発光装置、発光装置の製造方法、及び電子機器
【課題】 有機発光層の剥離を抑えて、また封止性能を向上させて、充分な発光寿命を得ることができる発光装置等を提供する。
【解決手段】発光装置１は、基板２００上に、複数の開口部２１１ａと有する隔壁層２１１と、開口部２１１ａのそれぞれに配置される有機発光層６０と、隔壁層２１１及び有機発光層６０を覆うと共に引張応力を有する無機材料層５５と、を備える。
【解決手段】発光装置１は、基板２００上に、複数の開口部２１１ａと有する隔壁層２１１と、開口部２１１ａのそれぞれに配置される有機発光層６０と、隔壁層２１１及び有機発光層６０を覆うと共に引張応力を有する無機材料層５５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置及びその製造方法と、この発光装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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ＥＬ装置が知られている。
有機ＥＬ装置は、陽極と陰極との間に有機発光層を備えた構成が一般的である。更に、正孔注入性や電子注入性を向上させるために、陽極と有機発光層の間に正孔注入層を配置した構成や、有機発光層と陰極の間に電子注入層を配置した構成が提案されている。
【０００３】
有機発光層上に成膜される電極等の薄膜（層）には、一般に非常に大きな応力が生じてしまう。これらの応力は、成膜中に生ずる薄膜の成長様式に依存した密度変化にともなって発生したり、基板と薄膜の熱膨張係数の違いにより発生したりする。また、スパッタ法により成膜した薄膜に生ずる圧縮応力のように、成膜方法に依存して生ずる応力も存在する。
薄膜中の応力は、薄膜に歪をもたらし、一般に転移やクラック発生など、その膜質に影響を及ぼす。特に、有機発光層上の電極等の薄膜に歪みが発生すると、有機発光層の剥離が発生し、発光領域が小さくなってしまうという問題があった。
このような問題を解決するために、有機発光層上には、応力の殆どない或いはわずかに圧縮応力を有する薄膜を形成する技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２２０９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らは、上記の特許文献に記載された技術を採用しても、有機発光層の端部に剥離が発生して、発光領域が小さくなってしまうことを確認した。
逆に、有機発光層の上部に引張応力を存在する薄膜を形成した場合の方が、却って有機発光層の剥離が発生しづらくなり、発光領域の縮小が抑えられることを確認した。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、有機発光層の剥離を抑えて、また封止性能を向上させて、充分な発光寿命を得ることができる発光装置、発光装置の製造方法、及び電子機器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】
【０００６】
本発明に係る発光装置、発光装置の製造方法、及び電子機器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、発光装置が、基板上に、複数の開口部と有する隔壁層と、前記開口部のそれぞれに配置される有機発光層と、前記隔壁層及び前記有機発光層を覆うと共に引張応力を有する無機材料層と、備えるようにした。
この発明によれば、引張応力を有する無機材料層を備えることにより、無機材料層が圧縮応力を有する場合或いは応力が殆どない場合に比べて、有機発光層の剥離を効果的に抑制することができる。これにより、長寿命の発光装置が得られる。
【０００７】
具体的には、前記無機材料層が、前記有機発光層に接続する電極であるもの、また、前記有機発光層に接続する電極を覆う電極保護層であるものでは、有機発光層の剥離を効果的に抑制することができる。
更に、前記無機材料層を覆う有機平坦化層と、前記有機平坦化層を覆うと共に引張応力を有するガスバリア層と、を備えるものでは、ガスバリア層の封止性能が向上するので、引張応力を有するガスバリア層を備えることにより、ガスバリア層が圧縮応力を有する場合或いは応力が殆どない場合に比べて、クラック等の発生が抑えられると共に封止能力の向上が図られる。これにより、長寿命の発光装置が得られる。
【０００８】
第２の発明は、発光装置の製造方法が、基板上に、複数の開口部を有する隔壁層を形成する工程と、前記開口部のそれぞれに配置される有機発光層を形成する工程と、前記隔壁層及び前記有機発光層を覆うと共に引張応力を有する無機材料層を形成する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、有機発光層上に圧縮応力を有する無機材料層を形成することにより、圧縮応力を有する無機材料層或いは応力が殆どない無機材料層を形成する場合に比べて、有機発光層の剥離を効果的に抑制することができる。これにより、長寿命の発光装置が得られる。
【０００９】
具体的には、前記無機材料層を形成する工程は、前記有機発光層に接続する電極を形成する工程である。
また、前記無機材料層を形成する工程は、前記有機発光層に接続する電極を形成する工程と、前記電極を覆う電極保護層を形成する工程とを有し、少なくとも一方の工程において、前記無機材料層を形成するようにしてもよい。
更に、前記無機材料層を覆うと共に平坦な上面が形成された有機平坦化層を形成する工程と、前記有機平坦化層を覆うガスバリア層を形成する工程と、を有するものでは、有機平坦化層上に圧縮応力を有するガスバリア層を形成することにより、圧縮応力を有するガスバリア層或いは応力が殆どないガスバリア層を形成する場合に比べて、ガスバリア層の封止能力の向上やクラックの発生防止が図られる。これにより、長寿命の発光装置が得られる。
【００１０】
第３の発明は、電子機器が、第１の発明の発光装置を備えるようにした。この発明によれば、長寿命の発光装置を備えた高品質の電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の発光装置、発光装置の製造方法、及び電子機器の実施形態について図を参照して説明する。なお、発光装置として、有機機能材料の一例である有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料を用いたＥＬ表示装置について説明する。
ＥＬ表示装置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と略記する）を用いたアクティブマトリクス型のＥＬ表示装置である。
なお、以下の説明では、ＥＬ表示装置１を構成する各部位や各層膜を認識可能とするために、各々の縮尺を異ならせている。
【００１２】
ＥＬ表示装置（発光装置）１は、図１に示すように、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とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線１０１と信号線１０２の各交点付近に画素領域Ｘが設けられる。
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が接続される。
【００１３】
さらに、画素領域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ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から供給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ＴＦＴ１２３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画素電極２３と、この画素電極２３と陰極５０との間に挟み込まれた機能層１１０とが設けられる。画素電極２３と陰極５０と機能層１１０により、発光素子（有機ＥＬ素子）が構成される。
【００１４】
このＥＬ表示装置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から画素電極２３に電流が流れ、さらに機能層１１０を介して陰極５０に電流が流れる。機能層１１０は、これを流れる電流量に応じて発光する。
【００１５】
次に、ＥＬ表示装置１の具体的な構成について、図２，図３を参照して説明する。
ＥＬ表示装置１は、電気絶縁性を備えた基板２０と、スイッチング用ＴＦＴ（図示せず）に接続された画素電極が基板２０上にマトリックス状に配置されてなる画素電極域（図示せず）と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線（図示せず）と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部３（図２中一点鎖線枠内）とを具備して構成されたアクティブマトリクス型のものである。
なお、本発明においては、基板２０と後述するようにこれの上に形成されるスイッチング用ＴＦＴや各種回路、及び層間絶縁膜などを含めて、基板２００と称している。
【００１６】
画素部３は、中央部分の実表示領域４（図２中二点鎖線枠内）と、実表示領域４の周囲に配置されたダミー領域５（一点鎖線および二点鎖線の間の領域）とに区画される。
実表示領域４には、それぞれ画素電極を有する表示領域Ｒ、Ｇ、ＢがＡ−Ｂ方向およびＣ−Ｄ方向にそれぞれ離間してマトリックス状に配置される。
また、実表示領域４の図２中両側には、走査線駆動回路８０が配置される。これら走査線駆動回路８０は、ダミー領域５の下側に配置されたものである。
【００１７】
さらに、実表示領域４の図２中上側には、検査回路９０が配置される。この検査回路９０は、ＥＬ表示装置１の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段（図示せず）を備え、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されたものである。なお、この検査回路９０も、ダミー領域５の下側に配置されたものである。
【００１８】
走査線駆動回路８０および検査回路９０は、その駆動電圧が、所定の電源部から駆動電圧導通部３１０（図３参照）および駆動電圧導通部３４０（図示せず）を介して、印加されるよう構成される。また、これら走査線駆動回路８０および検査回路９０への駆動制御信号および駆動電圧は、このＥＬ表示装置１の作動制御を行う所定のメインドライバなどから駆動制御信号導通部３２０（図３参照）および駆動電圧導通部３５０（図示せず）を介して、送信および印加される。なお、この場合の駆動制御信号とは、走査線駆動回路８０および検査回路９０が信号を出力する際の制御に関連するメインドライバなどからの指令信号である。
【００１９】
また、ＥＬ表示装置１は、基板２００上に画素電極２３と発光層６０と陰極５０とを備えた発光素子（有機ＥＬ素子）を多数形成し、さらにこれらを覆って有機平坦化層２１０、ガスバリア層３０等を形成させたものである。
なお、発光層６０としては、代表的には発光層（エレクトロルミネッセンス層）であり、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などのキャリア注入層またはキャリア輸送層を備えるもの。さらには、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子阻止層（エレクトロン阻止層）を備えるものであってもよい。
【００２０】
基板２００を構成する基板２０としては、いわゆるトップエミッション型のＥＬ表示装置の場合、この基板２０の対向側であるガスバリア層３０側から発光光を取り出す構成であるので、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。
【００２１】
基板２０上には、画素電極２３を駆動するための駆動用ＴＦＴ１２３などを含む回路部１１が形成されており、その上に発光素子（有機ＥＬ素子）が多数設けられる。発光素子は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、発光物質の一つである有機ＥＬ物質を備える発光層６０と、陰極５０とが順に形成されたことによって構成されたものである。
このような構成のもとに、発光素子はその発光層６０において、正孔輸送層７０から注入された正孔と陰極５０からの電子とが結合することにより発光する。
【００２２】
また、正孔輸送層７０と発光層６０とは、基板２００上にて格子状に形成された親液性制御層２５（図示せず）と有機隔壁層２２１とによって囲まれて配置され、これにより囲まれた正孔輸送層７０および発光層６０は単一の発光素子（有機ＥＬ素子）を構成する素子層となる。
なお、有機隔壁層２２１の開口部２２１ａの各壁面の基板２００表面に対する角度θが、１１０度以上から１７０度以下となっている。このような角度としたのは、発光層６０をウエットプロセスにより形成する際に、開口部２２１ａ内に配置されやすくするためである。
【００２３】
陰極５０は、図３に示すように、実表示領域４およびダミー領域５の総面積より広い面積を備え、それぞれを覆うように形成されたもので、発光層６０と有機隔壁層２２１の上面、さらには有機隔壁層２２１の外側部を形成する壁面を覆った状態で基板２００上に形成されたものである。
また、陰極５０は、成膜後の内部応力が引張応力となるように形成される。陰極５０が引張応力を有することにより、下層に配置された発光層６０の剥離を抑えるものである。
【００２４】
なお、この陰極５０は、有機隔壁層２２１の外側で基板２００の外周部に形成された陰極用配線２０２（図３参照）に接続される。この陰極用配線２０２にはフレキシブル基板２０３（図３参照）が接続されており、これによって陰極５０は、陰極用配線２０２を介してフレキシブル基板２０３上の駆動ＩＣ（駆動回路）に接続される。
【００２５】
陰極５０を形成するための材料としては、本実施形態はトップエミッション型であることから光透過性である必要があり、したがって透明導電材料が用いられる。透明導電材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）が好適とされるが、これ以外にも、例えば酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー（登録商標））等を用いることができる。なお、本実施形態ではＩＴＯを用いるものとする。
【００２６】
また、陰極５０は、電子注入効果の大きい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。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、アルミニウムや金、銀、銅などの金属層やＩＴＯ、酸化錫などの金属酸化物導電層との積層体と組み合わせて用いてもよい。なお、本実施形態では、フッ化リチウムとマグネシウム金属、ＩＴＯの積層体を、透明性が得られる膜厚に調整して用いるものとする。
【００２７】
陰極５０の上層部には、図３に示すように、陰極保護層（電極保護層）５５が形成されている。陰極保護層５５は、基板２００の外周部の絶縁層２８４に接触するように陰極を被覆し、３０ｎｍから１００ｎｍ程度の厚みに形成される。
この陰極保護層５５は、有機平坦化層２１０の形成時の有機溶剤や残留水分等に起因する、製造プロセス時における陰極５０の腐食やダメージを防止するために設けられるものである。
陰極保護層５５を形成する材料としては、珪素窒化物や珪素窒酸化物などの珪素化合物や、酸化チタン等の無機化合物により形成されたものが好ましい。
また、陰極保護層５５は、成膜後の内部応力が引張応力となるように形成される。
【００２８】
陰極保護層５５の上層部には、図３に示すように、有機隔壁層２２１よりも広い範囲で、かつ陰極５０のパターンを覆う様にその外側まで伸張されて有機平坦化層２１０が設けられる。なお、有機平坦化層２１０は、画素部３上に形成された陰極５０を覆う場合、更に基板２００の外周部の陰極用配線２０２上に形成された陰極５０も覆う場合、のいずれであってもよい。
有機平坦化層２１０は、有機隔壁層２２１の形状の影響により、凸凹状に形成された陰極５０の凸凹部分を埋めるように配置され、更に、その上面は略平坦に形成される。
また、有機平坦化層２１０をスクリーン印刷法等で形成することにより、有機平坦化層２１０の端部を、緩やかな傾斜を持ったテーパー形状とすることができる。
【００２９】
有機平坦化層２１０を形成する材料としては、親油性で低吸水性を有する高分子材料、例えば、ポリオレフィン系またはポリエーテル系が好ましい。また、メチルトリメトキシシランやテトラエトキシシランなどのアルコキシシランを加水分解させて縮合させた有機珪素ポリマーでもよい。また、アクリルポリオールやメタクリポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール、を主成分とし、トリレンジイソシアネートやキシリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物を重合した高分子誘導体やビスフェノール系エポキシ化合物とジカルボン酸無水物化合物やアミン化合物などを重合した高分子誘導体等を採用してもよい。
【００３０】
更に、有機平坦化層２１０の上層部には、図３に示すように、有機平坦化層２１０のパターンを覆う様にその外側まで伸張されて、ガスバリア層３０が形成されている。
ガスバリア層３０は、有機平坦化層２１０上に形成されて、酸素や水分が浸入するのを防止するためのもので、これにより陰極５０や発光層６０への酸素や水分の浸入を防止し、酸素や水分による陰極５０や発光層６０の劣化等を抑えるようにしたものである。
また、ガスバリア層３０は、成膜後の内部応力が引張応力となるように形成される。
【００３１】
また、ガスバリア層３０は、例えば無機化合物からなるもので、好ましくは珪素化合物、すなわち珪素窒化物や珪素酸窒化物、珪素酸化物などによって形成される。更に、水蒸気などのガスを遮断するため緻密で欠陥の無い被膜にする必要があり、好適には低温で緻密な膜を形成できる高密度プラズマ成膜法を用いて形成する。なお、珪素化合物以外でも、例えばアルミニウム酸化物や酸化タンタル、酸化チタン、さらには他のセラミックスなどからなっていてもよい。
【００３２】
ガスバリア層３０は、上面が略平坦化された有機平坦化層２１０の上層に成膜されるので、ガスバリア層３０には応力が集中する部位がなくなるように成膜される。これにより、ガスバリア層３０へのクラックの発生が防止される。更に、有機平坦化層２１０のパターンの端がなだらかに形成されるので、ガスバリア層３０の端部におけるクラックの発生や剥離が防止される。
【００３３】
更に、ガスバリア層３０の上層部には、図３に示すように、ガスバリア層３０を覆う保護層２０４が設けられる。この保護層２０４は、ガスバリア層３０側に設けられた接着層２０５と表面保護基板２０６とからなる。
接着層２０５は、ガスバリア層３０上に表面保護基板２０６を固定させ、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６０やガスバリア層３０の保護をするものである。当該接着層２０５に表面保護基板２０６が貼り合わされることで、保護層２０４が形成されている。
接着層２０５は、例えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ポリオレフィン系などの樹脂で、表面保護基板２０６より柔軟でガラス転移点の低い材料からなる接着剤によって形成されたものである。また、透明樹脂材料が好ましい。また、低温で硬化させるため硬化剤を添加する２液混合型の材料によって形成されたものでもよい。
【００３４】
表面保護基板２０６は、接着層２０５上に設けられて、保護層２０４の表面側を構成するものであり、耐圧性や耐摩耗性、外部光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能の少なくとも一つを有してなる層である。
表面保護基板２０６の材質は、ガラス、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）層、透明プラスチック、透明プラスチックフィルムが採用される。ここで、プラスチック材料としては、例えば、ＰＥＴ、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等が採用される。更に、当該表面保護基板２０６には、紫外線遮断／吸収層や光反射防止層、放熱層、レンズやミラー、光波長変換層等の光学構造が設けられていてもよい。
なお、この例のＥＬ表示装置においては、トップエミッション型にする場合に表面保護基板２０６、接着層２０５を共に透光性のものにする必要があるが、ボトムエミッション型とする場合にはその必要はない。
【００３５】
上述したように、陰極保護層５５及びガスバリア層３０は、それそれ内部応力が引張応力を有するように成膜される。
一般的には、陰極保護層５５等の薄膜におけるクラック発生等を防止するためには、薄膜の内部応力が応力の殆どない或いはわずかに圧縮応力を有する状態に成膜することが有効であり、これにより薄膜の耐久性向上が図られることが知られている。
しかしながら、陰極５０や陰極保護層５５を内部応力の殆どない或いはわずかに圧縮応力を有する状態に成膜したとしても、発光層６０の端部（有機隔壁層２２１との接触部）の剥離を完全に防止することは困難である。
逆に、陰極５０や陰極保護層５５を内部応力が引張応力を有する状態に成膜した場合の方が、内部応力の殆どない或いはわずかに圧縮応力を有する場合に比べて、発光層６０の剥離が発生しづらくなるということが、本発明者らによって確認された。
このように、陰極５０や陰極保護層５５が引張応力を有するように成膜した方が、発光層６０の剥離に対する耐久性が向上する理由としては、発光層６０を取り囲む有機隔壁層２２１の存在が影響しているものと考えられる。すなわち、引張応力を有する陰極５０が弾力性を有する有機隔壁層２２１上に成膜されることにより、有機隔壁層２２１と発光層６０とを引き付け、これにより有機隔壁層２２１と発光層６０との密着性が高まり、したがって、発光層６０の端部（有機隔壁層２２１との接触部）が有機隔壁層２２１から剥がれづらくなる等の現象が発生しているものと推測される。
【００３６】
例えば、陰極保護層５５を、内部応力が４０００ＭＰａｃｍ以下の引張応力となるように成膜した場合には、クラックや発光層６０の剥離に対する耐久性の向上が図られた。これ以上の引張応力を有するように成膜すると、クラックや発光層６０の剥離が発生してしまう。
なお、陰極５０と陰極保護層５５の両方を内部応力が引張応力の状態に成膜する必要はなく、いずれかの層を引張応力の状態に成膜し、他の層は応力が殆どない状態に成膜してもよい。或いは、陰極５０と陰極保護層５５の両方を僅かに引張応力を有する状態に成膜し、陰極５０と陰極保護層５５の両方の引張応力により、発光層６０の剥離に対する耐久性を向上させるようにしてもよい。
【００３７】
更に、陰極保護層５５が引張応力を有するように成膜した場合の方が、ガスバリア性が向上することも確認された。
ガスバリア層３０についても同様であって、引張応力を有するように成膜した方が、圧縮応力を有する場合よりも、クラックが発生しづらくなり、ガスバリア性も向上した。
このように、陰極５０、陰極保護層５５及びガスバリア層３０を内部応力が引張応力の状態に成膜した方が、クラック発生を防止して、ガスバリア性を向上することができる。また、発光層６０の剥離に対する耐久性も向上させることができる。
その理由としては、陰極５０、陰極保護層５５及びガスバリア層３０が成膜される下層（有機隔壁層２２１、有機平坦層２１０）が弾力性を有することが影響していると推測される。
【００３８】
次に、本実施形態に係るＥＬ表示装置１の製造方法の一例を、図４を参照して説明する。図４に示す各断面図は、図３に対応した図である。
なお、本実施形態においては、発光装置としてのＥＬ表示装置１がトップエミッション型である場合である。また、基板２００上に発光層６０を形成するまでの工程については、従来技術と変わらないので説明を省略する。
【００３９】
まず、図４（ａ）に示すように、発光層６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）が形成された基板２００上に、陰極層形成工程によって陰極５０の形成を行う。
この陰極層形成工程では、例えばイオンプレーティング法、対向ターゲットスパッタ法によりＩＴＯを成膜して、陰極５０とする。このとき、この陰極５０については、発光層６０と有機隔壁層２２１の上面を覆うのはもちろん、有機隔壁層２２１の外側部についても、これを覆った状態となるように形成する。
【００４０】
次に、陰極５０上に陰極保護層５５を形成する。陰極保護層５５を形成する方法としては、イオンプレーティング法、対向ターゲットスパッタ法、ＣＶＤ法等の気相成長法を用いることが好ましい。その膜厚は、３０〜１００ｎｍが好ましい。
陰極保護層５５が引張応力を有するように成膜するためには、イオンプレーティング法等の成膜条件を調整することにより行われる。すなわち、所定の減圧雰囲気下で成膜することにより、確実に引張応力を有する陰極保護層５５を成膜することができる。特に、成膜時の圧力を７ｍｍＴｏｒｒ以上、さらには７ｍｍＴｏｒｒから１０ｍｍＴｏｒｒとすることで、所望の引張り応力を有する陰極保護層５５を形成することができる。また、２００ＭＰａ〜３００ＭＰａの引っ張り応力を有する場合に、クラックや発光層の剥離に対する耐久性が特に高い陰極保護層５５が得られている。
なお、成膜された陰極保護層５５の内部応力は、測定が困難であるため、予め実験により内部応力と成膜条件（成膜圧力）の関係を求め、この関係（条件）に基づいて、成膜を行うことにより、所望の引張応力を有する陰極保護層５５が得られる。
【００４１】
次いで、図４（ｂ）に示すように、有機平坦化層２１０を液相法、すなわちウエットプロセスにより形成する。
有機平坦化層２１０を形成する方法としては、インクジェット法、スリットコート法、カーテンコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等の方法を採用することができる。また、これらの塗布雰囲気は、気泡を原因とする膜欠陥を発生させないよう１００〜１００００Ｐａ範囲の減圧雰囲気下で塗布することが好ましい。
また、有機平坦化層２１０が平坦性とパターニング性を両立させるために、塗布時の粘度は、１００〜１００００ｍＰａ・ｓが好ましい。希釈溶媒は適時使用しても良いが、減圧雰囲気下でも揮発しにくく、硬化後には主成分と共に架橋して高分子化するものが好ましい。
有機平坦化層２１０の膜厚は、上面の平坦化を目的にしているため、隔壁層や画素隔壁の高さよりも厚くする必要があり、例えば、２〜１０μｍ程度が好ましい。膜密度は、極力応力を少なくするために弾性率が低く比較的多孔質な膜であることが好ましく、０．８〜１．８ｇ／ｃｍ３が好適である。
【００４２】
塗布後の有機平坦化層２１０の乾燥は、膜中の残存水分を完全に除去するため、減圧雰囲気下または乾燥窒素雰囲気下で５０〜８０℃の硬化温度で乾燥する。加熱は硬化だけではなく、一時的に粘度が下がることで流動性が得られ、表面の平坦性が向上し、目的の形状が得られる。
なお、その後の吸湿を防ぐため、大気圧に戻すことなく、次のガスバリア層３０の形成プロセスへ移ることが好ましい。
【００４３】
次いで、有機平坦化層２１０を覆って、ガスバリア層３０を形成する。
ガスバリア層３０は、イオンプレーティング法等により形成される、主に珪素窒化物又は珪素酸窒化物からなる透明な薄膜が好ましい。また、小さな分子の水蒸気を完全に遮断するため緻密性を持たせることが好ましい。
好ましい膜密度は、２．３／ｃｍ３以上、膜厚は１０００ｎｍ以下にすることが好ましく、５０〜５００ｎｍが好適である。特には４００ｎｍ程度とすると、クラックに対する耐久力が高くガスバリア性の良好なガスバリア層３０が得られている。
ガスバリア層３０が引張応力を有するように成膜するためには、陰極保護層５５の場合と同様に、イオンプレーティング法等の成膜条件を調整することにより行われる。
【００４４】
また、ガスバリア層３０の形成については、同一の材料によって単層で形成してもよく、また異なる材料で複数の層に積層して形成してもよく、さらには、単層で形成するものの、その組成を膜厚方向で連続的あるいは非連続的に変化させるようにして形成してもよい。
【００４５】
ガスバリア層３０を複数の層に積層して形成する場合には、その形成方法としては、先にスパッタリング法やイオンプレーティング法等の物理気相成長法で成膜を行い、次いで、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長法で成膜を行ってもよい。スパッタリング法やイオンプレーティング法等の物理気相成長法は、一般に異質な基板表面に対しても比較的密着性の良い膜が得られるため、ガスバリア層３０の形成に向いており、一方、化学気相成長法では、応力が少なくステップカバーレッジ性に優れた欠陥が少なく緻密で良好な膜質のものが得られる。すなわち、有機平坦層２１０側には、引張応力を有する層を形成し、その上層には応力が殆どない層を形成する。これらの方法は、量産性を考慮して適時選択できる。
【００４６】
次いで、ガスバリア層３０上に接着層２０５と表面保護基板２０６からなる保護層２０４を設ける（図３参照）。接着層２０５は、有機平坦化層２１０の形成方法と同様に、スクリーン印刷法などによりガスバリア層３０上に略均一に塗布され、その上に表面保護基板２０６が貼り合わされる。なお、スクリーン印刷法の他、スリットコート法、カーテンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット法等の方法を採用することもできる。
このようにガスバリア層３０上に保護層２０４を設ければ、表面保護基板２０６が耐圧性や耐摩耗性、光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能を有していることにより、発光層６０や陰極５０、さらにはガスバリア層３０もこの表面保護基板２０６によって保護することができ、したがって発光素子の長寿命化を図ることができる。
また、接着層２０５が機械的衝撃に対して緩衝機能を発揮するので、外部から機械的衝撃が加わった場合に、ガスバリア層３０やこの内側の発光素子への機械的衝撃を緩和し、この機械的衝撃による発光素子の機能劣化を防止することができる。
【００４７】
なお、上述したＥＬ表示装置１の実施形態では、トップエミッション型を例にして説明したが、本発明はこれに限定されることなく、発光素子を形成した基板側より光を取り出すボトムエミッション型にも、また、両側に発光光を出射するタイプのものにも適用可能である。
【００４８】
また、本実施形態では、発光装置にＥＬ表示装置１を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、基本的に第２電極が基板の外側に設けられるものであれば、どのような形態の発光装置にも適用可能である。
【００４９】
次に、本発明の電子機器について説明する。
電子機器は、上述したＥＬ表示装置（発光装置）１を表示部として有したものであり、具体的には図５に示すものが挙げられる。
図５（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図５（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記ＥＬ表示装置１からなる表示部を示している。
図５（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図５（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記ＥＬ表示装置１からなる表示部を示している。
図５（ｃ）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５（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記ＥＬ表示装置１からなる表示部を示している。
図５（ｄ）は、薄型大画面テレビの一例を示した斜視図である。図５（ｄ）において、薄型大画面テレビ１３００は、薄型大画面テレビ本体（筐体）１３０２、スピーカーなどの音声出力部１３０４、上記ＥＬ表示装置１からなる表示部１３０６を備える。
【００５０】
図５に示す電子機器１０００，１１００，１２００，１３００は、上記ＥＬ表示装置１を備えているので、表示部１００１，１１０１，１２０６，１３０６の長寿命化が図られたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＥＬ表示装置の配線構造を示す図である。
【図２】ＥＬ表示装置の構成を示す模式図である。
【図３】図２のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】ＥＬ表示装置の製造方法を工程順に示す図である。
【図５】電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…ＥＬ表示装置（発光装置）、 ３０…ガスバリア層、 ５０…陰極（電極）、 ５５…陰極保護層（無機材料層、電極保護層）、 ６０（６０Ｒ,６０Ｇ,６０Ｂ）…発光層（有機発光層）、 ２００…基板、 ２１０…有機平坦化層、 ２２１…有機隔壁層、 ２２１ａ…開口部、 １０００…携帯電話（電子機器）、 １１００…時計（電子機器）、 １２００…情報処理装置（電子機器）、 １３００…薄型大画面テレビ（電子機器）、 １００１，１１０１，１２０６，１３０６…表示部（発光装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置及びその製造方法と、この発光装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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ＥＬ装置が知られている。
有機ＥＬ装置は、陽極と陰極との間に有機発光層を備えた構成が一般的である。更に、正孔注入性や電子注入性を向上させるために、陽極と有機発光層の間に正孔注入層を配置した構成や、有機発光層と陰極の間に電子注入層を配置した構成が提案されている。
【０００３】
有機発光層上に成膜される電極等の薄膜（層）には、一般に非常に大きな応力が生じてしまう。これらの応力は、成膜中に生ずる薄膜の成長様式に依存した密度変化にともなって発生したり、基板と薄膜の熱膨張係数の違いにより発生したりする。また、スパッタ法により成膜した薄膜に生ずる圧縮応力のように、成膜方法に依存して生ずる応力も存在する。
薄膜中の応力は、薄膜に歪をもたらし、一般に転移やクラック発生など、その膜質に影響を及ぼす。特に、有機発光層上の電極等の薄膜に歪みが発生すると、有機発光層の剥離が発生し、発光領域が小さくなってしまうという問題があった。
このような問題を解決するために、有機発光層上には、応力の殆どない或いはわずかに圧縮応力を有する薄膜を形成する技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２２０９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らは、上記の特許文献に記載された技術を採用しても、有機発光層の端部に剥離が発生して、発光領域が小さくなってしまうことを確認した。
逆に、有機発光層の上部に引張応力を存在する薄膜を形成した場合の方が、却って有機発光層の剥離が発生しづらくなり、発光領域の縮小が抑えられることを確認した。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、有機発光層の剥離を抑えて、また封止性能を向上させて、充分な発光寿命を得ることができる発光装置、発光装置の製造方法、及び電子機器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】
【０００６】
本発明に係る発光装置、発光装置の製造方法、及び電子機器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、発光装置が、基板上に、複数の開口部と有する隔壁層と、前記開口部のそれぞれに配置される有機発光層と、前記隔壁層及び前記有機発光層を覆うと共に引張応力を有する無機材料層と、備えるようにした。
この発明によれば、引張応力を有する無機材料層を備えることにより、無機材料層が圧縮応力を有する場合或いは応力が殆どない場合に比べて、有機発光層の剥離を効果的に抑制することができる。これにより、長寿命の発光装置が得られる。
【０００７】
具体的には、前記無機材料層が、前記有機発光層に接続する電極であるもの、また、前記有機発光層に接続する電極を覆う電極保護層であるものでは、有機発光層の剥離を効果的に抑制することができる。
更に、前記無機材料層を覆う有機平坦化層と、前記有機平坦化層を覆うと共に引張応力を有するガスバリア層と、を備えるものでは、ガスバリア層の封止性能が向上するので、引張応力を有するガスバリア層を備えることにより、ガスバリア層が圧縮応力を有する場合或いは応力が殆どない場合に比べて、クラック等の発生が抑えられると共に封止能力の向上が図られる。これにより、長寿命の発光装置が得られる。
【０００８】
第２の発明は、発光装置の製造方法が、基板上に、複数の開口部を有する隔壁層を形成する工程と、前記開口部のそれぞれに配置される有機発光層を形成する工程と、前記隔壁層及び前記有機発光層を覆うと共に引張応力を有する無機材料層を形成する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、有機発光層上に圧縮応力を有する無機材料層を形成することにより、圧縮応力を有する無機材料層或いは応力が殆どない無機材料層を形成する場合に比べて、有機発光層の剥離を効果的に抑制することができる。これにより、長寿命の発光装置が得られる。
【０００９】
具体的には、前記無機材料層を形成する工程は、前記有機発光層に接続する電極を形成する工程である。
また、前記無機材料層を形成する工程は、前記有機発光層に接続する電極を形成する工程と、前記電極を覆う電極保護層を形成する工程とを有し、少なくとも一方の工程において、前記無機材料層を形成するようにしてもよい。
更に、前記無機材料層を覆うと共に平坦な上面が形成された有機平坦化層を形成する工程と、前記有機平坦化層を覆うガスバリア層を形成する工程と、を有するものでは、有機平坦化層上に圧縮応力を有するガスバリア層を形成することにより、圧縮応力を有するガスバリア層或いは応力が殆どないガスバリア層を形成する場合に比べて、ガスバリア層の封止能力の向上やクラックの発生防止が図られる。これにより、長寿命の発光装置が得られる。
【００１０】
第３の発明は、電子機器が、第１の発明の発光装置を備えるようにした。この発明によれば、長寿命の発光装置を備えた高品質の電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の発光装置、発光装置の製造方法、及び電子機器の実施形態について図を参照して説明する。なお、発光装置として、有機機能材料の一例である有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料を用いたＥＬ表示装置について説明する。
ＥＬ表示装置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と略記する）を用いたアクティブマトリクス型のＥＬ表示装置である。
なお、以下の説明では、ＥＬ表示装置１を構成する各部位や各層膜を認識可能とするために、各々の縮尺を異ならせている。
【００１２】
ＥＬ表示装置（発光装置）１は、図１に示すように、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とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線１０１と信号線１０２の各交点付近に画素領域Ｘが設けられる。
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が接続される。
【００１３】
さらに、画素領域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ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から供給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ＴＦＴ１２３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画素電極２３と、この画素電極２３と陰極５０との間に挟み込まれた機能層１１０とが設けられる。画素電極２３と陰極５０と機能層１１０により、発光素子（有機ＥＬ素子）が構成される。
【００１４】
このＥＬ表示装置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から画素電極２３に電流が流れ、さらに機能層１１０を介して陰極５０に電流が流れる。機能層１１０は、これを流れる電流量に応じて発光する。
【００１５】
次に、ＥＬ表示装置１の具体的な構成について、図２，図３を参照して説明する。
ＥＬ表示装置１は、電気絶縁性を備えた基板２０と、スイッチング用ＴＦＴ（図示せず）に接続された画素電極が基板２０上にマトリックス状に配置されてなる画素電極域（図示せず）と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線（図示せず）と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部３（図２中一点鎖線枠内）とを具備して構成されたアクティブマトリクス型のものである。
なお、本発明においては、基板２０と後述するようにこれの上に形成されるスイッチング用ＴＦＴや各種回路、及び層間絶縁膜などを含めて、基板２００と称している。
【００１６】
画素部３は、中央部分の実表示領域４（図２中二点鎖線枠内）と、実表示領域４の周囲に配置されたダミー領域５（一点鎖線および二点鎖線の間の領域）とに区画される。
実表示領域４には、それぞれ画素電極を有する表示領域Ｒ、Ｇ、ＢがＡ−Ｂ方向およびＣ−Ｄ方向にそれぞれ離間してマトリックス状に配置される。
また、実表示領域４の図２中両側には、走査線駆動回路８０が配置される。これら走査線駆動回路８０は、ダミー領域５の下側に配置されたものである。
【００１７】
さらに、実表示領域４の図２中上側には、検査回路９０が配置される。この検査回路９０は、ＥＬ表示装置１の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段（図示せず）を備え、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されたものである。なお、この検査回路９０も、ダミー領域５の下側に配置されたものである。
【００１８】
走査線駆動回路８０および検査回路９０は、その駆動電圧が、所定の電源部から駆動電圧導通部３１０（図３参照）および駆動電圧導通部３４０（図示せず）を介して、印加されるよう構成される。また、これら走査線駆動回路８０および検査回路９０への駆動制御信号および駆動電圧は、このＥＬ表示装置１の作動制御を行う所定のメインドライバなどから駆動制御信号導通部３２０（図３参照）および駆動電圧導通部３５０（図示せず）を介して、送信および印加される。なお、この場合の駆動制御信号とは、走査線駆動回路８０および検査回路９０が信号を出力する際の制御に関連するメインドライバなどからの指令信号である。
【００１９】
また、ＥＬ表示装置１は、基板２００上に画素電極２３と発光層６０と陰極５０とを備えた発光素子（有機ＥＬ素子）を多数形成し、さらにこれらを覆って有機平坦化層２１０、ガスバリア層３０等を形成させたものである。
なお、発光層６０としては、代表的には発光層（エレクトロルミネッセンス層）であり、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などのキャリア注入層またはキャリア輸送層を備えるもの。さらには、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子阻止層（エレクトロン阻止層）を備えるものであってもよい。
【００２０】
基板２００を構成する基板２０としては、いわゆるトップエミッション型のＥＬ表示装置の場合、この基板２０の対向側であるガスバリア層３０側から発光光を取り出す構成であるので、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。
【００２１】
基板２０上には、画素電極２３を駆動するための駆動用ＴＦＴ１２３などを含む回路部１１が形成されており、その上に発光素子（有機ＥＬ素子）が多数設けられる。発光素子は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、発光物質の一つである有機ＥＬ物質を備える発光層６０と、陰極５０とが順に形成されたことによって構成されたものである。
このような構成のもとに、発光素子はその発光層６０において、正孔輸送層７０から注入された正孔と陰極５０からの電子とが結合することにより発光する。
【００２２】
また、正孔輸送層７０と発光層６０とは、基板２００上にて格子状に形成された親液性制御層２５（図示せず）と有機隔壁層２２１とによって囲まれて配置され、これにより囲まれた正孔輸送層７０および発光層６０は単一の発光素子（有機ＥＬ素子）を構成する素子層となる。
なお、有機隔壁層２２１の開口部２２１ａの各壁面の基板２００表面に対する角度θが、１１０度以上から１７０度以下となっている。このような角度としたのは、発光層６０をウエットプロセスにより形成する際に、開口部２２１ａ内に配置されやすくするためである。
【００２３】
陰極５０は、図３に示すように、実表示領域４およびダミー領域５の総面積より広い面積を備え、それぞれを覆うように形成されたもので、発光層６０と有機隔壁層２２１の上面、さらには有機隔壁層２２１の外側部を形成する壁面を覆った状態で基板２００上に形成されたものである。
また、陰極５０は、成膜後の内部応力が引張応力となるように形成される。陰極５０が引張応力を有することにより、下層に配置された発光層６０の剥離を抑えるものである。
【００２４】
なお、この陰極５０は、有機隔壁層２２１の外側で基板２００の外周部に形成された陰極用配線２０２（図３参照）に接続される。この陰極用配線２０２にはフレキシブル基板２０３（図３参照）が接続されており、これによって陰極５０は、陰極用配線２０２を介してフレキシブル基板２０３上の駆動ＩＣ（駆動回路）に接続される。
【００２５】
陰極５０を形成するための材料としては、本実施形態はトップエミッション型であることから光透過性である必要があり、したがって透明導電材料が用いられる。透明導電材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）が好適とされるが、これ以外にも、例えば酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー（登録商標））等を用いることができる。なお、本実施形態ではＩＴＯを用いるものとする。
【００２６】
また、陰極５０は、電子注入効果の大きい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。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、アルミニウムや金、銀、銅などの金属層やＩＴＯ、酸化錫などの金属酸化物導電層との積層体と組み合わせて用いてもよい。なお、本実施形態では、フッ化リチウムとマグネシウム金属、ＩＴＯの積層体を、透明性が得られる膜厚に調整して用いるものとする。
【００２７】
陰極５０の上層部には、図３に示すように、陰極保護層（電極保護層）５５が形成されている。陰極保護層５５は、基板２００の外周部の絶縁層２８４に接触するように陰極を被覆し、３０ｎｍから１００ｎｍ程度の厚みに形成される。
この陰極保護層５５は、有機平坦化層２１０の形成時の有機溶剤や残留水分等に起因する、製造プロセス時における陰極５０の腐食やダメージを防止するために設けられるものである。
陰極保護層５５を形成する材料としては、珪素窒化物や珪素窒酸化物などの珪素化合物や、酸化チタン等の無機化合物により形成されたものが好ましい。
また、陰極保護層５５は、成膜後の内部応力が引張応力となるように形成される。
【００２８】
陰極保護層５５の上層部には、図３に示すように、有機隔壁層２２１よりも広い範囲で、かつ陰極５０のパターンを覆う様にその外側まで伸張されて有機平坦化層２１０が設けられる。なお、有機平坦化層２１０は、画素部３上に形成された陰極５０を覆う場合、更に基板２００の外周部の陰極用配線２０２上に形成された陰極５０も覆う場合、のいずれであってもよい。
有機平坦化層２１０は、有機隔壁層２２１の形状の影響により、凸凹状に形成された陰極５０の凸凹部分を埋めるように配置され、更に、その上面は略平坦に形成される。
また、有機平坦化層２１０をスクリーン印刷法等で形成することにより、有機平坦化層２１０の端部を、緩やかな傾斜を持ったテーパー形状とすることができる。
【００２９】
有機平坦化層２１０を形成する材料としては、親油性で低吸水性を有する高分子材料、例えば、ポリオレフィン系またはポリエーテル系が好ましい。また、メチルトリメトキシシランやテトラエトキシシランなどのアルコキシシランを加水分解させて縮合させた有機珪素ポリマーでもよい。また、アクリルポリオールやメタクリポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール、を主成分とし、トリレンジイソシアネートやキシリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物を重合した高分子誘導体やビスフェノール系エポキシ化合物とジカルボン酸無水物化合物やアミン化合物などを重合した高分子誘導体等を採用してもよい。
【００３０】
更に、有機平坦化層２１０の上層部には、図３に示すように、有機平坦化層２１０のパターンを覆う様にその外側まで伸張されて、ガスバリア層３０が形成されている。
ガスバリア層３０は、有機平坦化層２１０上に形成されて、酸素や水分が浸入するのを防止するためのもので、これにより陰極５０や発光層６０への酸素や水分の浸入を防止し、酸素や水分による陰極５０や発光層６０の劣化等を抑えるようにしたものである。
また、ガスバリア層３０は、成膜後の内部応力が引張応力となるように形成される。
【００３１】
また、ガスバリア層３０は、例えば無機化合物からなるもので、好ましくは珪素化合物、すなわち珪素窒化物や珪素酸窒化物、珪素酸化物などによって形成される。更に、水蒸気などのガスを遮断するため緻密で欠陥の無い被膜にする必要があり、好適には低温で緻密な膜を形成できる高密度プラズマ成膜法を用いて形成する。なお、珪素化合物以外でも、例えばアルミニウム酸化物や酸化タンタル、酸化チタン、さらには他のセラミックスなどからなっていてもよい。
【００３２】
ガスバリア層３０は、上面が略平坦化された有機平坦化層２１０の上層に成膜されるので、ガスバリア層３０には応力が集中する部位がなくなるように成膜される。これにより、ガスバリア層３０へのクラックの発生が防止される。更に、有機平坦化層２１０のパターンの端がなだらかに形成されるので、ガスバリア層３０の端部におけるクラックの発生や剥離が防止される。
【００３３】
更に、ガスバリア層３０の上層部には、図３に示すように、ガスバリア層３０を覆う保護層２０４が設けられる。この保護層２０４は、ガスバリア層３０側に設けられた接着層２０５と表面保護基板２０６とからなる。
接着層２０５は、ガスバリア層３０上に表面保護基板２０６を固定させ、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６０やガスバリア層３０の保護をするものである。当該接着層２０５に表面保護基板２０６が貼り合わされることで、保護層２０４が形成されている。
接着層２０５は、例えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ポリオレフィン系などの樹脂で、表面保護基板２０６より柔軟でガラス転移点の低い材料からなる接着剤によって形成されたものである。また、透明樹脂材料が好ましい。また、低温で硬化させるため硬化剤を添加する２液混合型の材料によって形成されたものでもよい。
【００３４】
表面保護基板２０６は、接着層２０５上に設けられて、保護層２０４の表面側を構成するものであり、耐圧性や耐摩耗性、外部光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能の少なくとも一つを有してなる層である。
表面保護基板２０６の材質は、ガラス、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）層、透明プラスチック、透明プラスチックフィルムが採用される。ここで、プラスチック材料としては、例えば、ＰＥＴ、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等が採用される。更に、当該表面保護基板２０６には、紫外線遮断／吸収層や光反射防止層、放熱層、レンズやミラー、光波長変換層等の光学構造が設けられていてもよい。
なお、この例のＥＬ表示装置においては、トップエミッション型にする場合に表面保護基板２０６、接着層２０５を共に透光性のものにする必要があるが、ボトムエミッション型とする場合にはその必要はない。
【００３５】
上述したように、陰極保護層５５及びガスバリア層３０は、それそれ内部応力が引張応力を有するように成膜される。
一般的には、陰極保護層５５等の薄膜におけるクラック発生等を防止するためには、薄膜の内部応力が応力の殆どない或いはわずかに圧縮応力を有する状態に成膜することが有効であり、これにより薄膜の耐久性向上が図られることが知られている。
しかしながら、陰極５０や陰極保護層５５を内部応力の殆どない或いはわずかに圧縮応力を有する状態に成膜したとしても、発光層６０の端部（有機隔壁層２２１との接触部）の剥離を完全に防止することは困難である。
逆に、陰極５０や陰極保護層５５を内部応力が引張応力を有する状態に成膜した場合の方が、内部応力の殆どない或いはわずかに圧縮応力を有する場合に比べて、発光層６０の剥離が発生しづらくなるということが、本発明者らによって確認された。
このように、陰極５０や陰極保護層５５が引張応力を有するように成膜した方が、発光層６０の剥離に対する耐久性が向上する理由としては、発光層６０を取り囲む有機隔壁層２２１の存在が影響しているものと考えられる。すなわち、引張応力を有する陰極５０が弾力性を有する有機隔壁層２２１上に成膜されることにより、有機隔壁層２２１と発光層６０とを引き付け、これにより有機隔壁層２２１と発光層６０との密着性が高まり、したがって、発光層６０の端部（有機隔壁層２２１との接触部）が有機隔壁層２２１から剥がれづらくなる等の現象が発生しているものと推測される。
【００３６】
例えば、陰極保護層５５を、内部応力が４０００ＭＰａｃｍ以下の引張応力となるように成膜した場合には、クラックや発光層６０の剥離に対する耐久性の向上が図られた。これ以上の引張応力を有するように成膜すると、クラックや発光層６０の剥離が発生してしまう。
なお、陰極５０と陰極保護層５５の両方を内部応力が引張応力の状態に成膜する必要はなく、いずれかの層を引張応力の状態に成膜し、他の層は応力が殆どない状態に成膜してもよい。或いは、陰極５０と陰極保護層５５の両方を僅かに引張応力を有する状態に成膜し、陰極５０と陰極保護層５５の両方の引張応力により、発光層６０の剥離に対する耐久性を向上させるようにしてもよい。
【００３７】
更に、陰極保護層５５が引張応力を有するように成膜した場合の方が、ガスバリア性が向上することも確認された。
ガスバリア層３０についても同様であって、引張応力を有するように成膜した方が、圧縮応力を有する場合よりも、クラックが発生しづらくなり、ガスバリア性も向上した。
このように、陰極５０、陰極保護層５５及びガスバリア層３０を内部応力が引張応力の状態に成膜した方が、クラック発生を防止して、ガスバリア性を向上することができる。また、発光層６０の剥離に対する耐久性も向上させることができる。
その理由としては、陰極５０、陰極保護層５５及びガスバリア層３０が成膜される下層（有機隔壁層２２１、有機平坦層２１０）が弾力性を有することが影響していると推測される。
【００３８】
次に、本実施形態に係るＥＬ表示装置１の製造方法の一例を、図４を参照して説明する。図４に示す各断面図は、図３に対応した図である。
なお、本実施形態においては、発光装置としてのＥＬ表示装置１がトップエミッション型である場合である。また、基板２００上に発光層６０を形成するまでの工程については、従来技術と変わらないので説明を省略する。
【００３９】
まず、図４（ａ）に示すように、発光層６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）が形成された基板２００上に、陰極層形成工程によって陰極５０の形成を行う。
この陰極層形成工程では、例えばイオンプレーティング法、対向ターゲットスパッタ法によりＩＴＯを成膜して、陰極５０とする。このとき、この陰極５０については、発光層６０と有機隔壁層２２１の上面を覆うのはもちろん、有機隔壁層２２１の外側部についても、これを覆った状態となるように形成する。
【００４０】
次に、陰極５０上に陰極保護層５５を形成する。陰極保護層５５を形成する方法としては、イオンプレーティング法、対向ターゲットスパッタ法、ＣＶＤ法等の気相成長法を用いることが好ましい。その膜厚は、３０〜１００ｎｍが好ましい。
陰極保護層５５が引張応力を有するように成膜するためには、イオンプレーティング法等の成膜条件を調整することにより行われる。すなわち、所定の減圧雰囲気下で成膜することにより、確実に引張応力を有する陰極保護層５５を成膜することができる。特に、成膜時の圧力を７ｍｍＴｏｒｒ以上、さらには７ｍｍＴｏｒｒから１０ｍｍＴｏｒｒとすることで、所望の引張り応力を有する陰極保護層５５を形成することができる。また、２００ＭＰａ〜３００ＭＰａの引っ張り応力を有する場合に、クラックや発光層の剥離に対する耐久性が特に高い陰極保護層５５が得られている。
なお、成膜された陰極保護層５５の内部応力は、測定が困難であるため、予め実験により内部応力と成膜条件（成膜圧力）の関係を求め、この関係（条件）に基づいて、成膜を行うことにより、所望の引張応力を有する陰極保護層５５が得られる。
【００４１】
次いで、図４（ｂ）に示すように、有機平坦化層２１０を液相法、すなわちウエットプロセスにより形成する。
有機平坦化層２１０を形成する方法としては、インクジェット法、スリットコート法、カーテンコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等の方法を採用することができる。また、これらの塗布雰囲気は、気泡を原因とする膜欠陥を発生させないよう１００〜１００００Ｐａ範囲の減圧雰囲気下で塗布することが好ましい。
また、有機平坦化層２１０が平坦性とパターニング性を両立させるために、塗布時の粘度は、１００〜１００００ｍＰａ・ｓが好ましい。希釈溶媒は適時使用しても良いが、減圧雰囲気下でも揮発しにくく、硬化後には主成分と共に架橋して高分子化するものが好ましい。
有機平坦化層２１０の膜厚は、上面の平坦化を目的にしているため、隔壁層や画素隔壁の高さよりも厚くする必要があり、例えば、２〜１０μｍ程度が好ましい。膜密度は、極力応力を少なくするために弾性率が低く比較的多孔質な膜であることが好ましく、０．８〜１．８ｇ／ｃｍ３が好適である。
【００４２】
塗布後の有機平坦化層２１０の乾燥は、膜中の残存水分を完全に除去するため、減圧雰囲気下または乾燥窒素雰囲気下で５０〜８０℃の硬化温度で乾燥する。加熱は硬化だけではなく、一時的に粘度が下がることで流動性が得られ、表面の平坦性が向上し、目的の形状が得られる。
なお、その後の吸湿を防ぐため、大気圧に戻すことなく、次のガスバリア層３０の形成プロセスへ移ることが好ましい。
【００４３】
次いで、有機平坦化層２１０を覆って、ガスバリア層３０を形成する。
ガスバリア層３０は、イオンプレーティング法等により形成される、主に珪素窒化物又は珪素酸窒化物からなる透明な薄膜が好ましい。また、小さな分子の水蒸気を完全に遮断するため緻密性を持たせることが好ましい。
好ましい膜密度は、２．３／ｃｍ３以上、膜厚は１０００ｎｍ以下にすることが好ましく、５０〜５００ｎｍが好適である。特には４００ｎｍ程度とすると、クラックに対する耐久力が高くガスバリア性の良好なガスバリア層３０が得られている。
ガスバリア層３０が引張応力を有するように成膜するためには、陰極保護層５５の場合と同様に、イオンプレーティング法等の成膜条件を調整することにより行われる。
【００４４】
また、ガスバリア層３０の形成については、同一の材料によって単層で形成してもよく、また異なる材料で複数の層に積層して形成してもよく、さらには、単層で形成するものの、その組成を膜厚方向で連続的あるいは非連続的に変化させるようにして形成してもよい。
【００４５】
ガスバリア層３０を複数の層に積層して形成する場合には、その形成方法としては、先にスパッタリング法やイオンプレーティング法等の物理気相成長法で成膜を行い、次いで、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長法で成膜を行ってもよい。スパッタリング法やイオンプレーティング法等の物理気相成長法は、一般に異質な基板表面に対しても比較的密着性の良い膜が得られるため、ガスバリア層３０の形成に向いており、一方、化学気相成長法では、応力が少なくステップカバーレッジ性に優れた欠陥が少なく緻密で良好な膜質のものが得られる。すなわち、有機平坦層２１０側には、引張応力を有する層を形成し、その上層には応力が殆どない層を形成する。これらの方法は、量産性を考慮して適時選択できる。
【００４６】
次いで、ガスバリア層３０上に接着層２０５と表面保護基板２０６からなる保護層２０４を設ける（図３参照）。接着層２０５は、有機平坦化層２１０の形成方法と同様に、スクリーン印刷法などによりガスバリア層３０上に略均一に塗布され、その上に表面保護基板２０６が貼り合わされる。なお、スクリーン印刷法の他、スリットコート法、カーテンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット法等の方法を採用することもできる。
このようにガスバリア層３０上に保護層２０４を設ければ、表面保護基板２０６が耐圧性や耐摩耗性、光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能を有していることにより、発光層６０や陰極５０、さらにはガスバリア層３０もこの表面保護基板２０６によって保護することができ、したがって発光素子の長寿命化を図ることができる。
また、接着層２０５が機械的衝撃に対して緩衝機能を発揮するので、外部から機械的衝撃が加わった場合に、ガスバリア層３０やこの内側の発光素子への機械的衝撃を緩和し、この機械的衝撃による発光素子の機能劣化を防止することができる。
【００４７】
なお、上述したＥＬ表示装置１の実施形態では、トップエミッション型を例にして説明したが、本発明はこれに限定されることなく、発光素子を形成した基板側より光を取り出すボトムエミッション型にも、また、両側に発光光を出射するタイプのものにも適用可能である。
【００４８】
また、本実施形態では、発光装置にＥＬ表示装置１を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、基本的に第２電極が基板の外側に設けられるものであれば、どのような形態の発光装置にも適用可能である。
【００４９】
次に、本発明の電子機器について説明する。
電子機器は、上述したＥＬ表示装置（発光装置）１を表示部として有したものであり、具体的には図５に示すものが挙げられる。
図５（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図５（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記ＥＬ表示装置１からなる表示部を示している。
図５（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図５（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記ＥＬ表示装置１からなる表示部を示している。
図５（ｃ）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５（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記ＥＬ表示装置１からなる表示部を示している。
図５（ｄ）は、薄型大画面テレビの一例を示した斜視図である。図５（ｄ）において、薄型大画面テレビ１３００は、薄型大画面テレビ本体（筐体）１３０２、スピーカーなどの音声出力部１３０４、上記ＥＬ表示装置１からなる表示部１３０６を備える。
【００５０】
図５に示す電子機器１０００，１１００，１２００，１３００は、上記ＥＬ表示装置１を備えているので、表示部１００１，１１０１，１２０６，１３０６の長寿命化が図られたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＥＬ表示装置の配線構造を示す図である。
【図２】ＥＬ表示装置の構成を示す模式図である。
【図３】図２のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】ＥＬ表示装置の製造方法を工程順に示す図である。
【図５】電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…ＥＬ表示装置（発光装置）、 ３０…ガスバリア層、 ５０…陰極（電極）、 ５５…陰極保護層（無機材料層、電極保護層）、 ６０（６０Ｒ,６０Ｇ,６０Ｂ）…発光層（有機発光層）、 ２００…基板、 ２１０…有機平坦化層、 ２２１…有機隔壁層、 ２２１ａ…開口部、 １０００…携帯電話（電子機器）、 １１００…時計（電子機器）、 １２００…情報処理装置（電子機器）、 １３００…薄型大画面テレビ（電子機器）、 １００１，１１０１，１２０６，１３０６…表示部（発光装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、
複数の開口部と有する有機隔壁層と、
前記開口部のそれぞれに配置される有機発光層と、
前記有機隔壁層及び前記有機発光層を覆うと共に引張応力を有する無機材料層と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記無機材料層は、前記有機発光層に接続する電極であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記無機材料層は、前記有機発光層に接続する電極を覆う電極保護層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記無機材料層を覆う有機平坦化層と、
前記有機平坦化層を覆うと共に引張応力を有するガスバリア層と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
基板上に、
複数の開口部を有する隔壁層を形成する工程と、
前記開口部のそれぞれに配置される有機発光層を形成する工程と、
前記隔壁層及び前記有機発光層を覆うと共に引張応力を有する無機材料層を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記無機材料層を形成する工程は、
前記有機発光層に接続する電極を形成する工程であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記無機材料層を形成する工程は、
前記有機発光層に接続する電極を形成する工程と、
前記電極を覆う電極保護層を形成する工程と、
を有し、少なくとも一方の工程において、前記無機材料層を形成することを特徴とする請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記無機材料層を覆うと共に平坦な上面が形成された有機平坦化層を形成する工程と、
前記有機平坦化層を覆うガスバリア層を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
基板上に、
複数の開口部と有する有機隔壁層と、
前記開口部のそれぞれに配置される有機発光層と、
前記有機隔壁層及び前記有機発光層を覆うと共に引張応力を有する無機材料層と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記無機材料層は、前記有機発光層に接続する電極であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記無機材料層は、前記有機発光層に接続する電極を覆う電極保護層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記無機材料層を覆う有機平坦化層と、
前記有機平坦化層を覆うと共に引張応力を有するガスバリア層と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
基板上に、
複数の開口部を有する隔壁層を形成する工程と、
前記開口部のそれぞれに配置される有機発光層を形成する工程と、
前記隔壁層及び前記有機発光層を覆うと共に引張応力を有する無機材料層を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記無機材料層を形成する工程は、
前記有機発光層に接続する電極を形成する工程であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記無機材料層を形成する工程は、
前記有機発光層に接続する電極を形成する工程と、
前記電極を覆う電極保護層を形成する工程と、
を有し、少なくとも一方の工程において、前記無機材料層を形成することを特徴とする請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記無機材料層を覆うと共に平坦な上面が形成された有機平坦化層を形成する工程と、
前記有機平坦化層を覆うガスバリア層を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２３６６４２（Ｐ２００６−２３６６４２Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４６５８９（Ｐ２００５−４６５８９）
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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