JP2010033936A - 自発光型素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】共通配線と半透過陰極との接触不良の発生を抑制し、かつサブピクセル面積の減少を防止して表示品質の低下を防止する。
【解決手段】基板１と、前記基板上に所定間隔を空けて形成された複数の第１の電極層２１と、前記第１の電極層間の前記基板上に形成されたバンクコア部４ａと、前記バンクコア部上に形成された共通配線３と、前記バンクコア部の側面を覆い、前記共通配線を挟むように形成され、上面が前記共通配線の上面と面一になっているバンク側壁部４ｂと、前記第１の電極層の上方に形成された発光層２３と、前記発光層の上方、前記バンク側壁部、及び前記共通配線を覆うように形成された第２の電極層２５と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、自発光型素子及びその製造方法に関するものである。

エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）現象を利用した光源は、照明装置やディスプレイのバックライトや、ディスプレイの発光画素などの発光デバイスへの広範囲な応用を目的として、研究・開発が行なわれている。

トップエミッション方式の自発光型素子では、大画面化に伴い画面中央部分の半透過陰極に電圧降下が生じるという問題があった。このような問題を解決するため、陰極と導通する共通配線が形成されていた。

共通配線の形成方法として、サブピクセル間の絶縁性バンクを形成する前に共通配線をパターニングし、絶縁性樹脂を塗布法により全面塗布した後フォトリソグラフィにより共通配線上部を最表面に露出させ、露出部分と接触するように半透過陰極を形成する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかし、このような方法では、フォトリソグラフィにより貫通させた絶縁性バンクと共通配線の境界には段差が生じるため、半透過陰極と共通配線の接触不良が起こるという問題がある(例えば特許文献１参照)。

また、この接触不良回避のために、絶縁性バンクと共通配線上部の間をテーパー加工するという方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。しかし、この場合、絶縁性バンクの面積が増大することで、その分サブピクセル面積を減少させていた。これにより、有機ＥＬ素子の光取り出し効率が低下して、発光輝度が減少し、表示品質が低下するという問題があった。
特開２００６−１１３５９７号公報 特開２００７−１０３０５８号公報

本発明は共通配線と半透過陰極との接触不良の発生を抑制し、かつサブピクセル面積の減少を防止して表示品質の低下を防止する自発光型素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様による自発光型素子は、基板と、前記基板上に所定間隔を空けて形成された複数の第１の電極層と、前記第１の電極層間の前記基板上に形成されたバンクコア部と、前記バンクコア部上に形成された共通配線と、前記バンクコア部の側面を覆い、前記共通配線を挟むように形成され、上面が前記共通配線の上面と面一になっているバンク側壁部と、前記第１の電極層の上方に形成された発光層と、前記発光層の上方、前記バンク側壁部、及び前記共通配線を覆うように形成された第２の電極層と、を備えるものである。

本発明の一態様による自発光型素子の製造方法は、基板上に所定間隔を空けて複数の第１の電極層を形成し、前記第１の電極層間の前記基板上にバンクコア部を形成し、前記バンクコア部の側面及び上面を覆うように金属膜を形成し、前記金属膜のうち前記バンクコア部の側面を覆っている領域を酸化してバンク側壁部を形成し、前記第１の電極層の上方に発光層を形成し、前記発光層の上方、前記バンク側壁部、及び前記バンクコア部の上面を覆う前記金属膜を覆うように第２の電極層を形成するものである。

本発明によれば、共通配線と半透過陰極との接触不良の発生を抑制し、かつサブピクセル面積の減少を防止して表示品質の低下を防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に本発明の実施形態に係る自発光型素子の製造方法により得られたトップエミッション構造の有機ＥＬ装置の平面図を示す。基板１上には、３つの色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各々に対応する略矩形のサブピクセル２がマトリクス状に配置されている。また、基板１上のサブピクセル２間には共通配線３が設けられている。

図２にサブピクセル２の主要回路構成図を示す。サブピクセル２は、スイッチングトランジスタＴｒ１、駆動トランジスタＴｒ２、保持容量Ｃ、及び発光部Ｌを備えて構成されおり、２トランジスタ方式により駆動制御される。

スイッチングトランジスタＴｒ１のゲート電極にはゲート線が接続され、ソース・ドレイン電極の一方には信号線が接続され、他方には駆動トランジスタＴｒ２のゲート電極及び保持容量Ｃの一端が接続される。

駆動トランジスタＴｒ２のソース・ドレイン電極の一方は電源供給線Ｖｄｄに接続され、他方が保持容量Ｃの他端及び発光部Ｌに接続される。

スイッチトランジスタＴｒ１がオンすると信号線の電圧により保持容量Ｃに電荷が蓄えられ、それと同時に駆動トランジスタＴｒ２がオンする。保持容量Ｃの保持電圧によって、駆動トランジスタＴｒ２のコンダクタンスがアナログ的に変化し、発光階調に対応した順バイアス電流が発光部Ｌへ供給される。

図１におけるＡ−Ａ線に沿った縦断面を図３に示す。サブピクセル２間には絶縁性バンク４が設けられている。絶縁性バンク４はバンクコア部４ａ及びバンク側壁部４ｂを有する。バンクコア部４ａ上にはバンク側壁部４ｂに挟まれて共通配線３が形成されている。

バンクコア部４ａは樹脂などの絶縁性を有する材料で形成されている。共通配線３はタンタル等の金属で形成されており、バンク側壁部４ｂは共通配線を形成する金属の酸化物により形成されている。共通配線３の上面とバンク側壁部４ｂの上面は面一になっている。

サブピクセル２は基板１上に順に積層された陽極２１、正孔注入輸送層２２、発光層２３、電子注入輸送層２４、及び半透過陰極２５を有する。図２における発光部Ｌに供給されるバイアス電流は、陽極２１に与えられる。図２におけるスイッチングトランジスタＴｒ１、駆動トランジスタＴｒ２及び保持容量Ｃはサブピクセル２の下方に形成されるが、図示は省略する。

正孔注入輸送層２２は正孔を発光層２３へ輸送する。電子注入輸送層２４は電子を発光層２３へ輸送する。輸送された正孔及び電子は発光層２３で結合し、結合によるエネルギーで発光層２３の発光材料が励起される。その励起状態から再び基底状態へ戻る際に光が発生される。

半透過陰極２５は電子注入輸送層２４、バンク側壁部４ｂ、及び共通配線３を覆うように形成されており、共通配線３と接触している。共通配線３と半透過陰極２５が導通することで、半透過陰極２５の電気抵抗値を低減することができ、サブピクセル２に十分な電流が供給できるようになる。共通配線３の上面とバンク側壁部４ｂの上面は面一になっており段差が無いため、半透過陰極２５と共通配線３の接触不良の発生が防止される。

このような自発光型素子の製造方法を図４〜図１０に示す工程断面図を用いて説明する。

図４に示すように、基板１上に所定間隔を空けて陽極２１を形成する。基板１は、陽極２１を形成する際の工程で十分な強度を有する任意の材料により構成することができる。

陽極２１をスパッタリング法や蒸着法により形成する場合には、基板１は２００℃を超える条件でも変形が生じない材質であることが望まれる。具体的には、ガラス、石英、及びシリコンが挙げられる。シリコン等を基板１として用いる場合には、様々な添加物を用いて基板強度を上げることができるといった利点を有する。

陽極２１の形成が常温で行われる場合、たとえば、転写や印刷法などによって陽極２１を形成する場合は、プラスチック基板などを基板２として利用することもできる。たとえば、プラスチック基板としては、ポリエチレンテレフタレートやポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレン、及びポリカーボネートなどが挙げられる。

陽極２１には導電性の材料が用いられる。例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、亜鉛、錫、インジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンの酸化物、ＳｒＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＭｇＴｉＯ_３、ＳｒＮｂ_２Ｏ_６のようなペロブスカイト、あるいはこれらの複合酸化物または酸化物混合物、ＧａＮ等を用いることが出来る。また、アルミニウムや銀等を用いてもよい。陽極２１は５０ｎｍ以上の膜厚となるように形成される。

図５に示すように、陽極２１及び基板１を覆うように感光性アクリル樹脂をスピンコート法により塗布し、この感光性アクリル樹脂をフォトリソグラフィ技術を用いて、陽極２１に端部が重なるようなバンク形状に加工し、バンクコア部４ａを形成する。

バンクコア部７ａの材料としては、感光性アクリル樹脂だけでなく、ポリイミドなどの絶縁性を有する高分子材料や、シリコン酸化物等を用いることが出来る。

図６に示すように、例えば膜厚１μｍのタンタル膜３０を成膜する。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、バンクコア部４ａの上面及び側面を残すようにパターン加工する。言い換えれば、陽極２１上方のタンタル膜３０を除去する。

図７に示すように、タンタル膜３０の上面の所定領域にレジスト膜１０を形成する。ここで、レジスト膜１０が形成される領域は、後に共通配線が形成される領域である。

図８に示すように、レジスト膜１０に覆われていないタンタル膜３０の側壁部を陽極酸化法を用いて酸化し、絶縁性の五酸化タンタル膜からなるバンク側壁部４ｂを形成する。レジスト膜１０に覆われているタンタル膜３０は酸化せず、この領域が共通配線３となる。

その後、レジスト膜１０を除去する。これにより、共通配線３が上部に設けられた絶縁性バンク４が得られる。共通配線３とバンク側壁部４ｂは元々は単一の膜（タンタル膜３０）であったため、共通配線３の上面とバンク側壁部４ｂの上面とは面一になる。

図９に示すように、絶縁性バンク４間の陽極２１上にインクジェット法により例えば膜厚２０ｎｍのポリビニルカルバゾール膜を成膜し、正孔注入輸送層２２を形成する。

さらに、正孔注入輸送層２２上にインクジェット法により例えば膜厚７０ｎｍのポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）膜を成膜し、発光層２３を形成する。

図１０に示すように、絶縁性バンク４間の発光層２３上に蒸着法により例えば膜厚０．５ｎｍのフッ化リチウム膜を成膜し、電子注入輸送層２４を形成する。

さらに、電子注入輸送層２４、バンク側壁部４ｂ、及び共通配線３を覆うように、蒸着法により例えば膜厚２０ｎｍのマグネシウム-銀膜を成膜し、半透過陰極２５を形成する。

バンク側壁部４ｂと共通配線３とは上面が面一になっており、バンク側壁部４ｂの側面はテーパー状になっているため、半透過陰極２５と共通配線３との接触不良の発生が防止される。

また、バンクコア部４ａを覆うように共通配線材料を形成し、この共通配線材料の側壁部分を酸化してバンク側壁部４ｂとし、中央部は酸化せず共通配線３としているため、絶縁性バンク面積増大・サブピクセル面積減少を防止でき、十分な光取り出し効率が得られ、表示品質の低下を防止できる。

このように、本実施形態による自発光型素子は、共通配線と半透過陰極との接触不良の発生を抑制し、かつサブピクセル面積の減少を防止して表示品質の低下を防止できる。

共通配線３の材料としては、酸化物の比誘電率が１０以上となる金属、例えばアルミニウムやタンタルを用いることが好適である。共通配線３の酸化物、すなわちバンク側壁部４ｂの比誘電率が大きいと極性が生じ、正孔注入輸送層２２や発光層２３の材料を溶解する溶媒をはじくことができ、インクジェット法による正孔注入輸送層２２や発光層２３の積層（図９）の際に絶縁性バンク４端部の段切れを防止できる。

上記実施形態では正孔注入輸送層２２の材料としてポリビニルカルバゾールを用いていたが、ポリピロールやポリチオフェンなどの高分子材料、銅フタロシアニンや4,4',4”-トリス(3-メチル-フェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン、テトラシアノキノジメタン、ナフチルフェニルベンジジン、メチルフェニルフェニルベンジジン、ナフタレンジフェニルビフェニルジアミン、チタニルフタロシアニン、トリフェニルアミン、トリルアミン、ジフェニルアミノベンズアルデヒド、ジエチルアミノフェニルアミンなどを用いてもよい。

上記実施形態では発光層２３の材料としてポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）を用いていたが、ルブレン、オクタエチル白金ポルフィリン、ベンゾチエニルピリジン−アセチルアセトン−イリジウム錯体、テリレン、ペリノン、ナイルレッド、アルミノキノリン錯体や、ビス（ベンゾキノリナト）ベリリウム錯体、キナクリドン、クマリン、アントラセン、ジフェニルテトラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９、１０−ジ（ナフタレン−２−イル）、ペリレン、テトラフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、９,１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン、ポリ（パラフェニレンビニレン）、ポリ（２−メトキシ，５−（２‘−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン）、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリパラフェニレン、ポリカーボネート、ポリナフチルビニレン等を用いてもよい。

上記実施形態では電子注入輸送層２４の材料としてフッ化リチウムを用いていたが、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ベンゾチアゾール亜鉛、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシル−ビス−ベンズイミダゾール、バソキュプロイン、ビフェニルフェニルオキサジアゾール、ビスアミノフェニルオキサジアゾール、バリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、酸化アルミニウム、リチウムキノリノール、バソフェナントロリン等を用いてもよい。

上記実施形態では半透過陰極２５の材料としてマグネシウム-銀を用いていたが、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、銀、ガリウム、バナジウム 、チタン、ビスマス、すず、クロム、アンチモン、銅、コバルト、金などを用いてもよい。半透過陰極２５は電子注入輸送層２４に電子を注入する上で仕事関数が小さい、例えば仕事関数が３．４ｅＶ以下の材料であることが好ましい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態による自発光型素子の製造方法により得られたトップエミッション構造の有機ＥＬ装置の平面図である。 同実施形態におけるサブピクセルの主要回路構成図である。 同実施形態におけるサブピクセルの縦断面図である。 同実施形態による自発光型素子の製造方法を説明する工程断面図である。 図４に続く工程断面図である。 図５に続く工程断面図である。 図６に続く工程断面図である。 図７に続く工程断面図である。 図８に続く工程断面図である。 図９に続く工程断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ サブピクセル
３ 共通配線
２１ 陽極
２２ 正孔注入輸送層
２３ 発光層
２４ 電子注入輸送層
２５ 半透過陰極

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に所定間隔を空けて形成された複数の第１の電極層と、
   前記第１の電極層間の前記基板上に形成されたバンクコア部と、
   前記バンクコア部上に形成された共通配線と、
   前記バンクコア部の側面を覆い、前記共通配線を挟むように形成され、上面が前記共通配線の上面と面一になっているバンク側壁部と、
   前記第１の電極層の上方に形成された発光層と、
   前記発光層の上方、前記バンク側壁部、及び前記共通配線を覆うように形成された第２の電極層と、
   を備える自発光型素子。
2. 前記バンク側壁部は、前記共通配線に含まれる金属の酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の自発光型素子。
3. 前記共通配線はタンタルを含み、前記バンク側壁部は五酸化タンタルを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の自発光型素子。
4. 前記第１の電極層と前記発光層との間に形成された正孔注入輸送層と、
   前記発光層と前記第２の電極層との間に形成された電子注入輸送層と、
   をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自発光型素子
5. 前記第２の電極層は仕事関数が３．４ｅＶ以下の金属を含むことを特徴とする請求項４に記載の自発光型素子。
6. 基板上に所定間隔を空けて複数の第１の電極層を形成し、
   前記第１の電極層間の前記基板上にバンクコア部を形成し、
   前記バンクコア部の側面及び上面を覆うように金属膜を形成し、
   前記金属膜のうち前記バンクコア部の側面を覆っている領域を酸化してバンク側壁部を形成し、
   前記第１の電極層の上方に発光層を形成し、
   前記発光層の上方、前記バンク側壁部、及び前記バンクコア部の上面を覆う前記金属膜を覆うように第２の電極層を形成する自発光型素子の製造方法。
7. 前記金属膜はタンタル又はアルミニウムを含むことを特徴とする請求項６に記載の自発光型素子の製造方法。
8. 前記発光層の形成前に前記第１の電極層上に正孔注入輸送層を形成し、
   前記第２の電極層の形成前に前記発光層上に電子注入輸送層を形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の自発光型素子の製造方法。
9. 前記第２の電極層は仕事関数が３．４ｅＶ以下の金属を含むことを特徴とする請求項８に記載の自発光型素子の製造方法。

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