本発明の素子分離膜の層厚は、有機ＥＬ層と上部電極を積層した厚さよりも厚いこと、即ち、本発明の素子分離膜の厚さは０．１μｍ以上であることが好ましい。無機系材料の絶縁層は、エッチング法やリフトオフ法を用いてパターニングできるが、その厚さを０．１μｍ以上とすることが好ましい。有機系材料を用いた場合、無機系材料と比較して、層厚を厚くすることが容易である。有機系材料を用いた場合は、０．２μｍ以上にすることが好ましい。素子分離膜を有機ＥＬ層と上部電極を含む厚さを上回る厚さに設定することにより、シャドーマスクを用いたパターニングの際に、素子分離膜を、マスク傷を防止するスペーサーとして利用することも可能になる。

上部電極を陰極とする場合、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。

陰極材料としては例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体を挙げることが出来る。

他にも陰極材料としてはリチウム−インジウム、ナトリウム−カリウム、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム、マグネシウム−インジウム等、複数の合金を用いることができる。

他にも陰極材料としては酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は単独で用いるか、あるいは複数併用することもできる。また、陰極は一層構成でもよく、多層積層構成をとることもできる。積層構造とする場合、特に積層構造の場合、有機ＥＬ層側の電極表面に仕事関数の小さい材料を用いることが好ましい形態である。上部電極を陰極とする場合、陰極の好ましい層厚は、５０ｎｍから５００ｎｍである。

本発明の有機ＥＬ層は下部電極を陽極とする構成であるが、下部電極を陰極とする構成を取ることも可能である。その場合には、有機ＥＬ層の構成を逆の構成にすれば良い。

作成した有機ＥＬ素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層を設けることが好ましい。

保護層としては、ダイヤモンド薄膜、金属酸化物、金属窒化物等の無機材料膜、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。

特に、酸化シリコン、窒化シリコン層、酸窒化シリコン、及び、これらの積層構造が、保護層として適している。

防湿性及び酸素の透過を抑えることから、保護層の層厚は、１００ｎｍ以上２０μｍが好ましい範囲である。保護層のより好ましい範囲は、２００ｎｍ以上１０μｍである。保護層の層厚が薄い場合には、十分な防湿性や酸素の透過を抑えることができない。一方、保護層が厚すぎる場合には、有機ＥＬ素子パネルの変形や歪等で、保護層の割れが生じる場合がある。上部電極側から光を取り出す場合には、光透過性の保護層が適している。

ＥＬ素子を覆うようにして保護層の上に充填材をさらに設けてもよい。この充填材は封止材を接着するための接着剤としても機能する。

充填材しては、アクリル樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材の内部に乾燥剤（図示せず）を設けておくと、吸湿効果を保ち続けられるので好ましい。このとき、乾燥剤は充填材に添加されたものであっても良いし、充填材に封入されたものであっても良い。充填材側に発光する場合には、透光性の充填材を用いることが好ましいものである。

さらに封止材としては、ガラス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルム、アクリルフィルムまたは金属を用いることができる。封止材側から発光する場合には、封止材も充填材同様に透光性でなければならない。

（実施例）
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示す有機ＥＬ素子を厚さ０．８ｍｍ、縦横４５０ｍｍ×５５０ｍｍのガラス基板上に形成した。ガラス基板上に、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）のエキシマレーザーで再結晶した低温ポリシリコン薄膜を使用して、図３に示す回路を作製した。該回路上に回路保護層としてシランガスとアンモニアガスと水素ガスを１：１：１０混合したガスを原料ガスとして、１３．５６ＭＨｚのプラズマＣＶＤ法で絶縁性の窒化シリコン層を約４００ｎｍ堆積した。メチルメタクリル酸３％とメチルメタクリレート９７％から成るオリゴマー６０％とメチルメタクリル酸３％とブチルメタクリレート９７％から成るオリゴマー４０％からなる組成物を用意した。

そしてこの組成物をジエチレングリコール・メチルエチルエーテルに２５％混合し、ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを１％、多環のカップリング剤を２％混合した。この溶液をスピンコート法で回路保護層上に１．５μｍを目標に塗布した。

オリゴマーの分子量は、２００、４００、５００、７００、１０００、３０００、５０００、６０００、１００００の９種類について検討した。

まず、平坦化層を大気雰囲気で室温から１０℃／分の昇温速度で９０℃まで昇温し２分間保持しプリベークした。そしてトランジスターと接続するためのコンタクトホールのパターンを水銀灯のｉ線（３６５ｎｍ）で露光した。露光パターンを現像液で現像し、室温の超純水流水で２分間リンスした。その後、大気雰囲気で、１０℃／分の昇温速度で２２０℃まで昇温し、６０分間保持しポストベークした。

続いて、紫外線を照射した後に、Ｃｒ電極を１００ｎｍの厚さにスパッタ法で堆積し、リフトオフ法でパターニングすることで光を反射する陽極を形成した。Ｃｒ電極上に液体状の感光性のあるポリイミドの前駆体をスピンコートし比較的低い温度でプリベークし、パターン露光・現像を行って素子分離膜に開口を形成する。次いで現像液や残渣除去のための洗浄を行い、素子分離膜を比較的高い温度でポストベークする。こうして素子分離膜を形成した。素子分離膜まで成膜した後、１０Ｐａの減圧中で２００℃に加熱し、３時間保持し、脱水処理を行った。

次にこのＣｒ電極上に、以下の有機化合物と上部電極（陰極）を１０^−４Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着により連続成膜した。使用した材料及び層厚は表１に示すとおりである。

続いて、上部電極（ＩＴＯ）上に、シランガスと窒素ガスと水素ガスを３：２４０：２００の比で混合し、１００Ｐａの成膜圧力で、１３．５６ＭＨｚのプラズマＣＶＤ法で１μｍの層厚に堆積した。この後に、充填材として、アクリル系の粘着材を塗布し、厚さ０．７ｍｍのガラスで封止した。
このようにして、２００ｐｐｉ（画素面積縦１２６μｍ横４２μｍ、発光面積縦９６μｍ横９６μｍ）のトップエミッション型の発光素子パネルを作製した。

＜硬度の測定方法＞
平坦化層の硬度は、薄膜且つ微小面積で測定できるＭＴＳシステムズ社の超微小硬度計（ＮａｎｏＩｎｄｅｎｔｅｒＸＰ）を用いてナノインデンテーション法で測定した。使用した圧子はダイヤモンド製の正三角錐圧子（Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子）を用いた。測定雰囲気は、２４±１℃、５５±５％ＲＨで測定した。硬度Ｈは、荷重Ｐと押し込み後に弾性変形分が回復し、残存する圧痕の投影面積Ａを用いて、Ｈ＝Ｐ／Ａで定義される。

＜残留オリゴマーの測定方法＞
残留オリゴマーは、平坦化層を削り、窒素ガス雰囲気で１００℃から４００℃まで昇温しながらオリゴマーを放出しさせて、島津製作のガスクロマトグラフ質量分析計ＧＣＭＳ−ＱＰ２０１０を使用して残留オリゴマーを測定した。そして平坦化層の仕込みのオリゴマー量との比を計算し、オリゴマーの残留割合を求めた。

＜平坦性の評価方法＞
平坦化性は、有機ＥＬ素子パネルの断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、パネルの中央部と周囲部での平坦化層の層厚を観察し評価した。分子量の低いオリゴマーを使用してコートした平坦化層は、十分な層厚が得られなかった。また分子量の大きいオリゴマーを使用してコートした平坦化膜は、溶媒に対する溶解性が低下し、乾燥後凝集が見られ平坦性が低下した。

＜信頼性の評価方法＞
有機ＥＬ素子パネルの信頼性を評価するために、実使用条件を考慮した加速試験を行った。有機ＥＬ素子パネルを点灯して、１００℃で１０時間保持し、続いて、点灯した状態で、−２０℃で１０時間保持した。このような温度刺激を与えるサイクルを、２０サイクル繰り返した。その後、室温で、点灯している画素の発光強度を比較して、信頼性の評価とした。

アクリル樹脂のオリゴマーの分子量を替えて成膜した平坦化層の特性と有機ＥＬ素子パネルの評価結果を表２に示す。本発明の平坦化層の条件、即ちオリゴマーの分子量５００から５０００、残留オリゴマーの割合、５％以下、及び、平坦化層の表面硬度０．３ＧＰａから０．６ＧＰａで良好な有機ＥＬ素子パネルが得られた。

（実施例２）
実施例１で用いたオリゴマーの分子量１０００から成るメタクリレートオリゴマーについて、昇温速度を表３に示すように変えて、他の条件は実施例１と同じにして、実施例１に示すような有機ＥＬ素子パネルを作製した。平坦化層の硬度と残留オリゴマー量については、実施例１と同様にして測定した。昇温速度が速いと、未反応成分が揮発し、所望の硬度が得られなかった。また、残留オリゴマーが多かった。一方、昇温速度が遅いと、熱分解が増え、歪やピンホールが増加した。信頼性の評価は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を点灯した状態で、１００℃と−２０℃の熱サイクルを２０サイクル繰り返した。その後、室温で、点灯している画素の発光強度を比較して、信頼性の評価とした。

その結果を、表３に示す。本発明の好適な昇温範囲、２℃／分から２０℃／分の範囲で良好な特性が得られた。

（実施例３）
ガラス基板上に、実施例２の昇温速度１０℃／分で作製した平坦化層と同じ条件の平坦化層を２μｍ堆積した。該層上に下部電極と同じＣｒを真空蒸着法で１００ｎｍ成膜した。平坦化層の表面は、Ｃｒ電極を堆積する前に、大気中に１日間放置し、さらに、Ｃｒ電極を成膜する前に紫外線光を照射した。紫外線の照射時間を変えて、平坦化層の表面処理を行った。平坦化層の接触角は、協和界面科学株式会社のＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ７００を使用して測定した。その結果を表４に示す。このような接触角の平坦化層の表面に堆積したＣｒの密着性を、クロスハッチ試験で行った。クロスハッチ試験はＪＩＳＫ５６００に準じて行った。その結果を、表４に示す。水に対する接触角が８０度以下で良好な密着性を示した。

（実施例４）
平坦化層の原料となるアクリル樹脂のオリゴマー（分子量１０００）について、キレート化剤（ＥＤＴＡ）を０．１％を添加した水溶液で１０分間の攪拌洗浄をする、この攪拌洗浄の回数によって、触媒や反応容器から溶出した残留する金属量を制御した。そして、実施例１のサンプル＃２−５と同様な手法により、平坦化層をガラス基板上に積層した。また、平坦化層に残留する金属（主にＦｅ、Ｎｉ、Ｍｏ）は、仏ＣＡＭＥＣＡ社製の二次イオン質量分析機ＩＭＳ−４Ｆで測定した。

また、実施例１のサンプル＃２−５と同様な手法で、有機ＥＬ素子パネルを作製した。有機ＥＬ素子を点灯して、７０℃の雰囲気中に１０００時間の間保持した。その後、各画素の発光状態を残留金属の少ないサンプル＃５−４と比較して評価した。その結果を表５に示す。残留金属の量が１５０ｐｐｍ以下のサンプルでは、発光状態は大きく変わらなかったが、２００ｐｐｍ残留しているサンプルでは、発光効率の低下が大きかった。このように、残留金属量の少ないサンプルで良好な結果が得られた。

（実施例５）
実施例１で用いた分子量５０００のオリゴマー組成物を使用して、平坦化層を形成する場合、２０℃／分の昇温速度で昇温し、ポストベーク温度は２３０℃とした。他の条件は実施例１と同様にし、平坦化層を２μｍ形成した。この平坦化層について、平坦化層の厚さ方向の残留オリゴマーの量を測定するために、平坦化層の表面から順次平坦化層を削り、実施例１で説明した島津製作のガスクロマトグラフ質量分析計ＧＣＭＳ−ＱＰ２０１０を使用して残留オリゴマーを測定した。そして平坦化層の仕込みのオリゴマー量との比を計算し、オリゴマーの残留割合を求めた。

その結果、残留オリゴマーは、平坦化層の表面数１００ｎｍの領域では、１％であり、平坦化層の表面から、１．５μｍの領域では、２％であった。このように、分子量の大きいオリゴマーを速い昇温速度で昇温して形成した平坦化層には厚さ方向にオリゴマーの分布が見られ、平坦化層の表面から深くなるにつれて、残留オリゴマーが増加していることが分かった。

この平坦化層の表面硬度を実施例１と同様にナノインテンダーで測定した。その結果表面の硬度は０．４ＧＰａあったが、圧子が平坦化層に深く入るにつれて、硬度は低下し０．３ＧＰａが観測された。

この平坦化層上に、有機ＥＬ素子を形成し、実施例１と同様な信頼性の試験を行った。信頼性の試験後、有機ＥＬ素子パネルの発光状況を観察した。その結果、良好な結果が得られた。

（実施例６）
平坦化層の最適な層厚を検討した。平坦化層は、実施例１のサンプル＃２−３の条件で成膜した。平坦化層の層厚は、表６に示すように、０．５μｍから５μｍについて検討した。平坦化層の層厚及び平坦性は、有機ＥＬ素子の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して求めた。平坦化層の層厚は、基板からその上の平坦化層の表面までの距離から求めた。平坦化層の平坦性の結果を表６に示す。平坦化層の層厚が０．５μｍのサンプル＃６−１は、駆動回路の薄膜トランジスターや配線の凹凸を平坦化することはできなかった。平坦化層の表面は、約０．２μｍの凹凸が観測された。平坦化層が１μｍ以上のサンプルでは、実用上問題となる凹凸は観測されなかった。平坦化層の層厚を、０．５μｍから５μｍまで変えたサンプル＃６−１から＃６−６のサンプルについて、有機ＥＬ素子の信頼性を実施例１と同様にして行った。その結果を表６に示す。平坦化層の層厚１μｍから４μｍで良好な結果が得られた。また、平坦化層の層厚１μｍから３μｍでより良好な結果が得られた。

本実施形態に係る「有機ＥＬ表示装置の構成を示す模式的断面図である。本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造プロセスの流れを示す図である。本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の電流プログラミングによる駆動回路の回路図である。

符号の説明

１０１基板１０１
１０２ポリシリコン
１０３ソース
１０４ドレイン
１０５ゲート
１０６ゲート絶縁層
１０７平坦化層
１０８下部電極
１０９有機ＥＬ層
１１０上部電極
１１１保護層
１１２充填剤
１１３素子分離膜
１１４封し材

Claims

下部電極と発光層を少なくとも含む有機層と上部電極とが積層されてなる積層体を一単位とした発光素子と、
前記発光素子の発光あるいは非発光を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の上に配置され且つ前記下部電極の下に配置されている平坦化層とを有する有機ＥＬ表示装置において、
前記平坦化層の残留オリゴマーは５％以下であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記平坦化層の表面硬度が０．３ＧＰａ以上０．６ＧＰａ以下である請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記平坦化層の水に対する接触角が８０度以下である請求項１乃至２のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
前記平坦化層にふくまれる金属は１５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記平坦化層がアクリル樹脂である請求項１乃至４の何れか一項に記載の有機ＥＬ表示装置。
基材に配置されているスイッチング素子の上に配置される平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
下部電極と発光層を少なくとも含む有機層と上部電極とが積層されてなる積層体を一単位とした発光素子の前記下部電極を形成する下部電極形成工程とを有する有機ＥＬ表示装置の製造方法において、
前記平坦化層形成工程は、
分子量５００以上５０００以下のオリゴマーを前記基材に配置し重合させ、
残留オリゴマーが５％以下である前記平坦化層を得る工程であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
前記重合は、熱及び／または光により行われることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
前記重合は前記配置された前記オリゴマーを昇温速度２〜２０℃／分の条件下で行われることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。