JP2005302696A - 前面発光有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】透明電極物質と金属物質間の界面で発生するガルバニ腐蝕現象が抑制された前面発光有機電界発光素子及びこれの製造方法を提供する。
【解決手段】前面発光有機電界発光素子に関し、基板１００上に反射膜層２１０ａ、金属−ケイ化物層２１０ｂ及び透明電極層２１０ｃを具備した第１電極層２１０と、少なくとも１つ以上の発光層を含む有機膜層２３０と、第２電極層とを含む前面反射型有機電界発光素子に関する。前面発光有機電界発光素子は、第１電極層として用いられる反射膜層と透明電極層間に金属−ケイ化物層をさらに具備することによって反射膜層と透明電極層との界面で発生するガルバニ効果による腐蝕現象を抑制し、層間におけるコンタクト抵抗を安定化させるによって、各ピクセル間の均一な輝度と高品位の画面とを実現することができる。
【選択図】図３Ｆ
【解決手段】前面発光有機電界発光素子に関し、基板１００上に反射膜層２１０ａ、金属−ケイ化物層２１０ｂ及び透明電極層２１０ｃを具備した第１電極層２１０と、少なくとも１つ以上の発光層を含む有機膜層２３０と、第２電極層とを含む前面反射型有機電界発光素子に関する。前面発光有機電界発光素子は、第１電極層として用いられる反射膜層と透明電極層間に金属−ケイ化物層をさらに具備することによって反射膜層と透明電極層との界面で発生するガルバニ効果による腐蝕現象を抑制し、層間におけるコンタクト抵抗を安定化させるによって、各ピクセル間の均一な輝度と高品位の画面とを実現することができる。
【選択図】図３Ｆ
Description
本発明は、反射膜層と透明電極層の界面に金属−ケイ化物層を導入することによってガルバニ現象による腐蝕を予防し高品位の画面を実現させた前面発光（ｔｏｐ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ）有機電界発光素子に関する。
ガルバニ効果は、異なる種類の２つの金属が隣接する時、それら金属間の電位差によって電圧が発生し、電流が流れて電気が発生する現象を意味する。このように電気的に接触する相異なる金属は、界面における仕事関数の差によって活性が高い（低い電位の）金属が陽極として作用し、相対的に活性が低い（高い電位の）金属が陰極として作用するようになる。この時、前記２つの金属が腐食性溶液に露出されると、前記金属間の電位差によって両金属は腐蝕される。このような現象をガルバニ腐蝕（Ｇａｌｖａｎｉｃ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）といい、活性が高い陽極ではそれが単独で使用される時よりも速い速度で腐蝕が進行し、活性が低い陰極では遅い速度で腐蝕が進行する。
代表的な前面発光有機電界表示装置では、表示装置の一方に反射特性に優れた反射電極が採用され、前記反射電極は反射特性だけでなく適切な仕事関数を有する導電物質から構成される。しかし、今のところ、そのような特性を同時に満たす適切な単一物質はない。したがって、反射電極は、一般的に、反射膜を別途に形成し、その上部に他の導電性を有する電極物質からなる電極物質膜を形成してなる多層構造から構成される。このように多層構造を採用する場合、金属間の界面でのガルバニ腐蝕現象を無視することができない。
具体的に、図１は従来の前面発光有機電界発光素子を示す断面図である。図１を参照すると、前面発光有機電界発光素子は、基板１００上に、第１電極層１１０として使用される反射膜層１１０ａ及び透明電極層１１０ｂを順次積層し、その上部に有機膜層１３０及び第２電極層１４０を順次形成した構造を有する。
このような構造を有する前面発光有機電界発光素子は、基板１００上に、反射効率に優れた金属物質をスパッタリングまたは真空蒸着などの方法によって均一に成膜して反射膜層１１０ａを形成する。従来、反射膜としては、アルミニウムまたはその合金などの活性の高い金属が採用されている。
次に、前記反射膜層１１０ａ上部に透明電極物質を蒸着させて、外部から入射した光を前記反射膜層１１０ａによって反射させるための透明電極層１１０ｂが形成される。次に、パターニングによって第１電極層１１０を形成する。この時、前記透明電極物質としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）が使われる。
次に、画素領域を定義する画素定義膜１２０を前記第１電極層１１０の両端に形成し、その上部に発光層、及び前記電子と正孔などの電荷輸送能力を有する有機膜層１３０、及び第２電極層１４０を形成することによって前面発光有機電界発光素子を完成する。
上述したような発光素子の製造工程のうち、前記第１電極層１１０のパターニングは、通常的にフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を連続的に遂行することによって実施される。具体的に、前記透明電極層１１０ｂ上にフォトレジストパターンを形成し、通常の露光及び現像工程を経た後に、それをマスクとして使用して前記透明電極層１１０ｂ及び反射膜層１１０ａを順にエッチングする。
この時、エッチング工程には、一般的な湿式エッチングまたは乾式エッチング方法を使用することが可能である。湿式エッチングの場合、エッチングしようとする領域にＨＦ、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４などの強酸溶液を塗布または噴射して所望のパターンを得て、前記エッチング以後の洗浄過程及びストリップ工程でもＨＮＯ３、ＨＣｌ、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ２Ｏ２、及びＮＨ４ＯＨなどの強酸及び強塩基性化学物質が使用される。
前記エッチング、洗浄及びストリップ工程において使用される強酸及び強塩基性化学物質は、第１電極層１１０として使用される透明電極層１１０ｂ及び反射膜層１１０ａに直接的に接触することで、図２に示したように前記透明電極層１１０ｂ及び反射膜層１１０ａ間の界面においてガルバニ腐蝕現象を生じる（Ｊ．Ｅ．Ａ．Ｍ．ｖａｎ ｄｅｎ Ｍｅｅｒａｋｋｅｒ ａｎｄ Ｗ．Ｒ．ｔｅｒ Ｖｅｅｎ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１３９，ｎｏ．２，３８５（１９９２）を参照されたい）。特に、前記反射膜として使用されるアルミニウム及びこれの合金などの金属は、大気中への露出時ですらＡｌ２Ｏ３などの金属酸化膜層１１０ｃを容易に形成する程に腐蝕現象が早く発生することを考慮するならば、このようなガルバニ腐蝕現象による金属酸化膜層１１０ｃの形成は非常に深刻な問題になると見ることができる。特に、前記化学物質が透明電極層１１０ｂ及び反射膜層１１０ｂ間の界面において一部残留すると、ガルバニ腐蝕現象によって腐蝕が加速化され、局部的に腐蝕が進行するすき間腐蝕（Ｃｒｅｖｉｃｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）が発生する等の深刻な問題が発生する。
このようなガルバニ腐蝕現象は、透明電極層１１０ｂ及び反射膜層１１０ａ間の界面によって拡散し、前記電極間のコンタクト抵抗（ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を急激に上昇させ、非常に不安定な抵抗分布を見せる。その結果、従来の前面発光有機電界表示装置では、表示装置を駆動した時に発現するピクセル間の色が一部は明るく、一部は暗くなる等の輝度不均一現象が発生し、画面の品質が大幅に低下する。
このようなガルバニ腐蝕現象を解決するために、米国特許第６，３８７，６００号（Ｍｉｃｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社）では、アルミニウム及び透明電極物質からなるＩＴＯ間の界面でのガルバニ腐蝕を抑制するための方法が提示されている。具体的には、前記アルミニウム膜層上部にクロム（Ｃｒ）、クロム合金、ニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）などの保護膜層を積層することによって、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を経てパターニング工程を実施する際に化学物質によって引き起こされる腐蝕を抑制する方法を言及している。しかし、前記特許で採用される保護膜層は、パターニング工程以後にエッチング工程を経て除去され、そのエッチング工程は酢酸と硝酸第２セリウムアンモニウム（Ｃｅｒｉｃ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｎｉｔｒａｔｅ）の混合エッチング液を使用して実施される。そのため、再びガルバニ腐蝕現象が起こる恐れがある。
このように、前面発光有機電界表示装置のアルミニウム反射膜に対するガルバニ腐蝕を抑制するための明らかな方案は、未だ提示されていない状態である。
米国特許第６，３８７，６００号
Ｊ．Ｅ．Ａ．Ｍ．ｖａｎ ｄｅｎ Ｍｅｅｒａｋｋｅｒ ａｎｄ Ｗ．Ｒ．ｔｅｒ Ｖｅｅｎ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１３９，ｎｏ．２，３８５（１９９２）
前記問題を解決するための本発明の目的は、透明電極物質と金属物質との間の界面で発生するガルバニ腐蝕現象が抑制された前面発光有機電界発光素子及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、透明電極層と金属反射膜層との間のコンタクト抵抗が均一に現れる前面発光有機電界発光素子及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、輝度が均一な前面発光有機電界発光素子及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、透明電極層と反射膜層との界面に金属−ケイ化物（ｍｅｔａｌ−ｓｉｌｉｃｉｄｅ）層が形成された前面発光有機電界発光素子及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、高品位の画面が実現可能である前面発光有機電界発光素子及びその製造方法を提供することにある。
前記技術的課題を達成するために、本発明は、基板と、前記基板上に順次積層された反射膜層、金属−ケイ化物層、及び透明電極層を具備した第１電極層と、有機膜層と、第２電極層とを含む前面発光有機電界発光素子を提供する。
この時、前記金属−ケイ化物層は、前記反射膜層と透明電極層との間に位置し、前記反射膜層の酸化を抑制し、前記電極層間のコンタクト抵抗を安定化することを特徴とする。
また、本発明は、
基板上に反射膜層を形成する工程、
前記反射膜上部に金属−ケイ化物層を形成する工程、
前記金属−ケイ化物層上に透明電極層を形成した後にパターニングして第１電極層を形成する工程、
前記第１電極層の両エッジ部分を含む画素領域を定義する画素定義膜を形成する工程、
前記基板の全面にわたって少なくとも１つの発光層を含む有機膜層を形成する工程、及び
前記有機膜層上に第２電極層を形成する工程
を含む前面発光有機電界発光素子の製造方法を提供する。
基板上に反射膜層を形成する工程、
前記反射膜上部に金属−ケイ化物層を形成する工程、
前記金属−ケイ化物層上に透明電極層を形成した後にパターニングして第１電極層を形成する工程、
前記第１電極層の両エッジ部分を含む画素領域を定義する画素定義膜を形成する工程、
前記基板の全面にわたって少なくとも１つの発光層を含む有機膜層を形成する工程、及び
前記有機膜層上に第２電極層を形成する工程
を含む前面発光有機電界発光素子の製造方法を提供する。
この時、前記金属−ケイ化物層の形成は、Ａｌ及びＳｉをスパッタリングすることによってその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で実施されることを特徴とする。
上述したように、本発明に従い第１電極層として反射膜層と透明電極層との間に金属−ケイ化物層を形成することによって前記層間界面でのガルバニ現象及び金属酸化膜の形成を抑制することが可能となる。
これにより、得られた前面発光有機電界発光素子の各ピクセル間の輝度が均一で高品質の画面が実現可能な前面発光有機電界発光素子を提供することが可能である。
本発明について特定の実施形態と関連させて説明したが、本発明は特許請求範囲に記載した発明の思想及び領域から外れない範囲内で多様な改造及び変化が可能であることを当業界で通常の知識を有する者ならば誰でも容易に分かるであろう。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。各図面において、層及び領域の長さ、厚さなどは便宜のために誇張されて表現されることもある。本明細書全体にかけて同一な参照番号は同一な構成要素を示す。
図３Ａないし図３Ｆは、本発明の一実施形態による前面発光有機電界発光素子の製造方法を示した断面図である。
図３Ａを参照すると、先に、基板２００上に反射効率に優れた金属物質を採用して反射膜層２１０ａが形成される。
前記基板２００は、通常的なものであってよく、ガラス、プラスチック及び金属などを使用することができ、望ましくはガラス基板を使用する。
前記反射膜層２１０ａは、光を反射させるためのものであり、反射特性に優れた金属物質から形成される。一実施形態として、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（Ａｌ ａｌｌｏｙ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）、チタン（Ｔｉ）またはニッケル（Ｎｉ）のいずれか１つ、またはそれらの合金から構成されることが望ましい。さらに望ましくは、反射効率に優れたアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）から構成されることが望ましい。前記反射膜層２１０ａは、ＲＦスパッタリング、ＤＣスパッタリング、イオンビームスパッタリングまたは真空蒸着等の通常的な方法によって形成され、適切な反射特性を示すために３００Å以上の厚さを有するように形成される。
図３Ｂを参照すると、前記工程によって形成された反射膜層２１０ａの上に、金属−ケイ化物層２１０ｂが形成される。
前記金属−ケイ化物層２１０ｂの形成は、真空雰囲気下においてその場で金属物質及びα−Ｓｉをスパッタリングし、１５０℃ないし４００℃の温度で熱処理を行い、金属−Ｓｉ結合を形成することによって実施される。特に、前記反射膜層２１０ａとして使用されるアルミニウムまたはその合金は、活性が非常に高い金属物質であり、空気中に僅かな時間露出された時でも表面に金属酸化膜が形成され、そのことによって電極としての界面特性が大幅に低下するという問題点があった。しかし、このような問題点は、前記反射膜層２１０ａの上部に活性が低い金属−ケイ化物層２１０ｂを形成することによって解決することができる。これとともに、前記金属−ケイ化物層２１０ｂが仕事関数の差が大きい反射膜層２１０ａ及び後に形成される透明電極層２１０ｃが互いに直接的に接触することを阻止する役割を果たすことによって、前記層間界面特性の低下を防止することができ、結果的に第１電極層２１０の反射特性を向上させることができる。
前記反射膜層２１０ａとしてアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用する場合、その使用される物質がα−Ｓｉと結合してＡｌ−Ｓｉ結合を形成する。この時、Ａｌ及びＳｉの結合比は１：１以上である。
特に、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）を用いる場合、前記アルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）がα−Ｓｉと結合してＡｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｎｄ−Ｓｉ結合を形成する。この時、Ａｌ及びＳｉの結合比は１：１以上である。
本発明の金属−ケイ化物層２１０ｂは、反射膜層２１０ａと透明電極層２１０ｃとの間の電荷移動を十分に確保することができ、前記反射膜層２１０ａ上に金属酸化膜層が形成されることを抑制することができるように、２０ないし１５０Åの厚さを有することが望ましい。
図３Ｃを参照すると、前記金属−ケイ化物層２１０ｂ上に透明電極物質を蒸着することによって透明電極層２１０ｃが形成される。前記透明電極層２１０ｃは、前記反射膜層２１０ａと比較して高い仕事関数を有する伝導性の物質から構成され、ＩＴＯまたはＩＺＯが望ましく使われる。前記透明電極層２１０ｃは、通常のスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）または真空蒸着法によって形成され、２０ないし３００Åの厚さを有するように形成される。
図３Ｄを参照すると、第１電極層２１０の形成は、前記透明電極層２１０ｃ上部にフォトレジストパターンを形成し、通常のベーキング、露光及び現像工程を含むフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を経て実施される。この時、エッチング工程では湿式または乾式エッチング方法を使用して工程を遂行し、前記透明電極層２１０ｃ、金属−ケイ化物層２１０ｂ及び反射膜層２１０ａを形成するためのエッチング工程の後、ストリップ溶液などを使用して、前記工程で使用したフォトレジストパターンを除去することによって、パターニングされた反射膜層２１０ａ、金属−ケイ化物層２１０ｂ及び透明電極層２１０ｃから構成された第１電極層２１０を形成する。
特に、前記エッチング工程として湿式エッチングを利用する場合、使用される強酸に前記反射膜層２１０ａ及び透明電極層２１０ｃが同時に露出しても、前記電極層が相互に接触していないことによって、界面でのガルバニ腐蝕現象及びすき間腐蝕現象を抑制することができる。これは、フォトレジストを除去するためのストリップ工程にも同一に適用することができ、結果的に安定なコンタクト抵抗を有する第１電極層２１０を形成することができる。
図３Ｅを参照すると、前記第１電極層２１０上に画素定義膜（ｐｉｘｅｌ ｄｅｆｉｎｅｄ ｌａｙｅｒ）２２０を形成することによって前面発光有機電界発光素子の発光領域が定義される。前記発光領域は、前記第１電極層２１０上に画素定義膜２２０を形成し、次に前記第１電極層２１０の所定領域が露出するようにエッチングを実施して開口部（図示せず）を形成することによって作製される。この時、使用される画素定義膜２２０は通常的なものであってよく、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、アクリル系フォトレジスト、フェノール系フォトレジスト、及びポリイミド系フォトレジストからなる群より選択される１つから形成することができる。
次に、前記第１電極層２１０上に基板２００全面にかけて少なくとも１つ以上の発光層を含む有機膜層２３０を形成する。前記発光層は、前面発光有機電界発光素子のカソード及びアノードから注入された電子と正孔との再結合理論によって特定波長の光を発光する層である。高効率発光を得るために、各電極と発光層との間にそれぞれ電荷輸送能力を有する、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層、及び電子注入層などが選択的に追加挿入される。本発明による前面発光有機電界発光素子の前記第１電極層２１０がアノード電極として作用する場合には、第２電極層２４０がカソード電極として作用する。この時、追加挿入される有機膜層のうち正孔注入層及び正孔輸送層は第１電極層２１０と発光層２３０との間に位置し、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層は前記発光層２３０と第２電極層２４０との間に位置することが望ましい。このような前記発光層を含む有機膜層２３０の形成は、溶液状態で塗布するスピンコーティング、ディップコーティング、スプレー法、スクリーン印刷法及びインクジェット印刷法などの湿式コーティング方法、またはスパッタリングまたは真空蒸着などの乾式コーティング方法によって実施される。
図３Ｆを参照すると、第２電極層２４０は前記有機膜層２３０上に形成される。前記第２電極層は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明電極物質、またはＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂａ及びそれらの合金からなる群より選択される１つの金属を使用して形成されるが、光を透過させることができる程度の厚さに形成することが望ましい。
最後に、前記工程を経て基板２００、第１電極層２１０、有機膜層２３０及び第２電極層２４０が順次積層された前面発光有機電界発光素子は、通常の封止手段によって封止される。この時、封止手段としては、金属缶（ｍｅｔａｌ ｃａｎ）及びバリウム酸化物（Ｂａｒｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）などの絶縁基板によって封止するか、または絶縁高分子材料によるコーティング（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）でパッシベーション層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を形成する。
上述の工程を経て得られた前面発光有機電界発光素子は、駆動時に前記発光層から光が放出され、その光は第２電極層２４０を介して外部に放出されるか、または前記第１電極層２１０の反射膜層２１０ａで反射された後に前記第２電極層２４０を介して外部に放出される。この時、本発明で提示された通りに反射膜層２１０ａ上に金属−ケイ化物層２１０ｂを形成することで、コンタクト抵抗を安定化及び向上させて有機電界発光素子の輝度を改善することができるだけでなく、各ピクセル間において均一な輝度を示す高品位の画面を実現することができる。
以上、本発明では、基板、第１電極層、発光層を含む有機膜層、及び第２電極層を含む単純な構造の前面発光有機電界発光素子について説明した。しかし、このような構造は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む能動型有機電界発光表示装置及び薄膜トランジスタを含まない受動型有機電界発光表示装置に対しても望ましく適用することが可能である。
以下、本発明による前面発光有機電界発光素子を下記実験例によって説明するが、下記実験例は本発明を説明するための例示にすぎず、それら実施例に本発明が限定されるものではない。
実験例
本発明による前面発光有機電界発光素子を作製するために、ガラス基板上にＡｌ及びＮｄをスパッタリングし１０００Åの厚さを有するＡｌ−Ｎｄ反射膜層を形成した後に、続いて２００℃の温度でＡｌ及びα−Ｓｉを連続スパッタリングして５０Åないし１５０Åの厚さを有するアルミニウム−ケイ化物層を形成した。次に、前記アルミニウム−ケイ化物層の上部に、透明電極物質であるＩＴＯを１２５Åの厚さに真空蒸着して透明電極層を形成した。
本発明による前面発光有機電界発光素子を作製するために、ガラス基板上にＡｌ及びＮｄをスパッタリングし１０００Åの厚さを有するＡｌ−Ｎｄ反射膜層を形成した後に、続いて２００℃の温度でＡｌ及びα−Ｓｉを連続スパッタリングして５０Åないし１５０Åの厚さを有するアルミニウム−ケイ化物層を形成した。次に、前記アルミニウム−ケイ化物層の上部に、透明電極物質であるＩＴＯを１２５Åの厚さに真空蒸着して透明電極層を形成した。
次に、パターニングされた第１電極層を形成するために、前記透明電極層の上部にアクリル系フォトレジストを塗布し、次いで、露光及び現像工程を含むフォトリソグラフィ工程を施すことによって、透明電極層、アルミニウム−ケイ化物層及び反射膜層まで順にエッチングした。
次に、前記第１電極層の上に画素定義膜を形成した後、前述のフォトリソグラフィ工程を同様に実施し、一定領域の開口部を含むように前記画素定義膜をパターニングした。
次に、前記第１電極層の上に、基板全面にわたって５００Åの厚さを有するように正孔輸送層を真空蒸着し、次いで、同一の条件下で、２５０Åの厚さを有する発光層、４５０Åの厚さを有する電子輸送層、及び３Åの厚さを有する電子注入層としてＬｉＦをそれぞれ真空蒸着した。
次に、前記電子注入層の上に、第２電極層としてＭｇＡｇを真空蒸着して１００Åの厚さを有するように形成し、次いで金属缶によって封止して有機電界発光素子を作製した。
比較例
本発明によるアルミニウム−ケイ化物層の形成による効果を比較するために、前記反射膜層と透明電極層との間にアルミニウム−ケイ化物層を形成しないことを除き、前記実験例と同様に実施し前面発光有機電界発光素子を作製した。
本発明によるアルミニウム−ケイ化物層の形成による効果を比較するために、前記反射膜層と透明電極層との間にアルミニウム−ケイ化物層を形成しないことを除き、前記実験例と同様に実施し前面発光有機電界発光素子を作製した。
試験例
前記実験例及び比較例で得られた前面発光有機電界発光素子のコンタクト抵抗及び顕微鏡による表面状態を測定した。その結果を図４ないし図７に示す。
前記実験例及び比較例で得られた前面発光有機電界発光素子のコンタクト抵抗及び顕微鏡による表面状態を測定した。その結果を図４ないし図７に示す。
図４は、前記実験例で得られた前面発光有機電界発光素子における第１電極層のＡｌ−Ｓｉ／ＩＴＯ界面で測定したコンタクト抵抗を示すグラフである。図５は、前記比較例で得られた前面発光有機電界発光素子におけるＡｌＮｄ／ＩＴＯの界面で測定したコンタクト抵抗を示すグラフである。
図４を参照すると、第１電極層の任意領域で測定した抵抗数値はほとんど同様であり、前記反射膜と透明電極層との間のコンタクト抵抗が非常に安定していることが分かる。これに対し、図５では抵抗数値が広範囲に分布し不均一であり、前記層間でのコンタクト抵抗が非常に不安定であることが分かる。このように不安定なコンタクト抵抗は、反射膜層として使用したＡｌ−ＮｄとＩＴＯとの界面でガルバニ効果によってＡｌ２Ｏ３酸化膜が形成されたことに起因する。
前記図４及び図５のコンタクト抵抗は、前面発光有機電界発光素子の輝度に直接的に影響を与える。このことは以下に説明する図６及び図７から分かる。
図６は前記実験例で得られた前面発光有機電界発光素子の各ピクセルでの表面状態を示す写真であり、図７は前記比較例で得られた前面発光有機電界素子の各ピクセルでの表面状態を示す写真である。
図６を参照すると、前記実験例による前面発光有機電界発光素子は、反射膜層と透明電極層との間の抵抗が均一に現れることによって各ピクセルで均一な輝度を示すことが分かる。
図７を参照すると、ピクセルのうち一部は暗く現れ、一部は明るく現れることによって輝度が非常に不均一であり、図６の輝度と比べて低いことが分かる。これは第１電極層の反射膜層と透明電極層との界面でガルバニ腐蝕現象などにより金属酸化膜が形成され、前記腐蝕が前記界面に沿って拡散することに起因すると見なされる。
その結果、本発明に従い第１電極層の反射膜層と透明電極層との間にアルミニウム−ケイ化物層を形成することによって、前記図７で示されたようにピクセル間の輝度が不均一になるといった問題点が除去されることが分かる。
１００、２００：基板
１１０、２１０：第１電極層
１１０ａ、２１０ａ：反射膜層
１１０ｂ、２１０ｃ：透明電極層
１１０ｃ：金属酸化膜層
１２０、２２０：画素定義膜
１３０、２３０：有機膜層
１４０、２４０：第２電極層
２１０ｂ：金属−ケイ化物層
１１０、２１０：第１電極層
１１０ａ、２１０ａ：反射膜層
１１０ｂ、２１０ｃ：透明電極層
１１０ｃ：金属酸化膜層
１２０、２２０：画素定義膜
１３０、２３０：有機膜層
１４０、２４０：第２電極層
２１０ｂ：金属−ケイ化物層
Claims (14)
- 基板、
反射膜層、金属−ケイ化物層及び透明電極層を含む第１電極層、
少なくとも１つ以上の発光層を含む有機膜層、及び
第２電極層
を含むことを特徴とする前面発光有機電界発光素子。 - 前記基板は、ガラス、プラスチック及び金属からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 第１電極層がアノードであって、第２電極層がカソードであることを特徴とする請求項１に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 前記反射膜は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）のいずれか１つ、またはそれらの合金から構成されることを特徴とする請求項１に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 前記反射膜は、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）であることを特徴とする請求項４に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 前記金属−ケイ化物層を形成する金属物質は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）のいずれか１つ、またはそれらの合金から構成されることを特徴とする請求項１に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 前記前記金属−ケイ化物層を形成する金属物質は、アルミニウム−ネオジム（ＡｌＮｄ）であることを特徴とする請求項６に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 前記金属−ケイ化物層は、２０ないし１５０Åの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 前記透明電極層は、ＩＴＯまたはＩＺＯであることを特徴とする請求項１に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 前記有機膜層は、電荷輸送能力を有する、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層からなる群より選択される１つ以上の層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の前面発光有機電界発光素子。
- 前記第２電極層は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂａ及びそれらの合金からなる群より選択される１つの金属から構成されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
- 基板を提供する工程、
前記基板上に反射膜層を形成する工程、
前記反射膜層上に金属−ケイ化物層を形成する工程、
前記金属−ケイ化物層上に透明電極層を形成した後にパターニングして第１電極層を形成する工程、
前記第１電極層の両エッジ部分を含む画素領域を定義する画素定義膜を形成する工程、
前記基板の全面にわたって少なくとも１つ以上の発光層を具備する有機膜層を形成する工程、及び
前記有機膜層上に第２電極層を形成する工程
を含むことを特徴とする前面発光有機電界発光素子の製造方法。 - 前記金属−ケイ化物層は、その場で金属物質及びα−Ｓｉをスパッタリングし、熱処理を実施することによって形成されることを特徴とする請求項１２に記載の前面発光有機電界発光素子の製造方法。
- 前記熱処理は、１５０ないし４００℃の温度で実施されることを特徴とする請求項１３に記載の前面発光有機電界発光素子の製造方法。
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