(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の発光領域及び非発光領域に設けられた第１導電性膜と、該第１導電性膜上の非発光領域に設けられた第２導電性膜と、該第２導電性膜上に形成された層間絶縁膜と、前記第１導電性膜上の発光領域に設けられた、前記層間絶縁膜より薄い電界発光層と、前記層間絶縁膜上方で離間され、該電界発光層上に設けられた複数の第３導電性膜と、備えることを特徴とする電界発光素子。
【請求項２】
基板上に第１導電性膜及び第２導電性膜を順次形成し、前記第２導電性膜上の所定の箇所に設けられた絶縁層をマスクとして前記第２導電性膜をパターニングし、前記絶縁層より薄く、前記１導電性膜上で露出した電界発光層を形成し、基板全面に第３導電性膜を形成後、前記絶縁膜上方で前記第３導電性膜を分割することを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、感光性樹脂により形成されることを特徴とする請求項２記載の電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電界発光素子及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、カソード電極の剥離を抑制する構造を備えた電界発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材料を発光層に用いた電界発光素子が、その寿命の向上とともに注目され始めている。このような電界発光素子は、発光層をカソード電極とアノード電極とで挟む構造を有している。このように発光層を挟んで対向する電極間に電圧を印加することで発光層に、カソード電極から電子を、アノード電極から正孔を注入し、発光層内でこれら電子と正孔とが再結合することにより発光を得るようになっている。
【０００３】
従来、この種の電界発光素子の製造工程においては、カソード電極を形成に際してハードマスクを用いた蒸着法が行われていた。その理由は、有機ＥＬ材料を含む発光層が水分や溶剤に弱いため、フォトリソグラフィー工程で行われるレジストのパターニング（現像工程、洗浄工程などを含む）やエッチング工程で用いられるエッチャントなどの影響により、カソード電極のエッジ部が発光層から剥離し易くなったり、発光層が変質するなどの弊害が発生するからである。
【０００４】
このように、従来ではハードマスクを用いてカソード電極を形成することが余儀なくされていたため、表示の高精細化に伴う電極の微細化や表示画面の大型化は困難であった。すなわち、電極の微細化では、０．１ｍｍ程度のライン・アンド・スペースが限界である。また、微細パターンの開口部が形成された大型ハードマスクでは、マスク自体の撓みによる変形が発生するため、形成される電極パターンに誤差が発生し易いなどの問題点がある。
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、電極を低抵抗化し、電極剥離を抑制する電界発光素子及びフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を導入することができる構造の電界発光素子の製造方法を得るにはどのような手段を講じればよいかという点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板上の発光領域及び非発光領域に設けられた第１導電性膜と、該第１導電性膜上の非発光領域に設けられた第２導電性膜と、該第２導電性膜上に形成された層間絶縁膜と、前記第１導電性膜上の発光領域に設けられた、前記層間絶縁膜より薄い電界発光層と、前記層間絶縁膜上方で離間され、該電界発光層上に設けられた複数の第３導電性膜と、備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、第１導電性膜では、発光に充分なシート抵抗が得られなくても、第１導電性膜上の非発光領域に第２導電性膜が設けられているので、第１導電性膜及び第２導電性膜全体として発光に充分な程度のシート抵抗を得ることができる。また、層間絶縁膜が電界発光層より厚いため、電界発光層が発光領域と非発光領域との間で段切れすることができるので、電界発光層と第３導電性膜との間の剥離の広がりが段切れ部分で止めることができる。さらに非発光領域の電界発光層と第３導電性膜との間に水又は酸素が侵入してダークスポットが成長しても、層間絶縁膜が段切れできるのでダークスポットが隣接する発光領域まで成長することはない。
【０００８】
請求項２記載の発明では、電界発光素子の製造方法において、基板上に第１導電性膜及び第２導電性膜を順次形成し、前記第２導電性膜上の所定の箇所に設けられた絶縁層をマスクとして前記第２導電性膜をパターニングし、前記絶縁層より薄く、前記１導電性膜上で露出した電界発光層を形成し、基板全面に第３導電性膜を形成後、前記絶縁膜上方で前記第３導電性膜を分割することを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、第３導電性膜を絶縁膜上方で分割するので、この分割工程をフォトリソグラフィで行っても、現像液等は、前記１導電性膜上に設けられた電界発光層に接している第３導電性膜を浸食することはない。そして、第１導電性膜と第３導電性膜とが、電界発光層を介在して重なる発光領域では、第１導電性膜と電界発光層とを密着するとともに、絶縁層が発光領域での第２導電性膜をパターニングするので、第１導電性膜を一般に抵抗の高く且つ可視光に対し透過性を示す電極とし、第２導電性膜を低抵抗且つ可視光に対し不透過性を示す電極とすることができ、電界発光層での発光を第１導電性膜の方から出射することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電界発光素子及びその製造方法の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１〜図８は、アノード電極とカソード電極とがＸ−Ｙマトリクス状に形成されるドット表示を行う電界発光素子に本発明を適用した実施形態１を示している。ここで、本実施形態の電界発光素子の構成の説明に先駆けて製造方法について説明する。まず、図１に示すように、例えばガラスでなる透明基板１の上に、ＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）m（但しｍ＞０）からなる透明電極材料膜２を成膜する。次に、透明電極材料膜２の上に、透明電極材料膜２より抵抗の低いアルミニウムやクロムなどの合金又は単体でなる金属膜３を成膜する。なお、透明電極材料膜２及び金属膜３は、マルチチャンバ成膜装置を用いて連続的に成膜することができる。その後、金属膜３の上に感光性樹脂を塗布し、露光・現像を行ってレジストマスク４を形成する。このレジストマスク４は、所定方向（図中横方向）に沿って複数が平行をなすように形成されている。
【００１０】
次に、図２に示すように上記したレジストマスク４を用いて下地の金属膜３及び透明電極材料膜２をウェットエッチングして、それぞれ低抵抗電極３Ａ及び透明電極２Ａを形成後、レジストマスク４をＯ2アッシングで除去する。その後、図３に示すように、パターニングを施した透明電極２Ａ及び低抵抗電極３Ａを覆うように、略基板全面に、ネガ型の感光性樹脂に堆積させる。感光性樹脂５を、露光・現像を行ってパターニングを施し、図４に示すような層間絶縁膜５Ａを形成する。この層間絶縁膜５Ａの平面形状は、アノード電極とカソード電極とが交差するそれぞれの領域（画素部となる）の輪郭より内側の領域で開口する開口部５Ｂが形成されたものであり、格子状に形成されている。
【００１１】
続いて、層間絶縁膜５Ａを用いて低抵抗電極３Ａのウェットエッチング（又はドライエッチング）を行い、低抵抗電極３Ｂを形成する。なお、このエッチングに際しては、低抵抗電極３Ａと透明電極２Ａとのエッチング選択比が充分とれるエッチャントを用いる。本実施形態では、低抵抗電極３Ａには異方性エッチングを施している。エッチングされた後の低抵抗電極３Ｂと透明電極２Ａとの平面形状は、図８に示すように低抵抗電極３Ｂを窓明けして透明電極２Ａが露呈するような形状となる。このようにして、透明電極２Ａと低抵抗電極３Ｂとでなるアノード電極が形成できる。露出された透明電極２Ａの表面は、直前のエッチングまで低抵抗電極３Ａに保護されていたので、レジストマスク４や層間絶縁膜５Ａ形成時の現像液及びこれらの現像後の残渣がなく、後述する有機ＥＬ層７とより高い密着性を有することができ、正孔の注入性が高い。またこれら残渣による有機ＥＬ層７のピンホールの発生を抑制できる。
【００１２】
その後、図５に示すように、表示領域全体に亙って、低抵抗電極３Ｂの膜厚と層間絶縁膜５Ａの膜厚と和より小さい膜厚の有機ＥＬ層７を蒸着させる。このとき、有機ＥＬ層７は層間絶縁膜５Ａのテーパ状に形成された側壁である開口部５Ｂで段切れを起こした状態となる。なお、本実施形態では、有機ＥＬ層７が、下層から上層に向けて、順次、有機正孔輸送層、有機発光層、有機電子輸送層の３層が積層された構造を有している。有機正孔輸送層としては、例えばN,N'-ジ（α-ナフチル）-N,N'-ジフェニル-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン（α−ＮＰＤという）でなる。また、有機発光層としては、4,4'-ビス（2,2'-ジフェニルビニレン）ビフェニル（ＤＰＶＢｉという）が９６ｗｔ％と、4,4'-ビス（2-カルバゾールビニレン）ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉという）が４ｗｔ％とを共蒸着してなる。さらに、有機電子輸送層としては、トリス（8-ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３という）でなる。
【００１３】
次に、図６に示すように、カソード金属層８を略表示領域全体に堆積させた後、カソード金属層８の上にレジストマスク９をフォトリソグラフィによりパターニングして形成する。このレジストマスク９は、上記したアノード電極と交差するように複数（図中では２）列に形成する。その後、レジストマスク９を用いてドライエッチングを行って図７に示すようにカソード電極８Ａをパターニング形成する。レジストマスク９は、その後Ｏ2アッシングで除去される。なお、カソード金属層８としては、外表面が酸化されても電子注入性を比較的損なわないＡｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｌｉ、Ａｌなどで形成することができる。このカソード金属層８は、レジストマスク９を形成するときのフォトリソグラフィに用いるＫＯＨ現像液に対して素子特性が極端劣化するほど浸食されない性質を有する。
このようにして本実施形態の電界発光素子１０の製造が完了する。
【００１４】
次に、本実施形態の電界発光素子１０の構成を図７を用いて説明する。透明基板１の上にストライプ状にアノード電極が形成されている。それぞれのアノード電極は、透明電極２Ａと低抵抗電極３Ｂとが積層されてなり、低抵抗電極３Ｂには画素領域に対応する領域が開口され、この開口から透明電極２Ａが露呈した状態となっている。そして、低抵抗電極３Ｂの上には層間絶縁膜５Ａが形成され、この層間絶縁膜５Ａの低抵抗電極３Ｂの開口に臨む側壁はテーパ状に形成されている。また、露呈した透明電極２Ａ及び層間絶縁膜５Ａの上には、有機ＥＬ層７が形成されている。さらに、その上に、複数のカソード電極８Ａがアノード電極と交差する方向に平行に形成されている。カソード電極８Ａどうしは、層間絶縁膜５Ａの上に形成された有機ＥＬ層７の上で分離されている。ここで、低抵抗電極３Ｂの開口内に形成された有機ＥＬ層７はアノード電極を構成する透明電極２Ａとカソード電極８Ａとの間に挟まれるため、表示発光が可能である。また、層間絶縁膜５Ａの上に形成された有機ＥＬ層７は、両電極に挟まれないため、発光を起こさないようになっている。
【００１５】
次に、本実施形態の電界発光素子の作用について説明する。本実施形態では、アノード電極は、透明電極２Ａと低抵抗の低抵抗電極３Ｂとで形成される構成としたことにより、導電性の高い低抵抗電極３Ｂが信号電流の伝搬速度を速くすることができ、高抵抗の透明電極２Ａにより図示しない駆動電源からの印加電流の減衰を抑制し、透明電極２Ａの有機ＥＬ層７への正孔の注入性を高めている。また、有機ＥＬ層７に接合した透明電極２Ａと対向するカソード電極８Ａは仕事関数が低いため、有機ＥＬ層７への電子注入性が高い。アノード電極から注入された正孔とカソード電極８Ａから注入された電子とは、有機ＥＬ層７内で再結合して発光を起こす。また、層間絶縁膜５Ａの上に形成された有機ＥＬ層７は、これらの電極で挟まれていないため発光を起こすことはない。そして、有機ＥＬ層７は層間絶縁膜５Ａの開口部５Ｂで段切れを起こしているので、カソード電極８Ａと有機ＥＬ層７との間隙から浸入する水や酸素等によりダークスポットが発生しても、最外の段切れされた非発光領域でダークスポットの成長が止まるので発光領域でのダークスポットの成長を抑制できる。
【００１６】
特に、本実施形態では、隣接するカソード電極８Ａどうしの縁部分が有機ＥＬ層７の上に在るが、カソード電極８Ａのエッチング工程やレジスト剥離工程での影響で剥がれ易くなっていても、層間絶縁膜５Ａとカソード電極８Ａとの密着性が高いため、カソード電極８Ａの剥がれが、発光を起こす有機ＥＬ層７まで進行しにくくなっている。このような構成を有するため、カソード電極８Ａのパターン形成をフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて行うことが可能となる。このため、従来のようにハードマスクを用いる必要がなく、微細化や表示部分の大型化を期することが可能となる。
【００１７】
（実施形態２）
図９は、本発明に係る電界発光素子の実施形態２を示す断面図である。本実施形態２は、上記した実施形態１の層間絶縁膜５Ａの上に、段差を増加させるために隔壁１１を絶縁性材料で形成したものであり、他の構成は上記した実施形態１と同様である。本実施形態２では、有機ＥＬ層７を形成した際に段切れを起こし易い構成としたものであり、カソード電極８Ａの剥がれの進行をさらに抑制することができる。本実施形態２における他の作用は、上記した実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００１８】
以上、実施形態１及び実施形態２について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上記した実施形態１及び実施形態２では、層間絶縁膜５Ａの側壁をテーパ状に形成したが、異方性のエッチングにより垂直に立ち上がる側壁としても勿論よい。また、上記した実施形態では有機ＥＬ層７を３層構造としたが、単層構造、２層構造、４層以上の構造としてもよい。なお、カソード電極の剥離の問題は、特に有機ＥＬ層を用いた電界発光素子に顕著であったが、無機ＥＬ層を用いた電界発光素子に本発明を適用することも勿論有用である。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、電極を低抵抗化し、電極剥離を抑制することができ、またカソード電極の形成の際にフォトリソグラフィー技術を導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電界発光素子の実施形態１の工程断面図。
【図２】実施形態１の工程断面図。
【図３】実施形態１の工程断面図。
【図４】実施形態１の工程断面図。
【図５】実施形態１の工程断面図。
【図６】実施形態１の工程断面図。
【図７】実施形態１の電界発光素子の断面図。
【図８】実施形態１におけるアノード電極の平面説明図。
【図９】本発明に係る電界発光素子の実施形態２の断面図。
【符号の説明】
２Ａ  透明電極
３Ｂ  低抵抗電極
５Ａ  層間絶縁膜
７  有機ＥＬ層
８  カソード金属層
８Ａ  カソード電極
９  レジストマスク
１０  電界発光素子
【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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