JP2011023544A - 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】段切れを起こしにくい有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】平坦化層１２上に設けられた反射電極１３上に、下部透明電極１４、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、および電界発光可能な有機材料からなる発光層１８をこの順に積層してなり、下部透明電極１４、正孔注入層１５、および正孔輸送層１６のそれぞれは、直下にある層の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カラー有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置、およびその製造方法に関する。

有機ＥＬ表示装置は、有機化合物の電界発光現象を利用した発光表示装置であり、携帯電話機などに用いられる小型の表示装置として実用化されている。

有機ＥＬ表示装置は、画素ごとに独立に発光制御可能な複数の有機ＥＬ素子を基板上に配置して構成される。カラー有機ＥＬ表示装置は、異なる色（異なる波長）の光を出射する複数の有機ＥＬ素子を周期的に配列することで構成できる。

１つの典型例として、上部発光型の有機ＥＬ表示装置は、基板上に、少なくとも、反射電極、発光機能層、透明電極を、この順に積層することで作製される。発光機能層には、有機化合物からなる発光層とともに、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層などの複数の機能層のうちの１つ以上が積層される。

このような構成において、反射電極および透明電極から前記機能層を介して発光層へ電荷が注入され、注入された電荷が発光層内で再結合することによって、発光が起こる。発生した光の一部は直接光として、透明電極を通して出射され、他の一部は反射光として、反射電極で反射した後、透明電極を通して出射される。

図４は、特許文献１に開示されている上部発光型の有機ＥＬ表示装置の構成を示す断面図である。図４に示される有機ＥＬ表示装置では、基板１００上に、駆動用の薄膜トランジスタなどを含む回路層１０１を介在して、有機ＥＬ素子１１０が形成されている。

有機ＥＬ素子１１０は、反射電極である陽極１１１、正孔注入層として機能する遷移金属酸化物層１１５、発光領域の面積を規制する画素規制層１１４、発光層１１２、電子注入層として機能する遷移金属酸化物層１１６、および透明電極である陰極１１３をこの順に積層してなる。

特開２００７−３３５７３７号公報

一般に、複数の機能層を積層してなる有機ＥＬ表示装置では、段切れと呼ばれる現象が発生し得ることが知られている。

段切れとは、図５に示されるように、上層の一部１２４が上層の本体１２３から分離して、直下の層１２２の外形輪郭線を超えてさらに下の層１２１上に堆積する現象を言う。段切れは、基板表面に段差部分、凹凸部分などがある（大きなグレインを含む）といった場合に生じ易い。

スパッタ成膜法は、各種デバイスの薄膜を形成する技術として多用されているが、ターゲットからはじきだされた成膜粒子は、基板に到達するまでに複数のほかの粒子との衝突を繰り返しながら、基板に向けてほぼ直進し堆積して膜を形成する。このようにほぼ前記粒子が直進するため、前記粒子の直進方向に対して平行となっている基板表面の段差部分、凹凸部分の側面には粒子が堆積困難であり、膜は不連続となる結果、前記段切れが発生しやすくなる。

上層の分離部は下層との接着が弱いために、分離部自体、および分離部の上に積層される層の剥離を招き、有機ＥＬ表示装置の信頼性を低下させる要因となる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、段切れを生じにくい構造の有機ＥＬ素子、およびその製造方法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に、本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に設けられた可視光反射性の金属層上に、可視光透過性の少なくとも１以上の機能層および電界発光可能な有機材料からなる発光層をこの順に積層してなる、上面発光型の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記１以上の機能層のそれぞれは、前記金属層および前記１以上の機能層のうち直下にある１層の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成されている。

このような構成によれば、各機能層には、直下にある層の外形輪郭線からはみ出す分離部（段切れ）が生じない。下層に剥離し易い分離部がないことで上層は安定的に設置され、その結果、有機ＥＬ素子の信頼性が向上する。

なお、本発明は、このような有機ＥＬ素子として実現できるだけでなく、このような有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置、および有機ＥＬ素子の製造方法として実現することもできる。

本発明に係る有機ＥＬ素子は、基板上に、金属層、複数の機能層、および発光層をこの順に積層してなり、前記１以上の機能層のそれぞれは、前記金属層および前記１以上の機能層のうち直下にある１層の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成されるので、各機能層には、直下にある層の外形輪郭線からはみ出す分離部（段切れ）が生じない。

下層に剥離し易い分離部がないことで上層は安定的に設置され、その結果、有機ＥＬ素子の信頼性が向上する。

実施の形態における有機ＥＬ表示装置の構成の一例を示す上面図 実施の形態における有機ＥＬ表示装置の構成の一例を示す断面図 実施の形態における有機ＥＬ表示装置の主要部の製造工程を説明する図 従来の有機ＥＬ表示装置の構成の一例を示す断面図 段切れを説明する図

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置は、複数の有機ＥＬ素子を基板上に配置してなる有機ＥＬ表示装置である。

それぞれの有機ＥＬ素子は、基板上に設けられた可視光反射性の金属層上に、可視光透過性の少なくとも１以上の機能層および電界発光可能な有機材料からなる発光層をこの順に積層してなる上面発光型の有機ＥＬ素子であり、それぞれの有機ＥＬ素子において、前記１以上の機能層のそれぞれは、前記金属層および前記１以上の機能層のうち直下にある１層の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成されている。

以下、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成および製造方法について、図面を参照しながら説明する。

（構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置１の構成の一例を示す上面図である。

図１に示されるように、有機ＥＬ表示装置１は、基板上に、複数の有機ＥＬ素子２を配置して構成される。各々の有機ＥＬ素子２は、隔壁１７で分離されている。

図２は、有機ＥＬ表示装置１のＡＡ’断面図であり、１つの有機ＥＬ素子２の断面構造が一例として示されている。

ここで、図１および図２は、説明のための模式図であり、各部の大きさの比は不同に描かれている。

図２に示されるように、有機ＥＬ表示装置１は、一例として、透明ガラスからなる下部基板１０上に、駆動用の薄膜トランジスタなどを含む駆動回路層１１、絶縁性の有機材料からなる平坦化層１２、ＡＰＣ（Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ合金）からなる反射電極１３、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ、Ｔｉｎ、Ｏｘｉｄｅ）からなる下部透明電極１４、ＷＯ３（酸化タングステン）からなる正孔注入層１５、正孔輸送層１６、感光性樹脂からなる隔壁１７、電界発光可能な有機材料を含む発光層１８、電子輸送層１９、電子注入層２０、ＩＴＯからなる上部透明電極２１、および透明ガラスからなる上部基板２２を、この順に積層して構成される。

正孔輸送層１６、電子輸送層１９、および電子注入層２０には、周知の有機材料または無機材料が用いられる。

ここで、下部基板１０、駆動回路層１１、および平坦化層１２の全体が本発明の基板の一例である。反射電極１３が本発明の金属層の一例である。また、下部透明電極１４、正孔注入層１５、および正孔輸送層１６が本発明の複数の機能層の一例である。

有機ＥＬ表示装置１では、下部透明電極１４、正孔注入層１５、および正孔輸送層１６が、それぞれ直下にある層の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成されている。

このような形状のために、下部透明電極１４、正孔注入層１５、および正孔輸送層１６には、直下にある層の外形輪郭線からはみ出す分離部（段切れ）が生じない。

（製造方法）
次に、上述した構成を有する有機ＥＬ表示装置１の製造方法の一例について説明する。

本発明の製造方法は、下部透明電極１４、正孔注入層１５、および正孔輸送層１６を、積層するに従って内側にパターニングする工程を含むことによって特徴付けられる。

そのようなパターニングは、例えば、これらの層をそれぞれ全面成膜した後、直下にある１層の外形輪郭線から内側に後退した領域の外に形成された不要部分を除去することによって行うことができる。

本発明の製造方法は、各層のパターニングの形状に特徴があり、各層の成膜および不要部分の除去は、一般的な有機ＥＬ表示装置を製造するための周知の方法に従って行われる。

以下では、一般的な事項の説明は適宜省略し、下部透明電極１４を代表的に用いてパターニングの形状について説明する。

図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、有機ＥＬ表示装置１の製造において、下部透明電極１４の成膜およびパターニングの工程を説明する図である。図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、有機ＥＬ表示装置１のＡＡ’断面に対応する。

まず、一般的な有機ＥＬ表示装置の製造方法に従って、下部基板１０の表面に半導体を薄膜状に堆積することにより駆動回路層１１を形成する。形成された駆動回路層１１内に、画素ごとのＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの素子を含む駆動回路を作り込む。絶縁性の有機材料からなる平坦化層１２を駆動回路層１１上に形成する。

次に、平坦化層１２上に、ＡＰＣをスパッタにて１５０ｎｍの厚さに成膜する。感光性レジストを約１．５μｍの厚さに塗布し、第１のパターンにて露光後、２．３８％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）にて現像する（図示せず）。ＡＰＣを、燐酸酢酸硝酸混合液でエッチングすることにより、反射電極１３を形成する（図３（Ａ））。

ＩＴＯをスパッタにて６０ｎｍの厚さに成膜する。課題の項で説明したように、形成されるＩＴＯ膜は、反射電極１３の外形輪郭線（段差部分）において段切れする可能性がある（図３（Ｂ））。

次に、感光性レジスト２３を約１．５μｍの厚さに塗布し、第２のパターンにて露光後、２．３８％ＴＭＡＨにて現像する（図３（Ｃ））。第２のパターンは、反射電極１３の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ感光性レジスト２３が残るように、第１のパターンとは異なる（例えばひと回り小さな）形状が用いられる。

残った感光性レジスト２３をマスクとして、ＩＴＯを０．５％ＨＦ（フッ化水素）でエッチングすることにより、下部透明電極１４を画素ごとに分離する（図３（Ｄ））。これにより、ＩＴＯ膜は、段切れが生じやすい反射電極１３の外形輪郭線（段差部分）上から除去され、下部透明電極１４は、反射電極１３の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成される。その後、感光性レジスト２３を除去する（図３（Ｅ））。

この後、正孔注入層１５および正孔輸送層１６を、下部透明電極１４と同様にして、それぞれ直下にある下部透明電極１４および正孔注入層１５の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成する。

そして、一般的な有機ＥＬ表示装置の製造方法に従って、隔壁１７、発光層１８、電子輸送層１９、電子注入層２０、および上部透明電極２１を形成し、上部基板２２で封止をする。これにより、図２に示されるような断面形状を有する有機ＥＬ表示装置１が完成する。

（まとめ）
有機ＥＬ表示装置１では、下部透明電極１４、正孔注入層１５、および正孔輸送層１６は、それぞれ直下にある層の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成されるので、これらの層には、直下の層の外形輪郭線からはみ出す分離部（段切れ）が生じない。

下層に剥離し易い分離部がないので、上層の隔壁１７は、隣接する画素間において、下部透明電極１４、正孔注入層１５、および正孔輸送層１６の外形輪郭線上に安定的に設置される。さらに上層の発光層１８、電子輸送層１９、電子注入層２０、上部透明電極２１も、安定的に設置される。

以上、本発明の有機ＥＬ表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも本発明の範囲内に含まれる。

本発明の有機ＥＬ表示装置は、携帯電話機、テレビ、パーソナルコンピュータなどのあらゆる表示装置に利用できる。

１ 有機ＥＬ表示装置
２ 有機ＥＬ素子
１０ 下部基板
１１ 駆動回路層
１２ 平坦化層
１３ 反射電極
１４ 下部透明電極
１５ 正孔注入層
１６ 正孔輸送層
１７ 隔壁
１８ 発光層
１９ 電子輸送層
２０ 電子注入層
２１ 上部透明電極
２２ 上部基板
２３、２４ 感光性レジスト

Claims (3)

1. 基板上に設けられた可視光反射性の金属層上に、可視光透過性の少なくとも１以上の機能層および電界発光可能な有機材料からなる発光層をこの順に積層してなる、上面発光型の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記１以上の機能層のそれぞれは、前記金属層および前記１以上の機能層のうち直下にある１層の外形輪郭線から内側に後退した領域上にのみ形成されている
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記基板上に、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を複数配置してなる有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
3. 基板上に設けられた可視光反射性の金属層上に、可視光透過性の少なくとも１以上の機能層および電界発光可能な有機材料からなる発光層をこの順に積層してなる、上面発光型の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
   前記１つ以上の機能層のそれぞれについて、
   前記機能層を成膜する工程と、
   前記機能層の、前記金属層および前記１以上の機能層のうち直下にある１層の外形輪郭線から内側に後退した領域の外に形成された部分を除去する工程と
   を含むことを特徴とする製造方法。

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