(57)【要約】【課題】長期間保存による発光輝度劣化を抑えた有機ＥＬ素子アレイを提供する。【解決手段】複数の画素で構成された表示領域を有し、基板と前記基板の上に形成された複数の第１電極と、前記第１電極の上に形成された発光層と、前記発光層の上に形成された第２電極とを備えた有機ＥＬ素子アレイにおいて、隣接する第１電極の間に陽極酸化膜が形成されている。【選択図】図１
2008071671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素で構成された表示領域を有し、基板と前記基板の上に形成された複数の第１電極と、前記第１電極の上に形成された発光層と、前記発光層の上に形成された第２電極とを備えた有機ＥＬ素子アレイにおいて、
隣接する第１電極の間に陽極酸化膜が形成されていることを特徴とする、有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項２】
第１電極はアルミニウムを主成分とすることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項３】
陽極酸化膜は遮光性を有することを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
【請求項４】
複数の画素で構成された表示領域を有し、基板と前記基板の上に形成された複数の第１電極と、前記第１電極の上に形成された発光層と、前記発光層の上に形成された第２電極とを備えた有機ＥＬ素子アレイの作製方法において、
第１電極を形成する際に、第１電極を陽極酸化法によりパターニングすることで、隣接する第１電極の間に陽極酸化膜を形成することを特徴とする、有機ＥＬ素子アレイの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ素子アレイ及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子アレイは基板上に複数の有機ＥＬ素子（画素）が形成された構成であり、この有機ＥＬ素子（以下、単に素子という場合がある。）は、陰極と陽極との間に流れる電流によって、両電極間にある有機化合物が発光する。
【０００３】
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、液晶表示素子に比し、薄型軽量化が可能であるため、特にモバイル用途での応用展開が進められている。
【０００４】
一方で、有機ＥＬ素子には、ごく微量の水分や酸素等により、有機発光性材料の変質、或いは、発光層と電極間の剥離等を生じ、発光効率の低下、非発光領域（ダークスポット）の増大等の表示性能劣化が発生するという課題がある。従来、素子（アレイ）全体を凹形状の金属、或いはガラスの封止キャップでカバーし、更に、基板と封止キャップの空隙部（封止空間）に乾燥剤を封入することにより、外部から浸入する水分をトラップし、素子の劣化を防止する構成が一般に採用されている。また、窒化珪素（ＳｉＮ）などの防湿層を素子上に成膜して、外部からの水分の浸入を防ぐ構成も採用されている。
【０００５】
ところが、発光層に隣接する部材に含まれる水分が拡散して、発光層に浸入すると前記発光層の発光効率が低下することが知られており、外部からの水分の浸入を防止するだけでは不十分である。
【０００６】
このような問題に対する対策として、発光層に隣接する構成部材を基板上へ所望の形状で形成後、加熱脱水処理を行い、更に低露点雰囲気中で基板温度を降温させ、部材への水分再吸着を抑制する方法が知られている（特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３５０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
有機ＥＬ素子（アレイ）の構成例として、図４にその断面図を示す。図示した有機ＥＬ素子（アレイ）は基板５０１上に薄型トランジスタ５１７、同薄型トランジスタ５１７の凹凸を平坦化する高分子材料からなる平坦化層５１０が積層される。更に第１電極である画素電極５１１、画素周辺を囲む素子分離膜５１３、発光有機層５１４、第２電極である透明電極５１５、防湿層５１６等が積層され作製される。
【０００９】
平坦化層５１０は、同平坦化層５１０上に積層される画素電極５１１、発光有機層５１４、透明電極５１５の各層及び層界面の平坦性を確保するため挿入されている。この平坦化層５１０は前記の特性を充足するため、一般にアクリル、メタクリル樹脂等の高分子が用いられる。
【００１０】
発光有機層５１４は一般的に数１００ｎｍと薄く、画素電極５１１の端部において前記画素電極５１１と透明電極５１５とがショートしやすいため、画素電極５１１の周辺に素子分離膜５１３が形成されている。素子分離膜５１３としては、テーパー角の低い有機材料が用いられることが多い。
【００１１】
ところが、このような平坦化層５１０及び素子分離膜５１３の材料は、高分子材料が一般的に使用されるため、微量の水分が残留しやすい性質を有する。この残留水分が発光有機層５１４に浸入すると、素子の発光輝度が劣化することが知られている。
【００１２】
平坦化層５１０及び素子分離膜５１３に残留する水分による素子の発光輝度劣化を回避するため、前記平坦化層５１０及び素子分離膜５１３が形成された基板を高温真空雰囲気で長時間保管して、同平坦化層５１０及び素子分離膜５１３の脱水を行う。
【００１３】
しかしながら前記の処置を施した場合でも、素子分離膜５１３中や画素電極５１１で被覆された平坦化層５１０上に微量な水分が残留しやすい。この残留水分が、平坦化膜５１０及び素子分離膜５１３を経由して発光有機層５１４に拡散し、素子の発光輝度劣化を引き起こす。
【００１４】
従って、本発明の目的は、長期間保存による発光輝度劣化を抑えた有機ＥＬ素子アレイ及びその作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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素子アレイは、
複数の画素で構成された表示領域を有し、基板と前記基板の上に形成された複数の第１電極と、前記第１電極の上に形成された発光層と、前記発光層の上に形成された第２電極とを備えた有機ＥＬ素子アレイにおいて、
隣接する第１電極の間に陽極酸化膜が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、隣接する第１電極の間に陽極酸化膜が形成される。例えば、第１電極の材質がＡｌの場合には、隣接する第１電極の間にＡｌ2Ｏ3の無機絶縁膜（陽極酸化膜）が形成され、素子間が絶縁される。ＡｌとＡｌ2Ｏ3は連続体であり、平坦化層中の水分はＡｌ2Ｏ3で遮蔽され、発光有機層への拡散経路が無くなるので、素子の発光輝度劣化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る有機ＥＬ素子アレイ及びその作製方法の実施形態を、図１に基いて説明する。図１は、本実施形態の有機ＥＬ素子アレイの一部を拡大して示した断面図である。
【００１８】
基板１０１上には、信号線１０５、ゲート電極１０４、平坦化層１１０、第１電極１１１及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１７が公知の薄膜プロセスによって順次形成されている。そして本発明の特徴は、第１電極（画素電極）１１１が陽極酸化法によりパターニングされていることであり、更に詳しくは、パターニングの結果、隣り合う第１電極１１１と１１１の間に陽極酸化膜１１２が形成されている点である。
【００１９】
陽極酸化膜１１２を形成することによって、第１電極１１１の直下に配置されている高分子材料からなる平坦化層１１０が含有する微量水分を、前記陽極酸化膜１１２によって遮断することができる。その結果、水分拡散による発光特性劣化を改善することができる。
【００２０】
第１電極１１１の材料としては、金属材料が良く、可視波長域で高反射率であるＣｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔａなどやそれらを少なくとも一種類含む合金を適用できる。特に、これら材料について陽極酸化が可能な材料であり、かつ、金属酸化物が緻密で透湿性の低い材料が好ましく、具体的にはアルミニウムが好ましい。
【００２１】
このような金属膜を平坦化層１１０上に成膜した後、フォトレジストを塗布、露光、現像を行って、第１電極１１１に対応する領域にフォトレジストを形成する。この状態で陽極酸化を行うと、レジストの無い領域の金属膜が陽極酸化され、隣り合う第１電極１１１と１１１の間に無機絶縁膜（陽極酸化膜１１２）が形成される。陽極酸化は、液晶ディスプレイの薄膜トランジスタ基板のゲート絶縁膜等の製造で用いられる公知のプロセスで行うことができる。しかし、陽極酸化を行う際、成膜した金属膜に直接通電すると、第１電極１１１が島状なので均一な陽極酸化膜１１２を得ることができない。アノード線、信号線、ゲート線などの基板に形成された全ての端子に導通し、トランジスタやスルーホールを介して金属膜に電流を流す必要がある。また、陽極酸化の条件によってはポーラス状の膜が形成されることがあり、防湿性の低い膜が得られることがある。化成液成分や陽極酸化条件を適切に設定したり、金属膜の膜厚を薄くすることで、緻密で防湿性の高い膜を得ることができる。
【００２２】
更に、陽極酸化膜１１２としては、酸化クロム膜や黒色アルマイトでも良く、隣り合う第１電極１１１と１１１の間やパネル外周部に形成して、外光反射によるコントラスト低下を抑えて良好な表示特性を有する有機ＥＬ素子（アレイ）を得ることもできる。
【００２３】
このような第１電極１１１と陽極酸化膜１１２を形成した基板に対して、公知の手段により、発光有機層１１４、透明電極（第２電極）１１５、防湿層１１６を堆積して、有機ＥＬ素子（アレイ）を作製する。
【００２４】
発光有機層１１４は、有機発光材料、正孔注入材料、電子注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料より選ばれる少なくとも１種を用いることができ、正孔注入材料若しくは正孔輸送材料に有機発光材料をドーピングする。又は電子注入材料若しくは電子輸送材料に有機発光材料をドーピングする等により発色の選択の幅を広げることができる。また、発光有機層１１４は、発光効率の観点からアモルファス膜であることが好ましい。
【００２５】
各色の有機発光材料は、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体或いは複合オリゴ体が使用できる。しかし、本発明の構成として例示の材料に限定されるものではない。
【００２６】
発光有機層１１４は、正孔注入、正孔輸送、電子注入、電子輸送の各単機能を持つ層であっても良いし、複合機能を持つ層であっても良い。
【００２７】
発光有機層１１４の膜厚は０．０５〜０．３μｍ程度が良く、好ましくは０．０５〜０．１５μｍ程度である。
【００２８】
正孔注入及び輸送材料としては、フタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Ｅｕ錯体等が使用できるが、本発明の構成として限定されるものではない。
【００２９】
電子注入及び輸送材料の例としては、アルミに８−ヒドロキシキノリンの３量体が配位したＡｌｑ３、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等を使用できる。
【００３０】
防湿層１１６としては水分及び酸素の吸収、透過がなく、可視波長域の透過率が高い材料が望ましい。例えばＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ等の無機膜を適用できる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子アレイ及びその作製方法の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
＜実施例１＞
［工程１］
図示は略略するが、ガラス基板１０１上にＴＦＴ１１７を形成する。
【００３３】
［工程２］
図２（ａ）に示すように、上記工程１で得られたＴＦＴバックプレーンの凹凸を平坦化するため、スピンコート法にて、ポジレジスト型の感光性有機樹脂材料を膜厚２μｍで塗布し、プリベークを行う。その後、前記ＴＦＴバックプレーン内に形成済みのドレイン端子と電気的コンタクトを取るための穴を形成するために、フォトマスクを用いてコンタクトホールに相当する領域を露光した。この露光部を現像液で除去し、２３０℃でポストベークを行って樹脂を硬化させた。
【００３４】
［工程３］
図２（ｂ）に示すように、前記ＴＦＴバックプレーン上にスパッタ法によりＡＬターゲットを用いて、ＡＬを１００ｎｍの厚さに成膜し金属膜１２０を形成する。
【００３５】
［工程４］
図２（ｃ）に示すように、ポジ型のフォトレジスト１２１を膜厚１μｍで塗布しプリベークを行う。
【００３６】
［工程５］
図２（ｄ）に示すように、フォトマスク１２２を用いて第１電極１１１（図２（ｆ）を参照）の周辺に対応する部分と、発光領域の外周部を露光する。
【００３７】
［工程６］
図２（ｅ）に示すように、現像液で現像し、２３０℃でポストベークする。
【００３８】
［工程７］
図２（ｆ）に示すように、陽極酸化する。３％の酒石酸をアンモニアにより、ｐＨ６．２５±０．０５に調整した溶液をエチレングリコール液で１：９に稀釈した液からなる陽極酸化液中に基板を浸漬し、化成電流密度が０．２ｍＡ／ｃｍ2になるように調整する（定電流化成）。次に、所定のＡｌ2Ｏ3膜の厚さが得られるのに必要な化成電圧１００Ｖに達するまで陽極酸化を行う。その結果、隣り合う第１電極１１１と１１１の間に、Ａｌ2Ｏ3からなる陽極酸化膜１１２が形成される。更にその後、均一な陽極酸化膜１１２を得るために数１０分保持することが望ましい（定電圧化成）。
【００３９】
なお、陽極酸化する際に、成膜した金属膜１２０に直接通電すると、第１電極１１１が島状なので均一な陽極酸化膜１１２を得ることができない。アノード線、信号線、ゲート線などの基板に形成された全ての端子に導通し、トランジスタやスルーホールを介して金属膜１２０に電流を流す必要がある。
【００４０】
化成電流密度が０．２ｍＡ／ｃｍ2、有機ＥＬ素子アレイの画素サイズが５０μｍ×１５０μｍの場合、１画素あたりの流れる電流は１５ｎＡである。一般的に１画素のＴＦＴ１１７のソースドレイン間に流すことのできる電流は０．１ｍＡであるので、陽極酸化中は、絶縁体である陽極酸化膜１１２に電圧が印加されることになり、ＴＦＴ１１７に高電圧が印加されることはなく、ＴＦＴ１１７は破壊されない。
【００４１】
［工程８］
図２（ｇ）に示すように、フォトレジストを剥離液で剥離する。
【００４２】
［工程９］
図２（ｈ）に示すように、ポジレジスト型の感光性有機樹脂材料を膜厚０．５μｍでスピンコートし、フォトマスクを用いて発光領域に対応する箇所を露光する。この露光部を現像液で除去し、２００℃でポストベークを行って素子分離膜１１３を形成する。
【００４３】
［工程１０］
工程９で得られた基板を１Ｐａ以下、２００℃環境に４時間投入後、基板の加熱を止め６０℃まで徐冷する。本工程の実施により、平坦化層１１０及び素子分離膜１１３に残留する水分が除去される。
【００４４】
［工程１１］
図２（ｉ）に示すように、発光有機層１１４、第２電極１１５、防湿層１１６を積層する。
【００４５】
具体的には、工程７の基板乾燥処理済みの基板に対して、第１電極１１１上にＦＬ０３（正孔輸送層）／ＤｐｙＦＬ＋ｓＤＴＡＢ２（発光層）／ＤＦＰＨ１（電子輸送層）／ＤＦＰＨ１＋Ｃｓ2ＣＯ3（電子注入層）を順次積層し発光有機層１１４を形成する。更にその上層に、ＩＴＯからなる透明電極１１５をスパッタにより膜厚６０ｎｍで成膜して画素（素子）を形成後、一連の堆積層を覆うように防湿層１１６をＶＨＦプラズマＣＶＤで下記の通りに形成する。
【００４６】
防湿層１１６は膜形成装置の放電炉の基板ホルダーに透明電極１１５まで堆積し終えた有機ＥＬ素子アレイを置き、放電炉の圧力を１×１０-3Ｐａに真空引きする。次いで、シランガスを２０ｓｃｃｍ、窒素ガスを１０００ｓｃｃｍ、水素ガスを１０００ｓｃｃｍフローし、反応空間圧力を１００Ｐａに制御する。そして、６０ＭＨｚ高周波電力４００Ｗを高周波電極に供給し、有機ＥＬ素子上に窒化シリコン膜を３００ｎｍの膜厚に堆積形成する。その後、シランガスを５０ｓｃｃｍ、アンモニアガスを２００ｓｃｃｍ、水素ガスを１０００ｓｃｃｍフローし、反応空間圧力を１００Ｐａに制御する。そして６０ＭＨｚ高周波電力を８００Ｗに設定して高周波電極に供給し、有機ＥＬ素子上に窒化シリコン膜を更に３００ｎｍの膜厚に堆積形成し、防湿層１１６の膜厚を６００ｎｍにする。
【００４７】
このようにして製造された有機ＥＬ素子アレイは、平坦化層１１０中の水分が陽極酸化膜１１２で遮断され、有機発光層１１４に水分が拡散しなくなるため、素子の発光輝度劣化を抑えることができる。
【００４８】
＜実施例２＞
第１の実施例において工程９を省略した場合である。このような構成であっても、第１の実施例と同様の効果がある。また、素子分離膜１１３を形成しないので、アノード表面の凹凸が小さくなる。その結果、素子分離膜１１３をカバーするために必要な防湿層１１６の膜厚を薄くすることができるので、製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ素子アレイの一部を拡大して示した断面図である。
【図２（ａ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図２（ｂ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図２（ｃ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図２（ｄ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図２（ｅ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図２（ｆ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図２（ｇ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図２（ｈ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図２（ｉ）】有機ＥＬ素子アレイの作製方法を示した断面図である。
【図３】異なる有機ＥＬ素子アレイの一部を拡大して示した断面図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子アレイの一部を拡大して示した断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１、５０１  基板
１０２、５０２  半導体層
１０３、５０３  絶縁層
１０４、５０４  ゲート電極
１０５、５０５  信号線
１０６、５０６  ソース電極
１０７、５０７  ドレイン電極
１０８、５０８  接続配線
１０９、５０９  保護絶縁膜
１１０、５１０  平坦化層
１１１、５１１  画素電極（第１電極）
１１２、５１２  陽極酸化膜
１１３、５１３  素子分離膜
１１４、５１４  発光有機層
１１５、５１５  透明電極（第２電極）
１１６、５１６  防湿層
１１７、５１７  薄膜トランジスタ
１２０  金属膜
１２１  フォトレジスト
１２２  フォトマスク
【図１】
2008071671.tif 000003
【図２（ａ）】
2008071671.tif 000004
【図２（ｂ）】
2008071671.tif 000005
【図２（ｃ）】
2008071671.tif 000006
【図２（ｄ）】
2008071671.tif 000007
【図２（ｅ）】
2008071671.tif 000008
【図２（ｆ）】
2008071671.tif 000009
【図２（ｇ）】
2008071671.tif 000010
【図２（ｈ）】
2008071671.tif 000011
【図２（ｉ）】
2008071671.tif 000012
【図３】
2008071671.tif 000013
【図４】
2008071671.tif 000014