(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッド部分を有する基板と、
前記基板の発光領域上のトランジスタと、
前記基板の非発光領域上の配線と、
前記基板及び前記トランジスタの上にあって、前記配線の一部が露出している絶縁膜と、
前記発光領域における前記絶縁膜上にあって、ＩＴＯを含む導電性物質を含む第１電極と、
前記第１電極上の発光層と、
前記発光層及び前記配線上の第２電極とを含み、
前記第２電極は、純金属要素からなり、前記配線は、前記非発光領域内で、前記パッド部分と前記第２電極との間を電気的に接続し、かつ、前記配線は、前記第２電極に直接接触し、更に、前記配線は、前記第１電極を取り除くためのエッチャントによって腐食されない、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｄの少なくとも１つからなることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記絶縁膜は、前記非発光領域上で前記配線の一部分を露出させるためのトレンチを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記配線は、前記パッド部分と前記第２電極の純金属要素を前記基板の一面を通って電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記第１電極は、前記絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して、前記発光領域のトランジスタに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記第２電極は、アルミニウムまたはアルミニウム系合金の1つからなることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記第１電極は、前記絶縁膜に形成されるコンタクトホールを介して、対応するトランジスタの電極に接続していることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
(a)パッド部分を有する基板を設ける段階と、
(b)基板の非発光領域に、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｄの少なくとも１つから形成される配線を形成し、前記基板の発光領域にトランジスタを形成する段階と、
(c)前記基板、前記配線、及び前記トランジスタのそれぞれの上に絶縁膜を形成し、前記配線が露出するように前記絶縁膜を選択的に取り除く段階と、
(d)前記絶縁膜の全面にＩＴＯ層を蒸着する段階と、
(e)前記配線に非腐食性のエッチャントを用いて非発光領域内のＩＴＯ層を選択的に取り除き、そして前記発光領域における前記絶縁膜の上に第１電極を形成する段階と、
(f)前記第１電極の上に発光層を形成する段階と、
(g)前記発光層上に純金属要素で形成されている第２電極を形成する段階とを含み、
前記配線は、前記非発光領域内で、前記パッド部分と前記第２電極との間を電気的に接続し、かつ、前記配線は、前記第２電極の純金属要素に直接接触していることを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記配線の一部分が露出するように、前記絶縁膜を選択的に取り除く時に、前記トランジスタの一部を露出させるコンタクトホールが形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記第２電極は、アルミニウムまたはアルミニウム系合金の1つから形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１電極は、前記絶縁膜に形成されるコンタクトホールを介して、対応するトランジスタの電極に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記配線は、前記パッド部分と前記第２電極の純金属要素を前記基板の一面を通って電気的に接続することを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関するもので、特に有機電界発光素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子（ＥＬectroluminescent device、以下、ＥＬ素子ともいう。）は、広い視野角、高開口率、高色度などの特徴を有しているため、次世代フラットディスプレイ素子として注目を浴びている。 特に有機ＥＬ素子は、正孔注入電極と電子注入電極との間に形成された有機発光層に電荷が注入されると、電子と正孔とが対を成した後、消滅しながら光が発生する原理によるものであるため、他の表示素子に比べて低い電圧でも駆動が可能である。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、その駆動方式に従ってパッシブマトリックス(passive matrix)ＥＬ素子(単純マトリックス ＥＬ素子ともいう。)と、アクティブマトリックス(active matrix）ＥＬ素子とに分けられる。パッシブマトリックスＥＬ素子は、透明基板上の透明電極と、前記透明電極上の有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層の上のカソード電極とで構成される。アクティブマトリックスＥＬ素子は、基板の上で画素領域を定義するスキャンライン及びデータラインと、前記スキャンライン及びデータラインと電気的に接続され、前記有機ＥＬ素子を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続され、前記基板の上の画素領域に形成される透明電極(アノード)と、前記透明電極上の有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層の上のメタル電極(カソード)とからなる。アクティブマトリックスＥＬ素子は、パッシブマトリックスＥＬ素子と異なり、スイッチング素子をさらに含み、このスイッチング素子は薄膜トランジスタである。
【０００４】
従来の有機電界発光素子において、発光領域外部の配線及び電極は保護膜で覆われておらず、画素電極(ITO)で覆われている場合が多い。 例えば、共通電極(カソード)と、コンタクトするための配線の上には画素電極であるＩＴＯ層が形成される。 そして前記 ＩＴＯ層の上には共通電極が形成される。
発光領域で前記画素電極と共通電極との間には有機ＥＬ層があるので、前記画素電極と共通電極との間の界面特性が変化しない。しかし、前記配線に形成される画素電極と共通電極は、直接的に接触するので、二つの層間の界面特性が変化する。従って、前記配線と共通電極との間の電流の流れが低下し、かつ素子の信頼性も低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、発光領域外部の配線の電気的特性を向上させることができる有機電界発光素子及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を解決するための本発明の有機電界発光素子は、パッド部分を有する基板と、前記基板の発光領域上のトランジスタと、前記基板の非発光領域上の配線と、前記基板及び前記トランジスタの上にあって、前記配線の一部が露出している絶縁膜と、前記発光領域における前記絶縁膜上の第１電極と、前記第１電極上の発光層と、前記発光層及び前記配線上の第２電極とを含み、
前記配線は、前記第２電極に直接電気的に接触し、かつ、前記第２電極は、純金属要素からなり、前記配線は、前記非発光領域内で、前記パッド部分と前記第２電極との間を電気的に接続することを特徴とする。
【０００７】
前記配線は、パッド部と接続され、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｄで構成された群から選択される。前記絶縁膜は、前記非発光領域で前記金属層の一部分を露出させるためのトレンチを含む。
前記第１電極は、前記絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して前記発光領域のトランジスタと接続される。前記第２電極は、アルミニウムまたはアルミニウム系合金で形成される。前記第１電極は、前記絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して、対応するトランジスタの電極に接続されている。
【０００８】
本発明の有機電界発光素子の製造方法は、(a)パッド部分を有する基板を設ける段階と、(b)基板の非発光領域に配線を形成し、前記基板の発光領域にトランジスタを形成する段階と、(c)前記基板、前記配線、及び前記トランジスタのそれぞれの上に絶縁膜を形成し、前記配線が露出するように前記絶縁膜を選択的に取り除く段階と、(d)前記絶縁膜の全面にＩＴＯ層を蒸着する段階と、(e)前記配線に非腐食性のエッチャントを用いて非発光領域内のＩＴＯ層を選択的に取り除き、そして前記発光領域における前記絶縁膜の上に第１電極を形成する段階と、(f)前記第１電極の上に発光層を形成する段階と、(g)前記発光層上に純金属要素で形成されている第２電極を形成する段階とを含み、
前記配線は、前記非発光領域内で、前記パッド部分と前記第２電極との間を電気的に接続し、かつ、前記配線は、前記第２電極の純金属要素に直接接触していることを特徴とする。
【０００９】
また、前記配線はＣｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａで構成された群から選択される。前記配線の一部分が露出するように、前記絶縁膜を選択的に取り除く時に、前記トランジスタの一部を露出させるコンタクトホールが形成される。
前記第２電極は、アルミニウムまたはアルミニウム系合金で形成されている。前記第１電極は、前記絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して、対応するトランジスタの電極に接続されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の有機電界発光素子及びその製造方法によれば、発光領域外部で共通電極と接触する配線または電極の上にＩＴＯ層を形成しないか、またはＩＴＯ層の代わりに他の金属層を形成するため、ＩＴＯ層による界面特性変化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の有機電界発光素子を示す平面図である。
【図２Ａ】本発明の実施例１の、アクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示した断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例１の、アクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示した断面図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例１の、アクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示した断面図である。
【図２Ｄ】本発明の実施例１の、アクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示した断面図である。
【図２Ｅ】本発明の実施例１の、アクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示した断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例２のアクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例２のアクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の実施例２のアクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明の実施例２のアクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明の実施例２のアクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、前記目的を具体的に実現する本発明の望ましい実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の有機電界発光素子の平面図を現わす。 図１に示したように、基板１は発光領域と、非発光領域とに分けられる。 前記発光領域には、発光する多数の画素が形成されて、前記非発光領域には、パッド部２、前記パッド部２と接続される共通電極コンタクト配線４ｄ、ゲートドライバー、データドライバーなどの回路が形成される。本発明において、非発光領域に配線または電極上に、画素電極(ＩＴＯ)と、共通電極(カソード)１６が形成されるとき、それらが互いに直接的に接触しないようにするものである。
【００１３】
（実施例1）
図２Ａないし２Ｅは、本発明のアクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示した断面図である。図２ａに示したように、先に、発光領域にソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）を形成するために、そして非発光領域でパッド部２と共通電極を電気的に接続する配線４ｄを形成するために、ガラス基板１上に金属物質層を形成してこれを選択的に取り除く。前記金属物質層の材料としてはＭｏ、Ａｌ、Ｎｄの中からいずれか一つ、またはこれらの合金を使う。
【００１４】
続いて、全面にゲート絶縁膜５を形成する。前記ゲート絶縁膜５は前記基板１、前記ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）、チャンネル４ｃ、そして配線４ｄ上に形成される。そして、前記チャンネル４ｃと、整列される前記ゲート絶縁膜５の一定の領域にゲート電極６が形成される。 前記ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）、前記チャンネル４ｃ、前記ゲート電極６は、発光領域で各画素をスイッチングする薄膜トランジスタを構成する。
前記ゲート絶縁膜５と、前記ゲート電極６上には層間絶縁膜７が形成される。 そして、前記ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）表面の一定部門を露出させるコンタクトホールを形成するために前記ゲート絶縁膜５と前記層間絶縁膜７を選択的に取り除く。この時、非発光領域の前記ゲート絶縁膜５、及び前記層間絶縁膜７に前記配線４ｄを露出させるためのトレンチ(溝)が形成される。 その後、前記コンタクトホールは金属で満たされ、前記ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）にそれぞれ電気的に接続される電極ライン８が形成される。
【００１５】
また、全面に絶縁物質、例えばＳｉＮｘ系物質またはＳｉＯｘ系物質を蒸着して保護膜９を形成した後、前記発光領域の前記ドレイン電極４ｂと接続された前記電極ライン８が露出するように、前記保護膜９を選択的に取り除く。 この時、前記配線４ｄ上に形成された保護膜９も除去される。
前記配線４ｄを露出させる前記トレンチを形成するために、前記非発光領域で前記ゲート絶縁膜５、前記層間絶縁膜７、前記保護膜９を一挙にエッチングすることも可能である。
【００１６】
図２Ｂに示したように、前記発光領域に画素電極１０を形成するために、前記保護膜９ 上に金属物質を蒸着した後、選択的に取り除く。 下部発光(bottom emission) 方式のＥＬ素子の場合には、前記画素電極（第１電極）１０をＩＴＯのような透明な物質で形成し、反対に上部発光(top emission) 方式のＥＬ素子の場合には、反射率と仕事関数の高い金属物質で前記画素電極１０を形成する。 本発明は下部発光方式の例であるので、前記画素電極１０をＩＴＯで形成する。 前記ＩＴＯ層１０は、前記発光領域内の画素領域にだけ形成され、前記非発光領域の配線４ｄ上には形成されない。前記非発光領域の配線４ｄ上に蒸着したＩＴＯ層１０を取り除くために、使われるエッチャント(エッチング液)は前記配線４ｄの物質を腐食させないものとする。
【００１７】
以後、図２Ｃに示したように全面に絶縁膜１３を蒸着した後、前記画素電極１０と、前記配線４ｄの一定の領域が露出するように、前記絶縁膜１３を選択的に取り除く。 前記絶縁膜１３は、前記発光領域で画素領域の間の境界領域に形成される。
図２Ｄに示したように、シャドーマスク（図示せず）を利用して、前記画素電極１０上に有機電界発光(ＥＬ)層１５を蒸着する。この時、前記有機電界発光層１５は、非発光領域には形成されない。 前記有機電界発光層１５は、発光色によって赤ＲＥＤ（R）、緑ＧＲＥＥＮ（G）、青ＢＬＵＥ（B）の有機電界発光層に区分し、これらＲ、Ｇ、Ｂ有機電界発光層１５は、各画素領域に順に形成される。ここで、前記有機電界発光層１５は、有機層（図示せず）と、前記画素電極１０で供給される正孔を前記有機層に注入、伝達するための正孔注入層（図示せず） 及び正孔伝達層（図示せず）と、共通電極で供給される電子を前記有機ＥＬ層に注入、伝達するための電子注入層（図示せず） 及び電子伝達層（図示せず）で構成される。
【００１８】
図２Ｅに示したように、全面にアルミニウムまたはアルミニウム系合金を蒸着して共通電極１６を形成する。前記共通電極（第２電極）１６は、前記発光領域で前記有機電界発光層１５上に形成され、前記非発光領域で前記配線４ｄ及び前記絶縁膜１３上に形成される。 従って、前記共通電極１６は、前記配線４ｄと直接的に接触する。
図示してはいないが、以後前記有機電界発光層１５を酸素や水分から保護するために、保護膜（図示せず）を形成する。 そして、シーラントと、透明基板を利用して保護キャップを形成する。
【００１９】
（実施例2）
図３Ａないし３Ｅは、本発明のアクティブマトリックスＥＬ素子を製造する手順を示す断面図である。 図３Ａに示すように、発光領域にソース/ドレイン電極（２４ａ、２４ｂ）を形成するため、そして非発光領域で共通電極と電気的に接続される配線２４ｄを形成するために、ガラス基板２１上に金属物質層を形成し、これを選択的に取り除く。前記金属物質層の材料としては、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｄのうちいずれか一つ、またはこれらの合金を用いる。
続いて、全面にゲート絶縁膜２５を形成する。 前記ゲート絶縁膜２５は前記基板２１、前記ソース/ドレイン電極（２４ａ、２４ｂ）、チャンネル２４ｃ、そして配線２４ｄ上に形成される。 そして、前記チャンネル２４ｃと整列する前記ゲート絶縁膜２５の所定の領域に、ゲート電極２６が形成される。 前記ソース/ドレイン電極（２４ａ、２４ｂ）、前記チャンネル２４ｃ、前記ゲート電極２６は、発光領域で各画素をスイッチングする薄膜トランジスタを構成する。
【００２０】
前記ゲート絶縁膜２５と前記ゲート電極２６上には、層間絶縁膜２７が形成される。そして、前記ソース/ドレイン電極（２４ａ、２４ｂ）の表面の一部を露出させるコンタクトホールを形成するために、前記層間絶縁膜２７と前記ゲート絶縁膜２５を選択的に取り除く。この時、非発光領域の前記層間絶縁膜２７及び前記ゲート絶縁膜２５に、前記配線２４ｄを露出させるためのトレンチが形成される。
その後、前記コンタクトホールを金属で埋め、それによって、前記ソース/ドレイン電極（２４ａ、２４ｂ）とそれぞれ電気的に接続される電極ライン２８が形成される。そして、前記非発光領域で前記配線２４ｄ上にはバッファーメタル層３１が形成される。 前記バッファーメタル層３１は、前記電極ライン２８ 及び保護膜（保護層）２９を形成した後、形成するか、または前記電極ライン２８と同時に形成することができる。 前記バッファーメタル層３１が前記電極ライン２８と同時に形成される場合には、前記バッファーメタル層３１は前記電極ライン２８と、等しい物質で形成される。 前記バッファーメタル層３１の材料としてはＩＴＯエッチャントによって腐食しない金属、例えばＣｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａの中のいずれか一つまたはこれらの合金を利用する。
【００２１】
全面に絶縁物質、例えばＳｉＮｘ系物質またはＳｉＯｘ系物質を蒸着して保護膜２９を形成した後、前記発光領域の前記ドレイン電極２４ｂと接続された前記電極ライン２８が露出するように、前記保護膜２９を選択的に取り除く。 この時、前記バッファーメタル層３１が形成された後に、前記保護膜２９が形成される場合には、前記バッファーメタル層３１上に形成された保護膜２９も除去される。
【００２２】
図３Ｂに示したように、前記発光領域に画素電極３０を形成するために、前記保護膜２９上にＩＴＯを蒸着した後、選択的に取り除く。 前記非発光領域に蒸着されたＩＴＯ層３０を取り除くために使われるエッチャントは、前記配線２４ｄの物質を腐食させるものでも差し支えない。これは、前記配線２４ｄは、前記バッファーメタル層３１によって前記エッチャントから保護され得るからである。 前記ＩＴＯ層３０は、前記発光領域内の画素領域にだけ形成され、前記非発光領域には形成されない。
【００２３】
以後、図３Ｃに示したように全面に絶縁膜３３を蒸着した後、前記画素電極３０と、前記バッファーメタル層３１の所定の領域が露出するように、前記絶縁膜３３を選択的に取り除く。前記絶縁膜３３は、前記発光領域で画素領域の間の境界領域に形成される。
図３Ｄに示したように、シャドーマスク（図示せず）を利用して前記画素電極３０上に有機電界発光層３５を蒸着する。この時、前記有機電界発光層３５は非発光領域には形成されない。
【００２４】
図３Ｅに示したように、全面に共通電極３６を形成する。 前記共通電極３６は前記発光領域で前記有機電界発光層３５上に形成され、前記非発光領域で前記バッファーメタル層３１及び前記絶縁膜３３上に形成される。従って、前記共通電極３６は前記配線２４ｄと直接的に接触するものではなく、前記バッファーメタル層３１を介して前記配線２４ｄと電気的に接続される。
図示してはいないが、その後、前記有機電界発光層３５を酸素や水分から保護するために、保護膜（図示せず）を形成する。そして、シーラント(sealant)と透明基板を利用して保護キャップを形成する。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
前記説明したように本発明の有機電界発光素子及びその製造方法によれば、発光領域外部で共通電極と接触する配線、または電極の上にＩＴＯ層を形成しないか、またはＩＴＯ層の代わりに他の金属層を形成するので、ＩＴＯ層による界面特性変化を防止することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  基板
２  パッド部
４ａ、２４a  ソース電極
４ｂ、２４b  ドレイン電極
４ｄ、２４ｄ  配線
５、２５  ゲート絶縁膜
６、２６  ゲート電極
７、２７  層間絶縁膜
８、２８  電極ライン
９、２９  保護膜
１０、３０  画素電極
１５、３５  有機電界発光(ＥＬ)層
１６、３６  共通電極
【図１】
0005413745.tif 000002
【図２Ａ】
0005413745.tif 000003
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
0005413745.tif 000006
【図２Ｅ】
0005413745.tif 000007
【図３Ａ】
0005413745.tif 000008
【図３Ｂ】
0005413745.tif 000009
【図３Ｃ】
0005413745.tif 000010
【図３Ｄ】
0005413745.tif 000011
【図３Ｅ】
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