JP2005276828A - 有機電界発光素子およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract


【課題】 バス電極の逆テーパー発生を減らすことができる有機電界発光素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】有機電界発光表示素子は、透明電極とバス電極からなるアノード電極と、該アノード電極と交差するカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極の交差部に位置する有機層を備え、前記バス電極の傾斜角は30度〜70度である。蝕刻液の温度が30℃である場合、バス電極４bはフォトレジストパターン30の末端から第1幅d１より短い第2幅d２ほど過蝕刻され、約40〜49°の傾斜角βを有するようになる。蝕刻液の温度が40℃である場合より30℃である場合に、バス電極４bの過蝕刻される量が相対的に少なく、傾斜角が相対的に小さくなる。
【選択図】 図７Ｂ

Description

本発明は電界発光表示素子（エレクトロルミネッセンスディスプレィ装置）に関し、特にバス電極の逆テーパー発生を減らすことができる有機電界発光表示素子およびその製造方法に関する。
最近、陰極線管の短所である重さと嵩を減らすことができる各種の平板表示装置（フラットパネルディスプレィ装置）が開発されている。このような平板表示装置としては、液晶表示装置、電界放出型表示装置、プラズマディスプレイパネルおよび電界発光表示素子（エレクトロルミネッセンス装置）などがある。特に、電界発光表示素子は、広い視野角、高開口率、高色度などの特徴のため、次世代平板表示装置として注目されている。
このような電界発光表示素子は、正孔輸送層、発光層、電子輸送層からなる有機層を間に置き、交差するアノード電極およびカソード電極を備えている。このアノード電極およびカソード電極から放出された電子及び正孔は、有機層内で再結合しながら可視光を発生する。この際、発生した可視光は、アノード電極を通じて外部へ放出され、所定の画像または映像を表示する。
一方、アノード電極52は、図１に示すように、基板51上に形成された透明電極56と、該透明電極56の一側上に形成されて透明電極56の抵抗成分を補償するバス電極54を含む。
ここで、バス電極54は60〜65wt％の硝酸と、５〜６wt％の硝酸と、10wt％の酢酸と、19〜25wt％の水からなる蝕刻液で、クロームCr、モリブデンMo、銅Cuなどを蝕刻することにより形成される。この蝕刻液を使用して形成されるバス電極54の傾斜角は、80度〜110度程で、比較的大きいため、バス電極54のテーパーが低下する。即ち、バス電極54は、下部の幅が上部の幅より狭い逆テーパー形状に形成される。
このようなバス電極54を有するアノード電極52を覆うように形成される絶縁膜58は、ステップカバレッジ(step coverage)が低下して、図２に示すように、バス電極54を露出させるピンホールAが発生する。このピンホールにより絶縁破壊が発生し、アノード電極52とカソード電極がショートするなど、電界発光素子の信頼性が低下する問題点がある。
従って、本発明の目的は、金属電極の逆テーパー発生を減らすことができる有機電界発光表示素子およびその製造方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明による有機電界発光素子は、透明電極とバス電極からなるアノード電極と、該アノード電極と交差するカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極の交差部に位置する有機層を備え、前記バス電極の傾斜角は30〜70°であることを特徴とする。
また、前記バス電極の傾斜角は30〜50°であることを特徴とする。
また、前記アノード電極は、前記透明電極と、該透明電極上に位置するバス電極を含むことを特徴とする。
さらに、前記アノード電極は前記バス電極と、該バス電極上に位置する透明電極を含むことを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明による有機電界発光表示素子の製造方法は、基板上に透明電極とバス電極からなるアノード電極を形成する段階と、前記アノード電極が形成された基板上に光を発生する有機層を形成する段階と、該有機層が形成された基板上に前記アノード電極と交差するカソード電極を形成する段階を含み、前記バス電極の傾斜角は30〜70°であることを特徴とする。
また、前記バス電極の傾斜角は30〜50°であることを特徴とする。
また、前記基板上に、透明電極とバス電極からなるアノード電極を形成する段階は、前記基板上に透明電極を形成する段階と、前記透明電極上に傾斜角が30〜70°であるバス電極を形成する段階を含むことを特徴とする。
また、基板上に透明電極とバス電極からなるアノード電極を形成する段階は、前記基板上に傾斜角が30〜70°であるバス電極を形成する段階と、該バス電極が形成された基板上に前記バス電極と接触されるように透明電極を形成する段階を含むことを特徴とする。
また、前記傾斜角が30〜70°であるバス電極を形成する段階は、前記基板上に金属を蒸着する段階と、該金属をフォトリソグラフィー工程と蝕刻液による蝕刻工程によりパターニングして、前記バス電極を形成する段階を含むことを特徴とする。
また、前記蝕刻液は、55〜60wt％の燐酸と、10〜12wt％の硝酸と、８〜10wt％の酢酸と、18〜27wt％の水からなることを特徴とする。
また、前記蝕刻液の温度は、常温〜45℃であることを特徴とする。
また、前記蝕刻液の温度は30〜35℃であることを特徴とする。
さらに前記金属は、クローム、モリブデンおよび銅のうち少なくともいずれ一つを含むことを特徴とする。
本発明による有機電界発光素子およびその製造方法は、バス電極の傾斜角を30〜70°で形成する。これによって、相対的に緩慢な傾斜角を有するバス電極のテーパーは向上されバス電極を覆うように形成される絶縁膜のステップカバレッジが向上し、絶縁破壊を防止することができる。
以下、図３〜図７Ｂを参照して本発明の望ましい実施形態について説明する。
図３は本発明による電界発光表示素子を示した平面図であり、図４は図３で線“II−II”に沿って切り取った電界発光表示素子を示した断面図である。
図３と図４を参照すると、従来の電界発光表示素子は、基板２上に相互絶縁されるように交差するアノード電極４およびカソード電極12の間に形成される絶縁膜６、隔壁８および有機層10を含む。
アノード電極４は、基板２上に所定間隔、離れて多数個が形成される。このアノード電極４には電子(正孔)を放出させるための第1駆動信号が供給される。
このようなアノード電極４は、図５に示すように、基板２上に透明導電性物質(ITOなど)で形成される透明電極４aと、該透明電極４aの一側上にクロームCr、モリブデンMo、銅Cuなどで形成されて透明電極４aの抵抗成分を補償するバス電極４bで構成される。また、アノード電極４は基板２上に形成されるバス電極４bと、該バス電極４bが形成された基板２上に形成される透明電極４aで構成することもできる。
ここで、バス電極４bは、比較的、ゆるい約30度〜70度の傾斜角を有するように形成される。望ましいバス電極４bは、約30度〜50度の傾斜角を有するように形成される。
絶縁膜６は、アノード電極４が形成された基板２上に、ELセル領域毎に開口部が露出されるように、格子形状で形成される。
隔壁８は、アノード電極４と交差するように形成され、カソード電極12と所定間隔、離れて平行に形成され、隣接したELセルを区分する。即ち、隔壁８は、隣接したELセルの有機層10とカソード電極12を分離する。また、隔壁８は、上端部が下端部より広い幅を有するオーバーハング構造で形成される。
有機層10は、絶縁膜６上に有機化合物で構成される。即ち、有機発光層10は、絶縁膜６上に正孔輸送層、発光層および電子輸送層が積層されて形成される。
カソード電極12は有機層10上に所定間隔、離れて、アノード電極４と交差するように多数個が形成される。また、カソード電極12には、正孔(電子)を放出させるための第2駆動信号が供給される。
このように、本発明による有機電界発光表示素子は、バス電極４bの傾斜角を30度〜70度に形成する。これによって、相対的に緩い傾斜角を有するバス電極４bのテーパーは向上し、バス電極４bを覆うように形成される絶縁膜６のステップカバレッジが向上され、絶縁破壊を防止することができる。
図６Ａ〜図６Ｆは、本発明による有機電界発光表示素子の製造方法を示す断面図である。
先ず、ソーダ石灰または硬化ガラスからなる基板２上に、透明導電性物質、例えば、インジウム錫オキサイド(Indium−Tin−Oxide)などが蒸着された後にパターニングされることにより、図６Ａに示すように、基板上にアノード電極の透明電極４aが形成される。
透明電極４aが形成された基板２上に、クロームCrまたはモリブデンMoなどが蒸着された後、フォトリソグラフィー工程と、55〜60wt％の燐酸と、10〜12wt％の硝酸と、８〜10wt％の酢酸と、18〜27wt％の水で成る蝕刻液による蝕刻工程によってパターニングされることにより、図６Ｂに示すように、30度〜70度のテーパー角度を有するアノード電極のバス電極４bが形成される。このバス電極４bの蝕刻工程についての説明は後述する。
アノード電極４が形成された基板２上に、感光性絶縁物質が蒸着された後、パターニングされることにより、図６Ｃに示すように、絶縁膜６が形成される。絶縁膜６は、発光領域を除いた全部分に格子形状で形成される。
絶縁膜６が形成された基板２上に感光性絶縁物質が蒸着された後、パターニングされることにより、図６Ｄに示すように、隔壁８が形成される。隔壁８は、透明電極４と交差する方向へ所定間隔を離隔して非発光領域に形成される。
隔壁８が形成された基板２上に、図６Ｅに示すように、有機層10が形成される。有機層10は、正孔輸送層(Hole transport layer)、発光層(Emitting layer)および電子輸送層(electron transport layer)を含む。
有機層10が形成された基板２上に、図６Ｆに示すように、カソード電極12が形成される。この際、カソード電極12は全面に蒸着されて形成されるが、比較的、高い高さを有する隔壁により、ELセル毎に分離されて形成される。
一方、本発明によるアノード電極のバス電極４bは、クロームCr、モリブデンMo、銅Cuなどの金属が表１に示された組成物で成る蝕刻液により、常温〜45℃の温度、望ましくは約30〜35℃の温度で異方性に蝕刻されて形成される。この蝕刻液により蝕刻されて形成されるバス電極４bの傾斜角は30〜70°である。
Figure 2005276828
表１に示すように、硝酸の含量が従来の量より約２倍ほど増加し、バス電極４bを成す金属の蝕刻速度を遅らして、バス電極４bの傾斜角を従来の角より小さく形成することができる。
一方、表１に示された蝕刻液により形成されるバス電極４bの蝕刻量と傾斜角は、表２に示すように、蝕刻液の温度によって異になる。
Figure 2005276828
蝕刻液の温度が40℃である場合、第1位置(基板の右側上端角付近)に位置するバス電極４bは、図７Ａに示すように、露光および現像工程により形成されたフォトレジストパターン30の末端から約0.54μm蝕刻され、第2位置(基板の中央付近)に位置するバス電極４bは、フォトレジストパターン30の末端から約0.44μm蝕刻され、第3位置(基板の左側下端角付近)に位置するバス電極４bは、フォトレジストパターン30の末端から約0.52μm蝕刻される。このように、蝕刻液の温度が40℃である場合、バス電極４bはフォトレジストパターン30の末端から第1幅d１ほど過蝕刻（オーバーエッチング）され、約54度〜63度の傾斜角αを有するようになる。
反面、蝕刻液の温度が30℃である場合、第1位置(基板の右側上端角付近)に位置するバス電極４bは、図７Ｂに示すように、フォトレジストパターン30の末端から約0.20μm蝕刻され、第2位置(基板の中央付近)に位置するバス電極４bは、フォトレジストパターン30の末端から約0.21μm蝕刻され、第3位置(基板の左側下端角付近)に位置するバス電極４bはフォトレジストパターン30の末端から約0.28μm蝕刻される。このように、蝕刻液の温度が30℃である場合、バス電極４bはフォトレジストパターン30の末端から第1幅d１より短い第2幅d２ほど過蝕刻され、約40〜49°の傾斜角βを有するようになる。
このように、蝕刻液の温度が40℃である場合より30℃である場合に、バス電極４bの過蝕刻される量が相対的に少なく、傾斜角が相対的に小さくなる。
以上、説明した内容により当業者であれば、本発明の技術思想を脱しない範囲内で多様な変更および修正が可能であるのが分かるであろう。従って、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるのではなく、特許請求の範囲により定められるべきであろう。
図１は、従来の有機電界発光素子のアノード電極を示した斜視図である。 図２は、図１に示されたバス電極による絶縁膜のピンホール現象を示した断面図である。 図３は、本発明による有機電界発光素子を示す平面図である。 図４は、図３で線“II−II”に沿って切り取った有機電界発光素子を示した断面図である。 図５は、図３で線“III−III”に沿って切り取った有機電界発光素子を示した断面図である。 図６Ａは、本発明による有機電界発光素子の製造方法を示した平面図と断面図である。 図６Ｂは、本発明による有機電界発光素子の製造方法を示した平面図と断面図である。 図６Ｃは、本発明による有機電界発光素子の製造方法を示した平面図と断面図である。 図６Ｄは、本発明による有機電界発光素子の製造方法を示した平面図と断面図である。 図６Ｅは、本発明による有機電界発光素子の製造方法を示した平面図と断面図である。 図６Ｆは、本発明による有機電界発光素子の製造方法を示した平面図と断面図である。 図７Ａは、蝕刻液の温度によるバス電極のテーパー角を示した断面図である。 図７Ｂは、蝕刻液の温度によるバス電極のテーパー角を示した断面図である。
符号の説明
２，51：基板 ４，52：アノード電極
６，58：絶縁膜 ８：隔壁
10：有機層 12：カソード電極

Claims (13)

  1. 透明電極とバス電極からなるアノード電極と、該アノード電極と交差するカソード電極と、前記アノード電極およびカソード電極の交差部に位置する有機層を備え、前記バス電極の傾斜角は30度〜70度であることを特徴とする有機電界発光表示素子。
  2. 前記バス電極の傾斜角は、30度〜50度であることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示素子。
  3. 前記アノード電極は、前記透明電極と、該透明電極上に位置するバス電極を含むことを特徴とする請求項1記載の有機電界発光表示素子。
  4. 前記アノード電極は、前記バス電極と、該バス電極上に位置する透明電極を含むことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示素子。
  5. 基板上に、透明電極とバス電極からなるアノード電極を形成する段階と、該アノード電極が形成された基板上に光を発生する有機層を形成する段階と、該有機層が形成された基板上に前記アノード電極と交差するカソード電極を形成する段階を含み、前記バス電極の傾斜角は30度〜70度であることを特徴とする有機電界発光表示素子の製造方法。
  6. 前記バス電極の傾斜角は、30度〜50度であることを特徴とする請求項5記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
  7. 基板上に、透明電極とバス電極からなるアノード電極を形成する段階は、前記基板上に透明電極を形成する段階と、該透明電極上に傾斜角が30度〜70度であるバス電極を形成する段階を含むことを特徴とする請求項５記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
  8. 基板上に、透明電極とバス電極からなるアノード電極を形成する段階は、前記基板上に傾斜角が30度〜70度であるバス電極を形成する段階と、該バス電極が形成された基板上に、前記バス電極と接触されるように透明電極を形成する段階を含むことを特徴とする請求項５記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
  9. 前記傾斜角が30度〜70度であるバス電極を形成する段階は、前記基板上に金属を蒸着する段階と、該金属をフォトリソグラフィ−工程と蝕刻液を利用した蝕刻工程によりパターニングして前記バス電極を形成する段階を含むことを特徴とする請求項７または請求項８記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
  10. 前記蝕刻液は、55〜60wt％の燐酸と、10〜12wt％の硝酸と、８〜10wt％の酢酸と、18〜27wt％の水からなることを特徴とする請求項９記載の有機電界発光素子の製造方法。
  11. 前記蝕刻液の温度は、常温〜45℃であることを特徴とする請求項９記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
  12. 前記蝕刻液の温度は、30℃〜35℃であることを特徴とする請求項11記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
  13. 前記金属は、クローム、モリブデンおよび銅のうち少なくともいずれ一つを含むことを特徴とする請求項９記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
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