JP2007234730A

JP2007234730A - Ｅｌ装置および、その製造方法

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Publication number: JP2007234730A
Application number: JP2006051983A
Authority: JP
Inventors: Masaya Watanabe; 雅也渡邉; Taro Hasumi; 太朗蓮見; Keigo Kano; 圭吾加納
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】製造プロセスにおいて電極の酸化を良好に防止できるＥＬ装置の技術を提供する。
【解決手段】基板上に、第１電極と第２電極とが間隔を空けて設けられるＥＬ装置であって、(a)発光層を含み、前記第１電極上の特定領域に形成された有機層と、(b)導電性を有し、前記第２電極上に形成された保護層と、(c)前記第２電極に係る保護層上の所定領域に形成された第１導電層と、(d)前記有機層上に形成された第２導電層とを備え、前記第２導電層は、前記第１導電層と電気的に接続している。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁物を挟んで第１電極と第２電極とが基板上に設けられるＥＬ装置の技術に関する。

有機電界発光素子(有機エレクトロルミッセンス(ＥＬ)素子)は、有機蛍光性化合物に電場を加えることにより励起し、発光させる素子である(例えば特許文献１参照)。このような有機ＥＬ素子は、自光性、広角視野、高応答速度、低駆動電圧、フルカラーなどの利点を備え、既に実用化されている。

上記の有機ＥＬ素子は、例えば図８の断面図および図９の上面図に示すように第１電極９１上に形成された有機層９３と、第２電極９２から有機層９３にかけて形成された導電層９４とを備えている。ここで、各電極においては、薬液、水、大気等との接触によって酸化されると、その酸化膜が電気抵抗となり、駆動時の消費電力の増大、画素間の発光輝度のバラツキの原因となる。

この電極酸化に関する対策としては、第１電極９１および第２電極９２の表面をモリブデン等からなる保護膜９５で被覆することにより、各電極の酸化を防止するようにした酸化防止技術がある。この技術によれば、有機ＥＬ素子９の製造プロセスにおいて有機層９３の蒸着を開始する直前まで第１電極９１および第２電極９２を保護膜で被覆しておくことにより、電極の酸化を抑えることが可能となる。

特開２００５−１９２１１号公報

しかしながら、上記の酸化防止技術では、有機層９３の蒸着開始（この直前に第１電極９１とともに第２電極９２の保護膜が除去）から有機層９３が完成するまでの間、第２電極９２の表面は露出された状態となるため、第２電極９２表面の酸化が発生してしまい、電気抵抗の増加を招くこととなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、製造プロセスにおいて電極の酸化を良好に防止できるＥＬ装置の技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、基板上に、第１電極と第２電極とが間隔を空けて設けられるＥＬ装置であって、(a)発光層を含み、前記第１電極上の特定領域に形成された有機層と、(b)導電性を有し、前記第２電極上に形成された保護層と、(c)前記第２電極に係る保護層上の所定領域に形成された第１導電層と、(d)前記有機層上に形成された第２導電層とを備え、前記第２導電層は、前記第１導電層と電気的に接続している。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るＥＬ装置において、前記保護層は、前記特定領域を除く前記第１電極上に形成されている。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係るＥＬ装置において、前記第１電極と前記第２電極との間に絶縁物が配置されており、前記第１導電層の端部は、前記絶縁物上まで延設されており、前記有機層上とともに前記第１導電層上に前記第２導電層が形成されている。

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係るＥＬ装置において、前記有機層の端部は、前記絶縁物上における前記第１導電層の端部まで延設されている。

また、請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明に係るＥＬ装置において、前記絶縁物上に延設された有機層は、前記第１導電層の端部を被覆している。

また、請求項６の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれかの発明に係るＥＬ装置において、前記特定領域に係る有機層から、前記絶縁物上に形成された有機層および第１導電層を経由して、前記所定領域に係る第１導電層に至る領域上に、前記第２導電層が形成されている。

また、請求項７の発明は、請求項３乃至請求項６のいずれかの発明に係るＥＬ装置において、前記絶縁物上における有機層と第２導電層との厚みの合計は、前記第１導電層の厚み以上である。

また、請求項８の発明は、基板上に、第１電極と第２電極とが間隔を空けて設けられるＥＬ装置を製造する方法であって、(a)前記第１電極上および前記第２電極上に、導電性を有する保護層を形成する保護層形成工程と、(b)前記第２電極に係る保護層上の所定領域に第１導電層を形成する第１導電層形成工程と、(c)前記第１電極上の特定領域に係る保護層を除去する第１電極露出工程と、(d)前記第１電極上の特定領域に、発光層を含む有機層を形成する有機層形成工程と、(e)前記有機層上に第２導電層を形成する第２導電層形成工程とを備え、前記第２導電層は、前記第１導電層と電気的に接続しているとともに、前記第１電極露出工程では、前記第１導電層がマスクとなって前記第２電極上の保護層が除去されない。

また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記第１電極と前記第２電極との間に絶縁物が配置されており、前記第１導電層の端部は、前記絶縁物上まで延設されており、前記第２導電層形成工程は、(e-1)前記有機層上とともに前記第１導電層上に前記第２導電層を形成する工程を有する。

また、請求項１０の発明は、請求項９の発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記有機層の端部は、前記絶縁物上における前記第１導電層の端部まで延設されており、前記第２導電層形成工程は、(e-2)前記特定領域に係る有機層から、前記絶縁物上に形成された有機層および第１導電層を経由して、前記所定領域に係る第１導電層に至る領域上に、前記第２導電層を形成する工程を有する。

また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記絶縁物上における有機層と第２導電層との厚みの合計は、前記第１導電層の厚み以上である。

また、請求項１２の発明は、請求項８ないし請求項１１のいずれかの発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記保護層の材料は、第１導電層形成工程において前記第１導電層を選択的に除去するための剥離剤に対して耐性を有するとともに、前記第１導電層の材料は、前記第１電極露出工程において前記第１電極上の保護層を除去するための剥離剤に対して耐性を有している。

請求項１ないし請求項７の発明によれば、ＥＬ装置は、第１電極上の特定領域に形成された有機層と、導電性を有し第２電極上に形成された保護層と、第２電極に係る保護層上の所定領域に形成された第１導電層と、有機層上に形成された、第１導電層と電気的に接続する第２導電層とを備えている。上記の保護層は、ＥＬ装置の製造プロセスにおいて第１導電層をマスクにして第２電極上の保護層を残し第１電極上の保護層を除去するエッチング処理により簡易に実現できる。よって、上記の構成を備えたＥＬ装置の製造プロセスにおいて電極の酸化を良好に防止できる。

特に、請求項３ないし請求項６、及び請求項９の発明においては、第１導電層の端部は絶縁物上まで延設されており、有機層上とともに第１導電層上に第２導電層が形成されている。その結果、第１導電層のバイパスにより第２導電層の電気輸送パスが少なくなるため、電気抵抗を低減できる。

また、請求項６及び請求項７、並びに請求項１０及び請求項１１の発明においては、有機層の端部は絶縁物上における第１導電層の端部まで延設されており、特定領域に係る有機層から絶縁物上に形成された有機層および第１導電層を経由して所定領域に係る第１導電層に至る領域上に、第２導電層が形成されている。その結果、第１導電層の端部の段差を緩和して第２導電層の段切れを簡易に防止できる。

特に請求項５の発明においては、有機層は、第１導電層の端部を被覆しているため、第１導電層の端部の段差による影響を良好に低減できる。

また、請求項７および請求項１１の発明においては、絶縁物上における有機層と第２導電層との厚みの合計は第１導電層の厚み以上であるため、第２導電層の段切れを適切に防止できる。

また、請求項８ないし請求項１２の発明によれば、第１電極上および第２電極上に導電性を有する保護層を形成し、第２電極に係る保護層上の所定領域に第１導電層を形成した後に、第１導電層をマスクにして第１電極上の特定領域に係る保護層を除去し有機層を形成するとともに、有機層上に第１導電層と電気的に接続する第２導電層を形成する。その結果、製造プロセスにおいて電極の酸化を良好に防止できる。

また、請求項１２の発明においては、保護層の材料は第１導電層を選択的に形成するための剥離剤に対して耐性を有するとともに、第１導電層の材料は第１電極上の保護層を除去するための剥離剤に対して耐性を有しているため、第１導電層および保護層の材料を適切に選定できる。

以下では、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子(ＥＬ装置)およびその製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面においては、理解容易のため各部材間の縮尺が実際と異なる場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子１の要部構成を示す断面図である。また、図２は、有機ＥＬ素子１の上面図である。

有機ＥＬ素子１には、スイッチング用のＴＦＴ等の駆動素子や配線等が形成された基板２の上に有機電界発光部１０が設けられている。そして、有機ＥＬ素子１は、有機電界発光部１０の上面側から光ＬＴを取り出すトップエミッション型の構造となっている。

有機電界発光部１０では、例えば樹脂で形成される絶縁物(エッジ・インシュレータ)１４を挟んで第１電極(アノード電極)１１と第２電極(カソード電極)１２とが、水平方向に並んで画素形成領域内に設けられるとともに、第２電極１２上および第１電極１１上の一部(後述の発光領域を除く第１電極１１上)に保護層１３（１３ａ、１３ｂ）が形成されている。また、有機電界発光部１０は、第２電極１２の保護層１３上から絶縁物１４上にかけて形成された第１導電層１５と、第１電極１１上に形成された有機層１６と、発光領域(後述)Ｐａに係る有機層１６から絶縁物１４上に形成された有機層１６および第１導電層１５を経由してコンタクト領域(後述)Ｐｂに係る第１導電層１５に至る領域上に形成された第２導電層１７とを備えている。

第１電極１１および第２電極１２は、光反射率の高い材料であるアルミニウム(Ａｌ)で形成されている。なお、第１電極１１および第２電極１２は、アルミニウム(Ａｌ)とネオジム(Ｎｄ)との合金、アルミニウム(Ａｌ)とイットリウム(Ｙ)との合金や、銀(Ａｇ)またはその合金等の光反射率の高い材料で形成されても良い。このように第１電極を光反射率の高い材料により構成することにより、トップエミッション型の有機ＥＬ素子においては、光の取り出し効率を高めることが可能となり、有機層１６において生じた光を有効活用できる。

保護層１３は、導電性を有しており、有機ＥＬ素子１の製造プロセスにおいて第１電極１１および第２電極１２をプロセスダメージから保護する保護膜として機能する。そして、保護層１３は、第１電極１１や第２電極１２との密着性が良好で簡単に剥離しないもので、ウェットエッチング等により選択エッチングが可能な材料からなることが要求される。

また、保護層１３は、絶縁物１４の形成プロセスにおいて第１電極１１や第２電極１２を保護することが可能な(エッチング耐性のある)材料からなることが好ましい。すなわち、絶縁物１４を選択エッチングする際に使用する現像液に対して耐性がある材料からなるのが望ましい。

同様に保護層１３の材料は、後述する有機ＥＬ素子１の製造プロセスにおいて第１導電層１５を選択的に除去するための剥離液(剥離剤)に対して耐性を有していることも必要である。

以上のような条件を満たす保護層１３の材料としては、例えばモリブデン(Ｍｏ)が挙げられる。

第１導電層１５は、絶縁物１４に囲まれた開口部(保護層１３ｂの露出部)で第２電極１２と電気的なコンタクトが図れる領域(以下では「コンタクト領域」という)Ｐｂと、絶縁物１４上とに形成されている。この第１導電層１５は、第２導電層１７より厚い層(例えば４００Å)等として形成することにより、第２導電層１７に比べて電気抵抗を低く抑えるのが好ましい。

また、第１導電層１５の材料については、後述する有機ＥＬ素子１の製造プロセスにおいて第１電極１１上の保護層１３を除去するための剥離液(剥離剤)に対して耐性を有しており、この剥離液によりダメージを受けないことが必要となる。このような条件を満たす第１導電層１５の材料としては、例えばインジウム錫酸化物(ＩＴＯ)が挙げられる。

有機層１６は、有機系材料を発光体として用いた発光層を含んで構成されており、絶縁物１４に囲まれた開口部(第１電極１１の露出部)の領域(以下では「発光領域」という)Ｐａと、絶縁物１４上とに形成されている。この有機層１６は、単層構造または機能別に積層した多層構造のいずれも採用することができる。例えば、有機層１６が発光層のみの単層からなる単層構造では、発光層が正孔輸送特性と電子輸送特性とを兼ね備えた材料からなり、その材料中に発光材料をドープする方法や、発光材料自体に電荷輸送特性が付与された材料を用いる方法などを採用することができる。このような単層構造は、素子形成プロセスを簡略化できるだけでなく、膜厚化が可能となることから、歩留まりを向上させることができ、低コストの有機ＥＬ素子を製造できるという利点がある。

一方、有機層１６の構造として多層構造を採用する場合、例えば発光層に加え、正孔輸送層、正孔注入層、正孔阻止層、電子輸送層および電子阻止層のうち、単数または複数を選択して有機層１６を形成する。例えば、有機層１６が発光層と正孔阻止層とからなる多層構造である場合には、両電極からの電荷の注入量を制御し、再結合部位における正孔と電子の密度を等しくするため、正孔注入電極として働く第１電極１１と電子輸送層との間に正孔阻止層を設けた構造としても良い。このような構造を採用することで、再結合部位における正孔と電子の密度とを等しくすることができ、発光効率を向上させることができるという利点がある。また、同様に電子注入電極となる第２電極１２と正孔輸送層との間に電子素子層を設けることも可能である。

第２導電層１７は、有機電界発光部１０の上面側から光ＬＴを取り出すために、光透過性を有する薄い金属膜(例えば２００〜３００Å程度)で構成されている。そして、第２導電層１７は、第１導電層１５上に形成されて第１導電層１５と電気的に接続している。

以上のような構成を有する有機ＥＬ素子１の製造方法について、その手順を図３〜図７を参照して以下で説明する。

(１)第１電極１１上および第２電極１２上に保護層１３を形成するとともに、エッチング等により絶縁物１４を生成する(図３参照)。ここでは、例えば基板２上の電極に保護層１３を蒸着させ、エッチングによるパターニングによって保護層１４が被覆された第１電極１１および第２電極１２を得る。

(２)第１導電層１５をエッチングによって保護層１３のコンタクト領域Ｐｂおよび絶縁物１４上に形成する(図４参照)。これにより、コンタクト領域Ｐｂから絶縁物１４にわたって第１導電層１５で覆われることとなる。

(３)保護層１３の選択エッチングに用いる剥離液により発光領域Ｐａの保護層１３を除去し、第１電極１１の一部を露出させる(図５参照)。この場合、第１導電層１５がエッチングマスクとなり、第２電極１２上の保護層１３ａは保護層用の剥離液によって除去されない。このように第１電極１１側の保護層１３を選択的に除去するのは、第１電極１１において光反射率が高くない保護層１３は邪魔であり、電気抵抗を低減したい第２電極１２において電極の酸化を良好に防止するためである。

(４)有機層１６をエッチングによって第１電極１１上の発光領域Ｐａおよび絶縁物１４上に形成する。この有機層１６の形成においては、絶縁物１４上まで延設される第１導電層１５の発光領域Ｐａ側の端部に有機層１６のコンタクト領域Ｐｂ側の端部が連結するようにし、さらに有機層１６のコンタクト領域Ｐｂ側の端部が第１導電層１５の発光領域Ｐａ側の端部を被覆するようにする。これにより、第１導電層１５の端部と、第１導電層１５の端部まで延設される有機層１６の端部とが接続する接続部ＣＮにおいて、絶縁物１４の表面に対する第１導電層１５の段差を軽減できることとなる。

(５)第２導電層１７をエッチングによって有機層１６上および第１導電層１５上に形成する。ここでは、上述のように接続部ＣＮにおける段差を緩和しているため、接続部ＣＮで形成される第２導電層１７の段切れによる断線等を防止できる。なお、第２導電層１７の段切れを適切に防止するには、接続部ＣＮにおける有機層１６と第２導電層１７との厚みの合計が、第１導電層１５の厚み以上となるように構成するのが好ましい。

以上のような有機ＥＬ素子１の製造プロセスでは、第１導電層１５を第２電極１２の保護層１３ａ上に形成して第１電極１１上の保護層１３を選択的に除去するため、第２電極１２表面の酸化を良好に防止できる。すなわち、第２電極１２と第２導電層１７との間には、第１導電層１５および導電性の保護層１３ａが介挿されるものの、抵抗成分となる第２電極１２の酸化膜が発生しにくいため、接触抵抗の低い第２電極１２が生成できることとなる。

また、有機ＥＬ素子１では、上述のように光透過性確保のために第２導電層１７は薄い金属膜で構成されており電気抵抗が小さくないが、この第２導電層１７のバイパスとして膜厚等の制約がなく低電気抵抗の第１導電層１５を第２電極１２に接続させることで、第２導電層１７の電気輸送パスを少なくして電気抵抗の改善が図れることとなる。

なお、有機ＥＬ素子１における保護層１３の材料と第１導電層１５の材料との組合せについては、上述したモリブデン(Ｍｏ)とインジウム錫酸化物(ＩＴＯ)との組合せに限らず、相手の剥離液に対して耐性を有する材料の組合せであれば良い。例えば、保護層１３をウェットエッチングする場合には、第１導電層１５の材料としてインジウム亜鉛酸化物(ＩＺＯ)、酸化錫(ＳｎＯ)や酸化亜鉛(ＺｎＯ)などを採用でき、保護層１３の材料としてクロム(Ｃｒ)、ニオブ(Ｎｂ)、レニウム(Ｒｅ)、タンタル(Ｔａ)、バナジウム(Ｖ)やタングステン(Ｗ)などの高融点金属を採用できる。一方、保護層１３をドライエッチングする場合、例えば第１導電層１５の材料としてクロム(Ｃｒ)を採用でき、保護層１３の材料としてモリブデン(Ｍｏ)またはタングステン（Ｗ）を採用できる。

＜変形例＞
上記の実施形態においては、第１電極をアノード電極として第２電極をカソード電極として利用するのは必須でなく、これらを入れ替えても良い。

また上記の実施形態においては、第２導電層１７は、コンタクト領域Ｐｂまで延設させるようにしたが、これに代えて、第２導電層１７は、必ずしも、コンタクト領域Ｐｂまで延設されている必要はなく、例えば、第２導電層１７を、コンタクト領域Ｐｂと発光領域Ｐａの間の領域まで延設させるようにしても良い。ただし、第２導電層１７をコンタクト領域Ｐｂまで延設させる方が電気抵抗の低減や電気的接続の信頼性の観点で好ましい。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子１の要部構成を示す断面図である。有機ＥＬ素子１の要部構成を示す上面図である。有機ＥＬ素子１の製造方法を説明するための図である。有機ＥＬ素子１の製造方法を説明するための図である。有機ＥＬ素子１の製造方法を説明するための図である。有機ＥＬ素子１の製造方法を説明するための図である。有機ＥＬ素子１の製造方法を説明するための図である。従来技術に係る有機ＥＬ素子９の構成を示す断面図である。従来技術に係る有機ＥＬ素子９の構成を示す上面図である。

符号の説明

１、９有機ＥＬ素子
１０有機電界発光部
１１、９１第１電極
１２、９２第２電極
１３、１３ａ、１３ｂ、９５保護層
１４絶縁物
１５第１導電層
１６有機層
１７第２導電層
Ｐａ発光領域(特定領域)
Ｐｂコンタクト領域(所定領域)

Claims

基板上に、第１電極と第２電極とが間隔を空けて設けられるＥＬ装置であって、
(a)発光層を含み、前記第１電極上の特定領域に形成された有機層と、
(b)導電性を有し、前記第２電極上に形成された保護層と、
(c)前記第２電極に係る保護層上の所定領域に形成された第１導電層と、
(d)前記有機層上に形成された第２導電層と、
を備え、
前記第２導電層は、前記第１導電層と電気的に接続していることを特徴とするＥＬ装置。
請求項１に記載のＥＬ装置において、
前記保護層は、前記特定領域を除く前記第１電極上に形成されていることを特徴とするＥＬ装置。
請求項１または請求項２に記載のＥＬ装置において、
前記第１電極と前記第２電極との間に絶縁物が配置されており、
前記第１導電層の端部は、前記絶縁物上まで延設されており、
前記有機層上とともに前記第１導電層上に前記第２導電層が形成されていることを特徴とするＥＬ装置。
請求項３に記載のＥＬ装置において、
前記有機層の端部は、前記絶縁物上における前記第１導電層の端部まで延設されていることを特徴とするＥＬ装置。
請求項３または請求項４に記載のＥＬ装置において、
前記絶縁物上に延設された有機層は、前記第１導電層の端部を被覆していることを特徴とするＥＬ装置。
請求項３乃至請求項５のいずれかに記載のＥＬ装置において、
前記特定領域に係る有機層から、前記絶縁物上に形成された有機層および第１導電層を経由して、前記所定領域に係る第１導電層に至る領域上に、前記第２導電層が形成されていることを特徴とするＥＬ装置。
請求項３乃至請求項６のいずれかに記載のＥＬ装置において、
前記絶縁物上における有機層と第２導電層との厚みの合計は、前記第１導電層の厚み以上であることを特徴とするＥＬ装置。
基板上に、第１電極と第２電極とが間隔を空けて設けられるＥＬ装置を製造する方法であって、
(a)前記第１電極上および前記第２電極上に、導電性を有する保護層を形成する保護層形成工程と、
(b)前記第２電極に係る保護層上の所定領域に第１導電層を形成する第１導電層形成工程と、
(c)前記第１電極上の特定領域に係る保護層を除去する第１電極露出工程と、
(d)前記第１電極上の特定領域に、発光層を含む有機層を形成する有機層形成工程と、
(e)前記有機層上に第２導電層を形成する第２導電層形成工程と、
を備え、
前記第２導電層は、前記第１導電層と電気的に接続しているとともに、
前記第１電極露出工程では、前記第１導電層がマスクとなって前記第２電極上の保護層が除去されないことを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項８に記載のＥＬ装置の製造方法において、
前記第１電極と前記第２電極との間に絶縁物が配置されており、
前記第１導電層の端部は、前記絶縁物上まで延設されており、
前記第２導電層形成工程は、
(e-1)前記有機層上とともに前記第１導電層上に前記第２導電層を形成する工程、
を有することを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項９に記載のＥＬ装置の製造方法において、
前記有機層の端部は、前記絶縁物上における前記第１導電層の端部まで延設されており、
前記第２導電層形成工程は、
(e-2)前記特定領域に係る有機層から、前記絶縁物上に形成された有機層および第１導電層を経由して、前記所定領域に係る第１導電層に至る領域上に、前記第２導電層を形成する工程、
を有することを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項１０に記載のＥＬ装置の製造方法において、
前記絶縁物上における有機層と第２導電層との厚みの合計は、前記第１導電層の厚み以上であることを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載のＥＬ装置の製造方法において、
前記保護層の材料は、第１導電層形成工程において前記第１導電層を選択的に除去するための剥離剤に対して耐性を有するとともに、
前記第１導電層の材料は、前記第１電極露出工程において前記第１電極上の保護層を除去するための剥離剤に対して耐性を有していることを特徴とするＥＬ装置の製造方法。