JP2007294413A - 有機ｅｌパネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 第２保護膜（分離膜）形成までの工程を増やすことなく、第１保護膜（平坦化膜）の脱水処理時間を低減し生産性の高い有機ＥＬパネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 第２の保護膜２０６には互いに隣接する第１の電極２０５の間において第１の保護膜２０３が露出する領域が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、有機ＥＬパネルに関し、特に基板の脱水処理時間を低く抑えた有機ＥＬパネルおよびその製造方法を提供する。

現在主に開発が進められている有機ＥＬ素子の構成は、陽極／少なくとも発光層を有する有機層／陰極の積層を基本とし、ガラス板などを用いた基板の上に透明陽極を形成し、発光を基板側から取り出すことが知られている。また最近になって発光画素ごとに駆動用トランジスタを設けた方式（アクティブマトリックス方式）のパネルの検討が進んでいる。

さらに有機ＥＬパネルは、高精彩化の及び低消費電力の要求が高まり低コストで高品位なアクティブマトリックス型有機ＥＬパネル実現への期待が高まっている。

図１は、アクティブマトリクス型有機ＥＬパネルの一般的な構造の模式図である。図１のように、アクティブマトリクス型有機ＥＬパネルは、基板１１上の複数のトランジスタ１２が設けられる。複数のトランジスタ１２の上には平坦化膜１３に設けられ、さらにコンタクトホール１４を介して接続された複数の陽極１５と、複数の陽極の開口を残しながら端面を被覆する分離膜１６が設けられる。そしてさらにその上に少なくとも発光層１７を有する有機層と、陰極１８から構成される。この複数の陽極には複数のトランジスタの駆動回路により各々制御された電流が供給され発光層及び陰極を介してエレクトロルミネッセンスを得る。

平坦化膜１３を設ける理由は、複数のトランジスタ１２が持つ０．１〜１ｕｍの凹凸をカバレッジし、基板表面の平滑性を維持するために設けられる。

平坦化膜１３はアクリル樹脂などの有機樹脂材料をスピンコーティング法により成膜される。

また分離膜１６を設ける理由にはパターニング処理された陽極１５の端面を保護するためポリイミド樹脂などの有機樹脂材料をスピンコーティング法により成膜される。

さらに分離膜１６は窒化珪素、酸化珪素、ＳｉＯＮ、酸化アルミニウム等の電気絶縁性の無機物を、マグネトロンスパッタ、高周波イオンプレーティング、化学的気相成長（ＣＶＤ）法等により成膜されるものも知られている。

一方、有機ＥＬ素子は水分に対して耐性がないことが知られている。すなわち有機ＥＬに用いられる有機材料は水分や溶剤に対して分解や変質がしやすく、ダークスポットや画素エッジ付近の輝度低下、高温保存時の輝度低下といった問題が発生する。

これに対して平坦化膜１３が有機樹脂からなる場合、各々の膜はスピンコーティング法での成膜・パターニング処理後に、水分を多量に含有する状態になる。さらに、平坦化膜の上に画素電極である陽極１５のパターニング処理によっても、平坦化膜１３が水分を多量に含有する状態になる。

この状態で発光層を成膜すると発光層が吸湿しダークスポットや輝度低下を招く。従って発光層の成膜前には高温下においてのベーキング処理によって脱水を行う必要があった（特許文献１）。
特開２００３−３３２０５８号公報

しかしながら有機ＥＬ素子の輝度低下を防止するためには十分な脱水処理時間が必要であり、そのための処理時間は長時間に及び生産性の点で問題があった。

というのも、平坦化膜の上には陽極である金属電極が成膜されており、水分の脱水経路が制限されているためである。

分離膜が有機物からなる場合、平坦化膜に含まれている水分の脱水経路は分離膜と接するわずかな面から分離膜に入り、分離膜中を透過して排出されるため脱水処理時間の更なる長時間化を要する。

また、分離膜が窒化珪素、酸化珪素、ＳｉＯＮ、酸化アルミニウム等の電気絶縁性の無機物からなる場合には、有機物からなる分離膜に比べて水分が分離膜中をより透過しにくくなるため、平坦化膜の脱水はより困難になる。さらに、脱水経路を閉ざされた水分が膨張することによって、分離膜に割れを生じさせることもある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、分離膜形成までの工程を増やすことなく、平坦化膜の脱水処理時間を低減し生産性の高い有機ＥＬパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。そして、水分による劣化の少ない有機ＥＬパネルを提供することを目的とする。

本発明は、基板の上に少なくとも、複数のトランジスタと、前記複数のトランジスタの上に形成されており、有機物からなる第１の保護膜と、前記複数のトランジスタとコンタクトホールを介して電気的に接続される複数の第１の電極と、前記複数の前記第１の電極の端面を被覆する第２の保護膜と、前記第１の電極の上に積層される有機層と、前記有機層の上に積層される第２の電極と、を有する有機ＥＬパネルにおいて、
前記第２の保護膜には互いに隣接する前記第１の電極の間において前記第１の保護膜が露出する領域が設けられていることを特徴とする有機ＥＬパネルを提供する。

また、本発明は、基板の上に複数のトランジスタを形成する工程と、前記複数のトランジスタの上に形成される第１の保護膜を形成する工程と、前記複数のトランジスタとコンタクトホールを介して電気的に接続される複数に配置された第１の電極を形成する工程と、前記複数に配置された第１の電極の端面を被覆するように第２の保護膜を形成する工程と、前記第１の電極の上に有機層を形成する工程と、前記有機層の上に第２の電極を形成する工程と、を有する有機ＥＬパネルの製造方法において、
前記第２の保護膜を形成する工程は隣接する前記第１の電極の間において前記第１の保護膜が露出する領域を設ける工程を有することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法を提供する。

本発明によれば、第１の電極と第２の保護膜である分離膜は第１の保護膜である平坦化膜が露出されるようパターニングされている。

従って第１の電極あるいは分離膜によって脱水経路を遮られることなくアクリル樹脂のように吸水率の高い材料の平坦化膜でも効率的に脱水可能である。

このような形態により生産性を低下させることなく脱水処理時間の低減が可能となる。そして、水分による劣化の少ない有機ＥＬパネルを提供することができる。

本発明に係る有機ＥＬパネルは、基板の上に少なくとも、複数のトランジスタと、複数のトランジスタの上に形成されており、有機物からなる第１の保護膜と、複数のトランジスタとコンタクトホールを介して電気的に接続される複数の第１の電極と、複数の第１の電極の端面を被覆する第２の保護膜と、第１の電極の上に積層される有機層と、有機層の上に積層される第２の電極と、を有する。そして、第２の保護膜には互いに隣接する第１の電極の間において第１の保護膜が露出する領域が設けられている。

その結果、有機層を成膜する前に有機物である第１の保護層に含まれる水分を脱水する際に、第１の保護層に含まれる水分が、第１の電極あるいは第２の保護層に遮られることなく直接外部に脱水される。そのため、より多くの水分を脱水することができ、結果として水分による劣化の少ない有機ＥＬパネルとなる。

また、本発明に係る有機ＥＬパネルの製造方法は、基板の上に複数のトランジスタを形成する工程と、複数のトランジスタの上に形成される第１の保護膜を形成する工程と、複数のトランジスタとコンタクトホールを介して電気的に接続される複数に配置された第１の電極を形成する工程と、複数に配置された第１の電極の端面を被覆するように第２の保護膜を形成する工程と、第１の電極の上に有機層を形成する工程と、有機層の上に第２の電極を形成する工程と、を有する有機ＥＬパネルの製造方法である。そして、第２の保護膜を形成する工程は隣接する第１の電極の間において第１の保護膜が露出する領域を設ける工程を有する。

その結果、有機層を成膜する前に第１の保護層に含まれる水分を脱水する際に、第１の保護層に含まれる水分を、第１の電極あるいは第２の保護層に遮られることなく直接外部に脱水することができる。そのため、短時間でより多くの水分を脱水することができ、有機ＥＬパネルの生産性を高めることができる。また、本発明に係る有機ＥＬパネルの製造方法は、第１の保護層に含まれる水分を脱水後に、第２の保護層に設けられた第１の保護層の露出領域を塞ぐ工程を有していてもよい。さらに前記の工程後に、発光層を有する有機層を形成する工程を有していてもよい。

以下本発明に係る有機ＥＬパネルについての実施例を説明する。

（実施例１）
図２は、本発明の実施例に使用した有機ＥＬパネルの断面の一部を表す模式図である。２０１はガラス基板、２０２はトランジスタ、２０３は第１の保護膜（平坦化膜）、２０４はコンタクトホール領域、２０５は第１の電極、２０６は第２の保護膜（分離膜）、２０７は有機層、２０８は第２の電極、２１０はガラス封止キャップである。

また図３は、実施例１の基板の平面模式図であり、（ａ）は第１の保護膜のパターニング模式図、（ｂ）は第１の電極のパターニング模式図、（ｃ）は第２の保護膜のパターニング模式図である。３０１は露出領域、３０２は画素開口を示す。

また図４は、実施例１のパネルの露出領域３０１を通過する断面の一部を表す模式図である。

実施例１に使用した基板は画素数１６０×１２０ドット、画素ピッチ０．２５×０．２５ｍｍの基板を使用した。

ガラス基板２０１の上に有機ＥＬ素子を駆動するための複数のトランジスタ２０２を形成した。そのトランジスタ２０２の起伏を平坦化するため第１の保護膜２０３としてアクリル樹脂をスピンコートにより被覆した。次に図３（ａ）に示すように第１の保護膜２０３をパターニング処理した。その直上には第１の電極２０５としてＣｒをＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜した。アクリル樹脂は平坦性を維持するのに有利であるため、第１の保護膜に好ましく用いられる。しかし、アクリル樹脂は吸水率が高いため、被覆された第１の保護膜には多量の水分が含まれている。

次に図３（ｂ）に示すように第１の電極２０５をパターニング処理した。さらにその上には第２の保護膜２０６としてポリイミド樹脂をスピンコートにより被覆した。ポリイミド樹脂はアクリル樹脂に比べて平坦性に劣るが、吸水率が１／１０程度であるため、平坦性を維持する必要性の少ない第２の保護膜に好ましく用いられる。次に図３（ｃ）に示すように第２の保護膜２０６をパターニング処理した。これらの膜には通常のフォトリソグラフィー法により各工程においてパターニングされている。

ここで第１の電極２０５にはトランジスタ２０２との電気接触を得るためのコンタクトホール領域２０４のとなりに第１の保護膜２０３を露出するための露出領域３０１Ａが設けられている。また同様に第２の保護膜２０６には露出領域３０１Ａに対応するように露出領域３０１Ａよりも小さい領域で露出領域３０１Ｂが設けられている。このようにコンタクトホール領域２０４のとなりの画素開口３０２に寄与しない領域を使用することによって、画素開口率の維持が可能である。また露出領域３０１Ｂは第１の保護膜２０３のアクリル樹脂が露出しているため、第２の保護膜２０６である吸水率の低いポリイミド樹脂と接触している面よりも水分の放出速度が速い。従って脱水処理において吸水率の高いアクリル樹脂の処理時間の短縮が可能である。またパターニング工程を増やすことなく第１の保護膜２０３の脱水経路作成が可能なので生産性の低下を招くことはない。

以上の工程後に真空高温炉において脱水処理を施した。脱水処理条件は減圧下１０Ｐａ、炉内温度２００℃（高温下）にて処理時間０．５〜３時間の範囲で施した。次にドライエア雰囲気下において紫外光を１０分程度照射した。なお、第２の保護膜（分離膜）が上述するポリイミド等の有機物からなる場合には、第１の保護膜（平坦化膜）の脱水処理の際に第２の保護膜に含まれる水分の脱水を同時に行うことができる。

次に真空成膜チャンバーにて正孔注入層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる有機層２０７を抵抗加熱式蒸着法にて成膜した。これら各層の総膜厚は１２０ｎｍである。続いて第２の電極２０８をＤＣマグネトロンスパッタ法より成膜した。第２の電極２０８の材料はＩＴＯであり、膜厚は１００ｎｍである。続いて防湿層２０９を化学的気相成長（ＣＶＤ）法により成膜した。防湿層は窒化珪素（ＳｉＮｘ）からなり、膜厚は１ｕｍである。

次にドライ窒素で置換し露点−７０℃以下に維持されたグローブボックスに大気に曝すことなく成膜を完了した基板を移動させる。ここでパネル表示領域外周部に紫外線硬化樹脂を塗布し、予め洗浄して水分を除去したガラス封止キャップ２１０を貼り合せる。そして、紫外線硬化樹脂塗布部分に紫外線を照射して硬化させドライ窒素で封止空間を密閉して完成させた。

このような形態により分離膜形成までの工程を増やすことなく、平坦化膜の脱水処理時間を低減し生産性の高い有機ＥＬパネルの作成が可能である。

（比較例１）
第１の電極２０５及び第２の保護膜２０６のパターニング工程における露光マスク以外は、実施例１と同様の構成及び工程で比較例１の有機ＥＬパネルを作成した。図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）にそれぞれ比較例１の第１の保護膜２０３、第１の電極２０５、第２の保護膜２０６を含むパターニング形状を図示した。

また図６は比較例１のパネルの断面の一部を表す模式図であり、図６で示す断面は、図４に示す断面に対応する部分の断面である。

上記のように作成した実施例１、比較例１で作成した有機ＥＬパネルを高温炉にて大気圧・８０℃の条件で駆動・発光させ初期のエリア発光輝度に対して１０％輝度劣化した時の経過時間を評価した。なお各種基板の駆動電流密度を０．３ｍＡ／ｍｍ２になるように調整した。その結果を図７に示す。

図７の結果が示すように比較例１の１０％輝度劣化のカーブが飽和するときの脱水処理時間は３時間以上必要なのに対し、実施例１は２時間程度で脱水処理時間の低減が可能である。

（実施例２）
第１の保護膜２０３及び第１の電極２０５及び第２の保護膜２０６のパターニング工程における露光マスク以外は、実施例１と同様の構成及び工程で実施例２の有機ＥＬパネルを作成した。図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）にそれぞれ実施例２の第１の保護膜２０３、第１の電極２０５、第２の保護膜２０６を含むパターニング形状を図示した。

図８に示すように第１の保護膜２０３の露出領域３０１Ｂはライン上に設けられ実施例１よりも露出範囲を大きく脱水処理時間の低減を図っている。実施例１と同様の評価方法でその結果も図７に示したが、実施例１にくらべて１０％輝度劣化のカーブが飽和するときの脱水処理時間は１．５時間と低減した。ただし、本実施例の有機ＥＬパネルは、実施例１に比べて画素開口率が低いため、実施例１と同様の駆動条件で駆動した場合、パネルの発光はやや弱くなった。

このような形態により、平坦化膜の脱水処理時間を低減が可能な生産性の高い有機ＥＬパネルの作成が可能である。

（実施例３）
第２の保護膜２０６として、電気絶縁性の無機物を用いる。

図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）にそれぞれ実施例３の第１の保護膜２０３、第１の電極２０５、第２の保護膜２０６を含むパターニング形状を図示した。

図９に示すように第１の保護膜２０３の露出領域３０１Ｂは画素を取り囲む各画素間の上に設ける。

後述する脱水工程の加熱条件によっては、平坦化膜の残留水分が脱水の際に気化膨張して、第２の保護膜２０６の割れを生じさせることがある。

そこで長方形形状の第１の電極２０５の各辺と平行して露出領域を設けることにより、第１の電極２０５の下に配される平坦化膜の残留水分の排出を容易にする。また、露出領域を各辺に設けることは、露出面積が増えることによって、水分の排出を容易にするだけでなく、一辺に応力が集中するのを防ぐ効果もある。

その結果、第２の保護膜２０６の割れは抑制できる。

なお、本実施例では第１の電極は長方形であるが、正方形、平行四辺形、台形、三角形、六角形等の多角形形状であればよく、第１の電極の形状は長方形に限定されるものではない。

ガラス基板２０１上へのトランジスタ２０２の形成から第１の電極２０５のパターニングに至る工程まで、実施例２と同様に行った。

次にその上から第２の保護膜２０６として、窒化珪素（ＳｉＮｘ）を化学的気相成長（ＣＶＤ）法により成膜した。

なお第２の保護膜２０６と成り得る、電気絶縁性の無機物は酸化珪素、ＳｉＯＮ、酸化アルミニウム等を適用できる。また第２の保護膜２０６の成膜手段は、マグネトロンスパッタ、高周波イオンプレーティング等、欠陥の少ない緻密な膜が得られるならば、他の気相成長法を用いても良い。

次に保護膜２０６を図９（ｃ）に示すようにパターニング処理した。

以降、真空高温炉における脱水処理工程からガラス封止キャップ２１０の貼り合わせに至る工程まで実施例２と同様に行った。

実施例１及び２と同様の方法で評価を行った。その結果を図７に示したが、実施例２と同様に１０％輝度劣化のカーブが飽和するときの脱水処理時間は１．５時間であった。

このような形態により、平坦化膜の脱水処理時間を低減が可能な生産性の高い有機ＥＬパネルの作成が可能である。

アクティブマトリックス型有機ＥＬパネルの模式図である。 本発明の有機ＥＬパネルの断面の一部を表す模式図である。 実施例１の有機ＥＬパネルの平面模式図である。 実施例１の有機ＥＬパネルの断面の一部を表す模式図である。 比較例１の有機ＥＬパネルの平面模式図である。 比較例１の有機ＥＬパネルの断面の一部を表す模式図である。 本発明の評価結果グラフである。 実施例２の有機ＥＬパネルの平面模式図である。 実施例３の有機ＥＬパネルの平面模式図である。

符号の説明

１１ 基板
１２ トランジスタ
１３ 平坦化膜
１４ コンタクトホール
１５ 陽極
１６ 分離膜
１７ 有機層
１８ 陰極
２０１ ガラス基板
２０２ トランジスタ
２０３ 第１の保護膜（平坦化膜）
２０４ コンタクトホール領域
２０５ 第１の電極
２０６ 第２の保護膜（分離膜）
２０７ 有機層
２０８ 第２の電極
２０９ 防湿層
２１０ ガラス封止キャップ
３０１ 露出領域
３０２ 画素開口

Claims (9)

1. 基板の上に少なくとも、複数のトランジスタと、前記複数のトランジスタの上に形成されており、有機物からなる第１の保護膜と、前記複数のトランジスタとコンタクトホールを介して電気的に接続される複数の第１の電極と、前記複数の前記第１の電極の端面を被覆する第２の保護膜と、前記第１の電極の上に積層される有機層と、前記有機層の上に積層される第２の電極と、を有する有機ＥＬパネルにおいて、
   前記第２の保護膜には隣接する前記第１の電極の間において前記第１の保護膜が露出する領域が設けられていることを特徴とする有機ＥＬパネル。
2. 前記第１の保護膜はアクリル樹脂からなり、前記第２の保護膜はポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
3. 前記第１の保護膜はアクリル樹脂からなり、前記第２の保護膜は電気絶縁性の無機物からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
4. 前記第２の保護膜における前記第１の保護膜の露出する領域は多角形形状の前記第１の電極の各辺と平行に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬパネル。
5. 基板の上に複数のトランジスタを形成する工程と、前記複数のトランジスタの上に形成される第１の保護膜を形成する工程と、前記複数のトランジスタとコンタクトホールを介して電気的に接続される複数に配置された第１の電極を形成する工程と、前記複数に配置された第１の電極の端面を被覆するように第２の保護膜を形成する工程と、前記第１の電極の上に有機層を形成する工程と、前記有機層の上に第２の電極を形成する工程と、を有する有機ＥＬパネルの製造方法において、
   前記第２の保護膜を形成する工程は隣接する前記第１の電極の間において前記第１の保護膜が露出する領域を設ける工程を有することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
6. 前記第１の保護膜はアクリル樹脂からなり、前記第２の保護膜はポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
7. 前記第１の保護膜はアクリル樹脂からなり、前記第２の保護膜は電気絶縁性の無機物からなることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
8. 前記第２の保護膜を形成する工程後に脱水処理工程を有することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
9. 前記脱水処理工程は減圧及び高温下において脱水処理される工程であることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。

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