JP2001332382A - 有機薄膜発光ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザー加工により、素子に損傷を与えるこ
となく容易に上部電極を任意の形状にパターニングする
ことができ、かつ、生産性の高い有機薄膜発光ディスプ
レイを提供する。 【解決手段】 基板１と、該基板１上に形成された下部
電極２と、該下部電極２上に設けられた、少なくとも発
光層を含む有機エレクトロルミネッセンス媒体層４と、
該有機エレクトロルミネッセンス媒体層４上に形成され
た上部電極５とを有し、該下部電極２と、該有機エレク
トロルミネッセンス媒体層４と、該上部電極５との重な
った部分を夫々発光画素とする有機薄膜発光ディスプレ
イであって、前記上部電極５と前記有機エレクトロルミ
ネッセンス媒体層４とが、レーザー加工により所定の形
状にパターニングされてなる有機薄膜発光ディスプレイ
において、前記上部電極５の表面であって少なくとも前
記レーザー加工部６に、酸化膜３が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機エレクトロルミネ
ッセンス（以下、単に「ＥＬ」とも称する）素子に関
し、詳しくは、フラットパネルディスプレイ等に用いら
れる、有機薄膜発光ディスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子としては、一般に、図２
（ａ）および（ｂ）に示すような、透明基板１上に、Ｉ
ＴＯ等からなる陽極の透明電極（下部電極）２と、有機
物からなる正孔輸送層４ａおよび発光層４ｂを含む有機
ＥＬ媒体層４と、陰極である金属電極（上部電極）５と
が順次形成された、有機層が２層構造のもの（Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１巻、９１３頁、１９８７
年）や、陰極５と発光層４ｂとの間にさらに電子輸送層
４ｃが形成された、有機層が３層構造のものが知られて
いる。また、最近では、陽極２と正孔輸送層４ａとの間
にさらに正孔注入層が形成された有機層が４層構造のも
のも知られている。

【０００３】有機ＥＬ素子を情報表示パネルに適用する
場合、例えば図３に示すようなＸ−Ｙマトリクス型（単
純マトリクス型）の素子を構成することができる。この
有機ＥＬ素子は、透明ガラス基板１上に、ＩＴＯ等の複
数個の透明電極２と、正孔輸送層４ａ、発光層４ｂおよ
び所望に応じて電子輸送層４ｃ（図示せず）からなる有
機ＥＬ媒体層４と、透明電極２と直交する方向の複数個
の金属陰極（上部電極）５と、を順に積層して形成され
る。正孔輸送層と、発光層と、所望に応じてさらに電子
輸送層とを挟持して、互いに直交する方向に対をなして
形成される透明陽極および金属陰極により有機ＥＬ素子
となる発光部が形成され、この透明陽極および金属陰極
の各々の交差領域の発光部を１単位として１画素が形成
される。このような複数個の有機ＥＬ素子を画素数に応
じて一枚の素子基板上に形成したパネルを、その周囲か
ら突出した透明陽極および金属陰極を介して駆動するこ
とによって、フラットパネルディスプレイ装置が構成さ
れる。

【０００４】一般に、下部電極である陽極のパターニン
グは、基板上に陽極材料を成膜した後、湿式のフォトリ
ソグラフィ法により行われる。即ち、陽極膜上にフォト
レジストを塗布して、露光、現像を行い、レジストを所
望の形状にパターニングした後に溶解液により陽極材料
をエッチングして、最後にレジストを剥離する。

【０００５】一方、電荷注入層や発光層に用いられる有
機ＥＬ媒体の耐熱性、耐溶剤性、耐湿性の低さのため
に、上部電極を湿式のフォトリソグラフィ法によってパ
ターニングすることは極めて困難である。これは、溶剤
が有機層に侵入することによって、素子が容易に発光し
なくなってしまうためである。従って、溶剤を使用しな
い乾式のプロセスが要求される。このような乾式プロセ
スの一例としては、蒸着マスクを用いてパターニングす
る方法（特開平第９−３２０７５８号公報参照）がある
が、この方法では、基板とマスクとの密着不良によって
蒸着物の回り込みによるパターンぼけが生じたり、マス
ク部の細い微細なパターンを形成しようとするとマスク
の強度不足によりマスクが撓んでしまう等の問題が生
じ、精度のよいパターン形成は困難である。また、マス
ク、蒸着源、基板の三者の位置関係について一定の制限
があるため、複雑な形状のパターンを形成することがで
きないという難点もある。

【０００６】このような問題を解決する方法として、エ
キシマレーザーやＹＡＧレーザー等を用いたレーザー加
工が提案されている（特開平８−２２２３７１号、特開
平９−３２０７６０号公報参照）。図４はレーザー光に
より上部電極を加工した有機薄膜発光ディスプレイを示
しており、図中の６がレーザー加工部である。レーザー
光による加工においては上述のような溶剤による損傷等
の問題はないが、一般に、有機ＥＬ媒体上に形成される
陰極はＡｌやＭｇ等の金属の単体やこれらの合金であり
高い反射率を有するため、陰極表面が加工に用いるレー
ザー光を反射してしまい、加工しようとする部分に加工
に必要な熱を十分吸収させるためには高いレーザー光強
度が必要となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな高強度のレーザーを用いた場合、広範囲に熱が分散
して、レーザー光照射部周辺の有機層がダメージを受け
たり、加工する陰極部分の下層の陽極に損傷が生ずる等
の問題が発生する。また、使用するレーザー光の強度分
布等によりレーザー光の弱い部分がある場合、陰極が完
全に除去されず、加工形成した陰極ラインエッヂ周辺に
バリが生じて、これが陽極との短絡の原因になるという
問題がある。さらに、陰極の形成状態によって陰極表面
の反射率に局所的に差異が発生する等、レーザー光照射
に対する応答が異なる場合もあり、加工時の光量の過剰
または不足を呈する原因となっていた。

【０００８】この問題に対しては、例えば、特開平第９
−５０８８８号公報において、陰極上にレーザー吸収層
を設けることが提案されている。しかし、新たに層形成
をすることにより工程が増加すること、また、レーザー
吸収層の配置によってはその後の工程に影響を与える可
能性があることなどの問題があった。即ち、レーザー光
による有機ＥＬディスプレイの上部電極のパターニング
は、有効な手段ではあるものの、依然として解決すべき
問題点を有するものであった。

【０００９】そこで本発明の目的は、上記問題点を解消
して、レーザー加工により、素子に損傷を与えることな
く容易に上部電極を任意の形状にパターニングすること
ができ、かつ、生産性の高い有機薄膜発光ディスプレイ
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の有機薄膜発光ディスプレイは、基板と、該
基板上に形成された下部電極と、該下部電極上に設けら
れた、少なくとも発光層を含む有機エレクトロルミネッ
センス媒体層と、該有機エレクトロルミネッセンス媒体
層上に形成された上部電極とを有し、該下部電極と、該
有機エレクトロルミネッセンス媒体層と、該上部電極と
の重なった部分を夫々発光画素とする有機薄膜発光ディ
スプレイであって、前記上部電極と前記有機エレクトロ
ルミネッセンス媒体層とが、レーザー加工により所定の
形状にパターニングされてなる有機薄膜発光ディスプレ
イにおいて、前記上部電極の表面であって少なくとも前
記レーザー加工部に、酸化膜が形成されていることを特
徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の有機薄膜発光ディ
スプレイの実施の形態について、図面を参照しながら詳
細に説明する。図１は、本発明の有機薄膜発光ディスプ
レイの一例の概略を示す部分斜視図であり、基板１上
に、ストライプ状に配列された下部電極２と、基板１お
よび下部電極２上に、少なくとも下部電極２と上部電極
５との交差部分に存在するよう成膜された有機ＥＬ媒体
層４と、さらにこの上に形成された上部電極５と、この
上部電極５の表面を酸化プロセスによって酸化して形成
された酸化膜３とから構成されている。この酸化膜３
は、上部電極５およびその下の有機ＥＬ媒体層４ととも
にレーザー光照射により加工され、図示するように、レ
ーザー加工部６の電極間隙部によって複数の上部電極ラ
インが形成されている。下部電極２とこの上部電極ライ
ンとが交差して有機ＥＬ媒体層４を挟持する部分が発光
部に対応し、一画素を形成している。

【００１２】本発明においては、酸化膜３が、上部電極
５の表面であって、少なくともレーザー加工部６に形成
されていることが重要であり、他の条件等は適宜設定す
ることが可能である。これにより、上部電極５の上部層
は、金属酸化物から構成された光吸収層となるため、レ
ーザー光照射時に、一定の、しかもより小さなレーザー
出力で、部分的にスキャン回数を変更することなく均一
な上部電極５の加工を行うことが可能である。また、光
吸収層としての酸化膜３はレーザー光の熱を吸収して蒸
発するため、必要以上にパワーを与えなくてすみ、発光
層や下部電極２等に対し損傷を与えることがない。さら
に、従来のレーザー吸収層の場合とは異なり、工程的に
簡易に形成することができるため、生産性に影響を及ぼ
すこともない。従って、任意の形状の上部電極５を、容
易に、かつ、歩留りよく加工することが可能となる。

【００１３】本発明においては、酸化膜３を、少なくと
もレーザー加工部６に設けることが必要であるが、図１
に示すように、上部電極５の表面全体に設けてもよく、
特に制限はない。酸化膜３の形成方法としては、例え
ば、オゾン雰囲気に暴露するなどの簡便な方法で行うこ
とができるが、特に限定されるものではない。また、酸
化膜３の膜厚は、特に制限はないが、好適には０．１ｎ
ｍ〜１０ｎｍの範囲内である。

【００１４】基板１としては、石英やガラス板の他に、
ポリエステル、ポリメタクリルアクリレート、ポリカー
ボネート、ポリサルホン等の透明な合成樹脂板を用いる
ことができる。また、金属板や金属箔、プラスティック
フィルム等を用いてもよい。

【００１５】下部電極２は、陽極であっても陰極であっ
てもよいが、基板１を透明基板とする場合には、陽極と
して正孔注入の役割を担わせる。陽極用の材料として
は、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂、インジウムスズ酸化
物）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＺｎＯ）等を
挙げることができる。また、これら透明導電膜と金属膜
との積層体を用いてもよい。

【００１６】基板１および下部電極２を透明にした場合
には、発光は基板１側から取り出すことになるが、これ
とは逆に、上部電極５を透明電極材料で構成して、発光
を上部電極側から取り出すこともできる。この場合は、
光の取り出し効率を高めるために、下部電極材料に金属
を用いるか、基板の成膜面とは反対側の面に反射膜を形
成することが好ましい。

【００１７】下部電極２の形成方法は特に制限されず、
慣用の方法で、例えば、スパッタリング法等により成膜
して、フォトリソグラフィ法によりストライプ状に加工
形成することができ、抵抗加熱法等により形成する。ま
た、下部電極２は、ラインエッヂがテーパー形状となる
よう形成することが好ましい。

【００１８】有機ＥＬ媒体層４は、発光層の単一層、正
孔輸送層および発光層の２層構造、または、正孔輸送
層、発光層および電子輸送層の３層構造等の種々の構成
とすることができる。また、有機ＥＬ媒体層４の材料と
しては、例えば、銅フタロシアニン、Ｎ，Ｎ’−ジフェ
ニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３メチルフェニル）−１，１’
−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、トリス
（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ₃）等を挙
げることができる。

【００１９】また、上部電極５は、例えば、Ａｌ−Ｌｉ
合金などを用いて有機ＥＬ媒体層４と同様に抵抗加熱法
等により形成することができ、本発明においては、上部
電極５を成膜した後、例えば、Ｏ₃（オゾン）雰囲気に
暴露するなどの酸化プロセスを施すことにより、上部電
極５の表面を酸化して、酸化膜３を形成する。オゾン
は、例えば、大気中のコロナ放電等により発生させるこ
とができる。尚、本発明における酸化方法等はこれらに
は限定されない。

【００２０】上部電極５上に酸化膜３を形成した後、上
方からのレーザー光の照射により、レーザー加工部６に
おいて、酸化膜３、上部電極層５および有機ＥＬ媒体層
４を蒸発除去して上部電極５同士を分離し、所定の形状
にパターニングする。酸化膜３がレーザー加工部６に設
けられていることにより、金属電極表面の反射率が低下
するため、一定の低強度レーザー光による一様な加工が
可能となり、歩留りよく上部電極の加工を行うことが可
能となる。

【００２１】レーザー加工は、エキシマレーザー（Ａｒ
Ｆ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ）や、ＹＡＧレーザー（ＳＨＧ、
ＴＨＧ、ＦＨＧ含む）等を用いて行うことができ、レー
ザー光をレンズにより数十〜数百μｍに絞って走査した
り、面光源として用い、加工部のみを透過するようなマ
スクを用いて基板に対し照射する。尚、レーザー光の強
度は、下部電極２を傷つけることがないよう、適切に調
整する必要がある。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に
説明する。最初に、ガラス製の透明基板１上に、ＩＴＯ
からなる透明電極材料をスパッタリング法にて成膜し、
フォトリソグラフィ法によりストライプ状に加工して、
透明な下部電極２を形成した。下部電極２は、膜厚約１
００ｎｍ、線幅９０μｍ、ギャップ２０μｍとした。

【００２３】次に、下部電極２上に、有機ＥＬ媒体層４
および上部電極５を、抵抗加熱法により順次真空蒸着し
た。有機ＥＬ媒体層４の蒸着は、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル
−Ｎ，Ｎ’−ビス（３メチルフェニル）−１，１’−ビ
フェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）からなる有機
正孔輸送層４ａと、トリス（８−キノリノール）アルミ
ニウム（Ａｌｑ₃）からなる発光層４ｂとを、夫々膜厚
約５０ｎｍにて順次成膜することにより行った。さら
に、上部電極５としてのＡｌ−Ｌｉ合金を膜厚約１００
ｎｍとなるように成膜した。

【００２４】次に、上部電極５の表面を酸化するため
に、大気中のコロナ放電によって発生させた濃度約１％
のＯ₃中に１分間放置して、上部電極５の表面を酸化さ
せた。

【００２５】次に、レーザー加工部６に対し上方よりレ
ーザー光を照射して、レーザー加工部６における酸化膜
３、上部電極５および有機ＥＬ媒体層４を蒸発除去し、
上部電極５同士を分離した。このようにして、画素領域
に対応する複数の画素が形成された有機薄膜発光素子を
得ることができた。

【００２６】尚、レーザー加工には、住友重機械工業
製、ＥＸ−７００シリーズ エキシマレーザー加工装置
（ＫｒＦレーザー：Ｌｕｍｏｎｉｃｓ社製、ＰＭ−８４
８Ｋ型レーザー発振器）を使用した。マスクとレンズを
用い、レーザー光を線幅２０μｍに絞って走査すること
により、レーザー出力１００ｍＪ／ｐｕｌｓｅ〜４５０
ｍＪ／ｐｕｌｓｅの範囲で、良好に上部電極等を加工す
ることができた。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、上部電極表面の、少なくともレーザー加工部分を酸
化させて酸化膜を形成することにより、金属電極表面の
反射率を低下させて、上部電極を一定のより低いレーザ
ー光強度により一様に加工することが可能であり、容易
に、かつ、歩留り良く作製することのできる有機薄膜発
光ディスプレイを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例の有機薄膜発光ディスプレイを示
す切欠部分斜視図である。

【図２】有機エレクトロルミネッセンス素子を示す部分
断面図である。

【図３】一般的な有機薄膜発光ディスプレイの構成を示
す切欠斜視図である。

【図４】従来の有機薄膜発光ディスプレイを示す部分斜
視図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 下部電極 ３ 酸化膜 ４ 有機ＥＬ媒体層 ４ａ 正孔輸送層 ４ｂ 発光層 ４ｃ 電子輸送層 ５ 上部電極 ６ レーザー加工部 ７ 画素領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板上に形成された下部電極
   と、該下部電極上に設けられた、少なくとも発光層を含
   む有機エレクトロルミネッセンス媒体層と、該有機エレ
   クトロルミネッセンス媒体層上に形成された上部電極と
   を有し、該下部電極と、該有機エレクトロルミネッセン
   ス媒体層と、該上部電極との重なった部分を夫々発光画
   素とする有機薄膜発光ディスプレイであって、前記上部
   電極と前記有機エレクトロルミネッセンス媒体層とが、
   レーザー加工により所定の形状にパターニングされてな
   る有機薄膜発光ディスプレイにおいて、 前記上部電極の表面であって少なくとも前記レーザー加
   工部に、酸化膜が形成されていることを特徴とする有機
   薄膜発光ディスプレイ。