JP4977561B2

JP4977561B2 - 表示装置

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Publication number: JP4977561B2
Application number: JP2007229895A
Authority: JP
Inventors: 政博田中; 利幸松浦
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-09-05
Also published as: JP2009064612A; US20090058283A1

Description

本発明は表示装置に係り、特に高画質を保ちつつ低コスト化が可能な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有機ＥＬ層の面積を多く取ることが出来るのでディスプレイの明るさを大きくすることが出来るという利点がある。

有機ＥＬ表示装置では画素電極（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ことによって画像を形成する。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。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置では、このＴＦＴ等の上にも有機ＥＬ層を形成することが出来るので発光面積を大きくすることが出来る。

トップエミッション型有機ＥＬ表示装置は上部電極側に光を放射するので、下部電極は光の反射率が高いＡｌ、Ａｇ等の金属を使用する必要がある。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置では、下部電極を陽極として使用する場合がある。この場合、Ａｌ等の金属は仕事関数が小さいために、陽極として用いるのは不適である。

「特許文献１」には、下部電極の上にＩＴＯあるいはＩＺＯ等の透明導電膜をコートすることによって下部電極を陽極として機能させることが記載されている。「特許文献１」には、また、金属である下部電極の上に透明導電膜を比較的厚く形成し、その後研磨することによって透明導電膜の表面を平坦にし、かつ、透明導電膜の厚さを所定の値以下にすることが記載されている。

特開２００７−３５４３２号公報

上記のようにトップエミッション型有機ＥＬ表示装置用の陽極では反射層の上にＩＴＯあるいはＩＺＯのような透明導電膜を形成している。この場合、光の干渉効果により発光色が微妙に変化するので、光学設計は必須である。３原色に共通な厚みの透明導電膜を使おうとすると、透明導電膜は薄いほど光学設計の自由度が高く、より原色に近い発光色を得ることが出来る。

しかし、ＩＴＯやＩＺＯを薄くするとピンホールが出来やすく、透明導電膜の加工時に下地の反射層を痛めやすいという問題があった。「特許文献１」に記載の技術では、ＩＴＯを比較的厚く被着し、その後、このＩＴＯを研磨
して所望の厚さに形成することが記載されている。「特許文献１」に記載の技術では、ＩＴＯを被着したあと、各画素毎にＩＴＯをフォトリソグラフィによってパターニングする必要があり、コストが嵩む。また、ＩＴＯをパターニングすることによるエッチング残渣等が生じやすい。さらに、ＩＴＯを最短発光波長λの１／４以下にまで研磨する必要があるが、この研磨工程のコスト、研磨工程による工程不良等も問題になる。

本発明の他の課題は、下部電極にＡｌを使用する場合の、Ａｌと透明電極のコンタクトの問題である。Ａｌの表面は酸化しやすく、酸化アルミは高抵抗であるために、Ａｌと透明導電膜の接触抵抗が問題になる。

本発明の課題は以上のような問題を解決し、優れた色純度を保ちつつ、製造歩留りよく、かつ、ＩＴＯ等の加工工程の増加を抑制したトップエミッション型有機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ために、下部電極上の透明導電膜の抵抗率を特定することによって、透明導電膜の加工を行わなくとも、該透明導電膜の必要な機能を維持できる構成を与えるものである。すなわち、透明導電膜は、スパッタリング時の酸素濃度を高くすると抵抗率が高くなる。しかし、仕事関数が大きくなるので、ホール注入特性は維持される。そして、透明導電膜に対し、膜厚方向には電流を流すに十分小さな抵抗とし、膜の横方向には抵抗が高く、ほとんど電流が流れないような、抵抗率と膜厚を選定する。こうすることによって、ＩＴＯを加工しなくとも、他の副作用の発生を防止しつつ、陽極のホール注入特性を維持することが出来る。

本発明の他の課題は、Ａｌと透明導電膜のコンタクトの問題である。Ａｌと透明導電膜の接触抵抗を低減するには、Ａｌ表面の酸化膜を除去すればよい。塩化亜鉛浴にＡｌを浸すと表面酸化膜が溶け、亜鉛が若干析出する。亜鉛は酸化しても半導体なので、導電性は確保される。この亜鉛（Ｚｎ）、又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）による表面被覆の上にＩＴＯあるいはＩＺＯを形成することによって下部電極と透明導電膜の電気的接触を確保することが出来る。

具体的な構成は下記のとおりである。

（１）下部電極、有機ＥＬ層、上部電極を有する画素がマトリクス状に形成されて表示部を形成し、前記表示部の外側に端子が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記下部電極と前記有機ＥＬ層の間には透明導電膜が形成され、前記透明導電膜は、第１の前記下部電極と第２の前記下部電極の間にも連続して形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

（２）前記透明導電膜は膜厚が５〜２０ｎｍであって、抵抗率が１〜１０^５Ω・ｃｍであることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（３）前記透明導電膜は膜厚が１０〜２０ｎｍであって、抵抗率が１〜１０^５Ω・ｃｍであることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（４）前記透明導電膜は第１の前記端子と第２の前記端子の間にも連続膜として形成されていることを特徴とする（２）に記載の表示装置。

（５）前記透明導電膜はＩＴＯであることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（６）前記透明導電膜はＩＺＯであることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（７）前記画素電極はＡｌ−Ｚｎ合金で形成されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（８）前記画素電極はＡｌ−Ｎｉ合金で形成されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（９）前記画素電極はＡｌ−Ｓｉ合金で形成されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（１０）下部電極、有機ＥＬ層、上部電極を有する画素がマトリクス状に形成されて表示部を形成し、前記表示部の外側に端子が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記下部電極と前記有機ＥＬ層の間には透明導電膜が形成され、第１の前記下部電極と第２の前記下部電極の間にはバンクが形成され、前記透明導電膜は、前記バンクの上にも連続して形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

（１１）前記バンクの上には、前記有機ＥＬ層が連続して形成されていることを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（１２）下部電極、有機ＥＬ層、上部電極を有する画素がマトリクス状に形成されて表示部を形成し、前記表示部の外側に端子が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記下部電極と前記有機ＥＬ層の間には透明導電膜が形成され、前記透明導電膜と前記下部電極の間にはＺｎまたはＺｎＯからなる薄膜が形成され、前記透明導電膜は、第１の前記下部電極と第２の前記下部電極の間にも連続して形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

（１３）前記透明導電膜はＩＺＯであることを特徴とする（１２）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（１４）前記画素電極はＡｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｎｄ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金のいずれかで形成されていることを特徴とする（１２）に記載の有機ＥＬ表示装置。

本発明により、下部電極上の透明導電膜のパターニングを不用とすることが出来るので、工数削減によって製造コストを低下させることが出来る。また、本発明により、下部電極上の透明導電膜のパターニングを不用とすることが出来るので、透明導電膜のパターニングに伴う下部電極の損傷を防止できるので、製造歩留りの低下を防止することが出来る。さらに本発明によれば、下部電極上の透明導電膜を薄く形成することができるために、有機ＥＬ層から発光する光の色純度の低下を抑えることが出来る。

本発明の他の面によれば、下部電極の表面にＺｎまたはＺｎＯｎよる表面被覆を形成するので、下部電極と透明導電膜のコンタクト抵抗を小さくすることが出来、有機ＥＬ層を発光させるための印加電圧の上昇を抑えることが出来る。

有機ＥＬ表示装置では、下部電極である画素電極と有機ＥＬ層を上部電極から構成される画素がマトリクス状に形成されて表示領域を形成している。各画素は各々、赤発光、または緑発光、または青発光を分担している。そして、各画素への電圧の印加あるいは電流の供給は複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって制御される。表示領域の外側には、画素に電力、あるいは信号を外部から供給するための端子部が形成されている。以下、実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。

図１は本発明によるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の断面図である。図１において、ガラス基板１上にガラスからの不純物をブロックするための下地膜２が形成されている。この下地膜２はＳｉＮ膜等が一層形成されている場合もあるが、ＳｉＮ膜とＳｉＯ_２膜の２層構造となっている場合もある。下地膜２の上にはＴＦＴを構成するための半導体層３が形成され、半導体層３を覆ってゲート絶縁膜４が形成されている。本実施例では、半導体層３はａ−Ｓｉ膜をレーザーアニールによってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換している。ゲート絶縁４の上にはゲート配線５の一部であるゲート電極５が形成されている。図１のＴＦＴはトップゲート型のＴＦＴである。

ゲート電極５を覆って層間絶縁膜６が形成され、層間絶縁膜６の上にはソース／ドレイン配線（ＳＤ配線１０）が形成されている。ＳＤ配線１０を覆ってＴＦＴ全体を保護するためのパッシベーション膜１１が形成されている。パッシベーション膜１１の上には樹脂による平坦化膜１２が形成されている。平坦化膜１２は２μｍ程度と厚く形成される。ＴＦＴ等が形成された面は凹凸となっている。トップエミッション型有機ＥＬ表示装置ではＴＦＴ等の上にも有機ＥＬ層を形成するが、有機ＥＬ層は平坦な膜の上に形成する必要がある。樹脂を厚く形成することにより、有機ＥＬ層が形成される面を平坦にしている。

平坦化膜１２の上には下部電極１３が形成される。下部電極１３にはＩＴＯとのコンタクト抵抗が低いＡｌ−Ｚｎ合金を用いる。Ａｌ−Ｚｎ合金をスパッタリングによって厚さ１２０ｎｍに被着し、ホトレジストを用いてパターンを形成し、燐酸、酢酸、硝酸を用いてエッチングして下部電極１３を形成する。

その後、感光性アクリルで画素周辺を覆うパターンを形成する。この目的は、下部電極１３の端部の段差を蒸着膜である有機ＥＬ層が被覆しきれずに、下部電極１３と上部電極１９が短絡することを防止するためである。以下この部分をバンク８と呼ぶ。

バンク８を形成した後、バンク８を含む全面に、スパッタリングによって厚さ２０ｎｍのＩＴＯ薄膜を形成した。ＩＴＯは基板全面に形成されるが、後に説明するように、問題は生じない。その後有機ＥＬ層をマスク蒸着によって形成する。有機ＥＬ層は通常は複数の層から形成される。その後、透明上部電極１９であるＩＺＯを被着する。上部電極１９は透明であればよく、ＩＴＯであってもよい。上部透明電極１９の抵抗は小さいほどよいが、膜厚、あるいは抵抗率の制約から抵抗を十分に小さく出来ない場合がある。このために、有機ＥＬ層からの光の取り出しの妨げにならない、バンク８上に補助電極２０を形成する。

図２は図１の下部電極１３付近を取り出した拡大模式図である。図１と図２とではコンタクトホール１８に対する下部電極１３の位置が逆になっている。図２においては、ガラス基板１上にＳＤ配線１０が形成された形となっているが、これは図を単純にするためであり、実際には、ＳＤ配線１０の下には、層間絶縁膜６、ゲート絶縁膜４、下地膜２等が存在している。

図２において、ＳＤ配線１０を覆ってパッシベーション膜１１、平坦化膜１２が形成されている。平坦化膜１２の上には下部電極１３が形成されている。下部電極１３はホトリソグラフィによってパターニングされている。下部電極１３は平坦化膜１２およびパッシベーション膜１１に形成されたコンタクトホール１８を介してＳＤ電極と導通している。下部電極１３の上には透明導電膜１４であるＩＴＯが２０ｎｍ程度の厚さに薄くスパッタリングによって被着されている。

Ａｌ合金と透明導電膜１４であるＩＴＯまたはＩＺＯとのコンタクト抵抗を小さくする方法として、Ａｌ合金の表面が酸化されても導電性を維持するようなものを用いるか、あるいは、Ａｌ合金の表面を逆スパッタリングすることによって、自然酸化膜を除去し、その後、ＩＴＯあるいはＩＺＯをスパッタリングする手段をとることが出来る。また、下部電極１３としてＡｇを用いる場合は、Ａｇをパターニングした直後にＩＴＯまたはＩＺＯをスパッタリングする。

ＩＴＯのスパッタリング条件としては、放電ガスはＡｒであって、体積比２％の酸素を導入する、このようなスパタリングによって形成されるＩＴＯの抵抗率は５〜２００Ω・ｃｍである。抵抗率のバラつきはかなり大きいが、有機ＥＬ層の抵抗はこの値よりもはるかに大きいので、このバラつきが特性に影響を与えることは無い。一方、ＩＴＯの横方向の抵抗は極めて大きい。したがって、ＩＴＯは基板全面に被着されても、問題は生じない。

ＩＴＯ膜の上には有機ＥＬ層を蒸着によって形成し、その上に上部電極１９をＩＺＯによって形成する。有機ＥＬ層からの光の取り出しを妨げないバンク８上に補助電極２０が形成される。補助電極２０は上部電極１９の導通を補助する役割とコンタクトホール部１８からの導波光の放出を防止する役割をもっている。

なお、図２において、下部電極１３と下部電極１３が分離している部分にバンク８が形成され、このバンク８上にも有機ＥＬ層が形成され、その一部は隣りの有機ＥＬ層とオーバーラップしている。このように、有機ＥＬ層をオーバーラップさせることによって、下部電極１３と上部電極１９のショートの危険をさらに防止することが出来る。この有機ＥＬ層のオーバーラップ部には下部電極１３は存在していないので、この部分が発光することは無い。

図２において、下部電極１３を覆う透明導電膜１４であるＩＴＯは基板全面に形成し、画素上にも画素間にも、また、端子上にも端子間にも、さらには封止部など、基板表面のあらゆる場所に被着されているが、特性上問題にはならない。

図３は端子部の断面図である。図３において、端子配線５０はＳＤ配線１０あるいはゲート配線５を基板端部に引き出したものである。端子部に流れる電流が多い場合は抵抗の小さいＳＤ配線１０が端子配線５０として使用される。端子配線５０を覆ってパッシベーション膜１１、平坦化膜１２が被着され、これらの膜に開口を設ける。その後、端子配線５０を大気から保護するためにＩＴＯを薄く被着する。このＩＴＯの被着は画素部における下部電極１３上の透明導電膜１４と同時に行う。

端子部および端子部間にＩＴＯ膜が被着されているが、ＩＴＯ膜の厚さが５〜２０ｎｍであり、抵抗率が１〜１０^５Ω・ｃｍの範囲であれば、端子部における抵抗が高すぎたり、あるいは、端子部間の抵抗が小さくなって絶縁が保てないというような現象は生じない。この理由から本実施例では薄いＩＴＯを基板全面に被着している。なお、ＩＴＯの膜厚は１０〜２０ｎｍであることがより好ましい。この範囲であれば、ＩＴＯが膜としてより安定に存在出来るからである。

一方、端子と端子の間をマスクで覆ってスパッタリングすることで端子間にＩＴＯ膜が付かないようにすることも出来る。この場合、ＩＴＯ膜の抵抗率のマージンはさらに広くなって、０．１〜５×１０^６Ω・ｃｍの範囲であればよい。すなわち、ＩＴＯの抵抗率がこの範囲であれば、ＩＴＯの抵抗が大きすぎて発光電圧が上昇したり、抵抗が低すぎて隣りの画素が発光したりすることも無い。

図２に戻り、薄く被着したＩＴＯの上に、有機ＥＬ層としてホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層をマスク蒸着によって形成する。その後上部電極１９をＩＺＯによって形成し、補助配線２０をコンタクトホール部１８をカバーするように形成した。各膜は次のようにして形成する。すなわち、下部電極１３となるＡｌ−Ｚｎ合金は１２０ｎｍ、その上のＩＴＯは２０ｎｍ、そして、ホール輸送層１２０ｎｍを各色共通で形成する。その後、青色部分１７は発光層を４０ｎｍ、緑色部分１６はホール輸送層を６０ｎｍと発光層を４０ｎｍ、赤色部分１５はホール輸送層を１３０ｎｍ、発光層３０ｎｍをそれぞれ形成する。したがって、ホール輸送層の厚さは青色部分１７では１２０ｎｍ、緑色部分１６は１８０ｎｍ、赤色部分１５では２５０ｎｍとなる。その上に各色共通で電子輸送層を１０ｎｍ、電子注入層を６０ｎｍ、上部電極１９であるＩＺＯを３０ｎｍ被着した。

各色毎に別々に形成したホール輸送層と発光層は、下部電極１３と下部電極１３の分離部に形成されたバンク８上で、オーバーラップして形成されている。そうすると、バンク８上の凹凸によって透明導電膜１４であるＩＴＯと上部電極１９がショートする危険は防止することが出来る。もっとも、前述のように、下部電極１３の存在しない場所で透明導電膜１４であるＩＴＯと上部電極１９がショートしても、ＩＴＯの横方向の抵抗が大きいために、特性上は問題となることは無い。

有機ＥＬ層は複数の層から成っているが、構成は次のとおりである。電子輸送層としては、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。

電子注入層は電子輸送層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。

ホール輸送層は、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。

上部電極１９は光を取り出すための透明な導電膜であればよく、本実施例ではＩＺＯとしたがＩＴＯであっても構わない。また、本実施例では上部電極１９はカソードであるからＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属を薄く形成しても良い。この場合は、金属を光が透過する程度に薄く被着する必要があるので、上部電極１９の抵抗を下げるための補助電極２０が必要である。

図４は本発明の第２の実施例の断面図である。本実施例と実施例１との違いは、下部電極１３間にバンク８が形成されていいない点である。バンク８を形成することは、感光性のアクリル樹脂をフォトリソグラフィによってパターニングする必要があるので、工程数が増加する。また、アクリル樹脂のエッチング残渣が下部電極１３上に残り、これが、有機ＥＬ層の発光特性に悪影響を与える。

本実施例はこのような問題を除去するために、バンク８を必要としない構成であるが、このような構成であっても、下部電極１３上の透明導電膜１４に対してパターニングを行わない、本発明の構成を適用することが出来る。図４において、平坦化膜１２の形成までは、図１に示す実施例１と同様である。

平坦化膜１２の上には下部電極１３が形成される。下部電極１３は反射率が高く、かつ、ＩＴＯとの接触抵抗が小さいＡｌ−Ｎｉ合金が使用される。下部電極１３はコンタクトホール１８を介してＳＤ配線１０と接続する。ＳＤ配線１０から下部電極１３にデータ信号が供給され、データ信号に応じた電圧が有機ＥＬ層に印加されることによって画像が形成される。下部電極１３の上には、有機ＥＬ層とコンタクトするための透明導電膜１４であるＩＴＯが被着される。そして、透明導電膜１４の上には複数層からなる有機ＥＬ層が形成される。図４における有機ＥＬ層は赤色有機ＥＬ層１５である。有機ＥＬ層の上にはＩＺＯからなる上部電極１９が形成される。

図４の構造は下部電極１３がアノードで上部電極１９がカソードとなるトップカソード構造である。下部電極１３はホールを注入する必要があるので仕事関数の比較的小さいＡｌ合金のような金属は不適であるので、Ａｌ−Ｎｉによる下部電極１３の上にＩＴＯ層を被着して仕事関数を上げることによってアノードとしている。

以上説明したように、本発明ではバンク８は形成されていない。バンク８を形成しない場合の問題点は図４におけるＥ部およびＨ部である。従来構造のままバンク８を形成しない場合のＥ部の問題点を図５に示す。図５において、平坦化膜１２の上に下部電極１３が形成されている。下部電極１３は当該画素部分のみに形成されるのでホトリソグラフィによって、パターニングされ、エッジ部が形成されている。

下部電極１３の上に有機ＥＬ層が蒸着される。蒸着層は総厚でも１００ｎｍから３００ｎｍと薄いため、下部電極１３の端部において図５に示すような段切れを生じやすい。有機ＥＬ層層の上に上部電極１９が形成される。図５に示すように、下部電極１３の端部において、有機ＥＬ層が段切れを生じていると、この段切れ部において上部電極１９と下部電極１３がショートしてしまう。そうすると有機ＥＬ層には電圧が印加されないことになり、有機ＥＬ層は発光しない。したがって、この画素は欠陥になる。

バンク８を形成しない場合の他の問題点は、図４のＨ部である。従来構造のまま、バンク８を形成しない場合の他の問題点を図６に示す。図６はコンタクトホール部１８の拡大図である。図６において、ＳＤ配線１０の上にパッシベーション膜１１が形成され、その上に平坦化膜１２が形成されている。平坦化膜１２に上には下部電極１３が形成されている。下部電極１３はＳＤ配線１０と接続する必要があるので、パッシベーション膜１１および平坦化膜１２にコンタクトホール１８を形成し下部電極１３とＳＤ配線１０の導通をとっている。

下部電極１３上に赤色有機ＥＬ層１５が形成され、その上に上部電極１９が形成される。ここで問題となるのは、平坦化膜１２とパッシベーション膜１１に形成されたコンタクトホール１８は２μｍ以上と非常に深いのに対して、有機ＥＬ層の厚さは総厚でも１００ｎｍから３００ｎｍ程度と薄いことである。したがって、図６に示すように、コンタクトホール部１８において、有機ＥＬ層が段切れを起こしやすい。そうすると図６に示すように、下部電極１３と上部電極１９がコンタクトホール部１８においてショートするという現象を生ずる。コンタクトホール部１８でショートするとその画素は欠陥となる。

図４に示すＥ部における問題点に対しては、本実施例では図４に示すように、Ａｌ−Ｎｉ合金である下部電極１３の上にＩＴＯを形成している。そして、Ａｌ−Ｎｉ合金にテーパエッチングをほどこすことによって、有機ＥＬ層の端部での段切れを防止している。また、図４のＨ部における問題点に対しては、本実施例では、有機ＥＬ層を単色１層だけでなく、２層あるいは３層をコンタクトホール部１８に被着して有機ＥＬ層の厚さを大きくすることによって段切れを防止している。

図７は図１の下部電極１３付近を取り出した断面模式図である。図４と図７とではコンタクトホール１８に対する下部電極１３の位置が逆になっている。図７においては、ガラス基板１上にＳＤ電極が形成された形となっているが、これは図を単純にするためであり、実際には、ＳＤ電極の下には、層間絶縁膜６、ゲート絶縁膜４、下地膜２等が存在している。

図７において、ＳＤ配線１０を覆ってパッシベーション膜１１、平坦化膜１２が形成されている。平坦化膜１２の上には下部電極１３が形成されている。下部電極１３はホトリソグラフィによってパターニングされている。下部電極１３は平坦化膜１２およびパッシベーション膜１１に形成されたコンタクトホール１８を介してＳＤ電極と導通している。下部電極１３の上には透明導電膜１４であるＩＴＯが２０ｎｍ程度の厚さに薄くスパッタリングによって被着されている。本実施例はトップカソードであるので、ＩＴＯを下部電極１３として使用すれば、金属であるＡｌ−Ｎｉは不要であるが、下部電極１３の端部をテーパ形状とするために、あえて金属の下部電極１３を用いている。

つまり、ＩＴＯでもテーパエッチングを行うことは出来る。しかしながら、ＩＴＯ等の金属酸化物による透明導電膜１４は硬く脆いために、テーパを形成するとそのテーパ部が破壊してしまい、結局、シャープなエッジとなってしまう。本実施例では粘りのあるＡｌ合金を下部電極１３に使用することによってテーパエッジを安定して形成することが出来る。そして、下部電極１３の上にＩＴＯを薄く形成することによってアノードとしての役割を持たせている。

ＩＴＯ膜の上には赤色有機ＥＬ層１５を蒸着によって形成し、その上に上部電極１９をＩＺＯによって形成する。コンタクトホール１８に対応する上部電極１９の上には補助電極２０が形成されている。補助電極２０は上部電極１９の導通を補助する役割とコンタクトホール部１８からの導波光の放出を防止する役割をもっている。

下部電極１３にはＡｌ−Ｎｉを使用しているが、これはＡｉ−Ｎｉの反射率が高いことのほかにＩＴＯとのコンタクト抵抗が低いという理由からである。下部電極１３は次のようにして形成される。すなわち、スパッタリングによって厚さ１２０ｎｍのＡｌ−Ｎｉを形成し、ホトレジストを用いてパタンを形成し、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いてエッチングする。

下部電極１３の端部の段差を蒸着膜である有機ＥＬ層が被覆しきれずに、下部電極１３と上部電極１９とがショートしてしまうことを防止するために、下部電極１３の端部のテーパ角θを４０度以下に保った。一般には、ジャストエッチの状態では端部にはテーパがついている。そのテーパを保つためには、エッチング後のリンスをすばやく行う必要がある。大量の水をシャワー状に吹き付けることにより、エッチング液をすばやく除去してテーパ角を保持した。

その上にスパッタリングによって厚さ２０ｎｍのＩＴＯの薄膜を形成した。放電ガスはＡｒに対し体積比で２．５％の酸素を導入し、抵抗率が１０〜３００Ω・ｃｍのＩＴＯ膜に調整した。抵抗値のばらつきはかなり大きいが、有機ＥＬ層の抵抗はこれよりはるかに大きいので、この範囲であれば問題にならない。

ＩＴＯは実施例１と同様、基板上の全て面に蒸着することが出来る。端子部および端子部間にＩＴＯ膜が被着されても、ＩＴＯ膜の厚さが５〜２０ｎｍであり、抵抗率が１〜１０^５Ω・ｃｍの範囲であれば、端子部における抵抗が高すぎたり、あるいは、端子部間の抵抗が小さくなって絶縁が保てないというような現象は生じない。さらに、端子間をマスクしてスパッタリングすることによってＩＴＯ膜の抵抗率を０．１〜１０^６Ω・ｃｍの範囲に広げることが出来ることも実施例１と同様である。なお、ＩＴＯの膜厚は、より好ましくは１０〜２０ｎｍである。この範囲ではＩＴＯが膜としてより安定に存在することが出来る。

図７において、薄く被着したＩＴＯの上に、有機ＥＬ層としてホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層をマスク蒸着によって形成する。その後上部電極１９をＩＺＯによって形成し、補助配線２０をコンタクトホール部１８をカバーするように形成した。各膜は次のようにして形成する。すなわち、下部電極１３となるＡｌ−Ｎｉ層は１２０ｎｍ、その上のＩＴＯは２０ｎｍ、ホール輸送層１２０ｎｍを各色共通で形成する。その後、青色部分１７は発光層を４０ｎｍ、緑色部分１６はホール輸送層を６０ｎｍと発光層を４０ｎｍ、赤色部分１５はホール輸送層を１３０ｎｍ、発光層３０ｎｍをそれぞれ形成する。したがって、ホール輸送層の厚さは青色部分１７では１２０ｎｍ、緑色部分１６は１８０ｎｍ、赤色部分１５では２５０ｎｍとなる。その上に各色共通で電子輸送層を１０ｎｍ、電子注入層を６０ｎｍ、上部電極１９であるＩＺＯを３０ｎｍ被着した。

各色毎に別々に形成したホール輸送層と発光層を各色の境界部分で重なりあうように形成し、この有機ＥＬ層の重なり部２１にコンタクトホール１８を設ける。そうすると、コンタクトホール部１８における有機ＥＬ層が厚くなり、段切れが防止されて上部電極１９と下部電極１３の短絡を防ぐことが出来る。赤色有機ＥＬ層１５、緑色有機ＥＬ層１６、青色有機ＥＬ層１７の有機ＥＬ層を重ねる場合は、中間に青色有機ＥＬ層１７をおくと電流が流れにくくなるので、消費電力の増加を防止することが出来る。

有機ＥＬ層を重ねた場合の断面模式図を図８に、平面図を図９に示す。図８はコンタクトホール部１８において、有機ＥＬ層が重なっていることを示している。図８において、有機ＥＬ層が青色だけの場合は厚さが１００ｎｍ程度であり、コンタクトホール１８において容易に段切れを起こすが、３色の有機ＥＬ層が重なると総厚は６００ｎｍ程度になり、段切れを生じない。ちなみに、各色の有機ＥＬ層の厚さは青色が１００ｎｍ程度、緑色が２００ｎｍ程度、赤色が３００ｎｍ程度である。このように、３色の有機ＥＬ層を重ね合わせたことにより、有機ＥＬ層の抵抗が大きくなって、コンタクトホール１８における電流が流れにくくなり、消費電力の増加を抑えることが出来る。なお、有機ＥＬ層は場所によっては３色を重ねることが出来るが、場所によっては２色のみの重なりとなる。この場合でも、１色のみの場合に比較してコンタクトホール１８における段切れの危険ははるかに小さくなる。

図７にもどり、コンタクトホール部１８は有機ＥＬ層を重ねても平坦にできるわけではない。コンタクトホール部１８は平坦ではないために、発光層からの導波光が出射する。有機ＥＬ層からの発光のうち、上部電極１９に向かう光は画像の形成に寄与する。しかし、上部電極１９と平行方向に向かう光は画像形成に寄与しない。上部電極１９と平行方向に向かう光を導波光と称するが、この導波光がコンタクトホール１８において、屈折あるいは反射して視認されることになる。導波光は強度が強く、波長も異なるので、画質を劣化させる。この導波光を外部に出さないようにするために、コンタクトホール部１８に補助配線２０を設置している。

図９は下部電極１３、有機ＥＬ層等の配置を示す平面図である。図９において、下部電極１３および有機ＥＬ層はモザイク状に配置されている。有機ＥＬ層は下部電極１３よりも大きく形成され、コンタクトホール１８が存在する部分では複数の色の有機ＥＬ層が重なっている。コンタクトホール１８３の部分では３色の有機ＥＬ層が重なっており、コンタクトホール１８２の部分では２色の有機ＥＬ層が重なっている。コンタクトホール１８は金属で形成される補助配線２０によって覆われている。

本実施例は図９のようなモザイク状の配置のみでなく、図１０に示すように、ストライプ状の画素配置の場合にも適用することが出来る。図１０において、コンタクトホール部１８は有機ＥＬ層の重畳部２１によって覆われている。そして、有機ＥＬ層の重畳部２１は補助電極２０によって覆われている。図１０は２色分の有機ＥＬ層がコンタクトホール部１８において重畳している場合である。この場合も、１色分の有機ＥＬ層に比べて、下部電極１３と上部電極１９がショートする確率は、はるかに小さくなる。

以上のように、本実施例では、バンク８を形成せずに、有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。そして、下部電極１３上の透明導電膜１４はパターニングをする必要がなく、薄く形成することが出来るので、優れた色純度を維持しつつ、製造歩留まりの向上、製造コストの低下を実現することが出来る。

図１１は本発明の第３の実施例の画素部の断面図である。本実施例も実施例２と同様バンク８を形成していない。本実施例が実施例２と異なるところは下部電極１３および、下部電極１３の表面被覆１３１である。図１１において、平坦化膜１２の形成までは実施例１あるいは実施例２と同様である。本実施例においては、バンク８を形成していなので、下部電極１３に端部に４０度以下のテーパを形成すること、コンタクトホール部１８において、有機ＥＬ層を複数オーバーラップして形成する点は実施例２と同様である。

本実施例においては、下部電極１３にＡｌ−Ｓｉ合金を用いている。Ａｌ−Ｎｉ合金は反射率が高いのに加え、ドライエッチング残渣が少ないからである。Ａｌ−Ｓｉ合金を１２０ｎｍ、スパッタリングによって被着し、ＢＣｌ_３と塩素ガスによってドライエッチングを行う。ドライエッチング条件は、１０^−２Ｐａの低圧力で放電させ、反応性イオンエッチングを行う。ホトレジストとＡ−Ｓｉのエッチングレートをほぼ同等とすることによってレジストのテーパ角をそのままＡｌ−Ｓｉに受け継ぐ方法で約４０度のテーパ角を形成した。

Ａｌ−Ｓｉ合金と透明導電膜１４のコンタクト抵抗を下げるためにＡｌ−Ｓｉの表面の改質を行う。すなわち、２〜５ｗｔ％のＺｎＣｌ_２の溶液シャワーで基板を約１０秒間処理し、純粋リンスすることで、Ａｌ−Ｓｉ表面に極薄い表面被覆１３１をＺｎまたはＺｎＯによって形成する。これによってコンタクト抵抗は低下し、かつ、安定化した。

その上に、透明導電膜１４として、スパッタリングによって厚さ２０ｎｍのＩＺＯ薄膜を形成した。放電ガスはＡｒに対し、体積比で２．５％の酸素を導入し、抵抗率が１０〜３００Ω・ｃｍのＩＺＯ膜に調整した。抵抗値のバラつきはかなり大きいが、有機ＥＬ層の抵抗はこれよりもはるかに大きいので、この範囲であれば問題にならない。

本実施例のＩＺＯは実施例１および実施例２のＩＴＯと同様、基板上の全て面に蒸着することが出来る。端子部および端子部間にＩＺＯ膜が被着されても、ＩＺＯ膜の厚さが５〜２０ｎｍであり、抵抗率が１〜１０^５Ω・ｃｍの範囲であれば、端子部における抵抗が高すぎたり、あるいは、端子部間の抵抗が小さくなって絶縁が保てないというような現象は生じない。さらに、端子間をマスクしてスパッタリングすることによってＩＺＯ膜の抵抗率を０．１〜１０^６Ω・ｃｍの範囲に広げることが出来ることも実施例１と同様である。この場合も、ＩＺＯの膜厚は１０〜２０ｎｍであることがより望ましい。この膜厚の範囲であれば、ＩＺＯ膜が膜としてより安定に存在できるからである。

この上に有機ＥＬ層のホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を形成し、その上に、上部電極１９としてＩＺＯを形成する。さらに補助配線をコンタクトホール１８を覆うように形成する。各層の構成は次のとおりである。すなわち、下部電極１３としてのＡｌ−Ｓｉ層を１２０ｎｍ、透明導電膜１４を２０ｎｍ、ホール輸送層を１２０ｎｍ、各層共通で形成する。

その後、青色部分は発光層４０ｎｍ、緑色部分はホール輸送層６０ｎｍと発光層４０ｎｍ、赤色部分はホール輸送層１３０ｎｍと発光層３０ｎｍとをそれぞれ形成する。その上に、各層共通で、電子輸送層を１０ｎｍ、電子注入層を６０ｎｍ、上部ＩＺＯカソードを３０ｎｍ形成した。

各色毎に別途形成したホール輸送層と発光層は各色の境界で重なり合うように形成し、コンタクトホール部１８で、有機ＥＬ層が重なり合うようにして、コンタクトホール部１８において下部電極１３と上部電極１９がショートしないようにした。下部電極１３に正、上部電極１９に負の電圧を印加することによって有機ＥＬ層は発光した。本実施例による画素配置の平面図は実施例２における図９および図１０と同様である。

本実施例では、下部電極１３としてＡｌ−Ｓｉを用いたが、Ａｌ−Ｎｄ、あるいはＡｌ−Ｃｕを用いても表面にＺｎあるいはＺｎＯ１３１の薄膜を形成することが出来る。また、本実施例では、下部電極１３上の透明導電膜１４をＩＺＯとしたが、これに限らず、ＩＴＯであっても同様な効果を得ることが出来る。

以上のように、本実施例によれば、下部電極１３上の透明導電膜１４を基板全面に被着し、その後の透明導電膜１４の加工を必要としないので、製造コストを低下させることが出来る。また、透明導電膜１４の厚さが非常に薄いために、有機ＥＬ層から放出される光の色純度を劣化させることが無い。また、下部電極１３と透明導電膜１４を形成するＩＺＯとのコンタクト抵抗を小さく、かつ安定化することが出来る。

実施例１の有機ＥＬ表示装置の断面図である。実施例１の画素部の断面図である。端子部の断面図である。実施例２の有機ＥＬ表示装置の断面図である。従来技術でバンクを省略したときの問題を示す模式図である。従来技術でバンクを省略したときの他の問題を示す模式図である。実施例２の画素部の断面図である。実施例２のコンタクトホール部の断面図である。実施例２における画素の配置図である。実施例２における画素の配置図の他の例である。実施例３の画素部の断面図である。

符号の説明

１…ガラス基板、２…下地膜、３…半導体層、４…ゲート絶縁膜、５…ゲート配線、６…層間絶縁膜、８…バンク、１０…ＳＤ配線、１１…パッシベーション膜、１２…平坦化膜、１３…画素電極、１４…透明導電膜、１５…赤色有機ＥＬ層、１６…緑色有機ＥＬ層、１７…青色有機ＥＬ層、１８…コンタクトホール、１９…上部電極、２０…補助電極、２１…有機ＥＬ層の重畳部、５０…端子配線、１３１…表面被覆。

Claims

下部電極、有機ＥＬ層、上部電極を有する画素がマトリクス状に形成されて表示部が構成され前記下部電極間を画素毎に絶縁膜で分離して構成された表示部と、前記表示部の外側に形成された端子とを備えた有機ＥＬ表示装置であって、
前記下部電極と前記有機ＥＬ層の間に透明導電膜を有し、
前記透明導電膜は、第１の前記下部電極と前記第１の下部電極に隣接する第２の前記下部電極との間であって、前記絶縁膜の上にも連続して形成されており、
前記透明導電膜は第１の前記端子と第２の前記端子の間にも連続膜として形成され、
前記透明導電膜は膜厚が５〜２０ｎｍであって、抵抗率が１〜１０ ^５ Ω・ｃｍであることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記透明導電膜は膜厚が１０〜２０ｎｍであって、抵抗率が１〜１０ ^５ Ω・ｃｍ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。