JP2007141838A - 有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 異物によるアノードとカソードとの間の短絡を防止し、暗点の発生を低減することのできる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の有機電界発光表示装置は、基板１００と、この基板１００上に位置する画素電極１４１と、この画素電極１４１の一部を露出させる開口部１４５ａと画素電極１４１の周辺部の少なくとも一辺に位置するトラップＴとを備えた画素定義膜１４５と、露出された画素電極１４１上に位置して発光層を備えた有機機能膜１５５と、この有機機能膜１５５上に位置する対向電極１６０とを含み、画素電極１４１上にある異物を洗浄時にトラップＴに閉じ込めることを特徴とする。
【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は、平板表示装置に関し、より詳細には有機電界発光表示装置に関する。

一般的に、有機電界発光表示装置は、自発光型表示装置であって、視野角が広く、尚且つコントラストが優秀であるだけではなく、応答速度が速いという長所を有しているので、次世代の表示装置として注目されている。

このような有機電界発光表示装置は、アノードと、該アノード上に位置する有機発光層と、該有機発光層上に位置するカソードとを含んでいる。前記アノードと前記カソードとの間に電圧を印加すると、正孔が前記アノードから前記有機発光層内に注入され、電子が前記カソードから前記有機発光層内に注入される。前記有機発光層内に注入された正孔と電子は、前記有機発光層で結合して励起子（exciton）を生成し、このような励起子が励起状態から基底状態に転移しながら光を放出する。

関連従来技術が特許文献１及び特許文献２に開示されている。

図１は、一般的な従来の有機電界発光表示装置の単位画素を示す平面図であり、図２は図１のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。

図１及び図２を参照すると、基板１０上にアノード１２を形成する。前記アノード１２上に画素定義膜１５を形成する。前記画素定義膜１５内に、前記アノード１２の一部を露出させる開口部１５ａを形成する。次に、前記開口部１５ａ内に露出したアノード１２を備えた基板１０を洗浄する。このような洗浄は、前記アノード１２上に存在する異物１７を除去することを目的とする。しかし、前記洗浄過程において異物１７は除去されない場合があり、この場合に前記異物１７は、前記開口部１５ａの境界部分、すなわち前記開口部１５ａ内の前記画素定義膜１５と前記アノード１２とが接する部分に押し出され、そこに付着する場合がある。

こうしてアノード１２上の洗浄が終わると、次に露出したアノード１２上に有機発光層２０及びカソード２５を順に積層する。有機発光層２０が積層される時に、異物１７の近傍では、有機発光層２０が途切れたり、非常に薄く形成されたりする場合がある。この場合に、前記有機発光層２０が途切れた部分または非常に薄く形成された部分では、アノード１２とカソード２５が互いに短絡することがある。このような短絡は、有機電界発光表示装置に暗点（dark pixel）の発生を誘発させる。

図３Ａは、開口部の境界に異物が付着した場合を示す写真であり、図３Ｂは前記異物を中心として基板を切断した時の断面を示す写真である。図３Ｂにおける各図面符号が示す構成要素は、図２の図面符号が示す構成要素に対応している。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、アノード１２を露出させる開口部１５ａの境界部分に異物１７が付着し、この異物１７により発光層２０が途切れている。従って、前記発光層２０上に形成されたカソード２５は、前記発光層２０が途切れた部分において前記アノード１２との間に短絡Ｅを生じている。この場合に、短絡Ｅが発生した画素は、暗点となる。

大韓民国特許公開第１０−２００４−１０４９１０号明細書 日本国特許公開第２００５−５６５８７号明細書

本発明は、前述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、異物が原因によるアノードとカソードとの間の短絡を防止することによって、暗点の発生を減少させることのできる有機電界発光表示装置及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、本発明の有機電界発光表示装置は、基板と、前記基板上に位置する画素電極と、前記画素電極の一部を露出させる開口部と、前記画素電極の周辺部の少なくとも一辺に位置するトラップとを備えた画素定義膜と、前記露出された画素電極上に位置して発光層を備えた有機機能膜と、前記有機機能膜上に位置する対向電極とを含むことを特徴とする。

また、本発明の有機電界発光表示装置の製造方法は、基板上に画素電極を形成するステップと、前記画素電極上に前記画素電極の一部を露出させる開口部と、前記画素電極の周辺部の少なくとも一辺に位置するトラップとを備えた画素定義膜を形成するステップと、前記露出された画素電極上に、少なくとも発光層を備えた有機機能膜を形成するステップと、前記有機機能膜上に対向電極を形成するステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、画素電極の少なくとも一辺にトラップを備えた画素定義膜を形成し、このトラップ内に異物を閉じ込めることによって、基板から異物を完全に除去できない場合でも、有機電界発光表示装置における暗点不良を顕著に減少させることができる。

以下、本発明をさらに具体的に説明するために、本発明に係る好適な実施形態を添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明は、下記の実施形態に限らず、様々な変形が可能である。図面において、層が他の層上に又は基板上に位置すると記述されている場合には、他の層上に又は基板上に直接に形成されている場合の他に、それらの間に第３の層が介在されている場合も含まれる。なお、明細書全般において、同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。

図４は、本発明の一実施形態に係る有機電界発光表示装置の単位画素アレイの一部を示す平面図である。図５Ｂは、図４のII−II’線に沿って切り取った本発明の一実施形態に係る有機電界発光表示装置の断面図である。

図４及び図５Ｂを参照すると、多数の単位画素領域Ａを備えた基板１００を用意する。前記単位画素領域Ａ上の一部領域に画素電極１４１が位置する。

一方、前記単位画素領域Ａ上には、前記画素電極１４１に電気的に連結された薄膜トランジスタＴＦＴを配置する。前記薄膜トランジスタＴＦＴは、半導体層１１２、ゲート電極１２２及びソース／ドレイン電極１３１、１３３を備えている。前記ソース／ドレイン電極１３１、１３３の一方、詳しくはドレイン電極１３３を前記画素電極１４１に接続している。また、前記薄膜トランジスタＴＦＴ上に、前記ドレイン電極１３３を露出させるためのビアホール１３５ａを備えた絶縁膜１３５が位置し、前記画素電極１４１は前記ビアホール１３５ａを介して前記ドレイン電極１３３に接続されている。

前記画素電極１４１の周辺部には画素定義膜１４５が位置する。前記画素定義膜１４５は、前記画素電極１４１の一部を露出させる開口部１４５ａと、前記画素電極１４１の周辺部の少なくとも一辺に位置するトラップＴとを備えている。その結果、有機電界発光表示装置の製造過程において、前記画素電極１４１上に位置し得る異物Ｆを前記トラップＴに閉じ込めることができる。前記トラップＴは、前記画素電極１４１の周辺部に形成されているので、前記トラップＴ内に前記画素電極１４１が露出することはない。したがって、前記トラップＴに前記異物Ｆが閉じ込められたとしても、前記異物Ｆが原因で前記画素電極１４１と後述する対向電極との間の短絡不良が発生することはない。

有機電界発光表示装置において工程エラーを誘発する異物Ｆの大きさは、略５００Å乃至１０，０００Åである。したがって、このような異物Ｆを効果的に閉じ込めるためには、前記トラップＴの幅Ｗｔは、５００Å乃至１０，０００Åであることが好ましい。更に、前記トラップＴの長さは、５００Å以上であることが好ましい。

前記トラップＴは、前記画素電極１４１の上下の両側及び左右の両側、すなわち前記画素電極１４１を取り囲む全ての領域に形成することが可能である。これにより、トラップＴの面積を最大化することができ、トラップＴが異物Ｆを閉じ込める比率を高めることができる。

前記開口部１４５ａと前記トラップＴとを備えた画素定義膜１４５は、前記開口部１４５ａと前記トラップＴとの間に位置する中間部分１４５＿ｉと、前記中間部分１４５＿ｉの外側に位置する外郭部分１４５＿ｐとを有している。前記中間部分１４５＿ｉは、少なくとも前記画素電極１４１のエッジ部を覆うように形成されていることが好ましい。これにより、前記画素電極１４１のエッジ部において前記画素電極１４１と後述する対向電極との間の短絡を防止することができる。また、前記中間部分１４５＿ｉの高さＢ１は、前記外郭部分１４５＿ｐの高さＢ２に比べて低いことが好ましい。これにより、異物Ｆを前記トラップＴ内に効果的に閉じ込めることができる。

さらに、前記開口部１４５ａ内に露出した画素電極１４１上には、少なくとも発光層を備えた有機機能膜１５５が配置されている。前記有機機能膜１５５は、前記発光層の上部または下部に位置する電荷注入層及び／または電荷輸送層をさらに備えるように形成することが可能である。そして、前記有機機能膜１５５の上には対向電極１６０を配置する。

次に、本発明の一実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明する。 図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。

図５Ａを参照すると、まず基板１００上にバッファ層１０５を形成する。前記基板１００は、透明な基板または不透明な基板で形成することが可能である。更に、前記基板１００は、ガラス、プラスチック、石英、シリコンまたは金属基板で形成することも可能である。前記バッファ層１０５は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜またはこれらの多重層で形成することが可能である。

次に、前記バッファ層１０５上の一部領域に半導体層１１２を形成する。前記半導体層１１２は、非晶質シリコン膜または非晶質シリコン膜を結晶化した多結晶シリコン膜で形成することが可能である。好ましくは、前記半導体層１１２は、高い電荷移動度を有する多結晶シリコン膜で形成することが好ましい。前記半導体層１１２上にゲート絶縁膜１１７を形成する。前記ゲート絶縁膜１１７は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜またはこれらの多重層で形成することが可能である。

さらに、前記ゲート絶縁膜１１７上に、前記半導体層１１２と重畳するゲート電極１２２を形成する。次に、前記ゲート電極１２２をマスクにして前記半導体層１１２に導電性不純物を注入し、前記半導体層１１２内にソース／ドレイン領域（不図示）を形成する。この際、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間にチャネル領域（不図示）が定義される。そして、前記ゲート電極１２２及び前記半導体層１１２上に第１層間絶縁膜１２５を形成する。前記第１層間絶縁膜１２５内に、前記ソース／ドレイン領域を各々露出させるコンタクトホールを形成する。前記コンタクトホールが形成された基板上に導電膜を積層した後、これをパターニングして前記半導体層１１２のソース／ドレイン領域に各々接続されるソース電極１３１及びドレイン電極１３３を形成する。こうして形成された前記半導体層１１２、前記ゲート電極１２２及び前記ソース／ドレイン電極１３１、１３３は、薄膜トランジスタＴＦＴを形成する。

次に、前記ソース／ドレイン電極１３１、１３３上に第２層間絶縁膜１３５を形成する。前記第２層間絶縁膜１３５は、パッシベーション膜、平坦化膜、または前記パッシベーション膜上に前記平坦化膜が積層された二重層で形成することが可能である。前記パッシベーション膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはこれらの多重層で形成することができる。好ましくは、前記パッシベーション膜は、気体及び水分を効果的に遮断して、下部の薄膜トランジスタＴＦＴを保護することができ、水素を豊富に含有して前記多結晶シリコン膜の結晶粒境界（grain boundary）に存在する不完全結合をパッシベーションすることができるシリコン窒化膜であることが好ましい。前記平坦化膜は、下部段差を緩和できる有機膜であって、ＢＣＢ（benzocyclobutene）膜、ポリイミド膜またはポリアクリル膜で形成することが可能である。

前記第２層間絶縁膜１３５内に、前記ドレイン電極１３３を露出させるビアホール１３５ａを形成する。前記ビアホール１３５ａを備えた前記第２層間絶縁膜１３５上に画素電極１４１を形成する。その結果、前記画素電極１４１は、前記ビアホール１３５ａ内に露出したドレイン電極１３３に接続される。

次に、前記画素電極１４１上に画素定義膜（pixel defining layer）１４５を形成する。前記画素定義膜１４５は、ＢＣＢ（benzocyclobutene）、アクリル系フォトレジスト、フェノール系フォトレジストまたはイミド系フォトレジストを使用して形成することができる。次に、前記画素定義膜１４５内に開口部１４５ａとトラップＴとを形成する。前記開口部１４５ａは、前記画素電極１４１の少なくとも一部領域を露出させ、前記トラップＴは前記画素電極１４１の周辺部の少なくとも一辺に位置するように形成されている。この際、前記画素定義膜１４５は、前記開口部１４５ａと前記トラップＴとの間に位置する中間部分１４５＿ｉと、前記中間部分１４５＿ｉの外側に位置する外郭部分１４５＿ｐとを有する。前記中間部分１４５＿ｉの高さＢ１は、前記外郭部分１４５＿ｐの高さＢ２に比べて低く形成することが好ましい。このように、異なる高さを有する前記中間部分１４５＿ｉ及び前記外郭部分１４５＿ｐを同時に備えた画素定義膜１４５を形成するには、ハーフトーンマスクを使用して一度に形成することが、工程費用を削減する面で有利である。

前記中間部分１４５＿ｉは、少なくとも前記画素電極１４１のエッジ部を覆うように形成することが好ましい。これにより、前記画素電極１４１のエッジ部において前記画素電極１４１と後述する対向電極との間の短絡を防止することができる。

次に、前記開口部１４５ａ内に露出された画素電極１４１を備えた基板を洗浄する。このような洗浄工程は、前記画素電極１４１上に位置する異物Ｆを除去することを目的とする。しかしながら、一般的に前記洗浄工程では洗浄液または洗浄ガスが方向性を持って前記基板に噴射されて洗浄が行われるので、前記画素電極１４１上に位置する異物Ｆは、前記画素電極１４１の外郭方向に押し出されるようになる。従って、前記画素電極１４１の少なくとも一辺に位置する前記トラップＴ内に、前記異物Ｆを閉じ込めることができる。この際、前記異物Ｆが前記トラップＴ内に閉じ込められる比率を高めるために、前記中間部分１４５＿ｉの高さＢ１は、低いほど好ましいが、前記中間部分１４５＿ｉの高さＢ１をあまり低くすると、前記画素電極１４１のエッジ部において前記画素電極１４１と後述する対向電極との間の短絡を誘発するので、前記中間部分１４５＿ｉの高さＢ１は、前記画素電極１４１の厚さ以上であることが好ましい。

前記トラップＴは、前記画素電極１４１の周辺部に形成されているので、前記トラップＴ内に前記画素電極１４１は露出していない。したがって、前記トラップＴに前記異物Ｆが閉じ込められたとしても、前記異物Ｆが原因で前記画素電極１４１と後述する対向電極との間に短絡不良が発生することはない。したがって、前記異物Ｆに起因した暗点不良を顕著に減少させることができる。

有機電界発光表示装置において工程エラーを誘発する異物Ｆの大きさは、略５００Å乃至１０，０００Åである。前記異物Ｆの大きさが１０，０００Åを超過する場合、洗浄工程で基板から完全に除去される確率が非常に高い。また、前記異物Ｆの大きさが５００Å未満である場合は、前記異物Ｆが基板上に残っていても、工程不良、すなわち前記画素電極１４１と後述する対向電極との間に短絡不良が発生することはない。したがって、このような異物Ｆを効果的に閉じ込めるためには、前記トラップＴの幅Ｗｔは、５００Å乃至１０，０００Åで形成することが好ましい。更に、前記トラップＴの長さは、５００Å以上であることが好ましい。

次に、図５Ｂを参照すると、前記開口部１４５ａ内に露出された前記画素電極１４１上に、少なくとも発光層を備えた有機機能膜１５５を形成する。前記有機機能膜１５５は、前記発光層の上部及び／または下部に電荷輸送層及び／または電荷注入層をさらに備えるように形成することができる。次に、前記有機機能膜１５５上に対向電極１６０を形成する。

図６は、本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置の単位画素アレイの一部を示す平面図である。図７は、図６のIII−III’線に沿う断面図である。本実施形態に係る有機電界発光表示装置は、後述することを除いて、図４、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明した有機電界発光表示装置と同様である。

図６及び図７を参照すると、トラップＴは画素電極１４１の左右の両側に位置するように形成することができる。これとは異なって、前記トラップＴを前記画素電極１４１の上下の両側に配置するようにすることもできる。また、これとは異なって、前記トラップＴを前記画素電極１４１の左右の片側または上下の片側に配置するように形成することもできる。さらには前記トラップＴを前記画素電極１４１の左右の片側及び上下の片側に配置するように形成することも可能である。図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明したように、画素定義膜１４５内に露出された画素電極１４１を洗浄する過程で、洗浄液または洗浄ガスは、基板の左右方向または上下方向に方向性を持つので、この方向に対応した前記画素電極１４１の両側または片側にトラップＴを配置すれば、異物Ｆを前記トラップＴ内に効果的に閉じ込めることが可能である。

一般的な従来の有機電界発光表示装置の単位画素の構造を示す平面図である。 図１のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。 有機電界発光表示装置のアノードとカソードとの間の短絡不良を発生させる異物の一例を示す写真である。 有機電界発光表示装置のアノードとカソードとの間の短絡不良を発生させる異物の一例を示す写真である。 本発明の一実施形態に係る有機電界発光表示装置の単位画素アレイの構造を示す平面図である。 図４のII−II’線に沿って切断した本発明の一実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図４のII−II’線に沿って切断した本発明の一実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置の単位画素アレイの構造を示す平面図である。 図６のIII−III’線に沿って切断した断面図である。

符号の説明

１００ 基板
１０５ バッファ層
１１２ 半導体層
１１７ ゲート絶縁膜
１２２ ゲート電極
１２５ 第１層間絶縁膜
１３１ ソース電極
１３３ ドレイン電極
１３５ 第２層間絶縁膜
１３５ａ ビアホール
１４１ 画素電極
１４５ 画素定義膜
１４５ａ 開口部
１４５＿ｉ 中間部分
１４５＿ｐ 外郭部分
１５５ 有機機能膜
１６０ 対向電極
Ｔ トラップ

Claims (20)

1. 基板と、
   前記基板上に位置する画素電極と、
   前記画素電極の一部を露出させる開口部と、前記画素電極の周辺部の少なくとも一辺に位置するトラップとを備えた画素定義膜と、
   前記露出された画素電極上に位置して発光層を備えた有機機能膜と、
   前記有機機能膜上に位置する対向電極と
   を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置。
2. 前記画素定義膜は、前記開口部と前記トラップとの間に位置する中間部分を有し、前記中間部分は少なくとも前記画素電極のエッジ部を覆うことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
3. 前記画素定義膜は、前記開口部と前記トラップとの間に位置する中間部分と、前記中間部分の外側に位置する外郭部分とを有し、前記中間部分の高さは前記外郭部分の高さに比べて低いことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
4. 前記トラップの幅は、５００Å乃至１０，０００Åであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置。
5. 前記トラップは、前記画素電極の上下の両側または左右の両側に位置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置。
6. 前記トラップは、前記画素電極の上下の両側及び左右の両側に位置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置。
7. 前記トラップは、前記画素電極の上下の片側または左右の片側に位置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置。
8. 前記トラップは、前記画素電極の上下の片側及び左右の片側に位置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置。
9. 前記画素定義膜は、ＢＣＢ、アクリル系フォトレジスト、フェノール系フォトレジスト及びイミド系フォトレジストよりなる群から選ばれたいずれか一つの物質から形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置。
10. 前記有機機能膜は、電荷輸送層と電荷注入層の両方、あるいはいずれか一方をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置。
11. 基板上に画素電極を形成するステップと、
    前記画素電極上に前記画素電極の一部を露出させる開口部と、前記画素電極の周辺部の少なくとも一辺に位置するトラップとを備えた画素定義膜を形成するステップと、
    前記露出された画素電極上に、少なくとも発光層を備えた有機機能膜を形成するステップと、
    前記有機機能膜上に対向電極を形成するステップと
    を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
12. 前記画素定義膜は、前記開口部と前記トラップとの間に位置する中間部分を有するように形成され、前記中間部分は少なくとも前記画素電極のエッジ部を覆うことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
13. 前記画素定義膜は、前記開口部と前記トラップとの間に位置する中間部分と、前記中間部分の外側に位置する外郭部分とを有するように形成され、前記中間部分の高さは前記外郭部分の高さに比べて低いことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
14. 前記画素定義膜の前記中間部分及び前記外郭部分は、ハーフトーンマスクを使用して同時に形成されることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
15. 前記トラップの幅は、５００Å乃至１０，０００Åであることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
16. 前記トラップは、前記画素電極の上下の両側または左右の両側に形成されることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
17. 前記トラップは、前記画素電極の上下の両側及び左右の両側に形成されることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
18. 前記トラップは、前記画素電極の上下の片側または左右の片側に形成されることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
19. 前記トラップは、前記画素電極の上下の片側及び左右の片側に形成されることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
20. 前記画素定義膜は、ＢＣＢ、アクリル系フォトレジスト、フェノール系フォトレジスト及びイミド系フォトレジストよりなる群から選ばれたいずれか一つの物質から形成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１９のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。