’は周辺領域Ｂの素子分離膜８Ｂ上を１５０μｍの位置まで覆っていた。また、電極配線１０上に電荷輸送層６’は配置しなかった。その画素内の有機層６上、発光領域Ａ外に延在させた電荷輸送層６’上、電極配線１０上に、ＩＺＯからなる第二電極７をスパッタにより膜厚４０ｎｍになるように成膜し、画素内に有機ＥＬ素子を形成した。
【００４５】
更に、吸湿材（不図示）を配置した封止ガラス９を基板１と吸湿材が対向するように貼り合せて封止し、図３の有機ＥＬ発光装置を作成した。なお、基板１の投入後、第二電極７の形成まで一貫して真空中で行った後、封止作業は露点−７５℃以下に管理された窒素充填の雰囲気下で行った。
【００４６】
本実施例の有機ＥＬ発光装置を、温度８０℃湿度２５％以下に管理した環境室にて保管し、一定経過時間ごとに発光表示させ、発光領域Ａを顕微鏡にて５００倍に拡大し、各画素の発光状態を観察した。３０００時間経過した時点で、発光領域Ａの４つ角部において、画素の発光面積が小さくなる劣化現象が確認されたが、その劣化現象が生じた画素の領域は発光領域Ａの周囲から６画素以内であった。その他の発光領域Ａにおいては、視認できる発光の劣化はなく、画像を表示させた際に温度負荷前と比較して遜色のない品位を保っていた。
【００４７】
なお、この実施例では、電荷輸送層６’は、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層の３層で構成されているが、今の場合、アルカリ金属であるＣｓを含む電子注入層を少なくとも有する構成であれば本発明の効果は有する。
【００４８】
＜実施例２＞
本実施例について、図７を用いて説明する。
【００４９】
本実施例では、実施例１と同様の有機ＥＬ発光装置を作製しているが、電極配線１０が周辺領域Ｂに形成される平坦化膜４Ｂ及び素子分離膜８Ｂ上に形成される点と、第一電極５の作製時に構造物１３が分断領域Ｃに形成される点が異なる。電極配線１０は素子分離膜８Ｂの形成後、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層の３層で構成される電荷輸送層６’を蒸着して作製する前に形成した。構造物１３は分断領域Ｃに分断領域Ｃに沿って第一電極５の形成時に同時に作製した。構造物１３の幅は３０μｍであり、高さは２５０ｎｍであった。電荷輸送層６’全体の厚さが１１０ｎｍであり、回り込みの少ない蒸着プロセスで電荷輸送層６’の各層を形成しているので、この構造物１３によって電荷輸送層６’は分断領域Ｃ内で分断された。さらに、スパッタプロセスにて有機層６、電荷輸送層６’上に、第二電極７を作製した。スパッタプロセスでは回り込みが発生するので、構造物１３の側面にも第二電極７が形成され、第二電極７はこの構造物１３によって分断されず、不連続にはならなかった。
【００５０】
本実施例の有機ＥＬ発光装置を、温度８０℃湿度２５％以下に管理した環境室にて保管し、一定経過時間ごとに発光表示させ、発光領域Ａを顕微鏡にて５００倍に拡大し、各画素の発光状態を観察した。３０００時間経過した時点で、発光領域Ａの４つ角部において、画素の発光面積が小さくなる劣化現象が確認されたが、その劣化現象が生じた領域は発光領域Ａの周囲から２画素以内であった。その他の発光領域Ａにおいては、視認できる発光の劣化はなく、画像を表示させた際に温度負荷前と比較して遜色のない品位を保っていた。
【００５１】
＜比較例１＞
本比較例について、図９を用いて説明する。
【００５２】
本比較例では、実施例１と同様の有機ＥＬ発光装置を作製しているが、分断領域Ｃ１（図３）がなく、分断領域Ｃ２のみ形成され、電荷輸送層６’が発光領域Ａに形成される平坦化膜４Ａの周辺領域Ｂに形成される外周部の側面を覆っていない点が異なる。
【００５３】
本比較例の有機ＥＬ発光装置を温度８０℃湿度２５％以下に管理した環境室にて保管し、一定経過時間ごとに発光表示させ、顕微鏡にて５００倍に拡大し、各画素の発光状態を観察した。８００時間経過した時点で、発光領域Ａの４つ角部において、発光面積が小さくなる発光劣化現象が発生しており、その領域は発光領域Ａの周囲から６画素以内であった。更に評価を続けたところ、３０００時間経過時点では、発光領域Ａの４つ角部において、非発光化した画素が発光領域Ａから４画素以内で確認され、発光面積が小さくなる発光の劣化現象が発光領域Ａ周囲から３５画素に及んでいるところもあった。その他の発光領域Ａにおいては、視認できる発光の劣化はなかったものの、画像を表示させ目視にて観察した際に、発光領域Ａの角部において、発光の劣化が発生していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明による有機ＥＬ発光装置は、使用環境の温度変化に対する長期信頼性に優れることから、室内や室外、年間を通して幅広い温度、湿度での使用が想定される。高い耐環境性を必要とするデジタルカメラやデジタルビデオカメラのモニターといったモバイル機器の発光装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の有機ＥＬ発光装置の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ発光装置の実施形態の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の有機ＥＬ発光装置における他の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】比較例の有機ＥＬ発光装置の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 基板
２ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
３ 無機絶縁膜
４Ａ，４Ｂ，４Ｂ’ 平坦化膜
５ 第一電極
６ 有機層
６’ 電荷輸送層
７ 第二電極
８Ａ，８Ｂ，８Ｂ’ 素子分離膜
９ 封止ガラス
１０ 電極配線
１１ 駆動回路
１２ 電源および信号供給パッド
１３ 構造物
１４ 無機封止層
１５ 充填材
１６ 円偏光板
Ａ 発光領域
Ｂ 周辺領域
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 分断領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が配列される発光領域と前記発光領域を囲む周辺領域を有する基板と、
前記基板の前記発光領域に配置される薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上を平坦化する樹脂からなる平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成された前記画素を区画するための素子分離膜と、
前記画素内の前記平坦化膜上に第一電極、アルカリ金属とアルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有する電荷輸送層、第二電極、を順に形成する有機ＥＬ素子と、を備える有機ＥＬ発光装置であって、
前記電荷輸送層は、前記平坦化膜の前記周辺領域内に形成された外周部の側面を覆うように前記発光領域外に延在していることを特徴とする有機ＥＬ発光装置。
【請求項２】
前記電荷輸送層が、前記素子分離膜及び／又は前記平坦化膜に接していることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項３】
前記基板の前記周辺領域に前記薄膜トランジスタの駆動を制御する駆動回路が配置され、前記駆動回路上に前記平坦化膜が形成されており、前記平坦化膜は前記周辺領域内に設けられた分断領域によって分断されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項４】
前記電荷輸送層は、前記駆動回路上の前記平坦化膜に接していることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項５】
前記第二電極に電位を供給する電極配線が前記周辺領域に設けられ、前記第二電極と電気的に接続していることを特徴とする請求項３又は４に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項６】
前記電極配線が前記駆動回路上の前記平坦化膜上に設けられることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項７】
前記電極配線が前記分断領域を基準にして前記発光領域と反対側に位置する、前記分断領域と異なる前記基板の分断領域に設けられることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項８】
前記電極配線が前記基板の前記分断領域に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項９】
前記電荷輸送層は、前記基板の前記分断領域と、前記駆動回路上の前記平坦化膜の前記分断領域内に形成された側面と、を覆うように前記周辺領域に延在することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項１０】
前記基板の前記分断領域に前記分断領域に沿って形成される構造物により、前記電荷輸送層が前記分断領域内で不連続となることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項１１】
前記構造物が導電性材料からなり、前記第二電極と前記構造物とが電気的に接続していることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項１】
画素が配列される発光領域と前記発光領域を囲む周辺領域を有する基板と、
前記基板の前記発光領域に配置される薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上を平坦化する樹脂からなる平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成された前記画素を区画するための素子分離膜と、
前記画素内の前記平坦化膜上に第一電極、アルカリ金属とアルカリ土類金属のうちいずれか一つを含有する電荷輸送層、第二電極、を順に形成する有機ＥＬ素子と、を備える有機ＥＬ発光装置であって、
前記電荷輸送層は、前記平坦化膜の前記周辺領域内に形成された外周部の側面を覆うように前記発光領域外に延在していることを特徴とする有機ＥＬ発光装置。
【請求項２】
前記電荷輸送層が、前記素子分離膜及び／又は前記平坦化膜に接していることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項３】
前記基板の前記周辺領域に前記薄膜トランジスタの駆動を制御する駆動回路が配置され、前記駆動回路上に前記平坦化膜が形成されており、前記平坦化膜は前記周辺領域内に設けられた分断領域によって分断されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項４】
前記電荷輸送層は、前記駆動回路上の前記平坦化膜に接していることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項５】
前記第二電極に電位を供給する電極配線が前記周辺領域に設けられ、前記第二電極と電気的に接続していることを特徴とする請求項３又は４に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項６】
前記電極配線が前記駆動回路上の前記平坦化膜上に設けられることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項７】
前記電極配線が前記分断領域を基準にして前記発光領域と反対側に位置する、前記分断領域と異なる前記基板の分断領域に設けられることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項８】
前記電極配線が前記基板の前記分断領域に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項９】
前記電荷輸送層は、前記基板の前記分断領域と、前記駆動回路上の前記平坦化膜の前記分断領域内に形成された側面と、を覆うように前記周辺領域に延在することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項１０】
前記基板の前記分断領域に前記分断領域に沿って形成される構造物により、前記電荷輸送層が前記分断領域内で不連続となることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項１１】
前記構造物が導電性材料からなり、前記第二電極と前記構造物とが電気的に接続していることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２９５９１１（Ｐ２００９−２９５９１１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５０４８９（Ｐ２００８−１５０４８９）
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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