DE112004002976T5

DE112004002976T5 - Organisches lichtemittierendes Element, Herstellungsverfahren hierfür und Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112004002976T5
Application number: DE112004002976T
Authority: DE
Inventors: Akinobu Sendai Teramoto; Akihiro Sendai Morimoto
Original assignee: Individual
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2007-11-08
Also published as: KR101084588B1; US20080054795A1; KR20070067085A; WO2006033166A1; CN101027941A; US20110062460A1; US7887385B2

Abstract

Organisches EL-Licht emittierendes Element mit einer leitfähigen transparenten Elektrode, einer Gegenelektrode gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode, einer organischen EL-Licht emittierenden Schicht, die zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode und der Gegenelektrode vorgesehen ist, einer isolierenden Schutzschicht, die vorgesehen ist, um wenigstens die organische EL-Licht emittierende Schicht abzudecken, und einer Wärmeableitschicht, die in Kontakt mit der isolierenden Schutzschicht vorgesehen ist, wobei wenigstens ein Oberflächenteil der leitfähigen transparenten Elektrode auf der Seite der organischen EL-Licht emittierenden Schicht einen ITO-Film, der wenigstens ein Element der Gruppe Hf, V oder Zr enthält, aufweist, und wobei die isolierende Schutzschicht einen Nitridfilm mit einer Dicke von 100 nm oder darunter aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Element, wie beispielsweise ein Anzeigeelement, insbesondere ein organisches Elektrolumineszenz-(EL)-Anzeigeelement, und insbesondere betrifft sie eine Verbesserung einer Schutzschicht eines derartigen lichtemittierenden Elements.
Hintergrund der Erfindung
In den zurückliegenden Jahren wurden selbstleuchtende organische Elektrolumineszenz-(EL)-Anzeigevorrichtungen als Anzeigevorrichtungen aktiv untersucht, die eine hohe Helligkeit erzielen können, wobei sie eine dünne Bauart haben. Ein organisches EL-Element hat eine Struktur, bei der eine als lichtemittierende Schicht dienende organische Schicht zwischen einander gegenüberliegenden Elektroden geschichtet ist und die Lichtemission durch Ein/Ausschalten des Stroms an den Elektroden gesteuert wird, wodurch eine Anzeigevorrichtung gebildet ist. Die Anzeigevorrichtungen sind in einen passiven Matrixtyp und einen aktiven Matrixtyp klassifiziert. Ersterer wird als eine Hintergrundbeleuchtung oder eine relativ niedrigzeilige Anzeigevorrichtung verwendet und letzterer wird als eine relativ hochauflösende Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise ein Fernsehgerät oder Bildschirm, verwendet.
In organischen EL-Elementen, die solche organische EL-Anzeigevorrichtungen bilden, ist ein großes Problem, dass eine organische Schicht, die als lichtemittierende Schicht dient, eine kurze Lebensdauer hat. Obwohl die Lichtemissionszeit in den zurückliegenden Jahren durch verschiedene Untersuchungen erhöht worden ist, ist die derzeitige Elementlebensdauer immer noch kurz, wenn sie beispielsweise für ein Fernsehgerät oder einen Bildschirm verwendet wird, und die Helligkeit wird in 2000 bis 3000 Stunden bei kontinuierlichem Leuchten um die Hälfte reduziert. Als ein Grund für die kurze Elementlebensdauer ist das Eindringen von Feuchtigkeit in die als lichtemittierende Schicht dienende organische Schicht oder die thermische Zerstörung infolge von Erwärmung nach Ausbildung der organischen Schicht oder infolge von Wärmeerzeugung des Elements festgestellt worden, und es wurden verschiedene Verbesserungen durchgeführt.
Organische EL-Licht emittierende Elemente dieser Bauart sind in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung (JP-A) Nr. H10-275680 und der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung (JP-A) Nr. 2002-343559 beschrieben (im Nachfolgenden als Patentdokument 1 und Patentdokument 2 bezeichnet). Von diesen offenbart das Patentdokument 1 die organischen EL-Licht emittierenden Elemente, die einen Schutzfilm in Form einer Mehrschichtstruktur mit zwei Schichten, d. h. einer organischen Schicht und einer Metallschicht, oder zwei Schichten, d. h. einer anorganischen Schicht und einer Metallschicht, haben.
Andererseits offenbart das Patentdokument 2 eine organische EL-Licht emittierende Schicht, in der eine Wärmeableitplatte aus Metall als ein Wärmeableitelement an einer der Elektroden, welche ein organisches EL-Element bilden, durch eine Klebschicht vorgesehen ist.
Wenn in dem Patentdokument 1 die zwei Schichten, welche die organische Schicht und die Metallschicht aufweisen, als Schutzfilm verwendet werden, tritt das Problem auf, dass die Wärmeleitfähigkeit der organischen Schicht niedrig ist und somit die im Element erzeugte Wärme nicht ausreichend abgeleitet oder abgestrahlt werden kann. Für den Fall von zwei Schichten, die die anorganische Schicht und die Metallschicht umfassen, wird, wenn andererseits SiO₂ wie in dem Dokument als ein Beispiel für eine Halb leiterverbindung, welche den anorganischen Schutzfilm bildet, verwendet wird, das Problem auftreten, dass die Wärmeleitfähigkeit von SiO₂ gering ist und somit die Wärme, welche in dem Element erzeugt wird, nicht ausreichend abgeleitet oder abgestrahlt werden kann, und es ferner nicht möglich ist, das Eindringen von Feuchtigkeit durch den Schutzfilm ausreichend zu verhindern.
Gemäß dem Patentdokument 2 kann das Problem der Wärmeableitung vermieden werden, aber es ist das Problem aufgetreten, dass an einem Trennteil zwischen lichtemittierenden Elementen in Form einer passiven Matrixstruktur ein Raum gebildet wird und in diesem Teil ein organisches Lösungsmittel oder Feuchtigkeit, die durch den Klebstoff erzeugt werden, verbleibt oder der Klebstoff in diesen Teil eintritt und somit der Schutz der lichtemittierenden Schicht, welcher äußerst bedeutend ist, nicht sicher erzielt werden kann, wodurch die Elementlebensdauer verringert wird.
Da ein Verfahren zum Herstellen des vorstehenden Schutzfilms im Allgemeinen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die eine organische Schicht nicht zersetzt, ist ferner das Problem aufgetreten, dass es nicht möglich ist, einen feinen, dünnen Film auszubilden und es daher notwendig ist, einen Schutzfilm mit einer Dicke von mehreren Hundert Nanometern bis zu mehreren Mikrometern auszubilden, um das Eindringen von Feuchtigkeit oder organischen Verbindungen zu verhindern, woraus eine Erhöhung des Wärmewiderstands resultiert, die die Temperatur eines Elements anhebt, wodurch dessen Lebensdauer verkürzt wird. Obwohl es wesentlich ist, das Eindringen von Feuchtigkeit oder organischen Verbindungen in die lichtemittierende Schicht und elektronischen Schichten wie vorstehend beschrieben zu verhindern und die Wärme, welche in dem Element erzeugt wird, effizient zu entfernen, um die Lebensdauer eines organischen EL-Elements und einer organischen EL-Anzeigevorrichtung zu verlängern, sind bis jetzt noch keine wirksamen Maßnahmen vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme durchgeführt und schafft ein langlebiges organisches EL-Element und eine langlebige organische EL-Anzeigevorrichtung und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung derselben, die im Einzelnen im Folgenden beschrieben werden.
Das heißt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein organisches EL-Licht emittierendes Element geschaffen, das eine leitfähige transparente Elektrode, eine Gegenelektrode gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode, eine organische EL-Licht emittierende Schicht, die zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode und der Gegenelektrode vorgesehen ist, eine isolierende Schutzschicht, die zum Abdecken von wenigstens der organischen EL-Licht emittierenden Schicht vorgesehen ist, und eine Wärmeableitschicht aufweist, die in Kontakt mit der isolierenden Schutzschicht vorgesehen ist. Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat wenigstens ein Oberflächenteil der leitfähigen transparenten Elektrode an der Seite der organischen EL-Licht emittierenden Schicht einen ITO-Film, der wenigstens ein Element aus der Gruppe, bestehend aus Hf, V und Zr, enthält. Die isolierende Schutzschicht hat einen Nitridfilm mit einer Dicke von 100 nm oder darunter.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass der Nitridfilm aus wenigstens einer der Verbindungen aus Stickstoff und einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, B, Al und Si, besteht und insbesondere dass der Nitridfilm aus wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe aus Siliciumnitrid, Titannitrid, Tantalnitrid und Aluminiumnitrid besteht.
Da ein Nitridfilm feiner als ein Oxidfilm ist, hat er verglichen mit dem Oxidfilm eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsschutzwirkung und Wärmeableitungswirkung.
Da die Wärmeableitungseffizienz steigt, wenn die Dicke vermindert wird, ist es notwendig, die Dicke so weit zu minimieren, solange wie die Funktion als Schutzfilm sichergestellt ist, und von diesem Aspekt her gesehen ist sie auf 100 nm oder darunter, vorzugsweise 30 nm bis 50 nm, eingestellt. Die isolierende Schutzschicht kann eine Isolierschicht aufweisen, welche die organische EL-Licht emittierende Schicht durch die Gegenelektrode und eine Schutzschicht, welche die Isolierschicht abdeckt, aufweist. Diese Struktur ist insbesondere dann notwendig, wenn die Schutzschicht leitfähig ist.
Diese Erfindung ist auch an anderen allgemeinen Anzeigeelementen als dem organischen EL-Element anwendbar.
Die vorliegende Erfindung kann an einem anderen allgemeinen Anzeigeelement als dem organischen EL-Licht emittierenden Element angewandt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anzeigeelement geschaffen, das eine leitfähige transparente Elektrode, eine Gegenelektrode gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode, eine lichtemittierende Schicht, die zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode und der Gegenelektrode angeordnet ist, eine Schutzschicht, welche wenigstens die lichtemittierende Schicht abdeckt, und eine Wärmeableitschicht, die die Schutzschicht berührt, aufweist. In dem Anzeigeelement ist es vorzuziehen, dass wenigstens ein Oberflächenteil der leitfähigen transparenten Elektrode einen ITO-Film aufweist, der wenigstens ein Element aus der Gruppe Hf, V und Zr enthält.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Schutzschicht wenigstens ein Element enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ar, Kr und Xe besteht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Elements geschaffen. Das lichtemittierende Element hat eine leitfähige transparente Elektrode, eine Gegenelektrode gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode, eine lichtemittierende Schicht zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode und der Gegenelektrode vorgesehen, und eine Schutzschicht, die so vorgesehen ist, dass sie wenigstens die lichtemittierende Schicht abdeckt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Verfahren den Schritt Ausbilden der Schutzschicht unter Verwendung eines Plasmas, das als Hauptkomponente ein Gas enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Ar, Kr und Xe besteht.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das Plasma ein Plasma ist, das durch Hochfrequenz angeregt wird. Insbesondere ist die Hochfrequenz eine Mikrowelle.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch vorzuziehen, dass die Schutzschicht durch eine Niedrigtemperatur-Dampfabscheidung ausgebildet wird, die bei 100°C oder darunter und vorzugsweise bei Zimmertemperatur durchgeführt wird. Insbesondere ist vorzuziehen, dass die Niedrigtemperatur-Dampfabscheidung ohne Erwärmen mit Ausnahme des Falls der Plasmaerwärmung durchgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine organische EL-Anzeigevorrichtung geschaffen.
Die organische EL-Anzeigevorrichtung hat eine Anzahl von Gatterleitungen und eine Anzahl von Signalleitungen, die in einer Matrix angeordnet sind, Schaltelemente, die an den Schnittpunkten der Gatterleitungen und der Signalleitungen vorgesehen sind, leitfähige transparente Elektroden, Gegenelektroden gegenüber den leitfähigen transparenten Elektroden, organische EL-Licht emittierende Schichten, die jeweils zwischen den leitfähigen transparenten Elektroden und den Gegenelektroden vorgesehen sind, eine Schutzschicht, die vorgesehen ist, um wenigstens die organischen EL-Licht emittierenden Schichten abzudecken, und eine Wärmeableitschicht, die in Kontakt mit der Schutzschicht vorgesehen ist. In der organischen EL-Anzeigevorrichtung sind die Schaltelemente TFTs, wobei jeder der TFTs eine Gate-Elektrode aufweist, die an die Gate-Leitung angeschlossen ist, eine Signalleitungselektrode, die an die Signalleitung angeschlossen ist, und eine Pixelelektrode, die mit der leitfähigen transparenten Elektrode oder der Gegenelektrode über ein Kontaktloch verbunden ist, das in einem Isolierfilm ausgebildet ist, der die TFTs abdeckt, wobei wenigstens ein Oberflächenteil jeder der leitfähigen transparenten Elektroden auf der Seite der organischen EL-Licht emittie renden Schicht einen ITO-Film aufweist, der wenigstens ein Element aus der Gruppe Hf, V und Zr enthält.
Andererseits hat eine andere organische EL-Anzeigevorrichtung eine Anzahl von Gate-Leitungen und eine Anzahl von Signalleitungen, die in einer Matrix auf einem Substrat ausgebildet sind, Schaltelemente, die an den Schnittpunkten der Gate-Leitungen und der Signalleitungen vorgesehen sind, leitfähige transparente Elektroden, Gegenelektroden gegenüber den leitfähigen transparenten Elektroden, organische EL-Licht emittierende Schichten, die jeweils zwischen den leitfähigen transparenten Elektroden und den Gegenelektroden vorgesehen sind, eine Schutzschicht, die so vorgesehen ist, dass sie wenigstens die organischen EL-Licht emittierenden Schichten abdeckt, und eine Wärmeableitschicht, die in Kontakt mit der Schutzschicht vorgesehen ist. In der anderen organischen EL-Anzeigevorrichtung sind die Schaltelemente TFTs, die jeweils eine Gate-Elektrode an die Gate-Leitung angeschlossen haben, eine Signalleitungselektrode an die Signalleitung angeschlossen haben und eine Pixelelektrode an die leitfähige transparente Elektrode oder die Gegenelektrode angeschlossen haben, wobei die Gate-Leitungen und die Gate-Elektroden in das Substrat oder in einen Isolierfilm, der in Kontakt mit dem Substrat ausgebildet ist, eingebettet sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass wenigstens ein Oberflächenteil jeder der leitfähigen transparenten Elektroden auf der Seite der organischen EL-Licht emittierenden Schicht einen ITO-Film aufweist, der wenigstens ein Element aus der Gruppe Hf, V und Zr enthält, und die Schutzschicht einen Nitridfilm mit einer Dicke von 100 nm oder darunter aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen transparenten Films geschaffen mit dem Schritt Durchführen einer Zerstäubungsfilmausbildung unter Verwendung eines Plasmas, das Kr oder Xe als Hauptkomponente enthält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen transparenten Films geschaffen mit den Schritten Ausbilden eines ITO-Films durch Zerstäuben eines Targets, das Indiumoxid und Zinnoxid enthält, unter Verwendung eines Plasmas, das durch eine Hochfrequenz angeregt iwird, und Durchführen der Zerstäubung unter Verwendung des Plasmas, welches wenigstens ein Element der Elemente Kr und Xe als Hauptkomponente enthält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden eines Nitridfilms geschaffen mit dem Schritt Durchführen einer Dampfabscheidung eines Nitridfilms unter Verwendung eines durch Mikrowelle angeregten Plasmas, wobei der Schritt der Dampfabscheidung unter Verwendung des Plasmas, das wenigstens ein Element der Elemente Ar, Kr und Xe als Hauptkomponente enthält und bei einer niedrigen Temperatur ohne Erwärmen mit Ausnahme der Erwärmung durch das Plasma durchgeführt wird.
Bei dem Verfahren ist es vorzuziehen, dass die durch Mikrowelle angeregte Plasmadampfabscheidung durchgeführt wird durch die Schritte Verwenden eines Plasmaverarbeitungsgeräts mit Doppelstrahlplatten, Einleiten eines Gases, das wenigstens eines der Elemente Ar, Kr und Xe enthält, in das Gerät von der oberen Strahlplatte, um das Plasma zu erzeugen, und Einleiten eines Materialgases des Nitridfilms in das Plasma von der unteren Strahlplatte.
Es ist auch vorzuziehen, dass zum Zeitpunkt der Dampfabscheidung des Nitridfilms an ein filmbildendes Element eine Hochfrequenz angelegt wird, um dadurch ein Vorspannungspotenzial an der Oberfläche des filmbildenden Elements zu erzeugen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine Ansicht im Schnitt der Struktur eines passiven Anzeigeelements vom Bodenemissions-Typ der Ausführungsform 1 dieser Erfindung;
1B ist eine Draufsicht auf die Struktur des passiven Anzeigeelements vom Bodenemissions-Typ der 1A;
2 ist eine Darstellung, die eine schematische Struktur eines Filmausbildungsgeräts mit durch Mikrowellen angeregtem hochdichten Plasma mit Doppelstrahlplatten zeigt, das bei der Ausführungsform verwendet wird;
3A ist eine Ansicht im Schnitt der Struktur eines passiven Anzeigeelements vom Obenemissions-Typ der Ausführungsform 2 dieser Erfindung;
3B ist eine Draufsicht auf die Struktur des passiven Anzeigeelements vom Obenemissions-Typ der 3A;
4A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils der Pixel einer passiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 3 dieser Erfindung;
4B ist eine Draufsicht auf einen Teil der Pixel der passiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ gemäß 4A;
5A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils der Pixel einer passiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ der Ausführungsform 4 dieser Erfindung;
5B ist eine Draufsicht, die einen Teil der Pixel der passiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ der 5A zeigt;
6A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils der Pixel einer aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ gemäß Ausführungsform 5 dieser Erfindung;
6B ist eine Draufsicht auf einen Teil der Pixel der aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ gemäß 6A;
7A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils des organischen EL-Elements gemäß der Ausführungsform 6 dieser Erfindung;
7B ist eine Draufsicht auf einen Teil der organischen EL-Elemente gemäß 7A;
8A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils der Pixel einer aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 7 dieser Erfindung;
8B ist eine Draufsicht auf einen Teil der Pixel der aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ nach 8A;
9A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 8 dieser Erfindung;
9B ist eine Draufsicht auf einen Teil der organischen EL-Anzeigevorrichtung der 9A;
10A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 9 dieser Erfindung;
10B ist eine Draufsicht auf einen Teil der organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß 10A;
11A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 10 dieser Erfindung;
11B ist eine Draufsicht auf einen Teil der organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß 11A;
12A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 11 dieser Erfindung;
12B ist eine Draufsicht auf einen Teil der organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß 12A;
13A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 12 dieser Erfindung;
13B ist eine Draufsicht auf einen Teil der organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß 13A;
14A ist eine Ansicht im Schnitt eines Teils einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 13 dieser Erfindung;
14B ist eine Draufsicht auf einen Teil der organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß 14A; und
15 ist eine Ansicht im Schnitt eines Beispiels einer Wärmeabstrahlschicht gemäß der Ausführungsform 14 dieser Erfindung.
Beste Art der Durchführung der Erfindung.
Im Folgenden werden Ausführungsformen dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsform 1)
Bezug nehmend auf die 1A und 1B hat ein passives Anzeigeelement 1 vom Bodenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 1 ein transparentes Substrat 2, eine leitfähige transparente Elektrode 3 auf dem transparenten Substrat 2 ausgebildet, eine Lochtransportschicht 5, eine lichtemittierende Schicht 6 und eine Elektronentransportschicht 7, die eine organische Schicht 10 bilden, welche auf der leitfähigen transparenten Elektrode 3 übereinander geschichtet sind, eine Gegenelektrode 8, die auf die organische Schicht 10 geschichtet ist, eine Schutzschicht 9, die zum Abdecken derselben ausgebildet ist, und eine Wärmeableitschicht 11, die in Kontakt mit der Schutzschicht 9 ausgebildet ist.
Als transparentes Substrat 2 kann ein Material verwendet werden, das Licht durchlassen kann, welches von der lichtemittierenden Schicht 6 abgestrahlt wird, und bei der Ausführungsform 1 wurde ein Glassubstrat verwendet.
Als leitfähige transparente Elektrode 3 wurde ein Indium-Zinnoxid-(ITO)-Film, dotiert mit Hf, das durch V oder Zr ersetzt werden kann, verwendet, um die Energiedichte ihrer Oberfläche, die die organische Schicht 10 berührt, zu erhöhen, um die Effizienz der Löcherinjektion in das Element zu verbessern. Dies macht eine Löcherinjektionsschicht oder eine Pufferschicht, die im Allgemeinen erforderlich ist, unnötig.
Die organische Schicht 10 besteht aus der Löchertransportschicht 5, der lichtemittierenden Schicht 6 und der Elektronentransportschicht 7 und ist nicht besonders begrenzt, und selbst wenn irgendwelche bekannten Materialien verwendet werden, wird die Funktionsweise/die Wirkung dieser Erfindung erzielt. Die Löchertransportschicht 5 dient dazu, Löcher effizient in die lichtemittierende Schicht 6 zu bewegen und die Be wegung von Elektronen von der Gegenelektrode 8 zur Seite der leitfähigen transparenten Elektrode 3 durch die lichtemittierende Schicht 6 zu verhindern, wodurch die Effizienz der Rekombination von Elektronen und Löchern in der lichtemittierenden Schicht 6 verbessert wird.
Obwohl nicht besonders begrenzt, kann als Material, welches als die Löchertransportschicht 5 verwendet wird, beispielsweise 1,1-Bis(4-di-p-aminophenyl)cyclohexan, Carbazol oder dessen Derivate, Triphenylamin oder dessen Derivate oder dergleichen verwendet werden.
Obwohl nicht besonders begrenzt, kann als lichtemittierende Schicht 6 Chinolinolaluminium-Komplex, der ein Fremdatom enthält, DPVi Biphenyl oder dergleichen verwendet werden. In Abhängigkeit von der Verwendung können rote, grüne und blaue Leuchtstoffe verwendet werden, indem diese übereinander angeordnet werden, und in einer Anzeigevorrichtung oder dergleichen können rote, grüne und blaue Leuchtstoffe verwendet werden, indem diese in einer Matrix angeordnet werden.
Als Elektronentransportschicht 7 kann ein Silanolderivat (silole derivate), ein Cyclopentadienderivat oder dergleichen verwendet werden.
Für das Material, welches die Gegenelektrode 8 bildet, besteht keine besondere Begrenzung, und es kann Aluminium mit einer Energiedichte von 3,7 eV oder dergleichen verwendet werden.
Ein Nitrid eines Elements; ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, B, Al und Si, wird vorzugsweise als Schutzschicht 9 verwendet, die dazu dient, das Eindringen von Feuchtigkeit, eines oxidierenden Gases oder dergleichen in die organische EL-Licht emittierende Schicht zu verhindern. Obwohl bezüglich der Reduzierung des Wärmewiderstands eine geringere Dicke vorzuziehen ist, sind ungefähr 10 nm bis 100 nm zur Verhinderung der Durchlässigkeit von Feuchtigkeit, einem oxidierenden Gas oder dergleichen und insbesondere 30 nm bis 50 nm vorzuziehen.
Für den Fall, dass die Schutzschicht 9 aus dem vorstehend genannten Nitrid besteht, kann die Schutzschicht 9 auch als Wärmeableitschicht 11 dienen, da dessen Wärmeleitfähigkeit hoch ist und der Wärmewiderstand verringert werden kann. Die Wärmeableitschicht 11 kann jedoch auch vorgesehen werden, um die Wärmeableitung effizienter durchzuführen.
Als Wärmeableitschicht 11 sind Aluminium, Kupfer oder dergleichen mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, vorzuziehen.
Als Nächstes erfolgt die Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Anzeigeelements gemäß dieser Ausführungsform. Auf einem gereinigten Glassubstrat wurde durch ein Zerstäubungsverfahren ITO, das 5 Gew.-% Hf enthielt, als ein Film ausgebildet. Die Filmbildung verwendete ein Co-Zerstäubungsverfahren unter Verwendung eines ITO-Targets (vorzugsweise eines gesinterten Körpers aus Indiumoxid und Zinnoxid) und ein Hf-Target. Bei der Zerstäubung wurde Xe, das eine große Kollisionsquerschnittsfläche hat, als Plasmaanregungsgas verwendet, wodurch ein Plasma mit einer ausreichend niedrigen Elektronentemperatur erzeugt wurde. Die Substrattemperatur wurde auf 100°C eingestellt, und die Filmdicke wurde auf 200 Angström eingestellt. Ein Hf-dotierter Teil war auf eine Oberflächenschicht begrenzt, und danach wurde nur undotiertes ITO verwendet. Da das Zerstäuben unter Verwendung des Xe-Plasmas durchgeführt wurde, war die Elektronentemperatur ausreichend niedrig, und somit war, selbst wenn die Filmausbildung unter Bestrahlung von Xe-Ionen auf der ITO-Oberfläche während der Filmausbildung zur Verbesserung der Filmqualität durchgeführt wurde, die Plasmazerstörung an dem ITO-Film unterdrückt und daher wurde selbst bei einer niedrigen Temperatur von 100°C oder darunter einer hoch qualitative Filmausbildung erzielt. Der so ausgebildete Hf-haltige ITO-Film wurde zu einer vorbestimmten Form strukturiert. Die Strukturierung wurde durch ein Fotolithografieverfahren durchgeführt. Als Fotoresist wurde ein auf Novolak basierendes Resist verwendet, und nach der Durchführung der Belichtung unter Verwendung eines Maskenausrichtgeräts und der Entwicklung unter Verwendung eines vorbestimmten Entwicklers wurde eine Ober flächenreinigung zur Entfernung von organischen Verbindungen durch Ultraviolettbestrahlung für 10 Minuten durchgeführt. Dann wurden unter Verwendung einer organischen Film-Dampfabscheidungsvorrichtung die Löchertransportschicht 5, die lichtemittierende Schicht 6 und die Elektronentransportschicht 7 aufeinanderfolgend ausgebildet. Dann wurde, ohne dass das Substrat der Atmosphäre ausgesetzt war, Aluminium unter Verwendung einer Aluminium-Dampfabscheidevorrichtung neben der organischen Film-Dampfabscheidevorrichtung, abgeschieden, um die Gegenelektrode 8 auszubilden. Dann wurde, ohne das Substrat der Atmosphäre auszusetzen, dieses zu einer Isolierschutzfilm-Ausbildevorrichtung transportiert, wo ein Siliciumnitridfilm abgeschieden wurde, um den isolierenden Schutzfilm 9 auszubilden. Bei der Siliciumnitridfilmausbildung wurde ein Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung eines durch Mikrowelle angeregten Plasmas verwendet, wobei ein Gas mit einem Volumenverhältnis von Ar N₂ : H₂ : SiH₄ = 80 : 18 : 1,5 : 0,5 verwendet wurde. Der Betriebsdruck betrug vorzugsweise 0,1 bis 1 Torr und war bei dieser Ausführungsform auf 0,5 Torr eingestellt. Von der Rückseite des Substrats her wurde eine Hochfrequenz mit 13,56 MHz angelegt, um dadurch ein Potenzial von ungefähr –5 V als einem Vorspannungspotenzial an der Substratoberfläche zu erzeugen, und Ionen in dem Plasma wurden auf diese gestrahlt. Die Substrattemperatur war während der Siliciumnitridfilmbildung auf Zimmertemperatur eingestellt und ein anderes Erwärmen als durch das unvermeidliche Erwärmen des Plasmas durch Heizmittel wurde nicht durchgeführt. Die Filmdicke war auf 50 nm eingestellt.
Mit Bezug auf 2 hat eine Filmausbildungsvorrichtung 12 für durch Mikrowellen angeregtes hochdichtes Plasma mit Doppelstrahlplatten, die bei der Filmausbildung verwendet wurde, eine Kammer, in der eine Ionenstrahl-Vorspannungshochfrequenzenergiequelle 13 angeordnet ist und darüber ein zu bearbeitendes Substrat 14 platziert ist. Eine untere Strahlplatte 22, eine obere Strahlplatte 23 und darüber ein dielektrisches Fenster 19 und eine Mikrowellen strahlende Antenne 20 sind so angeordnet, dass sie dem Substrat in der genannten Reihenfolge gegenüberliegen. Wenn wie durch einen Pfeil 21 angegeben, eine Mikrowelle eingeleitet wird, werden Gase, wie beispielsweise Ar, H₂ und N₂ von der oberen Strahlplatte 23 ein plasmaangeregtes Gas 18 in einem Plasmaanregungsbereich 17, während Materialgase, wie beispielsweise SiH₄ und Ar von der unteren Strahlplatte 22 zugeführt werden und das Substrat durch eine Prozessregion (Plasmadiffusionsregion) 15 erreichen. Diese Filmausbildungsvorrichtung 12 für durch Mikrowellen angeregtess hochdichte Plasma mit Doppelstrahlplatte verwendet das durch Mikrowelle angeregte Plasma und kann die Prozessregion an einer Position von der Plasmaanregungsregion entfernt anordnen. Daher ist die Elektronentemperatur in der Prozessregion 1,0 eV oder darunter, selbst wenn Ar verwendet wird, und die Plasmadichte beträgt 10¹¹/cm² oder darüber. Wegen der Doppelstrahlplattenstruktur mit der oberen Strahlplatte 23 und der unteren Strahlplatte 22, können die Materialgase, wie beispielsweise Silan in die von der Plasmaanregungsregion entfernte Prozessregion eingeleitet werden, und daher kann eine übermäßige Dissoziation von Silan verhindert werden, und selbst bei Zimmertemperatur waren das lichtemittierende Element und der gebildete Schutzfilm frei von einem Defekt, und es war möglich, einen feinen Film herzustellen. Durch Anlegen der Hochfrequenz von der Rückseite des Substrats her zum Erzeugen des Vorspannungspotenzials an der Substratoberfläche und zum Bestrahlen von Ionen auf die Substratoberfläche vom durch Mikrowelle angeregten Plasma war es möglich, den Nitridfilm fein auszubilden, wodurch die Filmqualität weiter verbessert wurde. Obwohl das Substrat durch das Plasma wie vorstehend beschrieben erwärmt wird, ist es auch wichtig, dass keine andere Heizung als diese durchgeführt wird. Die Dampfabscheidung kann während des Abkühlens des Substrats durchgeführt werden, um die Erwärmung durch das Plasma zu unterdrücken.
Danach wurde Aluminium zu einem Film mit einer Dicke von 1 μm unter Verwendung der Aluminiumdampfabscheidungsvorrichtung ausgebildet, um dadurch die Wärmeableitschicht zu erhalten.
Anstatt von Aluminiumdampfabscheidung kann eine Aluminiumzerstäubungsfilmausbildung durchgeführt werden. In diesem Fall ist die Zerstäubungsfilmausbildung, welche ein Xe-Plasma mit einer niedrigen Elektronentemperatur verwendet, wirksam.
Durch die vorstehenden Vorgänge wurde das lichtemittierende Element dieser Ausführungsform erhalten. Als Ergebnis der Messung der Elementlebensdauer des lichtemittierende Elements dieser Ausführungsform wurde die Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte, die herkömmlicherweise 2000 Stunden beträgt, auf 6000 Stunden erhöht, und somit wurde die Wirkung der Schutzschicht 9 bestätigt.
(Ausführungsform 2)
Mit Bezug auf die 3A und 3B hat ein passives Anzeigeelement 24 vom Obenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 2 ein Substrat 2, eine Gegenelektrode 8, die auf dem Substrat 2 so ausgebildet ist, dass sie einer leitfähigen transparenten Elektrode 3 gegenüberliegt, eine Elektronentransportschicht 7, eine lichtemittierende Schicht 6 und eine Löchertransportschicht 5, die eine organische Schicht 10 bilden, die auf der Gegenelektrode 8 übereinander geschichtet sind, die leitfähige transparente Elektrode 3, die auf die organische Schicht 10 aufgebracht ist, eine transparente Schutzschicht 25, die zum Abdecken derselben ausgebildet ist, und eine transparente Wärmeableitschicht 26, die in Kontakt mit der transparenten Schutzschicht 25 ausgebildet ist. Wegen des Obenemissions-Typs ist, obwohl das Material des Substrats nicht besonders begrenzt ist, im Hinblick auf die Wärmeableitung ein Metall, Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid oder dergleichen vorzuziehen. Für den Fall der Verwendung des Metallsubstrats, kann das Substrat 2 auch als die Gegenelektrode 8 dienen.
Die Elektronentransportschicht 7, die lichtemittierende Schicht 6 und die Löchertransportschicht 5 wurden durch das gleiche Verfahren wie bei der Ausführungsform 1 beschrieben übereinander angeordnet. Obwohl bekannte Materialien als die Materialien der jeweiligen Schichten verwendet werden können, werden die in der Ausführungsform 1 gezeigten Materialien als Beispiele genannt.
In Abhängigkeit von der Verwendung können rote, grüne und blaue Leuchtstoffe in einer einzelnen Schicht oder in geschichteten Schichten als lichtemittierende Schicht 6 verwendet werden.
Dann wurde durch das bei der Ausführungsform 1 gezeigte Verfahren ein 5 Gew.-% Hf enthaltender ITO-Film ausgebildet, um dadurch die Gegenelektrode 8 zu erhalten. Da der ITO-Film durch Zerstäuben unter Verwendung eines Xe-Plasmas mit einer niedrigen Elektronentemperatur ausgebildet wurde, wurde keine Zerstörung der darunter liegenden organischen Schicht 10 oder des ausgebildeten ITO-Films infolge des Plasmas beobachtet, und es war möglich, eine hochqualitative Filmausbildung bei geringer Temperatur durchzuführen. Durch das in der Ausführungsform 1 gezeigte Verfahren wurde Siliciumnitrid als ein Film ausgebildet, um das so erhaltene organische EL-Element vom Obenemissions-Typ abzudecken, um dadurch den isolierenden transparenten Schutzfilm 25 zu erhalten, der auch als die Wärmeableitschicht 26 dient. Die Dicke dieses isolierenden Schutzfilms 25 war auf 50 nm eingestellt. Da Siliciumnitrid eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 80 W/(m·K) hat und es ferner möglich war, den feinen, dünnen Film durch das durch Mikrowelle angeregte Plasma auszubilden, kann der Wärmewiderstand ausreichend verringert werden, sodass dadurch der Temperaturanstieg des Elements unterdrückt wird und daher dient die Schutzschicht 25 auch ausreichend als die Wärmeableitschicht 26. Wenn als Substrat 2 ein Metall verwendet worden ist und Siliciumnitrid als die isolierende Schutzschicht 25 verwendet wird, obwohl die Wärmeableitschicht 26 auch separat zur effizienten Durchführung der Wärmeableitung verwendet werden kann. Es besteht keine besondere Begrenzung bezüglich des Materials der transparenten Wärmeableitschicht 26, das beim Obenemissions-Typ verwendet wird, solange als dies eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und transparent ist, und ITO oder dergleichen wird als ein Beispiel genannt. Die Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte des so fertiggestellten organischen EL-Elements wurde mit 9000 Stunden gemessen, während sie herkömmlicherweise 3000 Stunden ist, und daher wurde die Wirkung der Schutzschicht 25 bestätigt.
(Ausführungsform 3)
Mit Bezug auf die 4A und 4B hat eine passive organische EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ 27 gemäß der Ausführungsform 3 ein transparentes Substrat 2, leitfähige transparente Elektroden 3, eine Löchertransportschicht 5, eine lichtemittierende Schicht 6 und eine Elektronentransportschicht 7, die jede der organischen Schichten 10 bilden, welche jeweils auf den leitfähigen transparenten Elektroden 3 aufgebracht sind, Gegenelektroden 8, die jeweils auf den organischen Schichten 10 ausgebildet sind, eine Schutzschicht 9, die direkt oder indirekt zur Abdeckung der lichtemittierenden Schichten 6 ausgebildet ist, und eine Wärmeableitschicht 11. Da die Vorrichtung so konfiguriert ist, dass die in der Ausführungsform 1 gezeigten organischen EL-Anzeigeelemente vom Bodenemissions-Typ in einer Matrix angeordnet sind, können diejenigen Elemente, welche jeweils durch die leitfähigen transparenten Elektroden 3 und die Gegenelektroden 8 gewählt sind, Licht emittieren. Die leitfähigen transparenten Elektroden 3 und die Gegenelektroden 8 sind zu einer Matrix strukturiert, wodurch die Elemente angeordnet werden. Die Bezugsziffer 28 bezeichnet einen lichtemittierenden Teil.
Für einen Schutzfilm, der die Schutzschicht 9 bildet, wurde im Hinblick auf die Isolation zwischen den verschiedenen Gegenelektroden vorzugsweise Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid oder dergleichen verwendet, und bei der Ausführungsform 3 wurde Siliciumnitrid verwendet, das durch das Verfahren wie in der Ausführungsform 1 beschrieben ausgebildet wurde. Da die in der Ausführungsform 1 gezeigten Elemente in einer Matrix angeordnet sind, obwohl die Anzeigevorrichtung einfach konfiguriert ist, wird ein ähnlicher Effekt wie bei der Ausführungsform 1 erzielt, und somit ist die Lebensdauer bis zur Abnahme der Leuchtdichte auf die Hälfte der Elemente durch die feine und dünne Schutzschicht 9 verbessert. Als Ergebnis der Messung wurde die Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte, die herkömmlicherweise 2000 Stunden ist, auf 6000 Stunden erhöht.
(Ausführungsform 4)
Mit Bezug auf die 5A und 5B hat eine passive organische EL-Anzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ 30 gemäß der Ausführungsform 4 ein transparentes Substrat 29, Gegenelektroden 8 gegenüber den leitfähigen transparenten Elektroden 3, eine Elektronentransportschicht 7, eine lichtemittierende Schicht 6 und eine Löchertransportschicht 5, die jeweils die organischen Schichten 10 bilden, die jeweils auf die Gegenelektroden 8 aufgebracht sind, die leitfähigen transparenten Elektroden 3, die jeweils auf den organischen Schichten 10 ausgebildet sind, eine Schutzschicht 9, die ausgebildet ist, um die lichtemittierenden Schichten 6 direkt oder indirekt abzudecken, und eine Wärmeableitschicht 11. Da die Konfiguration so ist, dass die organischen EL-Anzeigeelemente vom Obenemissions-Typ wie in der Ausführungsform 2 gezeigt, in einer Matrix angeordnet sind, werden diese Elemente jeweils durch die leitfähigen transparenten Elektroden 3, und die Gegenelektroden 8 gewählt, um Licht emittieren zu können. Da die Elemente, die dazu gebracht werden, Licht zu emittieren, durch die Gegenelektroden 8, die auf dem Substrat 29 angeordnet sind, und die leitfähigen transparenten Elektroden 3, gewählt werden, ist das Substrat 29 isolierend und vorzugsweise ein Glas- oder Quarzsubstrat, ein Siliciumnitridsubstrat, ein Aluminiumnitridsubstrat, ein Bornitridsubstrat oder dergleichen, und insbesondere im Hinblick auf die Wärmeableitung hat das Siliciumnitridsubstrat, das Aluminiumnitridsubstrat, das Bornitridsubstrat oder dergleichen eine hohe Wärmeleitfähigkeit. In der Ausführungsform 4 wurde ein Siliciumnitrid verwendet, das durch das in der Ausführungsform 1 beschriebene Verfahren hergestellt wurde. Die Bezugsziffer 31 bezeichnet einen lichtemittierenden Teil.
Die leitfähigen transparenten Elektroden 3 und die Gegenelektroden 8 sind zu einer Matrix strukturiert, wodurch die Elemente angeordnet werden. Es wird die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 2 erzielt, und somit ist die Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte der Elemente durch die feine und dünne Schutzschicht 9 verbessert. Als Ergebnis der Messung war die Lebensdauer bis zur Abnahme der Leuchtdichte auf die Hälfte, die herkömmlicherweise 3000 Stunden beträgt, auf 9000 Stunden erhöht.
(Ausführungsform 5)
Mit Bezug auf die 6A und 6B hat eine aktive, organische EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ 32 gemäß der Ausführungsform 5 ein transparentes Substrat 2, eine Anzahl von Gate-Leitungen, eine Anzahl von Signalleitungen, die die Gate-Leitungen schneiden, Schaltelemente, die an den Schnittpunkten der Gate-Leitungen und Signalleitungen angeordnet sind, leitfähige transparente Pixelelektroden 36, die mit den Schaltelementen verbunden sind, eine Löchertransportschicht 5, eine lichtemittierende Schicht 6 und eine Elektronentransportschicht 7, die jeweils die organischen Schichten 10 bilden, die jeweils auf den transparenten Pixelelektroden 36 angeordnet sind, Gegenelektroden 8, die auf den organischen Filmen der organischen Schichten 10 so ausgebildet sind, dass sie den leitfähigen transparenten Pixelelektroden 36 gegenüberliegen, eine Schutzschicht 9, die so ausgebildet ist, dass sie direkt oder indirekt wenigstens die organischen Schichten 10 abdeckt, und eine Wärmeableitschicht 11, die in Kontakt mit der Schutzschicht 9 ausgebildet ist. In der organischen Schicht 10 werden die Löchertransportschicht 5, die lichtemittierende Schicht 6 und die Elektronentransportschicht 7 von der Seite in der Nähe der transparenten Pixelelektrode 36 her ausgebildet.
Das Schaltelement ist vorzugsweise ein Dünnschichttransistor-(TFT)-Element, ein Metallspritzguss-(MIM)-Element oder dergleichen, das den EIN/AUS-Zustand des Stroms steuern kann. Das TFT-Element ist im Hinblick auf die Steuerbarkeit der Helligkeit des organischen EL-Elements vorzuziehen.
Obwohl es sich in Abhängigkeit von der Spezifikation einer Anzeigevorrichtung unterscheidet, kann als TFT-Element ein bekannter amorpher TFT oder Polysilicium-TFT geeignet verwendet werden.
Als Nächstes erfolgt die Beschreibung mit Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung der aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 5. Zunächst wurde Al durch Zerstäuben auf ein gereinigtes Glassubstrat zu einem Film mit einer Dicke von 300 nm ausgebildet. Beim Zerstäuben kann ein Ar-, Kr- oder Xe-Gas zweckmäßigerweise verwendet werden. Wenn Xe verwendet wird, wird die Zerstörung durch ein Plasma an dem geformten Al-Film unterdrückt, da die Elektronenkollisionsquerschnittsfläche groß ist und die Elektronentemperatur gering ist, was somit beson ders vorzuziehen ist. Dann wurde der ausgebildete Al-Film zu Gate-Leitungen und Gate-Elektroden mittels eines Fotolithografieverfahrens strukturiert. Dann wurde unter Verwendung der bei der Ausführungsform 1 verwendeten Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte Siliciumnitrid zu einem Film mit einer Dicke von 300 nm bei einer Substrattemperatur von 200°C und mit Ar : N₂ : H₂ : SiH₄ = 80 : 18 : 1,5 : 0,5 ausgebildet, um dadurch einen Gate-Isolierfilm 33 zu erzielen. Indem die Substrattemperatur auf 200°C gesetzt war, war es möglich, einen hochqualitativen Siliciumnitridfilm mit einer hohen Widerstandsspannung und einer kleinen Grenzflächenzustandsdichte zu schaffen, der somit für die Verwendung als Gate-Isolierfilm 33 geeignet war. Dann wurde unter Verwendung der gleichen Vorrichtung amorphes Silicium zu einem 50 nm-Film bei einer Substrattemperatur von 200°C und einem Volumenverhältnis von Ar : SiH₄ = 95 : 5 und darauf folgend ein amorphes n⁺-Silicium zu einem 30 nm-Film mit einem Volumenverhältnis von Ar : SiH₄ : PH₃ = 94 : 5 : 1 ausgebildet. Durch Strukturierung des übereinander geschichteten amorphen Silicium- und n⁺-Siliciumfilms durch ein Fotolithografieverfahren wurden Elementregionen ausgebildet. Dann wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie bei der Ausführungsform 1 gezeigt, ITO, das 5 Gew.-% Hf enthielt, zu einem 350 nm-Film ausgebildet und wurde dann durch ein Fotolithografieverfahren strukturiert, wodurch Signalleitungen 36, Signalleitungselektroden 37 und leitfähige transparente Pixelelektroden 36 erzielt wurden. Dann wurde unter Verwendung des strukturierten ITO-Films als Maske die amorphe n⁺-Siliciumschicht durch ein bekanntes Ionenätzverfahren geätzt, wodurch TFT-Kanaltrennregionen gebildet wurden. Unter Verwendung der bei der Ausführungsform 1 verwendeten Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte wurde bei Zimmertemperatur ein Silciumnitridfilm ausgebildet und dann einer Strukturierung der organischen EL-Elementregionen durch ein Fotolithografieverfahren unterzogen, wodurch ein Schutzfilm 9 auf jedem der TFT-Kanaltrennteile und eine Isolierschicht erzielt wurden, die dazu geeignet war, einen Kurzschluss zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode 36 und der Gegenelektrode 8 jedes organischen EL-Elements zu verhindern.
Dann wurden unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Verfahrens fortlaufend die Lochtransportschichten 5, lichtemittierenden Schichten 6 und Elektronentransportschichten 7 als organische Schicht 10 gebildet, und, ohne dass das Element der Atmosphäre ausgesetzt wurde, wurde unter Verwendung eines Xe-Plasmas mit einer niedrigen Elektronentemperatur und durch die Verwendung einer Al-Zerstäubungsvorrichtung, die für die Ausbildung der Gate-Leitungen verwendet wurde, Al zu einem Film ausgebildet, wodurch die Gegenelektroden erzielt wurden. Darin wurde durch die bei der Ausführungsform 1 verwendete Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte Siliciumnitrid zu einem 50 nm-Film bei Zimmertemperatur ausgebildet, wodurch eine Schutzschicht 9 erzielt wurde. Da die Schutzschicht 9 eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 80 W/(m·K) hat und ausreichend dünn ist, ist der Wärmewiderstand klein, und daher kann sie auch ganz allein als Wärmeableitschicht dienen. Es kann jedoch auch eine separate Wärmeableitschicht vorgesehen werden, um die Wärmeableitung effizienter auszuführen. Bei dieser Ausführungsform wurde unter Verwendung der Al-Zerstäubungsvorrichtung, die für die Ausbildung der Gate-Leitungen verwendet wurde, Al zu einem Film unter Verwendung eines Xe-Plasmas mit niedriger Elektronentemperatur ausgebildet, wodurch eine Wärmeableitschicht 11 erzielt wurde.
Gemäß der so erzielten aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ wurde eine hoch effiziente Lichtemission ermöglicht, da eine Pufferschicht oder eine Löcherinjektionsschicht wegen der hohen Energiedichte, die dem Hf enthaltenden ITO-Film eigen ist, unnötig wird. Da ferner eine Schutzschicht 9 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, die dünn ist, verwendet wird, kann die Schutzschicht 9 den Temperaturanstieg der Elemente unterdrücken, während sie ihre volle Funktion als Schutzschicht ausübt, sodass die Elementlebensdauer signifikant verbessert werden kann. Als Ergebnis der Messung wurde die Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte der in dieser Ausführungsform gezeigten Anzeigevorrichtung auf 6000 Stunden verbessert, während sie herkömmlicherweise 2000 Stunden betrug.
(Ausführungsform 6)
Mit Bezug auf die 7A und 7B kann auf den TFTs ein transparenter Glättungsfilm 41 ausgebildet werden, und danach können die organischen EL-Elemente ausgebildet werden. Bei dieser Konfiguration können die organischen EL-Elemente auf einer ebenen Fläche ausgebildet werden, und daher ist die Herstellungsausbeute verbessert. Da ferner eine organische EL-Schicht auf einer anderen Schicht als der Signalleitungsschicht ausgebildet ist, können leitfähige transparente Pixelelektroden 36 so angeordnet werden, dass sie sich über die Signalverdrahtung erstrecken, und somit ist es möglich, die Fläche jedes lichtemittierenden Elements zu vergrößern. Da ferner Signalleitungen aus einem anderen Material als dasjenige der Pixelelektroden ausgebildet werden können, ist es nicht notwendig, ein leitfähiges transparentes Material zu verwenden, und daher ist es möglich, den Verdrahtungswiderstand zu verringern, wenn die Anzeigevorrichtung eine größere Baugröße erhält, wodurch es möglich wird, die Anzeigeabstufung zu erhöhen. Eine aktive organische EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 6 wird auf die folgende Weise hergestellt. Zunächst wurden Gate-Leitungen, TFT-Elemente und Signalleitungen durch das bei der Ausführungsform 5 beschriebene Verfahren hergestellt. Die Signalleitungen wurden durch Ausbilden von Al zu einem 300 nm-Film durch das Zerstäubungsverfahren unter Verwendung eines Xe-Gases, wie bei der Ausführungsform 6 gezeigt, und durch Strukturieren desselben durch ein Fotolithografieverfahren erhalten. Dann wurde ein fotoempfindliches transparentes Harz durch ein Aufschleuderverfahren als Schicht aufgebracht, dann einer Belichtung und Entwicklung unterzogen und dann bei 150°C für 30 Minuten getrocknet, um dadurch einen Glättungsfilm zu erzielen. Durch die vorstehenden Belichtungs- und Entwicklungsvorgänge wurde der Glättungsfilm mit Verbindungslöchern für jede Verbindung zwischen einer pixelseitigen Elektrode des TFT und einem organischen EL-Element ausgebildet. Als fotoempfindliches transparentes Harz steht ein Acrylharz, ein Polyolefinharz, ein alicyclisches Olefinharz oder dergleichen zur Verfügung. Das alicyclische Olefinharz hat eine ausgezeichnete Transparenz mit geringem Feuchtigkeitsgehalt und geringer Feuchtigkeitsfreisetzung und ist damit vorzuziehen, und bei dieser Ausführungsform wurde alicyclisches Olefinharz verwendet. Dann wurde unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Verfahrens ein ITO- Film, der 5 Gew.-% Hf enthielt, ausgebildet, und dann durch ein fotolithografisches Verfahren strukturiert, wodurch leitfähige transparente Pixelelektroden 36 erzielt wurden. Darauf folgend wurden die Löchertransportschicht 5, die lichtemittierende Schicht 6 und die Elektronentransportschicht 7 nacheinander durch das in der Ausführungsform 1 gezeigte Verfahren ausgebildet und dann wurde durch ein Zerstäubungsverfahren unter Verwendung eines Xe-Plasmas, das ebenfalls in der Ausführungsform 1 gezeigt ist, Al zu einem Film ausgebildet, wodurch die Gegenelektroden erzielt wurden. In der lichtemittierenden Schicht können Materialien, die Licht in Rot, Grün oder Blau emittieren können, wahlweise durch Übereinanderschichten derselben oder durch Ausbilden in einzelnen Schichten und in einer Matrix angeordnet verwendet werden. Dann wurde unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 gezeigten Verfahrens ein Siliciumnitridfilm mit 50 nm abgeschieden, wodurch ein Schutzfilm als Schutzschicht 9 gebildet wurde. Da der Siliciumnitridfilm eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und ausreichend dünn ausgebildet ist, dient er als Schutzschicht 9, der in diesem Zustand auch als eine Wärmeableitschicht 11 dient. Um die Wärmeableitung jedoch effizienter auszuführen, wurde Al durch das Zerstäubungsverfahren unter Verwendung des Xe-Plasmas, wie bei der Ausführungsform 1 gezeigt, abgeschieden, um dadurch die Wärmeableitschicht 11 zu erzielen.
Als Ergebnis der Messung der Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte der so erhaltenen Anzeigevorrichtung erhöhte sich die Lebensdauer auf 6000 Stunden, während sie herkömmlicherweise 2000 Stunden betrug, und ferner wurde die lichtemittierende Fläche auf ein Elementflächenverhältnis von 80 % erhöht, während dieses herkömmlicherweise 60 % betrug, und somit wurde die Oberflächenhelligkeit um 20 % erhöht. Da die organischen Schichten 10 auf dem Glättungsfilm 41 ausgebildet waren, trat kein Filmausbildungsfehler oder dergleichen auf, und somit war die Herstellungsausbeute verbessert.
(Ausführungsform 7)
Mit Bezug auf die 8A und 8B hat eine aktive organische EL-Matrixanzeigevorrichtung 44 vom Obenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 7 ein transparentes Substrat 2, eine Anzahl von Gate-Leitungen, eine Anzahl von Signalleitungen, die die Gate-Leitungen schneiden, Schaltelemente, die an den Schnittpunkten der Gate-Leitungen und Signalleitungen angeordnet sind, Gegenelektroden 42, die mit den Schaltelementen verbunden sind, eine Elektronentransportschicht 7, eine lichtemittierende Schicht 6 und eine Löchertransportschicht 43, die die organischen Schichten 10, die jeweils auf die Gegenpixelelektrode 42 geschichtet sind, bilden, leitfähige transparente Pixelelektroden 3, die auf den organischen Filmen der organischen Schichten 10 so ausgebildet sind, dass sie jeweils den Gegenpixelelektroden 42 gegenüber liegen, eine Schutzschicht 9, die so ausgebildet ist, dass sie direkt oder indirekt wenigstens die organischen Schichten 10 abdeckt, und eine Wärmeableitschicht 11, die in Kontakt mit der Schutzschicht 9 ausgebildet ist. In der organischen Schicht 10 sind die Elektronentransportschicht 7, die lichtemittierende Schicht 6 und die Löchertransportschicht 43 von der Seite in der Nähe der transparenten Pixelelektrode 3 her ausgebildet.
Das Schaltelement ist vorzugsweise ein TFT-Element, ein MIM-Element oder dergleichen, das den Strom EIN/AUS schalten kann. Das TFT-Element dient vorzugsweise zur Steuerbarkeit der Helligkeit des organischen EL-Elements.
Obwohl es sich in Abhängigkeit von der Spezifikation einer Anzeigevorrichtung unterscheidet, kann als TFT-Element ein bekannter amorpher TFT oder Polysilicium-TFT geeignet verwendet werden.
Als Nächstes erfolgt die Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung der aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 7. Zunächst wurde auf einem gereinigten Glassubstrat Al durch Zerstäuben zu einem 300 nm-Film ausgebildet. Beim Zerstäuben kann zweckmäßigerweise ein Ar-, Kr- oder Xe-Gas verwendet werden. Wenn Xe verwendet wird, kann die Zerstörung durch ein Plasma an dem gebildeten Al-Film unterdrückt werden, da die Elektronenkollisionsquerschnittsfläche groß ist und die Elektronentemperatur gering ist, was somit insbesondere vorzuzie hen ist. Dann wurde der gebildete Al-Film durch ein Fotolithografieverfahren zu Gate-Leitungen und Gate-Elektroden 24 strukturiert. Dann wurde unter Verwendung der bei der Ausführungsform 1 verwendeten Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte bei einer Substrattemperatur von 200°C und Ar : N₂ : H₂ : SiH₄ = 80 : 18 : 1,5 : 0,5 ein Siliciumnitrid zu einem 300 nm-Film gebildet, wodurch ein Gate-Isolierfilm 23 erzielt wurde. Durch Einstellen der Substrattemperatur auf 200°C war es möglich, einen hochqualitativen Siliciumnitridfilm zu bilden, der eine hohe Widerstandsspannung und eine geringe Grenzflächenzustandsdichte hat und somit als Gate-Isolierfilm 23 verwendet werden kann. Dann wurde unter Verwendung derselben Vorrichtung amorphes Silicium zu einem Film mit 50 nm bei einer Substrattemperatur von 200°C und einem Volumenverhältnis von Ar : SiH₄ = 95 : 5 ausgebildet, und darauf folgend wurde bei Ar : SiH₄ : PH₃ = 94 : 5 : 1 ein amorphes n+-Silicium zu einem Film mit einer Dicke von 30 nm ausgebildet. Durch Strukturieren der geschichteten amorphen Silicium- und n+-Siliciumfilme durch ein Fotolithografieverfahren wurden Elementregionen ausgebildet. Dann wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie in der Ausführungsform 1 gezeigt, unter Verwendung eines Xe-Plasmas, um die Elemente nicht zu zerstören, ein Film ausgebildet und dann durch ein Fotolithografieverfahren strukturiert, wodurch Signalleitungen, Signalleitungselektroden 39 und leitfähige transparente Pixelelektroden 3 erzielt wurden. Dann wurde unter Verwendung des strukturierten Al-Films als Maske die amorphe n+-Siliciumschicht durch ein bekanntes Ionenätzverfahren geätzt, wodurch TFT-Kanaltrennregionen gebildet wurden. Unter Verwendung der in der Ausführungsform 1 verwendeten Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte wurde Zimmertemperatur ein Siliciumnitridfilm ausgebildet und dann durch ein Fotolithografieverfahren einer Strukturierung der organischen EL-Elementregionen unterzogen, wodurch ein Schutzfilm erzielt wurde, der auf jedem der TFT-Kanaltrennteile eine Schutzschicht 9 und eine Isolierschicht bildete, um einen Kurzschluss zwischen einer leitfähigen transparenten Elektrode 3 und der Gegenpixelelektrode 42 jedes organischen EL-Elements zu verhindern. Dann wurden unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Verfahrens die Elektronentransportschicht 7, die lichtemittierende Schicht 6 und die Löchertransportschicht 43 nacheinander ausgebildet und ohne dass sie der Atmosphäre ausge setzt wurden, wurde ein Film mit 150 nm Dicke aus ITO, das 5 Gew.-% Hf enthielt, durch das bei der Ausführungsform 1 beschriebene Verfahren ausgebildet, wodurch die leitfähigen transparenten Elektroden 3 erhalten wurden. Dann wurde durch die bei der Ausführungsform 1 verwendete Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte ein Film mit 50 nm Dicke aus Siliciumnitrid bei Zimmertemperatur ausgebildet, wodurch die Schutzschicht 9 erhalten wurde. Da die Schutzschicht 9 eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 80 W/(m·K) hat und ausreichend dünn ist, ist der Wärmewiderstand klein und sie kann auch ganz allein als Wärmeableitschicht 11 dienen. Um die Wärmeableitung effizienter durchzuführen, kann jedoch auch die Wärmeableitschicht 11 separat vorgesehen werden. Es besteht keine besondere Begrenzung für das Material der transparenten Wärmeableitschicht, welches beim Obenemissions-Typ verwendet wird, solange dieses eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und transparent ist, und als Beispiel wird ITO oder dergleichen angegeben.
Bei der so erhaltenen aktiven, organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ ist somit eine hocheffiziente Lichtemission ermöglicht, da eine Pufferschicht oder eine Löcherinjektionsschicht wegen der hohen freien Energie, welche der Hf-haltige ITO-Film besitzt, unnötig wird. Da ferner die dünne Schutzschicht 9 mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet wird, kann die Schutzschicht 9 den Temperaturanstieg der Elemente unterdrücken, während sie gleichzeitig ihre Funktion als Schutzschicht vollständig erfüllt, sodass die Elementlebensdauer signifikant verbessert werden kann. Als Ergebnis des Messens der Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte der bei dieser Ausführungsform gezeigten Anzeigevorrichtung war diese auf 9000 Stunden verbessern, während sie herkömmlicherweise 3000 Stunden betrug.
(Ausführungsform 8)
Mit Bezug auf die 9A und 9B kann ein transparenter Glättungsfilm 41 auf den TFTs ausgebildet werden, und danach können die organischen EL-Elemente ausgebildet werden. Bei dieser Konfiguration können die organischen EL-Elemente auf einer ebenen Oberfläche ausgebildet werden, und daher wird die Herstellungsausbeute verbes sert. Da eine organische EL-Schicht auf einer anderen Schicht als einer Signalleitungsschicht ausgebildet ist, können ferner die Pixelelektroden so angeordnet werden, dass sie sich über die Signalverdrahtung erstrecken, und somit ist es möglich, die Fläche jedes lichtemittierenden Elements zu vergrößern. Da ferner Signalleitungen aus einem anderen Material als dem der Pixelelektroden ausgebildet sein können, ist es nicht notwendig, ein leitfähiges transparentes Material zu verwenden, und daher ist es möglich, den Verdrahtungswiderstand zu verringern, wenn die Anzeigevorrichtung eine größere Baugröße erhält, wodurch die Erhöhung der Anzeigeabstufung ermöglicht wird. Eine aktive organische EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ der Ausführungsform 8 ist auf die folgende Art und Weise hergestellt worden. Zunächst wurden die Gate-Leitungen, TFT-Elemente und Signalleitungen durch das bei der Ausführungsform 7 beschriebene Verfahren ausgebildet. Die Signalleitungen wurden durch Ausbilden eines Films mit einer Dicke von 300 nm aus Al unter Verwendung des Zerstäubungsverfahrens, das ein Xe-Gas verwendet, wie bei der Ausführungsform 6 gezeigt, und durch Strukturieren desselben durch ein Fotolithografieverfahren erhalten. Dann wurde eine Schicht aus transparentem Harz durch ein Aufschleuderverfahren ausgebildet, wurde dann einer Belichtung und Entwicklung unterzogen und dann bei 150°C für 30 Minuten getrocknet, wodurch ein Glättungsfilm 41 erzielt wurde. Durch die vorstehenden Belichtungs- und Entwicklungsvorgänge wurde der Glättungsfilm mit Verbindungslöchern für jede Verbindung zwischen einer pixelseitigen Elektrode des TFT und einem organischen EL-Element versehen. Als fotoempfindliches transparentes Harz ist ein Acrylharz, ein Polyolefinharz, ein alicyclisches Olefinharz oder dergleichen zu nennen. Das alicyclische Olefinharz hat eine ausgezeichnete Transparenz mit einem geringen Feuchtigkeitsgehalt und einer geringen Freigabe von Feuchtigkeit und ist somit vorzuziehen, und bei dieser Ausführungsform wurde das alicyclische Olefinharz verwendet. Dann wurde unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Verfahrens ein Al-Film durch ein Zerstäubungsverfahren unter Verwendung eines Xe-Plasmas gebildet und dann durch ein Fotolithografieverfahren strukturiert, wodurch die Gegenelektroden 42 erhalten wurden. Darauf folgend wurden die Elektronentransportschicht 7, die lichtemittierende Schicht 6 und die Löchertransportschicht 43 nacheinander durch das bei der Ausführungsform 1 gezeigte Verfahren ausgebildet, und dann wurde unter Anwendung des Verfahrens wie beispielsweise bei der Ausführungsform 1 gezeigt, ein ITO-Film, der 5 Gew.-% Hf enthielt, ausgebildet und dann durch ein Fotolithografieverfahren strukturiert, wodurch die leitfähigen transparenten Pixelelektroden 3 erhalten wurden. In der lichtemittierenden Schicht 6 können Materialien, welche Licht in Rot, Grün bzw. Blau emittieren können, verwendet werden, indem sie wahlweise in Schichten geschichtet bzw. in einer einzigen Schicht und in einer Matrix angeordnet ausgebildet werden. Dann wurde unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 gezeigten Verfahrens ein Siliciumnitridfilm mit einer Dicke von 50 nm abgeschieden, wodurch ein Schutzfilm, der die Schutzschicht 9 bildete, erhalten wurde. Da der Siliciumnitridfilm eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und ausreichend dünn ausgebildet ist, dient er als Schutzschicht 11, welche auch gleichermaßen in diesem Zustand als Wärmeableitschicht 11 dient. Um die Wärmeableitung effizienter durchzuführen, kann jedoch auch die Wärmeableitschicht 11 separat vorgesehen werden. Es besteht keine besondere Begrenzung für das Material der transparenten Wärmeableitschicht 11, die bei dem Obenemissions-Typ verwendet wird, solange dieses eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und transparent ist, und als Beispiel wird ITO oder dergleichen genannt.
Als Ergebnis des Messens der Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte der so erhaltenen Anzeigevorrichtung hat sich die Lebensdauer auf 9000 Stunden erhöht, während sie herkömmlicherweise 3000 Stunden beträgt, und ferner ist die lichtemittierende Fläche auf ein Elementflächenverhältnis von 80 % gestiegen, während dies herkömmlicherweise 60 % ist und somit hat sich die Oberflächenhelligkeit um 20 % erhöht. Da die organischen Schichten 10 auf dem Glättungsfilm 41 ausgebildet wurden, traten keine Fehler bei der Filmausbildung oder dergleichen auf, sodass die Herstellungsausbeute verbessert wurde.
(Ausführungsform 9)
Mit Bezug auf die 10A und 10B hat eine aktive organische EL-Matrixanzeigevorrichtung 46 vom Bodenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 9 ein transparentes Substrat, eine Anzahl von Gate-Leitungen, eine Anzahl von Signalleitungen, die die Gate-Leitungen schneiden, Schaltelemente, die an den Schnittpunkten der Gate-Leitungen und Signalleitungen angeordnet sind, leitfähige transparente Pixelelektroden 36, die mit den Schaltelementen verbunden sind, eine Löchertransportschicht 5, eine lichtemittierende Schicht 6 und eine Elektronentransportschicht 5, die jeweils organische Schichten 10 bilden, die jeweils auf die transparenten Pixelelektroden 36 geschichtet sind, Gegenelektroden 8, die auf den organischen Filmen der organischen Schichten 10 so ausgebildet sind, dass sie den leitfähigen transparenten Pixelelektroden 36 gegenüberliegen, eine Schutzschicht 9, die so ausgebildet ist, dass sie wenigstens die organischen Schichten 10 direkt oder indirekt abdeckt, und eine Wärmeableitschicht 11, die in Kontakt mit der Schutzschicht 9 ausgebildet ist. In der organischen Schicht 10 sind die Löchertransportschicht 5, die lichtemittierende Schicht 6 und die Elektronentransportschicht 7 von der Seite in der Nähe der transparenten Pixelelektrode 36 her ausgebildet.
Das Schaltelement ist vorzugsweise ein TFT-Element, ein MIM-Element oder dergleichen, das den Strom EIN/AUS schalten kann. Das TFT-Element ist im Hinblick auf die Steuerbarkeit der Helligkeit des organischen EL-Elements vorzuziehen.
Obwohl es sich in Abhängigkeit von der Spezifikation einer Anzeigevorrichtung unterscheidet, kann ein amorpher TFT oder Polysilicium-TFT geeigneterweise als das TFT-Element verwendet werden.
Als Nächstes erfolgt die Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung der aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung 46 gemäß der Ausführungsform 9. Zunächst wurde unter Verwendung der bei der Ausführungsform 1 verwendeten, durch Mikrowelle angeregten Plasmafilmausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte ein Film mit 50 nm Dicke aus Polysilicium auf einem gereinigten Glassubstrat bei einer Substrattemperatur von 200°C und einem Volumenverhältnis von Ar : SiH₄ = 95 : 5 unter Anlegen einer Hochfrequenz von 13,56 MHz vom Substrat und Durchführen einer Ionenbestrahlung ausgebildet und wurde dann durch ein Fotolithografieverfahren strukturiert, wodurch die TFT-Elementregionen erhalten wurden. Dann wurde unter Verwendung derselben Vorrichtung ein Film aus Siliciumnitrid mit einer Dicke von 300 nm bei einer Substrattemperatur von 200°C und Ar : N₂ : H₂ : SiH₄ = 80 : 18 : 1,5 : 0,5 ausgebildet, wodurch ein Gate-Isolierfilm 33 erhalten wurde. Durch das Einstellen der Substrattemperatur auf 200°C war es möglich, einen hochqualitativen Siliciumnitridfilm mit einer hohen Widerstandsspannung und einer kleinen Grenzflächenzustandsdichte zu schaffen, und war es somit möglich, dass dieser als Gate-Isolierfilm 33 verwendet werden konnte. Darauf folgend wurde ein Al-Film mit einer Dicke von 300 nm durch Zerstäuben ausgebildet. Bei dem Zerstäuben kann zweckmäßigerweise Ar-, Kr- oder Xe-Gas verwendet werden. Wenn Xe verwendet wird, wird die Zerstörung des gebildeten Al-Films durch das Plasma unterdrückt, da die Elektronenkollisionsquerschnittsfläche groß ist und die Elektronentemperatur gering ist, sodass Xe insbesondere vorzuziehen ist. Dann wurde der gebildete Al-Film durch ein Fotolithografieverfahren zu Gate-Leitungen und Gate-Elektroden strukturiert. Dann wurde unter Verwendung der bei der Ausführungsform 1 verwendeten Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte ein Siliciumnitridfilm mit einer Dicke von 300 nm bei einer Substrattemperatur von 200°C und mit Ar : N₂ : H₂ : SiH₄ = 80 : 18 : 1,5 : 0,5 ausgebildet. Der gebildete Siliciumnitridfilm wurde durch ein Fotolithografieverfahren mit Kontaktlöchern versehen. Dann wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie bei der Ausführungsform 1 gezeigt, ein Film aus ITO, das 5 Gew.-% Hf enthielt, mit einer Dicke von 350 nm ausgebildet und dann durch ein Fotolithografieverfahren strukturiert, wodurch die Signalleitungen, Signalleitungselektroden 29 und die leitfähigen transparenten Pixelelektroden 36 erhalten wurden. Dann wurde unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Verfahrens die Löchertransportschicht 5, die lichtemittierende Schicht 6 und die Elektronentransportschicht 7 nacheinander als die organischen Schichten 10 ausgebildet, und ohne Aussetzen der Atmosphäre wurde unter Verwendung eines Xe-Plasmas mit niedriger Elektronentemperatur unter Verwendung der Al-Zerstäubungsvorrichtung, die für die Ausbildung der Gate-Leitungen verwendet wurde, ein Al-Film ausgebildet, wodurch die Gegenelektroden 8 erhalten wurden. Dann wurde Siliciumnitrid zu einem Film mit 50 nm bei Zimmertemperatur durch die bei der Ausführungsform 1 verwendete Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte ausgebildet, wodurch die Schutzschicht 9 erhalten wurde. Da die Schutzschicht 9 eine Wärmeleitfähigkeit von 80 W/(m·K) hat und ausreichend dünn ist, ist der Wärmewiderstand klein, und daher kann sie auch ganz allein als Wärmeableitschicht dienen. Um die Wärmeableitung effizienter durchzuführen, kann die Wärmeableitschicht 11 jedoch auch separat vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform wurde unter Verwendung der für die Ausbildung der Gate-Leitungen verwendeten Al-Zerstäubungsvorrichtung unter Verwendung eines Xe-Plasmas mit geringer Elektronentemperatur ein Al-Film ausgebildet, wodurch die Wärmeableitschicht 11 erhalten wurde.
Bei der so erhaltenen aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ wurde eine hocheffiziente Lichtemission ermöglicht, da die Pufferschicht oder die Löcherinjektionsschicht wegen der hohen freien Energie, die dem Hf-haltigen ITO-Film eigen ist, unnötig werden. Da ferner Polysilicium als TFT-Elemente verwendet wird, ist die Stromtreibleistung verbessert, und somit ist die Steuerbarkeit der organischen EL-Elemente ausgezeichnet, wodurch eine hochqualitative Anzeige ermöglicht wird. Da ferner die dünne Schutzschicht 9 mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet wird, kann die Schutzschicht 9 einen Temperaturanstieg der Elemente unterdrücken, während sie gleichzeitig vollständig ihre Funktion als Schutzschicht erfüllt, sodass die Elementlebensdauer signifikant verbessert werden kann. Als Ergebnis der Messung der Lebensdauer bis zur Abnahme auf die halbe Leuchtdichte der bei dieser Ausführungsform gezeigten Anzeigevorrichtung war diese auf 6000 Stunden verbessert, während sie herkömmlicherweise 2000 Stunden betrug.
(Ausführungsform 10)
Wie in den 11A und 11B gezeigt, kann auf den TFTs ein Glättungsfilm 41 ausgebildet sein, wonach die organischen EL-Elemente ausgebildet werden können. Bei dieser Konfiguration können die organischen EL-Elemente auf einer ebenen Fläche ausgebildet werden, und daher wird die Herstellungsausbeute verbessert. Da ferner eine organische EL-Schicht auf einer anderen Schicht als der Signalleitungsschicht ausgebildet ist, können die Pixelelektroden 36 so angeordnet werden, dass sie sich über die Signalverdrahtung erstrecken, und somit ist es möglich, die Fläche des lichtemittierenden Elements zu vergrößern. Da ferner Signalleitungen aus einem anderen Material als demjenigen der Pixelelektroden 36 ausgebildet sein können, ist es nicht notwendig, ein leitfähiges transparentes Material zu verwenden, und daher ist es möglich, den Verdrahtungswiderstand zu verringern, wenn die Anzeigevorrichtung in ihrer Größe vergrößert wird, wodurch eine Erhöhung der Anzeigeabstufung ermöglicht wird.
Eine aktive organische EL-Matrixanzeigevorrichtung 48 vom Bodenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 10 wird auf die folgende Weise hergestellt. Zunächst wurden TFT-Elemente, Gate-Leitungen und Signalleitungen durch das bei der Ausführungsform 9 beschriebene Verfahren ausgebildet. Die Signalleitungen wurden durch Ausbilden eines Al-Films mit 300 nm Dicke durch das Zerstäubungsverfahren unter Verwendung von Xe-Gas wie bei der Ausführungsform 6 gezeigt, und durch Strukturieren desselben durch ein Fotolithografieverfahren erhalten. Dann wurde durch ein Aufschleuderverfahren eine Schicht aus fotoempfindlichem transparentem Harz aufgebracht, die dann einer Belichtung und einer Entwicklung unterzogen wurde und dann bei 150°C für 30 Minuten getrocknet wurde, um dadurch einen Glättungsfilm 41 zu erhalten. Durch die vorstehenden Belichtungs- und Entwicklungsvorgänge wurde der Glättungsfilm mit Verbindungslöchern für jede Verbindung zwischen einer Pixelseitenelektrode des TFT und einem organischen Element versehen. Als fotoempfindliches transparentes Harz sind ein Acrylharz, ein Polyolefinharz, ein alicyclisches Olefinharz oder dergleichen zu nennen. Das alicyclische Olefinharz hat eine ausgezeichnete Transparenz mit geringem Feuchtigkeitsgehalt und geringer Freigabe von Feuchtigkeit und ist somit vorzuziehen, und bei dieser Ausführungsform wurde das alicyclische Olefinharz verwendet.
Dann wurde unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Verfahrens ein ITO-Film, der 5 Gew.-% Hf enthielt, ausgebildet und dann durch ein Fotolithografieverfahren strukturiert, wodurch leitfähige transparente Pixelelektroden 36 erhalten wurden. Darauf folgend wurden die Löchertransportschicht 5, die lichtemittierende Schicht 6 und die Elektronentransportschicht 7 nacheinander durch das bei der Ausführungsform 1 gezeigte Verfahren ausgebildet, und dann wurde durch das Zerstäubungsverfahren unter Verwendung eines Xe-Plasmas ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 gezeigt ein Al-Film ausgebildet, wodurch die Gegenelektroden 8 erhalten wurden. In der lichtemittierenden Schicht 6 können Materialien, welche rotes, grünes bzw. blaues Licht emittieren können, verwendet werden, indem sie wahlweise in Schichten geschichtet bzw. zu einer einzigen Schicht und in einer Matrix angeordnet ausgebildet werden. Dann wurde unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 gezeigten Verfahrens ein Siliciumnitridfilm mit einer Dicke von 50 nm abgeschieden, wodurch ein Schutzfilm ausgebildet wurde. Da der Siliciumnitridfilm eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und ausreichend dünn ausgebildet ist, dient er als Schutzschicht 9, die gleichermaßen als eine Wärmeableitschicht 11 dient. Um die Wärmeableitung effizienter durchzuführen, wurde jedoch Al durch das Zerstäubungsverfahren unter Verwendung von Xe-Plasma, das bei der Ausführungsform 1 gezeigt ist, abgeschieden, wodurch die Wärmeableitschicht 11 erhalten wurde.
Als Ergebnis der Messung der Lebensdauer bis zur Abnahme der Leuchtdichte auf die Hälfte der so erhaltenen Anzeigevorrichtung wurde die Lebensdauer auf 6000 Stunden erhöht, während sie herkömmlicherweise 2000 Stunden ist, und ferner wurde die lichtemittierende Fläche auf ein Elementflächenverhältnis von 80 % erhöht, das herkömmlicherweise 60 % beträgt, und somit wurde die Oberflächenhelligkeit um 20 % erhöht. Da die organischen Schichten 10 auf dem Glättungsfilm 41 ausgebildet waren, traten bei der Filmausbildung keine Fehler oder dergleichen auf, und dadurch wurde die Herstellungsausbeute verbessert. Da ferner Polysilicium als TFT-Elemente verwendet wurde, wurde die Stromtreibleistung verbessert, und somit ist die Steuerbarkeit der organischen EL-Elemente ausgezeichnet, wodurch eine hochqualitative Anzeige ermöglicht wird.
(Ausführungsform 11)
Bei der in der Ausführungsform 9 gezeigten aktiven Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ kann durch Ändern der Ausbildungsreihenfolge zwischen der Gegenelektrode 42 und der leitfähigen transparenten Elektrode 3 und der Ausbildungsreihenfolge zwischen der Elektronentransportschicht 7 und der Löchertransportschicht gemäß dem gleichen Verfahren wie in der Ausführungsform 7 gezeigt, eine aktive Matrixanzeigevorrichtung 50 vom Obenemissions-Typ erhalten werden.
Mit Bezug auf die 12A und 12B wurde bei der so hergestellten aktiven Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ ein Metallsubstrat, das mit einem Siliciumnitridfilm auf seiner Oberfläche versehen ist, verwendet, obwohl das Substrat 29 nicht darauf begrenzt ist, solange seine Oberfläche isolierend ist. Als TFT-Elemente wurden Polysilicium-TFTs wie bei der Ausführungsform 10 gezeigt, verwendet.
Bei der so erhaltenen aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung 50 vom Bodenemissions-Typ wurde eine hohe effiziente Lichtemission möglich, da die Pufferschicht oder die Löcherinjektionsschicht wegen der hohen freien Energie, die dem Hf-haltigen ITO-Film eigen ist, unnötig werden. Da ferner Polysilicium als TFT-Elemente verwendet wird, ist die Stromantriebsleistung verbessert, und somit ist die Steuerbarkeit der organischen EL-Elemente ausgezeichnet, wodurch eine hochqualitative Anzeige ermöglicht wird. Da ferner die Schutzschicht 9 verwendet wird, die eine hohe thermische Leitfähigkeit hat und dünn ist, kann die Schutzschicht 9 den Temperaturanstieg der Elemente unterdrücken, während sie gleichzeitig voltständig ihre Funktion als Schutzschicht erfüllt, sodass die Elementlebensdauer signifikant verbessert werden kann. Als Ergebnis der Messung der Lebensdauer bis zur Abnahme der Leuchtdichte auf die Hälfte der bei dieser Ausführungsform gezeigten Anzeigevorrichtung wurde diese auf 9000 Stunden verbessert, während sie herkömmlicherweise 3000 Stunden betrug.
(Ausführungsform 12)
Bei der in der Ausführungsform 10 gezeigten aktiven Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ wurde durch Ändern der Ausbildungsreihenfolge zwischen der Gegenelektrode und der leitfähigen transparenten Elektrode und der Ausbildungsreihenfolge zwischen der Elektronentransportschicht und der Löchertransportschicht gemäß demselben Verfahren wie bei der Ausführungsform 8 gezeigt, es möglich, eine aktive Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ zu erhalten.
Mit Bezug auf die 13A und 13B wurde bei der so ausgebildeten aktiven Matrixanzeigevorrichtung vom Obenemissions-Typ ein Metallsubstrat verwendet, das an seiner Oberfläche mit einem Siliciumnitridfilm versehen war, obwohl das Substrat 29 nicht begrenzt ist insoweit als seine Oberfläche isolierend ist. Als TFT-Elemente wurden die bei der Ausführungsform 11 gezeigten Polysilicium-TFTs verwendet.
Gemäß der so erhaltenen aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung 51 vom Bodenemissions-Typ wurde eine hocheffiziente Lichtemission ermöglicht, da die Pufferschicht oder die Löcherinjektionsschicht wegen der hohen Energiedichte, die dem Hf-haltigen ITO-Film eigen ist, unnötig werden. Da ferner als TFT-Elemente Polysilicium verwendet wurde, ist das Stromtreibverhalten verbessert und somit ist die Steuerbarkeit der organischen EL-Elemente ausgezeichnet, wodurch eine hochqualitative Anzeige ermöglicht wird. Da ferner die Schutzschicht 9 verwendet wurde, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und dünn ist, kann die Schutzschicht 9 den Temperaturanstieg der Elemente unterdrücken, während sie gleichzeitig ihre Funktion als Schutzschicht vollständig erfüllt, sodass die Elementlebensdauer signifikant verbessert werden kann. Als Ergebnis der Messung der Lebensdauer bis zur Abnahme der Leuchtdichte auf die halbe Zeit der bei dieser Ausführungsform gezeigten Anzeigevorrichtung wurde diese auf 9000 Stunden verbessert, während sie herkömmlicherweise 3000 Stunden betrug. Ferner wurde die Lichtemissionsfläche auf ein Elementflächenverhältnis von 80 % erhöht, das herkömmlicherweise 60 % betrug, und somit konnte die Oberflächenhelligkeit um 20 % erhöht werden. Da ferner die organischen Schichten 10 auf dem Glättungsfilm 41 ausgebildet wurden, traten bei der Filmausbildung keine Fehler oder dergleichen auf, und somit wurde die Herstellungsausbeute verbessert.
(Ausführungsform 13)
Mit Bezug auf die 14A und 14B hat eine organische EL-Anzeigevorrichtung 52 vom Bodenemissions-Typ gemäß der Ausführungsform 13 ein transparentes Substrat 2, eine Anzahl von Gate-Leitungen, eine Anzahl von Signalleitungen, die die Gate-Leitun gen schneiden, Schaltelemente, die an den Schnittpunkten der Gate-Leitungen und Signalleitungen angeordnet sind, leitfähige transparente Pixelelektroden 36, die mit den Schaltelementen verbunden sind, eine Löchertransportschicht 5, eine lichtemittierende Schicht 6 und eine Elektronentransportschicht 7, die jeweils die organischen Schichten 10 bilden, welche jeweils auf die transparenten Pixelelektroden 36 geschichtet sind, Gegenelektroden 8, die auf den organischen Filmen der organischen Schichten 10 so ausgebildet sind, dass sie den transparenten Pixelelektroden 36 jeweils gegenüberliegen, eine Schutzschicht 9, die so ausgebildet ist, dass sie wenigstens die organischen Schichten 10 direkt oder indirekt abdeckt, und eine Wärmeableitschicht 11, die in Kontakt mit der Schutzschicht 9 ausgebildet ist. In der organischen Schicht 10 sind die Löchertransportschicht 5, die lichtemittierende Schicht 6 und die Elektronentransportschicht 7 von der Seite in der Nähe der transparenten Pixelelektrode 36 her ausgebildet.
Die TFT-Elemente und die Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform werden auf die folgende Weise hergestellt. Zunächst wird ein gereinigtes mit einem transparenten Harz mit 350 nm Dicke beschichtet und entwickelt, wodurch Öffnungen in Gate-Leitungen und Gate-Elektrodenregionen ausgebildet werden. Dann wird in den Öffnungen ein Metallfilm mit einer Dicke gleich derjenigen des fotoempfindlichen transparenten Harzes durch ein Siebdruckverfahren, ein Injektionsdruckverfahren oder ein Plattierverfahren oder dergleichen ausgebildet, wodurch die Gate-Leitungen und die Gate-Elektroden 34 erhalten werden. Obwohl das Material des Metallfilms exakt in Abhängigkeit von dem Herstellungsverfahren gewählt werden kann, sind Au, Cu, Ag, Al oder dergleichen, die einen geringen spezifischen Widerstand haben, vorzuziehen. Bei dieser Ausführungsform wurde Ag als Verdrahtungsmaterial gewählt. Dann wurde unter Verwendung der bei der Ausführungsform 1 verwendeten Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte ein Film aus Siliciumnitrid mit einer Dicke von 300 nm bei einer Substrattemperatur von 200°C und mit Ar : N₂ : H₂ : SiH₄ = 80 : 18 : 1,5 : 0,5 ausgebildet, um dadurch einen Gate-Isolierfilm 33 zu erhalten. Indem die Substrattemperatur auf 200°C eingestellt wurde, war es möglich, einen hochqualitativen Siliciumnitridfilm mit einer hohen Widerstandsspannung und einer geringen Grenzflächenzustandsdichte auszubilden und somit konnte dieser als Gate-Isolierfilm verwendet wer den. Dann wurde unter Verwendung der gleichen Vorrichtung ein Film aus amorphem Silicium mit 50 nm Dicke bei einer Substrattemperatur von 200°C und einem Volumenverhältnis von Ar : SiH₄ = 95 : 5 und darauf folgend ein Film aus amorphem n+-Silicium mit einer Dicke von 30 nm bei Ar : SiH₂ : PH₃ = 94 : 5 : 1 hergestellt. Durch Strukturieren der geschichteten amorphen Silicium- und n+-Siliciumfilme durch ein Fotolithografieverfahren wurden Elementregionen ausgebildet. Dann wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie bei der Ausführungsform 1 gezeigt, ein Film aus ITO, das 5 Gew.-% Hf enthielt, mit 350 nm Dicke ausgebildet und dann durch ein Fotolithografieverfahren strukturiert, wodurch die Signalleitungen, Signalleitungselektroden 29 und leitfähige transparente Pixelelektroden 36 erhalten wurden. Dann wurde unter Verwendung des strukturierten ITO-Films als Maske die amorphe n+-Siliciumschicht durch ein bekanntes Ätzverfahren geätzt, um dadurch die TFT-Kanal-Trennregionen zu bilden. Unter Verwendung der bei der Ausführungsform 1 verwendeten Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte wurde bei Zimmertemperatur ein Siliciumnitridfilm ausgebildet und dann einer Strukturierung der organischen EL-Elementregionen durch ein Fotolithografieverfahren unterzogen, wodurch ein Schutzfilm zur Ausbildung einer Schutzschicht 9 an jedem der TFT-Kanaltrennteile und eine Isolierschicht, die einen Kurzschluss zwischen den leitfähigen transparenten Elektroden 36 und der Gegenelektrode 8 jedes organischen EL-Elements verhindern konnte, gebildet. Dann wurden unter Verwendung des bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Verfahrens die Löchertransportschicht 5, die lichtemittierende Schicht 6 und die Elektronentransportschicht 7 nacheinander als organische Schichten 10 ausgebildet, und ohne Aussetzen der Atmosphäre wurde unter Verwendung einer Al-Zerstäubungsvorrichtung, die für die Ausbildung der Gate-Leitungen verwendet wurde, unter Verwendung eines Xe-Plasmas mit einer geringen Elektronentemperatur ein Al-Film ausgebildet, wodurch die Gegenelektroden 8 erhalten wurden. Dann wurde durch die bei der Ausführungsform 1 verwendete Mikrowellenplasmafilm-Ausbildungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatte bei Zimmertemperatur ein Siliciumnitridfilm mit einer Dicke von 50 nm ausgebildet, wodurch eine Schutzschicht 9 erhalten wurde. Da die Schutzschicht 9 eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 80 W/(m·K) hat und ausreichend dünn ist, ist der Wärmewiderstand klein, und sie kann daher allein vollständig als Wär meableitschicht 11 dienen. Um die Wärmeableitung effizienter durchzuführen, kann jedoch die Wärmeableitschicht 11 auch separat vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform wurde Al zu einem Film unter Verwendung eines Xe-Plasmas mit niedriger Temperatur unter Verwendung der Al-Zerstäubungsvorrichtung, die für die Ausbildung der Gate-Leitungen verwendet wurde, ausgebildet, wodurch die Wärmeableitschicht 11 erhalten wurde.
Gemäß der so erhaltenen aktiven organischen EL-Matrixanzeigevorrichtung vom Bodenemissions-Typ wurde eine hocheffiziente Lichtemission ermöglicht, da die Pufferschicht oder die Löcherinjektionsschicht wegen der hohen Energiedichte, die dem Hf-haltigen ITO-Film eigen ist, unnötig wurden. Da ferner die Schutzschicht 9 verwendet wurde, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat und dünn ist, kann die Schutzschicht 9 den Temperaturanstieg der Elemente unterdrücken, während sie gleichzeitig ihre Funktion als Schutzschicht vollständig erfüllt, sodass die Elementlebensdauer signifikant verbessert werden kann. Als Ergebnis der Messung der Lebensdauer bis zur Abnahme der Leuchtdichte auf die Hälfte der bei dieser Ausführungsform gezeigten Anzeigevorrichtung wurde diese auf 6000 Stunden verbessert, während sie herkömmlicherweise 2000 Stunden betrug. Da ferner die Konfiguration so ist, dass die Gate-Elektroden eingebettet sind, können die Halbleiterschichten, welche die TFTs bilden, auf einer ebenen Fläche ausgebildet werden, und somit ist es möglich, Stromänderungen der TFTs zu unterdrücken. Daher ist nicht nur die Anzeigequalität verbessert, sondern es kann auch infolge der Stromunterschiedlichkeit die Lebensdauerunterschiedlichkeit der organischen EL-Elemente unterdrückt werden.
Anstatt der amorphen Siliciumschichten gemäß dem bei der Ausführungsform 9 gezeigten Verfahren kann auch eine Polysiliciumschicht verwendet werden. In diesem Fall ist die Steuerbarkeit der Lichtemission der organischen EL-Elemente verbessert, da das Stromtreibverhalten der TFTs verbessert ist, wodurch eine Verbesserung der Anzeigequalität ermöglicht wird.
Wie in den Ausführungsformen 7 und 11 gezeigt, kann ferner die Struktur des Obenemissions-Typs verwendet werden, indem jeweils zwischen der Gegenelektrode 8 und der leitfähigen transparenten Elektrode 36 und zwischen der Elektronentransportschicht 7 und der Löchertransportschicht 5 geschaltet wird. In diesem Fall ist es möglich, die Effizienz der Lichtgewinnung der organischen EL-Elemente zu verbessern.
Wie ferner bei den Ausführungsformen 6, 8, 10 und 12 gezeigt, können diese so konfiguriert sein, dass der Glättungsfilm 41 auf den TFTs und den organischen EL-Elementen ausgebildet ist. In diesem Fall wird eine fehlerhafte Filmausbildung oder dergleichen unterdrückt, da die organischen EL-Schichten auf der ebenen Oberfläche ausgebildet werden. Daher wird die Elementlebensdauer verbessert, und es wird ferner möglich, die Unterschiedlichkeit in der Helligkeit und der Lebensdauer zu unterdrücken.
(Ausführungsform 14)
Mit Bezug auf 15 ist eine Wärmeableitschicht 11 gemäß der Ausführungsform 14 beispielsweise die Wärmeableitschicht 11 des Anzeigeelements in der Ausführungsform 1. Die Wärmeableitschicht 11 dieser Ausführungsform hat an ihrer Oberfläche ein kammförmiges Muster, wodurch die Fläche, welche die Außenschicht, beispielsweise eine Luftschicht, berührt, vergrößert wird, um eine Verbesserung der Wärmeableiteffizienz zu erzielen. Durch die Konfiguration dieser kammförmigen Elektrode wurde die Wärmeableiteffizienz verbessert, sodass die Lebensdauer bis zur Abnahme der Leuchtdichte auf die Hälfte des Elements um 20 % verbessert war. Obwohl die kammförmige Struktur bei dieser Ausführungsform verwendet wird, können Stege und Aussparungen an einer Prägung oder dergleichen verwendet werden, solange dies eine Struktur ist, die die Kontaktfläche mit der Außenschicht vergrößert. Ferner muss die Wärmeableitschicht 11, wenn sie nicht als Schutzschicht 9 dient, nicht die gesamte Oberfläche des Elements abdecken, sondern kann wenigstens einen lichtemittierenden Bereich abdecken. Sie kann so konfiguriert sein, dass die benachbarten Wärmeableitschichten miteinander verbunden sind, und andere Wärmeableitmittel, wie beispielsweise ein Kühlkörper oder ein Peltier-Element können außerhalb des Elements vorgesehen sein.
Ferner können im Fall des Obenemissions-Typs Stege und Aussparungen von ungefähr mehreren nm bis zu mehreren Zehn nm vorgesehen sein, die ausreichend kürzer als die Wellenlänge des Lichts sind, oder es kann eine matrixartige Gitterform mit einer Höhe von mehreren μm vorgesehen sein, um mit der Form einer Schwarzmatrix übereinzustimmen. Dies kann die Wärmeableitwirkung um mehrere % verbessern.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Löcherinjektionseffizienz in dem organischen EL-Element verbessert, da die Energiedichte von ITO um ungefähr 5,5 eV durch den Hf-haltigen ITO-Film erhöht werden kann, wodurch es unnötig wird, eine Löcherinjektionsschicht oder eine Pufferschicht, die allgemein erforderlich ist, auszubilden, und daher wird die Lichtemissionseffizienz verbessert, wodurch eine verbesserte Helligkeit ermöglicht wird. Ferner ist der Heizwert durch eine Reduktion der Energiebarriere zur lichtemittierenden Schicht verringert, sodass die Lebensdauer des organischen EL-Elements verbessert werden kann.
Da ferner gemäß der vorliegenden Erfindung Nitrid als eine Schutzschicht einer organischen EL-Licht emittierenden Schicht verwendet wird, ist es möglich, eine stabile Schutzschicht mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zu schaffen, die selbst wenn sie als ein dünner Film ausgebildet ist, keine Feuchtigkeit oder oxidierendes Gas durchlässt. Da die Wärme, welche in der lichtemittierenden Schicht erzeugt wird, effizient nach außen freigegeben werden kann, kann die Lebensdauer eines organischen EL-Elements verbessert werden. Bei einem Anzeigeelement dieser Erfindung ist es möglich, die Zerstörung einer organischen EL-Schicht zu verhindern, da ein Nitrid-Schutzfilm durch eine Niedertemperatur-Dampfabscheidung gebildet wird. Ferner wird bei einem Anzeigeelement der vorliegenden Erfindung, da das organische EL-Element auf einer ebenen Struktur ausgebildet werden kann, ein Fehlschlagen der Filmausbildung oder dergleichen reduziert, sodass die Lebensdauer des Elements verbessert werden kann. Ferner kann bei einem Anzeigeelement der vorliegenden Erfindung die Anzeigefläche erhöht werden, da die organische EL-Elektrode und die Signalleitung in unterschiedlichen Verdrahtungsschichten angeordnet werden können, wodurch es möglich wird, die Bild schirmhelligkeit zu verbessern. Ferner können bei einem Anzeigeelement der vorliegenden Erfindung die Signalleitung und die Elektrode des organischen EL-Elements aus unterschiedlichen Materialien bestehen, da die organische EL-Elektrode und die Signalleitung in unterschiedlichen Verdrahtungsschichten angeordnet werden können, und daher kann der elektrische Widerstand der Signalleitung verringert werden, sodass eine Anzeigevorrichtung mit großer Größe gestaltet werden kann. Ferner können gemäß einer Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung Halbleiterregionen der TFT-Elemente im Wesentlichen flach gestaltet sein, da TFTs mit eingebetteter Gate-Struktur verwendet werden können, wodurch eine Reduktion des Stromunterschieds in den TFT-Elementen ermöglicht wird. Demgemäß ist es möglich, die Unterschiede der Lebensdauer der organischen EL-Elemente zu unterdrücken, während gleichzeitig eine hochqualitative Anzeige realisiert wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, ist ein organisches EL-Licht emittierendes Element gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, einen Monitor eines Fernsehgeräts oder dergleichen geeignet.
Zusammenfassung
Ein organisches EL-Licht emittierendes Element ist mit einer leitfähigen transparenten Elektrode (3), einer Gegenelektrode (8) gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode (3), einer organischen EL-Licht emittierenden Schicht 6, die zwischen leitfähiger transparenter Elektrode (3) und Gegenelektrode (8) vorgesehen ist, einer isolierenden Schutzschicht (9), die so vorgesehen ist, dass sie wenigstens die organische EL-Licht emittierende Schicht (6) abdeckt, und einer Wärmeableitschicht (11), die mit der isolierenden Schutzschicht (9) in Kontakt gebracht ist, versehen. Die leitfähige transparente Elektrode hat einen ITO-Film, der wenigstens ein Element von Hf, V und Zr enthält, an wenigstens dem Oberflächenteil auf der Seite der organischen EL-Licht emittierenden Schicht (6), und die isolierende Schutzschicht (9) hat einen Nitridfilm mit einer Dicke von 100 nm oder darunter.

Claims

Organisches EL-Licht emittierendes Element mit einer leitfähigen transparenten Elektrode, einer Gegenelektrode gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode, einer organischen EL-Licht emittierenden Schicht, die zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode und der Gegenelektrode vorgesehen ist, einer isolierenden Schutzschicht, die vorgesehen ist, um wenigstens die organische EL-Licht emittierende Schicht abzudecken, und einer Wärmeableitschicht, die in Kontakt mit der isolierenden Schutzschicht vorgesehen ist, wobei wenigstens ein Oberflächenteil der leitfähigen transparenten Elektrode auf der Seite der organischen EL-Licht emittierenden Schicht einen ITO-Film, der wenigstens ein Element der Gruppe Hf, V oder Zr enthält, aufweist, und wobei die isolierende Schutzschicht einen Nitridfilm mit einer Dicke von 100 nm oder darunter aufweist.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 1, wobei der Nitridfilm aus wenigstens einer Verbindung aus Stickstoff und einem Element besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, B, Al und Si.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 1, wobei der Nitridfilm aus wenigstens einer Verbindung der Gruppe bestehend aus Siliciumnitrid, Titannitrid, Tantalnitrid und Aluminiumnitrid besteht.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 2, wobei der Nitridfilm eine Dicke von 30 nm bis 50 nm hat.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei die isolierende Schutzschicht eine isolierende Schicht aufweist, die die organische EL-Licht emittierende Schicht durch die Gegenelektrode abdeckt, und eine Schutzschicht, welche die isolierende Schicht abdeckt.
Organisches EL-Licht emittierendes Element mit einer leitfähigen transparenten Elektrode, einer Gegenelektrode gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode, einer organischen EL-Licht emittierenden Schicht, die zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode und der Gegenelektrode vorgesehen ist, einer isolierenden Schutzschicht, die so vorgesehen ist, dass sie wenigstens die organische EL-Licht emittierende Schicht direkt oder indirekt abdeckt, und einer Wärmeableitschicht, die so vorgesehen ist, dass sie die isolierende Schutzschicht berührt, wobei die isolierende Schutzschicht einen Nitridfilm aufweist, der durch eine Niedertemperatur-Dampfabscheidung unter Verwendung eines durch Mikrowellen angeregten Plasmas ausgebildet ist.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 6, wobei der Nitridfilm aus wenigstens einer Verbindung von Stickstoff und einem Element besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, B, Al und Si.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 6 oder 7, wobei die leitfähige transparente Elektrode einen Indiumzinnoxid-(ITO)-Film, der wenigstens ein Element aus der Gruppe, bestehend aus Hf, Zr und V, enthält, an wenigstens einem Oberflächenteil derselben an der Seite der organischen EL-Licht emittierenden Schicht aufweist.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die isolierende Schutzschicht wenigstens ein Element enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Ar, Kr und Xe besteht.
Organische EL-Anzeigevorrichtung mit einem organischen EL-Licht emittierenden Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das organische EL-Licht emittierende Element als ein Anzeigeelement verwendet wird.
Anzeigeelement mit einer leitfähigen transparenten Elektrode, einer Gegenelektrode gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode, einer lichtemittierenden Schicht, die zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode und Gegenelektrode vor gesehen ist, einer Schutzschicht, die wenigstens die lichtemittierende Schicht abdeckt, und einer Wärmeableitschicht, die die Schutzschicht berührt, wobei wenigstens ein Oberflächenteil der leitfähigen transparenten Elektrode einen ITO-Film, der wenigstens ein Element von Hf, V und Zr enthält, aufweist und wobei die Schutzschicht einen Nitridfilm mit einer Dicke von 100 nm oder darunter aufweist.
Anzeigeelement nach Anspruch 11, wobei die Schutzschicht und die wärmeableitende Schicht gemeinsame Schichten aus dem gleichen Material sind.
Anzeigeelement nach Anspruch 11, wobei der Nitridfilm eine Verbindung aus Stickstoff und einem Element enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, B, Al und Si.
Anzeigeelement nach Anspruch 11, wobei der Oberflächenteil auf einer Seite der Gegenelektrode positioniert ist, und dadurch die freie Energie der leitfähigen transparenten Elektrode in einer Richtung der Gegenelektrode erhöht ist.
Anzeigeelement nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die lichtemittierende Schicht eine lichtemittierende Schicht aus einer organischen Verbindung ist.
Anzeigeelement nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Schutzschicht wenigstens ein Element enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ar, Kr und Xe.
Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Elements, wobei das lichtemittierende Element eine leitfähige transparente Elektrode, eine Gegenelektrode, die gegenüber der leitfähigen transparenten Elektrode vorgesehen ist, eine lichtemittierende Schicht, die zwischen der leitfähigen transparenten Elektrode und der Gegenelektrode vorgesehen ist, und eine Schutzschicht, die zur Abdeckung von wenigstens der Licht emittierenden Schicht vorgesehen ist, aufweist, wobei das Verfahren den Schritt Ausbilden der Schutzschicht unter Verwendung eines Plasmas, das als Hauptkomponente ein Gas enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Ar, Kr und Xe besteht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Plasma ein durch Hochfrequenz angeregtes Plasma ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Hochfrequenz eine Mikrowelle ist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 19, wobei die Schutzschicht durch Niedertemperatur-Dampfabscheidung gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Niedertemperatur-Dampfabscheidung bei 100°C oder darunter durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Niedertemperatur-Dampfabscheidung bei Zimmertemperatur durchgeführt wird.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die Niedertemperatur-Dampfabscheidung bei 100°C oder darunter durchgeführt ist.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 1, 6, 7 oder 8, wobei der leitfähige transparente Film im Film Kr oder Xe enthält.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Niedertemperatur-Dampfabscheidung ohne Erwärmung mit Ausnahme der Erwärmung durch das Plasma durchgeführt wird.
Organisches EL-Licht emittierendes Element nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die Niedertemperatur-Dampfabscheidung ohne Erwärmung mit Ausnahme der Erwärmung durch das Plasma durchgeführt wird.
Anzeigevorrichtung unter Verwendung des Anzeigeelements gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16.
Anzeigevorrichtung mit einem lichtemittierenden Element, das durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 22 ausgebildet ist, wobei das lichtemittierende Element als ein Anzeigeelement verwendet wird.
Organische EL-Anzeigevorrichtung mit einer Anzahl von Gate-Leitungen und einer Anzahl von Signalleitungen, die in einer Matrix angeordnet sind, Schaltelementen, die an den Schnittpunkten der Gate-Leitungen und den Signalleitungen vorgesehen sind, leitfähigen transparenten Elektroden, Gegenelektroden gegenüber den leitfähigen transparenten Elektroden, organischen EL-Licht emittierenden Schichten, die jeweils zwischen den leitfähigen transparenten Elektroden und den Gegenelektroden vorgesehen sind, einer Schutzschicht, die so vorgesehen ist, dass sie wenigstens die organischen EL-Licht emittierenden Schichten abdeckt, und einer Wärmeableitschicht, die in Kontakt mit der Schutzschicht vorgesehen ist, wobei die Schaltelemente TFTs sind, jeder der TFTs einer Gate-Elektrode an die Gate-Leitung angeschlossen hat, eine Signalleitungselektrode an die Signalleitung angeschlossen hat und eine Pixelelektrode hat, die an die leitfähige transparente Elektrode oder die Gegenelektrode über ein Kontaktloch angeschlossen ist, das in einem Isolierfilm ausgebildet ist, welcher die TFTs abdeckt, wobei wenigstens ein Oberflächenteil jeder der leitfähigen transparenten Elektroden auf der Seite der organischen EL-Licht emittierenden Schicht einen ITO-Film, der wenigstens ein Element von Hf, V und Zr enthält, aufweist.
Organische EL-Anzeigevorrichtung mit einer Anzahl von Gate-Leitungen und einer Anzahl von Signalleitungen, die in einer Matrix auf einem Substrat angeordnet sind, Schaltelementen, die an den Schnittpunkten der Gate-Leitungen und der Signalleitungen angeordnet sind, leitfähigen transparenten Elektroden, Gegenelektroden gegenüber den leitfähigen transparenten Elektroden, organischen EL-Licht emittierenden Schichten, die jeweils zwischen den leitfähigen transparenten Elektroden und den Gegenelektroden vorgesehen sind, einer Schutzschicht, die so vorgesehen ist, dass sie we nigstens die organischen EL-Licht emittierenden Schichten abdeckt, und einer Wärmeableitschicht, die in Kontakt mit der Schutzschicht vorgesehen ist, wobei die Schaltelemente TFTs sind, die jeweils eine Gate-Elektrode an die Gate-Leitung angeschlossen haben, eine Signalleitungselektrode an die Signalleitung angeschlossen haben, und eine Pixelelektrode, die an die leitfähige transparente Elektrode oder die Gegenelektrode angeschlossen ist, wobei die Gate-Leitungen und die Gate-Elektroden in das Substrat oder in einen Isolierfilm eingebettet sind, der in Kontakt mit dem Substrat ausgebildet ist.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 30, wobei wenigstens ein Oberflächenteil jeder der leitfähigen transparenten Elektroden auf der Seite der organischen EL-Licht emittierenden Schicht einen ITO-Film aufweist, der wenigstens ein Element von Hf, V und Zr enthält.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 29, 30 oder 31, wobei die Schutzschicht einen Nitridfilm mit einer Dicke von 100 nm oder darunter aufweist.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 32, wobei der Nitridfilm aus wenigstens einer der Verbindungen von Stickstoff und einem Element besteht, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, B, Al und Si.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 32, wobei der Nitridfilm aus wenigstens einer Verbindung der Gruppe, bestehend aus Siliciumnitrid, Titannitrid, Tantalnitrid und Aluminiumnitrid, besteht.
Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen transparenten Films mit dem Schritt Durchführen einer Zerstäubungsfilmausbildung unter Verwendung eines Plasmas, das Kr oder Xe als Hauptkomponente enthält.
Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen transparenten Films mit den Schritten Ausbilden eines ITO-Films durch Zerstäuben eines Targets, das Indiumoxid und Zinn oxid enthält, unter Verwendung eines Plasmas, das durch Hochfrequenz angeregt wird, und Durchführen der Zerstäubung unter Verwendung des Plasmas, das Kr und/oder Xe als Hauptkomponente enthält.
Verfahren zur Ausbildung eines Nitridfilms mit dem Schritt Durchführen der Dampfabscheidung eines Nitridfilms unter Verwendung eines durch Mikrowelle angeregten Plasmas, wobei der Schritt der Dampfabscheidung unter Verwendung des Plasmas durchgeführt wird, das wenigstens ein Element aus der Gruppe Ar, Kr und Xe, als Hauptkomponente enthält und bei einer niedrigen Temperatur ohne Erwärmen mit Ausnahme der Erwärmung durch das Plasma durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei die durch Mikrowelle angeregte Plasmadampfabscheidung durch die Schritte Verwenden einer Plasmaverarbeitungsvorrichtung mit Doppelstrahlplatten, Einleiten eines Gases, das wenigstens ein Element von Ar, Kr und Xe enthält in die Vorrichtung von der oberen Strahlplatte her, um das Plasma zu erzeugen, und Einleiten eines Materialgases des Nitridfilms in das Plasma von der unteren Strahlplatte her durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei zum Zeitpunkt der Dampfabscheidung des Nitridfilms an ein filmbildendes Element Hochfrequenz angelegt wird, um dadurch ein Vorspannungspotenzial an der Oberfläche des filmbildenden Elements zu bilden.