JP2010009746A - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化モリブデン層を成膜して正孔注入層8bを形成することに先立って、ポリイミド系樹脂材料からなるバンク13に対して酸素プラズマ処理を施して、その表層を50nm以上除去することによって、ELパネル1の発光領域を構成する各画素Pを良好に発光させ、その発光領域におけるダークスポットの発生を防止することを可能にした。
【選択図】図5
Description
このEL発光パネルの製造プロセスにおいて、蒸着或いは塗布してEL発光層を成膜する工程がある。
EL発光層を塗布して成膜する場合、その工程の前に、紫外線照射処理あるいはプラズマ処理を施して、電極表面の濡れ性向上を図るなどすることによって、EL発光層を良好に成膜する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
基板の上面側に形成された第一電極と、前記第一電極上に積層されたキャリア輸送層及び発光層と、前記キャリア輸送層及び発光層を前記第一電極との間に介装する第二電極と、隔壁と、を備える発光装置の製造方法において、
前記基板の上面側に形成された前記隔壁の表層をプラズマ処理により厚さ50nm以上除去した後に、遷移金属酸化物を成膜してなる前記キャリア輸送層を形成することを特徴としている。
また、好ましくは、前記遷移金属酸化物は、酸化モリブデンである。
また、好ましくは、前記隔壁は、50nm以上1μm以下の厚さで表層が除去されている。
基板の上面側に形成された第一電極と、前記第一電極上に積層されたキャリア輸送層及び発光層と、前記キャリア輸送層及び発光層を前記第一電極との間に介装する第二電極と、隔壁と、を備える発光装置であって、
前記隔壁は、少なくとも0.5μmの厚みを有するように、その隔壁の表層がプラズマ処理によって50nm以上除去されてなり、
前記キャリア輸送層は、遷移金属酸化物が成膜されてなることを特徴とする発光装置が提供される。
また、好ましくは、前記遷移金属酸化物は、酸化モリブデンである。
また、好ましくは、前記隔壁は、50nm以上1μm以下の厚さで表層が除去されている。
なお、本実施形態においては、発光装置を表示装置であるELパネルに適用し、本発明について説明する。
このELパネル1には、複数の走査線2が行方向に沿って互いに略平行となるよう配列され、複数の信号線3が平面視して走査線2と略直交する列方向に沿って互いに略平行となるよう配列されている。また、隣り合う走査線2の間において電圧供給線4が走査線2に沿って設けられている。そして、これら各走査線2と隣接する二本の信号線3と各電圧供給線4とによって囲われる範囲が、画素Pに相当する。
また、ELパネル1には、走査線2、信号線3、電圧供給線4の上方に覆うように、格子状の隔壁であるバンク13が設けられている。このバンク13によって囲われてなる略長方形状の複数の開口部13aが画素Pごとに形成されており、この開口部13a内に、後述する正孔注入層8b、機能層8c、発光層8dが設けられている。
ゲート絶縁膜11は、例えば、シリコン窒化物又はシリコン酸化物からなる。このゲート絶縁膜11上であってゲート電極5aに対応する位置に真性な半導体膜5bが形成されており、半導体膜5bがゲート絶縁膜11を挟んでゲート電極5aと相対している。
半導体膜5bは、例えば、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンからなり、この半導体膜5bにチャネルが形成される。また、半導体膜5bの中央部上には、絶縁性のチャネル保護膜5dが形成されている。このチャネル保護膜5dは、例えば、シリコン窒化物又はシリコン酸化物からなる。
また、半導体膜5bの一端部の上には、不純物半導体膜5fが一部チャネル保護膜5dに重なるようにして形成されており、半導体膜5bの他端部の上には、不純物半導体膜5gが一部チャネル保護膜5dに重なるようにして形成されている。そして、不純物半導体膜5f,5gはそれぞれ半導体膜5bの両端側に互いに離間して形成されている。なお、不純物半導体膜5f,5gはn型半導体であるが、これに限らず、p型半導体であってもよい。
不純物半導体膜5fの上には、ドレイン電極5hが形成されている。不純物半導体膜5gの上には、ソース電極5iが形成されている。ドレイン電極5h,ソース電極5iは、例えば、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlTiNd合金膜からなる。
チャネル保護膜5d、ドレイン電極5h及びソース電極5iの上には、保護膜となる絶縁性の層間絶縁膜12が成膜され、チャネル保護膜5d、ドレイン電極5h及びソース電極5iが層間絶縁膜12によって被覆されている。そして、スイッチトランジスタ5は、層間絶縁膜12によって覆われるようになっている。層間絶縁膜12は、例えば、厚さが100nm〜200nmの窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。
このゲート絶縁膜11の上であって、ゲート電極6aに対応する位置に、チャネルが形成される半導体膜6bが、例えば、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンにより形成されている。この半導体膜6bはゲート絶縁膜11を挟んでゲート電極6aと相対している。
半導体膜6bの中央部上には、絶縁性のチャネル保護膜6dが形成されている。このチャネル保護膜6dは、例えば、シリコン窒化物又はシリコン酸化物からなる。
また、半導体膜6bの一端部の上には、不純物半導体膜6fが一部チャネル保護膜6dに重なるようにして形成されており、半導体膜6bの他端部の上には、不純物半導体膜6gが一部チャネル保護膜6dに重なるようにして形成されている。そして、不純物半導体膜6f,6gはそれぞれ半導体膜6bの両端側に互いに離間して形成されている。なお、不純物半導体膜6f,6gはn型半導体であるが、これに限らず、p型半導体であってもよい。
不純物半導体膜6fの上には、ドレイン電極6hが形成されている。不純物半導体膜6gの上には、ソース電極6iが形成されている。ドレイン電極6h,ソース電極6iは、例えば、Cr膜、Al膜、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlTiNd合金膜からなる。
チャネル保護膜6d、ドレイン電極6h及びソース電極6iの上には、保護膜となる絶縁性の層間絶縁膜12が成膜され、チャネル保護膜6d、ドレイン電極6h及びソース電極6iが層間絶縁膜12によって被覆されている。そして、駆動トランジスタ6は、層間絶縁膜12によって覆われるようになっている。
なお、キャパシタ7の電極7aは、駆動トランジスタ6のゲート電極6aに一体に連なり接続されており、キャパシタ7の電極7bは、駆動トランジスタ6のソース電極6iに一体に連なり接続されている。また、駆動トランジスタ6のドレイン電極6hが電圧供給線4に一体に連なっている。
また、走査線2、電圧供給線4、キャパシタ7の電極7b、スイッチトランジスタ5のドレイン電極5h,ソース電極5i及び駆動トランジスタ6のドレイン電極6h,ソース電極6iは、ゲート絶縁膜11等に一面に成膜された導電膜であるソース、ドレインメタル層をフォトリソグラフィー法及びエッチング法等によって形状加工することで形成されたものである。
この層間絶縁膜12には、各画素電極8aの中央部が露出するように開口部12aが形成されている。そのため、層間絶縁膜12は平面視して格子状に形成されている。
この対向電極8eは全ての画素Pに共通した電極であり、発光層8dなどとともに後述するバンク13を被覆している。
このバンク13の開口部13a内において、正孔注入層8b、機能層8c、発光層8dが、画素電極8a上に積層されている。
例えば、図5に示すように、バンク13の開口部13a内における画素電極8a上には、正孔注入層8bが積層されている。
さらに、各開口部13aにおける機能層8c上に、発光層8dとなる材料が含有される液状体を塗布し、基板10ごと加熱してその液状体を乾燥させ成膜させた化合物膜が形成され、発光層8dとして積層されている。
なお、この発光層8dとバンク13を被覆するように対向電極8eが設けられている(図5参照)。
全ての電圧供給線4に所定レベルの電圧が印加された状態で、走査ドライバによって走査線2に順次オン電圧が印加されることで、これら走査線2に接続されたスイッチトランジスタ5が順次選択される。
各走査線2がそれぞれ選択されている時に、データドライバによって階調に応じたレベルの電圧が全ての信号線3に印加されると、その選択されている走査線2に対応するスイッチトランジスタ5がオンになっていることから、その階調に応じたレベルの電圧が駆動トランジスタ6のゲート電極6aに印加される。
この駆動トランジスタ6のゲート電極6aに印加された電圧に応じて、駆動トランジスタ6のゲート電極6aとソース電極6iとの間の電位差が定まって、駆動トランジスタ6におけるドレイン−ソース電流の大きさが定まり、EL素子8がそのドレイン−ソース電流に応じた明るさで発光する。
その後、その走査線2の選択が解除されると、スイッチトランジスタ5がオフとなるので、駆動トランジスタ6のゲート電極6aに印加された電圧にしたがった電荷がキャパシタ7に蓄えられ、駆動トランジスタ6のゲート電極6aとソース電極6i間の電位差は保持される。
このため、駆動トランジスタ6は選択時と同じ電流値のドレイン−ソース電流を流し続け、EL素子8の発光輝度を維持するようになっている。
次いで、プラズマCVDによって窒化シリコン等のゲート絶縁膜11を堆積する。
次いで、半導体膜5b、6bとなるアモルファスシリコン等の半導体層、チャネル保護膜5d、6dとなる窒化シリコン等の絶縁層を連続して堆積後、フォトリソグラフィーによってチャネル保護膜5d、6dをパターン形成し、不純物半導体膜5f,5g、6f,6gとなる不純物層を堆積後、フォトリソグラフィーによって不純物層及び半導体層を連続してパターニングして不純物半導体膜5f,5g、6f,6g、半導体膜5b、6bを形成する。
そして、フォトリソグラフィーによって、ゲート絶縁膜11に、ELパネル1の一辺に位置する走査ドライバに接続するための各走査線2の外部接続端子を開口するコンタクトホール(図示せず)及びコンタクトホール11a〜11cを形成する。次いで、コンタクトホール11a〜11c内にコンタクトプラグ20a〜20cを形成する。このコンタクトプラグの形成工程は省略されてもよい。
次いで、スイッチトランジスタ5のドレイン電極5h,ソース電極5i及び駆動トランジスタ6のドレイン電極6h,ソース電極6iとなるソース、ドレインメタル層を堆積して適宜パターニングして、走査線2、電圧供給線4、キャパシタ7の電極7b、スイッチトランジスタ5のドレイン電極5h,ソース電極5i及び駆動トランジスタ6のドレイン電極6h,ソース電極6iを形成する。その後、ITO等の透明導電膜を堆積してからパターニングして画素電極8aを形成する。ELパネル1がトップエミッション型の場合、透明導電膜の下方にソース、ドレインメタル層又は他の光反射性導電膜を設けてもよい。
次いで、スイッチトランジスタ5や駆動トランジスタ6等を覆うように、気相成長法により窒化シリコン等の絶縁膜を成膜し、その絶縁膜をフォトリソグラフィーでパターニングすることで画素電極8aの中央部が露出する開口部12aを有する層間絶縁膜12を形成する。この開口部12aとともに、図示しない走査線2の外部接続端子、ELパネル1の一辺に位置するデータドライバに接続するための各信号線3の外部接続端子及び電圧供給線4の外部接続端子をそれぞれ開口する複数のコンタクトホールを形成する。
次いで、そのバンク13及び画素電極8aに対して酸素プラズマ処理を施して、バンク13の表層を50nm以上、1μm以下の厚さ削るように除去するとともに、画素電極8a上の残留有機物を除去する。
なお、成膜されて形成されたバンク13の厚みは1.5〜3.5μm程度あるので、その表層が1μmほど除去されても、機能層8cや発光層8dとなる材料が含有される液状体が塗布された際に、その液状体が隣接する画素Pに流れ出ないようにする隔壁として機能は維持される。
つまり、酸素プラズマ処理が施されて、その表層が削られたバンク13は、少なくとも0.5μmの厚みを有している。
さらに、図9に示すように、バンク13の開口部13a内における機能層8c上に、発光層8dを構成する有機発光材料がテトラリン、テトラメチルベンゼン、メシチレン等の有機溶媒に溶解または分散された液状体をインクジェット方式又はノズルプリント方式により塗布し乾燥させることで、機能層8c上に発光層8dを積層して形成する。なお、機能層8cを設けずに正孔注入層8b上に直接発光層8dを積層した構造であってもよい。
このELパネル100は、バンク13により仕切られてなる588個の画素Pを有している。なお、ELパネル100において、升目状に並んだ複数の画素Pが存在する範囲が発光領域(表示領域)Aとなる。
画素電極8aは、ITOからなる透明電極である。
バンク13は、ポジ型の感光性ポリイミド系樹脂材料からなり、ここでは、東レ株式会社製「フォトニースDL−1000」を用いている。
正孔注入層8bは、遷移金属酸化物層として酸化モリブデンを成膜した層である。
機能層8cは、インターレイヤー材料をキシレンに溶かした溶液をインクジェットやノズルプリントにより成膜した層である。
発光層8dは、ポリフルオレン系緑色の発光材料をキシレンに溶かした溶液をインクジェットやノズルプリントにより成膜した層である。
シール材15は、熱硬化性樹脂材料からなり、基板10と封止基板30の間にEL素子8を構成する各層(8a〜8e)を密封している。
なお、ELパネル100には、電圧供給線4と対向電極8eとの間に所定の電圧を印加する電源(図示せず)が接続されている。
この酸素プラズマ処理には、プラズマシステム社製バレル式アッシャ「DES−106−254AEH」を用い、真空度0.6[Torr]、RF出力250[W]、O2流量60[sccm]の条件のアッシングを施し、その処理時間(5分、7分、10分)を適宜調整することによりバンク13の表層を所定量(35nm、50nm、70nm)の厚さだけ除去した。
そして、酸素プラズマ処理後、正孔注入層8bとしての酸化モリブデンを蒸着法で30[nm]に成膜した。
更に、機能層8c、発光層8d、対向電極8eを順次成膜して、封止基板30をシール材15で貼り合わせて製造したELパネル100を、常温・常圧下、窒素置換されたデシケーター中に7日間(7×24h)保管した後、そのELパネル100の発光試験を実施した。
なお、このUVオゾン処理には、株式会社オーク製作所製UV洗浄機を用い、ランプ出力100[W]×7灯(低圧水銀灯(VUV−100/A−5.3U)、有効照射エリア400[mm])、照射距離20[mm]の条件のUV洗浄を、バンク13が形成された基板10に対して施した。
図12は、UVオゾン処理を2分間施したバンク13の表面形状に関するデータを示している。図12に示すように、2分間のUVオゾン処理では、その処理前後にバンク13の表面形状がほとんど変わっておらず、バンク13の表層は削られていないことがわかる。
図13は、酸素プラズマ処理を5分間施したバンク13の表面形状に関するデータを示し、図14は、酸素プラズマ処理を10分間施したバンク13の表面形状に関するデータを示している。図13、図14に示すように、5分間の酸素プラズマ処理により、バンク13の表面が約35[nm]削られていることがわかり、10分間の酸素プラズマ処理により、バンク13の表面が約70[nm]削られていることがわかる。
なお、図示はしないが、7分間の酸素プラズマ処理により、バンク13の表面が約50[nm]削られている。これは周知となっている、酸素プラズマ処理の処理時間と、バンク13表層の削り量とが比例関係にあるということからも認識できる。
図15(a)に示されているELパネル100は、バンク13の表層が削られていないUVオゾン処理が施された比較例であり、図15(b)に示されているELパネル100は、バンク13の表層を35nm除去した比較例である。
また、図16(a)に示されているELパネル100は、バンク13の表層を50nm除去した実施例であり、図16(b)に示されているELパネル100は、バンク13の表層を70nm除去した実施例である。
図15(b)に示すELパネル100の発光画像においては、その割り合いは少ないものの、EL素子8が部分的に発光しないダークスポットが生じている。
つまり、バンク13の表層を50nm以上除去したELパネル100には、ダークスポットが生じないことが確認された。
また、ポリイミド系樹脂材料からなるバンク13の表層を、酸素プラズマ処理によって50nm以上除去した後、酸化モリブデンからなる正孔注入層8bを成膜する工程を有する発光装置の製造方法は、発光特性に優れたELパネル100(ELパネル1)を製造することを可能にする技術であるといえる。
ここではトランジスタを備えないELパネル100の方が、安価に容易に早く製造することが可能なので、発光特性の確認試験として各種条件の試験を繰り返し行う上のメリットから、ELパネル100を用いる発光試験を行った。
また、以上の実施の形態において、酸素プラズマによってエッチング処理を行ったが、CF4プラズマ処理で同程度のエッチングをしても同様の効果を得ることができた。
8 EL素子
8a 画素電極(第一電極)
8b 正孔注入層(キャリア輸送層)
8c 機能層(キャリア輸送層)
8d 発光層
8e 対向電極(第二電極)
10 基板
11 ゲート絶縁膜
12 層間絶縁膜
13 バンク(隔壁)
13a 開口部
15 シール材
30 封止基板
P 画素
Claims (9)
- 基板の上面側に形成された第一電極と、前記第一電極上に積層されたキャリア輸送層及び発光層と、前記キャリア輸送層及び発光層を前記第一電極との間に介装する第二電極と、隔壁と、を備える発光装置の製造方法において、
前記基板の上面側に形成された前記隔壁の表層をプラズマ処理により厚さ50nm以上除去した後に、遷移金属酸化物を成膜してなる前記キャリア輸送層を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記隔壁は、ポリイミド系樹脂材料からなることを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記遷移金属酸化物は、酸化モリブデンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記隔壁は、50nm以上1μm以下の厚さで表層が除去されることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 請求項1〜4の何れかに記載の発光装置の製造方法によって製造されることを特徴とする発光装置。
- 基板の上面側に形成された第一電極と、前記第一電極上に積層されたキャリア輸送層及び発光層と、前記キャリア輸送層及び発光層を前記第一電極との間に介装する第二電極と、隔壁と、を備える発光装置であって、
前記隔壁は、少なくとも0.5μmの厚みを有するように、その隔壁の表層がプラズマ処理によって50nm以上除去されてなり、
前記キャリア輸送層は、遷移金属酸化物が成膜されてなることを特徴とする発光装置。 - 前記隔壁は、ポリイミド系樹脂材料からなることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
- 前記遷移金属酸化物は、酸化モリブデンであることを特徴とする請求項6又は7に記載の発光装置。
- 前記隔壁は、50nm以上1μm以下の厚さで表層が除去されていることを特徴とする請求項6〜8の何れか一項に記載の発光装置。
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