JP2009182320A - 有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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】蒸着マスクで発光層を含む有機膜層を形成するにあたって、画素定義膜の上部に位置する球状スペーサを用い、蒸着マスクの凹凸による画素定義膜などの損傷を防止するためのものとして、基板と、前記基板上に位置する第１電極と、前記第１電極上に位置し、前記第１電極を露出させる開口部及び第１領域と第２領域とで区分される非開口部を備える画素定義膜と、前記画素定義膜の第２領域に位置する複数の球状スペーサと、前記第１電極の上部に位置して発光層を含む有機膜層と、前記有機膜層の上部に位置する第２電極とを含み、前記第１領域は前記開口部のエッジ部に沿って位置することを特徴とする有機電界発光表示装置を提供する。
【選択図】図４Ｅ

Description

本発明は、蒸着マスクで発光層を含む有機膜層を形成するにあたって、画素定義膜の上部に位置する球状スペーサを用い、蒸着マスクの凹凸による画素定義膜などの損傷を防止するための有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。

一般に、有機電界発光素子はＩＴＯのような透明電極である第１電極(anode)と仕事関数が低い金属Ｃａ、Ｌｉ、Ａｌなどを用いた第２電極(cathode)との間に有機膜層が構成される。このような有機電界発光素子に順方向の電圧を印加すると、陽極と陰極においてそれぞれ正孔と電子が結合してエキシトン(exciton)を形成し、エキシトンが発光再結合して電気発光現象を引き起こす。

前記第１電極は反射型、すなわち、光を反射するように形成し、前記第２電極は透過型、すなわち、光を透過するように形成することによって、前記有機膜層から放出される光を前記第２電極方向に放出する有機電界発光素子を形成することができる。

このとき、前記有機膜層は多様な方法で形成することができ、そのうち一つの方法が蒸着方法であり、この蒸着方法を用いて有機電界発光表示装置を形成するためには薄膜などが形成される面に、該薄膜と同一パターンを有するマスクを密着させて、薄膜などの材料を蒸着して所定パターンの薄膜を形成する。

図１は蒸着用マスクを備える蒸着装置を概略的に示す断面図である。

図１に示すように、マスク１を用いて有機電界発光表示装置の薄膜、すなわち、発光層を含む有機膜層を蒸着するためには、真空チャンバ２に設置された薄膜蒸着容器(crucible)３と対応される側にマスクと結合されたフレーム４を設け、この上部に薄膜などが形成されているターゲット５を装着する。そして、その上部にはフレーム４に支持されているマスク１を、薄膜などが形成されているターゲット５に密着させるためのマグネットユニット６を駆動させて前記マスク１を前記薄膜などが形成されているターゲット５に密着させる。この状態で、前記薄膜蒸着容器３の作動によりそれに装着されている物質が前記ターゲット５に蒸着される。

しかしながら、前記マスクの表面には２〜３μｍの凹凸が形成されていて、前記マスク１と薄膜などが形成されているターゲット５が密着されることになるが、前記マスクの凹凸によりターゲットの薄膜、例えば、画素定義膜にスクラッチ(scratch)を与えるので、これを防止するためにターゲットとマスク表面との間にスペーサ構造物を形成する。

図２Ａ及び図２Ｂは、従来の有機電界発光表示装置の製造方法を説明した断面図である。

図２Ａに示すように、基板１００上に形成されたバッファ層１１０、前記バッファ層１１０上に形成されたソース／ドレイン領域１２０ａ、１２０ｂ及びチャネル領域１２１からなる半導体層と、ゲート絶縁膜１３０上に形成されたゲート電極１３１と、層間絶縁膜上に形成され、コンタクトホールを通してそれぞれソース／ドレイン領域１２０ａ、１２０ｂと電気的に接続するソース／ドレイン電極１５０ａ、１５０ｂを備える。

一方、前記基板１００上には有機電界発光素子が形成される。前記有機電界発光素子は、薄膜トランジスタ上部に形成されている保護膜１６０及び平坦化膜１７０上に形成され、ビアホールを通して前記ドレイン電極１５０ｂと電気的に接続するアノードとしての第１電極１８０と、前記第１電極の所定領域を露出させ、画素を定義する開口部を有する画素定義膜１９０とで形成される。

また、前記画素定義膜１９０上にスペーサフィルムをコーティングし、前記スペーサフィルムの上部にフォトレジスト膜（図示せず）を形成し、前記フォトレジスト膜（図示せず）をシャドーマスクで露光及び現像することでフォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記フォトレジストパターン（図示せず）をマスクにして前記スペーサフィルムをパターンし、スペーサパターン１９１を形成する。

続いて、図２Ｂに示すように、上記蒸着用マスクを備えた蒸着装置により発光層を含む有機膜層１９２を形成する。また、スパッタリングなどの方法で前記有機膜層１９２の上部に第２電極１９３を形成する。この場合、蒸着装置により有機膜層を形成するにあたって、前記スペーサパターンは、前記蒸着用マスクが前記画素定義膜の形成されている基板上に密着することによって蒸着用マスクの凹凸に起因する画素定義膜などの損傷を防止する役割をする。

しかしながら、上述のような従来の有機電界発光表示装置は、スペーサパターンを形成するためのフォトリソグラフィ(photolithography)工程がさらに追加され、また、スペーサフィルムを形成するため材料費が上昇するなど、量産性が低下する不具合が生じる。

また、従来の有機電界発光表示装置は、フォト工程によりスペーサフィルムをパターンして前記のようなスペーサパターンを形成するので、前記第１電極上にスペーサフィルムの残膜が残って有機電界発光素子の性能を低下させる不具合を生じる。
特開２００６−１４０１４５号公報

したがって、本発明は上記の従来技術の問題を解決するために、蒸着マスクにより発光層を含む有機膜層を形成する場合、画素定義膜の上部に位置する球状スペーサを用いて蒸着マスクの凹凸による画素定義膜などの損傷を防止することによって、従来のスペーサパターンを形成するためのフォト工程が排除された有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。

前記技術的課題を解決するために本発明は、基板と、前記基板上に位置する第１電極と、前記第１電極上に位置し、前記第１電極を露出させる開口部及び第１領域と第２領域とで区分される非開口部を備える画素定義膜と、前記画素定義膜の第２領域に位置する複数の球状スペーサと、前記第１電極の上部に位置し、発光層を含む有機膜層と、前記有機膜層の上部に位置する第２電極とを含み、前記第１領域は前記開口部のエッジ部に沿って位置することを特徴とする有機電界発光表示装置を提供する。

また、本発明は、前記第１領域が前記第２領域よりも段差が低いことを特徴とする有機電界発光表示装置を提供する。

また、本発明は、前記第１領域の幅が前記球形スペーサの大きさの１／２以上であることを特徴とする有機電界発光表示装置を提供する。

また、本発明は、前記球形スペーサの大きさが３ないし１０μｍであることを特徴とする有機電界発光表示装置を提供する。

また、本発明は、基板を提供する工程と、前記基板の上部に第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上部に画素定義膜を形成する工程と、前記画素定義膜の上部に複数の球状スペーサを塗布する工程と、前記画素定義膜上に第１電極の一部を露出させる開口部及び第１領域と第２領域とで区分される非開口部を形成する工程と、前記第１電極の上部に位置し、発光層を含む有機膜層を形成する工程と、前記有機膜層の上部に第２電極を形成する工程とを含み、前記第１領域は前記開口部のエッジ部に沿って形成されることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。

また、本発明は、前記画素定義膜を形成した後に、画素定義膜上に開口部、第１領域及び第２領域を形成するために画素定義膜を露光する工程をさらに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を提供する。

また、本発明は、前記画素定義膜を露光する工程がハーフトーンマスクを用いたことを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。

また、本発明は、前記ハーフトーンマスクが光遮断領域、半透過領域及び透過領域からなっていて、前記画素定義膜が陽性材料物質である場合には、開口部となる部分が透過領域であり、第１領域となる部分が半透過領域であり、第２領域となる部分が遮断領域であることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法を提供し、また、前記画素定義膜が陰性材料物質である場合には、開口部となる部分が遮断領域であり、第１領域となる部分が半透過領域であり、第２領域となる部分が透過領域であることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。

また、本発明は、前記球状スペーサを塗布した後、球状スペーサを含む基板をベークする工程をさらに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を提供し、また、前記ベーク工程の温度範囲は５０ないし２００℃であることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。

したがって、本発明による有機電界発光表示装置は、発光層を含む有機膜層を蒸着マスクにより形成する場合、画素定義膜の上部に位置する球状スペーサを用いて蒸着マスクの凹凸による画素定義膜などの損傷を防止するので、従来のスペーサパターンを形成する工程を排除できるという効果がある。

また、本発明による有機電界発光表示装置は、前記スペーサパターンを形成する工程を排除するので、スペーサパターンを形成するためのフォトリソグラフィ工程の総数を減らすことができ、スペーサフィルムの形成による材料費上昇を防止する効果がある。

また、本発明による有機電界発光表示装置は、スペーサフィルムのパターン工程を排除するので、第１電極上にスペーサフィルムの残膜が残って有機電界発光素子の性能を低下する問題を解決する効果がある。

また、本発明による有機電界発光表示装置は、画素定義膜の開口部のエッジ部に沿って位置する球状スペーサを除去することで、有機膜層形成時の有機膜層のエッジ領域における有機膜層パターンの厚さ及び形状などが不均一となるシャドー現像を防止することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるわけではなく、他の形態で具体化することができる。したがって、以下に開示される実施形態は発明の開示を完全なものとすると共に、当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供されるものである。

なお、説明の都合上、図面において、層及び領域の厚みは誇張されており、図示する形態が実際とは異なる場合がある。また、ある層が、他の層または基板の「上」にあると記載した場合、これは他の層または基板の「直上に」直接形成される場合に限らず、それらの間に第３の層が介在する場合も含む。明細書の全体において同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

図３は、一般の有機電界発光表示装置の単位画素を示す平面図である。図３に示すように、一つの単位画素は、スイッチングトランジスタＴｒ１、駆動トランジスタＴｒ２、キャパシタ４０及び有機発光ダイオード５０を備え、信号に応じて光を放出する。また、ゲートライン１０、データライン２０及び電源供給ライン３０が各素子に接続される。

前記スイッチングトランジスタＴｒ１は、ゲートライン１０に印加されるスキャン信号によって駆動され、データライン２０に印加されるデータ信号を駆動トランジスタＴｒ２に伝送するために機能する。

前記駆動トランジスタＴｒ２は、前記スイッチングトランジスタＴｒ１から伝送されたデータ信号を受信し、さらに電源供給ライン３０から伝送された信号を受信して、ゲートとソースとの間の電圧差に基づいて有機発光ダイオード５０に流す電流量を決定する。

また、前記キャパシタ４０は、前記スイッチングトランジスタＴｒ１を介して伝送されたデータ信号を１フレーム間保存するための機能を果たす。

図４Ａないし図４Ｅは、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を示す断面図である。

図４Ａに示すように、バッファ層２１０が、透明絶縁基板２００の全面上に、所定の厚さで形成される。前記バッファ層２１０は、プラズマ強化化学気相蒸着(plasma−enhanced chemical vapor deposition、ＰＥＣＶＤ)処理を用いたシリコン酸化物の蒸着により形成される。この場合、前記バッファ層２１０は、後続工程で形成される非晶質シリコン層の結晶化工程の間、前記透明絶縁基板２００内に不純物が拡散することを防止する。

非晶質シリコン層（図示せず）が前記バッファ層２１０上に半導体層として所定厚さで蒸着される。続いて、前記非晶質シリコン層を励起レーザアニーリング(Excimer Laser Annealing：ＥＬＡ)、シーケンシャルラテラル固化(Sequential Lateral Solidification：ＳＬＳ)、金属誘導結晶化(Metal Induced Crystallization：ＭＩＣ)または、金属誘導ラテラル結晶化(Metal Induced Lateral Crystallization：ＭＩＬＣ)法などを用いて結晶化し、フォトエッチング工程によりパターニングして単位画素内の半導体層パターンを形成する。

ゲート絶縁膜２３０が前記半導体層パターンを含む基板全面上に形成される。この場合、前記ゲート絶縁膜２３０はシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ_ｘ）またはこれらの二重層で形成される。

前記ゲート絶縁膜２３０上の前記半導体層パターンのチャネル領域２２１と対応する所定領域にゲート電極２３１を形成する。前記ゲート電極２３１はアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（Ａｌ−ａｌｌｏｙ）、モリブデン（Ｍｏ）及びモリブデン合金（Ｍｏ−ａｌｌｏｙ）からなる群から選択された一つで形成することができる。

次いで、前記ゲート電極２３１をイオン注入マスクとして用いて前記半導体層パターン２２０に不純物をイオン注入してソース及びドレイン領域２２０ａ及び２２０ｂを形成する。この場合、前記イオン注入工程はｎ^＋不純物イオンまたはｐ^＋不純物イオンをドーパントとして用いて実施される。

次いで、全体表面上部に所定厚さの層間絶縁膜２４０を形成する。このとき、前記層間絶縁膜２４０はシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ_ｘ）またはこれらの二重層で形成される。

次いで、フォトエッチング工程により前記層間絶縁膜２４０及びゲート絶縁膜２３０をエッチングして前記ソース及びドレイン領域２２０ａ及び２２０ｂを露出させるコンタクトホールを形成する。

次いで、前記コンタクトホールを含む全体表面上部にソース／ドレイン電極物質を形成し、フォトエッチング工程により前記ソース／ドレイン電極物質をエッチングして前記ソース及びドレイン領域２２０ａ及び２２０ｂに接続されるソース及びドレイン電極２５０ａ及び２５０ｂをそれぞれ形成する。このとき、前記ソース／ドレイン電極２５０ａ、２５０ｂを形成するにあたって、前記ソース／ドレイン電極物質としては、Ｍｏ、Ｗ、ＭｏＷ、ＡｌＮｄ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ及びＡｇ合金などからなる群から選択された一つの物質から単層で形成されるか、または配線抵抗を低減するために低抵抗物質であるＭｏ、ＡｌまたはＡｇの２層構造またはその以上の多層膜構造、すなわち、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ、ＭｏＷ／Ａｌ−Ｎｄ／ＭｏＷ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ、Ｍｏ／Ａｇ／Ｍｏ及びＭｏ／Ａｇ−合金／Ｍｏなどからなる群から選択された一つの積層構造で形成される。

前記ソース及びドレイン電極２５０ａ及び２５０ｂ上部には絶縁膜が位置し、前記絶縁膜は無機膜２６０、有機膜２７０またはそれらの二重層とすることができる。また、前記絶縁膜内のビアホールを通して前記ソース電極２５０ａ又はドレイン電極２５０ｂに接続する第１電極層２８０が前記絶縁膜上に位置する。

前記第１電極層２８０は、ＯＬＥＤディスプレイ装置が背面発光型の場合には透明電極で、ＯＬＥＤディスプレイ装置が前面発光型の場合には反射型電極で具備される。前記第１電極層が透明電極として用いられる場合には、前記第１電極層はＩＴＯ(Indium Tin Oxide)、ＩＺＯ(Indium Zinc Oxide)、ＴＯ(Tin Oxide)及びＺｎＯ(Zinc Oxide)からなる群から選択された一つで形成される。、前記第１電極層が反射型電極として用いられる場合には、前記第１電極層は反射層及び透明電極をシーケンシャルに積層して形成される。この場合、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物からなる群から選択されたいずれか一つで反射膜を形成した後、さらにＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯ及びＺｎＯからなる群から選択された一つの物質で透明電極を形成することができる。

他の場合にあって、前記ＯＬＥＤディスプレイ装置が前面発光型の場合に、前記第１電極層２８０は、下部電極層２８０ａ、反射電極層２８０ｂ及び上部電極層２８０ｃの積層構造にして形成することができる。

前記下部電極層２８０ａは、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯ及びＺｎＯからなる群から選択された一つで形成することができる。この場合、前記下部電極層２８０ａは５０ないし１００Åの厚さを有するように形成する。前記下部電極層２８０ａの厚さが５０Åより薄い場合は均一な厚さの確保が困難である。一方、前記下部電極層２８０ａの厚さが、１００Åより厚い場合は、前記反射電極層２８０ｂへの前記下部電極層２８０ａの接着力が前記下部電極層自体のストレスのために弱くなる。

前記反射電極層２８０ｂは、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ及びＡｇ合金などからなる群から選択された一つの物質を用いて形成することができる。この場合、反射電極層２８０ｂの厚さは９００〜２０００Åで形成することができる。前記反射電極層２８０ｂが厚さ９００Åより薄く形成される場合は、光が部分的に前記反射電極層２８０ｂを透過する。前記反射電極層２８０ｂは、光の透過を妨げるために、略１０００Å以上の厚さで形成されるのが好ましい。また、前記反射電極層２８０ｂを２０００Åより厚く形成するのは、原価や工程時間などの側面から好ましくない。

この場合、前記反射電極層２８０ｂは輝度と光効率を増加させるように、光を反射するために機能する。

前記上部電極層２８０ｃは、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯ及びＺｎＯからなる群から選択された一つで形成することができる。この場合、前記上部電極層２８０ｃは、厚さ５０〜１００Åで形成する。前記上部電極層２８０ｃの厚さが５０Åよりも薄い場合は、前記上部電極２８０ｃの薄膜の均一度を保障することができない。一方、前記上部電極２８０ｃが１００Åより厚い場合は、干渉効果によってブルー領域での反射率が１０％〜１５％以上低くなる。

続いて、前記第１電極２８０上に絶縁膜を形成する。この場合、前記絶縁膜は画素定義膜(pixel defined layer)２８１とすることができる。

前記画素定義膜２８１はポリアクリル系樹脂(polyacrylates resin)、エポキシ樹脂(epoxy resin)、フェノール樹脂(phenolic resin)、ポリアミド系樹脂(polyamides resin)、ポリイミド系樹脂(polyimide resin)、不飽和ポリエステル系樹脂(unsaturated polyesters resin)、ポリフェニレンエーテル系樹脂(poly(pheny lenethers)resin)、ポリフェニレンスルフィド系樹脂(poly(phenylenesulfides)resin及びベンゾサイクロブテン(benzocyclobutene、ＢＣＢ)からなる群から選択された一つの物質で形成することができる。

この場合、、前記画素定義膜２８１は、陽性材料物質または陰性材料物質からなることができる。

光が照射されるところの、前記陽性材料の一部は、フォトエッチング工程の間、軟化するので、前記照射部分は現像工程の間に除去される。反対に、光が照射されるところの前記陰性材料の一部はフォトエッチング工程の間、硬化するので、照射されない部分は現像工程の間に除去される。

続いて、前記画素定義膜２８１に、前記第１電極の一部を露出する開口部及び第１領域と第２領域とで区分される非開口部を形成するためのフォトエッチング工程を実施する。

図４Ｂに示すように、前記フォトエッチング工程は、まずはハーフトーン２８２を用いて前記画素定義膜を露光することを含む。

前記ハーフトーンマスク２８２は光遮断領域２８２ａ、半透過領域２８２ｂ及び透過領域２８２ｃからなる。前記光遮断領域２８２ａは光を完全に遮断する領域であり、前記半透過領域２８２ｂは光の一部分のみを透過する領域であり、前記透過領域２８２ｃは光をすべて透過する領域である。

この場合、前記ハーフトーンマスクは前記画素定義膜の材料によって構造が変わる。

すなわち、図４Ｂに示すように、前記画素定義膜の物質が陽性材料物質の場合、前記ハーフトーンマスク２８２は、開口部となる部分が透過領域であり、第１領域となる部分が半透過領域であり、第２領域となる部分が遮断領域であって、前記ハーフトーンマスクを介して照射された光により、光が照射された部分の構造が弱くなって、その後の現像工程において光が照射された領域が除去されるようになる。その結果、前記開口部となる領域の画素定義膜は完全に除去され、前記第１領域となる部分の画素定義膜は一部が除去され、第２領域となる部分の画素定義膜は全く除去されない。

また、図示してないが、前記画素定義膜の物質が陰性材料物質の場合、前記ハーフトーンマスクは、開口部となる部分が遮断領域であり、第１領域となる部分が半透過領域であり、第２領域となる部分が透過領域であって、前記ハーフトーンマスクを介して照射された光によって、光が照射された部分の構造が強まって、その後の現像工程時において光が照射されない領域が除去されることになる。その結果、前記開口部となる領域の画素定義膜は完全に除去され、前記第１領域となる部分の画素定義膜は一部が除去され、第２領域となる部分の画素定義膜は全く除去されない。

したがって、上述のようなハーフトーンマスク２８２を介して画素定義膜２８１を露光することで、前記画素定義膜は以後に行う現像工程によって、開口部は完全に除去され、第１領域は一部が除去され、第２領域は全く除去されず、第１領域は第２領域よりも段差が低く形成される。

続いて、図４Ｃに示すように、前記ハーフトーンマスク２８２によって画素定義膜２８１を露光した後、前記画素定義膜２８１上に複数の球状スペーサ２９０ａを塗布する。

前記球状スペーサの大きさは３ないし１０μｍであることが好ましい。前記球状スペーサの大きさが３μｍ未満の場合は、以後行われる有機膜層蒸着工程で蒸着用マスクの凹凸による画素定義膜などの損傷を防止することが困難となる。前記球状スペーサの大きさが１０μｍを超えた場合は画素定義膜上の球状スペーサによって、後工程で画素定義膜上に形成される第２電極の膜の形成が不均一となる不具合が生じる。

この場合、前記球状スペーサ２９０ａの塗布は、スペーサ散布機２９０を用いて塗布することができ、図面上には球状スペーサの間隔が均一に維持されているが、実際においては不均一に散布されることになる。

続いて、前記球状スペーサ２９０ａを塗布した後、これを前記画素定義膜２８１上に固定させるためにベーク工程を実行する。

図５Ａ及び図５Ｂは、前記ベーク工程を実施せず、現像工程を実行した場合を示す写真である。

図５Ａからわかるように、現像工程を実行する前には前記球状スペーサが画素定義膜上に位置していたが、図５Ｂに示すように、現像工程を実行した後は前記球状スペーサが画素定義膜上からすべて除去されていることを分かる。

図６Ａ及び図６Ｂは、前記ベーク工程を実施した後に現像工程を実行した場合を示す写真である。

図６Ａからわかるように、現像工程を実行する前に前記球状スペーサが画素定義膜上に位置されていて、また、図６Ｂからわかるように、現像工程を実行した後にも相変らず、前記球状スペーサが画素定義膜上に位置していることが分かる。

すなわち、本発明では、画素定義膜をハーフトーンマスクにより露光した後に球状スペーサを散布し、その後現像工程によって画素定義膜に開口部及び第１領域と第２領域とで区分される非開口部を形成することになるが、このとき、前記球状スペーサを散布した後ベーク工程を実施しない場合には現像工程で球状スペーサがすべて除去されてしまうので、球状スペーサが画素定義膜に固定できるように球状スペーサ散布後にベーク工程を実施する。

このとき、前記ベーク工程は５０ないし２００℃の温度で実施される。前記温度が５０℃未満の場合には、球状スペーサが画素定義膜に固定される効果が少なく、２００℃を超えた場合は現像工程により除去されなければならない画素定義膜の所定領域、例えば、開口部または第１領域に残膜が発生する問題点がある。

次に、図４Ｄに示すように、前記ベーク工程を実行した後、前記画素定義膜を現像して、画素定義膜に第１電極の一部を露出させ、発光領域を定義する開口部２８１ａ及び第１領域Ａと第２領域Ｂとで区分される非開口部を形成する。

上述のように、前記画素定義膜２８１が陽性材料物質で形成されるときには、前記開口部２８１ａ及び第１領域Ａと第２領域Ｂとを有する前記非開口部は、前記ハーフトーンマスク２８２の前記透過領域を介して光が照射されるところの、前記開口部２８１ａが形成される前記画素定義膜２８１の一部分と、前記ハーフトーンマスク２８２の前記半透過領域を介して光が照射されるところの、前記第１の領域が形成される前記画素定義膜２８１の他の部分とを除去し、さらに前記ハーフトーンマスク２８２の光遮断領域によって光が照射されないところの、前記第２の領域が形成される前記画素定義膜２８１のさらに他の部分をそのままに残すという構成である。

また、上述のように、前記画素定義膜２８１が陰性材料物質で形成されるときには、前記開口部２８１ａ及び前記第１領域Ａと第２領域Ｂとを有する前記非開口部は、前記ハーフトーンマスク２８２の光遮断領域によって光が照射されないところの、前記開口部２８１ａが形成される前記画素定義膜２８１の一部分と、前記ハーフトーンマスク２８２の前記半透過領域を介して光が照射されるところの、前記第１領域が形成される前記画素定義膜２８１の他の部分とを除去し、さらに前記ハーフトーンマスク２８２の前記透過領域を介して光が照射されるところの、前記第２領域が形成される前記画素定義膜２８１のさらに他の部分をそのままに残すという構成である。

この場合、前記開口部２８１ａに対応する画素定義膜２８１の前記部分は、完全に除去され、画素を定義するために第１電極の一部を露出させる。前記第１領域に対応する前記画素定義膜２８１の一部は、前記第２の領域に対応する前記画素定義膜２８１の他の部分よりも部分的に低く除去及び処理される。つまり、前記開口部２８１ａに対応する前記第１領域Ａの画素定義膜は前記第２領域Ｂよりも低い段差を有する。

また、前記開口部２８１ａ及び前記第１領域に対応する画素定義膜２８１の前記部分が除去される間に、前記開口部２８１ａ及び前記第１領域Ａに対応する前記画素定義領域２８１の前記部分部分から全ての球状スペーサ２９０ａも除去される。よって、第２領域Ｂ上に位置した球状スペーサが相変らず画素定義膜上に存在するが、開口部２８１ａによって露出された第１電極の上部及び第１領域の画素定義膜の上部２８１ｂには球状スペーサが存在しない。

この場合、前記第１領域Ａは前記開口部２８１ａのエッジ部に沿って形成される。

本発明では、前記開口部２８１ａの前記エッジ部上に、前記球状スペーサ２９０ａが配置されないように、前記第１領域Ａを形成する。ここで、開口部のエッジ部とは画素定義膜の上面領域を基準としたエッジを意味し、前記第１領域と所定部分重畳される領域に相当する。

すなわち、前記開口部のエッジ部上に球状スペーサが存在した場合、後続工程である、蒸着用マスクを用いる蒸着方法による有機膜層の形成工程において、前記エッジ部上の球状スペーサが障害物になり有機膜層のエッジ領域にてパターンの厚さや形状などが不均一となるシャドー現像が起きるので、前記開口部２８１ａのエッジ部には球状スペーサを存在させない。

この場合、前記第１領域Ａの幅は球形スペーサの大きさの１／２以上であることが好ましい。前記第１領域Ａの幅が球形スペーサ大きさの１／２未満である場合は前記開口部２８１ａのエッジ部に存在する球形スペーサが容易に除去できず、好ましくない。

また、前記第１領域Ａの幅の上限値は、球形スペーサ２９０ａが残される第２領域Ｂの幅を考慮して適切に調節することができる。すなわち、第２領域上に球形スペーサが存在できる範囲内で第１領域Ａの幅の上限値が決定されることがわかる。

この場合、前記第１領域Ａの幅は、上記ハーフトーンマスク２８２の半透過領域の幅を調節することによって設定することができる。

続いて、図４Ｅに示すように、発光層を含む有機膜層２９１を前記第１電極２８０上に形成し、次いで、前記有機膜層２９１上に第２電極２９２を形成する。

前記発光層を含む有機膜層２９１は蒸着用マスクを用いる蒸着装置により形成される。この場合、蒸着装置を用いて有機膜層２９１を形成するにあたって、前記蒸着用マスクが前記画素定義膜２８１の形成された基板２００上に密着するとしても、前記球状スペーサ２９０ａは蒸着用マスクの凹凸によって画素定義膜などが損傷されることを防止する役割をする。

すなわち、本発明の有機電界発光表示装置は、第１電極の上部に画素定義膜を形成し、ハーフトーンマスクを用いて開口部２８１ａとなる領域及び第１領域Ａと第２領域Ｂとで形成される非開口部となる領域を露光する。その後、球状スペーサ２９０ａを塗布し、ベーク工程で球状スペーサを画素定義膜上に固定し、画素定義膜２８１を現像することで第２領域Ｂに球状スペーサ２９０ａを位置させる。これで、蒸着用マスクの凹凸による画素定義膜２８１の損傷を防止することができる。

また、画素定義膜２８１の第１領域の一部を除去する際に、前記第１領域Ａ上に位置する球状スペーサ２９０ａを一緒に除去することで、有機膜層形成時に有機膜層のエッジ領域にて有機膜層パターンの厚さや形状などが不均一となるシャドー現像を防止することができる。

よって、本発明の有機電界発光表示装置は、従来の有機電界発光表示装置のようなスペーサパターンを形成するためのフォトエッチング工程を排除することができ、スペーサパターン工程を排除することによって第１電極上にスペーサフィルムの残膜が残って有機電界発光素子の性能を低下する問題点を解決することができ、それと同時に有機膜層のエッジ領域にて有機膜層パターンの厚さや形状などが不均一となるシャドー現像を防止することができる。

前記有機膜層２９１は発光層を含んでおり、その他にホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層及び電子注入層のうちのいずれか一つ以上の層をさらに含むことができ、本発明においては前記有機膜層の構成及び物質について限定するものではない。

前記ホール輸送層を形成するホール輸送性物質としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニルベンジジン｛N，N‘−di（naphthalene−1−yl）−N，N’−diphenyl−benzidine：α−ＮＰＢ｝、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）などを用いることができる。そして、ホール輸送層の膜厚は１０ないし５０ｎｍ範囲で形成することができる。前記ホール輸送層の厚さ範囲を脱する場合はホール注入特性が低下するので好ましくない。

このようなホール輸送層としては、ホール輸送性物質以外に電子−ホール結合により発光することのできるドーパントを加えることもでき、このようなドーパントとしては、４−（ジシアノメチレン）−２−t−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルユロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン｛4−（dicyanomethylene）−2−t−butyl−6−（1、1、7、7−tetramethyljulolidyl−9−enyl）−4H−pyran：ＤＣＪＴＢ｝、クマリン６（Coumarin6）、ルブレン（Rubrene）、ＤＣＭ、ＤＣＪＴＢ、ペリレン（Perylene）、キナクリドン（Quinacridone）などを用い、その含量はホール輸送層の形成用物質総重量に対して０．１ないし５重量％を用いる。このようにホール輸送層の形成時にドーパントを加えると、発光色をドーパント種類及び含量によって調節可能であり、ホール輸送層の熱的安全性を改善して素子の寿命を向上する利点がある。

また、前記ホール注入層は、スターバースト(star bust)アミン系化合物を用いて形成することができ、ホール注入層の厚さは３０ないし１００ｎｍで形成することができる。前記ホール注入層の厚さ範囲を脱する場合にはホール注入特性が不良となるので好ましくない。前記ホール注入層を介して対向電極とホール輸送層間の接触抵抗を減少させ、アノード電極のホール輸送能力を向上して素子特性が全般的に改善される効果を得る。

本発明の発光層の形成材料は特に制限してないが、詳細な例としてＣＢＰ（4，4‘−bis（carbazol−9−yl）−biphenyl）を挙げることができる。

本発明の発光層は、上述のホール輸送層と同様に電子−ホール結合に対して発光することのできるドーパントをさらに含むことができ、このとき、ドーパント種類及び含量はホール輸送層の場合とほぼ同一水準であり、前記発光層の膜厚は１０ないし４０ｎｍ範囲であることが好ましい。

前記電子輸送層を形成する電子輸送性物質としては、トリス（８−キノリノレート）−アルミニウム｛tris（8−quinolinolate）−aluminium：ＡＬＱ３｝、Ａｌｍｑ３を用い、上記ホール輸送層と同様に電子−ホール結合に対して発光することのできるドーパントをさらに含むことができる。このとき、ドーパント種類及び含量はホール輸送層の場合とほぼ同一水準であり、前記電子輸送層の膜厚は３０ないし１００ｎｍ範囲とすることができる。前記電子輸送層の厚さ範囲を脱する場合には効率低下及び駆動電圧が上昇して好ましくない。

前記発光層と電子輸送層間にはホール障壁層（ＨＢＬ）がさらに形成されることができる。ここで、ホール障壁層は燐光発光物質から形成されるエキシトンが電子輸送層に移動することを防止するか、ホールが電子輸送層に移動することを防止する役割をするものであって、前記ホール障壁層形成材料としてはＢＡｌｑを用いることができる。

前記電子注入層はＬｉＦからなる物質で形成することができ、その厚さは０．１ないし１０ｎｍ範囲内で形成することができる。前記電子注入層が０．１ｎｍより小さく、又は１０ｎｍ以上の厚さで形成されると、駆動電圧が上昇する。

前記有機膜層２９１上部に形成されている第２電極２９２は、背面発光型の場合、反射型として構成され、その構成はＬｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びこれらの合金からなる群から選択されたいずれか一つの物質で形成することができる。

また、前記有機膜層２９１上部に形成されている第２電極２９２は、前面発光型の場合、半透過カソード型または半透過カソード形成後の透過型カソード型を積層した構造として構成される。前記半透過カソード型はＬｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｇ合金からなる群から選択されたいずれか一つの物質を用いて、これを５ないし３０ｎｍの厚さで薄く形成して構成することができる。前記半透過カソード形成後の透過型カソード型を構成する方法としては仕事関数の小さな金属、すなわち、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｇ合金からなる群から選択されたいずれか一つの物質を用いて半透過型カソードを形成した後に低抵抗特性を有するＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いた膜をさらに形成することでなる。この場合、半透過カソードの厚さが５ｎｍ未満の場合には低電圧により電子注入ができない。また、半透過カソードの厚さが３０ｎｍ以上の場合には第２電極２９２の透過率が著しく落ちるので好ましくない。さらに、半透過カソードと透過型カソードとの総厚さは１０ないし４００ｎｍであることが適当である。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された事項によってのみ限定される。

蒸着用マスクを備える蒸着装置を概略的に示す断面図である。 従来の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。 従来の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。 一般の有機電界発光表示装置の単位画素を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を示す断面図である。 ベーク工程を行わず現像工程を実行した場合の写真である。 ベーク工程を行わず現像工程を実行した場合の写真である。 ベーク工程後に現像工程を実行した場合の写真である。 ベーク工程後に現像工程を実行した場合の写真である。

符号の説明

２００ 基板
２１０ バッファ層
２２０ａ ソース領域
２２０ｂ ドレイン領域
２２１ チャネル領域
２３０ ゲート絶縁膜
２３１ ゲート電極
２４０ 層間絶縁膜
１５０ａ ソース電極
１５０ｂ ドレイン電極
２６０ 無機膜
２７０ 有機膜
２８０ 第１電極
２８１ 画素定義膜
２９０ スペーサ散布機
２９０ａ 球状スペーサ
２９１ 有機膜層
２９２ 第２電極

Claims (17)

1. 基板と、
   前記基板上に位置する第１電極と、
   前記第１電極上に位置し、前記第１電極を露出させる開口部及び第１領域と第２領域とで区分される非開口部を備える画素定義膜と、
   前記画素定義膜の第２領域に位置する複数の球状スペーサと、
   前記第１電極の上部に位置して発光層を含む有機膜層と、
   前記有機膜層の上部に位置する第２電極と、を含み、
   前記第１領域は前記開口部のエッジ部に沿って位置することを特徴とする有機電界発光表示装置。
2. 前記第１領域は、前記第２領域よりも段差が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。
3. 前記第１領域の幅は、前記球形スペーサの大きさの１／２以上である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. 前記球形スペーサの大きさは３ないし１０μｍである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。
5. 前記画素定義膜はポリアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂及びベンゾサイクロブテン（ＢＣＢ）からなる群から選択された一つの物質で形成される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。
6. 前記第１電極はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯ及びＺｎＯからなる群から選択された一つの物質からなり、前記第２電極はＬｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びこれらの合金からなる群から選択されたいずれか一つの物質からなる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。
7. 前記第１電極はＡｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物からなる群から選択されたいずれか一つの物質で反射膜を形成した後、前記反射膜の上部にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯ及びＺｎＯからなる群から選択された一つの物質である透明電極の積層構造からなっていて、前記第２電極はＬｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｇ合金からなる群から選択された一つの物質からなる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。
8. 前記第１電極はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯ及びＺｎＯからなる群から選択された一つの物質からなる下部電極と、前記下部電極上に位置し、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物からなる群から選択されたいずれか一つの物質からなる反射電極と、前記反射膜の上に位置し、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯ及びＺｎＯからなる群から選択された一つの物質からなる上部電極の積層構造からなっていて、前記第２電極はＬｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｇ合金からなる群から選択された一つの物質からなる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。
9. 前記基板上に形成され、ソース／ドレイン領域を備える半導体層及び前記半導体層と電気的に接続するソース／ドレイン電極を備える薄膜トランジスタをさらに含み、
   前記第１電極は前記ソース／ドレイン電極のうちのいずれか一つに接続する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。
10. 基板を提供する工程と、
    前記基板の上部に第１電極を形成する工程と、
    前記第１電極の上部に画素定義膜を形成する工程と、
    前記画素定義膜の上部に複数の球状スペーサを塗布する工程と、
    前記画素定義膜上に第１電極の一部を露出させる開口部及び第１領域と第２領域とで区分される非開口部を形成する工程と、
    前記第１電極の上部に位置し、発光層を含む有機膜層を形成する工程と、
    前記有機膜層の上部に第２電極を形成する工程と、を含み、
    前記第１領域は前記開口部のエッジ部に沿って形成されることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
11. 前記画素定義膜を形成した後、画素定義膜上に開口部、第１領域及び第２領域を形成するために画素定義膜を露光する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
12. 前記画素定義膜を露光する工程には、ハーフトーンマスクを用いる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. 前記ハーフトーンマスクは光遮断領域、半透過領域及び透過領域からなっていて、
    前記画素定義膜が陽性材料物質の場合には、開口部となる部分が透過領域であり、第１領域となる部分が半透過領域であり、第２領域となる部分が遮断領域であることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
14. 前記ハーフトーンマスクは光遮断領域、半透過領域及び透過領域からなっていて、
    前記画素定義膜が陰性材料物質の場合には、開口部となる部分が遮断領域であり、第１領域となる部分が半透過領域であり、第２領域となる部分が透過領域であることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
15. 前記球状スペーサを塗布した後、球状スペーサを含む基板をベークする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
16. 前記ベーク工程の温度範囲は５０ないし２００℃であることを特徴とする請求項１５に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
17. 前記基板上にソース／ドレイン領域を備える半導体層及び前記半導体層と電気的に接続するソース／ドレイン電極を備える薄膜トランジスタを形成する工程をさらに含み、
    前記第１電極は前記ソース／ドレイン電極のうちのいずれか一つに接続することを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。