JP2005243428A - エレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エレクトロルミネッセンスを用いた表示パネルを製造するに際して、画素電極の損傷を抑えること。
【解決手段】 透明基板２上にカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを格子状にパターニングし、下部電極４をカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ上に成膜し、エレクトロルミネッセンス層５を下部電極４上に成膜し、上部電極６をエレクトロルミネッセンス層５上に成膜し、導電性保護膜７を上部電極６上に成膜する。そして、フォトレジスト法によりレジストマスク８を導電性保護膜７上に形成し、レジストマスク８間の開口部を通じて導電性保護膜７及び上部電極６にイオンをドープする。得られたエレクトロルミネッセンス素子アレイ基板１とトランジスタアレイ基板１０との間に導電性スペーサ１４を挟持して、エレクトロルミネッセンス素子アレイ基板１をトランジスタアレイ基板１０に貼り合わせる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、自発光するエレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence）素子を用いたエレクトロルミネッセンス表示パネルを製造する方法に関する。

自発光するエレクトロルミネッセンス素子は表示装置に用いられている。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子はアノード、エレクトロルミネッセンス層、カソードの順に積層された積層構造を為しており、アノードとカソードの間に順バイアス電圧が印加されるとエレクトロルミネッセンス層において発光する。このような有機エレクトロルミネッセンス素子を画素として基板上にマトリクス状に配列して、各有機エレクトロルミネッセンス素子を所定の階調輝度で発光させることによって画像表示を行うエレクトロルミネッセンス表示パネルが実現化されている。

エレクトロルミネッセンス表示パネルでは、アノード又はカソードのうち、少なくとも一方の電極をパターニングする必要がある。このとき、カソードは、電子注入性のために仕事関数が低い材料から選択されているため、フォトリソグラフィではエッチャントによって酸化されてしまうために利用困難である。このため、カソードをパターニングする場合はメタルマスクを用いて蒸着していたが高精細に形成することができない。
また発光領域をカソードのパターニング以外で行う方法として、基板に成膜された発光層上にマスクを配置させてから紫外線を照射してマスクのスリットから入射された発光層の発光性を失わせてマスクで遮光された領域にパターニングするものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平４−２５５６９２号公報

しかしながら、上記紫外線のパターニングは、フォトリソグラフィ以外のマスクによって行われているため高精細にパターニングできなかった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、エレクトロルミネッセンスを用いた表示パネルを製造するに際して、高精細な画素にパターニングすることを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明のエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法は、基板上に形成された下部電極上にエレクトロルミネッセンス層を成膜するエレクトロルミネッセンス層成膜工程と、前記エレクトロルミネッセンス層上に上部電極を成膜する上部電極成膜工程と、前記上部電極に対して所定パターンでイオンをドープするイオンドープ工程と、を含む。

以上のように、上部電極のうちイオンをドープした部分の導電性が低下し、イオンをドープしていない部分の導電性が維持される。そのため、エレクトロルミネッセンス層はイオンをドープした部分に重なった領域において発光し、イオンをドープしていない部分に重なった領域において発光しない。従って、上部電極を画素ごとにパターニングすることができる。

好ましくは、前記基板として、二次元アレイ状に配列された複数色のカラーフィルタによって被覆された透明基板を用い、前記下部電極として、前記複数色のカラーフィルタ全体を被覆した透明電極を用い、前記イオンドープ工程では、前記複数色のカラーフィルタのそれぞれに対応したパターンで前記上部電極に対してイオンをドープする。

基板及び下部電極が透明であり、基板と下部電極との間にカラーフィルタが形成されているので、エレクトロルミネッセンス層で発した光は下部電極、カラーフィルタ及び基板を透過して、基板の反対面から出射する。
ここで、エレクトロルミネッセンス層はイオンをドープした部分に重なった領域において発光せず、イオンをドープしていない部分に重なった領域において発光する上、カラーフィルタのそれぞれに対応したパターンで上部電極に対してイオンをドープするので、画素ごとにカラーフィルタを配置させたエレクトロルミネッセンス表示パネルを提供することができる。
また、下部電極及びエレクトロルミネッセンス層を画素ごとにパターニングしていないので、エレクトロルミネッセンス表示パネルを短時間且つ簡単に製造することができる。

好ましくは、前記上部電極成膜工程と前記イオンドープ工程との間において、前記上部電極上に導電性保護膜を成膜する導電性保護膜成膜工程を更に含み、前記イオンドープ工程において、前記上部電極とともに前記導電性保護膜に対して所定パターンでイオンをドープする。

以上のように、上部電極上に導電性保護膜を成膜することによって、上部電極が劣化しやすくても上部電極を保護することができる。

好ましくは、前記イオンドープ工程では、前記上部電極上に複数のマスクを離間した状態に配置して、前記複数のマスクの間を通じて前記上部電極にイオンをドープする。

以上のように、上部電極のうちマスクに重なった部分にはイオンがドープされないので、導電性が維持され、上部電極のうちマスクに重なっていない部分にはイオンがドープされるので、導電性が低下する。従って、上部電極を画素ごとにパターニングすることができる。

好ましくは、前記複数のマスクを格子状に配置する。

以上のように、マスクを格子状に配置することによって、画素が格子状に配列されたエレクトロルミネッセンス表示パネルを製造することができる。

本発明によれば、イオンを上部電極に部分的にドープすることによって、エッチャントを用いずに上部電極を画素ごとにパターニングすることができる。エッチャントを用いずに上部電極をパターニングしているので、上部電極のうちイオンをドープしていない部分がエッチャントにより損傷することなく高精細に画素をパターニングできる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１〜図７は、本発明を適用した実施形態におけるエレクトロルミネッセンス表示パネルの各工程を順に示したものである。なお、図１〜図７は何れも、透明基板２に直交する面に沿った断面図である。

まず、図１に示すように、絶縁性の透明基板２を準備する。透明基板２は、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、その他のガラス、ＰＭＭＡ（ポリメタクリ酸メチル）、ポリカーボネート、その他の樹脂等の透明な材料で板状又はシート状に形成されたものである。

透明基板２の一方の面に、赤のカラーフィルタ３Ｒ、緑のカラーフィルタ３Ｇ及び青のカラーフィルタ３Ｂを二次元アレイ状にパターニングする。例えば、透明基板２を平面視した場合、透明基板２の縦方向には同一色のカラーフィルタを一列に配列させ、透明基板２の横方向には赤、緑、青の順に繰り返すようにカラーフィルタを一列に配列させ、全体としてカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを格子状にパターニングする。なお、カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂをデルタ配列やストライプ配列にパターニングしても良い。また互いに隣接する画素に対応するカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ同士の間にブラックマスクを設けてもよい。

次に、図２に示すように、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、その他の気相成長法によってカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ上に図示しない保護膜を介して下部電極４をべた一面に成膜し、透明な金属酸化物からなる下部電極４でカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの全体を被覆する。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物（例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム、カドミウム−錫酸化物（ＣＴＯ））からなる膜を下部電極４として成膜する。ここで、下部電極４は、全ての画素に共通した電極であり、アノードとして機能する。

次に、図３に示すように、有機化合物である白色発光材料からなるエレクトロルミネッセンス層５を下部電極４上にべた一面に成膜する。ここで、エレクトロルミネッセンス層５の有機化合物が低分子有機化合物である場合には、蒸着法によりエレクトロルミネッセンス層５を成膜し、エレクトロルミネッセンス層５の有機化合物が高分子有機化合物である場合には、湿式塗布法（例えば、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法、インクジェット法（液滴吐出法））によりエレクトロルミネッセンス層５を成膜する。また、エレクトロルミネッセンス層５を積層構造（例えば、下部電極４から順に正孔輸送層、狭義の発光層、電子輸送層となる三層構造、下部電極４から順に正孔輸送層、狭義の発光層となる二層構造）として形成する場合には、各層を順に成膜することによってエレクトロルミネッセンス層５を形成する。例えば、エレクトロルミネッセンス層５は、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）及びドーパントであるＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）からなる正孔注入層、ポリフルオレン系発光材料からなる狭義の発光層の順に積層した二層構造として形成する場合には、ＰＥＤＯＴ及びＰＳＳを含有した有機溶液を下部電極４上に塗布することによって正孔輸送層を成膜し、次に、ポリフルオレン系発光材料を含有した有機溶液を正孔輸送層上に塗布することによって狭義の発光層を成膜する。なお、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法ではインクジェット法よりもエレクトロルミネッセンス層５を短時間に成膜することができ、更にスピンコート法では蒸着法の場合よりも大きな透明基板２に対してエレクトロルミネッセンス層５を成膜することができる。

次に、図４に示すように、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、その他の気相成長法によって、低仕事関数の材料からなる上部電極６をエレクトロルミネッセンス層５上にべた一面に成膜する。具体的には、マグネシウム、カルシウム、リチウム若しくはバリウムや希土類からなる金属又はこれらの金属を少なくとも一種を含む合金で形成されている。ここで、上部電極６はカソードとして機能する。以上のように、エレクトロルミネッセンス層５を成膜した後、エレクトロルミネッセンス層５をフォトリソグラフィ法によるエッチングを行うことなく上部電極６を成膜したので、エレクトロルミネッセンス層５が劣化しない。

次に、図５に示すように、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、その他の気相成長法によって、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン等の導電性高分子からなる導電性保護膜７を上部電極６上にべた一面に成膜する。以上のように、上部電極６を成膜した後、上部電極６をフォトリソグラフィ法によるエッチングを行うことなく導電性保護膜７を成膜したので、上部電極６が損傷しない。

次に、図６に示すように、感光性樹脂を導電性保護膜７上に塗布し、塗布した感光性樹脂を露光・現像すること（フォトレジスト法）によって、互いに離間配列した複数のレジストマスク８に感光性樹脂を形状加工する。特に、カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに対応させた状態に複数のレジストマスク８を配置させるように、塗布した感光性樹脂を露光・現像する。カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが格子状に配列されている場合には、レジストマスク８を格子状に配置させ、カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ間の境界に対応させてレジストマスク８間の開口部８ａを網目状に形成する。このようにレジストマスク８を形成するときには、導電性保護膜７が成膜されているので上部電極６の劣化を抑えることができる。

次に、レジストマスク８で導電性保護膜７をマスキングした状態で、導電性保護膜７に対してイオンをドープする。導電性保護膜７はレジストマスク８によってマスクされているので、導電性保護膜７のうちレジストマスク８に覆われていない領域７ａ（開口部８ａにおいて露出した領域）がドーピングしたイオンによって変質して高抵抗になる。一方、導電性保護膜７のうちレジストマスク８に覆われている領域７ｂにはイオンがドーピングされないので、導電性を維持する。更に、イオンは上部電極６にまで拡散し、上部電極６のうち平面視してレジストマスク８と重なっていない領域６ａがイオンによって変質して電子注入性が低下し、平面視してレジストマスク８と重なる領域６ｂは電子注入性を維持する。

以上のように、上部電極６をイオンドープ法によって領域６ａと領域６ｂに区分することによって、領域６ｂはカソードとしての機能を維持するが、領域６ａはカソードとして機能しなくなり、これにより、上部電極６を画素ごとに分割することができる。導電性保護膜７もイオンドープ法によって領域７ａと領域７ｂに区分され、領域７ｂは導電性を維持するが、領域７ａは高抵抗になる。

また、イオンを導電性保護膜７にドープする代わりに、エキシマレーザー等のレーザーを用いても良い。すなわち、レジストマスク８で導電性保護膜７をマスキングした状態で導電性保護膜７及び上部電極６に対してレーザーを照射することによって、導電性保護膜７のうちレジストマスク８に覆われていない領域７ａが溶融し、更に、上部電極６のうち平面視してレジストマスク８と重なっていない領域６ａが溶融する。領域６ａ及び領域７ａの溶融により、導電性保護膜７及び上部電極６が切断されて画素ごとに分割される。

なお、イオンをドープする場合であっても、レーザーを照射する場合であっても、導電性保護膜７を成膜せずに、上部電極６上に直接レジストマスク８を形成しても良い。レジストマスク８で上部電極６をマスキングした状態で、上部電極６にイオンドープ又はレーザー照射を行うことで、上部電極６を領域６ａと領域６ｂに区分することができる。

イオンドープ又はレーザー照射によって上部電極６を区分した後、除去液でレジストマスク８を除去し、導電性保護膜７（又は上部電極６）の表面を洗浄液（例えば、水）で洗浄する。導電性保護膜７が成膜した場合には、除去液や洗浄液から上部電極６を保護することができる。
以上のようにして、エレクトロルミネッセンス素子アレイ基板１が完成する。

一方、図７に示すように、トランジスタアレイ基板１０を準備する。このトランジスタアレイ基板１０は、基板１３と、基板１３上に形成された複数の信号線と、信号線に対してねじれの位置となるように基板１３上に形成されるとともに平面視して信号線に直交する複数の走査線と、画素ごとに形成され、走査線及び信号線から信号を入力することによりスイッチング等を行う複数の薄膜トランジスタ１１と、画素ごとに薄膜トランジスタ１１に接続され、露出した状態に形成された複数の接触電極１２とからなる。ここで、接触電極１２は、上部電極６の領域６ｂ（導電性保護膜７の領域７ｂ）に対応するように配列されている。上部電極６の領域６ｂが格子状に形成されていれば、接触電極１２が格子状に配列されている。

そして、導電性スペーサ１４を導電性保護膜７又は接触電極１２に散布する。次に、トランジスタアレイ基板１０の両面のうち接触電極１２が露出した側の面を透明基板２に向け、エレクトロルミネッセンス素子アレイ基板１の導電性保護膜７をトランジスタアレイ基板１０に向け、導電性スペーサ１４をエレクトロルミネッセンス素子アレイ基板１とトランジスタアレイ基板１０との間に挟持する。ここで、一領域６ｂ（一領域７ｂ）につき一つの接触電極１２が重なるように、トランジスタアレイ基板１０とエレクトロルミネッセンス素子アレイ基板１の位置決めをし、導電性スペーサ１４を相対向した接触電極１２及び領域７ｂに接触させ、導電性スペーサ１４によって接触電極１２を領域７ｂに導電させる。以上のように導電性スペーサ１４を挟持する時に荷重が導電性保護膜７に作用するが、この導電性保護膜７が変形することによって導電性保護膜７が緩衝材として機能し、上部電極６やエレクトロルミネッセンス層５に大きな荷重が作用しなくなる。
なお、導電性スペーサ１４を塗布する代わりに、接触電極１２上に導電性の凸部を形成し、その凸部によって接触電極１２と領域７ｂを導電させても良い。

そして、トランジスタアレイ基板１０及びエレクトロルミネッセンス素子アレイ基板１の周囲を封止する。以上により、エレクトロルミネッセンス表示パネルが完成する。

以上のように製造されたエレクトロルミネッセンス表示パネルでは、上部電極６の領域６ａの導電性が低下して、領域６ａの電子注入性がなくなるから、エレクトロルミネッセンス層５は領域６ｂと重なった部分において発光し、領域６ａと重なった部分においては発光しない。エレクトロルミネッセンス層５で発した光は、下部電極４、カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、透明基板２を透過して、透明基板２の裏面から出射する。

本実施形態の製造方法では、エレクトロルミネッセンス層５をべた一面に成膜しているため、画素ごとにエレクトロルミネッセンス層をパターニングする場合よりも工程数が減り、更にエレクトロルミネッセンス層５を容易に成膜することができる。更に、エレクトロルミネッセンス層５をパターニングしていないので、エレクトロルミネッセンス層５がレジスト、レジストの除去液、残留レジストの洗浄液等によって劣化することがない。

また、上部電極６にイオンをドープするか、又は上部電極６にレーザーを照射することによって、上部電極６を導電性の低い領域６ａと導電性の高い領域６ｂに区分しているので、エッチング液等で上部電極６をパターニングする場合よりも、上部電極６の領域６ｂの損傷を抑えることができる。

また、イオンドープ法又はレーザー照射法を用いているので、上部電極６上に導電性保護膜７を成膜した状態でも上部電極６を導電性の低い領域６ａと導電性の高い領域６ｂに区分することができる。このように上部電極６上に導電性保護膜７を成膜した状態であるため、上部電極６をレジストマスク８、レジストマスク８の除去液、レジストマスク８の洗浄液から保護することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態では上部電極６をカソードとし、下部電極４をアノードとしたが、上部電極６を高仕事関数の材料からなるアノードとし、下部電極４を低仕事関数の材料からなるカソードとしても良い。

また、エレクトロルミネッセンス層５として有機化合物を用いたが、無機化合物を蒸着することでエレクトロルミネッセンス層５を成膜しても良い。エレクトロルミネッセンス層５を無機化合物とする場合には、エレクトロルミネッセンス層５を成膜する前に酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁膜を下部電極４上にべた一面に成膜し、エレクトロルミネッセンス層５を成膜した後に、更に絶縁膜をエレクトロルミネッセンス層５上に成膜する。その後は、上記実施形態の場合と同様に、上部電極６、導電性保護膜７を順に成膜し、レジストマスク８を形成した状態でイオンをドープし又はレーザーを照射することによって、上部電極６及び導電性保護膜７をパターニングする。

エレクトロルミネッセンス表示パネルを製造する際の一工程を説明するための断面図である。 図１の次の工程を説明するための断面図である。 図２の次の工程を説明するための断面図である。 図３の次の工程を説明するための断面図である。 図４の次の工程を説明するための断面図である。 図５の次の工程を説明するための断面図である。 図６の次の工程を説明するための断面図である。

符号の説明

２ 透明基板
３Ｒ、３Ｂ、３Ｇ カラーフィルタ
４ 下部電極
５ エレクトロルミネッセンス層
６ 上部電極
７ 導電性保護膜
８ レジストマスク

Claims (5)

1. 基板上に形成された下部電極上にエレクトロルミネッセンス層を成膜するエレクトロルミネッセンス層成膜工程と、
   前記エレクトロルミネッセンス層上に上部電極を成膜する上部電極成膜工程と、
   前記上部電極に対して所定パターンでイオンをドープするイオンドープ工程と、を含むことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
2. 前記基板として、二次元アレイ状に配列された複数色のカラーフィルタによって被覆された透明基板を用い、前記下部電極として、前記複数色のカラーフィルタ全体を被覆した透明電極を用い、前記イオンドープ工程では、前記複数色のカラーフィルタのそれぞれに対応したパターンで前記上部電極に対してイオンをドープすることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
3. 前記上部電極成膜工程と前記イオンドープ工程との間において、前記上部電極上に導電性保護膜を成膜する導電性保護膜成膜工程を更に含み、
   前記イオンドープ工程において、前記上部電極とともに前記導電性保護膜に対して所定パターンでイオンをドープすることを特徴とする請求項１又は２に記載のエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
4. 前記イオンドープ工程では、前記上部電極上に複数のマスクを離間した状態に配置して、前記複数のマスクの間を通じて前記上部電極にイオンをドープすることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
5. 前記複数のマスクを格子状に配置することを特徴とする請求項４に記載のエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。

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