JP4422111B2 - 有機発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光素子及びその製造方法に関し、より具体的には、レーザ転写法を利用して有機膜層を形成する時、有機膜層と画素定義膜の間に閉じこめられる気体を効果的に排出させることができるようにした有機発光素子及びその製造方法に関する。

一般に、有機発光素子は絶縁基板上に、下部電極であるアノード電極が形成され、アノード電極上に有機薄膜層が形成され、有機薄膜層上に上部電極であるカソード電極が形成される。有機薄膜層は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔抑制層、電子輸送層、電子注入層の中で少なくとも一つを含む。

有機膜層を形成する方法では、蒸着法とリソグラフィー法がある。蒸着法は、シャドウマスクを利用して有機発光物質を真空蒸着して有機膜層を形成する方法で、マスクの変形などによって高精細の微細パターンを形成しにくく、大面積表示装置に適用しにくい。

リソグラフィー法は、有機発光物質を蒸着した後、フォトレジストを利用してパターニングして有機膜層を形成する方法で、高精細の微細パターンを形成することは可能であるが、フォトレジストパターンを形成するための現像液または有機発光物質のエッチング液などによって有機膜層の特性が低下されるという問題点がある。

蒸着法とリソグラフィー法の問題点を解決するために、直接有機膜層をパターニングするインクジェット方式が提案された。インクジェット方式は、発光材料を溶媒に溶解または分散させて吐出液或いは噴出液としてインクジェットプリント装置のヘッドから吐出或いは噴出させて有機膜層を形成する方法である。インクジェット方式は工程が比較的簡単であるが、歩留まりの低下や膜厚の不均一性が発生され、大面積の表示装置に適用しにくいという問題点がある。

一方、レーザ転写法を利用して有機膜層を形成する方法が提案されたが、乾式エッチング工程であるから転写層の溶解性特性に影響を受けないという長所がある。よって、アンダーレイヤのような有機加工性正孔転写層を取り入れて有機発光ダイオードの性能を高めることができる。

レーザ転写法は、光源から出た光を熱エネルギーに変換し、変換された熱エネルギーによってイメージ形成物質を有機発光素子の基板に転写させてＲ、Ｇ、Ｂ有機膜層を形成する方法である。レーザ転写法は、レーザに誘導されたイメージングプロセスで、高解像度のパターン形成、フィルム厚さの均一性、マルチレイヤ積層能力、大型マザーガラスへの拡張性のような固有の利点を持っている。

このようなレーザ転写法は、液晶表示素子用カラーフィルター製造に利用されたりして、また発光物質のパターンを形成するために利用される場合もある。（特許文献１参照）
以下、図面を参照して従来の技術を具体的に説明する。図１は、従来の技術による有機発光表示装置のピクセル部１を表した平面図である。図１を参照すれば、発光領域である有機膜層１０１は、レーザ転写法によって画素定義膜１００の開口部（図示せず）上に形成されており、開口部のまわり方向に沿って画素定義膜１００が形成されている。

図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図で、従来のレーザ転写法による転写モデルを見せる断面図である。

図２を参照すれば、ドナーフィルム２１６は、基材基板２１３上に形成された光−熱変換層２１４、前記光−熱変換層２１４上に形成された有機膜層１０１を含む。そして、光−熱変換層２１４と有機膜層１０１の間に層間挿入層２１５をさらに含むことができる。基板２００上に形成された薄膜トランジスタ１０７と第１電極層２０９に対する詳しい内容は後述する。

有機膜層を転写させる過程を説明すれば、まず、画素定義膜１００と対向するように画素定義膜１００上部にドナーフィルム２１６を位置させる。その次に、ドナーフィルム２１６にレーザを照射すれば、光−熱変換層２１４がレーザ光を熱に変換させて熱を放出しながら膨脹する。

これによって、転写層である有機膜層１０１も膨脹されてドナーフィルム２１６から分離しながら画素定義膜１００上に有機膜層１０１を形成するようになる。この時、パターニングされた物質がレーザが転写される方向に沿って画素定義膜１００に附着することになるので、転写される過程で有機膜層１０１と画素定義膜１００の間に気体が閉じこめられるようになる。したがって、 閉じこめられている気体によって有機膜層１０１と画素定義膜１００の間の接着がよくなされないことになり、転写が容易でないという問題点がある。

なお、前記従来の有機発光素子及びその製造方法に関する技術を記載した文献としては、下記特許文献１等がある。
米国特許第５，９９８，０８５号登録公報

したがって、本発明は、前記従来の問題点を解決するために考案された発明であり、その目的は、レーザ転写法を利用して有機膜層を形成する時、有機膜層と画素定義膜の間に閉じこめられる気体を効果的に排出させるようにした有機発光素子及びその製造方法を提供することである。

上述した目的を果たすために、本発明による有機発光素子は、基板上に形成される第１電極層と、前記第１電極層上に形成されて、前記第１電極層を少なくとも部分的に露出させる開口部及び前記開口部周辺の一領域に少なくとも一つの段差部が形成された画素定義膜と、前記画素定義膜の前記開口部上に形成される有機膜層と、前記有機膜層及び前記画素定義膜上に形成される第２電極層を含む。

また、本発明による有機発光素子の製造方法は、基板上に第１電極層を形成する段階と、前記第１電極層を少なくとも部分的に露出させる開口部及び前記開口部周辺の一領域に少なくとも一つの段差部が形成された画素定義膜を前記第１電極層上に形成させる段階と、前記画素定義膜の前記開口部及び段差部上に有機膜層をレーザ転写させる段階及び前記有機膜層及び前記画素定義膜上に第２電極層を形成する段階と、を含む。

上述したように、本発明によれば、有機膜層と画素定義膜の間の接着力が向上することで、有機膜層が形成される有機発光ダイオード基板での転写を容易にすることができる。

以下では本発明の実施形態を図示した図面を参照して本発明による有機発光素子及びその製造方法を具体的に説明する。

図３は本発明によるピクセル部３を表す平面図である。図３を参照すれば、発光領域である有機膜層３０１は、レーザ転写法によって画素定義膜３００の開口部（図示せず）上に形成されている。そして、段差部３０３はレーザ転写方向に沿って有機膜層３０１が一番最後に転写される画素定義膜３００の右側角に形成されている。

図４は図３のＢ−Ｂ’線に沿った第１実施形態を表す断面図である。図４を参照して本発明の第１実施形態による有機発光表示装置の製造方法を説明する。まず、基板４００上に少なくとも一つの薄膜トランジスタ３０７を形成する。基板４００上に形成された薄膜トランジスタ３０７の構造を簡単に説明すれば、基板４００上にバッファー層４０１が形成され、バッファー層４０１上に形成されたアクティブチャンネル層３０２ａとオミックコンタクト層３０２ｂの間にＬＤＤ層（図示せず）を含む半導体層３０２が形成される。半導体層３０２上にはゲート絶縁層４０３とゲート電極４０４がパターニングされて順次形成される。ゲート電極４０４上には、層間絶縁層４０５が、前記半導体層３０２のうちオミックコンタクト層３０２ｂを露出させるように形成され、前記層間絶縁層４０５上に形成されるソース及びドレイン電極３０６ａ、３０６ｂは、前記露出されたオミックコンタクト層３０２ｂと接触して形成される。

その次に、薄膜トランジスタ３０７上に平坦化層４０８を形成し、平坦化層４０８の一領域上に形成された第１電極層４０９を、薄膜トランジスタ３０７のソース及びドレイン電極３０６ａ、３０６ｂの中いずれか一つと連結させる。その際、平坦化層４０８には、平坦化層４０８の一領域をエッチングしてソース及びドレイン電極３０６ａ、３０６ｂの中いずれか一つが露出されるようにビアホール４０２が形成される。そうして、前記第１電極層４０９は、ビアホール４０２を通じて、前記電極３０６ａ、３０６ｂの中いずれか一つと連結させ、有機発光ダイオードと薄膜トランジスタ３０７とを電気的に連結させる。

その次に、レーザ転写方向に沿って有機膜層３０１が一番最後に転写される領域の右側に段差部３０３が形成された画素定義膜３００を第１電極層４０９上に形成させる。前記のように、画素定義膜３００には第１電極層４０９を少なくとも部分的に露出させる開口部４１４及び転写される有機膜層３０１と画素定義膜３００の間に閉じこめられる気体を容易に排出するための段差部３０３が形成してある。

段差部３０３は、レーザ転写方向に沿って有機膜層３０１が一番最後に転写される画素定義膜３００の右側の角に形成されている。段差部３０３は、プラズマなどを使ってエッチングする乾式エッチングまたは湿式エッチングの中でいずれか一つの方法によって形成される。

画素定義膜３００は、５０Åないし１００００Åの範囲の厚さに形成され、段差部３０３は画素定義膜３００の厚さの１／４ないし１／３位の厚さに形成される。そして、前記段差部３０３の幅は、画素領域の１／４ないし１／２の範囲に形成される。前記段差部３０３の幅を画素領域の１／４ないし１／２の範囲で形成することで、ドナーフィルムの種類や転写される有機膜層の厚さによって可変性のあるように対処し、気体排出効果を増大させることができる。

最後に、画素定義膜３００の開口部４１４及び段差部３０３上に有機膜層３０１を転写させる。有機膜層３０１は発光層を必須的に含み、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成されるグループから選べられる少なくとも一つの層で構成される。そして、前記有機膜層３０１及び画素定義膜３００上には、前記第１電極層４０９と対となる第２電極層（図示せず）が形成される（後述する各実施形態においても同様である）。

図５ないし図９は、本発明による第２ないし第４実施形態を表す図面であり、説明の便宜上、前記第１実施形態と同じ構成要素に対する具体的な説明は省略する。特に、基板上に形成された薄膜トランジスタと段差部に対する具体的な説明は省略する。

図５は図３のＢ−Ｂ’線に沿った第２実施形態を表す断面図である。図５を参照すれば、本発明の第２実施形態による有機発光表示装置は、基板５００上に形成された少なくとも一つの薄膜トランジスタ３０７と、薄膜トランジスタ３０７上に形成された平坦化層５０８と、平坦化層５０８の一領域上にあって、薄膜トランジスタ３０７のソース及びドレイン電極３０６ａ、３０６ｂの中いずれか一つに連結された第１電極層５０９とを有する。

第１電極層５０９上には、第１電極層５０９を少なくとも部分的に露出させる開口部５１４及び気体排出を容易にするための段差部３０３が形成されている。段差部３０３は、レーザ転写方向に沿って有機膜層３０１が一番最後に転写される画素定義膜３００の右側角に形成される。段差部３０３の段差面には突出部５１５が形成され、有機膜層３０１は開口部５１４及び段差部３０３の段差面に形成された突出部５１５上に形成される。

突出部５１５の高さは、少なくとも段差部３０３より高く形成することもでき、画素定義膜３００の高さと同じく形成することもできる。突出部５１５によって形成された段差によって有機膜層３０１と画素定義膜３００の間に閉じこめられている気体の排出を容易にすることができる。

図６は本発明の第３実施形態によるピクセル部６を表す平面図である。図６を参照すれば、発光領域である有機膜層６０１は、レーザ転写法によって画素定義膜６００の開口部（図示せず）上に形成されている。そして、段差部６０３はレーザ転写方向に沿って前記有機膜層６０１が一番最後に転写される画素定義膜６００の下端部全体に形成されている。

図７は図６のＣ−Ｃ’線に沿った第３実施形態を表す断面図である。図７を参照すれば、本発明の第３実施形態による有機発光表示装置は、基板７００上に形成された少なくとも一つの薄膜トランジスタ６０７と、薄膜トランジスタ６０７上に形成された平坦化層７０８と、平坦化層７０８の一領域上にあって、薄膜トランジスタ６０７のソース及びドレイン電極６０６ａ、６０６ｂの中でいずれか一つにビアホール７０２を通じて連結された第１電極層７０９とを有する。そして、前記第１電極層７０９上の画素定義膜６００には、第１電極層７０９を少なくとも部分的に露出させる開口部７１４及びレーザ転写方向に沿って前記有機膜層が一番最後に転写される画素定義膜６００の下端部全体に段差部６０３が形成されている。有機膜層６０１は、開口部７１４及び段差部６０３の一領域上に形成される。

図８は本発明の第４実施形態によるピクセル部８を表す平面図である。図８を参照すれば、発光領域である有機膜層８０１は、レーザ転写法によって画素定義膜８００の開口部（図示せず）上に形成されている。そして、レーザ転写方向に沿って有機膜層８０１が一番最後に転写される画素定義膜８００の左側角に段差部８０３が形成されている。

図９は図８のＤ−Ｄ’線に沿った第４実施形態を表す断面図である。図９を参照すれば、本発明の第４実施形態による有機発光表示装置は、基板９００上に形成された少なくとも一つの薄膜トランジスタ８０７と、薄膜トランジスタ８０７上に形成された平坦化層９０８と、平坦化層９０８の一領域上にあって、薄膜トランジスタ８０７のソース及びドレイン電極８０６ａ、８０６ｂの中でいずれか一つにビアホール９０２を通じて連結された第１電極層９０９とを有する。そして、前記第１電極層９０９上の画素定義膜８００には、第１電極層９０９を少なくとも部分的に露出させる開口部９１４及びレーザ転写方向に沿って有機膜層８０１が一番最後に転写される画素定義膜８００の左側角に段差部８０３が形成されている。有機膜層８０１は、開口部９１４及び段差部８０３の一領域上に形成される。

前記実施形態で説明した段差部の位置の以外に、気体排出が容易な他の位置にも形成可能であり、段差部の段差面に突出部を二つ以上形成することも可能である。また、有機膜層を転写する時一つの層のみならず、必要に応じて複数の層を積層することもできる。そして、前記実施形態では薄膜トランジスタが形成された能動有機発光表示装置に対して説明したが、受動有機発光表示装置に適用可能であることは勿論である。

以上、添付した図面を参照して本発明について詳細に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということを理解することができる。

従来の技術による有機発光表示装置のピクセル部を表す平面図である。 従来のレーザ転写法による転写モデルを示し、図１ののＡ−Ａ’線に沿う拡大断面図である。 本発明によるピクセル部を表す平面図である。 図３のＢ−Ｂ’線に沿った第１実施形態を表す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態を表す断面図である。 本発明の第３実施形態によるピクセル部を表す平面図である。 図６のＣ−Ｃ’線に沿った第３実施形態を表す拡大断面図である。 本発明の第４実施形態によるピクセル部を表す平面図である。 図８のＤ−Ｄ’線に沿った第４実施形態を表す拡大断面図である。

符号の説明

３、６、８ ピクセル部
３００、６００、８００ 画素定義膜
３０１、６０１、８０１ 有機膜層
３０２ａ、６０２ａ、８０２ａ アクティブチャンネル層
３０２ｂ、６０２ｂ、８０２ｂ オーミックコンタクト層
３０３、６０３、８０３ 段差部
４００、５００、７００、９００ 基板
４０１、５０１、７０１、９０１ バッファー層
４０３、５０３、７０３、９０３ ゲート絶縁層
４０４、５０４、７０４、９０４ ゲート電極
４０５、５０５、７０５、９０５ 層間絶縁層
４０９、５０９、７０９、９０９ 第１電極層
４１４、５１４、７１４、９１４ 開口部
５１５ 突出部

Claims (14)

1. 基板上に形成される第１電極層と、
   前記第１電極層上に形成されて、前記第１電極層を少なくとも部分的に露出させる開口部及び前記開口部周辺の一領域に少なくとも一つの段差部が形成された画素定義膜と、
   前記画素定義膜の前記開口部上に、ドナーフィルムからレーザ転写法によって転写された有機膜層と、
   前記有機膜層及び前記画素定義膜上に形成される第２電極層と、
   を含み、
   前記段差部は、レーザ転写方向に沿って前記有機膜層が一番最後に転写される前記画素定義膜の端部のみに形成され、
   前記段差部は、前記有機膜層が転写されない所定幅を含む、有機発光素子。
2. 前記画素定義膜は、
   ５０Åないし１００００Åの範囲厚さに形成され、
   前記段差部は、
   前記画素定義膜厚さの１／４ないし１／３の厚さに形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記段差部の幅は、
   画素領域の１／４ないし１／２の範囲に形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
4. 前記段差部の段差面には、
   少なくとも一つの突出部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
5. 前記突出部の高さは、
   少なくとも前記段差部より高く形成されることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
6. 前記突出部の高さは、
   前記画素定義膜の高さと同じく形成されることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
7. 前記有機膜層は、
   発光層を必須的に含み、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成されるグループから選べられる少なくとも一つの層で構成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
8. 基板上に第１電極層を形成する段階と、
   前記第１電極層を少なくとも部分的に露出させる開口部及び前記開口部周辺の一領域に少なくとも一つの段差部が形成された画素定義膜を前記第１電極層上に形成させる段階と、
   前記画素定義膜の前記開口部及び段差部上に有機膜層をレーザ転写させる段階と、
   前記有機膜層及び前記画素定義膜上に第２電極層を形成する段階と、
   を含み、
   前記段差部は、
   レーザ転写方向に沿って有機膜層が一番最後に転写される前記画素定義膜の端部に形成される、有機発光素子の製造方法。
9. 前記画素定義膜は、
   ５０Åないし１００００Åの範囲の厚さに形成され、前記段差部は前記画素定義膜厚さの１／４ないし１／３の厚さに形成されることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子の製造方法。
10. 前記段差部の幅は、
    画素領域の１／４ないし１／２の範囲に形成されることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子の製造方法。
11. 前記段差部は、
    乾式エッチングまたは湿式エッチングの中でいずれか一つの方法によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子の製造方法。
12. 前記段差部の段差面には、
    少なくとも一つの突出部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子の製造方法。
13. 前記突出部の高さは、
    少なくとも前記段差部より高く形成されることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子の製造方法。
14. 前記突出部の高さは、
    前記画素定義膜の高さと同じく形成されることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子の製造方法。

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