JP2009266803A - 有機elディスプレイパネル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】陰極配線抵抗を低減せしめた有機ELディスプレイ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】支持基板2上に、ストライプ状に形成された第一電極6と、有機EL層10と、有機EL層10上に第一電極6と交叉するようにストライプ状に配置された第二電極12と、第一電極6および有機EL層10上の面のうち、第一電極6と第二電極12とが交叉する部分以外を被覆した画素分離膜8と、第二電極間を分離するために画素分離膜8上に第二電極12と平行に配設され、該第二電極12の長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなっている、少なくとも構造の一部が導電性の第二電極分離隔壁22とを備えた有機ELディスプレイであって、各第二電極12と各第二電極を両側から挟む第二電極分離隔壁22との間に形成された2つの間隙の一方少なくとも2箇所以上に金属26が堆積され、第二電極と第二電極分離隔壁とが点接触されている有機ELディスプレイ。
【選択図】図4
【解決手段】支持基板2上に、ストライプ状に形成された第一電極6と、有機EL層10と、有機EL層10上に第一電極6と交叉するようにストライプ状に配置された第二電極12と、第一電極6および有機EL層10上の面のうち、第一電極6と第二電極12とが交叉する部分以外を被覆した画素分離膜8と、第二電極間を分離するために画素分離膜8上に第二電極12と平行に配設され、該第二電極12の長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなっている、少なくとも構造の一部が導電性の第二電極分離隔壁22とを備えた有機ELディスプレイであって、各第二電極12と各第二電極を両側から挟む第二電極分離隔壁22との間に形成された2つの間隙の一方少なくとも2箇所以上に金属26が堆積され、第二電極と第二電極分離隔壁とが点接触されている有機ELディスプレイ。
【選択図】図4
Description
本発明は発光素子の製造方法、特に、表示装置として用いられる有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイパネルの製造方法に関する。
1987年にイーストマンコダック社のC.W.Tangにより2層積層構成のデバイスで高い効率の有機EL素子が発表されて以来(非特許文献1)、現在にいたる間に様々な有機EL素子が開発されて携帯端末などに一部実用化し始めている。
有機EL素子を用いた表示装置にはパッシブマトリックス表示装置とアクティブマトリックス表示装置がある。前者は複数の陽極ラインと複数の陰極ラインが交差した画素位置に発光層が形成されており、各画素は1フレーム期間中選択された時間だけ点灯する。構造が単純であり製造コストは安価であり、画面サイズが小さい場合は主にこちらが用いられる。
カラー化の方法には、3色塗分け法、色変換法(以下CCM法)、カラーフィルタ法などがある。この方式の中で、CCM法、カラーフィルタ法は、成膜時にメタルマスクを用いる必要が無く、色変換層やカラーフィルタはフォトプロセスで基板上に作製すればよいため大面積、高精細化に関して有利である。
カラー化の方法には、3色塗分け法、色変換法(以下CCM法)、カラーフィルタ法などがある。この方式の中で、CCM法、カラーフィルタ法は、成膜時にメタルマスクを用いる必要が無く、色変換層やカラーフィルタはフォトプロセスで基板上に作製すればよいため大面積、高精細化に関して有利である。
パッシブマトリクス型有機EL素子は透明な支持基板、例えばガラス基板表面に透明導電膜として知られるITOを第一電極としてストライプ状に所定間隔で配置されるように形成する。次いで有機発光層を含む有機層を形成した後、前記第一電極に直交するように第二電極を配置する。第二電極は電子を注入する陰極側の電極として蒸着で成膜した純Al(アルミニウム)などが用いられる。これらの交差する電極間に電圧を印加することにより、交差領域が発光する。これらの発光部を画素といい、この画素が複数個配列することにより表示部分が形成される。第一電極および第二電極の縁部は、電極形状が急激に変化するので電界集中が発生しやすい部位であり、有機発光層が絶縁破壊し、この結果起こる第一電極と第二電極の短絡により、第一電極上あるいは第二電極上に並列する全ての画素が常時発光する等の表示欠陥が発生する。第一電極と第二電極間の短絡を防ぐ方法として、画素分離膜が知られている。
例えば特許文献1に開示されるように、第一電極および第二電極の縁部に絶縁膜を形成する方法や、特許文献2に示されるように、絶縁膜材料としてポリイミド、酸化珪素、窒化珪素を用いる方法が示されている。第二電極をストライプ状に配置するためには、隣接するライン間で電気的絶縁性を確保するための隔壁が必要である。この第二電極分離隔壁としては、上部がオーバーハング部を有する、逆テーパーの断面構造を有するものが知られている。例えば特許文献3に示されるようにレジストによる逆テーパー断面の隔壁がある。
C.W.Tang,S.A.VanSlyke,App1.Phys.Lett.51,913(1987)
このパッシブ駆動の問題点のひとつに、高い駆動電圧がある。コラム側(データ電極、陽極)の各配線には1サブピクセル当たりの駆動電流に比べて、ロー側(スキャン電極、陰極)の配線には各サブピクセルを駆動するために注入した電流が流れ込むため、ロー側(陰極、第二電極)の配線には多くの電流が流れる。そのため大きな電圧降下をもたらし、駆動電圧上昇の原因の一つになっている。
これを解決するには第二電極(陰極)の配線抵抗を下げる必要がある。配線抵抗を下げるには前記第二電極の膜厚を厚くすることが必要となる。
しかしながら第二電極(陰極)の膜厚を厚くすると、有機発光素子部にパーティクルなど様々な膜欠陥により上下電極間で発生し輝点や暗線の原因になる微小なリークを上下電極間にバイアスをかけて絶縁破壊を誘引し除去する際、リーク点が除去しきれず短絡してしまう。
そこで第二電極(陰極)の膜厚を厚くすることなく第二電極の配線抵抗を下げることが必要となる。
しかしながら第二電極(陰極)の膜厚を厚くすると、有機発光素子部にパーティクルなど様々な膜欠陥により上下電極間で発生し輝点や暗線の原因になる微小なリークを上下電極間にバイアスをかけて絶縁破壊を誘引し除去する際、リーク点が除去しきれず短絡してしまう。
そこで第二電極(陰極)の膜厚を厚くすることなく第二電極の配線抵抗を下げることが必要となる。
また第二電極の抵抗を下げる別の方法のひとつとして、第二電極両側から配線を引き出し、両側に電流を分散させ実質的に第二電極の抵抗を下げる方法がある。しかしながらディスプレイに占めるコストの中で大きな要因の一つである駆動用ICを減らし、たとえば1個のICでディスプレイの駆動表示を行う場合、携帯電話に代表されるような小型携帯機器においては、持ち運び易さや見栄えより外影や額縁幅に制約がある。また携帯機器の持ち運び易さや重量の軽減から厚さにも制約がある。このため、分割して流すことで下げた抵抗を上げることなく支持基板外周に配線を引き回すことや、フレキシブル配線を引き回すことが難しい。
前記2項を解決する方法として、封止ガラスに配線を行い、コンタクト部と封止ガラス側のブリッジ配線を接続する方法もあるが、金属ボールなどによる第二電極と封止ガラス側の配線との接続工程において、第二電極分離隔壁をつぶしてしまい第二電極間で短絡を起こしてしまう問題がある。
また、補助配線として、金属を含み、逆テーパー形状を有する第二電極分離隔壁を利用した場合、逆テーパー形状にて有機EL層および第二電極を分離し、かつ逆テーパー形状の一片側で第二電極と第二電極分離隔壁を構成する金属との接続が必要となる。この場合、第二電極形成時もしくは第二電極形成後の補助配線との接続電極26として、基板もしくは金属蒸発源をずらし、逆テーパー形状の一片の壁面のみ斜め方向に蒸着する方法が考えられるが、大面積で蒸着金属の進入方向を一様に制御することが難しく、付加価値の高い高精細パネルの製造においては高い歩留まりで第二電極と補助配線を接続することが難しい。
本発明の目的は、上記現状に鑑み、陰極の厚さを増やすことなく陰極配線抵抗を低減せしめた有機ELディスプレイ及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、補助配線機能と第二電極分離機能を兼ねる逆テーパー形状の第二電極分離隔壁が金属もしくは金属を含む構造体で作製され、かつ第二電極形成後、有機金属ガスを導入し、Gaなどのイオンビームやレーザー光などを用い特定の領域に選択的に走査させ、第二電極長辺側一片に、少なくとも2箇所以上金属を堆積させ、第二電極と補助配線とを任意の場所で接続する。
本発明にかかる有機ELディスプレイは、支持基板上に、ストライプ状に形成された第一電極と、前記第一電極および支持基板上の面に積層された有機EL層と、前記有機EL層上に前記第一電極と交叉するようにストライプ状に配置された第二電極と、前記第一電極および前記有機EL層上の面のうち、前記第一電極と第二電極とが交叉する部分以外を被覆した画素分離膜と、前記第二電極間を分離するために前記画素分離膜上に該第二電極と平行に配設され、長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなっている、少なくとも一部構造が導電性の第二電極分離隔壁とを備えた有機ELディスプレイであって、各第二電極と各第二電極を両側から挟む第二電極分離隔壁との間に形成された2つの間隙の一方少なくとも2箇所以上に金属が堆積され、第二電極と第二電極分離隔壁とが電気的に接続されているものである。
本発明にかかる有機ELディスプレイは、前記第二電極分離隔壁が、前記断面逆テーパー形状の構造体と前記画素分離膜との間に、逆テーパー形状でない導電性構造体を含むものであることが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイは、前記第二電極の厚さが、10nm〜500nmであることが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイの製造方法は、支持基板上に第一電極をストライプ状に形成する工程と、前記第一電極および前記支持基板上の面のうち、前記第一電極と後に形成する第二電極とが交叉する部分以外に画素分離膜を形成する工程と、前記画素分離膜上に、後に形成する第二電極と平行に、かつ長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなるように第二電極分離隔壁を形成する工程と、有機EL層材料および第二電極材料を全面に順次積層することで前記第二電極分離隔壁間に有機EL層および第二電極を形成する工程と、各第二電極と各第二電極を両側から挟む第二電極分離隔壁との間に形成された2つの間隙の一方、少なくとも2箇所以上に、有機金属ガスを導入した金属を堆積することにより前記第二電極分離隔壁と前記第二電極とを接続する工程とを含んでなる。
本発明にかかる有機ELディスプレイの製造方法は、前記第二電極分離隔壁を形成する工程が、前記画素分離膜上に金属を含み逆テーパーでない構造体を積層する段階と、前記逆テーパー形状でない構造体上に断面逆テーパーの構造体を積層する段階とを含むことが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイの製造方法は、前記有機金属ガスを導入した金属の堆積が、イオンビームまたはレーザー光を用いて特定の領域を選択的に走査させて行われることが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイの製造方法は、前記有機金属ガスを導入した金属の堆積が、予備加熱を行った金属配管を用いて行われることが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイは、支持基板上に、ストライプ状に形成された第一電極と、前記第一電極および支持基板上の面に積層された有機EL層と、前記有機EL層上に前記第一電極と交叉するようにストライプ状に配置された第二電極と、前記第一電極および前記有機EL層上の面のうち、前記第一電極と第二電極とが交叉する部分以外を被覆した画素分離膜と、前記第二電極間を分離するために前記画素分離膜上に該第二電極と平行に配設され、長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなっている、少なくとも一部構造が導電性の第二電極分離隔壁とを備えた有機ELディスプレイであって、各第二電極と各第二電極を両側から挟む第二電極分離隔壁との間に形成された2つの間隙の一方少なくとも2箇所以上に金属が堆積され、第二電極と第二電極分離隔壁とが電気的に接続されているものである。
本発明にかかる有機ELディスプレイは、前記第二電極分離隔壁が、前記断面逆テーパー形状の構造体と前記画素分離膜との間に、逆テーパー形状でない導電性構造体を含むものであることが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイは、前記第二電極の厚さが、10nm〜500nmであることが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイの製造方法は、支持基板上に第一電極をストライプ状に形成する工程と、前記第一電極および前記支持基板上の面のうち、前記第一電極と後に形成する第二電極とが交叉する部分以外に画素分離膜を形成する工程と、前記画素分離膜上に、後に形成する第二電極と平行に、かつ長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなるように第二電極分離隔壁を形成する工程と、有機EL層材料および第二電極材料を全面に順次積層することで前記第二電極分離隔壁間に有機EL層および第二電極を形成する工程と、各第二電極と各第二電極を両側から挟む第二電極分離隔壁との間に形成された2つの間隙の一方、少なくとも2箇所以上に、有機金属ガスを導入した金属を堆積することにより前記第二電極分離隔壁と前記第二電極とを接続する工程とを含んでなる。
本発明にかかる有機ELディスプレイの製造方法は、前記第二電極分離隔壁を形成する工程が、前記画素分離膜上に金属を含み逆テーパーでない構造体を積層する段階と、前記逆テーパー形状でない構造体上に断面逆テーパーの構造体を積層する段階とを含むことが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイの製造方法は、前記有機金属ガスを導入した金属の堆積が、イオンビームまたはレーザー光を用いて特定の領域を選択的に走査させて行われることが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイの製造方法は、前記有機金属ガスを導入した金属の堆積が、予備加熱を行った金属配管を用いて行われることが好ましい。
本発明にかかる有機ELディスプレイは、上記の構成及び方法を採ることによって、第二電極の膜厚を厚くすることなく、有機発光素子部に発生するパーティクルなど様々な膜欠陥による上下電極間の微小なリークを上下電極間にバイアスをかけて絶縁破壊を誘引し、リーク箇所を除去すること可能で、なおかつパネル外形を大きくすることなく配線抵抗を低減し、消費電力を低減した、陰極方向に輝度ムラのない有機ELディスプレイを提供することができる。
本発明の有機EL素子は、色変換層、カラーフィルタを含むフルカラーパネルであり、第一電極を陽極、第二電極を陰極とするパッシブマトリックス型の有機ELディスプレイである。まず、透明基板の上にカラーフィルタ、色変換層を積層する。前記カラーフィルタ及び色変調層は、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法などを用いて各層の材料を塗布し、続いてフォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することができる。色変換層は、色変換色素とマトリクス樹脂からなる層である。色変換色素は、入射光の波長分布変換を行って、異なる波長域の光を放射する色素であり、好ましくは有機発光層からの近紫外光または青色〜青緑色の光の波長分布変換を行って、所望の波長域の光(たとえば、青色、緑色または赤色)を放射する色素である。色変換色素としては、赤色光を放射するローダミン系色素、シアニン系色素など;緑色光を放射するクマリン系色素、ナフタルイミド系色素など;青色光を放射するクマリン系色素など、当該技術で知られている任意のものを用いることができる。
前記の基板上には必要に応じて、カラーフィルタや色変換層の段差を緩和し、防湿層の密着性を確保するために有機樹脂層で被覆してもよい。有機樹脂層には、アクリル材料等の可視光の透過率の高い材料が用いられる。有機樹脂層は、通常1μm以上、好ましくは2μm〜10μmの範囲内の厚さを有することが望ましい。色変調部の上部には防湿層が形成される。防湿層は被覆するカラーフィルタ及び色変換層及び平坦化層から放出される水分が発光層側に伝播することを防止する防湿層として機能する。材料としてSiOx、SiNx、SiNxOy、AIOx、TiOx、TaOx、ZnOxなどの絶縁性の無機酸化物、無機窒化物、無機酸化窒化物などを用いて形成することができる。通常の場合、防湿層は100nm〜1μmの膜厚を有して形成される。前記防湿層はプラズマCVD法や、スパッタ法を用いて形成される。
配線電極4は複数の金属電極から構成され、スパッタ法を用いてMo、Al、Ag、Cuやそれらを含む合金をまたはそれらの金属や合金、SnO2、In2O3、ITO、IZO、ZnO:Alなどの導電性金属酸化物との積層体として堆積させることによって形成される。配線電極は、通常50nm以上、好ましくは50nm〜2μm、より好ましくは100〜400nmの範囲内の厚さを有することが望ましい。
第一電極は複数の透明電極を支持基板上にストライプ状に配置することで構成され、スパッタ法を用いてSnO2、In2O3、ITO、IZO、ZnO:Alなどの導電性金属酸化物を堆積させることによって形成される。第一電極は、波長400〜800nmの光に対して好ましくは50%以上、より好ましくは85%以上の透過率を有することが好ましい。第一電極は、通常50nm以上、好ましくは50nm〜1μm、より好ましくは100〜300nmの範囲内の厚さを有することが望ましい。
次いで画素分離膜材料を積層する。画素分離膜は電気絶縁性が要求されるためアクリル樹脂、ノボラック樹脂などの高分子材料や無機材料が該当する。しかしながら、樹脂は通常、ウェットプロセスを経て積層されるものであるので、水分の含有があり、素子劣化を招きやすい。そのため無機であり、ドライエッチングが可能な材料が好ましく、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜が望ましい。前記画素分離膜材料の積層はスパッタ法、CVD法により行われ、得られる膜厚は100nm〜500nmが好ましい。
次いで画素分離膜8のパターニングをフォトリソグラフィで行う。レジスト剤(「OFRP−800」(商品名、東京応化製)などを塗布し、露光、現像により所定のパターンを形成する。このとき配線電極の第二電極とのコンタクト部および駆動ICなどを含むフレキ接続部の上部絶縁材料が取り除けるようパターニングを行う。次いでCF4、SF6、CHF3などのフッ素系ガスを用いてドライエッチングにより画素分離膜を所定のパターンに加工する。その際、画素分離膜の上部に配置される第二電極の導通が確保されやすいようにパターンの端は10度〜30度のテーパーをつけることが望ましい。
結果として画素分離膜は、前記第一電極および前記支持基板上の面のうち、前記第一電極と該第一電極に交叉して後にストライプ状に形成する第二電極とが交叉する部分以外に形成される。
結果として画素分離膜は、前記第一電極および前記支持基板上の面のうち、前記第一電極と該第一電極に交叉して後にストライプ状に形成する第二電極とが交叉する部分以外に形成される。
ついで上記画素分離膜8上に、後に形成する第二電極と平行に、かつ該第二電極の長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなるように第二電極分離隔壁22を形成する。第二電極分離隔壁22は少なくとも一部構造が導電性であり、少なくとも前記第二電極に面した隔壁壁面の一部が導電性である。第二電極分離隔壁22における導電性部分は、壁面のみであってもよいし、隔壁の内部構造を含めて導電性材料で形成したものであってもよい。該導電性部分は例えば、金属もしくは金属を含む構造体で形成することができる。
第二電極分離隔壁22の形状としては、第二電極の長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなっていれば特に限定されず、例えば、断面逆テーパーの構造体と前記画素分離膜との間に、逆テーパーでない導電性構造体を含むものであってもよい。「逆テーパーでない」断面形状には、テーパー(台形断面)、正方形断面、長方形断面が含まれる。
第二電極分離隔壁22の形状としては、第二電極の長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなっていれば特に限定されず、例えば、断面逆テーパーの構造体と前記画素分離膜との間に、逆テーパーでない導電性構造体を含むものであってもよい。「逆テーパーでない」断面形状には、テーパー(台形断面)、正方形断面、長方形断面が含まれる。
第二電極分離隔壁を形成する実施態様の一例を以下に示す。まず図1に示すように、第二電極分離隔壁形成予定部の両脇に100〜200mPa・sに増粘させたノボラック系樹脂を用いて1〜10μm好ましくは3〜8μmの土台形成用レジスト20を塗布、形成する。このとき画素分離膜8の一部は土台形成用レジスト20の裾によって覆われている。つぎに図2に示すように、スパッタ法を用いMo、Al、Ag、Cuやそれらを含む合金をまたはそれらの金属や合金21を3〜10μm、好ましくは4〜8μm堆積させる。次いでレジスト剤(「OFRP−800」(商品名、東京応化製)などを塗布し、露光、現像、エッチングによりノボラック系樹脂で作製した所定の壁の内側(くぼみ)にパターンを形成する。次いで剥離液(「剥離液104」商品名、東京応化製)などを用いて金属パターン上部にあるレジストと下部壁(土台)にあるレジストの除去を行う。
このとき、引き続く工程で第二電極をストライプ状に配置するためには隣接するライン間で電気的絶縁性の隔壁が必要であるので、第二電極分離隔壁22は上部がオーバーハング部を有する、逆テーパー形状の断面構造を有する必要がある。上記パターニングで金属を逆テーパー形状に形成しない場合、その金属体の上部に、クレゾール樹脂を用いてフォトリソグラフィでパターニングを行い、オーバーハング部を有する、逆テーパー形状の断面構造体を積層する。
以上の工程において図3に示すように画素分離膜8と第二電極分離隔壁22とを有する基板が作製される。
このとき、引き続く工程で第二電極をストライプ状に配置するためには隣接するライン間で電気的絶縁性の隔壁が必要であるので、第二電極分離隔壁22は上部がオーバーハング部を有する、逆テーパー形状の断面構造を有する必要がある。上記パターニングで金属を逆テーパー形状に形成しない場合、その金属体の上部に、クレゾール樹脂を用いてフォトリソグラフィでパターニングを行い、オーバーハング部を有する、逆テーパー形状の断面構造体を積層する。
以上の工程において図3に示すように画素分離膜8と第二電極分離隔壁22とを有する基板が作製される。
次いで図4に示すように前記画素分離膜8と第二電極分離隔壁22a,22bとを有する基板に対して、有機EL層材料、第二電極材料を全面に順次積層することで第二電極分離隔壁22a,22bの間に有機EL層10および第二電極12を形成する。
有機EL層10は、有機発光層を少なくとも含み、必要に応じて正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層および/または電子注入層を含む。これらの各層は、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分な膜厚を有して形成される。たとえば、下記のような層構成からなるものが採用される。
(1)有機発光層
(2)正孔注入層/有機発光層
(3)有機発光層/電子注入層
(4)正孔注入層/有機発光層/電子注入層
(5)正孔輸送層/有機発光層/電子注入層
(6)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子注入層
(7)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層(上記の構成において、陽極として機能する電極が左側に接続され、陰極として機能する電極が右側に接続される)
有機EL層10は、有機発光層を少なくとも含み、必要に応じて正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層および/または電子注入層を含む。これらの各層は、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分な膜厚を有して形成される。たとえば、下記のような層構成からなるものが採用される。
(1)有機発光層
(2)正孔注入層/有機発光層
(3)有機発光層/電子注入層
(4)正孔注入層/有機発光層/電子注入層
(5)正孔輸送層/有機発光層/電子注入層
(6)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子注入層
(7)正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層(上記の構成において、陽極として機能する電極が左側に接続され、陰極として機能する電極が右側に接続される)
有機発光層の材料としては、任意の公知の材料を用いることができる。たとえば、青色から青緑色の発光を得るためには、例えば縮合芳香環化合物、環集合化合物、金属錯体(Alq3のようなアルミニウム錯体など)、スチリルベンゼン系化合物(4,4−ビス(ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)など)、ポルフィリン系化合物、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料が好ましく使用される。あるいはまた、ホスト化合物にドーパントを添加することによって、種々の波長域の光を発する有機発光層を形成してもよい。ホスト化合物としては、ジスチリルアリーレン系化合物、N,N’−ジトリル−N,N’−ジフェニルビフェニルアミン(TPD)、アルミニウムトリス(8−キノリノラート)(Alq3)等を用いることができる。ドーパントとしては、ペリレン(青紫色)、クマリン6(青色)、キナクリドン系化合物(青緑色〜緑色)、ルブレン(黄色)、4−ジシアノメチレン−2−(p−ジメチルアミノスチリル)−6−メチル−4H−ピラン(DCM、赤色)、白金オクタエチルポルフィリン錯体(PtOEP、赤色)などを用いることができる。
正孔注入層の材料としては、Pc類(CuPcなどを含む)またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。正孔輸送層は、トリアリールアミン部分構造、カルバゾール部分構造、オキサジアゾール部分構造を有する材料を用いて形成することができる。用いることができる材料は、好ましくは、TPD、α−NPD、MTDAPB(o−,m−,p−)、m−MTDATAなどを含む。
電子輸送層の材料としては、Alq3のようなアルミニウム錯体;PBD、TPOBのようなオキサジアゾール誘導体;TAZのようなトリアゾール誘導体;以下に示す構造を有するもののようなトリアジン誘導体;フェニルキノキサリン類;BMB−2Tのようなチオフェン誘導体などを用いることができる。電子注入層の材料としては、Alq3のようなアルミニウム錯体、あるいはアルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体などを用いることができる。また、任意選択的に、有機EL層と陰極として用いる電極との界面に、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらを含む合金、アルカリ金属フッ化物などの電子注入性材料の薄膜(膜厚10nm以下)で形成されるバッファ層を設けて、電子注入効率を高めてもよい。有機EL層を構成するそれぞれの層および任意選択的には、蒸着(抵抗加熱または電子ビーム加熱)などの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
第二電極12は、複数の電極群からなり、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属は、Al、Ag、Mo、W、Ni、Crなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、NiP、NiB、CrPおよびCrBなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、NiAlなどを含む。第二電極を陰極として用いる場合には、第二電極と有機EL層との界面に、前述のバッファ層を設けて有機EL層に対する電子注入の効率を向上させてもよい。第二電極は、前記有機層の劣化防止のため、前述の有機層を形成した後、真空を破ることなく連続で形成することが好ましい。成膜には、蒸着法(抵抗加熱または電子ビーム加熱)、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法などの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。しかしながら、第二電極分離隔壁により電気的にストライプ状に分離される必要があることから、直進性が高く、回り込みが少ない蒸着法が望ましい。
第二電極12の厚さとしては、10nm〜500nmであることが好ましく、より好ましくは、200nm以下、さらに好ましくは、150nm以下であっても後述の第二電極分離隔壁との接続により、抵抗を充分小さくすることができる。また上記第二電極12の厚さは、反射電極としての観点から好ましい下限を50nmとすることができる。
第二電極12の厚さとしては、10nm〜500nmであることが好ましく、より好ましくは、200nm以下、さらに好ましくは、150nm以下であっても後述の第二電極分離隔壁との接続により、抵抗を充分小さくすることができる。また上記第二電極12の厚さは、反射電極としての観点から好ましい下限を50nmとすることができる。
次に、図4に示すように第二電極分離隔壁22aとして作製した導電性構造体を補助配線として、該補助配線を第二電極12と接続する。本工程も前記有機EL層10の劣化防止のため、前述の有機EL層10および第二電極12を形成した後、真空を破ることなく連続で形成することが好ましい。
接続方法としては、第二電極12を形成した後、各第二電極12と各第二電極12を両側から挟む第二電極分離隔壁22a,22bとの間に形成された2つの隙間の一方に有機金属ガスを導入し、少なくとも2箇所以上に金属26を堆積させ、第二電極12と補助配線とを任意の場所で接続する。好ましくは第二電極の両端を含む等間隔な箇所に堆積させる。少なくとも2箇所以上に堆積させるのは、第二電極12と補助配線とが並列な配線構成になり、第二電極12の抵抗によって発生する電圧降下による表示ムラを防止し、かつ表示にかかる消費電力を低減することができる。堆積箇所の数の好ましい上限は、
工程数、コスト等の観点から、11箇所である。
接続方法としては、第二電極12を形成した後、各第二電極12と各第二電極12を両側から挟む第二電極分離隔壁22a,22bとの間に形成された2つの隙間の一方に有機金属ガスを導入し、少なくとも2箇所以上に金属26を堆積させ、第二電極12と補助配線とを任意の場所で接続する。好ましくは第二電極の両端を含む等間隔な箇所に堆積させる。少なくとも2箇所以上に堆積させるのは、第二電極12と補助配線とが並列な配線構成になり、第二電極12の抵抗によって発生する電圧降下による表示ムラを防止し、かつ表示にかかる消費電力を低減することができる。堆積箇所の数の好ましい上限は、
工程数、コスト等の観点から、11箇所である。
上記堆積の方法としては、Gaなどのイオンビームやレーザー光などを用い第二電極と電極分離隔壁とを接続させたい領域を選択的に走査させて行うことが製造のし易さの観点から好ましい。
走査の条件としては、イオンビームを用いる場合、その電流量としては通常
0.5nA〜5nAで行われ、段階的に電流量を変化させてもよい。ビームの入射角は、第二電極分離壁に形成される逆テーパー辺と、支持基板のなす角より小さく、第二電極分離壁の裾と、ビームの入射側で隣接する第二電極分離壁の上面端とからなす角度より大きくなる。
第二電極と補助配線との接触点の大きさとしては、10μm2〜200μm2であることが好ましい。10μm2未満であると、接触として機能しない場合があり、200μm2を超えると、生産性やコストの面で不利となる場合がある。
第二電極は複数本平行に配置されており、その各々について前記第二電極分離隔壁との間に2つの溝を有しているが、電気的絶縁性を確保するため、当然ながら、1つの第二電極分離隔壁の両側の第二電極と接続することはない。
このとき有機金属ガスは材料利用効率を高めるため、予備加熱を行った金属配管を用いて加熱蒸発させた有機金属ガスを堆積させたい領域にのみ吹き付け堆積させることが望ましい。予備加熱の温度としては、30℃〜100℃であることが有機金属をガス化させたまま保持する観点から好ましい。有機金属ガスは(CH3)3(CH3C5H4)Ptやこれに類似した金属錯体であり、錯体金属としては、Pt、W、Al、Al、Ag、Mo、Ni、Crであることが望ましい。次いでグローブボックス内乾燥窒素雰囲気下(酸素および水分濃度ともに10ppm以下)に移動させ、図6に示すように吸湿剤16を貼付した封止ガラス18によって形成した素子全体を覆い、エポキシ系紫外線硬化接着剤14を用いて密封を行う。
走査の条件としては、イオンビームを用いる場合、その電流量としては通常
0.5nA〜5nAで行われ、段階的に電流量を変化させてもよい。ビームの入射角は、第二電極分離壁に形成される逆テーパー辺と、支持基板のなす角より小さく、第二電極分離壁の裾と、ビームの入射側で隣接する第二電極分離壁の上面端とからなす角度より大きくなる。
第二電極と補助配線との接触点の大きさとしては、10μm2〜200μm2であることが好ましい。10μm2未満であると、接触として機能しない場合があり、200μm2を超えると、生産性やコストの面で不利となる場合がある。
第二電極は複数本平行に配置されており、その各々について前記第二電極分離隔壁との間に2つの溝を有しているが、電気的絶縁性を確保するため、当然ながら、1つの第二電極分離隔壁の両側の第二電極と接続することはない。
このとき有機金属ガスは材料利用効率を高めるため、予備加熱を行った金属配管を用いて加熱蒸発させた有機金属ガスを堆積させたい領域にのみ吹き付け堆積させることが望ましい。予備加熱の温度としては、30℃〜100℃であることが有機金属をガス化させたまま保持する観点から好ましい。有機金属ガスは(CH3)3(CH3C5H4)Ptやこれに類似した金属錯体であり、錯体金属としては、Pt、W、Al、Al、Ag、Mo、Ni、Crであることが望ましい。次いでグローブボックス内乾燥窒素雰囲気下(酸素および水分濃度ともに10ppm以下)に移動させ、図6に示すように吸湿剤16を貼付した封止ガラス18によって形成した素子全体を覆い、エポキシ系紫外線硬化接着剤14を用いて密封を行う。
(実施例1)
本実施例は、本発明の実施態様の表示部3”モノクロ有機ELディスプレイパネルを作成する例である。
(1)洗浄した200mm□のガラス基板上に第一電極を形成する。DCスパッタ法(ターゲットIn−Zn酸化物、スパッタガス:O2およびAr)を用い、室温において200nmのIZOを全面に堆積させた。ついで、シュウ酸水溶液をエッチング液として用いるフォトリソグラフィ法によってパターニングして、幅0.1mm、ピッチ0.15mmの複数のストライプからなる第一電極を形成した。
本実施例は、本発明の実施態様の表示部3”モノクロ有機ELディスプレイパネルを作成する例である。
(1)洗浄した200mm□のガラス基板上に第一電極を形成する。DCスパッタ法(ターゲットIn−Zn酸化物、スパッタガス:O2およびAr)を用い、室温において200nmのIZOを全面に堆積させた。ついで、シュウ酸水溶液をエッチング液として用いるフォトリソグラフィ法によってパターニングして、幅0.1mm、ピッチ0.15mmの複数のストライプからなる第一電極を形成した。
(2)配線電極金属膜としてAlをスパッタリングにて成膜した。その際の条件は、DCスパッタ法(ターゲット純アルミニウム、スパッタガス:Ar、ガス圧0.5Pa)を用い、室温において400nmを全面に堆積させた。フォトリソグラフィ法によってパターニングして、基板外周一辺に幅0.3mm、ピッチ0.45mm、テーパー角30度の複数本のストライプからなる配線電極を形成した。
(3)スパッタリング装置を用い、画素分離膜としてSiO2膜を300nm成膜した。その際の条件は、単結晶シリコンをターゲットとし、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の分圧比を1対1とするスパッタガスを用いてパワー2、5kW、ガス圧0.5Paで行った。次にポジ型レジスト(東京応化工業株式会社製:TFR−1250)を塗布し、所定のパターンのマスクを用いて露光、現像を行い、レジストパターンを形成した。
(4)ICPプラズマ型ドライエッチング装置を用い、雰囲気をSF6ガス100SCCM、CHF3ガス100SCCM、Arガスを250SCCM流して、ガス圧20Pa、印加電力1500Wとし、エッチングを行った。その後前記装置でO2ガス500SCCM、40Pa、印加電力2kWでアッシングを行い、レジストを除去した。
(5)第二電極分離隔壁土台として100mPa・sに増粘させたポジ型レジスト(東京応化工業株式会社製:TFR−1250)を塗布し、フォトリソグラフィ法によって厚さ6μmパターニングした。
(6)補助配線金属膜としての機能を備えた第二電極分離隔壁を形成するため、上記第二電極分離隔壁土台および画素分離膜を覆うようにAlをスパッタリングにて成膜した。DCスパッタ法(ターゲット純アルミニウム、スパッタガス:Ar、ガス圧0、5Pa)を用い、室温において5μmを全面に堆積させた。ついでポジ型レジスト(東京応化工業株式会社製:TFR−1250)を塗布し、フォトリソグラフィ法によってパターニングして、幅0.015mm、ピッチ0.45mm、の複数のストライプからなる補助配線を形成した。このとき補助配線下部は土台のレジストによって逆テーパー形状を有する。ついで剥離液(「剥離液104」商品名、東京応化製)を用いて金属パターン上部にあるレジストと下部壁(土台)にあるレジストの除去を行った。
(7)画素分離膜以下の構造を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して、真空槽内圧を1×10−4Paまで減圧した。正孔注入層として、膜厚100nmの銅フタロシアニン(CuPc)を、正孔輸送層として、膜厚20nmの4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)を、有機発光層として、膜厚30nmの4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)を、そして電子注入層として、膜厚20nmのAlq3を積層した。次に、真空を破ることなしに、膜厚200nmのMg/Ag(質量比10/1)を第二電極(陰極)として堆積させた。
(8)前述の有機層をおよび第二電極を形成した後、有機層の劣化防止のため、真空を破ることなく連続で第二電極と補助配線とを点接触した。有機金属ガスとして40℃で加熱した(CH3)3(CH3C5H4)Ptを50℃に予備加熱したノズルで導入し、Gaイオンビームを1箇所あたり20μm×5μmの領域にイオンビーム電流量1nAで膜厚10nm、3nAで膜厚90nmの計膜厚100nm、一つの第二電極配線あたり第二電極の長手方向に沿って両端および中央に計3箇所ずつ、第二電極配線ごとにPtを堆積させた。
こうして得られた有機EL素子を、酸素5ppm,水分5ppm以下の貼り合せ装置内に移動させ、アセトン洗浄と200℃,5分間の真空加熱乾燥が終了した200×200mm×厚さ0.7mmの深さ0.3mmザグリ(表示部裏面に対向する位置)付き無アルカリガラスをセットし、ザグリ部に乾燥剤を貼り付けておき、このザグリ外周接着部にディスペンサーでエポキシ系紫外線硬化接着剤を塗布した後、約90kPa程度まで減圧して貼り合せを実施した。その後、加熱炉に入れて80℃で1時間加熱後、炉内で30分間自然冷却して取り出した。最後に、自動ガラススクライブ装置と自動ブレイク装置によって個々のパネルに分割した。
実施例2
図5に示すように第二電極分離隔壁22として、画素分離膜8上に第二電極の長手方向に対して垂直な断面が長方形で、テーパーを有さない直方体の構造体(材料:Al)を補助配線23としてスパッタ法とフォトリソグラフィを用いて形成し、次いで、該直方体の構造体を覆うようにネガ型レジスト(日本ゼオン製:ZPN1168)を塗布し、所定のパターンのマスクを用いて露光、現像を行い、補助配線上にレジストパターンを形成し、クリーンオーブンにて220℃で1時間加熱硬化を行い第二電極の長手方向に対して垂直な断面が逆テーパー状の構造体24を得たこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
図5に示すように第二電極分離隔壁22として、画素分離膜8上に第二電極の長手方向に対して垂直な断面が長方形で、テーパーを有さない直方体の構造体(材料:Al)を補助配線23としてスパッタ法とフォトリソグラフィを用いて形成し、次いで、該直方体の構造体を覆うようにネガ型レジスト(日本ゼオン製:ZPN1168)を塗布し、所定のパターンのマスクを用いて露光、現像を行い、補助配線上にレジストパターンを形成し、クリーンオーブンにて220℃で1時間加熱硬化を行い第二電極の長手方向に対して垂直な断面が逆テーパー状の構造体24を得たこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
比較例1
前記実施例1の補助配線を有さず、第二電極分離隔壁22としてはネガ型レジスト(日本ゼオン製:ZPN1168)を塗布し、所定のパターンのマスクを用いて露光、現像を行い、レジストパターンのみを形成し、クリーンオーブンにて220℃で1時間加熱硬化を行い、図7に示すような有機ELディスプレイ100を得たこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
前記実施例1の補助配線を有さず、第二電極分離隔壁22としてはネガ型レジスト(日本ゼオン製:ZPN1168)を塗布し、所定のパターンのマスクを用いて露光、現像を行い、レジストパターンのみを形成し、クリーンオーブンにて220℃で1時間加熱硬化を行い、図7に示すような有機ELディスプレイ100を得たこと以外は実施例1と同様の方法で作製した。
(評価)
配線抵抗の低減の効果を評価するため、Duty1/60で、面輝度150cd/m2となる駆動電圧で実施例1、2および比較例の見栄えを評価した。実施例においては面輝度150cd/m2が得られたが、比較例1においては第二電極方向に輝度ムラが発生し、中心部の面輝度も120cd/m2と輝度の低下が見られた。
配線抵抗の低減の効果を評価するため、Duty1/60で、面輝度150cd/m2となる駆動電圧で実施例1、2および比較例の見栄えを評価した。実施例においては面輝度150cd/m2が得られたが、比較例1においては第二電極方向に輝度ムラが発生し、中心部の面輝度も120cd/m2と輝度の低下が見られた。
1、100 有機ELディスプレイ
2、102 支持基板
4 配線電極
6、106 第一電極(陽極)
8、108 画素分離膜(絶縁膜)
10 有機EL層(有機発光層)
12、112 第二電極(陰極)
14 封止接着剤
16 吸湿剤
18 封止ガラス
20 土台形成用レジスト
21 金属または合金
22、22a、22b、122 第二電極分離隔壁
23 補助配線となる直方体の構造体
24 断面逆テーパーの構造体
26 接続電極(堆積された金属)
2、102 支持基板
4 配線電極
6、106 第一電極(陽極)
8、108 画素分離膜(絶縁膜)
10 有機EL層(有機発光層)
12、112 第二電極(陰極)
14 封止接着剤
16 吸湿剤
18 封止ガラス
20 土台形成用レジスト
21 金属または合金
22、22a、22b、122 第二電極分離隔壁
23 補助配線となる直方体の構造体
24 断面逆テーパーの構造体
26 接続電極(堆積された金属)
Claims (8)
- 支持基板上に、第一電極、有機発光素子、第二電極が順次積層されていて、画素分離膜と第二電極分離隔壁を有する有機ELディスプレイにおいて、第二電極分離隔壁が逆テーパー形状を含む金属であって、かつ第二電極形成後、第二電極長辺側一片に、少なくとも2箇所以上、有機金属ガスを導入した金属の堆積により、第二電極と第二電極分離隔壁が点接触し、補助電極を形成することを特徴とする有機ELディスプレイ。
- 支持基板上に、ストライプ状に形成された第一電極と、
前記第一電極および支持基板上の面に積層された有機EL層と、
前記有機EL層上に前記第一電極と交叉するようにストライプ状に配置された第二電極と、
前記第一電極および前記有機EL層上の面のうち、前記第一電極と第二電極とが交叉する部分以外を被覆した画素分離膜と、
前記第二電極間を分離するために前記画素分離膜上に該第二電極と平行に配設され、長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなっている、少なくとも一部構造が導電性の第二電極分離隔壁とを備えた有機ELディスプレイであって、
各第二電極と各第二電極を両側から挟む第二電極分離隔壁との間に形成された2つの間隙の一方少なくとも2箇所以上に金属が堆積され、第二電極と第二電極分離隔壁とが点接触している請求項1に記載の有機ELディスプレイ。 - 前記第二電極分離隔壁が、前記断面逆テーパーの構造体と前記画素分離膜との間に、逆テーパーでない導電性構造体を含むものであることを特徴とする請求項1または2に記載の有機ELディスプレイ。
- 前記第二電極の厚さが、10nm〜500nmである請求項1ないし3のいずれかに記載の有機ELディスプレイ。
- 支持基板上に第一電極をストライプ状に形成する工程と、
前記第一電極および前記支持基板上の面のうち、前記第一電極と後にストライプ状に形成する第二電極とが交叉する部分以外に画素分離膜を形成する工程と、
前記画素分離膜上に、後に形成する第二電極と平行に、かつ長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーとなるように第二電極分離隔壁を形成する工程と、
有機EL層材料および第二電極材料を全面に順次積層することで前記第二電極分離隔壁間に有機EL層および第二電極を形成する工程と、
各第二電極と各第二電極を両側から挟む第二電極分離隔壁との間に形成された2つの間隙の一方、少なくとも2箇所以上に、有機金属ガスを導入した金属を堆積することにより前記第二電極分離隔壁と前記第二電極とを接続する工程とを含む有機ELディスプレイの製造方法。 - 前記第二電極分離隔壁を形成する工程が、
前記画素分離膜上に長手方向に対して垂直な断面が逆テーパーでない金属を含む構造体を積層する段階と、前記逆テーパーでない構造体上に逆テーパー形状の構造体を積層する段階とを含むことを特徴とする請求項5に記載の有機ELディスプレイの製造方法。 - 前記有機金属ガスを導入した金属の堆積が、イオンビームまたはレーザー光を用いて特定の領域を選択的に走査させて行われることを特徴とする請求項5または6に記載の有機ELディスプレイの製造方法。
- 前記有機金属ガスを導入した金属の堆積が、予備加熱を行った金属配管を用いて行われることを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載の有機ELディスプレイの製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009036885A JP2009266803A (ja) | 2008-04-03 | 2009-02-19 | 有機elディスプレイパネル及びその製造方法 |
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US8866176B2 (en) | 2012-05-10 | 2014-10-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
US8928011B2 (en) | 2011-03-02 | 2015-01-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting device and lighting device |
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-
2009
- 2009-02-19 JP JP2009036885A patent/JP2009266803A/ja not_active Withdrawn
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CN109962177A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种oled基板及其制备方法、oled显示装置 |
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