JP2009076544A

JP2009076544A - 有機ｅｌ素子

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Publication number: JP2009076544A
Application number: JP2007242108A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Yamaguchi; 裕人山口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】製造プロセスを増加することなく下部電極のコンタクトホールで発生する外光反射を防止し、コントラストの高い良好な発光特性が得られる有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】トップエミッション型の有機ＥＬ素子において、平坦化膜に形成されたコンタクトホールのアスペクト比（α）をα＜２とした。下部電極として酸化インジウムを主成分とする透明導電性酸化物膜を用いており、前記透明導電性酸化物膜は前記コンタクトホールで薄膜トランジスタと接触する。前記コンタクトホールの底面は前記基板面と平行であるとともに、前記コンタクトホールの底面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面と前記コンタクトホールの側面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面とのなす角度（θ）をθ≒９０°とした。前記上部電極よりも光取り出し側に円偏光板を配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）に関する。

現在、主に開発が進められている有機ＥＬ素子の構成は、陽極／発光層／陰極の積層を基本とし、ガラス板などを用いた基板上に透明陽極を形成し、発光を基板側から取り出すいわゆるボトムエミッション型である。また、最近になって発光画素ごとに駆動用トランジスタを設けた方式（アクティブマトリックス方式）のパネルの検討が進んでいる。ところが基板側より光を取り出す場合、これらの駆動回路、配線部が光を遮るため、画素の開口率（素子内で実際に発光する部分の面積比）が小さくなるという問題がある。

そこで、特許文献１、特許文献２で開示されているように、有機層上の陰極を透明な電子注入金属層と非晶質透明導電性酸化物層とで形成し、陰極側から光を取り出すいわゆるトップエミッション型の素子構成が試みられている。このトップエミッション型の素子構成は、ＴＦＴ駆動回路基板の上に画素電極（陽極）を形成し、さらに有機ＥＬ層、透明陰極を設けるものである。光は陰極から取り出されるので、開口率の低下の問題は解決される。

ところで、有機ＥＬ素子は外部からの光（以下には外光と記載）が入射するため、金属電極及び下部電極のコンタクトホール等で外光が反射し画素面が明るくなり、表示コントラストが低下するという問題がある。

外光反射を防止し表示コントラストを向上させる提案がされている。特許文献３では光取り出し側の電極の外側（観察者側）に低反射材料からなる導電性薄膜を配設することにより入射した外光の反射電極で反射した反射光（外光反射）をカットする提案がされている。また、上記提案ではアノード（陽極）コンタクトホールにＩＴＯ等からなる透明導電膜材料を充填する構造がとられており、アノード（陽極）コンタクトホールで発生する外光反射も防止可能な構造となっている。

特開平１０−１６２９５９号公報特開２００１−４３９８０号公報特開２００３−２８８９９２号公報

特許文献３の構成では下記の問題点がある。

良質（低応力＆低抵抗＆高透過率）の透明導電膜を形成するにはスパッタ法又はイオンプレーティング法にて成膜する。しかし、透明導電膜をコンタクトホールに充填する場合はコンタクトホールの深さと同等又はそれに近い厚さの膜を成膜する必要があるため下部電極を所望の膜厚としたい場合は研磨が必要となりプロセスが増加してしまう。

本発明は、製造プロセスを増加することなく下部電極のコンタクトホールで発生する外光反射を防止し、コントラストの高い良好な発光特性が得られる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、
基板上の薄膜トランジスタを被覆して表面を平坦化する平坦化膜と、下部電極と上部電極とからなる一対の電極と、前記一対の電極の間に形成された有機化合物層と、画素周縁に沿って形成された各画素を分離する隔壁の下部に前記平坦化膜を開口させて前記下部電極と前記薄膜トランジスタとを電気的に接触させるコンタクトホールとを備え、前記上部電極の膜表面側より光を取り出すトップエミッション型の有機ＥＬ素子において、
前記コンタクトホールのアスペクト比（α）をα＜２とし、
前記下部電極として酸化インジウムを主成分とする透明導電性酸化物膜を用いており、前記透明導電性酸化物膜は前記コンタクトホールで薄膜トランジスタと接触し、
前記コンタクトホールの底面は前記基板面と平行であるとともに、前記コンタクトホールの底面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面と前記コンタクトホールの側面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面とのなす角度（θ）をθ≒９０°とし、
前記上部電極よりも光取り出し側に円偏光板が配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、製造プロセスを増加することなく下部電極のコンタクトホールで発生する外光反射を防止し、コントラストの高い良好な発光特性が得られる。

（第一の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は第一の実施形態の本発明にかかるトップエミッション型の有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す断面図である。

図示する有機ＥＬ素子は、ガラス基板１上に薄膜トランジスタ（以下、単にＴＦＴという。）２、前記ＴＦＴ２を被覆して表面を平坦化する平坦化膜３、陽極である下部電極６、陰極である上部電極９、前記一対の電極の間に形成された有機化合物層８を備える。さらに画素周縁に沿って形成された各画素を分離する隔壁７、外気から素子を遮断する封止ガラス１０、外光の正反射をカットする円偏光板１３を備えており、前記上部電極９の膜表面側より光を取り出す構成とされている。

この有機ＥＬ素子の隔壁７はアクリル又はポリイミド等の絶縁性有機材料からなる。前記隔壁７の直下において、アクリル等の有機材料からなる平坦化膜３を開口させて酸化インジウムを主成分とする透明導電性酸化物膜からなる下部電極６と、ＴＦＴのドレイン電極２１とを電気的に接触させるコンタクトホール１４とが形成されている。

本発明の特徴となる下部電極６、コンタクトホール１４、及びコンタクトホール１４の側面に形成された下部電極６の表面の形状起因による外光反射の発生メカニズムについて説明する。

本実施形態では下部電極６としてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＷＺＯ等の酸化インジウム系の透明導電性酸化物膜を用いている。前記透明導電性酸化物膜は通常スパッタ法にて形成される。スパッタ法はカバレッジ性の良い成膜手法であり、コンタクトホール１４の側面等の影になった部分へ膜を形成することが可能である。本実施形態においてもスパッタ法にて下部電極６を形成し、コンタクトホール１４の底面においてドレイン電極２１と接触して電流が流れる構造である。コンタクトホール１４に求められる機能は下部電極６とドレイン電極２１とが電気的に接触し電源ライン側より前記下部電極６に電流を供給することである。

一般的に用いられているコンタクトホール１４は底面が小さく、上面を大きくした形状であり側面が傾斜した構造である（いわゆるテーパー形状）。下部電極６とドレイン電極２１とが接触しているコンタクトホール１４の底面の大きさは、下部電極６とドレイン電極２１との接触抵抗により規定されるものであるが一辺の長さが３〜１０μｍ程度である。また、上面の大きさは、一辺の長さが５〜１５μｍである。この場合は、コンタクトホール１４の側面が順テーパーで傾斜しているため側面にも十分に膜が形成され、側面部分の下部電極６の膜厚減少による抵抗値上昇の問題は発生しない。しかし、コンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面に起因する外光反射が発生し素子の表示コントラストが悪化してしまう。これは、側面部分に入射した光が円偏光板の法線方向に対してより大きい角度（反射角）で反射することにより、円偏光板でカットできない光が生じることによる。また、側面部分に入射した光がコンタクトホール内で複数回（特に偶数回）反射すると反射時に位相が変化することにより円偏光板でカットできなくなってしまうからである。円偏光板は、一般的に正方向の光に対しては反射防止効果が高いが、円偏光板に対して入射する角度が大きくなるにつれて反射防止効果が低くなる性質を持っている。

そこで、前記コンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の形状起因による外光反射を防止する、つまり側面部分に入射する外光を低減するために、コンタクトホール１４の底面は前記基板面と平行に形成されている。そして、コンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面とコンタクトホール１４の底面部分の下部電極６の表面とのなす角度θをθ≒９０°としている。なお、θ≒９０°とは厳密に９０°となっていなくてもよいことを意味する。コンタクトホール１４の側面と底面とのなす角度を９０°となるように作製しても、実際には数度（具体的には３°〜５°程度）の誤差が生じる。本発明では、このように数度の誤差があるものを除外するものではない。数度の誤差がある場合でも、９０°の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。

加えて、コンタクトホール１４のアスペクト比α（Ａ（深さ）／Ｂ（底面長さ））をα＜２としている。この形態ではコンタクトホール１４のアスペクト比が大きくなると回り込みの良いスパッタ法であってもコンタクトホール１４の側面への下部電極６の着膜量が少なくなり、その部分の抵抗値が大きくなりコンタクトホール１４の抵抗値が増大してしまう。有機ＥＬ素子の場合、コンタクトホール１４の抵抗値が１０ｋΩより大きいと、発光強度の減少等の発光異常が生じてしまう。

図３はコンタクトホール１４のアスペクト比とコンタクトホール１４の抵抗値との関係を示している。コンタクトホール１４のアスペクト比が２より小さいことにより、コンタクトホール１４の抵抗値を十分低くすることが可能であることわかる。また、この構成ではコンタクトホール１４の上面の開口面積が底面の開口面積とほぼ同等である。すなわち、従来型のテーパー形状のコンタクトホールと比較し、コンタクトホール全体の面積を小さくできる。そのため、従来型の有機ＥＬ素子に対して表示画素の面積を大きくし、パネル全面に対する表示面積（開口率）を大きくすることが可能となる。また、画素数を増加し高精細化することが可能となる。

次に、コンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面の形状起因による外光反射発生のメカニズムについて説明する。

上部電極９よりも光取り出し側（表示面側）に円偏光板１３が配設されている。下部電極６とＴＦＴのドレイン電極２１との導通を損ねることなく、コンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面で発生する外光反射、及びコンタクトホール１４の底面部分の下部電極６の表面で発生する外光反射を防止することができる。そのため、素子のコントラストを向上させることができる。

すなわち、コンタクトホール１４の側面部分に入射する外光を低減し、コンタクトホール１４に入射する外光のうち偏光板でカットすることができない反射光の量を相対的に減らすことができる。また、コンタクトホール１４に入射した光は、入射した角度と同じ角度でコンタクトホール１４内の下部電極６である透明導電性酸化物膜表面で反射して表示面側に放出されるため、放出されたその光の多くを円偏光板１３でカットすることができる。

具体的に云うと、コンタクトホール１４の上部には隔壁７及びその上部に上部電極９が形成されており、外部から入射した光は上部電極９の表面で反射する。しかし隔壁７が絶縁性有機材料の場合は表面が平坦化され、上部電極９も隔壁７の表面に倣った形で形成されるため上部電極９の表面も平坦となる。したがって、上部電極９の表面に入射した光は正反射するため封止ガラス１０の上部に配設された円偏光板１３によりカットすることができる。

上部電極９を透過した光は隔壁７の表面で反射するが、隔壁７の材質はアクリル等の有機物であり屈折率が１．４程度と低いことから大部分の光は屈折し角度を変えた状態でコンタクトホール１４内に進行する。

続いてコンタクトホール１４内に入射した光はコンタクトホール１４の上層に形成されている下部電極６の表面で反射する。入射した光がコンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面に入射した場合は、側面（下部電極６表面）⇒底面（下部電極６表面）⇒反対側の側面（下部電極６表面）と繰り返し反射し表示面側（観測者側）に放出されて外光反射となる。

図４に従来型のコンタクトホール１４上の下部電極６の表面に入射した光が反射する様子を示す。従来型であるテーパー形状のコンタクトホール１４の場合は下部電極６の表面形状もコンタクトホール１４に倣ってテーパー状となる。下部電極６の表面がテーパー形状の場合は下部電極６の表面で繰り返し反射して表示面側に放出された光の方向が不揃いの状態で表示面側に放出されてしまう。つまり、コンタクトホール１４に入射した角度（入射角）よりも大きい角度で反射する光が生じる。したがって、上部電極９よりも表示面側に配設された円偏光板１３により、表示面側に放出された光のごく一部しかカットすることができず、外光反射が大きくなり素子の表示コントラストが悪化してしまう。

図５に本実施形態のコンタクトホール１４上の下部電極６の表面に入射した光が反射する様子を示す。本実施形態のコンタクトホール１４の場合は、コンタクトホールに対して入射角を持つ外光が入射するのを低減し、コンタクトホールに入射する光の多くは、正反射方向、或いは正反射方向に近い方向の光である。そして、コンタクトホールに入射した光は、入射した角度と同じ角度でコンタクトホールから出射する。したがって、上部電極９よりも表示面側に配設された円偏光板１３により表示面側に放出されたほとんどの光をカットすることができることから、従来型のテーパー形状のコンタクトホール１４と比較し大幅に素子の表示コントラストを向上させることができる。

下部電極６が金属の場合は、下部電極６の表面に入射した光は下部電極６よりも下部に進入することはなく、上記のモードで表示面側に放出される。本実施形態の下部電極６は透明導電性酸化物膜であるため、下部電極６と平坦化膜３との界面（平坦化膜表面）でも反射する。しかし、平坦化膜３がアクリル等の有機物であり屈折率が１．４程度と低いことから大部分の光は屈折し、角度を変えた状態で平坦化膜３中の画素の下部に進行する。そのため、発光領域（画素）の下部電極の下部に光反射性金属層５、さらにその下部には平坦化膜３と光反射性金属層５との密着性を確保するための密着層４が形成されていることが好ましい。画素の下部に進行した光の大部分は密着層４又は光反射性金属層５とＴＦＴ２との間で反射を繰り返して減衰し、吸収されるため表示面側に放出されることはない。

密着層４としては、有機材料と無機材料の密着性を高めるＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、ＭｏＷ等を用いることができる。光反射性金属層５としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ又はＡｇ合金、Ａｌ合金等を用いることができる。

この光反射性金属層５をコンタクトホール１４まで延伸させてドレイン電極２１と接触させる構造も考えられる。この場合、光反射性金属層５の酸化により光反射性金属層５と下部電極６との電気的接続が悪化し有機化合物層８への電流の供給が低下してしまい、素子特性（発光状態）が悪化する問題が生じる。特にＡｌ系の光反射性金属層５では酸化が大きく絶縁化してしまうこともある。また、下部電極６が無く光反射性金属層５のみを前記下部電極６とした構造も考えられるが、この場合は光反射性金属層５から有機化合物層８へのホールの注入効率が低くなり良好な素子特性が得られない。

以上説明したように、コンタクトホール１４に入射した光で表示面側に放出される光の大部分は下部電極６の表面で反射した光であり、その光は円偏光板１３でカットすることが可能である。そのため、従来の有機ＥＬ素子に比べて製造プロセスを増加することなく、素子の表示コントラストを向上させることができる。

下部電極６、コンタクトホール１４の形成方法としては、ＴＦＴ２上にＵＶ吸収剤を混合したネガ型のアクリル系感光材料をスピンコート法で塗布しプリベークする。その後、ＴＦＴ２のドレイン電極２１が露出する形になるよう所定のパターンのフォトマスクを用いてＵＶ露光し現像する。その後、加熱硬化することによりガラス基板１の平面に対して平坦化膜３の開口部（コンタクトホール１４）の側面が約９０°の状態を得る。続いて画素部分に密着層４、光反射性金属層５が形成されるように成膜、パターニングする。続いてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＷＺＯ等の透明導電性酸化物膜をＤＣスパッタし、下部電極６を得る。スパッタ法の場合は下地の状態に倣った形で膜が形成されるが、特に低抵抗、高透過率で低応力の透明導電性酸化物膜をスパッタする場合は成膜圧力が高い条件で成膜するため、極めて下地の状態に近い形状で膜が堆積される。その結果、コンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面とコンタクトホール１４の底面部分の下部電極６の表面とのなす角度が約９０°となる。続いて画素及びコンタクトホール１４に下部電極６が形成されるようにレジスト塗布、露光、現像しパターニングする。

本実施形態の有機ＥＬ素子を構成する他の部材について説明する。

有機化合物層８は下部電極６から供給される正孔と上部電極９から供給される電子との再結合によって発光する発光層８２を含んでいる。さらに正孔輸送層８１、電子輸送層８３、電子注入層８４を含んでいる。封止ガラス１０の内側には吸湿材１１が配置されている。

正孔輸送層８１の材料として使用できる有機化合物としては、特に限定はないが、例えばトリフェニルジアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポリフィリル誘導体、スチルベン誘導体等を用いることができるが、これに限られるものではない。

発光層８２の材料として使用できる有機化合物としては、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン；
芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体等を用いることができる。また、これらの発光材料の一種以上を正孔注入層や、正孔輸送層又は、電子輸送層にドーピングして用いることもできる。これら材料、構成は、いずれもこれに限られるものではない。

電子輸送層８３の材料として使用できる有機化合物としては、フェナントロリン化合物、キノリン誘導体、フェニルアントラセン誘導体等を用いることができるが、特にフェナントロリン化合物が好ましい。

電子注入層８４の材料として使用できる有機化合物としては、炭酸セシウム、炭酸リチウム等の炭酸塩がドーピングされた有機化合物であり、特にフェナントロリン化合物に炭酸塩がドーピングされた有機化合物が好ましい。

正孔輸送層８１、発光層８２、電子輸送層８３、電子注入層８４を形成するにあたっては、抵抗加熱、クヌーセンセル又はバルブセルを使用した蒸着装置を用いることが好適である。また、発光層８２、電子注入層８４においては、ドーピング材料と有機化合物とを同時に加熱蒸着する共蒸着法を用いることが好適である。

上部電極９としては、透明性が高く低抵抗なＩＴＯ、ＩＺＯ等の酸化インジウム系の透明導電性酸化物膜が好ましい。上部電極９を形成するにあたっては、良質の膜が形成可能なマグネトロンスパッタリング装置を用いることが好適である。具体的には、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電性酸化物膜の材料のターゲットを用いてＯ₂ガスをドーパントとして導入し、反応させるＤＣマグネトロンリアクティブスパッタリング法にて電子注入層８４上に透明導電性酸化物膜を形成する。また、上部電極９の成膜法としては、マグネトロンスパッタリング法の他にプラズマ銃を用い同様にＯ₂ガスをドーパントとして導入し、反応させるイオンプレーティング法も採用可能である。なお、ＲＦマグネトロンリアクティブスパッタリング法も採用可能であるが、基板温度上昇が少なく良質の膜が得られるＤＣマグネトロンスパッタリング法が好適である。

封止ガラス１０はアクリル系の接着剤１２を用いて外周部でガラス基板１に接着されている。封止ガラス１０の基板側の面には発光部から離れた所にシート状の吸湿材１１が貼り付けられており、素子部の気密が保たれる構造となっている。なお、吸湿材１１の替わりに封止ガラス１０の基板側にＳｒＯ、ＣａＯ等の吸湿膜を形成した構造を採用することもできる。

円偏光板１３は封止ガラス１０上の表示面側に配設されており、基板側から発生する外光反射の正反射をカットする機能を有する。

（第二の実施形態）
図２は第二の実施形態の本発明にかかるトップエミッション型の有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す断面図である。

第二の実施形態においては、隔壁７を絶縁性無機材料で形成した構成である。その他の構成については第一の実施形態と同様である。絶縁性無機材料で隔壁７を形成する場合はＣＶＤ法又はスパッタ法を用いＳｉＮ_x膜で形成する。ＣＶＤ法においてもスパッタ法と同様に下地の形状に倣った状態で膜が形成されるため、コンタクトホール１４内の下部電極６の表面とほぼ同様の形状を得ることとなる。すなわち、コンタクトホール１４内の隔壁７、及び上部電極９の膜表面は下部電極６の膜表面の形状とほぼ同等となる。

この形態において外部から光が入射した場合の反射は、第一の実施形態における下部電極６に光が入射した場合と同等に取り扱うことができる。具体的には、上部電極９は下部電極６と同様に酸化インジウム系の透明導電性酸化物膜であり、その屈折率が同等であることから、入射した光は下部電極６に入射した場合と同様の反射プロセスを経て方向が揃った状態で表示面側に放出される。上部電極９を透過した光は上部電極９と隔壁７との界面、及び隔壁７と下部電極６との界面で反射、屈折することなくそのまま隔壁７、下部電極６を通過する。そして、下部電極６と平坦化膜３との界面で屈折し角度を変えた状態で平坦化膜３中の画素の下部に進行する。これは、隔壁７のＳｉＮ_xの屈折率は２．０〜２．１であり、下部電極６及び上部電極９で用いている酸化インジウム系の透明導電性酸化物膜と同等であるため両者の界面で発生する反射、屈折が極めて少なくなるためである。

その後、画素の下部に進行した光の大部分は密着層４又は光反射性金属層５とＴＦＴ２との間で反射を繰り返して減衰し、吸収されるため表示面側に放出されることはない。

コンタクトホール１４に入射した光で表示面側に放出される光の大部分は上部電極９の表面で反射した光であり、その光は円偏光板１３でカットすることが可能である。そのため、従来の有機ＥＬ素子に比べて製造プロセスを増加することなく、素子の表示コントラストを向上させることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
［平坦化層３形成］
画素毎にＴＦＴ２が形成された複数枚のガラス基板１上にＵＶ吸収剤を混合したネガ型のアクリル系感光材料をスピンコート法で基板毎に厚さが異なるように条件を変えて塗布しプリベークした。ＴＦＴ２のドレイン電極２１が露出する形になるよう所定のパターンのフォトマスクを用いてＵＶ露光、現像し加熱硬化した。こうしてガラス基板１の平面（基板面）に対して平坦化膜３の開口部（コンタクトホール１４）の側面が約９０°の状態を得るとともに、ガラス基板１の表面を平坦化した。このようにして作製した加熱硬化後の平坦化膜３の膜厚は１．５〜１０μｍであり、コンタクトホール１４の底面の大きさ、形状は３．０μｍ□、コンタクトホールの上面の大きさ、形状は３．０□μｍであった。

［密着層４、光反射性金属層５形成］
平坦化膜３を形成した複数枚のガラス基板１上に、ＭｏＷターゲットを用いＤＣスパッタし１００ｎｍの厚さにＭｏＷ膜を成膜した。続いてＡｌターゲットをＤＣスパッタし１００ｎｍの厚さにＡｌ膜を成膜した。次に感光性のレジストをスピンコート法で塗布して乾燥し、所定のパターンのフォトマスクを用いて露光した。露光後、現像し加熱硬化して所定のレジストパターンを形成した。続いて、エッチング液を用いてＡｌ膜、ＭｏＷ膜を一括してエッチングし所定のパターンの密着層４、光反射性金属層５を形成した。その後レジストを剥離液で除去した。

［下部電極６形成］
密着層４、光反射性金属層５を形成した複数枚のガラス基板１上に、ＩＴＯターゲットをＤＣスパッタし１００ｎｍの厚さにＩＴＯ膜を成膜した。続いて、感光性のレジストをスピンコート法で塗布して乾燥し、所定のパターンのフォトマスクを用いて露光した。露光後、現像し加熱硬化して所定のレジストパターンを形成した。続いて、エッチング液を用いてＩＴＯ膜をエッチングし密着層４、光反射性金属層５を覆う形（外周部で２．０μｍほどＩＴＯ膜のパターンが大きく）にするとともに、コンタクトホール１４を覆う形のパターンの下部電極６を形成した。その後、レジストを剥離液で除去した。このように形成された下部電極６の形状はコンタクトホール１４内において、コンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面とコンタクトホール１４の底面部分の下部電極６の表面とがなす角度が約９０°であった。

［隔壁７形成］
下部電極６が形成された複数枚のガラス基板１上にポジ型の感光性ポリイミド樹脂を１．０μｍの厚さとなるようにスピンコート法で塗布した。プリベーク後、所定のパターンのフォトマスク（個々の画素中心部が露出し外周部を覆うとともにコンタクトホール１４を覆う形）を用いて露光した。その後露光、現像しオーブンにて加熱硬化した。このようにして形成した隔壁７の膜厚は０．７μｍであり、コンタクトホール１４上の隔壁７の表面は平坦化されていた。

［洗浄］
隔壁７が形成された複数枚のガラス基板１をインライン型の基板洗浄機に移送してメガソニック洗浄、２流体ノズル洗浄し、続いてガラス基板１を真空オーブンに移送して２００℃で３時間真空乾燥を行った。

［前処理］
隔壁７が形成され洗浄されたガラス基板１を有機ＥＬ蒸着装置へ移し真空排気し、前処理室で基板付近に設けたリング状電極に５０ＷのＲＦ電力を投入し酸素プラズマ洗浄処理を行った。酸素圧力は０．６Ｐａ、処理時間は４０秒であった。

［正孔輸送層形成］
前処理した複数枚のガラス基板１を前処理室より成膜室へ移動し、成膜室を１×１０^-4Ｐａまで排気した。その後、下記一般式［Ｉ］で示される正孔輸送性を有するα−ＮＰＤを抵抗加熱蒸着法により成膜速度０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で蒸着し、膜厚３５ｎｍの正孔輸送層８１を形成した。なお、正孔輸送層８１、発光層８２、電子輸送層８３、及び電子注入層８４は、同一の蒸着マスクを用いることにより所定の部分に蒸着した。

［発光層蒸着］
正孔輸送層８１上に所定のパターンの蒸着マスクを用いてアルキレート錯体であるＡｌｑ３を抵抗加熱蒸着法により正孔輸送層８１と同様の成膜条件で膜厚３５ｎｍ蒸着し発光層８２を形成した。成膜速度は〜０．５ｎｍ／ｓで成膜した。

［電子輸送層形成］
発光層８２上に下記一般式［ＩＩ］で示されるフェナントロリン化合物を抵抗加熱蒸着法により正孔輸送層８１と同様の成膜条件で膜厚１０ｎｍ蒸着し電子輸送層８３を形成した。成膜速度は〜０．５ｎｍ／ｓで成膜した。

［電子注入層形成］
電子輸送層８３上に抵抗加熱共蒸着法によりフェナントロリン化合物と炭酸セシウム（Ｃｓ₂ＣＯ₃）とを膜厚比９：１の割合で膜中に均一に混合されるよう、各々の蒸着速度を調整して蒸着し膜厚４０ｎｍの電子注入層８４を形成した。詳しくは、それぞれの蒸着ボートにセットした材料を抵抗加熱方式で蒸発させ、それぞれのボート電流値を調整することで、あわせて〜０．５ｎｍ／ｓの蒸着速度で膜形成を行った。

［上部電極９（透明導電性酸化物膜）形成］
有機化合物層を形成したガラス基板１を別の成膜室（スパッタ室）に移送し、電子注入層８４上にＩＴＯターゲットを用いてＤＣスパッタ法により、膜厚１３０ｎｍの上部電極９を形成した。

成膜条件としては、基板加熱なしの室温成膜で成膜圧力を１．０Ｐａ、Ａｒ、及びＯ₂ガスを用いそれぞれの流量は１００、１．０ｓｃｃｍとし、ターゲットに印加する投入パワーは５００ｗで成膜を行った。上部電極９の単膜の特性としては、透過率は８６％（ａｔ．４５０ｎｍ）、比抵抗値は６．５×１０^-4Ωｃｍであった。屈折率は２．０であった。

［ガラス封止］
上部電極９を形成したガラス基板１をグローブボックスに移送し、Ｎ₂リークして、封止ガラス１０をガラス基板１にＵＶ硬化系のアクリル系の接着剤１２を用いて接着し封止した。封止ガラス１０の表示面側に円偏光板１３が貼り付けてあり、吸湿材１１を基板側に貼り付けている。

［素子評価］
このようにして、ＴＦＴ２が形成されているガラス基板１上に、平坦化膜３、下部電極６、隔壁７、正孔輸送層８１、発光層８２、電子輸送層８３、電子注入層８４、上部電極９、封止ガラス１０及び円偏光板１３を設け単色の発光素子を複数枚得た。続いてこの発光素子において、下部電極６を陽極、上部電極９を陰極として直流電圧を印加して素子の発光特性を調べた。表１に発光状態、及びコントラスト比を測定した結果を示す。

表１からわかるように、コンタクトホール１４のアスペクト比が２より小さい発光素子は、良好な発光状態及び良好なコントラスト比が得られている。

（実施例２）
平坦化膜３を形成するにあたりポジ型の感光性ポリイミド樹脂をスピンコート法で塗布したもの、及びＵＶ吸収剤を混合したネガ型の感光性ポリイミド樹脂をスピンコート法で塗布したものを複数枚作製した。それぞれ露光条件を変更してコンタクトホール１４の斜面のテーパ角度を変えた。その他は、実施例１と同様の条件で作製した発光素子を複数枚作製した。コンタクトホール１４の斜面のテーパ角度は４５°〜１１０°である。コンタクトホール１４上にスパッタ法で形成された、コンタクトホール１４の底面部分の下部電極６の表面とコンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面とのなす角度は同様に４５°〜１１０°であった。

実施例１と同様に下部電極６を陽極、上部電極９を陰極として直流電圧を印加して素子の発光特性を調べた。表２に発光状態、及びコントラスト比を測定した結果を示す。

表２からわかるように、コンタクトホール１４の側面部分の下部電極６の表面とコンタクトホール１４の底面部分の下部電極６の表面とのなす角度が約９０°の発光素子において良好なコントラスト比が得られた。

（実施例３）
平坦化膜３の膜厚を１．５μｍとし、ＣＶＤ法を用いて隔壁７としてＳｉＮ_x膜を形成したことを除き、実施例１の条件で素子を作製した。具体的には、隔壁７を形成するにあたりＣＶＤ法を用い成膜時に材料ガスの組成を可変して膜の深さ方向に膜組成が連続定期に異なるようにＳｉＮ_x膜を形成した。続いてＳｉＮ_x膜上に感光性のレジストをスピンコート法で塗布して乾燥し、所定のパターン（個々の画素中心部が露出し外周部を覆うとともにコンタクトホール１４を覆う形）のフォトマスクを用いて露光した。露光後、現像し加熱硬化して所定のレジストパターンを形成した。続いてドライエッチング法によりＳｉＮ_x膜をエッチングし所定のパターンの隔壁７を形成した。

このようにして作製した素子の隔壁７及び上部電極９のコンタクトホール１４内における形状は、下部電極６の形状と同様に底面と側面とのなす角度が約９０°であった。なお、ＳｉＮ_x膜は膜の厚さ方向に膜組成が連続的に変化しており、ドライエッチングによるエッチングレートが異なるため画素のエッジ部において順テーパー形状を得ることができる。

実施例１と同様に下部電極６を陽極、上部電極９を陰極として直流電圧を印加して素子の発光特性を調べた。

良好な発光状態であり、６５０：１と良好なコントラスト比が得られた。

本発明の第一の実施形態としての有機ＥＬ素子における積層構造例を示す模式図である。本発明の第二の実施形態としての有機ＥＬ素子における積層構造例を示す模式図である。コンタクトホールのアスペクト比と前記コンタクトホールの抵抗値との関係を示す図である。従来型のコンタクトホール上の下部電極の表面に入射した光が反射する様子を示す断面図である。本発明のコンタクトホール上の下部電極の表面に入射した光が反射する様子を示す断面図である。

符号の説明

１ガラス基板
２ＴＦＴ
２１ドレイン電極
３平坦化膜
４密着層
５光反射性金属膜
６下部電極
７隔壁
８有機化合物層
８１正孔輸送層
８２発光層
８３電子輸送層
８４電子注入層
９上部電極
１０封止ガラス
１１吸着剤
１２接着剤
１３円偏光板

Claims

基板上の薄膜トランジスタを被覆して表面を平坦化する平坦化膜と、下部電極と上部電極とからなる一対の電極と、前記一対の電極の間に形成された有機化合物層と、画素周縁に沿って形成された各画素を分離する隔壁の下部に前記平坦化膜を開口させて前記下部電極と前記薄膜トランジスタとを電気的に接触させるコンタクトホールとを備え、前記上部電極の膜表面側より光を取り出すトップエミッション型の有機ＥＬ素子において、
前記コンタクトホールのアスペクト比（α）をα＜２とし、
前記下部電極として酸化インジウムを主成分とする透明導電性酸化物膜を用いており、前記透明導電性酸化物膜は前記コンタクトホールで薄膜トランジスタと接触し、
前記コンタクトホールの底面は前記基板面と平行であるとともに、前記コンタクトホールの底面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面と前記コンタクトホールの側面部分の前記透明導電性酸化物膜の表面とのなす角度（θ）をθ≒９０°とし、
前記上部電極よりも光取り出し側に円偏光板が配設されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記隔壁は絶縁性有機材料又は絶縁性無機材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記画素部分における前記下部電極の下部に光反射性の金属層、密着層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記下部電極としてＩＴＯ膜を用いたことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の有機ＥＬ素子。