JP2011076988A

JP2011076988A - 表示パネル装置、およびその製造方法

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Publication number: JP2011076988A
Application number: JP2009229951A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nendai; 健一年代
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】フォトプロセスで形成される隔壁の端部におけるバンク傾斜角を制御できる好適な構造の表示パネル装置、および表示パネル装置の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の画素電極１０４と、複数の画素電極１０４の上方に形成され、開口部を有する隔壁としてのバンク１０５と、開口部内に形成された有機機能層１０６と、有機機能層１０６上に形成された共通電極１０７と、バンク１０５の下方でバンク１０５の形成領域と同じかまたは内方へ１μｍ以下縮小された領域に形成された絶縁膜である画素規制層１１２とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示パネル装置およびその製造方法に関し、特に、有機ＥＬ素子を配列して構成される有機ＥＬ表示パネル装置に関する。

有機ＥＬ表示パネル装置は、有機化合物の電界発光現象を利用した発光表示パネル装置であり、携帯電話機などに用いられる小型の表示パネル装置として実用化されている。

有機ＥＬ表示パネル装置は、画素ごとに独立に発光制御可能な複数の有機ＥＬ素子を基板上に配列して構成される。

典型的な有機ＥＬ表示パネル装置は、基板上に、駆動回路、画素ごとに分離された画素電極（例えば陽極）、有機機能層、共通電極（例えば陰極）を備えている。有機機能層には、電界発光機能を有する有機化合物からなる有機ＥＬ層とともに、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層などの複数の機能層のうちの１つ以上が積層される。

このように構成された有機ＥＬ表示パネル装置において、陽極および陰極から正孔注入層、電子輸送層などを介して有機ＥＬ層へ電荷が注入され、注入された電荷が有機ＥＬ層内で再結合することによって、発光が生じる。

このような有機ＥＬ表示パネル装置の一例が、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。

図５（Ａ）は、特許文献１に開示される有機ＥＬ表示装置８００の要部を示す断面図である。有機ＥＬ表示装置８００は、基板８０１、駆動トランジスタ８０２、絶縁膜８０３、画素電極８０４、バンク膜８０５、発光材料層８０６、および対向電極８０７を備えている。

有機ＥＬ表示装置８００において、バンク膜８０５は、例えばＳｉＮ_x（シリコン窒化物）、ＳｉＯ₂（シリコン酸化物）などの無機材料層から構成され、エッチングにて開口部が形成されている。また、発光材料層８０６は、シャドウマスクを用いた蒸着プロセスにてバンク膜８０５の開口部領域に形成されている。バンク膜８０５の開口部によって、個々の画素の発光領域が規定される。

図５（Ｂ）は、特許文献２に開示される有機発光表示装置９００の要部を示す断面図である。有機発光表示装置９００は、基板９０１、薄膜トランジスタ９０２、平坦化膜９０３、第１画素電極９０４、画素定義膜９０５、有機ＥＬ層９０６、および第２画素電極９０７を備えている。

有機発光表示装置９００では、画素定義膜９０５に、第１画素電極９０４を露出させる開口部が形成されている。画素定義膜９０５の開口部によって、個々の画素の発光領域が規定される。

また、発明者は、感光性樹脂からなり、フォトプロセスによって開口部が形成された隔壁（バンク膜８０５および画素定義膜９０５に相当）を具備する有機ＥＬ表示パネル装置を検討している。隔壁の開口部によって、個々の画素の発光領域が規定される。

ここで言うフォトプロセスとは、例えば、感光性樹脂膜を全面に形成した後、所定のパターンのマスクを用いた露光、現像によって不要の感光性樹脂膜を除去し、残った感光性樹脂膜をキュア（熱処理）することで隔壁を形成するプロセスである。

このようなプロセスは、一般的に、製造される装置の大型化に対して製造コストの上昇を抑え易いことから、大型化が進む有機ＥＬ表示パネル装置の製造に適していると考えられる。

特開２００７−１２３２８６号公報特開２００８−７２０７８号公報

しかしながら、所望の領域に配置した感光性樹脂膜をキュアして隔壁を形成した場合、開口部の輪郭位置の再現精度が悪く、発光領域を良好な位置精度で規定すること、さらには有機機能層を均一な膜厚で形成することが難しいことが分かってきた。

その原因は、隔壁の配置領域の端部（輪郭部）において、隔壁の側面と画素電極の主面とがなす角度（本明細書ではバンク傾斜角と称する）が小さいためと考えられる。感光性樹脂をキュアして隔壁を形成した場合、バンク傾斜角は、経験的に高々２０度前後である。

バンク傾斜角が小さく隔壁の先端部が鋭利なくさび型となっている場合、感光性樹脂の量の僅かな差によって、キュア時に融解した感光性樹脂が到達する先端位置（ピニング位置）が大きく変動する。

前記ピニング位置が変動すると、有機ＥＬ層や有機材料からなるバッファ層などをインクジェット法などの塗布方法で、前記バンクで区画された開口部にインクを形成し、そのインクを乾燥することで有機機能層を形成する場合は、均一な膜厚の前記有機機能層を形成することが困難となる。

このような困難を軽減ないし解消するために、バンク傾斜角の制御性を向上することが望まれる。

しかしながら、有機ＥＬ表示パネル装置の大型化に応じて製造コストの抑制が期待できるフォトプロセスを用いたいという要請に対して、フォトプロセスで形成される隔壁のバンク傾斜角を大きくするように制御する方策は従来知られていない。例えば、発明者がこれまでに行った、露光量、現像時間、キュア温度などを変更してバンク傾斜角を制御しようとした試みは、どれもうまくいっていない。

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、フォトプロセスで形成される隔壁のバンク傾斜角を制御できる好適な構造の表示パネル装置、および表示パネル装置の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の表示パネル装置の１つの態様では、複数の画素電極と、前記複数の画素電極の上方に形成され、開口部を有する隔壁と、前記開口部内に形成された有機機能層と、前記有機機能層上に形成された共通電極と、前記隔壁の下方で前記隔壁の形成領域と同じかまたは内方へ１μｍ以下縮小された領域に形成された絶縁膜とを具備する。

本発明に係る表示パネル装置では、隔壁の下方において、隔壁の形成領域と同じかまたは内方へ１μｍ縮小された領域に絶縁膜が設置される。このような構成を用いることで、前記隔壁の先端部において前記隔壁の端面と前記画素電極の主面とがなす角度であるバンク傾斜角が、前記絶縁膜を設けない場合と比べて大きくできることが、実験により確かめられた。

また、前記隔壁の形成領域が前記絶縁膜の形成領域から拡大される量に応じて、バンク傾斜角が制御できることも確かめられた。

（Ａ）、（Ｂ）実施の形態に係る有機ＥＬ素子の構造の一例を示す平面図および断面図（Ａ）〜（Ｅ）実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造工程の一例を示す断面図（Ａ）〜（Ｅ）実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造工程の一例を示す断面図（Ａ）〜（Ｃ）比較例および実施例に係る有機ＥＬ素子の断面写真の一例（Ａ）、（Ｂ）従来技術に係る有機ＥＬ素子の構造の一例を示す断面図

本発明の表示パネル装置の１つの態様では、複数の画素電極と、前記複数の画素電極の上方に形成され、開口部を有する隔壁と、前記開口部内に形成された有機機能層と、前記有機機能層上に形成された共通電極と、前記隔壁の下方で前記隔壁の形成領域と同じかまたは内方へ１μｍ以下縮小された領域に形成された絶縁膜とを具備する。

この態様によれば、前記隔壁の下方に前記絶縁膜を設けない場合と比べて、バンク傾斜角が大きくなることが実験により確かめられた。ここで、バンク傾斜角とは、隔壁の先端部において隔壁の端面と画素電極の主面とがなす角度を言う。また、前記隔壁の形成領域が前記絶縁膜の形成領域から拡大される量に応じて、バンク傾斜角が制御できることも確かめられた。

また、本発明の表示パネル装置の１つの態様では、前記隔壁は感光性樹脂からなる。

この態様によれば、一般的に、表示パネル装置の大型化に対して前記隔壁の製造コストの上昇を抑え易いので、大型化が進む有機ＥＬ表示パネル装置の製造に適している。

また、本発明の表示パネル装置の１つの態様では、前記絶縁膜は、前記複数の画素電極の上方に設けられ、前記画素電極の端部を覆っている。

この態様によれば、絶縁膜によって画素電極の段差が縮小されるので、画素電極の段差を跨ぐ上層がより安定的に設置される結果、剥離や段切れといった不都合の防止対策になる。

また、本発明の表示パネル装置の１つの態様では、前記有機機能層は、電界発光機能を有する有機材料からなる有機ＥＬ層を含んでいる。

この態様によれば、有機ＥＬ表示パネル装置に好適である。

また、本発明の表示パネル装置の製造方法１つの態様は、基板上に、複数の画素電極を形成する工程と、前記複数の画素電極の上方に、各画素電極上の一部領域を除外して絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の上方で、前記絶縁膜の形成領域と同じかまたは外方へ１μｍ以下拡大された領域に、隔壁を形成する工程と、前記隔壁が形成されていない領域である開口部内に有機機能層を形成する工程と、前記有機機能層上に共通電極を形成する工程とを含む。

また、本発明の表示パネル装置の製造方法１つの態様では、前記隔壁を形成する工程で、前記隔壁の形成領域の前記絶縁膜の形成領域からの拡大量に応じて、前記隔壁の先端部において前記隔壁の端面と前記画素電極の主面とがなす角度を制御する。

この態様によれば、前記隔壁の形成領域が前記絶縁膜の形成領域から拡大される量に応じて、バンク傾斜角が制御できることが確かめられた。

また、本発明の表示パネル装置の製造方法１つの態様では、前記隔壁を形成する工程で、所望の領域に配置された感光性樹脂膜をキュアして前記隔壁を形成する。

また、本発明の表示パネル装置の製造方法１つの態様では、前記絶縁膜を形成する工程で、前記絶縁膜で前記複数の画素電極の端部を覆う。

また、本発明の表示パネル装置の製造方法１つの態様では、前記有機機能層を形成する工程で、電界発光機能を有する有機材料からなる有機ＥＬ層を形成する。

本発明は、このような表示パネル装置として実現できるだけでなく、このような表示パネル装置を備えた表示装置として実現することもできる。

以下、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（有機ＥＬ表示パネル装置）
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル装置１００の構造の一例を示す平面図である。

図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示されるＡＡ’線に沿った有機ＥＬ表示パネル装置１００の切断面を示す断面図である。

有機ＥＬ表示パネル装置１００は、基板１０１、平坦化膜１０３、画素電極１０４、酸化防止膜１１１、画素規制層１１２、正孔注入層１１３、バンク１０５、有機機能層１０６、および共通電極１０７から構成される。

このような構成において、有機ＥＬ表示パネル装置１００が本発明の表示パネル装置の一例であり、バンク１０５が本発明の隔壁の一例であり、画素規制層１１２が本発明の絶縁膜の一例である。

有機ＥＬ表示パネル装置１００の１つの特徴は、画素規制層１１２が、バンク１０５の下方において、バンク１０５の形成領域と同じかまたは内方へ１μｍ以下縮小された領域に形成されていることである。すなわち、断面視で、画素規制層１１２の端部は、バンク１０５の端部の真下にあるか、またはバンク１０５が配置されている領域の内側へ向かって最大で１μｍ後退している。

後ほど詳しく説明するように、バンク１０５の端部から画素規制層１１２の端部までの距離（後退量と称する）に応じてバンク１０５のバンク傾斜角が大きくなるように制御できることが確認された。バンク傾斜角を大きくする制御が可能となったことで、バンク１０５のピニング位置の精度が向上すると期待される。

有機ＥＬ表示パネル装置１００のもう１つの特徴は、画素規制層１１２が、画素電極１０４の上面から、画素電極１０４が形成されていない平坦化膜１０３上にかけて、画素電極１０４の端部を覆うように形成されていることである。

この形状によれば、画素規制層１１２によって画素電極１０４の段差が縮小されるので、画素電極１０４の段差を跨いで設けられる正孔注入層１１３やその上層の剥離および段切れの防止対策になる。また、画素電極１０４を分離する際のエッチングにて平坦化膜１０３がオーバエッチされている場合、オーバエッチによる平坦化膜１０３の窪みが画素規制層１１２で埋められるので、画素電極１０４および酸化防止膜１１１の剥離の防止対策にもなる。

（表示パネル装置の製造方法）
次に、上述のように構成される有機ＥＬ表示パネル装置１００の製造方法について説明する。本発明に係る有機ＥＬ表示パネル装置１００の製造方法は、画素規制層１１２とバンク１０５とを上述した形状に形成する工程を含むことによって特徴付けられる。

図２および図３は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル装置１００の製造方法の一例を説明する工程断面図である。

なお、以下で説明する個々の工程は一般的なプロセス技術を用いて実施できるため、プロセス条件などの詳細な説明は適宜省略する。また、以下で示す材料およびプロセスは１つの典型例であって、本発明の表示パネル装置およびその製造方法を限定するものではない。適性が知られている他の材料およびプロセスを代用した場合も本発明に含まれる。

まず、図２を参照して、基板１０１上に、ＳｉＮ（シリコン窒化物）、ＳｉＯ_x（シリコン酸化物）などの絶縁性の無機材料、またはアクリル、ポリイミドなどの絶縁性の有機材料からなる平坦化膜１０３を全面に形成する（図２（Ａ））。

平坦化膜上に、Ａｌ（アルミニウム）などの反射率、導電率の高い金属膜を全面に形成し、エッチングにて画素ごとに分離することで、画素電極１０４を形成する（図２（Ｂ））。

ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透過率、導電率の高い金属膜を全面に形成しエッチングすることで、画素電極１０４上に酸化防止膜１１１を形成する（図２（Ｃ））。

有機材料または無機材料からなる絶縁膜１１２Ａを全面に形成し、マスク１１２Ｍを配置する（図２（Ｄ））。このとき、マスク１１２Ｍには、バンク１０５の形成が予定される領域を内方へ所望の距離縮小した領域に画素規制層１１２が残る好適なパターンが用いられる。所望の距離は、０μｍ以上１μｍ以下の範囲から選択される。

マスク１１２Ｍを用いて、例えばドライエッチングにて絶縁膜１１２Ａをパターニングすることで、画素規制層１１２を形成する（図２（Ｅ））。

次に、図３を参照して、酸化金属膜からなる正孔注入層１１３を全面に形成する（図３（Ａ））。

アクリル、ポリイミドなどからなる感光性樹脂膜１０５Ａを全面に形成する（図３（Ｂ））。感光性樹脂膜１０５Ａには、ネガ、ポジのどちらのタイプを用いてもよい。感光性樹脂膜１０５Ａのネガ、ポジに応じたパターンのマスク１０５Ｍを用いて露光し、現像することで、不要部分にある感光性樹脂膜１０５Ａを除去する。このとき、マスク１０５Ｍを、画素規制層１１２が形成されている領域と重なるように位置合わせを行うことで、画素規制層１１２上に感光性樹脂膜１０５Ｂを残す（図３（Ｃ））。また、マスク１０５Ｍには、後続の工程で、溶融した感光性樹脂膜１０５Ｂが、予定された領域の輪郭にちょうどピニングされる好適なパターンが用いられる。

感光性樹脂膜１０５Ｂをキュアする。感光性樹脂膜１０５Ｂは、キュアにより、溶融し、予定された形成領域の端部へ到達し、硬化して、バンク１０５が形成される（図３（Ｄ））。

バンク１０５が形成されていない領域である開口部に、Ａｌｑ３（アルミキノリノール錯体）などの電界発光機能を有する有機材料を含む機能液をインクジェットにより塗布することにより、有機ＥＬ層を含む有機機能層１０６を形成する。さらに、ＩＴＯなどの透明導電材料からなる共通電極１０７を全面に形成する（図３（Ｅ））。

これらの工程を経て、図１（Ｂ）に示す有機ＥＬ表示パネル装置１００が作製される。

（バンク傾斜角の評価）
上述した製造方法に従って、バンク１０５下に、１５０ｎｍの厚さの画素規制層１１２を形成した有機ＥＬ表示パネル装置を作製し、バンク傾斜角が大きくなるか評価した。比較のため、バンク１０５下に画素規制層１１２を形成しない有機ＥＬ表示パネル装置を作製した。

図４（Ａ）は、バンク１０５が形成されている領域と同じ領域に画素規制層１１２が形成されている（つまり、画素規制層１１２の端部がバンク１０５の端部の真下にある）実施例１の断面写真であり、バンク傾斜角は３４度であった。

図４（Ｂ）は、バンク１０５が形成されている領域を内方へ１μｍ縮小した領域に画素規制層１１２が形成されている（つまり、画素規制層１１２の端部がバンク１０５の端部から１μｍ後退している）実施例２の断面写真であり、バンク傾斜角は２７度であった。

実施例１および実施例２に見られるような、画素規制層１１２の端部とバンク１０５の端部との位置関係は、前述したようにマスク１１２Ｍおよびマスク１０５Ｍのパターンを好適に選択することによって実現される。

図４（Ｃ）は、画素規制層１１２を設けない比較例の断面写真であり、バンク傾斜角は２１度であった。

これらの観察から、バンク１０５の下方に画素規制層１１２を設けることにより、バンク傾斜角が大きくなることが確認された。バンク傾斜角の増大は、キュアの際に、溶融した感光性樹脂膜１０５Ｂが、表面張力にて画素規制層１１２に絡むことによって生じると推測される。

また、画素規制層１１２の端部のバンク１０５の端部からの後退量（これは、バンク１０５の形成領域の画素規制層１１２の形成領域からの拡大量と同義である）に応じて、バンク傾斜角が制御できることも確認された。

実施例１では、後退量０μｍでバンク傾斜角３４度であり、実施例２では、後退量１μｍでバンク傾斜角２７度であった。後退量として０μｍから１μｍの範囲は、バンク傾斜角を増大させるために、現在分かっている好適範囲である。

以上説明したように、バンク１０５の下方に画素規制層１１２を設けることで、バンク１０５の先端から画素規制層１１２の先端が後退する距離（これは、バンク１０５の形成領域の画素規制層１１２の形成領域からの拡大量と同義）に応じてバンク傾斜角を大きくする制御が可能となった。これにより、バンク１０５のピニング位置の精度向上に寄与できると期待される。

以上、本発明の有機ＥＬ素子および有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示パネル装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも本発明の範囲内に含まれる。

本発明の表示パネル装置は、テレビジョンセット、携帯電話機、パーソナルコンピュータなどのあらゆる表示装置として利用できる。

１００有機ＥＬ表示パネル装置
１０１基板
１０３平坦化膜
１０４画素電極
１０５バンク
１０５Ａ、１０５Ｂ感光性樹脂膜
１０５Ｍマスク
１０６有機機能層
１０７共通電極
１１１酸化防止膜
１１２画素規制層
１１２Ａ絶縁膜
１１２Ｍマスク
１１３正孔注入層
８００有機ＥＬ表示装置
８０１基板
８０２駆動トランジスタ
８０３絶縁膜
８０４画素電極
８０５バンク膜
８０６発光材料層
８０７対向電極
９００有機発光表示装置
９０１基板
９０２薄膜トランジスタ
９０３平坦化膜
９０４画素電極
９０５画素定義膜
９０６有機ＥＬ層
９０７画素電極

Claims

複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の上方に形成され、開口部を有する隔壁と、
前記開口部内に形成された有機機能層と、
前記有機機能層上に形成された共通電極と、
前記隔壁の下方で前記隔壁の形成領域と同じかまたは内方へ１μｍ以下縮小された領域に形成された絶縁膜と、を具備する
表示パネル装置。
前記隔壁は感光性樹脂からなる
請求項１記載の表示パネル装置。
前記絶縁膜は、前記複数の画素電極の上方に設けられ、前記画素電極の端部を覆っている
請求項１記載の表示パネル装置。
前記有機機能層は、電界発光機能を有する有機材料からなる有機ＥＬ層を含んでいる
請求項１記載の表示パネル装置。
基板上に、複数の画素電極を形成する工程と、
前記複数の画素電極の上方に、各画素電極上の一部領域を除外して絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の上方で、前記絶縁膜の形成領域と同じかまたは外方へ１μｍ以下拡大された領域に、隔壁を形成する工程と、
前記隔壁が形成されていない領域である開口部内に有機機能層を形成する工程と、
前記有機機能層上に共通電極を形成する工程と、を含む
表示パネル装置の製造方法。
前記隔壁を形成する工程で、所望の領域に配置された感光性樹脂膜をキュアして前記隔壁を形成する
ことを特徴とする請求項５記載の表示パネル装置の製造方法。
前記隔壁を形成する工程で、前記隔壁の形成領域の前記絶縁膜の形成領域からの拡大量に応じて、前記隔壁の先端部において前記隔壁の端面と前記画素電極の主面とがなす角度を制御する
ことを特徴とする請求項５記載の表示パネル装置の製造方法。
前記絶縁膜を形成する工程で、前記絶縁膜で前記複数の画素電極の端部を覆う
ことを特徴とする請求項５記載の表示パネル装置の製造方法。
前記有機機能層を形成する工程で、電界発光機能を有する有機材料からなる有機ＥＬ層を含む有機機能層を形成する
ことを特徴とする請求項５記載の表示パネル装置の製造方法。