ＥＬ素子
【課題】絶縁層がＡＴＯ膜よりなるＥＬ素子において、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層の厚さを、厚く確保したまま、ＡＴＯ膜によって発生する応力を小さくする。
【解決手段】基板１の上に、第１の電極２、第１の絶縁層３、発光層４、第２の絶縁層５および第２の電極６が順次積層されてなるＥＬ素子Ｓ１において、第１および第２の絶縁層３、５の少なくとも一方が、Ａｌ2Ｏ3層１０とＴｉＯ2層２０とを積層してなるＡＴＯ膜からなり、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０は、さらに、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜３０により積層方向にて複数の層２０ａ〜２０ｃに分割されている。
【解決手段】基板１の上に、第１の電極２、第１の絶縁層３、発光層４、第２の絶縁層５および第２の電極６が順次積層されてなるＥＬ素子Ｓ１において、第１および第２の絶縁層３、５の少なくとも一方が、Ａｌ2Ｏ3層１０とＴｉＯ2層２０とを積層してなるＡＴＯ膜からなり、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０は、さらに、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜３０により積層方向にて複数の層２０ａ〜２０ｃに分割されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光層が絶縁層を介して電極間に挟み込まれてなるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、特に絶縁層に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のＥＬ素子は、一般的に、第１の電極、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、第２の電極が順次積層されてなり、第１および第２の電極間に電圧を印加させることにより発光層を発光させるものである。
【０００３】
このようなＥＬ素子において、第１および第２の絶縁層としては、Ａｌ2Ｏ3層とＴｉＯ2層とを積層してなるＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜（以下、ＡＴＯ膜という）を採用したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
このＡＴＯ膜は、原子層成長法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、ＡＬＤ法という）によって比較的薄く、被覆性が良く且つ欠陥のない膜質を実現できるため、種々の絶縁膜のなかでもＥＬ素子に用いて好適なものである。
【特許文献１】特開昭５８−２０６０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このＡＴＯ膜を長寿命化するためには、ＡＴＯ膜の絶縁耐圧を向上させるべくＴｉＯ2層の１層の膜厚を厚くすることが有効であると考えられる。ここで、ＴｉＯ2層の１層の膜厚とは、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層の厚さである。しかしながら、ＴｉＯ2層の１層の膜厚を厚くすると、ＡＴＯ膜と基板や他の積層膜との熱膨張係数差によって発生する応力がＴｉＯ2層の１層の膜厚とともに大きくなり、結果的にクラックが発生するなどの問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、絶縁層がＡＴＯ膜よりなるＥＬ素子において、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層の厚さを、厚く確保したまま、ＡＴＯ膜と基板や他の積層膜との熱膨張係数差によって発生する応力を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、第１および第２の絶縁層（３、５）の少なくとも一方が、ＡＴＯ膜からなり、隣り合うＡｌ2Ｏ3層（１０）の間に位置するＴｉＯ2層（２０）は、さらに、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜（３０）により積層方向にて複数の層（２０ａ〜２０ｃ）に分割されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、後述する図３に示されるように実験的に見出したものであり、それによれば、隣り合うＡｌ2Ｏ3層（１０）の間に位置するＴｉＯ2層（２０）の厚さを、見かけ上厚く確保したまま、ＡＴＯ膜と基板や他の積層膜との熱膨張係数差によって発生する応力を小さくすることができる。
【０００９】
ここで、異種膜（３０）は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯのうち少なくとも１つから選択された材料よりなるものにできる。
【００１０】
また、実験検討の結果、異種膜（３０）によって分割されたＴｉＯ2層（２０）の各層（２０ａ〜２０ｃ）の厚さ（ｄ１）を、１ｎｍ以上であるものにすれば、ＥＬ素子の使用寿命を長くできることがわかった。分割されたＴｉＯ2層（２０）の各層（２ａ〜２ｃ）の厚さ（ｄ１）が１ｎｍ未満であると、使用寿命が大幅に短くなってしまう（後述の図４参照）。
【００１１】
また、実験検討の結果、異種膜（３０）によって分割されたＴｉＯ2層（２０）の各層（２０ａ〜２０ｃ）の厚さ（ｄ１）は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましく、異種膜（３０）がＡｌ2Ｏ3である場合には、その厚さ（ｄ２）は０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることが好ましい。それによれば、ＥＬ素子の使用寿命を長くできるが、異種膜（３０）の厚さが０．１ｎｍ以上であると、使用寿命が大幅に短くなる（後述の図５参照）。
【００１２】
また、異種膜（３０）はＴｉＯ2層（２０）を分割するべく存在すればよいものであり、このことは、すなわち異種膜（３０）が当該異種膜を構成する材料分子の１分子層以上の厚さを有することに相当する。なお、異種膜（３０）がＡｌ2Ｏ3の場合、１分子層の厚さとはおおよそ０．０５ｎｍに相当する。
【００１３】
また、現状のＥＬ素子の基板（１）としては、膨張係数が４×１０-6／℃以下のものが多く、このような小さな熱膨張係数の基板（１）に対して本発明は有効である。
【００１４】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子Ｓ１の概略断面構成を示す図である。本実施形態のＥＬ素子Ｓ１は、無機ＥＬ素子であり、基板１の一面上に第１の電極２、第１の絶縁層３、発光層４、第２の絶縁層５、第２の電極６を順次積層して構成されており、第１の電極２、第１の絶縁層３、第２の絶縁層５、第２の電極６のうち少なくとも光取出し側が透光性を有する材料によって構成されている。
【００１７】
ここで、基板１は、ガラスや樹脂などよりなる絶縁性基板であり、その熱膨張係数が４×１０-6／℃以下である。このような熱膨張係数を有する基板１は、一般的なＥＬ素子の基板として典型的なものである。
【００１８】
第１の電極２と第２の電極６は、本例ではストライプ状をなし、互いに直交しているもので、透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜にて構成されている。この第１の電極２と第２の電極６とが直交した部分が、両電極２、６間に挟まれている第１の絶縁層３、第２の絶縁層５および発光層４とともに画素を構成している。
【００１９】
そして、第１の電極２、第２の電極６間に電圧を印加することで、この画素において発光層４が発光する。本例においては、発光層４で発光した光が第１の絶縁層３、第１の電極２およびガラス基板１を透過して、ガラス基板１の他面から取り出されるようになっている。
【００２０】
発光層４は例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｒＳ等の半導体材料にて構成されており、発光中心としては、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｃｕ等を用いることができる。なお、発光中心にＭｎを用いた場合では黄橙色、Ｔｂを用いた場合では緑色、Ｓｍを用いた場合では、赤色、Ｃｅを用いた場合では青緑色、Ｃｕを用いた場合では青色の発光を生じる。また、これらの材料を積層したり、同一面内に配置することで混合色が得られ、例えばＺｎＳ：Ｍｎ膜とＳｒＳ：Ｃｕ膜とを組み合わせることで白色の発光が得られる。本例では、発光層４はＺｎＳ：Ｍｎ膜としている。
【００２１】
また、第１の絶縁層３および第２の絶縁層５は、ＡＴＯ膜により構成された透明な膜であり、両絶縁層３、５の少なくとも一方がＡＴＯ膜からなる。ここでは、第１および第２の絶縁層３、５はともに、ＡＴＯ膜からなる。図２は、本実施形態の第１の絶縁層３の詳細構成を示す拡大断面図である。なお、ここでは、第２の絶縁層５も、図２に示される第１の絶縁層３と同様の構成となっている。
【００２２】
図２に示されるように、第１の絶縁層３は、Ａｌ2Ｏ3層１０とＴｉＯ2層２０とを交互に、たとえば２〜１００層、積層してなる。ここで、Ａｌ2Ｏ3層１０の厚さは、たとえば３ｎｍ〜１０ｎｍである。
【００２３】
本実施形態では、このＡＴＯ膜としての第１の絶縁層３においては、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０は、さらに、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜３０により積層方向にて複数の層２０ａ〜２０ｃに分割されている。たとえば当該ＴｉＯ2層２０は異種膜３０によって２層〜１０層に分割されている。
【００２４】
図２に示される例では、当該ＴｉＯ2層２０は、３個の層２０ａ、２０ｂ、２０ｃに分割されている。つまり、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０は、異種膜３０にて分割されてはいるが、これら３個の層２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび異種膜３０により構成されている。図２では、ＴｉＯ2層２０が３個の層２０ａ〜２０ｃに分割された場合について図示したが、ｎ個（ｎ：２以上の整数）の層に分割された場合はＴｉＯ2層２０が複数層２０ａ〜２０ｘ（ｘ：ｎ番目のアルファベット）に分割される。
【００２５】
ここでは、異種膜３０はＡｌ2Ｏ3よりなり、その厚さｄ２は０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることが望ましい。なお、異種膜３０を含むＡＴＯ膜としての絶縁層３、５は、ＡＬＤ法により成膜されるが、Ａｌ2Ｏ3１分子層に相当する厚さを厳密に制御することは困難な場合もある。しかしながら、異種膜３０をＡｌ2Ｏ3とした場合、１分子層の厚さはおおよそ０．０５ｎｍに相当する。
【００２６】
また、異種膜３０によって分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが望ましく、たとえば厚さｄ１は１ｎｍ〜３ｎｍである。なお、ＴｉＯ2層２０が異種膜３０により複数層２０ａ〜２０ｃに分割されていること、上記分割されたＴｉＯ2の個々の層の厚さｄ１が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であること、異種膜３０の厚さｄ２が０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることの根拠は後述する。
【００２７】
そして、以上をまとめると、本実施形態のＡＴＯ膜としての第１の絶縁層３および第２の絶縁層５は、次のようなものとなる。
【００２８】
すなわち、当該絶縁層３、５は、厚さ３〜１０ｎｍのＡｌ2Ｏ3層１０の間に、ＴｉＯ2層２０が介在するように、これら両層１０、２０を２〜１００層交互に積層し、且つ、Ａｌ2Ｏ3層１０の間のＴｉＯ2層２０が、厚さｄ２が０．０５ｎｍ〜０．１ｎｍである異種膜３０によって個々の厚さｄ１が１ｎｍ〜３ｎｍとなるように分割された２〜１０の層２０ａ〜２０ｃよりなるものである。
【００２９】
次に、上記例に基づき、ＥＬ素子Ｓ１の製造方法について述べる。まず、基板１の一面上に、第１の電極２として光学的に透明であるＩＴＯ膜をスパッタ法で成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。その上に、第１の絶縁層３としてのＡＴＯ膜をＡＬＤ法によって形成する。具体的な形成方法について異種膜３０がＡｌ2Ｏ3膜である本例の場合について、以下説明する。
【００３０】
Ａｌ2Ｏ3層１０を形成する第１のステップは、アルミニウム（Ａｌ）の原料ガスとして三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、酸素（Ｏ）の原料ガスとして水（Ｈ2Ｏ）を用いて、Ａｌ2Ｏ3層１０を形成する。ＡＬＤ法では１原子層ずつ膜を形成していくために、原料ガスを交互に供給する。
【００３１】
したがって、この場合には、ＡｌＣｌ3をアルゴン（Ａｒ）のキャリアガスで反応炉にたとえば１秒導入した後に、反応炉内のＡｌＣｌ3ガスを排気するのに十分なパージを行う。次に、Ｈ2Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉にたとえば１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。この第１のステップを繰り返して所定の膜厚のＡｌ2Ｏ3層１０を形成する。また、この第１のステップと同様の方法にてＡｌ2Ｏ3膜よりなる異種膜３０も形成される。
【００３２】
また、ＴｉＯ2層２０を形成する第２のステップは、Ｔｉの原料ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）、酸素の原料ガスとしてＨ2Ｏを用いて、ＴｉＯ2層２０を形成する。具体的には、第１のステップと同様にＴｉＣｌ4をＡｒキャリアガスで反応炉にたとえば１秒導入した後に、反応炉内のＴｉＣｌ4を排気するのに十分なパージを行う。
【００３３】
次に、Ｈ2Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉にたとえば１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。この第２のステップを繰り返して所定の膜厚のＴｉＯ2層２０を形成する。
【００３４】
このような第１および第２のステップを用いて、本例では、Ａｌ2Ｏ3層１０を成膜し、次に、分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃおよびＡｌ2Ｏ3よりなる異種膜３０を交互に所定の回数を積層するように成膜し、その上にＡｌ2Ｏ3層１０を成膜するというサイクルを２〜１００回くり返す。それにより、本実施形態のＡＴＯ膜としての第１の絶縁層３を形成する。
【００３５】
次に、第１の絶縁層３の上に、ＺｎＳを母体材料とし、発光中心としてＭｎを添加した硫化亜鉛：マンガン（ＺｎＳ：Ｍｎ）からなる発光層４を蒸着法により形成する。発光層４の膜厚は、たとえば５００〜２０００ｎｍにすることができる。これは、５００ｎｍより薄くなると、発光に寄与しない領域が多くなり発光効率が極端に低下し、２０００ｎｍより厚くすれば駆動電圧が高くなってしまうためである。
【００３６】
次に、上述したのと同じ方法で、第２の絶縁層５としてのＡＴＯ膜をＡＬＤ法で成膜する。最後に、第２の電極６としてＩＴＯ膜をスパッタ法で成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。このようにして、本実施形態のＥＬ素子Ｓ１を作製することができる。
【００３７】
次に、本実施形態において、ＴｉＯ2層２０が異種膜３０により複数層２０ａ〜２０ｃに分割されていること、上記厚さｄ１が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であること、異種膜３０の厚さｄ２が０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることの根拠について述べる。この根拠は、本発明者の行った実験結果に基づく。
【００３８】
まず、ＴｉＯ2層２０が異種膜３０により複数層２０ａ〜２０ｃに分割されていることについては、絶縁層３、５としてのＡＴＯ膜においてＡｌ2Ｏ3層１０とＴｉＯ2層２０の積層数および各層１０、２０、３０の厚さを変えずに、ＴｉＯ2層２０の分割数のみを変えて、ＡＴＯ膜と基板との熱膨張係数差によって発生する応力を実験的に調査した。
【００３９】
図３は、その調査結果を示す図であり、ＴｉＯ２層２０の分割数（図３ではＴｉ分割数と図示）と、絶縁層３または５を成膜した基板の曲率半径の逆数（１／Ｒ）（単位：（１／ｍ））との関係を示す図である。曲率半径は絶縁膜を成膜した面が凸になる場合を正としている。この曲率半径の逆数（１／Ｒ）の絶対値が小さい程、すなわち図３の縦軸の上方に行く程、上記応力が小さいことを意味する。
【００４０】
図３では、Ｔｉ分割数：１のときが分割無しの場合であるが、この図３に示されるように、ＴｉＯ2層２０を分割すれば、分割しない場合よりもＡＴＯ膜によって発生する応力が小さくなり、さらにＴｉＯ2層２０の分割数が大きくなるほど、ＡＴＯ膜によって発生する応力が小さくなっていく。
【００４１】
このことから、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０を、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜３０により積層方向にて複数層２０ａ〜２０ｃに分割すれば、ＴｉＯ2層２０の厚さを、見かけ上厚く確保したまま、ＡＴＯ膜によって発生する応力を小さくすることができる。
【００４２】
次に、上記異種膜３０によって分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１が１ｎｍ以上であることについては、絶縁層３、５としてのＡＴＯ膜においてＡｌ２Ｏ3層１０とＴｉＯ2層２０の積層数および各層１０、２０、３０の厚さを変えずに、当該厚さｄ１の大きさのみを変えて、ＥＬ素子の使用寿命を実験的に調査した。
【００４３】
図４は、その調査結果を示す図であり、分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１（図４では分割Ｔｉ膜厚ｄ１：単位：ｎｍ）と、ＥＬ素子の使用寿命（単位：ｈｒ）との関係を示す図である。
【００４４】
ここで、使用寿命は５０℃の環境において、電圧が２５０Ｖ、パルス幅が２０μｓ、フレーム周波数（正負に関係なくパルス電圧が印加される周波数）が４８０Ｈｚの交流パルス電圧を印加してＥＬ素子を駆動した場合に絶縁層３、５が絶縁破壊するなどして発光しなくなるまでの時間であり、この時間が長いほどよいことはもちろんである。また、使用寿命はＥＬ素子を駆動する環境あるいは駆動条件によって変化するものである。
【００４５】
図４では、分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１がおおよそ１ｎｍ以上、厳密には１．１ｎｍ以上であれば、１ｎｍ未満の場合に比べて、ＥＬ素子の使用寿命が大幅に向上することがわかる。また、分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１を例えば１０ｎｍより大きくしても、使用寿命は大幅には向上しない。さらに、分割Ｔｉ膜厚ｄ１が３．４ｎｍの場合に比べて応力が３倍程度と過大になってしまう。
【００４６】
次に、異種膜３０の厚さｄ２が、０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることについては、他の条件はすべて同一であって当該厚さｄ２の大きさのみを変えて、ＥＬ素子の使用寿命を実験的に調査した。
【００４７】
図５は、その調査結果を示す図であり、Ａｌ2Ｏ3よりなる異種膜３０の厚さｄ２（図４では異種膜厚ｄ２：単位：ｎｍ）と、上記ＥＬ素子の使用寿命（単位：ｈｒ）との関係を示す図である。
【００４８】
図５では、異種膜３０の厚さｄ２が、０．０５ｎｍ以上であれば、異種膜３０が存在し、ＴｉＯ2層２０が異種膜３０によって分割されている。また、異種膜３０の厚さｄ２が０．１ｎｍを超えると、使用寿命が大幅に低減する可能性があることがわかる。これは、異種膜３０がＡｌ2Ｏ3のような絶縁膜である場合、その膜厚が厚くなると絶縁膜として機能し、ＴｉＯ2層２０を電気的に分割してしまい、通常のＡＴＯ膜においてＴｉＯ2層２０が薄くなることと等価になるため、使用寿命の低下につながると考えられる。
【００４９】
ここで、上記図３〜図５の検討結果に基づけば、本実施形態における最も好ましい絶縁層３、５は、Ａｌ2Ｏ3層１０の間のＴｉＯ2層２０が、厚さｄ２が０．１ｎｍである異種膜３０によって厚さｄ１が１．１ｎｍであるように３分割された層２０ａ〜２０ｃよりなるものである。なお、上記したＡｌ2Ｏ3よりなる異種膜３０の厚さｄ２：０．０５ｎｍとは、アルミナ１分子層相当の厚さである。
【００５０】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ＥＬ素子として無機ＥＬ素子の例を示し、その中において発光層４を挟む絶縁層３、５が上記ＡＴＯ膜として構成されている場合について述べた。しかしながら、上記絶縁層３、５と同様の構成の絶縁層を、有機ＥＬ材料よりなる発光層を有する有機ＥＬ素子に適用してもよい。
【００５１】
図６は、その有機ＥＬ素子Ｓ２の概略断面構成を示す図である。基板１０１は、ガラス基板、樹脂基板等の透明な基板からなる。この基板１０１の一面上には、光の３原色である赤、青、緑のカラーフィルタ層１０２が設けられている。その上には、平坦化層として、透明且つ電気絶縁性のオーバーコート層１０３が形成されている。
【００５２】
このオーバーコート層１０３の上には、ＩＴＯなどの透明導電膜からなる陽極１０４が形成されている。そして、陽極１０４の上には、有機発光材料からなる発光層を含む有機層１０５が形成されており、この有機層１０５の上には、Ａｌなどからなる陰極１０６が形成されている。
【００５３】
そして、陰極１０６の上には、有機ＥＬ素子Ｓ２の最表面を構成する保護膜１０７が設けられている。この保護膜１０７は、内部への水の侵入防止などの役割を担うものである。
【００５４】
このように、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ２は、一般のものと同様の積層構成を有するが、ここにおいて、本実施形態では、オーバーコート層１０３および保護膜１０７の両方もしくはいずれか一方が、上記第１実施形態の絶縁層３、５と同様の構成の絶縁層として構成されている。
【００５５】
つまり、本実施形態では、オーバーコート層１０３および保護膜１０７の少なくとも一方が、ＡＴＯ膜からなり、且つ、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層は、さらに、上記異種膜より積層方向にて複数の層に分割されている。
【００５６】
この場合も、上記第１実施形態と同様に、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層の厚さを、見かけ上厚く確保したまま、ＡＴＯ膜と基板や他の積層膜との熱膨張係数差によって発生する応力を小さくできる。つまり、応力の小さい膜でバリア性を持たせたり水分の浸入を防止できるので、有機ＥＬ素子Ｓ２の特性変動を抑制できる。
【００５７】
また、本実施形態においても、異種膜は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１つから選択された材料よりなるものにできる。
【００５８】
（他の実施形態）
なお、上記絶縁層３、５は、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０が異種膜３０により複数の層２０ａ〜２０ｃに分割されているＡＴＯ膜であるが、このようなＡＴＯ膜は上記ＡＬＤ法以外にも、可能ならば、スパッタなどの成膜法により形成してもよい。
【００５９】
また、異種膜３０としては、上記したＡｌ2Ｏ3以外にもＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１つから選択された材料を採用してもよい。
【００６０】
また、上記ＥＬ素子Ｓ１において、第１および第２の絶縁層３、５の片方側のみ上記実施形態と同様の構成を有するＡＴＯ膜を用い、他方は従来のＡＴＯ膜または他の絶縁膜を採用した構成でもよい。また、電極２、６や発光層４の構成も上記形態に限定されるものではなく、適宜設計変更してよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子の概略断面図である。
【図２】第１実施形態の第１の絶縁層の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図３】ＴｉＯ2層の分割数と基板の曲率半径の逆数（１／Ｒ）との関係を示す図である。
【図４】分割されたＴｉＯ2層の各層厚さｄ１とＥＬ素子の使用寿命との関係を示す図である。
【図５】Ａｌ2Ｏ3よりなる異種膜の厚さｄ２とＥＬ素子の使用寿命との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…基板、２…第１の電極、３…第１の絶縁層、４…発光層、５…第２の絶縁層、
６…第２の電極、１０…Ａｌ2Ｏ3層、２０…ＴｉＯ2層、
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…異種膜で分割されたＴｉＯ2層の各層、
３０…異種膜、ｄ１…異種膜によって分割されたＴｉＯ2層の各層の厚さ、
ｄ２…異種膜の厚さ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光層が絶縁層を介して電極間に挟み込まれてなるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、特に絶縁層に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のＥＬ素子は、一般的に、第１の電極、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、第２の電極が順次積層されてなり、第１および第２の電極間に電圧を印加させることにより発光層を発光させるものである。
【０００３】
このようなＥＬ素子において、第１および第２の絶縁層としては、Ａｌ2Ｏ3層とＴｉＯ2層とを積層してなるＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜（以下、ＡＴＯ膜という）を採用したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
このＡＴＯ膜は、原子層成長法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、ＡＬＤ法という）によって比較的薄く、被覆性が良く且つ欠陥のない膜質を実現できるため、種々の絶縁膜のなかでもＥＬ素子に用いて好適なものである。
【特許文献１】特開昭５８−２０６０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このＡＴＯ膜を長寿命化するためには、ＡＴＯ膜の絶縁耐圧を向上させるべくＴｉＯ2層の１層の膜厚を厚くすることが有効であると考えられる。ここで、ＴｉＯ2層の１層の膜厚とは、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層の厚さである。しかしながら、ＴｉＯ2層の１層の膜厚を厚くすると、ＡＴＯ膜と基板や他の積層膜との熱膨張係数差によって発生する応力がＴｉＯ2層の１層の膜厚とともに大きくなり、結果的にクラックが発生するなどの問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、絶縁層がＡＴＯ膜よりなるＥＬ素子において、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層の厚さを、厚く確保したまま、ＡＴＯ膜と基板や他の積層膜との熱膨張係数差によって発生する応力を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、第１および第２の絶縁層（３、５）の少なくとも一方が、ＡＴＯ膜からなり、隣り合うＡｌ2Ｏ3層（１０）の間に位置するＴｉＯ2層（２０）は、さらに、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜（３０）により積層方向にて複数の層（２０ａ〜２０ｃ）に分割されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、後述する図３に示されるように実験的に見出したものであり、それによれば、隣り合うＡｌ2Ｏ3層（１０）の間に位置するＴｉＯ2層（２０）の厚さを、見かけ上厚く確保したまま、ＡＴＯ膜と基板や他の積層膜との熱膨張係数差によって発生する応力を小さくすることができる。
【０００９】
ここで、異種膜（３０）は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯのうち少なくとも１つから選択された材料よりなるものにできる。
【００１０】
また、実験検討の結果、異種膜（３０）によって分割されたＴｉＯ2層（２０）の各層（２０ａ〜２０ｃ）の厚さ（ｄ１）を、１ｎｍ以上であるものにすれば、ＥＬ素子の使用寿命を長くできることがわかった。分割されたＴｉＯ2層（２０）の各層（２ａ〜２ｃ）の厚さ（ｄ１）が１ｎｍ未満であると、使用寿命が大幅に短くなってしまう（後述の図４参照）。
【００１１】
また、実験検討の結果、異種膜（３０）によって分割されたＴｉＯ2層（２０）の各層（２０ａ〜２０ｃ）の厚さ（ｄ１）は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましく、異種膜（３０）がＡｌ2Ｏ3である場合には、その厚さ（ｄ２）は０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることが好ましい。それによれば、ＥＬ素子の使用寿命を長くできるが、異種膜（３０）の厚さが０．１ｎｍ以上であると、使用寿命が大幅に短くなる（後述の図５参照）。
【００１２】
また、異種膜（３０）はＴｉＯ2層（２０）を分割するべく存在すればよいものであり、このことは、すなわち異種膜（３０）が当該異種膜を構成する材料分子の１分子層以上の厚さを有することに相当する。なお、異種膜（３０）がＡｌ2Ｏ3の場合、１分子層の厚さとはおおよそ０．０５ｎｍに相当する。
【００１３】
また、現状のＥＬ素子の基板（１）としては、膨張係数が４×１０-6／℃以下のものが多く、このような小さな熱膨張係数の基板（１）に対して本発明は有効である。
【００１４】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子Ｓ１の概略断面構成を示す図である。本実施形態のＥＬ素子Ｓ１は、無機ＥＬ素子であり、基板１の一面上に第１の電極２、第１の絶縁層３、発光層４、第２の絶縁層５、第２の電極６を順次積層して構成されており、第１の電極２、第１の絶縁層３、第２の絶縁層５、第２の電極６のうち少なくとも光取出し側が透光性を有する材料によって構成されている。
【００１７】
ここで、基板１は、ガラスや樹脂などよりなる絶縁性基板であり、その熱膨張係数が４×１０-6／℃以下である。このような熱膨張係数を有する基板１は、一般的なＥＬ素子の基板として典型的なものである。
【００１８】
第１の電極２と第２の電極６は、本例ではストライプ状をなし、互いに直交しているもので、透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜にて構成されている。この第１の電極２と第２の電極６とが直交した部分が、両電極２、６間に挟まれている第１の絶縁層３、第２の絶縁層５および発光層４とともに画素を構成している。
【００１９】
そして、第１の電極２、第２の電極６間に電圧を印加することで、この画素において発光層４が発光する。本例においては、発光層４で発光した光が第１の絶縁層３、第１の電極２およびガラス基板１を透過して、ガラス基板１の他面から取り出されるようになっている。
【００２０】
発光層４は例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｒＳ等の半導体材料にて構成されており、発光中心としては、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｃｕ等を用いることができる。なお、発光中心にＭｎを用いた場合では黄橙色、Ｔｂを用いた場合では緑色、Ｓｍを用いた場合では、赤色、Ｃｅを用いた場合では青緑色、Ｃｕを用いた場合では青色の発光を生じる。また、これらの材料を積層したり、同一面内に配置することで混合色が得られ、例えばＺｎＳ：Ｍｎ膜とＳｒＳ：Ｃｕ膜とを組み合わせることで白色の発光が得られる。本例では、発光層４はＺｎＳ：Ｍｎ膜としている。
【００２１】
また、第１の絶縁層３および第２の絶縁層５は、ＡＴＯ膜により構成された透明な膜であり、両絶縁層３、５の少なくとも一方がＡＴＯ膜からなる。ここでは、第１および第２の絶縁層３、５はともに、ＡＴＯ膜からなる。図２は、本実施形態の第１の絶縁層３の詳細構成を示す拡大断面図である。なお、ここでは、第２の絶縁層５も、図２に示される第１の絶縁層３と同様の構成となっている。
【００２２】
図２に示されるように、第１の絶縁層３は、Ａｌ2Ｏ3層１０とＴｉＯ2層２０とを交互に、たとえば２〜１００層、積層してなる。ここで、Ａｌ2Ｏ3層１０の厚さは、たとえば３ｎｍ〜１０ｎｍである。
【００２３】
本実施形態では、このＡＴＯ膜としての第１の絶縁層３においては、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０は、さらに、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜３０により積層方向にて複数の層２０ａ〜２０ｃに分割されている。たとえば当該ＴｉＯ2層２０は異種膜３０によって２層〜１０層に分割されている。
【００２４】
図２に示される例では、当該ＴｉＯ2層２０は、３個の層２０ａ、２０ｂ、２０ｃに分割されている。つまり、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０は、異種膜３０にて分割されてはいるが、これら３個の層２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび異種膜３０により構成されている。図２では、ＴｉＯ2層２０が３個の層２０ａ〜２０ｃに分割された場合について図示したが、ｎ個（ｎ：２以上の整数）の層に分割された場合はＴｉＯ2層２０が複数層２０ａ〜２０ｘ（ｘ：ｎ番目のアルファベット）に分割される。
【００２５】
ここでは、異種膜３０はＡｌ2Ｏ3よりなり、その厚さｄ２は０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることが望ましい。なお、異種膜３０を含むＡＴＯ膜としての絶縁層３、５は、ＡＬＤ法により成膜されるが、Ａｌ2Ｏ3１分子層に相当する厚さを厳密に制御することは困難な場合もある。しかしながら、異種膜３０をＡｌ2Ｏ3とした場合、１分子層の厚さはおおよそ０．０５ｎｍに相当する。
【００２６】
また、異種膜３０によって分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが望ましく、たとえば厚さｄ１は１ｎｍ〜３ｎｍである。なお、ＴｉＯ2層２０が異種膜３０により複数層２０ａ〜２０ｃに分割されていること、上記分割されたＴｉＯ2の個々の層の厚さｄ１が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であること、異種膜３０の厚さｄ２が０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることの根拠は後述する。
【００２７】
そして、以上をまとめると、本実施形態のＡＴＯ膜としての第１の絶縁層３および第２の絶縁層５は、次のようなものとなる。
【００２８】
すなわち、当該絶縁層３、５は、厚さ３〜１０ｎｍのＡｌ2Ｏ3層１０の間に、ＴｉＯ2層２０が介在するように、これら両層１０、２０を２〜１００層交互に積層し、且つ、Ａｌ2Ｏ3層１０の間のＴｉＯ2層２０が、厚さｄ２が０．０５ｎｍ〜０．１ｎｍである異種膜３０によって個々の厚さｄ１が１ｎｍ〜３ｎｍとなるように分割された２〜１０の層２０ａ〜２０ｃよりなるものである。
【００２９】
次に、上記例に基づき、ＥＬ素子Ｓ１の製造方法について述べる。まず、基板１の一面上に、第１の電極２として光学的に透明であるＩＴＯ膜をスパッタ法で成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。その上に、第１の絶縁層３としてのＡＴＯ膜をＡＬＤ法によって形成する。具体的な形成方法について異種膜３０がＡｌ2Ｏ3膜である本例の場合について、以下説明する。
【００３０】
Ａｌ2Ｏ3層１０を形成する第１のステップは、アルミニウム（Ａｌ）の原料ガスとして三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、酸素（Ｏ）の原料ガスとして水（Ｈ2Ｏ）を用いて、Ａｌ2Ｏ3層１０を形成する。ＡＬＤ法では１原子層ずつ膜を形成していくために、原料ガスを交互に供給する。
【００３１】
したがって、この場合には、ＡｌＣｌ3をアルゴン（Ａｒ）のキャリアガスで反応炉にたとえば１秒導入した後に、反応炉内のＡｌＣｌ3ガスを排気するのに十分なパージを行う。次に、Ｈ2Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉にたとえば１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。この第１のステップを繰り返して所定の膜厚のＡｌ2Ｏ3層１０を形成する。また、この第１のステップと同様の方法にてＡｌ2Ｏ3膜よりなる異種膜３０も形成される。
【００３２】
また、ＴｉＯ2層２０を形成する第２のステップは、Ｔｉの原料ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）、酸素の原料ガスとしてＨ2Ｏを用いて、ＴｉＯ2層２０を形成する。具体的には、第１のステップと同様にＴｉＣｌ4をＡｒキャリアガスで反応炉にたとえば１秒導入した後に、反応炉内のＴｉＣｌ4を排気するのに十分なパージを行う。
【００３３】
次に、Ｈ2Ｏを同様にＡｒキャリアガスで反応炉にたとえば１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。この第２のステップを繰り返して所定の膜厚のＴｉＯ2層２０を形成する。
【００３４】
このような第１および第２のステップを用いて、本例では、Ａｌ2Ｏ3層１０を成膜し、次に、分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃおよびＡｌ2Ｏ3よりなる異種膜３０を交互に所定の回数を積層するように成膜し、その上にＡｌ2Ｏ3層１０を成膜するというサイクルを２〜１００回くり返す。それにより、本実施形態のＡＴＯ膜としての第１の絶縁層３を形成する。
【００３５】
次に、第１の絶縁層３の上に、ＺｎＳを母体材料とし、発光中心としてＭｎを添加した硫化亜鉛：マンガン（ＺｎＳ：Ｍｎ）からなる発光層４を蒸着法により形成する。発光層４の膜厚は、たとえば５００〜２０００ｎｍにすることができる。これは、５００ｎｍより薄くなると、発光に寄与しない領域が多くなり発光効率が極端に低下し、２０００ｎｍより厚くすれば駆動電圧が高くなってしまうためである。
【００３６】
次に、上述したのと同じ方法で、第２の絶縁層５としてのＡＴＯ膜をＡＬＤ法で成膜する。最後に、第２の電極６としてＩＴＯ膜をスパッタ法で成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。このようにして、本実施形態のＥＬ素子Ｓ１を作製することができる。
【００３７】
次に、本実施形態において、ＴｉＯ2層２０が異種膜３０により複数層２０ａ〜２０ｃに分割されていること、上記厚さｄ１が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であること、異種膜３０の厚さｄ２が０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることの根拠について述べる。この根拠は、本発明者の行った実験結果に基づく。
【００３８】
まず、ＴｉＯ2層２０が異種膜３０により複数層２０ａ〜２０ｃに分割されていることについては、絶縁層３、５としてのＡＴＯ膜においてＡｌ2Ｏ3層１０とＴｉＯ2層２０の積層数および各層１０、２０、３０の厚さを変えずに、ＴｉＯ2層２０の分割数のみを変えて、ＡＴＯ膜と基板との熱膨張係数差によって発生する応力を実験的に調査した。
【００３９】
図３は、その調査結果を示す図であり、ＴｉＯ２層２０の分割数（図３ではＴｉ分割数と図示）と、絶縁層３または５を成膜した基板の曲率半径の逆数（１／Ｒ）（単位：（１／ｍ））との関係を示す図である。曲率半径は絶縁膜を成膜した面が凸になる場合を正としている。この曲率半径の逆数（１／Ｒ）の絶対値が小さい程、すなわち図３の縦軸の上方に行く程、上記応力が小さいことを意味する。
【００４０】
図３では、Ｔｉ分割数：１のときが分割無しの場合であるが、この図３に示されるように、ＴｉＯ2層２０を分割すれば、分割しない場合よりもＡＴＯ膜によって発生する応力が小さくなり、さらにＴｉＯ2層２０の分割数が大きくなるほど、ＡＴＯ膜によって発生する応力が小さくなっていく。
【００４１】
このことから、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０を、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜３０により積層方向にて複数層２０ａ〜２０ｃに分割すれば、ＴｉＯ2層２０の厚さを、見かけ上厚く確保したまま、ＡＴＯ膜によって発生する応力を小さくすることができる。
【００４２】
次に、上記異種膜３０によって分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１が１ｎｍ以上であることについては、絶縁層３、５としてのＡＴＯ膜においてＡｌ２Ｏ3層１０とＴｉＯ2層２０の積層数および各層１０、２０、３０の厚さを変えずに、当該厚さｄ１の大きさのみを変えて、ＥＬ素子の使用寿命を実験的に調査した。
【００４３】
図４は、その調査結果を示す図であり、分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１（図４では分割Ｔｉ膜厚ｄ１：単位：ｎｍ）と、ＥＬ素子の使用寿命（単位：ｈｒ）との関係を示す図である。
【００４４】
ここで、使用寿命は５０℃の環境において、電圧が２５０Ｖ、パルス幅が２０μｓ、フレーム周波数（正負に関係なくパルス電圧が印加される周波数）が４８０Ｈｚの交流パルス電圧を印加してＥＬ素子を駆動した場合に絶縁層３、５が絶縁破壊するなどして発光しなくなるまでの時間であり、この時間が長いほどよいことはもちろんである。また、使用寿命はＥＬ素子を駆動する環境あるいは駆動条件によって変化するものである。
【００４５】
図４では、分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１がおおよそ１ｎｍ以上、厳密には１．１ｎｍ以上であれば、１ｎｍ未満の場合に比べて、ＥＬ素子の使用寿命が大幅に向上することがわかる。また、分割されたＴｉＯ2層２０の各層２０ａ〜２０ｃの厚さｄ１を例えば１０ｎｍより大きくしても、使用寿命は大幅には向上しない。さらに、分割Ｔｉ膜厚ｄ１が３．４ｎｍの場合に比べて応力が３倍程度と過大になってしまう。
【００４６】
次に、異種膜３０の厚さｄ２が、０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることについては、他の条件はすべて同一であって当該厚さｄ２の大きさのみを変えて、ＥＬ素子の使用寿命を実験的に調査した。
【００４７】
図５は、その調査結果を示す図であり、Ａｌ2Ｏ3よりなる異種膜３０の厚さｄ２（図４では異種膜厚ｄ２：単位：ｎｍ）と、上記ＥＬ素子の使用寿命（単位：ｈｒ）との関係を示す図である。
【００４８】
図５では、異種膜３０の厚さｄ２が、０．０５ｎｍ以上であれば、異種膜３０が存在し、ＴｉＯ2層２０が異種膜３０によって分割されている。また、異種膜３０の厚さｄ２が０．１ｎｍを超えると、使用寿命が大幅に低減する可能性があることがわかる。これは、異種膜３０がＡｌ2Ｏ3のような絶縁膜である場合、その膜厚が厚くなると絶縁膜として機能し、ＴｉＯ2層２０を電気的に分割してしまい、通常のＡＴＯ膜においてＴｉＯ2層２０が薄くなることと等価になるため、使用寿命の低下につながると考えられる。
【００４９】
ここで、上記図３〜図５の検討結果に基づけば、本実施形態における最も好ましい絶縁層３、５は、Ａｌ2Ｏ3層１０の間のＴｉＯ2層２０が、厚さｄ２が０．１ｎｍである異種膜３０によって厚さｄ１が１．１ｎｍであるように３分割された層２０ａ〜２０ｃよりなるものである。なお、上記したＡｌ2Ｏ3よりなる異種膜３０の厚さｄ２：０．０５ｎｍとは、アルミナ１分子層相当の厚さである。
【００５０】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ＥＬ素子として無機ＥＬ素子の例を示し、その中において発光層４を挟む絶縁層３、５が上記ＡＴＯ膜として構成されている場合について述べた。しかしながら、上記絶縁層３、５と同様の構成の絶縁層を、有機ＥＬ材料よりなる発光層を有する有機ＥＬ素子に適用してもよい。
【００５１】
図６は、その有機ＥＬ素子Ｓ２の概略断面構成を示す図である。基板１０１は、ガラス基板、樹脂基板等の透明な基板からなる。この基板１０１の一面上には、光の３原色である赤、青、緑のカラーフィルタ層１０２が設けられている。その上には、平坦化層として、透明且つ電気絶縁性のオーバーコート層１０３が形成されている。
【００５２】
このオーバーコート層１０３の上には、ＩＴＯなどの透明導電膜からなる陽極１０４が形成されている。そして、陽極１０４の上には、有機発光材料からなる発光層を含む有機層１０５が形成されており、この有機層１０５の上には、Ａｌなどからなる陰極１０６が形成されている。
【００５３】
そして、陰極１０６の上には、有機ＥＬ素子Ｓ２の最表面を構成する保護膜１０７が設けられている。この保護膜１０７は、内部への水の侵入防止などの役割を担うものである。
【００５４】
このように、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ２は、一般のものと同様の積層構成を有するが、ここにおいて、本実施形態では、オーバーコート層１０３および保護膜１０７の両方もしくはいずれか一方が、上記第１実施形態の絶縁層３、５と同様の構成の絶縁層として構成されている。
【００５５】
つまり、本実施形態では、オーバーコート層１０３および保護膜１０７の少なくとも一方が、ＡＴＯ膜からなり、且つ、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層は、さらに、上記異種膜より積層方向にて複数の層に分割されている。
【００５６】
この場合も、上記第１実施形態と同様に、隣り合うＡｌ2Ｏ3層の間に位置するＴｉＯ2層の厚さを、見かけ上厚く確保したまま、ＡＴＯ膜と基板や他の積層膜との熱膨張係数差によって発生する応力を小さくできる。つまり、応力の小さい膜でバリア性を持たせたり水分の浸入を防止できるので、有機ＥＬ素子Ｓ２の特性変動を抑制できる。
【００５７】
また、本実施形態においても、異種膜は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１つから選択された材料よりなるものにできる。
【００５８】
（他の実施形態）
なお、上記絶縁層３、５は、隣り合うＡｌ2Ｏ3層１０の間に位置するＴｉＯ2層２０が異種膜３０により複数の層２０ａ〜２０ｃに分割されているＡＴＯ膜であるが、このようなＡＴＯ膜は上記ＡＬＤ法以外にも、可能ならば、スパッタなどの成膜法により形成してもよい。
【００５９】
また、異種膜３０としては、上記したＡｌ2Ｏ3以外にもＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１つから選択された材料を採用してもよい。
【００６０】
また、上記ＥＬ素子Ｓ１において、第１および第２の絶縁層３、５の片方側のみ上記実施形態と同様の構成を有するＡＴＯ膜を用い、他方は従来のＡＴＯ膜または他の絶縁膜を採用した構成でもよい。また、電極２、６や発光層４の構成も上記形態に限定されるものではなく、適宜設計変更してよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子の概略断面図である。
【図２】第１実施形態の第１の絶縁層の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図３】ＴｉＯ2層の分割数と基板の曲率半径の逆数（１／Ｒ）との関係を示す図である。
【図４】分割されたＴｉＯ2層の各層厚さｄ１とＥＬ素子の使用寿命との関係を示す図である。
【図５】Ａｌ2Ｏ3よりなる異種膜の厚さｄ２とＥＬ素子の使用寿命との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…基板、２…第１の電極、３…第１の絶縁層、４…発光層、５…第２の絶縁層、
６…第２の電極、１０…Ａｌ2Ｏ3層、２０…ＴｉＯ2層、
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…異種膜で分割されたＴｉＯ2層の各層、
３０…異種膜、ｄ１…異種膜によって分割されたＴｉＯ2層の各層の厚さ、
ｄ２…異種膜の厚さ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）の上に、第１の電極（２）、第１の絶縁層（３）、発光層（４）、第２の絶縁層（５）および第２の電極（６）が順次積層されてなるＥＬ素子において、
前記第１および第２の絶縁層（３、５）の少なくとも一方が、Ａｌ2Ｏ3層（１０）とＴｉＯ2層（２０）とを積層してなるＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜からなり、隣り合う前記Ａｌ2Ｏ3層（１０）の間に位置する前記ＴｉＯ2層（２０）は、さらに、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜（３０）により積層方向にて複数の層（２０ａ〜２０ｃ）に分割されていることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項２】
前記異種膜（３０）は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１つから選択された材料よりなることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】
前記異種膜（３０）によって分割された前記ＴｉＯ2層（２０）の各層（２０ａ〜２０ｃ）の厚さ（ｄ１）は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＬ素子。
【請求項４】
前記異種膜（３０）はＡｌ2Ｏ3であり、その厚さ（ｄ２）は０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のＥＬ素子。
【請求項５】
前記基板（１）の熱膨張係数が４×１０-6／℃以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のＥＬ素子。
【請求項１】
基板（１）の上に、第１の電極（２）、第１の絶縁層（３）、発光層（４）、第２の絶縁層（５）および第２の電極（６）が順次積層されてなるＥＬ素子において、
前記第１および第２の絶縁層（３、５）の少なくとも一方が、Ａｌ2Ｏ3層（１０）とＴｉＯ2層（２０）とを積層してなるＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜からなり、隣り合う前記Ａｌ2Ｏ3層（１０）の間に位置する前記ＴｉＯ2層（２０）は、さらに、ＴｉＯ2とは異種材料よりなる異種膜（３０）により積層方向にて複数の層（２０ａ〜２０ｃ）に分割されていることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項２】
前記異種膜（３０）は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１つから選択された材料よりなることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】
前記異種膜（３０）によって分割された前記ＴｉＯ2層（２０）の各層（２０ａ〜２０ｃ）の厚さ（ｄ１）は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＬ素子。
【請求項４】
前記異種膜（３０）はＡｌ2Ｏ3であり、その厚さ（ｄ２）は０．０５ｎｍ以上０．１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のＥＬ素子。
【請求項５】
前記基板（１）の熱膨張係数が４×１０-6／℃以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のＥＬ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−９３８７５（Ｐ２００９−９３８７５Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６２０２９（Ｐ２００７−２６２０２９）
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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