JPWO2003086022A1 - 有機エレクトロルミネセンス表示素子、表示装置およびそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

陽極、駆動回路接続端子、有機ＥＬ層、陰極を有する有機ＥＬ表示素子において、低抵抗であり、陰極およぴ駆動回路接続端子に対して低コンタクト抵抗を維持でき、かつ、信頼性のあるコンタクト特性を有する陰極補助配線を提供するものであり、駆動回路接続端子と陰極との間にある陰極補助配線が、ＭｏまたはＭｏ合金で形成された表面層を有する。

Description

技術分野
本発明は、有機発光材料を用いた表示素子である有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）表示素子およびこの素子を用いた表示装置である有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）表示装置に関する。
背景技術
近年の情報通信分野における急速な技術開発の進展に伴い、ＣＲＴに代わるフラットディスプレイに大きな期待が寄せられている。なかでも有機ＥＬディスプレイは、高速応答性、視認性、輝度などの点に優れるため盛んに研究が行われている。
１９８７年に米国コダック社のＴａｎｇらによって発表された有機ＥＬ素子は、有機薄膜の２層積層構造を有し、発光層にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下「Ａｌｑ」と略称する）を使用し、１０Ｖ以下の低電圧駆動で緑色の発光を生じ、１０００ｃｄ／ｍ^２と高輝度が得られた。発光効率は１．５ルーメン／Ｗであった（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，９１３（１９８７））。
以降、急速に実用化に向けた研究が進められ、正孔注入電極と電子注入電極に挟まれた有機層が１層〜１０層程度の様々な積層型の有機ＥＬ素子が開発されてきている。
有機ＥＬ材料に関しても、多岐に渡る低分子化合物を真空蒸着法等により薄膜形成する方法のみならず、高分子系化合物をスピンコート法、インクジェット、ダイコート、フレキソ印刷といった方法で薄膜形成して有機ＥＬ素子を作成する方法が提案されている。
なお、特許庁のホームページに、「技術分野別特許マップ作成委員会」によって作成された有機ＥＬ素子に関する技術情報が掲載されており、いわゆる基本特許や、さまざまな材料、製法、デバイス構造、駆動方法、カラー化技術、耐久性向上、用途などに関し、特許出願公開や登録特許などを引用し統括的に報告が行なわれている。
ところで、有機ＥＬ表示装置は電流駆動素子を使用しており、パッシブ駆動型有機ＥＬ表示装置では、各行が選択された時間内で瞬間発光する必要がある。その結果液晶デバイス等の電圧駆動型表示素子を使用する場合と比較して大電流が電極に流れ込むことになる。
たとえば、画素サイズが３００μｍ×３００μｍで、陽極本数が１００本のパネルを１／６４デューティ比で駆動する場合、発光効率が１ｃｄ／Ａであると、平均輝度３００ｃｄ／ｍ^２で点灯させる際、選択期間内に陰極に流れ込む電流は１７２．８ｍＡとなる。一方、電圧駆動素子を使用する液晶表示装置では、このような過大な電流が流れることはない。
そこで、陰極と駆動回路接続端子との間はこの電流による電圧上昇を抑制するため、陰極が低抵抗の陰極補助配線に接続され、電流が陰極補助配線から駆動回路接続端子に至る構造になっている。
しかしながら、パネルの大型化、高精細化、高輝度化が進むと陰極補助配線の更なる低抵抗化が必要となってくると同時に、この陰極と陰極補助配線とのコンタクトや駆動回路接続端子と陰極補助配線との低抵抗化が課題となって来ている。
特に、陰極と陰極補助配線とのコンタクト特性は低抵抗だけでなく、流れる電流によりコンタクト部で発生するジュール熱に対しても安定であること、つまりジュール熱によりコンタクト抵抗が上昇しにくいことが必要であり、より厳しいコンタクト性能が必要とされる。ジュール熱によりコンタクト抵抗が上昇するのは、陰極補助配線等に使用されている金属の酸化によるものと考えられている。
従来技術による陰極と陰極補助配線とのコンタクト構造を図８に示す。図８において、ガラス等よりなる透明基板１上には、陽極２ａと駆動回路接続端子２ｂとが設けられている。
駆動回路接続端子２ｂは、陰極補助配線３を介して陰極７と電気的に接続されている。そして、陽極２ａと陰極７との間に電流を供給することによって、有機ＥＬ層６が発光する。絶縁膜４は、有機ＥＬ層６と陽極２ａとが接触する部位４ａを画定する役割を有している。
このような構造においては、通常、陽極２ａにはＩＴＯ（酸化インジウム−酸化スズ）が、陰極にはＡｌ、Ｍｇ、Ａｇ等の酸化されやすい金属が使用される。そして、陰極補助配線についてはＣｒ等の金属を用いている。
この場合、たとえば膜厚３００ｎｍ、幅１５０μｍ、長さ４ｍｍ、比抵抗２０μΩｃｍのＣｒパターンを用いると、その抵抗値は１７．７Ωとなり、上述のような電流を流した場合には３．１Ｖ程度の電圧降下が配線抵抗に応じて生じ、所望の電位より上昇することになる。
また図８に示したとおり、陰極補助配線３には、製造の工程を経るにしたがって、図８中に示すような酸化層３ａが形成され、これにより陰極７と陰極補助配線３とのコンタクト抵抗が上昇してしまう。
そして、これらの電圧上昇は、階調表示時の表示ムラや、使用する陽極ドライバの耐圧上昇などの悪影響を及ぼすものと考えられる。
これに関し、たとえば、有機ＥＬ表示素子の陰極補助配線について、特開平第１１−３１７２９２号公報に開示された技術がある（従来例１）。この従来例１では、駆動回路接続端子に透明電極材料を用い、かつ、陰極材料と陰極補助配線材料とを同一とする。この場合、陰極材料と陰極補助配線材料との接続前に陰極表面や陰極補助配線表面が酸化されなければ、陰極と陰極補助配線とのコンタクト抵抗の問題は解消する可能性が大きくなる。
しかしながら、一般的に有機ＥＬ表示素子では、陰極は酸化しやすい材料を用いる一方、透明電極材料はＩＴＯのような金属酸化物を適用する。
このため、陰極補助配線を陰極と同一材料とする場合には、有機ＥＬ表示素子の製作過程やその後の使用中に、陰極補助配線と、透明電極材料を使用する駆動回路接続端子とのコンタクト部で陰極補助配線の金属が酸化され、コンタクト抵抗が上がってしまうという問題が生じる。
特に高温で保持した場合に、コンタクト抵抗の上昇は顕著であり、陰極および陰極補助配線にＡｌあるいはＡｌ合金を、駆動回路接続端子にＩＴＯを適用した場合には、１００℃程度の保持で、コンタクト抵抗が著しく上昇してしまう。
また、特開平第１１〜３２９７５０号公報（従来例２）には、陰極と陰極補助配線とのコンタクト抵抗を低減するための技術が開示されている。従来例２では、陰極補助配線を下地パターンと電極パターンとの２つに分けて形成し、下地パターンにＴｉＮあるいはＣｒを適用し、電極パターンにＡｌを適用して、陰極とコンタクトさせることで、低抵抗なコンタクト特性が得られるとしている。
しかしながら、この技術は、コンタクト抵抗の問題を論じる前に、陰極補助配線形成に２回のフォトリソ工程が必要となり、しかもＴｉＮにおいてはパターニングにドライエッチングを適用する必要があり、生産性に問題がある。
また下地パターンにＣｒを用いた場合には、初期コンタクト特性が良好な場合であっても、１００℃程度の高温に放置した場合には、コンタクト抵抗が著しく上昇することがあり、信頼性上の問題が残る。
また。特開２００１−３５１７７８号公報（従来例３）には、製造時のベークによる金属電極の接触抵抗の増加を解消しようとする有機エレクトロルミネセンス表示素子が記載されている。そのため、透明基板に設けられた引出し電極の表層にバリア層を形成し、その引出し電極は有機発光層を介して透明基板の上に積層された金属電極４にバリア層を介して接触させる。
引出し電極は、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ａｇ−Ｍｎ、Ｚｎ等の金属質導電材料で形成される。バリア層は耐熱変質性の良好な高融点金属、貴金属、酸化物、窒化物又は酸窒化物で形成される。
よって、層間絶縁膜形成時等の際に加熱を行っても、引出し電極と金属電極との接触抵抗が低く維持され、低電圧で駆動できると説明している。また、密着性改善層を介して引出し電極を形成するとき、透明基板に対する引出し電極の密着性が向上し、引出し電極と金属電極と良好な導通状態が維持される。この従来例３では、Ｃｒを用いた電極の構成が示されており、Ｍｏを用いた電極構成の具体例は記載されていない。
発明の開示
本発明では、低抵抗であり、つまり使用初期から低抵抗であり、陰極および駆動回路接続端子に対してその低コンタクト抵抗を維持でき、かつ、信頼性のあるコンタクト特性を有する陰極補助配線を有する有機ＥＬ表示素子、有機ＥＬ表示装置および有機ＥＬ表示素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の態様１は、相対する第１の導電性層と第２の導電性層と、当該第１の導電性層に、補助配線を介して電気的に接続された駆動回路接続端子と、当該第１の導電性層と当該第２の導電性層との間に設置された有機エレクトロルミネセンス層とを有する有機エレクトロルミネセンス表示素子であって、当該補助配線が、その少なくともいずれか一方の表面層として、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を有する有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様２は、前記第１の導電性層が、前記ＭｏまたはＭｏ合金を含む層に接続された前記態様１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様３は、前記第２の導電性層がＩＴＯよりなる前記態様１または２に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様４は、前記補助配線が、Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層を有する前記態様１，２または３に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様５は、前記第１の導電性層が、前記ＭｏまたはＭｏ合金を含む層のエッチング処理された面に接続している前記態様１，２，３または４に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様６は、前記第１の導電性層が前記ＭｏまたはＭｏ合金を含む層と接続された部分が、絶縁膜により画定されている前記態様１，２，３，４または５に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様７は、前記Ｍｏ合金がＮｂを含む、前記態様１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様８は、前記Ｍｏ合金におけるＮｂ含有量が５〜２０原子％である、前記態様７に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様９は、前記補助配線が３０本以上の配線数を有する前記態様１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様１０は、前記第１の導電性層が前記補助配線と接続された部位がＡｌまたはＡｌ合金を含む前記態様１〜９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様１１は、相対する第１の導電性層と第２の導電性層と、
当該第１の導電性層に、補助配線を介して電気的に接続された駆動回路接続端子と、
当該第１の導電性層と当該第２の導電性層との間に設置された有機エレクトロルミネセンス層とを有する有機エレクトロルミネセンス表示素子であって、
当該補助配線が３層以上であって、その表面層として、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を有し、表面層の間にＡｌまたはＡｌ合金を含む層が備えられてなる有機エレクトロルミネセンス表示素子を提供する。
本発明の態様１２は、態様１〜１１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子とこの有機エレクトロルミネセンス表示素子を駆動するための駆動回路とを含んでなる有機エレクトロルミネセンス表示装置を提供する。
本発明の態様１３は、有機エレクトロルミネセンス層を挟んで設置された導電性層の一方を、補助配線を介して駆動回路接続端子に電気的に接続するに際し、当該導電性層と接続される当該補助配線の表面層として、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を設けるステップと、当該ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を、少なくともＣＦ_４と酸素とを含むガスまたはＳＦ_６と酸素とを含むガスを使用してエッチング処理するステップとを含む有機エレクトロルミネセンス表示素子の製造方法を提供する。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
たとえば、下記の説明で陽極と陰極とを入れ替えた構造もあり得る。また、以下の説明では、補助配線を形成する積層金属膜として、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層、Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層の３層よりなる場合について説明しているが、両側のＭｏまたはＭｏ合金を含む層の組成は互いに異なっていてもよい。さらに、内側に他の金属層が存在していてもよい。
また、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を一つ欠く場合も本発明の範疇に属する。たとえば、駆動回路接続端子がＡｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層を酸化させにくく、コンタクト抵抗の上昇の起こりにくい材料からなる場合は、駆動回路接続端子と接続される側のＭｏまたはＭｏ合金を含む層を省略することが考えられる。
逆に、陰極との接続前に、陰極補助配線のＡｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層や陰極を構成する材料の酸化によるコンタクト抵抗の上昇の心配が少ない製造工程である場合には、陰極と接続される側のＭｏまたはＭｏ合金を含む層を省略することが考えられる。
一般的には、Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層や陰極を構成する材料はかなり厳重に管理された工程であっても容易に酸化される場合が多いので、陰極と接続される側のＭｏまたはＭｏ合金を含む層の方が、駆動回路接続端子と接続される側のＭｏまたはＭｏ合金を含む層より重要である場合が多い。
なお、補助配線が、Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層を有することが好ましいのは、低抵抗化が容易であり、また高い信頼性が得られるからである。
コンタクト抵抗の上昇は、有機ＥＬ表示素子の製造工程において起こる場合と、有機ＥＬ表示素子の使用中に起こる場合とがある。
完成した有機ＥＬ表示素子のコンタクト抵抗の上昇を経時的に観察した場合、初期値は、製造工程において起こるコンタクト抵抗の上昇分を含んだ値であり、その後のコンタクト抵抗の上昇が、使用中に起こる上昇である。
なお、本発明に言う有機ＥＬ表示装置は、後述する如く、陽極、駆動回路接続端子、有機ＥＬ層、陰極を主要素とする有機ＥＬ表示素子に、駆動用回路、駆動用電源，ケーシング，付属装置等を含めて構成されるのが一般的である。
図中、同一の部分については同一の符号を付すものとする。
図１は、本発明に係る有機ＥＬ表示素子の一例の平面図を示す。図２は図１のＡ−Ａ’断面である。また、図９は本発明に係る有機ＥＬ表示素子の一例の作成順序を示すフロー図である。
以下、図１，２を参照しつつ、図９のステップの順に従って説明する。
まず、ステップＳ_１に従って、シリカコート層を有するガラス基板１のシリカコート層上に導電性層を成膜する。この導電性層は上記における第２の導電性層に該当する。
ガラス基板としては、たとえばソーダライムガラスを使用することができる。
シリカコート層の厚さは通常１０〜３０ｎｍであり、たとえばスパッタリング法によって成膜することができる。
なお、この導電性層は透光性を有するのが一般的である。透光性を有するとは、いわゆる透明導電性層の場合のように光の透過率が９０〜１００％と高い場合以外に、ある程度の透明性を有する場合も含み得ることを意味する。透明導電性層であることが好ましい。表示素子としての機能を充分に発揮できるからである。
導電性層の厚さは通常５０〜２００ｎｍである。より好ましくは１００〜１５０ｎｍである。典型的には、ＤＣスパッタ法により作製したＩＴＯ膜である。この説明ではＩＴＯ膜を使用する。
導電性層は、一般的には、このほか、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）で作製することができる。
ついで、ステップＳ_２に従って、フォトリソ工程でレジストをパターニングし、その後ステップＳ_３に従って、ＩＴＯ膜をエッチングし、ついでステップＳ_４に従ってレジストを剥離し、陽極パターン２ａおよび駆動回路接続端子２ｂを得る。
レジストとしては、本発明の趣旨に反しない限り、公知のどのようなものを使用してもよい。エッチングには、たとえば塩酸および硝酸の混合水溶液を使用することができる。レジストの剥離についても、本発明の趣旨に反しない限り、公知のどのような剥離剤を使用してもよい。
その後、ステップＳ_５に従って、たとえばＤＣスパッタ法により、順に、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層、Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を成膜する。このようにして形成された積層金属膜は、本発明に係る補助配線３である。
積層金属膜は、このほか、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、電解めっき、無電解めっき等のめっき法で作製することができる場合がある。
ＭｏまたはＭｏ合金を含む層の厚さは、通常５０〜２００ｎｍであり、Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層の厚さは、通常２００〜４００ｎｍである。Ｍｏの代わりにＭｏ合金を用いると耐腐食性が向上する。Ｍｏ合金としては、２成分系のＭｏ−Ｗ、Ｍｏ−Ｎｂ、Ｍｏ−Ｖ、Ｍｏ−Ｔａなどを用いることが好ましい。
Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層として純Ａｌを適用する場合には、ヒロックの発生を抑制するため、成膜温度を１００℃以下にすることが好ましい。Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層としてＡｌ合金を使用する場合、Ａｌ−Ｎｄを使用するとキュア時に低抵抗化できる点で好ましい。さらに、Ａｌ−Ｓｉ、さらに、３成分系のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等も適用可能である。
ここでは、Ｍｏ層、Ａｌ層，Ｍｏ層の３層の組み合わせを使用することとする。
その後、ステップＳ_６従って、フォトリソ工程でレジストをパターニングし、ついで、ステップＳ_７従って、積層金属膜をエッチングし、ステップＳ_８に従って、レジストを剥離する。この場合のレジストも、本発明の趣旨に反しない限り、公知のどのようなものを使用してもよい。
エッチングには、たとえば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液よりなるエッチング液を使用することができる。レジストの剥離についても、本発明の趣旨に反しない限り、公知のどのような剥離剤を使用してもよい。
Ｍｏ層およびＡｌ層はこのエッチング液で一括エッチングが可能である。これにより陰極補助配線パターン３が形成される。
なお、上記のＩＴＯ膜のパターニング工程（ステップＳ_２〜Ｓ_４）と積層金属膜のパターニング工程（ステップＳ_６〜Ｓ_８）の代わりに、ＩＴＯ膜と積層金属膜とをスパッタ法で順に成膜し、その後積層金属膜とＩＴＯ膜とをこの順番でパターニングすることも可能である。
その後、ステップＳ_９に従って、絶縁膜として、たとえば感光性ポリイミド膜をスピンコーティングし、ステップＳ_１０に従ってフォトリソ工程でパターニングを行った後、ステップＳ_１１に従ってキュアし、図１，２に示すように、画素部に画素開口部４ａを有する絶縁膜パターン４を得る。
キュア後の絶縁膜パターン４の膜厚は、通常１．０μｍ程度である。
画素開口部が３００μｍ×３００μｍ程度の場合、陰極と補助配線とのコンタクト形成部４ｂを２００μｍ×２００μｍ以下とすると、素子全体の大きさに影響を与えなくて済むため好ましい。
その後、ステップＳ_１２に従って、たとえば感光性アクリル樹脂をスピンコートし、フォトリソ工程でパターニングを行った後、キュアし、陰極分離パターン５を得る。
本パターンでは、逆テーパー構造を有するようネガタイプの感光性樹脂を用いることが好ましい。ネガタイプの感光性樹脂を用いると、上から光を照射した場合、深い場所ほどキュアが不十分となり、その結果、上から見た場合、硬化部分の断面積が、上の方より下の方が狭い構造を有し、横から見ると図１０の構造を生じる。これが逆テーパー構造を有するという意味である。
このような構造にすると、その後陰極のマスク蒸着時に上から見て陰になる部分８には蒸着が及ばないため陰極同士を分離することが可能となる。
なお、上記の感光性ポリイミド樹脂、感光性アクリル樹脂は、相互に互換可能である場合もある。また、本発明の趣旨に反しない限り、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂等公知のどのような絶縁膜用樹脂を使用することも可能である。
その後、ステップＳ_１３に従って、たとえば、並行平板ＲＦプラズマ（高周波プラズマ）装置を用い、酸素プラズマ照射を実施して、ＩＴＯ膜の表面改質を行い、ついで、ステップＳ_１４に従って、たとえば蒸着装置を用い、有機ＥＬ層と陰極とをマスク蒸着する。この陰極は本発明に係る第１の導電性層に該当する。
有機ＥＬ層は、界面層，正孔輸送層，発光層，電子注入層等を構成要素とすることが多い。ただし、これとは異なる層構成を有する場合もあり得る。有機ＥＬ層の厚さは、通常１００〜３００ｎｍである。
なお、本絶縁膜パターンの形成により、陽極２ａの端部は絶縁膜で覆われる。このため、有機ＥＬ層が陽極２ａに接する面が平坦化され、電界集中等による有機ＥＬ層あるいは陰極の断線の可能性が減少し、陽極と陰極との絶縁耐圧が向上する。
これに対し、図１１に示すように、陽極エッジ９が有機ＥＬ層と接するようになっていると、電界集中等による有機ＥＬ層あるいは陰極の断線の可能性が生じ、好ましくない。
陰極にはＡｌを使用することが多いが、その代わりにＬｉ等のアルカリ金属、Ａｇ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎやそれらを含む合金を用いることも可能である。陰極の厚さは、通常５０〜３００ｎｍである。なお、ＭｏやＭｏ合金とのコンタクト特性を考慮すると、ＡｌあるいはＡｌ合金を含んでいることが好ましい。
ＡｌやＡｌ合金には酸化しやすいものが多く、補助配線を形成する材料が酸化された場合、その酸化物中の酸素がＡｌやＡｌ合金に拡散するおそれが生じるが、ＭｏやＭｏ合金の表面に生じる酸化物はそのような酸素のマイグレーションを起こしにくいこと、ＭｏやＭｏ合金の酸化物が良導体に属すること等によるものと推察される。
なお、陰極のすべてがＡｌあるいはＡｌ合金を含んでいる必要はなく、導電性層が前記補助配線と接続される部位がＡｌまたはＡｌ合金を含んでいればよい。
陰極は、このほか、スパッタリング、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）で作製することができる場合がある。
これにより、有機ＥＬ層よりなる有機ＥＬパターン６および陰極パターン７が形成される。そして、低抵抗であり、陰極および駆動回路接続端子に対して低コンタクト抵抗を維持でき、かつ、信頼性のあるコンタクト特性を有する陰極補助配線を有する有機ＥＬ表示素子およびこの有機エレクトロルミネセンス表示素子とこれを駆動するための駆動回路とを含んでなる有機ＥＬ表示装置を得ることが可能となる。
具体的には、上記積層金属膜により低抵抗が実現し、駆動回路接続端子２ｂと陰極補助配線３との間のコンタクト抵抗および、陰極パターン７と陰極補助配線３との間のコンタクト抵抗を低い値に維持することができる。
さらに、本発明は、補助配線が３０本以上の配線数を有し、このため電力消費量が大きく、従来の有機ＥＬ表示素子ではコンタクト抵抗の劣化の大きい場合に効果が大きい。
通常想定される画素サイズ３００μｍ×３００μｍ、陽極本数１００本、電流効率１ｃｄ／Ａ、輝度３００ｃｄ／ｍ^２を考慮した場合、１／３０デューティ比で陰極本数が３０本以上であると陰極に流れ込む電流は５０ｍＡを超える。そして、補助配線の本数（配線数）は陰極本数と同じであるから、補助配線に流れ込む電流は５０ｍＡを超えることになる。
一方、従来補助配線として使用されているＣｒ等の金属材料およびコンタクトサイズ２００μｍ×２００μｍの場合、２００μｍ×２００μｍ当たりの電力消費量が２００ｍＷ程度を超えるときには、それによって発生する熱により、コンタクト金属の剥離、変質が発生し、コンタクト抵抗の劣化が生じる場合が多い。
ところが、上記のような条件では、従来補助配線として使用されている金属材料のコンタクト抵抗が２００μｍ×２００μｍ当たり５Ω程度となり、電力消費量が２５０ｍＷとなる。
従って、低コンタクト抵抗であり、その値を維持できる補助配線を使用する本発明は、このような状況において特に有用であると言える。
なお、本発明に用いる構成部材、たとえば上記の導電性層、有機ＥＬ層、レジスト、剥離剤、絶縁膜用樹脂等には、上記した材料の外、本発明の趣旨に反しない限り、たとえば、「有機ＥＬ材料とディスプレイ」（シーエムシー社発行）などに記載されている従来公知の材料を用いることができる。
（実施例）
次に本発明の実施例を詳述する。例１，２が実施例である。
［例１］
上記の説明に従って、有機ＥＬ表示素子を作製した。各工程の内容は、特記しない限り、上記と同様である。
まず、スパッタリングによって成膜した２０ｎｍのシリカコート層を有する厚さ０．７ｍｍのソーダライムガラス基板１のシリカコート層上に、ＤＣスパッタ法により、１５０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。
その後、フォトリソ工程でレジストをパターニングし、その後塩酸および硝酸の混合水溶液を用いて、ＩＴＯ膜をエッチングし、ついでレジストを剥離して、陽極パターン２ａおよび駆動回路接続端子２ｂを得た。
レジストとしてはフェノールノボラック樹脂を使用し、レジスト剥離剤としてはモノエタノールアミンを使用した。
その後、ＤＣスパッタ法により、順にＭｏ層、Ａｌ−Ｎｄ層、Ｍｏ層よりなる積層金属膜を成膜した。この積層金属膜の膜厚は下部Ｍｏ層が１００ｎｍ、Ａｌ−Ｎｄ層が３００ｎｍ、上部Ｍｏ層が１００ｎｍとした。
その後、フォトリソ工程でレジストをパターニングし、ついで、燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液よりなるエッチング液を用いて、積層金属膜をエッチングしてからレジストを剥離した。これにより陰極補助配線パターン３が形成された。レジストとしてはフェノールノボラック樹脂を使用し、レジスト剥離剤としてはモノエタノールアミンを使用した。
その後、絶縁膜４として、ポリイミド膜を１．４μｍの厚さでスピンコーティングし、フォトリソ工程でパターニングを行った後、３２０℃でキュアし、図１，２に示すように、画素部に画素開口部４ａを有する絶縁膜パターン４を得た。
またこのキュアにより、上記Ａｌ−Ｎｄ層の抵抗を低くすることができた。これは、キュアの熱でＮｄがＡｌの粒界に移動するためと考えられている。
画素開口部を３００μｍ×３００μｍ、陰極と補助配線とのコンタクト形成部４ｂを２００μｍ×２００μｍとした。
キュア後の絶縁膜パターン４の膜厚は１．０μｍであった。
その後、感光性アクリル樹脂をスピンコートし、フォトリソ工程でパターニングを行った後、２００℃でキュアし、陰極分離パターン５を得た。ネガタイプの感光性樹脂を用いた。
その後、並行平板ＲＦプラズマ装置を用いて、酸素プラズマ照射を実施して、ＩＴＯ膜の表面改質を行い、ついで、蒸着装置を用いて、有機ＥＬ層と陰極とをマスク蒸着した。
具体的には、酸素流量５０ｓｃｃｍ（標準状態で５０ｍＬ／ｍｉｎ），ガスの合計圧力６．７Ｐａ，１．５ｋＷのプラズマ処理条件でＲＩＥ（反応性イオンエッチング）モードのプラズマ処理を６０秒実施した。
その後、銅フタロシアニン（以下、ＣｕＰｃという）よりなる界面層，Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（以下、α−ＮＰＤという）よりなる正孔輸送層，Ａｌｑよりなる発光層，ＬｉＦよりなる電子注入層，Ａｌよりなる陰極を、それぞれ、１０ｎｍ，６０ｎｍ，５０ｎｍ，０．５ｎｍ，２００ｎｍ成膜した。
このうち、ＣｕＰｃよりなる界面層，α−ＮＰＤよりなる正孔輸送層，Ａｌｑよりなる発光層，ＬｉＦよりなる電子注入層とで、有機ＥＬ層が形成される。
正孔輸送層について、α−ＮＰＤの代わりにトリフェニルジアミン（以下、ＴＰＤという）などのトリフェニルアミン系の物質を使用することができる。
これにより、有機ＥＬ層よりなる有機ＥＬパターン６および陰極パターン７を形成した。
こうして作成された素子の陰極と陰極補助配線とのコンタクト特性を図５に示す。これに対し、図６は、陰極補助配線として、膜厚３００ｎｍのＣｒを用いた場合の陰極と陰極補助配線とのコンタクト特性を示す。図５および図６において、コンタクト抵抗は２００μｍ×２００μｍあたりの抵抗値である。
図５と図６との比較から、１０５℃保持において、陰極補助配線にＣｒを用いた場合には、コンタクト抵抗が著しく上昇するが、Ｍｏ層、Ａｌ−Ｎｄ層、Ｍｏ層よりなる積層金属膜（Ｍｏ／Ａｌ−Ｎｄ／Ｍｏ）を適用した場合には、コンタクト抵抗は初期から低く、１０５℃保持においても劣化しないことが分かる。
またこの陰極補助配線においてはＡｌ−Ｎｄの比抵抗が４．５μΩｃｍ程度なので、膜厚が同じとき、Ｃｒを用いた場合と比較して、配線抵抗は１／４程度に抑えられている。
陰極補助配線としてＣｒの代わりに、上記のようにＭｏを表面に有する層を適用した場合、Ｍｏ表面に酸化層が形成される。しかしながら、Ｍｏ酸化膜が良導体であることおよびＭｏ酸化膜中の酸素が陰極材料中に拡散しにくいため、上記の差異が生じ、上記のようにＭｏを表面に有する層を適用した場合には安定した低抵抗コンタクト特性が得られたものと考えられる。
［例２］
例１の場合と同様に、上記の説明に従って、有機ＥＬ表示素子を作製した。各工程の内容は、特記しない限り、例１と同様である。
例２で得られる有機ＥＬ表示素子の平面図を図３に示す。また図３中のＢ−Ｂ’の各工程における断面図を図４Ａ〜４Ｃに示す。
まず、例１と同様にして、１５０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、陽極パターン２ａと駆動回路接続端子２ｂとを得た。
その後、ＤＣスパッタ法により、順にＭｏ−Ｖ層，Ａｌ−Ｎｄ層，Ｍｏ−Ｖ層よりなる積層金属膜を成膜した。
この積層金属膜の膜厚は下部Ｍｏ−Ｖ層が１００ｎｍ，Ａｌ−Ｎｄ層が３００ｎｍ、上部Ｍｏ−Ｖ層が１００ｎｍ程度とした。Ｍｏ−Ｖ層中のＶの濃度は防食性確保のため、２０原子％とした。
その後、例１と同様にして、フォトリソ工程でレジストをパターニングし、エッチングし、ついでレジストを剥離した。Ｍｏ−ＶおよびＡｌ−Ｎｄはエッチング液で一括エッチングも可能である。これにより陰極補助配線パターン３を形成した。
ＩＴＯ膜のパターニング工程と金属膜のパターニング工程とについて、ＩＴＯ膜と金属膜とをスパッタ法で順に成膜し、その後金属膜ついでＩＴＯ膜の順番でパターニングすることも可能である。
その後、例１と同様にして画素開口部４ａを有する絶縁膜パターン４を得た。この絶縁膜パターン４は、図４Ａに示すように、陰極補助配線パターン３上にも、陰極補助配線コンタクト形成部４ｂが形成するように設けられた。
これにより、絶縁膜パターン４は陰極と陰極補助配線とが相接続する面積を画定し、陰極と陰極補助配線との間のコンタクト抵抗のバラツキを少なくできる。またこのキュアにより、Ａｌ−Ｎｄの抵抗を低くすることができた。
その後、例１と同様にして、陰極分離パターン５を得た。ついで、有機ＥＬ層と陰極とを蒸着により形成した。
しかしこの場合、本例では、事前にＭｏ−Ｖ層の表面を清浄化した。これはＭｏ−Ｖ層の表面に陰極分離層の現像時等の残渣物等が残っていたり、Ｍｏ−Ｖの表面が酸化されていたりする場合があるからである。この陰極蒸着前の清浄化処理により、コンタクト抵抗自体を低く抑え、また、コンタクト抵抗のバラツキを少なくでき、信頼性のあるコンタクト特性を確保できる。
この場合、有機ＥＬ層の蒸着前処理として、Ｍｏ−Ｖ層をエッチングできるＣＦ_４および酸素の混合ガスを用いてドライエッチングを行うことにより、Ｍｏ−Ｖ上の汚染物質およびＭｏ−Ｖの表面層の一部を除去し、清浄化することが可能となる。
具体的には、プラズマ処理条件として、ＣＦ_４流量５０ｓｃｃｍ，酸素流量１６０ｓｃｃｍ，ガスの合計圧力６．７Ｐａ，１．５ｋＷでＲＩＥモードのドライエッチングを４０秒実施した。
その他ＳＦ_６と酸素との混合ガスを用いてもよい。いずれの場合においても、Ｍｏ−Ｖ除去膜厚は陰極Ａｌの膜厚よりも少ないことが好ましい。
陰極Ａｌ膜厚が２００ｎｍであったので、Ｍｏ−Ｖ除去膜厚は好ましい値である３０〜４０ｎｍ程度とした。
このようにして、エッチングされた陰極補助配線コンタクト形成部４ｂを形成した。
Ｍｏ−Ｖ表面層を除去した後の図３のＢ−Ｂ’断面を図４Ｂに示す。図４Ｂには、エッチングにより凹部分となった陰極補助配線コンタクト形成部４ｂが示されている。図中の３’は部分的にエッチングされた補助配線パターンである。
その後、例１と同様に、有機ＥＬ層と陰極とをマスク蒸着する前に、並行平板ＲＦプラズマ装置を用いて、酸素プラズマ照射を実施し、ＩＴＯ膜の表面改質を行ってもよいが、前記プラズマ処理をこの目的のために兼用することができ、合理的である。
そこで、酸素プラズマ照射を省略した以外は例１と同様にして、有機ＥＬ層よりなる有機ＥＬパターン６および陰極パターン７を形成した。図４Ｃはその様子を示す。
このようにして、本例の場合、陰極と陰極補助配線との接続面積が、陰極補助配線コンタクト形成部４ｂで規制される。そして、これにより、陰極蒸着時のマスク位置バラツキによる、コンタクト面積のバラツキを防止できる。
こうして作成された素子の陰極と陰極補助配線とのコンタクト特性は、図７に示すように優れた結果を示した。
図７と図５との比較から、Ｍｏ層とＭｏ−Ｖ層との相違や厚さの相違を考慮しても、図７の場合の初期値の方が遙かに低く、印加電圧の影響も小さいことが分かる。すなわち、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層の表面を除去した場合のコンタクト抵抗は除去しない場合よりも初期から低く、１０５℃保持においても劣化しないことが分かる。
これは陰極補助配線上に形成されたＭｏまたはＭｏ合金を含む層を上記ドライエッチングで除去し、清浄なＭｏまたはＭｏ合金を含む層と陰極とが接続されることにより良好なコンタクト抵抗が得られるためと考えられる。
［例３］
例１の場合と同様に、上記の説明に従って、有機ＥＬ表示素子を作製した。各工程の内容は、ＤＣスパッタ法により、順にＭｏ層、Ａｌ−Ｎｄ層、Ｍｏ層よりなる積層金属膜を成膜し、この積層金属膜の膜厚を、下部Ｍｏ層が１００ｎｍ、Ａｌ−Ｎｄ層が３００ｎｍ、上部Ｍｏ層が１００ｎｍとする代わりに、ＤＣスパッタ法により、順にＭｏ−Ｎｂ層、Ａｌ−Ｎｄ層、Ｍｏ−Ｎｂ層よりなる積層金属膜を成膜し、この積層金属膜の膜厚を、下部Ｍｏ−Ｎｂ層が１００ｎｍ、Ａｌ−Ｎｄ層が３００ｎｍ、上部Ｍｏ−Ｎｂ層が１００ｎｍとしたこと以外は、例１と同様である。
なお、Ｍｏ−ＮｂのＮｂ含有量は１０原子％であった。ＤＣスパッタ法による積層金属膜成膜後の燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液よりなるエッチング液を使用したエッチングを適用する場合、Ｎｂ含有量は２０原子％を超えるとエッチングが困難になるため、２０原子％以下が望ましい。
こうして作成された素子の陰極と陰極補助配線とのコンタクト特性は補助配線にＭｏ層、Ａｌ−Ｎｄ層、Ｍｏ層を適用した場合と同等であるが、補助配線に本実施例に示した構造を用いた場合、Ｍｏの水分による腐食性が大幅に改善され素子の信頼性が向上する。水分による腐食性の改善のためにはＭｏ−Ｎｂ中Ｎｂの含有量は５原子％以上が望ましい。
産業上の利用可能性
以上説明したとおり、本発明によれば、低抵抗であり、陰極および駆動回路接続端子に対してその低コンタクト抵抗を維持でき、かつ、信頼性のあるコンタクト特性を有する陰極補助配線を有する有機ＥＬ表示素子、有機ＥＬ表示装置およびこのような有機ＥＬ表示素子の製造技術を提供できる。
本発明は、情報表示パネル、自動車用の計器パネル、動画・静止画を表示させるディスプレイ等、家電製品、自動車、二輪車電装品等に使用される有機ＥＬ表示素子や有機ＥＬ表示装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による有機ＥＬ表示素子の一例の平面図である。
図２は図１のＡ−Ａ’断面図である。
図３は本発明による有機ＥＬ表示素子の一例の平面図である。
図４Ａ〜４Ｂは製造工程中の図３のＢ−Ｂ’断面図、図４Ｃは酸素プラズマ照射を省略して例１と同様に形成した有機ＥＬ表示素子の図３のＢ−Ｂ‘断面図である。
図５は本発明によって得られた有機ＥＬ表示素子の一例の陰極と陰極補助配線との間のコンタクト特性を示すグラフである。
図６は従来の技術を用いた場合のコンタクト特性を示すグラフ。図７は本発明によって得られた有機ＥＬ表示素子の他の一例の陰極と陰極補助配線との間のコンタクト特性を示すグラフである。
図８は従来技術を用いたコンタクト構造を示す断面図である。
図９は本発明に係る有機ＥＬ表示素子の一例の作成順序を示すフロー図である。
図１０は逆テーパー構造を示す断面図である。
図１１は陽極エッジ９が有機ＥＬ層と接する様子を表す断面図である。

Claims (13)

1. 相対する第１の導電性層と第２の導電性層と、
   当該第１の導電性層に、補助配線を介して電気的に接続された駆動回路接続端子と、
   当該第１の導電性層と当該第２の導電性層との間に設置された有機エレクトロルミネセンス層とを有する有機エレクトロルミネセンス表示素子であって、
   当該補助配線が、その少なくともいずれか一方の表面層として、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を有する
   有機エレクトロルミネセンス表示素子。
2. 前記第１の導電性層が、前記ＭｏまたはＭｏ合金を含む層に接続された請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
3. 前記第２の導電性層がＩＴＯよりなる請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
4. 前記補助配線が、Ａｌ，Ａｌ合金，Ａｇ，Ａｇ合金のいずれかよりなる層を有する請求項１，２または３に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
5. 前記第１の導電性層が、前記ＭｏまたはＭｏ合金を含む層のエッチング処理された面に接続された請求項１，２，３または４に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
6. 前記第１の導電性層が前記ＭｏまたはＭｏ合金を含む層と接続された部分が、絶縁膜により画定されている請求項１，２，３，４または５に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
7. 前記Ｍｏ合金がＮｂを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
8. 前記Ｍｏ合金におけるＮｂ含有量が５〜２０原子％である、請求項７に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
9. 前記補助配線が３０本以上の配線数を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
10. 前記第１の導電性層が前記補助配線と接続された部位がＡｌまたはＡｌ合金を含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子。
11. 相対する第１の導電性層と第２の導電性層と、
    当該第１の導電性層に、補助配線を介して電気的に接続された駆動回路接続端子と、
    当該第１の導電性層と当該第２の導電性層との間に設置された有機エレクトロルミネセンス層とを有する有機エレクトロルミネセンス表示素子であって、
    当該補助配線が３層以上であって、その表面層として、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を有し、表面層の間にＡｌまたはＡｌ合金を含む層が備えられてなる有機エレクトロルミネセンス表示素子。
12. 請求項１〜１１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示素子とこの有機エレクトロルミネセンス表示素子を駆動するための駆動回路とを含んでなる有機エレクトロルミネセンス表示装置。
13. 有機エレクトロルミネセンス層を挟んで設置された導電性層の一方を、補助配線を介して駆動回路接続端子に電気的に接続するに際し、
    当該導電性層と接続される当該補助配線の表面層として、ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を設けるステップと、
    当該ＭｏまたはＭｏ合金を含む層を、少なくともＣＦ_４と酸素とを含むガスまたはＳＦ_６と酸素とを含むガスを使用してエッング処理するステップと
    を含む有機エレクトロルミネセンス表示素子の製造方法。

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