JP2009076544A - Organic el element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element which prevents external light reflection caused in a contact hole of a lower electrode without increasing manufacturing processes to obtain excellent emission characteristics of high contrast. <P>SOLUTION: The top emission type organic EL element is so configured that the aspect ratio (α) of the contact hole formed in a flattening film is α<2. A transparent conductive oxide film consisting principally of indium oxide is used as the lower electrode, and comes into contact with a thin film transistor in the contact hole. A bottom surface of the contact hole is parallel to a substrate surface, and the angle (θ) of a surface of the transparent conductive oxide film at the bottom portion of the contact hole to a surface of the transparent conductive oxide film at a side surface portion of the contact hole is θ≈90°. A circular polarizing plate is disposed closer to a light extraction side than to an upper electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機電界発光素子(有機EL素子)に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescent element (organic EL element).

現在、主に開発が進められている有機EL素子の構成は、陽極/発光層/陰極の積層を基本とし、ガラス板などを用いた基板上に透明陽極を形成し、発光を基板側から取り出すいわゆるボトムエミッション型である。また、最近になって発光画素ごとに駆動用トランジスタを設けた方式(アクティブマトリックス方式)のパネルの検討が進んでいる。ところが基板側より光を取り出す場合、これらの駆動回路、配線部が光を遮るため、画素の開口率(素子内で実際に発光する部分の面積比)が小さくなるという問題がある。   The structure of the organic EL element currently being developed is based on the lamination of anode / light emitting layer / cathode, and a transparent anode is formed on a substrate using a glass plate or the like, and light emission is extracted from the substrate side. This is the so-called bottom emission type. Recently, a panel of an active matrix system in which a driving transistor is provided for each light emitting pixel has been studied. However, when light is extracted from the substrate side, these drive circuits and wiring portions block light, so that there is a problem that the aperture ratio of the pixel (the area ratio of the portion that actually emits light in the element) becomes small.

そこで、特許文献1、特許文献2で開示されているように、有機層上の陰極を透明な電子注入金属層と非晶質透明導電性酸化物層とで形成し、陰極側から光を取り出すいわゆるトップエミッション型の素子構成が試みられている。このトップエミッション型の素子構成は、TFT駆動回路基板の上に画素電極(陽極)を形成し、さらに有機EL層、透明陰極を設けるものである。光は陰極から取り出されるので、開口率の低下の問題は解決される。   Therefore, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a cathode on the organic layer is formed of a transparent electron injection metal layer and an amorphous transparent conductive oxide layer, and light is extracted from the cathode side. A so-called top emission type element configuration has been attempted. In this top emission type element configuration, a pixel electrode (anode) is formed on a TFT drive circuit substrate, and an organic EL layer and a transparent cathode are further provided. Since light is extracted from the cathode, the problem of lowering the aperture ratio is solved.

ところで、有機EL素子は外部からの光(以下には外光と記載)が入射するため、金属電極及び下部電極のコンタクトホール等で外光が反射し画素面が明るくなり、表示コントラストが低下するという問題がある。   By the way, since light from the outside (hereinafter referred to as external light) enters the organic EL element, the external light is reflected by the contact holes of the metal electrode and the lower electrode, the pixel surface becomes bright, and the display contrast is lowered. There is a problem.

外光反射を防止し表示コントラストを向上させる提案がされている。特許文献3では光取り出し側の電極の外側(観察者側)に低反射材料からなる導電性薄膜を配設することにより入射した外光の反射電極で反射した反射光(外光反射)をカットする提案がされている。また、上記提案ではアノード(陽極)コンタクトホールにITO等からなる透明導電膜材料を充填する構造がとられており、アノード(陽極)コンタクトホールで発生する外光反射も防止可能な構造となっている。   There have been proposals for preventing external light reflection and improving display contrast. In Patent Document 3, the reflected light (external light reflection) reflected by the reflective electrode of the incident external light is cut by disposing a conductive thin film made of a low reflective material on the outside (observer side) of the electrode on the light extraction side. Proposals have been made. In the above proposal, the anode (anode) contact hole is filled with a transparent conductive film material made of ITO or the like, so that reflection of external light generated in the anode (anode) contact hole can be prevented. Yes.

特開平10−162959号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-162959 特開2001−43980号公報JP 2001-43980 A 特開2003−288992号公報JP 2003-28892 A

特許文献3の構成では下記の問題点がある。   The configuration of Patent Document 3 has the following problems.

良質(低応力&低抵抗&高透過率)の透明導電膜を形成するにはスパッタ法又はイオンプレーティング法にて成膜する。しかし、透明導電膜をコンタクトホールに充填する場合はコンタクトホールの深さと同等又はそれに近い厚さの膜を成膜する必要があるため下部電極を所望の膜厚としたい場合は研磨が必要となりプロセスが増加してしまう。   In order to form a transparent conductive film of good quality (low stress & low resistance & high transmittance), it is formed by sputtering or ion plating. However, when filling a contact hole with a transparent conductive film, it is necessary to form a film with a thickness equal to or close to the depth of the contact hole. Will increase.

本発明は、製造プロセスを増加することなく下部電極のコンタクトホールで発生する外光反射を防止し、コントラストの高い良好な発光特性が得られる有機EL素子を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an organic EL device that prevents external light reflection that occurs in a contact hole of a lower electrode without increasing the number of manufacturing processes, and that provides good light emission characteristics with high contrast.

上記課題を解決するための手段として、本発明は、
基板上の薄膜トランジスタを被覆して表面を平坦化する平坦化膜と、下部電極と上部電極とからなる一対の電極と、前記一対の電極の間に形成された有機化合物層と、画素周縁に沿って形成された各画素を分離する隔壁の下部に前記平坦化膜を開口させて前記下部電極と前記薄膜トランジスタとを電気的に接触させるコンタクトホールとを備え、前記上部電極の膜表面側より光を取り出すトップエミッション型の有機EL素子において、
前記コンタクトホールのアスペクト比(α)をα<2とし、
前記下部電極として酸化インジウムを主成分とする透明導電性酸化物膜を用いており、前記透明導電性酸化物膜は前記コンタクトホールで薄膜トランジスタと接触し、
前記コンタクトホールの底面は前記基板面と平行であるとともに、前記コンタクトホールの底面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面と前記コンタクトホールの側面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面とのなす角度(θ)をθ≒90°とし、
前記上部電極よりも光取り出し側に円偏光板が配設されていることを特徴とする。
As means for solving the above problems, the present invention provides:
A planarization film that covers the thin film transistor on the substrate to planarize the surface, a pair of electrodes composed of a lower electrode and an upper electrode, an organic compound layer formed between the pair of electrodes, and a pixel periphery A contact hole that opens the planarization film at a lower portion of the partition wall separating the pixels formed to make electrical contact between the lower electrode and the thin film transistor, and transmits light from the film surface side of the upper electrode. In the top emission type organic EL element to be taken out,
The aspect ratio (α) of the contact hole is α <2,
A transparent conductive oxide film mainly composed of indium oxide is used as the lower electrode, and the transparent conductive oxide film is in contact with the thin film transistor through the contact hole,
The bottom surface of the contact hole is parallel to the substrate surface, and the surface of the transparent conductive oxide film on the bottom surface portion of the contact hole and the surface of the transparent conductive oxide film on the side surface portion of the contact hole The angle (θ) to be made is θ≈90 °,
A circularly polarizing plate is disposed closer to the light extraction side than the upper electrode.

本発明によれば、製造プロセスを増加することなく下部電極のコンタクトホールで発生する外光反射を防止し、コントラストの高い良好な発光特性が得られる。   According to the present invention, it is possible to prevent reflection of external light generated in the contact hole of the lower electrode without increasing the number of manufacturing processes, and to obtain good light emission characteristics with high contrast.

(第一の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は第一の実施形態の本発明にかかるトップエミッション型の有機EL素子の基本的な構成を示す断面図である。   FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration of a top emission type organic EL element according to the present invention of the first embodiment.

図示する有機EL素子は、ガラス基板1上に薄膜トランジスタ(以下、単にTFTという。)2、前記TFT2を被覆して表面を平坦化する平坦化膜3、陽極である下部電極6、陰極である上部電極9、前記一対の電極の間に形成された有機化合物層8を備える。さらに画素周縁に沿って形成された各画素を分離する隔壁7、外気から素子を遮断する封止ガラス10、外光の正反射をカットする円偏光板13を備えており、前記上部電極9の膜表面側より光を取り出す構成とされている。   The organic EL element shown in the figure includes a thin film transistor (hereinafter simply referred to as TFT) 2 on a glass substrate 1, a planarizing film 3 that covers the TFT 2 and planarizes the surface, a lower electrode 6 that is an anode, and an upper part that is a cathode. The electrode 9 includes an organic compound layer 8 formed between the pair of electrodes. Furthermore, it includes a partition wall 7 that separates each pixel formed along the periphery of the pixel, a sealing glass 10 that blocks the element from the outside air, and a circularly polarizing plate 13 that cuts regular reflection of external light. The light is extracted from the film surface side.

この有機EL素子の隔壁7はアクリル又はポリイミド等の絶縁性有機材料からなる。前記隔壁7の直下において、アクリル等の有機材料からなる平坦化膜3を開口させて酸化インジウムを主成分とする透明導電性酸化物膜からなる下部電極6と、TFTのドレイン電極21とを電気的に接触させるコンタクトホール14とが形成されている。   The partition wall 7 of the organic EL element is made of an insulating organic material such as acrylic or polyimide. Immediately below the partition wall 7, the planarization film 3 made of an organic material such as acrylic is opened to electrically connect the lower electrode 6 made of a transparent conductive oxide film mainly composed of indium oxide and the drain electrode 21 of the TFT. Contact hole 14 is formed.

本発明の特徴となる下部電極6、コンタクトホール14、及びコンタクトホール14の側面に形成された下部電極6の表面の形状起因による外光反射の発生メカニズムについて説明する。   The generation mechanism of external light reflection due to the shape of the surface of the lower electrode 6 formed on the side surface of the lower electrode 6, the contact hole 14, and the contact hole 14, which is a feature of the present invention, will be described.

本実施形態では下部電極6としてITO、IZO、IWZO等の酸化インジウム系の透明導電性酸化物膜を用いている。前記透明導電性酸化物膜は通常スパッタ法にて形成される。スパッタ法はカバレッジ性の良い成膜手法であり、コンタクトホール14の側面等の影になった部分へ膜を形成することが可能である。本実施形態においてもスパッタ法にて下部電極6を形成し、コンタクトホール14の底面においてドレイン電極21と接触して電流が流れる構造である。コンタクトホール14に求められる機能は下部電極6とドレイン電極21とが電気的に接触し電源ライン側より前記下部電極6に電流を供給することである。   In this embodiment, an indium oxide-based transparent conductive oxide film such as ITO, IZO, or IWZO is used as the lower electrode 6. The transparent conductive oxide film is usually formed by sputtering. The sputtering method is a film forming method with good coverage, and a film can be formed on a shadowed portion such as a side surface of the contact hole 14. Also in this embodiment, the lower electrode 6 is formed by sputtering, and the current flows in contact with the drain electrode 21 on the bottom surface of the contact hole 14. The function required for the contact hole 14 is that the lower electrode 6 and the drain electrode 21 are in electrical contact with each other and supply current to the lower electrode 6 from the power supply line side.

一般的に用いられているコンタクトホール14は底面が小さく、上面を大きくした形状であり側面が傾斜した構造である(いわゆるテーパー形状)。下部電極6とドレイン電極21とが接触しているコンタクトホール14の底面の大きさは、下部電極6とドレイン電極21との接触抵抗により規定されるものであるが一辺の長さが3〜10μm程度である。また、上面の大きさは、一辺の長さが5〜15μmである。この場合は、コンタクトホール14の側面が順テーパーで傾斜しているため側面にも十分に膜が形成され、側面部分の下部電極6の膜厚減少による抵抗値上昇の問題は発生しない。しかし、コンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面に起因する外光反射が発生し素子の表示コントラストが悪化してしまう。これは、側面部分に入射した光が円偏光板の法線方向に対してより大きい角度(反射角)で反射することにより、円偏光板でカットできない光が生じることによる。また、側面部分に入射した光がコンタクトホール内で複数回(特に偶数回)反射すると反射時に位相が変化することにより円偏光板でカットできなくなってしまうからである。円偏光板は、一般的に正方向の光に対しては反射防止効果が高いが、円偏光板に対して入射する角度が大きくなるにつれて反射防止効果が低くなる性質を持っている。   The contact hole 14 generally used has a structure in which the bottom surface is small, the top surface is large, and the side surface is inclined (so-called tapered shape). The size of the bottom surface of the contact hole 14 where the lower electrode 6 and the drain electrode 21 are in contact is defined by the contact resistance between the lower electrode 6 and the drain electrode 21, but the length of one side is 3 to 10 μm. Degree. The upper surface has a side length of 5 to 15 μm. In this case, since the side surface of the contact hole 14 is forward tapered and inclined, a film is sufficiently formed on the side surface, and there is no problem of an increase in resistance value due to a decrease in the film thickness of the lower electrode 6 on the side surface portion. However, external light reflection caused by the surface of the lower electrode 6 on the side surface portion of the contact hole 14 occurs, and the display contrast of the element deteriorates. This is because light incident on the side surface portion is reflected at a larger angle (reflection angle) with respect to the normal direction of the circularly polarizing plate, thereby generating light that cannot be cut by the circularly polarizing plate. Further, if the light incident on the side surface portion is reflected a plurality of times (especially even times) in the contact hole, the phase changes at the time of reflection, so that it cannot be cut by the circularly polarizing plate. A circularly polarizing plate generally has a high antireflection effect for light in the positive direction, but has a property that the antireflection effect decreases as the angle of incidence on the circularly polarizing plate increases.

そこで、前記コンタクトホール14の側面部分の下部電極6の形状起因による外光反射を防止する、つまり側面部分に入射する外光を低減するために、コンタクトホール14の底面は前記基板面と平行に形成されている。そして、コンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面とコンタクトホール14の底面部分の下部電極6の表面とのなす角度θをθ≒90°としている。なお、θ≒90°とは厳密に90°となっていなくてもよいことを意味する。コンタクトホール14の側面と底面とのなす角度を90°となるように作製しても、実際には数度(具体的には3°〜5°程度)の誤差が生じる。本発明では、このように数度の誤差があるものを除外するものではない。数度の誤差がある場合でも、90°の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。   Therefore, in order to prevent external light reflection due to the shape of the lower electrode 6 on the side surface portion of the contact hole 14, that is, to reduce external light incident on the side surface portion, the bottom surface of the contact hole 14 is parallel to the substrate surface. Is formed. An angle θ between the surface of the lower electrode 6 on the side surface portion of the contact hole 14 and the surface of the lower electrode 6 on the bottom surface portion of the contact hole 14 is θ≈90 °. Note that θ≈90 ° means that the angle does not have to be strictly 90 °. Even if the contact hole 14 is formed so that the angle formed between the side surface and the bottom surface is 90 °, an error of several degrees (specifically, about 3 ° to 5 °) occurs. The present invention does not exclude the case where there is an error of several degrees. Even when there is an error of several degrees, almost the same effect as in the case of 90 ° can be obtained.

加えて、コンタクトホール14のアスペクト比α(A(深さ)/B(底面長さ))をα<2としている。この形態ではコンタクトホール14のアスペクト比が大きくなると回り込みの良いスパッタ法であってもコンタクトホール14の側面への下部電極6の着膜量が少なくなり、その部分の抵抗値が大きくなりコンタクトホール14の抵抗値が増大してしまう。有機EL素子の場合、コンタクトホール14の抵抗値が10kΩより大きいと、発光強度の減少等の発光異常が生じてしまう。   In addition, the aspect ratio α (A (depth) / B (bottom length)) of the contact hole 14 is set to α <2. In this embodiment, when the aspect ratio of the contact hole 14 is increased, the amount of deposition of the lower electrode 6 on the side surface of the contact hole 14 is reduced and the resistance value of the contact hole 14 is increased even if the sputtering method is good. The resistance value increases. In the case of an organic EL element, if the resistance value of the contact hole 14 is greater than 10 kΩ, a light emission abnormality such as a decrease in light emission intensity occurs.

図3はコンタクトホール14のアスペクト比とコンタクトホール14の抵抗値との関係を示している。コンタクトホール14のアスペクト比が2より小さいことにより、コンタクトホール14の抵抗値を十分低くすることが可能であることわかる。また、この構成ではコンタクトホール14の上面の開口面積が底面の開口面積とほぼ同等である。すなわち、従来型のテーパー形状のコンタクトホールと比較し、コンタクトホール全体の面積を小さくできる。そのため、従来型の有機EL素子に対して表示画素の面積を大きくし、パネル全面に対する表示面積(開口率)を大きくすることが可能となる。また、画素数を増加し高精細化することが可能となる。   FIG. 3 shows the relationship between the aspect ratio of the contact hole 14 and the resistance value of the contact hole 14. It can be seen that when the aspect ratio of the contact hole 14 is smaller than 2, the resistance value of the contact hole 14 can be made sufficiently low. In this configuration, the opening area of the upper surface of the contact hole 14 is substantially equal to the opening area of the bottom surface. That is, the area of the entire contact hole can be reduced as compared with a conventional tapered contact hole. Therefore, it is possible to increase the display pixel area relative to the conventional organic EL element and increase the display area (aperture ratio) over the entire panel surface. In addition, the number of pixels can be increased and higher definition can be achieved.

次に、コンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面の形状起因による外光反射発生のメカニズムについて説明する。   Next, the mechanism of external light reflection due to the shape of the surface of the lower electrode 6 on the side surface portion of the contact hole 14 will be described.

上部電極9よりも光取り出し側(表示面側)に円偏光板13が配設されている。下部電極6とTFTのドレイン電極21との導通を損ねることなく、コンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面で発生する外光反射、及びコンタクトホール14の底面部分の下部電極6の表面で発生する外光反射を防止することができる。そのため、素子のコントラストを向上させることができる。   A circularly polarizing plate 13 is disposed on the light extraction side (display surface side) with respect to the upper electrode 9. Without impairing conduction between the lower electrode 6 and the drain electrode 21 of the TFT, external light reflection generated on the surface of the lower electrode 6 on the side surface portion of the contact hole 14 and on the surface of the lower electrode 6 on the bottom surface portion of the contact hole 14. The generated external light reflection can be prevented. Therefore, the contrast of the element can be improved.

すなわち、コンタクトホール14の側面部分に入射する外光を低減し、コンタクトホール14に入射する外光のうち偏光板でカットすることができない反射光の量を相対的に減らすことができる。また、コンタクトホール14に入射した光は、入射した角度と同じ角度でコンタクトホール14内の下部電極6である透明導電性酸化物膜表面で反射して表示面側に放出されるため、放出されたその光の多くを円偏光板13でカットすることができる。   That is, the external light incident on the side surface portion of the contact hole 14 can be reduced, and the amount of reflected light that cannot be cut by the polarizing plate among the external light incident on the contact hole 14 can be relatively reduced. Further, the light incident on the contact hole 14 is emitted at the same angle as the incident angle because it is reflected by the surface of the transparent conductive oxide film that is the lower electrode 6 in the contact hole 14 and is emitted to the display surface side. Most of the light can be cut by the circularly polarizing plate 13.

具体的に云うと、コンタクトホール14の上部には隔壁7及びその上部に上部電極9が形成されており、外部から入射した光は上部電極9の表面で反射する。しかし隔壁7が絶縁性有機材料の場合は表面が平坦化され、上部電極9も隔壁7の表面に倣った形で形成されるため上部電極9の表面も平坦となる。したがって、上部電極9の表面に入射した光は正反射するため封止ガラス10の上部に配設された円偏光板13によりカットすることができる。   More specifically, a partition wall 7 and an upper electrode 9 are formed above the contact hole 14, and light incident from the outside is reflected by the surface of the upper electrode 9. However, when the partition wall 7 is made of an insulating organic material, the surface is flattened, and the upper electrode 9 is also formed following the surface of the partition wall 7, so that the surface of the upper electrode 9 is also flattened. Therefore, since the light incident on the surface of the upper electrode 9 is regularly reflected, it can be cut by the circularly polarizing plate 13 disposed on the upper portion of the sealing glass 10.

上部電極9を透過した光は隔壁7の表面で反射するが、隔壁7の材質はアクリル等の有機物であり屈折率が1.4程度と低いことから大部分の光は屈折し角度を変えた状態でコンタクトホール14内に進行する。   The light transmitted through the upper electrode 9 is reflected by the surface of the partition wall 7, but the material of the partition wall 7 is an organic material such as acrylic and the refractive index is as low as about 1.4, so most of the light is refracted and the angle is changed. It progresses in the contact hole 14 in a state.

続いてコンタクトホール14内に入射した光はコンタクトホール14の上層に形成されている下部電極6の表面で反射する。入射した光がコンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面に入射した場合は、側面(下部電極6表面)⇒底面(下部電極6表面)⇒反対側の側面(下部電極6表面)と繰り返し反射し表示面側(観測者側)に放出されて外光反射となる。   Subsequently, the light incident into the contact hole 14 is reflected by the surface of the lower electrode 6 formed in the upper layer of the contact hole 14. When the incident light is incident on the surface of the lower electrode 6 on the side surface portion of the contact hole 14, the side surface (the surface of the lower electrode 6) ⇒the bottom surface (the surface of the lower electrode 6) ⇒the side surface on the opposite side (the surface of the lower electrode 6) is repeated. The light is reflected and emitted to the display surface side (observer side), and becomes external light reflection.

図4に従来型のコンタクトホール14上の下部電極6の表面に入射した光が反射する様子を示す。従来型であるテーパー形状のコンタクトホール14の場合は下部電極6の表面形状もコンタクトホール14に倣ってテーパー状となる。下部電極6の表面がテーパー形状の場合は下部電極6の表面で繰り返し反射して表示面側に放出された光の方向が不揃いの状態で表示面側に放出されてしまう。つまり、コンタクトホール14に入射した角度(入射角)よりも大きい角度で反射する光が生じる。したがって、上部電極9よりも表示面側に配設された円偏光板13により、表示面側に放出された光のごく一部しかカットすることができず、外光反射が大きくなり素子の表示コントラストが悪化してしまう。   FIG. 4 shows how light incident on the surface of the lower electrode 6 on the conventional contact hole 14 is reflected. In the case of the conventional tapered contact hole 14, the surface shape of the lower electrode 6 is also tapered following the contact hole 14. When the surface of the lower electrode 6 is tapered, light is repeatedly reflected on the surface of the lower electrode 6 and emitted to the display surface side in a state where the directions of light emitted to the display surface side are uneven. That is, light that is reflected at an angle larger than the angle (incident angle) incident on the contact hole 14 is generated. Therefore, only a part of the light emitted to the display surface side can be cut by the circularly polarizing plate 13 disposed on the display surface side with respect to the upper electrode 9, so that the reflection of external light is increased and the display of the element is increased. Contrast deteriorates.

図5に本実施形態のコンタクトホール14上の下部電極6の表面に入射した光が反射する様子を示す。本実施形態のコンタクトホール14の場合は、コンタクトホールに対して入射角を持つ外光が入射するのを低減し、コンタクトホールに入射する光の多くは、正反射方向、或いは正反射方向に近い方向の光である。そして、コンタクトホールに入射した光は、入射した角度と同じ角度でコンタクトホールから出射する。したがって、上部電極9よりも表示面側に配設された円偏光板13により表示面側に放出されたほとんどの光をカットすることができることから、従来型のテーパー形状のコンタクトホール14と比較し大幅に素子の表示コントラストを向上させることができる。   FIG. 5 shows how light incident on the surface of the lower electrode 6 on the contact hole 14 of the present embodiment is reflected. In the case of the contact hole 14 of the present embodiment, external light having an incident angle with respect to the contact hole is reduced, and most of the light incident on the contact hole is in the regular reflection direction or near the regular reflection direction. Directional light. The light incident on the contact hole is emitted from the contact hole at the same angle as the incident angle. Therefore, most of the light emitted to the display surface side can be cut by the circularly polarizing plate 13 disposed on the display surface side with respect to the upper electrode 9, and therefore, compared with the conventional tapered contact hole 14. The display contrast of the element can be greatly improved.

下部電極6が金属の場合は、下部電極6の表面に入射した光は下部電極6よりも下部に進入することはなく、上記のモードで表示面側に放出される。本実施形態の下部電極6は透明導電性酸化物膜であるため、下部電極6と平坦化膜3との界面(平坦化膜表面)でも反射する。しかし、平坦化膜3がアクリル等の有機物であり屈折率が1.4程度と低いことから大部分の光は屈折し、角度を変えた状態で平坦化膜3中の画素の下部に進行する。そのため、発光領域(画素)の下部電極の下部に光反射性金属層5、さらにその下部には平坦化膜3と光反射性金属層5との密着性を確保するための密着層4が形成されていることが好ましい。画素の下部に進行した光の大部分は密着層4又は光反射性金属層5とTFT2との間で反射を繰り返して減衰し、吸収されるため表示面側に放出されることはない。   When the lower electrode 6 is a metal, the light incident on the surface of the lower electrode 6 does not enter the lower part of the lower electrode 6 and is emitted to the display surface side in the above mode. Since the lower electrode 6 of this embodiment is a transparent conductive oxide film, the lower electrode 6 also reflects at the interface between the lower electrode 6 and the planarizing film 3 (the planarized film surface). However, since the planarizing film 3 is an organic material such as acrylic and the refractive index is as low as about 1.4, most of the light is refracted and proceeds to the lower part of the pixel in the planarizing film 3 with the angle changed. . Therefore, the light reflective metal layer 5 is formed below the lower electrode of the light emitting region (pixel), and the adhesive layer 4 for ensuring the adhesion between the planarizing film 3 and the light reflective metal layer 5 is formed below the light reflective metal layer 5. It is preferable that Most of the light that has traveled to the bottom of the pixel is attenuated by repeatedly reflecting between the adhesion layer 4 or the light-reflecting metal layer 5 and the TFT 2 and absorbed, so that it is not emitted to the display surface side.

密着層4としては、有機材料と無機材料の密着性を高めるMo、W、Ti、MoW等を用いることができる。光反射性金属層5としては、Al、Au、Ag、Cr又はAg合金、Al合金等を用いることができる。   As the adhesion layer 4, Mo, W, Ti, MoW, or the like that enhances the adhesion between the organic material and the inorganic material can be used. As the light reflective metal layer 5, Al, Au, Ag, Cr, an Ag alloy, an Al alloy, or the like can be used.

この光反射性金属層5をコンタクトホール14まで延伸させてドレイン電極21と接触させる構造も考えられる。この場合、光反射性金属層5の酸化により光反射性金属層5と下部電極6との電気的接続が悪化し有機化合物層8への電流の供給が低下してしまい、素子特性(発光状態)が悪化する問題が生じる。特にAl系の光反射性金属層5では酸化が大きく絶縁化してしまうこともある。また、下部電極6が無く光反射性金属層5のみを前記下部電極6とした構造も考えられるが、この場合は光反射性金属層5から有機化合物層8へのホールの注入効率が低くなり良好な素子特性が得られない。   A structure in which the light reflecting metal layer 5 is extended to the contact hole 14 and is in contact with the drain electrode 21 is also conceivable. In this case, the electrical connection between the light reflective metal layer 5 and the lower electrode 6 is deteriorated due to the oxidation of the light reflective metal layer 5, and the supply of current to the organic compound layer 8 is reduced. ) Will worsen. In particular, in the Al-based light reflective metal layer 5, the oxidation may be greatly insulated. In addition, a structure in which the lower electrode 6 is not provided and only the light reflective metal layer 5 is used as the lower electrode 6 is also conceivable, but in this case, the efficiency of hole injection from the light reflective metal layer 5 to the organic compound layer 8 is lowered. Good device characteristics cannot be obtained.

以上説明したように、コンタクトホール14に入射した光で表示面側に放出される光の大部分は下部電極6の表面で反射した光であり、その光は円偏光板13でカットすることが可能である。そのため、従来の有機EL素子に比べて製造プロセスを増加することなく、素子の表示コントラストを向上させることができる。   As described above, most of the light emitted to the display surface side by the light incident on the contact hole 14 is reflected by the surface of the lower electrode 6, and the light can be cut by the circularly polarizing plate 13. Is possible. Therefore, the display contrast of the element can be improved without increasing the manufacturing process as compared with the conventional organic EL element.

下部電極6、コンタクトホール14の形成方法としては、TFT2上にUV吸収剤を混合したネガ型のアクリル系感光材料をスピンコート法で塗布しプリベークする。その後、TFT2のドレイン電極21が露出する形になるよう所定のパターンのフォトマスクを用いてUV露光し現像する。その後、加熱硬化することによりガラス基板1の平面に対して平坦化膜3の開口部(コンタクトホール14)の側面が約90°の状態を得る。続いて画素部分に密着層4、光反射性金属層5が形成されるように成膜、パターニングする。続いてITO、IZO、IWZO等の透明導電性酸化物膜をDCスパッタし、下部電極6を得る。スパッタ法の場合は下地の状態に倣った形で膜が形成されるが、特に低抵抗、高透過率で低応力の透明導電性酸化物膜をスパッタする場合は成膜圧力が高い条件で成膜するため、極めて下地の状態に近い形状で膜が堆積される。その結果、コンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面とコンタクトホール14の底面部分の下部電極6の表面とのなす角度が約90°となる。続いて画素及びコンタクトホール14に下部電極6が形成されるようにレジスト塗布、露光、現像しパターニングする。   As a method of forming the lower electrode 6 and the contact hole 14, a negative acrylic photosensitive material mixed with a UV absorber is applied onto the TFT 2 by a spin coating method and prebaked. Thereafter, UV exposure is performed using a photomask having a predetermined pattern so that the drain electrode 21 of the TFT 2 is exposed, and development is performed. Thereafter, the side surface of the opening (contact hole 14) of the planarizing film 3 is about 90 ° with respect to the plane of the glass substrate 1 by heat curing. Subsequently, film formation and patterning are performed so that the adhesion layer 4 and the light reflective metal layer 5 are formed in the pixel portion. Subsequently, a transparent conductive oxide film such as ITO, IZO or IWZO is DC sputtered to obtain the lower electrode 6. In the case of sputtering, a film is formed in a form that follows the state of the underlying layer. However, particularly when sputtering a transparent conductive oxide film having low resistance, high transmittance, and low stress, the film is formed under conditions where the film forming pressure is high. In order to form a film, the film is deposited in a shape very close to the state of the base. As a result, the angle formed by the surface of the lower electrode 6 on the side surface portion of the contact hole 14 and the surface of the lower electrode 6 on the bottom surface portion of the contact hole 14 is about 90 °. Subsequently, resist is applied, exposed, developed and patterned so that the lower electrode 6 is formed in the pixel and contact hole 14.

本実施形態の有機EL素子を構成する他の部材について説明する。   Other members constituting the organic EL element of this embodiment will be described.

有機化合物層8は下部電極6から供給される正孔と上部電極9から供給される電子との再結合によって発光する発光層82を含んでいる。さらに正孔輸送層81、電子輸送層83、電子注入層84を含んでいる。封止ガラス10の内側には吸湿材11が配置されている。   The organic compound layer 8 includes a light emitting layer 82 that emits light by recombination of holes supplied from the lower electrode 6 and electrons supplied from the upper electrode 9. Furthermore, a hole transport layer 81, an electron transport layer 83, and an electron injection layer 84 are included. A hygroscopic material 11 is disposed inside the sealing glass 10.

正孔輸送層81の材料として使用できる有機化合物としては、特に限定はないが、例えばトリフェニルジアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポリフィリル誘導体、スチルベン誘導体等を用いることができるが、これに限られるものではない。   The organic compound that can be used as the material of the hole transport layer 81 is not particularly limited, and for example, a triphenyldiamine derivative, an oxadiazole derivative, a polyphylyl derivative, a stilbene derivative, and the like can be used, but are not limited thereto. is not.

発光層82の材料として使用できる有機化合物としては、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン;
芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体等を用いることができる。また、これらの発光材料の一種以上を正孔注入層や、正孔輸送層又は、電子輸送層にドーピングして用いることもできる。これら材料、構成は、いずれもこれに限られるものではない。
Examples of organic compounds that can be used as the material of the light-emitting layer 82 include triarylamine derivatives, stilbene derivatives, and polyarylenes;
Aromatic condensed polycyclic compounds, aromatic heterocyclic compounds, aromatic heterocyclic condensed ring compounds, metal complex compounds, etc., and single or composite oligos thereof can be used. In addition, one or more of these light emitting materials can be doped into the hole injection layer, the hole transport layer, or the electron transport layer. These materials and configurations are not limited to these.

電子輸送層83の材料として使用できる有機化合物としては、フェナントロリン化合物、キノリン誘導体、フェニルアントラセン誘導体等を用いることができるが、特にフェナントロリン化合物が好ましい。   As an organic compound that can be used as a material for the electron transport layer 83, a phenanthroline compound, a quinoline derivative, a phenylanthracene derivative, or the like can be used, and a phenanthroline compound is particularly preferable.

電子注入層84の材料として使用できる有機化合物としては、炭酸セシウム、炭酸リチウム等の炭酸塩がドーピングされた有機化合物であり、特にフェナントロリン化合物に炭酸塩がドーピングされた有機化合物が好ましい。   The organic compound that can be used as the material of the electron injection layer 84 is an organic compound doped with a carbonate such as cesium carbonate or lithium carbonate, and an organic compound obtained by doping a phenanthroline compound with a carbonate is particularly preferable.

正孔輸送層81、発光層82、電子輸送層83、電子注入層84を形成するにあたっては、抵抗加熱、クヌーセンセル又はバルブセルを使用した蒸着装置を用いることが好適である。また、発光層82、電子注入層84においては、ドーピング材料と有機化合物とを同時に加熱蒸着する共蒸着法を用いることが好適である。   In forming the hole transport layer 81, the light emitting layer 82, the electron transport layer 83, and the electron injection layer 84, it is preferable to use a vapor deposition apparatus using resistance heating, Knudsen cell or bulb cell. In the light emitting layer 82 and the electron injection layer 84, it is preferable to use a co-evaporation method in which a doping material and an organic compound are simultaneously deposited by heating.

上部電極9としては、透明性が高く低抵抗なITO、IZO等の酸化インジウム系の透明導電性酸化物膜が好ましい。上部電極9を形成するにあたっては、良質の膜が形成可能なマグネトロンスパッタリング装置を用いることが好適である。具体的には、ITO、IZO等の透明導電性酸化物膜の材料のターゲットを用いてO2ガスをドーパントとして導入し、反応させるDCマグネトロンリアクティブスパッタリング法にて電子注入層84上に透明導電性酸化物膜を形成する。また、上部電極9の成膜法としては、マグネトロンスパッタリング法の他にプラズマ銃を用い同様にO2ガスをドーパントとして導入し、反応させるイオンプレーティング法も採用可能である。なお、RFマグネトロンリアクティブスパッタリング法も採用可能であるが、基板温度上昇が少なく良質の膜が得られるDCマグネトロンスパッタリング法が好適である。 The upper electrode 9 is preferably an indium oxide-based transparent conductive oxide film such as ITO or IZO, which has high transparency and low resistance. In forming the upper electrode 9, it is preferable to use a magnetron sputtering apparatus capable of forming a high-quality film. Specifically, transparent conductive material is formed on the electron injection layer 84 by a DC magnetron reactive sputtering method in which O 2 gas is introduced as a dopant using a target of a transparent conductive oxide film material such as ITO or IZO and reacted. A conductive oxide film is formed. In addition to the magnetron sputtering method, an ion plating method in which O 2 gas is introduced as a dopant and allowed to react can also be adopted as a film forming method for the upper electrode 9. An RF magnetron reactive sputtering method can also be employed, but a DC magnetron sputtering method is preferable because a high-quality film can be obtained with little increase in substrate temperature.

封止ガラス10はアクリル系の接着剤12を用いて外周部でガラス基板1に接着されている。封止ガラス10の基板側の面には発光部から離れた所にシート状の吸湿材11が貼り付けられており、素子部の気密が保たれる構造となっている。なお、吸湿材11の替わりに封止ガラス10の基板側にSrO、CaO等の吸湿膜を形成した構造を採用することもできる。   The sealing glass 10 is bonded to the glass substrate 1 at the outer periphery using an acrylic adhesive 12. On the surface of the sealing glass 10 on the substrate side, a sheet-like hygroscopic material 11 is affixed at a position away from the light emitting portion, so that the airtightness of the element portion is maintained. Instead of the hygroscopic material 11, a structure in which a hygroscopic film such as SrO or CaO is formed on the substrate side of the sealing glass 10 can also be adopted.

円偏光板13は封止ガラス10上の表示面側に配設されており、基板側から発生する外光反射の正反射をカットする機能を有する。   The circularly polarizing plate 13 is disposed on the display surface side on the sealing glass 10 and has a function of cutting regular reflection of external light reflection generated from the substrate side.

(第二の実施形態)
図2は第二の実施形態の本発明にかかるトップエミッション型の有機EL素子の基本的な構成を示す断面図である。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a top emission type organic EL element according to the second embodiment of the present invention.

第二の実施形態においては、隔壁7を絶縁性無機材料で形成した構成である。その他の構成については第一の実施形態と同様である。絶縁性無機材料で隔壁7を形成する場合はCVD法又はスパッタ法を用いSiNx膜で形成する。CVD法においてもスパッタ法と同様に下地の形状に倣った状態で膜が形成されるため、コンタクトホール14内の下部電極6の表面とほぼ同様の形状を得ることとなる。すなわち、コンタクトホール14内の隔壁7、及び上部電極9の膜表面は下部電極6の膜表面の形状とほぼ同等となる。 In 2nd embodiment, it is the structure which formed the partition 7 with the insulating inorganic material. Other configurations are the same as those in the first embodiment. When the partition 7 is formed of an insulating inorganic material, it is formed of a SiN x film using a CVD method or a sputtering method. In the CVD method as well as the sputtering method, a film is formed in a state following the shape of the base, so that a shape almost the same as the surface of the lower electrode 6 in the contact hole 14 is obtained. That is, the film surfaces of the partition wall 7 and the upper electrode 9 in the contact hole 14 are substantially the same as the shape of the film surface of the lower electrode 6.

この形態において外部から光が入射した場合の反射は、第一の実施形態における下部電極6に光が入射した場合と同等に取り扱うことができる。具体的には、上部電極9は下部電極6と同様に酸化インジウム系の透明導電性酸化物膜であり、その屈折率が同等であることから、入射した光は下部電極6に入射した場合と同様の反射プロセスを経て方向が揃った状態で表示面側に放出される。上部電極9を透過した光は上部電極9と隔壁7との界面、及び隔壁7と下部電極6との界面で反射、屈折することなくそのまま隔壁7、下部電極6を通過する。そして、下部電極6と平坦化膜3との界面で屈折し角度を変えた状態で平坦化膜3中の画素の下部に進行する。これは、隔壁7のSiNxの屈折率は2.0〜2.1であり、下部電極6及び上部電極9で用いている酸化インジウム系の透明導電性酸化物膜と同等であるため両者の界面で発生する反射、屈折が極めて少なくなるためである。 In this embodiment, reflection when light is incident from the outside can be handled in the same manner as when light is incident on the lower electrode 6 in the first embodiment. Specifically, the upper electrode 9 is an indium oxide-based transparent conductive oxide film like the lower electrode 6 and has the same refractive index, so that the incident light is incident on the lower electrode 6. Through the same reflection process, the light is emitted to the display surface side in a state where the directions are aligned. The light transmitted through the upper electrode 9 passes through the partition 7 and the lower electrode 6 as it is without being reflected or refracted at the interface between the upper electrode 9 and the partition 7 and the interface between the partition 7 and the lower electrode 6. Then, the light is refracted at the interface between the lower electrode 6 and the planarizing film 3 and proceeds to the lower part of the pixel in the planarizing film 3 in a state where the angle is changed. This is because the refractive index of SiN x of the partition wall 7 is 2.0 to 2.1, which is equivalent to the indium oxide-based transparent conductive oxide film used in the lower electrode 6 and the upper electrode 9. This is because reflection and refraction generated at the interface are extremely reduced.

その後、画素の下部に進行した光の大部分は密着層4又は光反射性金属層5とTFT2との間で反射を繰り返して減衰し、吸収されるため表示面側に放出されることはない。   After that, most of the light traveling to the lower part of the pixel is attenuated by repeatedly reflecting between the adhesion layer 4 or the light-reflecting metal layer 5 and the TFT 2 and is not emitted to the display surface side because it is absorbed. .

コンタクトホール14に入射した光で表示面側に放出される光の大部分は上部電極9の表面で反射した光であり、その光は円偏光板13でカットすることが可能である。そのため、従来の有機EL素子に比べて製造プロセスを増加することなく、素子の表示コントラストを向上させることができる。   Most of the light incident on the contact hole 14 and emitted to the display surface side is light reflected on the surface of the upper electrode 9, and the light can be cut by the circularly polarizing plate 13. Therefore, the display contrast of the element can be improved without increasing the manufacturing process as compared with the conventional organic EL element.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

(実施例1)
[平坦化層3形成]
画素毎にTFT2が形成された複数枚のガラス基板1上にUV吸収剤を混合したネガ型のアクリル系感光材料をスピンコート法で基板毎に厚さが異なるように条件を変えて塗布しプリベークした。TFT2のドレイン電極21が露出する形になるよう所定のパターンのフォトマスクを用いてUV露光、現像し加熱硬化した。こうしてガラス基板1の平面(基板面)に対して平坦化膜3の開口部(コンタクトホール14)の側面が約90°の状態を得るとともに、ガラス基板1の表面を平坦化した。このようにして作製した加熱硬化後の平坦化膜3の膜厚は1.5〜10μmであり、コンタクトホール14の底面の大きさ、形状は3.0μm□、コンタクトホールの上面の大きさ、形状は3.0□μmであった。
Example 1
[Formation of planarization layer 3]
A negative acrylic photosensitive material in which a UV absorber is mixed is applied to a plurality of glass substrates 1 on which TFTs 2 are formed for each pixel, and is pre-baked by applying the spin coating method so that the thickness varies depending on the substrate. did. UV exposure, development, and heat-curing were performed using a photomask having a predetermined pattern so that the drain electrode 21 of the TFT 2 was exposed. In this way, the side surface of the opening (contact hole 14) of the planarizing film 3 was approximately 90 ° with respect to the plane (substrate surface) of the glass substrate 1, and the surface of the glass substrate 1 was planarized. The thickness of the planarized film 3 after heat curing thus prepared is 1.5 to 10 μm, the size and shape of the bottom surface of the contact hole 14 are 3.0 μm, the size of the top surface of the contact hole, The shape was 3.0 □ μm.

[密着層4、光反射性金属層5形成]
平坦化膜3を形成した複数枚のガラス基板1上に、MoWターゲットを用いDCスパッタし100nmの厚さにMoW膜を成膜した。続いてAlターゲットをDCスパッタし100nmの厚さにAl膜を成膜した。次に感光性のレジストをスピンコート法で塗布して乾燥し、所定のパターンのフォトマスクを用いて露光した。露光後、現像し加熱硬化して所定のレジストパターンを形成した。続いて、エッチング液を用いてAl膜、MoW膜を一括してエッチングし所定のパターンの密着層4、光反射性金属層5を形成した。その後レジストを剥離液で除去した。
[Adhesion layer 4 and light reflective metal layer 5 formation]
On a plurality of glass substrates 1 on which the planarizing film 3 was formed, a MoW film was formed to a thickness of 100 nm by DC sputtering using a MoW target. Subsequently, the Al target was DC sputtered to form an Al film with a thickness of 100 nm. Next, a photosensitive resist was applied by a spin coat method, dried, and exposed using a photomask having a predetermined pattern. After exposure, it was developed and cured by heating to form a predetermined resist pattern. Subsequently, the Al film and the MoW film were collectively etched using an etching solution to form the adhesion layer 4 and the light reflective metal layer 5 having a predetermined pattern. Thereafter, the resist was removed with a stripping solution.

[下部電極6形成]
密着層4、光反射性金属層5を形成した複数枚のガラス基板1上に、ITOターゲットをDCスパッタし100nmの厚さにITO膜を成膜した。続いて、感光性のレジストをスピンコート法で塗布して乾燥し、所定のパターンのフォトマスクを用いて露光した。露光後、現像し加熱硬化して所定のレジストパターンを形成した。続いて、エッチング液を用いてITO膜をエッチングし密着層4、光反射性金属層5を覆う形(外周部で2.0μmほどITO膜のパターンが大きく)にするとともに、コンタクトホール14を覆う形のパターンの下部電極6を形成した。その後、レジストを剥離液で除去した。このように形成された下部電極6の形状はコンタクトホール14内において、コンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面とコンタクトホール14の底面部分の下部電極6の表面とがなす角度が約90°であった。
[Formation of lower electrode 6]
On a plurality of glass substrates 1 on which the adhesion layer 4 and the light reflective metal layer 5 were formed, an ITO target was DC sputtered to form an ITO film having a thickness of 100 nm. Subsequently, a photosensitive resist was applied by a spin coating method, dried, and exposed using a photomask having a predetermined pattern. After exposure, it was developed and cured by heating to form a predetermined resist pattern. Subsequently, the ITO film is etched using an etching solution so as to cover the adhesion layer 4 and the light-reflecting metal layer 5 (the ITO film pattern is increased by about 2.0 μm at the outer peripheral portion) and the contact hole 14 is covered. A lower electrode 6 having a shape pattern was formed. Thereafter, the resist was removed with a stripping solution. The shape of the lower electrode 6 formed in this way is such that the angle formed by the surface of the lower electrode 6 on the side surface of the contact hole 14 and the surface of the lower electrode 6 on the bottom surface of the contact hole 14 is about 90 in the contact hole 14. °.

[隔壁7形成]
下部電極6が形成された複数枚のガラス基板1上にポジ型の感光性ポリイミド樹脂を1.0μmの厚さとなるようにスピンコート法で塗布した。プリベーク後、所定のパターンのフォトマスク(個々の画素中心部が露出し外周部を覆うとともにコンタクトホール14を覆う形)を用いて露光した。その後露光、現像しオーブンにて加熱硬化した。このようにして形成した隔壁7の膜厚は0.7μmであり、コンタクトホール14上の隔壁7の表面は平坦化されていた。
[Partition 7 formation]
A positive photosensitive polyimide resin was applied to a plurality of glass substrates 1 on which the lower electrode 6 was formed by a spin coat method so as to have a thickness of 1.0 μm. After pre-baking, exposure was performed using a photomask having a predetermined pattern (a shape in which the center of each pixel is exposed to cover the outer periphery and cover the contact hole 14). Thereafter, exposure, development, and heat curing were performed in an oven. The film thickness of the partition wall 7 formed in this way was 0.7 μm, and the surface of the partition wall 7 on the contact hole 14 was flattened.

[洗浄]
隔壁7が形成された複数枚のガラス基板1をインライン型の基板洗浄機に移送してメガソニック洗浄、2流体ノズル洗浄し、続いてガラス基板1を真空オーブンに移送して200℃で3時間真空乾燥を行った。
[Washing]
A plurality of glass substrates 1 on which the partition walls 7 are formed are transferred to an in-line type substrate cleaning machine to perform megasonic cleaning, two-fluid nozzle cleaning, and then the glass substrate 1 is transferred to a vacuum oven at 200 ° C. for 3 hours. Vacuum drying was performed.

[前処理]
隔壁7が形成され洗浄されたガラス基板1を有機EL蒸着装置へ移し真空排気し、前処理室で基板付近に設けたリング状電極に50WのRF電力を投入し酸素プラズマ洗浄処理を行った。酸素圧力は0.6Pa、処理時間は40秒であった。
[Preprocessing]
The glass substrate 1 on which the partition walls 7 were formed and cleaned was transferred to an organic EL vapor deposition apparatus and evacuated, and 50 W RF power was applied to a ring electrode provided near the substrate in the pretreatment chamber to perform an oxygen plasma cleaning process. The oxygen pressure was 0.6 Pa and the treatment time was 40 seconds.

[正孔輸送層形成]
前処理した複数枚のガラス基板1を前処理室より成膜室へ移動し、成膜室を1×10-4Paまで排気した。その後、下記一般式[I]で示される正孔輸送性を有するα−NPDを抵抗加熱蒸着法により成膜速度0.2〜0.3nm/secの条件で蒸着し、膜厚35nmの正孔輸送層81を形成した。なお、正孔輸送層81、発光層82、電子輸送層83、及び電子注入層84は、同一の蒸着マスクを用いることにより所定の部分に蒸着した。
[Hole transport layer formation]
The plurality of pretreated glass substrates 1 were moved from the pretreatment chamber to the film formation chamber, and the film formation chamber was evacuated to 1 × 10 −4 Pa. Thereafter, α-NPD having a hole transporting property represented by the following general formula [I] is vapor-deposited by a resistance heating vapor deposition method at a film forming rate of 0.2 to 0.3 nm / sec. A transport layer 81 was formed. Note that the hole transport layer 81, the light emitting layer 82, the electron transport layer 83, and the electron injection layer 84 were deposited on predetermined portions by using the same deposition mask.

Figure 2009076544
Figure 2009076544

[発光層蒸着]
正孔輸送層81上に所定のパターンの蒸着マスクを用いてアルキレート錯体であるAlq3を抵抗加熱蒸着法により正孔輸送層81と同様の成膜条件で膜厚35nm蒸着し発光層82を形成した。成膜速度は〜0.5nm/sで成膜した。
[Light emitting layer deposition]
The light emitting layer 82 is formed by depositing Alq3, which is an alkylate complex, on the hole transport layer 81 with a film thickness of 35 nm under the same film formation conditions as the hole transport layer 81 by a resistance heating vapor deposition method using a vapor deposition mask having a predetermined pattern. did. The film formation rate was ~ 0.5 nm / s.

[電子輸送層形成]
発光層82上に下記一般式[II]で示されるフェナントロリン化合物を抵抗加熱蒸着法により正孔輸送層81と同様の成膜条件で膜厚10nm蒸着し電子輸送層83を形成した。成膜速度は〜0.5nm/sで成膜した。
[Electron transport layer formation]
A phenanthroline compound represented by the following general formula [II] was deposited on the light emitting layer 82 by a resistance heating vapor deposition method under the same film formation conditions as the hole transport layer 81 to form an electron transport layer 83. The film formation rate was ~ 0.5 nm / s.

Figure 2009076544
Figure 2009076544

[電子注入層形成]
電子輸送層83上に抵抗加熱共蒸着法によりフェナントロリン化合物と炭酸セシウム(Cs2CO3)とを膜厚比9:1の割合で膜中に均一に混合されるよう、各々の蒸着速度を調整して蒸着し膜厚40nmの電子注入層84を形成した。詳しくは、それぞれの蒸着ボートにセットした材料を抵抗加熱方式で蒸発させ、それぞれのボート電流値を調整することで、あわせて〜0.5nm/sの蒸着速度で膜形成を行った。
[Electron injection layer formation]
The deposition rate is adjusted so that the phenanthroline compound and cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ) are uniformly mixed in the film at a ratio of 9: 1 on the electron transport layer 83 by resistance heating co-evaporation. Then, an electron injection layer 84 having a thickness of 40 nm was formed. Specifically, the material set in each vapor deposition boat was evaporated by a resistance heating method, and each boat current value was adjusted to form a film at a vapor deposition rate of ˜0.5 nm / s.

[上部電極9(透明導電性酸化物膜)形成]
有機化合物層を形成したガラス基板1を別の成膜室(スパッタ室)に移送し、電子注入層84上にITOターゲットを用いてDCスパッタ法により、膜厚130nmの上部電極9を形成した。
[Formation of upper electrode 9 (transparent conductive oxide film)]
The glass substrate 1 on which the organic compound layer was formed was transferred to another film forming chamber (sputtering chamber), and an upper electrode 9 having a thickness of 130 nm was formed on the electron injection layer 84 by DC sputtering using an ITO target.

成膜条件としては、基板加熱なしの室温成膜で成膜圧力を1.0Pa、Ar、及びO2ガスを用いそれぞれの流量は100、1.0sccmとし、ターゲットに印加する投入パワーは500wで成膜を行った。上部電極9の単膜の特性としては、透過率は86%(at.450nm)、比抵抗値は6.5×10-4Ωcmであった。屈折率は2.0であった。 The film formation conditions were as follows: room temperature film formation without substrate heating, film formation pressure of 1.0 Pa, Ar, and O 2 gas, flow rates of 100 and 1.0 sccm, and input power applied to the target of 500 w. Film formation was performed. As characteristics of the single film of the upper electrode 9, the transmittance was 86% (at 450 nm), and the specific resistance value was 6.5 × 10 −4 Ωcm. The refractive index was 2.0.

[ガラス封止]
上部電極9を形成したガラス基板1をグローブボックスに移送し、N2リークして、封止ガラス10をガラス基板1にUV硬化系のアクリル系の接着剤12を用いて接着し封止した。封止ガラス10の表示面側に円偏光板13が貼り付けてあり、吸湿材11を基板側に貼り付けている。
[Glass sealing]
The glass substrate 1 on which the upper electrode 9 was formed was transferred to a glove box, leaked with N 2 , and the sealing glass 10 was adhered and sealed to the glass substrate 1 using a UV curable acrylic adhesive 12. A circularly polarizing plate 13 is attached to the display surface side of the sealing glass 10, and the hygroscopic material 11 is attached to the substrate side.

[素子評価]
このようにして、TFT2が形成されているガラス基板1上に、平坦化膜3、下部電極6、隔壁7、正孔輸送層81、発光層82、電子輸送層83、電子注入層84、上部電極9、封止ガラス10及び円偏光板13を設け単色の発光素子を複数枚得た。続いてこの発光素子において、下部電極6を陽極、上部電極9を陰極として直流電圧を印加して素子の発光特性を調べた。表1に発光状態、及びコントラスト比を測定した結果を示す。
[Element evaluation]
Thus, on the glass substrate 1 on which the TFT 2 is formed, the planarization film 3, the lower electrode 6, the partition wall 7, the hole transport layer 81, the light emitting layer 82, the electron transport layer 83, the electron injection layer 84, the upper part The electrode 9, the sealing glass 10, and the circularly polarizing plate 13 were provided to obtain a plurality of single color light emitting elements. Subsequently, in this light emitting device, the light emission characteristics of the device were examined by applying a DC voltage with the lower electrode 6 as an anode and the upper electrode 9 as a cathode. Table 1 shows the results of measuring the light emission state and the contrast ratio.

Figure 2009076544
Figure 2009076544

表1からわかるように、コンタクトホール14のアスペクト比が2より小さい発光素子は、良好な発光状態及び良好なコントラスト比が得られている。   As can be seen from Table 1, the light emitting element having the contact hole 14 with an aspect ratio smaller than 2 has a good light emitting state and a good contrast ratio.

(実施例2)
平坦化膜3を形成するにあたりポジ型の感光性ポリイミド樹脂をスピンコート法で塗布したもの、及びUV吸収剤を混合したネガ型の感光性ポリイミド樹脂をスピンコート法で塗布したものを複数枚作製した。それぞれ露光条件を変更してコンタクトホール14の斜面のテーパ角度を変えた。その他は、実施例1と同様の条件で作製した発光素子を複数枚作製した。コンタクトホール14の斜面のテーパ角度は45°〜110°である。コンタクトホール14上にスパッタ法で形成された、コンタクトホール14の底面部分の下部電極6の表面とコンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面とのなす角度は同様に45°〜110°であった。
(Example 2)
To form the planarizing film 3, a plurality of positive photosensitive polyimide resins applied by spin coating and negative photosensitive polyimide resin mixed with UV absorber applied by spin coating are produced. did. The taper angle of the slope of the contact hole 14 was changed by changing the exposure conditions. Other than that, a plurality of light-emitting elements manufactured under the same conditions as in Example 1 were manufactured. The taper angle of the slope of the contact hole 14 is 45 ° to 110 °. The angle formed between the surface of the lower electrode 6 at the bottom surface portion of the contact hole 14 and the surface of the lower electrode 6 at the side surface portion of the contact hole 14 formed on the contact hole 14 by sputtering is similarly 45 ° to 110 °. there were.

実施例1と同様に下部電極6を陽極、上部電極9を陰極として直流電圧を印加して素子の発光特性を調べた。表2に発光状態、及びコントラスト比を測定した結果を示す。   Similarly to Example 1, the light emission characteristics of the device were examined by applying a DC voltage with the lower electrode 6 as an anode and the upper electrode 9 as a cathode. Table 2 shows the results of measuring the light emission state and the contrast ratio.

Figure 2009076544
Figure 2009076544

表2からわかるように、コンタクトホール14の側面部分の下部電極6の表面とコンタクトホール14の底面部分の下部電極6の表面とのなす角度が約90°の発光素子において良好なコントラスト比が得られた。   As can be seen from Table 2, a good contrast ratio is obtained in a light emitting device in which the angle between the surface of the lower electrode 6 at the side surface portion of the contact hole 14 and the surface of the lower electrode 6 at the bottom surface portion of the contact hole 14 is about 90 °. It was.

(実施例3)
平坦化膜3の膜厚を1.5μmとし、CVD法を用いて隔壁7としてSiNx膜を形成したことを除き、実施例1の条件で素子を作製した。具体的には、隔壁7を形成するにあたりCVD法を用い成膜時に材料ガスの組成を可変して膜の深さ方向に膜組成が連続定期に異なるようにSiNx膜を形成した。続いてSiNx膜上に感光性のレジストをスピンコート法で塗布して乾燥し、所定のパターン(個々の画素中心部が露出し外周部を覆うとともにコンタクトホール14を覆う形)のフォトマスクを用いて露光した。露光後、現像し加熱硬化して所定のレジストパターンを形成した。続いてドライエッチング法によりSiNx膜をエッチングし所定のパターンの隔壁7を形成した。
(Example 3)
A device was fabricated under the conditions of Example 1 except that the thickness of the planarizing film 3 was 1.5 μm and a SiN x film was formed as the partition wall 7 using the CVD method. Specifically, the SiN x film was formed using the CVD method in forming the partition walls 7 so that the composition of the material gas was varied during film formation so that the film composition varied continuously in the depth direction of the film. Subsequently, a photosensitive resist is applied onto the SiN x film by a spin coating method and dried, and a photomask having a predetermined pattern (in which the center of each pixel is exposed to cover the outer periphery and the contact hole 14) is formed. And exposed. After exposure, it was developed and cured by heating to form a predetermined resist pattern. Subsequently, the SiN x film was etched by a dry etching method to form partition walls 7 having a predetermined pattern.

このようにして作製した素子の隔壁7及び上部電極9のコンタクトホール14内における形状は、下部電極6の形状と同様に底面と側面とのなす角度が約90°であった。なお、SiNx膜は膜の厚さ方向に膜組成が連続的に変化しており、ドライエッチングによるエッチングレートが異なるため画素のエッジ部において順テーパー形状を得ることができる。 As for the shape of the device thus fabricated in the contact hole 14 of the partition wall 7 and the upper electrode 9, the angle between the bottom surface and the side surface was about 90 ° in the same manner as the shape of the lower electrode 6. In addition, since the film composition of the SiN x film continuously changes in the film thickness direction and the etching rate by dry etching is different, a forward tapered shape can be obtained at the edge portion of the pixel.

実施例1と同様に下部電極6を陽極、上部電極9を陰極として直流電圧を印加して素子の発光特性を調べた。   Similarly to Example 1, the light emission characteristics of the device were examined by applying a DC voltage with the lower electrode 6 as an anode and the upper electrode 9 as a cathode.

良好な発光状態であり、650:1と良好なコントラスト比が得られた。   The light emission state was good, and a good contrast ratio of 650: 1 was obtained.

本発明の第一の実施形態としての有機EL素子における積層構造例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the laminated structure example in the organic EL element as 1st embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態としての有機EL素子における積層構造例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the laminated structure example in the organic EL element as 2nd embodiment of this invention. コンタクトホールのアスペクト比と前記コンタクトホールの抵抗値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the aspect-ratio of a contact hole, and the resistance value of the said contact hole. 従来型のコンタクトホール上の下部電極の表面に入射した光が反射する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the light which injected into the surface of the lower electrode on a conventional contact hole reflects. 本発明のコンタクトホール上の下部電極の表面に入射した光が反射する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the light which injected into the surface of the lower electrode on the contact hole of this invention reflects.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガラス基板
2 TFT
21 ドレイン電極
3 平坦化膜
4 密着層
5 光反射性金属膜
6 下部電極
7 隔壁
8 有機化合物層
81 正孔輸送層
82 発光層
83 電子輸送層
84 電子注入層
9 上部電極
10 封止ガラス
11 吸着剤
12 接着剤
13 円偏光板
1 Glass substrate 2 TFT
21 Drain electrode 3 Flattening film 4 Adhesion layer 5 Light reflective metal film 6 Lower electrode 7 Partition 8 Organic compound layer 81 Hole transport layer 82 Light emitting layer 83 Electron transport layer 84 Electron injection layer 9 Upper electrode 10 Sealing glass 11 Adsorption Agent 12 Adhesive 13 Circular Polarizing Plate

Claims (4)

基板上の薄膜トランジスタを被覆して表面を平坦化する平坦化膜と、下部電極と上部電極とからなる一対の電極と、前記一対の電極の間に形成された有機化合物層と、画素周縁に沿って形成された各画素を分離する隔壁の下部に前記平坦化膜を開口させて前記下部電極と前記薄膜トランジスタとを電気的に接触させるコンタクトホールとを備え、前記上部電極の膜表面側より光を取り出すトップエミッション型の有機EL素子において、
前記コンタクトホールのアスペクト比(α)をα<2とし、
前記下部電極として酸化インジウムを主成分とする透明導電性酸化物膜を用いており、前記透明導電性酸化物膜は前記コンタクトホールで薄膜トランジスタと接触し、
前記コンタクトホールの底面は前記基板面と平行であるとともに、前記コンタクトホールの底面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面と前記コンタクトホールの側面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面とのなす角度(θ)をθ≒90°とし、
前記上部電極よりも光取り出し側に円偏光板が配設されていることを特徴とする有機EL素子。
A planarization film that covers the thin film transistor on the substrate to planarize the surface, a pair of electrodes composed of a lower electrode and an upper electrode, an organic compound layer formed between the pair of electrodes, and a pixel periphery A contact hole that opens the planarization film at a lower portion of the partition wall separating the pixels formed to make electrical contact between the lower electrode and the thin film transistor, and transmits light from the film surface side of the upper electrode. In the top emission type organic EL element to be taken out,
The aspect ratio (α) of the contact hole is α <2,
A transparent conductive oxide film mainly composed of indium oxide is used as the lower electrode, and the transparent conductive oxide film is in contact with the thin film transistor through the contact hole,
The bottom surface of the contact hole is parallel to the substrate surface, and the surface of the transparent conductive oxide film on the bottom surface portion of the contact hole and the surface of the transparent conductive oxide film on the side surface portion of the contact hole The angle (θ) to be made is θ≈90 °,
An organic EL element, wherein a circularly polarizing plate is disposed on the light extraction side with respect to the upper electrode.
前記隔壁は絶縁性有機材料又は絶縁性無機材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。   The organic EL element according to claim 1, wherein the partition wall is formed of an insulating organic material or an insulating inorganic material. 前記画素部分における前記下部電極の下部に光反射性の金属層、密着層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。   2. The organic EL element according to claim 1, wherein a light-reflective metal layer and an adhesion layer are formed below the lower electrode in the pixel portion. 前記下部電極としてITO膜を用いたことを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の有機EL素子。   The organic EL element according to claim 1, wherein an ITO film is used as the lower electrode.
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