(57)【要約】【課題】上面側の陰極から効率的に光を取り出すために、有効な下面側の陽極構成を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供する。【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１上に周期律表の５族または６族に属する金属を含む陽極Ａを形成する陽極形成工程と、陽極Ａ上に発光層を含む有機層１０を形成する有機層形成工程と、有機層１０上に陰極Ｋを形成する陰極形成工程とにより製造される。好ましくは陽極形成工程では、陽極Ａをテーパー形状に形成する。又陽極形成工程は、陽極Ａを所定の形状にパターニングした後、陽極Ａ上に絶縁膜１５を形成し、更に絶縁膜１５に開口を設けて金属を露出させる処理を含み、有機層形成工程は、開口にて金属と接するように有機層１０を形成する。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に周期律表の５族または６族に属する金属を含む陽極を形成する陽極形成工程と、
該陽極上に発光層を含む有機層を形成する有機層形成工程と、
該有機層上に陰極を形成する陰極形成工程と
を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項２】
前記陽極形成工程は、クロム、モリブデン、タングステン、タンタルおよびニオブから選択された金属を用いることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項３】
前記陽極形成工程は、仕事関数が４．８ｅＶ未満である金属を用いることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項４】
前記陽極形成工程は、反射率が４０％以上である陽極を形成することを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項５】
前記陽極形成工程は、所定のスパッタガスを用いたＤＣスパッタリングにより該金属を基板上に成膜することを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項６】
前記陽極形成工程は、該陽極をテーパー形状に形成することを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項７】
前記陽極形成工程は、所定のエッチングガスを用いたドライエッチングにより該陽極を所定の形状にパターニングすることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記陽極形成工程は、リアクティブイオンエッチングにより該陽極を所定の形状にパターニングすることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項９】
前記陽極形成工程は、所定のエッチング液を用いたウェットエッチングにより該陽極を所定の形状にパターニングすることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１０】
前記陽極形成工程は、陽極を所定の形状にパターニングした後、該陽極上に絶縁膜を形成し、更に該絶縁膜に開口を設けて該金属を露出させる処理を含み、
前記有機層形成工程は、該開口にて前記金属と接するように有機層を形成することを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１１】
基板上にゲート電極を形成する工程と、
該ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
該ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、
該半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜上に周期律表の５族または６族に属する金属を含む陽極を形成する工程と、
該陽極をパターニングする工程と、
該パターニング後、前記陽極上に別の絶縁膜を形成する工程と、
該別の絶縁膜に開口を設け、前記金属を露出させる工程と、
該開口にて前記金属と接するように有機発光層を形成する工程と
該有機発光層上に陰極を形成する工程と
を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光を素子の陰極側で取り出すことができる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光を利用したエレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子と略記する。）は、自己発光のため視認性が高く、かつ完全固体素子であるため、耐衝撃性に優れるなどの特徴を有することから、各種表示装置における発光素子としての利用が注目されている。
【０００３】
ＥＬ素子には、発光材料として無機化合物を用いる無機ＥＬ素子と、有機化合物を用いる有機ＥＬ素子とがある。このうち、有機ＥＬ素子は、駆動電圧を大幅に低くした小型化が容易であるため、次世代の表示素子としてその実用化研究が積極的になされている。有機ＥＬ素子の構成は、陽極／発光層／陰極の積層を基本とし、ガラス板等を用いた基板上に、透明陽極を形成する構成が通常採用されている。この場合、発光は基板側に取り出される。
【０００４】
ところで、近年以下の理由で、陰極を透明にして発光を陰極側から取り出す試みがなされている。先ず、陰極と共に陽極も透明にすれば、全体として透明な発光素子ができる。透明な発光素子の背景色として任意な色が採用でき、発光時以外もカラフルなディスプレイとすることが可能となり、装飾性が改良される。背景色として黒を採用した場合には、発光時のコントラストが向上する。次に、カラーフィルタや色変換層を用いる場合は、発光素子の上にこれらを置くことができる。このため、これらの層を考慮することなく素子を製造することができる。その利点として、例えば、陽極を形成させる際に基板温度を高くすることができ、これにより陽極の抵抗値を下げることができる。
【０００５】
陰極を透明にすることにより、上記のような利点が得られるため、透明陰極を用いた有機ＥＬ素子を作成する試みがなされている。例えば、以下の特許文献１に開示された有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機発光層を含む有機層が介在しており、陰極は電子注入金属層と非晶質透明導電層とによって構成されており、しかも電子注入金属層が有機層と接するという構成で成り立っている。本発明の背景を明らかにする為、以下に、これらの構成について簡潔に説明する。
【特許文献１】特開平１０−１６２９５９号公報
【０００６】
まず、有機ＥＬ素子において陰極を構成する非晶質透明導電層について説明する。この非晶質透明導電層は、非晶質であって透明性を有するものであればよいが、電圧降下とそれに起因する発光の不均一性の排除のため、比抵抗値が５×１０-4Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。また、材質としては、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系の酸化物膜が好ましい。ここで、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系の酸化物膜とは、主要カチオン元素としてインジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含有する非晶質酸化物からなる透明導電膜である。
【０００７】
次に、電子注入金属層について説明する。電子注入金属層とは、発光層を含む有機層に良好に電子注入ができる金属の層であり、透明発光素子を得るためには、光線透過率が５０％以上であることが好ましく、このためには膜厚を０．５〜２０ｎｍ程度の超薄膜とすることが望ましい。電子注入金属層としては、仕事関数が３．８ｅＶ以下の金属（電子注入性の金属）、例えば、Ｍｇ，Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｌｉ，Ｙｂ，Ｅｕ，Ｙ，Ｓｃなどを用いて膜厚を１ｎｍ〜２０ｎｍとした層を挙げることができる。この場合において、５０％以上、特に６０％以上の光線透過率を与える構成が好ましい。
【０００８】
陽極と陰極との間に介在する有機層は、少なくとも発光層を含む。有機層は、発光層のみからなる層であってもよく、また、発光層とともに、正孔注入輸送層などを積層した多層構造のものであってもよい。有機ＥＬ素子において、有機層は（１）電界印加時に、陽極又は正孔輸送層により正孔を注入することができ、かつ電子注入層より電子を注入することができる機能、（２）注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる輸送機能、（３）電子と正孔の再結合の場を発光層内部に提供し、これを発光につなげる発光機能などを有している。正孔注入輸送層は、正孔伝達化合物からなる層であって、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注入輸送層を陽極と発光層との間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入される。その上、電子注入層より発光層に注入された電子は、発光層と正孔注入輸送層の界面に存在する電子の障壁により、この発光層内の界面近くに蓄積されてＥＬ素子の発光効率を向上させ、発光性能の優れたＥＬ素子とする。
【０００９】
陽極は、仕事関数が４．８ｅＶ以上の導電性を示すものであれば特に制限はない。仕事関数が４．８ｅＶ以上の金属又は透明導電膜（導電性酸化物膜）又はこれらを組み合わせたものが好ましい。陽極は、必ずしも透明である必要はなく、黒色のカーボン層等をコーティングしてもよい。好適な金属としては、例えば、Ａｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｐｄを挙げることができ、導電性酸化物としては、例えば、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ，ＺｎＯ−Ａｌ，Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏを挙げることができる。また、積層体としては、例えば、ＡｕとＩｎ−Ｚｎ−Ｏの積層体、ＰｔとＩｎ−Ｚｎ−Ｏの積層体、Ｉｎ−Ｓｎ−ＯとＰｔの積層体を挙げることができる。また、陽極は、有機層との界面が仕事関数４．８ｅＶ以上であれば良いため、陽極を二層とし、有機層と接しない側に仕事関数４．８ｅＶ以下の導電性膜を用いてもよい。この場合、Ａｌ，Ｔａ，Ｗ等の金属やＡｌ合金、Ｔａ−Ｗ合金等の合金を用いることができる。また、ドープされたポリアニリンやドープされたポリフェニレンビニレン等の導電性高分子や、α−Ｓｉ，α−ＳｉＣ、α−Ｃなどの非晶質半導体、μＣ−Ｓｉ，μＣ−ＳｉＣ等の微結晶なども用いることができる。更には、黒色の半導体性の酸化物であるＣｒ2 Ｏ3 ，Ｐｒ2 Ｏ5 ，ＮｉＯ，Ｍｎ2 Ｏ5 ，ＭｎＯ2 等を用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、特許文献１には、陰極を極薄の電子注入金属層と非晶質透明導電層で形成することにより、陰極側から光を取り出す技術が開示されている。しかながら、陽極に対する改善は行われていない。すなわち、上面側の陰極から効率的に光を取り出すために、有効な下面側の陽極についての記述はない。単に、陽極には仕事関数４．８ｅＶ以上の導電性を示す金属または透明導電膜、あるいはその組み合わせを用いることが可能であると記されている。好適な金属として、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄが上げられている。しかしながら、これらの金属は有機層との密着性が良好とはいえず、ダークスポット（非発光点）や不均一な発光を発生しやすい。さらには、これらの金属の微細加工技術は確立されておらず、高精細パターニングは困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は上面側の陰極から効率的に光を取り出すために、有効な下面側の陽極構成を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、基板上に周期律表の５族または６族に属する金属を含む陽極を形成する陽極形成工程と、該陽極上に発光層を含む有機層を形成する有機層形成工程と、該有機層上に陰極を形成する陰極形成工程とを含むことを特徴とする。
好ましくは、前記陽極形成工程は、クロム、モリブデン、タングステン、タンタルおよびニオブから選択された金属を用いる。又前記陽極形成工程は、仕事関数が４．８ｅＶ未満である金属を用いる。又前記陽極形成工程は、反射率が４０％以上である陽極を形成する。又前記陽極形成工程は、所定のスパッタガスを用いたＤＣスパッタリングにより該金属を基板上に成膜する。又前記陽極形成工程は、該陽極をテーパー形状に形成する。又前記陽極形成工程は、所定のエッチングガスを用いたドライエッチングにより該陽極を所定の形状にパターニングする。例えば前記陽極形成工程は、リアクティブイオンエッチングにより該陽極を所定の形状にパターニングする。或いは前記陽極形成工程は、所定のエッチング液を用いたウェットエッチングにより該陽極を所定の形状にパターニングしても良い。又前記陽極形成工程は、陽極を所定の形状にパターニングした後、該陽極上に絶縁膜を形成し、更に該絶縁膜に開口を設けて該金属を露出させる処理を含み、前記有機層形成工程は、該開口にて前記金属と接するように有機層を形成する。
【００１２】
又本発明にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、基板上にゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、該半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に周期律表の５族または６族に属する金属を含む陽極を形成する工程と、該陽極をパターニングする工程と、該パターニング後、前記陽極上に別の絶縁膜を形成する工程と、該別の絶縁膜に開口を設け、前記金属を露出させる工程と、該開口にて前記金属と接するように有機発光層を形成する工程と該有機発光層上に陰極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極は、周期律表の５族または６族に属する金属からなる。これらの金属には、クロムや、モリブデン、タングステン、タンタル及びニオブ等の高融点金属が含まれる。これらの金属は仕事関数が４．８ｅＶ未満であり、例えばクロムは４．５ｅＶ、タングステンは４．６ｅＶとなっている。又、反射率は４０％以上である。従来、陽極としては正孔を供給する必要性から仕事関数が４．８ｅＶ以上と高めの金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ等）が用いられてきた。本発明は、これに代えて仕事関数が低めの５族または６族に属する金属（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｂ等）を用いている。５族または６族に属する金属であっても、充分に正孔を供給できることが確認できた。寧ろ、クロム（Ｃｒ）等は、金（Ａｕ）等に比べて、欠陥が少なく加工性も優れており、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極材料として総合的に優れている。
特に所定の条件で陽極をエッチングすれば、テーパー状の加工が可能で、陰極−陽極間ショートを低減できる。又陽極を所定の形状にパターニングした後、陽極上に絶縁膜を形成し、更に絶縁膜に開口を設けて該金属を露出させるとともに、該開口にて前記金属と接するように有機層及び陰極を形成することで、陽極−陰極間ショートを防ぐことができる。
以上説明したように、本発明によれば、陰極である上部電極側から、発光層で発生した光を効率的に取り出すことができる。陽極に透明導電膜よりも反射率の高い金属を使うことで、陽極側に伝達した光を反射させて上部電極側より取り出す。又、本発明では、良好な発光効率が得られる。陽極に透明導電膜（例えばＩＴＯ）を用いた場合と略同等の正孔注入効率がある。更に、発光時に見られるダークスポット（非発光点）の発生が少ない。加えて、陽極のパターニングを高精度に行うことが可能である。高精細ディスプレイを容易に製造することが可能である。更に、構造およびプロセスが単純である。従来の様に陽極をＩＴＯとした場合、その下に金属などの反射層を入れることもできるが、本発明より構造およびプロセスが複雑になる。又、光を上面電極側から効率的に取り出すことが可能であるので、例えばＴＦＴが形成れたガラス基板上に開口率の高い有機ＥＬ素子を作製することができる。下部電極から光を取り出す場合、ＴＦＴは光を通さないので、開口率は数％しか得ることができない。したがって、本発明により有機ＥＬ素子を用いて高性能なアクティブマトリクス方式のディスプレイを作製することが可能である。。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の基本的な構成を示す断面図である。図示するように、本有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極Ａと、陰極Ｋと、両者の間に保持された有機層１０とからなる。有機層１０は陽極Ａから供給される正孔と陰極Ｋから供給される電子との再結合によって発光する有機発光層１０３を含んでいる。更に、正孔注入層１０１と正孔輸送層１０２を含んでいる。陰極Ｋは極薄の電子注入金属層１１と透明導電層１２の積層構造である。特徴事項として、陽極Ａは、少なくとも有機層１０に接する部分に周期律表の５族または６族に属する金属を含む。好ましくは、陽極金属はクロム、モリブデン、タングステン、タンタル及びニオブから選択される。又、陽極金属は仕事関数が４．８ｅＶ未満である。例えばクロムは４．５ｅＶ、タングステンは４．６ｅＶとなっている。これらの金属からなる陽極Ａは反射率が４０％以上である。即ち、陽極Ａは光反射性であり、陰極Ｋは光透過性であり、発光が主として陰極Ｋ側から放出される。上から順に、陰極Ｋ、有機層１０及び陽極Ａが基板１に対して積層されている。尚、陽極Ａは、単層純金属の他、積層若しくは合金であっても良い。基本的に、有機層１０に接する部分に周期律表の５族または６族に属する金属を含んでいれば良い。陽極Ａは、金属又は合金、或いはこれらの積層体である。
【００１５】
例えば、ガラス基板１上に陽極Ａとしてクロムを膜厚２００ｎｍで成膜し、その反射率を測定したところ、波長４６０ｎｍで６７％であった。また、陰極Ｋとして、Ｍｇ：Ａｇの合金からなる極薄の電子注入金属層１１を膜厚１０ｎｍで形成し、更に重ねて透明導電層１２を２００ｎｍ成膜した。波長４６０ｎｍでこの積層陰極Ｋの透過率を測定したところ、５３％であった。これらの陽極Ａ及び陰極Ｋを用いて図示のように形成された有機ＥＬ素子の陽極−陰極間に８Ｖの電圧を印加したところ、２０ｍＡ／ｃｍ２の電流が観測され、陰極Ｋ側から９００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が観測された。陽極Ａ方向に向かった発光の相当量が反射されて逆進し、陰極Ｋ側から放射する。良好なキャリア注入特性および発光特性を確認することができた。また、発光面にダークスポットは見られなかった。
【００１６】
比較例として、図２に示す有機ＥＬ素子を作成した。基本的には図１に示した構造と同様であり、対応する部分には対応する参照番号を付してある。異なる点は、陽極Ａを透明導電膜のＩＴＯとして有機ＥＬ素子を作製した。このように作製した有機ＥＬ素子の陽極−陰極間に８Ｖの電圧を印加したところ２３ｍＡ／ｃｍ２の電流が観測されたが、陰極Ｋ側からの発光輝度は２５０ｃｄ／ｍ２と図１の有機ＥＬ素子に比べると小さいものであった。陽極Ａ方向に伝搬した発光がほとんど反射せずにガラス基板１側に放出されたことを示している。以上の比較結果から明らかな様に、本発明により製造された有機ＥＬ素子は、有機発光層１０３で発生した発光を上面から効率的に取り出すことができるので、良好な上面発光を得ることが可能である。
【００１７】
以下、図３乃至図６を参照して本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法を詳細に説明する。本実施例では、金属からなる陽極としてクロムを用いた。クロムの仕事関数は、４．５ｅＶである。図３に示す様に、ガラス基板１上に、クロム（Ｃｒ）を膜厚２００ｎｍでＤＣスパッタリングにより成膜する。スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いて、圧力を０．２Ｐａ、ＤＣ出力を３００Ｗとした。通常のリソグラフィー技術を用いて、所定の形状にパターニングする。エッチング液としてＥＴＣＨ−１（三洋化成工業（株）製）を用いて、加工する。所定の形状の陽極Ａが得られる。クロムは前記エッチング液により高精度かつ再現性よく加工できる。さらに、加工精度が要求される場合は、ドライエッチングによる加工も可能である。エッチングガスとしては、塩素（Ｃ１２）と酸素（Ｏ２）の混合ガスを用いることができる。特に、リアクティブイオンエッチング（ＲｌＥ）を用いれば、高精度な加工ができ、かつエッチング面の形状の制御が可能である。所定の条件でエッチングすれば、テーパー状の加工が可能で、陰極−陽極間ショートを低減できる。
【００１８】
次に、図４に示す様に、クロムが所定のパターンに加工された基板１上に絶縁層１５を成膜する。絶縁層１５に用いる材料は特に限定はないが、本実施例では二酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いている。Ｓｉ０２はスパッタリングにより膜厚２００ｎｍに形成する。成膜方法に、特に限定はない。通常のリソグラフィー技術を用いて、クロム上に開口を設ける様にＳｉ０２を加工する。Ｓｉ０２のエッチングには、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液を使うことができる。また。ドライエッチングによる加工も可能である。前記開口部が、有機ＥＬ素子の発光部分となる。尚、前記絶縁層１５は本発明に必要不可欠なものでないが、陽極−陰極間ショートを防ぐためには設置することが望ましい。
【００１９】
続いて図５に示す様に、クロムとＳｉ０２が形成されたガラス基板１を、真空蒸着装置に入れ、有機層１０および陰極Ｋの金属層１１を蒸着により形成する。ここで有機層１０は、正孔注入層１０１として４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、正孔輸送層１０２としてビス（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、発光層１０３として８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）を用いた。陰極Ｋの金属層１１には、マグネシウムと銀の合金（Ｍｇ：Ａｇ）を用いた。有機層１０に属する各材料は、それぞれ０．２ｇを抵抗加熱用のボートに充填して真空蒸着装置の所定の電極に取り付ける。金属層１１のマグネシウムは０．１ｇ、銀は０．４ｇをボートに充填して、真空蒸着装置の所定の電極に取り付ける。真空チャンバを、１．０ｘ１０−４Ｐａまで減圧した後、各ボートに電圧を印加し、順次加熱して蒸着させる。蒸着には、金属マスクを用いることにより所定の部分のみ有機層１０およびＭｇ：Ａｇからなる金属層１１を蒸着させた。所定の部分とは、基板１上で、クロムが露出している部分である。クロムの露出している部分だけに高精度に蒸着することは困難であるので、クロムの露出している部分全体を覆うように（絶縁層１５の縁にかかるように）蒸着マスクを設計した。まず、正孔注入層１０１としてＭＴＤＡＴＡを３０ｎｍ、正孔輸送層１０２としてα−ＮＰＤを２０ｎｍ、発光層１０３としてＡｌｑを５０ｎｍ蒸着した。さらに、マグネシウムおよび銀の共蒸着を行なうことにより、有機層１０上に陰極Ｋの金属層１１としてＭｇ：Ａｇを成膜する。マグネシウムと銀は、成膜速度の比を９：１としている。Ｍｇ：Ａｇの膜厚をｌ０ｎｍとした。
【００２０】
最後に、図６に示す様に、別の真空チャンバに移し、同じマスクを通して透明導電層１２を成膜する。成膜にはＤＣスパッタリングを用いる。本実施例では、透明導電層１２として室温成膜で良好な導電性を示すＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系の透明導電膜を用いる。成膜条件は、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガス（体積比Ａｒ：Ｏ２＝１０００：５）、圧力０．３Ｐａ、ＤＣ出力４０Ｗとした。膜厚２００ｎｍで成膜した。
【００２１】
陽極Ａの材料としては。クロムの他、タングステンを用いても良い。この場合には、ガラス基板上に、タングステン（Ｗ）を膜厚２００ｎｍでＤＣスパッタリングにより成膜する。スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いて、圧力を０．２Ｐａ、ＤＣ出力を３００Ｗとした。続いてドライエッチングによりパターニング加工した。エッチングガスとしては、ＣＦ４またはＳＦ６を用いることができる。特に、リアクティブイオンエッチング（ＲｌＥ）を用いれば、高精度な加工ができ、かつエッチング面の形状の制御が可能である。所定の条件でエッチングすれば、テーパー状の加工が可能で、陰極−陽極間ショートを低減できる。この後の工程は、クロムの場合と同じである。
【００２２】
次に、図７乃至図１０を参照して有機ＥＬ素子の外観特性を説明する。図７は、陽極Ａとしてクロム（Ｃｒ）を用いた実施例の発光面を撮像したものである。発光面は２ｍｍ角であり、わずかにダークスポット（非発光点）が認められる。図８は、陽極Ａとしてタングステン（Ｗ）を用いた場合の発光面を撮像したものである。同じく、わずかにダークスポット（非発光点）が認められる。図９は、陽極ＡとしてＩＴＯを用いた参考例の発光面を撮像したものであり、相当のダークスポット（非発光点）が認められる。図１０は、陽極Ａとして金（Ａｕ）を用いた参考例の発光面を撮像したものであり、大量のダークスポット（非発光点）が認められる。これは、金と有機層の密着性が悪いためである。
【００２３】
最後に、本発明に係る有機ＥＬ素子を画素に用いた表示装置を説明する。一般に、アクティブマトリクス型の表示装置では、多数の画素をマトリクス状に並べ、与えられた輝度情報に応じて画素毎に光強度を制御することによって画像を表示する。電気光学物質として液晶を用いた場合には、各画素に書き込まれる電圧に応じて画素の透過率が変化する。電気光学物質として有機エレクトロルミネッセンス材料を用いたアクティブマトリクス型の表示装置でも、基本的な動作は液晶を用いた場合と同様である。しかし液晶ディスプレイと異なり、有機ＥＬディスプレイは各画素に発光素子を有する自発光型であり、液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高い、バックライトが不要、応答速度が速い等の利点を有する。個々の発光素子の輝度は電流量によって制御される。即ち、発光素子が電流駆動型或いは電流制御型であるという点で液晶ディスプレイ等とは大きく異なる。
【００２４】
液晶ディスプレイと同様、有機ＥＬディスプレイもその駆動方式として単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とが可能である。前者は構造が単純であるものの大型且つ高精細のディスプレイの実現が困難であるため、アクティブマトリクス方式の開発が盛んに行われている。アクティブマトリクス方式は、各画素に設けた有機ＥＬ素子に流れる電流を画素内部に設けた能動素子（一般には、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの一種である薄膜トランジスタ、以下ＴＦＴと呼ぶ場合がある）によって制御する。このアクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイにつき、一画素分の等価回路を図１１に示す。画素ＰＸＬは有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ、第一の能動素子としての薄膜トランジスタＴＦＴ１、第二の能動素子としての薄膜トランジスタＴＦＴ２及び保持容量Ｃｓからなる。有機ＥＬ素子は多くの場合整流性があるため、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）と呼ばれることがあり、図ではダイオードの記号を用いている。図示の例では、ＴＦＴ２のソースＳを基準電位（接地電位）とし、ＯＬＥＤの陰極ＫはＶｄｄ（電源電位）に接続される一方、陽極ＡはＴＦＴ２のドレインＤに接続されている。一方、ＴＦＴ１のゲートＧは走査線Ｘに接続され、ソースＳはデータ線Ｙに接続され、ドレインＤは保持容量Ｃｓ及びＴＦＴ２のゲートＧに接続されている。
【００２５】
ＰＸＬを動作させるために、まず、走査線Ｘを選択状態とし、データ線Ｙに輝度情報を表すデータ電位Ｖｄａｔａを印加すると、ＴＦＴ１が導通し、保持容量Ｃｓが充電又は放電され、ＴＦＴ２のゲート電位はデータ電位Ｖｄａｔａに一致する。走査線Ｘを非選択状態とすると、ＴＦＴ１がオフになり、ＴＦＴ２は電気的にデータ線Ｙから切り離されるが、ＴＦＴ２のゲート電位は保持容量Ｃｓによって安定に保持される。ＴＦＴ２を介して有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに流れる電流は、ＴＦＴ２のゲート／ソース間電圧Ｖｇｓに応じた値となり、ＯＬＥＤはＴＦＴ２から供給される電流量に応じた輝度で発光し続ける。
【００２６】
上述したように、図１１に示した画素ＰＸＬの回路構成では、一度Ｖｄａｔａの書き込みを行えば、次に書き換えられるまで一フレームの間、ＯＬＥＤは一定の輝度で発光を継続する。このような画素ＰＸＬを図１２のようにマトリクス状に多数配列すると、アクティブマトリクス型表示装置を構成することができる。図１２に示すように、本表示装置は、画素ＰＸＬを選択するための走査線Ｘ１乃至ＸＮと、画素ＰＸＬを駆動するための輝度情報（データ電位Ｖｄａｔａ）を与えるデータ線Ｙとがマトリクス状に配設されている。走査線Ｘ１乃至ＸＮは走査線駆動回路２１に接続される一方、データ線Ｙはデータ線駆動回路２２に接続される。走査線駆動回路２１によって走査線Ｘ１乃至ＸＮを順次選択しながら、データ線駆動回路２２によってデータ線ＹからＶｄａｔａの書き込みを繰り返すことにより、所望の画像を表示することができる。単純マトリクス型の表示装置では、各画素ＰＸＬに含まれる発光素子は、選択された瞬間にのみ発光するのに対し、図１２に示したアクティブマトリクス型表示装置では、書き込み終了後も各画素ＰＸＬの有機ＥＬ素子が発光を継続するため、単純マトリクス型に比べ有機ＥＬ素子のピーク輝度（ピーク電流）を下げられるなどの点で、とりわけ大型高精細のディスプレイでは有利となる。
【００２７】
図１３は、図１１に示した画素ＰＸＬの断面構造を模式的に表している。但し、図示を容易にするため、ＯＬＥＤとＴＦＴ２のみを表している。ＯＬＥＤは、陽極Ａ、有機層１０及び陰極Ｋを順に重ねたものである。陽極Ａは画素毎に分離しており、本発明に従って、例えばクロムからなり、基本的に光反射性である。陰極Ｋは画素間で共通接続されており、例えば、金属層１１と透明導電層１２の積層構造であり、基本的に光透過性である。かかる構成を有するＯＬＥＤの陽極Ａ／陰極Ｋ間に順方向の電圧（１０Ｖ程度）を印加すると、電子や正孔等キャリアの注入が起こり、発光が観測される。ＯＬＥＤの動作は、陽極Ａから注入された正孔と陰極Ｋから注入された電子により形成された励起子による発光と考えられる。
【００２８】
一方、ＴＦＴ２はガラス等からなる基板１の上に形成されたゲート電極２と、その上面に重ねられたゲート絶縁膜３と、このゲート絶縁膜３を介してゲート電極２の上方に重ねられた半導体薄膜４とからなる。この半導体薄膜４は例えば多結晶シリコン薄膜からなる。ＴＦＴ２はＯＬＥＤに供給される電流の通路となるソースＳ、チャネルＣｈ及びドレインＤを備えている。チャネルＣｈは丁度ゲート電極２の直上に位置する。このボトムゲート構造のＴＦＴ２は層間絶縁膜５により被覆されており、その上にはソース電極６及びドレイン電極７が形成されている。これらの上には別の層間絶縁膜９を介して前述したＯＬＥＤが成膜されている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかる有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す断面図である。
【図２】参考例にかかる有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を示す工程図である。
【図４】同じく、本発明にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を示す工程図である。
【図５】同じく、本発明にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を示す工程図である。
【図６】同じく、本発明にかかる有機ＥＬ素子の製造方法を示す工程図である。
【図７】有機ＥＬ素子の発光面を示す拡大平面図である。
【図８】同じく、有機ＥＬ素子の発光面を示す拡大平面図である。
【図９】同じく、有機ＥＬ素子の発光面を示す拡大平面図である。
【図１０】同じく、有機ＥＬ素子の発光面を示す拡大平面図である。
【図１１】本発明に係る表示装置の一画素分を示す等価回路図である。
【図１２】本発明に係る表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係る表示装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・ガラス基板、１０・・・有機層、１１・・・金属層、１２・・・透明導電層、１５・・・絶縁層、１０３・・・発光層、Ａ・・・陽極、Ｋ・・・陰極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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