JP2008166258A - 有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】スペーサパターンを形成するための写真エッチング工程を排除する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】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電極上に位置し且つ開口部及び非開口部を有する画素定義膜と；前記画素定義膜の非開口部に位置する多数のボール状スペーサと；前記第１電極の上部に位置し且つ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；を備える有機電界発光表示装置を提供する。また、本発明は、基板を用意し；前記基板の上部に第１電極を形成し；前記第１電極の上部に画素定義膜を形成し；前記画素定義膜の上部にボール状スペーサを塗布し；第１電極の一部を露出させ発光領域を定義する開口部を形成し；前記第１電極の上部に位置し且つ発光層を含む有機膜層を形成し；前記有機膜層の上部に第２電極を形成する；ことを含む有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。
【選択図】図４ｅ
【解決手段】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電極上に位置し且つ開口部及び非開口部を有する画素定義膜と；前記画素定義膜の非開口部に位置する多数のボール状スペーサと；前記第１電極の上部に位置し且つ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；を備える有機電界発光表示装置を提供する。また、本発明は、基板を用意し；前記基板の上部に第１電極を形成し；前記第１電極の上部に画素定義膜を形成し；前記画素定義膜の上部にボール状スペーサを塗布し；第１電極の一部を露出させ発光領域を定義する開口部を形成し；前記第１電極の上部に位置し且つ発光層を含む有機膜層を形成し；前記有機膜層の上部に第２電極を形成する；ことを含む有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。
【選択図】図４ｅ
Description
本発明は、蒸着マスクを用いて発光層を含む有機膜層を形成する際に、画素定義膜の上部に位置するボール状スペーサを使用して、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。
一般的に、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）を使用した第２電極（ｃａｔｈｏｄｅ）との間に有機膜層が介設される構造で構成される。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場合、陽極及び陰極において各々正孔（ｈｏｌｅ）と電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）とが結合し、励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、励起子が発光再結合して電気発光現象を起こす。
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電極方向に放出させる有機電界発光素子を製造することができる。
この際、前記有機膜層は、様々な方法で形成することができ、それらのうち１つの方法が蒸着であり、前記蒸着方法を用いて有機電界発光表示装置を製作するためには、薄膜などが形成される面に、薄膜などのパターンと同じパターンを有するマスクを密着させ、薄膜などの材料を蒸着し、所定パターンの薄膜を形成する。
図１は、蒸着用マスクを具備した蒸着装置を概略的に示す断面図である。
図１を参照すれば、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、真空チャンバー２に設置された薄膜蒸着容器（ｃｒｕｃｉｂｌｅ）３と対応する側にマスクに結合されたフレーム４を設置し、フレーム４の上部に薄膜などが形成される対象物５を装着する。そして、対象物５の上部には、フレーム４に支持されたマスク１を薄膜などが形成される対象物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る対象物５に密着する。この状態で、前記薄膜蒸着容器３を作動することによって、薄膜蒸着容器３に装着された物質が前記対象物５に蒸着される。
図１を参照すれば、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、真空チャンバー２に設置された薄膜蒸着容器（ｃｒｕｃｉｂｌｅ）３と対応する側にマスクに結合されたフレーム４を設置し、フレーム４の上部に薄膜などが形成される対象物５を装着する。そして、対象物５の上部には、フレーム４に支持されたマスク１を薄膜などが形成される対象物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る対象物５に密着する。この状態で、前記薄膜蒸着容器３を作動することによって、薄膜蒸着容器３に装着された物質が前記対象物５に蒸着される。
しかし、前記マスク１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る対象物５とが密着されているので、前記マスク１の凹凸に起因して対象物５の薄膜、例えば、画素定義膜にスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）を与える。これを防止するために対象物５とマスク１の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する断面図である。
図２ａに示されたように、有機電界発光表示装置は、基板１００上に形成されたバッファ層１１０と、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１４０上に形成され、且つコンタクトホールを介して各々ソース／ドレイン領域１２０ａ、１２０ｂに電気的に連結されるソース／ドレイン電極１５０ａ、１５０ｂと、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、薄膜トランジスタの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、ビアホールを介して前記ドレイン電極１５０ｂに電気的に連結されるアノードとしての第１電極１８０と、前記第１電極の一定領域を露出させ、画素を定義する開口部を含む画素定義膜１９０とが形成される。
また、前記画素定義膜１９０上にスペーサフィルムをコートし、前記スペーサフィルムの上部にフォトレジスト膜（不図示）を形成し、前記フォトレジスト膜（不図示）をシャドウマスクを用いて露光及び現像することによって、フォトレジストパターン（不図示）を形成した後、前記フォトレジストパターン（不図示）をマスクとして用いて前記スペーサフィルムをパターニングし、スペーサパターン１９１を形成する。
次に、図２ｂに示されたように、前述のような蒸着用マスクを具備した蒸着装置を用いて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を用いて前記有機膜層１９２の上部に第２電極１９３を形成する。この際に、蒸着装置を用いて有機膜層を形成する際に、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が形成された基板上に密着されて生じる蒸着用マスクの凹凸に起因して画素定義膜などが損傷されることを防止する役目をする。
しかしながら、前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写真エッチング（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程が１回追加され、また、スペーサフィルムの形成による材料コストが上昇するので、量産性を低下させるという問題点がある。
また、前述のような従来の有機電界発光表示装置は、写真エッチング工程によってスペーサフィルムをパターニングし、前述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という問題点がある。
大韓民国特許公開第１０−２００６−４４７６号明細書
従って、本発明は、前述のような従来技術の諸問題点を解決するためになされたもので、その目的は、蒸着マスクを用いて発光層を含む有機膜層を形成する際に、画素定義膜の上部に位置するボール状スペーサを使用して、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写真エッチング工程を排除する有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る有機電界発光表示装置は、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、且つ開口部及び非開口部を有する画素定義膜と、前記画素定義膜の非開口部に位置する多数のボール状スペーサと、前記第１電極の上部に位置し、且つ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、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る有機電界発光表示装置は、前記基板上にソース／ドレイン領域を有する半導体層と、前記半導体層に電気的に連結されるソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタとをさらに備え、前記ソース／ドレイン電極のいずれか１つは、前記第１電極に連結されることを特徴とする。
また、本発明の他の態様に係る有機電界発光表示装置は、基板と、前記基板上にソース／ドレイン領域を有する半導体層、及び前記半導体層に電気的に連結されるソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタと、前記ソース／ドレイン電極のいずれか１つに連結され、且つ下部電極層、反射電極層及び上部電極層の積層構造からなる第１電極と、前記第１電極上に位置し、且つ開口部及び非開口部を有する画素定義膜と、前記画素定義膜の非開口部に位置する多数のボール状スペーサと、前記第１電極の上部に位置し、且つ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、を備えることを特徴とする。
また、本発明のさらに他の態様に係る有機電界発光表示装置の製造方法は、基板を用意し；前記基板の上部に第１電極を形成し；前記第１電極の上部に画素定義膜を形成し；前記画素定義膜の上部に多数のボール状スペーサを塗布し；前記画素定義膜上に第１電極の一部を露出させ且つ発光領域を定義する開口部を形成し；前記第１電極の上部に位置し且つ発光層を含む有機膜層を形成し；前記有機膜層の上部に第２電極を形成することを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る有機電界発光表示装置の製造方法は、前記基板上にソース／ドレイン領域を有する半導体層と、前記半導体層に電気的に連結されるソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタとをさらに形成し、前記ソース／ドレイン電極のいずれか１つは、前記第１電極に連結されることを特徴とする。
また、本発明に係る有機電界発光表示装置の製造方法は、前記画素定義膜を形成した後に、画素定義膜上に開口部を形成するために画素定義膜を露光する工程をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明に係る有機電界発光表示装置の製造方法は、前記ボール状スペーサを塗布した後に、ボール状スペーサを含む基板をベークする工程をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明に係る有機電界発光表示装置の製造方法は、前記有機膜層を形成することは、蒸着用マスクを用いることを特徴とする。
従って、本発明に係る有機電界発光表示装置は、蒸着マスクを用いて発光層を含む有機膜層を形成する際に、画素定義膜の上部に位置するボール状スペーサを使用して、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工程を排除する効果を奏する。
また、本発明に係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ための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写真エッチング工程を低減することができ、スペーサフィルムの形成による材料コストの上昇を防止する効果を奏する。
また、本発明に係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させる問題点を解決する効果を奏する。
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。下記の実施形態は、当業者に本発明の思想が十分に伝達され得るようにするために一例として提示されるものである。したがって、本発明は、下記の実施形態に限らず、様々な変形が可能である。なお、図面において、層及び領域の長さ、厚みなどは、明確性を図るために誇張されたものである。本明細書において、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
図３は、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に示されたように、１つの単位画素には、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が形成され、信号によって光が放出される。また、ゲートライン１０とデータライン２０及び電源供給ライン３０が各素子に連結される。
図３に示されたように、１つの単位画素には、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が形成され、信号によって光が放出される。また、ゲートライン１０とデータライン２０及び電源供給ライン３０が各素子に連結される。
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り駆動され、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に伝達する役目をする。
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から伝達されたデータ信号と電源供給ライン３０から伝達された信号、すなわちゲートとソース間の電圧差により有機発光ダイオード５０を介して流れる電流量を決定する。
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を介して伝達されたデータ信号を１フレームの間に格納する役目をする。
図４ａ乃至図４ｅは、本発明の実行例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に示されたように、透明絶縁基板２００の全面にシリコン酸化物をプラズマ−強化化学気相蒸着（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）方法で所定の厚さを有するバッファ層２１０を形成する。この際、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際、前記透明絶縁基板２００内の不純物が拡散されることを防止する。
前記バッファ層２１０の上部に半導体層である非晶質シリコン層（図示せず）を所定の厚さで蒸着する。次に、前記非晶質シリコン層をＥＬＡ（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）、ＳＬＳ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＭＩＣ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）またはＭＩＬＣ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）法などを用いて結晶化し、写真エッチング工程でパターニングし、単位画素内の半導体層パターンを形成する。
前記半導体層パターンを含む基板の全面にゲート絶縁膜２３０を形成する。この際に、前記ゲート絶縁膜２３０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）またはこれらの二重層で形成することができる。
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に対応する一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）よりなる群から選択される１つの物質で形成することができる。
次に、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、ソース／ドレイン領域２２０ａ、２２０ｂを形成する。この際に、前記イオン注入工程は、ｎ＋またはｐ＋不純物をドーパントとして用いて行われる。
次に、全体表面の上部に所定の厚さを有する層間絶縁膜２４０を形成する。この際に、前記層間絶縁膜２４０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）またはこれらの二重層で形成することができる。
次に、写真エッチング工程で前記層間絶縁膜２４０及びゲート絶縁膜２３０をエッチングし、前記ソース／ドレイン領域２２０ａ、２２０ｂを露出させるコンタクトホールを形成する。
次に、前記コンタクトホールを含む全体表面の上部にソース／ドレイン電極物質を形成し、写真エッチング工程で前記ソース／ドレイン電極物質をエッチングし、前記ソース／ドレイン領域２２０ａ、２２０ｂに接続されるソース／ドレイン電極２５０ａ、２５０ｂを形成する。この際に、前記ソース／ドレイン電極２５０ａ、２５０ｂを形成する際に、前記ソース／ドレイン電極物質として、Ｍｏ、Ｗ、ＭｏＷ、ＡｌＮｄ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ及びＡｇ合金などよりなる群から選択される１つの物質を使用して単一層で形成したり、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層構造またはそれ以上の多重膜構造、すなわちＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ、ＭｏＷ／Ａｌ−Ｎｄ／ＭｏＷ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ、Ｍｏ／Ａｇ／Ｍｏ及びＭｏ／Ａｇ−合金／Ｍｏなどよりなる群から選択される１つの積層構造で形成する。
前記ソース／ドレイン電極２５０ａ、２５０ｂの上部には、絶縁膜が位置し、前記絶縁膜は、無機膜２６０、有機膜２７０またはこれらの二重層であることができる。また、前記絶縁膜上には、前記絶縁膜内のビアホールを介して連結される第１電極層２８０が位置する。
前記第１電極層２８０は、背面発光型の場合には、透明電極として備えられることができ、前面発光型の場合には、反射型電極として備えられることができる。前記第１電極層が透明電極として使われる場合には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）よりなる群から選択される１つの物質で形成することができ、反射型電極として使われる場合には、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物よりなる群から選択されるいずれか１つの物質で反射膜を形成した後、その上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）よりなる群から選択される１つの物質を使用して透明電極を積層することによって形成することができる。
また、前記第１電極層２８０は、前面発光型の場合に、下部電極層２８０ａ、反射電極層２８０ｂ及び上部電極層２８０ｃの積層構造で形成することができる。
前記下部電極層２８０ａは、 ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）よりなる群から選択される１つの物質で形成することができる。この際に、前記下部電極層２８０ａは、５０乃至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以下である場合、均一度の確保が難しく、１００Å以上である場合、下部電極層の自体ストレスに起因して接着力が弱くなる。
前記反射電極層２８０ｂは、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ及びＡｇ合金などよりなる群から選択される１つの物質を使用して形成することができ、この際に、反射電極層２８０ｂの厚さは、９００〜２０００Åで形成することができる。厚さが９００Å以下である場合、光の一部が透過するようになり、約１０００Åが光が透過しない最小の厚さである。また、２０００Å以上である場合、コストや工程時間などの観点から好ましくない。
この際に、前記反射電極層２８０ｂは、光反射の役目をするので、輝度や光効率を増加させることができる。
前記上部電極層２８０ｃは、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）よりなる群から選択される１つの物質で形成することができる。この際に、前記上部電極層２８０ｃの厚さは、５０〜１００Åで形成する。前記上部電極層２８０ｃの厚さが５０Å以下である場合、薄膜の均一度を保証することができず、１００Å以上である場合、干渉効果に起因してブルー領域において特に反射率が１０％〜１５％以上低くなる。
次に、前記第１電極２８０上に絶縁膜を形成する。この際に、前記絶縁膜は、画素定義膜（ｐｉｘｅｌ ｄｅｆｉｎｅｄ ｌａｙｅｒ）２８１であることができる。
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（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ ｒｅｓｉｎ）、不飽和ポリエステル系樹脂（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ ｒｅｓｉｎ）、ポリフェニレン系樹脂（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｔｈｅｒｓ ｒｅｓｉｎ）、ポリフェニレンスルファイド系樹脂（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅｓ ｒｅｓｉｎ）及びベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ、ＢＣＢ）よりなる群から選択された１つの物質で形成することができる。
この際に、前記画素定義膜２８１は、陽性（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）材料物質または陰性（ｎｅｇａｔｉｖｅ）材料物質からなることができる。
前記陽性材料物質の場合、写真エッチング（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程で光の照射を受けた部分の構造が弱くなり（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）、現像工程時に光の照射を受けた部分が除去される物質であり、前記陰性材料物質の場合、写真エッチング工程で光の照射を受けた部分の構造が強くなり（ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）、現像工程時に光の照射を受けていない部分が除去される物質である。
次に、前記画素定義膜２８１上に第１電極の一定領域を露出させ、発光領域を定義する開口部を形成するための写真エッチング工程を実行する。
図４ｂに示されたように、前記写真エッチング工程は、まず、シャドウマスク２８２を用いて前記画素定義膜を露光（ｅｘｐｏｓｅ）する。
この際に、前記シャドウマスクは、前記画素定義膜の材料によって構造が変わることができる。
すなわち図４ｂに示されたように、前記シャドウマスク２８２は、前記画素定義膜の物質が陽性材料物質である場合には、開口部として予定された部分が透過領域であり、開口部以外の領域が遮断領域である構造であり、前記シャドウマスクを用いて、前記開口部として予定される部分に光を照射し、前記光の照射を受けた部分の構造が弱くなり（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）、その後、現像工程時に、光の照射を受けた、開口部として予定される領域が除去される。
また、図示してはいないが、前記シャドウマスクは、前記画素定義膜が陰性材料物質である場合には、開口部として予定された部分が遮断領域であり、開口部以外の領域が透過領域である構造であり、前記シャドウマスクを用いて、前記開口部以外の領域に光を照射し、前記光の照射を受けた部分の構造が強くなり（ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）、その後、現像工程時に、光の照射を受けていない、開口部として予定される領域が除去されるようになる。
次に、図４ｃに示されたように、前記シャドウマスク２８２を用いて画素定義膜２８１を露光（ｅｘｐｏｓｉｎｇ）した後、前記画素定義膜２８１上にボール状スペーサ２９０ａを塗布する。
この際に、前記ボール状スペーサ２９０ａを塗布することは、スペーサディスペンサ２９０を用いて塗布してもよい。
次に、前記ボール状スペーサ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のベーク工程を行う。前記ベーク工程は、５０〜２００℃温度で実行することができる。
図５ａ及び図５ｂは、前記ベーク工程を実行せずに、現像工程を行う場合を示す写真である。
図５ａから明らかなように、現像工程を行う前には、前記ボール状スペーサが画素定義膜上に位置していたが、図５ｂから明らかなように、現像工程を行った後には、前記ボール状スペーサが画素定義膜上から全て除去されることが分かる。
図６ａ及び図６ｂは、前記ベーク工程を実行した後、現像工程を行う場合を示す写真である。
図６ａから明らかなように、現像工程を行う前には、前記ボール状スペーサが画素定義膜上に位置していることが分かり、また、図５ｂから明らかなように、現像工程を行った後にも、相変らず前記ボール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。
次に、図４ｄに示されたように、前記ベーク工程を行った後、前記画素定義膜を現像して、画素定義膜上に第１電極の一定領域を露出させ、発光領域を定義する開口部２８１ａを形成する。
前記開口部を形成することは、前記画素定義膜の物質が陽性材料物質である場合には、現像工程時に、光の照射を受けた、開口部として予定される部分の画素定義膜が除去されると共に、その上部に位置するボール状スペーサが除去され、開口部以外の領域上に位置するボール状スペーサは、相変らず画素定義膜上に存在する。
また、前記開口部を形成することは、前記画素定義膜が陰性材料物質である場合には、現像工程時に、光の照射を受けていない、開口部として予定される部分の画素定義膜が除去されると共に、その上部に位置するボール状スペーサが除去され、開口部以外の領域上に位置するボール状スペーサは、相変らず画素定義膜上に存在する。
次に、図４ｅに示されたように、前記第１電極２８０上に位置し且つ発光層を含む有機膜層２９１を形成し、次に、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、蒸着用マスクを具備した蒸着装置を用いて形成する。この際に、蒸着装置を用いて有機膜層を形成する際に、前記ボール状スペーサは、前記蒸着用マスクが前記画素定義膜が形成された基板上に密着されて生じる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目をする。
前述のような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、シャドウマスクを介して、開口部として予定される領域または開口部以外の領域を露光した後、ボール状スペーサを散布し、ベーク工程によってボール状スペーサを画素定義膜上に固定させた後、発光領域を定義する、開口部として予定される部分を現像することによって、開口部以外の領域にボール状スペーサを位置させ、これにより、蒸着用マスクの凹凸による画素定義膜の損傷を防止する。
したがって、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写真エッチング工程を排除することができ、また、スペーサパターンを形成する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させるという問題点を解決することができる。
前記有機膜層２９１は、発光層を含み、その他、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いずれか１つ以上の層を追加に含むことができる。
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））などを使用することができる。そして、ホール輸送層の膜厚は、１０乃至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から外れる場合には、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には、ホール輸送性物質以外に電子−ホール結合に対して発光できるドーパントを付加することができ、このようなドーパントとしては、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−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（Ｃｏｕｍａｒｉｎ ６）、ルブレン（ｕｂｒｅｎｅ）、ＤＣＭ、ＤＣＪＴＢ、フェリレン（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ）、キナクリドン（Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）などを使用し、その含量は、ホール輸送層形成用物質の総重量に対して０．１乃至５重量％を使用する。このようにホール輸送層を形成する際に、ドーパントを付加する場合、発光色をドーパントの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定性を改善し、素子の寿命を向上させるという利点がある。
また、前記ホール注入層は、スターバースト（ｓｔａｒｂｕｒｓｔ）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乃至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から外れる場合には、ホール注入特性が良くないので好ましくない。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させて、素子の特性が全般的に改善される効果を得ることができる。
本発明の発光層の形成材料は、特に限定されず、具体的な例として、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、上述したホール輸送層と同様に、電子−ホール結合に対して発光できるドーパントをさらに含有することができ、この際に、ドーパントの種類及び含量は、ホール輸送層の場合とほぼ同じ水準であり、前記発光層の膜厚は、１０乃至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−キノリノラト）−アルミニウム（ｔｒｉｓ（８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ：Ａｌｑ３）、Ａｌｍｑ３を使用し、上述したホール輸送層と同様に電子−ホール結合に対して発光できるドーパントをさらに含有してもよい。この際に、ドーパントの種類及び含量は、ホール輸送層の場合とほぼ同じ水準であり、前記電子輸送層の膜厚は、３０乃至１００ｎｍ範囲にすることができる。前記電子輸送層の厚さ範囲から外れる場合には、効率が低下し、駆動電圧が上昇するので、好ましくない。
前記発光層と電子輸送層との間には、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、りん光発光物質で形成される励起子が電子輸送層へ移動することを防止したり、ホールが電子輸送層へ移動することを防止する役目をするものであって、前記ホール障壁層の形成材料としてＢＡｌｑを使用することができる。
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乃至１０ｎｍ範囲で形成することができる。前記電子注入層の厚さ範囲から外れる場合には、駆動電圧が上昇するので、好ましくない。
前記有機膜層の上部に形成された第２電極２９２は、背面発光型である場合、反射型で構成され、反射型で構成される場合、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びこれらの合金よりなる群から選択されるいずれか１つの物質で形成することができる。
また、前記有機膜層の上部に形成された第２電極２９２は、前面発光型である場合、半透過カソード型、または半透過カソードの形成後、透過型カソード型を積層した構造で構成される。前記半透過カソード型は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｇ合金よりなる群から選択されるいずれか１つの物質を使用してこれを５乃至３０ｎｍの厚さで薄く形成して構成することができる。また、前記半透過カソードの形成後、透過型カソード型を構成する方法は、仕事関数が小さい金属、すなわちＬｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｇ合金よりなる群から選択されるいずれか１つの物質を使用して半透過型カソードを形成した後、低抵抗特性を有するＩＴＯ、ＩＺＯを使用した膜を追加的に形成する。この際に、半透過カソードの厚さが５ｎｍ未満である場合には、低電圧で電子注入をすることができず、仮に半透過カソードの厚さが３０ｎｍ以上である場合には、透過率が顕著に低下するので好ましくない。また、半透過カソードと透過型カソードとを合わせた総厚さは、１０乃至４００ｎｍの厚さが適当である。
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施形態及び添付された図面に限定されるものではない。
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 スペーサディスペンサ
２９０ａ ボール状スペーサ
２９１ 有機膜層
２９２ 第２電極
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 スペーサディスペンサ
２９０ａ ボール状スペーサ
２９１ 有機膜層
２９２ 第２電極
Claims (23)
- 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、且つ開口部及び非開口部を有する画素定義膜と、
前記画素定義膜の非開口部に位置する多数のボール状スペーサと、
前記第１電極の上部に位置し、且つ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、を備えることを特徴とする有機電界発光表示装置。 - 前記画素定義膜は、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（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ ｒｅｓｉｎ）、不飽和ポリエステル系樹脂（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ ｒｅｓｉｎ）、ポリフェニレン系樹脂（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｔｈｅｒｓ） ｒｅｓｉｎ）、ポリフェニレンスルファイド系樹脂（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅｓ） ｒｅｓｉｎ）及びベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ；ＢＣＢ）よりなる群から選択された１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。
- 前記第１電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）よりなる群から選択される１つの物質からなり、前記第２電極は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びこれらの合金よりなる群から選択されるいずれか１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。
- 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よりなる群から選択されるいずれか１つの物質で反射膜を形成した後、前記反射膜の上部に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）よりなる群から選択される１つの物質からなる透明電極を形成した積層構造となっており、前記第２電極は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｇ合金よりなる群から選択される１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。
- 前記第２電極は、５乃至３０ｎｍの厚さであることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記基板上にソース／ドレイン領域を有する半導体層と、前記半導体層に電気的に連結されるソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタとをさらに備え、
前記ソース／ドレイン電極のいずれか１つは、前記第１電極に連結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。 - 基板と、
前記基板上にソース／ドレイン領域を有する半導体層、及び前記半導体層に電気的に連結されるソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタと、
前記ソース／ドレイン電極のいずれか１つに連結され、且つ下部電極層、反射電極層及び上部電極層の積層構造からなる第１電極と、
前記第１電極上に位置し、且つ開口部及び非開口部を有する画素定義膜と、
前記画素定義膜の非開口部に位置する多数のボール状スペーサと、
前記第１電極の上部に位置し、且つ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、を備えることを特徴とする有機電界発光表示装置。 - 前記画素定義膜は、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（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ ｒｅｓｉｎ）、不飽和ポリエステル系樹脂（ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ ｒｅｓｉｎ）、ポリフェニレン系樹脂（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｔｈｅｒｓ） ｒｅｓｉｎ）、ポリフェニレンスルファイド系樹脂（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅｓ） ｒｅｓｉｎ）及びベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ、ＢＣＢ）よりなる群から選択された１つの物質で形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記下部電極層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）よりなる群から選択される１つの物質からなることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記反射電極層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ及びＡｇ合金よりなる群から選択される１つの物質からなることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記上部電極層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）よりなる群から選択される１つの物質からなることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記下部電極層は、５０〜１００Åの厚さを有することを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記反射電極層は、９００〜２０００Åの厚さを有することを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記上部電極層は、５０〜１００Åの厚さを有することを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示装置。
- 基板を用意し、
前記基板の上部に第１電極を形成し、
前記第１電極の上部に画素定義膜を形成し、
前記画素定義膜の上部に多数のボール状スペーサを塗布し、
前記画素定義膜上に第１電極の一部を露出させ且つ発光領域を定義する開口部を形成し、
前記第１電極の上部に位置し且つ発光層を含む有機膜層を形成し、
前記有機膜層の上部に第２電極を形成することを備えることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。 - 前記画素定義膜を形成した後に、画素定義膜上に開口部を形成するために画素定義膜を露光する工程をさらに備え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。
- 前記画素定義膜を露光する工程は、シャドウマスクを用いることを特徴とする請求項１６に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
- 前記シャドウマスクは、前記画素定義膜が陽性（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）材料物質である場合には、開口部として予定される部分が透過領域であり、開口部以外の領域が遮断領域であることを特徴とする請求項１７に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
- 前記シャドウマスクは、前記画素定義膜が陰性（ｎｅｇａｔｉｖｅ）材料物質である場合には、開口部として予定される部分が遮断領域であり、開口部以外の領域が透過領域であることを特徴とする請求項１７に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
- 前記ボール状スペーサを塗布した後に、ボール状スペーサを含む基板をベークする工程をさらに備え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。
- 前記有機膜層を形成することは、蒸着用マスクを用い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。
- 前記スペーサを塗布することは、スペーサディスペンサを用い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。
- 前記基板上にソース／ドレイン領域を有する半導体層と、前記半導体層に電気的に連結されるソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタとをさらに形成し、
前記ソース／ドレイン電極のいずれか１つは、前記第１電極に連結され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。
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