JP2006236839A

JP2006236839A - 有機電界発光型表示装置

Info

Publication number: JP2006236839A
Application number: JP2005051262A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Nagayama; 顕祐長山; Nobuaki Ishiga; 展昭石賀; Kazunori Inoue; 和式井上; Toru Takeguchi; 徹竹口; Hiroyuki Fuchigami; 宏幸渕上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07
Also published as: US20060192481A1; KR100764673B1; CN100479179C; KR20060094867A; CN1825622A; EP1696488A1; TWI296902B; TW200631467A

Abstract

【課題】発光効率を高め明るい表示画像を得るため、プロセス加工性に優れ、かつ良好な表面平坦性、高い光反射率ならびに高いホール注入効率を具備したアノードを有する有機電界発光型装置を提供する。
【解決手段】基板上にＴＦＴと、少なくともアノード１６、電界発光層１８そしてカソード１９がこの順に積層された有機ＥＬ素子とが表示領域の各画素に形成されているとともに、アノード１６はＡｌに少なくとも８族３ｄ遷移金属の１種以上を不純物として含むＡｌ合金膜１６ａと、その上層に透光性導電酸化膜であるアモルファスＩＴＯ膜１６ｂとを積層した少なくとも二層膜であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は電気光学表示装置、特に、ＴＦＴを形成したアクティブマトリックス型基板上に電気光学素子として画素領域に有機電界発光型（エレクトロルミネッセンス；ＥＬ）素子（以後、有機ＥＬ素子と呼ぶ）を形成してなる有機電界発光型表示装置に関する。

近年、電気光学素子として有機ＥＬ素子のような発光体を用いた有機電界発光型表示装置が表示パネルのひとつとして一般に用いられるようになってきた。

有機ＥＬ素子とは、陽極電極（アノードともいう）と陰極電極（カソードともいう）の間に有機ＥＬ層を含む電界発光層を挟んだ構造を基本構成とするものであり、アノードとカソードの間に電圧を加えることで、アノード側から正孔（ホール）が、カソード側から電子が注入されることによって有機ＥＬ層の発光を得るものである。（例えば、特許文献１参照）。

このような有機ＥＬ素子を用いた表示装置である有機電界発光型表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと呼ぶ）が配置されたＴＦＴアクティブマトリックス基板上に、アノード、電界発光層、そしてカソードがこの順に積層された有機ＥＬ素子が、表示パネル領域の各画素に形成された構造を有している。

従来からの一般的な有機電界発光型表示装置は下面発光型（ボトムエミッション型）とよばれるもので、ガラスのような透明絶縁性基板上にＴＦＴや有機ＥＬ素子が形成されており、有機ＥＬ素子の有機ＥＬ層から発生した光を透明絶縁性基板においてＴＦＴが形成されていない裏側へ放射させるために、アノードは酸化インジウムＩｎ_２Ｏ_３＋酸化スズＳｎＯ_２（以後、ＩＴＯと呼ぶ）のような光透過性を有する導電性材料で構成されている。アノードには有機ＥＬ層へのホール注入効率を上げるために仕事関数値の高い導電性材料が好ましいとされており、例えば特許文献１では好ましい仕事関数値として４．０ｅＶ以上であることが述べられている。ＩＴＯは仕事関数値が４．７ｅＶ前後であり、アノードとして好ましい材料である。

しかしながら、ボトムエミッション型では、基板に形成されたＴＦＴパターンや配線パターン、あるいは信号駆動用回路パターンなどの領域では光を透過させることができないため、有効な発光面積が少なくなってしまうという問題がある。これらの問題を解決するために、発光面積を広く取ることのできる上面発光型（トップエミッション型）と呼ばれる構造のものが開発されている。

トップエミッション型構造は、上述のアノードが光反射性を有する金属材料で形成されているので、有機ＥＬ層で発生した光をカソードを透過して基板の上部へ放射させる際に、この金属材料による反射光も同時に基板の上部へ放射させることができ、明るい表示画像を得ることができる。

トップエミッション型において発光効率が高く明るい画像を得るために、アノードには高い仕事関数値と高い光反射率が求められる。しかしながら、パターニング加工性を考慮した上で、例えば高い仕事関数値を有する金属材料としてＣｒ（約４．５ｅＶ）やＭｏ（約４．６ｅＶ）を選択した場合、これらの金属膜は光反射率が低く（たとえば波長５５０ｎｍにおける本発明者らの結果によればＣｒで６７％、Ｍｏで６０％）、アノードに適用した場合には前記反射光の損失が大きいという問題がある。一方で例えば光反射率が９０％以上の高い値を有する金属材料としてＡｌやＡｇ、およびこれらの合金を選択した場合には仕事関数値として好ましい４．０ｅＶよりも低いため、有機ＥＬ素子の発光効率が上げられないという問題がある。

以上の問題を解決するために、反射率の高いＡｇ、Ａｌおよびこれらの合金の上層に仕事関数が高い導電性材料の積層させた少なくとも二層構造として、高い反射率と高いホール注入効率とを両立させた構成のアノードが開示されている。（例えば、特許文献２〜５参照）。仕事関数の高い導電性材料としては金属の酸化物薄膜が挙げられている。これらの多くは光透過性を有しており、下層の金属による光反射率を大きく低下させることがないという利点がある。

しかしながら、一般に下層である光反射膜を構成する金属膜や合金膜の上部に、上層として透光性導電酸化膜を形成した場合、下層の金属膜または合金膜の金属原子と上層に含まれる酸素との新たな酸化物反応層が、上層と下層との界面に形成される。この酸化物反応層は電気的絶縁体であり、デバイスとしての抵抗値を異常に高くしてしまうという公知の問題を引き起こす。その解決手段として、主にアルミ膜やアルミ合金膜のような金属膜と導電酸化膜との間に別の金属膜を設けることにより、抵抗値の増大を抑制する方法が開示されている（例えば、特許文献６、７参照。）

特許第２５９７３７７号公報（第１図）特開２００１−２９１５９５号公報（図１）特開２００３−７７６８１号公報（図１）特開２００３−２８８９９３号公報（図１）特開２００４−３１３２４号公報（図５）特開平６−１９６７３６号公報（第２−３頁）特開２０００−７７６６６号公報（第３頁）

発明者らの実験においても、図３に示す透光性導電酸化膜とのコンタクト抵抗における金属膜の材質の依存性のグラフから明らかなように、従来例として示したＡｌまたはＡｌ合金膜と透光性導電酸化膜であるＩＴＯ膜を積層した場合の界面における電気的コンタクト抵抗値は、比較例１として示しているＣｒの場合を１とすると、１０^７倍という非常に大きな値となってしまう結果がえられている。したがって、下層であるＡｌ合金膜上にＩＴＯ膜を単に積層しただけの構成からアノードがなる場合にも同様に電気的絶縁体である酸化物反応層が界面に形成されるため、有機ＥＬ層へのホール注入効率を著しく低下させてしまうという問題点がある。この問題を解決するために、導電酸化膜とＡｌ合金膜との間に別の金属膜を追加する方法を適用した場合、この金属は光反射率の点で最適化することが困難なので、アノードに必要な高い光反射率を得ることができないという問題がある。また、高反射率材料として、Ａｇ膜またはＡｇ合金膜を用いた場合、これらの材料は化学的に非常に活性で大気中での表面酸化による反射率の経時劣化が大きく、実際のプロセス適用時に難があった。さらにＡｌ膜の場合はヒロックをはじめとする表面凹凸が発生しやすく有機ＥＬ層を挟んだ対向のカソードとのショートモード故障やダークスポットとよばれる表示不良が発生しやすいという問題点もある。上述の特許文献においては、これら問題点の対策については何ら開示されておらず、実デバイスへの適用は実質的に不可能であった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、発光開口面積を広くとることができるトップエミッション型の有機電界発光型表示装置において、さらに発光効率を高め明るい表示画像を得ることを目的としており、プロセス加工性に優れ、かつ良好な表面平坦性、高い光反射率ならびに高いホール注入効率を具備したアノードを有する有機電界発光型表示装置を提供するものである。

本発明に係わる有機電界発光型表示装置はトップエミッション型であることを特徴とするもので、基板上にＴＦＴと、少なくともアノード、電界発光層そしてカソードがこの順に積層された有機ＥＬ素子とが表示領域の各画素に形成されているとともに、前記アノードはＡｌに少なくとも８族３ｄ遷移金属の１種以上を不純物として含むＡｌ合金膜と、その上層に透光性導電酸化膜を積層した少なくとも二層膜であることを特徴とするものである。

アノードを、Ａｌに少なくとも８族３ｄ遷移金属であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種以上を不純物として含むＡｌ合金膜と、その上層に透光性導電酸化膜を積層した少なくとも二層膜として形成したので、Ａｌ合金膜と透光性導電酸化膜との界面における電気的絶縁性の界面反応層の発生を防止することができるようになり、有機ＥＬ素子から発生した光の反射効率が高く、かつ有機ＥＬ層へのホール注入効率を高めることができ、発光効率が高く明るい表示画像を有する有機電界発光型表示装置を得ることが可能となる。

以下、本発明の有機電界発光型表示装置を構成するＴＦＴアクティブマトリックス基板と有機ＥＬ素子、およびそれらの製造方法について、図面に基いて説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における有機電界発光型表示装置を構成するＴＦＴ基板とその上部に形成されている有機ＥＬ素子とを示す画素部の断面図である。図１において、絶縁性基板１上に形成された透過性絶縁膜であるＳｉＮ膜２、ＳｉＯ_２膜３上にチャネル領域７ａ、ソース領域７ｂ、ドレイン領域７ｃを有するポリシリコン膜７が設けられている。ＳｉＯ_２膜３やポリシリコン膜７を覆うようにしてゲート絶縁膜５が形成され、その上層にゲート電極６と、ＳｉＯ_２等からなる第１層間絶縁膜８とが形成されている。ソース電極１１とドレイン電極１２とは第１層間絶縁膜８上にあって、おのおのコンタクトホール９、１０を介してソース領域７ｂ、ドレイン領域７ｃと接続されており、以上の構成をもって薄膜トランジスタが形成される。さらに、その上層にはＳｉＮやＳｉＯ_２等からなる第２層間絶縁膜１３、および表面を平坦化するために有機樹脂からなる平坦化膜１５が形成されている。

平坦化膜１５上には、第１アノードであるＡｌ合金膜１６ａの上層に第２アノードとして透光性の導電酸化膜であるアモルファスＩＴＯ膜１６ｂを積層してなるアノード１６が形成されており、アノード１６は平坦化膜１５に設けられているコンタクトホール１４を介して下層のドレイン電極１２と接続している。アノード１６上の一部を開口してアノード１６と平坦化膜１５とを覆っているのは分離膜１７であり、分離膜１７は隣接する画素（図示せず）間を分離するために画素周囲に額縁のように土手状に形成されており、その開口されている領域のアモルファスＩＴＯ膜１６ｂ上に形成されているのが有機ＥＬ材料からなる電界発光層１８である。電界発光層１８は、アノード１６の直上に、ホール輸送層１８ａ、有機ＥＬ層１８ｂ、電子輸送層１８ｃの順に積層される三層からなる。なお、ホール輸送層１８ａとアノード１６との間に挟まれるホール注入層（図示しない）か、電子輸送層１８ｃの直上に積層される電子注入層（図示しない）か、いずれか少なくとも一層を追加する公知の構造でもよく、その場合の電界発光層１８は四層あるいは五層構造で形成されることになる。分離膜１７、電界発光層１８を覆うようにして形成されているのはカソード１９、接着層２０である。カソード１９はＩＴＯ等で形成され、アノード１６との電位差により電界発光層１８に電流を流すためのものであり、接着層２０は、電界発光層１８を水分や不純物から遮断するためのものである。接着層２０上には、絶縁性基板１と対向するように対向基板２１が形成されている。

図１に示す有機電界発光型表示装置においては、ソース電極１１から伝わる信号電圧がドレイン電極１２を介してアノード１６に印加され、カソード１９との間の電圧差により電界発光層１８に電流が流れて有機ＥＬ層１８ｂが発光するため表示に必要な光をえることができる。本発明の実施の形態１においては、光反射率の高いＡｌに少なくとも８族３ｄ遷移金属であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種以上を不純物として含むＡｌ合金膜１６ａと、その上層にアモルファスＩＴＯ膜１６ｂとを積層した少なくとも二層膜としてアノード１６が形成されているので、Ａｌ合金膜１６ａとアモルファスＩＴＯ膜１６ｂとの界面においては、例えばアルミナ等の電気的絶縁性の界面反応層が存在しない。さらに、Ａｌ合金膜１６ａにおける上記不純物の組成を０．５at％以上１５at％以下とすると、光反射率が高いアノード１６をえることができる。そのため、有機ＥＬ素子から発生する光の反射率が高いうえに、電界発光層１８へのホール注入効率を高めることができるので、発光効率が高く明るい表示画像を有する有機電界発光型表示装置を得ることが可能となる。

次に有機電界発光型表示装置の製造方法について、図２を参照して詳細に説明を行う。図２は本発明に関わる有機電界発光型表示装置を構成するＴＦＴ基板とその上部に形成される有機ＥＬ素子との製造方法について説明するための断面図である。

以下、図２に基づいてＴＦＴ基板とその上部に形成される有機ＥＬ素子との製造方法の一実施例を説明する。なお、説明を簡単にするため、ｐ型のトランジスタのみを示している。

図２（Ａ）を参照して、プラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）法を用いて、絶縁性基板１の主表面上に、ＳｉＮ膜２、ＳｉＯ_２膜３およびアモルファスシリコン膜４を順に形成する。

なお、アモルファスシリコン膜４を形成した後、アモルファスシリコン膜４に含まれるＨ（水素）濃度を低減するため熱処理を実施しても良い。この場合、後に続くレーザアニール工程において、アモルファスシリコン膜４中の水素突沸によるクラックが発生することを防止できる。

次に、エキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）のレーザ光をアモルファスシリコン膜４に向けて照射する。この際、レーザ光は、所定の光学系を通過して線上のビームプロファイルに変換された後、アモルファスシリコン膜４に向けて照射される。このレーザアニール工程によって、アモルファスシリコン膜４を多結晶化し、ポリシリコン膜７を形成する。

なお本実施の形態では、アモルファスシリコン膜４を多結晶化する手段としてパルス型のエキシマレーザを用いたが、これに限定されるものではない。たとえば、ＹＡＧレーザやＣＷレーザ（continuous-wave laser）を用いても良く、熱アニールを実施しても良い。熱アニールを実施する場合、Ｎｉ（ニッケル）などの触媒を使用すれば、より大きい粒径のポリシリコン膜７を得ることができる。

図２（Ｂ）を参照して、ポリシリコン膜７上に所定の開口パターンを有する図示しないレジスト膜を形成する。そのレジスト膜をマスクとしてポリシリコン膜７をエッチングし、ポリシリコン膜７を所定の形状とする。その後、レジスト膜を除去する。

次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ポリシリコン膜７を覆うゲート絶縁膜５を形成する。次にスパッタリング法を用いて、ゲート絶縁膜５上にゲート電極６を形成するための金属膜を成膜する。この金属膜上に、所定の開口パターンを有する図示しないレジスト膜を形成する。そのレジスト膜をマスクとして金属膜をエッチングし、ゲート電極６を形成する。その後、レジスト膜を除去する。

イオンドーピング法を用いて、ボロンを所定のドーズ量でポリシリコン膜７に向けて注入する。このとき、ゲート電極６がマスクとなり、ボロンがポリシリコン膜７の両端に注入されることによって、ポリシリコン膜７にソース領域７ｂとドレイン領域７ｃが形成される。ボロンが注入されなかった個所は、チャネル領域７ａとなる。

図２（Ｃ）を参照して、ゲート絶縁膜５上に、ゲート電極６を覆う第１層間絶縁膜８を形成する。第１層間絶縁膜８上に所定の開口パターンを有する図示しないレジスト膜を形成する。レジスト膜をマスクとして第１層間絶縁膜８およびゲート絶縁膜５にエッチングを行ない、ソース領域７ｂとドレイン領域７ｃにそれぞれ到達するコンタクトホール９、１０を形成する。その後、レジスト膜を除去する。

図２（Ｄ）を参照して、コンタクトホール９、１０をそれぞれ介してソース領域７ｂ、ドレイン領域７ｃと接続するように、第１層間絶縁膜８上に所定の形状を有するソース電極１１、ドレイン電極１２を形成する。ソース電極１１、ドレイン電極１２を形成した後、水素プラズマ雰囲気中に３０分間、晒した状態とする。この工程により、ポリシリコン膜７に存在する欠陥をＨで終端することができ、信頼性が高く、性能の高いトランジスタを形成することができる。

次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、第１層間絶縁膜８上に、ソース電極１１、ドレイン電極１２を覆う第２層間絶縁膜１３を形成する。この第２層間絶縁膜１３上に、所定の開口パターンを有する図示しないレジスト膜を形成する。そのレジスト膜をマスクとして層間絶縁膜をエッチングし、ドレイン電極１２に到達するコンタクトホール１４を形成する。その後、レジスト膜を除去する。

図２（Ｅ）を参照して、第２層間絶縁膜１３上に、コンタクトホール１４の一部または全部と重なるようにドレイン電極１２に到達する開口部を有する平坦化膜１５を形成する。平坦化膜１５としては有機樹脂膜、例えば光透過性のアクリル系感光樹脂膜であるＪＳＲ製の製品名ＰＣ３３５を約２μｍの膜厚となるようにスピンコート法を用いて塗布形成し、フォトリソグラフィ法を用いてドレイン電極１２に到達する開口部を形成する。平坦化膜１５をキュアするために２２０℃のアニールを施す。平坦化膜１５を形成することにより、ゲート電極６やソース電極１１、ドレイン電極１２などの表面凹凸を被覆し、アレイ表面を平坦にすることができる。

次に、アノード１６の第１アノードとして、アルミニウム（Ａｌ）にニッケル（Ｎｉ）を添加したターゲットを用いたスパッタリング法により、アルミニウム（Ａｌ）にニッケル（Ｎｉ）を不純物として２at％添加したＡｌ合金膜１６ａを５０ｎｍの厚さで成膜し、続いて第２アノードとして透光性導電酸化膜であるアモルファスＩＴＯ膜１６ｂを２０ｎｍの厚さで成膜する。その後に写真製版工程により、所定の開口を有するレジスト膜を形成し、これをマスクとして、シュウ酸を含む溶液、続いて燐酸+硝酸+酢酸を含む溶液を用いて、順次アモルファスＩＴＯ膜１６ｂ、Ａｌ合金膜１６ａをエッチングする。その後、レジストを除去する。

ここで、Ａｌに不純物としてＮｉを添加したが、Ｎｉに限定されず、他の８族３d遷移金属であるＦｅ、Ｃｏのいずれかを１種以上添加していればよい。Ａｌに８族３d遷移金属を１種以上添加することにより、上層に積層される透光性の導電酸化膜との界面における絶縁性酸化物反応層の形成を抑制することができ、ホール注入効率の低下を防止できる。その添加量は０．５at％以上であり、かつ１５at％以下にすることが望ましい。図３に示す透光性導電酸化膜とのコンタクト抵抗値におけるアノード金属膜の材質の依存性において本実施例Ａで示される通り、ＡｌにＮｉが添加されているＡｌ合金膜へＩＴＯ膜を積層したときのコンタクト抵抗は、Ｎｉを添加していないＡｌ膜とＩＴＯ膜とを積層させた時のコンタクト抵抗を示した従来例に比べて大幅に低減しており、比較例１および比較例２で示されている高融点金属であるＭｏやＣｒとＩＴＯとを積層した場合のコンタクト抵抗と同程度である。Ｎｉを０．５at％以上添加することにより、Ａｌ合金膜１６ａと透光性導電酸化膜であるアモルファスＩＴＯ膜１６ｂとの間に形成される絶縁性酸化物反応層の生成を抑制し、良好な電気的コンタクト特性を得ることができる。一方、Ｎｉの添加量を１５at％以下とした場合、波長５５０ｎｍにおけるＡｌ合金膜の光反射率のＮｉ組成依存性を示す図４から明らかなように、Ａｌ合金膜の光反射率を比較例１、２で示されたＣｒやＭｏの光反射率と同等以上にすることができるので、電界発光層１８からの発光を反射させることにより表示光として寄与する効果もそれだけ大きいことになるため好ましい。

あるいはＡｌに不純物として、Ｎを添加しても良い。その添加量は５at％以上であり、かつ２６at％以下にすることが望ましい。図３の本実施例Ｂにおいて示される通り、ＡｌにＮが添加されているＡｌ合金膜へＩＴＯ膜を積層したときのコンタクト抵抗は、比較例で示されている高融点金属であるＭｏやＣｒとＩＴＯとを積層した場合のコンタクト抵抗よりやや高いものの、Ｎを添加しない従来例に比べて大幅に低減している。Ｎを添加することにより、Ａｌ合金膜１６ａと透光性導電酸化膜であるアモルファスＩＴＯ膜１６ｂとの間に形成される絶縁性酸化物反応層の生成を抑制し、良好な電気的コンタクト特性を得ることができる。一方、ＡｌへのＮの添加量を２６at％以下とした場合、波長５５０ｎｍにおけるＡｌ合金膜の光反射率のＮ組成依存性を示す図５から明らかなように、Ａｌ合金膜の光反射率を比較例１、２で示されたＣｒやＭｏの光反射率と同等以上にすることができるので、電界発光層１８からの発光を反射させることにより表示光として寄与する効果もそれだけ大きいことになるため好ましい。

また、Ｎを添加する領域としては、アモルファスＩＴＯ膜１６ｂと接する領域、すなわちＡｌ合金膜１６ａの表面に近い上層部がのぞましい。この場合、Ａｌ合金膜１６ａの良好な導電性と、アモルファスＩＴＯ膜１６ｂとの良好な電気的コンタクト特性とを得ることができるため、さらにホール注入の効率低下を防止することができる。このような構成にするには、例えば、スパッタリング法によるＡｌ合金膜１６ａの成膜時において、Ａｌ合金膜表面部の成膜にさしかかったときに、Ａｒ等のスパッタリングガスに窒素ガスを添加すればよい。さらに、ＡｌにＮとＮｉとを添加したＡｌ合金膜においても同様の効果を得ることができる。

さらに、上記Ａｌ合金膜１６ａにＣｕ、Ｓｉ、Ｙ、Ｎｄの少なくとも１種類の不純物を添加することが望ましい。これら不純物を添加することにより、Ａｌ合金膜１６ａの耐熱性を向上することができ、ヒロックをはじめとする表面凹凸の発生を抑制することができる。表面凹凸によるカソードとの電気的ショートを防止することができるため、所謂ダークスポットなどの表示不良の発生を抑制することができ、表示品位が向上する。

本実施の形態１においては、Ａｌ合金膜１６ａの膜厚を５０ｎｍとしたが、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であれば良い。図６において、波長５５０ｎｍにおけるＡｌ膜の光反射率と光透過率に対するＡｌ膜の膜厚依存性を示す。図６から明らかなように、Ａｌ合金膜の膜厚が１０ｎｍ以上の場合、光透過成分を十分低減でき、Ａｌ合金膜の光反射率を比較例１、２で示されたＣｒやＭｏの光反射率と同等以上にすることができるので、電界発光層１８からの発光を反射させることにより表示光として寄与する効果もそれだけ大きいことになるため好ましい。また、Ａｌ合金膜の膜厚が厚くなると、グレインサイズが大きく表面凹凸が荒くなるため、有機電界発光表示装置のアノードとして用いる場合には、電界発光層１８による被覆不良を引き起こし、カソードとのショートモード故障等の要因となる。表面平滑性の指針としては平均粗さＲａを１．０ｎｍ以下とするのが好ましく、この点からＡｌ合金膜１６ａの膜厚としては２００ｎｍ以下とするのが好ましい。

またアモルファスＩＴＯ膜１６ｂの膜厚を２０ｎｍとしたが、これに限らず、３．５ｎｍ以上の膜厚であれば良い。３．５ｎｍ以上の膜厚であれば、層状に成長した均一な膜を形成することが可能であり、膜欠損による表示不良を防止できるという効果がある。

ＩＴＯ膜１６ｂはホール注入効率を高めるという作用の他に、図１で示す電界発光層１８から発光された光がアノード１６のＡｌ合金膜１６ａ表面で反射する場合の光学経路要素のひとつとして作用することになる。したがって、発光層である有機ＥＬ層１８ｂからの光が直接カソード１９側へ放射される成分と、アノード１６のＡｌ合金膜１６ａで反射されてカソード１９側へ放射される成分との干渉効果を考慮して、高い発光効率が得られるようにＩＴＯ膜１６ｂの膜厚を設定することが好ましい。さらに、後述するように電界発光層１８における有機ＥＬ層１８ｂの下層にホール輸送層１８ａ等の膜が形成される場合には、これらの膜とＩＴＯ膜１６ｂとの積層構成による光学経路に基いて、これらの層の膜厚をそれぞれ設定することが好ましい。

以上のような好ましい膜厚で成膜された透光性導電酸化膜であるアモルファスＩＴＯ膜１６ｂとＡｌ合金膜１６ａとの積層膜を、写真製版工程により、所定の開口を有するレジスト膜を形成し、これをマスクとしてシュウ酸を含む溶液、続いて燐酸+硝酸+酢酸を含む溶液を用いて、順次エッチングすることにより、所望のパターンに加工した。燐酸+硝酸+酢酸を含む溶液を用いたエッチングにおいては、アモルファスＩＴＯ膜１６ｂはＡｌ合金膜１６ａよりもエッチング速度が遅いため、アノード１６パターンのエッヂ部の断面部は庇形状になる。すなわち、アモルファスＩＴＯ膜１６ｂのパターンは、下層であるＡｌ合金膜１６ａのパターンよりも庇の分だけ大きく、Ａｌ合金膜１６ａのパターンを内包した形となる。このような庇形状を残したまま図１で示した分離膜１７を形成すると、庇の下部に空洞が形成されるため、そこに内包された水分や気泡等の不純物が、図１で示した電界発光層１８の劣化を引き起こす可能性がある。

一方、レジスト膜を除去する前にさらにシュウ酸を含む溶液でエッチングを追加しても良い。シュウ酸はアモルファスＩＴＯ膜１６ｂをエッチングするが、Ａｌ合金膜１６ａをエッチングしないという選択性を有するため、このように処理することにより、アノード１６のパターンのエッヂ部において通常形成されるアモルファスＩＴＯ膜１６ｂの庇形状は改善され、概略直線状または、図２（Ｅ）に示すように順階段状に形成することができるため、この後に形成する分離膜１７の被覆性を向上することができ、電界発光層１８の劣化を引き起こす恐れのある不純物の内包も防止できる。

ここで、透光性導電酸化膜としてアモルファスＩＴＯ膜１６ｂを用いたが、これに限らず酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）およびこれら酸化物を混合した材料であればよい。これらは燐酸+硝酸+酢酸でのエッチングが可能であるため、Ａｌ合金膜１６ａとの一括エッチングが可能であり、プロセスの簡略化ができるという効果を奏する。さらにＺｎＯ膜は、ＩＴＯ膜やＩｎ_２Ｏ_３膜、ＳｎＯ_２膜と比較して、Ａｌ合金膜１６ａとの界面反応性が低く、界面の凝集物の発生が少なくなる。この界面凝集物はパネルの表示不良を引き起こすとともに、パネル連続点灯によりさらにその生成に進行性を有するものである。したがって、このような界面凝集物の生成を抑制できることは、パネルの高い表示品質ならびに高い信頼性を得るといった点で大きな利点がある。

さらに酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛を混合した材料（ＩＴＺＯ）でも良い。ＩＴＺＯ膜の場合、ＺｎＯ膜の場合と同様にＡｌ合金膜との界面反応性が低く、界面の凝集物生成の抑制効果が大きい。さらにＩＴＺＯ膜の場合、アモルファスＩＴＯ膜と同様に熱処理によって結晶化するため化学的安定性が向上するという効果も奏する。

次に、図２（Ｆ）を参照して、図１で示した電界発光層１８を各画素部に分離して形成するための領域を確保するために、ポリイミド等からなる有機樹脂膜を塗布形成した後、写真製版工程により、分離膜１７とした。分離膜１７はそれぞれの画素領域を取り囲むように額縁形状となるよう設けられ、隣接する画素（図示せず）間を分離するような土手状の凸部として形成されている。分離膜１７を形成する有機樹脂膜は、有機ＥＬ層１８ｂの特性や信頼性に悪影響を及ぼす吸着水分の少ないポリイミド系の材料を用いるのが望ましい。本実施の形態１では東レ製の製品名ＤＬ１００を約２μｍの膜厚で塗布し、写真製版工程により、額縁形状の分離膜１７を形成した。

次に、図２（Ｇ）を参照して、蒸着等の方法を用いて電界発光層１８となる有機材料を画素領域に形成する。本実施例では、電界発光層１８として、ホール輸送層１８ａ、有機ＥＬ層１８ｂ、電子輸送層１８ｃをこの順に積層して形成した。ホール輸送層１８ａとしては公知のトリアリールアミン類、芳香族ヒドラゾン類、芳香族置換ピラゾリン類、スチルベン類等の有機系材料から幅広く選択することができ、例えばＮ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−１，１‘−ジフェニル−４，４’ジアミン（ＴＰＤ）等を１〜２００ｎｍの膜厚で形成する。有機ＥＬ層１８ｂとしては公知のジシアノメチレンピラン誘導体（赤色発光）、クマリン系（緑色発光）、キナクリドン系（緑色発光）、テトラフェニルブタジエン系（青色発光）、ジスチリルベンゼン系（青色発光）等の材料を１〜２００ｎｍの厚さで形成する。電子輸送層１８ｃとしては公知のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、クマリン誘導体等から選ばれる材料を０．１〜２００ｎｍの膜厚で形成する。

上記の実施例では電界発光層１８をホール輸送層１８ａ、有機ＥＬ層１８ｂ、電子輸送層１８ｃを順次積層した構成としたが、さらに電界発光層１８の発光効率を上げるために、ホール輸送層１８ａをホール注入層とホール輸送層の二層に、また電子輸送層１８ｃを電子輸送層と電子注入層の二層にした公知の構成としてもよい。

次に、カソード１９として、透明導電膜であるＩＴＯ膜をスパッタリング法を用いて１００ｎｍの厚さで形成する。カソード１９は画素領域において下層の電界発光層１８に接続されると同時に、図示しないコンタクトホールを介して下層のカソード接地用電極（図示しない）にも接続されるように構成される。カソード１９は膜面が高い平坦性を有することが好ましい。したがって、膜組織に結晶粒界がないアモルファスＩＴＯ膜を形成することが好ましい。アモルファスＩＴＯ膜は、例えばＡｒガスにＨ_２Ｏガスを混合させたガス中でのスパッタリングにより形成することができる。また、酸化インジウムと酸化亜鉛を混合させたＩＺＯ膜、あるいはＩＴＯ膜に酸化亜鉛を混合させたＩＴＺＯ膜を用いることも可能である。

最後に、水分や不純物による電界発光層１８の発光特性の劣化を防止するために、対向のガラス基板２１との間に、電界発光層１８が形成されている画素表示領域全体を、接着層２０で覆い、本発明の実施の形態１に係る有機電界発光型表示装置が完成する。

なお、上記の実施の形態においては、画素を駆動するスイッチング素子となるＴＦＴの半導体膜として、ポリシリコン膜７を用いたが、これに限らずアモルファスシリコン膜を用いてもよい。またＴＦＴの構造も本実施の形態１で図示したようなトップゲート型に限らず、例えばボトムゲート逆スタッガード型等の構造としてもよい。また、本実施の形態１においては、ＴＦＴを１個しか図示しなかったが、画素ごとにＴＦＴが複数あってもよい。

本発明の電界発光型表示装置を示す画素部の断面図である。本発明の電界発光型表示装置の製造方法について説明するための断面工程図である。本発明と従来比較例との透光性導電酸化膜とアノード金属膜とのコンタクト抵抗の値を示す図である。Ａｌ−Ｎｉ膜の反射率のＮｉ組成依存性を示す図である。ＡｌＮ膜の反射率のＮ組成依存性を示す図である。Ａｌ膜の反射率および透過率と膜厚の関係を示す図である。

符号の説明

１絶縁性基板、２ＳｉＮ膜、３ＳｉＯ２膜、
４アモルファスシリコン膜、５ゲート絶縁膜、６ゲート電極、
７ポリシリコン膜、７ａチャネル領域、７ｂソース領域、７ｃドレイン領域、
８第１層間絶縁膜、
９、１０コンタクトホール、
１１ソース電極、１２ドレイン電極、１３第２層間絶縁膜、
１４コンタクトホール、１５平坦化膜、
１６アノード、１６ａＡｌ合金膜、１６ｂアモルファスＩＴＯ膜、１７分離膜、
１８電界発光層、１８ａホール輸送層、１８ｂ有機ＥＬ層、１８ｃ電子輸送層、
１９カソード、２０接着層、２１対向ガラス基板

Claims

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、有機樹脂からなる平坦化膜と、該平坦化膜の上に少なくともアノード、電界発光層そしてカソードがこの順に積層された有機ＥＬ素子とが基板上の表示領域の各画素に形成されているとともに、前記アノードはアルミニウム（Ａｌ）に少なくとも８族３ｄ遷移金属の１種以上を不純物として添加したＡｌ合金膜と、その上層に透光性導電酸化膜を積層した少なくとも二層膜からなることを特徴とするトップエミッション型の有機電界発光型表示装置。
前記Ａｌ合金膜に含まれる８族３ｄ遷移金属の組成比が０．５ａｔ％以上１５ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光型表示装置。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、有機樹脂からなる平坦化膜と、該平坦化膜の上に少なくともアノード、電界発光層そしてカソードがこの順に積層された有機ＥＬ素子とが基板上の表示領域の各画素に形成されているとともに、前記アノードはＡｌに少なくとも窒素（Ｎ）原子を不純物として添加したＡｌ合金膜と、その上層に透光性導電酸化膜を積層した少なくとも二層膜であることを特徴とするトップエミッション型の有機電界発光型表示装置。
前記Ａｌ合金膜に含まれるＮ原子の組成比が５ａｔ％以上２６ａｔ％以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光型表示装置。
前記Ａｌ合金膜に、さらにＳｉ、Ｃｕ、Ｙ、およびＮｄから選ばれる少なくとも１種以上の不純物を含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機電界発光型表示装置。
前記Ａｌ合金膜厚が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機電界発光型表示装置。
前記透光性導電酸化膜が酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、あるいはこれらの酸化物を混合した材料のいずれかからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機電界発光型表示装置。
前記透光性導電酸化膜が酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）と酸化スズ（ＳｎＯ_２）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）とを混合した酸化物（ＩＴＺＯ）からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機電界発光型表示装置。
前記透光性導電酸化膜の膜厚が３．５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項７または８に記載の有機電界発光型表示装置。
少なくとも前記Ａｌ合金膜と前記透光性導電酸化膜からなる前記アノードのパターンのエッヂ部の断面形状が、概略直線状、または順階段状であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の有機電界発光型表示装置。