(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透明導電膜と、
前記第１の透明導電膜の上に形成された絶縁性の画素分離膜と、
前記第１の透明導電膜及び前記画素分離膜の上に形成された第２の透明導電膜と、
前記第２の透明導電膜上に形成された有機ＥＬ層と、
前記有機ＥＬ層の上に形成された共通電極とを備え、
前記第１の透明導電膜は、画素毎に分離されており、
前記第２の透明導電膜は、複数の画素を覆っており、
前記第２の透明導電膜は、前記第１の透明導電膜よりも高抵抗であり、
前記第１の透明電極と前記第２の透明電極との間の一部には前記画素分離膜の一部が配置されており、
前記第１の透明導電膜は、ＩＴＯ又はＩＺＯで構成されており、
前記第２の透明導電膜は、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＺｎＯで構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
画素電極と、
前記画素電極上に形成された画素分離膜と、
前記画素電極及び前記画素分離膜の上に形成された第１の透明導電膜と、
前記第１の透明導電膜の上に形成された有機ＥＬ層と、
前記有機ＥＬ層の上に形成された第２の透明導電膜とを備え、
前記第１の透明導電膜及び前記第２の透明導電膜は複数の画素を覆っており、
前記第１の透明導電膜は、前記第２の透明導電膜よりも高抵抗であり、
前記画素電極と前記第１の透明電極との間の一部には前記画素分離膜の一部が配置されており、
前記画素電極は、ＩＴＯ又はＩＺＯで構成されており、
前記第１の透明導電膜は、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＺｎＯで構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の透明導電膜は、吸光係数１２５０ｃｍ−１以下であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１の透明導電膜は、抵抗率１００ｍΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記第１の透明導電膜は、膜厚が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
請求項２において、
前記第２の透明導電膜は、ＩＺＯ又はＺｎＯで構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有機ＥＬ表示装置の素子構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トップエミッション型（ＴＥ型）の有機ＥＬ表示装置の下部電極として、アルミニウムＡｌの表面にＩＴＯを積層した構造が知られている。このＩＴＯ表面は活性が高いために異物を吸着しやすく、異物吸着により仕事関数が変化し、所望のホール注入能力を得ることができない場合があった。特に、下部電極は画素毎にパターン化する必要があり、ホトリソ工程での異物吸着が仕事関数を下げる大きな原因となっていた。
【０００３】
また、従来の有機ＥＬ表示装置は、下部電極の縁で生じる電界集中によるリーク電流を防止するとともに、下部配線やトランジスタと接続するためのコンタクトホールを覆う目的で、下部電極の縁に画素分離膜（バンク）を形成している。
【０００４】
この画素分離膜形成工程においても、下部電極の表面は汚染され、仕事関数が低下する。
【０００５】
従来は有機ＥＬ層を蒸着する直前に、仕事関数４．６ｅＶ（原理的な値）のＩＴＯ表面に対して、酸素プラズマ処理とイオン洗浄を行うことで、５．３ｅＶ（原理的な値）程度まで向上させることが行われていた。
【０００６】
また、上記洗浄による仕事関数の向上とは異なるアプローチも従来考えられてきた。
【０００７】
この異なるアプローチとは、ＩＴＯよりも仕事関数が大きな膜をＩＴＯの上に形成しようとするものである。
【０００８】
特許文献１及び２には、この例として、画素電極ＩＴＯの上に、ＩＴＯよりも仕事関数の大きな酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化珪素、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化レニウム、酸化バナジウムを積層する構造か開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−６３７７１
【特許文献２】特開２００６−３２４５３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１及び２の材料は、透明電極よりも仕事関数が大きいが、あまりにも大きすぎるので、ＩＴＯと有機ＥＬ層の間に挿入すると、注入障壁ができてしまう。また、抵抗が高い（キャリアが少ない）ので、ＩＴＯ表面の汚染や変質でトラップ準位があるとキャリア注入が妨害される。
【００１１】
また、特許文献１のような材料では、抵抗が高すぎるため、薄くする必要があるが、有機ＥＬ層の膜厚は光学干渉のパラメータであるため膜厚に対する制約が生じる場合がある。
【００１２】
また、特許文献１のような材料では、高周波スパッタを利用する必要があり、成膜スピードが遅く、また、高品質な膜ができづらいという欠点がある。
【００１３】
これらの問題は、ひいては有機ＥＬ表示装置の寿命に大きく影響する。
【００１４】
本発明の目的は、長寿命な有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
アノードである画素電極と、画素電極の外縁と隣接する画素電極間を覆う画素分離膜と、画素電極及び画素分離膜の上に形成されたアノード改質層と、アノード改質層の上に配置された有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層の上に配置された共通電極とを備え、画素電極にＩＴＯを備え、アノード改質層をＩＴＯ、ＩＺＯ又はＺｎＯで構成し、共通電極をＩＺＯで構成し、アノード改質層を構成するＩＴＯ、ＩＺＯ又はＺｎＯの抵抗を、他の層のＩＴＯ、ＩＺＯ又はＺｎＯよりも高くする。
【００１６】
このようにすれば、有機膜を成膜する直前に画素分離膜上からスパッタで薄く、通常電極で用いるＩＴＯ、ＩＺＯ又はＺｎＯよりも高酸素濃度に成膜するだけで、画素電極の表面に汚染の少なく仕事関数差の小さい面を形成できるので、高いホール注入能力を保持できる。
【００１７】
このような膜としては、透過率が吸光係数１２５０ｃｍ-1以下、抵抗率１００ｍΩ・ｃｍ以上、膜厚が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、有機ＥＬ表示装置の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
ＴＥ型であって、トップカソード（ＴＣ）型のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の断面図を図１に示す。
【００２１】
無機下地層を備えたガラス基板ＳＵＢ上に、ポリシリコン半導体層ＦＧ、ゲート絶縁膜層ＧＩ、メタルゲート電極層ＳＧ、無機層間絶縁膜ＩＳ１、ソースドレイン電極層ＳＤ、無機層間絶縁膜ＩＳ２、有機層間絶縁膜ＩＳ３、反射層ＲＦ、陽極（画素電極）ＡＤ１、アノード改質層ＡＤ２、画素分離膜ＢＮＫ、有機ＥＬ層、陰極ＣＤ（ＲＧＢ共通）の順に形成した。それぞれの成膜方法やパターン化手段等は次の通りである。
【００２２】
ポリシリコン半導体層ＦＧはアモルファスシリコン５０ｎｍ（厚さ）をＣＶＤで成膜した後、エキシマレーザと加熱によるアニールを行うことでポリシリコン化した。
【００２３】
無機下地膜ＵＣはＳｉＯ／ＳｉＮの積層膜１００ｎｍ（厚さ）／１５０ｎｍ（厚さ）、ゲート絶縁膜はＴＥＯＳ膜と呼ばれるＳｉＯの単層膜１００ｎｍ（厚さ）、無機絶縁膜ＩＳ１はＳｉＯの単層膜５００ｎｍ（厚さ）、無機絶縁膜ＩＳ２はＳｉＮの単層膜５００ｎｍ（厚さ）、画素分離膜ＢＮＫはＳｉＮ３層膜３００ｎｍ（厚さ）とし、それぞれプラズマＣＶＤで成膜し、コンタクトホールはホトリソで加工した。
【００２４】
有機層間絶縁膜ＩＳ３は、アクリル又はポリイミド３００ｎｍ（厚さ）でできており、ホトリソのレジスト工程と同じ工程で形成した。画素分離膜ＢＮＫはアクリル又はポリイミドで構成し、ホトリソのレジストと同じ工程で形成した。
【００２５】
メタルゲート電極層ＳＧは、ＭｏＷ膜１１０ｎｍ（厚さ）、ソースドレイン電極層ＳＤはＭｏＷ／ＡｌＳｉ／ＭｏＷ（上からＭｏＷ７５ｎｍ（厚さ）、ＡｌＳｉ５００ｎｍ（厚さ）、ＭｏＷ３８ｎｍ（厚さ）の順）の３層積層膜、反射層ＲＦはＡｌ／ＭｏＷの２層積層膜５００ｎｍ（厚さ）／３８ｎｍ（厚さ）をそれぞれスパッタで形成した後、ホトリソでパターニングした。
【００２６】
陽極ＡＤ１は、各画素毎に分離されている画素電極であり、７７ｎｍのＩＴＯをスパッタで成膜した後、ホトリソで加工し、その後結晶化したものである。
【００２７】
アノード改質層ＡＤ２及び陰極ＣＤは、所謂ベタ電極で、全画素を覆うパターンであり、スパッタでＩＺＯ膜を形成した。アノード改質層ＡＤ２は５ｎｍ、陰極ＣＤは４０ｎｍとした。
【００２８】
また、アノード改質層ＡＤ２は隣接する画素へ電流が多量に流れてはいけないので、陰極ＣＤよりも高抵抗な膜とする必要があり、具体的には、抵抗率１００ｍΩ・ｃｍ以上の高抵抗な膜とする。このような高抵抗な膜は、酸素リッチなＩＺＯで実現でき、結果的に、このような膜の透過率を測定すると、吸光係数１２５０ｃｍ-1以下となり、陰極よりも透過率の高い膜となる。また、目安とすれば、厚さの条件は、３ｎｍ以上で安定したホール注入効果が生じ、５ｎｍより厚くなると若干隣接画素へ電流が流れ、１０ｎｍより大きいと隣接画素の発光現象により、色純度に影響があるような発光となった。つまり、マトリクス駆動で色純度の高いカラー表示できる範囲は、アノード改質層ＡＤ２のＩＺＯを３ｎｍ以上１０ｎｍ以下にする必要があり、望ましくは５ｎｍ程度とするべきである。
【００２９】
有機ＥＬ層ＥＬは、ホール輸送層(ＲＧＢ別)ＨＴＬ、発光層(ＲＧＢ別)ＥＭＬ、電子輸送層（ＲＧＢ共通）ＥＴＬ、電子注入層（ＲＧＢ共通）ＥＩＬの順に基板側から積層されている。
【００３０】
ホール輸送層ＨＴＬ（ＲＧＢ別）は、テトラアリールベンジシン化合物（トリフェニルジアミン:ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、銅フタルシアニン誘導体等のホール輸送性材料が挙げられる。
【００３１】
発光層ＥＭＬ（ＲＧＢ別）は、電子、ホールの輸送能力を有するホスト材料と、ホスト中で電子とホールを捉えて再結合させて蛍光又は燐光で発光するドーパント材料を共蒸着したものである。ホストとしては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ（ｆ）−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８-キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５,７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５,７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ（亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン）のような金属錯体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体が好適である。ドーパントとしては、赤ではビラン誘導体、緑ではクマリン誘導体、青ではアントラセン誘導体などの蛍光を発光する物質や若しくはイリジウム錯体、ビリジナート誘導体など燐光を発する物質を採用しうる。
【００３２】
電子輸送層ＥＴＬ（ＲＧＢ共通）としては、電子輸送性の材料であれば採用できる。たとえば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム、トリス(４−メチル−８−キノリノラート)アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）−４−フェニルフェノラートアルミニウム、ビス［２−［２−ヒドロキシフェニル］ベンゾオキサゾラート］亜鉛などの金属錯体、１,３−ビス[５−(ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１,３,４−オキサジアゾール−２−イル]ベンゼンなどを用いることができる。
【００３３】
電子注入層ＥＩＬ（ＲＧＢ共通）としては、電子輸送層ＥＴＬ（ＲＧＢ共通）で用いた電子輸送性の材料に電子供与性を示す材料であればよい。たとえば、リチウム,セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、さらに希土類金属等の金属類、あるいはそれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物が挙げられる。
【実施例２】
【００３４】
ボトムエミッション型（ＢＥ型）でＴＣ型のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の断面図を図２に示す。
【００３５】
実施例１と大きく相違する点は、反射層ＲＦを形成せず、陰極ＣＤをＩＺＯに代えてアルミニウム２００ｎｍをスパッタで形成している点である。また、ホール輸送層の厚みを４０ｎｍ、発光層ＥＭＬの厚みを４０ｎｍ、電子注入層ＥＩＬの厚みを２０ｎｍにしている。
【００３６】
［比較例１］
従来のＢＥ型でＴＣ型のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の断面図を図３に示す。
【００３７】
実施例２との大きな相違点は、アノード改質層ＡＤ２を形成せず、陽極ＡＤ１の上に直接ホール輸送層ＨＴＬを積層している点である。また、画素電極のＩＴＯの厚みを７０ｎｍ、ホール輸送層を４０ｎｍ、発光層ＥＭＬを４０ｎｍにしている。
【００３８】
＜結果の比較＞
図４に、電子輸送材料として、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムを用い、電子供与性材料として重量比で２０％のセシウムをドープし、ホール輸送材料として芳香族三級アミンを用い、発光層のホストにカルバゾール誘導体を用い、ドーパントに重量比約２％のイリジウム錯体を用いた場合の輝度−電圧特性を、図５に同じく電流効率を、図６に４０℃、電流密度２０ｍA／ｃｍ２で長時間点灯した場合の電圧変化を各実施例及び比較例についてそれぞれ示す。長時間点灯させたときの電圧の上昇は比較例で明らかに大きく、本発明の効果が現れている。
【００３９】
＜付記＞
本発明のアノード改質層ＡＤ２は、陽極として用いていたＩＴＯ、ＩＺＯといったＩｎ系やＺｎ系の透明導電膜の表面（キャリア注入界面）の汚染に対して、洗浄や研磨というアプローチは行わず、表面だけ新たに成膜直後の汚染のない表面をコーティングすることで清浄なキャリア注入界面をつくりだそうとするものである。つまり、膜を付加する技術思想ではあるが、仕事関数を上げるという機能を付加しようとするものではなく、表面だけ膜を上張りして元々の機能を復元しようとするものである。
【００４０】
また、本発明のアノード改質層ＡＤ２は、汚染の元になるエッチングといったパターン化プロセスを省くため、表示領域全面に形成している。また、画素分離膜形成も汚染の原因となるため、画素分離膜上に形成している。
【００４１】
また、表示領域全面にそれも陽極と画素分離膜の上に形成するようにしたので、隣接画素へ電流が流れるのを防止する必要がある。そこで、本発明のアノード改質層ＡＤ２は、陽極又は陰極に用いている透明導電膜よりも抵抗を大きくし、かつ、陽極の電極としての機能を確保するために（絶縁膜とならないように）薄くしている。抵抗の調整は酸素濃度により調整可能である。
【００４２】
なお、陽極と有機膜の間に、従来技術のように、金属窒化物や、ＳｉＯやＴｉＯ２をＨＩＬとして用いた構造と似ているが、次の点で異なる。
（１）本発明のアノード改質層ＡＤ２は、前述の通り、1層目を予め形成しておき、有機膜を形成する直前に、仕事関数の低下した表面だけを形成直後の汚染が少ない膜でコーティングしようとするものであるのに対して、従来技術は、抵抗や透過率をあまり考慮せずに、仕事関数の大きい材料を挿入しようとするものである。基本的に思想が異なる。
（２）従来技術では、仕事関数があまりに大きいので、有機ＨＩＬの場合と同様に大きな注入障壁ができてしまうが、本発明のアノード改質層ＡＤ２の注入障壁は小さい。
（３）従来技術では抵抗が大きい（キャリアが少ない）のでＩＴＯ表面汚染や変質でトラップ準位があるとキャリア注入が妨害されるが、もともとキャリアを持っているＩＺＯやＩＴＯでは少々準位にキャリアを食われても大勢に影響なくこの界面でのキャリア注入の問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ＴＥ型でＴＣ型のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図２】ＢＥ型でＴＣ型のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図３】ＢＥ型でＴＣ型のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図４】有機ＥＬ表示装置の輝度−電圧特性の違いを示す比較図である。
【図５】有機ＥＬ表示装置の電流効率の違いを示す比較図である。
【図６】４０℃、電流密度２０ｍA／ｃｍ２で長時間点灯した場合の電圧変化の違いを示す比較図である。
【符号の説明】
【００４４】
ＳＵＢ・・・ガラス基板、ＵＣ・・・無機下地層、ＦＧ・・・ポリシリコン半導体層、ＧＩ・・・ゲート絶縁膜層、ＳＧ・・・メタルゲート電極層、ＩＳ１・・・無機層間絶縁膜、ＳＤ・・・ソースドレイン電極層、ＩＳ２・・・無機層間絶縁膜、ＩＳ３・・・有機層間絶縁膜、ＲＦ・・・反射層、ＡＤ１・・・陽極（画素電極）、ＡＤ２・・・アノード改質層、ＢＮＫ・・・画素分離膜、ＨＴＬ・・・ホール輸送層(ＲＧＢ別)、ＥＭＬ・・・発光層(ＲＧＢ別)、ＥＴＬ・・・電子輸送層（ＲＧＢ共通）、ＥＩＬ・・・電子注入層（ＲＧＢ共通）、ＣＤ・・・陰極（ＲＧＢ共通）。
【図１】
0005007170.tif 000002
【図２】
0005007170.tif 000003
【図３】
0005007170.tif 000004
【図４】
0005007170.tif 000005
【図５】
0005007170.tif 000006
【図６】
0005007170.tif 000007