JP2016021380A - 有機発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光特性が良好で、かつ狭額縁化された有機発光装置を提供する。【解決手段】基板10と、基板10の上に順次設けられる下部電極21と、発光層を含む有機化合物層22と、上部電極21と、を有する有機発光装置1であって、有機化合物層22が下部電極21を被覆し、上部電極23が有機化合物層22を被覆し、上部電極23が、基板10に設けられた配線接続部24と電気的に接続され、有機化合物層22の少なくとも一部の領域における膜端の断面の傾きと基板20の表面とがなす角度をθ1としたときに、下記式(1)及び(2)が満たされることを特徴とする、有機発光装置1。(1)tan(θ1)=d1/d2(2)tan(θ1)≧0.2(式(1)において、d1は、有機化合物層22の膜厚を表し、d2は、有機化合物層22の膜端の断面のテーパー幅を表す。)【選択図】図1

Description

本発明は、有機発光装置及びその製造方法に関する。
有機発光装置は、基材あるいは基板の上に複数の有機発光素子をライン状あるいはマトリクス状に配列してなる装置である。ここで、互いに異なる色、例えば、赤、緑、青のいずれかの色を発光する有機発光素子を1個ずつ組み合わせて1組の画素を形成するように配置すると、多色表示が可能になる。
有機発光装置を構成する有機発光素子は、一対の電極と、当該一対の電極の間に配置された有機発光層と、を有している。ここで有機発光素子の発光色は、有機発光層に含まれる発光材料を適宜選択することによって変えることができる。
近年、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いた有機発光装置を製造する際に一般的に用いられるプロセスが高精細マスクを使った真空成膜プロセスである。このプロセスには、高精細マスクを用いた真空蒸着法による有機化合物層の成膜プロセスや、マスクを用いた真空スパッタ成膜等による上部電極層の成膜プロセスが含まれている。しかし、高精細マスクを用いた真空成膜プロセスを用いる際に、マスクの位置合わせ、マスクの厚み、マスクのたわみ等に起因して、形成された有機化合物層の膜厚が傾斜することがある。ここで有機化合物層の膜厚が傾斜した領域は、有機発光素子の構成部材として使用することのできない領域、即ち、ボケ領域となる。このため、高精細マスクを用いた真空成膜プロセスでは、額縁領域(発光画素群で形成される表示エリアの外側であって、基板端までの領域)の狭小化が困難であった。
このように、高精細マスクを用いた真空成膜プロセスにおいて生じる限界・課題を破る方法として、有機化合物層、上部電極層及び保護層が順次積層されてなる積層体をフォトリソグラフィによってパターニングする方法が特許文献1より提案されている。フォトリソグラフィを用いることで形成可能な精細度は飛躍的に上がり、それぞれパターニングされた有機化合物層の膜端において生じ得るボケ領域は最低限に抑えることが可能である。
特開平9−293589号公報
しかしながら、特許文献1にて提案された方法では、有機化合物層となる膜の端面は、フォトリソグラフィによるパターニングを行った後では外部環境下で露出された状態となる。ここで、有機化合物層にはガスバリア性がないため、有機化合物層の膜端が外部環境下で露出されると膜の端面から浸透する水や酸素によって有機化合物層自体が劣化してしまう。また特許文献1では、有機化合物層や上部電極のパターニングが行われているが、上部電極と基板側に設けられた給電パッド部分との電気接続の具体的手法については開示されていない。このため額縁領域の狭小化を実現するには、上部電極と基板側電極との間の電気的接続と、水や酸素等の浸透に対するパターニングされた有機化合物層となる膜の端部の保護と、を両立しなければならないという課題があった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、発光特性が良好で、かつ狭額縁化された有機発光装置を提供することにある。
本発明の有機発光装置は、基板と、
前記基板の上に順次設けられる下部電極と、発光層を含む有機化合物層と、上部電極と、を有する有機発光装置であって、
前記有機化合物層が前記下部電極を被覆し、
前記上部電極が前記有機化合物層を被覆し、
前記上部電極が、前記基板に設けられた配線接続部と電気的に接続され、
前記有機化合物層の少なくとも一部の領域における膜端の断面の傾きと前記基板の表面とがなす角度をθ1としたときに、下記式(1)及び(2)が満たされることを特徴とする。
(1)tan(θ1)=d1/d2
(2)tan(θ1)≧0.2
(式(1)において、d1は、有機化合物層の膜厚を表し、d2は、有機化合物層の膜端の断面のテーパー幅を表す。)
本発明によれば、発光特性が良好で、かつ狭額縁化された有機発光装置を提供することができる。
本発明の有機発光装置における第一の実施形態を示す断面模式図である。 本発明の有機発光装置を構成する発光画素の配置例を示す平面模式図である。 図1の有機発光装置を構成する膜の膜端断面を示す断面模式図である。 本発明の有機発光装置における第二の実施形態を示す断面模式図である。 本発明の有機発光装置の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。 本発明の有機発光装置の製造方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。 本発明の有機発光装置の製造方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。 本発明の有機発光装置の製造方法における第三の実施形態を示す断面模式図である。 本発明に係る有機発光装置を有する画像形成装置の例を示す模式図である。 (a)及び(b)は、図8の画像形成装置を構成する露光光源(露光器)の具体例を示す平面概略図であり、(c)は、図8の画像形成装置を構成する感光体の具体例を示す概略図である。 本発明に係る有機発光装置を有する照明装置の例を示す模式図である。
[有機発光装置]
以下、本発明の有機発光装置の実施形態について説明する。
(第一の実施形態)
本発明の有機発光装置の第一の実施形態は、基板と、前記基板の上に順次設けられる下部電極と、発光層を含む有機化合物層と、上部電極と、を有する有機発光装置に関する。本発明において、有機化合物層は下部電極を被覆し、上部電極は有機化合物層を被覆する。本実施形態において、上部電極は、基板に設けられた配線接続部と電気的に接続されている。
本発明においては、有機化合物層の少なくとも一部の領域における膜端の断面の傾きと前記基板の表面とがなす角度をθ1としたときに、下記式(1)及び(2)が満たされる。
(1)tan(θ1)=d1/d2
(2)tan(θ1)≧0.2
(式(1)において、d1は、有機化合物層の膜厚を表し、d2は、有機化合物層の膜端の断面のテーパー幅を表す。)
尚、上記式(1)及び(2)の詳細については、後述する。
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また以下の説明において特段説明されていなかったり、図面において特段図示されなかったりした部分に関しては、当該技術分野の周知或いは公知の技術を適用することができる。
図1は、本発明の有機発光装置における第一の実施形態を示す断面模式図である。図1の有機発光装置1は、層間絶縁層11と画素分離膜12とを有する基板10と、この基板10の上であって発光画素20に相当する領域に有機発光素子が設けられている。この有機発光素子は、下部電極21と、有機化合物層22と、上部電極23と、をこの順で有する。また図1の有機発光装置1は、配線接続部24を有している。この配線接続部24は、基板10、より具体的には、基板10を構成する層間絶縁層11の上であって発光画素20に相当する領域以外の領域に設けられる電極部材である。
図1の有機発光装置1において図示されていないが、基板10は、層間絶縁層11の下方に下地基板を有している。また本発明においては、層間絶縁層11と下地基板との間に
有機発光素子を駆動させるための駆動回路や配線を設けてもよい。このように、層間絶縁層11と下地基板との間に駆動回路や配線が設けられている場合、層間絶縁層11の所定の領域(例えば、下部電極21や配線接続部24を設ける領域)にコンタクトホール13を設ける。そして、このコンタクトホール13には、層間絶縁層11の上に設けられる電極部材(21、24)と駆動回路・配線とを電気接続させるための導電部材が充填されている。
図1の有機発光装置1において、基板10を構成する画素分離膜12には、下部電極21及び配線接続部24を設ける領域に開口が設けられている。ここで、下部電極21を設ける領域に設けられている画素分離膜12の開口は、発光画素20となる領域になっている。このため、画素分離膜12は、発光領域を制限する部材(発光領域制限部材)である。本発明において、発光領域20の平面形状を制御する手段としては、下部電極21の上方に画素分離膜12を所定の形状でパターニングして設ける方法があるが、下部電極21を予めフォトリソグラフィ等でパターニングする方法等もある。
図1の有機発光装置1において、有機発光素子を構成する下部電極21は、基板10を構成する層間絶縁層11の上に設けられる電極であり、その端部は、画素分離膜12で被覆されている。
図1の有機発光装置1において、有機発光素子を構成する有機化合物層22は、発光領域20及びその周辺の領域に選択的に設けられている部材である。本発明において、有機化合物層22は、所定のフォトマスクを用いたパターニングを利用して形成されている。尚、このパターニングの具体的手法については、有機化合物層22の詳細(構成材料、成膜方法等)と共に後述する。
図1の有機発光装置1において、有機化合物層22の上に設けられている上部電極23は、配線接続部24(パッド部)と電気的に接続されている。尚、配線接続部24の端部は、画素分離膜12で被覆されている。
図1の有機発光装置1は、少なくとも有機化合物層を覆い保護する目的で封止層30が形成されている。ただし、本発明において、有機発光素子を保護するための保護部材は、図1中の封止層30に限定されるものではない。尚、図1に示されるように、発光画素20及び配線接続部24は封止層30内に設けられる。
尚、図1には図示されていないが、封止層30の外側には外部接続端子部が設けられている。外部接続端子は、外部からの信号や電源電圧を回路(不図示)に供給する端子である。本発明において、封止層30は、基板10の第1主面側に形成される外部接続端子を設ける領域に開口を有するようにパターニングされているのが好ましい。
本発明の有機発光装置は、基板の上に、少なくとも一つの有機発光素子が設けられている。ここで有機発光装置が有する有機発光素子が二つ以上である場合、各有機発光素子の発光色は同じであっても異なっていてもよい。また有機発光装置が有する有機発光素子が二つ以上である場合、各有機発光素子の配列態様として、例えば、複数の有機発光素子を組み合わせてなる画素をライン状あるいはマトリクス状に配列してなる態様があるが、本発明においては、この態様に限定されない。また本発明の有機発光装置は、有機化合物層22を構成する発光層から出力された光を取り出す電極が、上部電極23であってもよいし、下部電極21であってもよい。また発光層から出力された光を取り出す態様としては、上部電極23又は下部電極21から択一的に取り出す態様に限定されず、両電極(21、23)から取り出す態様も含まれる。尚、発光層から出力された光を取り出す電極は、半透明もしくは透明の電極とすることで、有機発光装置を構成する有機発光素子の内部から光を取り出すことができる。
図2は、本発明の有機発光装置を構成する発光画素の配置例を示す平面模式図である。本発明において、発光画素20の配置に関しては、ライン状(図2(a))、千鳥ライン状(図2(b))、2次元配置のマトリックス状(図2(c)、(d))等の例があるが、これに限定されるものではない。プリントヘッド用のライン光源として本発明の有機発光装置を用いる場合は、ライン状(図2(a))、千鳥ライン状(図2(b))が好ましい。一方、ディスプレイとして本発明の有機発光装置を用いる場合は、2次元配置のマトリックス状(図2(c)、(d))が適用できる。特に、発光画素20が複数種類の副画素(20a、20b、20c)から構成される図2(d)の形式では、各副画素について発光材料を適宜選択することでフルカラー表示が可能である。
以下に、有機化合物層22や上部電極23のレイアウトマージンを小さくすることができる理由について説明する。
まず有機発光装置を構成する有機化合物層22や上部電極23となる薄膜について説明する。本発明においては、有機化合物層22の膜端の断面の傾きと基板10の表面とがなす角度をθ1としたときに、下記式(1)及び(2)が満たされる。
(1)tan(θ1)=d1/d2
(2)tan(θ1)≧0.2
式(1)において、d1は、有機化合物層22の膜厚を表す。また式(1)において、d2は、有機化合物層22の膜端の断面のテーパー幅を表す。
図3は、図1の有機発光装置を構成する膜の膜端断面を示す断面模式図である。尚、図3は、所定の膜における膜厚傾斜領域の形状を説明した図でもある。また図3に示される膜は、有機化合物層22又は上部電極23となる膜である。
図3に示されるように、有機化合物層22あるいは上部電極23となる膜の端部は、膜の中央部分等の他の部分と比較して膜厚が薄くなっている。図3に示される他の部分と比較して膜厚が薄くなる領域は、膜厚傾斜領域と呼ばれる領域である。有機化合物層22となる膜を例にとると、基板10の端部と、表示領域(発光領域20)の最外周部にある発光領域制御手段と、の間にある有機化合物層は、特に膜の端部において膜厚傾斜領域が形成されている。
ここで所定の膜において、当該膜の成膜誤差(−Δt)よりも薄くなったところを符号41で、膜厚が0nmになったところを符号42で、それぞれ表す。ここで符号42の地点から符号41の基板直下に下した点(X点)までの距離、即ち、符号43で表される距離は、所定の膜の膜端テーパー幅として定義される。尚、所定の膜が有機化合物層22である場合は、符号43で表される距離は、式(1)中のd2である。一方、符号41の地点における膜の膜厚は、符号44で表される、符号41と符号Xとの距離に相当するが、対象となる膜が有機化合物層22である場合は、符号44で表される距離は、式(1)中のd1である。また図3において、符号45は、膜端断面の傾きと基板表面とがなす角度、即ち、式(1)及び(2)中のθ1である。
本発明では、d1及びd2によって式(1)で求められるtan(θ1)の値が0.2以上であることで、有機化合物層22となる膜の端部において生じる膜厚の傾斜領域を縮小させることができる。そして膜厚の傾斜領域の縮小により、有機発光装置における額縁領域(発光画素群で形成される表示領域の外側であって、表示領域から基板端までの領域)を縮小させることが可能となる。例えば、配線接続部−画素間の距離を近づける設計が可能になるため、額縁領域の狭小化につながる。
また本発明において、好ましくは、上部電極23の膜端の断面の傾きと基板の表面とがなす角度をθ2としたときに、下記式(3)及び(4)が満たされる。
(3)tan(θ2)=d3/d4
(4)tan(θ2)≧0.2
式(3)において、d3は、上部電極の膜厚を表す。また式(3)において、d4は、上部電極の膜端断面のテーパー幅を表す。
3及びd4によって式(3)で求められるtan(θ2)の値が0.2以上であることで、有機化合物層22の場合と同様に、上部電極23となる膜の端部において生じる膜厚傾斜領域を縮小することができると共に、額縁領域のさらなる狭小化につながる。
以上説明したように、所定の層(22、23)を構成する膜の膜端の形状を制御することで、少なくとも有機化合物層22や上部電極23の成膜端で額縁領域が制限される発光装置において額縁領域の狭小化が可能となる。またこの額縁領域の狭小化は、一方で一枚のマザーガラスから取れる有機発光装置の取り個数を増加させるため、生産性の向上をももたらす。
また図1の有機発光装置1においては、有機化合物層22の膜端が上部電極23に被覆されている。これにより、有機化合物層22となる膜の膜端から水や酸素の侵入を抑制することができるため、膜の横方向(基板面に対して平行方向)から水や酸素等が浸透することによる有機化合物層22の劣化を改善することができる。
さらに、本発明の有機発光装置では、有機化合物層22となる膜の膜端の断面のテーパー幅が5μm以下であることが好ましい。より好ましくは1μm以内である。
尚、有機化合物層22となる膜の膜端の形状は、tanθが0.2以上であれば、同一のtanθであってもよいし、異なってもよい。また有機化合物層22となる膜の膜端は上部電極23によって被覆されており、膜の端部からの水や酸素の侵入を抑制することが可能である。また、上部電極23が封止層30にて被覆されていることで、膜の端部からの水や酸素の侵入をより効果的に抑制することが可能である。
(第二の実施形態)
以下、本発明の有機発光装置の第二の実施形態について説明する。尚、以下の説明においては、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。
本実施形態の有機発光装置は、上部電極が、特に、発光画素が設けられる領域において第1の上部電極層と第2の上部電極層とをこの順で有する点を除けば、第一の実施形態の有機発光装置と共通する。本実施形態において、有機化合物層の平面パターンは、第1の上部電極層の平面パターンと略同一であり、また第2の上部電極層の少なくとも一部が第1の上部電極層と重なっている。本実施形態において、第2の上部電極層は、第1の上部電極層と重ならない領域において上記基板に設けられた配線接続部と電気的に接続されている。
図4は、本発明の有機発光装置における第二の実施形態を示す断面模式図である。図4の有機発光装置2は、層間絶縁層11と画素分離膜12とを有する基板10と、この基板10の上であって発光画素20に相当する領域に有機発光素子が設けられている。この有機発光素子は、下部電極21と、有機化合物層22と、第1の上部電極層26と、第2の上部電極層27と、を有する。尚、図4の有機発光装置2において、上部電極23は、第1の上部電極層26と、第2の上部電極層27と、がこの順で積層されてなる電極である。また図4の有機発光装置2は、配線接続部24を有している。この配線接続部24は、基板10、より具体的には、基板10を構成する層間絶縁層11の上であって発光画素20に相当する領域以外の領域に設けられる電極部材である。
図4の有機発光装置2において、有機発光素子を構成する有機化合物層22及び第1の上部電極層26は、発光領域20及びその周辺の領域に選択的に設けられている部材である。本発明において、有機化合物層22及び第1の上部電極層26は、同一のフォトマスクを用いたパターニングを利用して形成されているため、両部材の平面形状(平面パターン)は略同一である。尚、このパターニングの具体的手法については、有機化合物層22及び第1の上部電極層26の詳細(構成材料、成膜方法等)と共に後述する。
本実施形態において、好ましくは、第1の上部電極層26の膜端の断面の傾きと基板の表面とがなす角度をθ3としたときに、下記式(5)及び(6)が満たされる。
(5)tan(θ3)=d5/d6
(6)tan(θ3)≧0.2
式(5)において、d5は、第1の上部電極層の膜厚を表す。また式(5)において、d6は、第1の上部電極層の膜端断面のテーパー幅を表す。
5及びd6によって式(5)で求められるtan(θ3)の値が0.2以上であることで、有機化合物層22の場合と同様に、第1の上部電極層26となる膜の端部において生じる膜厚の傾斜領域を縮小させることができる。
さらに、本実施形態において、より好ましくは、第2の上部電極層27の膜端の断面の傾きと基板の表面とがなす角度をθ4としたときに、下記式(7)及び(8)が満たされる。
(7)tan(θ4)=d7/d8
(8)tan(θ4)≧0.2
(式(7)において、d3は、第2の上部電極層の膜厚を表す。また式(7)において、d4は、第1上部電極層の膜端断面のテーパー幅を表す。)
7及びd8によって式(7)で求められるtan(θ4)の値が0.2以上であることで、少なくとも基板の端部と表示領域の最外周部にある発光領域制御手段との間にある第2の上部電極層27の端部に生じる膜厚傾斜領域を縮小させることができる。
以上説明したように、有機化合物層22、及び第1の上部電極層26あるいは第2の上部電極層27の平面パターンにおいて、基板平面上の少なくとも1辺のtan(θ)値が0.2以上となるように膜端の形状が制御されていることが好ましい。全ての辺においてtan(θ)値が0.2以上となることがより好ましい。
以上説明したように、本実施形態では、所定の層(22、26、27)を構成する膜の膜端の形状を制御することで、少なくとも有機化合物層22や上部電極23の成膜端で額縁領域が制限される発光装置において額縁領域の狭小化が可能となる。またこの額縁領域の狭小化は、一方で一枚のマザーガラスから取れる有機発光装置の取り個数を増加させるため、生産性の向上をももたらす。
また図4の有機発光装置2においては、有機化合物層22の膜端が上部電極23、より具体的には、上部電極23を構成する第1の上部電極層26及び第2の上部電極層27に被覆されている。これにより、有機化合物層22となる膜の膜端から水や酸素の侵入を抑制することができるため、膜の横方向(基板面に対して平行方向)から水や酸素等が浸透することによる有機化合物層22の劣化を改善することができる。
本発明において、第2の上部電極層27は、図4に示されるように、第1の上部電極層26を被覆しているのが好ましい。これは、第1の上部電極層26にピンホールや亀裂等の物理的な貫通孔や隙間が開いてしまった場合に、第2の上部電極層27にてカバーすることが可能となるからである。また第2の上部電極層27のパターン端を、第1の上部電極層26のパターンに重ねるようにしてパターニングを行うと、第1の上部電極層26が直接エッチングストッパになってオーバーエッチングされてしまい、第1の上部電極層26の厚さが部分的に変化してしまうこと、さらには有機化合物層22に何らかのダメージが入る可能性がある。ただし、厚さの変化は、発光画素20内でオーバーエッチングされる領域とされない領域が混在していなければ特に問題は無い。このため、第2の上部電極層27は、例えば、図1に示されるように、第1の上部電極層26よりも広い領域、即ち、第1の上部電極層26を被覆する態様で設けるのが好ましい。
[有機発光装置の製造方法]
次に、本発明の有機発光装置の製造方法について説明する。
(第一の実施形態)
以下、本発明の有機発光装置の製造方法における第一の実施形態について説明する。本発明の有機発光装置の製造方法は、下記に示される製造プロセスを有する。
(A)下部電極に、発光領域を決めるための発光制限領域を設ける工程
(B)下部電極の上に、有機化合物層を形成する工程
(C)有機化合物層の端部をパターニングする工程
(D)有機化合物層の上に上部電極を形成する工程
また本実施形態において、好ましくは、上部電極を形成する工程(工程(D))が、配線接続部と導通し、有機化合物層の膜端を被覆し、かつ基板に設けられ基板側の導通をとるためのパッド部分と接続するように上部電極を設ける工程である。
以下、本実施形態の各プロセスの詳細について説明する。本実施形態では、有機化合物層のパターニングする工程が、下記工程を有する。
(C1)有機化合物層を形成する工程を行う前にリフトオフ層を形成する工程
(C2)フォトリソグラフィを用いて、少なくともパッド部分を設ける領域に形成されているリフトオフ層が残留する形でリフトオフ層をパターニングする工程
(C3)有機化合物層の形成工程の後に、リフトオフ層の上に設けられた有機化合物層ごとリフトオフ層を除去する工程
図5は、本発明の有機発光装置の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。尚、図5に示される製造プロセスは図1の有機発光装置1の製造プロセスでもある。
(1−1)基板の形成工程(図5(a))
まず有機発光装置を作製するために用いられる基板を作製する(図5(a))。本実施形態(第一の実施形態)で用いられる基板10は、少なくとも層間絶縁層11と、画素分離膜12と、を備える。ここで図5(a)に示される基板10において、層間絶縁膜11の上には下部電極21及び配線接続部24がそれぞれ所定の位置・領域に設けられ、下部電極21及び配線接続部24の端部は、画素分離膜12に被覆されている。また画素分離膜12は、発光画素20に相当する領域及び配線接続部24と上部電極との接触位置においてそれぞれ開口12aが設けられている。尚、図5(a)には図示されていないが、基板10には、有機発光装置の駆動を制御する制御回路が設けられていてもよい。ここで基板10に当該制御回路が含まれている場合、当該制御回路と下部電極21又は配線接続部24との電気接続を確保する目的で層間絶縁層11の一部にコンタクトホール13を設けておく。
図5(a)に示される基板10を構成する層間絶縁層11の構成材料としては、特に規定されるものではないが、絶縁性に優れた窒化珪素(SiN)や酸化珪素(SiO)からなる材料が好ましい。尚、窒化珪素は、「SiN」と記されるが、必ずしも珪素と窒素との組成比は1:1であるとは限らない。本発明において、窒化珪素に含まれる珪素及び窒素の組成比は、特に限定されるものではない。
層間絶縁層11の上に設けられる下部電極21の構成材料は、発光層から出力された光に対する下部電極21の機能(光を透過するか、光を反射するか)に応じて適宜選択される。下部電極21において発光層から出力された光を反射させたい場合、下部電極21は、光反射性を有する電極層にする。係る場合、下部電極21の構成材料としては、アルミニウム(Al)や銀(Ag)等の光反射性が高い金属材料が挙げられる。ただし、係る場合では、下部電極21の構成としては、上述した光反射性を有する金属材料からなる層のみの場合に限定されない。光反射性を有する金属材料からなる層とITO、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電性材料からなる層とからなる積層電極膜も下部電極21として採用できる。下部電極21において発光層から出力された光を透過させたい場合、下部電極21は、光透過性を有する電極層にする。係る場合、下部電極21の構成材料としては、ITO、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電性材料が挙げられる。
下部電極21と同時に配線接続部24を形成する場合、配線接続部24の構成材料は、下部電極21と同一となる。一方、本発明においては、下部電極21と配線接続部24とをそれぞれ別個のプロセスで形成することができる。係る場合、配線接続部24の構成材料は、下部電極21の構成材料と異なってもよい。
層間絶縁層11の所定の領域に設けられるコンタクトホール13は、層間絶縁層11より下方にある配線又は回路(不図示)と下部電極21又は配線接続部24とを電気接続するための接続配線部材が充填されている。この接続配線部材としては、導電性が高い材料が挙げられるが、本発明は特に規定されない。
画素分離膜12の構成材料としては、絶縁性のある材料であれば特に規定されないが、有機物であればポリイミドを主成分とする材料が好ましく、無機物であれば窒化珪素(SiN)あるいは酸化珪素(SiO)等が好ましい。
(1−2)リフトオフ層及びフォトレジストの成膜工程(図5(b))
次に、基板10の全面にわたってリフトオフ層53を成膜する。リフトオフ層53を形成する際に用いる材料としては、有機化合物層22を溶解させない溶剤に対して溶解性を有する材料であり、例えば、水溶性高分子材料等が好ましい。リフトオフ層53の構成材料として水溶性高分子を用いる場合、リフトオフ層53の成膜方法としては、スピンコートや、ディップコート等の塗布方式が採用され、容易に成膜可能である。
さらにリフトオフ層53の上に、感光性材料を含んでなるレジスト層50を成膜・形成する(図5(b))。レジスト層50は塗布法等の湿式成膜法により形成されるが、成膜の際に使用される溶剤としては、下層(リフトオフ層53)を溶かさない溶剤であれば特に限定されない。尚、レジスト層50を成膜・形成する際に、使用する溶剤によってリフトオフ層53が侵食される可能性がある場合は、窒化珪素や酸化珪素等の無機化合物からなる保護層(不図示)を、リフトオフ層53とレジスト層50との間に挿入してもよい。また本実施形態では、ポジ型のフォトレジストを用いたフォトリソプロセスを採用しているが、ネガ型フォトレジストを用いたフォトリソプロセスでも構わない。
(1−3)露光工程(図5(c))
次に、パターニングされた有機化合物層22を設けたい領域(発光画素20を設けたい領域)について、レジスト層50及びリフトオフ層53を選択的に除去する。例えば、レジスト層50がポジ型のレジストである場合、図5(c)に示されるように、有機化合物層22を設けたい領域に開口を有するマスク51で露光52することで、発光画素20を少なくとも囲むように露光されたレジスト層50aが形成される。一方、ネガ型のレジストでレジスト層50形成した場合は、開口パターンが反転したマスクを使用すれば同じ形の露光されたレジスト層50aを形成することができる。
(1−4)リフトオフ層の加工工程(図5(d)、(e))
次に、露光されたレジスト層50aを現像液で現像することで除去した(図5(d))後に、パターニングされたレジスト層50をマスクとして、ドライエッチングを行う。ドライエッチングの具体的手法は、リフトオフ層53がエッチングできるガスを用いる限り特に限定されない。本実施形態では、リフトオフ層53をエッチングするガス(エッチングガス)として、酸素ガスを使用しているが、これに限定されるものではない。ドライエッチングによるリフトオフ層53の加工が終わったときには、エッチングマスクとして使用されたレジスト層50の一部あるいは全部がドライエッチングによって除去される。図5(e)では、ドライエッチングによるリフトオフ層53の加工が終わったときに、このドライエッチングによってレジスト層50が除去されている様子が示されているが、本工程において、レジスト層50を除去させる必然性はない。ガス種やリフトオフ層の膜厚がレジスト層50よりもずっと薄い場合にはレジスト層50の構成材料であるフォトレジストが残ることもあるが、この場合では、剥離液等を用いて残存するレジスト層50を除去してもよいし、ドライエッチをさらに行ってレジスト層50を除去してもよい。あるいは、そのままレジスト層50を残しておいてもよい。尚、リフトオフ層53上に設けられているレジスト層50を適正な厚さで形成すると、リフトオフ層53のドライエッチングの際にレジスト層50も除去させることもできるので、好ましい。また本工程により、下部電極21が露出する(図5(e))。このとき、次の工程で有機化合物層22となる膜を成膜する前に前処理を行うのが望ましい。例えば、アルゴンプラズマ処理、酸素プラズマ、UV照射処理、加熱処理等を基板10に施し、下部電極21の電荷注入性を整えるとともに、下部電極21の上に生じ得る汚染物等を除去する。
(1−5)有機化合物層の成膜工程(図5(f))
次に、下部電極21の上に、有機化合物層22となる膜を成膜する(図5(f))。本工程で下部電極21等の上に形成される有機化合物層22は、少なくとも発光層を含む一層あるいは複数の層からなる積層体である。ここで有機化合物層22が複数の層からなる場合、発光層以外の層として、具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。また有機化合物層22の層構成は、後の工程で形成される上部電極23の特性にもよるが、特に限定されない。ここでいう上部電極23の特性とは、主に上部電極23から注入されるキャリアである。上部電極23が正孔(正電荷のキャリア)を注入する場合は、下部電極21と発光層との間の層は電子を注入・輸送する層であり、上部電極23と発光層との間の層は、正孔を注入・輸送する層である。上部電極23が電子(負電荷のキャリア)を注入する場合は、下部電極21と発光層との間の層は正孔を注入・輸送する層であり、上部電極23と発光層との間の層は、電子を注入・輸送する層である。
有機化合物層22の成膜方法としては、スピンコート等の塗布方式と、真空蒸着法等による成膜方法と、がある。素子性能の観点から真空蒸着法で成膜されることが多いが、本発明においては、成膜方式は特に限定されるものではない。
ここで有機化合物層22を構成する各層について説明する。正孔注入層は、正孔輸送層と正孔注入用の電極(アノード)との間に設けられ、正孔注入性を向上することで、有機発光装置を構成する有機発光素子の低電圧化や長寿命化に寄与する役割を果たす。また本発明において、正孔注入層は、電子吸引性置換基を有する有機化合物を有する層である。さらに、本発明において、有機化合物層22を構成する層のうち少なくとも一層は、正孔注入層の端部を被覆して正孔注入層を保護する層として機能させるのが好ましい。
正孔輸送層は、主に正孔を輸送する機能を有する材料からなる層である。
電子ブロック層は、発光層と正孔輸送層との間に設けられ、発光層から陽極側へ漏れる電子をブロックして発光層に閉じ込める機能を有する層であって有機発光装置を構成する有機発光素子の高効率化を担う層である。
発光層は、主に正孔と電子とを再結合させて発光を得るための層であり、一般的にはホストとゲストとの2種類の材料から構成される。ここでゲストとは、発光材料であり、発光層全体に対するゲストの含有量(重量比率)は、10%以下程度である。尚、素子特性の観点から、発光層にはホスト、ゲスト以外の別の材料をさらに加えてもよい。
正孔ブロック層は、電子輸送層と発光層との間にあり、発光層から陰極側へ漏れる正孔をブロックして発光層に閉じ込める機能を有する層であって有機発光装置を構成する有機発光素子の高効率化を担う層である。
電子輸送層は、主に電子を輸送するための層である。
電子注入層は、電子輸送層と電子注入用の電極(カソード)との間に設けられ、主に電子注入性を向上させることで、有機発光装置を構成する有機発光素子の低電圧化や長寿命化に寄与する層である。
尚、以上説明した積層構成は、どれかが欠けたとしても、あるいは重複したとしても、得られる有機化合物層22になる膜の端部の構成に影響しないので、本発明の作用効果は、有機化合物層の積層構成に影響されるものではない。また有機化合物層22を構成する各層の積層順については、下部電極21がアノードかカソードかによって順番が決まるが、本発明においては、各層の積層順は限定されない。
本実施形態において、後述するリフトオフ工程では、少なくとも水等の溶媒を用いてリフトオフを行うため、有機化合物層22を構成する各層の構成材料としては、少なくとも水に対して不溶な材料とすることが好ましい。特に、電子注入層には電子注入性の観点からアルカリ金属やアルカリ土類金属を用いることが一般的であるが、アルカリ金属やアルカリ土類金属は水と接触したときに反応・溶解してしまう恐れがある。このため、電子注入層の構成材料としては、水溶性が低い有機金属錯体等の電子注入性材料が用いられる。ここで「水溶性が低い」とは薄膜形成した後に水と1分間接触しても溶解による減膜が起こらないことを指す。尚、水溶性を低下させる観点で、電子注入層には、電子注入材料の他に、電子輸送材料等の別の材料を混合してもよい。また電子注入層は単層であってもよいし、複数の層からなる積層体であってもよい。
(1−6)リフトオフ工程(図5(g))
次に、リフトオフを行い、リフトオフ層53、及びその上部にある有機化合物膜22を除去する(図5(g))。リフトオフの際には、有機材料への溶解度が小さい水を用いることが好ましい。リフトオフの方法としては水中に浸漬してもよいし、さらに超音波を照射してもよいし、基板10の上に二流体ノズルで水を吹き付けてもよい。このリフトオフ工程の後、有機化合物層22は、発光画素20を囲む形でパターニングされる。またこのリフトオフの際に、配線接続部24が露出される。尚、リフトオフ工程を行った後、より優れた素子特性を得るための追加工程として、水等を用いたリフトオフ工程によって生じ得る残留成分を基板10や有機化合物層22中から除去するために、真空中で基板10をベークする工程を追加することが好ましい。
(1−7)上部電極の形成工程(図5(h))
有機化合物層22の加工の後、有機化合物層22の上に、上部電極23を形成する(図5(h))。ここで上部電極23は、図5(h)に示されるように、基板10の全面にわたって形成される。このため、上部電極23により有機化合物層22の膜端は被覆される。よって本発明では、有機化合物層22の膜端の形状の指標となる図3にて説明されたtan(θ)(tan(θ1))が0.20以上である場合であるため高い耐久性を得ることが可能である。
上部電極23の構成材料は、発光層から出力された光に対する上部電極23の機能(光を透過するか、光を反射するか)に応じて適宜選択される。上部電極23において発光層から出力された光を反射させたい場合、上部電極23は、光反射性を有する電極層にする。係る場合、上部電極23の構成材料としては、アルミニウム(Al)や銀(Ag)等の光反射性が高い金属材料が挙げられる。ただし、係る場合では、上部電極23の構成としては、上述した光反射性を有する金属材料からなる層のみの場合に限定されない。光反射性を有する金属材料からなる層とITO、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電性材料からなる層とからなる積層電極膜も上部電極23として採用できる。上部電極23において発光層から出力された光を透過させたい場合、上部電極23は、光透過性を有する電極層にする。係る場合、上部電極23の構成材料としては、ITO、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電性材料が挙げられる。またこれらの材料からなる層は、有機化合物層22よりも、ずっと緻密でガス透過性が低いことが知られている。このため、上部電極23まで設けた段階で、有機化合物層22の膜端を上部電極23が被覆することで、上部電極23の下にある有機化合物層22は、水や酸素のガス透過から保護される。
(1−8)上部電極のパターニング工程(図5(i)〜(k))
本発明においては、上部電極23となる電極膜について、膜の端部の断面形状の指標となる図3にて説明されたtan(θ)(tan(θ2))が0.20以上あることが好ましい。tan(θ2)を0.20以上にすることで、上部電極7の膜厚傾斜領域を縮小することができる。tan(θ2)が0.20以上となる端面を得るためには、上部電極23となる電極膜を形成した後、この電極膜を所定の形状に加工(パターニング)する。まず上部電極23の上にレジスト層50を設ける(図5(i))。レジスト層50の形成に使用されるフォトレジストがポジ型のレジストの場合、図5(j)に示されるように、上部電極23を除去したい領域に開口を有するフォトマスク51を使用して、露光光52を基板10に向けて照射する。これにより、露光されたレジスト層50aを得る。ネガ型レジストを用いてレジスト層50を形成している場合は、反転パターンのフォトマスクを用いて露光を行うことで、露光されたレジスト層50aを上記と同じ形状で得られる。
現像により露光されたレジスト層50aを除去した後、レジスト層50に被覆されていない部分の上部電極23を除去する。除去方法としては、ウェットエッチングやドライエッチングを用いることが可能だが、ウェットエッチングでは膜剥がれ等の不良が起こりやすいため、溶媒等を用いないドライエッチングが好ましい。ドライエッチングで上部電極23を加工する際は、金属材料のドライエッチングとなるため、例えば、塩素ガスやアルゴンガス等を用いたプラズマエッチングを行うことで加工が可能である。
以上説明したように、上部電極23の加工を行うことで、上部電極23となる電極膜の膜端の形状の指標となるtan(θ2)が0.20以上となる。これにより、例えば、スパッタ法やEB蒸着法等で形成された上部電極23を、その額縁領域を縮小する態様で形成することが可能となる。
(1−9)封止工程(図5(l))
上部電極23を形成した(図5(k))後、有機発光装置を構成する有機発光素子や配線接続部24は、ガラスキャップ等で封止されてもよいし、無機材料からなる封止薄膜で封止されてもよい。好ましくは、無機材料からなる封止薄膜で有機発光素子や配線接続部24を封止する。本実施形態では、上部電極23の上に封止層30(封止薄膜)を形成する(図5(l))。封止層30の構成材料としては、防湿性の高い無機材料、例えば、窒化珪素や酸化珪素(SiO)、酸化アルミニウム(AlO)等があるが、本発明では薄膜による封止が可能であればよく、材料自体及びその組成比は特に限定されない。
また本発明においては、封止層30を形成した後、外部回路との接続のための外部接続用の電極パッド(外部接続端子)を露出させる等の目的で、この封止層30のパターニングを行ってもよい(図5(o))。また本発明においては、上部電極23の端部が全て封止層30によって被覆されていることが好ましい。こうすることで、上部電極23の端面からの水や酸素の浸透成分をより防ぐことが可能になるため、有機発光装置を構成する素子の耐久性がさらに向上する効果が期待できる。
(第二の実施形態)
次に、本発明の有機発光装置の製造方法の第二の実施形態について説明する。尚、本実施形態では、例えば、図4の有機発光装置2を製造することができる。本発明の有機発光装置の製造方法の第二の実施形態は、下記に示される製造プロセスを有する。
(A)下部電極に発光領域を決めるための発光領域制限部材を形成する工程
(B)下部電極の上に、有機化合物層と、第1の上部電極層と、を連続して形成する工程
(C)有機化合物層と、第1の上部電極層と、を同一の平面パターンでパターニングする工程
(D)第1の上部電極層の上に第2の上部電極層を形成する工程
以下に、有機発光装置2の製造方法と異なる点について説明する。
尚、工程(D)において、第2の上部電極層の少なくとも一部は第1の上部電極層と重なっており、第2の上部電極層は、第1の上部電極層と重ならない領域において基板に設けられた配線接続部と電気的に接続されている。
以下、本実施形態の各プロセスの詳細について説明する。本実施形態では、有機化合物層及び第1の上部電極層をパターニングする工程が、下記工程からなる。
(C1)第1の上部電極層の上にレジスト層を設ける工程
(C2)レジスト層をフォトリソグラフィにより所定の形状を有するレジストパターンに加工する工程
(C3)レジストパターンを用いて有機化合物層及び第1の上部電極層の一部をエッチングにより除去する工程
尚、上記(C1)乃至(C3)に代えて、第一の実施形態に示されたリフトオフ層を利用したプロセスを用いてもよい。
図6は、本発明の有機発光装置の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。
(2−1)基板の形成工程(図6(a))
まず有機発光装置を作製するために用いられる基板を作製する(図6(a))。本実施形態(第一の実施形態)で用いられる基板10は、少なくとも層間絶縁層11と、画素分離膜12と、を備える。ここで図6(a)に示される基板10において、層間絶縁膜11の上には下部電極21及び配線接続部24がそれぞれ所定の位置・領域に設けられ、下部電極21及び配線接続部24の端部は、発光領域制限部材である画素分離膜12に被覆されている。また画素分離膜12は、発光画素20に相当する領域及び配線接続部24と上部電極23との接触位置においてそれぞれ開口12aが設けられている。尚、図6(a)には図示されていないが、基板10には、有機発光装置の駆動を制御する制御回路が設けられていてもよい。ここで基板10に当該制御回路が含まれている場合、当該制御回路と下部電極21又は配線接続部24の電気接続を確保する目的で層間絶縁層11の一部にコンタクトホール13を設けておく。
図6(a)に示される基板10を構成する層間絶縁層11の構成材料としては、特に規定されるものではないが、絶縁性に優れた窒化珪素(SiN)や酸化珪素(SiO)からなる材料が好ましい。
層間絶縁層11の上に設けられる下部電極21の構成材料は、発光層から出力された光に対する下部電極21の機能(光を透過するか、光を反射するか)に応じて適宜選択される。下部電極21において発光層から出力された光を反射させたい場合、下部電極21は、光反射性を有する電極層にする。係る場合、下部電極21の構成材料としては、アルミニウム(Al)や銀(Ag)等の光反射性が高い金属材料が好ましいが、表面酸化(による接触抵抗の増大)を低減するため、Ti、TiNが用いられることもある。ただし、係る場合では、下部電極21の構成としては、上述した光反射性を有する金属材料からなる層のみの場合に限定されない。光反射性を有する金属材料からなる層とITO、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電性材料からなる層とからなる積層電極膜も下部電極21として採用できる。下部電極21において発光層から出力された光を透過させたい場合、下部電極21は、光透過性を有する電極層にする。係る場合、下部電極21の構成材料としては、ITO、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電性材料が挙げられる。
下部電極21と同時に配線接続部24を形成する場合、配線接続部24の構成材料は、下部電極21と同一となる。一方、本発明においては、下部電極21と配線接続部24とをそれぞれ別個のプロセスで形成することができる。係る場合、配線接続部24の構成材料は、下部電極21の構成材料と異なってもよい。
層間絶縁層11の所定の領域に設けられるコンタクトホール13は、層間絶縁層11より下方にある配線又は回路(不図示)と下部電極21又は配線接続部24とを電気接続するための接続配線部材が充填されている。この接続配線部材としては、導電性が高い材料が挙げられるが、本発明は特に規定されない。
画素分離膜12の構成材料としては、絶縁性のある材料であれば特に規定されないが、有機物であればポリイミドを主成分とする材料が好ましく、無機物であれば窒化珪素(SiN)あるいは酸化珪素(SiO)等が好ましい。
(2−2)有機化合物層の形成工程(図6(b))
基板10を作製した後、基板10の上に有機化合物層を形成する(図6(b))。尚、有機化合物層を形成する際には、第一の実施形態で示したプロセスと同様のプロセスを用いることができる。
(2−3)第1の上部電極層の形成工程(図6(c))
有機化合物層22を形成した後、有機化合物層22の上に上部電極23を形成する。尚、本実施形態において形成される上部電極23は、第1の上部電極層26と、第2の上部電極層27と、が積層されてなる積層電極である。ここで上部電極23が陽極である場合、上部電極23からは正電荷のキャリアである正孔が有機化合物層22へ注入され、また上部電極23が陰極である場合、上部電極23からは負電荷のキャリアである電子が有機化合物層22へ注入される。
第1の上部電極層26の構成材料は、発光層から出力された光に対する第1の上部電極層26の機能(光を透過するか、光を反射するか)に応じて適宜選択される。第1の上部電極層26において発光層から出力された光を反射させたい場合、第1の上部電極層26は、光反射性を有する電極層にする。係る場合、第1の上部電極層26の構成材料としては、アルミニウム(Al)や銀(Ag)等の光反射性が高い金属材料が好ましいが、表面酸化(による接触抵抗の増大)を低減するため、Ti、TiNが用いられることもある。ただし、係る場合では、第1の上部電極層26の構成としては、上述した光反射性を有する金属材料からなる層のみの場合に限定されない。光反射性を有する金属材料からなる層とITO、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電性材料からなる層とからなる積層電極膜も第1の上部電極層26として採用できる。第1の上部電極層26において発光層から出力された光を透過させたい場合、第1の上部電極層26は、光透過性を有する電極層にする。係る場合、第1の上部電極層26の構成材料としては、ITO、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電性材料が挙げられる。またこれらの材料からなる層は、有機化合物層22よりも、ずっと緻密でガス透過性が低いことが知られている。このため、第1の上部電極層26まで設けた段階で、有機化合物層22の膜端を第1の上部電極層で覆うことで、第1の上部電極層26の下にある有機化合物層22は、水や酸素のガス透過から保護される。
(2−4)有機化合物層及び第1の上部電極層のパターニング工程(図6(d)〜(h))
有機化合物層22及び第1の上部電極層26を、下部電極21を含めた基板10の全面に形成した(図6(c))後、以下に説明する方法で有機化合物層22及び第1の上部電極層26を加工する。まず、ポジレジストからなるレジスト層50を塗布・成膜し(図6(d))、エッチング除去する領域を、フォトマスク51を通して、露光光52による露光(図6(e))及び現像(図6(f))を行い、レジストパターンを形成する。次に、レジストパターンを保護膜とし、このレジストパターンに被覆されずに露出した第1の上部電極層26及び有機化合物層22を、それぞれエッチングによって除去する(図6(g))。次に、レジストパターンを除去して洗浄・乾燥を行うことで、有機化合物層22及び第1の上部電極層26のパターニングが完了する(図6(h))。尚、上記乾燥は、レジストパターンを除去した後で実施される洗浄工程で使用される水の一部が有機化合物層22あるいは下地回路の絶縁層に吸着することがあるためこれを脱離させるためである。
以上説明したフォトリソプロセスによって有機化合物層22及び第1の上部電極層26の加工を行うと、加工された有機化合物層22及び第1の上部電極層26の膜の端部について、図3にて説明されたtan(θ)(tan(θ3))が0.2以上となる。このため、レイアウトにおける不要な領域を少なくすることができる。
(2−5)第2の上部電極層の形成及びパターニング工程(図6(i)〜(m))
有機化合物層22及び第1の上部電極層26の加工の後、第1の上部電極層26の上に、第2の上部電極層27を形成する(図6(i))。ここで第2の上部電極層27は、図7(i)に示されるように、基板10の全面に亘って形成されるため、第1の上部電極層26は、第2の上部電極層27によって配線接続部24に電気接続される。
第2の上部電極層27の構成材料としては、第1の上部電極層26と同等の材料を用いることができる。例えば、AlやAg等の金属材料、ITOやインジウム亜鉛酸化物等の透明導電材料等が挙げられる。また第2の上部電極層27は、上記金属材料又は上記透明導電材料からなる層であってもよいし、上記金属材料からなる層と上記透明導電材料からなる層とが積層されてなる積層体であってもよい。
第2の上部電極層27を形成した後、ポジレジストを用いたパターニング及びエッチングにより、第2の上部電極層27は所定の形状にパターニングされる(図6(j)〜(m))。このように形成することで有機化合物層22の膜端が第1の上部電極層26と第2の上部電極層27とからなる上部電極23に被覆されている。これにより、有機化合物層22となる膜の膜端から水や酸素の侵入を抑制することができるため、高い耐久性を得ることが可能である。
(2−6)封止工程(図6(n)、(o))
上部電極23を形成した後、有機発光装置を構成する有機発光素子や配線接続部24を封止する(図6(n)、(o))。封止を行う際は、第一の実施形態にて示された方法と同様の方法を採用することができる。
本発明において、第一の実施形態及び第二の実施形態で説明した有機発光装置の作製プロセスは、そのプロセスの一部を適宜組み合わせたり、入れ替えたりしてよい。例えば、図1の有機発光装置1を作製する際に、第一の実施形態のように、所定のパターン形状を有するリフトオフ層を利用して有機化合物層22を形成しているが、有機化合物層22の形成プロセスは、これに限定されない。例えば、第二の実施形態のように、有機化合物層22となる膜を成膜した後、所定のパターン形状を有するレジスト層を利用して有機化合物層22のパターニングを行ってもよい。また図4の有機発光装置2を作製する際に、有機発光装置2を構成する有機化合物層22及び第1の上部電極層26を、第一の実施形態で示される、所定のパターン形状を有するリフトオフ層を利用して形成してもよい。
[能動素子]
本発明に係る有機発光装置は、装置を構成する有機発光素子の発光の制御のための能動素子をさらに有していてもよい。能動素子はトランジスタ、MIM素子等のスイッチング素子が挙げられる。
有機発光素子に接続される能動素子は、その活性領域に酸化物半導体を有してもよい。また能動素子の構成材料である酸化物半導体は、アモルファス状のものであってもよいし、結晶状のものであってもよいし、両者の混在しているものであってもよい。尚、ここでいう結晶とは、単結晶、微結晶、あるいはC軸等の特定軸が配向している結晶のいずれかであるが、これに限定されず、これら複数種類の結晶のうちの少なくとも2種類が混合されたものであってもよい。
[有機発光装置の用途]
次に、本発明の有機発光装置の用途について説明する。本発明の有機発光装置は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。表示装置として、赤緑青など複数の発光色の発光画素からなる表示装置にも用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルターを有する発光装置等の用途がある。カラーフィルターは例えば赤、緑、青の3つの色が透過するフィルターが挙げられる。
本発明の表示装置は、本発明の有機発光装置を表示部に有する。尚、この表示部は複数の画素を有する。
そしてこの画素は、本発明の有機発光装置と、発光輝度を制御するための能動素子(スイッチング素子)又は増幅素子の一例であるトランジスタとを有し、この有機発光素子の陽極又は陰極とトランジスタのドレイン電極又はソース電極とが電気接続されている。ここで表示装置は、PC等の画像表示装置として用いることができる。上記トランジスタとして、例えば、TFT素子が挙げられ、このTFT素子は、例えば、基板の絶縁性表面に設けられている。
表示装置は、エリアCCD、リニアCCD、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部と、この画像情報を処理する情報処理部と、を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。
また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は特に限定されない。
また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色(色温度が4200K)、昼白色(色温度が5000K)、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってもよい。
本発明の照明装置は、本発明の有機発光装置と、この有機発光装置と接続し駆動電圧を供給するAC/DCコンバーター回路(交流電圧を直流電圧に変換する回路)とを有している。尚、この照明装置は、カラーフィルターをさらに有してもよい。また本発明の照明装置は、照明装置内の熱を外部へ放出する放熱板を有していてもよい。
本発明の画像形成装置は、感光体と、この感光体の表面を帯電させる帯電部と、感光体を露光して靜電潜像を形成するための露光部と、感光体に現像材を供給し感光体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像部とを有する画像形成装置である。ここで画像形成装置に備える露光手段は、本発明の有機発光装置を含んでいる。
また本発明の有機発光装置は、感光体を露光するための露光装置の構成部材として使用することができる。本発明の有機発光装置を有する露光装置は、例えば、本発明の有機発光装置を構成する有機発光素子を所定の方向に沿って列を形成して配置されている露光装置がある。
図8は、本発明に係る有機発光装置を有する画像形成装置の例を示す模式図である。図8の画像形成装置6は、感光体61と、露光光源62と、現像器64と、帯電部65と、転写器66と、搬送ローラー67と、定着器69と、を有している。
図8の画像形成装置6は、露光光源62から感光体61へ向けて光63が照射され、感光体61の表面に静電潜像が形成される。図8の画像形成装置6において、露光光源62は、本発明に係る有機発光装置である。また図8の画像形成装置6において、現像器64は、トナー等を有している。図8の画像形成装置6において、帯電部65は、感光体61を帯電させるために設けられている。図8の画像形成装置6において、転写器66は、現像された画像を紙等の記録媒体68に転写するために設けられている。尚、記録媒体68は、搬送ローラー67によって転写機66へ搬送される。図8の画像形成装置6において、定着器69は、記録媒体68に形成された画像を定着させるために設けられている。
図9(a)及び図9(b)は、図8の画像形成装置6を構成する露光光源(露光器)の具体例を示す平面概略図であり、図9(c)は、図8の画像形成装置6を構成する感光体の具体例を示す概略図である。尚、図9(a)及び図9(b)は、露光光源62に有機発光素子を含む発光部62aが長尺状の基板62cの長軸方向に沿って、一列に複数配置されている点で共通している。また符合62bの矢印は、発光部62aが配列されている列方向を表わす。この列方向は、感光体61が回転する軸の方向と同じである。
ところで図9(a)では、発光部62aは、感光体61の軸方向に沿って配置した形態である。一方、図9(b)では、第一の列αと第二の列βとのそれぞれにおいて発光部62aが列方向に交互に配置されている形態である。図9(b)において、第一の列α及び第二の列βは、それぞれ行方向に異なる位置に配置されている。
また図9(b)において、第一の列αは、複数の発光部62αが一定の間隔を空けて配置される一方で、第二の列βは、第一の列αに含まれる発光部62α同士の間隔に対応する位置に発光部62βを有する。即ち、図9(b)の露光光源は、行方向にも、複数の発光部が一定の間隔を空けつつ配置されている。
尚、図9(b)の露光光源は、露光光源を構成する発光部(62α、62β)を、例えば、格子状、千鳥格子、あるいは市松模様に配置されている状態と言い換えることもできる。
図10は、本発明に係る有機発光素子を有する照明装置の例を示す模式図である。図10の照明装置は、基板(不図示)の上に設けられる有機発光素子71と、AC/DCコンバーター回路72と、を有している。図10の照明装置において、装置を構成する有機発光素子71は、本発明の有機発光装置あるいは本発明の有機発光装置の構成部材である。また図10の照明装置は、装置内の熱を外部へ放出する放熱部に相当する放熱板(不図示)を、例えば、有機発光素子71が載置されている側とは反対側の基板面に有していてもよい。
以上説明の通り、本発明の有機発光装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間安定な表示が可能である。
以下、実施例により、本発明を詳細に説明する。尚、後述する基板の形成工程ではシリコン基板を出発材料として用いているが、代わりにガラス等の透明基板を用いてもよい。また実施例にて作製する有機発光装置は、発光層を青色発光層としているが、本発明はこれに限定されない。即ち、有機発光装置の表示領域内から出力される光の色(発光色)は、1種類(単一色)であってもよいし2種類以上(複数色)であってもよい。また、発光画素の配置についても特に限定されない。また光を反射する役割を果たす電極(反射電極)は、上部電極であってもよいし下部電極であってもよい。また電極(下部電極、上部電極)の材料としては、少なくともフォトリソプロセス等のパターニング工程を行ったときに劣化や変質が起こらない材料であるならばどのような電極材料を用いればよい。
(実施例1)
図5に示される製造プロセスに従って、図1の有機発光装置1を作製した。
(1)基板の形成工程(図5(a))
n形シリコン半導体基板を出発材料として、以下の代表的な工程を経て下地駆動回路が形成された回路付基板(以下、基板10という。)を作製した。尚、ここで作製した回路付基板は、Al配線を有する基板であり、またこの回路付基板の作製フローは通常の半導体プロセスに則って実施できる。さらにこの回路付基板の作製フローにおいて、Cu配線を用いたり、トランジスタにダブルゲート等を採用したり、ソース・ドレインとチャネルとの間に低濃度不純物層を挿入したり、というような通常採用される半導体プロセスは適用できるものとする。
1)酸化によるLOCOS(Local Oxidation OF Silicon)の形成
2)イオン注入によるP型ウェル構造の形成
3)酸化によるゲート酸化膜の形成
4)ポリSiゲート電極の形成
5)イオン注入によるソース・ドレイン構造の形成
6)層間絶縁膜の形成及びCMP
7)コンタクトホールの形成
8)タンクステンでコンタクトホールの穴埋め及びCMP
9)Al配線形成
10)6)〜9)を繰り返す
11)層間絶縁膜11の形成及びCMP
12)コンタクトホール13の形成
13)タングステンでコンタクトホール13の穴埋め及びCMP
14)下部電極21を形成
15)必要な場合には、下部電極21の周辺を覆う画素分離膜12を形成
以下、上記14)及び15)のプロセスについて、具体的に説明する。まず、層間絶縁層11の上に、銀を膜厚100nmで成膜して、反射電極膜を形成した。次いでこの反射電極膜の上に、インジウム錫酸化物(ITO)を膜厚25nmで成膜して、透明導電膜を形成した。次に、公知のフォトリソグラフィ法を用いて、反射電極膜(銀膜)と透明導電膜(ITO膜)とからなる積層電極膜をパターニングした。これにより、同一のITO層から下部電極21と配線接続部24とを形成した。尚、下部電極21及び配線接続部24は、コンタクトホール13に充填されている配線によって層間絶縁膜11より下層に設けられている駆動回路(不図示)とそれぞれ接続される。
次に、CVD成膜により、基板10の全面に、窒化珪素を膜厚100nmで成膜して画素分離膜12を形成した。次に、SiN膜の上に、フォトレジストを成膜した後、成膜したフォトレジストを用いたフォトリソグラフィによるパターニングによって、所定の形状にパターニングしたレジストを形成した。次に、形成したレジストをマスクにしたCF4ガスを用いてドライエッチングにより、図5(a)に示されるように、下部電極21及び配線接続部24が露出するように開口部12aを設けた。次に、このドライエッチングを行う際に画素分離膜12の上に残ったレジスト残渣を酸素ガスによるドライエッチングによって除去した。次に、画素分離膜12まで形成した基板10について、市販の枚様式洗浄機を用いて、二流体あるいはメガソニックを使った純水洗浄を用いた洗浄を行い、その表面を洗浄した。これにより図5(a)に記載されている基板10を作製した。尚、本実施例にて作製した基板10は、図5(b)に示されるように、複数の発光画素20が千鳥ラインで配置されていた。
(2)リフトオフ層の形成・パターニング工程(図5(b)〜(e))
次に、水溶性高分子材料のポリビニルピロリドン(PVP)と水とを混合してPVP水溶液を調製した。次に、スピンコート法により、基板10の上に、調製したPVP水溶液を塗布・成膜した。次に、成膜したPVPからなる膜(PVP膜)を110℃でベークして乾燥させることで、膜厚500nmのリフトオフ層53を形成した(図5(b))。
次に、スピンコート法により、市販のフォトレジスト材料(AZエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「AZ1500」)を成膜してレジスト膜を形成した後、フォトレジスト材料に含まれる溶剤を飛ばすことでレジスト層50を形成した(図5(b))。このときフォトレジスト層50の膜厚は、1000nmであった。
次に、フォトレジスト層50まで形成した基板10を露光装置にセットし、フォトマスク51を介して露光光52を40秒間照射し、露光されたフォトレジスト50aを得た(図5(c))。露光後、現像液(AZエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「312MIF」を水で希釈し濃度を50%としたもの)を用いて1分間現像した(図5(d))。これにより露光されたフォトレジスト50aを除去した(図5(e))。次に、フォトレジスト層50をマスクとして、ドライエッチングにより、フォトレジスト層50に被覆されていないリフトオフ層53を除去した。このときエッチングガス(反応ガス)を酸素とし、エッチングガスの流量を20sccmとし、装置内の圧力を8Paとし、出力を150Wとし、処理時間を10分とした。
(3)有機化合物層の成膜工程(図5(f))
真空蒸着法により、基板10及び下部電極21の上に有機化合物層22を形成した。ここで、本実施例にて使用した有機化合物を以下に列挙する。
Figure 2016021380
まず下部電極21の上に、化合物1を膜厚3nmで成膜して正孔注入層を形成した。次に、正孔注入層の上に、化合物2を膜厚100nmで成膜して正孔輸送層を形成した。次に、正孔輸送層の上に、化合物3を膜厚10nmで成膜して電子ブロック層を形成した。
次いで、電子ブロック層の上に、化合物4(ホスト)と化合物5(ゲスト・発光材料)とを共蒸着して発光層を膜厚20nmで形成した。尚、発光層を形成する際に、化合物5が発光層全体に対して1重量%含まれるようにした。さらに、発光層の上に、化合物6を膜厚10nmで成膜して正孔ブロック層を形成した。次に、正孔ブロック層の上に、化合物7を膜厚40nmで成膜して電子輸送層を形成した。次に、電子輸送層の上に、化合物7と化合物8とを共蒸着して電子注入層を膜厚15nmで形成した。尚、電子注入層を形成する際に、化合物7と化合物8との重量濃度比が1:1になるようにした。
以上により、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層及び電子注入層がこの順で積層されてなる有機化合物層22を形成した(図5(b))。
(4)リフトオフ工程(図5(g))
次に、基板10の表面を純水で洗浄することでリフトオフを行った。リフトオフには、窒素ガス(30L/min)と純水(1L/min)とからなる二流体ノズルを使用した。本工程によって、リフトオフ層53の上に形成されている有機化合物層22が除去された。これにより、発光画素を囲むように有機化合物層22がパターニングされ、同時に、この工程によって、配線接続部24の表面が露出された。続いて真空中100℃の条件でベークを行って、基板10を乾燥させた。
(5)上部電極の作製工程(図5(h)〜(k))
次に、真空蒸着法により、基板10の全面に亘ってアルミニウム(Al)を膜厚20nmで成膜してAl膜を形成した。尚、有機化合物層22の膜端はAl膜に被覆されていた。次に、スパッタにより、インジウム亜鉛酸化物(IZO)を膜厚300nmで成膜して透明導電膜を形成した。尚、Al膜と透明導電膜とがこの順で積層されてなる積層電極膜は、上部電極23として機能する(図5(h))。次に、透明導電膜の上に、フォトレジスト材料(AZエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「AZ1500」)を塗布しレジスト膜を形成した。次に、レジスト膜に含まれる溶剤を飛ばすことでフォトレジスト層50を形成した(図5(i))。このときフォトレジスト層50の膜厚は1000nmであった。
次に、フォトレジスト層50まで形成された基板10を露光装置にセットし、フォトマスク51を介して露光光52を40秒間照射することで、露光されたフォトレジスト50aを得た(図5(j))。露光後、現像液(AZエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「312MIF」を水で希釈し濃度を50%としたもの)を用いて1分間現像した。これにより露光されたフォトレジスト50aを除去した。次に、パターニングされたフォトレジスト層50をマスクとして、ドライエッチングにより、フォトレジスト層50に被覆されていない上部電極23を除去した。このとき上部電極23を構成する透明導電膜をエッチングする際には、エッチングガスをメタン(CH4)及び水素(H2)の混合気体とし、エッチングレートを10nm/minとし、エッチング時間を30minとした。また上部電極23を構成するAl膜をエッチングする際には、エッチングガスを塩化ホウ素(BCl3)及び塩素(Cl2)の混合ガスとし、エッチングレートを10nm/secとし、エッチング時間を3秒間とした。
(6)封止工程(図5(l))
次に、窒化珪素(SiN)からなる薄膜による封止を行った。具体的には、まず前工程((5)の工程)まで終わった基板10の上に、SiH4及びN2を反応ガスとして用いたCVD成膜により、窒化珪素膜を膜厚2μmで形成した。次に、フォトリソグラフィによって、窒化珪素膜をパターニングして外部接続用のパッド電極を露出させる(不図示)と共に、封止層30を形成した(図5(l))。またこのとき、前工程にてパターニングされた上部電極23となる膜の端部は全て封止層30によって覆われていた。
(比較例1)
実施例1において、有機化合物層22を、マスクを用いた真空蒸着法により、発光画素を覆うように成膜し、また上部電極23を、マスクを用いたスパッタ成膜により所定の形状で形成した。これらを除いては実施例1と同様の方法により有機発光装置1を作製した。
(実施例2)
実施例1(1)において、画素分離膜12を設ける代わりに、フォトリソグラフィによって下部電極21を各画素のそれぞれにパターニング形成した以外は、実施例1と同様の方法により有機発光装置1を作製した。
(実施例3)
実施例1において、有機化合物層22を形成する際に、電子輸送層の膜厚を55nmとし、電子注入層として、銀と炭酸セシウムとを、炭酸セシウムが銀中に10重量%の濃度で含まれるように共蒸着した膜を膜厚4nmで成膜した。また上部電極23を形成する際に、銀を膜厚16nmで成膜し、さらにスパッタにより、インジウム亜鉛酸化物を膜厚300nmで成膜してなる積層電極膜を形成した。さらに、二酸化窒素(NO2)及びアンモニア(NH3)からなるエッチングガスを用いて、エッチングレートを82nm/minに設定し、10秒間エッチングすることで上記積層電極膜を構成するAgをドライエッチングした。以上を除いては、実施例1と同様の方法により有機発光装置を作製した。
(実施例4)
実施例1において、使用する基板10(電極付基板)を、発光画素とこの発光画素に最も近接する配線接続部との距離が20μm以内である基板とした。これ以外は、実施例1と同様の方法により有機発光装置を作製した。
(実施例5)
実施例1において、シリコン半導体基板の替わりに、ガラス・樹脂等の透明基板を用いた。またトランジスタを形成する層として、多結晶Si、非晶質Siあるいは酸化物半導体(例えば、IGZO)を用いた。さらに、下部電極21として、ITOからなる層のみからなる透明導電膜とした。また上部電極23として、Alからなる反射電極膜とし、具体的には、真空蒸着法によりAlを膜厚300nmで成膜した。また上部電極23を形成する際に行われる反射電極膜のドライエッチング条件として、塩化ホウ素(BCl3)及び塩素(Cl2)からなるエッチングガスを使用し、エッチングレートを10nm/secの条件とし、エッチング時間を30秒間とした。以上を除いては、実施例1と同様の方法により有機発光装置を作製した。
(実施例6)
実施例1において、基板10に配置される発光画素20の配置態様が、2次元配置のマトリックス状(図2(c))となるように、電極付基板(基板10)を形成した以外は、実施例1と同様の方法により、有機発光装置1を作製した。
(実施例7)
実施例1において、基板10に配置される発光画素20が、第1副画素20a、第2副画素20b及び第3副画素20cから構成され、発光画素20の配置態様が、2次元配置のマトリックス状(図2(d))となるように、電極付基板(基板10)を形成した。またマスクを用いた真空蒸着成膜により、有機化合物層を構成する各層の膜厚や発光層の構成材料を副画素単位で適宜変更しながら各副画素(20a、20b、20c)を構成する有機化合物層を形成した。以上を除いては、実施例1と同様の方法により有機発光装置を作製した。尚、本実施例において、第1副画素20aは青色副画素として機能し、第2副画素20bは緑色副画素として機能し、第3副画素20cは赤色副画素として機能する。
(実施例8)
図6に示される製造プロセスに従って、図4の有機発光装置2を作製した。尚、本実施例では、発光層が赤色発光層である有機発光装置を作製したが、本発明はこれに限定されない。また本実施例にて作製された有機発光装置には発光画素が複数設けられているが、本発明においては、各光画素の配置についても特に限定されない。
(1)基板の形成工程(図6(a))
実施例1(1)と同様の方法により、n形シリコン半導体基板を出発材料として基板10を作製した。
本実施例において、下部電極21は、光反射機能を有する電極とした。具体的には、
まず層間絶縁層11(コンタクトホール13が形成されている部分を含む)の全面に、Agを100nmの膜厚で成膜し、次いでAgからなる膜の上にインジウム錫酸化物(ITO)を25nmの膜厚で成膜したことで、積層電極膜を形成した。次に、公知のフォトリソグラフィ法を用いてとAgからなる膜(Ag膜)とITOからなる膜(ITO膜)とからなる積層電極膜をパターニングした。これにより、下部電極21と共に、下部電極21と同一の積層構成である配線接続部24を形成した。尚、これら電極は、コンタクトホール13に充填されるタングステン配線によって基板10の下層にある駆動回路にそれぞれ接続された(不図示)。
次に、CVD成膜により、基板10の全面(下部電極21、配線接続部24及び層間絶縁層12の上)に、窒化珪素を膜厚100nmで成膜した。さらに窒化珪素からなる膜の上にフォトレジストを成膜してレジスト層を形成した。次に、形成したレジスト層をフォトリソグラフィにより所定の形状にパターニングし、次いでパターニングしたレジスト層をマスクとしてCF4ガスを用いたドライエッチングにより、図6(a)に示すように、下部電極21を設ける領域及び配線接続部24を設ける領域にそれぞれ開口部12aを設けた。次に、このドライエッチングを行う際に画素分離膜12の上に残ったレジスト残渣を酸素ガスによるドライエッチングによって除去した。次に、画素分離膜12まで形成した基板10について、市販の枚様式洗浄機を用いて、二流体あるいはメガソニックを使った純水洗浄を用いた洗浄を行い、その表面を洗浄した。これにより図6(a)に記載されている基板10を作製した。尚、本実施例にて作製した基板10は、図2(b)に示されるように、複数の発光画素20が千鳥ラインで配置されていた。
(2)有機化合物層の形成(図6(b))
実施例1(3)と同様の方法により、有機化合物層22を形成した。
(3)第1の上部電極層の形成(図6(c))
次に、真空蒸着あるいはスパッタにより、有機化合物層22の上に、Alを膜厚15nmで成膜して半透過層を形成した。次に、スパッタにより、半透過層の上に、インジウム亜鉛酸化物を膜厚200nmで成膜して透明電極層を形成した。尚、半透過層と透明電極層とがこの順で積層されてなる積層電極は、第1の上部電極層26として機能する(図6(c))。
(4)有機化合物層及び第1の上部電極層の加工(パターニング)(図6(d)〜(h))
次に、第1の上部電極層26の上にポジタイプのフォトレジスト(例えば、AZエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「AZ1500」)を塗布しレジスト膜を成膜した。その後このレジスト膜に含まれる溶剤を飛ばすことでレジスト層50を形成した(図6(d))。このときレジスト層50の膜厚は1000nmであった。
次に、レジスト層50まで形成した基板10を、露光装置にセットし、フォトマスク51を介して露光光52を40秒間照射し、露光されたレジスト層50aを得た(図6(e))。露光後、現像液(例えば、AZエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「312MIF」を水で希釈し濃度を50%としたもの)を用いて1分間現像した。これにより露光されたレジスト層50aを除去した(図6(f))。次に、パターニングされたレジスト層50をマスクとした部分的なドライエッチングにより、レジスト層50に被覆されていない第1の上部電極層26及び有機化合物層22を除去した(図6(g))。このときインジウム亜鉛酸化物(透明電極層)のエッチングの際は、CH4+H2のプラズマエッチングで20分処理した。また、半透過層のエッチングの際は、BCl3+Cl2のプラズマエッチングで10秒処理した。さらに有機化合物層22のエッチングの際は、O2のプラズマエッチングで10分処理した。
これにより、有機化合物層22と第1の上部電極層26とがほぼ同一のレイアウトでパターンニングされた(図6(h))。
(5)第2の上部電極層の形成及び加工(パターニング)(図6(i)〜(m))
次に、スパッタにより、第1の上部電極層26や配線接続部24が設けられている基板10の全面に亘って、インジウム亜鉛酸化物を膜厚200nmで成膜して、第2の上部電極層27となる透明電極層を形成した(図6(i))。次に、この透明電極層を、上記(4)(第1の上部電極層26の加工方法)と同様の方法により、所定の形状にパターニングして第2の上部電極層27を形成した(図6(j)〜(m))。尚、第2の上部電極層27を形成する際に、第2の上部電極層27のパターニングのレイアウトとしては、下記(5a)及び(5b)を満たす必要がある。
(5a)第2の上部電極層27が第1の上部電極層26の少なくとも一部に重なっていること
(5b)第2の上部電極層27が配線接続部24を覆っていること
例えば、図6(m)に示されるように、第2の上部電極層27が、第1の上部電極層26の全部を覆っている態様がある。
(6)封止工程(図6(n)〜(o))
次に、窒化珪素(SiN)からなる薄膜を用いて有機発光装置を構成する有機発光素子の封止を行った。具体的には、反応ガスとしてSiH4及びN2を用いたCVD成膜により、所定の形状にてパターニングされた第2の上部電極層27まで形成された基板10上に、窒化珪素を膜厚2μmで成膜して封止膜30になる窒化珪素膜を形成した(図6(n))。この後、フォトリソグラフィによって窒化珪素膜をパターニングして外部接続用のパッド電極を露出させた(不図示)。また、このとき、上記(5)にて形成された第2の上部電極層27の端部は、全て窒化珪素からなる封止膜30によって覆った(図6(o))。
以上の工程により、図4の有機発光装置2を作製した。
(比較例2)
実施例8において、有機化合物層22を、マスクを用いた真空蒸着法により、発光画素を覆うように成膜し、また第1の上部電極層26及び第2の上部電極層27を、マスクを用いたスパッタ成膜により所定の形状で形成した。これらを除いては実施例8と同様の方法により有機発光装置2を作製した。
(実施例9)
実施例8(1)において、画素分離膜12を設ける代わりに、フォトリソグラフィによって下部電極21を各画素のそれぞれにパターニング形成した以外は、実施例8と同様の方法により有機発光装置2を作製した。
(実施例10)
実施例8において、使用する基板10(電極付基板)を、発光画素とこの発光画素に最も近接する配線接続部との距離が20μm以内である基板とした。これ以外は、実施例8と同様の方法により有機発光装置2を作製した。
(実施例11)
実施例8において、第1の上部電極層26を、下記(i)又は(ii)とした。
(i)膜厚が15nmであるAgからなる層(半透過Ag層)と膜厚が200nmであるインジウム亜鉛酸化物からなる層(透明電極層)との積層体
(ii)膜厚が215nmであるインジウム亜鉛酸化物からなる層(透明電極層のみからなる層
これ以外は、実施例8と同様の方法により有機発光装置2を作製した。尚、上記(i)及び(ii)は、有機化合物層22の構成材料の組み合わせによって、適宜選ぶことができる。
(実施例12)
実施例8において、下部電極21を形成する際に、反射電極であるAg層の形成を省略してITO層のみからなる透明電極として形成した。これ以外は実施例8と同様の方法により有機発光装置2を作製した。
(実施例13)
実施例8において、シリコン半導体基板の替わりに、ガラス・樹脂等の透明基板を用いた。またトランジスタを形成する層として、多結晶Si、非晶質Siあるいは酸化物半導体(例えば、IGZO)を用いた。さらに、下部電極21として、ITOからなる層のみからなる透明導電膜、あるいはAgからなる層(半透過膜)とITOからなる層(透明導電膜)とが積層されてなる積層電極膜とした。また第1の上部電極層26を、AlあるいはAgからなる層(反射電極膜)、又はAlあるいはAgからなる膜(反射電極膜)とインジウム亜鉛酸化物からなる層(透明導電膜)で膜厚が215nmからなる積層体とした。これらを除いては、実施例8と同様の方法により、有機発光装置2を作製した。尚、本実施例で作製された有機発光装置は、発光層から出力された光を基板側から取り出す「ボトムエミッション」タイプの有機発光装置である。また本実施例において、第1の上部電極層26の構成材料を、AlやAgからMo、Ti等の他の金属材料に入れ替えてもよい。
(実施例14)
実施例8において、シリコン半導体基板の替わりに、ガラス・樹脂等の透明基板を用いた。またトランジスタを形成する層として、多結晶Si、非晶質Siあるいは酸化物半導体(例えば、IGZO)を用いた。さらに、下部電極として、Agからなる層(反射膜)とITOからなる層(透明導電膜)とが積層されてなる積層電極膜とした。また第1の上部電極層26として、下記(i)又は(ii)を選択した。
(i)膜厚が15nmであるAgからなる層(半透過Ag層)と膜厚が200nmであるインジウム亜鉛酸化物からなる層(透明電極層)との積層体
(ii)膜厚が215nmであるインジウム亜鉛酸化物からなる層(透明電極層のみからなる層
以上を除いては、実施例8と同様の方法により、有機発光装置2を作製した。尚、本実施例で作製された有機発光装置2は、発光層から出力された光を基板10とは反対側から取り出す「トップエミッション」タイプの有機発光装置である。また本実施例において、第1の上部電極層26の構成材料を、AlやAgからMo、Ti等の他の金属材料(半透過膜又は反射膜の構成材料)に入れ替えてもよい。
(実施例15)
実施例8において、基板10に配置される発光画素20の配置態様が、2次元配置のマトリックス状(図2(c))となるように、電極付基板(基板10)を形成した以外は、実施例8と同様の方法により、有機発光装置2を作製した。
(実施例16)
基板10に配置される発光画素20が、第1副画素20aと、第2副画素20bと、第3副画素20cとから構成され、発光画素20の配置態様が、2次元配置のマトリックス状(図2(d))となる有機発光装置2を作製した。
(1)基板の形成工程(図7(a))
実施例8(1)に示されたプロセスに従い、各副画素(20a、20b、20c)を構成する下部電極(21a、21b、21c)及び配線接続部24を備える電極付基板(基板10)を作製した(図7(a))。
(2)有機化合物層及び第1の上部電極層の形成工程(図7(b)〜(d))
実施例8(2)乃至(4)に示されたプロセスに従い、各副画素(20a、20b、20c)を構成する有機化合物層(22a、22b、22c)及び第1の上部電極層(26a、26b、26c)を形成した。尚、各構成部材を形成する際に、使用した有機材料、構成部材の膜厚及び構成部材を形成する位置を副画素ごとに変化させた。
本実施例では、第1副画素20aに、赤色発光有機化合物を含む第1有機化合物層22a及び第1の上部電極層26aを形成した(図7(b))。また第2副画素20bに、緑色発光有機化合物を含む第2有機化合物層22b及び第1の上部電極層26bを形成した(図7(c))。さらに、第3副画素20cに、青色発光有機化合物を含む第3有機化合物層22c及び第1の上部電極層26cを形成した(図7(d))。
(5)第2の上部電極層の形成(図7(e))
実施例8(5)に示されたプロセスに従い、第2の上部電極層27を、各副画素(20a、20b、20c)に共通する電極として形成した(図7(e))。尚、本実施例において、第2の上部電極層27は、実施例8(5)と同様に適宜加工(パターニング)を行ってもよい。
(6)封止工程(図7(f))
実施例8(6)に示されたプロセスに従い、封止層30を形成した(図7(f))。尚、本実施例において、封止膜30は、実施例8(6)と同様に適宜加工(パターニング)を行ってもよい。
以上により、赤、青、緑の発光領域(副画素)が、図2(d)に示されるように2次元マトリクスの形式で配置される、カラー表示のディスプレイが作製された。
(評価結果)
上記の実施例1乃至4、6乃至8、9乃至12及び14乃至16では上部電極側から、実施例5及び13では下部電極側からそれぞれ光を取り出す有機発光装置が得られた。また実施例7及び16では、三色の発光画素(R、G、B)からなるフルカラーディスプレイが得られた。
ここで実施例1乃至7にてそれぞれ作製された有機発光装置1において、有機化合物層22になる膜の膜端部分の断面形状の指標となるtan(θ)(tan(θ1))は0.28であった。また上部電極23になる膜の膜端部分の断面形状の指標となるtan(θ)(tan(θ2))は0.43であった。即ち、有機発光装置1を構成する有機化合物層22及び上部電極23の膜端部分の断面形状の指標となるtan(θ)(tan(θ1)、tan(θ2))は、いずれも0.20以上であった。
実施例8乃至16にてそれぞれ作製された有機発光装置2において、有機化合物層22になる膜の膜端部分の断面形状の指標となるtan(θ)(tan(θ3))は0.28であった。また第1の上部電極層26となる端の膜端部分の断面形状の指標となるtan(θ)(tan(θ3))は0.31であった。さらに、第2の上部電極層27となる端の膜端部分の断面形状の指標となるtan(θ)(tan(θ4))は0.29であった。即ち、有機発光装置2を構成する有機化合物層22、並びに上部電極23を構成する第1の上部電極層26及び第2の上部電極層27の膜端部分の断面形状の指標となるtan(θ)(tan(θ3)、tan(θ4))は、いずれも0.20以上であった。さらに、有機化合物層22の膜端の膜端テーパー幅は0.7μmであり、また、上部電極23を構成する第1の上部電極層26及び第2の上部電極層27の膜端の膜端テーパー幅はいずれも0.7μmであった。
一方、比較例1及び2にて作製した有機発光装置は、有機化合物層22の膜端テーパー幅は142μmであり、また、上部電極23、第1の上部電極層26、第2の上部電極層27の膜端の膜端テーパー幅は228μmであった。従って、各実施例(1乃至16)にてそれぞれ作製した有機発光装置は、有機化合物層22の膜端テーパー幅を137μm縮小させることができ、かつ上部電極23の膜端テーパー幅を223μm縮小させることができた。これにより額縁領域が有機化合物層及び上部電極によって制約される有機発光装置の基板上の1辺において、最大で360μmの額縁領域の縮小が可能であることが分かった。
また、実施例1乃至8にて作製した有機発光装置1は、有機化合物層22の膜端が上部電極23によって覆われているので、水分や酸素の浸透による発光画素部の劣化は防止されるため、長寿命の発光装置であることが分かった。同じく実施例9乃至16にて作製した有機発光装置2は、有機化合物層22の膜端が第1の上部電極層26と第2の上部電極層27とからなる上部電極23によって覆われているので、水分や酸素の浸透による発光画素部の劣化は防止されるため、長寿命の発光装置であることが分かった。
1:有機発光装置、2:有機発光装置、10:基板、11:層間絶縁層、12:画素分離膜、13:コンタクトホール(配線)、20:発光画素、20a:第1副画素、20b:第2副画素、20c:第3副画素、21(21a、21b、21c):下部電極、22(22a、22b、22c):有機化合物層、23:上部電極、24:配線接続部、26(26a、26b、26c):第1の上部電極層、27:第2の上部電極層、30:封止層、41:膜上で成膜誤差(−Δt)よりも薄くなった点、42:膜厚0の点、43:膜厚、44:膜端断面のテーパー幅、45:膜端断面の傾きと基板表面のなす角度(θ)、50:レジスト層、51:フォトマスク、52:露光光、53:リフトオフ層

Claims (22)

  1. 基板と、
    前記基板の上に順次設けられる下部電極と、発光層を含む有機化合物層と、上部電極と、を有する有機発光装置であって、
    前記有機化合物層が前記下部電極を被覆し、
    前記上部電極が前記有機化合物層を被覆し、
    前記上部電極が、前記基板に設けられた配線接続部と電気的に接続され、
    前記有機化合物層の少なくとも一部の領域における膜端の断面の傾きと前記基板の表面とがなす角度をθ1としたときに、下記式(1)及び(2)が満たされることを特徴とする、有機発光装置。
    (1)tan(θ1)=d1/d2
    (2)tan(θ1)≧0.2
    (式(1)において、d1は、有機化合物層の膜厚を表し、d2は、有機化合物層の膜端の断面のテーパー幅を表す。)
  2. 前記上部電極の膜端の断面の傾きと前記基板の表面とがなす角度をθ2としたときに、下記式(3)及び(4)が満たされることを特徴とする、請求項1に記載の有機発光装置。
    (3)tan(θ2)=d3/d4
    (4)tan(θ2)≧0.2
    (式(3)において、d3は、上部電極の膜厚を表し、d4は、上部電極の膜端断面のテーパー幅を表す。)
  3. 前記上部電極が、第1の上部電極層と、第2の上部電極層と、をこの順で有し、
    前記有機化合物層の平面パターンが前記第1の上部電極層の平面パターンと略同一であり、
    前記第2の上部電極層の少なくとも一部が、前記第1の上部電極層と重なり、
    前記第2の上部電極層が、第1の上部電極層と重ならない領域において、前記基板に設けられた配線接続部と電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の有機発光装置。
  4. 前記第1の上部電極層の膜端の断面の傾きと前記基板の表面とがなす角度をθ3としたときに、下記式(5)及び(6)が満たされることを特徴とする、請求項3に記載の有機発光装置。
    (5)tan(θ3)=d5/d6
    (6)tan(θ3)≧0.2
    (式(5)において、d5は、第1の上部電極層の膜厚を表し、d6は、第1の上部電極層の膜端断面のテーパー幅を表す。)
  5. 前記第2の上部電極層の膜端の断面の傾きと前記基板の表面とがなす角度をθ4としたときに、下記式(7)及び(8)が満たされることを特徴とする、請求項3に記載の有機発光装置。
    (7)tan(θ4)=d7/d8
    (8)tan(θ4)≧0.2
    (式(7)において、d7は、第2の上部電極層の膜厚を表し、d8は、第2の上部電極層の膜端断面のテーパー幅を表す。)
  6. 前記第2の上部電極層が前記第1の上部電極層を覆うように形成されていることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の有機発光装置。
  7. 前記有機化合物層の膜端断面のテーパー幅、又は前記上部電極の膜端断面のテーパー幅が、5μm以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機発光装置。
  8. 前記有機化合物層の膜端の断面のテーパー幅、又は前記第1の上部電極層の膜端の断面のテーパー幅が、5μm以下であることを特徴とする、請求項3乃至6のいずれか一項に記載の有機発光装置。
  9. 前記上部電極を被覆するように封止層が形成され、
    前記封止層の一部に、外部接続端子部を設けるための開口を有することを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の有機発光装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光装置と、前記有機発光装置に接続されている能動素子と、を有することを特徴とする、表示装置。
  11. 画像情報を入力する入力部と、前記画像情報を処理する情報処理部と、画像を表示する表示を有し、
    前記表示部は、請求項10に記載の表示装置であることを特徴とする、画像情報処理装置。
  12. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光装置と、前記有機発光装置に駆動電圧を供給するAC/DCコンバーターと、を有することを特徴とする、照明装置。
  13. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光装置と、放熱板と、を有する照明装置であって、
    前記放熱板が、前記照明装置内の熱を外部へ放出する放熱板であることを特徴とする、照明装置。
  14. 感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部と、前記感光体を露光する露光部と、前記感光体に現像材を供給する現像部とを有する電子写真方式の画像形成装置であって、
    前記露光部が、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光装置を有することを特徴とする、画像形成装置。
  15. 感光体を露光する露光装置であって、
    前記露光装置が、複数の有機発光装置を有し、
    前記複数の有機発光装置のうち少なくとも一つが、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光装置であり、
    前記複数の有機発光装置が、前記感光体の長軸方向に沿って、一列に配置されていることを特徴とする、露光装置。
  16. 基板の上に順次設けられる下部電極と、発光層を含む有機化合物層と、上部電極と、を有する有機発光装置の製造方法において、
    下部電極に、発光領域を決めるための発光制限領域を設ける工程と、
    前記下部電極の上に、有機化合物層を形成する工程と、
    前記有機化合物層をパターニングする工程と、
    前記有機化合物層の上に上部電極を形成する工程と、を有し、
    前記有機化合物層の膜端の断面の傾きと前記基板の表面とがなす角度をθ1としたときに、下記式(1)及び(2)が満たされることを特徴とする、有機発光装置の製造方法。
    (1)tan(θ1)=d1/d2
    (2)tan(θ1)≧0.2
    (式(1)において、d1は、有機化合物層の膜厚を表し、d2は、有機化合物層の膜端の断面のテーパー幅を表す。)
  17. 前記上部電極を形成する工程が、前記基板に設けられた配線接続部と導通し、前記有機化合物層の膜端を被覆し、かつ前記基板に設けられ前記基板側の導通をとるためのパッド部分と接続するように前記上部電極を設けることを特徴とする、請求項16に記載の有機発光装置の製造方法。
  18. 前記有機化合物層をパターニングする工程が、
    前記有機化合物層を形成する工程を行う前にリフトオフ層を形成する工程と、
    フォトリソグラフィを用いて、少なくとも前記パッド部分を設ける領域に形成されているリフトオフ層が残留する形でリフトオフ層をパターニングする工程と、
    前記有機化合物層の形成工程の後に、リフトオフ層の上に設けられた有機化合物層ごとリフトオフ層を除去する工程と、を有することを特徴とする、請求項16に記載の有機発光装置の製造方法。
  19. 前記有機化合物層の端部をパターニングする工程が、
    前記有機化合物層を形成する工程を行った後でリフトオフ層を形成する工程と、
    フォトリソグラフィを用いて、少なくとも発光領域にあるリフトオフ層及び有機化合物層が残留するようにパターニングを行う工程と、
    前記リフトオフ層を除去して前記有機化合物層の表面を露出させる工程と、を有することを特徴とする、請求項16に記載の有機発光装置の製造方法。
  20. 基板の上に順次設けられる下部電極と、上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に配置される発光層を含む有機化合物層と、を有する有機発光装置の製造方法において、
    下部電極に発光領域を決めるための発光領域制限部材を形成する工程と、
    前記下部電極の上に、有機化合物層と、第1の上部電極層と、を連続して形成する工程と、
    前記有機化合物層及び前記第1の上部電極層をパターニングする工程と、
    前記第1の上部電極層の上に第2の上部電極層を形成する工程と、を有し、
    前記有機化合物層の平面パターンが、前記第1の上部電極層の平面パターンと略同一であり、
    前記第2の上部電極層の少なくとも一部が前記第1の上部電極層と重なっており、
    前記第2の上部電極層が、前記第1の上部電極層と重ならない領域において前記基板に設けられた配線接続部と電気的に接続されていることを特徴とする、有機発光装置の製造方法。
  21. 前記有機化合物層及び前記第1の上部電極層をパターニングする工程が、
    前記第1の上部電極層の上にレジストを設ける工程と、
    前記レジストをフォトリソグラフィにより所定の形状を有するレジストパターンに加工する工程と、
    前記レジストパターンを用いて前記有機化合物層及び前記第1の上部電極層の一部をエッチングにより除去する工程と、からなることを特徴とする、請求項20に記載の有機発光装置の製造方法。
  22. 前記有機化合物層及び前記第1の上部電極層をパターニングする工程が、
    前記有機化合物層となる膜を成膜する前に、前記有機化合物層及び前記第1の上部電極層を除去する領域にリフトオフ層を形成する工程と、
    前記有機化合物層と、前記第1の上部電極層と、を連続して形成する工程と、
    前記リフトオフ層をエッチングすることで、前記リフトオフ層、並びに前記リフトオフ層の上に設けられた前記有機化合物層及び前記第1の上部電極層を除去する工程と、からなることを特徴とする、請求項20に記載の有機発光装置の製造方法。
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