JP2010161185A

JP2010161185A - 有機ｅｌ表示装置、有機ｅｌ表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2010161185A
Application number: JP2009002109A
Authority: JP
Inventors: Toshio Negishi; 敏夫根岸
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2010-07-22

Abstract

【課題】反射率が高い反射膜を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】トップエミッション型有機ＥＬ装置１において、反射層の表面に、Ｗを主成分とする正孔注入層を設け、エッチング液やエッチングガスが反射層に接触しないようにする。Ａｌを主成分とする反射層を用いても、反射層の表面がエッチング液やエッチングガスで荒らされることはないので、高反射率の反射層を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は有機ＥＬ表示装置とその製造方法に関し、特に、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置とその製造方法に関する。

有機ＥＬ表示装置は、有機薄膜を形成したボトム基板側から光を取り出すボトムエミッション方式と、ボトム基板と対向するトップ基板側から光を取り出すトップエミッション方式がある。
ボトムエミッション方式では、トップ基板を金属製の蓋とし、高い封止性を得ることができるが、ボトム基板上にはＴＦＴが形成されているため、光の取出効率が低下するという問題がある。
他方、トップエミッション方式では、取り出し効率が高く、反射層を配置すると反射光も直光と同じ位置から取り出せるため光強度も大きくなるという利点があり、トップエミッション方式に利点があると言われている。

特開２００１−４３９８０号公報

しかしながらＡｇ系の合金を用いれば、高い反射率の反射層が得られるが、Ａｇ系の合金は高価なため、代替金属が求められており、高い反射率が得られる安価なＡｌを用いた場合、低い反射率の反射層しか得られず、解決が望まれている。

本発明の発明者は、Ａｌの反射層でもＡｇの反射層でも、形成直後は高い反射率を有するが、Ａｌの反射層は画素分離用の隔壁を形成する為に樹脂膜に凹部を形成するホトリソ工程で反射率が低下してしまう。
Ａｌの反射率の低下は、ホトリソ工程で反射層がエッチング液又はエッチングガスと接触し、表面に反応生成物が形成される、もしくは反射層の表面の平坦性が低下するからであると考えられる。従って、製造工程においてＡｌ薄膜がエッチング物質等の反応物質と接しなければ反射率は低下しないと考えられる。

本発明は上記知見に基づいて創作されたものであり、本発明は、アノード電極層と、前記アノード電極層上に配置された有機層と、前記有機層上に配置されたカソード電極層とを有し、前記アノード電極層と前記カソード電極層の間に電圧を印加すると、前記有機層内の発光層が発光する有機ＥＬ表示装置であって、前記アノード電極層はＡｌを主成分とする反射層と、前記反射層上に配置され、Ｗを主成分とする正孔注入層とを有する有機ＥＬ表示装置である。
また、本発明は、前記正孔注入層と前記有機層の間には、ＷＯ₂又はＳ_nＯ_xを主成分とする正孔注入補助層が配置された有機ＥＬ表示装置である。
また、本発明は、基板表面にエッチングによってパターニングされたアノード電極層を形成し、前記基板と前記アノード電極層上に樹脂膜を形成し、前記樹脂膜をエッチング液又はエッチングガスによってエッチングし、凹部を形成して前記凹部の底面に前記アノード電極層を露出させ、前記凹部内の前記アノード電極層上に発光層を含む有機層を形成し、前記有機層上に電子注入層を含むカソード電極層を形成し、有機ＥＬ表示装置を形成する有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、Ａｌを主成分とする反射層を形成し、Ｗを主成分とする正孔注入層を前記反射層表面に形成して前記アノード電極中に前記反射層と前記正孔注入層を含有させ、前記凹部底面に前記アノード層が露出する際に、前記反射層がエッチング液又はエッチングガスに接触しないようにされた有機ＥＬ表示装置の製造方法である。
また、本発明は、Ｗを主成分とするターゲットを希ガスによってスパッタリングして前記正孔注入層を形成した後、前記希ガスと酸素ガスによって、同一の前記ターゲットをスパッタリングし、前記正孔注入層の上にＷＯ₂を主成分とする正孔注入補助層を形成する有機ＥＬ表示装置の製造方法である。

本発明は上記のように構成されており、反射層はＡｌを主成分とし、正孔注入層はＷを主成分としている。
本発明では、５０原子％以上Ａｌを含有する場合をＡｌが主成分としておりＡｌ合金を含む。Ｗや他の元素の場合も５０原子％以上含有する場合に、その元素を主成分としている。

反射層がエッチング液、エッチングガス又は現象液等の反応物質と接触しないので、反射層の反射率が低下しない。
正孔注入率と電子注入率が高く、発光効率が高い。
正孔注入補助層を、正孔注入層を構成する物質の酸化物によって構成したので、同じターゲットをスパッタし、同じ真空槽内で正孔注入補助層と正孔注入層を形成することができる。

本発明の有機ＥＬ表示装置の一例そのアノード電極層、有機層、カソード電極層の積層順序を説明するための図 (ａ)〜(ｅ)：本発明の有機ＥＬ表示装置を製造する工程を説明するための図

図１は、本発明のトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置１を示しており、トップ基板は省略してある。
有機ＥＬ表示装置１は、基板(ボトム基板)１５と、基板１５上に配置された構造体１６と、構造体１６の凹部１２に配置された表示素子１０を複数有している。

表示素子１０は、アノード電極層２０と、トランジスタ回路（不図示）と、有機層３０と、カソード電極層４０を有している。図２に示すように、有機層３０はアノード電極層２０とカソード電極層４０の間に位置しており、アノード電極層２０とカソード電極層４０の間に電圧が印加されると有機層３０内の後述する発光層内で再結合して光が発生し、有機ＥＬ素子の外部に放出されるように構成されている。

各表示素子１０内の発光層は赤色、緑色、又は青色のうちのいずれか一色で発光し、カラー表示が行えるようになっており、各表示素子１０のアノード電極層２０とカソード電極層４０の間に印加される電圧印加はトランジスタ回路で制御され、カラー表示が行われるようになっている。

各層の構造を説明すると、図２を参照し、先ず、アノード電極層２０は、反射層２１と、反射層２１上に配置された正孔注入層２２とを有する。正孔注入層２２上に配置された正孔注入補助層２３を有してもよい。

反射層２１はＡｌを主成分として構成され、正孔注入層２２はＷ(タングステン)を主成分として構成されている。正孔注入補助層２３は、仕事関数の値がＷよりも高く、有機層３０に対する正孔注入性が高い物質で構成されており、例えば、ＷＯ₂又はＳ_nＯ_x薄膜が適している。他には、スパッタリングによって形成する際のターゲットとして、ＳｉＯとＴｉＯ₂の混合物ターゲット、ＡｌＺｎＯとＨｆＯの混合物ターゲット、又はＡｌＺｎＯとＺｒＯの混合物ターゲットを用いて成膜した薄膜（又はこれらの積層薄膜)を用いることができる。

正孔注入補助層２３は伝導率が高いことが望ましく、例えばＭｏＯ₃やＷＯ₃は抵抗率が高いため正孔注入補助層２３に用いることはできない。
また、構造体１６はポリイミド等の樹脂膜で構成されており、画素を分離する隔壁である。構造体１６の凹部１２は、ポリイミド等の樹脂膜のエッチングによって複数形成されている。

このエッチングはエッチング液又はエッチングガス等によって行われる。樹脂膜１７をエッチングする際に凹部１２の底面にアノード電極層２０が露出し、アノード電極層２０がエッチング液又はエッチングガスに接触するため、正孔注入層２２又は正孔注入補助層２３はエッチング液又はエッチングガスに接触するが、アノード電極層２０の表面に位置する正孔注入層２２又は正孔注入補助層２３はエッチング液又はエッチングガスに反応しない。

また、正孔注入補助層２３は、正孔の注入特性を高めるため、ごく薄く形成されており、正孔注入補助層２３と反射層２１の間に位置する正孔注入層２２もエッチング液又はエッチングガスに接触するが、正孔注入層２２もエッチング液又はエッチングガスに反応せず、正孔注入層２２はエッチング液又はエッチングガスが透過しない膜厚に形成されているから、エッチング液又はエッチングガスが正孔注入補助層２３を透過しても、正孔注入層２２によって反射層２１がエッチング液又はエッチングガスに接触することは防止され、エッチング液又はエッチングガスによって表面が荒れて反射率が低下するようなことはない。なお、Ｍｏは水溶性なので、反射層２１をエッチング液から保護するための正孔注入層２２には用いることができない。

有機層３０は、正孔輸送層３１と、通電により発光する発光層３２と、電子輸送層３３とが積層されている。
カソード電極層４０は、有機層３０側から、電子注入補助層４１、電子注入層４２、透明電極層４３が積層されている。

電子注入補助層４１と電子注入層４２は透光性を有しており、電子注入補助層４１には、例えばＬｉＦを用いることができ、また、電子注入層４２にはＭｇＡｇを用いることができる。透明導電膜にはＩＺＯ(インジウム・ジンク・オキサイド）やＩＴＯ(インジウム・錫・オキサイド)を用いることができる。

カソード電極層４０に対してアノード電極層２０が正電圧の電圧が、カソード電極層４０とアノード電極層２０の間に印加されると電子注入層４２から電子が電子輸送層３３に注入され、正孔注入層２２から正孔が正孔輸送層３１に注入され、発光層３２中で再結合して発光する。

このとき、電子注入補助層４１によって電子の有機層３０への注入効率が上昇され、正孔注入補助層２３によって正孔の有機層３０への注入効率が上昇されることで、強く発光するようになっている。
反射層２１にはトランジスタ回路(不図示)が接続されており、電圧は反射層２１と透明電極層４３の間に印加される。

正孔注入補助層２３は２００Å以上５００Åと薄く、透明であり、正孔注入層２２の膜厚は１０Å以上５００Å以下と薄くて金属膜であっても透明であるため、電圧印加によって発光層３２から放射された光のうち、アノード電極層２０に向かった光は、有機層３０、正孔注入補助層２３、正孔注入層２２を透過し、反射層２１に到達し、反射層２１で反射され、反射光となってカソード電極層４０側に向かって進行する。

電子注入補助層４１と電子注入層４２は透明であるから、反射層２１で反射した光は、発光層３２から放射されてカソード電極層４０に向かう光と一緒になって、有機層３０、電子注入補助層４１、電子注入層４２、透明電極層４３を透過し、外部に放出される。

図３(ａ)〜(ｅ)は、上記有機ＥＬ表示装置１を製造する製造工程を示している。
同図(ａ)の符号５１は、基板１５表面にパターニングされたアノード電極層２０が形成された状態の処理対象物を示している。
アノード電極層２０は、反射層２１と、正孔注入層２２と、正孔注入補助層２３がスパッタリングによって成膜されている。

正孔注入層２２はＷを主成分とする薄膜であり、正孔注入補助層２３がＷＯ₂を主成分とする薄膜である場合は、スパッタリングのターゲットにＷを用い、Ａｒ等の希ガスから成るスパッタリングガスでターゲットをスパッタリングして正孔注入層２２を形成し、次に、５０体積％希ガス（ここではＡｒガス)と５０体積％Ｏ₂ガスのスパッタリングガスに変更して同じターゲットをスパッタリングし、正孔注入層２２と同じ真空槽内で正孔注入補助層２３を形成することができる。スパッタ圧力は１〜５ｐａ、成膜レートは１〜２％ｓｅｃが好ましい。

次に、隔壁としての構造体１６を形成する。
この処理対象物５１の表面に、同図(ｂ)に示すように、樹脂液を塗布し、乾燥して樹脂膜１７を形成した後、同図(ｃ)に示すように、樹脂膜１７上にパターニングしたレジスト膜１８を配置する。

次いで、この処理対象物５１をエッチング液中に浸漬し、同図(ｄ)に示すように樹脂膜１７のレジスト膜１８から露出した部分をエッチング除去して凹部１２を形成する。ここではエッチング液を用いたが、パターニングされたレジスト膜１８が樹脂膜１７上に配置された処理対象物５１をエッチングガス中に置いて樹脂膜１７をエッチングすることができる。

このとき、凹部１２は底面にアノード電極層２０表面が露出するまでエッチングがされており、凹部１２を形成し、レジスト膜１８を除去した処理対象物５１を蒸着装置内に搬入し、マスクを使用して凹部１２底面のアノード電極層２０上に、同図(ｅ)に示すように、有機層３０を形成する。

各凹部１２内の有機層３０は、凹部１２毎に分離されており、有機層３０上にパターニングされたカソード電極層４０を形成すると、図１に示すように、有機ＥＬ表示装置１が得られる。
本発明の有機ＥＬ表示装置１では、樹脂膜１７をエッチングしても反射層２１表面にダメージはないので、反射光が強くなり、明るい有機ＥＬ表示装置１が得られる。

なお、上記表示素子１０の構成では、電子ブロック層や正孔ブロック層の記載は省略してあるが、例えば、正孔注入補助層２２と正孔輸送層３１の間に電子ブロック層を配置することができる。
また、上記実施例ではカラー表示の有機ＥＬ表示装置１が記載されていたが、単色表示の有機ＥＬ表示装置でも本発明を用いることができる。
また、上記実施例では、正孔注入層２２と正孔注入補助層２３とを積層させたが、単層膜の正孔注入層２２であっても、反射層２１へのエッチング液の接触を防止できるものであればよい。

１……有機ＥＬ表示装置
１２……凹部
２０……アノード電極層
２１……反射層
２２……正孔注入層
２３……正孔注入補助層
３０……有機層
３１……正孔輸送層
３２……発光層
３３……電子輸送層
４０……カソード電極層
４１……電子注入補助層
４２……電子注入層
４３……透明電極層

Claims

アノード電極層と、
前記アノード電極層上に配置された有機層と、
前記有機層上に配置されたカソード電極層とを有し、
前記アノード電極層と前記カソード電極層の間に電圧を印加すると、前記有機層内の発光層が発光する有機ＥＬ表示装置であって、
前記アノード電極層はＡｌを主成分とする反射層と、前記反射層上に配置され、Ｗを主成分とする正孔注入層とを有する有機ＥＬ表示装置。
前記正孔注入層と前記有機層の間には、ＷＯ₂又はＳ_nＯ_xを主成分とする正孔注入補助層が配置された請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
基板表面にエッチングによってパターニングされたアノード電極層を形成し、
前記基板と前記アノード電極層上に樹脂膜を形成し、
前記樹脂膜をエッチング液又はエッチングガスによってエッチングし、凹部を形成して前記凹部の底面に前記アノード電極層を露出させ、
前記凹部内の前記アノード電極層上に発光層を含む有機層を形成し、
前記有機層上に電子注入層を含むカソード電極層を形成し、有機ＥＬ表示装置を形成する有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
Ａｌを主成分とする反射層を形成し、
Ｗを主成分とする正孔注入層を前記反射層表面に形成して前記アノード電極中に前記反射層と前記正孔注入層を含有させ、
前記凹部底面に前記アノード層が露出する際に、前記反射層がエッチング液又はエッチングガスに接触しないようにされた有機ＥＬ表示装置の製造方法。
Ｗを主成分とするターゲットを希ガスによってスパッタリングして前記正孔注入層を形成した後、前記希ガスと酸素ガスによって、同一の前記ターゲットをスパッタリングし、
前記正孔注入層の上にＷＯ₂を主成分とする正孔注入補助層を形成する請求項３記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。