JP2008098137A - 表示素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機EL層内の導電性パーティクルに酸化膜を被覆し、漏洩電流発生を抑制する表示素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の表示素子製造方法は、基板110上にアノード電極120を形成し、その上に有機EL層130を形成し、その上に第1の下部金属層141を熱化学気相蒸着又はE-ビーム蒸着により１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の膜厚で形成し、下部金属層141の一部に酸化膜151を形成し、そして下部金属層141上に第2の下部金属層142を形成する段階を含む。下部金属層140は少なくとも２個の金属層からなり、酸化工程は各金属層形成工程後にそれぞれ実行される。第1、第2の金属層は、アルミニウム、マグネシウム、マンガンカルシウム及びその合金よりなる群から選択された材料からなる。上記酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯｘ、ＭｎＯｘ又はＣａＯｘからなる。
【選択図】図５
【解決手段】本発明の表示素子製造方法は、基板110上にアノード電極120を形成し、その上に有機EL層130を形成し、その上に第1の下部金属層141を熱化学気相蒸着又はE-ビーム蒸着により１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の膜厚で形成し、下部金属層141の一部に酸化膜151を形成し、そして下部金属層141上に第2の下部金属層142を形成する段階を含む。下部金属層140は少なくとも２個の金属層からなり、酸化工程は各金属層形成工程後にそれぞれ実行される。第1、第2の金属層は、アルミニウム、マグネシウム、マンガンカルシウム及びその合金よりなる群から選択された材料からなる。上記酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯｘ、ＭｎＯｘ又はＣａＯｘからなる。
【選択図】図５
Description
本発明は、表示素子及びその製造方法に関し、特に、金属電極（カソード電極）での電流の漏洩を防止して、抵抗を低減することができる表示素子及びその製造方法に関するものである。
図１は表示素子の一種である有機電界発光素子を構成するピクセル回路部の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１及び図２では、有機電界発光素子の構成を概略的に図示している。
有機電界発光素子は、基板１上に配列されたアノード電極２（ＩＴＯ層）、アノード電極２上に形成された有機電界発光層３（以下、「有機ＥＬ層」という）、有機ＥＬ層３上に形成されたカソード電極４（金属電極として主にアルミニウム（Ａｌ）で形成される。）を含む。
有機ＥＬ層３は、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層が積層されて構成され、各カソード電極４（有機ＥＬ層包含）は、隔壁５によって隣接するカソード電極と所定の間隔を保持する。
有機電界発光素子は、基板１上に配列されたアノード電極２（ＩＴＯ層）、アノード電極２上に形成された有機電界発光層３（以下、「有機ＥＬ層」という）、有機ＥＬ層３上に形成されたカソード電極４（金属電極として主にアルミニウム（Ａｌ）で形成される。）を含む。
有機ＥＬ層３は、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層が積層されて構成され、各カソード電極４（有機ＥＬ層包含）は、隔壁５によって隣接するカソード電極と所定の間隔を保持する。
図２において、２aは絶縁膜、４aはカソード電極４の形成工程時に隔壁５上に形成される金属層を示す。
図１及び図２に示されるような構造からなる多数のピクセル回路部を基板１に上に形成した後、各ピクセル回路部のアノード電極２とカソード電極４に対する配線工程、キャップ接着工程及びスクライブ工程を経て個別表示素子として形成する。
図１及び図２に示されるような構造からなる多数のピクセル回路部を基板１に上に形成した後、各ピクセル回路部のアノード電極２とカソード電極４に対する配線工程、キャップ接着工程及びスクライブ工程を経て個別表示素子として形成する。
図３は、図２に示されたある一つのカソード電極４及びその下部の構造（基板１及びアノード電極２）を示した詳細断面図であり、有機ＥＬ層３上に位置するカソード電極４（以下、「金属電極」という）は金属、代表的にはアルミニウムからなる。
有機ＥＬ層形成工程では、ある要因、例えば、チャンバー内に存在する不純物粒子のような導電性パーティクル１０が生じ、このパーティクル１０は有機ＥＬ層３内に存在するようになる。また、後続工程である金属層形成工程によって有機ＥＬ層３上に形成された金属電極４内にもこのパーティクル１０の一部が位置するようになる。
図３に示されるように、アノード電極２、有機ＥＬ層３、そして金属電極４にわたって存在する導電性パーティクル１０は、漏洩電流（leakage current）の発生原因となる。即ち、一般に逆方向の電圧が印加される場合、いかなる電流も流れてはいけないが、この導電性パーティクル１０によって所定の電流がアノード電極２、有機ＥＬ層３及び金属電極４を介して流れるようになる。
本発明は、金属電極（カソード電極）で発生する上記問題点を解決するためのものであり、金属電極を多層金属層構造で形成して、金属電極の抵抗を低減することができる表示素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、金属層形成工程中に存在しうるパーティクル周辺領域に酸化膜を形成し、金属電極を構成する金属層と導電性パーティクルとを電気的に絶縁して導電性パーティクルによる漏洩電流の発生を抑制することができる表示素子及びその製造方法を提供することにある。
本発明に係る表示素子製造方法は、基板上に第１電極を形成する段階、第１電極上に有機物層を形成する段階、有機物層上に下部金属層を形成する段階、下部金属層の一部に酸化膜を形成する酸化工程実施段階、及び下部金属層上に上部金属層を形成する段階を含む。
ここで、下部金属層形成段階は、少なくとも２個の単位金属層を形成する段階からなり、酸化工程段階は下部金属層を構成する各単位金属層形成後に実行されていてもよい。
ここで、下部金属層形成段階は、少なくとも２個の単位金属層を形成する段階からなり、酸化工程段階は下部金属層を構成する各単位金属層形成後に実行されていてもよい。
また、本発明に係る表示素子は基板に形成された第１電極及び第１電極上に形成された有機物層、及び有機物層に形成された下部金属層及び下部金属層上に形成された第２電極を含み、下部金属層の一部には酸化膜が形成されている。
このような構造の表示素子では、金属電極を構成する少なくとも一つの金属層上に形成された酸化膜によって導電性パーティクルによる金属電極（カソード電極）での電流漏洩を防止し、また金属電極の抵抗を低減することができる。
このような構造の表示素子では、金属電極を構成する少なくとも一つの金属層上に形成された酸化膜によって導電性パーティクルによる金属電極（カソード電極）での電流漏洩を防止し、また金属電極の抵抗を低減することができる。
本発明では、金属層形成工程を少なくとも２回以上繰返し実施し、多数の金属層が積層された構造の金属電極を形成することによって、金属電極の膜厚を厚くすることができ、その結果、金属電極の抵抗を低減することができる効果がある。また、金属層形成工程後、酸化工程を実施することによって、存在しうる導電性パーティクルの周辺、即ち、導電性パーティクルと接触する金属層表面に酸化膜を形成し、これにより、導電性パーティクルと金属層を電気的に絶縁し、電流漏洩を防止することができる。
以下、本発明に係る表示素子及びその製造方法を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図４は本発明に係る有機電界発光素子の構成を示した断面図、図５（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る図４に示されたカソード電極の形成過程を工程段階別に示した部分詳細断面図である。以下では、カソード電極を「金属電極」という。
図５（ａ）を参照すると、基板１１０上にアノード電極１２０及び有機ＥＬ層１３０を形成する。上記説明のように、有機ＥＬ層１３０形成工程では、ある要因（例えば、工程チャンバー内に存在する不純物粒子）によって導電性パーティクル１５０が生じることがあり、この導電性パーティクル１５０は有機ＥＬ層１３０上に存在する。
図４は本発明に係る有機電界発光素子の構成を示した断面図、図５（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る図４に示されたカソード電極の形成過程を工程段階別に示した部分詳細断面図である。以下では、カソード電極を「金属電極」という。
図５（ａ）を参照すると、基板１１０上にアノード電極１２０及び有機ＥＬ層１３０を形成する。上記説明のように、有機ＥＬ層１３０形成工程では、ある要因（例えば、工程チャンバー内に存在する不純物粒子）によって導電性パーティクル１５０が生じることがあり、この導電性パーティクル１５０は有機ＥＬ層１３０上に存在する。
一方、有機電界発光素子の製造過程において、図５（ａ）に示された導電性パーティクル１５０の存在の有無を確認することは非常に難しく、また導電性パーティクルが発生しないように製造工程を管理することも非常に難しい。
本発明に係る素子の製造方法及びこれにより製造された素子は、パーティクル１５０の存在の有無と関係なく、パーティクル１５０が存在する場合に発生する問題点を解決するために提案されたものであり、従って、実際、全ての製造工程が完了した素子内の導電性パーティクルの存在有無は、本発明の範囲及び本発明の実施を判断する基準として考慮されない。
本発明に係る素子の製造方法及びこれにより製造された素子は、パーティクル１５０の存在の有無と関係なく、パーティクル１５０が存在する場合に発生する問題点を解決するために提案されたものであり、従って、実際、全ての製造工程が完了した素子内の導電性パーティクルの存在有無は、本発明の範囲及び本発明の実施を判断する基準として考慮されない。
この状態で、真空チャンバー内で実施される金属層形成工程を通じて、図５（ａ）に示されるように有機ＥＬ層１３０上に第１金属層１４１（下部金属層）を形成する。
このとき、第１金属層１４１は熱化学気相蒸着（thermal chemical vapor deposition）工程又はＥ−ビーム蒸着（E-beam deposition）工程などを通じて形成され、有機ＥＬ層１３０及び有機ＥＬ層１３０に存在する導電性パーティクル１５０を覆う状態で形成される。
このとき、第１金属層１４１は熱化学気相蒸着（thermal chemical vapor deposition）工程又はＥ−ビーム蒸着（E-beam deposition）工程などを通じて形成され、有機ＥＬ層１３０及び有機ＥＬ層１３０に存在する導電性パーティクル１５０を覆う状態で形成される。
以後、第１酸化工程を実行するために基板１１０をチャンバー内に投入する。このとき、第１酸化工程が進むチャンバーは、８５〜９８体積％の不活性ガス及び２〜１５体積％のＯ２を含む。例えば、不活性ガスはアルゴンまたは窒素またはその混合物であってもよい。
上記条件下で、２０分間、酸化工程が行われれば、導電性パーティクル１５０周辺に形成された第１金属層１４１を構成する金属材料と反応し、これにより、導電性パーティクル１５０と対応する第１金属層１４１表面に酸化膜１５１が形成される。
上記条件下で、２０分間、酸化工程が行われれば、導電性パーティクル１５０周辺に形成された第１金属層１４１を構成する金属材料と反応し、これにより、導電性パーティクル１５０と対応する第１金属層１４１表面に酸化膜１５１が形成される。
このような酸化反応をさらに詳しく説明すれば以下の通りである。
有機ＥＬ層１３０上に形成された第１金属層１４１中で、導電性パーティクル１５０が存在しない領域に形成された部分は、その組織が緻密、且つ表面が平坦であるため、上述の条件下でも、金属層１４１を構成する金属材料はＯ２と反応することは難しい。
有機ＥＬ層１３０上に形成された第１金属層１４１中で、導電性パーティクル１５０が存在しない領域に形成された部分は、その組織が緻密、且つ表面が平坦であるため、上述の条件下でも、金属層１４１を構成する金属材料はＯ２と反応することは難しい。
酸化工程時間が長くなり、またチャンバー内に含まれていた反応ガス内でのＯ２の割合が２〜１５体積％より大きな場合、第１金属層１４１を構成する金属材料がＯ２と反応することによって、第１金属層１４１表面に酸化膜が形成される。しかし、本発明では、上記条件、即ち、２〜１５体積％のＯ２割合及び約２０分の酸化工程時間で制御し、第１金属層１４１表面に酸化膜が形成されないようにした。
一方、導電性パーティクル１５０は、その表面が不規則であるため、第１金属層１４１中の導電性パーティクル１５０の表面に形成された部分１４１ａはその形状及び組織が不規則な状態となる。特に、平面でないパーティクル１５０表面上に、またはその隣接部位に形成された第１金属層１４１の一部分１４１ａにはパーティクル１５０の不規則な形状によって微細な亀裂（crack）１４９が発生する。
このような状態で、Ｏ２は第１金属層１４１中の導電性パーティクル１５０に対応する部分１４１ａに形成された亀裂１４９を通じて導電性パーティクル１５０まで浸透するようになり、特に、浸透したＯ２はパーティクル１５０の不規則な表面とこれに対応する第１金属層の部分１４１ａの境界面（微細空間）に沿って移動し、導電性パーティクル１５０に対応する第１金属層１４１を構成する金属材料と反応する。
このような第１金属層１４１を構成する金属材料とＯ２との反応によって、パーティクル１５０と対応する第１金属層１４１表面には酸化膜１５１が形成され、結果的に、パーティクル１５０と第１金属層１４１との界面に酸化膜１５１が存在するようになる。
一方、図５（ａ）の図面符号の１４１ｂは、第１金属層１４１表面上にそれぞれ形成されうる酸化膜である。しかし、上記のように酸化工程条件を調節し、第１金属層１４１上に酸化膜１４１ｂが形成されないようにすることが好ましい。
一方、上記で説明した酸化工程条件を満たしていない場合には、以下のような問題が発生しうる。
上述するように、チャンバー内でのＯ２の割合が１５体積％以上である条件で、２０分以上、酸化工程が進む場合、Ｏ２は第１金属層１４１の金属材料と反応し、その結果、導電性パーティクル１５０が存在しない領域に形成された第１金属層１４１表面に酸化膜が形成される。
第１金属層１４１は、以後、積層状態で形成される別の金属層と共に電極（カソード電極）の機能を果たすようになり、これにより、その表面に酸化膜が形成される場合、電極の機能に大きな影響を及ぼすようになり好ましくない。
上述するように、チャンバー内でのＯ２の割合が１５体積％以上である条件で、２０分以上、酸化工程が進む場合、Ｏ２は第１金属層１４１の金属材料と反応し、その結果、導電性パーティクル１５０が存在しない領域に形成された第１金属層１４１表面に酸化膜が形成される。
第１金属層１４１は、以後、積層状態で形成される別の金属層と共に電極（カソード電極）の機能を果たすようになり、これにより、その表面に酸化膜が形成される場合、電極の機能に大きな影響を及ぼすようになり好ましくない。
また、上の条件では、Ｏ２が様々な経路を通じて有機ＥＬ層１３０まで浸透することができ、これによって有機ＥＬ層１３０が酸化される場合も発生する。
これと逆に、チャンバー内でのＯ２の割合が２体積％以下で、酸化工程時間が２０分未満の場合、平坦な形状の第１金属層１４１の表面には酸化膜が形成されないか、または導電機能に影響を及ぼさない程度の酸化膜が形成され得るが、導電性パーティクル１５０と第１金属層１４１と間の境界面上にも十分な膜厚の酸化膜１５１が形成されない。従って、酸化膜１５１は漏洩電流を防止する機能を実行できなくなる。また、上記条件下では、酸化工程を２０分以上実施しなければ、十分な膜厚の酸化膜が形成されない。
これと逆に、チャンバー内でのＯ２の割合が２体積％以下で、酸化工程時間が２０分未満の場合、平坦な形状の第１金属層１４１の表面には酸化膜が形成されないか、または導電機能に影響を及ぼさない程度の酸化膜が形成され得るが、導電性パーティクル１５０と第１金属層１４１と間の境界面上にも十分な膜厚の酸化膜１５１が形成されない。従って、酸化膜１５１は漏洩電流を防止する機能を実行できなくなる。また、上記条件下では、酸化工程を２０分以上実施しなければ、十分な膜厚の酸化膜が形成されない。
一方、導電性パーティクル１５０と第１金属層１４１と間の界面に酸化膜を形成する工程で最適の効果を得るために、第１金属層１４１は以下の条件を満たすことが好ましい。
まず、第１金属層１４１の形成に使用される材料は、酸化工程で反応ガスであるＯ２と反応するアルミニウム、マグネシウム、マンガン、カルシウム及びその合金よりなる群から選択されてもよい。従って、導電性パーティクル１５０と第１金属層１４１と間の界面に形成される酸化膜１５１は、アルミニウムオキサイド（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシウムオキサイド（ＭｇＯｘ）、マンガンオキサイド（ＭｎＯｘ）又はカルシウムオキサイド（ＣａＯｘ）であってもよい。しかし、Ｏ２との反応度を考慮するとき、上記条件を満たす材料としてはアルミニウムが最も好ましい。
まず、第１金属層１４１の形成に使用される材料は、酸化工程で反応ガスであるＯ２と反応するアルミニウム、マグネシウム、マンガン、カルシウム及びその合金よりなる群から選択されてもよい。従って、導電性パーティクル１５０と第１金属層１４１と間の界面に形成される酸化膜１５１は、アルミニウムオキサイド（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシウムオキサイド（ＭｇＯｘ）、マンガンオキサイド（ＭｎＯｘ）又はカルシウムオキサイド（ＣａＯｘ）であってもよい。しかし、Ｏ２との反応度を考慮するとき、上記条件を満たす材料としてはアルミニウムが最も好ましい。
また、第１金属層１４１は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内の膜厚で形成されることが好ましく、６０ｎｍ〜７０ｎｍ範囲内の膜厚が最も好ましい。
仮に、第１金属層１４１の膜厚が１ｎｍ以下のとき、酸化工程でＯ２が第１金属層１４１を完全に通過し、その下部に位置する有機ＥＬ層１３０に浸透するようになり、これにより、Ｏ２によって有機ＥＬ層１３０が損傷を受けることがある。
仮に、第１金属層１４１の膜厚が１ｎｍ以下のとき、酸化工程でＯ２が第１金属層１４１を完全に通過し、その下部に位置する有機ＥＬ層１３０に浸透するようになり、これにより、Ｏ２によって有機ＥＬ層１３０が損傷を受けることがある。
また、第１金属層１４１が１００ｎｍ以上の膜厚で形成される場合、酸化工程でＯ２が第１金属層１４１を通過せず、導電性パーティクル１５０に達することができない。結果的に、第１金属層１４１の膜厚が１００ｎｍ以上の条件では、パーティクル１５０と接触する第１金属層１４１表面に酸化膜を形成することは難しい。
一方、上述の酸化工程条件、即ち、２〜１５体積％のＯ２の割合及び２０分の工程時間は、本発明を実施するための一例に過ぎなく、これに制限されない。即ち、酸化工程が進むチャンバー内のＯ２の割合が１５％以上の場合には、酸化工程時間が２０分以下に調節され、反対に、Ｏ２の割合が２％以下のときは、酸化工程時間は２０分以上に設定しなければならない。
このように、本発明で要求する最適の酸化工程条件は、酸化反応が起こる金属層の材質、酸化工程が実施されるチャンバー内でのＯ２の体積比率、工程時間、そして、それにともなう酸化膜形成速度（膜厚）などのような要因を考慮し、様々な範囲内で選択することができる。
図５（ａ）に示されるように、第１金属層１４１と導電性パーティクル１５０との間の界面に存在する酸化膜１５１によって、導電性パーティクル１５０は第１金属層１４１と電気的に絶縁状態となり、これによって導電性パーティクル１５０による電流漏洩現象が生じない。
さらに、図５（ｂ）を参照すると、上述した酸化形成工程を実施した後、金属層形成工程を実行し、第１金属層１４１上に上部金属層である第２金属層１４２を形成する。
さらに、図５（ｂ）を参照すると、上述した酸化形成工程を実施した後、金属層形成工程を実行し、第１金属層１４１上に上部金属層である第２金属層１４２を形成する。
このとき、図５（ａ）に示されるように導電性パーティクル１５０の大きさが比較的小さく、第１金属層１４１がパーティクル１５０の全体表面を完全に覆った場合には、第１金属層１４１上に第２金属層１４２を形成した後、酸化工程を実施する必要はない。これをより詳しく説明すれば、以下の通りである。
酸化工程での工程条件（Ｏ２の体積％、及び工程時間、第１金属層１４１を構成する材料のＯ２との反応度など）を利用して、導電性パーティクル１５０周辺に形成された酸化膜１５１の膜厚を算出しうる。
酸化工程での工程条件（Ｏ２の体積％、及び工程時間、第１金属層１４１を構成する材料のＯ２との反応度など）を利用して、導電性パーティクル１５０周辺に形成された酸化膜１５１の膜厚を算出しうる。
別の方法としては、同じ工程条件の酸化工程を経た後、製造された別の素子に対して漏洩電流を測定する方法がある。酸化工程を経ていない素子と比較して酸化工程を経た素子の漏洩電流値が著しく低い場合、酸化工程によって形成された酸化膜１５１によって、導電性パーティクル１５０による漏洩電流が著しく減少していることを判断することができる。
このような過程による酸化工程では、導電性パーティクル１５０と第１金属層１４１との界面に存在する酸化膜１５１によって、導電性パーティクル１５０を介して漏洩電流が著しく減少したと判断されれば、第２金属層１４２形成後、追加酸化工程を行わずに、金属電極形成工程を終了する。
このような過程によって形成された金属電極１４０、即ち、図５（ｂ）に図示されたような第１金属層１４１及び第２金属層１４２の多層構造の金属電極１４０では、酸化工程過程で第１金属層１４１を構成する金属材料と酸素との反応によって、導電性パーティクル１５０に対応する金属電極１４０の第１金属層１４１上に酸化膜１５１が形成される。
従って、金属電極１４０内には、たとい導電性パーティクル１５０が存在するとしても、第１金属層１４１と導電性パーティクル１５０と間の界面に存在する酸化膜１５１によって、導電性パーティクル１５０は第１金属層１４１と電気的に完全絶縁状態になり、これにより、導電性パーティクル１５０による電流漏洩現象が生じない。
ここで、本発明では第１金属層１４１を形成した後、実施される酸化工程を通じて形成された酸化膜１５１によって導電性パーティクル１５０による電流漏洩現象が防止できるにもかかわらず、第１金属層１４１上に第２金属層１４２を形成する。
図５（ｂ）で図示されるような、第１と第２の金属層１４１、１４２からなる金属電極１４０は、比較的大きな膜厚を有しており、これにより、金属電極１４０の抵抗減少という本発明の目的を得ることができる。
ここで、上述するような、酸化工程でＯ２が浸透される第１金属層１４１の膜厚は、１ｎｍ〜１００ｎｍに制限されるべきである。しかし、抵抗を最小化し、電極としての機能を保持するために、金属電極１４０は所定の膜厚を有しなければならない。従って、図５（ｂ）に示されるように制限的な膜厚を有する第１金属層１４１の膜厚と比較し、第２金属層１４２の膜厚を厚くするか、少なくとも同じ膜厚を持たせることによって、第１金属層１４１と第２金属層１４２からなる金属電極１４０は低い抵抗を有し、また電極としての機能を果たすことができる。
一方、金属電極１４０を構成する第１、第２金属層１４１、１４２は、同じ金属材料（例えば、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、カルシウムまたはその合金）で形成することが好ましいが、互いに異なる金属材料で形成されていてもよい。
第１及び第２金属層１４１、１４２を、それぞれ、異なる金属材料で形成する場合、各金属材料の仕事関数を考慮し、第１、第２金属層１４１、１４２の形成（積層）順序を考慮しなければならない。
即ち、仕事関数とは絶対零度での電子放出のために必要なエネルギーを電子ボルト（ｅＶ）単位として表示するものであるので、金属（又は半導体）内にある電子を表面で外部へ放出するためには、電子に熱や光などのあるエネルギーを与える必要がある。
即ち、仕事関数とは絶対零度での電子放出のために必要なエネルギーを電子ボルト（ｅＶ）単位として表示するものであるので、金属（又は半導体）内にある電子を表面で外部へ放出するためには、電子に熱や光などのあるエネルギーを与える必要がある。
このような意味の仕事関数は、金属の種類によって異なり、例えば、ナトリウム ２．２８ｅＶ、バリウム ２．５１ｅＶ、金 ４．９０ｅＶ、白金 ５．３２ｅＶ、タングステン ４．５２ｅＶである。従って、電子を放出する第１、第２金属層１４１、１４２の配置は、これを構成する金属の仕事関数を考慮して決定する。
一方、上述のように、第１金属層１４１を形成した後、実施される酸化工程では図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第１金属層１４１表面上に酸化膜１４１ｂが部分的に形成されていてもよい。第１金属層１４１表面上に形成された酸化膜１４１ｂは、一つの金属層（金属電極）を構成する第１金属層１４１と第２金属層１４２との間の電流を妨害する絶縁膜として作用しうる。
従って、第１金属層１４１上に酸化膜１４１ｂが形成されないようにするか、少なくとも最小限の面積を持たせることが好ましい。例えば、隣接する酸化膜１４１ｂの間隔が１ｎｍ以上になるようにすることによって、第１金属層１４１と第２金属層１４２との間の電流が妨害されず、従って、金属電極１４０はその機能を正常に実行することができる。
ここで、酸化工程の条件（Ｏ２の体積％、及び工程時間）を調節することによって、隣接する酸化膜１４１ｂの間隔は、上記条件に合うように調節することができる。
一方、本発明に係る表示素子製造方法、即ち、金属電極形成方法では酸化膜形成工程後、素子に逆バイアス電圧を印加する段階を、さらに含むことができる。
酸化膜形成工程後のチャンバー内部には、酸化膜形成工程に用いられた多量のＯ２が存在している。このような条件下で、素子に逆バイアス電圧を印加する場合、導電性パーティクル１５０と対応する第１金属層１４１の微細な亀裂１４９が拡大し、従って、チャンバー内に存在するＯ２は拡大した微細な亀裂１４９を通じて、第１金属層１４１と導電性パーティクル１５０との間の空間にさらに流入する。
酸化膜形成工程後のチャンバー内部には、酸化膜形成工程に用いられた多量のＯ２が存在している。このような条件下で、素子に逆バイアス電圧を印加する場合、導電性パーティクル１５０と対応する第１金属層１４１の微細な亀裂１４９が拡大し、従って、チャンバー内に存在するＯ２は拡大した微細な亀裂１４９を通じて、第１金属層１４１と導電性パーティクル１５０との間の空間にさらに流入する。
結果的に、酸素が存在する状態で素子に逆バイアス電圧を印加すれば、導電性パーティクル１５０と対応する第１金属層１４１上に既に形成された酸化膜１５１に加えて十分な膜厚の酸化膜がさらに形成される。
上記では、第１金属層１４１上に酸化膜を形成した後、逆バイアス電圧を印加する段階を説明しているが、酸化膜が形成される過程中に逆バイアス電圧を印加する場合にも同じ効果を得ることができる。
上記では、第１金属層１４１上に酸化膜を形成した後、逆バイアス電圧を印加する段階を説明しているが、酸化膜が形成される過程中に逆バイアス電圧を印加する場合にも同じ効果を得ることができる。
一方、上述のように、有機ＥＬ層形成工程で発生する導電性パーティクルの大きさは一定ではなく、従って、別個の工程によって製造されるあらゆる素子で漏洩電流が減少すると期待することは難しい。
従って、素子の安全性を向上させるために、即ち、図５（ａ）及び（ｂ）に示されたパーティクル１５０のサイズより大きなパーティクルによって生じうる漏洩電流の発生を防止するために、別途の酸化工程を、さらに実施することが好ましい。
図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明に係る金属電極の形成過程を工程段階別に示した部分詳細断面図である。これは、上述の場合、即ち、第１金属層が大きなサイズの導電性パーティクルを完全に覆っていない状態での、金属層形成過程を示した図である。
図５（ａ）に図示された状態とは違って、有機ＥＬ層２３０に存在するパーティクル２５０のサイズが比較的大きな場合、上記で説明した範囲（即ち、１ｎｍ〜１００ｎｍ）の膜厚を持つ第１金属層２４１が形成されても、導電性パーティクル２５０の一部は第１金属層２４１によって完全に覆われずに、第１金属層２４１外部に露出される。
むろん、第１金属層２４１と導電性パーティクル２５０と間の界面には、図５（ａ）を参照して説明したような第１次酸化工程によって酸化膜２５１が存在するようになるが、第１金属層２４１外部に露出された導電性パーティクル２５０表面には酸化膜が存在しない。
従って、図６（ｂ）に示されるように、第１金属層２４１上に形成された第２金属層２４２は露出された導電性パーティクル２５０と接触する。このような条件で、第１次酸化工程を経た後、製造された別の素子と酸化工程を経ていない素子に対する漏洩電流を測定すると、両素子において測定された漏洩電流値は大差ない。
第１金属層２４１上に形成された第２金属層２４２が露出された導電性パーティクル２５０と接触することによって、第１次酸化工程が行われたにもかかわらず、導電性パーティクル２５０を通じた漏洩電流が生じるので、このような測定結果によって、第２次酸化工程を実行する。
図６（ｂ）のように、上述した第１次酸化形成工程後、金属層形成工程を実行して第１金属層２４１上に第２金属層２４２を形成する。
このとき、導電性パーティクル２５０のサイズが大きいため、第２金属層２４２ｂ中で導電性パーティクル２５０と対応する部分２４２ａにも亀裂２４９が発生する。
このとき、導電性パーティクル２５０のサイズが大きいため、第２金属層２４２ｂ中で導電性パーティクル２５０と対応する部分２４２ａにも亀裂２４９が発生する。
第２金属層２４２形成工程後に、Ｏ２雰囲気のチャンバー内で第２次酸化工程を実施する。このとき、Ｏ２は第２金属層２４２の一部分２４２ａ（即ち、導電性パーティクル２５０と対応する部分）に存在する亀裂２４９を通して浸透する。
従って、Ｏ２は導電性パーティクル２５０に到達し、導電性パーティクル２５０に隣接する第２金属層２４２を構成する金属材料と反応し、第２金属層２４２表面に酸化膜２５２を形成する。結果的に、パーティクル２５０と第２金属層２４２と間の界面には酸化膜２５２が存在するようになる。
図６（ｃ）を参照すると、金属層形成工程を通じて第２金属層２４２上に上部金属層を構成する第３金属層２４３を形成する。従って、有機ＥＬ層２３０上には、下部金属層である第１金属層２４１及び第２金属層２４２、そして、上部金属層である第３金属層２４３からなる多層構造の金属電極２４０が最終的に形成される。
次に、Ｏ２雰囲気のチャンバー内での第１次及び第２次酸化工程と同じ条件下で、第３次酸化工程を実行する。一方、上述した方法を介して、第１次及び第２次酸化工程を通じて漏洩電流が著しく減少されるか、発生しなかったと判断されれば、第３次酸化工程を実行する必要はない。
このような過程を通じて形成された金属電極、即ち、図６（ｃ）に示されたような多層構造を持つ金属電極２４０内に、たといサイズが大きな導電性パーティクル２５０が存在しても、第１次及び第２次酸化工程過程で、Ｏ２が第１及び第２金属層２４１、２４２に浸透し、導電性パーティクル２５０と対応する第１金属層２４１及び第２金属層２４２を構成する金属材料と反応する。
従って、導電性パーティクル２５０と第１金属層２４１との間の界面、及び導電性パーティクル２５０と第２金属層２４２との間の界面に存在する酸化膜２５１、２５２によって、パーティクル２５０は第１金属層２４１及び第２金属層２４２と電気的に完全に絶縁状態となり、これにより、パーティクル２５０による電流漏洩現象が生じない。
一方、本発明では、上述するように、下部金属層、即ち、第１金属層２４１及び第２金属層２４２を形成した後、それぞれ、実施される酸化工程によって形成された酸化膜２５１、２５２によって、導電性パーティクル２５０による電流漏洩現象が生じないにもかかわらず、第２金属層２４２上に上部金属層である第３金属層２４３を形成する。
従って、図６（ｃ）に示されるように、多数の金属層２４１、２４２、２４３からなる金属電極２４０は、比較的大きな膜厚を有しており、従って、本発明は金属電極２４０の抵抗が小さくなる効果がある。
ここで、上述するように、酸化工程でＯ２が浸透される下部金属層、即ち、第１金属層２４１と第２金属層２４２の膜厚は限定される。しかし、抵抗を最小化し、電極としての機能を保持するために金属電極２４０は、所定の膜厚を有しなければならず、従って、図６（ｃ）に示されるように限定された膜厚を持つ第１、第２金属層２４１、２４２の膜厚（即ち、下部金属層の膜厚）と比較し、第３金属層２４３の膜厚（即ち、上部金属層の膜厚）を厚くするか、少なくとも同じ膜厚を持たせることによって、金属電極２４０は低い抵抗を有し、また電極としての機能を果たすことができる。
一方、図６（ｃ）の構造を持つ表示素子での第１金属層２４１及び第２金属層２４２表面にそれぞれ形成された酸化膜間の間隔の条件及び酸化工程中に、または酸化工程後に実施する逆バイアス電圧印加段階は、図５（ａ）及び（ｂ）で説明された酸化膜間の間隔の条件及び逆バイアス電圧印加段階と同様である。
以上、説明した本発明は例示の目的のために開示されたものであり、本発明に対する通常の知識を有した当業者であれば、本発明の思想と範囲内で様々な修正、変更、付加が可能である。従って、このような修正、変更及び付加は本発明の特許請求の範囲に属するものである。
１１０ 基板
１２０ アノード電極
１３０ 有機ＥＬ層
１４０ 金属電極
１４１ 第１金属層
１４９ 微細な亀裂
１５０ 導電性パーティクル
１５１ 酸化膜
１２０ アノード電極
１３０ 有機ＥＬ層
１４０ 金属電極
１４１ 第１金属層
１４９ 微細な亀裂
１５０ 導電性パーティクル
１５１ 酸化膜
Claims (23)
- 基板上に第１電極を形成する段階、
上記第１電極上に有機物層を形成する段階、
上記有機物層上に下部金属層を形成する段階、
上記下部金属層の一部に酸化膜を形成する酸化工程実施段階、及び
上記下部金属層上に上部金属層を形成する段階、
を含む表示素子製造方法。 - 酸化膜は、逆バイアス電圧が印加される状態で形成される請求項１に記載の表示素子製造方法。
- 酸化膜形成段階後、逆バイアス電圧を印加する段階を、さらに含む請求項１に記載の表示素子製造方法。
- 上記下部金属層は、熱化学気相蒸着又はＥ−ビーム蒸着工程によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示素子製造方法。
- 上記下部金属層は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の膜厚を持つことを特徴とする請求項１に記載の表示素子製造方法。
- 上記下部金属層形成段階は、少なくとも２個の単位金属層を形成する段階からなり、上記酸化工程実施段階は上記各単位金属層形成段階後に、それぞれ、実施されることを特徴とする請求項１に記載の表示素子製造方法。
- 上記下部金属層の最下層単位金属層は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の膜厚であることを特徴とする請求項６に記載の表示素子製造方法。
- 上記下部金属層の上記最下層単位金属層は、６０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の膜厚であることを特徴とする請求項６に記載の表示素子製造方法。
- 上記酸化工程は、不活性ガス及び酸素が含まれるチャンバー内で実施されることを特徴とする請求項１または６に記載の表示素子製造方法。
- 不活性ガスは、アルゴンまたは窒素であり、Ｏ２の割合は２〜１５体積％であることを特徴とする請求項９に記載の表示素子製造方法。
- 上記下部金属層と上記上部金属層は、同じ材料からなることを特徴とする請求項１に記載の表示素子製造方法。
- 上記下部金属層及び上部金属層は、アルミニウム、マグネシウム、マンガンカルシウム及びその合金よりなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項１に記載の表示素子製造方法。
- 基板、
上記基板に形成された第１電極、
上記第１電極上に形成された有機物層、及び
上記有機物層上に形成された下部金属層及び上記下部金属層上に形成された上部金属層からなる第２電極を含み、
上記下部金属層の一部には酸化膜が形成されている表示素子。 - 上記下部金属層は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の膜厚であることを特徴とする請求項１３に記載の表示素子。
- 上記下部金属層は、少なくとも２個の単位金属層からなることを特徴とする請求項１３に記載の表示素子。
- 上記下部金属層の上記各単位金属層の一部には、酸化膜が形成されている請求項１５に記載の表示素子。
- 上記各単位金属層は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の膜厚であることを特徴とする請求項１５に記載の表示素子。
- 上記各単位金属層は、６０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の膜厚であることを特徴とする請求項１５に記載の表示素子。
- 上記下部金属層は、その膜厚が上部金属層の膜厚より小さいことを特徴とする請求項１３に記載の表示素子。
- 上記下部金属層と上記上部金属層は、同じ材料からなることを特徴とする請求項１３に記載の表示素子。
- 上記下部金属層と上記上部金属層は、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、カルシウム又はその合金よりなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項１３に記載の表示素子。
- 上記酸化膜は、アルミニウムオキサイド（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシウムオキサイド（ＭｇＯｘ）、マンガンオキサイド（ＭｎＯｘ）又はカルシウムオキサイド（ＣａＯｘ）であることを特徴とする請求項１３に記載の表示素子。
- 上記酸化膜は、隣接する酸化膜と１ｎｍ以上の間隔を持って形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の表示素子。
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