JPH10106751A - 有機薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置の電極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】陽極のパターンエッジにおいて、有機薄膜の段
差切れに起因する陽極と陰極とのショートを防止し、併
せて陽極の低抵抗化を図る。また、陽極からの不要なキ
ャリア注入による発光効率の低下を防止する。 【解決手段】基板１上に形成する陽極を、透明電極２か
らなるパターンとその両側面に接する良導電性金属３か
らなるパターンとで構成し、良導電性金属３からなるパ
ターンエッジ３ａはテーパー状に加工する。良導電性金
属３からなるパターンの高さは透明電極２からなるパタ
ーンの高さ以下とし、その材料は透明電極２の材料の仕
事関数より小さいものから選ぶ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機薄膜エレクト
ロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置の電極構造に関し、
特に有機薄膜ＥＬ表示装置の陽極として用いる透明電極
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機薄膜ＥＬ素子は、有機薄膜中に正孔
と電子を注入し、両キャリアの再結合エネルギーによっ
て有機薄膜を発光させるものであり、その構造例は特開
平６−３１４５９４号公報の図１〜図３に開示されてい
る。すなわち、透光性の基板上に、陽極，ｍ層からなる
ホール注入輸送層，発光層，ｎ層からなる電子注入輸送
層（ｍ，ｎは自然数），陰極とを順次形成したもの、あ
るいは前記構造からホール注入輸送または有機電子注入
輸送層を除いたものである。

【０００３】陽極に用いる材料は、有機薄膜へ正孔を効
率良く注入するために有機薄膜とのエネルギー障壁が低
いこと、すなわち仕事関数が高いこと、光を基板側に取
り出すために透光性を有することが必要であり、一般に
は、インジウム・錫酸化物（以下、ＩＴＯという）など
に代表される透明電極を用いることが多い。

【０００４】ところで、基板上に陽極や陰極を適当にパ
ターニングして、前記有機薄膜ＥＬ素子構造を複数箇所
に形成し、これらを発光画素とする表示装置を製造する
にあたっては、前記陽極に関わるいくつかの不具合が生
じる。

【０００５】まず、パターニングされた陽極の上に形成
する有機薄膜の膜厚は、概ね１５０ｎｍ程度以下であっ
て、これは一般に陽極として使用する透明電極の膜厚と
同等以下であり、透明電極のパターンエッジが基板に対
して切り立っていると、有機薄膜がこれをカバーしきれ
ずに段差切れを起こしてしまう。そして有機薄膜を挾ん
で陽極すなわち透明電極と陰極とが交差する箇所では、
両電極がショートしてしまう。従来の技術では、この不
具合を、透明電極のパターンエッジをテーパー状に加工
することで対策していた。

【０００６】また、透明電極は、電気抵抗が一般の良導
電性金属よりも高いので、パターン幅が細く配線長が長
くなる場合には、電圧降下によって各発光面画素に輝度
差が生じたり、消費電力や発熱量が増加するという不具
合もある。この不具合に対しては、特開昭６２−３４１
３０号公報の第１図や、特開平２−１６５２９号公報の
図１に構造が開示されているように、透明電極のパター
ンの側面に良導電性の金属のパターンを併設して低抵抗
化するという提案があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、有機
薄膜の段差切れ対策として透明電極のパターンエッジを
テーパー状に加工するのは、煩雑であり、製造コスト増
にもなることである。

【０００８】その理由は、特開昭６１−４２３３号公報
の第１図に開示されている、透明電極の上にモリブデン
を主成分とする金属薄膜を形成した後でフォトリソグラ
フィーを行い、金属薄膜と透明電極との同一エッチャン
トに対するエッチングレートの差を利用する方法や、特
開昭６２−５５８９６号公報の第１図〜第４図に開示さ
れているように、性質の異なる２種類のエッチャントを
用いて２段階にエッチングする方法は、いずれも新たな
工程の追加と、エッチングレートの精密な制御を要する
ためである。特に、透明電極をそれ自体で少しでも低抵
抗化するために、膜厚を大きくしたり、或いは多結晶化
したりしている場合には、より高度な加工技術を要す
る。

【０００９】第２の問題点は、透明電極を低抵抗化する
手段として、透明電極のパターンの側面に良導電性金属
のパターンを併設する場合において、従来の技術では、
良導電性金属のパターンの断面形状と材料を限定してい
ないことである。

【００１０】その理由は、透明電極のパターン側面に良
導電性金属のパターンを併設すれば、透明電極のパター
ンエッジで生じた有機薄膜の段差切れ問題が、良導電性
金属のパターンエッジにおいても同様に発生するためで
ある。

【００１１】また、良導電性金属の材料として、その仕
事関数が透明電極の仕事関数以上のものを使用すると、
良導電性金属のパターン部分からも有機薄膜へ正孔注入
が起こり、その直下で発光した直接光は、一般に透光性
ではない良導電性の金属に阻まれ外部には放出されず、
駆動電流に対する発光効率が低下するためである。

【００１２】本発明の目的は、有機薄膜ＥＬ表示装置の
電極構造において、特に高度なエッチング技術を用いず
に、陽極のパターンエッジにおける有機薄膜の段差切れ
に起因する陽極と陰極とのショートを防止する加工が可
能で、また、不要箇所からの正孔注入によって発光効率
を損なうことのない陽極構造を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る有機薄膜エレクトロルミネッセンス表
示装置の電極構造は、透光性の基板上に、陽極と、少な
くとも有機発光薄膜を１層以上含む単層または複数の有
機積層薄膜と、陰極とを順次積層形成された有機薄膜エ
レクトロルミネッセンス素子構造からなる発光画素を複
数箇所に有する有機薄膜エレクトロルミネッセンス表示
装置であって、前記陽極は、透明電極からなるパターン
と、良導電性金属からなるパターンとで構成され、良導
電性金属のパターンは、前記透明電極からなるパターン
の両側面に接して併設したものである。

【００１４】また前記良導電性金属からなるパターン
は、高さが前記透明電極パターンの高さ以下であり、外
側のパターンエッジがテーパー状に加工されたものであ
る。

【００１５】また前記良導電性金属は、その仕事関数が
前記透明電極の仕事関数よりも小さい材料群から選択さ
れる単体金属または合金である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。

【００１７】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係る有機薄膜ＥＬ表示装置の電極構造を示す斜視図
である。

【００１８】図において、透光性を有する基板１上に透
明電極２がパターニングされている。パターニングされ
た透明陽極２は、そのパターンエッジをテーパー状にす
る必要はなく、断面形状を概ね長方形に形成している。

【００１９】断面形状が略長方形状の透明電極２の両側
には、良導電性金属３が併設されている。良導電性金属
３は、パターンの高さが透明電極２のパターンと同等
で、透明電極２のパターンの両側面に接し、透明電極２
に対して外側の良導電性金属３のパターンエッジ３ａ
は、テーパー状に加工され、良導電性金属３の断面形状
は、概ね台形となっている。また良導電性金属３は、そ
の仕事関数が透明電極２の仕事関数よりも小さい材料群
から選択される単体金属または合金から構成されてい
る。

【００２０】（実施例）図２は、本発明の実施形態１に
係る有機薄膜表示装置の電極構造の製造方法を製造工程
順に示す断面図である。

【００２１】図２（ａ）に示すように、板厚１．１ｍｍ
のガラス基板１１の片側主面上に、仕事関数が４．５ｅ
ＶであるＩＴＯ膜２２をスパッタリング法により２００
ｎｍの膜厚に形成する。

【００２２】次に図２（ｂ）に示すように、ＩＴＯ膜２
２上にネガ型のフォトレジスト膜５５を形成し、０．８
ｍｍピッチ，線幅０．３ｍｍのストライプ状の遮光パタ
ーンが平行に１２８本形成されたフォトマスク４４を用
いて等倍露光する。

【００２３】次に図２（ｃ）に示すように、ネガ型フォ
トレジスト膜５５を現像し、従来からよく用いられてい
るＩＴＯに対するエッチャントである塩酸と塩化第二鉄
の混合水溶液にてＩＴＯ膜２２をエッチングする。

【００２４】次に図２（ｄ）に示すように、図２（ｃ）
の工程にてパターニングされたネガ型フォトレジスト膜
５５とＩＴＯ膜２２の上に、仕事関数が４．２５ｅＶで
ある良導電性金属としてアルミニウム膜３３を真空蒸着
法にて２００ｎｍの膜厚に形成する。

【００２５】次に図２（ｅ）に示すように、ＩＴＯ膜２
２のパターン上に残っていたネガ型フォトレジスト膜５
５を剥離する。フォトレジスト膜５５の上面と側面とに
付着していたアルミニウム膜３３は、フォトレジスト膜
５５とともにリフトオフされ、アルミニウム膜３３がパ
ターニングされたＩＴＯ膜２２の間隙に埋め込まれる。

【００２６】次に図２（ｆ）に示すように、再度ネガ型
フォトレジスト膜５５を形成し、０．８ｍｍピッチ，線
幅０．２ｍｍのストライプ状の遮光パターンが平行に１
２８本形成されたフォトマスク４５をＩＴＯ膜２２のパ
ターン中心に重なるように位置決めし、その状態で等倍
露光する。

【００２７】次に図２（ｇ）に示すように、ネガ型フォ
トレジスト膜５５を現像し、アルミニウム膜３３をリン
酸と硝酸の混合水溶液にてエッチングする。

【００２８】次に図２（ｈ）に示すように、アルミニウ
ム膜３３上に残留するネガ型フォトレジスト膜５５を剥
離し、ＩＴＯ膜２２のパターンの両側面にアルミニウム
膜３３のパターンが併設された、０．８ｍｍピッチ，線
幅０．６ｍｍの１２８本の平行陽極群１０を得る。

【００２９】図２（ｇ）に示す工程に用いたリン酸と硝
酸の混合水溶液は、アルミニウムに対する等方エッチャ
ントであるから、アルミニウム膜３３のパターンエッジ
３３ａは、ガラス基板１１に対して６０度から７０度の
範囲にテーパー状に加工される。また、平行陽極群１０
の陽極１本あたりの電気抵抗は、長さ５０ｍｍで約２０
０Ωであり、同形状のＩＴＯ膜のみに比べて１０分の１
以下であった。

【００３０】上述した１２８本の平行陽極群１０上に、
有機正孔輸送層および有機発光層からなる有機薄膜を１
００ｎｍ積層し、さらに銀とマグネシウム合金からなる
３２本の平行陰極群を平行陽極群１０と直交して形成
し、１２８×３２のマトリクス構造の有機薄膜ＥＬ表示
装置を試作したところ、有機薄膜の段差切れによる陽極
と陰極のショートや、配線抵抗による輝度の傾斜は、確
認されなかった。また、アルミニウム膜のパターンから
の不要な正孔注入による発光効率の低下も見られなかっ
た。

【００３１】以上の実施形態では、良導電性金属３３と
しては、アルミニウム膜を用いたが、これに限定される
ものではなく、良導電性金属３３としては、アルミニウ
ム膜に代えて、Ａｇ，Ｍｏ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｉｎ，Ｓｍな
どの仕事関数が４．５ｅＶ以下の金属または、これらの
合金や、これらの金属とＬｉ，Ｎａ，Ｃａなどのアルカ
リ・アルカリ土類金属との合金などを用いてもよい。

【００３２】また、図２（ｄ）の工程においては、アル
ミニウム膜３３の成膜に真空蒸着法を用いたが、良導電
性金属３３として用いる金属種によっては、スパッタリ
ング法や電界メッキ法などの成膜法を用いてもよい。

【００３３】（実施形態２）図３は、本発明の実施形態
２に係る有機薄膜ＥＬ表示装置の電極構造を示す斜視図
である。

【００３４】図３に示すように、透明電極２のパターン
の側面に接して併設する良導電性金属３のパターンの高
さは、透明電極２の膜厚（高さ）より低くても構わな
い。ただし、透明電極２と良導電性金属３の高さの違い
による段差に起因して有機薄膜に段差切れが生ずるのを
防止するためには、良導電性金属３の高さは、透明電極
２の膜厚（高さ）の７割程度の高さに設定することが望
ましい。

【００３５】また、良導電性金属３によるパターンの断
面形状は、図１に示すような台形に限らず、三角形であ
ってもよい。この形態は、図２（ｄ）の工程において、
アルミニウム膜の膜厚を透明電極の膜厚よりも小さく
（たとえば、１５０ｎｍ）して成膜し、図２（ｆ）の工
程において使用するフォトマスク４５を、図２（ｂ）の
工程において使用するフォトマスク４４と同一のものを
使用することによって容易に得ることが可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、陽
極上に積層する有機薄膜の段差切れに起因する陽極と陰
極とのショートを防止するための陽極パターンエッジの
テーパー加工を容易に行うことができる。

【００３７】その理由は、陽極を、透明電極からなるパ
ターンと、該透明電極からなるパターンの両側面に併設
した良導電性金属からなるパターンとから構成し、パタ
ーンエッジにおけるテーパー加工を、手間のかかる透明
電極に代えて容易に行える良導電性金属に対して行なう
ことができるためである。

【００３８】さらに、良導電性金属のパターンからは不
要な正孔の注入を生じないようにすることができる。

【００３９】その理由は、前記良導電性金属の材料は透
明電極の仕事関数よりも小さい材料に限定しているため
である。

【００４０】以上のように本発明によれば、有機薄膜の
段差切れに起因する陽極と陰極とのショートを防止で
き、併せて陽極の低抵抗化を図ることができ、しかも陽
極からの不要なキャリア注入による発光効率の低下を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る有機薄膜ＥＬ表示装
置の電極構造を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施軽他１に係る有機薄膜ＥＬ表示装
置の電極の製造方法を製造工程順に示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態２に係る有機薄膜ＥＬ表示装
置の電極構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 透明電極 ３ 良導電性金属 １０ 平行陽極群 １１ ガラス基板 ２２ ＩＴＯ膜 ３３ アルミニウム膜 ４４ フォトマスク ４５ フォトマスク ５５ ネガ型フォトレジスト膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性の基板上に、陽極と、少なくとも
   有機発光薄膜を１層以上含む単層または複数の有機積層
   薄膜と、陰極とを順次積層形成された有機薄膜エレクト
   ロルミネッセンス素子構造からなる発光画素を複数箇所
   に有する有機薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置で
   あって、 前記陽極は、透明電極からなるパターンと、良導電性金
   属からなるパターンとで構成され、 良導電性金属のパターンは、前記透明電極からなるパタ
   ーンの両側面に接して併設したものであることを特徴と
   する有機薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置の電極
   構造。
2. 【請求項２】 前記良導電性金属からなるパターンは、
   高さが前記透明電極パターンの高さ以下であり、外側の
   パターンエッジがテーパー状に加工されたものであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜エレクトロル
   ミネッセンス表示装置の電極構造。
3. 【請求項３】 前記良導電性金属は、その仕事関数が前
   記透明電極の仕事関数よりも小さい材料群から選択され
   る単体金属または合金であることを特徴とする有機薄膜
   エレクトロルミネッセンス表示装置の電極構造。