JP2012204254A - 有機el表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機EL素子からの光取り出し効率を高めることができる反射斜面を形成でき、駆動回路と電極の接続不良を抑制できる有機EL表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に、駆動回路と、平坦化層と、接続中継層と、樹脂層と、第1電極と、隔壁と、有機発光層と、第2電極と、を有する有機EL表示装置の製造方法であって、駆動回路と電気的に接続するように接続中継層を駆動回路上から平坦化層の接続孔を通して平坦化層上まで形成した後、端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層を平坦化層上に形成し、その後、前記テーパーに沿った斜面を有するように樹脂層を覆い、かつ平坦化層上で接続中継層と電気的に接続するように第1電極を形成することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。
【選択図】図1
【解決手段】基板上に、駆動回路と、平坦化層と、接続中継層と、樹脂層と、第1電極と、隔壁と、有機発光層と、第2電極と、を有する有機EL表示装置の製造方法であって、駆動回路と電気的に接続するように接続中継層を駆動回路上から平坦化層の接続孔を通して平坦化層上まで形成した後、端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層を平坦化層上に形成し、その後、前記テーパーに沿った斜面を有するように樹脂層を覆い、かつ平坦化層上で接続中継層と電気的に接続するように第1電極を形成することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を配置した有機EL表示装置の製造方法に関する。
近年、フラットパネルディスプレイとして、EL素子等の発光素子を用いた表示装置、特に有機EL素子を用いた自発光型デバイスである有機EL表示装置が注目されており、開発が活発に行われている。有機EL素子は電極と電極の間に発光体(有機化合物)を設け、電極間に電圧を印加することで発光する発光素子であり、有機EL表示装置は有機EL素子を画素として採用し、その画素を二次元状に配置した構成をとる。
有機EL表示装置では、各画素における発光領域を規定するために、画素間に絶縁性の隔壁を形成するのが一般的である。しかし、隔壁を設けた構成の場合、図5(a)のように発光点から平面方向に導波した光が、隔壁で吸収され減衰し、素子外部に取り出されないことがある。また、図5(b)のように発光点からの光の一部が、有機EL素子と上部構造(封止構造等)内のいずれかの層の界面で各層の屈折率の違いにより全反射され、平面方向に導波して隔壁で吸収され減衰し、素子外部に取り出されないことがある。図5において、実線の矢印は発光点からの光線の進行経路を、点線の矢印は隔壁で吸収され減衰した光線の進行経路を、それぞれ概念的に示したものである。このように、隔壁を設けた構成の場合、有機EL素子中の平面方向に導波した光が、隔壁で吸収され減衰するため素子外部に取り出されないという課題がある。この課題に対し、特許文献1では、平面視で有機EL素子を取り囲むように光反射層を形成することで有機EL素子中の平面方向に導波した光を視野側(光取り出し側)へ反射させて取り出す技術が開示されている。また、特許文献1では、反射性金属を等方性ドライエッチング又はウェットエッチングすることで視野側への反射斜面を有する光反射層を形成している。
しかし、これらのエッチングではパターンの粗密等の要因により基板面内においてサイドエッチング量が異なりやすく、均一なテーパー形状を実現するのは難しい。また、仮に均一なテーパー形状を実現できたとしても、エッチングされた斜面は一般的に粗い表面をしているため散乱が起こり、視野側への光反射率が低くなるという問題がある。
視野側への反射斜面を形成する他の方法としては次の方法が考えられる。その方法とは、駆動回路上に接続孔を有する平坦化層を形成後、平坦化層上に端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層を形成し、そのテーパーに沿った斜面を有するように樹脂層を覆い、かつ駆動回路と電気的に接続するように反射性金属電極を形成する方法である。この方法であれば、樹脂層のテーパー形状を制御しやすいため樹脂層のテーパーを容易に均一な形状にできる。これにより、樹脂層のテーパーに沿った電極の斜面も平坦化されるため視野側への光反射率は高くなる。しかし、この方法では、フォトリソグラフィー法で樹脂層をパターン形成する際に、平坦化層に設けられた接続孔に樹脂の残渣が残りやすく、接続孔に樹脂の残渣が残ると駆動回路と電極の間で接続不良が生じるという問題が発見された。
そこで、本発明は、有機EL素子からの光取り出し効率を高めることができる反射斜面を形成でき、駆動回路と電極の接続不良の発生を抑制できる有機EL表示装置の製造方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、基板上に、駆動回路と、該駆動回路上に設けられ接続孔を有する平坦化層と、接続中継層と、樹脂層と、第1電極と、発光領域を規定する隔壁と、該第1電極上に設けられた有機発光層と、該有機発光層上に設けられた第2電極と、を有する有機EL表示装置の製造方法であって、
駆動回路と電気的に接続するように接続中継層を該駆動回路上から平坦化層の接続孔を通して該平坦化層上まで形成した後、
端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層を前記平坦化層上に形成し、
その後、前記テーパーに沿った斜面を有するように前記樹脂層を覆い、かつ前記平坦化層上で前記接続中継層と電気的に接続するように第1電極を形成することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法を提供するものである。
駆動回路と電気的に接続するように接続中継層を該駆動回路上から平坦化層の接続孔を通して該平坦化層上まで形成した後、
端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層を前記平坦化層上に形成し、
その後、前記テーパーに沿った斜面を有するように前記樹脂層を覆い、かつ前記平坦化層上で前記接続中継層と電気的に接続するように第1電極を形成することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法を提供するものである。
本発明によれば、有機EL素子からの光取り出し効率を高めることができ、駆動回路と第1電極の接続不良の発生を抑制できる。
以下、本発明に係る有機EL表示装置の製造方法の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る有機EL表示装置の製造方法の一例を示すプロセスフロー断面図であり、図2は本発明により製造される有機EL表示装置の一画素の上面図の例である。図1において、1は基板、2はTFT回路層、3はTFT配線、4は平坦化層、4aは接続孔、5は接続中継層、6は樹脂層、7は第1電極、8は隔壁、9は有機発光層、10は第2電極である。第1電極7と第2電極10は、一方を陽極とし他方を陰極とする。
本発明に係る有機EL表示装置の製造方法では、まず、基板上に、TFT回路層2とTFT配線3からなる駆動回路を形成する(図1(a))。基板1としては、電気絶縁性を有する材料、例えばSiやガラスやプラスティック基板等を使用できる。TFT回路層2は、アモルファスシリコンや低温ポリシリコン等で形成される半導体層、MoやW等の合金材料で形成されるゲート電極層、及び半導体層とゲート電極層の間に介在するSiO2等で形成されるTFT絶縁膜で構成される(不図示)。TFT配線3は、配線抵抗を考慮すると可能な限り低抵抗率の材料であることが好ましい。例えばAl、Ag等の金属材料又はこれらの合金材料からなることが好ましい。ゲート電極層及びTFT配線3を形成する方法としては、蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法等が好適である。TFT絶縁膜を形成する方法としては、CVD法等が好適である。パターン形成する方法としては、フォトリソグラフィー法等の公知の方法を使用できる。
次に、駆動回路上(TFT配線3上)に、TFT回路層2やTFT配線3の段差を平坦化するために、平坦化層4を形成する(図1(a))。平坦化層4には、TFT配線3と第1電極7を電気的に接続するための接続孔4aを設ける。平坦化層4の材料としては、電気絶縁性を有する材料であれば公知の材料を使用できる。例えばアクリル、ポリイミド等の有機材料をスピンコーティング法やスリットコーティング法等の塗布法により形成するのが平坦性を実現する上で好適であり、フォトリソグラフィー法によりパターン形成される。平坦化層4は平坦性及び電気絶縁性を発現するのに十分な厚さがあれば良く、TFT配線3の段差にも依存するが、0.5μm〜5μm程度の厚さが好適である。
続いて、TFT配線3と電気的に接続するように接続中継層5をTFT配線3上から平坦化層4の接続孔4aを通して平坦化層上まで形成する(図1(a))。接続中継層5の材料としては、導電性を有する材料であれば公知の材料を使用でき、例えば各種金属(合金含む)又はITOやIZO等の透明導電膜が好適である。
次に、端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層6を平坦化層4上に形成する(図1(b))。樹脂層6は、平坦化層4と同様の有機材料を塗布、露光することでパターン形成でき、テーパーを容易に均一な形状にできる。一般的に、スピンコーティング法やスリットコーティング法等の塗布法で有機材料を塗布した場合、下地の凹凸が平坦化されるため、下地の凹部は凸部や平坦部に比べて厚く塗布される。つまり、平坦化層4の接続孔4aには、平坦化層4の上面よりも樹脂が厚く塗布される。更に、接続孔4aのような細孔部には現像液が侵入しにくく、平坦部に比べて現像が進みにくい。これらの要因により、平坦化層4の接続孔4aには樹脂残渣6aが生じやすい。接続中継層5を形成しない場合、図3に示すように樹脂残渣6aによりTFT配線3と後で形成される第1電極7の間で電気的接続不良が発生する。
接続孔4aの樹脂残渣6aを除去する方法としては、現像時間を過度に長くする方法が考えられる。しかし、現像時間を過度に長くすると樹脂層6のサイドエッチング(幅方向への現像)が進行する。樹脂層6の幅が広い場合には、サイドエッチングの影響はほとんどないが、樹脂層6の面積が大きくなり発光領域の面積が小さくなる。一方、樹脂層6の幅が狭い場合には、図4に示すように、サイドエッチングが進行すると共に徐々に樹脂層6の高さが低くなり(図4(a))、同時に端部のテーパー角は大きくなっていき(図4(b))、最終的には略半円形状となる(図4(c))。このように現像時間超過によりサイドエッチングが過度に進行した状態では、基板面内におけるローディング効果の影響が顕著になり、樹脂層6の膜厚やテーパー角の面内分布が大きくなる。その結果、有機EL素子からの発光を視野側へ反射する反射特性に大きなばらつきが生じる。よって、反射特性の観点からすると、樹脂層6の現像時間を過度に長くすることは好ましくない。
また、接続孔4aの樹脂残渣6aを除去する方法としては、酸素プラズマによりアッシングする方法も考えられるが、平坦化層4の表面が荒れてしまい、第1電極7の反射率が低下するので好ましくない。
本発明では、接続中継層5を平坦化層4上まで延伸するように形成するため、平坦化層4の接続孔4aに樹脂残渣6aが残ったとしても、TFT配線3と第1電極7の電気的接続を確実に行うことができる。接続中継層5と第1電極7の接続については、例えば図1(c)のように平坦化層4上で接続中継層5に第1電極7をオーバーラップさせる。
続いて、樹脂層6のテーパーに沿った斜面を有するように樹脂層6を覆い、かつ平坦化層4上で接続中継層5と電気的に接続するように第1電極7を形成する(図1(c))。樹脂層6のテーパーは容易に均一な形状にできるため、樹脂層を覆う第1電極7の斜面は容易に平坦化できる。有機EL素子中の平面方向に導波した光は第1電極7の斜面で散乱されずに反射されるため、視野側への光反射率を高めることができる。また、接続中継層5、樹脂層6及び第1電極7の位置関係は、例えば図2(a)〜(c)のような関係にすることができる。効率良く第1電極7の斜面に光を導波させ反射させて素子外部に取り出す観点からすると、発光領域と樹脂層6の間に接続中継層5の段差が生じない図2(a)又は(c)の関係にするのがより好ましい。即ち、図2(a)のように平坦化層4上の接続中継層5が形成されていない領域に樹脂層6を形成するか、又は図2(c)のように平坦化層4上に形成された接続中継層上に樹脂層6全体を形成することがより好ましい。また、樹脂層6は発光領域を囲むように配置されていなくてもよい。例えば、樹脂層6は、発光領域の4辺の部分に配置され、発光領域の4角に対応する部分には配置されない構成であってもよい。第1電極7は、導電性を有する反射性金属(合金含む)であれば、Al、Ti、Ag、Cr等の公知の材料を用いることができるが、反射率の高いAg合金を用いるのが好適である。また、有機発光層9への正孔注入特性を向上させるためには、反射性金属上にITO等の透明導電膜を積層させた構成とするのが好ましく、このような構成も第1電極7に含まれる。
次に、発光領域を規定する隔壁8を形成する(図1(d))。これにより、隔壁8の開口部8aのみが発光することになる。例えば図1(d)のように少なくとも樹脂層上の第1電極7と第1電極7の斜面を覆うように隔壁8を形成する。このように形成すると、樹脂層6のテーパー部が発光するのを防止でき、かつ樹脂層6のテーパー部において有機発光層9への電流集中が回避できる点でより好ましい。また、接続中継層5、樹脂層6、第1電極7及び隔壁8の開口部8aの位置関係は図2(a)〜(c)のような関係にすることができる。隔壁8としては、電気絶縁性を有する材料であれば公知の材料を用いることができ、例えばアクリルやポリイミド等の有機材料や酸化シリコンや窒化シリコン等の無機材料を使用できる。隔壁8は電気絶縁性を発現するのに十分な厚さがあれば良いが、0.1μm以上5.0μm以下の厚さが好適である。
続いて、第1電極上に有機発光層9を形成する(図1(e))。有機発光層9は、RGB各色の発光層だけでなく、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電子注入材料等を適宜組み合わせて積層構造とすることができる。有機発光層9は蒸着法等によりパターン形成される。正孔注入材料、正孔輸送材料としては、フタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Eu錯体等が使用できる。各色の発光材料としては、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体又は複合オリゴ体が使用できる。但し、本発明の構成として例示の材料に限定されるものではない。各色の発光層の膜厚は0.05μm以上0.30μm以下が良く、好ましくは0.05μm以上0.15μm以下である。電子注入材料や電子輸送材料としては、アルミニウムに8−ヒドロキシキノリンの3量体が配位したAlq3、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等を使用できる。
最後に、有機発光層上に第2電極を形成する(図1(e))。第2電極10としては、光透過率の高い材料が好ましく、例えばITO、IZO、ZnO等の透明導電膜や、ポリアセチレン等の有機導電膜からなることが好ましい。Ag、Al等の金属材料を10nm〜30nm程度の膜厚で形成した半透過膜でも良い。
[実施例]
本実施例では、本発明の製造方法により図1の有機EL表示装置を製造した。なお、第1電極7を陽極とし第2電極10を陰極とした。
本実施例では、本発明の製造方法により図1の有機EL表示装置を製造した。なお、第1電極7を陽極とし第2電極10を陰極とした。
まず、基板1上にTFT回路層2とAlからなるTFT配線3を配設したTFT回路基板を作製し、作製したTFT回路基板をUV/オゾン洗浄処理した。その後、フォトリソ工程により、ポリイミドからなる平坦化層4を、接続孔4aを設けるようにパターン形成した(図1(a))。平坦化層4の焼成後の膜厚は2.2μmであった。
次に、TFT配線3と電気的に接続するようにITOからなる接続中継層5を、TFT配線3上から平坦化層4の接続孔4aを通して平坦化層4上までパターン形成した(図1(a))。接続中継層5の膜厚は100nmとした。
続いて、フォトリソ工程により、ポリイミドからなり、端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層6を、平坦化層4上の発光領域の外囲部にパターン形成した(図1(b))。樹脂層6の焼成後の膜厚は0.8μmであった。端部のテーパーは均一な形状になった。
次に、樹脂層6のテーパーに沿った斜面を有するように樹脂層6を覆い、かつ平坦化層4上で接続中継層5と電気的に接続するように、Ag(120nm)/ITO(10nm)の積層構成からなる第1電極7をパターン形成した(図1(c))。
続いて、樹脂層6上の第1電極7と第1電極7の斜面を覆うように隔壁8をパターン形成した。隔壁8の材料としてはポリイミドを用い、焼成後の膜厚は1.5μmであった。
次に、第1電極7上と隔壁8上に真空蒸着法により、正孔注入層、各色の発光層、電子輸送層をこの順で形成した。具体的には、まずαNPDを成膜し正孔注入層を形成した。正孔注入層の膜厚は50nmとした。そして、正孔注入層上に、ホストであるアルミキレート錯体(Alq3)と、ゲストであるクマリン6とを、重量比で100:6となるように共蒸着しGの発光層を形成した。同様のホストに対してR、B系発光材料をゲストとして共蒸着しR、B発光層を形成した。発光層の膜厚は50nmとした。その後、各色の発光層上に、アルミキレート錯体(Alq3)を成膜し電子輸送層を形成した。電子輸送層の膜厚は20nmとした。なお、第1電極7を陰極とし第2電極10を陽極とした場合には、電子輸送層、発光層、正孔注入層の順で形成すれば良い。
最後に、電子輸送層上にスパッタリング法を用いてITOを成膜し第2電極10を形成した。第2電極10の膜厚は130nmとした。
本実施例では、樹脂層6のテーパーを容易に均一な形状にできるため、樹脂層6を覆う第1電極7の斜面は容易に平坦化できる。よって、生産収率を落とさずに製造できる。また、第1電極7の斜面が平坦化されるため、有機EL素子中の平面方向に導波した光が第1電極7の斜面で散乱されずに反射される。よって、視野側への光反射率を高めることができ、有機EL素子からの光取り出し効率を高めることができる。
[比較例]
本比較例では、接続中継層を形成しない図3の有機EL表示装置を製造した。なお、接続中継層5を形成せずに樹脂層6及び第1電極7を順次形成したこと以外は上記実施例と同じ材料及び同じ製造方法で有機EL表示装置を製造した。
本比較例では、接続中継層を形成しない図3の有機EL表示装置を製造した。なお、接続中継層5を形成せずに樹脂層6及び第1電極7を順次形成したこと以外は上記実施例と同じ材料及び同じ製造方法で有機EL表示装置を製造した。
上記実施例及び比較例で製造した有機EL表示装置の点灯検査結果を表1に示す。点灯検査は、対角3インチのQVGA(画素数320×240)有機EL表示装置100個に対して実施し、非点灯画素3個以上(接続孔4aにおける樹脂残渣6a以外の要因での非点灯画素は除く)の表示装置を欠陥と判定しそれ以外を良品と判定した。
表1から分かるように、実施例は比較例と比べて大幅に欠陥表示装置数が低減していることが確認できる。即ち、接続中継層5を形成することによりTFT配線3と第1電極7の接続不良の発生が大幅に低減されている。また、比較例の表示装置で非点灯画素を解析した結果、接続孔4aにおけるTFT配線3と第1電極7の間に厚さ250nm程度の樹脂残渣6aが確認された。
以上より、本発明の製造方法を用いることで、TFT配線3と第1電極7の電気的接続不良の発生を大幅に抑制することが可能となる。
1:基板、2:TFT回路層、3:TFT配線、4:平坦化層、4a:接続孔、5:接続中継層、6:樹脂層、6a:樹脂残渣、7:第1電極、8:隔壁、8a:開口部、9:有機発光層、10:第2電極
Claims (4)
- 基板上に、駆動回路と、該駆動回路上に設けられ接続孔を有する平坦化層と、接続中継層と、樹脂層と、第1電極と、発光領域を規定する隔壁と、該第1電極上に設けられた有機発光層と、該有機発光層上に設けられた第2電極と、を有する有機EL表示装置の製造方法であって、
駆動回路と電気的に接続するように接続中継層を該駆動回路上から平坦化層の接続孔を通して該平坦化層上まで形成した後、
端部がテーパーを有する凸形状の樹脂層を前記平坦化層上に形成し、
その後、前記テーパーに沿った斜面を有するように前記樹脂層を覆い、かつ前記平坦化層上で前記接続中継層と電気的に接続するように第1電極を形成することを特徴とする有機EL表示装置の製造方法。 - 前記平坦化層上の接続中継層が形成されていない領域に前記樹脂層を形成することを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置の製造方法。
- 前記平坦化層上に形成された前記接続中継層上に前記樹脂層全体を形成することを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置の製造方法。
- 前記第1電極を形成した後、少なくとも前記樹脂層上の第1電極と前記斜面を覆うように隔壁を形成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の有機EL表示装置の製造方法。
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