JP2004356095A - 平板表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム膜を緻密な薄膜構造を持つように形成させてパッシベーション機能を有するカソード電極を具備する平板表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の有機電界発光表示装置は、基板２１０上に順次形成されたアノード電極２２０、有機薄膜層２３０及びカソード電極２４０を有するが、前記カソード電極２４０は、同一物質でできて互いに違う緻密度またはグレインサイズを有する、少なくとも二層薄膜で成り立つ。前記カソード電極２４０の少なくとも二層薄膜中、下部膜は緻密度が低くて、グレーンサイズが大きい第１Ａｌ薄膜２４１で成り立ち、上部膜は前記第１Ａｌ薄膜２４１よりは相対的に緻密度が高く、グレーンサイズが小さい第２Ａｌ薄膜２４２で成り立つ。本発明はカソード電極を緻密度が互いに違う二層構造のＡｌ薄膜に形成させることで、酸素または水分に対するパッシベーション機能を向上させ、表示装置の長寿命化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、平板表示装置に関する。更に詳しく説明すると、本発明は、酸素または水分浸透防止用カソード電極を備えた有機電界発光表示装置及びその製造方法（ＦＰＤ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ）に関する。

平板表示装置である有機電界発光表示装置は、有機化合物を電気的に励気させて発光させる自発光表示装置として、低い電圧で駆動ができ、薄形等の長所を持っている。また、平板表示装置である液晶表示装置で要求される光視野角、早い応答速度等の特性を持ち次世代表示装置として注目を浴びている。

このような有機電界発光表示装置は、素子の寿命が問題とされるが、素子の寿命は、パッシベーション方法に依存している。特開平４−３３４８９５号公報に表示装置の長寿命化のために二重でパッシベーションさせる方法が提示された。

図５は、従来の二重でパッシベーションされた平板表示装置の断面構造を示す。

図５を参照すると、従来の有機電界発光表示装置は、ガラス基板５１０上に積層されたアノード電極５２１、有機薄膜層５２２及びカソード電極５２３でできている有機電界発光（ＥＬ）素子５２０が形成され、前記ＥＬ素子５２０を包む無機封止層５３０が形成され、封止基板５５０で前記ＥＬ素子５２０を封じ込める。この時、前記封止基板５５０は、湿気の浸透を防ぐために低吸湿性の強硬化性接着性等のような樹脂層５４０を利用して封じ込める。

従来の表示装置は、無機封止層５３０を利用してＥＬ素子５２０をパッシベーションさせる。前記無機封止層は、ＣＶＤまたはＰＶＤ方法を使用して形成されたが、下部膜である有機薄膜が熱と機械的なストレスに脆弱であるため、膜特性がよくないだけでなく構造的に多孔質特性をもつため湿気浸透が容易で、完璧にパッシベーションを遂行することができない。従って、従来は、無機封止層だけでは素子の寿命を保障できないので、接着性樹脂と封止基板を使用して再びパッシベーションさせると言う問題があった。
特開平４−３３４８９５号公報

従って、本発明は、前述したように従来技術の問題点を解決するために、アルミニウム膜を緻密な薄膜構造をもつように形成してパッシベーション機能を有するカソード電極を備える平板表示装置及びその製造方法を提供することが目的である。
本発明の他の目的は、寿命を延長できる平板表示装置及びその製造方法を提供することである。

前述したような目的を達成するために、本発明は、基板上に順次で形成された下部電極、有機薄膜層及び上部電極を含み、前記上部電極は、互いに違う緻密度をもつ少なくとも二層薄膜でなっている有機電界発光表示装置を提供することを特徴とする。また、本発明は、基板上に順次で形成された下部電極、有機薄膜層及び上部電極を含み、前記上部電極は、互いに違うグレーンサイズを有する少なくとも二層薄膜でなっている有機電界発光表示装置を提供することを特徴とする。更に、本発明は、基板上に順次形成された下部電極、少なくとも一つの有機薄膜層及び上部電極を具備する発光素子を含め、前記上部電極は、基板から遠くなるほど緻密度が高くなりグレーンサイズが小さくなる導電性物質でできて、前記有機薄膜層に所定の電圧を入力するための電極としての役割及び酸素または湿気が前記有機薄膜層に浸透するのを防ぐ保護膜の役割をする有機電界発光表示装置を提供することを特徴とする。

また、本発明は、絶縁基板上に下部電極を形成する段階と、前記下部電極上に有機薄膜層を形成する段階と、前記有機薄膜層上に互いに違う緻密度を有する、少なくとも二層薄膜を順次形成して上部電極を形成する段階を含む有機電界発光表示装置の製造方法を提供することを特徴とする。前記上部電極を構成する少なくとも二層薄膜から、緻密度が一番高いか、またはグレーンサイズが一番小さい薄膜を最上部膜として形成する。前記最上部膜は、湿気または酸素の浸透を防ぐパッシベーション機能をする。前記上部電極を構成する少なくとも二層薄膜は、その緻密度またはそのグレーンサイズの差異により薄膜間の境界面が存在するか、またはその緻密度、またはそのグレーンサイズが漸進的に変化して薄膜間の境界面が存在しないことを特徴とする。

前記上部電極の少なくとも二層薄膜は、同一な物質で成り立ち、少なくとも二層薄膜の中、下部膜は緻密度が低く、グレーンサイズが大きい第１Ａｌ薄膜で成り立ち、上部膜は、前記第１Ａｌ薄膜よりは相対的に緻密度が高く、グレーンサイズが小さい第２Ａｌで成り立つ。前記第１Ａｌ薄膜は、グレーンサイズが１０ｎｍないし１μｍであり、グレーン間の間隔は、１ないし１００ｎｍで、第２Ａｌ薄膜は、グレーンサイズが１００ｎｍ以下であり、グレーン間の間隔は、５ｎｍ以下である。前記第１Ａｌ薄膜の表面荒さは６０ないし７０Åであり、前記第２Ａｌ薄膜の表面荒さは１０ないし５０Åである。前記第１Ａｌ薄膜は、熱的イバポレーション方法、またはイオンビーム蒸着方法中、一つを利用して蒸着し、第２薄膜は補助ビームを利用した蒸着方法を利用して蒸着する。

前述したように本発明の実施例によると、Ａｌ膜を補助ビームを利用して緻密な構造を持つように蒸着させることにより、カソード電極が湿気または酸素が浸透することを防ぐようになり素子のパッシベーション特性を向上させ、寿命を延長させることができる。また、従来のパッシベーション機能をする無機封止層を排除させられるので、高価のＣＶＤ装備またはスパッタ装備等が必要でないため、製造原価を節減させることができるメリットがある。

以下、本発明の実施の形態を添付されている図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例による有機電界発光表示装置の断面構造を示す。図１を参照すると、本発明の実施例による有機電界発光表示装置２００は、絶縁基板２１０上にアノード電極２２０、有機薄膜層２３０及びカソード電極２４０が順次形成された構造を持つ。前記有機薄膜層２３０は、ホール注入層、ホール輸送層、ホール障壁層、電子輸送層、または電子注入層中、少なくとも一つを備える有機発光層で成り立つ。

前記カソード電極２４０は、稠密でない膜質でなっている第１カソード薄膜２４１と前記第１カソード薄膜２４１より相対的に稠密な膜質でなっている第２カソード薄膜２４２で成り立つ。前記カソード薄膜２４１は、通常的である熱的（ｔｈｅｒｍａｌ）イバポレーション法、またはイオンビーム（ｉｏｎ ｂｅａｍ）蒸着法で蒸着されて相対的に稠密でない第１Ａｌ薄膜で成り立ち、前記第２カソード薄膜２４２は、Ａｒイオン等のような補助イオンビームを利用した蒸着法（ＩＢＡＤ、ｉｏｎ ｂｅａｍ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用し蒸着されて稠密な第２Ａｌ薄膜で成り立つ。この時、第２Ａｌ薄膜２４２は、補助イオンビームを利用した熱的イバポレーション法またはイオンビーム蒸着法を利用して蒸着する。

前記第１Ａｌ薄膜２４１は、１０ｎｍないし１μｍのグレーンサイズを有し、グレーン間の幅、すなわち、グレーン間の間隔（ｓｐａｃｅ）は、１ｎｍないし１００ｎｍの大きさを有する。前記第２Ａｌ薄膜２４２は、１００ｎｍ以下のグレーンの大きさを有し、グレーン間の間隔は５ｎｍ以下の大きさを有する。

そして、前記第１Ａｌ薄膜２４１は、表面荒さが６０ないし７０ÅのＲＭＳ（ｒｏｏｔ ｍｅａｎｓ ｓｑｕａｒｅ）値を有し、前記第２Ａｌ薄膜２４２は、表面荒さが１０ないし５０ÅのＲＭＳの値を有する。この時、表面荒さは、原子顕微鏡（ＡＦＭ、ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等の分析器を利用して測定する。

本発明の実施例で、図１で示したようにカソード電極２４０を互いに違う緻密度を有する二層のＡｌ薄膜２４１、２４２で構成したが、二層のＡｌ薄膜２４ｌ、２４２は、これら膜間の緻密度の差異、すなわち、グレーンサイズの差異により第１及び第２Ａｌ薄膜２４１、２４２の境界面が存在する。一方、前記第１及び第２Ａｌ薄膜２４１、２４２間の緻密度、すなわち、グレーンサイズが漸進的に変化されてこれら膜間の境界面が存在しないこともある。この場合には前記カソード電極２４０は、単一のＡｌ薄膜で構成される。

また、本発明では、カソード電極２４０の緻密度が互いに違う二層のＡｌ薄膜２４１、２４２になっているが、緻密度が互いに違う多層のＡｌ薄膜で形成させることもある。カソード電極２４０を多層のＡｌ薄膜で形成する場合には、上層部に行くほどその緻密度が増加するように、すなわち、グレーンサイズが減少するように構成することが望ましい。

図３と図４は、本発明の実施例による有機電界発光表示装置において、カソード電極２４０の緻密度を示す写真である。図３は、カソード電極２４０中、緻密度が低い第１Ａｌ膜２４１に対する写真であり、図３は、カソード電極２４０中、緻密度が高い第２Ａｌ膜２４２に対する写真である。

図３と図４で、第１Ａｌ薄膜２４１は、熱的イバポレーション方法（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）を利用して１０００Åの厚さで蒸着された膜であり、第２Ａｌ薄膜２４２は、ＩＢＡＤ（ｉｏｎ ｂｅａｍ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を利用して１０００Åの厚さで蒸着された膜である。熱的イバポレーション方法で蒸着された第１Ａｌ薄膜２４１はグレーン３１のサイズが０．２μｍであり、ＩＢＡＤ方法で蒸着された第２Ａｌ薄膜２４２は、グレーン４１のサイズが０．０１μｍであることがわかる。従って、ＩＢＡＤ方法で蒸着された第２Ａｌ薄膜２４２が熱的イバポレーション方法により蒸着された第１Ａｌ薄膜２４１よりもっと緻密に形成されていることがわかる。

前述したような構造を持つ、本発明の有機電界発光表示装置の製造方法を図２を参照しながら説明する。

まず、透明な絶縁基板であるガラス基板３１０上にアノード電極３２０を形成し、前記アノード電極３２０上に有機薄膜層３３０を形成する。前記有機薄膜層３３０は、図面上には示されてないが、ホール注入層、ホール輸送層、ホール障壁層、電子輸送層、電子注入層中、少なくとも一つを有する発光層で成り立つ。

続いて、前記有機薄膜層３３０上に通常的に熱的イバポレーションまたはイオンビーム蒸着法を利用してグレーンサイズが大きくて緻密度低い第１Ａｌ薄膜３４１を蒸着し、前記第１Ａｌ薄膜３４１上にＩＢＡＤ方法を利用してグレーンサイズが小さくて緻密度が高い第２Ａｌ薄膜３４２を蒸着する。

前記ＩＢＡＤ方法は、Ａｌソース（図では示されない）からＡｌを基板上に蒸着する時、補助イオン（ａｓｓｉｓｔ ｉｏｎ）としてＡｒ＋イオン等を追加して蒸着させることで、Ａｒ＋イオンによりＡｌ膜を緻密に蒸着させると言う方法である。従って、ＩＢＡＤ方法により蒸着された第２Ａｌ薄膜３４２のグレーン間の間隔が減少するようになって、結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）の界面での多孔質（ｐｏｒｏｕｓ）特性が減少するようになる。

前記ＩＢＡＤ方法で、イオンソースとして、Ｋａｆｆｍａｎ方式、Ｅｎｄｈａｌｌ方式またはＡＰＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ）方式のイオンガン（ｉｏｎ ｇｕｎ）を使用する。前記カソード電極２４０用の第１Ａｌ膜２４１は、１０^−５ないし１０^−７ｔｏｒｒの圧力で蒸着され、第２Ａｌ膜２４２は、１０^−５ｔｏｒｒ以下の圧力で蒸着される。

本発明の実施例で、第１Ａｌ膜３４１と第２Ａｌ膜３４２は、同一チェンバー内で連続してインシツ（ｉｎｓｉｔｕ）で蒸着されこともあり、非連続式で蒸着されることもある。

続いて、有機ＥＬ素子３００を製造した後、外部からのスクラッチを防ぐためにシーラント（図では示されてない）等を利用して封止基板３５０で前記有機ＥＬ素子３００を封じる。この時、封止基板３５０には水分と酸素を吸入できるゲッター（ｇｅｔｔｅｒ）が付着されることもある。

前記では、本発明の望ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者は、前記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変形させられることが理解できるのである。

本発明の実施例による封じる前の有機電界発光表示装置を示す断面図である。 本発明の実施例による封じた後の有機電界発光表示装置を示す断面図である。 本発明の有機電界発光表示装置のカソード電極用アルミニウム膜緻密度を示す写真である。 本発明の有機電界発光表示装置のカソード電極用アルミニウム膜緻密度を示す写真である。 従来の有機電界発光表示装置を示す断面図である。

符号の説明

２００ 有機電界発光素子
２１０ ガラス基板
２２０ アノード電極
２３０ 有機薄膜層
２４０ カソード電極
２４１、２４２ Ａｌ薄膜

Claims (20)

1. 基板上に順次形成された上部電極、少なくとも一つの有機薄膜層及び下部電極を含み、
   前記上部電極は、互いに違う緻密度を持つ少なくとも二層薄膜で成ることを特徴とする有機電界発光表示装置。
2. 請求項１において、前記上部電極を構成する少なくとも二層薄膜層中、緻密度が一番高い薄膜を最上部膜に形成させ、前記緻密度が一番高い最上部膜は、湿気または酸素の浸透を防ぐパッシベーションの役割をすることを特徴とする有機電界発光表示装置。
3. 請求項２において、前記上部電極を構成する少なくとも二層薄膜は、前記二層薄膜の緻密度の差異により薄膜間の境界面が存在するか、または前記二層薄膜の緻密度が漸進的に変化して薄膜間の境界面が存在しないことを特徴とする有機電界発光表示装置。
4. 請求項１において、前記上部電極の少なくとも二層薄膜は、同一な導電性物質であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
5. 請求項１において、前記上部電極は、有機薄膜層上に順次的に形成された、緻密度が低い第１導電性薄膜と前記第１薄膜よりは相対的に緻密度が大きい第２導電性薄膜を具備することを特徴とする有機電界発光表示装置。
6. 請求項１において、前記上部電極の少なくとも二層薄膜は、Ａｌであることを特徴とする有機電界発光表示装置。
7. 基板上に順次形成された下部電極、少なくとも一つの有機薄膜層及び上部電極を含め、
   前記上部電極は、互いに違うグレーンサイズを持つ少なくとも二層薄膜であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
8. 請求項７において、前記上部電極を構成する少なくとも二層薄膜中、グレーンサイズがもっとも小さい薄膜を最上部膜に形成させ、前記グレーンサイズがもっとも小さい最上部膜は、湿気または酸素の浸透を防ぐパッシベーションの役割をすることを特徴とする有機電界発光表示装置。
9. 請求項７において、前記上部電極を構成する少なくとも二層薄膜は、前記二層薄膜のグレーンサイズの差異により薄膜間の境界面が存在するか、または前記二層薄膜のグレーンサイズが漸進的に変化して薄膜間の境界面が存在しないことを特徴とする有機電界発光表示装置。
10. 請求項７において、前記上部電極の少なくとも二層薄膜は、同一な導電性物質であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
11. 請求項７において、前記上部電極は、前記有機薄膜層に順次的に形成され、グレーンサイズが大きい第１薄膜と前記第１薄膜よりは相対的にグレーンサイズが小さい第２薄膜を具備することを特徴とする有機電界発光表示装置。
12. 請求項１１において、前記第１薄膜は、グレーンサイズが１０ｎｍないし１μｍであり、グレーン間の間隔は、１ないし１００ｎｍであり、第２薄膜はグレーンサイズが１００ｎｍ以下でグレーン間の間隔は５ｎｍ以下であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
13. 請求項１１において、前記第１薄膜の表面荒さは６０ないし７０Åであり、前記第２薄膜の表面荒さは１０ないし５０Åであることを特徴とする有機電界発光表示装置。
14. 請求項１１において、前記第１薄膜と前記第２薄膜は、Ａｌ薄膜であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
15. 基板上に順次形成された下部電極、少なくとも一つの有機薄膜層及び上部電極を具備する発光素子を含め、
    前記上部電極は、基板から遠くなるほど緻密度が高くなりグレーンサイズが小さくなる導電性物質であり、前記有機薄膜層に所定の電圧を入力するための電極としての役割及び酸素または湿気が前記有機薄膜層に浸透するのを防ぐ保護膜の役割をすることを特徴とする有機電界発光表示装置。
16. 請求項１５において、前記発光素子を封じるための封止基板を更に含むことを特徴とする有機電界発光表示装置。
17. 請求項１５において、前記上部電極は、Ａｌ薄膜であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
18. 絶縁基板上に下部電極を形成する段階と、
    前記下部電極形成後に下部電極上に有機薄膜層を形成する段階と、
    前記有機薄膜層形成後に有機薄膜層上に互いに違う緻密度を持つ、少なくとも二層の薄膜を順次形成して上部電極を形成する段階と、
    を有することを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
19. 請求項１８において、前記上部電極は、熱的イバポレーションまたはイオンビーム蒸着法中、一つを利用して蒸着された緻密度が低い第１薄膜と、補助ビームを利用した蒸着方法を利用して蒸着された緻密度が高い第２薄膜とを具備することを特徴とする有機電界発光装置の製造方法。
20. 請求項１９において、前記第１薄膜は、グレーンサイズが１０ｎｍないし１μｍで、グレーン間の間隔は１ないし１００ｎｍであり、表面荒さが６０ないし７０ÅであるＡｌ薄膜と、第２薄膜はグレーンサイズが１００ｎｍ以下であり、グレーン間の間隔は５ｎｍであり、表面荒さが１０ないし５０ÅであるＡｌ薄膜とから形成されることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。