JP2015065025A - Oled表示パネル - Google Patents

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Abstract

【課題】ステップ処理を行うことなく一定のエッチング条件でのエッチングを行うだけで、端子電極が露出されるOLED表示パネル及びその製造方法を、提供する。
【解決手段】
基板1上には、表示部の有機発光素子に導通している複数の金属電極2からなる端子領域6が形成される。次に、表示部及び端子領域6の表面上に、第1Si含有無機層、有機樹脂層及び第2Si含有無機層からなる積層封止膜が形成される。次に、表示部がマスクされ、第1Si含有無機層及び第2Si含有無機層に適したエッチング条件でエッチングが実行され、金属電極2上の第1Si含有無機層及び第2Si含有無機層が除去され、金属電極2の表面が露出される。
【選択図】図2

Description

本発明は、映像を表示するために多数のOLED(Organic light-Emitting Diode:有機発光ダイオード)が基板上にマトリクス状に形成されているとともに、外部からの映像信号や駆動電力が供給される端子群が基板上の一部に形成されてなるOLED基板に、関する。
従来技術
OLED表示パネルは、ガラスやセラミクス製の基板上に、映像を表示するためにマトリクス状に配列された多数のOLED(Organic light-Emitting Diode:有機発光ダイオード)からなる表示部と、当該表示部を構成する各OLEDを選択的に駆動して映像を表示させるドライバ等の回路と、外部からの映像信号及び駆動電力をドライバに供給するフレキシブルプリント回路基板(以下、「FPC基板」という)に接続される多数の端子電極からなる端子を形成することによって、構成されている。
このようなOLED表示パネルにおいては、OLEDを構成する有機発光層等の耐候性を向上させて信頼性を確保するために、表示部上に積層封止膜を形成する必要がある。かかる積層封止層は、例えば、OLED側から順に、SiN膜、有機樹脂膜、SiN膜の3層から、もしくは、OLED側から順に、SiN膜、SiO膜,有機樹脂膜、SiN膜の4層から構成される。このように、有機樹脂膜をSiN膜によってサンドイッチする膜構造が採用されるのは、OLED間を隔離するバンク上やOLED自体の上に異物が付着しているとSiN成膜時に異物の陰になっている部分にまでSiNが回り込まない為にいわゆる段切れを生じるところ、有機樹脂は異物を包み込んで滑らかな表面形状を形成するので、その上側に形成されるSiOの段切れを防ぐからである。
かかる積層封止膜は、本来、表示部上のみに形成されれば十分なのであるが、封止の効果を確実にするとともに膜形成工程を単純化するためには、一旦、OLED表示パネルの全域にわたって積層封止膜を形成することが望ましい。その場合であっても、端子電極はRPC基板との電気接続のために露出していなければならないので、積層封止膜の形成後に、積層封止膜における端子上に形成された部分を、ドライエッチング等によって除去する必要がある。
特開2005−504652号公報
しかしながら、上述したように積層封止膜は、SiN膜及び有機樹脂膜を含んでおり、これらSiNと有機樹脂膜とではエッチングに用いるプロセスガスの種類等のエッチング条件が異なるために、積層封止膜を確実に端子上から除去するためには、エッチング対象となる膜ごとにエッチング条件を切り替える、いわゆるステップ処理を実行しなければならない。このようなステップ処理を実行すると、工程時間が長くなり、エッチングに用いる装置も複雑なものが必要になり、歩留りも悪くなり、結局、コストが高騰してしまう。
そこで、本発明の課題は、ステップ処理を行うことなく一定のエッチング条件でのエッチングを行うだけで、端子電極が露出されるOLED表示パネル及びその製造方法を、提供することにある。
本発明によるOLED表示パネルは、基板と、当該基板上に形成された複数の有機発光素子を含む表示部と、前記基板上に縞状に形成され、かつ、他の基板上の電極にそれぞれ導通可能な複数の電極と、前記表示部上に形成され、かつ、前記基板側から順に第1Si含有無機層、有機樹脂層及び第2Si含有無機層を有する積層封止膜とを備え、前記積層封止膜と同じ第1Si含有無機層及び有機樹脂層が前記複数の電極間にも形成されていることを特徴とする。
本発明によるOLED表示パネルの製造方法は、複数の有機発光素子を含む表示部を基板上に形成し、他の基板上の電極にそれぞれ導通可能な複数の電極を前記基板上に縞状に形成し、前記基板側から順に第1Si含有無機層、有機樹脂層及び第2Si含有無機層を有する積層封止膜を前記表示部及び前記複数の電極上に形成し、前記表示部をマスクして、前記第1Si含有無機層及び前記第2Si含有無機層に適したエッチング条件でエッチングを行うことにより、前記複数の電極の表面を露出させることを特徴とする。
以上のように構成された本発明によるOLED表示パネル及びその製造方法によれば、積層封止膜を採用しているにも拘わらず、第1Si含有無機層及び第2Si含有無機層に適したエッチング条件による一回のエッチングを実行するだけで、ステップ処理を行うことなく、電極上の積層封止膜を除去して、電極表面を露出させることができる。
実施形態1によるOLED表示パネルの平面図 表示部の各OLEDの部分拡大断面図 端子領域の部分拡大縦断面図 端子領域の製造工程中の部分拡大縦断面図 実施形態2による端子領域の製造工程中の部分拡大縦断面図 実施形態2による端子領域の部分拡大縦断面図
以下、図面に基づいて、本発明によるOLED表示パネルの実施の形態を、説明する。
(実施形態1)
最初に、本実施形態によって、ステップ処理を行うことなく一定のエッチング条件でのエッチングを行うだけで端子電極を露出させることができる原理を説明する。本発明者が鋭意研究した結果、アクリル樹脂には、これを塗布する下地に凸凹があると均一に成膜されずに膜厚分布を生じ、平坦部では成膜され難く、もっぱら凹んだ部分に凝集して成膜される傾向があることが判明した。この傾向は、アクリル樹脂の分子結合を促す環境が凹部と平坦部とで大きく異なることが影響していることに起因していると、推定される。同様の傾向は、ポリイミド,フェノール樹脂にも認められる。
そこで、本実施形態では、Si含有無機膜の間に挟まれる有機樹脂膜としてアクリル樹脂膜を用いた。その結果、端子を構成する各端子電極の上面は平坦であってその両サイドが凹部を形成するところ、各端子の上面にアクリル膜は成膜され難く、端子上に塗布されたアクリル樹脂は端子電極の表面から端子電極間の凹部に流れ込んで当該凹部内で凝集することとなる。よって、Si含有無機膜用のエッチング条件にてエッチングを行うことにより、各端子電極の表面を露出させることが可能になったのである。
次に、本実施形態によるOLED表示パネルの構造を、図1乃至図3に基づいて説明する。図1は、本実施形態によるOLED表示パネル100の平面図であり、図2は、当該OLED表示パネル100の表示部5を構成する個々のOLED近傍の拡大部分縦断面図であり、図3は、当該OLED表示パネル100の個々の端子電極2の近傍の拡大部分縦断面図である。
図1に示されるように、平面視において、OLED表示パネル100の中央には、三原色(赤、緑、青)及び白色を夫々発することにより一つの画素をカラー表示する4個一組のOLED15がマトリックス状に多数組配置され、これらOLED15が選択的且つ発光量を調整して駆動されることによって画像が表示される表示エリア5が、形成されている。また、OLED表示パネル100の上面における表示エリア5の周辺領域(以下、本明細書において「額縁領域」と称する)の三か所には、表示エリア5内の各OELD15を選択的且つ発光量を調整して駆動するための駆動回路(Xドライバ,Yドライバ,シフトレジスタ等)3,4が、設けられている。
これらの表示エリア5、各駆動回路3,4は、一枚のガラス基板11上に形成されている。そして、図3の拡大部分縦断面図に示すように、ガラス基板1における駆動回路3に近接した縁の近傍には、各駆動回路3,4に導通してこれら各駆動回路3,4に対して電源電圧や駆動信号を供給するともにグランドへの接地を行うための多数の配線パターン10が、ポリシリコン薄膜によって形成されている。各配線の端部は、ガラス基板11における近接した縁に直交する方向に長手方向を向けた短冊状の金属電極2に夫々繋がっている。そして、各金属電極2は、ガラス基板11における上記縁に沿って縞状に並べられることによって、外部から駆動電力、駆動信号及びアース電位を供給するフレキシブルプリント回路基板(FPC基板)7に接続される端子領域6として、構成されている。なお、図3の拡大部分縦断面図に示すように、各金属電極2は、TAT(Titan Aluminum Titan)層12の表面に、ITO(Indium Tin Oxide)薄膜13をコーティングした構造を有している。これは、FPC基板7側の電極と配線パターン10との導通性を向上させるためである。また、各金属電極2の間には、後述するバンクの生成時に残された窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)の層9が残されており、各金属電極2と窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)の層9とは離間して凹部となっている。そして、当該凹部の底に上述した配線パターン10が露出している。上述したITO薄膜13は、当該凹部の底に露出した配線パターン10に接触し、さらに、当該凹部を超えて、窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)の層9の縁にまで及んでいる。
また、図2に示すように、OLED15は、大きく分けて、TFT(Thin Film Transistor)層14及びOLED層15から構成される。TFT層14は、ガラス基板11の上面上に形成された第1の絶縁層16,当該絶縁層16上にパターニングされて形成されたゲート配線17,当該ゲート配線17を覆うように形成された第2の絶縁層18,当該第2の絶縁層を挟んでゲート配線17の末端(ゲート電極)の上方に形成された半導体層20,当該半導体層20を埋設する平坦化層19,当該平坦化層19上にパターニングされるとともに夫々の端部が当該平坦化層19の上面に形成されたコンタクトホール内に伸びて半導体層20を挟んで相対している一対の配線(ソース配線21,ドレイン配線22),及び、各画素に対応した形状を有するようにドレイン配線22の他端に形成された反射電極からなる陽極23を、主要な構成要素としている。なお、ガラス基板11の代わりに、セラミック、樹脂、メタル等の基板が用いられても良く、フレキシブル基板が用いられても良い。
OLED層15は、陽極23上に、当該陽極23と相似形を有するように形成された有機EL層25,当該有機EL層25を隣接する他の画素の有機EL層25から分離するために平坦化層19上に形成されたバンク24,これら有機EL層25及びバンク24の上面に形成された透明陰極26,及び、当該透明陰極26を覆うように形成された積層封止膜27を、主要な構成要素としている。この有機EL層25は、機能分離型を採用し、スタック構造を適用し、陽極23側から順に積層された正孔輸送層25a,正孔輸送層25b,発光層25c,電子輸送層25d,及び電子注入層25eから構成されている。そして、ゲート配線17に印加された信号に応じて電界効果トランジスタ(ゲート電極,半導体17,ソース配線21,ドレイン配線22)が陽極23に供給する正孔と、透明陰極27に供給された電子とが、夫々、正孔輸送層25a及び正孔輸送層25b,電子注入層25e及び電子輸送層25dを通じて発光層25cに達し、当該発光層25c内で再結合することによって光を発するのである。
なお、積層封止膜27は、実際には、透明陰極26側から順に、第1SiN含有無機膜,アクリル樹脂膜,第2SiN含有無機膜からなる三層構造を有するが、作図の都合上、図2では、単層の様に描かれている。また、積層封止膜27は、表示エリア5の形成箇所の他、上述した各駆動回路3,4の形成箇所を含め、端子領域6を除くOLED表示パネル100の表面全域を覆っている。
以上のように構成されるOLED表示パネル1の製造工程を説明すると、最初に、基板ガラス11上に、通常のLTPS(Low Temperature Poly-Silicon)工程によりTFT層14を形成する。当該TFT層14の半導体層20の材料としては、アモルファスシリコンであっても良いし、酸化物半導体であっても良いし、有機半導体であっても良い。なお、このTFT層14の形成プロセスにより、上述した配線パターンとしてのポリシリコン薄膜も、端子領域6の形成位置に形成される。
次に、TFT層14の各画素の各色の発光領域ごとに分離した陽極23の縁を覆うことによって各発光領域を規定するバンクを、窒化シリコン(SiN)及びシリカ(SiO)によって形成する。即ち、TFT層14が形成された基板ガラス11上の全面に、窒化シリコン(SiN)及びシリカ(SiO)の膜を形成した後に、エッチングを行うことにより、各発光領域に相当する位置に開口を設けて、陽極23を露出させるとともに、端子領域6の各金属電極2の形成位置を開口させて、ポリシリコン薄膜の配線パターン10を露出させる。
次に、各発光領域に相当する開口内に、夫々、有機EL層25を形成する。この有機EL層25の形成には、高分子の印刷、インクジェット、レーザ転写を適用することができる。
次に、各発光領域に形成された全有機EL層25(電子注入層25e)及びバンクを含む表示エリア5の全面にわたって、各OLED15の有機EL層25に電子を供給する陰極26を、1枚の透明電極から形成する。
次に、当該陰極26の上から、耐湿性を向上させて水分侵入を防ぎ、DS(ダークスポット)等の信頼性阻害要因を改善するために、表示エリア5や端子領域6を含むOLEDパネルの全面にわたって、積層封止膜27を設ける。当該積層封止膜27は、具体的には、陰極26側から順に、第1Si含有無機膜28、有機樹脂膜30、及び第2Si含有無機膜31の計3層から、構成されている。各Si含有無機物膜28,31としては、無機材料の緻密な膜であるSiN膜が適しているが、SiO膜、N含有SiO膜であっても良い。各膜の膜厚としては、例えば、各Si含有無機膜28,31の膜厚は200〜600nmとし、有機樹脂膜30の膜厚は200〜800nmとすることが好ましい。有機樹脂膜30としては、上述した理由により、アクリル、ポリイミド、フェノール樹脂などが用いられるので、下地の形状に倣って形成された第1Si含有無機膜28の表面に形成された凹部を埋めるように有機樹脂膜30が形成されるが、第1Si含有無機膜28の平坦面上には形成されない。従って、端子領域6では、金属電極2ならびに窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)層9の表面と凹部の内面に、これらの形状に倣って第1Si含有無機膜28が形成され、当該第1Si含有無機膜28における凹部,即ち、金属電極2と窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)層9との間に形成された凹部にのみ有機樹脂膜30の材料が凝集して当該凹部が埋められる。よって、当該凹部に形成された有機樹脂膜30の表面、及び、露出している第1Si含有無機膜28の表面が面一になり、それらの上に、2Si含有無機膜31がほぼ平坦に形成される。図4は、この状態を示すものである。
次に、この状態から、端子領域6以外をマスクして、第1Si含有無機膜28及び第2Si含有無機膜31,若しくは、第1Si含有無機膜28及び第2Si含有無機膜31に対して、一回のドライエッチングを施す。このエッチングでは、SF6及びOガスが用いられる等、エッチング条件が無機膜に適したものとなっているので、有機樹脂膜30はエッチングされずに、そのまま残存する。やがて、有機樹脂膜30が残存したまま、図3に示すように、金属電極2の表面全域が露出し、これとほぼ同時に、SiO層9の表面も露出する。本実施形態では、この状態で、OLED表示パネルの完成として扱い、当該OLED表示パネルを最終製品に組み込む際に、その端子領域6にFPC基板7を重ね、前者の各金属電極2を後者の電極に導通させる。この際に、残存した有機樹脂膜30及びそれによって覆われた第1Si含有無機膜28は、端子導通に悪影響を及ぼさない。
以上に説明した本実施形態のOLED表示パネル及びその製造方法によると、有機樹脂膜30及びそれに覆われた第1Si含有無機膜28のエッチング工程を無くしたので、プロセス簡略化に資するとともに、膜厚分布が大きいために長時間を要した有機樹脂膜30のフルエッチング時間を省略してタクトタイムの短縮を実現することができるようになった。例えば、有機樹脂膜30をアクリルによって250nmの膜厚で成膜しようとすると、金属電極2と窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)層9との間の凹部に凝集される有機樹脂膜30の厚さは800nm程度になる。そこで、かりに有機樹脂膜30のフルエッチングを行うとすれば、250nmのエッチングをするのに要する時間の3倍程度のタクトタイムが掛かることになる。さらに、かりに有機樹脂膜30に覆われた第1Si含有無機膜28をエッチングによって除去しようとするとなると、ITO薄膜13による窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)の層9のカバレッジ不良により、エッチングガスが窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)層9をサイドエッチしてしまうという問題が生じるが、本実施形態によると、かかるサイドエッチは入らないので、信頼性悪化の懸念はない。その結果、本実施形態によると、安定した製造ができるようになるので、歩留りが向上し、より安価な製品製造を実現することができる。
(実施形態2)
本第2実施形態は、上述した第1実施形態と比較して、第1Si含有無機膜28と有機樹脂膜30との間に、SiO膜又はアモルファスシリコン膜29を形成したことを特徴とする。
図5は、本第2実施形態において、OLED表示パネル100上に積層封止膜27’を形成した状態を示す。当該積層封止膜27’は、具体的には、陰極26側から順に、第1Si含有無機膜28、SiO膜又はアモルファスシリコン膜29、有機樹脂膜30、及び第2Si含有無機膜31の計4層から、構成されている。このSiO膜又はアモルファスシリコン膜29は、第1Si含有無機層28の表面に万遍無く形成され、金属電極2と窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)層9との間の凹部内面にも形成される。したがって、有機樹脂膜30は、当該SiO膜又はアモルファスシリコン膜29上に凝集されるのである。
図6は、本第2実施形態において、端子領域6以外をマスクして、第1Si含有無機膜28,SiO膜29及び第2Si含有無機膜31に対して、一回のドライエッチングを施すことによって、金属端子2上及びSiO層9上に形成された第1Si含有無機膜28,SiO膜又はアモルファスシリコン膜29及び第2Si含有無機膜31、ならびに、有機樹脂膜30上に形成された第2Si含有無機膜31を除去して、金属端子2の表面を露出させたOLED表示パネルの完成状態を示す。この完成状態では、金属電極2と窒化シリコン(SiN)層8及びシリカ(SiO)層9との間の凹部内に、有機樹脂膜30及び第1Si含有層28とともに、SiO膜又はアモルファスシリコン膜29が残存する。
本第2実施形態のその他の構成及び効果は、上述した第1実施形態のものと全く同様であるので、その説明を省略する。
(変形例)
上記実施形態では、いわゆるトップエミッション型としてOLED表示パネルを構成して、陽極を反射電極として陰極を透明電極としたが、いわゆるボトムエミッション型としてOLED表示パネルを構成する場合には、陽極を透明電極として陰極を反射電極とすればよい。また、反射電極の構造としては、ITO/Ag/ITOの順で膜形成したものとすることができ、透明電極としては、ITOやIZO(Indium Zinc Oxide)を用いることができる。
また、上記実施形態では、いわゆるトップエミッション型としてOLED表示パネルを構成したので、対向基板を設けて、両基板の間にエポキシ樹脂等の充填剤を充填する。この場合、封止基板の内面にカラーフィルタを設けることができるので、各OLED15の有機発光層25cの発光色を全て白色とすれば済む。

2 金属端子
5 表示領域
6 端子領域
8 SiN層
9 SiO層
11 ガラス基板
28 第1Si含有層
30 有機樹脂層
31 第2Si含有層

Claims (7)

  1. 基板と、
    当該基板上に形成された複数の有機発光素子を含む表示部と、
    前記基板上に縞状に形成され、かつ、他の基板上の電極にそれぞれ導通可能な複数の電極と、
    前記表示部上に形成され、かつ、前記基板側から順に第1Si含有無機層、有機樹脂層及び第2Si含有無機層を有する積層封止膜とを備え、
    前記積層封止膜と同じ第1Si含有無機層及び有機樹脂層が前記複数の電極間に形成されている
    ことを特徴とするOLED表示パネル。
  2. 前記第1Si含有無機層及び有機樹脂層の間にSiO層が形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載のOLED表示パネル。
  3. 前記第1Si含有無機層及び有機樹脂層の間にアモルファスシリコン層が形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載のOLED表示パネル。
  4. 前記表示部において、各有機発光素子間を区切るバンクと同じ材料の層が、前記複数の電極間に形成され、前記積層封止膜と同じ第1Si含有無機層及び有機樹脂層は、当該バンクと同じ材料の層と各電極との間に形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載のOLED表示パネル。
  5. 前記基板上には前記表示部を構成する有機発光素子に導通する配線が形成されており、
    前記電極の表面と前記配線の表面にわたってITO薄膜がコーティングされている
    ことを特徴とする請求項4記載のOLED表示パネル。
  6. 前記ITO薄膜は、前記おり、当該ITO薄膜は、前記各有機発光素子間を区切るバンクと同じ材料の層の表面にまで及んでいる
    ことを特徴とする請求項5記載のOLED表示パネル。
  7. 複数の有機発光素子を含む表示部を基板上に形成し、
    他の基板上の電極にそれぞれ導通可能な複数の電極を前記基板上に縞状に形成し、
    前記基板側から順に第1Si含有無機層、有機樹脂層及び第2Si含有無機層を有する積層封止膜を前記表示部及び前記複数の電極上に形成し、
    前記表示部をマスクして、前記第1Si含有無機層及び前記第2Si含有無機層に適したエッチング条件でエッチングを行うことにより、前記複数の電極の表面を露出させる
    ことを特徴とするOLED表示パネルの製造方法。
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