JP4789737B2 - 有機ｅｌ素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ素子およびその製造方法に関するものである。

有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子）は、有機蛍光性化合物に電場を加えることにより励起し、発光させる素子である。このような有機ＥＬ素子は自発光、広視野角、高応答速度、低駆動電圧、フルカラーなどの特徴を備え、現在すでに実用化されており、小型ディスプレイ・パネル、屋外スクリーン、パソコンおよびテレビのスクリーン等のようなカラー平面ディスプレイ素子に応用することができる。

有機ＥＬ素子は、発光特性を備える有機層が２つの電極によって挟まれた構成をなしている。２つの電極に直流電圧が印加されると、正孔が陽極から有機層へ注入され、また電子が陰極から有機層へ注入される。印加電圧によって生じる電界によりこれらのキャリアが有機発光層の内部へと移動してキャリアの再結合が生じる。

そして、電子と正孔との再結合によって放出されるエネルギーの一部が発光分子を励起する。さらに、励起された発光分子がエネルギーを放出して基底状態に戻る時、ある一定の比率のエネルギーが光子の形となって放出される。これが有機ＥＬ素子の発光原理である。

このような有機ＥＬ素子を作製する場合には、ガラス基板等の基体上に有機ＥＬ素子を駆動するために用いるスイッチング用のＴＦＴ等の駆動素子や配線等を形成し、平坦化膜で覆う。つぎに、該平坦化膜の上に第１電極、絶縁層、発光層、第２電極をこの順で形成していく。
特開２００１−１８５３６３号公報

しかしながら、これらのプロセスを経る間に、第１電極はプロセスダメージや粉塵の付着などが生じる。これは、有機ＥＬ素子の特性に影響を及ぼし、発光品質の低下につながる。

これに対処する技術として、基板上に第１電極と、保護膜と、有機物からなる発光層と、第２電極を順次積層し、第１電極上の画素領域にある保護膜を発光層の積層前に除去することにより有機ＥＬ素子を作製する技術が提案されている（特開２００１−１８５３６３号公報）。

ところが、上記技術によれば、保護膜の膜厚が厚いために発光層、第２電極が保護膜の段差や窪みに起因して切断され、上部電極（カソード電極）２１の導通不良が発生する、という問題がある。すなわち、保護膜の側部には保護膜の厚みに相当する段差や、保護膜の形成時にサイドエッチングによる窪みが形成されるが、この段差や窪みが大きい場合には、段差によって発光層に切断されたり、あるいは窪みを発光層で埋め込むことができず、発光層が窪み近傍において切断されたりするおそれがある。そして、発光層上に積層される第２電極も同様に切断されるおそれがある。このため、第２電極の導通不良が発生し、有機ＥＬ素子自体が動作不良となるおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電極がプロセスダメージを受けることによる品質の低下および導通不良が良好に防止された高品質な有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極と、前記第１電極上に、前記第１電極を露出させる第１の開口部を有して形成された保護層と、前記保護層上に形成され、前記第１の開口部に対応する位置に形成された第２の開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層上及び前記第１及び第２の開口部内より露出する前記第１電極上に連続的に形成され、発光層を含んで構成される有機層と、前記有機層上に形成された第２電極と、を備え、前記保護層の膜厚が、前記有機層の膜厚よりも薄いとともに、前記保護層の前記第１の開口部の側部は前記絶縁層の前記第２の開口部の側部よりも外側に位置しており、前記有機層が断面視して前記保護層の前記第１の開口部の内側に充填されていることを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬ素子は、前記保護層の膜厚が、前記第２電極の膜厚よりも薄いことを特徴とする。

さらに本発明の有機ＥＬ素子は、前記絶縁層の膜厚が、前記絶縁層の前記第１の開口部に向かって小さくなることを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬ素子は、前記保護層の前記第２の開口部の側部は、前記絶縁層の前記第１の開口部の側部よりも外側にずれて位置しており、且つ該位置ずれ幅が１μｍ以下であることを特徴とする。

さらに本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極と、前記第１電極上に形成された保護層と、前記保護層上に、前記保護層が露出するように形成された開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層上及び前記絶縁層の前記開口部内より露出する前記保護層上に連続的に形成され、発光層を含んで構成される有機層と、前記有機層上に形成された第２電極と、を備え、前記保護層は、前記絶縁層の開口部に対応する位置に形成される凹部を有し、該凹部の深さが前記有機層の膜厚よりも小さいとともに、前記保護層の前記凹部の側部は前記絶縁層の前記開口部の側部よりも外側に位置しており、前記有機層が断面視して前記保護層の前記凹部の内側に充填されていることを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬ素子は、前記保護層の前記凹部の深さが、前記第２電極の膜厚よりも小さいことを特徴とする。

さらに本発明の有機ＥＬ素子は、前記保護層の前記凹部の側部が、前記絶縁層の側部よりも外側にずれて位置しており、且つ該位置ずれ幅が１μｍ以下であることを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬ素子は、前記絶縁層の膜厚が、前記絶縁層の前記開口部に向かって小さくなることを特徴とする。

さらに本発明の有機ＥＬ素子は、前記第１電極が、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金からなり、且つ前記保護層がモリブデンからなることを特徴とする。

一方、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、第１電極と、保護層を構成する保護材料層と、絶縁層を構成する絶縁材料層とが積層された基板を準備する工程と、前記絶縁材料層を部分的にエッチングして第１貫通孔を有する絶縁層を形成し、該第１貫通孔より保護材料層を露出させる工程と、前記絶縁層をマスクとして前記第１貫通孔より露出する前記保護材料層をエッチングにより除去して、前記絶縁層の前記第１貫通孔よりも外側にエッチ
ングされた第２貫通孔を有する保護層を形成するとともに、前記第２貫通孔より第１電極を露出させる工程と、前記絶縁層上及び前記開口部より露出した前記第１電極上に、発光層を含む有機層を前記保護層の膜厚よりも厚く、且つ前記第２貫通孔の内側に充填して形成する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、
を含んで構成される。

また本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記第２電極が、前記保護層の膜厚よりも厚く形成されることを特徴とする。

さらに本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、第１電極と、保護材料層と、絶縁材料層とが順次積層された基板を準備する工程と、前記絶縁材料層を部分的にエッチングして開口部を有する絶縁層を形成し、該開口部より保護材料層を露出させる工程と、前記開口部より露出する前記保護材料層をエッチングにより途中まで除去し、前記保護材料層に、内壁面が前記絶縁層の前記開口部の側部よりも外側に位置する凹部を設けて保護層を形成する工程と、前記絶縁層上及び前記開口部内の前記保護層の凹部内に、発光層を含む有機層を前記凹部の深さよりも厚く形成し、前記保護層の凹部内に充填する工程と、前記有機層上に第２電極を形成する工程と、を含んで構成される。

また本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記第２電極が、前記保護層の前記凹部の深さよりも厚く形成されることを特徴とする。

さらに本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記保護材料層をエッチングする際に、前記保護材料層に対する選択比が１０よりも大であるエッチャントを用いてウエットエッチングを行うことを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記エッチャントとして、硝酸の含有比率が１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、酢酸の含有比率が２５ｗｔ％〜４５ｗｔ％、燐酸の含有比率が０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％である混酸を用いることを特徴とする。

さらに本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、前記保護材料層のエッチング後の前記保護層のサイドエッチング幅を１μｍ以下とすることを特徴とする。

この発明によれば、電極の導通不良や有機層の切断等が効果的に防止された高品質な有機ＥＬ素子を提供することができる。また、有機ＥＬ素子を製造する際に電極がプロセスダメージを受けることが良好に防止され、品質の低下が抑制される。

以下に、本発明にかかる有機ＥＬ素子およびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下の実施の形態において示す図面においては、理解の容易のため、各部材間の縮尺が実際とは異なる場合がある。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の概略構造を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる有機ＥＬ素子は、ガラス基板等の基体に有機ＥＬ素子を駆動するために用いるＴＦＴ等の駆動素子や配線等が形成された基体部１１と、有機ＥＬ素子が形成された有機電界発光素子部１２とを備えて構成される。また、本実施の形態にかかる有機ＥＬ素子は、上面側（有機電界発光素子部１２側）から光を取り出すトップエミッション型構造を採用している。なお、基体部１１には上記のＴＦＴや配線等の上層部を平坦化するための平坦化層が設けられているが、本発明の要旨には直接関係しないため、ここでは詳細な説明および図示は省略する。

有機電界発光素子部１２は、図１に示すように、基体部１１上に形成された第１電極である下部電極（アノード電極）１３と、該下部電極（アノード電極）１３上に所定の距離を隔てて形成された保護層１５と、保護層１５上に形成された層間絶縁層１７と、下部電極（アノード電極）１３上および層間絶縁層１７上に形成された有機電界発光層（有機層）１９と、有機電界発光層１９上に形成された第２電極である上部電極（カソード電極）２１と、を備えて構成される。

下部電極（アノード電極）１３は、光反射率の高い材料であるアルミニウム（Ａｌ）またはその合金、アルミニウム（Ａｌ）とネオジム（Ｎｄ）との合金、アルミニウム（Ａｌ）とイットリウム（Ｙ）との合金、銀（Ａｇ）またはその合金等の光反射率の高い材料からなる。このように下部電極（アノード電極）１３を光反射率の高い材料により構成することにより、トップエミッション型の有機ＥＬ素子構造においては光取り出し効率を高くすることが可能となり、有機電界発光層１９において発光した光を有効に活用することができる。

保護層１５は、後述する有機電界発光素子部１２の製造プロセスにおいて下部電極（アノード電極）１３を形成後、有機電界発光層１９を形成するまでの間、下部電極（アノード電極）１３をプロセスダメージから保護する保護機能を有するものである。

ここで、保護層１５に求められる条件としては、ウエットエッチングにより選択エッチングが可能な材料からなること、が挙げられる。これは、後述するように保護層１５を形成する際には保護層１５の構成材料の膜を成膜し、有機電界発光層１９を形成する直前に該膜をウエットエッチングにより選択除去してパターニングする必要があるからである。

また、後述するように層間絶縁層１７の形成プロセスにおいて下部電極（アノード電極）１３をプロセスダメージから保護することが可能な（耐性のある）材料からなることが好ましい。すなわち、絶縁材料層１７ａを除去する際に使用する現像液に対して耐性がある材料からなることが好ましい。

また、保護層１５は、下部電極（アノード電極）１３との密着性が良好であることが好ましい。これより、保護層１５の剥離などに起因した不良を良好に防止することができる。このような保護層１５の条件を満たす材料として、たとえばモリブデン（Ｍｏ）またはその合金により構成することができる。

保護層１５をモリブデン（Ｍｏ）またはその合金により構成することにより、下部電極（アノード電極）１３を上述したアルミニウムまたはその合金により構成した場合に、保護層１５と下部電極（アノード電極）１３との間で、良好な密着性を得ることができる。したがって、保護層１５の剥離などに起因した不良を良好に防止することができる。

また、このような保護層１５の構成材料は、金属材料に限定されるものではなく、たとえばシリコンナイトライドなどの絶縁材料を用いることもできる。

有機電界発光層１９は、有機系材料を発光体として用いた発光層を含んで構成されている。有機電界発光層１９は、単層構造もしくは機能別に積層した多層構造のいずれも採用することができる。例えば、有機電界発光層１９が発光層のみの単層からなる単層構造では、正孔輸送特性と電子輸送特性を兼ね備えたホスト材料中に発光特性を有するドーパント材料をドープして発光層を構成する方法や、発光特性、正孔輸送特性及び電子輸送特性が付与された材料を用いて発光層を構成する方法などを採用することができる。このような単層構造は、素子形成プロセスを簡略化できるだけでなく、低コストの有機ＥＬ素子を提供できるという利点がある。

また、有機電界発光層１９の構造として多層構造を採用する場合、たとえば発光層に加え、正孔輸送層、正孔注入層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、電子阻止層のうち、単数もしくは複数を選択して有機電界発光層１９を構成する。たとえば有機電界発光層１９が発光層と正孔阻止層、及び電子輸送層からなる多層構造である場合には、両電極からの電荷の注入量を制御し、再結合部位における正孔と電子の密度を等しくするため、正孔注入電極として働く下部電極（アノード電極）１３と電子輸送層との間に正孔阻止層を設けた構造としても良い。このような構造を採用することで、再結合部位における正孔と電子の密度を等しくすることができ、発光効率を向上させることができるという利点がある。また、同様にして、有機電界発光層１９が発光層と電子阻止層、及び正孔輸送層からなる多層構造である場合、電子注入電極となる上部電極（カソード電極）２１と正孔輸送層との間に電子阻止層を設けることも可能である。

上部電極（カソード電極）２１は、上面側（有機電界発光素子部１２側）から光を取り出すために、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、錫酸化物等の発光を外部に放出可能な透明導電性材料からなる。

以上のように構成された本実施の形態にかかる有機ＥＬ素子においては、保護層１５は、その膜厚が有機電界発光層１９の膜厚よりも薄い膜厚とされている。このため、保護層１５の開口部での段差に起因した有機電界発光層１９の切断が防止される。その結果、有機電界発光層１９の切断部より下部電極１３が露出することが防止され、上部電極２１と下部電極１３とが上記切断部を介して短絡することが良好に防止される。

また、以上のように構成された本実施の形態にかかる有機ＥＬ素子においては、保護層１５は、その膜厚が上部電極（カソード電極）２１の膜厚よりも薄い膜厚とされている。このため、保護層１５の開口部の段差に起因した上部電極（カソード電極）２１の断線が防止され、これらに起因した上部電極（カソード電極）２１の導通不良が効果的に防止されている。

以上のように構成された本実施の形態にかかる有機ＥＬ素子においては、保護層１５は、その膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍ程度であることが好ましい。そして、５ｎｍ〜１００ｎｍ程度であることがさらに好ましい。なお、有機電界発光層１９の切断や上部電極２１の断線の防止という観点においては、層間絶縁層１７の厚みは次の理由によりあまり問題とならない。すなわち、層間絶縁層１７の膜厚は保護層１５の開口部付近で厚みが小さくなっており、開口部付近の層間絶縁層１７の表面は比較的傾斜が緩やかであるため、かかる部分には有機電界発光層１９や上部電極２１が良好に被着されることとなり、層間絶縁層１７の厚みの大小はそれほど問題とはならない。

また、以上のように構成された本実施の形態にかかる有機ＥＬ素子においては、保護層１５の開口部の側部は、層間絶縁層１７の側部よりも外側にずれて位置しており、この部分に窪みが形成されている。この窪みにおける開口部の側部と層間絶縁層１７の側部との位置ずれ量は１μｍ以下とされている。このため、保護層１５の開口部近傍に形成される窪みに起因した有機電界発光層１９の切断および上部電極（カソード電極）２１の断線が防止され、これらに起因した導通不良が効果的に防止されている。また、上記位置ずれ量が１μｍ以下であると、保護層１５の開口部近傍の窪みに有機電界発光層１９や上部電極２１が充填され易くなり、窪みを起点とした有機電界発光層１９や上部電極２１の剥離を抑制できる。さらに、開口部近傍の層間絶縁層１７が上記窪みに充填された有機電界発光層１９や上部電極２１によって良好に下側に支持され、層間絶縁層１７の形状に歪みが生じることを防止できる。

したがって、本実施の形態にかかる有機ＥＬ素子においては、保護層１５により製造時のプロセスダメージによる品質の低下が防止されるとともに、保護層１５の段差や窪みに起因した有機電界発光層１９の切断および上部電極（カソード電極）２１の断線が防止されており、これらに起因した上部電極（カソード電極）２１の導通不良が防止された高品質な有機ＥＬ素子が実現されている。

なお、本発明においては、駆動方式は、パッシブマトリクス方式、アクティブマトリクス方式のいずれの方式を採用することが可能である。また、光の取り出し方式に関しても、本発明においてはトップエミッション方式、ボトムエミッション方式のいずれの方式を採用することが可能である。

つぎに、上述した本実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。

まず、基体部形成工程において、ガラス基板等の基体に有機ＥＬ素子を駆動するために用いるＴＦＴ等の駆動素子や配線等を形成し、これらを形成した基体上に平坦化絶縁層を形成し、図２に示すように基体部１１を形成する。

つぎに、図３に示すように基体部１１上に下部電極（アノード電極）１３としてたとえばアルミニウム（Ａｌ）膜を形成する。

続いて、図４に示すように下部電極（アノード電極）１３上に保護材料層１５ａとしてたとえばモリブデン（Ｍｏ）膜を形成する。ここで、保護材料層１５ａの膜厚は、上部電極（カソード電極）２１の膜厚よりも薄い膜厚とされ、また上部電極（カソード電極）２１の膜厚よりも薄い膜厚とされる。

それ故、保護材料層１５ａをエッチングする際に生じる保護材料層１５ａのサイドエッチングに起因して、後工程で形成される有機電界発光層１９が切断したり、上部電極（カソード電極）２１が断線したり、または上部電極（カソード電極）２１が導通不良となったりすることを効果的に防止することができる。なお、保護材料層１５ａの膜厚は、５ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることが好ましく、また５ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすることがより好ましい。

また、下部電極（アノード電極）１３と保護材料層１５ａとをアルミニウム（Ａｌ）とモリブデン（Ｍｏ）との組み合わせとすることにより、下部電極（アノード電極）１３と保護材料層１５ａとの密着性を良好にすることができ、保護材料層１５ａの剥離などに起因した不良の発生を防止することができる。また、このような組み合わせとすることにより、スパッタリング法により下部電極（アノード電極）１３を形成した後、チャンバを入れ替えるのみで直ぐにスパッタリング法により保護材料層１５ａを形成することができるため、下部電極（アノード電極）１３と保護材料層１５ａとを効率良く形成することができる。

つぎに、図５に示すように保護材料層１５ａ上に絶縁材料層１７ａを形成する。そして、保護材料層１５ａをストッパとして絶縁材料層１７ａをエッチングによりパターニングして、図６に示すように有機ＥＬ素子を形成する領域に画素領域となる開口部を形成するように層間絶縁層１７を形成する。すなわち、一般的なフォトリソグラフィ技術により絶縁層１７ａを部分的に除去して開口部を形成し、画素領域を得る。このとき層間絶縁層１７は開口部近傍で膜厚が小さくなるようにパターニングされる。このような形状に層間絶縁層１７を加工するためには、例えば、絶縁材料層１７ａの材料としてポジ型のレジスト材料（例えば、アクリル樹脂系のレジスト材料）を用いる。この場合、絶縁材料層１７ａに開口部を設ける際に絶縁材料層１７ａに光を照射すると、光が照射された部分の絶縁材料層１７ａが除去されることとなるが、光は絶縁材料層１７ａの下部（基体部１１側）まで届きにくいため、絶縁材料層１７ａの開口部は上部よりも下部の方が狭くなる。その結果、層間絶縁層１７は、その膜厚が開口部近傍で小さくなるようにパターニングされる。

ここで、アルミニウム（Ａｌ）やその合金等からなる下部電極（アノード電極）１３は、絶縁材料層１７ａを除去する際に使用する現像液（エッチング液）に対して耐性が弱く、該現像液に溶解する。しかしながら、本実施の形態においては、該現像液に対して耐性を有する保護材料層１５ａが下部電極（アノード電極）１３上に形成されている。

これにより、絶縁材料層１７ａの除去工程においても下部電極（アノード電極）１３が現像液にほとんど溶解することがなく、下部電極（アノード電極）１３の表面状態が荒れることがない。したがって、絶縁材料層１７ａの除去工程後においても、下部電極（アノード電極）１３の表面は、該下部電極（アノード電極）１３の形成時と同様の良好な平坦性を保持することができ、電極間のショートによる滅点の発生を防止することができる。

また、この保護材料層１５ａは次工程において除去するが、有機電界発光層１９を形成する直前まで該保護材料層１５ａが下部電極（アノード電極）１３上を覆っているため、製造プロセス中の下部電極（アノード電極）１３表面の酸化膜の形成を抑制することができ、下部電極（アノード電極）１３表面の酸化膜に起因した特性の劣化等を抑制することができる。

続いて、図７−１に示すように画素領域の下部、すなわち上記の開口部の下部の保護材料層１５ａを、層間絶縁層１７をマスクとして用いてウエットエッチングにより選択除去して下部電極（アノード電極）１３表面を露出させて開口部を形成することにより、保護層１５を形成する。ここで、保護材料層１５ａを選択的にエッチング除去するエッチャントとしては、選択比が１０よりも大であるエッチャントを用いることが好ましい。選択比が１０よりも大であるエッチャントを用いることにより、層間絶縁層１７および下部電極（アノード電極）１３の形状をほぼ変形させることなく、所望の部位の保護材料層１５ａのみを選択除去することができる。

そして、このエッチャントとしては選択比が２０〜３０程度のエッチャントを用いることがより好ましい。このようなエッチャントを用いることにより、さらに良好に所望の部位の保護材料層１５ａのみを選択除去することができる。ここで、モリブデン（Ｍｏ）からなる保護材料層１５ａを選択的にエッチング除去するエッチャントとしては、たとえば硝酸の含有比率が１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、酢酸の含有比率が２５ｗｔ％〜４５ｗｔ％、燐酸の含有比率が０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％である混酸を用いることができる。そして、このような混酸としては、たとえばＣＭＫ１２３（硝酸：酢酸：燐酸＝２６：３６：２である混酸）を用いることができる。

また、図７−２に示すように、保護材料層１５ａを選択除去することにより形成される保護層１５において、サイドエッチング幅Ｗ１は１μｍ以下となるようにする。このサイドエッチング幅Ｗ１は、保護材料層１５ａの膜厚やエッチャントを選択することにより制御することが可能である。例えば、上述のＣＭＫ１２３をエッチャントとして用いた場合、エッチング時間１０秒〜３０秒でシャワー方式、ディップ方式またはパドル方式でウエットエッチングを行なうことによりサイドエッチング幅Ｗ１を１μｍ以下とすることができる。サイドエッチング幅Ｗ１を１μｍ以下とすることにより、サイドエッチングにより生じる保護層１５の窪みに起因した有機電界発光層１９の切断および上部電極（カソード電極）２１の断線の発生を防止することができ、これらに起因した上部電極（カソード電極）２１の導通不良の発生を効果的に防止することができる。また、サイドエッチング幅Ｗ１が１μｍ以下であると、保護層１５の窪みに有機電界発光層１９や上部電極２１が充填され易くなり、窪みを起点とした有機電界発光層１９や上部電極２１の剥離を抑制できる。さらに、上記窪みに起因した層間絶縁層１７の形状に歪みが生じることを防止できる。

保護層１５の膜厚を、後に形成する有機電界発光層１９や上部電極２１の膜厚よりも厚くした場合、有機電界発光層１９や上部電極２１を形成する際にステップカバレッジが悪いと有機電界発光層１９や上部電極２１が保護層１５の開口部の側部で切断されやすくなる。また、保護層１５のサイドエッチング幅Ｗ２が、図７−３に示すように、図７−２の場合よりも大幅に大きいと、有機電界発光層１９がサイドエッチングによって生じる保護層１５の窪みを埋め込むことができず、該窪みの近傍においては有機電界発光層１９を支持する支持体が存在しなくなる。その結果、図７−４に示すように有機電界発光層が窪みにおいて有機電界発光層１９ａ、有機電界発光層１９ｂ、有機電界発光層１９ｃに切断され易くなる。

また、図７−５に示すように、有機電界発光層１９に切断が生じなくても、サイドエッチングによって生じた保護層１５の窪みに有機電界発光層が入り込まずに空隙ができてしまい、該空隙を起点として有機電界発光層１９に剥離が生じ易くなる。さらには、上記空隙によって層間絶縁層１７の上側に配される有機電界発光層１９と層間絶縁層１７の下側に配される保護層１５との応力バランスが崩れ、層間絶縁層１７の形状に歪みが生じるおそれがある。

しかしながら、本実施の形態においては、図７−２に示すように保護材料層１５ａを選択除去することで形成された保護層１５のサイドエッチング幅Ｗ１を１μｍ以下とすることにより、このような不良の発生を良好に防止することができる。

つぎに、図８に示すように露出した下部電極（アノード電極）１３上および層間絶縁層１７上に有機電界発光層１９を形成する。このとき、有機電界発光層１９の膜厚は、保護層１５の膜厚よりも厚い膜厚とする。有機電界発光層１９の膜厚を保護層１５の膜厚よりも厚くすることにより、有機電界発光層１９のステップカバレッジが悪くとも、保護層１５の開口部の側部における有機電界発光層１９の切断を効果的に防止できる上に、保護層１５の窪みを有機電界発光層１９により埋め込み、窪みに起因した有機電界発光層１９の剥離や層間絶縁層１７の形状の歪みを防止できる。

そして、図９に示すように有機電界発光層１９上に上部電極（カソード電極）２１を形成する。ここで、上部電極（カソード電極）２１の膜厚は、保護層１５の膜厚よりも厚い膜厚とする。上部電極（カソード電極）２１の膜厚を、保護層１５の膜厚よりも厚くすることにより、上部電極２１のステップカバレッジが悪くとも、保護層１５の開口部の側部における上部電極２１の切断を効果的に防止できる上に、有機電界発光層１９の膜厚が比較的薄い場合においてもこれを補って保護層１５の窪みを有機電界発光層１９により埋め込み、窪みに起因した上部電極２１の剥離や層間絶縁層１７の形状の歪みを防止できる。

以上により、製造時における電極のプロセスダメージによる有機ＥＬ素子の品質低下を防止するとともに、保護層を新たに設けたことによる電極の導通不良が良好に防止された図１に示した高品質な有機ＥＬ素子を作製することができる。

なお、上述の実施形態においては、上部電極２１をカソード電極として、下部電極１３をアノード電極としてそれぞれ用いるようにしたが、当然、上部電極２１をアノード電極として、下部電極１３をカソード電極としてそれぞれ用いても構わない。

（第２の実施の形態）
図１０は、本発明の第２の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。ここでは、第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子と異なる構成について主に説明し、その他の共通する構成に関する説明は原則的には省略する。

本実施形態においては、第１の実施形態とは異なり、層間絶縁層１７の開口部内に位置する保護材料層１５ａを完全に除去せずに、層間絶縁層１７の開口部内の保護材料層１５ａを一部残存させ、保護層１５に凹部１５ｂを形成している。その結果、層間絶縁層１７の開口部の内側領域における保護層１５の膜厚は、層間絶縁層１７の開口部の外側領域における保護層１５の膜厚よりも小さく設定されることとなる。

このような構成を採用することにより、下部電極１３上に保護層１５が一部残存するため、保護材料層１５ａをエッチングする際に下部電極１３が受けるダメージを第１の実施の形態よりも小さくすることができるという利点がある。

なお、凹部１５ｂの形成領域における保護層１５の膜厚が大きいと、有機ＥＬ素子がトップエミッション方式を採用する場合、下部電極１３側での光の反射率が低下する傾向にあることから、凹部１５ｂの形成領域における保護層１５の膜厚は１０ｎｍ以下に設定することが好ましい。

また、保護層１５の凹部１５ｂの深さｄが有機電界発光層１９の膜厚よりも小さく設定されているため、保護層１５の凹部１５ｂによる段差に起因した有機電界発光層１９の切断が防止される。

さらに、保護層１５の凹部１５ｂの深さｄが、上部電極２１の膜厚よりも小さく設定されているため、保護層１５の凹部１５ｂによる段差に起因した上部電極２１の断線が防止され、上部電極２１の導通不良が効果的に防止されている。

また、保護層１５の凹部１５ｂの側部は、絶縁層１７の側部よりも外側にずれて位置しており、且つ該位置ずれ幅が１μｍ以下であるため、サイドエッチングによって生じた空隙に起因した有機電界発光層１９に剥離が生じることが良好に防止される。

以上のように、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、ディスプレイ・パネル、屋外スクリーン、パソコンおよびテレビのスクリーン等のような高品質が要求されるカラー平面ディスプレイ素子に特に有用である。

本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 従来の有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 従来の有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 従来の有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。

符号の説明

１１ 基体部
１２ 有機電界発光素子部
１３ 下部電極（アノード電極）
１５ 保護層
１５ａ 保護材料層
１５ｂ 凹部
１７ 層間絶縁層
１７ａ 絶縁材料層
１９ 有機電界発光層
１９ａ 有機電界発光層
１９ｂ 有機電界発光層
１９ｃ 有機電界発光層
２１ 上部電極（カソード電極）
Ｗ１ サイドエッチング幅
Ｗ２ サイドエッチング幅

Claims (16)

1. 第１電極と、
   前記第１電極上に、前記第１電極を露出させる第１の開口部を有して形成された保護層と、
   前記保護層上に形成され、前記第１の開口部に対応する位置に形成された第２の開口部を有する絶縁層と、
   前記絶縁層上及び前記第１及び第２の開口部内より露出する前記第１電極上に連続的に形成され、発光層を含んで構成される有機層と、
   前記有機層上に形成された第２電極と、を備え、
   前記保護層の膜厚が、前記有機層の膜厚よりも薄いとともに、前記保護層の前記第１の開口部の側部は前記絶縁層の前記第２の開口部の側部よりも外側に位置しており、前記有機層が断面視して前記保護層の前記第１の開口部の内側に充填されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 前記保護層の膜厚が、前記第２電極の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
3. 前記絶縁層の膜厚が、前記絶縁層の前記第１の開口部に向かって小さくなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
4. 前記保護層の前記第１の開口部の側部は、前記絶縁層の前記第２の開口部の側部よりも外側にずれて位置しており、且つ該位置ずれ幅が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
5. 第１電極と、
   前記第１電極上に形成された保護層と、
   前記保護層上に、前記保護層が露出するように形成された開口部を有する絶縁層と、
   前記絶縁層上及び前記絶縁層の前記開口部内より露出する前記保護層上に連続的に形成され、発光層を含んで構成される有機層と、
   前記有機層上に形成された第２電極と、を備え、
   前記保護層は、前記絶縁層の開口部に対応する位置に形成される凹部を有し、該凹部の深さが前記有機層の膜厚よりも小さいとともに、前記保護層の前記凹部の側部は前記絶縁層の前記開口部の側部よりも外側に位置しており、前記有機層が断面視して前記保護層の前記凹部の内側に充填されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
6. 前記保護層の前記凹部の深さが、前記第２電極の膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
7. 前記保護層の前記凹部の側部は、前記絶縁層の開口部の側部よりも外側にずれて位置しており、且つ該位置ずれ幅が１μｍ以下であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
8. 前記絶縁層の膜厚は、前記絶縁層の前記開口部に向かって小さくなることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
9. 前記第１電極が、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金からなり、且つ前記保護層がモリブデンからなることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
10. 第１電極と、保護層を構成する保護材料層と、絶縁層を構成する絶縁材料層とが積層された基板を準備する工程と、
    前記絶縁材料層を部分的にエッチングして第１貫通孔を有する絶縁層を形成し、該第１貫通孔より保護材料層を露出させる工程と、
    前記絶縁層をマスクとして前記第１貫通孔より露出する前記保護材料層をエッチングにより除去して、前記絶縁層の前記第１貫通孔よりも外側にエッチングされた第２貫通孔を有する保護層を形成するとともに、前記第２貫通孔より第１電極を露出させる工程と、
    前記絶縁層上及び前記開口部より露出した前記第１電極上に、発光層を含む有機層を前記保護層の膜厚よりも厚く、且つ前記第２貫通孔の内側に充填して形成する工程と、
    前記有機層上に第２電極を形成する工程と、
    を含んで構成される有機ＥＬ素子の製造方法。
11. 前記第２電極は、前記保護層の膜厚よりも厚く形成されることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
12. 第１電極と、保護材料層と、絶縁材料層とが順次積層された基板を準備する工程と、
    前記絶縁材料層を部分的にエッチングして開口部を有する絶縁層を形成し、該開口部より保護材料層を露出させる工程と、
    前記開口部より露出する前記保護材料層をエッチングにより途中まで除去し、前記保護材料層に、内壁面が前記絶縁層の前記開口部の側部よりも外側に位置する凹部を設けて保護層を形成する工程と、
    前記絶縁層上及び前記開口部内の前記保護層の凹部内に、発光層を含む有機層を前記凹部の深さよりも厚く形成し、前記保護層の凹部内に充填する工程と、
    前記有機層上に第２電極を形成する工程と、
    を含んで構成される有機ＥＬ素子の製造方法。
13. 前記第２電極は、前記保護層の前記凹部の深さよりも厚く形成されることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
14. 前記保護材料層をエッチングする際に、前記保護材料層に対する選択比が１０よりも大であるエッチャントを用いてウエットエッチングを行うことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
15. 前記エッチャントとして、硝酸の含有比率が１５ｗｔ％〜３５ｗｔ％、酢酸の含有比率が２５ｗｔ％〜４５ｗｔ％、燐酸の含有比率が０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％である混酸を用いる
    ことを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
16. 前記保護材料層のエッチング後に形成される前記保護層のサイドエッチング幅を１μｍ以下とすることを特徴とする請求項１０乃至請求項１５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
    

Images