JP2002184585A - Organic electroluminescent element - Google Patents
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電界を印加するこ
とにより発光する物質のエレクトロルミネッセンス（以
下、ＥＬという）を利用した有機ＥＬ素子に関する。The present invention relates to an organic EL device utilizing electroluminescence (hereinafter referred to as EL) of a substance which emits light when an electric field is applied.
【０００２】[0002]
【従来の技術】有機ＥＬ素子は、強い蛍光を発するアン
トラセン等の単結晶において、キャリア注入によるＥＬ
発光現象の発見から研究が始まった。今では、エリアカ
ラーの車載オーディオ用表示パネルが実用化され、フル
カラーを用いた携帯端末機器やパーソナルコンピュータ
のディスプレイ等に応用展開が図られている。2. Description of the Related Art An organic EL device is a single crystal, such as anthracene, which emits strong fluorescence, and is formed by injecting an EL by carrier injection.
Research began with the discovery of the luminescence phenomenon. At present, an area-color in-vehicle audio display panel has been put to practical use, and is being applied to a full-color display of a portable terminal device or a personal computer.
【０００３】図５は、従来の有機ＥＬ素子を示す断面図
である。図５において、従来の有機ＥＬ素子１２は、透
明ガラス基板１３の表面にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉ
ｎ ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる陽極１４、有
機膜からなるホール輸送層１５、電子輸送性の発光層１
６、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜からなる陰極１７
を順次積層した構成を有する。FIG. 5 is a sectional view showing a conventional organic EL device. In FIG. 5, a conventional organic EL element 12 has a transparent glass substrate 13 on a surface of an ITO (indium titi).
An anode 14 made of a transparent conductive film such as an oxide, a hole transport layer 15 made of an organic film, and a light emitting layer 1 having an electron transport property.
6. Cathode 17 made of metal film such as aluminum (Al)
Are sequentially laminated.
【０００４】ホール輸送層１５としては、例えば、アリ
ールジアミン化合物が、また、発光層１４としては、例
えば、トリス（８−キノール）アルミニウム有機金属錯
体（Ａｌｑ3）等が適用される。上記陽極１４と陰極１
７との間に電圧Ｅを印加すると、陽極１４からホールが
注入され、ホール輸送層１５によって輸送される。一
方、陰極１７からは電子が注入され、電子は電子輸送性
の発光層１６によって輸送される。そして、上記ホール
と電子はホール輸送層１５と発光層１６との界面に達
し、この界面近傍でホール及び電子が再結合する。この
とき、ホールと電子との結合エネルギーが発光層１６中
の発光色素分子へ移動し、色素分子を励起させる励起状
態から基底状態に戻る際に光に変換されて放出される。As the hole transport layer 15, for example, an aryldiamine compound is applied. As the light emitting layer 14, for example, a tris (8-quinol) aluminum organometallic complex (Alq 3 ) is applied. The anode 14 and the cathode 1
When a voltage E is applied between the positive electrode 7 and the positive electrode 7, holes are injected from the anode 14 and transported by the hole transport layer 15. On the other hand, electrons are injected from the cathode 17, and the electrons are transported by the light-emitting layer 16 having an electron transporting property. Then, the holes and electrons reach the interface between the hole transport layer 15 and the light emitting layer 16, and the holes and electrons recombine near this interface. At this time, the binding energy between holes and electrons moves to the luminescent dye molecules in the luminescent layer 16 and is converted to light and emitted when returning from the excited state that excites the dye molecules to the ground state.
【０００５】ここでは、発光層１６がＡｌｑ3であるた
め緑色の発光となる。こうして発生した光は、透明導電
膜からなる陽極１４、透明ガラス基板１３を通して外部
に取り出される。一方、表示エリアの各画素にスイッチ
ング用素子と駆動用素子を配置した構成のアクティブマ
トリクス型の有機ＥＬ素子が知られている。特に、特開
平１０−１８９２５２号公報に開示のアクティブマトリ
クス型有機ＥＬ素子は、スイッチング素子と駆動用素子
の上に有機ＥＬ層を形成した構成を有し、高開口率を特
徴としている。Here, since the light emitting layer 16 is made of Alq 3, it emits green light. The light thus generated is extracted outside through the anode 14 made of a transparent conductive film and the transparent glass substrate 13. On the other hand, an active matrix type organic EL element having a configuration in which a switching element and a driving element are arranged in each pixel in a display area is known. In particular, the active matrix type organic EL device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-189252 has a configuration in which an organic EL layer is formed on a switching device and a driving device, and is characterized by a high aperture ratio.
【０００６】図６は、特開平１０−１８９２５２号公報
に開示のアクティブマトリクス型有機ＥＬ素子の構造を
模式的に示した断面図である。図６に示す有機ＥＬ素子
は、基板２１上に複数の薄膜トランジスタ２２と、この
薄膜トランジスタ２２に対応して配設された複数の有機
ＥＬ層２３とを有し、薄膜トランジスタ２２と有機ＥＬ
層２３の下部電極２３１との間に、平坦化された層間絶
縁膜２４が配設され、かつ薄膜トランジスタ２２のドレ
イン端子と有機ＥＬ層２３の下部電極２３１とが、層間
絶縁膜２４に設けられたコンタクトホール２４１を介し
て電気的に接続されている。FIG. 6 is a sectional view schematically showing the structure of an active matrix type organic EL device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-189252. The organic EL device shown in FIG. 6 includes a plurality of thin film transistors 22 on a substrate 21 and a plurality of organic EL layers 23 provided corresponding to the thin film transistors 22.
A planarized interlayer insulating film 24 is provided between the lower electrode 231 of the layer 23 and the drain terminal of the thin film transistor 22 and the lower electrode 231 of the organic EL layer 23 are provided on the interlayer insulating film 24. They are electrically connected via a contact hole 241.
【０００７】この有機ＥＬ素子は、薄膜トランジスタ２
２上の凹凸を上記層間絶縁膜２４で平坦化しているため
に、薄膜トランジスタ２２上にも有機ＥＬ層２３を形成
することができ、それ故、高開口率な有機ＥＬ素子を提
供することができることを特徴としている。This organic EL element is a thin film transistor 2
2 is flattened by the interlayer insulating film 24, so that the organic EL layer 23 can be formed also on the thin film transistor 22, so that an organic EL element having a high aperture ratio can be provided. It is characterized by.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術は、有機ＥＬ層２３の下部電極２３１間の段差ｇ及
びコンタクトホール２４１に対応した下部電極２３１の
表面に発生する表面段差ｈの影響については何ら開示し
ていない。本発明者らが現実に経験したところによる
と、下部電極２３１間の段差ｇ及び下部電極２３１の表
面に発生した表面段差ｈ部分では、有機ＥＬ層２３に欠
陥が発生し、発光現象が弱くなったり、あるいは全く発
光しない、いわゆるダークスポットの問題を発生させ、
有機ＥＬ素子の製造歩留まりを悪くしていた。However, the above-mentioned prior art is concerned with the effect of the step g between the lower electrodes 231 of the organic EL layer 23 and the surface step h generated on the surface of the lower electrode 231 corresponding to the contact hole 241. Does not disclose anything. According to what the present inventors have actually experienced, at the step g between the lower electrodes 231 and the surface step h generated on the surface of the lower electrode 231, a defect occurs in the organic EL layer 23 and the light emission phenomenon becomes weak. Or cause a so-called dark spot problem that does not emit light at all,
The production yield of the organic EL device was deteriorated.
【０００９】本発明は、懸かる問題を解決するためにな
されたものであり、下部電極間の段差及びこの下部電極
表面の表面段差を最適化してダークスポットの発生率の
少ない有機エレクトロルミネッセンス素子を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and provides an organic electroluminescent device in which the step between lower electrodes and the surface step on the surface of the lower electrode are optimized to reduce the occurrence rate of dark spots. The purpose is to do.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明における第１の発
明は、基板上に所定の間隔を有して形成された複数の下
部電極と、有機ＥＬ層と、上部電極とを順次積層して構
成し、前記有機ＥＬ層で発光した光を前記上部電極より
取り出すようにした有機エレクトロルミネッセンス素子
であって、前記複数の下部電極上に生じた表面段差及び
前記下部電極間に生じた段差を共に１ｎｍ〜１５０ｎｍ
にしたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
素子を提供する。第２の発明は、前記基板は、半導体基
板であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクト
ロルミネッセンス素子を提供する。According to a first aspect of the present invention, a plurality of lower electrodes, an organic EL layer, and an upper electrode formed at predetermined intervals on a substrate are sequentially laminated. An organic electroluminescence device, comprising: a light-emitting element configured to extract light emitted from the organic EL layer from the upper electrode, wherein a surface step generated on the plurality of lower electrodes and a step generated between the lower electrodes are both reduced. 1 nm to 150 nm
An organic electroluminescent device characterized by the above-mentioned features. A second aspect of the present invention provides the organic electroluminescent device according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor substrate.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て図１乃至図４を用いて説明する。本発明の各実施形態
は、下部電極間に生じた段差Ｘ（以下、段差Ｘという）
及び下部電極上に生じた段差Ｙ（以下、表面段差Ｙとい
う）をダークスポットの発生率を極めて少なくするよう
に、共に１ｎｍ〜１５０ｎｍにしたものである。図１
は、本発明における有機ＥＬ素子の第１実施形態を示す
図である。図２は、各実施形態における段差とダークス
ポットの発生率の関係を示す図であり、（ａ）は、段差
Ｘとダークスポットの発生率との関係、（ｂ）は、表面
段差Ｙとダークスポットの発生率との関係を示す。図３
は、本発明における有機ＥＬ素子の第２実施形態を示す
図である。図４は、本発明における有機ＥＬ素子の第３
実施形態を示す図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Each embodiment of the present invention relates to a step X generated between lower electrodes (hereinafter referred to as a step X).
In addition, the step Y generated on the lower electrode (hereinafter, referred to as a surface step Y) is set to 1 nm to 150 nm so as to extremely reduce the occurrence rate of dark spots. FIG.
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of an organic EL device according to the present invention. 2A and 2B are diagrams showing the relationship between the step and the occurrence rate of dark spots in each embodiment, wherein FIG. 2A shows the relationship between the step X and the occurrence rate of dark spots, and FIG. The relationship with the incidence of spots is shown. FIG.
FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the organic EL device according to the present invention. FIG. 4 shows a third example of the organic EL device according to the present invention.
It is a figure showing an embodiment.
【００１２】まず、本発明の第１実施形態について図１
を用いて説明する。本発明の第１実施形態における有機
ＥＬ素子１は、単結晶シリコン等からなる基板２上に図
示しない複数の駆動用トランジスタからなる薄膜トラン
ジスタ層３と、コンタクトホール４を有したＳｉＯ2等
からなる層間絶縁層５と、このコンタクトホール４と連
通し、所定のピッチで形成された開口部６Ａを有した画
素間絶縁層６と、この開口部６Ａ中に形成され、コンタ
クトホール４中に埋め込まれたＡｌ等の金属を介して薄
膜トランジスタ３と電気的に接続された複数の下部電極
７と、薄膜トランジスタ層３によって選択的に駆動され
る有機ＥＬ層８と、上部電極９とを順次積層した構成を
なしている。First, FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. The organic EL element 1 according to the first embodiment of the present invention includes a thin film transistor layer 3 including a plurality of driving transistors (not shown) on a substrate 2 formed of single crystal silicon or the like, and an interlayer made of SiO 2 or the like having a contact hole 4. An insulating layer 5, an inter-pixel insulating layer 6 having openings 6A formed at a predetermined pitch and communicating with the contact holes 4, and formed in the openings 6A and embedded in the contact holes 4; A plurality of lower electrodes 7 electrically connected to the thin film transistor 3 via a metal such as Al, an organic EL layer 8 selectively driven by the thin film transistor layer 3, and an upper electrode 9 are sequentially laminated. ing.
【００１３】下部電極７は、Ａｌ等からなる反射電極層
７１と、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明電極層７２
とが層間絶縁層５上に順次積層されている。この時、下
部電極７間の幅は０．７μｍである。反射電極層７１
は、有機ＥＬ層８で発光した光を反射して、光の取り出
し効率を高める作用をするものである。また、複数の下
部電極７間には、段差Ｘが、下部電極７上には、コンタ
クトホール７の対応位置に表面段差Ｙが生じているが、
段差Ｘ及び表面段差Ｙは共に１ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲
にある。なお、段差Ｘは、下部電極７の表面と画素間絶
縁層６の表面との差である。ここで、下部電極７の表面
とは、透明電極層７２の表面となる。The lower electrode 7 comprises a reflective electrode layer 71 made of Al or the like and a transparent electrode layer 72 made of a transparent conductive film such as ITO.
Are sequentially laminated on the interlayer insulating layer 5. At this time, the width between the lower electrodes 7 is 0.7 μm. Reflective electrode layer 71
Functions to reflect light emitted from the organic EL layer 8 and increase the light extraction efficiency. A step X is formed between the plurality of lower electrodes 7, and a surface step Y is formed on the lower electrode 7 at a position corresponding to the contact hole 7.
The step X and the surface step Y are both in the range of 1 nm to 150 nm. The step X is the difference between the surface of the lower electrode 7 and the surface of the inter-pixel insulating layer 6. Here, the surface of the lower electrode 7 is the surface of the transparent electrode layer 72.
【００１４】有機ＥＬ層８は、図示しないα―ＮＰＤ
（４，４‘−ビス［Ｎ―（１−ナフチル）−Ｎ―フェニ
ルアミノ］ビフェニル）からなるホール輸送層、Ａｌｑ
2からなる電子輸送性発光層、ＬｉＦからなるバッファ
層を順次積層したものである。なお、この有機ＥＬ素子
１は、下部電極７単位で単位画素を形成している。この
有機ＥＬ素子１は、下部電極７を陽極とし、上部電極９
を陰極として駆動して、上部電極９側から光を取り出す
ものである。このため、上部電極９の材料としては、光
が透過することができるように薄膜化した仕事関数の低
い金属膜が選択される。The organic EL layer 8 is formed of an α-NPD (not shown).
A hole transport layer composed of (4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl), Alq
This is a layer in which an electron transporting light emitting layer made of No. 2 and a buffer layer made of LiF are sequentially laminated. In the organic EL element 1, a unit pixel is formed by seven lower electrodes. The organic EL element 1 has a lower electrode 7 as an anode and an upper electrode 9
Is driven as a cathode to extract light from the upper electrode 9 side. For this reason, as the material of the upper electrode 9, a metal film having a low work function and thinned so that light can be transmitted is selected.
【００１５】次に、有機ＥＬ素子１の製造方法について
説明する。Ｓｉ単結晶の基板２上にスイッチング用と駆
動用の２種類のＰＭＯＳトランジスタからなる薄膜トラ
ンジスタ３を形成して、これらのＰＭＯＳトランジスタ
をＸＹマトリクス状に配置された図示しない走査電極線
及び信号電極線に接続する。薄膜トランジスタ３上に層
間絶縁膜５を形成した後、この層間絶縁膜５に薄膜トラ
ンジスタ３を構成する駆動用トランジスタのソースと連
通するコンタクトホール４を形成する。層間絶縁層５上
にＡｌをリフロースパッタすることにより形成した後、
このＡｌを厚さ２０ｎｍになるまで平坦化研磨して、こ
のＡｌをコンタクトホール４中に埋め込む。Next, a method of manufacturing the organic EL device 1 will be described. A thin film transistor 3 composed of two types of PMOS transistors for switching and driving is formed on a substrate 2 of Si single crystal, and these PMOS transistors are connected to scanning electrode lines and signal electrode lines (not shown) arranged in an XY matrix. Connecting. After the interlayer insulating film 5 is formed on the thin film transistor 3, a contact hole 4 communicating with the source of the driving transistor constituting the thin film transistor 3 is formed in the interlayer insulating film 5. After forming Al on the interlayer insulating layer 5 by reflow sputtering,
This Al is flattened and polished to a thickness of 20 nm, and this Al is embedded in the contact hole 4.
【００１６】次に、フォトリソグラフィ技術及びエッチ
ング技術を用いて、コンタクトホール４の対応位置に、
厚さ２００ｎｍ、１３μｍ×１３μｍ角のＡｌからなる
複数の反射電極層７１を形成する。こうして、コンタク
トホール４中に埋め込まれたＡｌを介して、複数の反射
電極層７１を上記した駆動用トランジスタのソースと電
気的に接続する。Next, using a photolithography technique and an etching technique,
A plurality of reflective electrode layers 71 made of Al having a thickness of 200 nm and a size of 13 μm × 13 μm square are formed. In this way, the plurality of reflective electrode layers 71 are electrically connected to the source of the driving transistor via the Al embedded in the contact hole 4.
【００１７】この際、Ａｌは、層間絶縁層５上のみなら
ずコンタクトホール４中にも形成されるため、反射電極
層７１上のコンタクトホール４に対応した部分が窪む。
さらに、ＣＶＤ法により、層間絶縁層５及び反射電極層
７１上に厚さ２５０ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、反射
電極層７１が露出するまで、ＣＭＰ（ケミカル・メカニ
カル・ポリッシング）とＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）によるエッチバック法によってＳｉＯ2の画素間絶
縁層６を形成して、その平坦化を行う。At this time, since Al is formed not only on the interlayer insulating layer 5 but also in the contact hole 4, a portion corresponding to the contact hole 4 on the reflective electrode layer 71 is depressed.
Further, after a 250 nm thick SiO 2 is formed on the interlayer insulating layer 5 and the reflective electrode layer 71 by the CVD method, CMP (chemical mechanical polishing) and RIE (reactivity) are performed until the reflective electrode layer 71 is exposed. An inter-pixel insulating layer 6 of SiO 2 is formed by an etch-back method using ion etching), and is planarized.
【００１８】この時、画素間絶縁層６と反射電極層７１
との間には僅かな段差を生じる。このような段差を生じ
るのは、ＳｉＯ2のエッチングレートが、Ａｌよりも若
干速いので、画素間絶縁層６が反射電極層７１よりも余
分にエッチングされるからである。At this time, the inter-pixel insulating layer 6 and the reflective electrode layer 71
And a slight step is generated between them. Such a step is generated because the etching rate of SiO 2 is slightly higher than that of Al, so that the inter-pixel insulating layer 6 is etched more than the reflective electrode layer 71.
【００１９】次に、スパッタ法により、画素間絶縁層６
及び反射電極層７１上にＩＴＯ膜を形成し、フォトリソ
グラフィ技術により、反射電極層７１上のＩＴＯ膜を残
して除去し、透明電極層７２を形成する。このため、透
明電極層７２の表面と画素間絶縁層６の表面との間に段
差Ｘを生じる。言い換えると、反射電極層７１と透明電
極層７２とで下部電極７を構成するので、段差Ｘは、下
部電極７の表面と画素間絶縁層６の表面との差になる。
また、透明電極層７２は、反射電極層７１と相似形とな
るため、反射電極層７１上に形成された窪み位置に対応
した表面段差Ｙが、透明電極層７２表面にも生じること
になる。Next, the inter-pixel insulating layer 6 is formed by sputtering.
Then, an ITO film is formed on the reflective electrode layer 71, and the ITO film on the reflective electrode layer 71 is removed by a photolithography technique, thereby forming a transparent electrode layer 72. Therefore, a step X occurs between the surface of the transparent electrode layer 72 and the surface of the inter-pixel insulating layer 6. In other words, since the lower electrode 7 is constituted by the reflective electrode layer 71 and the transparent electrode layer 72, the step X is the difference between the surface of the lower electrode 7 and the surface of the inter-pixel insulating layer 6.
In addition, since the transparent electrode layer 72 has a similar shape to the reflective electrode layer 71, a surface step Y corresponding to the position of the depression formed on the reflective electrode layer 71 also occurs on the surface of the transparent electrode layer 72.
【００２０】さらに、透明電極層７２及び画素間絶縁層
６上に、厚さ５０ｎｍのα―ＮＰＤからなるホール輸送
層、厚さ５０ｎｍのＡｌｑ3からなる電子輸送性発光
層、厚さ１ｎｍのＬｉＦからなる絶縁性のバッファ層を
順次積層して有機ＥＬ層８を作製し、この有機ＥＬ層８
上に厚さ１５ｎｍのＡｌからなる上部電極９を形成す
る。こうして、図１に示す有機ＥＬ素子１を作製するこ
とができる。Further, on the transparent electrode layer 72 and the inter-pixel insulating layer 6, a hole transport layer made of α-NPD having a thickness of 50 nm, an electron transporting light emitting layer made of Alq 3 having a thickness of 50 nm, and a 1 nm thick LiF An organic EL layer 8 is formed by sequentially laminating an insulating buffer layer made of
An upper electrode 9 made of Al having a thickness of 15 nm is formed thereon. Thus, the organic EL device 1 shown in FIG. 1 can be manufactured.
【００２１】次に、段差Ｘ及び表面段差Ｙが上記した１
ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内にあるべき根拠について説明
する。発明者らは、段差Ｘ及び表面段差Ｙを意図的に形
成した試験サンプルを作製して、ダークスポットの発生
率との関係について調べた。ダークスポットの発生率と
は、作製した各有機ＥＬ素子の各試験サンプルの全画素
数に対するダークスポットの発生割合である。ダークス
ポットの発生率は、下部電極７と上部電極９との間に所
定の電圧を印加して、顕微鏡下で段差Ｘ及び表面段差Ｙ
におけるダークスポット数を観測することによって行っ
た。各試験サンプルは、段差Ｘを５０ｎｍ、８０ｎｍ、
１３０ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２２０ｎｍと変
化させ、また表面段差Ｙを２５ｎｍ、４０ｎｍ、８０ｎ
ｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍと変化させて作製した。Next, the step X and the surface step Y are equal to the above-mentioned 1
The grounds that should be within the range of nm to 150 nm will be described. The inventors prepared a test sample in which the step X and the surface step Y were intentionally formed, and examined the relationship with the occurrence rate of dark spots. The occurrence rate of dark spots is the occurrence rate of dark spots with respect to the total number of pixels of each test sample of each manufactured organic EL element. The occurrence rate of the dark spot is determined by applying a predetermined voltage between the lower electrode 7 and the upper electrode 9 to obtain a step X and a surface step Y under a microscope.
This was done by observing the number of dark spots at. Each test sample has a step X of 50 nm, 80 nm,
130 nm, 150 nm, 200 nm, and 220 nm, and the surface step Y was 25 nm, 40 nm, and 80 n.
m, 100 nm, and 200 nm.
【００２２】その結果を図２に示す。図２（ａ）に示す
ように、段差Ｘが１５０ｎｍを超えると急激にダークス
ポットの発生率が増加し、段差Ｘが２００ｎｍ以上で
は、その発生率は５０％以上であった。一方、段差Ｘが
１５０ｎｍ以下では、ダークスポットの発生率は９％以
下と極めて少なかった。また、図２（ｂ）に示すよう
に、表面段差Ｙが１５０ｎｍを超えると急激にダークス
ポットの発生率が増加し、表面段差Ｙが２００ｎｍの
時、その発生率は５０％に達した。一方、表面段差Ｙが
１５０ｎｍ以下では、ダークスポットの発生率は９％以
下と極めて少なかった。FIG. 2 shows the results. As shown in FIG. 2A, when the step X exceeds 150 nm, the occurrence rate of dark spots sharply increases, and when the step X is 200 nm or more, the occurrence rate is 50% or more. On the other hand, when the step X was 150 nm or less, the occurrence rate of dark spots was extremely low at 9% or less. Further, as shown in FIG. 2B, when the surface step Y exceeded 150 nm, the occurrence rate of dark spots sharply increased, and when the surface step Y was 200 nm, the occurrence rate reached 50%. On the other hand, when the surface step Y was 150 nm or less, the occurrence rate of dark spots was extremely low at 9% or less.
【００２３】以上のように、段差Ｘ及び表面段差Ｙで発
生するダークスポットの欠陥を抑制するためには、段差
Ｘ及び表面段差Ｙを小さくすればよいことがわかるが、
ダークスポットの発生率が１０％以下の場合を良品とす
るならば、段差Ｘ及び表面段差Ｙは約１５０ｎｍ以下に
抑える必要があることがわかる。段差Ｘ及び表面段差Ｙ
は、理想的には０とすることが望ましい。しかし、現実
的には、１ｎｍ程度の表面粗さに相当する段差が生じる
ことは避けられない。As described above, in order to suppress the dark spot defect generated by the step X and the surface step Y, it is understood that the step X and the surface step Y may be reduced.
It can be seen that if a dark spot generation rate of 10% or less is regarded as a non-defective product, the step X and the surface step Y need to be suppressed to about 150 nm or less. Step X and surface step Y
Is ideally set to 0. However, in reality, a step corresponding to a surface roughness of about 1 nm cannot be avoided.
【００２４】そこで、段差Ｘ及び表面段差Ｙをそれぞれ
１ｎｍ〜１５０ｎｍにすれば、ダークスポットの発生率
を極めて少なくすることができる。このように、本発明
の第１実施形態によれば、段差Ｘ及び表面段差Ｙを共に
１ｎｍ〜１５０ｎｍにしたので、良好な品質の有機ＥＬ
素子１を安定して得ることができる。Therefore, when the step X and the surface step Y are each set to 1 nm to 150 nm, the occurrence rate of dark spots can be extremely reduced. As described above, according to the first embodiment of the present invention, since both the step X and the surface step Y are set to 1 nm to 150 nm, the organic EL of good quality.
The element 1 can be obtained stably.
【００２５】次に、本発明の第２実施形態について図３
を用いて説明する。本発明の第１実施形態と同一構成に
は同一符号を付し、その説明を省略する。図３に示すよ
うに、本発明の第２実施形態における有機ＥＬ素子１０
は、本発明の第１実施形態の有機ＥＬ素子１において、
下部電極７をＩＴＯ等の透明導電膜よりなる透明電極層
７２の一層のみとしたものであり、これ以外の構成は、
同一である。この場合、下部電極７を陽極として、上部
電極９を陰極として用いて駆動する。なお、段差Ｘ及び
表面段差Ｙは、共に１ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にある。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 3, the organic EL device 10 according to the second embodiment of the present invention
Is the organic EL device 1 according to the first embodiment of the present invention,
The lower electrode 7 has only one transparent electrode layer 72 made of a transparent conductive film such as ITO.
Are identical. In this case, driving is performed using the lower electrode 7 as an anode and the upper electrode 9 as a cathode. The step X and the surface step Y are both in the range of 1 nm to 150 nm.
【００２６】本発明の第２実施形態における有機ＥＬ素
子１０の製造方法は、本発明の第１実施形態における有
機ＥＬ素子１の製造方法において、下部電極７の透明電
極層７１を形成しない以外は、同様である。本発明の第
２実施形態においても、前述と同様にして、段差Ｘ及び
表面段差Ｙを意図的に形成した試験サンプルを作製し
て、ダークスポットの発生率との関係について調べた。
この際、各試験サンプルは、段差Ｘを５０ｎｍ、８０ｎ
ｍ、１３０ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍと変化させ、
また表面段差Ｙを２５ｎｍ、４０ｎｍ、８０ｎｍ、１０
０ｎｍ、２００ｎｍと変化させて作製した。The method of manufacturing the organic EL device 10 according to the second embodiment of the present invention is the same as the method of manufacturing the organic EL device 1 according to the first embodiment of the present invention except that the transparent electrode layer 71 of the lower electrode 7 is not formed. And so on. In the second embodiment of the present invention as well, a test sample in which the step X and the surface step Y were intentionally formed was prepared in the same manner as described above, and the relationship with the occurrence rate of dark spots was examined.
At this time, each test sample had a step X of 50 nm and 80 n.
m, 130 nm, 150 nm, 200 nm,
Further, the surface step Y is set to 25 nm, 40 nm, 80 nm, 10
It was prepared by changing to 0 nm and 200 nm.
【００２７】その結果、段差Ｘが２２０ｎｍの場合を除
き、図２に示す結果と同様の結果が得られた。このよう
に、本発明の第２実施形態によれば、本発明の第１実施
形態と同様に段差Ｘ及び表面段差Ｙを共に１ｎｍ〜１５
０ｎｍにしたので、良好な品質の有機ＥＬ素子１０を安
定して得ることができる。As a result, a result similar to the result shown in FIG. 2 was obtained except that the step X was 220 nm. As described above, according to the second embodiment of the present invention, similarly to the first embodiment of the present invention, both the step X and the surface step Y are 1 nm to 15 nm.
Since the thickness is set to 0 nm, the organic EL element 10 of good quality can be stably obtained.
【００２８】次に、本発明の第３実施形態について図４
を用いて説明する。本発明の第２実施形態と同一構成に
は同一符号を付し、その説明を省略する。図４に示すよ
うに、本発明の第３実施形態における有機ＥＬ素子１１
は、本発明の第２実施形態の有機ＥＬ素子１０におい
て、画素間絶縁層６を除去したものであり、これ以外の
構成は、同一である。この場合、段差Ｘは、層間絶縁層
５表面から下部電極７表面までの高さとなる。言い換え
ると、段差Ｘは、層間絶縁層５表面から透明電極層７２
の表面までの高さとなる。この場合、本発明の第２実施
形態と同様に、下部電極７を陽極として、上部電極９を
陰極として用いて駆動する。なお、段差Ｘ及び表面段差
Ｙは、共に１ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にある。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. The same components as those of the second embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 4, the organic EL element 11 according to the third embodiment of the present invention
Is the same as the organic EL element 10 of the second embodiment of the present invention except that the inter-pixel insulating layer 6 is removed. In this case, the step X has a height from the surface of the interlayer insulating layer 5 to the surface of the lower electrode 7. In other words, the step X is formed between the surface of the interlayer insulating layer 5 and the transparent electrode layer 72.
Height up to the surface. In this case, similarly to the second embodiment of the present invention, driving is performed using the lower electrode 7 as an anode and the upper electrode 9 as a cathode. The step X and the surface step Y are both in the range of 1 nm to 150 nm.
【００２９】本発明の第３実施形態における有機ＥＬ素
子１１の製造方法は、本発明の第２実施形態における有
機ＥＬ素子１０の製造方法において、画素間絶縁層６を
形成しない以外は、同様である。本発明の第３実施形態
においても、本発明の第２実施形態で用いたと同一条件
で、段差Ｘ及び表面段差Ｙを意図的に形成した試験サン
プルを作製して、ダークスポットの発生率との関係につ
いて調べた。The method of manufacturing the organic EL element 11 according to the third embodiment of the present invention is the same as the method of manufacturing the organic EL element 10 according to the second embodiment of the present invention except that the inter-pixel insulating layer 6 is not formed. is there. Also in the third embodiment of the present invention, under the same conditions as those used in the second embodiment of the present invention, a test sample in which the step X and the surface step Y are intentionally formed is produced, and the test sample is formed with a dark spot generation rate. The relationship was examined.
【００３０】この場合、段差Ｘは、層間絶縁層５表面か
ら下部電極７の透明電極層７２表面までの高さであるの
で、言い換えると、透明電極層７２の厚さとなる。この
ため、段差Ｘを意図的に形成した試験サンプルとして
は、透明電極層７２の厚さを変化させて作製した。その
結果、本発明の第２実施形態と同様な結果が得られた。
このように、本発明の第３実施形態も本発明の第２実施
形態と同様に、段差Ｘ及び表面段差Ｙを共に１ｎｍ〜１
５０ｎｍにしたので、良好な品質の有機ＥＬ素子１１を
安定して得ることができる。In this case, the step X is the height from the surface of the interlayer insulating layer 5 to the surface of the transparent electrode layer 72 of the lower electrode 7, that is, the thickness of the transparent electrode layer 72. Therefore, a test sample in which the step X was intentionally formed was manufactured by changing the thickness of the transparent electrode layer 72. As a result, a result similar to that of the second embodiment of the present invention was obtained.
As described above, in the third embodiment of the present invention, similarly to the second embodiment of the present invention, the step X and the surface step Y are both 1 nm to 1 nm.
Since the thickness is set to 50 nm, the organic EL element 11 of good quality can be stably obtained.
【００３１】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。本発明の第３実施形態と同一構成には同一符号を
付し、その説明を省略する。本発明の第４実施形態にお
ける有機ＥＬ素子は、本発明の第３実施形態の有機ＥＬ
素子１１において、有機ＥＬ層８が厚さ１ｎｍのＬｉＦ
からなる絶縁性のバッファ層と、厚さ２０ｎｍのＡｌｑ
3からなる電子輸送層、ＢＣＰ（バソキュプロフィン）
からなるホールブロック層、厚さ２０ｎｍのＡｌｑ3か
らなる電子輸送性発光層、厚さ５０ｎｍのα―ＮＰＤか
らなるホール輸送層を順次形成されたものであり、ま
た、この有機ＥＬ層８上に厚さ１．５ｎｍのＬｉＦ及び
厚さ２ｎｍのＣｕ2Ｓからなる保護膜が形成されたもの
である。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The same components as those of the third embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The organic EL device according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the organic EL device according to the third embodiment of the present invention.
In the element 11, the organic EL layer 8 is made of LiF having a thickness of 1 nm.
Buffer layer made of Alq and a 20 nm thick Alq
Electron transport layer consisting of 3 , BCP (Bassocuprofin)
, A hole transport layer made of Alq 3 having a thickness of 20 nm, and a hole transport layer made of α-NPD having a thickness of 50 nm. A protective film made of LiF having a thickness of 1.5 nm and Cu 2 S having a thickness of 2 nm was formed.
【００３２】更に、上部電極９の材料をＡｌに代えて、
ＩＢＳ（イオンビームスパッタ）法により形成された厚
さ８０ｎｍのＩＺＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ=９０：１０ｗ
ｔ％）にしたものである。これ以外は本発明の第３実施
形態と同一構成である。この場合は、第２及び第３実施
形態とは逆に、下部電極７を陰極として、上部電極９を
陽極として用いて駆動する。上記した保護膜は、上部電
極９を形成する際のイオンプラズマによる熱や高エネル
ギー粒子の衝突により有機ＥＬ層８のダメージを防止す
るために形成するものである。なお、本発明の第４実施
形態においても、段差Ｘ及び表面段差Ｙは、共に１ｎｍ
〜１５０ｎｍの範囲内にある。Further, the material of the upper electrode 9 is changed to Al,
80 nm thick IZO (In 2 O 3 -ZnO = 90: 10 w) formed by IBS (ion beam sputtering)
t%). Except for this, the configuration is the same as that of the third embodiment of the present invention. In this case, contrary to the second and third embodiments, driving is performed using the lower electrode 7 as a cathode and the upper electrode 9 as an anode. The above-mentioned protective film is formed in order to prevent damage to the organic EL layer 8 due to collision of heat or high energy particles by ion plasma when forming the upper electrode 9. In the fourth embodiment of the present invention, the step X and the surface step Y are both 1 nm.
It is in the range of １５０150 nm.
【００３３】本発明の第４実施形態における有機ＥＬ素
子の製造方法は、本発明の第３実施形態における有機Ｅ
Ｌ素子１１において、有機ＥＬ層８中にホールブロック
層を含み、この有機ＥＬ層８上に保護層を形成するよう
にしたこと以外は同様である。本発明の第４実施形態に
おいても、本発明の第２及び第３実施形態で用いたと同
一条件で、段差Ｘ及び表面段差Ｙを意図的に形成したサ
ンプルを作製して、ダークスポットの発生率との関係に
ついて調べた。The manufacturing method of the organic EL device according to the fourth embodiment of the present invention is the same as that of the organic EL device according to the third embodiment of the present invention.
The same applies to the L element 11 except that a hole blocking layer is included in the organic EL layer 8 and a protective layer is formed on the organic EL layer 8. Also in the fourth embodiment of the present invention, a sample on which the step X and the surface step Y are intentionally formed is manufactured under the same conditions as those used in the second and third embodiments of the present invention, and the occurrence rate of dark spots is I examined the relationship with
【００３４】その結果、本発明の第２及び第３施形態と
同様な結果が得られた。このように、本発明の第４施形
態も本発明の第２及び第３実施形態と同様に、段差Ｘ及
び表面段差Ｙを共に１ｎｍ〜１５０ｎｍにしたので、良
好な品質の有機ＥＬ素子を安定して得ることができる。
以上のように、本発明の第１乃至第４実施形態によれ
ば、段差Ｘ及び表面段差Ｙを共に１ｎｍ〜１５０ｎｍに
したので、ダークスポットの発生率が極めて少ない良好
な品質の有機ＥＬ素子を得ることができる。As a result, the same result as in the second and third embodiments of the present invention was obtained. As described above, in the fourth embodiment of the present invention, similarly to the second and third embodiments of the present invention, the step X and the surface step Y are both set to 1 nm to 150 nm, so that the organic EL device of good quality can be stably provided. Can be obtained.
As described above, according to the first to fourth embodiments of the present invention, since both the step X and the surface step Y are set to 1 nm to 150 nm, a good quality organic EL element with a very low occurrence rate of dark spots can be obtained. Obtainable.
【００３５】なお、段差Ｙは、コンタクトホール４に対
応して形成されたものであるが、下部電極７表面に形成
された段差であれば、これに限定されない。また、有機
ＥＬ素子の構成材料は上記実施形態に限定されるもので
はない。例えば、反射電極層７１は低抵抗のモリブデン
（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａ
ｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）等の金属やこれらの
合金であってもよい。Although the step Y is formed corresponding to the contact hole 4, the step Y is not limited to this as long as the step Y is formed on the surface of the lower electrode 7. Further, the constituent materials of the organic EL element are not limited to the above embodiment. For example, the reflective electrode layer 71 is made of low-resistance molybdenum (Mo), tungsten (W), gold (Au), silver (A
g), metals such as copper (Cu) and titanium (Ti) and alloys thereof.
【００３６】下部電極７及び上部電極９を陰極に用いた
場合、この陰極は電子輸送層に電子を注入する作用をす
るものなので、これらの電極材料としては、仕事関数の
小さな銀、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、マグネシウム
（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）等の金属やこれらの合金で
あってもよい。また、前記した電子輸送層にはペリレン
誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体等が適用
できる。前記したホール輸送層には自アミン誘導体、ベ
ンジジン誘導体、スチルアミン誘導体、トリフェニルメ
タン誘導体、ヒドラゾン誘導体等を用いることができ
る。When the lower electrode 7 and the upper electrode 9 are used as cathodes, these cathodes have a function of injecting electrons into the electron transport layer. Therefore, these electrode materials include silver and tin (Sn) having a small work function. ), Lead (Pb), magnesium (Mg), manganese (Mn) and the like, and alloys thereof. Further, a perylene derivative, a bisstyryl derivative, a pyrazine derivative, or the like can be applied to the above-described electron transport layer. For the above-described hole transport layer, a self-amine derivative, a benzidine derivative, a stilamine derivative, a triphenylmethane derivative, a hydrazone derivative, or the like can be used.
【００３７】陽極として使用する透明導電膜はホール輸
送層にホールを注入するものであればよく、実施例で示
したＩＺＯ、ＩＴＯに限定されず、二酸化スズ（ＳｎＯ
2）、二酸化スズ−アンチモン混合物（ＳｎＯ2+Ｓ
ｂ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛−アルミ
ニウム混合物（ＺｎＯ+Ａｌ）やこれらに微量の添加物
を含んだもの、ニッケル（Ｎｉ）、金、白金（Ｐｔ）等
の金属を極薄く成膜したもの、あるいはこれらに微量の
添加物が入ったもの、または混合物でもよい。The transparent conductive film used as the anode only needs to be capable of injecting holes into the hole transport layer, and is not limited to IZO and ITO shown in the embodiments.
2 ), tin dioxide-antimony mixture (SnO 2 + S
b), indium oxide (In 2 O 3 ), zinc oxide-aluminum mixture (ZnO + Al) or those containing a small amount of additives, and metals such as nickel (Ni), gold, platinum (Pt). It may be a thin film, a thin film containing a small amount of an additive, or a mixture thereof.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、前記複数
の下部電極上に生じた表面段差及び前記下部電極間に生
じた段差を共に１ｎｍ〜１５０ｎｍにしたので、ダーク
スポットの発生率が極めて少ない良好な品質の有機エレ
クトロルミネッセンス素子が得られる。As described above, according to the present invention, since the surface step formed on the plurality of lower electrodes and the step formed between the lower electrodes are both 1 nm to 150 nm, the occurrence rate of dark spots is reduced. Very few good quality organic electroluminescent devices are obtained.
【図１】本発明における有機ＥＬ素子の第１実施形態を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an organic EL device according to the present invention.
【図２】各実施形態における段差とダークスポットの発
生率の関係を示す図であり、（ａ）は段差Ｘとダークス
ポットの発生率との関係、（ｂ）は表面段差Ｙとダーク
スポットの発生率との関係を示す。2A and 2B are diagrams showing a relationship between a step and a dark spot occurrence rate in each embodiment, wherein FIG. 2A shows a relationship between a step X and a dark spot occurrence rate, and FIG. 2B shows a relationship between a surface step Y and a dark spot; The relationship with the incidence is shown.
【図３】本発明における有機ＥＬ素子の第２実施形態を
示す図である。FIG. 3 is a view showing a second embodiment of the organic EL device according to the present invention.
【図４】本発明における有機ＥＬ素子の第３実施形態を
示す図である。FIG. 4 is a view showing a third embodiment of the organic EL device according to the present invention.
【図５】従来の有機ＥＬ素子を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a conventional organic EL element.
【図６】特開平１０−１８９２５２号公報に開示のアク
ティブマトリクス型有機ＥＬ素子の構造を模式的に示し
た断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a structure of an active matrix type organic EL device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-189252.
１、１０、１１…有機ＥＬ素子、２…基板、３…薄膜ト
ランジスタ層、４…コンタクトホール、５…層間絶縁
層、６…画素間絶縁層、７…下部電極、８…有機ＥＬ
層、９…上部電極、Ｘ…段差、Ｙ…表面段差DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10, 11 ... Organic EL element, 2 ... Substrate, 3 ... Thin film transistor layer, 4 ... Contact hole, 5 ... Interlayer insulating layer, 6 ... Inter-pixel insulating layer, 7 ... Lower electrode, 8 ... Organic EL
Layer, 9: upper electrode, X: step, Y: surface step
Claims (2)
数の下部電極と、有機ＥＬ層と、上部電極とを順次積層
して構成し、前記有機ＥＬ層で発光した光を前記上部電
極より取り出すようにした有機エレクトロルミネッセン
ス素子であって、 前記複数の下部電極上に生じた表面段差及び前記下部電
極間に生じた段差を共に１ｎｍ〜１５０ｎｍにしたこと
を特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。A plurality of lower electrodes formed at predetermined intervals on a substrate, an organic EL layer, and an upper electrode, which are sequentially laminated, and the light emitted from the organic EL layer is emitted by the organic EL layer. An organic electroluminescent element which is taken out from an upper electrode, wherein both a surface step generated on the plurality of lower electrodes and a step generated between the lower electrodes are 1 nm to 150 nm. element.
とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素
子。2. The organic electroluminescent device according to claim 1, wherein said substrate is a semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000375624A JP2002184585A (en) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Organic electroluminescent element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000375624A JP2002184585A (en) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Organic electroluminescent element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002184585A true JP2002184585A (en) | 2002-06-28 |
Family
ID=18844610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000375624A Pending JP2002184585A (en) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Organic electroluminescent element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002184585A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004247106A (en) * | 2003-02-12 | 2004-09-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Organic el element and manufacturing method of same |
| JP2008123879A (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Seiko Epson Corp | Method of manufacturing organic el device, and organic el device |
| JP2008527636A (en) * | 2004-12-30 | 2008-07-24 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | Process for forming electronic devices and electronic devices formed by such processes |
-
2000
- 2000-12-11 JP JP2000375624A patent/JP2002184585A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008527636A (en) * | 2004-12-30 | 2008-07-24 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | Process for forming electronic devices and electronic devices formed by such processes |
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