CN112042269A - 有机el器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
有机EL器件(100)具有基板(1)、驱动电路层(2)、第一无机保护层(2Pa)、有机平坦化层(2Pb)、有机EL元件层(3)以及TFE结构(10)。TFE结构具有第一无机阻挡层(12)、有机阻挡层(14)和第二无机阻挡层(16)。从基板的法线方向观察时,在形成有第一无机保护层的区域内形成有有机平坦化层,在形成有有机平坦化层的区域内配置有有机EL元件,TFE结构的外缘与引出配线(32)交叉,且存在于有机平坦化层的外缘与第一无机保护层的外缘之间,第一无机保护层与第一无机阻挡层在引出配线上直接接触的部分,第一无机阻挡层的与引出配线的线宽方向平行的截面的形状的侧面的锥角θ(12)小于90°。有机平坦化层具有算术平均粗糙度Ra为50nm以下的表面。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机EL器件(例如有机EL显示装置及有机EL照明装置)及其制造方法。
背景技术
有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示装置开始实用化。有机EL显示装置的特征之一可以举出可获得柔性显示装置这一点。有机EL显示装置针对每个像素具有至少一个有机EL元件(Organic Light Emitting Diode:OLED)和控制向各OLED供给的电流的至少一个TFT(Thin Film Transistor:薄膜晶体管)。以下,将有机EL显示装置称为OLED显示装置。这样,针对每个OLED具有TFT等开关元件的OLED显示装置被称为有源矩阵型OLED显示装置。此外,将形成有TFT和OLED的基板称为元件基板。
OLED(特别是有机发光层及阴极电极材料)受到水分的影响而容易劣化,容易产生显示不均。作为提供保护OLED免受水分影响并且不损坏柔软性的密封结构的技术,开发了薄膜密封(Thin Film Encapsulation:TFE)技术。薄膜密封技术通过交替层叠无机阻挡层和有机阻挡层,利用薄膜来得到充分的水蒸气阻挡性。从OLED显示装置的耐湿可靠性的观点来看,作为薄膜密封结构的WVTR(Water Vapor Transmission Rate:水蒸气透过率),通常要求1×10-4g/m2/day以下。
现在市售的OLED显示装置中使用的薄膜密封结构具有厚度约5um~约20um的有机阻挡层(高分子阻挡层)。这样,比较厚的有机阻挡层也起到使元件基板的表面平坦化的作用。但是,当有机阻挡层厚时,存在OLED显示装置的弯曲性受到限制这样的问题。
此外,也存在量产性低的问题。上述的比较厚的有机阻挡层使用喷墨法、微喷射法等印刷技术形成。另一方面,无机阻挡层使用薄膜成膜技术在真空(例如1Pa以下)气氛下形成。由于使用印刷技术的有机阻挡层的形成在大气中或氮气气氛中进行,无机阻挡层的形成在真空中进行,因此,在形成薄膜密封结构的过程中,将元件基板从真空室取出放入,量产性低。
因此,例如,如专利文献1所公开的,开发了可以连续制造无机阻挡层和有机阻挡层的成膜装置。
此外,在专利文献2中公开了一种薄膜密封结构,在从元件基板侧依次形成第一无机材料层、第一树脂材料以及第二无机材料层时,使第一树脂材料在第一无机材料层的凸部(覆盖凸部的第一无机材料层)的周围不均匀地分布。根据专利文献2,通过使第一树脂材料可能未被第一无机材料层充分覆盖的某个凸部的周围不均匀地分布来抑制水分、氧从该部分侵入。此外,通过使第一树脂材料作为第二无机材料层的基底层发挥功能,第二无机材料层适当地成膜,并可以以期望的膜厚适当地覆盖第一无机材料层的侧面。第一树脂材料如下那样形成。将加热气化了的雾状的有机材料供给到维持在室温以下的温度的元件基板上,有机材料在基板上冷凝而滴状化。滴状化的有机材料通过毛细管现象或表面张力,在基板上移动,在第一无机材料层的凸部的侧面与基板表面的边界部不均匀地分布。然后,通过使有机材料固化在边界部形成第一树脂材料。专利文献3中公开了也具有同样的薄膜密封结构的OLED显示装置。此外,专利文献4公开了用于OLED显示装置的制造的成膜装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-186971号公报
专利文献2:国际公开第2014/196137号
专利文献3:日本特开2016-39120号公报
专利文献4:日本特开2013-64187号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
认为是专利文献2或专利文献3中记载的薄膜密封结构不具有厚的有机阻挡层,因此,OLED显示装置的弯曲性被改善。
另外,由于能够连续地形成无机阻挡层和有机阻挡层,因此量产性也被改善。
但是,根据本发明人的研究,若通过专利文献2或专利文献3中记载的方法形成有机阻挡层,则有时会产生无法获得充分的耐湿可靠性的问题。
在使用喷墨法等印刷法形成有机阻挡层的情况下,有机阻挡层仅形成在元件基板上的有源区域(有时也会称为“元件形成区域”或“显示区域”。),能够不形成在有源区域以外的区域。因此,在有源区域的周边(外侧),存在第一无机材料层与第二无机材料层直接接触的区域,有机阻挡层被第一无机材料层与第二无机材料层完全包围,与周围隔绝。
与此相对,在专利文献2或专利文献3所记载的有机阻挡层的形成方法中,向元件基板的整个表面供给树脂(有机材料),利用液状的树脂的表面张力,使树脂在元件基板的表面的凸部的侧面与基板表面的边界部不均匀地分布。因此,有源区域外的区域(也有时称为“周边区域”。)即配置有多个端子的端子区域、以及形成有从有源区域到端子区域的引出配线的引出配线区域也形成有机阻挡层。具体而言,例如,树脂在引出配线和端子的侧面与基板表面的边界部不均匀地分布。这样,沿引出配线形成的有机阻挡层的部分的端部不被第一无机阻挡层和第二无机阻挡层包围,暴露于大气(周边气氛)。
有机阻挡层与无机阻挡层相比,水蒸气阻挡性低,因此,沿引出配线形成的有机阻挡层成为将大气中的水蒸气导入至有源区域内的路径。
在此,虽然说明了适用于柔性有机EL显示装置的薄膜密封结构的问题,但薄膜密封结构不限于有机EL显示装置,也可以用于有机EL照明装置等其它有机EL器件。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于,提供具备改善了量产性和耐湿可靠性的、具有较薄的有机阻挡层的薄膜密封结构的有机EL器件及其制造方法。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个实施方式的有机EL器件包括基板;驱动电路层,所述驱动电路层包括:形成在所述基板上的多个TFT、分别与所述多个TFT的任一个连接的多条栅极总线和多条源极总线、多个端子以及将所述多个端子和所述多条栅极总线或所述多条源极总线的任一个连接的多条引出配线;第一无机保护层,其形成在所述驱动电路层上,至少露出所述多个端子;有机平坦化层,其是形成在所述第一无机保护层上的有机平坦化层,所述有机平坦化层具有算术平均粗糙度Ra为50nm以下的表面;有机EL元件层,其形成在所述有机平坦化层上,且具有分别与所述多个TFT的任一个连接的多个有机EL元件;薄膜密封结构,其以覆盖所述有机EL元件层的方式形成,具有第一无机阻挡层、与所述第一无机阻挡层的上表面接触的有机阻挡层以及与所述有机阻挡层的上表面接触的第二无机阻挡层,所述有机阻挡层形成在由所述第一无机阻挡层与所述第二无机阻挡层直接接触的无机阻挡层接合部包围的区域内,在从所述基板的法线方向观察时,在形成有所述第一无机保护层的区域内形成有所述有机平坦化层,在形成有所述有机平坦化层的区域内配置有所述多个有机EL元件,所述薄膜密封结构的外缘与所述多条引出配线交叉,且存在于所述有机平坦化层的外缘与所述第一无机保护层的外缘之间,在所述多条引出配线上,所述第一无机保护层和所述第一无机阻挡层直接接触的部分,所述第一无机阻挡层的与所述多条引出配线的线宽方向平行的截面的形状的侧面的锥角小于90°。
在某一实施方式中,所述有机EL器件还具有形成在所述有机平坦化层上的第二无机保护层,所述有机EL元件层形成在所述第二无机保护层上。
在某一实施方式中,所述第一无机阻挡层的所述侧面的所述锥角小于70°。
在某一实施方式中,所述有机平坦化层由具有感光性的树脂形成。
在某一实施方式中,所述有机平坦化层由聚酰亚胺形成。
本发明的一个实施方式的有机EL器件的制造方法,所述制造方法是上述任一个记载的有机EL器件的制造方法,所述制造方法包括工序A,在所述基板上形成所述驱动电路层;工序B,在所述驱动电路层上形成第一无机保护膜;工序C,在所述第一无机保护膜上形成有机平坦化膜;工序D,对所述有机平坦化膜的表面实施化学机械研磨;工序E,通过对所述第一无机保护膜及所述有机平坦化膜进行图案化来得到所述第一无机保护层及所述有机平坦化层;工序F,将所述有机平坦化层加热至100℃以上的温度;以及工序G,在所述工序F之后,在所述有机平坦化层上形成所述有机EL元件所包含的有机层。
在某一实施方式中,在所述工序D之后且所述工序E之前还包括:在所述有机平坦化膜上形成第二无机保护膜的工序;以及统一形成贯通所述第一无机保护膜、所述有机平坦化膜及所述第二无机保护膜的接触孔的工序。
在某一实施方式中,在所述工序E之后且所述工序F之前还包括:工序El,形成覆盖所述有机平坦化层的正型的光致抗蚀剂膜;以及工序E2,通过对所述光致抗蚀剂膜进行整面曝光后进行显影,来除去所述光致抗蚀剂膜。
在某一实施方式中,在所述工序E1和所述工序E2之间还包括保管或搬运形成有所述光致抗蚀剂膜的所述基板的工序。
在某一实施方式中,所述制造方法还包括:工序H,在所述工序G之后,选择性地在形成有所述多个有机EL元件的有源区域形成所述第一无机阻挡层;工序I,在所述工序F之后,将所述基板配置在腔室内,向所述腔室内供给光固化性树脂的蒸气或雾状的光固化性树脂的;工序J,所述工序J是在所述第一无机阻挡层上使光固化性树脂冷凝的工序,使所述光固化性树脂冷凝,以使所述光固化性树脂不存在于所述锥角小于90°的所述第一无机阻挡层的部分上;以及工序K,在所述工序J之后,通过向所述被冷凝的所述光固化性树脂照射光来形成由光固化树脂构成的所述有机阻挡层的。
在某一实施方式中,所述制造方法还包括:工序H,在所述工序G之后,选择性地在形成有所述多个有机EL元件的有源区域形成所述第一无机阻挡层;工序I,在所述工序F之后,将所述基板配置在腔室内,向所述腔室内供给光固化性树脂的蒸气或雾状的光固化性树脂;工序J,在所述第一无机阻挡层上使所述光固化性树脂冷凝来形成液状的膜;工序K,通过对所述光固化性树脂的所述液状的膜照射光来形成光固化树脂层;以及工序L,通过部分地灰化所述光固化树脂层来形成所述有机阻挡层的。
有益效果
根据本发明实施方式,提供量产性和耐湿可靠性得以改善的、具有较薄的有机阻挡层的有机EL显示装置及其制造方法。
附图说明
图1的(a)是本发明实施方式的OLED显示装置100的有源区域的示意性部分截面图,(b)是形成在OLED3上的TFE结构10的部分截面图。
图2是本发明实施方式的OLED显示装置100A的示意性俯视图。
图3的(a)以及(b)是OLED显示装置100A的示意性截面图,(a)是沿图2中的3A-3A’线的截面图,(b)是沿图2中的3B-3B’线的截面图,(c)是表示各层的侧面的锥角θ的截面图。
图4的(a)~(d)是OLED显示装置100A的示意性截面图,(a)是沿图2中的4A-4A’线的截面图,(b)是沿图2中的4B-4B’线的截面图,(c)是沿图2中的4C-4C’线的截面图,(d)是沿图2中的4D-4D’线的截面图。
图5的(a)及(b)是比较例的OLED显示装置100B1及100B2中的与图4的(b)对应的示意性截面图。
图6是比较例的OLED显示装置100C的示意性俯视图。
图7的(a)以及(b)是OLED显示装置100C的示意性截面图,(a)是沿图6中的7A-7A’线的截面图,(b)是沿图6中的7B-7B’线的截面图。
图8的(a)~(c)是OLED显示装置100C的示意性截面图,(a)是沿图6中8A-8A’线的截面图,(b)是沿图6中8B-8B’线的截面图,(c)是沿图6中8C-8C’线的截面图。
图9的(a)以及(b)分别是表示实施方式的OLED显示装置所能够具有的TFT的例子的示意性截面图。
图10的(a)~(c)是实施方式的其它OLED显示装置的示意截面图,分别与图4的(b)~(d)对应。
图11的(a)~(c)是实施方式的又一OLED显示装置的示意性截面图。
图12的(a)及(b)是示意性地表示成膜装置200的构成的图,(a)表示在第一无机阻挡层上使光固化性树脂冷凝的工序中的成膜装置200的状态,(b)表示使光固化性树脂固化的工序中的成膜装置200的状态。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明实施方式的OLED显示装置及其制造方法进行说明。以下,例示了具有柔性基板的OLED显示装置,但本发明实施方式并不限于有机EL显示装置,也可以是有机EL照明装置等其他有机EL器件,并不限定于以下例示的实施方式。
首先,参照图1的(a)以及(b),对本发明实施方式的OLED显示装置100的基本构成进行说明。图1的(a)是本发明实施方式的OLED显示装置100的有源区域的示意性的部分截面图,图1的(b)是形成在OLED3上的TFE结构10的部分截面图。
OLED显示装置100具有多个像素,针对每个像素具有至少一个有机EL元件(OLED)。在此,为了简单化,对与一个OLED对应的结构进行说明。
如图1的(a)所示,OLED显示装置100有时称为柔性基板(以下,简称为“基板”)1和形成在基板1上的包含TFT的电路,有时称为“驱动电路”或“底板电路”)2、形成在电路2上的无机保护层(第一无机保护层)2Pa、形成在无机保护层2Pa上的有机平坦化层2Pb、形成在有机平坦化层2Pb上的OLED3、形成在OLED3上的TFE结构10。以下,有时将基板1、形成在基板1上的电路2、无机保护层2Pa、有机平坦化层2Pb以及OLED3称为元件基板20。即,将基板1和与基板1上的TFE结构10相比配置在更靠近基板1的一侧的构成要素统称为元件基板。
OLED3例如是顶部发光型。OLED3的最上部例如为上部电极或盖层(折射率调整层)。有时将排列有多个OLED3的层称为OLED层3。在TFE结构10上配置有可选的偏振板4。另外,电路2和OLED层3也可以共用一部分的构成要素。此外,例如,也可以在TFE结构10与偏振板4之间配置有承担触摸面板功能的层。即,OLED显示装置100能够改变为外嵌(On-Cell)型的带触摸面板的显示装置。
基板1是例如厚度为15um的聚酰亚胺膜。包含TFT的电路2的厚度例如为4um。无机保护层2Pa例如为SiNx层(500nm)/SiO2层(100nm)(上层/下层)。无机保护层2Pa除此之外例如还可以是SiO2层/SiNx层/SiO2层这三层的构成,各层的厚度例如为200nm/300nm/100nm。此外,无机保护层2Pa也可以是SiNx层(200nm)的单层。有机平坦化层2Pb例如是厚度为4um的丙烯酸树脂层、环氧树脂层或聚酰亚胺层。有机平坦化层2Pb优选使用不具有感光性的树脂来形成,但也可以使用感光性树脂来形成。OLED3的厚度例如为1um。TFE结构10的厚度例如为2.5um以下。
图1的(b)是形成在OLED3上的TFE结构10的部分截面图。在OLED3的正上方形成有第一无机阻挡层(例如SiNx层)12,在第一无机阻挡层12上形成有有机阻挡层(例如丙烯酸树脂层)14,在有机阻挡层14上形成有第二无机阻挡层(例如SiNx层)16。
例如,第一无机阻挡层12是例如厚度为1.5um的SiNx层,第二无机阻挡层16是例如厚度为800nm的SiNx层,有机阻挡层14是例如厚度小于100nm的丙烯酸树脂层。第一无机阻挡层12和第二无机阻挡层16的厚度分别独立地为200nm以上且1500nm以下,有机阻挡层14的厚度为50nm以上且小于200nm。TFE结构10的厚度优选为400nm以上且小于3um,进一步优选为400nm以上且2.5um以下。
TFE结构10以保护OLED显示装置100的有源区域(参照图2中的有源区域R1)的方式形成,至少在有源区域R1,如上所述,从靠近OLED3的一侧起依次具有第一无机阻挡层12、有机阻挡层14以及第二无机阻挡层16。另外,有机阻挡层14并非作为覆盖有源区域R1的整个表面的膜而存在,而是具有开口部。将有机阻挡层14中除开口部以外的实际存在有机膜的部分称为“实心部”。有机阻挡层14能够使用例如专利文献1或专利文献2所述的方法或者后述的成膜装置200形成。
此外,有时也称为“开口部”(非实心部)无需被实心部包围,包括切口等,第一无机阻挡层12与第二无机阻挡层16在开口部直接接触。以下,将第一无机阻挡层12与第二无机阻挡层16直接接触的部分称为“无机阻挡层接合部”。
接着,参照图2及图3,对本发明实施方式的OLED显示装置100A的结构及制造方法进行说明。
图2表示本发明实施方式的OLED显示装置100A的示意性俯视图。此外,参照图3的(a)~(c)以及图4的(a)~(d),对OLED显示装置100A的截面结构进行说明。图3的(a)及(b)是OLED显示装置100A的示意性截面图,图3的(a)是沿图2中的3A-3A’线的截面图,图3的(b)是沿图2中的3B-3B’线的截面图。图3的(c)是表示各层侧面的锥角θ的截面图。图4的(a)~(d)是OLED显示装置100A的示意性截面图,图4的(a)是沿图2中的4A—4A’线的截面图,图4的(b)是沿图2中的4B—4B’线的截面图,图4的(c)是沿图2中的4C—4C’线的截面图,图4的(d)是沿图2中的4D—4D’线的截面图。
首先,参照图2。形成在基板1上的电路2具有多个TFT(未图示)和分别与多个TFT(未图示)的任一个连接的多条栅极总线(未图示)以及多条源极总线(未图示)。电路2可以是用于驱动多个OLED3的公知的电路。多个OLED3与电路2所具有的多个TFT中的任一个连接。OLED3也可以是公知的OLED。
电路2进一步具有多个端子34以及连接多个端子34和多条栅极总线或多条源极总线中任一个的多条引出配线32,多个端子34配置在配置有多个OLED3的有源区域(图2中的由虚线包围的区域)R1的外侧的周边区域R2。有时将包含多个TFT、多条栅极总线、多条源极总线、多条引出配线32及多个端子34的电路2整体称为驱动电路层2。此外,在驱动电路层2内,将在有源区域R1内形成的部分表述为驱动电路层2A。
另外,在图2等中,作为驱动电路层2的构成要素,有时仅图示引出配线32和/或端子34,但驱动电路层2不仅具有包含引出配线32和端子34的导电层,还具有一层以上的导电层、一层以上的绝缘层和一层以上的半导体层。驱动电路层2所包含的导电层、绝缘层、半导体层的构成例如可以通过后述图9的(a)及(b)所例示的TFT的构成变化。此外,也可以在基板1上形成绝缘膜(底涂层)作为驱动电路层2的基底膜。
当从基板1的法线方向观察时,在形成有无机保护层2Pa的区域内形成有有机平坦化层2Pb,在形成有有机平坦化层2Pb的区域内配置有有源区域R1(2A、3)。TFE结构10的外缘与多条引出配线32交叉,且存在于有机平坦化层2Pb的外缘与无机保护层2Pa的外缘之间。因此,有机平坦化层2Pb与OLED层3一起被无机保护层2Pa与第一无机阻挡层12直接接触的接合部包围(参照图3的(b)以及图4的(b))。无机保护层2Pa例如利用使用了掩模(例如金属掩模)的等离子体CVD法,以至少使多个端子34露出的方式形成。或者,也可以通过以覆盖端子34的方式利用等离子体CVD法形成无机保护膜后,通过光刻工艺(包括干蚀刻工序)进行图案化,形成使端子34露出的开口部,从而得到无机保护层2Pa。另外,如后所述,当在有机平坦化层2Pb上形成第二无机保护层2Pa2时(参照图11的(b)),包括接触孔的形成的图案化优选对无机保护膜2Pa(第一无机保护膜2Pa1)、有机平坦化膜2Pb以及第二无机保护层2Pa2统一进行。
无机保护层2Pa保护驱动电路层2。有机平坦化层2Pb将形成有OLED层3的基底的表面平坦化。有机平坦化层2Pb与有机阻挡层14同样地与无机保护层2Pa、无机阻挡层12、16相比水蒸气阻挡性低。因此,如图6~图8所示的比较例的OLED显示装置100C的有机平坦化层2Pbc那样,若其一部分暴露于大气(周边气氛),则从此处吸收水分。其结果,有机平坦化层2Pbc成为将大气中的水蒸气向有源区域R1内引导的路径。如上所述,在实施方式的OLED显示装置100中,有机平坦化层2Pb被无机保护层2Pa与第一无机阻挡层12直接接触的接合部包围,因此,防止水分从有机平坦化层2Pb导入有源区域R1内。
有机平坦化层2Pb由有机树脂形成。作为有机树脂,可以优选使用丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂。有机平坦化层2Pb是通过对使用各种涂布法、印刷法形成的有机树脂膜进行图案化来得到的。在本发明的一个实施方式中,如后所述,在有机树脂膜的表面实施化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP,以下称为“CMP”)。CMP优选在对有机树脂膜形成接触孔等之前进行。这是因为,如果在有机树脂膜上形成接触孔后进行CMP,则有可能无法充分除去接触孔内的研磨剂。
有机树脂膜使用例如不具有感光性的树脂形成。但是,也可以使用具有感光性的树脂。作为感光性树脂,优选使用正型的感光性树脂。使用感光性树脂时,在光刻工艺中,能够仅在规定的区域内形成有机树脂膜。例如,通过向元件基板上的大致整个表面赋予感光性树脂之后,对感光性树脂进行曝光/显影,从而在对除了元件基板的周边部之外的规定的区域(例如,参照图11的(c))形成有机树脂膜之后,实施CMP,在CMP之后另外形成接触孔等即可。或者,也可以在向元件基板上的大致整个表面赋予感光性树脂之后,实施CMP,之后,对感光性树脂进行曝光/显影,从而除去例如元件基板的周边部的感光性树脂,并且形成接触孔等。这样,在对未曝光的感光性树脂实施CMP时,优选感光性树脂对CMP中使用的药液的耐性高,从该观点来看,优选正型。另外,如后所述,当在有机平坦化层2Pb上形成第二无机保护层2Pa2时(参照图11的(b)),优选对无机保护膜2Pa(第一无机保护膜2Pa1)、有机平坦化膜2Pb以及第二无机保护层2Pa2统一进行接触孔的形成。
在有机平坦化层2Pb上形成有OLED层3。OLED3的下部电极、有机层(也称为有机EL层。至少包括有机发光层。)要求高平坦性。平坦性低时,例如OLED3的发光效率降低。有机平坦化层2Pb由赋予到元件基板(制造过程中为了简单称为元件基板。)的表面的液态的有机树脂材料(可以包含溶剂)形成,因此能够吸收有机平坦化层2Pb的基底的凹凸(高度差),形成平坦的表面。但是,由液状的树脂材料形成的有机树脂膜的表面具有算术平均粗糙度Ra超过100nm直至300nm左右的粗糙度(可表现为“波纹”)(参照图11的(a))。若在具有这样的表面粗糙度的有机平坦化层2Pb上形成OLED3,则无法充分提高发光效率。例如,存在以下问题,即使采用微小谐振器结构也无法充分显现其效果。
因此,在本发明实施方式中,通过对如上述那样形成的有机树脂膜的表面实施CMP,将有机平坦化层2Pb的算术平均粗糙度Ra控制在50nm以下,优选控制在30nm以下。算术平均粗糙度Ra优选较小,下限值不受限制,但考虑到CMP所需的成本、时间与效果的关系,算术平均粗糙度Ra可以为10nm以上,也可以为20nm以上。
具体而言,只要使用含有中性的二氧化铈(CeO2)系的研磨剂的浆料、或含有气相二氧化硅系、胶体二氧化硅系的研磨剂的浆料实施CMP即可。另外,也可以使用含有氧化铝(Al2O3)粉末的浆料,该氧化铝(Al2O3)粉末是用于树脂制光学透镜表面的研磨的。研磨垫的负荷优选为50g/cm2以上且150g/cm2以下,转速优选为20rpm以上且40rpm以下。研磨所需的时间为约30秒至约90秒。
在本发明实施方式的OLED显示装置中,为了抑制发光效率的降低所需要的平滑化的等级与超LSI的光工艺、光学透镜的表面所要求的平滑化的等级相比,低1位数左右(算术平均粗糙度Ra的值大10倍左右),因此可广泛使用在高分子材料(树脂材料)的CMP中所使用的公知的研磨剂。
此外,表面粗糙度可以使用例如共聚焦激光显微镜、原子力显微镜(AFM)来测定。测定范围优选包含像素的中心附近,基准长度根据表面粗糙度适当设定。
在本说明书中,为了区别有机平坦化层2Pb引起的平坦化和CMP引起的平坦化,有时将CMP引起的平坦化称为“平滑化”。
通过使有机平坦化层2Pb的表面平滑化,能够使形成在有机平坦化层2Pb上的OLED3的下部电极、有机层以及上部电极平滑,因此,能够提高OLED显示装置的发光效率。
有机树脂容易含有水分。另一方面,如上所述,OLED(特别是有机发光层及阴极电极材料)容易受到水分的影响而劣化。因此,优选在有机平坦化层2Pb上形成OLED层3之前,为了除去有机平坦化层2Pb所含的水分,进行加热(烘干)。加热温度优选为例如100℃以上(例如1小时以上),更优选为250℃以上(例如15分钟以上)。气氛可以是大气压。如果在减压气氛下进行加热,则能够缩短加热时间。为了在该加热(烘烤)工序中不产生热劣化,优选为耐热性高的树脂材料,例如优选为聚酰亚胺。
此外,在形成了有机平坦化层2Pb之后,在形成OLED层3之前,有时会保管或搬运元件基板。即,在制作形成有驱动电路层2、无机保护层2Pa及有机平坦化层2Pb的元件基板之后,直至形成OLED层3为止,有时会空出时间(例如,在一天以上数天保管),或者移动至其他工厂。在此期间,作为防止有机平坦化层2Pb的表面被污染或移动时粉尘附着的方法,例如只要形成覆盖有机平坦化层2Pb的正型的光致抗蚀剂膜即可。该光致抗蚀剂膜优选通过在赋予光致抗蚀剂溶液后进行预烘烤(溶剂的挥发除去:例如在约90℃以上且约110℃以下的温度范围内进行约5分钟~约30分钟左右的加热)来形成。在保管、移动后,在形成OLED层3之前,通过除去光致抗蚀剂膜,能够得到有机平坦化层2Pb的清洁的表面。光致抗蚀剂膜的除去优选在对光致抗蚀剂膜的整个面进行曝光之后,不进行通常的后烘烤而进行显影或者预烘烤之后,不进行整面曝光而用剥离液剥离。作为形成正型的光致抗蚀剂膜的材料,例如可以适当地使用作为正型光致抗蚀剂的东京应化株式会社制的产品名OFPR-800。
此外,如参照图11的(b)后述那样,在形成OLED元件3的过程中,有时形成堤层。在形成下部电极后,且在形成有机层(有机EL层)前形成堤层。由于堤层由有机树脂(例如聚酰亚胺)形成,因此易于包含水分且与有机层接触。因此,优选为了除去堤层的水分进行加热。因此,也可以在形成了有机平坦化层2Pb之后,进行了下部电极的形成以及沟道层的形成之后,如上述那样形成保护元件基板的表面的正型的光致抗蚀剂膜。在必要的保管和/或搬运后,如上所述地除去光致抗蚀剂膜,在形成有机层之前,通过进行加热,除去有机平坦化层2Pb及堤层所含的水分。这样,也可以兼具用于除去有机平坦化层2Pb所含的水分的加热工序和用于除去堤层所含有的水分的加热工序。当然,如上所述,也可以在利用正型的光致抗蚀剂膜保护有机平坦化层2Pb,在除去正型的光致抗蚀剂膜后,进行用于除去有机平坦化层2Pb所含有的水分的加热工序,然后,在形成下部电极和堤层之后、形成有机层之前,进行用于除去堤层中所含有的水分的加热工序。
接着,参照图3的(a)~(c)以及图4的(a)~(d),进一步详细地说明OLED显示装置100A的截面结构。
如图3的(a)、(b)及图4的(a)、(b)所示,TFE结构10A具有形成在OLED3上的第一无机阻挡层12、与第一无机阻挡层12接触的有机阻挡层14以及与有机阻挡层14接触的第二无机阻挡层16。第一无机阻挡层12和第二无机阻挡层16例如为SiNx层,通过使用掩模的等离子体CVD法,以覆盖有源区域R1的方式选择性地仅形成在规定的区域。
有机阻挡层14可以通过例如上述专利文献2或专利文献3中所记载的方法形成。例如,在腔室内,将有机材料(例如丙烯酸类单体)的蒸气或雾状的有机材料供给至维持在室温以下的温度的元件基板上,使其在元件基板上冷凝,利用成为液状的有机材料的毛细管现象或表面张力,使其在第一无机阻挡层12的凸部的侧面与平坦部的边界部不均匀地分布。之后,通过对有机材料例如照射紫外线,在凸部的周边的边界部形成有机阻挡层(例如丙烯酸树脂层)14的实心部。通过该方法形成的有机阻挡层14,在平坦部实质上不存在实心部。关于有机阻挡层的形成方法,为了参考专利文献2及专利文献3的公开内容而援引于本说明书中。
有机阻挡层14还能够通过调整使用成膜装置200形成的树脂层的最初厚度(例如小于100nm)和/或对暂时形成的树脂层进行灰化处理来形成。灰化处理如后所述,例如能够通过使用N2O、O2以及O3中的至少一种气体的等离子体灰化来进行。
图3的(a)是沿图2中的3A-3A’线的截面图,表示了含有微粒P的部分。微粒P是在OLED显示装置的制造工艺中产生的微细的垃圾,例如是玻璃的微细的碎片、金属的粒子、有机物的粒子。如果使用掩模蒸镀法,则特别容易产生微粒。
如图3的(a)所示,有机阻挡层(实心部)14可以仅形成在微粒P的周边。这是因为,形成第一无机阻挡层12后赋予的丙烯酸类单体在微粒P上的第一无机阻挡层12a的表面(锥角θ为90°以上)的周边冷凝而不均匀地分布。第一无机阻挡层12的平坦部上成为有机阻挡层14的开口部(非实心部)。
如果存在微粒(例如直径为约1um以上)P,则有时在第一无机阻挡层12形成裂纹(缺陷)12c。认为这是由于从微粒P的表面生长的SiNx层12a和从OLED3的表面的平坦部分生长的SiNx层12b碰撞(impinge)产生的。若存在这样的裂纹12c,则TFE结构10A的阻挡性降低。
在OLED显示装置100A的TFE结构10A中,如图3的(a)所示,有机阻挡层14以填充第一无机阻挡层12的裂纹12c的方式形成,并且,有机阻挡层14的表面将微粒P上的第一无机阻挡层12a的表面和OLED3的平坦部上的第一无机阻挡层12b的表面连续地平滑地连结。因此,在微粒P上的第一无机阻挡层12和形成在有机阻挡层14上的第二无机阻挡层16上不会形成缺陷,而是形成致密的膜。这样,通过有机阻挡层14,即使存在微粒P,也能够保持TFE结构10A的阻挡性。
接着,参照图3的(b)以及图4的(a)~(d),说明引出配线32以及端子34上的截面结构。
如图3的(b)所示,在基板1上一体地形成有引出配线32和端子34,以露出端子部34的方式在引出配线32上形成有无机保护层2Pa。无机保护层2Pa上形成有机平坦化层2Pb,有机平坦化层2Pb上形成有OLED层3。TFE结构10A以覆盖OLED层3和有机平坦化层2Pb的方式形成,OLED层3和有机平坦化层2Pb被无机保护层2Pa与第一无机阻挡层12直接接触的接合部包围。另外,TFE结构10A的第一无机阻挡层12与第二无机阻挡层16之间的有机阻挡层(实心部)14仅形成在微粒等凸部的周围,因此在此未图示。有机阻挡层(实心部)14被第一无机阻挡层12与第二无机阻挡层16直接接触的无机阻挡层接合部包围。
如图4的(a)所示,在靠近有源区域R1的区域(沿图2中的4A-4A’线的截面)中,在引出配线32上形成有无机保护层2Pa、有机平坦化层2Pb和TFE结构10A。
如图4的(b)所示,在沿着图2中的4B-4B’线的截面,无机保护层2Pa与第一无机阻挡层12直接接触,有机平坦化层2Pb被无机保护层2Pa与第一无机阻挡层12直接接触的接合部包围(参照图2、图3的(b))。
如图4的(c)所示,在靠近端子34的区域中,引出配线32上仅形成有无机保护层2Pa。
如图4的(d)所示,端子34也从无机保护层2Pa露出,用于与外部电路(例如,FPC(Flexible Printed Circuits))电连接。
由于包含图4的(b)~(d)所示的部分的区域未被有机平坦化层2Pb覆盖,因此在形成TFE结构10A的有机阻挡层14的过程中,能够形成有机阻挡层(实心部)。例如,若引出配线32的与线宽方向平行的截面形状中的侧面具有90°以上的锥角θ,则可沿着引出配线32的侧面形成有机阻挡层。但是,如图4的(b)~(d)所示,实施方式的OLED显示装置100A至少在这些区域中,引出配线32和端子34的截面形状中的侧面的锥角θ设为小于90°,光固化性树脂不会不均匀地分布。因此,不会沿着引出配线32和端子34的侧面形成有机阻挡层(实心部)。
在此,参照图3的(c)说明各层的侧面的锥角θ。图3的(c)是表示各层的侧面的锥角θ的截面图,例如与图4的(b)所示的截面图对应。如图3的(c)所示,将与引出配线32的宽度方向平行的截面形状中的侧面的锥角θ表示为θ(32),其他层的侧面的锥角θ也同样地用θ(构成要素的参照标号)表示。
这样,形成在引出配线32上的无机保护层2Pa、形成在无机保护层2Pa上的TFE结构10A的第一无机阻挡层12的侧面及第二无机阻挡层16的侧面的各锥角θ满足θ(32)≥θ(2Pa)≥θ(12)≥θ(16)的关系。因此,若引出配线32的侧面的锥角θ(32)小于90°,则无机保护层2Pa的侧面的锥角θ(2Pa)及第一无机阻挡层12的侧面的锥角θ(12)也小于90°。
若侧面的锥角θ为90°以上,则在专利文献2或专利文献3所记载的有机阻挡层的形成方法中,有机材料(例如丙烯酸类单体)的蒸气或雾状的有机材料沿着侧面与平坦的表面的边界(形成90°以下的角)冷凝,形成有机阻挡层(实心部)。这样,例如沿着引出配线形成的有机阻挡层(实心部)成为将大气中的水蒸气导入有源区域内的路径。
例如,如图5的(a)的比较例的OLED显示装置100B1中的与图4的(b)对应的示意性截面图所示,若引出配线32B1的侧面的锥角θ(32B1)及第一无机阻挡层12B1的侧面的锥角θ(12B1)为90°以上,则沿着TFE结构10B1的第一无机阻挡层12B1的侧面,在第一无机阻挡层12B1与第二无机阻挡层16B1之间形成有机阻挡层(实心部)14B1。此外,OLED显示装置100B1例如也可以省略实施方式的OLED显示装置100中的无机保护层2Pa,且将引出配线32的侧面的锥角θ(32)和第一无机阻挡层12的侧面的锥角θ(12)改变为90°以上。
另外,如图5的(b)的比较例的OLED显示装置100B2中的与图4的(b)对应的示意性截面图所示,若引出配线32B2、无机保护层2PaB2及第一无机阻挡层12B2的侧面的锥角θ(32B2)、θ(2PaB2)及θ(12B2)为90°以上,则沿着TFE结构10B2的第一无机阻挡层12B2的侧面,在第一无机阻挡层12B2与第二无机阻挡层16B2之间形成有机阻挡层(实心部)14B2。此外,OLED显示装置100B2例如可以将实施方式的OLED显示装置100A中的引出配线32的侧面锥角θ(32)和第一无机阻挡层12的侧面锥角θ(12)改变为90°以上。
OLED显示装置100B2与OLED显示装置100B1不同,由于具有无机保护层2PaB2,因此,第一无机阻挡层12B2的侧面锥角θ(12B2)容易小于OLED显示装置100B1的第一无机阻挡层12B1的侧面锥角θ(12B1)。
图4的(b)~(d)所示的本发明实施方式的OLED显示装置100A中的引出配线32、无机保护层2Pa及第一无机阻挡层12的侧面的锥角θ(32)、θ(2Pa)及θ(12)均小于90°,不会沿这些侧面形成有机阻挡层14。因此,大气中的水分不会经由有机阻挡层(实心部)14而到达有源区域R1内,从而能够具有优异的耐湿可靠性。在此,表示了锥角θ(32)、θ(2Pa)以及θ(12)均小于90°的示例,但不限于此,只要至少构成有机阻挡层14的正下方的表面的第一无机阻挡层12的侧面的锥角θ(12)小于90°,则形成图4的(b)所示的层叠结构(无机保护层2Pa与第一无机阻挡层12直接接触的部分(不存在有机平坦化层2Pb)以及第一无机阻挡层12与第二无机阻挡层16直接接触的部分(不存在有机阻挡层14),因此,能够抑制/防止大气中的水分经由有机平坦化层2Pb或有机阻挡层14而侵入到有源区域R1内。另外,通过具有无机保护层2Pa,能够降低第一无机阻挡层12的锥角θ(12),因此,即使使引出配线32的锥角θ(32)比较大(例如90°),也能够使第一无机阻挡层12的锥角θ(12)小于90°。即,能够使引出配线32的锥角θ(32)为90°或接近90°,因此,能够得到可减小引出配线32的L/S的优点。
另外,在侧面的锥角θ为70°以上且小于90°的范围内,有时沿侧面形成有机阻挡层(实心部)14。当然,如果进行灰化处理,则能够除去沿着倾斜的侧面不均匀地分布的树脂,但灰化处理所需的时间变长。例如,在将形成在平坦的表面上的树脂除去后也需要长时间的灰化处理。或者,形成在微粒P的周边的有机阻挡层(实心部)被过度灰化(除去)的结果,有时产生无法充分发挥形成有机阻挡层的效果这样的问题。为了抑制/防止该问题,优选将第一无机阻挡层12的锥角θ(12)设为小于70°,进一步优选为小于60°。
接着,参照图6至图8,说明比较例的OLED显示装置100C的构造。图6表示OLED显示装置100C的示意性俯视图。图7的(a)及(b)是OLED显示装置100C的示意性截面图,图7的(a)是沿图6中的7A—7A’线的截面图,图7的(b)是沿图6中的7B—7B’线的截面图。图8的(a)~(c)是OLED显示装置100C的示意性截面图,图8的(a)是沿图6中的8A—8A’线的截面图,图8的(b)是沿图6中的8B—8B’线的截面图,图8的(c)是沿图6中的8C—8C’线的截面图。
OLED显示装置100C在不具有无机保护层2Pa这点、及有机平坦化层2Pbc延伸设置至未被TFE结构10C覆盖的区域这点上,与实施方式的OLED显示装置100不同。此外,有时对与OLED显示装置100A所具有的构成要素实质上相同的构成要素标注相同的参照符号并省略说明。
例如,由图6、图7的(b)及图8的(b)可知,有机平坦化层2Pbc的一部分被暴露于大气(周边气氛)。这样,有机平坦化层2Pbc成为从暴露于大气的部分吸收水分,并将大气中的水蒸气引导至有源区域R1内的路径。与此相对,如图3的(b)及图4的(b)所示,实施方式的OLED显示装置100A中,有机平坦化层2Pb与OLED层3一起被无机保护层2Pa与第一无机阻挡层12直接接触的接合部包围。因此,能够解决比较例的OLED显示装置100C所具有的上述的问题。
接着,参照图9以及图10,对OLED显示装置100A所使用的TFT的例子以及使用制作TFT时的栅极金属层和源极金属层形成的引出配线和端子的例子进行说明。以下说明的TFT、引出配线和端子的结构能够用于上述实施方式的OLED显示装置100A。
高精细的中小型用OLED显示装置中,优选使用迁移率高的低温多晶硅(简称为“LTPS”)。)TFT或氧化物TFT(例如,含有In(铟)、Ga(镓)、Zn(锌)、O(氧)的四元系(In-Ga-Zn-O系)氧化物TFT)。LTPS-TFT和In-Ga-Zn-O系TFT的结构及制造方法广为人知,因此以下仅限于简单的说明。
图9的(a)是LTPS-TFT2PT的示意性截面图,TFT2PT可以包含在OLED显示装置100A的电路2中。LTPS-TFT2PT是顶栅型的TFT。
TFT2PT形成在基板(例如聚酰亚胺膜)1上的底涂层2Pp上。虽然在上述的说明中省略,但优选在基板1上形成由无机绝缘体形成的底涂层。
TFT2PT具有:形成在底涂层2Pp上的多晶硅层2Pse、形成在多晶硅层2Pse上的栅极绝缘层2Pgi、形成在栅极绝缘层2Pgi上的栅极2Pg、形成在栅极2Pg上的层间绝缘层2Pi、以及形成在层间绝缘层2Pi上的源极2Pss和漏极2Psd。源极2Pss和漏极2Psd在形成在层间绝缘层2Pi和栅极绝缘层2Pgi的接触孔内分别与多晶硅层2Pse的源极区域和漏极区域连接。
栅极2Pg被包含在与栅极总线相同的栅极金属层中,源极2Pss以及漏极2Psd被包含在与源极总线相同的源极金属层中。使用栅极金属层和源极金属层形成引出配线和端子(参照图10后述)。
TFT2PT例如通过以下方式制作。
作为基板1,例如准备厚度为15um的聚酰亚胺膜。
通过等离子体CVD法成膜底涂层2Pp(SiO2膜:250nm/SiNx膜:50nm/SiO2膜:500nm(上层/中间层/下层))及a-Si膜(40nm)。
进行a-Si膜的脱氢处理(例如450℃、180分钟退火)。
通过准分子激光退火(ELA)法将a-Si膜多晶硅化。
通过在光刻工序中对a-Si膜进行图案化来形成活性层(半导体岛)。
利用等离子体CVD法成膜栅极绝缘膜(SiO2膜:50nm)。
在活性层的沟道区域进行掺杂(B+)。
通过溅射法使栅极金属(Mo:250nm)成膜,并通过光刻工序(包括干蚀刻工序)进行图案化(形成栅极2Pg和栅极总线等)。
在活性层的源极区域和漏极区域进行掺杂(P+)。
进行活性化退火(例如450℃、45分钟退火)。如此得到多晶硅层2Pse。
通过等离子体CVD法成膜层间绝缘膜(例如SiO2膜:300nm/SiNx膜:300nm(上层/下层))。
通过干蚀刻在栅极绝缘膜和层间绝缘膜上形成接触孔。这样,可得到层间绝缘层2Pi和栅极绝缘层2Pgi。
通过溅射法使源极金属(Ti膜:100nm/Al膜:300nm/Ti膜:30nm)成膜,并通过光刻工序(包括干蚀刻工序)进行图案化(形成源极2Pss、漏极2Psd以及源极总线等)。
然后,通过例如等离子体CVD法形成上述的无机保护层2Pa(参照图2及图3)。
图9的(b)为In-Ga-Zn-O系TFT2OT的示意性截面图,TFT2OT可包含在OLED显示装置100A的电路2中。TFT2OT是底栅型的TFT。
TFT20T形成在基板(例如聚酰亚胺膜)1上的底涂层2Op上。TFT2OT具有:形成在底涂层2Op上的栅极2Og;形成在栅极20g上的栅极绝缘层2Ogi;形成在栅极绝缘层2Ogi上的氧化物半导体层2Ose;以及分别连接到氧化物半导体层2Ose的源极区域上和漏极区域上的源极2Oss和漏极2Osd。源极2Oss和漏极2Osd被层间绝缘层2Oi覆盖。
栅极2Og被包含在与栅极总线相同的栅极金属层中,源极2Oss和漏极2Osd被包含在与源极总线相同的源极金属层中。使用栅极金属层和源极金属层形成引出配线和端子,可具有参照图10后述的结构。
TFT2OT例如以如下方式制作。
作为基板1,例如准备厚度为15um的聚酰亚胺膜。
利用等离子体CVD法成膜底涂层2Op(SiO2膜:250nm/SiNx膜:50nm/SiO2膜:500nm(上层/中间层/下层))。
通过溅射法使栅极金属(Cu膜:300nm/Ti膜:30nm(上层/下层))成膜,并通过光刻工序(包括干蚀刻工序)进行图案化(形成栅极20g和栅极总线等)。
利用等离子体CVD法成膜栅极绝缘膜(SiO2膜:30nm/SiNx膜:350nm(上层/下层))。
通过溅射法使氧化物半导体膜(In-Ga-Zn-O系半导体膜:100nm)成膜,并通过光刻工序(包括湿蚀刻工序)进行图案化,从而形成活性层(半导体岛)。
通过溅射法使源极金属(Ti膜:100nm/Al膜:300nm/Ti膜:30nm(上层/中间层/下层))成膜,并通过光刻工序(包括干蚀刻工序)进行图案化(形成源极2Oss、漏极2Osd以及源极总线等)。
进行活性化退火(例如,300℃、120分钟退火)。这样,可得到氧化物半导体层2Ose。
然后,作为保护膜,利用等离子体CVD法成膜层间绝缘层2Oi(例如SiNx膜:300nm/SiO2膜:300nm(上层/下层))。该层间绝缘层2Oi能够兼作上述的无机保护层2Pa(参照图2以及图3)。当然,也可以在层间绝缘层2Oi上进一步形成无机保护层2Pa。
接着,参照图10的(a)~(c)说明实施方式的其它OLED显示装置的结构。该OLED显示装置的电路(背板)2具有图9的(a)所示的TFT2PT或图9的(b)所示的TFT2OT,使用制作TFT2PT或TFT2OT时的栅极金属层和源极金属层形成引出配线32A和端子34A。图10的(a)~(c)分别与图4的(b)~(d)对应,对对应的构成要素的参照标号标注“A”。另外,图10中的底涂层2p和图9的(a)中的底涂层2Pp以及图9的(b)中的底涂层2Op对应,图10中的栅极绝缘层2gi和图9的(a)中的栅极绝缘层2Pgi以及图9的(b)中的栅极绝缘层2Ogi对应,图10中的层间绝缘层2i和图9的(a)中的层间绝缘层2Pi以及图9的(b)中的层间绝缘层2Oi分别对应。
如图10的(a)~(c)所示,栅极金属层2g及源极金属层2s形成在基板1上所形成的底涂层2p上。虽然在图3及图4中省略了,但优选在基板1上形成由无机绝缘体形成的底涂层2p。
如图10的(a)~(c)所示,引出配线32A和端子34A形成为栅极金属层2g和源极金属层2s的层叠体。引出配线32A和端子34A的由栅极金属层2g形成的部分例如具有与栅极总线相同的截面形状,引出配线32A和端子34A的由源极金属层2s形成的部分例如具有与源极总线相同的截面形状。例如,在为500ppi的5.7型显示装置的情况下,由栅极金属层2g形成的部分的线宽例如为10um,相邻间距离为16um(L/S=10/16),由源极金属层2s形成的部分的线宽例如为16um,相邻间距离为10um(L/S=16/10)。锥角θ均小于90°,优选小于70°,进一步优选为60°以下。此外,形成在有机平坦化层Pb下的部分的锥角也可以是90°以上。
接着,参照图11,说明本发明的其它实施方式的其它OLED显示装置的结构以及制造方法。图11所示的OLED显示装置具有图9的(a)所示的LTPS-TFT2PT。当然,也可以使用图9的(b)所示的In-Ga-Zn-O系TFT2OT取代LTPS-TFT2PT,也可以使用其他公知的TFT。另外,在图11的(a)和(b)中,一并图示了与OLED的上部电极(共用电极)46电连接的共用配线2Pc和接触部2PcV。
图11的(a)示意性地表示在驱动电路层2上形成成为第一无机保护层2Pa1的第一无机保护膜2Pa1后,形成成为有机平坦化层2Pb的有机平坦化膜2Pb之后的状态。第一无机保护膜2Pa1通过金属掩模来选择成膜在期望的区域。此外,有机平坦化膜2Pb选择性地涂布形成在元件基板20的期望的区域,或者暂时形成在整个表面,然后除去不需要的部分。第一无机保护膜2Pa1在不具有接触孔等开口部这一点上与第一无机保护层2Pa1不同,但为了简单,用相同的参照符号表示。同样地,有机平坦化膜2Pb在不具有接触孔等开口部的方面与有机平坦化层2Pb不同,但为了简单,用相同的参照符号表示。另外,第一无机保护层2Pa1与上述的无机保护层2Pa同样地形成。
刚形成之后、即实施CMP之前的有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sa具有算术平均粗糙度Ra超过100nm直至300nm左右的粗糙度。若在具有这样的表面粗糙度的有机平坦化层2Pb上形成OLED3,则无法充分提高发光效率。例如,存在即使采用微小谐振器结构也无法充分地实现其效果的问题。
因此,在本发明实施方式的OLED显示装置100D中,如图11的(b)所示,有机平坦化层2Pb的表面2Pb_Sb被平滑化,算术平均粗糙度Ra被控制在50nm以下。
通过对图11的(a)所示的有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sa(Ra>50nm)实施CMP,能够得到算术平均粗糙度Ra≤50nm的表面2Pb_Sb。表面2Pb_Sb的算术平均粗糙度Ra优选为30nm以下。算术平均粗糙度Ra优选较小,下限值不受限制,但考虑到CMP所需的成本、时间与效果的关系,算术平均粗糙度Ra可以为10nm以上,也可以为20nm以上。CMP的具体条件等如上所述。
接着,如图11的(b)所示,在具有被平滑化的表面2Pb_Sb的有机平坦化膜2Pb上形成第二无机保护膜2Pa2。第二无机保护膜2Pa2也与第一无机保护膜2Pa1同样地使用掩模被选择形成在期望的区域。第二无机保护膜2Pa2形成在有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sb上,因此具有与有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sb相同程度的平滑性。例如,在用SiNx膜的单层通过等离子体CVD法形成第二无机保护膜2Pa2的情况下,例如,通过以不超过10nm/s的成膜速度形成具有150nm以上的厚度的SiNx膜,从而得到反映了基底平滑性的第二无机保护膜2Pa2。
接着,通过一并图案化元件基板20的期望区域所形成的第一无机保护膜2Pa1、有机平坦化膜2Pb以及第二无机保护膜2Pa2,来形成接触孔CH1、CH2等开口部。该图案化例如可以通过使用O2和CF4的混合气体的干蚀刻来进行。因此,形成有机平坦化膜2Pb2的树脂可以不具有感光性。另外,如图11的(c)所示,为了形成第一无机保护层2Pa1与构成TFE结构10D的第一无机阻挡层(未图示)直接接触的部分,仅残留第一无机保护层2Pa1的部分例如可通过使用多灰度掩模来形成获得。
接着,形成下部电极42及上部电极用接触部43。下部电极42在接触孔CH1内与漏极2Psd电连接。
接着,形成堤层48,该堤层48用于规定多个像素Pix的每一个。堤层48具有与像素Pix对应的开口部,开口部的侧面包括具有正锥形侧面部分的斜面。堤层48的斜面包围各像素的周围。堤层48使用例如感光性树脂(例如聚酰亚胺或丙烯酸树脂)形成。堤层48的厚度例如为1um以上且2um以下。堤层48的斜面的倾斜角为60°以下。当堤层48的斜面的倾斜角θb超过60°时,存在位于堤层48上的层会产生缺陷的情况。
如上所述,为了除去堤层48所包含的水分和有机平坦化层2Pb所包含的水分,优选加热(烘干)。加热温度优选为例如100℃以上(例如1小时以上),更优选为250℃以上(例如15分钟以上)。气氛也可以是大气压。如果在减压气氛下进行加热,则可以缩短加热时间。为了在该加热(烘烤)工序中不产生热劣化,优选堤层48和有机平坦化层2Pb由耐热性高的树脂材料形成,例如优选由聚酰亚胺形成。
之后,有时会中断元件基板的制造,保管或搬运元件基板。在这种情况下,如上所述,形成将形成至堤层48的元件基板的表面覆盖的正型的光致抗蚀剂膜即可。在保管或移动后,在形成有机层44之前,通过除去光致抗蚀剂膜,能够得到清洁的表面。此外,在形成有机层44之前,通过加热,除去有机平坦化层2Pb及体层48所包含的水分。
接着,在下部电极42上形成有机层44。有机层44例如通过蒸镀法形成。在有机层44上形成上部电极46。上部电极46与上部电极用接触部43接触,经由接触部2PcV与共用配线2Pc电连接。
下部电极42及上部电极46例如分别构成阳极及阴极。上部电极46是在有源区域的像素整体形成的共用的电极,下部电极(像素电极)42针对每个像素形成。如果在下部电极42与有机层44之间存在堤层48,则不会从下部电极42向有机层44注入空穴。因此,存在堤层48的区域不作为像素Pix发挥功能,因此堤层48规定像素Pix的外缘。有时也将堤层48称为PDL(Pixel Defining Layer:物理层)。
这样形成了OLED3后,形成TFE结构10D。TFE结构10D具有与上述TFE结构10A同样的结构。即,TFE结构10D从靠近OLED3的一侧起具有第一无机阻挡层(例如SiNx层)12、有机阻挡层14以及第二无机阻挡层(例如SiNx层)16。如图11的(c)所示,第一无机阻挡层12与第二无机保护层2Pa2的上表面以及倾斜侧面、有机平坦化层2Pb的倾斜侧面以及第一无机保护层2Pa1的上表面接触。即,OLED显示装置100D在其端部具有与图3的(b)所示的OLED显示装置100A同样的结构,具有优异的耐湿可靠性。
接着,参照图12的(a)和(b),说明用于形成有机阻挡层的成膜装置200和使用该成膜装置200的成膜方法。图12的(a)及(b)是示意性地表示成膜装置200的构成的图,图12的(a)表示在包含光固化性树脂的蒸气或雾状的光固化性树脂的腔室内,在第一无机阻挡层上使光固化性树脂冷凝的工序中的成膜装置200的状态,图12的(b)表示照射光固化性树脂感光的光而使光固化性树脂固化的工序中的成膜装置200的状态。
成膜装置200具有腔室210以及将腔室210的内部分割为两个空间的间隔壁234。在腔室210的内部中被间隔壁234隔开的一方空间中,配置有工作台212和喷淋板220。在由间隔壁234隔开的另一方的空间中配置有紫外线照射装置230。腔室210将其内部的空间控制为规定的压力(真空度)和温度。工作台212具有接收元件基板20的上表面,能够将上表面冷却至例如-20℃,该元件基板20具有多个形成有第一无机阻挡层的OLED3。
喷淋板220以在其与间隔壁234之间形成间隙部224的方式配置,且具有多个贯通孔222。间隙部224的铅垂方向尺寸例如可以为100mm以上且1000mm以下。供给到间隙部224的丙烯酸类单体(蒸汽或雾状)从喷淋板220的多个贯通孔222供给到腔室210内的工作台212侧的空间。根据需要,加热丙烯酸类单体。丙烯酸类单体的蒸汽或雾状的丙烯酸类单体26p附着或接触元件基板20的第一无机阻挡层。丙烯酸类单体26以规定的流量从容器202被供给到腔室210内。经由配管206向容器202供给丙烯酸类单体26,并且从配管204向容器202供给氮气。向容器202的丙烯酸类单体的流量由流量控制器208控制。由喷淋板220、容器202、配管204、206以及流量控制器208等构成原料供给装置。
紫外线照射装置230具有紫外线光源和任选的光学元件。紫外线光源例如也可以是紫外线灯(例如水银灯(包括高压、超高压)、水银氙灯或者金属卤化物灯)。光学元件例如是反射镜、棱镜、透镜以及衍射元件。
紫外线照射装置230配置在规定位置时,向工作台212的上表面射出具有规定的波长及强度的光。间隔壁234和喷淋板220优选由紫外线的透过率高的材料,例如石英形成。
可以使用成膜装置200例如以下那样形成有机阻挡层14。在此,说明使用丙烯酸类单体作为光固化性树脂的例子。
向腔室210内供给丙烯酸类单体26p。元件基板20在工作台212上被冷却为例如-15℃。丙烯酸类单体26p在元件基板20的第一无机阻挡层12上被冷凝。通过控制此时的条件,从而能够使液状的丙烯酸类单体仅在第一无机阻挡层12所具有的凸部的周围不均匀地分布。或者,控制条件,以使在第一无机阻挡层12上冷凝了的丙烯酸酯单体形成液膜。
通过调整液状的光固化性树脂的粘度及/或表面张力,能够控制液膜的厚度、第一无机阻挡层12的与凸部接触的部分的形状(凹形状)。例如,粘度和表面张力依赖于温度,因此,能够通过调节元件基板的温度来控制。例如,存在于平坦部上的实心部的大小可以通过液膜的与第一无机阻挡层12的凸部接触的部分的形状(凹形状)以及之后进行的灰化处理的条件来控制。
接着,使用紫外线照射装置230,典型地,通过对元件基板20的整个上表面照射紫外线232来使第一无机阻挡层12上的丙烯酸类单体固化。作为紫外线光源,例如使用在365nm处具有主峰值的高压汞灯,作为紫外线强度,例如以12mW/cm2,照射约10秒。
由如此方式形成由丙烯酸树脂构成的有机阻挡层14。该有机阻挡层14的形成工序的生产节拍时间例如小于约30秒,量产性非常高。
也可以在固化液膜状的光固化性树脂后,经过灰化处理,仅在凸部的周围形成有机阻挡层14。此外,在通过使不均匀分布的光固化性树脂固化来形成有机阻挡层14时,也可以实施灰化处理。通过灰化处理,能够提高有机阻挡层14与第二无机阻挡层16的粘接性。即,灰化处理不仅用于除去暂时形成的有机阻挡层的多余部分,还可以用于对有机阻挡层14的表面进行改性(亲水化)。
灰化可以使用公知的等离子体灰化装置、光激发灰化装置、UV臭氧灰化装置进行。例如,可以通过使用N2O、O2及O3中的至少一种气体的等离子体灰化、或者在这些中进一步与紫外线照射组合来进行获得。在通过CVD法成膜SiNx膜作为第一无机阻挡层12和第二无机阻挡层16的情况下,使用N2O作为原料气体,因此,在将N2O用于灰化时,得到能够简化装置这样的优点。
进行灰化时,有机阻挡层14的表面被氧化,且被改性为亲水性。另外,有机阻挡层14的表面被大致均匀地切削,并且形成极其微细的凹凸,表面积增大。进行灰化时的表面积增大效果,与对作为无机材料的第一无机阻挡层12相比,对有机阻挡层14的表面具有更大的效果。因此,当有机阻挡层14的表面被改性为亲水性时,表面积增大,因此与第二无机阻挡层16的紧密性提高。
然后,搬送至用于形成第二无机阻挡层16的CVD腔室,例如在与第一无机阻挡层12相同的条件下形成第二无机阻挡层16。第二无机阻挡层16形成在形成有第一无机阻挡层12的区域,因此在有机阻挡层14的非实心部形成有用于使第一无机阻挡层12与第二无机阻挡层16直接接触的无机阻挡层接合部。因此,如上所述,抑制/防止大气中的水蒸气经由有机阻挡层到达有源区域内。
另外,第一无机阻挡层12和第二无机阻挡层16例如以如下方式形成。通过使用SiH4和N2O气体的等离子体CVD法,例如,在将成膜对象的基板(OLED3)的温度控制为80℃以下的状态下,能够以400nm/min的成膜速度形成厚度为400nm的无机阻挡层。这样得到的无机阻挡层的折射率为1.84,400nm的可见光的透射率为90%(厚度为400nm)。另外,膜应力的绝对值为50MPa。
此外,作为无机阻挡层,除了SiNx层之外,还可以使用SiO2层、SiOxNy(x>y)层、SiNxOy(x>y)层、Al2O3层等。光固化性树脂例如包括含有乙烯基的单体。其中,优选使用丙烯酸类单体。丙烯酸类单体根据需要可以混合光聚合引发剂。可以使用公知的各种丙烯酸酯单体。也可以将多种丙烯酸类单体混合。例如,也可以将双官能单体和三官能以上的多官能单体混合。此外,也可以混合低聚物。光固化性树脂的固化前的室温(例如25℃)的粘度优选不超过10Pa·s,特别优选1~100mPa·s。粘度高时,有时难以形成厚度为500nm以下的薄的液膜。
在上述中,虽然说明了具有柔性基板的OLED显示装置及其制造方法,但是本发明实施方式不限于例示的实施方式,能够广泛适用于具有在不具有柔软性的基板(例如玻璃基板)上形成的有机EL元件和在有机EL元件上形成的薄膜密封结构的有机EL器件(例如,有机EL照明装置)。
工业上的可利用性
本发明实施方式在有机EL器件及其制造方法中使用。本发明实施方式特别适合用于柔性的有机EL显示装置及其制造方法。
附图标记说明
1:柔性基板;
2:背板(电路)
2Pa:无机保护层(第一无机保护层)、无机保护膜(第一无机保
护膜)
2Pa1:第一无机保护层、第一无机保护膜
2Pa2:第二无机保护层、第二无机保护膜
2Pb:有机平坦化层、有机平坦化膜
3:有机EL元件
4:偏振板
10:薄膜密封结构(TFE结构)
12:第一无机阻挡层(SiNx层)
14:有机阻挡层(丙烯酸树脂层)
16:第二无机阻挡层(SiNx层)
20:元件基板
26:丙烯酸类单体
26p:丙烯酸类单体的蒸汽或雾状的丙烯酸类单体
100、100A、100D:有机EL显示装置
200:成膜装置
Claims (11)
1.一种有机EL器件,其特征在于,所述有机EL器件包括:
基板;
驱动电路层,所述驱动电路层包括:形成在所述基板上的多个TFT、分别与所述多个TFT的任一个连接的多条栅极总线和多条源极总线、多个端子以及将所述多个端子和所述多条栅极总线或所述多条源极总线的任一个连接的多条引出配线;
第一无机保护层,其形成在所述驱动电路层上,至少露出所述多个端子;
有机平坦化层,其是形成在所述第一无机保护层上的有机平坦化层,所述有机平坦化层具有算术平均粗糙度Ra为50nm以下的表面;
有机EL元件层,其形成在所述有机平坦化层上,且具有分别与所述多个TFT的任一个连接的多个有机EL元件;
薄膜密封结构,其以覆盖所述有机EL元件层的方式形成,且具有第一无机阻挡层、与所述第一无机阻挡层的上表面接触的有机阻挡层以及与所述有机阻挡层的上表面接触的第二无机阻挡层,所述有机阻挡层形成在由所述第一无机阻挡层与所述第二无机阻挡层直接接触的无机阻挡层接合部包围的区域内,
在从所述基板的法线方向观察时,在形成有所述第一无机保护层的区域内形成有所述有机平坦化层,在形成有所述有机平坦化层的区域内配置有所述多个有机EL元件,所述薄膜密封结构的外缘与所述多条引出配线交叉,且存在于所述有机平坦化层的外缘与所述第一无机保护层的外缘之间,
在所述多条引出配线上,所述第一无机保护层和所述第一无机阻挡层直接接触的部分,所述第一无机阻挡层的与所述多条引出配线的线宽方向平行的截面的形状的侧面的锥角小于90°。
2.根据权利要求1所述的有机EL器件,其特征在于,
所述有机EL器件还具有形成在所述有机平坦化层上的第二无机保护层,
所述有机EL元件层形成在所述第二无机保护层上。
3.根据权利要求1或2所述的有机EL器件,其特征在于,
所述第一无机阻挡层的所述侧面的所述锥角小于70°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的有机EL器件,其特征在于,
所述有机平坦化层由具有感光性的树脂形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的有机EL器件,其特征在于,
所述有机平坦化层由聚酰亚胺形成。
6.一种有机EL器件的制造方法,其是权利要求1至5中任一项所述的有机EL器件的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括:
工序A,在所述基板上形成所述驱动电路层;
工序B,在所述驱动电路层上形成第一无机保护膜;
工序C,在所述第一无机保护膜上形成有机平坦化膜;
工序D,对所述有机平坦化膜的表面实施化学机械研磨;
工序E,通过对所述第一无机保护膜及所述有机平坦化膜进行图案化来得到所述第一无机保护层及所述有机平坦化层;
工序F,将所述有机平坦化层加热至100℃以上的温度;以及
工序G,在所述工序F之后,在所述有机平坦化层上形成所述有机EL元件所包含的有机层。
7.根据权利要求6所述的制造方法,其特征在于,
在所述工序D之后且所述工序E之前还包括:
在所述有机平坦化膜上形成第二无机保护膜的工序;以及
统一形成贯通所述第一无机保护膜、所述有机平坦化膜及所述第二无机保护膜的接触孔的工序。
8.根据权利要求6或7所述的制造方法,其特征在于,
在所述工序E之后且所述工序F之前还包括:
工序El,形成覆盖所述有机平坦化层的正型的光致抗蚀剂膜;以及
工序E2,通过对所述光致抗蚀剂膜进行整面曝光后进行显影,来除去所述光致抗蚀剂膜。
9.根据权利要求8所述的制造方法,其特征在于,
在所述工序E1和所述工序E2之间还包括保管或搬运形成有所述光致抗蚀剂膜的所述基板的工序。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的制造方法,其特征在于,
所述制造方法还包括:
工序H,在所述工序G之后,选择性地在形成有所述多个有机EL元件的有源区域形成所述第一无机阻挡层;
工序I,在所述工序F之后,将所述基板配置在腔室内,向所述腔室内供给光固化性树脂的蒸气或雾状的光固化性树脂;
工序J,所述工序J是在所述第一无机阻挡层上使光固化性树脂冷凝的工序,使所述光固化性树脂冷凝,以使所述光固化性树脂不存在于所述锥角小于90°的所述第一无机阻挡层的部分上;以及
工序K,在所述工序J之后,通过向所述被冷凝的所述光固化性树脂照射光来形成由光固化树脂构成的所述有机阻挡层。
11.根据权利要求6至9中任一项所述的制造方法,其特征在于,
所述制造方法还包括:
工序H,在所述工序G之后,在形成有所述多个有机EL元件的有源区域选择性地形成所述第一无机阻挡层;
工序I,在所述工序F之后,将所述基板配置在腔室内,向所述腔室内供给光固化性树脂的蒸气或雾状的光固化性树脂;
工序J,在所述第一无机阻挡层上使所述光固化性树脂冷凝来形成液状的膜;
工序K,通过对所述光固化性树脂的所述液状的膜照射光来形成光固化树脂层;以及
工序L,通过部分地灰化所述光固化树脂层来形成所述有机阻挡层的。
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