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JP3744766B2 - ORGANIC LIGHT-EMITTING ELEMENT, ITS MANUFACTURING METHOD, DISPLAY DEVICE AND ITS MANUFACTURING METHOD - Google Patents
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ORGANIC LIGHT-EMITTING ELEMENT, ITS MANUFACTURING METHOD, DISPLAY DEVICE AND ITS MANUFACTURING METHOD Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機材料からなる発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子等の有機発光素子およびその製造方法、ならびにこのような有機発光素子を用いた表示装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているCRT(陰極線管)に比べて消費電力が少なく容量の小さい平面表示素子に対する要求が高まっている。このような平面表示素子の1つとして、エレクトロルミネッセンス素子(以下、EL素子と称する)が注目されている。このようなEL素子は、無機材料からなる発光層を有する無機EL素子と、有機材料からなる発光層を有する有機EL素子とに大別される。
【0003】
無機EL素子は、一般に発光部に高電界を作用させ、電界をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させることにより、発光中心を励起させて発光させるものである。これに対して、有機EL素子は、電子注入電極およびホール注入電極からそれぞれ電子およびホールを発光部内へ注入し、これらの電子およびホールを発光中心で再結合させて、有機分子を励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に戻る時に蛍光を発生するものである。このような有機EL素子は、複数の発光部が基板上にマトリクス状に配置された構造を有する。
【0004】
無機EL素子は、高電界を必要とするため、駆動電圧として100V〜200Vの高い電圧を必要とするのに対し、有機EL素子は、5V〜20V程度の低い電圧で駆動できるという利点を有する。
【0005】
また、有機EL素子では、発光材料である蛍光物質を選択することにより適当な色彩に発光する発光部を得ることができ、マルチカラーまたはフルカラーの表示装置としても利用することが期待される。さらに、有機EL素子は、低電圧で面発光できるため、液晶表示装置等の表示装置用のバックライトとして利用することも可能である。
【0006】
図16は有機EL素子の製造方法を示す概略図である。有機EL素子の製造時には、まず図16(A)に示すように、ガラス基板50上に透明電極51を形成する。続いて、図16(B)に示すように、透明電極51上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層からなる多層有機薄膜層52を形成する。さらに、多層有機薄膜層52上に電極層53を形成する。このようにして、透明電極51上に多層有機薄膜層52および電極層53が積層された構造を有する有機EL素子が作製される。
【0007】
図16(C)に示すように、駆動回路54を通じて上記の有機EL素子に電圧を印加することにより、ガラス基板50の裏面から光が取り出される。
【0008】
なお、実際には、ガラス基板50上に複数の透明電極51を所定間隔で配置し、各透明電極51上に多層有機薄膜層52および電極層53を順に形成する。それにより、ガラス基板50上に複数の有機EL素子を形成する。各素子間はレジスト材料からなる素子分離用絶縁層により分離されている。素子間の分離は有機EL素子の信頼性に影響する。発光素子間の分離が不十分である場合、有機EL素子の信頼性の低下に繋がる。
【0009】
このような有機EL素子を表示装置として利用するためには、有機EL素子の長寿命化が不可欠である。
【0010】
有機EL素子では、水分が侵入すると、多層有機薄膜層52中に水分が吸収される。それにより、発光部の劣化が引き起こされて有機EL素子の寿命が短くなる。そのため、透明電極51上に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層および電極層53を連続的に形成した後、これらの層を乾燥剤を充填した封止部材により封止することにより、外気から多層有機薄膜層52中に水分が侵入することを防止している。
【0011】
一方、このような有機EL素子を具体的にフルカラー平面表示装置として利用する上では、上記のような素子間の分離技術とともに、素子の駆動方法が非常に重要となる。
【0012】
図17(A),(B)はフルカラー表示用として開発されている有機EL素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置の例を示す断面図である。図17(A),(B)に示すように、アクティブマトリクス型の表示装置においては、ガラス基板50上にまず複数の薄膜トランジスタ(TFT)70を形成し、個々の画素の駆動回路を同一基板上に集積させて作製する。
【0013】
アクティブマトリクス駆動用の薄膜トランジスタ70の作製時には、ガラス基板50の所定領域上に活性層61を形成し、活性層61を覆うゲート絶縁膜62を形成する。さらに、ゲート絶縁膜62上にゲート電極63を形成し、ゲート電極63を覆う絶縁膜64を形成する。続いて、ゲート電極63の両側の絶縁膜64およびゲート絶縁膜62を除去し、ソース電極65およびドレイン電極66を形成する。さらに、絶縁膜64、ソース電極65およびドレイン電極66を覆うように保護膜67を形成する。
【0014】
上記のようにして複数の薄膜トランジスタ70を作製した後、ガラス基板50上の薄膜トランジスタ70間の領域に透明電極51を形成する。さらに、この透明電極51とドレイン電極66とを結ぶコンタクト配線68を形成する。続いて、透明電極51上に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層からなる多層有機薄膜層52と、電極層53とを連続して成膜する。以上のようにして、複数の薄膜トランジスタ70に対応して有機EL素子40を形成し、薄膜トランジスタ駆動の画素を作製する。
【0015】
上記のような限られた表面積を有するガラス基板50上に薄膜トランジスタ70駆動の有機EL素子を作製してなるアクティブマトリクス型の表示装置においては、実用化の上で、高精細化および高輝度化を図る必要がある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、有機EL素子においては、外気から多層有機薄膜層52中に水分が侵入するのを防止するため、乾燥剤を充填した封止部材による封止を行っている。しかしながら、このような封止を行った場合、発光層の発光に伴って発光層からの発熱が生じるため、長時間の通電により発光層の温度が上昇する。その結果、発光層が劣化し、発光強度が急激に低下する。したがって、有機EL素子の長寿命化が図られない。
【0017】
一方、上記のアクティブマトリクス型の表示装置において輝度の向上を図るためには、図17(A)に示すように、透明電極51の面積をできるだけ大きくすることが好ましい。図17(A)に示す表示装置においては、薄膜トランジスタ70のドレイン側の領域に大きな面積を有する透明電極51が形成されている。この場合、透明電極51の面積が大きいため、均一な膜厚を有する面積の大きな多層有機薄膜層52を形成することができる。それにより、有機EL素子40の発光面積が大きくなるので、表示装置の高輝度化が図られる。
【0018】
しかしながら、この場合、薄膜トランジスタ70の形成領域が少なくなるとともに、ドレイン電極66と透明電極51とを結ぶコンタクト配線68が長くなる。このため、薄膜トランジスタ70の高集積化を図ることが困難となる。したがって、画素の高集積化が困難であり、高精細な画像が得られない。
【0019】
これに対して、アクティブマトリクス型の表示装置において高精細な画像を得るためには、図17(B)に示すように、透明電極51の面積を小さくして薄膜トランジスタ70の高集積化を図ることが好ましい。図17(B)に示す表示装置においては、図17(A)に示す表示装置に比べて薄膜トランジスタ70の形成領域が多くなる。それにより、薄膜トランジスタ70の高集積化が図られる。したがって、画素の高集積化が図られ、高精細な画像が実現される。
【0020】
しかしながら、この場合には透明電極51の面積を十分に確保することができないので、多層有機薄膜層52の面積も小さくなる。それにより、有機EL素子40の発光面積が小さくなる。また、透明電極51の面積が小さいので、均一な膜厚で透明電極51上に多層有機薄膜層52を形成することが困難となる。このように多層有機薄膜層52の膜厚にばらつきを有する有機EL素子40においては、発光むらが生じる。特に、保護膜67上と接する多層有機薄膜層52の領域は膜厚が大きくなるので、この部分では発光が起こらなくなる。以上のことから、表示装置において輝度が低下する。
【0021】
本発明は、発熱による発光強度の急激な低下が防止された長寿命の有機発光素子およびその製造方法を提供することである。
【0022】
本発明の他の目的は、輝度の向上および高精細化を同時に達成することが可能なアクティブマトリクス型の表示装置およびその製造方法を提供することである。
【0023】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第1の発明に係る有機発光素子は、基板上に複数の第1の電極層が所定間隔で配列され、複数の第1の電極層上に有機材料層および第2の電極層が順に積層された有機発光素子であって、基板上の複数の第1の電極層間に無機絶縁層が形成されたものである。
【0024】
なお、複数の第1の電極層は、基板上に直接形成されてもよく、あるいは基板上に薄膜トランジスタ等の他の素子および平坦化膜を介して形成されてもよい。
【0025】
本発明に係る有機発光素子においては、基板上の複数の第1の電極層間に形成された無機絶縁層が有機材料に比べて良好な熱伝導性を有する。そのため、有機材料層で発生した熱が第1の電極層および無機絶縁層を介して基板に放散され、さらに基板から外部に放出される。それにより、有機材料層の温度上昇が抑制され、有機材料層の結晶化が防止される。その結果、長時間の通電による発光強度の急激な低下が生じず、長寿命化が図られる。
【0026】
無機絶縁層がセラミックスからなってもよい。セラミックスは高い絶縁性および高い熱伝導性を有するので、十分な絶縁特性を確保しつつ放熱特性の向上が図られる。
【0027】
セラミックスは窒化物材料または酸化物材料からなってもよい。窒化物材料または酸化物材料はより高い絶縁性および熱伝導性を有するので、より高い絶縁特性および放熱特性が得られる。
【0028】
セラミックスは窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化チタン、酸化アルミニウムおよび酸化珪素から選択された1または2以上の材料からなることことが好ましい。これらの材料は特に高い絶縁性および熱伝導性を有するので、さらに高い絶縁特性および放熱特性を得ることができる。それにより、さらなる長寿命化が図られる。
【0029】
各第1の電極層上に所定間隔で複数の素子領域が設けられ、有機材料層は各第1の電極層上の複数の素子領域上に形成され、無機絶縁層は複数の第1の電極層間から各第1の電極層上の複数の素子領域間に延びてもよい。
【0030】
この場合、第1の電極層上の素子領域間が無機絶縁層により分離される。各第1の電極層上の各素子領域の有機材料層で発生した熱が素子領域間の無機絶縁層および第1の電極層を介して基板に放散され、さらに基板から外部に放出される。それにより、有機材料層の放熱がさらに良好に行われ、有機材料層の結晶化が十分に防止される。
【0031】
第2の発明に係る有機発光素子の製造方法は、基板上に複数の第1の電極層、有機材料層および第2の電極層が順に積層された有機発光素子の製造方法であって、基板上に所定間隔で複数の第1の電極層を形成し、基板上の複数の第1の電極層間に無機絶縁層を形成するものである。
【0032】
本発明に係る製造方法により製造された有機発光素子においては、基板上の複数の第1の電極層間に形成された無機絶縁層が有機材料に比べて良好な熱伝導性を有する。そのため、有機材料層で発生した熱が第1の電極層および無機絶縁層を介して基板に放散され、さらに基板から外部に放出される。それにより、有機材料層の温度上昇が抑制され、有機材料層の結晶化が防止される。その結果、長時間の通電による発光強度の急激な低下が生じず、長寿命化が図られる。
【0033】
無機絶縁層をスパッタ法により形成してもよい。この場合、比較的低温で無機絶縁層を形成することができるため、高温で変形が生じるレジストパターンを用いて絶縁層をパターニングすることが可能となる。
【0034】
第3の発明に係る表示装置は、基板上に複数の有機発光素子と複数の有機発光素子を選択的に駆動するための複数のトランジスタとを備えた表示装置であって、複数のトランジスタは基板上に形成され、複数のトランジスタ上に平坦化膜が形成され、複数のトランジスタにそれぞれ対応して平坦化膜上に複数の有機発光素子が形成されたものである。
【0035】
本発明に係る表示装置は、基板上に複数の有機発光素子と複数のトランジスタとが形成されてなるアクティブマトリクス型の表示装置である。この表示装置において、有機発光素子は平坦化膜を介してそれぞれ対応するトランジスタ上に形成されている。
【0036】
上記の表示装置においては、平坦化膜上に有機発光素子が形成されるため、有機発光素子形成領域を広くとることができ、有機発光素子の面積を大きくすることが可能である。このため、発光面積を十分に確保することが可能となる。また、この場合においては、有機発光素子を構成する層が均一な膜厚で形成されるので、発光むらの発生を防止できる。以上のことから、上記の表示装置においては、輝度の向上を図ることが可能となる。
【0037】
また、上記の表示装置においては、有機発光素子が平坦化膜上に形成されているため、基板上においてトランジスタ形成領域を十分に確保することができる。このため、トランジスタの高集積化を図ることが可能となる。それにより、上記の表示装置においては、高精細な画像を得ることが可能となる。
【0038】
以上のことから、本発明に係る表示装置においては、高輝度化および高精細化が同時に図られる。
【0039】
各有機発光素子は、平坦化膜上に第1の電極層、有機材料層および第2の電極層が順に積層されてなり、平坦化膜は、各トランジスタのドレイン電極上に開口部を有し、各有機発光素子の第1の電極層は、開口部を通して対応するトランジスタのドレイン電極に電気的に接続されてもよい。
【0040】
この場合、トランジスタのドレイン電極と、このトランジスタに対応する有機発光素子の第1の電極層とを接続するための配線が不要となる。したがって、平坦化膜上において有機発光素子形成領域を広くとることが可能になるとともに、基板上においてトランジスタ形成領域を広くとることが可能になる。
【0041】
第1の電極層は透光性材料からなり、平坦化膜は透光性材料からなり、基板は透光性材料からなってもよい。このような第1の電極層、平坦化膜および基板を有する表示装置においては、有機発光素子の有機材料層において発生した光を第1の電極層、平坦化膜および基板を介して基板の他面側から取り出すことが可能となる。
【0042】
また、第2の電極層は透光性材料からなってもよい。このような第2の電極層を有する表示装置においては、有機発光素子の有機材料層において発生した光を第2の電極層を介して基板と反対側から取り出すことが可能となる。
【0043】
さらに、平坦化膜上の第1の電極層の間に無機絶縁層が形成されてもよい。この場合、無機絶縁層が有機材料に比べて良好な熱伝導性を有するため、有機材料層で発生した熱が第1の電極層および無機絶縁層を介して基板に放散され、さらに基板から外部に放出される。それにより、有機材料層の温度上昇が抑制され、有機材料層の結晶化が防止される。その結果、有機発光素子において、長時間の通電による発光強度の急激な低下が生じず、長寿命化が図られる。それにより、信頼性の高い表示装置が実現可能となる。
【0044】
第4の発明に係る表示装置の製造方法は、基板上に複数の有機発光素子と複数の有機発光素子を選択的に駆動するための複数のトランジスタとを備えた表示装置の製造方法であって、複数のトランジスタを基板上に形成する工程と、複数のトランジスタ上に平坦化膜を形成する工程と、複数のトランジスタにそれぞれ対応して平坦化膜上に複数の有機発光素子を形成する工程とを備えるものである。
【0045】
本発明に係る表示装置の製造方法はアクティブマトリクス型の表示装置の製造方法である。この表示装置の製造方法においては、トランジスタ上に平坦化膜を形成し、平坦化膜上に有機発光素子を形成する。それにより、平坦化膜上において有機発光素子形成領域を広く取ることが可能となる。このため、発光面積を十分確保することが可能となる。また、この場合においては、有機発光素子を構成する層を均一な膜厚で形成することが可能となる。このため、発光むらの発生を防止することができる。以上のことから、上記の表示装置の製造方法によれば、高輝度化が図られた表示装置を製造することが可能となる。
【0046】
また、上記の表示装置の製造方法においては、有機発光素子を平坦化膜上に形成するので、基板上においてトランジスタ形成領域を十分に確保することができる。このため、トランジスタの高集積化を図ることが可能となる。このように、上記の表示装置の製造方法によれば、高精細化が図られた表示装置を製造することが可能となる。
【0047】
以上のことから、本発明に係る表示装置の製造方法によれば、高輝度化および高精細化が同時に図られた表示装置を製造することが可能となる。
【0048】
有機発光素子を形成する工程は、各トランジスタのドレイン電極上の平坦化膜上に開口部を形成する工程と、開口部内のドレイン電極から平坦化膜上に延びる第1の電極層を形成する工程と、第1の電極層上に有機材料層および第2の電極層を順に形成する工程とを含んでもよい。
【0049】
この場合においては、平坦化膜の開口部を通してトランジスタのドレイン電極と有機発光素子の第1の電極層とを電気的に接続することが可能となる。したがって、トランジスタのドレイン電極と有機発光素子の第1の電極層とを接続するための配線が不要となる。それにより、平坦化膜上において有機発光素子形成領域を広くとることが可能になるとともに、基板上においてトランジスタ形成領域を広くとることが可能になる。
【0050】
有機発光素子を形成する工程は、第1の電極層間に無機絶縁層を形成する工程をさらに備えてもよい。この場合、無機絶縁層が有機材料層に比べて良好な熱伝導性を有するため、有機材料層で発生した熱を第1の電極層および無機絶縁層を介して基板上に放散し、さらに基板から外部に放出することが可能となる。それにより、有機材料層の温度上昇が抑制され、有機材料層の結晶化が防止される。その結果、有機発光素子において、長時間の通電により発光強度の急激な低下が生じず、長寿命化が図られる。このため、信頼性の高い表示装置が実現可能となる。
【0051】
【発明の実施の形態】
図1〜図7は本発明の第1の実施例における有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と略称する)の製造方法を示す工程断面図であり、(a)はホール注入電極に平行な方向に沿った断面を示し、(b)はホール注入電極に垂直な方向に沿った断面を示す。また、図8は図4の工程における基板の平面図である。
【0052】
図1(a),(b)において、基板1としてガラス基板を用いる。基板1上に、スパッタ法によりITO(インジウム・錫酸化物)からなる膜厚0.1μmの透明導電膜を形成する。その後、透明導電膜上にレジストを塗布し、プリベーク(露光前ベーク)を行った後、レジストに所定のパターンを露光し、現像を行う。現像後、ポストベーク(現像後ベーク)を行い、基板1を塩化第2鉄溶液に浸漬してエッチングを行う。エッチング終了後、レジストを剥離する。このようにして、基板1上に膜厚0.1μmの透明導電膜からなる複数のホール注入電極2が所定間隔で形成される。
【0053】
基板1を洗浄した後、基板1および複数のホール注入電極2上に、PMGI(Poly di-Methyl Glutar Imide)を塗布してベークすることにより、PMGI膜を形成する。さらに、PMGI膜上に感光性ポジ型レジストを塗布し、所定の温度でプリベークした後、レジスト上に所定のパターンを露光し、現像を行う。このようにして、図2(a),(b)に示すように、ホール注入電極2上に所定間隔でPMGI層10および断面テーパ形状の感光性ポジ型レジスト層11からなるアンダーカットパターン12が形成される。
【0054】
その後、スパッタ法により基板1上の複数のホール注入電極2間および複数のホール注入電極2上に、AlN(窒化アルミニウム)からなる膜厚0.2μmの無機絶縁膜を形成する。これにより、ホール注入電極2の膜厚による0.1μmの段差が無機絶縁膜により埋め込まれて平坦性が確保される。
【0055】
無機絶縁膜の形成後、基板1をNMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone)液に浸し、PMGI層10および感光性ポジ型レジスト層11を除去する。このようにして、図3(a),(b)に示すように、各ホール注入電極2上に所定間隔で開口部を有するAlNからなる無機絶縁層3が基板1上のホール注入電極2間およびホール注入電極2上に形成される。
【0056】
次に、無機絶縁層3およびホール注入電極2の表面にレジストを塗布し、プリベークを行った後、レジストに所定のパターンを露光し、現像を行う。それにより、図4(a),(b)に示すように、無機絶縁層3上にレジストからなる隔壁分離層4がリブとして形成される。
【0057】
図8には、図4(a),(b)の工程における基板1の平面図が示されている。図4(a)は図8のA−A線断面を示し、図4(b)は図8のB−B線断面を示している。
【0058】
この場合、後の工程で形成される多層有機薄膜層、電子注入電極および保護膜に段切れを生じさせるために、逆テーパ型のレジストを用い、さらにレジストの膜厚を多層有機薄膜層、電子注入電極および保護膜の合計の膜厚に比べて大きくする。それにより、高い段差が形成される。本実施例では、多層有機薄膜層、電子注入電極および保護膜の合計の膜厚を約0.6μmとし、隔壁分離層4の膜厚を4μmとする。
【0059】
次に、図5(a),(b)に示すように、ホール注入電極2、無機絶縁層3および隔壁分離層4上に、蒸着法によりホール注入層、ホール輸送層、発光層および電子輸送層からなる多層有機薄膜層5を形成する。
【0060】
本実施例では、ホール注入層として、膜厚200ÅのCuPc(銅フタロシアニン:Copper(II)phthalocyanine)を用い、ホール輸送層として、膜厚1200ÅのNPB(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-Di(phenyl-benzidine) )を用いる。また、発光層として、膜厚300ÅのAlq3 (Tris(8-quinolinolato)aluminum) にクマリン−6を2%添加したものを用い、電子輸送層として、膜厚200ÅのAlq3 を用いる。
【0061】
次いで、図6(a),(b)に示すように、多層有機薄膜層5上に、蒸着法によりMgおよびInの合金からなる膜厚2000Åの電子注入電極6を形成する。このようにして、基板1上に緑色を発光する複数の有機EL素子が形成される。
【0062】
最後に、図7(a),(b)に示すように、複数の有機EL素子上に蒸着法により保護膜(図示せず)を形成した後、封止剤7を用いて基板1上の複数の有機EL素子を封止する。この場合、多層有機薄膜層5は、水分を吸収しやすく、水分を吸収すると、発光強度の劣化が生じやすいため、乾燥窒素雰囲気中で封止を行う。
【0063】
上記のように、本実施例の有機EL素子においては、基板1間の複数のホール注入電極2間およびホール注入電極2上の発光素子間にAlNからなる無機絶縁層3が形成されている。
【0064】
AlNは、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂等の樹脂に比べて高い熱伝導率を有する。例えば、アクリル樹脂の熱伝導率は0.17〜0.25W/m・Kである(理化年表(平成9年版)国立天文台編,485頁)。これに対して、AlNの熱伝導率は320W/m・Kである(技報堂出版株式会社、セラミック工学ハンドブック(1989),2022頁)。そのため、ホール注入電極2間およびホール注入電極2上にAlNからなる無機絶縁層3を形成した場合には、ホール注入電極2間をアクリル系樹脂やポリイミド系樹脂によりコーティングする場合に比べて、多層有機薄膜層5で発生した熱がホール注入電極2および無機絶縁層3を介して基板1に容易に放散され、さらに基板1から外部に良好に放出される。それにより、多層有機薄膜層5の温度上昇が抑制され、多層有機薄膜層5の結晶化が防止される。その結果、長時間の通電による発光強度の急激な低下が生じず、長寿命化が図られる。
【0065】
なお、無機絶縁層3の材料として、AlNの代わりに、SiN(窒化ケイ素)、TiN(窒化チタン)、Al2 3 (酸化アルミニウム)、SiO2 (酸化珪素)等の他のセラミックスを用いてもよい。あるいは、無機絶縁層3の材料として、AlN、SiN、TiN、Al2 3 、SiO2 等の複数のセラミックスから選択された2以上の材料を用いてもよい。
【0066】
例えば、SiNの熱伝導率は9.6W/m・Kである(技報堂出版株式会社、セラミック工学ハンドブック(1989),2016頁)。また、Al2 3 の熱伝導率は25〜31W/m・Kである(技報堂出版株式会社、セラミック工学ハンドブック(1989),2006頁)。さらに、SiO2 の熱伝導率は1.4W/m・Kである(理化年表(平成9年版)国立天文台編,485頁)。
【0067】
ここで、上記実施例の有機EL素子および比較例の有機EL素子の信頼性を比較するために輝度の経時変化を室温で評価した。比較例の有機EL素子においては、実施例の有機EL素子における無機絶縁層3の代わりに、レジストを窒素雰囲気中で加熱処理により硬化させることにより形成した絶縁層を用いた。硬化温度は200℃であり、硬化時間は20分である。比較例の有機EL素子の他の構成は、実施例の有機EL素子の構成と同一である。
【0068】
図9は実施例および比較例の有機EL素子の輝度の経時変化の評価結果を示す図である。
【0069】
図9に示すように、実施例の有機EL素子では、比較例の有機EL素子に比べて、輝度の低下が抑制されており、1000時間以上経過後には、輝度の低下の差異が顕著に表れている。このように、実施例の有機EL素子では、高い信頼性が確保されるとともに、長寿命化が図られていることがわかる。
【0070】
図10(A)〜(D)、図11(E),(F)および図12(G)〜(I)は本発明の第2の実施例における表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【0071】
図10(A)に示すように、基板20としてガラス基板を用いる。基板20上に活性層21を形成し、活性層21を覆うゲート絶縁膜22を形成する。さらに、ゲート絶縁膜22上にゲート電極23を形成し、ゲート電極23を覆う絶縁膜24を形成する。
【0072】
次に、ゲート電極23の両側の絶縁膜24およびゲート絶縁膜22を除去し、コンタクトホールを形成する。コンタクトホールを埋め込むように、スパッタ法により膜厚0.6μmのアルミニウム膜を形成する。アルミニウム膜にレジストを塗布してプリベークを行った後、レジストに所定のパターンを露光し、現像を行う。レジストにポストベークを行った後、レジストをマスクとしてアルミニウム膜をエッチングする。エッチング終了後、レジストを剥離する。それにより、ソース電極25およびドレイン電極26が形成される。このようにして、後述する有機EL素子を選択的に駆動させるための薄膜トランジスタ15が形成される。
【0073】
ここで、有機EL素子は電力駆動型の素子であることから、本実施例においては、電子の移動度の大きな低温多結晶シリコンからなる活性層21を有する薄膜トランジスタ15を形成している。この薄膜トランジスタ15において、ソース電極25およびゲート電極23はランダムアクセスが可能なようにライン配列とし、それぞれの電極25,23から配線を引き延ばしている。この場合、ソース電極25およびゲート電極23は互いに直交する配列となっている。一方、ドレイン電極26は、後述するようにホール注入電極29と直接接触するのでパッドのみの配列としている。
【0074】
また、本実施例の表示装置においては、後述するように薄膜トランジスタ15から有機EL素子のホール注入電極にホールを注入する。このため、本実施例では、薄膜トランジスタ15としてPチャネル形の薄膜トランジスタを形成している。
【0075】
次に、図10(B)に示すように、絶縁膜24、ソース電極25およびドレイン電極26を覆うように膜厚0.8μmのSiNからなる保護膜27を減圧プラズマCVD(化学的気相成長)法により形成する。さらに、ドレイン電極26と後の工程で形成されるホール注入電極とを接続するために、保護膜27上にレジストをパターニングするとともにこのレジストを用いて保護膜27をドライエッチングし、ドレイン電極26上の保護膜27にコンタクトホールを形成する。
【0076】
その後、図10(C)に示すように、基板20上の薄膜トランジスタ15上に、アクリル系の感光性の平坦化膜28をスピンコート法により約1μmの膜厚に塗布した後、ホットプレート上において80℃で10分間プリベークを行う。本実施例では、感光性の平坦化膜28として日産化学製のUHP−010を用いる。さらに、薄膜トランジスタのドレイン電極26上の平坦化膜28にコンタクトホールを形成するために、高圧水銀灯から分光したエネルギー120mJ/cm2 のi線を平坦化膜28に照射して露光を行う。露光後、基板20を炭酸ナトリウム水溶液に90秒浸漬して現像を行う。現像後、基板20を純水で洗浄する。このようにして、ドレイン電極26上の平坦化膜28にコンタクトホールが形成される。コンタクトホールの形成後、ホットプレート上で基板20を190℃で15分間ベーキングする。
【0077】
なお、後述するように、本実施例においては、平坦化膜28上に形成した有機EL素子16で発生した光を平坦化膜28を介して基板20の裏面側から取り出す(図12(I))。したがって、平坦化膜28の可視光透過率は高い方が好ましい。このように光を平坦化膜28および基板20を介して取り出す場合、平坦化膜28および基板20は透光性材料から構成される。
【0078】
また、平坦化膜28上に形成した有機EL素子16に水分が侵入すると、有機EL素子16の寿命が低下する。このことから、有機EL素子16への水分の侵入を防止するため、平坦化膜28の吸水性は低い方が好ましい。
【0079】
さらに、有機EL素子16を構成する層の膜厚が不均一であると発光むら等が生じることから、有機EL素子16を構成する層を均一な膜厚で形成するために、平坦化膜28の平坦性は高い方が好ましい。したがって、平坦化膜28の材料は、粘性が低く均一に塗布できるものが好ましい。
【0080】
次に、スパッタ法により平坦化膜28上にITOからなる膜厚0.1μmの透明導電膜を形成する。透明導電膜上にレジストを塗布し、プリベークを行った後、レジストに所定のパターンを露光し、現像を行う。現像後、ポストベークを行い、基板20を塩化第2鉄溶液に浸漬してエッチングを行う。エッチング終了後、基板20を洗浄して乾燥させ、さらに基板20を約100℃に加熱したNMP液に浸漬してレジストを除去する。その後、約70℃に加熱したIPAで洗浄を行い乾燥させる。このようにして、図10(D)に示すように、平坦化膜28のコンタクトホール内のドレイン電極26から平坦化膜28上に延びる透明導電膜からなるホール注入電極29が形成される。
【0081】
基板20を洗浄した後、平坦化膜28およびホール注入電極29上に、PMGIを塗布してベークすることによりPMGI膜を形成する。さらに、PMGI膜上に感光性ポジ型レジストを塗布し、所定の温度でプリベークした後、レジストに所定のパターンを露光し、現像を行う。このようにして、図11(E)に示すように、ホール注入電極29上に所定間隔でPMGI層30および断面テーパ形状の感光性ポジ型レジスト層31からなるアンダーカットパターン32が形成される。
【0082】
その後、図11(F)に示すように、スパッタ法により平坦化膜28上の複数のホール注入電極29間および複数のホール注入電極29上に、AlNからなる膜厚0.2μmの無機絶縁膜33を形成する。これにより、ホール注入電極29による0.1μmの段差が無機絶縁膜33により埋め込まれて平坦性が確保される。
【0083】
無機絶縁膜33の形成後、基板20をNMP液に浸し、PMGI層30および感光性ポジ型レジスト層31を除去する。このようにして、図12(G)に示すように、各ホール注入電極29上に所定間隔で開口部を有するAlNからなる無機絶縁層33aが平坦化膜28上のホール注入電極29間およびホール注入電極29上に形成される。
【0084】
次に、図12(H)に示すように、ホール注入電極29および無機絶縁層33a上に、蒸着法によりホール注入層、ホール輸送層、発光層および電子輸送層を順に形成し、多層有機薄膜層34を形成する。
【0085】
本実施例では、ホール注入層として、膜厚200ÅのCuPcを用い、ホール輸送層として、膜厚1200ÅのNPBを用いる。また、発光層として、膜厚300ÅのAlq3 にクマリン−6を2%添加したものを用い、電子輸送層として、膜厚200ÅのAlq3 を用いる。なお、上記の組成を有する発光層は緑色発光する。
【0086】
次いで、多層有機薄膜層34上に、蒸着法によりMgおよびIn合金からなる膜厚2000Åの電子注入電極35を形成する。このようにして、平坦化膜28上に緑色発光する複数の有機EL素子16が形成される。
【0087】
最後に、図12(I)に示すように、複数の有機EL素子16上に蒸着法により保護膜(図示せず)を形成した後、封止剤36を用いて平坦化膜28上の複数の有機EL素子16を封止する。この場合、多層有機薄膜層34は、水分を吸収しやすく、水分を吸収すると、発光強度の劣化が生じやすいため、乾燥窒素雰囲気中で封止を行う。
【0088】
以上のようにして、基板20上に薄膜トランジスタ15と有機EL素子16とが複数形成されてなるアクティブマトリクス型の表示装置を作製する。この表示装置において、有機EL素子16の発光層で発生した光は、ホール注入電極29、平坦化膜28および基板20を介して、基板20の裏面側から取り出される。この場合、ホール注入電極29、平坦化膜28および基板20が透光性材料から構成されているので、光の損失は少ない。
【0089】
上記のように、本実施例の表示装置においては、平坦化膜28上の複数のホール注入電極29間およびホール注入電極29上の有機EL素子16間にAlNからなる無機絶縁層33aが形成されている。上記のように、AlNからなる無機絶縁層33aはアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂等の樹脂に比べて高い熱伝導率を有する。そのため、多層有機薄膜層34で発生した熱がホール注入電極29および無機絶縁層33aを介して平坦化膜28に容易に放散され、さらに平坦化膜28から外部に良好に放出される。それにより、多層有機薄膜層34の温度上昇が抑制され、多層有機薄膜層34の結晶化が防止される。その結果、有機EL素子16において、長時間の通電による発光強度の急激な低下が生じず、長寿命化が図られる。
【0090】
また、本実施例においては、平坦化膜28を形成することにより、薄膜トランジスタ15上に平坦でかつ大きな面積を有する有機EL素子形成領域を確保することができる。したがって、この領域に大きな面積を有するホール注入電極29を形成することにより、多層有機薄膜層34を均一な膜厚かつ大きな面積で形成することが可能となる。このため、有機EL素子16において十分な発光面積が得られるとともに、発光むらを低減できる。したがって、このような有機EL素子16を備える表示装置においては、輝度の向上が図られる。
【0091】
ここで、この場合においては平坦化膜28を介して薄膜トランジスタ15の上に有機EL素子16を形成するので、基板20上において薄膜トランジスタ形成領域を十分に確保することができる。また、このような構造においては、有機EL素子16のホール注入電極29をコンタクトホール内で薄膜トランジスタ15のドレイン電極26と直接接触させるので、ドレイン電極26とホール注入電極29とを接続させるための配線が不要となる。したがって、本実施例の表示装置においては、薄膜トランジスタ15の集積化を図ることが可能となる。それにより、表示装置において高精細な画像を得ることが可能となる。
【0092】
以上のことから、本実施例の表示装置においては、高い信頼性を安定して維持することが可能であるとともに、高精細化および高輝度化が同時に図ることが可能となる。
【0093】
なお、上記の実施例においては、緑色発光する複数の有機EL素子16が基板20上に形成されてなる表示装置について説明したが、緑色発光、青色発光および赤色発光する有機EL素子を基板上に複数形成することにより、フルカラー表示の表示装置を作製することが可能となる。このようなフルカラー表示の表示装置の作製時には、各有機EL素子の多層有機薄膜層の形成の際に、金属マスクを用いて組成の異なる発光層をそれぞれ形成する(発光層の塗り分け)。この場合について以下に説明する。
【0094】
図13は本発明の第3の実施例における表示装置の製造方法を示す模式的な工程断面図である。なお、第3の実施例において、図13に示す工程より前の工程は、第2の実施例の図10(A)〜(D),図11(E),(F),図12(G)に示す工程と同様である。
【0095】
本実施例においては、図10(A)〜(D),図11(E),(F),図12(G)に示す工程を行った後、図13(A)に示すように、所定のホール注入電極29上に開口部を有する金属マスク80aを無機絶縁層33a上および残りのホール注入電極29上に形成する。この金属マスク80aを用いて、開口部内で露出したホール注入電極29上にホール注入層、ホール輸送層、発光層および電子輸送層を順に積層し、多層有機薄膜層34aを形成する。
【0096】
ここでは、ホール注入層として膜厚200ÅのCuPcを用い、ホール輸送層として膜厚500ÅのNPBを用いる。また、発光層として、膜厚400ÅのAlq3 にクマリン−6を添加したものを用い、電子輸送層として膜厚300ÅのAlq3 を用いる。なお、このような組成を有する発光層は緑色発光する。このようにして多層有機薄膜層34aを形成した後、金属マスク80aを除去する。
【0097】
次に、図13(B)に示すように、所定のホール注入電極29上に開口部を有する金属マスク80bを無機絶縁層33a上および残りのホール注入電極29上に形成する。なお、この場合の所定のホール注入電極29とは、多層有機薄膜層34aを形成した上記のホール注入電極29に隣接するホール注入電極29のことである。この金属マスク80bを用いて、開口部内で露出したホール注入電極29上にホール注入層、ホール輸送層、発光層および電子輸送層を順に積層し、多層有機薄膜層34bを形成する。
【0098】
なお、多層有機薄膜層34bは、膜厚400ÅのAlq3 にペリレンを添加したものを発光層として用いる点を除いて、上記の多層有機薄膜層34aと同様の構成を有する。この場合、発光層は青色発光する。多層有機薄膜層34bを形成した後、金属マスク80bを除去する。
【0099】
さらに、図13(C)に示すように、所定のホール注入電極29上に開口部を有する金属マスク80cを無機絶縁層33a上および残りのホール注入電極29上に形成する。なお、この場合の所定のホール注入電極29とは、多層有機薄膜34bが形成された上記のホール注入電極29に隣接するホール注入電極29のことである。この金属マスク80cを用いて、開口部内で露出したホール注入電極29上に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層および電子輸送層を順に積層してなる多層有機薄膜層34cを形成する。
【0100】
なお、多層有機薄膜層34cは、膜厚400ÅのAlq3 にDCM2を添加したものを発光層として用いる点を除いて、上記の多層有機薄膜層34aと同様の構成を有する。なお、DCM2は、4-Dicyanomethylene-2-methyl-6-[2-(2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-benzo[ij]quinolizin-8-yl)vinyl]-4H-pyran である。この場合、発光層は赤色発光する。多層有機薄膜層34cを形成した後、金属マスク84cを除去する。
【0101】
次に、図13(D)に示すように、多層有機薄膜層34a〜34c上に、MgおよびInの合金からなる膜厚2000Åの電子注入電極35を形成する。このようにして、緑色、青色および赤色をそれぞれ発光する複数の有機EL素子16a〜16cが平坦化膜28上に形成される。
【0102】
最後に、前述の図12(A)に示す方法と同様の方法により、封止剤36を用いて平坦化膜28上の複数の有機EL素子16a〜16cを封止する。
【0103】
以上のようにして、基板20上に薄膜トランジスタ15が形成されるとともに、緑色、青色および赤色をそれぞれ発光する3種類の有機素子16a〜16cが形成されてなるアクティブマトリクス型のフルカラー表示の表示装置を作製する。このような表示装置においては、3種類の有機EL素子16a〜16cを1単位として1画素が構成される。
【0104】
上記のように、本実施例においては、平坦化膜28上の複数のホール注入電極29間およびホール注入電極29上の有機EL素子16a〜16c間にAlNからなる無機絶縁層33aが形成されている。上記のように、AlNからなる無機絶縁層33aはアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂等の樹脂に比べて高い熱伝導率を有する。そのため、多層有機薄膜層34a〜34cで発生した熱がホール注入電極29および無機絶縁層33aを介して平坦化膜28に容易に放散され、さらに平坦化膜28から外部に良好に放出される。それにより、多層有機薄膜層34a〜34cの温度上昇が抑制され、多層有機薄膜層34a〜34cの結晶化が防止される。その結果、有機EL素子16a〜16cにおいて、長時間の通電による発光強度の急激な低下が生じず、長寿命化が図られる。
【0105】
また、本実施例においては、平坦化膜28を形成することにより、薄膜トランジスタ15上に平坦でかつ大きな面積を有する有機EL素子形成領域を確保することができる。したがって、この領域に大きな面積を有するホール注入電極29を形成することにより、多層有機薄膜層34a〜34cを均一な膜厚かつ大きな面積で形成することが可能となる。このため、有機EL素子16a〜16cにおいて十分な発光面積が得られるとともに、発光むらを低減できる。したがって、このような有機EL素子16a〜16cを備える表示装置においては、輝度の向上が図られる。
【0106】
ここで、この場合においては平坦化膜28を介して薄膜トランジスタ15の上に有機EL素子16a〜16cを形成するので、基板20上において薄膜トランジスタ形成領域を十分に確保することができる。また、このような構造においては、有機EL素子16a〜16cのホール注入電極29をコンタクトホール内で薄膜トランジスタ15のドレイン電極26と直接接触させるので、ドレイン電極26とホール注入電極29とを接続するための配線が不要となる。したがって、本実施例の表示装置においては、薄膜トランジスタ15の集積化を図ることが可能となる。それにより、表示装置において高精細な画像を得ることが可能となる。
【0107】
以上のことから、本実施例においては、高い信頼性を安定して維持することが可能であるとともに、高精細化および高輝度化が同時に達成することが可能なフルカラー表示の表示装置が実現可能となる。
【0108】
上記の第2および第3の実施例においては、有機EL素子16,16a〜16cで発生した光を平坦化膜28および基板20を介して基板20の裏面側から取り出す構造の表示装置について説明したが、平坦化膜28および基板20を介さずに、基板20の反対側すなわち封止側から光を取り出す構造の表示装置も可能である。この場合について以下に説明する。
【0109】
図14(A)〜(C)および図15(D)〜(F)は本発明の第4の実施例における表示装置の製造方法を示す模式的な工程断面図である。第4の実施例において、図14(A)に示す工程より前の工程は、第1の実施例の図10(A)〜(C)に示す工程と同様である。
【0110】
なお、後述するように、本実施例の表示装置では薄膜トランジスタ15のドレイン電極26と有機EL素子16の電子注入電極35とを直接接触させ、薄膜トランジスタ15から電子注入電極35に電子を注入する。このため、本実施例においては、薄膜トランジスタ15としてNチャネル形のトランジスタを形成している。
【0111】
また、本実施例においては、後述するように、平坦化膜28上に形成した有機EL素子16で発生した光を平坦化膜28および基板20を介さずに基板20の反対側から取り出す(図15(F))。このため、本実施例においては、平坦化膜28および基板20を介して光を取り出す第2および第3の実施例に比べて、平坦化膜28および基板20の可視光透過率が低くてもよい。
【0112】
なお、本実施例においても、第2および第3の実施例と同様、有機EL素子16への水分の侵入を防止するために、平坦化膜28の吸水性は低い方が好ましい。また、有機EL素子16を構成する層を均一な膜厚で形成するために、平坦化膜28の材料は粘性が低く均一に塗布できるものが好ましい。
【0113】
本実施例においては、図10(A)〜(C)に示す工程を行った後、図14(A)に示すように、コンタクトホール内で露出したドレイン電極26上およびその周辺の領域に開口部を有する金属マスク(図示せず)を平坦化膜28上に形成する。この金属マスクを用いて、蒸着法およびリフトオフ法により、MgおよびInの合金からなり平坦化膜28のコンタクトホール内のドレイン電極26から平坦化膜28上に延びる電子注入電極35を形成する。
【0114】
上記の金属マスクを除去した後、基板20を洗浄する。さらに、図14(B)に示すように、平坦化膜28および電子注入電極35上に、PMGIを塗布してベークすることによりPMGI膜を形成する。さらに、PMGI膜上に感光性ポジ型レジストを塗布し、所定の温度でプリベークした後、レジストに所定のパターンを露光し、現像を行う。このようにして、電子注入電極35上に所定間隔でPMGI層30および断面テーパ形状の感光性ポジ型レジスト31からなるアンダーカットパターン32が形成される。
【0115】
その後、図14(C)に示すように、スパッタ法により平坦化膜28上の複数の電子注入電極35間および複数の電子注入電極35上に、AlNからなる膜厚0.5μmの無機絶縁膜33を形成する。これにより、電子注入電極35による0.5μmの段差が無機絶縁膜33により埋め込まれて平坦性が確保される。
【0116】
無機絶縁膜33の形成後、基板20をNMP液に浸し、PMGI層30および感光性ポジ型レジスト層31を除去する。このようにして、図15(D)に示すように、各電子注入電極35上に所定間隔で開口部を有するAlNからなる無機絶縁層33aが平坦化膜28上の電子注入電極35間および電子注入電極35上に形成される。
【0117】
次に、図15(E)に示すように、電子注入電極35および無機絶縁層33a上に、蒸着法により電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層を順に形成する。それにより、多層有機薄膜層34Aが形成される。
【0118】
なお、本実施例においては、第3の実施例と同様、多層有機薄膜層34Aを形成する際に、図13に示す方法と同様の方法により緑色発光、青色発光および赤色発光する3種類の発光層を形成する。
【0119】
この場合、電子輸送層として、膜厚300ÅのAlq3 を用い、ホール輸送層として、膜厚500ÅのNPBを用い、ホール注入層として、膜厚200ÅのCuPcを用いる。また、緑色発光する発光層としては、Alq3 にクマリン−6を添加したものを用い、青色発光する発光層としては、Alq3 にペリレンを添加したものを用い、赤色発光する発光層としては、Alq3 にDCJTを添加したものを用いる。なお、各発光層の膜厚は400Å程度としている。
【0120】
次いで、多層有機薄膜層34A上に、スパッタ法によりITOからなる膜厚0.3μmの透明導電膜を形成し、ホール注入電極29を形成する。このようにして、平坦化膜28上に緑色発光、青色発光および赤色発光する3種類の有機EL素子16が複数形成される。
【0121】
最後に、図15(F)に示すように、透光性材料からなりかつ低温中で成膜が可能な絶縁膜36Aを用いて、平坦化膜28上の複数の有機EL素子16を封止する。本実施例では、絶縁膜36Aとしてアルミナ膜を形成している。アルミナ膜は、基板温度を80℃に保った状態でECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマを用いたスパッタ法により形成する。
【0122】
以上のようにして、薄膜トランジスタ15と、緑色発光、青色発光および赤色発光する有機EL素子16とが基板20上に複数形成されたアクティブマトリクス型のフルカラー表示の表示装置を作製する。この表示装置において、有機EL素子16の発光層で発生した光は、ホール注入電極29および絶縁膜36Aを介して、基板20の反対側すなわち封止側から取り出される。この場合、ホール注入電極29および絶縁膜36Aが透光性材料から構成されているので光の損失は少ない。
【0123】
上記のように、本実施例の表示装置においては、平坦化膜28上の複数の電子注入電極35間および電子注入電極35上の有機EL素子16間にAlNからなる無機絶縁層33aが形成されている。上記のように、AlNからなる無機絶縁層33aはアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂等の樹脂に比べて高い熱伝導率を有する。そのため、多層有機薄膜層34Aで発生した熱が電子注入電極35および無機絶縁層33aを介して平坦化膜28に容易に放散され、さらに平坦化膜28から外部に良好に放出される。それにより、多層有機薄膜層34Aの温度上昇が抑制され、多層有機薄膜層34Aの結晶化が防止される。その結果、有機EL素子16において、長時間の通電による発光強度の急激な低下が生じず、長寿命化が図られる。
【0124】
また、本実施例においては、平坦化膜28を形成することにより、薄膜トランジスタ15上に平坦でかつ大きな面積を有する有機EL素子形成領域を確保することができる。したがって、この領域に大きな面積を有する電子注入電極35を形成することにより、多層有機薄膜層34Aを均一な膜厚かつ大きな面積で形成することが可能となる。このため、有機EL素子16において十分な発光面積が得られるとともに、発光むらを低減できる。したがって、このような有機EL素子16を備える表示装置においては、輝度の向上が図られる。
【0125】
ここで、この場合においては平坦化膜28を介して薄膜トランジスタ15の上に有機EL素子16を形成するので、基板20上において薄膜トランジスタ形成領域を十分に確保することができる。また、このような構造においては、有機EL素子16の電子注入電極35をコンタクトホール内で薄膜トランジスタ15のドレイン電極26と直接接触させるので、ドレイン電極26と電子注入電極35とを接続するための配線が不要となる。したがって、本実施例の表示装置においては、薄膜トランジスタ15の集積化を図ることが可能となる。それにより、表示装置において高精細な画像を得ることが可能となる。
【0126】
以上のことから、本実施例においては、高い信頼性を安定して維持することが可能であるとともに、高精細化および高輝度化を同時に達成することが可能なフルカラー表示の表示装置が実現できる。
【0127】
上記の第1〜第4の実施例において、無機絶縁層33aの材料として、AlNの代わりに、SiN、TiN、Al2 3 、SiO2 等の他のセラミックスを用いてもよい。あるいは、無機絶縁層33aの材料として、AlN、SiN、TiN、Al2 3 、SiO2 等の複数のセラミックスから選択された2以上の材料を用いてもよい。
【0128】
また、上記第1〜第4の実施例では、スパッタ法を用いることにより、レジストの変形が生じない室温近くの温度で無機絶縁層3,33aを形成することができる。そのため、レジストを用いたパターニングにより無機絶縁層3,33aを形成することが可能となる。なお、無機絶縁層3,33aのパターニングにレジストを用いない場合には、CVD(化学的気相成長)法等の他の成膜方法を用いて無機絶縁層3,33aを形成してもよい。
【0129】
さらに、上記第1〜第4の実施例では、PMGI層10,30および感光性ポジ型レジスト層11,31からなるアンダーカットパターン12,32を形成する2層レジストプロセスを用いたリフトオフ法によりAlNからなる無機絶縁層3,33aを形成しているが、逆テーパ形状が形成可能なレジストを用いても、無機絶縁層3,33aを形成することができる。
【0130】
また、第2〜第4の実施例においてはアクリル系材料からなる平坦化膜28を形成しているが、平坦化膜28の材料はこれに限定されるものではない。例えば、ポリイミド系材料等からなる平坦化膜28を形成してもよい。
【0131】
なお、平坦化膜28の材料としては、前述のように吸水性の低いものが好ましく、また、粘性が低くて均一に塗布できるものが好ましい。
【0132】
特に、第2および第3の実施例のように平坦化膜28を介して光を取り出す構造の表示装置においては、平坦化膜28が可視光透過率が高い材料から構成されることが好ましい。
【0133】
また、第2〜第4の実施例においてはSiNからなる保護膜27を形成しているが、SiN以外からなる保護膜、例えばSiO2 、Al2 3 等からなる保護膜を形成してもよい。また、保護膜の形成方法は電圧プラズマCVD法に限定されるものではない。スパッタ蒸着法およびリフトオフ法を用いた方法により保護膜を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における有機EL素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例における有機EL素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図3】本発明の第1の実施例における有機EL素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図4】本発明の第1の実施例における有機EL素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図5】本発明の第1の実施例における有機EL素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図6】本発明の第1の実施例における有機EL素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図7】本発明の第1の実施例における有機EL素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図8】図4の工程における基板の平面図である。
【図9】実施例および比較例の有機EL素子の輝度の経時変化の評価結果を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施例における表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図11】本発明の第2の実施例における表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図12】本発明の第2の実施例における表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図13】本発明の第3の実施例における表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図14】本発明の第4の実施例における表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図15】本発明の第4の実施例における表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図16】有機EL素子の製造方法を示す概略図である。
【図17】従来の表示装置の例を示す断面図である。
【符号の説明】
2,29 ホール注入電極
3,33a 無機絶縁層
4 隔壁分離層
7,36 封止剤
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic light-emitting element such as an organic electroluminescence element having a light-emitting layer made of an organic material, a manufacturing method thereof, a display device using such an organic light-emitting element, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the diversification of information equipment, there is an increasing demand for flat display elements that consume less power and have a smaller capacity than commonly used CRTs (cathode ray tubes). As one of such flat display elements, an electroluminescence element (hereinafter referred to as an EL element) has attracted attention. Such EL elements are roughly classified into inorganic EL elements having a light emitting layer made of an inorganic material and organic EL elements having a light emitting layer made of an organic material.
[0003]
An inorganic EL element generally emits light by exciting a light emission center by applying a high electric field to a light emitting portion and accelerating the electric field in the high electric field to collide with the light emission center. In contrast, the organic EL element injects electrons and holes from the electron injection electrode and the hole injection electrode, respectively, into the light emitting part, recombines these electrons and holes at the light emission center, and makes the organic molecule excited. This organic molecule generates fluorescence when it returns from the excited state to the ground state. Such an organic EL element has a structure in which a plurality of light emitting portions are arranged in a matrix on a substrate.
[0004]
An inorganic EL element requires a high electric field, and therefore requires a high voltage of 100 V to 200 V as a driving voltage, whereas an organic EL element has an advantage that it can be driven at a low voltage of about 5 V to 20 V.
[0005]
Further, in an organic EL element, a light emitting portion that emits light in an appropriate color can be obtained by selecting a fluorescent material that is a light emitting material, and is expected to be used as a multi-color or full-color display device. Furthermore, since the organic EL element can emit light at a low voltage, it can be used as a backlight for a display device such as a liquid crystal display device.
[0006]
FIG. 16 is a schematic view showing a method for manufacturing an organic EL element. When manufacturing an organic EL element, first, as shown in FIG. 16A, a transparent electrode 51 is formed on a glass substrate 50. Subsequently, as illustrated in FIG. 16B, a multilayer organic thin film layer 52 including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer is formed on the transparent electrode 51. Further, an electrode layer 53 is formed on the multilayer organic thin film layer 52. In this manner, an organic EL element having a structure in which the multilayer organic thin film layer 52 and the electrode layer 53 are laminated on the transparent electrode 51 is produced.
[0007]
As shown in FIG. 16C, light is extracted from the back surface of the glass substrate 50 by applying a voltage to the organic EL element through the driving circuit 54.
[0008]
In practice, a plurality of transparent electrodes 51 are arranged on the glass substrate 50 at a predetermined interval, and a multilayer organic thin film layer 52 and an electrode layer 53 are sequentially formed on each transparent electrode 51. Thereby, a plurality of organic EL elements are formed on the glass substrate 50. Each element is separated by an element isolation insulating layer made of a resist material. The separation between the elements affects the reliability of the organic EL element. When the separation between the light emitting elements is insufficient, the reliability of the organic EL element is reduced.
[0009]
In order to use such an organic EL element as a display device, it is essential to extend the life of the organic EL element.
[0010]
In the organic EL element, when moisture enters, the moisture is absorbed into the multilayer organic thin film layer 52. Thereby, the deterioration of the light emitting part is caused and the life of the organic EL element is shortened. Therefore, after continuously forming a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and an electrode layer 53 on the transparent electrode 51, a sealing member in which these layers are filled with a desiccant By sealing with, the moisture is prevented from entering the multilayer organic thin film layer 52 from the outside air.
[0011]
On the other hand, when such an organic EL element is specifically used as a full-color flat display device, the element driving method is very important together with the above-described element separation technique.
[0012]
17A and 17B are cross-sectional views showing an example of an active matrix display device using an organic EL element developed for full-color display. As shown in FIGS. 17A and 17B, in an active matrix display device, a plurality of thin film transistors (TFTs) 70 are first formed on a glass substrate 50, and driving circuits for individual pixels are formed on the same substrate. It is made to accumulate in.
[0013]
When manufacturing the thin film transistor 70 for driving the active matrix, the active layer 61 is formed on a predetermined region of the glass substrate 50, and the gate insulating film 62 covering the active layer 61 is formed. Further, a gate electrode 63 is formed on the gate insulating film 62, and an insulating film 64 covering the gate electrode 63 is formed. Subsequently, the insulating film 64 and the gate insulating film 62 on both sides of the gate electrode 63 are removed, and a source electrode 65 and a drain electrode 66 are formed. Further, a protective film 67 is formed so as to cover the insulating film 64, the source electrode 65 and the drain electrode 66.
[0014]
After producing the plurality of thin film transistors 70 as described above, the transparent electrode 51 is formed in a region between the thin film transistors 70 on the glass substrate 50. Further, a contact wiring 68 connecting the transparent electrode 51 and the drain electrode 66 is formed. Subsequently, a multilayer organic thin film layer 52 including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, and an electrode layer 53 are continuously formed on the transparent electrode 51. As described above, the organic EL element 40 is formed corresponding to the plurality of thin film transistors 70, and a thin film transistor driving pixel is manufactured.
[0015]
In an active matrix type display device in which an organic EL element driven by a thin film transistor 70 is fabricated on a glass substrate 50 having a limited surface area as described above, high definition and high brightness are achieved for practical use. It is necessary to plan.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the organic EL element, sealing is performed with a sealing member filled with a desiccant in order to prevent moisture from entering the multilayer organic thin film layer 52 from the outside air. However, when such sealing is performed, heat is generated from the light-emitting layer as the light-emitting layer emits light, and thus the temperature of the light-emitting layer rises due to energization for a long time. As a result, the light emitting layer is deteriorated, and the light emission intensity is rapidly reduced. Therefore, the lifetime of the organic EL element cannot be extended.
[0017]
On the other hand, in order to improve luminance in the above active matrix display device, it is preferable to increase the area of the transparent electrode 51 as much as possible as shown in FIG. In the display device shown in FIG. 17A, a transparent electrode 51 having a large area is formed in the drain side region of the thin film transistor 70. In this case, since the area of the transparent electrode 51 is large, the multilayer organic thin film layer 52 having a uniform area and a large area can be formed. Thereby, since the light emission area of the organic EL element 40 becomes large, the brightness of the display device can be increased.
[0018]
However, in this case, the formation region of the thin film transistor 70 is reduced, and the contact wiring 68 connecting the drain electrode 66 and the transparent electrode 51 is lengthened. For this reason, it is difficult to achieve high integration of the thin film transistor 70. Therefore, it is difficult to achieve high integration of pixels, and a high-definition image cannot be obtained.
[0019]
On the other hand, in order to obtain a high-definition image in an active matrix display device, as shown in FIG. 17B, the area of the transparent electrode 51 is reduced and the thin film transistor 70 is highly integrated. Is preferred. In the display device illustrated in FIG. 17B, the formation region of the thin film transistor 70 is larger than that in the display device illustrated in FIG. Thereby, high integration of the thin film transistor 70 is achieved. Therefore, high integration of pixels is achieved and a high-definition image is realized.
[0020]
However, in this case, since the area of the transparent electrode 51 cannot be secured sufficiently, the area of the multilayer organic thin film layer 52 is also reduced. Thereby, the light emission area of the organic EL element 40 becomes small. Moreover, since the area of the transparent electrode 51 is small, it becomes difficult to form the multilayer organic thin film layer 52 on the transparent electrode 51 with a uniform film thickness. In the organic EL element 40 having variations in the film thickness of the multilayer organic thin film layer 52 as described above, uneven emission occurs. In particular, since the region of the multilayer organic thin film layer 52 in contact with the protective film 67 has a large film thickness, light emission does not occur in this portion. From the above, the luminance is reduced in the display device.
[0021]
An object of the present invention is to provide a long-life organic light-emitting device in which a sudden decrease in emission intensity due to heat generation is prevented, and a method for manufacturing the same.
[0022]
Another object of the present invention is to provide an active matrix display device and a method for manufacturing the same that can simultaneously achieve improvement in luminance and high definition.
[0023]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In the organic light-emitting device according to the first invention, a plurality of first electrode layers are arranged at predetermined intervals on a substrate, and an organic material layer and a second electrode layer are sequentially stacked on the plurality of first electrode layers. The organic light-emitting device has an inorganic insulating layer formed between a plurality of first electrode layers on a substrate.
[0024]
Note that the plurality of first electrode layers may be formed directly on the substrate, or may be formed on the substrate via another element such as a thin film transistor and a planarization film.
[0025]
In the organic light emitting device according to the present invention, the inorganic insulating layer formed between the plurality of first electrode layers on the substrate has better thermal conductivity than the organic material. Therefore, the heat generated in the organic material layer is dissipated to the substrate through the first electrode layer and the inorganic insulating layer, and is further released to the outside from the substrate. Thereby, the temperature rise of the organic material layer is suppressed, and crystallization of the organic material layer is prevented. As a result, the light emission intensity does not drop sharply due to energization for a long time, and the life is extended.
[0026]
The inorganic insulating layer may be made of ceramics. Since ceramics has high insulation and high thermal conductivity, the heat dissipation characteristics can be improved while ensuring sufficient insulation characteristics.
[0027]
The ceramic may be made of a nitride material or an oxide material. Since the nitride material or the oxide material has higher insulation and thermal conductivity, higher insulation characteristics and heat dissipation characteristics can be obtained.
[0028]
The ceramic is preferably made of one or more materials selected from aluminum nitride, silicon nitride, titanium nitride, aluminum oxide and silicon oxide. Since these materials have particularly high insulation and thermal conductivity, higher insulation characteristics and heat dissipation characteristics can be obtained. Thereby, the lifetime can be further extended.
[0029]
A plurality of element regions are provided at predetermined intervals on each first electrode layer, the organic material layer is formed on the plurality of element regions on each first electrode layer, and the inorganic insulating layer is a plurality of first electrodes. You may extend between several element area | regions on each 1st electrode layer from an interlayer.
[0030]
In this case, the element regions on the first electrode layer are separated by the inorganic insulating layer. Heat generated in the organic material layer in each element region on each first electrode layer is dissipated to the substrate through the inorganic insulating layer between the element regions and the first electrode layer, and is further released to the outside from the substrate. Thereby, the heat dissipation of the organic material layer is further improved, and the crystallization of the organic material layer is sufficiently prevented.
[0031]
A method for manufacturing an organic light-emitting element according to a second invention is a method for manufacturing an organic light-emitting element in which a plurality of first electrode layers, an organic material layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on a substrate. A plurality of first electrode layers are formed on the substrate at predetermined intervals, and an inorganic insulating layer is formed between the plurality of first electrode layers on the substrate.
[0032]
In the organic light emitting device manufactured by the manufacturing method according to the present invention, the inorganic insulating layer formed between the plurality of first electrode layers on the substrate has better thermal conductivity than the organic material. Therefore, the heat generated in the organic material layer is dissipated to the substrate through the first electrode layer and the inorganic insulating layer, and is further released to the outside from the substrate. Thereby, the temperature rise of the organic material layer is suppressed, and crystallization of the organic material layer is prevented. As a result, the light emission intensity does not drop sharply due to energization for a long time, and the life is extended.
[0033]
The inorganic insulating layer may be formed by a sputtering method. In this case, since the inorganic insulating layer can be formed at a relatively low temperature, the insulating layer can be patterned using a resist pattern that is deformed at a high temperature.
[0034]
A display device according to a third invention is a display device comprising a plurality of organic light emitting elements and a plurality of transistors for selectively driving the plurality of organic light emitting elements on the substrate, wherein the plurality of transistors are the substrate. A planarization film is formed on the plurality of transistors, and a plurality of organic light emitting elements are formed on the planarization film corresponding to the plurality of transistors.
[0035]
The display device according to the present invention is an active matrix display device in which a plurality of organic light emitting elements and a plurality of transistors are formed on a substrate. In this display device, the organic light emitting elements are respectively formed on the corresponding transistors via a planarizing film.
[0036]
In the display device described above, since the organic light emitting element is formed on the planarizing film, the organic light emitting element forming region can be widened, and the area of the organic light emitting element can be increased. For this reason, it becomes possible to ensure a sufficient light emitting area. Further, in this case, since the layers constituting the organic light emitting element are formed with a uniform film thickness, the occurrence of uneven light emission can be prevented. From the above, it is possible to improve the luminance in the display device.
[0037]
In the above display device, since the organic light emitting element is formed on the planarization film, a sufficient transistor formation region can be secured on the substrate. Therefore, high integration of transistors can be achieved. Thereby, in the above display device, a high-definition image can be obtained.
[0038]
From the above, in the display device according to the present invention, high luminance and high definition can be achieved at the same time.
[0039]
Each organic light emitting element is formed by sequentially laminating a first electrode layer, an organic material layer, and a second electrode layer on a planarizing film, and the planarizing film has an opening on the drain electrode of each transistor. The first electrode layer of each organic light emitting element may be electrically connected to the drain electrode of the corresponding transistor through the opening.
[0040]
In this case, a wiring for connecting the drain electrode of the transistor and the first electrode layer of the organic light emitting element corresponding to the transistor becomes unnecessary. Therefore, it is possible to make a wide area for forming the organic light emitting element on the planarizing film, and it is possible to make a wide area for forming the transistor on the substrate.
[0041]
The first electrode layer may be made of a light transmissive material, the planarizing film may be made of a light transmissive material, and the substrate may be made of a light transmissive material. In such a display device having the first electrode layer, the planarization film, and the substrate, the light generated in the organic material layer of the organic light-emitting element is transmitted to the other of the substrate through the first electrode layer, the planarization film, and the substrate. It can be taken out from the surface side.
[0042]
The second electrode layer may be made of a light transmissive material. In a display device having such a second electrode layer, light generated in the organic material layer of the organic light emitting element can be extracted from the opposite side of the substrate through the second electrode layer.
[0043]
Furthermore, an inorganic insulating layer may be formed between the first electrode layers on the planarization film. In this case, since the inorganic insulating layer has better thermal conductivity than the organic material, the heat generated in the organic material layer is dissipated to the substrate through the first electrode layer and the inorganic insulating layer, and further from the substrate to the outside To be released. Thereby, the temperature rise of the organic material layer is suppressed, and crystallization of the organic material layer is prevented. As a result, in the organic light-emitting element, the light emission intensity does not rapidly decrease due to energization for a long time, and the life is extended. Thereby, a display device with high reliability can be realized.
[0044]
A display device manufacturing method according to a fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing a display device including a plurality of organic light emitting elements and a plurality of transistors for selectively driving the plurality of organic light emitting elements on a substrate. A step of forming a plurality of transistors on the substrate, a step of forming a planarization film on the plurality of transistors, and a step of forming a plurality of organic light emitting elements on the planarization film corresponding to each of the plurality of transistors. Is provided.
[0045]
The method for manufacturing a display device according to the present invention is a method for manufacturing an active matrix display device. In this display device manufacturing method, a planarization film is formed over a transistor, and an organic light emitting element is formed over the planarization film. Thereby, it becomes possible to take a wide area for forming the organic light emitting element on the planarizing film. For this reason, it becomes possible to ensure a sufficient light emitting area. In this case, the layers constituting the organic light emitting element can be formed with a uniform film thickness. For this reason, generation | occurrence | production of light emission nonuniformity can be prevented. From the above, according to the method for manufacturing a display device described above, it is possible to manufacture a display device with high brightness.
[0046]
In the display device manufacturing method described above, since the organic light emitting element is formed on the planarization film, a sufficient transistor formation region can be secured on the substrate. Therefore, high integration of transistors can be achieved. Thus, according to the method for manufacturing a display device described above, a display device with high definition can be manufactured.
[0047]
From the above, according to the method for manufacturing a display device according to the present invention, it is possible to manufacture a display device in which high luminance and high definition are simultaneously achieved.
[0048]
The step of forming the organic light emitting element includes a step of forming an opening on the planarizing film on the drain electrode of each transistor and a step of forming a first electrode layer extending from the drain electrode in the opening to the planarizing film. And a step of sequentially forming an organic material layer and a second electrode layer on the first electrode layer.
[0049]
In this case, it becomes possible to electrically connect the drain electrode of the transistor and the first electrode layer of the organic light emitting element through the opening of the planarization film. Therefore, wiring for connecting the drain electrode of the transistor and the first electrode layer of the organic light emitting element is not necessary. As a result, it is possible to widen the organic light emitting element formation region on the planarization film, and to widen the transistor formation region on the substrate.
[0050]
The step of forming the organic light emitting element may further include a step of forming an inorganic insulating layer between the first electrode layers. In this case, since the inorganic insulating layer has better thermal conductivity than the organic material layer, the heat generated in the organic material layer is dissipated on the substrate through the first electrode layer and the inorganic insulating layer, and further the substrate Can be discharged to the outside. Thereby, the temperature rise of the organic material layer is suppressed, and crystallization of the organic material layer is prevented. As a result, in the organic light-emitting device, the light emission intensity does not rapidly decrease due to a long-time energization, and the lifetime is extended. For this reason, a highly reliable display device can be realized.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 7 are process cross-sectional views showing a method of manufacturing an organic electroluminescence element (hereinafter abbreviated as an organic EL element) in the first embodiment of the present invention, and (a) is parallel to the hole injection electrode. A cross section along the direction is shown, and (b) shows a cross section along the direction perpendicular to the hole injection electrode. FIG. 8 is a plan view of the substrate in the process of FIG.
[0052]
In FIGS. 1A and 1B, a glass substrate is used as the substrate 1. A transparent conductive film made of ITO (indium tin oxide) and having a thickness of 0.1 μm is formed on the substrate 1 by sputtering. Then, after applying a resist on the transparent conductive film and performing pre-baking (pre-exposure baking), the resist is exposed to a predetermined pattern and developed. After development, post-baking (post-development baking) is performed, and etching is performed by immersing the substrate 1 in a ferric chloride solution. After the etching is completed, the resist is peeled off. In this way, a plurality of hole injection electrodes 2 made of a transparent conductive film having a thickness of 0.1 μm are formed on the substrate 1 at predetermined intervals.
[0053]
After cleaning the substrate 1, a PMGI film is formed by applying PMGI (Poly di-Methyl Glutar Imide) and baking on the substrate 1 and the plurality of hole injection electrodes 2. Further, a photosensitive positive resist is applied on the PMGI film, prebaked at a predetermined temperature, a predetermined pattern is exposed on the resist, and development is performed. In this way, as shown in FIGS. 2A and 2B, the undercut pattern 12 composed of the PMGI layer 10 and the photosensitive positive resist layer 11 having a tapered cross section is formed on the hole injection electrode 2 at a predetermined interval. It is formed.
[0054]
Thereafter, an inorganic insulating film having a thickness of 0.2 μm made of AlN (aluminum nitride) is formed between the plurality of hole injection electrodes 2 on the substrate 1 and on the plurality of hole injection electrodes 2 by sputtering. As a result, a step of 0.1 μm depending on the film thickness of the hole injection electrode 2 is buried with the inorganic insulating film to ensure flatness.
[0055]
After the formation of the inorganic insulating film, the substrate 1 is immersed in an NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidone) solution, and the PMGI layer 10 and the photosensitive positive resist layer 11 are removed. In this way, as shown in FIGS. 3A and 3B, the inorganic insulating layer 3 made of AlN having openings at predetermined intervals on each hole injection electrode 2 is formed between the hole injection electrodes 2 on the substrate 1. And formed on the hole injection electrode 2.
[0056]
Next, after applying a resist to the surfaces of the inorganic insulating layer 3 and the hole injection electrode 2 and performing pre-baking, the resist is exposed to a predetermined pattern and developed. As a result, as shown in FIGS. 4A and 4B, the partition wall separation layer 4 made of resist is formed on the inorganic insulating layer 3 as ribs.
[0057]
FIG. 8 is a plan view of the substrate 1 in the steps of FIGS. 4 (a) and 4 (b). 4A shows a cross section taken along line AA in FIG. 8, and FIG. 4B shows a cross section taken along line BB in FIG.
[0058]
In this case, in order to cause step breakage in the multilayer organic thin film layer, the electron injection electrode and the protective film formed in the subsequent process, a reverse taper type resist is used, and the thickness of the resist is further reduced to the multilayer organic thin film layer, the electron The thickness is made larger than the total thickness of the injection electrode and the protective film. Thereby, a high step is formed. In this embodiment, the total film thickness of the multilayer organic thin film layer, the electron injection electrode, and the protective film is about 0.6 μm, and the film thickness of the partition wall separation layer 4 is 4 μm.
[0059]
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport are formed on the hole injection electrode 2, the inorganic insulating layer 3 and the partition wall separation layer 4 by vapor deposition. A multilayer organic thin film layer 5 made of layers is formed.
[0060]
In this example, CuPc (copper (II) phthalocyanine) with a thickness of 200 mm is used as the hole injection layer, and NPB (N, N′-Di (naphthalene-1-) with a thickness of 1200 mm is used as the hole transport layer. yl) -N, N'-Di (phenyl-benzidine)). In addition, as the light emitting layer, Alq having a thickness of 300 mm Three (Tris (8-quinolinolato) aluminum) to which 2% of coumarin-6 was added was used as the electron transport layer, and an Alq film having a thickness of 200 mm was used. Three Is used.
[0061]
Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, an electron injection electrode 6 having a thickness of 2000 mm made of an alloy of Mg and In is formed on the multilayer organic thin film layer 5 by vapor deposition. In this manner, a plurality of organic EL elements that emit green light are formed on the substrate 1.
[0062]
Finally, as shown in FIGS. 7A and 7B, a protective film (not shown) is formed on the plurality of organic EL elements by vapor deposition, and then on the substrate 1 using the sealant 7. A plurality of organic EL elements are sealed. In this case, the multilayer organic thin film layer 5 easily absorbs moisture, and when moisture is absorbed, the light emission intensity is likely to deteriorate. Therefore, sealing is performed in a dry nitrogen atmosphere.
[0063]
As described above, in the organic EL element of this example, the inorganic insulating layer 3 made of AlN is formed between the plurality of hole injection electrodes 2 between the substrates 1 and between the light emitting elements on the hole injection electrodes 2.
[0064]
AlN has a higher thermal conductivity than resins such as acrylic resins and polyimide resins. For example, the thermal conductivity of acrylic resin is 0.17 to 0.25 W / m · K (Rika Chronological Table (1997 edition), National Astronomical Observatory, 485 pages). In contrast, the thermal conductivity of AlN is 320 W / m · K (Gihodo Publishing Co., Ltd., Ceramic Engineering Handbook (1989), p. 2022). Therefore, in the case where the inorganic insulating layer 3 made of AlN is formed between the hole injection electrodes 2 and on the hole injection electrodes 2, a multilayer is formed as compared with the case where the hole injection electrodes 2 are coated with an acrylic resin or a polyimide resin. The heat generated in the organic thin film layer 5 is easily dissipated to the substrate 1 through the hole injection electrode 2 and the inorganic insulating layer 3, and is further favorably released from the substrate 1 to the outside. Thereby, the temperature rise of the multilayer organic thin film layer 5 is suppressed, and the crystallization of the multilayer organic thin film layer 5 is prevented. As a result, the light emission intensity does not drop sharply due to energization for a long time, and the life is extended.
[0065]
In addition, as a material of the inorganic insulating layer 3, instead of AlN, SiN (silicon nitride), TiN (titanium nitride), Al 2 O Three (Aluminum oxide), SiO 2 Other ceramics such as (silicon oxide) may be used. Alternatively, as the material of the inorganic insulating layer 3, AlN, SiN, TiN, Al 2 O Three , SiO 2 Two or more materials selected from a plurality of ceramics may be used.
[0066]
For example, the thermal conductivity of SiN is 9.6 W / m · K (Gihodo Publishing Co., Ltd., Ceramic Engineering Handbook (1989), page 2016). Al 2 O Three Has a thermal conductivity of 25 to 31 W / m · K (Gihodo Publishing Co., Ltd., Ceramic Engineering Handbook (1989), 2006). Furthermore, SiO 2 Has a thermal conductivity of 1.4 W / m · K (Rika Chronology (1997 edition), National Astronomical Observatory, 485 pages).
[0067]
Here, in order to compare the reliability of the organic EL element of the said Example and the organic EL element of a comparative example, the time-dependent change of the brightness | luminance was evaluated at room temperature. In the organic EL element of the comparative example, an insulating layer formed by curing a resist by heat treatment in a nitrogen atmosphere was used instead of the inorganic insulating layer 3 in the organic EL element of the example. The curing temperature is 200 ° C. and the curing time is 20 minutes. Other configurations of the organic EL element of the comparative example are the same as those of the organic EL element of the example.
[0068]
FIG. 9 is a diagram showing evaluation results of changes with time in the luminance of the organic EL elements of Examples and Comparative Examples.
[0069]
As shown in FIG. 9, in the organic EL element of the example, a decrease in luminance is suppressed as compared with the organic EL element of the comparative example, and after 1000 hours or more, the difference in luminance decrease is noticeable. ing. Thus, it can be seen that in the organic EL element of the example, high reliability is ensured and the lifetime is extended.
[0070]
FIGS. 10A to 10D, FIGS. 11E and 11F, and FIGS. 12G to 12I are process sectional views showing a method for manufacturing a display device according to the second embodiment of the present invention. is there.
[0071]
As shown in FIG. 10A, a glass substrate is used as the substrate 20. An active layer 21 is formed on the substrate 20, and a gate insulating film 22 covering the active layer 21 is formed. Further, a gate electrode 23 is formed on the gate insulating film 22, and an insulating film 24 that covers the gate electrode 23 is formed.
[0072]
Next, the insulating film 24 and the gate insulating film 22 on both sides of the gate electrode 23 are removed, and contact holes are formed. An aluminum film having a thickness of 0.6 μm is formed by sputtering so as to fill the contact hole. After a resist is applied to the aluminum film and prebaked, a predetermined pattern is exposed to the resist and developed. After post-baking the resist, the aluminum film is etched using the resist as a mask. After the etching is completed, the resist is peeled off. Thereby, the source electrode 25 and the drain electrode 26 are formed. In this way, a thin film transistor 15 for selectively driving an organic EL element described later is formed.
[0073]
Here, since the organic EL element is a power-driven element, in this embodiment, the thin film transistor 15 having the active layer 21 made of low-temperature polycrystalline silicon having a high electron mobility is formed. In the thin film transistor 15, the source electrode 25 and the gate electrode 23 are arranged in a line so that random access is possible, and wirings are extended from the electrodes 25 and 23. In this case, the source electrode 25 and the gate electrode 23 are arranged orthogonal to each other. On the other hand, since the drain electrode 26 is in direct contact with the hole injection electrode 29 as will be described later, only the pad is arranged.
[0074]
In the display device of this embodiment, holes are injected from the thin film transistor 15 into the hole injection electrode of the organic EL element as will be described later. For this reason, in this embodiment, a P-channel type thin film transistor is formed as the thin film transistor 15.
[0075]
Next, as shown in FIG. 10B, a protective film 27 made of SiN having a thickness of 0.8 μm is formed by low pressure plasma CVD (chemical vapor deposition) so as to cover the insulating film 24, the source electrode 25, and the drain electrode 26. ) Method. Further, in order to connect the drain electrode 26 and the hole injection electrode formed in a later step, a resist is patterned on the protective film 27 and the protective film 27 is dry-etched using this resist, A contact hole is formed in the protective film 27.
[0076]
Thereafter, as shown in FIG. 10C, an acrylic photosensitive planarizing film 28 is applied to a film thickness of about 1 μm by spin coating on the thin film transistor 15 on the substrate 20, and then on the hot plate. Pre-bake at 80 ° C. for 10 minutes. In this embodiment, UHP-010 manufactured by Nissan Chemical is used as the photosensitive planarizing film 28. Further, in order to form a contact hole in the planarizing film 28 on the drain electrode 26 of the thin film transistor, energy 120 mJ / cm dispersed from a high pressure mercury lamp is used. 2 The i-line is irradiated onto the planarizing film 28 for exposure. After the exposure, development is performed by immersing the substrate 20 in an aqueous sodium carbonate solution for 90 seconds. After development, the substrate 20 is washed with pure water. In this way, a contact hole is formed in the planarization film 28 on the drain electrode 26. After the contact holes are formed, the substrate 20 is baked on a hot plate at 190 ° C. for 15 minutes.
[0077]
As will be described later, in this embodiment, light generated by the organic EL element 16 formed on the planarizing film 28 is extracted from the back surface side of the substrate 20 through the planarizing film 28 (FIG. 12I). ). Therefore, it is preferable that the visible light transmittance of the planarizing film 28 is high. When light is extracted through the planarization film 28 and the substrate 20 as described above, the planarization film 28 and the substrate 20 are made of a translucent material.
[0078]
Further, when moisture enters the organic EL element 16 formed on the planarizing film 28, the life of the organic EL element 16 is reduced. Therefore, in order to prevent moisture from entering the organic EL element 16, it is preferable that the planarization film 28 has a low water absorption.
[0079]
Further, unevenness of light emission occurs when the film thickness of the layer constituting the organic EL element 16 is non-uniform. Therefore, in order to form the layer constituting the organic EL element 16 with a uniform film thickness, the planarization film 28 is formed. Higher flatness is preferable. Therefore, the material of the planarizing film 28 is preferably a material having a low viscosity and capable of being applied uniformly.
[0080]
Next, a transparent conductive film made of ITO and having a thickness of 0.1 μm is formed on the planarizing film 28 by sputtering. After applying a resist on the transparent conductive film and performing pre-baking, the resist is exposed to a predetermined pattern and developed. After development, post-baking is performed, and the substrate 20 is immersed in a ferric chloride solution for etching. After completion of the etching, the substrate 20 is washed and dried, and the substrate 20 is immersed in an NMP solution heated to about 100 ° C. to remove the resist. Thereafter, it is washed with IPA heated to about 70 ° C. and dried. In this manner, as shown in FIG. 10D, a hole injection electrode 29 made of a transparent conductive film extending from the drain electrode 26 in the contact hole of the planarization film 28 to the planarization film 28 is formed.
[0081]
After cleaning the substrate 20, a PMGI film is formed by applying and baking PMGI on the planarizing film 28 and the hole injection electrode 29. Further, a photosensitive positive resist is applied on the PMGI film, prebaked at a predetermined temperature, a predetermined pattern is exposed to the resist, and development is performed. In this way, as shown in FIG. 11E, an undercut pattern 32 composed of the PMGI layer 30 and the photosensitive positive resist layer 31 having a tapered cross section is formed on the hole injection electrode 29 at a predetermined interval.
[0082]
Thereafter, as shown in FIG. 11F, an inorganic insulating film made of AlN having a thickness of 0.2 μm is formed between the plurality of hole injection electrodes 29 on the planarizing film 28 and on the plurality of hole injection electrodes 29 by sputtering. 33 is formed. As a result, a step of 0.1 μm due to the hole injection electrode 29 is filled with the inorganic insulating film 33 to ensure flatness.
[0083]
After the formation of the inorganic insulating film 33, the substrate 20 is immersed in an NMP solution, and the PMGI layer 30 and the photosensitive positive resist layer 31 are removed. In this way, as shown in FIG. 12G, the inorganic insulating layer 33a made of AlN having openings at predetermined intervals on the hole injection electrodes 29 is formed between the hole injection electrodes 29 on the planarizing film 28 and the holes. It is formed on the injection electrode 29.
[0084]
Next, as shown in FIG. 12 (H), a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, and an electron transport layer are sequentially formed on the hole injection electrode 29 and the inorganic insulating layer 33a by a vapor deposition method. Layer 34 is formed.
[0085]
In this example, CuPc with a thickness of 200 mm is used as the hole injection layer, and NPB with a thickness of 1200 mm is used as the hole transport layer. In addition, as the light emitting layer, Alq having a thickness of 300 mm Three And 2% of coumarin-6 added thereto, and as an electron transport layer, Alq having a thickness of 200 mm Three Is used. The light emitting layer having the above composition emits green light.
[0086]
Next, an electron injection electrode 35 having a thickness of 2000 mm made of Mg and In alloy is formed on the multilayer organic thin film layer 34 by vapor deposition. In this way, a plurality of organic EL elements 16 that emit green light are formed on the planarizing film 28.
[0087]
Finally, as shown in FIG. 12I, after a protective film (not shown) is formed on the plurality of organic EL elements 16 by vapor deposition, a plurality of layers on the planarizing film 28 are formed using a sealant 36. The organic EL element 16 is sealed. In this case, the multilayer organic thin film layer 34 easily absorbs moisture, and when moisture is absorbed, the light emission intensity is likely to deteriorate. Therefore, sealing is performed in a dry nitrogen atmosphere.
[0088]
As described above, an active matrix display device in which a plurality of thin film transistors 15 and organic EL elements 16 are formed on the substrate 20 is manufactured. In this display device, light generated in the light emitting layer of the organic EL element 16 is extracted from the back side of the substrate 20 through the hole injection electrode 29, the planarization film 28 and the substrate 20. In this case, since the hole injection electrode 29, the planarization film 28, and the substrate 20 are made of a translucent material, the loss of light is small.
[0089]
As described above, in the display device of this embodiment, the inorganic insulating layer 33a made of AlN is formed between the plurality of hole injection electrodes 29 on the planarization film 28 and between the organic EL elements 16 on the hole injection electrodes 29. ing. As described above, the inorganic insulating layer 33a made of AlN has a higher thermal conductivity than resins such as acrylic resins and polyimide resins. Therefore, the heat generated in the multilayer organic thin film layer 34 is easily dissipated to the planarizing film 28 via the hole injection electrode 29 and the inorganic insulating layer 33a, and is further favorably released from the planarizing film 28 to the outside. Thereby, the temperature rise of the multilayer organic thin film layer 34 is suppressed, and the crystallization of the multilayer organic thin film layer 34 is prevented. As a result, in the organic EL element 16, the light emission intensity is not sharply lowered by energization for a long time, and the life is extended.
[0090]
Further, in this embodiment, by forming the planarizing film 28, it is possible to secure an organic EL element forming region having a flat and large area on the thin film transistor 15. Therefore, by forming the hole injection electrode 29 having a large area in this region, the multilayer organic thin film layer 34 can be formed with a uniform film thickness and a large area. Therefore, a sufficient light emitting area can be obtained in the organic EL element 16, and uneven light emission can be reduced. Therefore, in the display device including such an organic EL element 16, the luminance is improved.
[0091]
Here, in this case, since the organic EL element 16 is formed on the thin film transistor 15 through the planarizing film 28, a sufficient thin film transistor formation region can be secured on the substrate 20. Further, in such a structure, the hole injection electrode 29 of the organic EL element 16 is brought into direct contact with the drain electrode 26 of the thin film transistor 15 in the contact hole, so that the wiring for connecting the drain electrode 26 and the hole injection electrode 29 is connected. Is no longer necessary. Therefore, in the display device of this embodiment, the thin film transistors 15 can be integrated. As a result, a high-definition image can be obtained on the display device.
[0092]
From the above, in the display device of this embodiment, high reliability can be stably maintained, and high definition and high luminance can be achieved at the same time.
[0093]
In the above embodiment, a display device in which a plurality of organic EL elements 16 that emit green light is formed on the substrate 20 has been described. However, organic EL elements that emit green light, blue light, and red light are formed on the substrate. By forming a plurality, a display device for full color display can be manufactured. When manufacturing such a full-color display device, light-emitting layers having different compositions are formed using a metal mask when the multilayer organic thin film layer of each organic EL element is formed (light-emitting layer is separately applied). This case will be described below.
[0094]
FIG. 13 is a schematic process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a display device according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the steps prior to the step shown in FIG. 13 are the same as those shown in FIGS. 10A to 10D, FIGS. 11E, 11F, and 12G in the second embodiment. ).
[0095]
In the present embodiment, after the steps shown in FIGS. 10A to 10D, FIGS. 11E, 11F, and 12G are performed, as shown in FIG. A metal mask 80 a having an opening on the hole injection electrode 29 is formed on the inorganic insulating layer 33 a and the remaining hole injection electrode 29. Using this metal mask 80a, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are sequentially laminated on the hole injection electrode 29 exposed in the opening to form a multilayer organic thin film layer 34a.
[0096]
Here, CuPc with a film thickness of 200 mm is used as the hole injection layer, and NPB with a film thickness of 500 mm is used as the hole transport layer. Further, as the light emitting layer, Alq having a thickness of 400 mm. Three Alq with a film thickness of 300 mm as the electron transport layer Three Is used. Note that the light emitting layer having such a composition emits green light. After forming the multilayer organic thin film layer 34a in this way, the metal mask 80a is removed.
[0097]
Next, as shown in FIG. 13B, a metal mask 80 b having an opening on the predetermined hole injection electrode 29 is formed on the inorganic insulating layer 33 a and the remaining hole injection electrode 29. In this case, the predetermined hole injection electrode 29 is a hole injection electrode 29 adjacent to the hole injection electrode 29 on which the multilayer organic thin film layer 34a is formed. Using this metal mask 80b, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are sequentially laminated on the hole injection electrode 29 exposed in the opening to form a multilayer organic thin film layer 34b.
[0098]
The multilayer organic thin film layer 34b is made of Alq having a thickness of 400 mm. Three The multilayer organic thin film layer 34a has the same configuration as that described above except that perylene is added as a light emitting layer. In this case, the light emitting layer emits blue light. After forming the multilayer organic thin film layer 34b, the metal mask 80b is removed.
[0099]
Further, as shown in FIG. 13C, a metal mask 80 c having an opening on the predetermined hole injection electrode 29 is formed on the inorganic insulating layer 33 a and the remaining hole injection electrode 29. In this case, the predetermined hole injection electrode 29 is a hole injection electrode 29 adjacent to the hole injection electrode 29 on which the multilayer organic thin film 34b is formed. Using this metal mask 80c, a multilayer organic thin film layer 34c is formed by laminating a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer in this order on the hole injection electrode 29 exposed in the opening.
[0100]
The multilayer organic thin film layer 34c is made of Alq having a thickness of 400 mm. Three The multilayer organic thin film layer 34a has the same structure as that described above except that a material obtained by adding DCM2 to the light emitting layer is used. DCM2 is 4-Dicyanomethylene-2-methyl-6- [2- (2,3,6,7-tetrahydro-1H, 5H-benzo [ij] quinolizin-8-yl) vinyl] -4H-pyran. is there. In this case, the light emitting layer emits red light. After forming the multilayer organic thin film layer 34c, the metal mask 84c is removed.
[0101]
Next, as shown in FIG. 13D, an electron injection electrode 35 having a thickness of 2000 mm made of an alloy of Mg and In is formed on the multilayer organic thin film layers 34a to 34c. In this way, a plurality of organic EL elements 16 a to 16 c that respectively emit green, blue, and red light are formed on the planarizing film 28.
[0102]
Finally, the plurality of organic EL elements 16a to 16c on the planarization film 28 are sealed using the sealing agent 36 by a method similar to the method shown in FIG.
[0103]
As described above, an active matrix type full-color display device in which the thin film transistor 15 is formed on the substrate 20 and the three types of organic elements 16a to 16c that respectively emit green, blue, and red light are formed. Make it. In such a display device, one pixel is configured with three types of organic EL elements 16a to 16c as one unit.
[0104]
As described above, in this embodiment, the inorganic insulating layer 33 a made of AlN is formed between the plurality of hole injection electrodes 29 on the planarizing film 28 and between the organic EL elements 16 a to 16 c on the hole injection electrode 29. Yes. As described above, the inorganic insulating layer 33a made of AlN has a higher thermal conductivity than resins such as acrylic resins and polyimide resins. Therefore, the heat generated in the multilayer organic thin film layers 34a to 34c is easily dissipated to the planarizing film 28 through the hole injection electrode 29 and the inorganic insulating layer 33a, and is further favorably released from the planarizing film 28 to the outside. Thereby, the temperature rise of multilayer organic thin film layers 34a-34c is suppressed, and crystallization of multilayer organic thin film layers 34a-34c is prevented. As a result, in the organic EL elements 16a to 16c, the light emission intensity does not rapidly decrease due to energization for a long time, and the life is extended.
[0105]
Further, in this embodiment, by forming the planarizing film 28, it is possible to secure an organic EL element forming region having a flat and large area on the thin film transistor 15. Therefore, by forming the hole injection electrode 29 having a large area in this region, the multilayer organic thin film layers 34a to 34c can be formed with a uniform film thickness and a large area. Therefore, a sufficient light emitting area can be obtained in the organic EL elements 16a to 16c, and uneven light emission can be reduced. Therefore, in a display device including such organic EL elements 16a to 16c, the luminance can be improved.
[0106]
Here, in this case, since the organic EL elements 16 a to 16 c are formed on the thin film transistor 15 via the planarizing film 28, a sufficient thin film transistor formation region can be secured on the substrate 20. Further, in such a structure, the hole injection electrode 29 of the organic EL elements 16a to 16c is brought into direct contact with the drain electrode 26 of the thin film transistor 15 in the contact hole, so that the drain electrode 26 and the hole injection electrode 29 are connected. Wiring is not required. Therefore, in the display device of this embodiment, the thin film transistors 15 can be integrated. As a result, a high-definition image can be obtained on the display device.
[0107]
As described above, in this embodiment, it is possible to realize a full-color display device capable of stably maintaining high reliability and simultaneously achieving high definition and high luminance. It becomes.
[0108]
In the second and third embodiments, the display device having a structure in which the light generated in the organic EL elements 16, 16a to 16c is extracted from the back surface side of the substrate 20 through the planarization film 28 and the substrate 20 has been described. However, a display device having a structure in which light is extracted from the opposite side of the substrate 20, that is, the sealing side, without using the planarizing film 28 and the substrate 20 is also possible. This case will be described below.
[0109]
FIGS. 14A to 14C and FIGS. 15D to 15F are schematic process cross-sectional views showing a method for manufacturing a display device according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the steps before the step shown in FIG. 14A are the same as the steps shown in FIGS. 10A to 10C of the first embodiment.
[0110]
As will be described later, in the display device of this embodiment, the drain electrode 26 of the thin film transistor 15 and the electron injection electrode 35 of the organic EL element 16 are brought into direct contact, and electrons are injected from the thin film transistor 15 into the electron injection electrode 35. For this reason, in this embodiment, an N-channel transistor is formed as the thin film transistor 15.
[0111]
In this embodiment, as will be described later, light generated by the organic EL element 16 formed on the planarizing film 28 is extracted from the opposite side of the substrate 20 without passing through the planarizing film 28 and the substrate 20 (FIG. 15 (F)). Therefore, in this embodiment, even if the visible light transmittance of the planarization film 28 and the substrate 20 is lower than that of the second and third embodiments in which light is extracted through the planarization film 28 and the substrate 20. Good.
[0112]
Also in this embodiment, as in the second and third embodiments, it is preferable that the planarization film 28 has a low water absorption in order to prevent moisture from entering the organic EL element 16. Moreover, in order to form the layer which comprises the organic EL element 16 with a uniform film thickness, the material of the planarization film | membrane 28 has a low viscosity and can apply | coat uniformly.
[0113]
In this embodiment, after the steps shown in FIGS. 10A to 10C are performed, as shown in FIG. 14A, an opening is formed on the drain electrode 26 exposed in the contact hole and in the peripheral region. A metal mask (not shown) having a portion is formed on the planarizing film 28. Using this metal mask, an electron injection electrode 35 made of an alloy of Mg and In and extending from the drain electrode 26 in the contact hole of the planarization film 28 onto the planarization film 28 is formed by an evaporation method and a lift-off method.
[0114]
After removing the metal mask, the substrate 20 is cleaned. Further, as shown in FIG. 14B, a PMGI film is formed on the planarizing film 28 and the electron injection electrode 35 by applying PMGI and baking. Further, a photosensitive positive resist is applied on the PMGI film, prebaked at a predetermined temperature, a predetermined pattern is exposed to the resist, and development is performed. In this manner, the undercut pattern 32 composed of the PMGI layer 30 and the photosensitive positive resist 31 having a tapered cross section is formed on the electron injection electrode 35 at predetermined intervals.
[0115]
Thereafter, as shown in FIG. 14C, an inorganic insulating film made of AlN and having a thickness of 0.5 μm is formed between the plurality of electron injection electrodes 35 on the planarizing film 28 and on the plurality of electron injection electrodes 35 by sputtering. 33 is formed. As a result, a step of 0.5 μm due to the electron injection electrode 35 is filled with the inorganic insulating film 33 to ensure flatness.
[0116]
After the formation of the inorganic insulating film 33, the substrate 20 is immersed in an NMP solution, and the PMGI layer 30 and the photosensitive positive resist layer 31 are removed. In this manner, as shown in FIG. 15D, the inorganic insulating layer 33a made of AlN having openings at predetermined intervals on each electron injection electrode 35 is formed between the electron injection electrodes 35 on the planarizing film 28 and the electrons. It is formed on the injection electrode 35.
[0117]
Next, as shown in FIG. 15E, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, and a hole injection layer are sequentially formed on the electron injection electrode 35 and the inorganic insulating layer 33a by vapor deposition. Thereby, the multilayer organic thin film layer 34A is formed.
[0118]
In this example, as in the third example, when the multilayer organic thin film layer 34A is formed, three types of light emission that emit green light, blue light, and red light by the same method as shown in FIG. Form a layer.
[0119]
In this case, as the electron transport layer, Alq having a thickness of 300 mm. Three , NPB having a thickness of 500 mm is used as the hole transport layer, and CuPc having a thickness of 200 mm is used as the hole injection layer. In addition, as the light emitting layer emitting green light, Alq Three As a light-emitting layer that emits blue light using a material obtained by adding coumarin-6 to Three As a light emitting layer that emits red light using a material in which perylene is added, Alq Three To which DCJT is added. In addition, the film thickness of each light emitting layer is about 400 mm.
[0120]
Next, a 0.3 μm-thick transparent conductive film made of ITO is formed on the multilayer organic thin film layer 34 </ b> A by sputtering to form a hole injection electrode 29. In this way, a plurality of three types of organic EL elements 16 that emit green light, blue light, and red light are formed on the planarizing film 28.
[0121]
Finally, as shown in FIG. 15F, the plurality of organic EL elements 16 on the planarizing film 28 are sealed using an insulating film 36A made of a light-transmitting material and capable of being formed at a low temperature. To do. In this embodiment, an alumina film is formed as the insulating film 36A. The alumina film is formed by sputtering using ECR (electron cyclotron resonance) plasma with the substrate temperature maintained at 80 ° C.
[0122]
As described above, an active matrix full-color display device in which a plurality of thin film transistors 15 and organic EL elements 16 that emit green light, blue light, and red light are formed on the substrate 20 is manufactured. In this display device, light generated in the light emitting layer of the organic EL element 16 is extracted from the opposite side of the substrate 20, that is, the sealing side, through the hole injection electrode 29 and the insulating film 36A. In this case, since the hole injection electrode 29 and the insulating film 36A are made of a translucent material, there is little light loss.
[0123]
As described above, in the display device of this example, the inorganic insulating layer 33a made of AlN is formed between the plurality of electron injection electrodes 35 on the planarization film 28 and between the organic EL elements 16 on the electron injection electrodes 35. ing. As described above, the inorganic insulating layer 33a made of AlN has a higher thermal conductivity than resins such as acrylic resins and polyimide resins. Therefore, the heat generated in the multilayer organic thin film layer 34A is easily dissipated to the planarizing film 28 via the electron injection electrode 35 and the inorganic insulating layer 33a, and is further favorably released from the planarizing film 28 to the outside. Thereby, the temperature rise of the multilayer organic thin film layer 34A is suppressed, and the crystallization of the multilayer organic thin film layer 34A is prevented. As a result, in the organic EL element 16, the light emission intensity is not sharply lowered by energization for a long time, and the life is extended.
[0124]
Further, in this embodiment, by forming the planarizing film 28, it is possible to secure an organic EL element forming region having a flat and large area on the thin film transistor 15. Therefore, by forming the electron injection electrode 35 having a large area in this region, the multilayer organic thin film layer 34A can be formed with a uniform film thickness and a large area. Therefore, a sufficient light emitting area can be obtained in the organic EL element 16, and uneven light emission can be reduced. Therefore, in the display device including such an organic EL element 16, the luminance is improved.
[0125]
Here, in this case, since the organic EL element 16 is formed on the thin film transistor 15 through the planarizing film 28, a sufficient thin film transistor formation region can be secured on the substrate 20. Further, in such a structure, since the electron injection electrode 35 of the organic EL element 16 is brought into direct contact with the drain electrode 26 of the thin film transistor 15 in the contact hole, wiring for connecting the drain electrode 26 and the electron injection electrode 35 is provided. Is no longer necessary. Therefore, in the display device of this embodiment, the thin film transistors 15 can be integrated. As a result, a high-definition image can be obtained on the display device.
[0126]
As described above, in this embodiment, it is possible to realize a full-color display device capable of stably maintaining high reliability and simultaneously achieving high definition and high luminance. .
[0127]
In the first to fourth embodiments, the material of the inorganic insulating layer 33a is SiN, TiN, Al instead of AlN. 2 O Three , SiO 2 Other ceramics may be used. Alternatively, as the material of the inorganic insulating layer 33a, AlN, SiN, TiN, Al 2 O Three , SiO 2 Two or more materials selected from a plurality of ceramics may be used.
[0128]
In the first to fourth embodiments, by using the sputtering method, the inorganic insulating layers 3 and 33a can be formed at a temperature near room temperature at which resist deformation does not occur. Therefore, the inorganic insulating layers 3 and 33a can be formed by patterning using a resist. In the case where a resist is not used for patterning the inorganic insulating layers 3 and 33a, the inorganic insulating layers 3 and 33a may be formed by using another film forming method such as a CVD (chemical vapor deposition) method. .
[0129]
Further, in the first to fourth embodiments, AlN is formed by a lift-off method using a two-layer resist process for forming undercut patterns 12 and 32 composed of PMGI layers 10 and 30 and photosensitive positive resist layers 11 and 31. The inorganic insulating layers 3 and 33a are formed, but the inorganic insulating layers 3 and 33a can be formed even if a resist capable of forming a reverse taper shape is used.
[0130]
In the second to fourth embodiments, the planarizing film 28 made of an acrylic material is formed. However, the material of the planarizing film 28 is not limited to this. For example, the planarizing film 28 made of a polyimide material or the like may be formed.
[0131]
The material of the planarizing film 28 is preferably a material having low water absorption as described above, and a material having a low viscosity and capable of being applied uniformly.
[0132]
In particular, in the display device in which light is extracted through the planarization film 28 as in the second and third embodiments, the planarization film 28 is preferably made of a material having a high visible light transmittance.
[0133]
In the second to fourth embodiments, the protective film 27 made of SiN is formed. However, a protective film made of other than SiN, for example, SiO 2 , Al 2 O Three You may form the protective film which consists of etc. Further, the method for forming the protective film is not limited to the voltage plasma CVD method. The protective film may be formed by a method using a sputter deposition method or a lift-off method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an organic EL element in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an organic EL element in a first example of the invention.
FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an organic EL element in a first example of the invention.
FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an organic EL element in a first example of the invention.
FIG. 5 is a process cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic EL element in a first example of the invention.
FIG. 6 is a process sectional view showing a method for manufacturing an organic EL element in a first example of the invention.
FIG. 7 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an organic EL element in a first example of the invention.
FIG. 8 is a plan view of a substrate in the process of FIG. 4;
FIG. 9 is a diagram showing evaluation results of changes with time in luminance of organic EL elements of examples and comparative examples.
FIG. 10 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the display device in the second example of the present invention.
FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the display device in the second example of the present invention.
FIG. 12 is a process sectional view showing the method for manufacturing the display device in the second example of the present invention.
FIG. 13 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the display device according to the third example of the present invention.
FIG. 14 is a process sectional view showing a method for manufacturing a display device in a fourth example of the present invention.
FIG. 15 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the display device according to the fourth example of the present invention.
FIG. 16 is a schematic view showing a method for producing an organic EL element.
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional display device.
[Explanation of symbols]
2,29 hole injection electrode
3,33a Inorganic insulating layer
4 Separation layer
7,36 Sealant

Claims (2)

基板上に複数の有機発光素子と前記複数の有機発光素子を選択的に駆動するための複数のトランジスタを備えた表示装置であって、
前記複数のトランジスタは基板上に形成され、前記複数のトランジスタ上に平坦化膜が形成され、前記複数のトランジスタにそれぞれ対応して前記平坦化膜上に前記有機発光素子が形成され、該有機発光素子を構成して前記平坦化膜上に配置させる第1の電極層の間に窒化アルミニウムからなる無機絶縁層が形成されたことを特徴とする表示装置。
A display device comprising a plurality of organic light emitting elements and a plurality of transistors for selectively driving the plurality of organic light emitting elements on a substrate,
The plurality of transistors are formed on a substrate, a planarization film is formed on the plurality of transistors, and the organic light emitting element is formed on the planarization film corresponding to each of the plurality of transistors, and the organic light emission A display device, wherein an inorganic insulating layer made of aluminum nitride is formed between first electrode layers constituting an element and disposed on the planarizing film .
基板上に複数の有機発光素子と前記複数の有機発光素子を
選択的に駆動するための複数のトランジスタとを備えた表示装置の製造方法において、
前記複数のトランジスタを前記基板上に形成する工程と、
前記複数のトランジスタ上に平坦化膜を形成する工程と、
前記複数のトランジスタにそれぞれ対応して前記平坦化膜上に前記複数の有機発光素子を形成する工程とを備えることを特徴とする表示装置の製造方法であって、
前記有機発光素子を形成する工程には、前記第1の電極層間に窒化アルミニウムからなる無機絶縁層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする表示装置の製造方法。
In a method of manufacturing a display device including a plurality of organic light emitting elements and a plurality of transistors for selectively driving the plurality of organic light emitting elements on a substrate,
Forming the plurality of transistors on the substrate;
Forming a planarization film on the plurality of transistors;
A step of forming the plurality of organic light emitting elements on the planarizing film corresponding to the plurality of transistors, respectively,
The method of manufacturing a display device, wherein the step of forming the organic light emitting element further comprises a step of forming an inorganic insulating layer made of aluminum nitride between the first electrode layers .
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