JP4398403B2 - 有機ｅｌ表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示素子（以下、有機ＥＬ表示素子という。）及びその製造方法に関するもので、更に詳細には、有機ＥＬ表示素子の非発光面に反射膜を介在してミラー機能が追加された有機ＥＬ表示素子及びその製造方法に関するものである。

一般的に、有機ＥＬ表示素子は、蛍光性の有機化合物を電気的に励起して発光するようにする自発光型表示素子である。これは、マトリックス(Matrix)形態で配置されたＮ×Ｍ個の画素を駆動する方式によって、受動マトリックス(Passive Matrix)方式と能動マトリックス(Active Matrix)方式とに分けられる。能動マトリックス方式の有機ＥＬ表示素子は、受動マトリックス方式に比べて電力消耗が少なくて、大画面の表示に好適で、高解像度を有するという長所がある。

また、有機ＥＬ表示素子は、有機化合物から発せられた光の放出方向によって、前面発光型または背面発光型の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という。）と、前面発光型と背面発光型とが同時に備えられる有機ＥＬ素子とに分けられる。前面発光型の有機ＥＬ表示素子は、背面発光型とは異なり、単位画素が位置した基板の反対方向に光を放出させる装置であり、開口率が大きいという長所がある。

素子の小型化及び低電力化に伴い、前面発光型であるメイン表示窓と背面発光型であるサブ表示窓とが同時に備えられる有機ＥＬ表示素子の需要が増加している。このような有機ＥＬ表示素子は、主に携帯電話に使われており、外部にはサブ表示窓が備えられ、内部にはメイン表示窓が備えられる。特に、サブ表示窓は、メイン表示窓に比べて消費電力が少なくて済み、携帯電話が通話待機状態である場合、引き続いてオン状態を維持するため、受信状態、バッテリー残余量及び時間などを随時、表示することができる。

通常、表示素子は、それ自体の用途だけで使用されるのが一般的である。例えば、携帯電話の表示窓は、メニューを表示するか時間などを表示する。携帯電話は、使い勝手がよいように小型、軽量であるため、ユーザらは、電話のかけ受けが容易であるように手に持っているか、取り出しやすい所に保管をする。したがって、携帯電話で電話をかけるか受けるかの機能の他、実用的な面を更に追加してユーザの便利性を図ろうとする試みが行われている。

本発明の目的は、有機ＥＬ表示素子の非発光面に反射膜を介在して、実用的な面が追加された有機ＥＬ表示素子及びその製造方法を提供することにある。

そこで、上述のような目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、有機ＥＬ表示素子であって、画素電極、少なくとも発光層を含む有機膜、対向電極からなる有機ＥＬ素子を備える第１の基板と、前記第１の基板を封止する第２の基板とを含み、前記第１の基板または前記第２の基板のうち非発光面に反射膜を備えることを要旨とする。なお、反射膜はミラーであることが好ましい。

本発明の第２の特徴は、有機ＥＬ表示素子は、一面に反射電極である画素電極、少なくとも発光層を含む有機膜、透明電極である対向電極からなる有機ＥＬ素子を備え、他面に反射膜を備える第１の基板と、第１の基板を封止する第２の基板とを含むことを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、有機ＥＬ表示素子であって、一面に透明電極である画素電極、少なくとも発光層を含む有機膜、反射電極である対向電極からなる有機ＥＬ素子を備える第１の基板と、前記第１の基板を封止し、いずれか一面に反射膜が備えられた第２の基板とを含むことを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、有機ＥＬ表示素子の製造方法であって、第１の基板上部に、画素電極、少なくとも発光層を含む有機膜、対向電極を形成する工程と、前記第１の基板を第２の基板で封止する工程とを含み、前記第１の基板と第２の基板のうち非発光面に反射膜を形成することを要旨とする。

本発明によれば、有機ＥＬ表示素子の非発光面に反射率が７５％以上の反射膜を形成して、表示素子の実用的な面を際立たせることができるといった利点がある。

以下、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示素子の詳細を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る有機ＥＬ表示素子の断面図であり、前面発光型の有機ＥＬ表示素子を示す。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
図１を参照すれば、第１の基板１００の一面に画素電極、少なくとも発光層を含む有機膜、対向電極からなる有機ＥＬ素子１１０が備えられ、他面に反射膜２１４が備えられており、第１の基板１００に対応して第２の基板２００が封止されている。画素電極は反射電極であり、対向電極は透明電極からなる。反射膜２１４は、反射率が７５％以上のクロム（Ｃｒ）系、アルミニウム（Ａｌ）系、銀（Ａｇ）系、すず（Ｓｎ）系、モリブデン（Ｍｏ）系、鉄（Ｆｅ）系、白金（Ｐｔ）系及び水銀（Ｈｇ）系の金属からなる群から選ばれる１つ以上の薄膜からなり、１００Å 以上の厚さに形成される。この場合、反射膜２１４が外部に露出されるため、反射膜２１４を保護するために反射膜２１４の外面に保護膜を備えられる構成としてもよい。

（第２の実施の形態）
図２（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ表示素子の断面図であり、背面発光型の有機ＥＬ表示素子を示す。

図２（ａ）に示すように、この実施の形態では、画素電極(図示せず)、少なくとも発光層を含む有機膜(図示せず)、対向電極(図示せず)からなる有機ＥＬ素子１１０が備えられる第１の基板１００と、この第１の基板１００に対応して一面（内側表面）に反射膜２１０及び吸湿剤２２０が備えられる第２の基板２００とが、接着剤２３０により取り付けられている。ここで、前記画素電極は透明電極であり、前記対向電極は反射電極からなる。反射膜２１０は、第２の基板２００の内部の全面に備えられてもよく、有機ＥＬ素子１１０の発光領域に対応して第２の基板２００の一部に備えられてもよい。前者の場合、吸湿剤２２０が反射膜２１０上部に備えられ、後者の場合、反射膜２１０が形成されていない第２の基板２００の上に備えられる。

（第３の実施の形態）
次に、図２（ｂ）に示す本発明の第３の実施の形態に係る有機ＥＬ表示素子について説明する。この有機ＥＬ表示素子は、上記第２の実施の形態が反射膜２１０を第２の基板２００の一面（内側表面）に配置したのに対し、反射膜２１２が第２の基板２００の外部に備えられることが異なる点である。このように反射膜２１２が外部に露出されるため、反射膜２１２上部に透明なプラスチックなどの保護膜を備えることが好ましい。

（有機ＥＬ表示素子の製造方法）
次に、図１を参照して、本発明に係る有機ＥＬ表示素子の製造方法について説明する。

先ず、基板１００の一面に反射率が７０％以上の金属物質を全面に塗布して反射膜２１４を形成する。この反射膜２１４は、クロム（Ｃｒ）系、アルミニウム（Ａｌ）系、銀（Ａｇ）系、すず（Ｓｎ）系、モリブデン（Ｍｏ）系、鉄（Ｆｅ）系、白金（Ｐｔ）系及び水銀（Ｈｇ）系の金属からなる群から選ばれる１つ以上の薄膜で形成されることができる。また、反射膜２１４は、１００Å以上の厚さに塗布して形成される。ここで、反射膜２１４は、後続工程を実施した後に形成されてもよいが、素子の劣化を防止するためにあらかじめ形成した。なお、この反射膜２１４が外部に露出されるため、反射膜２１４の外側面に透明保護膜を更に形成してもよい。

次に、基板１００の他面にシリコン酸化物をプラズマ強化化学気相蒸着(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition：PECVD)法で、所定厚さの緩衝膜(図示せず)を形成する。この緩衝膜は、後続工程で形成される非晶質シリコン層の結晶化工程時に、基板１００内の不純物が拡散することを防止する。

次に、緩衝膜上に所定厚さの非晶質シリコン層を蒸着し、非晶質シリコン層をエキシマレーザアニール、ＳＬＳ(Sequential Lateral Solidification)、ＭＩＣ(Metal Induced Crystallization)又はＭＩＬＣ(Metal Induced Lateral Crystallization)法を用いて結晶化させ、フォトエッチング工程でパターニングして、単位画素内の薄膜トランジスタ領域に多結晶シリコンパターン(図示せず)を形成する。この多結晶シリコンパターンの領域は、後続工程で形成されるソース/ドレイン領域まで含む。

次に、全表面上に、所定厚さのゲート絶縁膜(図示せず)を形成する。ゲート絶縁膜は、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはその積層構造で形成されることができる。

その後、ゲート絶縁膜上に、ゲート電極物質に使用される金属層(図示せず)を形成する。この金属層は、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）のようなアルミニウム合金の単一層、あるいは、クロム（Ｃｒ）またはモリブデン（Ｍｏ）合金の上にアルミニウム合金が積層された多重層で形成することができる。続いて、フォトエッチング工程で金属膜をエッチングしてゲート電極(図示せず)を形成する。その後、ゲート電極の両側下方の多結晶シリコンパターンに不純物をイオン注入して、ソース/ドレイン領域(図示せず)を形成する。

次に、全表面上部に所定厚さの層間絶縁膜(図示せず)を形成する。一般的に、層間絶縁膜はシリコン窒化膜が使用される。

次に、フォトエッチング工程で層間絶縁膜及びゲート絶縁膜をエッチングして、ソース／ドレイン領域を露出させるコンタクトホール(図示せず)を形成する。そして、コンタクトホールを含む全表面上に電極物質を形成し、フォトエッチング工程で電極物質をエッチングして、ソース/ドレイン領域に接続されるソース／ドレイン電極を形成する。この電極物質には、モリブデン−タングステン（Ｍｏ−Ｗ）またはアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）が使用できる。

その後、全表面上に、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはその積層構造を所定厚さ蒸着して、保護膜(図示せず)を形成する。

続いて、フォトエッチング工程で保護膜をエッチングして、ソース／ドレイン電極のいずれか一つ、例えばドレイン電極を露出させる第１のビアコンタクトホール(図示せず)を形成する。

その後、全表面上に第１の絶縁膜を形成する。この第１の絶縁膜は、薄膜トランジスタの領域が全く平坦化され得る程度の厚さで形成され、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）及びアクリレイトからなる群から選ばれる１種の物質で形成されることができる。

次に、フォトエッチング工程で第１の絶縁膜をエッチングして、第１のビアコンタクトホールを介してソース／ドレイン電極のいずれか一つを露出させる第２のビアコンタクトホール(図示せず)を形成する。

次に、全表面上部に画素電極用の薄膜(図示せず)を形成する。画素電極用の薄膜は、反射率の高い金属層と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明な金属層との積層構造で形成する。

次に、フォトエッチング工程で画素電極用の薄膜をエッチングして画素電極を形成する。画素電極は、第２のビアコンタクトホールを介して前記ソース／ドレイン電極のいずれか一つ、例えば、ドレイン電極に接続される。その後、全表面上に第２の絶縁膜(図示せず)を形成する。

その後、フォトエッチング工程で第２の絶縁膜をエッチングして、発光領域を定義する第２の絶縁膜パターンを形成する。

続いて、第２の絶縁膜パターンによって露出された発光領域に有機膜を形成する。この有機膜は、低分子蒸着法またはレーザ熱転写法またはインクジェット法によって形成される。有機膜は、少なくとも発光層を含み、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層及び有機発光層から選ばれる少なくとも１つ以上の薄膜を更に含む。次に、有機膜上部に対向電極を形成する。

その後、第２の基板２００を用意し、第１の基板１００と位置合わせした状態で接合させて接着剤２３０を用いて接着させる。

以上、前面発光型の有機ＥＬ表示素子の製造方法について説明したが、背面発光型の有機ＥＬ表示素子も反射膜の位置、画素電極及び対向電極のみが異なるだけで、同様の方法により製造される。

一方、図３は、本発明に係る有機ＥＬ表示素子を適用した携帯電話の斜視図であり、ディスプレとして使われる内部窓３００とミラーとして使われる外部窓４００とを示している。ミラーが必要な場合、携帯電話の外部窓４００をミラーとして使うことができる。

上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

本発明の第１の実施例によって形成された有機ＥＬ表示素子の断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例に係る有機ＥＬ表示素子の断面図、（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る有機ＥＬ表示素子の断面図である。 本発明に係る有機ＥＬ表示素子を適用した携帯電話の斜視図である。

符号の説明

１００ 基板
１１０ 有機ＥＬ素子
２００ 封止基板
２１０、２１２、２１４ 反射膜
２２０ 吸湿剤
２３０ 接着剤
３００ 内部窓
４００ 外部窓

Claims (14)

1. メイン表示窓とサブ表示窓を備える携帯電話に使用される有機ＥＬ表示素子であって、
   第１の基板と、
   前記第１の基板を封止する第２の基板と、
   からなる有機ＥＬ表示素子であって、
   前記第１の基板は、第２の基板に封止される一面側に画素電極、少なくとも発光層を含む有機膜、対向電極からなる有機ＥＬ素子を備え、且つ第２の基板に封止されない他面に反射膜を備え、
   前記反射膜がミラーである、
   ことを特徴とする、前記有機ＥＬ表示素子。
2. 前記第１の基板と前記画素電極との間に１つ以上の薄膜トランジスタが備えられることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示素子。
3. 前記第１の基板上に形成される前記画素電極は反射電極であり、前記対向電極は透明電極であることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示素子。
4. 前記反射膜は、反射率が７５％ 以上の金属層であることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示素子。
5. 前記反射膜は、クロム（Ｃｒ）系、アルミニウム（Ａｌ）系、銀（Ａｇ）系、すず（Ｓｎ）系、モリブデン（Ｍｏ）系、鉄（Ｆｅ）系、白金（Ｐｔ）系及び水銀（Ｈｇ）系の金属からなる群から選ばれる１つ以上の薄膜からなることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示素子。
6. 前記反射膜の厚さは、１０ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示素子。
7. 前記反射膜の上部に保護膜を備えることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示素子。
8. メイン表示窓とサブ表示窓を備える携帯電話に使用される有機ＥＬ表示素子であって、
   第１の基板上に、画素電極、少なくとも発光層を含む有機膜、対向電極を形成する工程と、
   前記画素電極、前記有機膜、前記対向電極を形成した前記第１の基板の一面側を、第２の基板で封止する工程と、
   を備え、
   前記第１の基板の、前記第２の基板で封止されない他面に位置する基板に、反射膜を形成し、前記反射膜がミラーであることを特徴とする、前記有機ＥＬ表示素子の製造方法。
9. 前記第１の基板と前記画素電極との間に１つ以上の薄膜トランジスタが形成されることを特徴とする、請求項８に記載の有機ＥＬ表示素子の製造方法。
10. 前記第１の基板上に形成される前記画素電極は反射電極であり、前記対向電極は透明電極であることを特徴とする、請求項８に記載の有機ＥＬ表示素子の製造方法。
11. 前記反射膜の上部に保護膜を形成することを特徴とする、請求項８に記載の有機ＥＬ表示素子の製造方法。
12. 前記反射膜は、反射率が７５％以上の金属層であることを特徴とする、請求項８に記載の有機ＥＬ表示素子の製造方法。
13. 前記反射膜は、クロム（Ｃｒ）系、アルミニウム（Ａｌ）系、銀（Ａｇ）系、すず（Ｓｎ）系、モリブデン（Ｍｏ）系、鉄（Ｆｅ）系、白金（Ｐｔ）系及び水銀（Ｈｇ）系の金属からなる群から選ばれる１つ以上の薄膜で形成することを特徴とする、請求項８に記載の有機ＥＬ表示素子の製造方法。
14. 前記反射膜の厚さは、前記第１の基板の、前記第２の基板で封止されない他面に金属層を１０ｎｍ以上に塗布して形成されることを特徴とする、請求項８に記載の有機ＥＬ表示素子の製造方法。

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