JP2005038642A - 有機発光素子およびその製造方法、ならびに表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】第１電極の形状不良を防止することにより信頼性を向上させることができる有機発光素子およびその製造方法、ならびに表示装置を提供する。
【解決手段】第１電極１２は、例えば、基板１１の側から、例えばチタン（Ｔｉ）またはＩＴＯよりなる密着層１２Ａと、銀（Ａｇ），銀を含む合金，アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウムを含む合金よりなる金属層１２Ｂと、クロム酸化物あるいはＩＴＯよりなる仕事関数調整層１２Ｃとが順に積層され、略順テーパ状、より具体的には基板１１に近い層ほど線幅が太くなる段状に形成されている。基板１１に、密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃを順に形成したのち、エッチング方法およびエッチング速度が異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、エッチング線幅を精確に制御してパターニング精度を高め、第１電極１２を確実に略順テーパ状に形成することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】第１電極１２は、例えば、基板１１の側から、例えばチタン（Ｔｉ）またはＩＴＯよりなる密着層１２Ａと、銀（Ａｇ），銀を含む合金，アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウムを含む合金よりなる金属層１２Ｂと、クロム酸化物あるいはＩＴＯよりなる仕事関数調整層１２Ｃとが順に積層され、略順テーパ状、より具体的には基板１１に近い層ほど線幅が太くなる段状に形成されている。基板１１に、密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃを順に形成したのち、エッチング方法およびエッチング速度が異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、エッチング線幅を精確に制御してパターニング精度を高め、第１電極１２を確実に略順テーパ状に形成することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機発光素子およびその製造方法、ならびにこれらを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フラットパネルディスプレイの一つとして、有機発光素子を用いた有機発光ディスプレイが注目されている。有機発光ディスプレイは、自発光型であるので視野角が広く、消費電力が低いという特性を有し、また、高精細度の高速ビデオ信号に対しても十分な応答性を有するものと考えられており、実用化に向けて開発が進められている。
【０００３】
有機発光素子としては、例えば、基板の上に、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）および平坦化層などを介して、第１電極，発光層を含む有機層および第２電極が順に積層されたものが知られている。発光層で発生した光は、基板の側から取り出される場合もあるが、第２電極の側から取り出される場合もある。
【０００４】
光を第２電極の側から取り出す場合、第１電極は例えばクロム（Ｃｒ）などの金属により構成され、第２電極はインジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との化合物（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透過性を有する導電性材料により構成されることが多い。また、例えば、第１電極の表面に、例えばクロムの酸化物よりなる緩衝薄膜層を設ける場合もある（例えば、特許文献１参照。）。この緩衝薄膜層は、第１電極の表面粗さを緩和すると共に、第１電極の仕事関数を調整する仕事関数調整層としての機能も有している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１６９７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような緩衝薄膜層と第１電極とを同一のエッチャントを用いて形成しようとする場合、両者のエッチング速度に１０倍ないし１００倍の差が生じうるため、共通の加工方法により加工することが困難である。また、緩衝薄膜層と第１電極とを、共通のフォトレジストマスクを用いて数種類のエッチング方法により形成しようとする場合、線幅の制御が極めて困難となり、例えば緩衝薄膜層が第１電極の周囲に庇状に張り出すなどの形状不良を生じるおそれがある。このような第１電極の形状不良は、絶縁膜の品質を著しく悪化させるばかりでなく、緩衝薄膜層が破損して短絡などの欠陥を招く原因となる場合もありうるので、確実に防止する必要がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、第１電極の形状不良を防止することにより信頼性を向上させることができる有機発光素子およびその製造方法、ならびに表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による有機発光素子は、基板に、複数の層を含む第１電極、発光層を含む１層以上の有機層および第２電極が順に積層されたものであって、第１電極が略順テーパ状に形成されているものである。ここに「略順テーパ状」とは、側壁面の全体が直線状をなすテーパ形状は含まれず、少なくとも２回のリソグラフィ工程を経て形成されるものである。より具体的には、第１電極は、複数の層のうち基板に近い層ほど線幅が太くなる段状に形成されているようにすることが可能である。また、第１電極の複数の層の界面のうち少なくとも一箇所には、平坦面が形成されているようにすることが可能である。
【０００９】
本発明による有機発光素子の製造方法は、基板に複数の層を形成する工程と、複数の層のうちエッチング方法およびエッチング速度の異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、略順テーパ状の第１電極を形成する工程と、第１電極の上に、発光層を含む１層以上の有機層を形成する工程と、有機層の上に、第２電極を形成する工程とを含むものである。ここで「エッチング方法が異なる」とは、エッチングに用いられる化学反応が異なることのみではなく、所望の化学反応を発生させるエッチャントが異なる場合を含み、「エッチング速度が異なる」とは、これらの複数の層を同一のエッチャントを使用して同一条件でエッチングした場合に各層の構成材料の相違に起因してエッチング速度に差が生じることをいう。
【００１０】
本発明による表示装置は、基板に、複数の層を含む第１電極、発光層を含む１層以上の有機層および第２電極が順に積層された複数の有機発光素子を有するものであって、第１電極が略順テーパ状に形成されているものである。
【００１１】
本発明による有機発光素子では、複数の層を含む第１電極が略順テーパ状であるようにしたので、複数の層のうちのある層が他の層の周囲に庇状に張り出すといった形状不良が防止される。よって、庇状に張り出した部分が破損して短絡などの欠陥を招く原因となることが防止される。
【００１２】
本発明による有機発光素子の製造方法では、基板に複数の層が形成され、これらの複数の層のうちエッチング方法およびエッチング速度の異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、略順テーパ状の第１電極が形成される。そののち、第１電極の上に、発光層を含む１層以上の有機層および第２電極が形成される。
【００１３】
本発明による表示装置では、本発明による有機発光素子を備えたので、欠陥が低減され、信頼性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る表示装置の断面構造を表すものである。この表示装置は、極薄型の有機発光ディスプレイとして用いられるものであり、駆動パネル１０と封止パネル２０とが対向配置され、熱硬化型樹脂よりなる接着層３０により全面が貼り合わせられている。駆動パネル１０は、例えば、ガラスなどの絶縁材料よりなる基板１１の上に、図示しないＴＦＴおよび平坦化層を介して、赤色の光を発生する有機発光素子１０Ｒと、緑色の光を発生する有機発光素子１０Ｇと、青色の光を発生する有機発光素子１０Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に設けられている。
【００１６】
有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、例えば、基板１１の側から、図示しないＴＦＴおよび平坦化層を介して、陽極としての第１電極１２、絶縁膜１３、発光層を含む有機層１４、および陰極としての第２電極１５がこの順に積層されている。第２電極１５の上には、必要に応じて、保護膜１６が形成されている。
【００１７】
第１電極１２は、例えば、基板１１の側から、密着層１２Ａと、金属層１２Ｂと、仕事関数調整層１２Ｃとが順に積層されている。また、第１電極１２は、略順テーパ状、より具体的には、仕事関数調整層１２Ｃ，金属層１２Ｂ，密着層１２Ａの順で線幅が太くなる段状に形成されている。これにより、第１電極１２では、例えば仕事関数調整層１２Ｃが金属層１２Ｂの周囲に庇状に張り出してしまうというような形状不良が防止されている。よって、仕事関数調整層１２Ｃの庇状に張り出した部分が破損して第１電極１２と有機層１４とが接触してしまい、反応物が析出して第２電極１５に達し、短絡などの欠陥を招く原因となることを防止することができる。よって、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの欠陥を低減し、信頼性を高めることができる。
【００１８】
第１電極１２は、密着層１２Ａと金属層１２Ｂとの界面に平坦面１２Ｄが形成され、金属層１２Ｂと仕事関数調整層１２Ｃとの界面に平坦面１２Ｅが形成されている。これらの平坦面１２Ｄ，１２Ｅは、後述するリソグラフィ工程のマスク合わせの余裕として必然的に形成されるものであるが、その幅はなるべく狭い方が好ましいことは言うまでもない。平坦面１２Ｄ，１２Ｅの間の、金属層１２Ｂの側壁面１２Ｆは、後述するリソグラフィ工程において等方性エッチングにより形成されるので、やや内側に弯曲した緩やかな傾斜面となっている。なお、金属層１２Ｂのように側壁面１２Ｆが傾斜面になっていて線幅が徐々に変化する場合には、密着層１２Ａの線幅は、金属層１２Ｂの最も太い線幅よりも太く、仕事関数調整層１２Ｃの線幅は、金属層１２Ｂの最も細い線幅よりも細くなっていることは言うまでもない。
【００１９】
密着層１２Ａは、基板１１と金属層１２Ｂとの間に設けられ、金属層１２Ｂが基板１１から剥離するのを防止するものである。密着層１２Ａは、例えば、クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），スズ（Ｓｎ），亜鉛（Ｚｎ），カドミウム（Ｃｄ），チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ）およびモリブデン（Ｍｏ）からなる金属元素の群のうちの少なくとも１種を含む金属、導電性酸化物または金属化合物により構成されていることが好ましい。これらの物質は電気伝導度が高く、図示しないＴＦＴとの電気的な接合を良好に行うことができるからである。本実施の形態では、密着層１２Ａは、例えばチタン（Ｔｉ）またはＩＴＯにより構成されている。
【００２０】
密着層１２Ａの積層方向の膜厚（以下、単に膜厚と言う）は、金属層１２Ｂの密着性を維持することができる程度、例えば５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
金属層１２Ｂは、反射層としての機能も兼ねており、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。本実施の形態では、金属層１２Ｂは、例えば、銀（Ａｇ），銀を含む合金，アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウムを含む合金により構成されている。特に、金属の中で最も反射率が高い銀（Ａｇ）または銀を含む合金により構成するようにすれば、金属層１２Ｂにおける光の吸収損失を小さくすることができるのでより好ましい。なお、金属層１２Ｂを銀により構成するようにすれば反射率を最も高くすることができるので好ましいが、銀と他の金属との合金により構成するようにすれば、化学的安定性および加工精度を高めることができると共に、密着性も向上させることができるので好ましい。銀は非常に反応性が高く、加工精度および密着性も低いなど、極めて取り扱いが難しいからである。
【００２２】
金属層１２Ｂが銀または銀を含む合金により構成されている場合、金属層１２Ｂの膜厚は、例えば５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、密着性が確保され、剥離を防止することができるからである。更に、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であればより好ましい。金属層１２Ｂを薄くすることにより表面粗さを小さくすることができ、したがって仕事関数調整層１２Ｃの膜厚を薄くして光の取り出し効率を上げることができるからである。また、金属層１２Ｂを薄くすることにより、製造途中の熱工程により金属層１２Ｂが結晶化して表面の凹凸が激しくなるのを緩和し、金属層１２Ｂ表面の凹凸により仕事関数調整層１２Ｃの欠陥が増加するのを阻止することができるからである。
【００２３】
金属層１２Ｂがアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金により構成されている場合、金属層１２Ｂの膜厚は、例えば、８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲であれば十分な反射率が得られるからである。また、この範囲より薄いと光が透過してしまい、この範囲より厚いと表面の凹凸が激しくなるため欠陥の増加につながるおそれがあるからである。
【００２４】
仕事関数調整層１２Ｃは、有機層１４への正孔注入効率を高めるためのものであり、金属層１２Ｂよりも仕事関数の高い材料により構成されている。また、仕事関数調整層１２Ｃは、金属層１２Ｂを形成した後の製造工程においても金属層１２Ｂがダメージを受けることを緩和するという保護膜としての機能も有しており、特に金属層１２Ｂが銀あるいは銀を含む合金により構成されている場合には、金属層１２Ｂが空気中の酸素あるいは硫黄成分と反応することを防止するものである。仕事関数調整層１２Ｃを構成する材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ），モリブデン（Ｍｏ），白金（Ｐｔ）あるいはシリコン（Ｓｉ）などの金属、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金、またはこれら金属あるいは合金の酸化物あるいは窒化物、またはＩＴＯなどの透明導電性材料が挙げられる。仕事関数調整層１２Ｃの膜厚は、構成材料の光の透過率と導電率とに応じて決定することが好ましい。例えば、クロム（Ｃｒ）の酸化物などの導電率のあまり高くない酸化物や窒化物により構成する場合は薄い方が好ましく、例えば５ｎｍ程度とされることが好ましい。また、導電率が高く透過率が低い金属により構成する場合にも薄い方が好ましく、例えば数ｎｍとされることが好ましい。一方、導電率、透過率ともに高いＩＴＯにより構成する場合には数ｎｍ〜数十ｎｍ程度まで厚くすることが可能である。
【００２５】
絶縁膜１３は、第１電極１２と第２電極１５との絶縁性を確保すると共に、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける発光領域の形状を正確に所望の形状とするためのものである。絶縁膜１３は、例えば、膜厚が６００ｎｍ程度であり、酸化シリコンあるいはポリイミドなどの絶縁材料により構成されている。絶縁膜１３は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける発光領域に対応して開口部１３Ａが設けられている。
【００２６】
有機層１４は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの発光色によって構成が異なっている。図２は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｂにおける有機層１４の構成を拡大して表すものである。有機発光素子１０Ｒ，１０Ｂの有機層１４は、正孔輸送層１４Ａ，発光層１４Ｂおよび電子輸送層１４Ｃが第１電極１２の側からこの順に積層された構造を有している。正孔輸送層１４Ａは、発光層１４Ｂへの正孔注入効率を高めるためのものである。本実施の形態では、正孔輸送層１４Ａが正孔注入層を兼ねている。発光層１４Ｂは、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものであり、絶縁膜１３の開口部１３Ａに対応した領域で発光するようになっている。電子輸送層１４Ｃは、発光層１６Ｂへの電子注入効率を高めるためのものである。
【００２７】
有機発光素子１０Ｒの正孔輸送層１４Ａは、例えば、膜厚が４５ｎｍ程度であり、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。有機発光素子１０Ｒの発光層１４Ｂは、例えば、膜厚が５０ｎｍ程度であり、２，５−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）―Ｎ−フェニルアミノ］］スチリルベンゼン―１，４−ジカーボニトリル（ＢＳＢ）により構成されている。有機発光素子１０Ｒの電子輸送層１４Ｃは、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３ ）により構成されている。
【００２８】
有機発光素子１０Ｂの正孔輸送層１４Ａは、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機発光素子１０Ｂの発光層１４Ｂは、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、４，４−ビス（２，２−ジフェニルビニン）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）により構成されている。有機発光素子１０Ｂの電子輸送層１４Ｃは、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、Ａｌｑ３ により構成されている。
【００２９】
図３は、有機発光素子１０Ｇにおける有機層１４の構成を拡大して表すものである。有機発光素子１０Ｇの有機層１４は、正孔輸送層１４Ａおよび発光層１４Ｂが第１電極１２の側からこの順に積層された構造を有している。正孔輸送層１４Ａは、正孔注入層を兼ねており、発光層１４Ｂは、電子輸送層を兼ねている。
【００３０】
有機発光素子１０Ｇの正孔輸送層１４Ａは、例えば、膜厚が５０ｎｍ程度であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機発光素子１０Ｇの発光層１４Ｂは、例えば、膜厚が６０ｎｍ程度であり、Ａｌｑ３ にクマリン６（Ｃ６；Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）を１体積％混合したものにより構成されている。
【００３１】
図１ないし図３に示した第２電極１５は、半透過性電極により構成されており、発光層で発生した光は第２電極１５の側から取り出されるようになっている。第２電極１５は、例えば、膜厚が１０ｎｍ程度であり、銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属または合金により構成されている。本実施の形態では、例えばマグネシウム（Ｍｇ）と銀との合金（ＭｇＡｇ合金）により構成されている。第２電極１５は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのすべてを覆うように形成され、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの共通電極となっている。
【００３２】
図１に示した保護膜１６は、例えば、膜厚が５００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であり、透明誘電体からなるパッシベーション膜である。保護膜１６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２ ），窒化シリコン（ＳｉＮ）などにより構成されている。
【００３３】
封止パネル２０は、図１に示したように、駆動パネル１０の第２電極１５の側に位置しており、接着層３０と共に有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを封止する封止用基板２１を有している。封止用基板２１は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板２１には、例えば、カラーフィルタ２２が設けられており、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光を取り出すと共に、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ並びにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。
【００３４】
カラーフィルタ２２は、封止用基板２１のどちら側の面に設けられてもよいが、駆動パネル１０の側に設けられることが好ましい。カラーフィルタ２２が表面に露出せず、接着層３０により保護することができるからである。カラーフィルタ２２は、赤色フィルタ２２Ｒ，緑色フィルタ２２Ｇおよび青色フィルタ２２Ｂを有しており、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対応して順に配置されている。
【００３５】
赤色フィルタ２２Ｒ，緑色フィルタ２２Ｇおよび青色フィルタ２２Ｂは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ２２Ｒ，緑色フィルタ２２Ｇおよび青色フィルタ２２Ｂは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤，緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
【００３６】
この表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３７】
図４ないし図１１はこの表示装置の製造方法を工程順に表すものである。まず、図４（Ａ）に示したように、図示しないＴＦＴおよび平坦化層１３が形成された上述した材料よりなる基板１１の上に、例えばスパッタ法により、上述した膜厚および材料よりなる密着層１２Ａを形成する。
【００３８】
そののち、図４（Ｂ）に示したように、密着層１２Ａの上に、例えばスパッタ法により、上述した膜厚および材料よりなる金属層１２Ｂを形成する。このように、密着層１２Ａを介して金属層１２Ｂを形成することにより、金属層１２Ｂが基板１１からから剥離するのを防止することができる。特に、金属層１２Ｂを銀または銀を含む合金により構成する場合には、剥離した部分からエッチング液あるいは空気などが侵入し、金属層１２Ｂがそれらに含まれる酸素や硫黄成分などと反応することを防止することもできる。
【００３９】
次に、図４（Ｃ）に示したように、金属層１２Ｂの上に、例えばスパッタ法により、上述した膜厚および材料よりなる仕事関数調整層１２Ｃを形成する。このように、金属層１２Ｂの成膜後、速やかに仕事関数調整層１２Ｃを形成することにより、金属層１２Ｂを形成した後の製造工程においても金属層１２Ｂに対するダメージを緩和し、金属層１２Ｂと仕事関数調整層１２Ｃとの界面を清浄に保つことができる。また、特に、金属層１２Ｂを銀または銀を含む合金により構成する場合には、金属層１２Ｂが空気中の酸素または硫黄成分と反応することを防止することができる。
【００４０】
密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃを形成したのち、これらのうちエッチング方法およびエッチング速度の異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、上述したような略順テーパ状の第１電極１２を形成する。本実施の形態では、例えば、仕事関数調整層１２Ｃ，金属層１２Ｂおよび密着層１２Ａをそれぞれ別々のリソグラフィ工程を設けてエッチングするようにしている。なぜなら、仕事関数調整層１２Ｃと金属層１２Ｂとは、上述した構成材料の相違によりエッチング速度が大きく異なり、庇状の形状不良が生じるおそれがあるからである。また、密着層１２Ａも、上述した構成材料の相違により金属層１２Ｂとはエッチング速度が異なり、同一のリソグラフィ工程でエッチングを行った場合、庇状の形状不良を生じるおそれがあるからである。なお、リソグラフィ工程は、例えば、ウェットエッチングあるいはＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチング）などのいずれの手法を用いても良い。
【００４１】
まず、第１のリソグラフィ工程において、仕事関数調整層１２Ｃをエッチングする。すなわち、図５（Ａ）に示したように、第１のフォトレジストマスク４１を形成する。このとき、第１のフォトレジストマスク４１の線幅は、仕事関数調整層１２Ｃのエッチング後の線幅が、後続のリソグラフィ工程における金属層１２Ｂおよび密着層１２Ａのエッチング後の線幅よりも細くなるように設定されることが望ましい。続いて、図５（Ｂ）に示したように、第１のフォトレジストマスク４１を用いて仕事関数調整層１２Ｃをエッチングし、図５（Ｃ）に示したように、第１のフォトレジストマスク４１を除去する。
【００４２】
次に、第２のリソグラフィ工程において、金属層１２Ｂのエッチングを行う。すなわち、図６（Ａ）に示したように、第２のフォトレジストマスク４２を形成する。この第２のフォトレジストマスク４２の線幅は、金属層１２Ｂのエッチング後の線幅が仕事関数調整層１２Ｃの線幅よりも太くなるように設定されることが望ましい。続いて、この第２のフォトレジストマスク４２を用いて、図６（Ｂ）に示したように、金属層１２Ｂをエッチングする。このとき、金属層１２Ｂと仕事関数調整層１２Ｃとの界面には、第２のフォトレジストマスク４２の位置合わせの余裕のため、平坦面１２Ｅが形成される。金属層１２Ｂの側壁面１２Ｆは、等方性エッチングにより、やや内側に弯曲した緩やかな傾斜面となる。金属層１２Ｂをエッチングしたのち、図６（Ｃ）に示したように、第２のフォトレジストマスク４２を除去する。
【００４３】
続いて、第３のリソグラフィ工程において、密着層１２Ａのエッチングを行う。すなわち、図７（Ａ）に示したように、第３のフォトレジストマスク４３を形成する。この第３のフォトレジストマスク４３の線幅は、密着層１２Ａのエッチング後の線幅が仕事関数調整層１２Ｃおよび金属層１２Ｂの線幅よりも太くなるように設定されることが好ましい。続いて、この第３のフォトレジストマスク４３を用いて、図７（Ｂ）に示したように、密着層１２Ａをエッチングする。このとき、金属層１２Ｂと密着層１２Ａとの界面には、第３のフォトレジストマスク４３の位置合わせの余裕のため、平坦面１２Ｄが形成される。そののち、図７（Ｃ）に示したように、第３のフォトレジストマスク４３を除去する。このように仕事関数調整層１２Ｃ，金属層１２Ｂおよび密着層１２Ａのそれぞれを、第１ないし第３のリソグラフィ工程を設けてエッチングするようにすることにより、各層のエッチング線幅を精確に制御してパターニング精度を高め、第１電極１２を確実に上述のような略順テーパ状に形成することができる。
【００４４】
次に、図８（Ａ）に示したように、基板１１の全面にわたり、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ；化学的気相成長）法により上述した膜厚および材料よりなる絶縁膜１５を成膜し、例えばリソグラフィ技術を用いて絶縁膜１５のうち発光領域に対応する部分を選択的に除去し開口部１５Ａを形成する。
【００４５】
続いて、図８（Ｂ）に示したように、例えば蒸着法により、上述した膜厚および材料よりなる有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの有機層１４を形成する。
【００４６】
有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの有機層１４を形成したのち、図９（Ａ）に示したように、基板１１の全面にわたり、例えば蒸着法により、上述した膜厚および材料よりなる第２電極１５を形成する。以上により、図１ないし図３に示した有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが形成される。
【００４７】
次に、図９（Ｂ）に示したように、第２電極１７の上に、上述した膜厚および材料よりなる保護膜１８を形成する。これにより、図１に示した駆動パネル１０が形成される。
【００４８】
また、図１０（Ａ）に示したように、例えば、上述した材料よりなる封止用基板２１の上に、赤色フィルタ２２Ｒの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルタ２２Ｒを形成する。続いて、図１０（Ｂ）に示したように、赤色フィルタ２２Ｒと同様にして、青色フィルタ２２Ｂおよび緑色フィルタ２２Ｇを順次形成する。これにより、封止パネル２０が形成される。
【００４９】
封止パネル２０および駆動パネル１０を形成したのち、図１１に示したように、基板１１の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを形成した側に、熱硬化型樹脂よりなる接着層３０を塗布形成する。塗布は、例えば、スリットノズル型ディスペンサーから樹脂を吐出させて行うようにしてもよく、ロールコートあるいはスクリーン印刷などにより行うようにしてもよい。次いで、図１に示したように、駆動パネル１０と封止パネル２０とを接着層３０を介して貼り合わせる。その際、封止パネル２０のうちカラーフィルタ２２を形成した側の面を、駆動パネル１０と対向させて配置することが好ましい。また、接着層３０に気泡などが混入しないようにすることが好ましい。そののち、封止パネル２０のカラーフィルタ２２と駆動パネル１０の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとの相対位置を整合させてから所定温度で所定時間加熱処理を行い、接着層３０の熱硬化性樹脂を硬化させる。以上により、図１ないし図３に示した表示装置が完成する。
【００５０】
この表示装置では、例えば、第１電極１２と第２電極１５との間に所定の電圧が印加されると、有機層１４の発光層１４Ｂに電流が注入され、正孔と電子とが再結合することにより、主として発光層１４Ｂの正孔輸送層１４Ａ側の界面において発光が起こる。この光は、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間で多重反射し、第２電極１５を透過して取り出される。本実施の形態では、第１電極１２が略略順テーパ状に形成されているので、例えば仕事関数調整層１２Ｃが金属層１２Ｂの周囲に庇状に張り出すといった形状不良が防止されている。よって、仕事関数調整層１２Ｃの庇状に張り出した部分が破損して第１電極１２と有機層１４とが接触することがなく、反応物の析出による短絡などの欠陥が低減される。
【００５１】
このように、本実施の形態では、第１電極１２を略順テーパ状としたので、庇状の形状不良を防止することができる。よって、表示装置の欠陥を低減し、信頼性を高めることができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃのそれぞれを、第１ないし第３のリソグラフィ工程を設けてエッチングするようにしたので、各層のエッチング線幅を精確に制御してパターニング精度を高め、第１電極１２を確実かつ容易に略順テーパ状に形成することができる。よって、歩留りを向上させることができる。
【００５３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃのそれぞれについて別々に、第１ないし第３のリソグラフィ工程を設けるようにした場合について説明したが、仕事関数調整層１２Ｃおよび金属層１２Ｂのエッチング速度が同等である場合には、仕事関数調整層１２Ｃおよび金属層１２Ｂについて第１のリソグラフィ工程を設け、密着層１２Ａについて第２のリソグラフィ工程を設けるようにすることも可能である。すなわち、図１２（Ａ）に示したように、第１のフォトレジストマスク５１により仕事関数調整層１２Ｃおよび金属層１２Ｂをエッチングしたのち、図１２（Ｂ）に示したように、第２のフォトレジストマスク５２により密着層１２Ａをエッチングする。この場合、平坦面１２Ｅは形成されず、平坦面１２Ｄのみが形成される。
【００５４】
また、上記実施の形態では、第１電極１２が、密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃの３層を有する場合について説明したが、密着層１２Ａがなく、金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃのみを有する場合についても本発明を適用することが可能である。
【００５５】
また、上記実施の形態において説明した各層の材料および膜厚、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、密着層１２Ａは、スパッタ法のほか、蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ；有機金属気相成長）法、レーザーアブレーション法、あるいはメッキ法などを用いることが可能である。金属層１２Ｂについても、同様に、スパッタ法のほか、蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、レーザーアブレーション法、あるいはメッキ法などを用いることが可能である。
【００５６】
更に、上記実施の形態では、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの構成を具体的に挙げて説明したが、絶縁膜１３あるいは保護膜１６などの全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。更にまた、第１電極１２の発光層１４Ｂ側の界面を第１端部Ｐ１、第２電極１５の発光層１４Ｂ側の界面を第２端部Ｐ２とし、有機層１４を共振部として共振器構造を構成し、光の取り出し効率を高めるようにしてもよい。加えてまた、第２電極１５を半透過性電極でなく透明電極とした場合についても本発明を適用することができる。
【００５７】
加えて、上記実施の形態では、本発明を有機発光素子あるいは有機発光素子を備えた表示装置に適用した場合について説明したが、本発明は、例えば液晶表示パネルなどの他の表示装置にも適用可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の有機発光素子および本発明の表示装置によれば、複数の層を含む第１電極を略順テーパ状にしたので、第１電極の形状不良を防止することができる。よって、表示装置の欠陥を低減し、信頼性を高めることができる。
【００５９】
また、本発明の有機発光素子の製造方法によれば、複数のうちエッチング方法およびエッチング速度が同等である一層または二層以上の層ごとにエッチングを行うようにしたので、パターニング精度を向上させ、第１電極を確実かつ容易に略順テーパ状に形成することができる。よって、歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した有機発光素子の構成を拡大して表す断面図である。
【図３】図１に示した有機発光素子の構成を拡大して表す断面図である。
【図４】図１に示した表示装置の製造方法を工程順に表す断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す断面図である。
【図６】図５に続く工程を表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を表す断面図である。
【図１２】本発明の変形例を表す断面図である。
【符号の説明】
１０…駆動パネル、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…有機発光素子、１１…基板、１２…第１電極、１２Ａ…密着層、１２Ｂ…金属層、１２Ｃ…仕事関数調整層、１３…絶縁膜、１４…有機層、１４Ａ…正孔輸送層、１４Ｂ…発光層、１４Ｃ…電子輸送層、１５…第２電極、２０…封止パネル、２１…封止用基板、２２…カラーフィルタ、２２Ｒ…赤色フィルタ、２２Ｇ…緑色フィルタ、２２Ｂ…青色フィルタ、３０…接着層、４１，５１…第１のフォトレジストマスク、４２，５２…第２のフォトレジストマスク、４３…第３のフォトレジストマスク
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機発光素子およびその製造方法、ならびにこれらを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フラットパネルディスプレイの一つとして、有機発光素子を用いた有機発光ディスプレイが注目されている。有機発光ディスプレイは、自発光型であるので視野角が広く、消費電力が低いという特性を有し、また、高精細度の高速ビデオ信号に対しても十分な応答性を有するものと考えられており、実用化に向けて開発が進められている。
【０００３】
有機発光素子としては、例えば、基板の上に、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）および平坦化層などを介して、第１電極，発光層を含む有機層および第２電極が順に積層されたものが知られている。発光層で発生した光は、基板の側から取り出される場合もあるが、第２電極の側から取り出される場合もある。
【０００４】
光を第２電極の側から取り出す場合、第１電極は例えばクロム（Ｃｒ）などの金属により構成され、第２電極はインジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との化合物（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透過性を有する導電性材料により構成されることが多い。また、例えば、第１電極の表面に、例えばクロムの酸化物よりなる緩衝薄膜層を設ける場合もある（例えば、特許文献１参照。）。この緩衝薄膜層は、第１電極の表面粗さを緩和すると共に、第１電極の仕事関数を調整する仕事関数調整層としての機能も有している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１６９７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような緩衝薄膜層と第１電極とを同一のエッチャントを用いて形成しようとする場合、両者のエッチング速度に１０倍ないし１００倍の差が生じうるため、共通の加工方法により加工することが困難である。また、緩衝薄膜層と第１電極とを、共通のフォトレジストマスクを用いて数種類のエッチング方法により形成しようとする場合、線幅の制御が極めて困難となり、例えば緩衝薄膜層が第１電極の周囲に庇状に張り出すなどの形状不良を生じるおそれがある。このような第１電極の形状不良は、絶縁膜の品質を著しく悪化させるばかりでなく、緩衝薄膜層が破損して短絡などの欠陥を招く原因となる場合もありうるので、確実に防止する必要がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、第１電極の形状不良を防止することにより信頼性を向上させることができる有機発光素子およびその製造方法、ならびに表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による有機発光素子は、基板に、複数の層を含む第１電極、発光層を含む１層以上の有機層および第２電極が順に積層されたものであって、第１電極が略順テーパ状に形成されているものである。ここに「略順テーパ状」とは、側壁面の全体が直線状をなすテーパ形状は含まれず、少なくとも２回のリソグラフィ工程を経て形成されるものである。より具体的には、第１電極は、複数の層のうち基板に近い層ほど線幅が太くなる段状に形成されているようにすることが可能である。また、第１電極の複数の層の界面のうち少なくとも一箇所には、平坦面が形成されているようにすることが可能である。
【０００９】
本発明による有機発光素子の製造方法は、基板に複数の層を形成する工程と、複数の層のうちエッチング方法およびエッチング速度の異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、略順テーパ状の第１電極を形成する工程と、第１電極の上に、発光層を含む１層以上の有機層を形成する工程と、有機層の上に、第２電極を形成する工程とを含むものである。ここで「エッチング方法が異なる」とは、エッチングに用いられる化学反応が異なることのみではなく、所望の化学反応を発生させるエッチャントが異なる場合を含み、「エッチング速度が異なる」とは、これらの複数の層を同一のエッチャントを使用して同一条件でエッチングした場合に各層の構成材料の相違に起因してエッチング速度に差が生じることをいう。
【００１０】
本発明による表示装置は、基板に、複数の層を含む第１電極、発光層を含む１層以上の有機層および第２電極が順に積層された複数の有機発光素子を有するものであって、第１電極が略順テーパ状に形成されているものである。
【００１１】
本発明による有機発光素子では、複数の層を含む第１電極が略順テーパ状であるようにしたので、複数の層のうちのある層が他の層の周囲に庇状に張り出すといった形状不良が防止される。よって、庇状に張り出した部分が破損して短絡などの欠陥を招く原因となることが防止される。
【００１２】
本発明による有機発光素子の製造方法では、基板に複数の層が形成され、これらの複数の層のうちエッチング方法およびエッチング速度の異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、略順テーパ状の第１電極が形成される。そののち、第１電極の上に、発光層を含む１層以上の有機層および第２電極が形成される。
【００１３】
本発明による表示装置では、本発明による有機発光素子を備えたので、欠陥が低減され、信頼性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る表示装置の断面構造を表すものである。この表示装置は、極薄型の有機発光ディスプレイとして用いられるものであり、駆動パネル１０と封止パネル２０とが対向配置され、熱硬化型樹脂よりなる接着層３０により全面が貼り合わせられている。駆動パネル１０は、例えば、ガラスなどの絶縁材料よりなる基板１１の上に、図示しないＴＦＴおよび平坦化層を介して、赤色の光を発生する有機発光素子１０Ｒと、緑色の光を発生する有機発光素子１０Ｇと、青色の光を発生する有機発光素子１０Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に設けられている。
【００１６】
有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、例えば、基板１１の側から、図示しないＴＦＴおよび平坦化層を介して、陽極としての第１電極１２、絶縁膜１３、発光層を含む有機層１４、および陰極としての第２電極１５がこの順に積層されている。第２電極１５の上には、必要に応じて、保護膜１６が形成されている。
【００１７】
第１電極１２は、例えば、基板１１の側から、密着層１２Ａと、金属層１２Ｂと、仕事関数調整層１２Ｃとが順に積層されている。また、第１電極１２は、略順テーパ状、より具体的には、仕事関数調整層１２Ｃ，金属層１２Ｂ，密着層１２Ａの順で線幅が太くなる段状に形成されている。これにより、第１電極１２では、例えば仕事関数調整層１２Ｃが金属層１２Ｂの周囲に庇状に張り出してしまうというような形状不良が防止されている。よって、仕事関数調整層１２Ｃの庇状に張り出した部分が破損して第１電極１２と有機層１４とが接触してしまい、反応物が析出して第２電極１５に達し、短絡などの欠陥を招く原因となることを防止することができる。よって、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの欠陥を低減し、信頼性を高めることができる。
【００１８】
第１電極１２は、密着層１２Ａと金属層１２Ｂとの界面に平坦面１２Ｄが形成され、金属層１２Ｂと仕事関数調整層１２Ｃとの界面に平坦面１２Ｅが形成されている。これらの平坦面１２Ｄ，１２Ｅは、後述するリソグラフィ工程のマスク合わせの余裕として必然的に形成されるものであるが、その幅はなるべく狭い方が好ましいことは言うまでもない。平坦面１２Ｄ，１２Ｅの間の、金属層１２Ｂの側壁面１２Ｆは、後述するリソグラフィ工程において等方性エッチングにより形成されるので、やや内側に弯曲した緩やかな傾斜面となっている。なお、金属層１２Ｂのように側壁面１２Ｆが傾斜面になっていて線幅が徐々に変化する場合には、密着層１２Ａの線幅は、金属層１２Ｂの最も太い線幅よりも太く、仕事関数調整層１２Ｃの線幅は、金属層１２Ｂの最も細い線幅よりも細くなっていることは言うまでもない。
【００１９】
密着層１２Ａは、基板１１と金属層１２Ｂとの間に設けられ、金属層１２Ｂが基板１１から剥離するのを防止するものである。密着層１２Ａは、例えば、クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），スズ（Ｓｎ），亜鉛（Ｚｎ），カドミウム（Ｃｄ），チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ）およびモリブデン（Ｍｏ）からなる金属元素の群のうちの少なくとも１種を含む金属、導電性酸化物または金属化合物により構成されていることが好ましい。これらの物質は電気伝導度が高く、図示しないＴＦＴとの電気的な接合を良好に行うことができるからである。本実施の形態では、密着層１２Ａは、例えばチタン（Ｔｉ）またはＩＴＯにより構成されている。
【００２０】
密着層１２Ａの積層方向の膜厚（以下、単に膜厚と言う）は、金属層１２Ｂの密着性を維持することができる程度、例えば５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
金属層１２Ｂは、反射層としての機能も兼ねており、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。本実施の形態では、金属層１２Ｂは、例えば、銀（Ａｇ），銀を含む合金，アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウムを含む合金により構成されている。特に、金属の中で最も反射率が高い銀（Ａｇ）または銀を含む合金により構成するようにすれば、金属層１２Ｂにおける光の吸収損失を小さくすることができるのでより好ましい。なお、金属層１２Ｂを銀により構成するようにすれば反射率を最も高くすることができるので好ましいが、銀と他の金属との合金により構成するようにすれば、化学的安定性および加工精度を高めることができると共に、密着性も向上させることができるので好ましい。銀は非常に反応性が高く、加工精度および密着性も低いなど、極めて取り扱いが難しいからである。
【００２２】
金属層１２Ｂが銀または銀を含む合金により構成されている場合、金属層１２Ｂの膜厚は、例えば５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、密着性が確保され、剥離を防止することができるからである。更に、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であればより好ましい。金属層１２Ｂを薄くすることにより表面粗さを小さくすることができ、したがって仕事関数調整層１２Ｃの膜厚を薄くして光の取り出し効率を上げることができるからである。また、金属層１２Ｂを薄くすることにより、製造途中の熱工程により金属層１２Ｂが結晶化して表面の凹凸が激しくなるのを緩和し、金属層１２Ｂ表面の凹凸により仕事関数調整層１２Ｃの欠陥が増加するのを阻止することができるからである。
【００２３】
金属層１２Ｂがアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金により構成されている場合、金属層１２Ｂの膜厚は、例えば、８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲であれば十分な反射率が得られるからである。また、この範囲より薄いと光が透過してしまい、この範囲より厚いと表面の凹凸が激しくなるため欠陥の増加につながるおそれがあるからである。
【００２４】
仕事関数調整層１２Ｃは、有機層１４への正孔注入効率を高めるためのものであり、金属層１２Ｂよりも仕事関数の高い材料により構成されている。また、仕事関数調整層１２Ｃは、金属層１２Ｂを形成した後の製造工程においても金属層１２Ｂがダメージを受けることを緩和するという保護膜としての機能も有しており、特に金属層１２Ｂが銀あるいは銀を含む合金により構成されている場合には、金属層１２Ｂが空気中の酸素あるいは硫黄成分と反応することを防止するものである。仕事関数調整層１２Ｃを構成する材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ），モリブデン（Ｍｏ），白金（Ｐｔ）あるいはシリコン（Ｓｉ）などの金属、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金、またはこれら金属あるいは合金の酸化物あるいは窒化物、またはＩＴＯなどの透明導電性材料が挙げられる。仕事関数調整層１２Ｃの膜厚は、構成材料の光の透過率と導電率とに応じて決定することが好ましい。例えば、クロム（Ｃｒ）の酸化物などの導電率のあまり高くない酸化物や窒化物により構成する場合は薄い方が好ましく、例えば５ｎｍ程度とされることが好ましい。また、導電率が高く透過率が低い金属により構成する場合にも薄い方が好ましく、例えば数ｎｍとされることが好ましい。一方、導電率、透過率ともに高いＩＴＯにより構成する場合には数ｎｍ〜数十ｎｍ程度まで厚くすることが可能である。
【００２５】
絶縁膜１３は、第１電極１２と第２電極１５との絶縁性を確保すると共に、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける発光領域の形状を正確に所望の形状とするためのものである。絶縁膜１３は、例えば、膜厚が６００ｎｍ程度であり、酸化シリコンあるいはポリイミドなどの絶縁材料により構成されている。絶縁膜１３は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける発光領域に対応して開口部１３Ａが設けられている。
【００２６】
有機層１４は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの発光色によって構成が異なっている。図２は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｂにおける有機層１４の構成を拡大して表すものである。有機発光素子１０Ｒ，１０Ｂの有機層１４は、正孔輸送層１４Ａ，発光層１４Ｂおよび電子輸送層１４Ｃが第１電極１２の側からこの順に積層された構造を有している。正孔輸送層１４Ａは、発光層１４Ｂへの正孔注入効率を高めるためのものである。本実施の形態では、正孔輸送層１４Ａが正孔注入層を兼ねている。発光層１４Ｂは、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものであり、絶縁膜１３の開口部１３Ａに対応した領域で発光するようになっている。電子輸送層１４Ｃは、発光層１６Ｂへの電子注入効率を高めるためのものである。
【００２７】
有機発光素子１０Ｒの正孔輸送層１４Ａは、例えば、膜厚が４５ｎｍ程度であり、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。有機発光素子１０Ｒの発光層１４Ｂは、例えば、膜厚が５０ｎｍ程度であり、２，５−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）―Ｎ−フェニルアミノ］］スチリルベンゼン―１，４−ジカーボニトリル（ＢＳＢ）により構成されている。有機発光素子１０Ｒの電子輸送層１４Ｃは、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３ ）により構成されている。
【００２８】
有機発光素子１０Ｂの正孔輸送層１４Ａは、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機発光素子１０Ｂの発光層１４Ｂは、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、４，４−ビス（２，２−ジフェニルビニン）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）により構成されている。有機発光素子１０Ｂの電子輸送層１４Ｃは、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、Ａｌｑ３ により構成されている。
【００２９】
図３は、有機発光素子１０Ｇにおける有機層１４の構成を拡大して表すものである。有機発光素子１０Ｇの有機層１４は、正孔輸送層１４Ａおよび発光層１４Ｂが第１電極１２の側からこの順に積層された構造を有している。正孔輸送層１４Ａは、正孔注入層を兼ねており、発光層１４Ｂは、電子輸送層を兼ねている。
【００３０】
有機発光素子１０Ｇの正孔輸送層１４Ａは、例えば、膜厚が５０ｎｍ程度であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機発光素子１０Ｇの発光層１４Ｂは、例えば、膜厚が６０ｎｍ程度であり、Ａｌｑ３ にクマリン６（Ｃ６；Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）を１体積％混合したものにより構成されている。
【００３１】
図１ないし図３に示した第２電極１５は、半透過性電極により構成されており、発光層で発生した光は第２電極１５の側から取り出されるようになっている。第２電極１５は、例えば、膜厚が１０ｎｍ程度であり、銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属または合金により構成されている。本実施の形態では、例えばマグネシウム（Ｍｇ）と銀との合金（ＭｇＡｇ合金）により構成されている。第２電極１５は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのすべてを覆うように形成され、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの共通電極となっている。
【００３２】
図１に示した保護膜１６は、例えば、膜厚が５００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であり、透明誘電体からなるパッシベーション膜である。保護膜１６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２ ），窒化シリコン（ＳｉＮ）などにより構成されている。
【００３３】
封止パネル２０は、図１に示したように、駆動パネル１０の第２電極１５の側に位置しており、接着層３０と共に有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを封止する封止用基板２１を有している。封止用基板２１は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板２１には、例えば、カラーフィルタ２２が設けられており、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光を取り出すと共に、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ並びにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。
【００３４】
カラーフィルタ２２は、封止用基板２１のどちら側の面に設けられてもよいが、駆動パネル１０の側に設けられることが好ましい。カラーフィルタ２２が表面に露出せず、接着層３０により保護することができるからである。カラーフィルタ２２は、赤色フィルタ２２Ｒ，緑色フィルタ２２Ｇおよび青色フィルタ２２Ｂを有しており、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対応して順に配置されている。
【００３５】
赤色フィルタ２２Ｒ，緑色フィルタ２２Ｇおよび青色フィルタ２２Ｂは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ２２Ｒ，緑色フィルタ２２Ｇおよび青色フィルタ２２Ｂは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤，緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
【００３６】
この表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３７】
図４ないし図１１はこの表示装置の製造方法を工程順に表すものである。まず、図４（Ａ）に示したように、図示しないＴＦＴおよび平坦化層１３が形成された上述した材料よりなる基板１１の上に、例えばスパッタ法により、上述した膜厚および材料よりなる密着層１２Ａを形成する。
【００３８】
そののち、図４（Ｂ）に示したように、密着層１２Ａの上に、例えばスパッタ法により、上述した膜厚および材料よりなる金属層１２Ｂを形成する。このように、密着層１２Ａを介して金属層１２Ｂを形成することにより、金属層１２Ｂが基板１１からから剥離するのを防止することができる。特に、金属層１２Ｂを銀または銀を含む合金により構成する場合には、剥離した部分からエッチング液あるいは空気などが侵入し、金属層１２Ｂがそれらに含まれる酸素や硫黄成分などと反応することを防止することもできる。
【００３９】
次に、図４（Ｃ）に示したように、金属層１２Ｂの上に、例えばスパッタ法により、上述した膜厚および材料よりなる仕事関数調整層１２Ｃを形成する。このように、金属層１２Ｂの成膜後、速やかに仕事関数調整層１２Ｃを形成することにより、金属層１２Ｂを形成した後の製造工程においても金属層１２Ｂに対するダメージを緩和し、金属層１２Ｂと仕事関数調整層１２Ｃとの界面を清浄に保つことができる。また、特に、金属層１２Ｂを銀または銀を含む合金により構成する場合には、金属層１２Ｂが空気中の酸素または硫黄成分と反応することを防止することができる。
【００４０】
密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃを形成したのち、これらのうちエッチング方法およびエッチング速度の異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、上述したような略順テーパ状の第１電極１２を形成する。本実施の形態では、例えば、仕事関数調整層１２Ｃ，金属層１２Ｂおよび密着層１２Ａをそれぞれ別々のリソグラフィ工程を設けてエッチングするようにしている。なぜなら、仕事関数調整層１２Ｃと金属層１２Ｂとは、上述した構成材料の相違によりエッチング速度が大きく異なり、庇状の形状不良が生じるおそれがあるからである。また、密着層１２Ａも、上述した構成材料の相違により金属層１２Ｂとはエッチング速度が異なり、同一のリソグラフィ工程でエッチングを行った場合、庇状の形状不良を生じるおそれがあるからである。なお、リソグラフィ工程は、例えば、ウェットエッチングあるいはＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチング）などのいずれの手法を用いても良い。
【００４１】
まず、第１のリソグラフィ工程において、仕事関数調整層１２Ｃをエッチングする。すなわち、図５（Ａ）に示したように、第１のフォトレジストマスク４１を形成する。このとき、第１のフォトレジストマスク４１の線幅は、仕事関数調整層１２Ｃのエッチング後の線幅が、後続のリソグラフィ工程における金属層１２Ｂおよび密着層１２Ａのエッチング後の線幅よりも細くなるように設定されることが望ましい。続いて、図５（Ｂ）に示したように、第１のフォトレジストマスク４１を用いて仕事関数調整層１２Ｃをエッチングし、図５（Ｃ）に示したように、第１のフォトレジストマスク４１を除去する。
【００４２】
次に、第２のリソグラフィ工程において、金属層１２Ｂのエッチングを行う。すなわち、図６（Ａ）に示したように、第２のフォトレジストマスク４２を形成する。この第２のフォトレジストマスク４２の線幅は、金属層１２Ｂのエッチング後の線幅が仕事関数調整層１２Ｃの線幅よりも太くなるように設定されることが望ましい。続いて、この第２のフォトレジストマスク４２を用いて、図６（Ｂ）に示したように、金属層１２Ｂをエッチングする。このとき、金属層１２Ｂと仕事関数調整層１２Ｃとの界面には、第２のフォトレジストマスク４２の位置合わせの余裕のため、平坦面１２Ｅが形成される。金属層１２Ｂの側壁面１２Ｆは、等方性エッチングにより、やや内側に弯曲した緩やかな傾斜面となる。金属層１２Ｂをエッチングしたのち、図６（Ｃ）に示したように、第２のフォトレジストマスク４２を除去する。
【００４３】
続いて、第３のリソグラフィ工程において、密着層１２Ａのエッチングを行う。すなわち、図７（Ａ）に示したように、第３のフォトレジストマスク４３を形成する。この第３のフォトレジストマスク４３の線幅は、密着層１２Ａのエッチング後の線幅が仕事関数調整層１２Ｃおよび金属層１２Ｂの線幅よりも太くなるように設定されることが好ましい。続いて、この第３のフォトレジストマスク４３を用いて、図７（Ｂ）に示したように、密着層１２Ａをエッチングする。このとき、金属層１２Ｂと密着層１２Ａとの界面には、第３のフォトレジストマスク４３の位置合わせの余裕のため、平坦面１２Ｄが形成される。そののち、図７（Ｃ）に示したように、第３のフォトレジストマスク４３を除去する。このように仕事関数調整層１２Ｃ，金属層１２Ｂおよび密着層１２Ａのそれぞれを、第１ないし第３のリソグラフィ工程を設けてエッチングするようにすることにより、各層のエッチング線幅を精確に制御してパターニング精度を高め、第１電極１２を確実に上述のような略順テーパ状に形成することができる。
【００４４】
次に、図８（Ａ）に示したように、基板１１の全面にわたり、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ；化学的気相成長）法により上述した膜厚および材料よりなる絶縁膜１５を成膜し、例えばリソグラフィ技術を用いて絶縁膜１５のうち発光領域に対応する部分を選択的に除去し開口部１５Ａを形成する。
【００４５】
続いて、図８（Ｂ）に示したように、例えば蒸着法により、上述した膜厚および材料よりなる有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの有機層１４を形成する。
【００４６】
有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの有機層１４を形成したのち、図９（Ａ）に示したように、基板１１の全面にわたり、例えば蒸着法により、上述した膜厚および材料よりなる第２電極１５を形成する。以上により、図１ないし図３に示した有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが形成される。
【００４７】
次に、図９（Ｂ）に示したように、第２電極１７の上に、上述した膜厚および材料よりなる保護膜１８を形成する。これにより、図１に示した駆動パネル１０が形成される。
【００４８】
また、図１０（Ａ）に示したように、例えば、上述した材料よりなる封止用基板２１の上に、赤色フィルタ２２Ｒの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルタ２２Ｒを形成する。続いて、図１０（Ｂ）に示したように、赤色フィルタ２２Ｒと同様にして、青色フィルタ２２Ｂおよび緑色フィルタ２２Ｇを順次形成する。これにより、封止パネル２０が形成される。
【００４９】
封止パネル２０および駆動パネル１０を形成したのち、図１１に示したように、基板１１の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを形成した側に、熱硬化型樹脂よりなる接着層３０を塗布形成する。塗布は、例えば、スリットノズル型ディスペンサーから樹脂を吐出させて行うようにしてもよく、ロールコートあるいはスクリーン印刷などにより行うようにしてもよい。次いで、図１に示したように、駆動パネル１０と封止パネル２０とを接着層３０を介して貼り合わせる。その際、封止パネル２０のうちカラーフィルタ２２を形成した側の面を、駆動パネル１０と対向させて配置することが好ましい。また、接着層３０に気泡などが混入しないようにすることが好ましい。そののち、封止パネル２０のカラーフィルタ２２と駆動パネル１０の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとの相対位置を整合させてから所定温度で所定時間加熱処理を行い、接着層３０の熱硬化性樹脂を硬化させる。以上により、図１ないし図３に示した表示装置が完成する。
【００５０】
この表示装置では、例えば、第１電極１２と第２電極１５との間に所定の電圧が印加されると、有機層１４の発光層１４Ｂに電流が注入され、正孔と電子とが再結合することにより、主として発光層１４Ｂの正孔輸送層１４Ａ側の界面において発光が起こる。この光は、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間で多重反射し、第２電極１５を透過して取り出される。本実施の形態では、第１電極１２が略略順テーパ状に形成されているので、例えば仕事関数調整層１２Ｃが金属層１２Ｂの周囲に庇状に張り出すといった形状不良が防止されている。よって、仕事関数調整層１２Ｃの庇状に張り出した部分が破損して第１電極１２と有機層１４とが接触することがなく、反応物の析出による短絡などの欠陥が低減される。
【００５１】
このように、本実施の形態では、第１電極１２を略順テーパ状としたので、庇状の形状不良を防止することができる。よって、表示装置の欠陥を低減し、信頼性を高めることができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃのそれぞれを、第１ないし第３のリソグラフィ工程を設けてエッチングするようにしたので、各層のエッチング線幅を精確に制御してパターニング精度を高め、第１電極１２を確実かつ容易に略順テーパ状に形成することができる。よって、歩留りを向上させることができる。
【００５３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃのそれぞれについて別々に、第１ないし第３のリソグラフィ工程を設けるようにした場合について説明したが、仕事関数調整層１２Ｃおよび金属層１２Ｂのエッチング速度が同等である場合には、仕事関数調整層１２Ｃおよび金属層１２Ｂについて第１のリソグラフィ工程を設け、密着層１２Ａについて第２のリソグラフィ工程を設けるようにすることも可能である。すなわち、図１２（Ａ）に示したように、第１のフォトレジストマスク５１により仕事関数調整層１２Ｃおよび金属層１２Ｂをエッチングしたのち、図１２（Ｂ）に示したように、第２のフォトレジストマスク５２により密着層１２Ａをエッチングする。この場合、平坦面１２Ｅは形成されず、平坦面１２Ｄのみが形成される。
【００５４】
また、上記実施の形態では、第１電極１２が、密着層１２Ａ，金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃの３層を有する場合について説明したが、密着層１２Ａがなく、金属層１２Ｂおよび仕事関数調整層１２Ｃのみを有する場合についても本発明を適用することが可能である。
【００５５】
また、上記実施の形態において説明した各層の材料および膜厚、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、密着層１２Ａは、スパッタ法のほか、蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ；有機金属気相成長）法、レーザーアブレーション法、あるいはメッキ法などを用いることが可能である。金属層１２Ｂについても、同様に、スパッタ法のほか、蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、レーザーアブレーション法、あるいはメッキ法などを用いることが可能である。
【００５６】
更に、上記実施の形態では、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの構成を具体的に挙げて説明したが、絶縁膜１３あるいは保護膜１６などの全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。更にまた、第１電極１２の発光層１４Ｂ側の界面を第１端部Ｐ１、第２電極１５の発光層１４Ｂ側の界面を第２端部Ｐ２とし、有機層１４を共振部として共振器構造を構成し、光の取り出し効率を高めるようにしてもよい。加えてまた、第２電極１５を半透過性電極でなく透明電極とした場合についても本発明を適用することができる。
【００５７】
加えて、上記実施の形態では、本発明を有機発光素子あるいは有機発光素子を備えた表示装置に適用した場合について説明したが、本発明は、例えば液晶表示パネルなどの他の表示装置にも適用可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の有機発光素子および本発明の表示装置によれば、複数の層を含む第１電極を略順テーパ状にしたので、第１電極の形状不良を防止することができる。よって、表示装置の欠陥を低減し、信頼性を高めることができる。
【００５９】
また、本発明の有機発光素子の製造方法によれば、複数のうちエッチング方法およびエッチング速度が同等である一層または二層以上の層ごとにエッチングを行うようにしたので、パターニング精度を向上させ、第１電極を確実かつ容易に略順テーパ状に形成することができる。よって、歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した有機発光素子の構成を拡大して表す断面図である。
【図３】図１に示した有機発光素子の構成を拡大して表す断面図である。
【図４】図１に示した表示装置の製造方法を工程順に表す断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す断面図である。
【図６】図５に続く工程を表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を表す断面図である。
【図１２】本発明の変形例を表す断面図である。
【符号の説明】
１０…駆動パネル、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…有機発光素子、１１…基板、１２…第１電極、１２Ａ…密着層、１２Ｂ…金属層、１２Ｃ…仕事関数調整層、１３…絶縁膜、１４…有機層、１４Ａ…正孔輸送層、１４Ｂ…発光層、１４Ｃ…電子輸送層、１５…第２電極、２０…封止パネル、２１…封止用基板、２２…カラーフィルタ、２２Ｒ…赤色フィルタ、２２Ｇ…緑色フィルタ、２２Ｂ…青色フィルタ、３０…接着層、４１，５１…第１のフォトレジストマスク、４２，５２…第２のフォトレジストマスク、４３…第３のフォトレジストマスク
Claims (11)
- 基板に、複数の層を含む第１電極、発光層を含む１層以上の有機層および第２電極が順に積層された有機発光素子であって、
前記第１電極が略順テーパ状に形成されている
ことを特徴とする有機発光素子。 - 前記第１電極は、前記複数の層のうち基板に近い層ほど線幅が太くなる段状に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。 - 前記第１電極の複数の層の界面のうち少なくとも一箇所に、平坦面が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。 - 前記複数の層は、銀（Ａｇ），銀を含む合金，アルミニウム（Ａｌ）およびアルミニウムを含む合金のうち少なくとも１種により構成された金属層を含む
ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。 - 前記複数の層は、前記金属層の表面に接して設けられた仕事関数調整層と、前記基板と前記金属層との間に設けられた密着層とを含む
ことを特徴とする請求項４記載の有機発光素子。 - 前記発光層で発生した光を前記第２電極の側から取り出す
ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。 - 基板に複数の層を形成する工程と、
前記複数の層のうちエッチング方法およびエッチング速度の異なる層ごとにリソグラフィ工程を設けることにより、略順テーパ状の第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上に、発光層を含む１層以上の有機層を形成する工程と、
前記有機層の上に、第２電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする有機発光素子の製造方法。 - 前記リソグラフィ工程のそれぞれにおいて、前記第１電極が、前記複数の層のうち基板に近い層ほど線幅が太くなる段状に形成されるようにマスクの線幅を設定する
ことを特徴とする請求項７記載の有機発光素子の製造方法。 - 前記複数の層のうちの一層として、銀（Ａｇ），銀を含む合金，アルミニウム（Ａｌ）およびアルミニウムを含む合金のうち少なくとも１種により構成された金属層を形成する
ことを特徴とする請求項７記載の有機発光素子の製造方法。 - 前記複数の層として、前記基板に、前記金属層が前記基板から剥離するのを防止する密着層と、前記金属層と、前記金属層の表面に接して設けられた仕事関数調整層とを形成する
ことを特徴とする請求項９記載の有機発光素子の製造方法。 - 基板に、複数の層を含む第１電極、発光層を含む１層以上の有機層および第２電極が順に積層された複数の有機発光素子を有する表示装置であって、
前記第１電極が略順テーパ状に形成されている
ことを特徴とする表示装置。
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