JP4017441B2

JP4017441B2 - 有機ｅｌパネル及びその製造方法

Info

Publication number: JP4017441B2
Application number: JP2002126999A
Authority: JP
Inventors: 龍司西川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: JP2003317958A; TW200400772A; CN1455627A; KR20060023180A; CN1825618A; KR20030084765A; US20040004431A1; CN100420030C; TWI223968B; CN1250051C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１画素の表示領域に対応する大きさの画素電極とこれに対向する対向電極間に、少なくとも有機発光層、電子輸送層などを有する有機ＥＬ素子をマトリクス配置した有機ＥＬパネルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フラットディスプレイパネルの１つとして、有機ＥＬディスプレイパネルが知られている。この有機ＥＬディスプレイパネルは、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）とは異なり、自発光であり、明るく見やすいフラットディスプレイパネルとしてその普及が期待されている。
【０００３】
この有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ素子を画素として、これを多数マトリクス状に配置して構成される。有機ＥＬ素子は、ＩＴＯなどで構成された陽極上に正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、アルミなどの陰極を積層した構造を有している。
【０００４】
ここで、陽極（画素電極）は、画素毎の表示を制御するために、画素毎に独立して形成されているが、他の層は、全面に形成される場合も多い。しかし、高精細のパネルでは、隣接画素との距離が小さく、不要な発光が生じる可能性が高い。このため、通常有機発光層も画素毎に形成している。
【０００５】
ここで、電子輸送層もＡｌｑ₃などの発光物質を含む場合が多く、画素毎にパターニングすることが好ましい。そこで、電子輸送層もパターニングすることが提案されている。
【０００６】
この場合、有機発光層全体に電子を効果的に供給するため、電子輸送層を有機発光層より大きくし、全体をカバーしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、有機発光層や、電子輸送層等の有機層は、真空蒸着によって形成する。そこで、これをパターニングする場合には、有機層を蒸着する所定の位置に開口部を有するマスクを利用する。そして、有機発光層と、電子輸送層とで、パターニングを変更するには、それぞれの蒸着に別のマスクを利用しなければならない。
【０００８】
別のマスクを利用する場合には、マスクを交換しなければならず、そのための作業が必要となる。さらに、マスクはダストなどの発生源であり、異なるマスクを使用することでダスト混入の確率が高くなるという問題があった。
【０００９】
一方、同一のマスクを用いて、有機発光層および電子輸送層を形成することも考えられる。そこで、これについて試験をしてみたところ、エッジの位置が同一になるため、有機発光層のエッジをカバーして電子輸送層の薄い層が形成される。これにより、この部分において、電子輸送層の電気的抵抗が小さくなり電流量が大きくなり、電子輸送層が強く発光し、性能が劣化することが分かった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、同一のマスクを利用して有機発光層および電子輸送層を形成しつつ性能劣化のない有機ＥＬパネルに関する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１画素の発光領域に対応する大きさの画素電極とこれに対向する対向電極間に、少なくとも有機発光層と電子輸送層を有する有機ＥＬ素子をマトリクス配置した有機ＥＬパネルであって、前記有機発光層および電子輸送層を画素電極に対応して画素毎に設けるとともに、電子輸送層を有機発光層より小さくし、電子輸送層の端部が有機発光層上において終端することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、１画素の発光領域に対応する大きさの画素電極とこれに対向する対向電極間に、少なくとも正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層を有する有機ＥＬ素子をマトリクス配置した有機ＥＬパネルであって、前記正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層を画素電極に対応して画素毎に設けるとともに、前記正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層の大きさを、前記正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層の順で順次小さくし、有機発光層の端部が正孔輸送層上で終端し、電子輸送層の端部が有機発光層上において終端することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記有機ＥＬパネルの製造方法であり、特に前記正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層を同一のマスクを利用して形成するとともに、蒸発物の蒸着時における異方性を変更して各膜の大きさを制御することが好適である。
【００１４】
このように、本発明によれば、有機発光層の上に積層する電子輸送層の大きさを有機発光層より若干小さくした。これによって、両層を形成するのに同一のマスクを使用することができ、各層蒸着の際にマスクを交換する必要がない。これによって、作業が効率的になるとともに、ダスト混入の可能性を低減できる。また、上層ほど小さくするため、下層の側面を上層の一部が薄く覆うことがなく、発光への悪影響の発生を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に、画素の構成について示す。ここで、アクティブマトリクス型の素子基板には、１画素に２つのＴＦＴと、１つの容量、１つの有機ＥＬ素子ＥＬが形成されるが、この図においては、駆動ＴＦＴ４０と、有機ＥＬ素子ＥＬのみを示している。
【００１７】
図において、素子基板は、ガラス基板３０上に形成された駆動ＴＦＴ４０を有している。この駆動ＴＦＴ４０に有機ＥＬ素子が接続されている。
【００１８】
駆動ＴＦＴ４０はガラス基板３０上に形成されており、低温ポリシリコンで形成された能動層４０ａを有している。この能動層４０ａは、両端が不純物がドープされたソース領域、ドレイン領域となっており、これらに挟まれた中央部がチャネル領域となっている。このチャネル領域の上部には酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４０ｂを介しゲート電極４０ｃが形成されている。ゲート絶縁膜４０ｂおよびゲート電極４０ｃは、層間絶縁膜３４に覆われており、ゲート電極４０ｃの両側には、層間絶縁膜３４のコンタクトホールを介しソース領域およびドレイン領域に接続されるソース電極４０ｄ、ドレイン電極４０ｅが形成されている。そして、ソース電極４０ｄ、ドレイン電極４０ｅの上端が層間絶縁膜３４の表面に位置している。
【００１９】
また、層間絶縁膜３４の表面上には、ドレイン電極４０ｅと電源ラインを接続するメタル配線等が配置される。さらに、この層間絶縁膜３４を覆って、絶縁膜である第１平坦化膜３６が形成されている。
【００２０】
そして、第１平坦化膜３６の上面には、ＩＴＯなどの透明導電材料から構成される画素電極５０が形成され、この一端が第１平坦化膜３６のコンタクトホールを介し駆動ＴＦＴ４０のソース電極４０ｄに接続されている。この画素電極５０は、１画素の発光領域に対応してパターニングされている。
【００２１】
また、この画素電極５０は、有機ＥＬ素子の陽極を構成し、この画素電極５０上には、正孔輸送層５２、有機発光層５４、電子輸送層５６を介し、金属製の陰極５８が形成されている。また、第１平坦化膜３６上には、画素電極５０の周辺エッジを覆って絶縁膜である第２平坦化膜６０が配置されている。
【００２２】
そして、正孔輸送層５２は、画素電極５０上に形成するとともに周辺部は、第２平坦化膜６０上に至り、そこで終端している。また、正孔輸送層５２上の有機発光層５４は、正孔輸送層５２上に形成され、正孔輸送層５２より若干小さく正孔輸送層５２の周辺エッジの少し内側で終端している。さらに、有機発光層５４上の電子輸送層５６は、有機発光層５４上に形成され、有機発光層５４より若干小さく有機発光層５４の周辺エッジの少し内側で終端している。そして、電子輸送層５６の上に全面を覆ってアルミ等からなる陰極５８が形成される。従って、この陰極は、電子輸送層５６の全面を覆うとともに、電子輸送層５６、有機発光層５４、正孔輸送層５２の周辺露出部および側部を覆って形成され、これらの有機層のない部分では、第２平坦化膜６０の上に直接位置している。
【００２３】
このような画素構成を有する有機ＥＬパネルは、まずガラス基板３０上に駆動ＴＦＴ４０を形成する。なお、通常の場合、画素毎に配置されるスイッチングＴＦＴや、周辺のドライバ回路のＴＦＴも駆動ＴＦＴと同一プロセスで形成される。そして、全面を第１平坦化膜３６で覆い、表面を平坦化する。
【００２４】
次に、ソース電極４０ｄにコンタクトホールを形成した後、ＩＴＯをスパッタによって堆積した後、ドライエッチングによって発光領域の形（四角形）にパターニング形成する。
【００２５】
そして、その後に、全面に感光剤を含むアクリル系樹脂剤からなる第２平坦化膜６０を全面に真空蒸着し、不要部分または必要部分のいずれかに光を照射して、エッチングするフォトリソグラフィーによってパターニングする。これによって、画素電極５０の周辺を覆い内部を露出する第２平坦化膜６０が形成される。
【００２６】
次に、マスクを平坦化膜６０に接触させた状態で、正孔輸送層５２、有機発光層５４、電子輸送層５６を順次真空蒸着する。
【００２７】
このとき、各層を形成するために、蒸発源を変更し材料を変更するとともに、蒸発材料のマスクを介した基板上への蒸発物の飛来方向の異方性を制御する。すなわち、正孔輸送層５２が最も小さな異方性で、等方的に広がりを大きくして蒸着し、電子輸送層５６が最も大きな異方性で、広がりを小さくして蒸着する。
【００２８】
これによって、正孔輸送層５２、有機発光層５４および電子輸送層５６の大きさを、正孔輸送層５２、有機発光層５４、電子輸送層５６の順で順次小さくすることができる。そこで、正孔輸送層５２の上で有機発光層５４の周辺が終端し、有機発光層５４の上で電子輸送層５６の周辺が終端する。
【００２９】
従って、正孔輸送層５２の側部に薄い有機発光層５４が形成されたり、有機発光層５４の側部に薄い輸送層５６が形成されたりすることがない。従って、薄い発光層５４や、薄い電子輸送層５６に大きな電流が流れ、表示に不具合が発生することを防止できる。すなわち、画素の中央部分の輝度が落ち、周辺に輝点が生じたりすることがない。さらに、各層が画素毎にパターニングされているため、隣接画素の電界の影響で発光してしまったりすることがない。
【００３０】
また、正孔輸送層５２、有機発光層５４、電子輸送層５６の３層がほぼ同一の場所で終端するため、この部位における陰極５８の段差が比較的大きくなる。そこで、陰極を比較的厚めに形成することも好適である。
【００３１】
なお、各層の厚みは、例えば第２平坦化膜６０：６００〜１３００ｎｍ、正孔輸送層５２：１５０〜２００ｎｍ、有機発光層５４：３５ｎｍ、電子輸送層５６：３５ｎｍ、陰極５０：３００〜４００ｎｍ程度である。
【００３２】
次に、図２に示したのは、他の実施形態であり、正孔輸送層５２については、画素毎にパターニングすることなく、全面に形成している。正孔輸送層５２は、通常発光することはなく、全面に形成しても問題はない。また、全面に形成するのであれば、マスクを使用する必要はなく、マスクに起因するダストの問題もあまり大きくならない。
【００３３】
しかし、正孔輸送層５２を形成した後、マスクを導入すると、そのときにダストが導入される可能性が大きい。正孔輸送層５２に比べ、有機発光層５４、電子輸送層５６の方が膜厚が薄く、ダスト混入の悪影響が大きい。そこで、３層ともパターニングする方がダストの面では有利である。しかし、正孔輸送層５２をパターニングしないことで、陰極５８の段差は比較的小さくでき、陰極５８への悪影響を小さくすることができる。
【００３４】
ここで、マスク蒸着の際の異方性の制御は次のような手法の少なくとも１つを採用することが好適である。
【００３５】
（ｉ）蒸発物の放出口の径を小さくすることで、異方性を高くすることができる。そこで、正孔輸送層５２、有機発光層５４、電子輸送層５６を形成する際のるつぼとして、その放出開口の径が順次小さいものを採用する。
【００３６】
（ｉｉ）蒸発源（るつぼ）と、マスクの中間に蒸発物の飛来方向を選択するシャッタ（中間マスク）を設け、これによって所定の方向に向かうもののみを選択する。シャッタの大きさを小さくすると異方性を大きくでき、シャッタの位置を蒸発源から遠くすることによって異方性を大きくできる。
【００３７】
（ｉｉｉ）蒸発源の内圧を高くすることによって、蒸発物の速度が大きくなり、異方性を大きくすることができる。
【００３８】
（ｉｖ）蒸発源の設置位置をマスクから遠くすることによって、異方性を大きくすることができる。
【００３９】
このような手法によって、蒸発物の異方性を制御することができ、同一のマスクを利用した際の膜蒸着面積を制御することができる。
【００４０】
なお、図１の例では、有機発光層５４および電子輸送層５６、図２の例では、正孔輸送層５２、有機発光層５４および電子輸送層５６を１画素内に位置するように、画素電極に対応して概ね四角形とした。しかし、有機発光層５４および電子輸送層５６、または正孔輸送層５２、有機発光層５４および電子輸送層５６をストライプ状に形成することもできる。この場合には、幅方向のみ上述のような順序で下層上で、上層が終端するが、長手方向では、各層が画素をまたがって延びる。
【００４１】
すなわち、図３には、有機発光層５４および電子輸送層５６について、概ね四角形に形成した場合（Ａ）と、ストライプ状に形成した場合（Ｂ）の平面図を模式的に示してある。また、図４には、正孔輸送層５２、有機発光層５４および電子輸送層５６について、概ね四角形に形成した場合（Ａ）と、ストライプ状に形成した場合（Ｂ）の平面図を模式的に示してある。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有機発光層の上に積層する電子輸送層の大きさを有機発光層より若干小さくした。これによって、両層を形成するのに同一のマスクを使用することができ、各層蒸着の際にマスクを交換する必要がない。これによって、作業が効率的になるとともに、ダスト混入の可能性を低減できる。また、上層ほど小さくするため、下層の側面を上層の一部が薄く覆うことがなく、発光への悪影響の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の画素部分の構成を示す図である。
【図２】他の実施形態の画素部分の構成を示す図である。
【図３】実施形態の画素部分の構成を模式的に示す平面図である。
【図４】他の実施形態の画素部分の構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
５０陽極、５２正孔輸送層、５４有機発光層、５６電子輸送層、５８陰極、６０第２平坦化膜。

Claims

１画素の発光領域に対応する大きさの画素電極とこれに対向する対向電極間に、少なくとも有機発光層と電子輸送層と第２平坦化膜を有する有機ＥＬ素子をマトリクス配置した有機ＥＬパネルであって、
前記第２平坦化膜は、前記画素電極の周辺エッジを覆って設けられ、
前記有機発光層および電子輸送層を画素電極に対応して画素毎に設けるとともに、
電子輸送層を有機発光層より小さくし、電子輸送層の端部が有機発光層上において、前記有機発光層の周辺エッジの内側で終端するとともに、前記第２平坦化膜に重畳して設けられることを特徴とする有機ＥＬパネル。
１画素の発光領域に対応する大きさの画素電極とこれに対向する対向電極間に、少なくとも正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および第２平坦化膜を有する有機ＥＬ素子をマトリクス配置した有機ＥＬパネルであって、
前記第２平坦化膜は、前記画素電極の周辺エッジを覆って設けられ、
前記正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層を画素電極に対応して画素毎に設けるとともに、
前記正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層の大きさを、前記正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層の順で順次小さくし、有機発光層の端部が正孔輸送層上において、前記正孔輸送層の周辺エッジの内側で終端し、電子輸送層の端部が有機発光層上において、前記有機発光層の周辺エッジの内側で終端するとともに、前記第２平坦化膜に重畳して設けられることを特徴とする有機ＥＬパネル。
１画素の発光領域に対応する大きさの画素電極とこれに対向する対向電極間に、少なくとも有機発光層と電子輸送層と第２平坦化膜を有する有機ＥＬ素子をマトリクス配置した有機ＥＬパネルの製造方法であって、
前記第２平坦化膜は、前記画素電極の周辺エッジを覆って形成され、
前記有機発光層および電子輸送層を画素電極に対応して画素毎に設けるとともに、
電子輸送層を有機発光層より小さくし、電子輸送層の端部が有機発光層上において、前記有機発光層の周辺エッジの内側で終端するとともに、前記第２平坦化膜に重畳して形成されることを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
１画素の発光領域に対応する大きさの画素電極とこれに対向する対向電極間に、少なくとも正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および第２平坦化膜を有する有機ＥＬ素子をマトリクス配置した有機ＥＬパネルの製造方法であって、
前記第２平坦化膜は、前記画素電極の周辺エッジを覆って形成され、
前記正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層を画素電極に対応して画素毎に設けるとともに、
前記正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層の大きさを、前記正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層の順で順次小さくし、有機発光層の端部が正孔輸送層上において、前記正孔輸送層の周辺エッジの内側で終端し、電子輸送層の端部が有機発光層上において、前記有機発光層の周辺エッジの内側で終端するとともに、前記第２平坦化膜に重畳して形成されることを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
請求項３に記載の有機ＥＬパネルの製造方法であって、
前記正孔輸送層、有機発光層および電子輸送層を同一のマスクを利用して形成するとともに、蒸発物の蒸着時における異方性を変更して各膜の大きさを制御することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。