JP2008108533A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】銀合金の腐食による反射率の低下、金属膜のパターンの欠けや剥がれのない有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】ＴＦＴ配線が形成された基板上に、第１電極と第２電極との間に発光層を狭持して成る有機ＥＬ素子を備えたアクティブマトリックス型の有機ＥＬ表示装置において、前記第１電極は、銀を主成分とする合金からなる金属膜と、金属酸化物からなる透明導電膜とをこの順に積層した構成である。前記透明導電膜のパターンは金属膜のパターンより大きく形成されており、金属膜は透明導電膜に被覆されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置の技術分野に属する。

有機ＥＬ素子は、第１電極と第２電極との間に流れる電流によって、両電極間に狭持された有機化合物層が発光する構成とされている。この有機ＥＬ素子は、自発光性であるために視認性が高いと同時に、薄型軽量化が可能であるため、特にモバイル用アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置への応用展開が進められている。

有機ＥＬ素子の断面構造の一例を、図３に示す。図中、１は基板、２はＴＦＴ駆動回路、３は平坦化膜、４は金属膜、６は画素分離膜、７は正孔輸送層、８は発光層、９は電子輸送層、１１は透明電極を表しており、基板上面側より発光表示を行う。

本構成を用いることで、従来の基板下面側から発光表示を行う構成の素子に対し、画素の開口率の向上が可能であり、より発光効率のよい有機ＥＬ素子の実現が可能である。

更なる発光効率の向上を目的として、金属電極に、反射特性の高い銀合金を用いる取り組みがなされている。この際、銀の仕事関数が４．４と低い為、有機化合物層への電子注入性を確保する目的で、銀合金からなる金属膜上に仕事関数の大きい金属酸化物からなる透明電極を積層する構成が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２００４−３３３８８２号公報

しかしながら、銀合金は、金属酸化物からなる透明電極（導電膜）のパターン形成時に使用するエッチング液に容易に腐食される為、上記特許文献１のプロセスにおいて、銀電極の反射特性の劣化、パターンの欠けや剥がれが生じやすいという問題がある。

本発明は、銀合金の腐食による反射率の低下、金属膜のパターンの欠けや剥がれのない有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。

上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る有機ＥＬ表示装置は、
ＴＦＴ配線が形成された基板上に、第１電極と第２電極との間に発光層を狭持して成る有機ＥＬ素子を備えたアクティブマトリックス型の有機ＥＬ表示装置において、
第１電極は、銀を主成分とする合金からなる金属膜と、金属酸化物からなる透明導電膜とをこの順に積層した構成であり、
透明導電膜のパターンは金属膜のパターンより大きく形成されており、金属膜は透明導電膜に被覆されていることを特徴とする。

本発明によれば、透明導電膜のパターン形成時に使用するエッチング液が銀合金からなる金属膜に接触することが無いため、銀合金の腐食による反射率の低下、金属膜のパターンの欠けや剥がれを防止できる。

したがって、微細パターニングの際の銀合金劣化による素子の発光特性劣化が防止され、良好な表示性能のアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置を実現することが可能となる。

本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、ＴＦＴ配線が形成された基板上に、第１電極と第２電極との間に発光層を狭持して成る有機ＥＬ素子を備えている。前記第１電極は、銀を主成分とする合金からなる金属膜と、金属酸化物からなる透明導電膜とをこの順に積層した構成である。そして、前記透明導電膜のパターンは金属膜のパターンより大きく形成されており、金属膜は透明導電膜に完全に被覆されている。金属膜は透明導電膜に完全に被覆されているため、透明導電膜のパターン形成時に使用するエッチング液が銀合金からなる金属膜に接触することが無く、金属膜の腐食による反射率の低下、金属膜のパターンの欠けや剥がれを防止できる。

本発明で使用できる銀合金は、銀を主成分とし、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｍｇから選ばれる１種あるいは２種以上の金属を含む合金が好適に使用できる。なお、銀合金中の金属の含有比率は、可視光領域（４００〜７００ｎｍ）における反射率９０％以上が達成できる範囲内で、パターニング性を考慮し調整する。

透明導電膜は、可視光透過性があり、仕事関数５．０以上であることが好ましい。透明導電膜としては、インジウム及び、スズ、亜鉛、タングステンから選ばれる１種あるいは２種以上の元素を含む金属酸化物が有効に使用できる。

本発明の有機ＥＬ表示装置は、第２電極を半透明反射電極とすることで、共振器構造を構成することも可能である。

即ち、上下電極間の光学的距離をＬ、発光のピーク波長をλ、素子からの発光を視認する角度をΘ（素子に正対し視認する場合を０°）、上下各電極にて発光が反射する際の位相シフトの和をφ（ｒａｄ）とする。この場合、各パラメータ間に＜数１＞を満足する関係があると、共振効果による強めあいを利用できる。

＜数１＞ ２ＬｃｏｓΘ＋φ／２π＝ｍλ（ｍ＝１、２、３、・・・）

ここで光学的距離Ｌは、上下電極間にある各有機化合物層の光学膜厚（＝屈折率（ｎ）×膜厚（ｄ））の総和（ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２＋・・・）である。

なお、実際に各電極にて発光が反射する際、反射界面を構成する電極材料および有機材料の組み合わせにより、位相シフトの和φは変化する。

本発明に係る有機ＥＬ表示装置の実施例を説明する。

本実施例では、図１に示す構造のＲＧＢ３色の有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置を以下に示す方法で作製した。

支持体としてのガラス基板１上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路２を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜３を形成して基板とした。

平坦化膜３上に、銀合金（ＡｇＣｕＮｄ）を約１００ｎｍの厚みでスパッタリング法にて形成した後、ポジレジスト（ＯＦＰＲ−ＰＲ８ 東京応化社製）を用い、フォトリソグラフィの手法にて金属膜４のパターンを形成した。

金属膜４上に、ＩＺＯを１０ｎｍの厚みでスパッタリング法にて形成し、上記と同様にフォトリソグラフィの手法にて透明導電膜５のパターンを形成し、金属膜４とで第１電極（陽極）とした。このとき、エッチング液（ＩＴＯ−０６Ｎ 関東化学社製）が金属膜４に接触することが無いように、透明導電膜５のパターンを金属膜４のパターンより大きく形成した。この結果、銀を主成分とする金属膜４のパターンの腐食、欠け、剥がれは生じない。

透明導電膜５の周縁部を覆うように、アクリル樹脂からなる画素分離膜６を形成した。

上記工程で得た基板をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥した。

更に、ＵＶ／オゾン洗浄してから以下の手順で有機化合物を真空蒸着により形成を行った。

始めに、共通の正孔輸送層７として下記に示す＜化１＞を、１５ｎｍの厚さで全ての発光画素に形成した。この際の真空度は１×１０^-4Ｐａ、蒸着レートは０．２ｎｍ／ｓｅｃである。

次に、発光層８として、シャドーマスクを用いて、ＲＧＢそれぞれの発光層を形成した。

Ｒの発光層としては、ホストとしてＡｌｑ３と、
発光性化合物ＤＣＭ［４−（ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ］と、
を共蒸着（重量比９９：１）して３０ｎｍの厚さの発光層８Ｒを設けた。

Ｇの発光層としては、ホストとしてＡｌｑ３と、発光性化合物クマリン６とを共蒸着（重量比９９：１）して４２ｎｍの厚さの発光層８Ｇを設けた。

Ｂの発光層としては、ホストとして下記に示す＜化２＞と＜化３＞とを共蒸着（重量比８０：２０）して１０ｎｍの厚さの発光層８Ｂを設けた。

蒸着時の真空度は１×１０^-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で形成した。

共通の電子輸送層９として、バソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を真空蒸着法にて１０ｎｍの厚さで形成した。蒸着時の真空度は１×１０^-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。

更に共通の電子注入層１０として、ＢｐｈｅｎとＣｓ₂ＣＯ₃とを共蒸着（重量比９０：１０）してＲの発光画素で５２ｎｍ、Ｇの発光画素で１４ｎｍ、Ｂの発光画素で２２ｎｍの厚さで形成した。蒸着時の真空度は３×１０^-4Ｐａ、成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。

そして、透明電極１１としてＩＺＯ膜をスパッタリング法にて６０ｎｍの厚さに形成し、第２電極（陰極）とした。

陰極まで形成した基板を、真空を破ること無しにスパッタ装置へ移動して保護層１２として、窒化酸化シリコンを１５００ｎｍの厚さで形成した。

引き続いて、非発光領域に相当する部位に、乾燥剤（酸化カルシウム）１４を形成した封止ガラスキャップ１３を、接着剤（アラルダイト、日本チバガイギー社製）１５を用いて素子基板に貼り付け、素子全体を被覆保護し、有機ＥＬ表示装置を得た。

このようにして得られた有機ＥＬ表示装置の表示特性評価を行ったところ、輝点、ムラ、非発光等の表示品位の劣化は発生せず、良好な表示特性を示した。

更に、有機ＥＬ表示装置にヒートサイクル試験（−３０℃×３０分＋６０℃×３０分、１００サイクル）を行ったが、同様に表示品位の劣化は生じなかった。

［比較例］
本比較例では、図２に示す構造のＲＧＢ３色の有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置を以下に示す方法で作製した。

支持体としてのガラス基板１上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路２を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜３を形成して基板とした。

平坦化膜３上に、銀合金（ＡｇＣｕＮｄ）を約１００ｎｍの厚みでスパッタリング法にて形成した後、ポジレジスト（ＯＦＰＲ−ＰＲ８ 東京応化社製）を用い、フォトリソグラフィの手法にて金属膜４のパターンを形成した。

金属膜４上に、ＩＺＯをスパッタリング法にて１０ｎｍの厚さで形成し、上記と同様にフォトリソグラフィの手法にて、透明導電膜５のパターンを前記金属膜４のパターンと同形状になるように形成した。この結果、銀を主成分とする金属膜４のパターンの一部に腐食による変色、欠け、剥がれが生じた。

更に、透明導電膜５の周縁部を覆うように、アクリル樹脂からなる画素分離膜６を形成した。

上記工程で得られた基板を、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥した。

次いで、実施例１と同様の手法で、正孔輸送層７、発光層８、電子輸送層９、電子注入層１０、透明電極１１、保護層１２を形成して、有機ＥＬ素子を得た。

引き続いて、有機ＥＬ表示装置の非発光領域に相当する部位に、乾燥剤１４を形成した封止ガラスキャップ１３を接着剤１５を用いて素子基板に貼り付け、素子全体を被覆保護し、有機ＥＬ表示装置を得た。

このようにして得られた有機ＥＬ表示装置の表示特性評価を行ったところ、ムラ、非発光部位が認められた。

更に、有機ＥＬ表示装置にヒートサイクル試験（−３０℃×３０分＋６０℃３０分、１００サイクル）を行ったところ、金属膜のパターンの一部に膜剥がれが生じ、非発光部位が拡大し、素子の発光特性がさらに劣化した。

本発明の実施例に基づく有機ＥＬ表示装置の一例を示す部分断面図である。 比較例で示す有機ＥＬ表示装置の部分断面図である。 一般的な有機ＥＬ表示装置の一例を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ ＴＦＴ駆動回路
３ 平坦化膜
４ 金属膜
５ 透明導電膜
６ 画素分離膜
７ 正孔輸送層
８ 発光層
９ 電子輸送層
１０ 電子注入層
１１ 透明電極
１２ 保護層
１３ 封止キャップ
１４ 乾燥剤
１５ 接着剤

Claims (2)

1. ＴＦＴ配線が形成された基板上に、第１電極と第２電極との間に発光層を狭持して成る有機ＥＬ素子を備えたアクティブマトリックス型の有機ＥＬ表示装置において、
   第１電極は、銀を主成分とする合金からなる金属膜と、金属酸化物からなる透明導電膜とをこの順に積層した構成であり、
   透明導電膜のパターンは金属膜のパターンより大きく形成されており、金属膜は透明導電膜に被覆されていることを特徴とする、有機ＥＬ表示装置。
2. 透明導電膜は酸化インジウムを含有する金属酸化物であることを特徴とする、請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。

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