JP2011048973A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度が高く、かつ、長時間動作中にも輝度むらが生じない、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を実現する。
【解決手段】ＩＴＯによって形成された下部電極１１２の上に有機ＥＬ層１１４が形成されている。有機ＥＬ層１１４の上には島状銀電極１１５１とＩｎＺｎＯ膜１１５２によって形成された上部電極１１５が配置されている。個々の島状銀電極１１５１の間はＩｎＺｎＯ膜１１５２によって導通している。銀電極を島状とすることによって、銀の堆積量から換算した換算膜厚を小さく出来るので、光の透過率を高く維持することが出来る。また、島状銀電極１１５１が存在している部分は、銀の中を電子が流れるので、上部電極１１５の電気抵抗を小さくすることが出来る。これによって、輝度の大きい、かつ、長時間動作中における輝度むらの発生の少ない有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置に係り、特に輝度が高く、かつ、信頼性の高いトップエミッション型有機ＥＬ表示装置に関する。

有機ＥＬ表示装置では下部電極と上部電極との間に有機ＥＬ層を挟持し、上部電極に一定電圧を印加し、下部電極にデータ信号電圧を印加して有機ＥＬ層の発光を制御する。下部電極へのデータ信号電圧の供給は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して行われる。有機ＥＬ層は、発光層の材料によって赤、緑、青の発光を行う。このような有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素をマトリクス状に配置し、各画素の発光を制御することによって画像を形成する。

有機ＥＬ表示装置には、有機ＥＬ層から発光した光を、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板方向に取り出すボトムエミッション型と、有機ＥＬ層等が形成されたガラス基板と逆の方向に取り出すトップエミッション型とがある。トップエミッション型はＴＦＴが形成された領域の上にも発光領域を形成できるので、画面輝度を大きくすることが出来るという利点がある。

しかし、トップエミッション型有機ＥＬ表示装置は、上部電極を通して光を取り出す必要があり、上部電極の光の透過率によって画面の輝度が大きく影響を受ける。上部電極に透明電極を用いることによって、透過率を稼ぐことが出来るが、透明電極は金属酸化膜で形成されており、電気抵抗が高い。上部電極は表示領域前面にベタ膜で形成され、画面周辺に形成されたカソード線からカソードコンタクトを介して電流の供給を受ける。上部電極の抵抗が高いと周辺のカソード線から画面中央付近までの間で電圧降下が生ずる。そうすると、画面の周辺と画面の中央とで輝度に差がついてしまう。

上部電極を電気抵抗の小さい、銀等の金属の蒸着膜で形成すると、中央部と周辺部の輝度むらは軽減させることが出来る。しかし、金属の蒸着膜は透明ではないので、透過率を大きくすると金属膜を薄くしなければならず、そうすると、上部電極の抵抗が大きくなってしまう。

「特許文献１」には、上部電極をＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)あるいはＩｎＺｎＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜によって形成し、上部電極と有機ＥＬ層との間に透明材料層と金属材料層を多数繰り返した構成のバッファー膜を形成することを特徴とする有機ＥＬ表示装置が記載されている。なお、透明材料層が有機ＥＬ層と接触する第１層となり、その上に金属材料層が第２層として形成されている。ここで、上部電極としてのＩＴＯまたはＩｎＺｎＯはスパッタリングで形成され、バッファー層は有機ＥＬ層がスパッタリングによってダメージを受けることを防止する役割を有している。

また、「特許文献１」に記載の透明材料層および金属材料層はいずれも薄く、各膜は「不連続な膜」すなわち、島状粒子から形成されていることが記載されている。透明材料層としては、ＬｉＦ、ＭｇＦ_２、ＣａＦ、ＮａＦ、ＳｉＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３等が例示されている。また、金属材料層としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、あるいは合金として、ＡｌＬｉ、ＭｇＡｇ、ＡｇＬｉ、ＡｌＺｎ等が例示されている。そして、各膜の厚さは１〜５ｎｍ、より好ましくは１〜２ｎｍ、バッファー層全体の厚さは２０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下であることが記載されている。

特開２００４−３２７４１４号公報

「特許文献１」に記載の技術は、厚さが１〜５ｎｍ、より好ましくは１〜２ｎｍというような極薄い透明材料層と、同様に極薄い金属材料層の積層膜を多数蒸着によって重ねて形成する構成となっている。このような、極薄い多層膜を多く形成することはプロセスの制御が難しい。

また、「特許文献１」の構成は、各画素における有機ＥＬ層への電流の供給は、ＩＴＯまたはＩｎＺｎＯによる上部電極にたよっている。ＩＴＯまたはＩｎＺｎＯは金属酸化膜であるので、抵抗が大きく、画面に輝度傾斜が生じてしまうことは従来例と同様である。

銀は光の透過率をある程度確保できるほど膜厚を薄くしても所定の光透過率を確保することが出来る。しかし、薄膜としての銀は、流動性が大きく、長時間銀薄膜を電流が流れることによって、銀薄膜に亀裂が入り、銀薄膜を電流が流れなくなる。これは、上部電極の抵抗の経時変化が生ずることになり、したがって、画面の輝度むらが時間とともに増大する現象を生ずる。

このような、銀薄膜を用いた場合の、上部電極の経時変化と画面の輝度むらが生ずることを防止するために、例えば、銀にＭｇ等の不純物を添加して銀合金を上部電極に用いる技術が開発されている。しかし、銀へのＭｇ等の不純物の添加は電気抵抗の増大をもたらす。また、薄膜の透過率は、Ｍｇ等の不純物の添加量によって大きく影響される。したがって、個々の有機ＥＬ表示装置毎の画面輝度の安定性に問題を生ずる。

本発明の課題は以上のような問題点を解決するものであり、画面の輝度むらが小さく、かつ、画面の輝度、および輝度むらの経時変化が小さい有機ＥＬ表示装置を実現することである。

本発明は上記課題を解決するものであり、有機ＥＬ層の上部電極を銀と透明導電膜の２層構造とし、特に、銀を島状に形成することによって、銀を安定して形成し、上部電極を所定の抵抗値以下に保ち、かつ、上部電極の経時変化を軽減するものである。具体的な手段は次のとおりである。

（１）下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、堆積された銀の原子の重量から換算した前記島状銀電極の換算膜厚は、１６ｎｍ以下であり、前記透明導電膜の膜厚は、前記銀電極の換算膜厚の２倍以上であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

（２）前記島状銀電極の換算膜厚は１０ｎｍ以上であることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（３）下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、前記島状銀電極の径は２００ｎｍ以下であり、前記透明導電膜の膜厚は、堆積された銀の原子の重量から換算した前記島状銀電極の換算膜厚の２倍以上であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

（４）前記島状銀電極の径は２０ｎｍ以上であることを特徴とする（３）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（５）下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、前記銀電極は真空蒸着法によって形成されており、前記透明導電膜はスパッタリングによって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。

（６）下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、前記銀電極はガス蒸着法によって形成されており、前記透明導電膜はスパッタリングによって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。

（７）下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、前記銀電極はガスデポジション法によって形成されており、前記透明導電膜はスパッタリングによって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。

本発明によれば、電気抵抗の低い、かつ、光の透過率の高い上部電極を形成することが出来るので、輝度の高い有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。また、輝度を所定の値に保てば、消費電力の小さい有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。また、本発明によれば、上部電極の断線あるいは、抵抗変化を防止することが出来るので、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。

さらに、本発明によれば、銀合金ではなく、純銀を用いることができるので、銀合金とした場合の、添加物の量による特性変化が無く、性能の安定した上部電極とすることが出来る。また、純銀を用いるので、プロセス制御が容易になる。また、純銀を用いるので、蒸着チャンバーにおける防着板や蒸着マスク等からの銀の回収が容易となる。したがって、環境負荷を軽減させることが出来る。なお、純銀とは、意図的に銀を合金としないと言う意味であり、銀に通常含まれる不純物まで排除するという意味ではない。

本発明による有機ＥＬ表示装置の断面図である。 有機ＥＬ層の構造の例を示す断面模式図である。 有機ＥＬ表示装置の平面模式図である。 銀電極の換算膜厚と光透過率の関係を示すグラフである。 ガスデポジション法の模式図である。

以下、実施例によって本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明による有機ＥＬ表示装置の断面図であり、図２は図１の有機ＥＬ層の断面模式図であり、図３は有機ＥＬ表示装置の平面図である。また、図４は、上部電極における銀の膜厚と光透過率の関係を示すグラフである。

図３において、ガラスで形成された素子基板１００の上に表示領域２０と端子部２５が形成されている。表示領域２０には上部電極が形成されている。本発明における上部電極１１５は後で詳しく述べるように、島状の銀電極とＩｎＺｎＯの２層構造となっている。上部電極１１５は、表示領域２０全体にベタ膜として形成されている。

本実施例においては、上部電極１１５は有機ＥＬ層に対してはカソードとなる。上部電極１１５には、表示領域の両側に形成されたカソードコンタクト領域３１からカソード電流が供給される。カソードコンタクト領域３１には、端子部２５からカソード線３２がカソードコンタクト領域３１に延在し、電流を供給する。図３において、上部電極１１５は表示領域２０よりもわずかに大きく形成され、カソードコンタクト領域３１を覆うことによってカソードコンタクトから上部電極１１５に電流が供給される。

図３において、上部電極１１５に対する電流は、表示領域２０の両側から供給される。したがって、上部電極１１５の抵抗が大きいと上部電極１１５内で電圧降下が生じ、表示領域２０の両側と表示領域２０の中央部とで、輝度差を生ずる。この場合は、表示領域２０の中央付近が表示領域２０の両側よりも輝度が小さくなる。画面の中央において、輝度が小さいと不自然な画像となる。

この対策として、本発明においては、島状の銀電極とＩｎＺｎＯ膜を積層して用いることによって上部電極１１５の電気抵抗を小さくし、表示領域２０の両側と表示領域２０の中央部における輝度差を軽減している。また、本発明においては、個々の島状の銀電極は所定の厚さとすることができるので、特性が安定しており、寿命中に銀電極に亀裂が生じて上部電極の電気抵抗を変化させるような現象を防止することが出来る。

図３では、表示領域２０の両側にカソードコンタクト領域３１を形成している。場合によっては、表示領域２０から有機ＥＬ表示装置１０の外形までの寸法、いわゆる額縁の寸法を小さくしたい場合がある。このような場合は、表示領域２０の両側にカソードコンタクト領域３１を形成せず、表示領域２０と端子部２５との間にカソードコンタクト領域３１を形成する場合もある。このような構成であっても本発明を適用することが出来る。

図３では省略されているが、端子部２５からは、表示領域２０の例えば、横方向に延在する走査線に走査信号を供給する走査信号引き出し線が表示領域２０に延在している。また、表示領域２０の例えば、縦方向に延在する映像信号線に映像信号を供給する映像信号引出し線が表示領域２０に延在している。

有機ＥＬ層は水分が存在すると発光特性が劣化する。したがって、上部電極１１５の上には、ガラスによる封止基板、あるいは、無機パッシベーション膜と有機平坦化膜等による封止構造が形成される。ガラスによる封止基板を用いる場合、封止基板と素子基板に形成された上部電極１１５との間が空間となっている構造を中空封止方式という。また、ガラスによる封止基板と素子基板に形成された上部電極１１５との間に有機樹脂等によるクッション構造が形成されている場合もある。一方、ガラスによる封止基板を使用せず、平坦化膜を兼ねた有機パッシベーション膜と無機パッシベーション膜によって水分を遮断する構造も開発されている。この構成を固体封止という。図３においては、これらの封止構造は省略されているが、本発明はこれらのいずれの封止構造についても適用することが出来る。

図１は、本発明を示す表示領域の断面図およびカソードコンタクト領域３１の断面図である。図１の表示領域２０において、ガラスで形成された素子基板１００の上に、ＳｉＮで形成された第１下地膜１０１が形成され、その上にＳｉＯ_２で形成された第２下地膜１０２が形成されている。第１下地膜１０１と第２下地膜１０２の役割は、ガラス基板から析出する不純物が半導体層１０３を汚染して特性を劣化させることを防止することである。

第２下地膜１０２の上には、半導体層１０３が形成されている。本実施例では、半導体層１０３はｐｏｌｙ−Ｓｉによって形成され、厚さは５０ｎｍ程度である。ｐｏｌｙ−Ｓｉ半導体層１０３の形成方法は、まず、ａ−Ｓｉ層を形成し、これを、エキシマレーザ等によってアニールすることによってｐｏｌｙ−Ｓｉ層に変換する。

半導体層１０３の上にはゲート電極１０５が形成される。ゲート電極１０５はゲート配線と同層で形成される。半導体層１０３には、チャンネル部とソース領域、ドレイン領域が形成されるが、このソース領域およびドレイン領域は、ゲート電極１０５をマスクとして半導体層１０３にイオンインプランテーションによって不純物を添加することによって形成される。

ゲート電極１０５を覆って層間絶縁膜１０６がＳｉＮ等によって形成される。層間絶縁膜１０６の上には、ソース配線１０８、ドレイン配線１０７が形成される。本実施例では、映像信号線はドレイン配線１０７と同義である。ソース配線１０８、ドレイン配線１０７には有機ＥＬ層１１４を発光させるための電流が流れるので、抵抗が低い金属であるＡｌが用いられ、厚さも７００ｎｍ程度と、厚く形成される。なお、Ａｌ配線の下層には、Ａｌによる半導体等への汚染を防止するためのバリアメタルがＭｏあるいはＴｉ等の高融点金属で形成され、Ａｌ配線の上方には、Ａｌのヒロックを防止するためのキャップメタルがＭｏあるいはＴｉ等の高融点金属で形成される。

ソース配線１０８およびドレイン配線１０７は、ゲート絶縁膜１０４および層間絶縁膜１０６に形成されたスルーホールを介して、それぞれ、半導体層１０３のソース領域、ドレイン領域と接続する。また、ソース配線１０８は、図示しないシール部を通って、端子部２５に延在している。一方、ドレイン配線１０７は有機ＥＬ層１１４の下部電極１１２と接続する。

ソース配線１０８、ドレイン配線１０７を覆って、無機パッシベーション膜１０９がＳｉＮ等で形成される。無機パッシベーション膜の役割は、主として、ＴＦＴを外部からの不純物から保護することである。無機パッシベーション膜１０９の上には、有機パッシベーション膜１１０が形成される。有機パッシベーション膜の役割は、ＴＦＴを保護するとともに、表面を平坦化することである。これによって、有機ＥＬ層１１４を平坦化された面に形成することが可能となり、有機ＥＬ層１１４が断切れを生じたりすることを防止することが出来る。

有機パッシベーション膜１１０の上には、反射膜１１１がＡｌ−Ｚｎ合金によって形成される。反射膜にはＡｇが使用されることもある。反射膜は反射率の高い金属であれば良い。本実施例における有機ＥＬ表示装置１０は、トップエミッション型なので、反射膜１１１によって有機ＥＬ層１１４で発生した光を図１の上方に反射して光の利用効率を高める。反射膜１１１は有機パッシベーション膜１１０による平坦化膜の上に形成されるので、高い反射率を維持することが出来る。

反射膜１１１の上には、有機ＥＬ層１１４のアノードとなる透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成された下部電極１１２を被着する。ＩＴＯは仕事関数が大きいので、アノードとして好適である。下部電極１１２となるＩＴＯは、無機パッシベーション膜１０９および有機パッシベーション膜１１０に形成されたスルーホールを介してドレイン配線１０７と接続する。

本実施例は下部電極１１２が有機ＥＬ層１１４に対するアノードとなり、上部電極１１５が有機ＥＬ層１１４に対するカソードとなる、いわゆるトップカソード型の有機ＥＬ表示装置である。有機ＥＬ層はカソード側において、外部環境、特に水分の影響を受けやすい。トップカソード型はデリケートなカソード付近を最後に形成するので、プロセスの安定性に優れている。

下部電極１１２の上には有機ＥＬ層１１４が形成される。図２において、有機ＥＬ層は、色別有機ＥＬ層１１４５と共通有機ＥＬ層１１４６とに分かれている。色別有機ＥＬ層１１４５は、ホール輸送層と発光層から形成され、色別に精密蒸着マスクを用いて蒸着される。共通有機ＥＬ層１１４６は、電子輸送層と電子注入層から形成され、精密蒸着マスクを用いず、各色共通に蒸着される。

なお、後で述べるように、有機ＥＬ層１１４は各膜厚が薄いので、下部電極１１２等の段差によって容易に断線を生じたり、短絡を生じたりする。これを防止するために、各色画素の境界にバンク１１３を形成し、有機ＥＬ層が下部電極１１２の段差等によって破壊することを防止している。本実施例では、バンク１１３はアクリル樹脂によって形成されているが、これに限らず、他の有機膜、あるいは、無機膜で形成しても良い。

図２は有機ＥＬ層１１４の構造を示す模式図である。図２において、下側すなわちアノード側からホール輸送層１１４１、発光層１１４２、電子輸送層１１４３、電子注入層１１４４が形成されている。ホール輸送層１１４１と発光層１１４２は色別有機ＥＬ層１１４５であり、各色画素毎に形成され、電子輸送層１１４３と電子注入層１１４４は各色共通に形成される。

図２において、ホール輸送層１１４１および発光層１１４２の膜厚は、各色で異なっている。各層の形成方法は、蒸着マスクを用いて各色毎に蒸着によって形成する。青色部分はホール輸送層１１４１を１２０ｎｍ、発光層１１４２を４０ｎｍ、緑色部分はホール輸送層１１４１を１８０ｎｍ、発光層１１４２を４０ｎｍ、赤色部分はホール輸送層１１４１を２５０ｎｍ、発光層１１４２を３０ｎｍ形成する。このように、各色において、ホール輸送層１１４１の膜厚を異ならせるのは、ホール輸送層１１４１の膜厚を各色の波長の整数倍近辺とすることによって、最も効率よく光を取り出すためである。

図２において、有機ＥＬ層１１４５の上には、電子輸送層１１４３、および電子注入層１１４４が形成されている。電子輸送層１１４３の膜厚は例えば、３０ｎｍ、電子注入層１１４４の膜厚は例えば、１０ｎｍである。電子輸送層１１４３および電子注入層１１４４は各色とも共通に形成することが出来るので、精密蒸着マスクを使用せずに、全面ベタで蒸着する。

有機ＥＬ層１１４は複数の層から成っているが、構成は次のとおりである。ホール輸送層１１４１は、例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、銅フタロシアニン誘導体等を用いることができる。

発光層１１４２材料としては電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料に、それらの再結合により蛍光もしくはりん光を発するドーパントを添加したもので共蒸着により発光層１１４２として形成できるものであれば特に限定は無く、例えば、ホストとしてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］のような錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、等であっても良い。

また、ドーパントとしてはホスト中で電子とホールを捉えて再結合させ発光するものであって、例えば赤ではピラン誘導体、緑ではクマリン誘導体、青ではアントラセン誘導体などの蛍光を発光する物質やもしくはイリジウム錯体、ピリジナート誘導体などりん光を発する物質であっても良い。

電子輸送層１１４３としては、電子輸送性を示し、アルカリ金属と共蒸着することにより電荷移動錯体化しやすいものであれば特に限定は無く、例えばトリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４-メチル-８-キノリノラート）アルミニウム、ビス（２-メチル−８−キノリノラート）−４−フェニルフェノラート−アルミニウム、ビス[２-[２-ヒドロキシフェニル]ベンゾオキサゾラート]亜鉛などの金属錯体や２−（４−ビフェニリル）−５−（４−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，３−ビス[５−(ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル]ベンゼン等を用いることができる。

電子注入層１１４４は電子輸送層１１４３に用いた物質に対して電子供与性を示す材料を共蒸着して形成した、例えば、リチウム、セシウム、カリウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、さらには希土類金属等の金属類、あるいはそれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物等から選択して電子供与性を示す物質として用いてもかまわない。

有機ＥＬ層１１４を覆って上部電極１１５が形成される。上部電極１１５は、有機ＥＬ層１１４に電流を供給するので、電気抵抗が小さい必要がある。同時に、有機ＥＬ層１１４からの光を外部に取り出す必要があるので、光透過率が高い必要がある。本発明においては、有機ＥＬ層１１４の上にまず、銀を蒸着する。純銀は薄膜とすると、光の透過率をある程度確保することが出来、また、電気抵抗も比較的小さく保つことが出来る。

しかし、純銀は凝集性が高く、薄膜にして上部電極１１５として使用した場合に、長時間の動作中に、銀が移動して、銀薄膜に亀裂を生ずる場合がある。このような現象が生ずると、上部電極１１５の抵抗が変化したり、あるいは、上部電極１１５が断線する現象も生ずる。この結果、画面輝度の変化や画面に輝度むらを生ずる。

このような純銀を用いた場合の問題点を対策するために、上部電極１１５として、銀にＭｇ等を加えた合金を用いる手段も開発されている。しかし、このような銀合金は、電気抵抗が高くなる。また、このような銀合金においては、銀に対するＭｇ等の添加量によって、電気的特性、光学的な特性が敏感に変化する。したがって、銀合金成膜におけるプロセスの管理が困難であるという問題も有している。

本発明は、上部電極１１５として、まず、銀を島状に蒸着によって形成し、その上にＩｎＺｎＯをスパッタリングによって形成することによる２層構造とすることによって上部電極１１５の低抵抗化と高光透過率化を実現している。本発明は、特に、銀を一様な薄膜とするのではなく、島状とすることによって、形成した銀電極の経時変化を防止している。島状の銀電極の形状は不連続な複数の膜で構成されており、長時間動作時の純銀薄膜の亀裂現象を防止する観点から、予め各々の不連続膜は非導通状態であることが好ましい。この非導通状態の島状となった銀と銀の間の導通をＩｎＺｎＯによっておこなっている。

ＩｎＺｎＯは、銀と銀の間を接続する役割をしているだけであり、上部電極１１５の電気抵抗は主として銀によって決められるので、上部電極１１５の電気抵抗を小さく保つことが出来る。また、銀は島状に形成しているので、一様な膜を形成するように厚く蒸着する必要は無い。したがって、銀電極の光透過率を高く保つことが出来る。

銀電極は島状に形成されるが、膜厚は、単位面積当たりの島状に形成された銀の質量を膜厚に換算すれば良い。言い換えると、単位面積当たりの平均膜厚と同様である。銀電極は蒸着によって形成されるが、蒸着によって堆積された銀の質量を測定することによって膜厚を求める。具体的には、蒸着チャンバー内に、例えば、水晶振動子を設置しておき、この水晶振動子の振動数の変化によって、基板に堆積された銀の質量をモニターすることが出来る。

図４は、銀電極の換算膜厚と透過率の関係を示すグラフである。図４において、横軸ＴＨは銀の堆積質量から換算した銀電極の膜厚であり、縦軸ＴＲは光の透過率である。図４に示すように、銀の膜厚が１４ｎｍから１２ｎｍ程度に変化するだけで、光透過率は３５％程度から５０％程度と大幅に変化する。銀電極の膜厚が１２ｎｍで光透過率は５０％となる。

本発明は、銀を島状に形成し、換算膜厚を１６ｎｍ以下とすることによって光透過率を所定の量以上としている。また、この換算膜厚１６ｎｍの場合における画面への視野角依存性において、色度座標の変化量を０．１以下に抑えることができ、画像の視認性を保つことができる。更に、換算膜厚を１２ｎｍ以下とすると、光透過率５０％以上を確保できるとともに、色度座標の変化量を０．０１以下まで抑えることができるので、画像の視認性が更に向上し、明るい画像で鮮やかな色が再現できる。銀電極の電気抵抗を考慮すると、銀電極の換算膜厚は１０ｎｍ以上とすることが好ましい。したがって、島状銀電極１１５１の好ましい膜厚の範囲は１０ｎｍ〜１６ｎｍ、更により好ましい膜厚は１０ｎｍ〜１２ｎｍである。

一方、島状に形成した銀電極の径が大きいと有機ＥＬ層１１４からの光が散乱される可能性がある。光の散乱を防止するためには、島状銀電極１１５１の径は２００ｎｍ以下とするのが良い。島状銀電極１１５１の外形が円形ではない場合、上記径は、長径を測定すれば良い。一方、島状に銀電極を形成するには、蒸着条件の制御が必要になるが、この蒸着条件によって制御出来る島状銀電極１１５１の大きさは２０ｎｍ程度であるので、安定して銀電極を形成するには、島状銀電極１１５１の大きさは２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とするのが良い。

このような島状の銀電極を形成するために、銀の蒸着条件を制御する必要がある。島状銀電極１１５１の径は、真空蒸着時の基板温度によって影響を受ける。基板温度を高く設定すると膜の被着強度は強くなるが、島状銀電極１１５１の径が大きくなる。本実施例においては、銀を真空蒸着によって被着するが、蒸着されるＴＦＴ基板の基板温度は２０℃〜６０℃とする。これによって、島状銀電極１１５１の径を２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度に制御することが出来る。

また、銀の蒸着速度が速いと、島状の銀電極を形成しづらくなる。また、蒸着速度が早いと、島状の蒸着膜を形成したとしても、均一な島状の銀電極を形成しづらくなる。本実施例においては、銀の堆積速度を１ｎｍ／ｓｅｃ以下とすることによって均一な径の島状銀電極１１５１を形成している。なお、１ｎｍは先に説明した、銀の質量からの換算膜厚である。

銀電極は島状に形成されるので、銀電極だけでは導通をとることが出来ない。本発明では、銀電極の上にＩｎＺｎＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜を形成することによって上部電極１１５を形成している。ＩｎＺｎＯ膜１１５２によって、島状銀電極１１５１を導通させているが、島状銀電極１１５１の部分では、電子は銀を通過するので、上部電極１１５全体としては、電気抵抗を小さくすることが出来る。

ＩｎＺｎＯは連続膜である必要があるので、膜厚は、銀電極の換算膜厚の倍以上の膜厚で形成される。本実施例においては、ＩｎＺｎＯ膜１１５２は５０ｎｍ程度被着している。ＩｎＺｎＯは透明導電膜なので、５０ｎｍ程度の膜厚で形成しても光の透過率に対しては大きな影響は無い。また、ＩｎＺｎＯは銀と異なり、流動性が小さいので、経時的に原子が移動して膜に亀裂が生ずるという問題も無い。

ＩｎＺｎＯ膜１１５２が形成される下地は島状の銀電極である。蒸着によってＩｎＺｎＯを形成する場合は、島状銀電極１１５１の影にＩｎＺｎＯが堆積されない場合がある。そうすると、上部電極１１５の電気抵抗の制御が難しくなる。本発明では、ＩｎＺｎＯをスパッタリングによって形成することによって島状銀電極１１５１の影の影響を軽減して、均一なＩｎＺｎＯ膜１１５２を形成している。

本実施例においては、上部電極１１５では、ＩＴＯではなくＩｎＺｎＯを使用している。ＩＴＯはアニール後はＩｎＺｎＯよりも電気抵抗は小さい。しかし、上部電極１１５を形成するときは、すでに有機ＥＬ層１１４が形成されている。有機ＥＬ層１１４はＩＴＯのアニール温度まで、温度を上昇させると、大きなダメージが与えられるので、ＩＴＯのアニールを行うことが出来ない。一方、ＩｎＺｎＯはアニール前はＩＴＯよりも電気抵抗は小さい。したがって、本実施例においては、上部電極１１５にはＩｎＺｎＯを使用している。

しかし、携帯電話等の小型ディスプレイ用の有機ＥＬ表示装置は、画面寸法が小さいので、上部電極の電気抵抗が多少大きくても輝度むらは目立ち難い。従って、ディスプレイの用途によっては、上部電極としてアニールを行わない状態のＩＴＯ、或いは有機ＥＬに影響を与えない程度の低温でアニールを行った状態のＩＴＯを使用することも可能である。

図１において、左側は、カソードコンタクト領域３１の断面図である。カソードコンタクト領域３１には、端子部２５からカソード線３２が延在している。カソード線３２はソース配線あるいはドレイン配線と同層で形成される。カソード線３２の上には無機パッシベーション膜１０９、有機パッシベーション膜１１０が形成されている。無機パッシベーション膜１０９および有機パッシベーション膜１１０にスルーホールを形成し、このスルーホール部にＩＴＯを形成してカソード線３２と上部電極１１５の導通を取るためのカソードコンタクト３０が形成される。スルーホール部のＩＴＯは表示領域２０における下部電極１１２のＩＴＯと同層で形成される。

表示領域２０からは、島状銀電極１１５１とＩｎＺｎＯ膜１１５２とで形成された上部電極１１５がカソードコンタクト領域３１に延在し、カソードコンタクト領域３１に形成されたＩＴＯと導通をとる。カソード線３２から、表示領域２０の全画素へのカソード電流が供給される。なお、島状銀電極１１５１はカソードコンタクト領域３１にまで形成されている。上部電極１１５の電気抵抗を出来るだけ小さくするためである。

このようにして素子基板１００が形成される。素子基板１００に形成されている有機ＥＬ層１１４は水分に弱く、水分が存在すると反応して、発光しなくなる。これを防止するために、素子基板１００に対してガラスによる封止基板によって封止したり、無機パッシベーション膜と有機パッシベーション膜の積層膜によって素子基板１００を封止したりする技術等が存在する。本発明は、このようないずれの封止方法を用いた有機ＥＬ表示装置についても適用することが出来る。

本実施例は、上部電極１１５の形成方法が実施例１と異なるのみで、有機ＥＬ表示装置の他の構成は実施例１と同様である。本発明は、上部電極１１５における銀電極を島状に形成することに特徴を有している。本実施例は、より確実に島状銀電極１１５１を形成する方法に関する。

有機ＥＬ層１１４を形成した後の素子基板１００に対して実施例１においては、真空蒸着によって銀を蒸着する。これに対して、本実施例の第１の形態においては、銀電極をより制御された島状銀電極１１５１とするために、ガス中蒸着法を用いる。本実施例で用いるガス中蒸着法は、真空チャンバー内にＨｅあるいはＡｒ等の不活性ガスを１０Ｔｏｒｒほど導入しておく。この状態で、蒸着を行うことによって、島状電極の大きさをより正確に制御することが出来る。ガス中蒸着法を用いる場合も、基板温度は低く保ち、銀の堆積速度も所定の値以下に保つことは実施例１と同様である。

本実施例における第２の形態による島状銀電極１１５１の形成方法は、ガスデポジション法を用いることによって島状銀電極１１５１を形成する方法である。図５はガスデポジションによる島状銀電極１１５１を形成する模式図である。図５において、第１チャンバー２０１には銀の蒸着源２１０が配置されている。また、第１チャンバー２０１にはＨｅガスが導入される。

第２チャンバー２０２は高真空チャンバーとなっており、有機ＥＬ層１１４まで形成された素子基板１００が配置されている。第１チャンバー２０１における蒸着源２１０を加熱すると、銀が蒸発する。蒸発した銀は、第１チャンバー２０１に導入されたＨｅに載って第２チャンバー２０２に配置されている素子基板１００の表面に堆積する。Ｈｅは、第２チャンバー２０２に形成されたノズルからチャンバー外に放出され、第２チャンバー２０２内は高真空に保たれている。このような、ガスデポジションを用いる方法は、素子基板１００に形成される島状銀電極１１５１の形状の制御を容易におこなうことが出来る。

以上のように、本発明によれば、電気抵抗の低い、かつ、光の透過率の高い上部電極１１５を形成することが出来るので、輝度の高い有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。また、輝度を所定の値に保てば、消費電力の小さい有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。また、本発明によれば、上部電極１１５の断線あるいは、抵抗変化を防止することが出来るので、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。

また、本発明によれば、銀合金ではなく、純銀を用いることができるので、銀合金とした場合の、添加物の量による特性変化が無く、性能の安定した上部電極１１５とすることが出来る。また、純銀を用いるので、プロセス制御が容易になる。また、純銀を用いるので、蒸着チャンバーにおける防着板や蒸着マスク等からの銀の回収が容易となる。したがって、環境負荷を軽減させることが出来る。なお、本発明における純銀とは、意図的に銀を合金としないと言う意味であり、銀に通常含まれる不純物まで排除するという意味ではない。

１０…有機ＥＬ表示装置、 ２０…表示領域、 ２５…端子部、 ３０…カソードコンタクト、 ３１…カソードコンタクト領域、 ３２…カソード引出し線、 １００…素子基板、 １０１…第１下地膜、 １０２…第２下地膜、 １０３…半導体層、 １０４…ゲート絶縁膜、 １０５…ゲート電極、 １０６…層間絶縁膜、 １０７…ドレイン配線、 １０８…ソース配線、 １０９…無機パッシベーション膜、 １１０…有機パッシベーション膜、 １１１…反射膜、 １１２…下部電極、 １１３…バンク、 １１４…有機ＥＬ層、 １１５…上部電極、 ２０１…第１チャンバー、 ２０２…第２チャンバー、 ２１０…蒸着源、 １１４１…ホール輸送層、 １１４２…発光層、 １１４３…電子輸送層、 １１４４…電子注入層、 １１４５…色別有機ＥＬ層、 １１４６…共通有機ＥＬ層、 １１５１…銀電極、 １１５２…ＩｎＺｎＯ層。

Claims (7)

1. 下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
   前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、
   堆積された銀の原子の重量から換算した前記島状銀電極の換算膜厚は、１６ｎｍ以下であり、前記透明導電膜の膜厚は、前記銀電極の換算膜厚の２倍以上であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 前記島状銀電極の換算膜厚は１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置であって、
   前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、
   前記島状銀電極の径は２００ｎｍ以下であり、前記透明導電膜の膜厚は、堆積された銀の原子の重量から換算した前記島状銀電極の換算膜厚の２倍以上であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
4. 前記島状銀電極の径は２０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
5. 下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、
   前記銀電極は真空蒸着法によって形成されており、
   前記透明導電膜はスパッタリングによって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
6. 下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、
   前記銀電極はガス蒸着法によって形成されており、
   前記透明導電膜はスパッタリングによって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
7. 下部電極と上部電極に挟持された有機ＥＬ層とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に配置された表示領域と、前記上部電極に電流を供給するコンタクト領域を有するトップエミッション型有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   前記上部電極は、前記有機ＥＬ層の上に形成された島状銀電極と前記島状銀電極の上に形成された透明導電膜の積層構造によって構成され、
   前記銀電極はガスデポジション法によって形成されており、
   前記透明導電膜はスパッタリングによって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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