专利名称：发光装置及其制作方法
技术领域：
本发明涉及具有使含有机电致发光(ElectroLuminescence；以下简称为EL)材料等的有机化合物的层夹在一对电极间的发光元件的发光装置，特别涉及发光元件的电极构造。
背景技术：
近年，正期待着将用薄型轻重量、具有高速响应性、直流低电压驱动等特征的有机EL材料制作的发光元件应用到下一代的平板显示器中。该发光元件的发光机构是将有机化合物层夹在一对电极间，通过外加电压，从阴极所注入的电子和从阳极所注入的空穴在有机化合物层中的发光中心再结合并形成激子，该分子激子返回基态时，放出能量而发光。已经认识到，将有机EL材料的发光元件实用化时的最大课题是提高以延长发光寿命时间为主要目的的可靠性。
使用有机EL材料的发光元件的劣化的原因被认为是，由于外加电场及驱动，构成材料自身劣化或在构成发光元件的各膜的界面上的接合状态发生了物理、化学变化，另外，即使没有驱动该发光元件而仅在保存状态下，由于从外部供给的热或水分、氧、物理性冲击、阳光等因素也会引起劣化。在这些由外部因素引起的劣化中，尤以水分和氧的作用最为显著。
例如黑点，就是一个以大气中存在的水分或氧为原因而发生的使用有机EL材料的发光元件的发光不良现象。黑点是发光亮度局部性下降的现象，是在发光元件刚制作完的阶段，作为像素内存在的微小的黑点被观测到的。另外据知，由于驱动或由于长时间保存有机EL材料的发光元件，当初眼睛看不见的微小黑点也会长大。黑点的主要成因是从上部电极上开的孔(针孔)向有机层浸入水分或氧气。图2是在发光元件中经常观察到的黑点的光学显微镜照片。图2表示在将有机EL材料的发光元件排列成矩阵状的像素201的一部分(图中用虚线包围的区域)上黑点202存在的情况。
图5为这种发光元件的剖面构造，示意表示黑点发生的原因。501是下部电极，502是有机化合物层，503是上部电极。由于从贯穿上部电极503直达有机化合物层的针孔504向有机化合物层中浸入水分和氧而导致黑点发生。作为这个针孔发生的原因，认为是夹杂物或下部电极的凹凸、由有机材料的结晶化引起的凹凸(特别是低Tg的空穴输送材料)、晶粒边界。
由于有源矩阵型的发光装置用薄膜晶体管(以下简称为TFT)和发光元件形成像素，在发光元件的下层形成几层膜，在各膜的成膜工序和基板的运送过程中有附着夹杂物的可能性。另外，在成膜形成发光元件的下部电极、有机化合物层、上部电极中，基板表面上往往附着夹杂物。如果上部电极不能覆盖由夹杂物引起的表面的凹凸，则在上部电极表面上就会形成针孔(参照例，非专利文献1)。
(非专利文献1)シンセイツク·メタルズ(烧结金属)91卷113页(1997年)在作为发光元件的下部电极频繁使用的ITO膜的表面，存在着从数nm至数10nm的针尖状的凹凸。导电性的ITO膜表面的凹凸，若其尺寸大，则是在ITO膜与上部电极短路时导致点缺陷的原因，而若其尺寸未达到导致短路的程度，则在上部电极不能覆盖时是构成黑点的原因。
已经知道，一般作为上部电极使用的铝膜上，由于上述原因存在许多针孔。特别是在成膜时，为了对有机层不造成损害而经常被使用着，在用蒸镀法成膜的铝膜上据说针孔很多。
作为从针孔浸入的水分引起亮度下降的机理，被确认是上部电极与有机层的剥离(参照非专利文献2)，而劣化机理自身也往往依赖于构成使用有机EL材料的发光元件的材料，其原因尚未完全弄清楚。
(非专利文献2)アプライド·フイジツクス·レタ-ズ(应用物理通讯)77卷第17号2650页(2000年)作为减少上部电极针孔的技术的一例，公开了形成密封金属的技术，即在使用有机EL材料的元件的有机发光层上所形成的金属电极层的上方蒸镀低熔点的金属，使该蒸镀的金属熔化，掩埋金属电极层的针孔(例如，参照专利文献1)。
(专利文献1)特开2001-52863号公报发明的公开(发明想要解决的课题)但是，在为了填埋存在于第1电极层上的针孔而在蒸镀后使第2电极熔化的方法中，为此所需的加热温度成了问题。作为第2电极用金属，有铟或镓及其合金、铅或铝与镓的合金，而镓的熔点是29℃，铟的熔点是154℃，铅的熔点是327℃。
使用镓等熔点接近于室温的金属来形成第2电极时，由于驱动发光元件过程中的发热，存在电极成为不稳定的可能性。另外，作为第2电极使用高熔点的材料时，由于电极形成时需用高温加热元件，存在发光元件受损的可能性。例如，空穴输送层的Tg一般是从60℃至150℃的低值。用接近于Tg的温度加热发光元件时，空穴输送层会结晶化，失去元件的稳定性。
因而，为了不给发光元件带来损害地使存在于上部电极的针孔减少，需要不需要高温加热而以低温形成上部电极的方法，从而不会造成膜质的不稳定。
本发明鉴于上述问题，通过抑制构成黑点的原因的针孔的发生，制作即使在长时间保存条件下也能得到均匀的高品质的发光的高可靠性的发光元件。
(用以解决课题的方法)为了解决上述课题，本发明至少用具导电性的第1无机膜、具导电性的有机膜和具导电性的第2无机膜叠层形成发光元件的上部电极，抑制构成黑点核的上部电极的针孔的发生。这里，所谓具导电性的无机膜是金属膜或透明导电膜。另外，所谓针孔，指的是在上部电极中，将下层的有机化合物层与上层的大气之间贯通的孔。
图1是表示本发明的示意图。101是下部电极、102是含有机化合物的层(也称为EL层)、103～105相当于上部电极、103是具导电性的第1无机膜、104是具导电性的有机膜、105是具导电性的第2无机膜。103及105是由无机膜构成的，产生如106及107所示的针孔。但是，这是一种用导电性的有机层防止水分或氧进入含有机化合物的层102的路径的结构。
具体地说，具导电性的有机膜104延长了具导电性的第2无机膜中针孔106与具导电性的第1无机膜中针孔107之间的水分或氧的浸入路径，另外，由于起到吸湿剂的作用，其结果，减小了来自外部的水分经由第2无机膜中针孔106到达上部电极下方的有机化合物层102的概率。因而，减小了黑点发生的概率，得到更高品质的图像显示。再者，由于通过层叠同样的构造，延长水分或氧向有机化使物层的浸入路径，将具导电性的有机膜和具导电性的无机膜若干层层叠来防止元件的劣化也是有效的。
本发明是具有下述结构的发光装置，在具有绝缘表面的基板上方设置了包括下部电极、含有连接至该下部电极的有机化合物的层以及连接至含有该有机化合物的层的上部电极的发光元件，该发光元件的上部电极被层叠有具导电性的的第1无机膜、具导电性的有机膜、具导电性的第2无机膜。
本发明是具有下述结构的发光装置，将包括下部电极、含有连接至该下部电极的有机化合物的层、连接至含有该有机化合物的层的上部电极的发光元件夹在第1基板与第2基板之间，设置在第1基板上的发光元件的上述上部电极由具导电性的第1无机膜、具导电性的有机膜、具导电性的第2无机膜构成，从发光元件发出的光透过第2基板射出。
本发明是具有下述结构的发光装置，将包括下部电极、含有连接至该下部电极的有机化合物的层、连接至含有该有机化合物的层的上部电极的发光元件夹在第1基板与第2基板之间，设置在第1基板上的发光元件的上述上部电极由具导电性的第1无机膜、具导电性的有机膜、具导电性的第2无机膜构成，从发光元件发出的光透过第1基板射出。
在本发明中，发光元件的上部电极的第1无机膜与第2无机膜可以用金属形成，或者，第1无机膜与第2无机膜可以用透明导电膜、或金属薄膜与透明导电膜的层叠方式形成。
第1无机膜可以用碱金属或含碱金属的合金或化合物，或者碱土类金属或含碱土类金属的合金或含化合物的材料形成。或者，第1无机膜可以用包含2层材料的结构来形成，即碱金属或含碱金属的合金或含化合物的第1层以及用功函数比该碱金属或含碱金属的合金或化合物高的导电性材料构成的第2层。
另外，有机膜也可以是具有吸湿性的材料，最好用导电性树脂形成。作为其它形态，也可以是碱金属或碱土类金属，或者是含有碱金属、碱土类金属以及稀土类金属的过渡性金属。该有机膜可以有透光性。
作为该上部电极的形态，最好有机膜的端面由第2无机膜覆盖。
本发明是在有绝缘表面的基板上设有薄膜晶体管以及包括下部电极、含有连接至该下部电极的有机化合物的层、连接至含有该有机化合物的层的上部电极的发光元件的发光装置的制作方法，包括以下工序在基板上形成与薄膜晶体管连接的上述下部电极的第1工序；在下部电极表面上形成含有机化合物的层的第2工序；在含有机化合物的层上面形成上部电极的第3工序，形成上部电极的第3工序包含以下几个阶段形成具导电性的第1无机膜的第1阶段；在该第1无机膜上形成具导电性的有机膜的第2阶段；在该有机膜上形成具导电性的第2无机膜的第3阶段。在上述的第2阶段中，用涂敷法或蒸镀法形成该有机膜。
(发明的效果)用本发明可以制成无黑点的发光装置。其结果，可以实现高可靠性的发光装置。
附图的简单说明图1是表示解决课题的方法的示意图。
图2是黑点的显微照片。
图3是表示一例实施例所示工序的图。
图4是表示实施例1的俯视图和剖面图。
图5是表示传统发光元件的示意图。
实施发明的优选实施例下面，用附图详细说明本发明的实施例。本发明可以用多种不同的方式来实施，这里给出一例具有代表性的实施方式在将与TFT连接的阳极(ITO)配置成矩阵状的有源矩阵基板上形成含有机化合物的层以及阴极。
(实施例1)如图3(A)所示，在有绝缘表面的基板300的上面形成衬底膜301。然后，形成TFT。形成与TFT的漏电极或源电极308、307连接的阳极(像素电极)310。作为阳极，使用功函数大的金属(Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn、In)。在本实施例中，使用由用溅射法成膜的ITO构成的导电膜。TFT由栅电极305、沟道形成区302、源区或漏区303、304、漏电极或源电极308、307、绝缘膜306a、306b构成。这里，作为TFT，以其沟道形成区具有结晶构造的半导体膜(一般为多晶硅膜)的p沟道型TFT为例进行说明。
再者，TFT的层间绝缘膜的最上层，即在下面与阳极310连接的绝缘层306b为无机绝缘膜(一般用高频(RF)溅射法制成的氮化硅膜)。通过设置覆盖范围良好的无机绝缘膜，不会使上方形成的阳极产生裂纹。另外，由于是无机绝缘膜，可以降低表面的吸附水分。
这个用RF溅射法制作的氮化硅膜是用硅作为靶得到的致密膜，使用LAL500的蚀刻速度较小，为0.77nm/min～8.6nm/min，膜中的氢浓度用二次离子质量分析法(SIMS)测得为1×1021原子/cm3。再者，所谓LAL500是桥本化成株式会社制「LAL500 SA缓冲氟酸」，是NH4HF2(7.13％)和NH4F(15.4％)的水溶液。另外，用RF溅射法制作的氮化硅膜在BT应力试验前后C-V特性的偏差几乎没有，可以用作碱性金属或杂质的阻断。
另外，作为层间绝缘膜306a是使用有机树脂膜，它可以使平坦性提高。再有，使用由等离子CVD法或溅射法形成的氧化硅膜、氧化氮化硅膜、氮化硅膜代替有机树脂膜时，不会在发光元件刚制作完后出现非发光区及非发光区的扩大，也不会出现阳极的裂纹。
接着，形成覆盖阳极310的端面的间壁311。间壁311覆盖TFT的接触孔和布线309，为保持相邻像素间或与布线的绝缘而形成。作为间壁311，可以使用无机材料(氧化硅、氮化硅、氧化氮化硅等)、感光性或非感光性的有机材料(聚酰亚胺、丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或苯并环丁烯)，或者它们的叠层，而这里使用感光性的有机树脂。例如，在作为有机树脂的材料使用正型的感光性丙烯时，最好仅在绝缘物的上端部保持具有曲率半径的曲面。另外，作为绝缘物，可以使用感光性的在光作用后对蚀刻剂不溶解的负型材料，或在光作用后对蚀刻剂溶解的正型材料中的任何一种。
另外，也可以将间壁311用由氮化铝膜、氧化氮化铝膜、或氮化硅膜构成的保护膜覆盖。通过用由无机绝缘膜构成的保护膜覆盖，可以降低表面的吸附水分。当层间绝缘膜为有机物时，可以抑制通过层间绝缘膜向面板内浸入的水分向有机化合物层的浸入。
接着，清洗阳极310的表面。这里，为了除去散布在阳极表面上的微小颗粒，使多孔质的海绵材料(代表性的有PVA(聚乙烯醇)制、尼龙制)中包含表面活性剂(弱碱性)，擦拭并清洗阳极表面。通过擦拭并清洗阳极表面，可以降低由微小颗粒引起的点缺陷或黑点，再有，在用低电压(3V～5V)的驱动时也没有所谓发光效率极端低下的异常。另外，这里示出了在间壁311形成后清洗的例子，但也可在间壁311形成前进行清洗，也可在间壁311的形成前后都清洗。
另外，含有机化合物的层312用蒸镀法或涂敷法来形成。再者，为了提高可靠性，最好在含有机化合物的层312即将形成前进行真空加热(100℃～250℃)来进行除气。例如，用蒸镀法时，在真空度达到5×10-3Torr(0.665Pa)以下，最好是在真空排气达到10-4～10-5Torr的成膜室中进行蒸镀。蒸镀过程是，预先用电阻加热来气化有机化合物，蒸镀时通过打开闸门使其向基板方向飞溅。被气化后的有机化合物向上方飞溅，通过设于金属掩模的开口部蒸镀到基板上。作为含有机化合物的层312可以是高分子材料、低分子材料、无机材料，或是将它们混合后的层，或是将它们分散后的层，或是由这些层适当组合成的叠层。
313是阴极第1层。作为具有形成阴极第1层的导电性的无机膜，最好选择那些向下层的电子输送层或电子注入层的电子供给性高的材料，也就是功函数低且稳定性好的材料。作为这样的材料，可以使用碱金属或碱土类金属，以及与铝等的难蚀刻性金属的合金。另外，也可以使用这些合金和难蚀刻性金属或与其合金的叠层。根据电子注入层的选择方法，在电子注入层的上面可以直接使用铝或功函数比铝高的金属及其合金。还可以使用其叠层膜。用于阴极第1层的材料，如果是向下层的含有机化合物的层312的电子供给性高的材料，则不限于上述材料。另外，若为上面出射或两面出射方式的元件，则作为阴极可以使用薄的金属膜或透明导电膜与它的叠层。
阴极第1层的成膜方法在使用电子束的蒸镀法中，由于在蒸镀时放出的X射线会给TFT带来损害，最好用电阻加热法进行蒸镀或采用溅射法。
作为阴极第2层314，使用导电性的有机物。为了抑制通过阴极第3层的针孔浸入阴极第2层的水分向阴极第1层的浸入，导电性的有机物最好是吸湿性高的材料。另外，在本实施例中，由于上部电极是阴极，作为导电性的有机物，最好使用电子输送性高的材料。为了提高有机材料的导电性并提高与无机材料的电接触性能，在形成阴极第2层的具导电性的有机物中，可以掺杂碱金属或碱土类金属、稀土类金属等过渡性金属。
另外，作为阴极第2层，最好是用涂敷法形成导电性树脂膜。所谓涂敷法，是旋转涂敷法、喷涂法、网板印刷法、涂抹法的总称。作为第2层的有机化合物，通过涂敷导电性树脂，不仅被覆由晶界产生的针孔，而且能被覆由衬底的凹凸和夹杂物引起的存在于第1层阴极上的针孔，还可以将其表面平坦化。用这个方法，作为阴极整体，可以减少由夹杂物或衬底的凹凸或晶界引起的针孔，可以抑制黑点的发生。另外，由于阴极表面被平坦化，预计在元件上方进行膜密封时的覆盖会做得更好。
另外，作为阴极第2层，可以使用能蒸镀的有机物。尤其是可以使用与用于含有机化合物的层312的材料相同的材料。虽然对夹杂物或ITO的凹凸的覆盖不像涂敷膜那样，但通过使用非晶形的无针孔的膜，减少了由晶界引起的针孔。这时，由于使用对凹凸的覆盖更好的有机膜，也可以减少由夹杂物或ITO的凹凸引起的黑点。
在上面发光元件的情况下，第2层阴极最好在可见光区是透明的。
作为第3层阴极315，最好是铝或比铝更难氧化的材料(高功函数)。也可以将铝和功函数比铝更高的材料以单体使用，也可以使用其合金。另外，也可以使用它们的叠层膜。用于阴极第3层的材料不限于上述材料。
成膜第3层阴极时，为了防止水或氧从第2层具导电性的有机物的端面向像素部浸入，成膜时最好将其端面覆盖。如果阴极上方存在绝缘性的钝化膜，则也可以用钝化膜覆盖第2层的有机层的端面。
作为第3层阴极的成膜方法，理想的是能生成致密膜的成膜法中的溅射法。也可用蒸镀法成膜。
使用以上的工序，可以形成无黑点、抑制来自像素周边的亮度劣化或来自面板周边的亮度劣化等由水分引起的亮度劣化的发光元件。
(实施例)[实施例1]作为本发明的一个实施例，就在各像素上配置TFT的有源矩阵型的发光装置的结构进行举例说明。图4(A)是其俯视图，图4(B)是沿点划线A-A’切断后的剖面图。
在图4(A)中，1是源极信号线驱动电路、2是像素部、3是栅信号线驱动电路。另外，4是密封基板、5是密封剂、用密封剂5包围的内侧构成充入用干燥剂(未图示)干燥后的惰性气体的空间。7是对各发光元件连接共同的上部电极和基板上的布线的连接区域。
再者，从构成外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)6接受视频信号和时钟信号。还有，这里仅图示FPC，但也可以在这个FPC上安装印刷布线基板(PWB)。在本说明书中的发光装置上，不仅包含发光装置主体，而且包含安装了FPC或PWB的状态。
下面，就剖面构造用图4(B)进行说明。在基板10上形成驱动电路及像素部，这里示出了像素部2和连接区域7。另外，在本实施例中，示出了在基板10上方具有防止来自基板的污染物的衬底膜11的结构，但并非一定要设置。
像素部2由多个包含以下部分的像素形成开关用TFT70；电容41；与第1电极连接的电流控制用TFT50；以及包含构成电连接至该漏区或源区(高浓度杂质区)62b的下部电极的第1电极(阳极)28a。在一个像素上形成多个TFT。图4(B)示出一例用作电流控制用TFT50的p沟道型TFT，其中含有与栅电极的上层66b隔着栅绝缘膜15重叠的沟道形成区62a、与栅电极的下层66a隔着栅绝缘膜15重叠的低浓度杂质区62d、不与栅电极的下层66a重叠的低浓度杂质区62c，但不受此限定，也可以使用n沟道型TFT。再有，23、24是源电极或漏电极，24是将第1电极28a与高浓度杂质区62b的连接的连接电极。
图4(B)示出了电流控制用TFT50、开关用TFT70、电容41的剖面图。在图4中，作为开关用TFT70，示出了一例含有隔着栅绝缘膜15与栅电极64重叠的多个沟道形成区60a的n沟道型TFT，但不受此限定，也可以用p沟道型TFT。再者，47、48是源极布线或漏极布线，60b是源区或漏区，60c是不与栅电极64重叠的低浓度杂质区，60d是与栅电极64重叠的低浓度杂质区。电容41将层间绝缘膜20、22作为电介质，用电极46和电极63形成保持电容，再有，将栅绝缘膜15作为电介质，电极63和半导体膜42也形成保持电容。
另外，作为层间绝缘膜20、21、22，可以使用感光性或非感光性的有机材料(聚酰亚胺、丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或苯并环丁烯)，由溅射法或CVD法或涂敷法引出的无机材料(氧化硅、氮化硅、氧化氮化硅等)或它们的叠层等。
图4中，设置由覆盖栅电极和栅绝缘膜15的氮化硅膜构成的无机绝缘膜20该无机绝缘膜20在使膜中含氢的条件下成膜，是通过进行加热处理用以将半导体层的悬挂键终端的氢化所设置的无机绝缘膜。与由氧化硅膜构成的栅绝缘膜15的存在无关，可以将存在于下方的半导体层氢化。另外，在将感光性的有机材料用涂敷法成膜后，层间绝缘膜21用湿法蚀刻或干法蚀刻进行选择性蚀刻，使上端部构成具有曲率半径的曲面。另外，作为层间绝缘膜21使用有机材料时，为了阻断来自层间绝缘膜21中的水分或气体或杂质扩散，不使后面形成的发光元件劣化，最好用由氮化硅膜、氧化氮化硅膜、氧化氮化铝膜或它们的叠层构成的层间绝缘膜22来覆盖。再者，层间绝缘膜22可以阻断从基板10向发光元件的杂质扩散或从发光元件向TFT的杂质扩散等。还有，作为层间绝缘膜21，在使用吸湿性的有机材料时，如果在后面的工序中被暴露在其它的图案形成中使用的剥离液等的溶液中，由于泡胀，必须再度烘干，而通过用层间绝缘膜22覆盖，就可以不使层间绝缘膜21泡胀。
另外，示于图4的层间绝缘膜的叠层顺序，或成膜与氢化工序的顺序并无限定，例如，在用于氢化的层间绝缘膜上方形成防止杂质扩散的层间绝缘膜21并使其氢化之后，用涂敷法成膜有机树脂材料，而且，用湿蚀刻或干蚀刻也可以形成其上端部成为有曲率半径的曲面的层间绝缘膜22。在干蚀刻有机树脂构成的膜时，由于存在产生电荷而使TFT特性变化的危险，最好用湿蚀刻法进行蚀刻，当蚀刻由无机绝缘膜和有机树脂膜叠层构成的层间绝缘膜时，也可以仅将有机树脂膜进行湿蚀刻，或者，可以在干蚀刻无机绝缘膜后成膜有机树脂膜，进行湿蚀刻。
作为层间绝缘膜21使用感光性的有机树脂材料时，如图4所示，容易构成上端部有曲率半径的曲面，而层间绝缘膜22采用非感光性的有机树脂材料或无机材料。
另外，由于本实施例是作为下面出射型的情况，作为层间绝缘膜20～22，最好使用透明的材料。
再者，在第1电极(阳极)28a的两端形成绝缘物(也称为岸、间壁、障壁、堤等)30，在第1电极(阳极)28a上方形成含有机化合物的层(也称为EL层)31。当蒸镀之时，用电阻加热，预先气化有机化合物，蒸镀时，通过打开闸门向基板的方向飞溅。被气化后的有机化合物向上方飞溅，通过设在金属掩模上的开口部蒸镀在基板上，形成含有构成发光层(包含空穴输送层、空穴注入层、电子输送层、电子注入层)的有机化合物的层31。含有机化合物的层31由于极薄，第1电极的表面最好是平坦的，例如，可在第1电极的图案形成前或图案形成后，用化学及机械研磨处理(一般是CMP技术)等进行平坦化。进行CMP时，如果减薄电极24或绝缘物30的膜厚，或将电极24的端部做成倾斜，就可以更加提高第1电极的平坦性。另外，为使第1电极(阳极)28a的平坦性提高，使用有机树脂膜作为层间绝缘膜21时，最好通过设置无机绝缘膜作为层间绝缘膜22来防止裂纹的发生，并抑制刚制作之后的非发光区或点缺陷的发生。另外，为了使第1电极的表面上的清洁度提高，在绝缘物30的形成前后进行对夹杂物的清洗(刷子清洗或海绵清洗)，使黑点或点缺陷的发生降低。
作为第1电极(阳极)28a，可以使用透明导电膜(ITO(氧化铟氧化锡合金)、氧化铟氧化锌合金(In2O3-ZnO)、氧化锌(ZnO)等)。
还有，作为绝缘物30，可以使用感光性或非感光性的有机材料(聚酰亚胺、丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或苯并环丁烯)，由CVD法或溅射法或涂敷法形成的无机材料(氧化硅、氮化硅、氧化氮化硅等)层或它们的叠层等。另外，使用感光性的有机材料作为绝缘物30时，感光性的有机材料大体上分为2类，由于光作用而成为对蚀刻具不溶解性的负型感光性材料，或由于光作用而成为对蚀刻具溶解性的正型感光性材料，可适当采用其中任何一种。
作为绝缘物30，在使用负型感光性有机材料时，容易构成上端部有曲率半径的曲面，而在使用了正型的感光性有机材料时，形成绝缘物的剖面形状。另外，由有机材料构成绝缘物30时，也可用无机绝缘膜(采用溅射法的氮化硅膜等)覆盖绝缘物30。
再者，使用有机材料作为绝缘物30或层间绝缘膜20～22时，为了除去膜中的气体或水分，重要的是在真空中进行加热处理来进行脱气，最好在含有机化使物的层31即将成膜之前，在100℃～250℃进行真空加热。
还有，使用无机绝缘膜作为层间绝缘膜20～22时，也可以用等离子CVD法或溅射法成膜，而尤其是用RF溅射法将硅作为靶使用，将基板温度设定在室温～350℃、成膜压力设定在0.1Pa～1.5Pa并施加13.56MHz的高频功率(5～20W/cm2)，仅用氮气或用氮气和氩气的混合气形成的氮化硅膜对于Na、Li和其它属于周期表1族或2族的元素阻断的效果极强，能够有效地抑制这些活泼离子等的扩散。作为用于本实施例的阴极第1层，在铝中添加0.2～1.5wt％(最好是0.5～1.0wt％)的锂后的金属膜在电荷注入性和其它方面是合适的，而将含锂材料作为阴极使用时，存在由于锂的扩散对晶体管的工作带来害处之虞，而如果是用RF溅射法产生的氮化硅膜，则可以防止锂扩散到TFT中。
作为含有机化合物的层31，在全色显示的场合，具体地说，可以采用将表示红色、绿色、蓝色的发光的材料层用各自的蒸镀掩模进行蒸镀的方法，或者通过喷墨法适当、选择性地成膜。在形成含有绿色发光的有机化合物的层31时，在本实施例中，在将α-NPD成膜60nm后，用同一个蒸镀掩模将作为绿色发光层的添加了DMQD后的AIq3成膜40nm，将作为电子输送层的AIq3成膜40nm，将作为电子注入层的CaF2成膜1nm。另外，在形成含有蓝色发光的有机化合物的层31时，将α-NPD成膜60nm后，用同一个掩模将作为阻断层的BCP成膜10nm，将作为电子输送层的AIq3成膜40nm，将作为电子注入层的CaF2成膜1nm。再有，在形成含有红色发光的有机化合物的层31时，在将α-NPD成膜60nm后，用同一个掩模将作为红色发光层添加了DCM的AIq3成膜40nm，将作为电子输送层的的AIq3成膜40nm，将作为电子注入层的CaF2成膜1nm。
另外，作为白色发光，通过另行设置彩色滤色膜或色变换层等，也可以作为可显示全彩色的发光装置。仅进行简单显示的显示装置，作为照明装置使用时，也可以取单色发光(一般是白色发光)。例如，也可以在空穴输送性的聚乙烯咔唑(PVK)中使电子输送性的1，2，4噁二唑衍生物(PBD)分散。另外，将30wt％的PBD作电子输送剂分散，以适当量分散4种色素(TBP、香豆素6、DCM1、尼罗红)得到白色发光。还有，适当选择红色发光的有机化合物膜或绿色发光的有机化合物膜或蓝色发光的有机化合物膜，通过使其重叠混色在整体上可以得到白色发光。
另外，在第1电极(阳极)28a上，全面涂敷、烧固起空穴注入层(阳极缓冲层)作用的聚(亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)、聚苯胺/樟脑磺酸水溶液(PANI/CSA)、PTPDES、Et-PTPDEK或PPBA等。以使用旋转涂敷等的涂敷法形成由高分子材料构成的空穴注入层时，提高平坦性，可以将其上成膜的膜的敷层和膜厚均匀性达到良好的效果。特别是由于发光层的膜厚均匀，可以得到均匀的发光。这时，最好用涂敷法形成空穴注入层后，在即将用蒸镀法成膜之前，进行真空加热(100～200℃)。例如，在用海绵清洗第1电极(阳极)的表面之后，用旋转涂敷法将聚(亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)在全部表面上形成60nm膜厚，用80℃、10分钟暂时烧固，再用200℃、1小时进行主烧固，再在即将蒸镀之前进行真空加热(170℃、加热30分钟、冷却30分钟)并用不接触大气的蒸镀法进行发光层的形成。特别是在ITO膜表面上存在凹凸或微小颗粒时，将PEDOT/PSS的膜厚做得厚实，可以减少它们的影响。
另外，如果PEDOT/PSS涂敷在ITO膜上，由于润湿性不太好，理想的做法是，用旋转涂敷法将PEDOT/PSS溶液进行第1次涂敷后，通过用纯水清洗一次使润湿性提高，再用旋转涂敷法进行PEDOT/PSS溶液的第2次涂敷，然后进行烧固来进行均匀性良好的成膜。再者，进行第1次涂敷后，通过用纯水清洗一次，在将表面改性的同时，还可收到除去微小颗粒的效果。
另外，用旋转涂敷法将PEDOT/PSS成膜后，由于在全部表面上成膜，最好有选择地将基板的端面或周边部、端子部、阴极和与下部布线的连接区域等除去，用O2除灰(ashing)等进行除去较理想。
再者，在含有机化合物的层31上形成构成上部电极的阴极32、33、34。为了减少构成黑点的原因的针孔的数量，将导电性的无机材料构成的层32、导电性的有机物构成的层33以及导电性的无机材料构成的层34叠层来形成阴极。
作为形成阴极第1层32的导电性无机材料，最好采用对电子输送层或电子注入层的电子供给性高，与电子输送层或电子注入层的物理性接合良好的材料。这样，作为功函数低且稳定的金属，可以考虑锂、铟、镁、锶、钙、镓、钠、钡等碱金属或碱土类金属，以及与铝或银等功函数比铝大的金属的合金。另外，也可以将这些合金和铝以及功函数比铝更大的金属叠层。在电子注入层上渗杂了碱金属或碱土类金属时，即使在阴极第1层上使用不含碱金属或碱土类金属的金属，在可与有机化合物层良好电接触的场合，作为阴极第1层也可使用由铝、银、铁、铬、镍、镓、钼、铂、金、碳、铁、锑、锡、钨、锌、钌、镉、钽、钴、砷、铌、钯以及铋等构成的难蚀刻金属。再有，可以使用这些金属的合金或叠层的结构。本实施例中，由于在电子注入层上使用CaF2作为第1层阴极，即使使用功函数比较高的材料，也可以得到良好的EL元件特性。这里，作为第1层阴极使用铝。
另外，如果是上面出射方式的元件，作为阴极第1层，可以使用透明导电膜(ITO(氧化铟氧化锡合金)、氧化铟氧化锌合金(In2O3-ZnO)、氧化锌(ZnO)等)或透明导电膜与金属薄膜的叠层膜。
阴极第1层的成膜方法在用电子束的蒸镀法蒸镀时，由于放出的X射线会对TFT带来损害，理想的方法是采用电阻加热法进行蒸镀或使用溅射法。另外，用电阻加热法蒸镀阴极第1层时以蒸镀速率高者为理想。由于被蒸镀物质的运动能量高，能够形成更致密膜。再者，通过用离子辅助蒸镀法进行成膜，可以成膜更致密膜。作为第1层阴极材料，不限于以上例举的材料，可以使用各种金属及其合金。
作为形成阴极第2层33的材料，只要是具导电性的有机物，基本都可以使用。但是，如果考虑成膜方法的简便性，则最好采用聚(亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯环酸)水溶液(PEDOT/PSS)、聚乙烯咔唑(PVK)等导电性树脂或用被用于EL层的AIq3或α-NPD等非晶形的可蒸镀的材料。这些材料膜有吸湿性，如果膜厚薄，则大体上是透明的。由于在本实施例中将上部电极作为阴极，作为导电性的有机物，最好使用电子输送性高的材料。为了使有机材料的导电性提高，且使其与无机材料的电接触性提高，可以在导电性的有机材料中渗杂锂、铟、镁、锶、钙、镓、钠、钡等碱金属或碱土类金属、稀土类金属等的过渡性金属。
另外，作为上部电极第2层，最好用涂敷法来成膜导电性树脂。所谓涂敷法，是指旋转涂敷法、喷涂法、网板印刷法、涂抹法等方法。作为阴极第2层，通过涂敷导电性树脂，不仅减少了由晶界引起的针孔，也减少了由衬底的凹凸或夹杂物引起的阴极的针孔，还可以平坦化阴极表面。用这个方法，可以抑制夹杂物或衬底的凹凸引起的黑点的发生。再者，由于阴极表面被平坦化，预计在元件上方进行膜密封时的敷层质量会更好。在用涂敷法成膜导电性的有机膜时，最好在成膜后用真空加热进行烧固。
另外，作为第2层阴极，可以使用AIq3或α-NPD、BCP等能蒸镀的具导电性的有机物。对于夹杂物或ITO的凹凸的覆盖称不上是涂敷膜，而是通过使用非晶形的无针孔的膜减少由晶界引起的针孔。这时，通过使用覆盖良好的有机膜，可以减少由夹杂物或ITO的凹凸引起的黑点。使用上述以外的具导电性的有机物也可实现针孔数的降低。
在上面发光元件的场合，第2层阴极在可见光区必须是透明的。
作为第3层阴极34，理想的材料是铝和功函数比铝更高的材料。可以将铝和功函数比铝更高的材料以单体使用，也可以使用它们的合金。另外，使用它们的叠层膜也是可能的。
作为第3层阴极的成膜方法，最好采用可成膜致密膜的溅射法。也可用蒸镀法形成。成膜第3层阴极时，为了防止水或氧从第2层的具导电性的有机膜的端面浸入像素部，最好是覆盖其端面地成膜。如果阴极上面有钝化膜存在，则也可用钝化膜覆盖第2层的有机层的端面。
由此形成由第1电极28a、含有机化合物的层31以及第2电极32、33、34构成的发光元件。下面发光的场合，将由着色层和BM构成的彩色滤光膜(这里未图示)设置在基板10上。
第2电极32、33、34也对全部像素起到作为共同布线的功能，经由布线电连接至FPC6。再者，图4中示出了使第2电极32、33、34与布线45连接的连接区域7，引领该布线电连接至FPC。
另外，端子部由与栅电极在同一工序形成的电极、与源电极或漏电极在同一工序形成的电极、与第1电极28a在同一工序形成的电极层叠而成的端子电极与FPC6用导电性粘接剂等的粘接剂粘贴而成。再有，端子部的构成并无特别限定，适当形成即可。
还有，为了密封在基板10上形成的发光元件，用含填料的密封剂5将密封基板4粘在一起。再者，为了确保密封基板4与发光元件之间的间隔，也可以设置由树脂膜构成的隔垫。而且，在密封剂5的内侧的空间充填氮气等惰性气体。再有，作为密封剂5，最好使用环氧系列树脂。另外，密封剂5最好是尽可能不透过水分和氧的材料。再者，在空间的内部也可设置具有吸收氧和水的效果的物质(干燥剂等)。
另外，在本实施例中，作为构成密封基板4的材料，除了使用玻璃基板或石英基板之外，还可以使用由FRP(玻璃钢)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯酸等构成的塑料基板。再者，使用密封剂5来粘接密封基板4之后，还可再用密封剂进行密封，将侧面(暴露面)覆盖。
如上所述，通过将上述发光元件封入封闭空间，可以将外部完全与发光元件隔离，防止所谓来自外部的氧或水分等使有机化合物层劣化的物质的侵入。
另外，本发明不限定于图4的像素部的开关TFT的构造，例如，也可仅将隔着栅绝缘膜而不与栅电极重叠的LDD区60c设置在沟道形成区60a与漏区(或源区)60b之间。还有，栅电极形状也不受限定，也可以是单层的栅电极。
这里，以顶栅型TFT为例作了说明，但是本发明可与TFT构造无关地适用，例如，可以适用于底栅型(逆排列型)TFT或顺排列型TFT。
另外，图4中，示出了在形成连接至源区或漏区的连接电极24之后，形成了第1电极28a后的结构，但并无特别限定，例如，也可在形成了第1电极后，形成连接至源区或漏区的连接电极。还设有覆盖与源区或漏区连接的电极的层间绝缘膜，也可以在形成了接触孔后，在该层绝缘膜上形成与电极连接的第1电极。
再者，使EL元件驱动的源极信号线驱动电路1可以与像素部同样制作，形成将n沟道型与p沟道型TFT组合而成的CMOS电路。n沟道型TFT含有隔着栅绝缘膜与上层栅电极重叠的沟道形成区；隔着栅绝缘膜与下层栅电极重叠的低浓度杂质区；不与下层的栅电极重叠的低浓度杂质区；构成源区或漏区的高浓度杂质区。
另外，p沟道型TFT含有隔着栅绝缘膜与上层的栅电极重叠的沟道形成区；隔着栅绝缘膜与下层的栅电极重叠的低浓度杂质区；不与下层的栅电极重叠的低浓度杂质区；构成源区或漏区的高浓度杂质区。再者，形成驱动电路的TFT也可用公知的CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。还有，在本实施例中，示出在基板上形成了驱动电路的驱动器一体型，但也不一定必须这样，也可不在基板上而在外部形成。
权利要求
1.一种发光装置，在具有绝缘表面的基板上设有包含下部电极、与该下部电极连接的含有机化合物的层以及与含有该有机化合物的层连接的上部电极的发光元件，其特征在于所述上部电极依次叠层具导电性的第1无机膜、具导电性的有机膜、具导电性的第2无机膜。
2.一种发光装置，将设有包含下部电极、与该下部电极连接的含有机化合物的层、与含有该有机化合物的层连接的上部电极的发光元件夹在第1基板与第2基板之间，其特征在于被设置在所述第1基板上的所述发光元件的所述上部电极由具导电性的第1无机膜、具导电性的有机膜、具导电性的第2无机膜构成，从所述发光元件发出的光透过所述第2基板射出。
3.一种发光装置，将设有包含下部电极、与该下部电极连接的含有机化合物的层、与含有该有机化合物的层连接的上部电极的发光元件夹在第1基板与第2基板之间，其特征在于被设置在所述第1基板上的所述发光元件的所述上部电极由具导电性的第1无机膜、具导电性的有机膜、具导电性的第2无机膜构成，从所述发光元件发出的光透过所述第1基板射出。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述第1无机膜和所述第2无机膜由金属形成。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述第1无机膜、所述第2无机膜由透明导电膜形成。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述第1无机膜、所述第2无机膜由金属薄膜与透明导电膜的叠层形成。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述有机膜具有吸湿性。
8.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述有机膜的端面由所述第2无机膜覆盖。
9.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述第1无机膜包含碱金属或含碱金属的合金或化合物，或者包含碱土类金属或含碱土类金属的合金或化合物。
10.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述第1无机膜包括包含碱金属或含碱金属的合金或化合物的第1层以及由其功函数比该碱金属或含碱金属的合金或化合物高的导电性材料构成的第2层。
11.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述具导电性的有机膜是导电性树脂膜。
12.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述有机膜含有碱金属或碱土类金属。
13.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述有机膜中有包含碱金属、碱土类金属及稀土类金属的过渡性金属。
14.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述具导电性的有机膜具有透光性。
15.如权利要求1至3中任意一项所述的发光装置，其特征在于所述有机膜的膜厚是10nm至1000nm。
16.一种发光装置的制作方法，该发光装置在具有绝缘表面的基板上设有薄膜晶体管；以及包含下部电极、与该下部电极连接的含有机化合物的层、与含有该有机化合物的层连接的上部电极的发光元件，其特征在于，所述方法包括在所述基板上形成与薄膜晶体管连接的所述下部电极的第1工序；在所述下部电极上形成含有机化合物的层的第2工序；以及在含有所述有机化合物的层上形成上部电极的第3工序，形成所述上部电极的第3工序包括形成具导电性的第1无机膜的第1阶段；在所述第1无机膜上形成具导电性的有机膜的第2阶段；以及在所述有机膜上形成具导电性的第2无机膜的第3阶段。
17.如权利要求16所述的发光装置的制作方法，其特征在于所述第2阶段中用涂敷法形成所述有机膜。
18.如权利要求16所述的发光装置的制作方法，其特征在于所述第2阶段中用蒸镀法形成所述有机膜。
全文摘要
在基板上层叠下部电极、有机化合物层和上部电极的有机发光元件中，为了抑制黑点的发生，至少用具导电性的第1无机膜、具导电性的有机膜和具导电性的第2无机膜层叠而形成有机EL元件的上部电极，以抑制形成黑点核的上部电极的针孔的发生。针孔指上部电极中在下层的有机化合物和上层的大气之间贯通的孔。
文档编号H05B33/10GK1729726SQ20038010721
公开日2006年2月1日 申请日期2003年12月17日 优先权日2002年12月25日
发明者土屋薰 申请人:株式会社半导体能源研究所