JP2023109535A - 表示装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性を向上することが可能な表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】一実施形態によれば、表示装置の製造方法は、下電極と、リブと、下部及び上部を含む隔壁とを形成した処理基板を用意し、前記下電極を覆う第1有機層及び前記上部の上に位置する第2有機層を形成し、前記第1有機層の上に位置する第1上電極及び前記第2有機層の上に位置する第2上電極を形成し、前記第1上電極の上に位置する第1透明層及び前記第2上電極の上に位置する第2透明層を形成し、前記第1透明層の上に位置する第1無機層及び前記第2透明層の上に位置する第2無機層を形成し、前記第1無機層及び前記第2無機層の上に位置し前記隔壁を覆う封止層を形成し、前記封止層の一部を覆うレジストを形成し、前記レジストから露出した前記封止層を除去し、前記レジストをマスクとし、酸性溶液を用いたウエットエッチングを行い、前記レジストから露出した前記第2無機層を除去する。【選択図】図10

Description

本発明の実施形態は、表示装置の製造方法に関する。
近年、表示素子として有機発光ダイオード(OLED)を適用した表示装置が実用化されている。この表示素子は、薄膜トランジスタを含む画素回路と、画素回路に接続された下電極と、下電極を覆う有機層と、有機層を覆う上電極と、を備えている。有機層は、発光層の他に、正孔輸送層や電子輸送層などの機能層を含んでいる。
このような表示素子は、水分によって劣化しやすい。このため、表示素子を確実に封止する技術が必要とされている。
特開2000-195677号公報 特開2004-207217号公報 特開2008-135325号公報 特開2009-32673号公報 特開2010-118191号公報 国際公開第2018/179308号
本発明の目的は、信頼性を向上することが可能な表示装置の製造方法を提供することにある。
一実施形態によれば、表示装置の製造方法は、
基板の上方に、下電極と、前記下電極と重なる開口を有するリブと、前記リブの上に配置された下部及び前記下部の上に配置され前記下部の側面から突出した上部を含む隔壁と、を形成した処理基板を用意し、前記下電極を覆う第1有機層、及び、前記第1有機層から離間し前記上部の上に位置する第2有機層を形成し、前記第1有機層の上に位置し前記下部に接する第1上電極、及び、前記第1上電極から離間し前記第2有機層の上に位置する第2上電極を形成し、前記第1上電極の上に位置する第1透明層、及び、前記第1透明層から離間し前記第2上電極の上に位置する第2透明層を形成し、前記第1透明層の上に位置する第1無機層、及び、前記第1無機層から離間し前記第2透明層の上に位置する第2無機層を形成し、前記第1無機層及び前記第2無機層の上に位置し、前記隔壁を覆う封止層を形成し、前記下電極の直上の前記封止層を覆うとともに前記隔壁の直上の前記封止層の一部を覆うレジストを形成し、前記レジストをマスクとしてドライエッチングを行い、前記レジストから露出した前記封止層を除去し、前記レジストをマスクとし、酸性溶液を用いたウエットエッチングを行い、前記レジストから露出した前記第2無機層を除去する。
図1は、表示装置DSPの構成例を示す図である。 図2は、副画素SP1,SP2,SP3のレイアウトの一例を示す図である。 図3は、図2中のIII-III線に沿う表示装置DSPの概略的な断面図である。 図4は、表示素子20の構成の一例を示す図である。 図5は、表示装置DSPの製造方法の一例を説明するためのフロー図である。 図6は、処理基板を用意する工程を説明するための図である。 図7は、第1薄膜を形成する工程を説明するための図である。 図8は、レジストを形成する工程を説明するための図である。 図9は、第1薄膜の第1エッチング(ドライエッチング)を説明するための図である。 図10は、第1薄膜の第2エッチング(ウエットエッチング)を説明するための図である。 図11は、第1薄膜の第3エッチングを説明するための図である。 図12は、レジストを除去する工程を説明するための図である。 図13は、実験1の結果を示す図である。 図14は、実験2の結果を示す図である。
一実施形態について図面を参照しながら説明する。
開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を記載する。X軸に沿った方向を第1方向と称し、Y軸に沿った方向を第2方向と称し、Z軸に沿った方向を第3方向と称する。第3方向Zと平行に各種要素を見ることを平面視という。
本実施形態に係る表示装置は、表示素子として有機発光ダイオード(OLED)を備える有機エレクトロルミネッセンス表示装置であり、テレビ、パーソナルコンピュータ、車載機器、タブレット端末、スマートフォン、携帯電話端末等に搭載され得る。
図1は、表示装置DSPの構成例を示す図である。
表示装置DSPは、絶縁性の基板10の上に、画像を表示する表示領域DAと、表示領域DAの周辺の周辺領域SAと、を有している。基板10は、ガラスであってもよいし、可撓性を有する樹脂フィルムであってもよい。
本実施形態においては、平面視における基板10の形状が長方形である。ただし、基板10の平面視における形状は長方形に限らず、正方形、円形あるいは楕円形などの他の形状であってもよい。
表示領域DAは、第1方向Xおよび第2方向Yにマトリクス状に配列された複数の画素PXを備えている。画素PXは、複数の副画素SPを含む。一例では、画素PXは、赤色の副画素SP1、緑色の副画素SP2および青色の副画素SP3を含む。なお、画素PXは、副画素SP1,SP2,SP3とともに、あるいは副画素SP1,SP2,SP3のいずれかに代えて、白色などの他の色の副画素SPを含んでもよい。
副画素SPは、画素回路1と、画素回路1によって駆動される表示素子20とを備えている。画素回路1は、画素スイッチ2と、駆動トランジスタ3と、キャパシタ4とを備えている。画素スイッチ2および駆動トランジスタ3は、例えば薄膜トランジスタにより構成されたスイッチング素子である。
画素スイッチ2のゲート電極は、走査線GLに接続されている。画素スイッチ2のソース電極およびドレイン電極の一方は信号線SLに接続され、他方は駆動トランジスタ3のゲート電極およびキャパシタ4に接続されている。駆動トランジスタ3において、ソース電極およびドレイン電極の一方は電源線PLおよびキャパシタ4に接続され、他方は表示素子20のアノードに接続されている。
なお、画素回路1の構成は図示した例に限らない。例えば、画素回路1は、より多くの薄膜トランジスタおよびキャパシタを備えてもよい。
表示素子20は、発光素子としての有機発光ダイオード(OLED)であり、有機EL素子と称する場合がある。例えば、副画素SP1は赤色の波長域の光を放つ表示素子20を備え、副画素SP2は緑色の波長域の光を放つ表示素子20を備え、副画素SP3は青色の波長域の光を放つ表示素子20を備えている。
図2は、副画素SP1,SP2,SP3のレイアウトの一例を示す図である。
図2の例においては、副画素SP1と副画素SP2が第2方向Yに並んでいる。さらに、副画素SP1,SP2がそれぞれ副画素SP3と第1方向Xに並んでいる。
副画素SP1,SP2,SP3がこのようなレイアウトである場合、表示領域DAには、副画素SP1,SP2が第2方向Yに交互に配置された列と、複数の副画素SP3が第2方向Yに繰り返し配置された列とが形成される。これらの列は、第1方向Xに交互に並ぶ。
なお、副画素SP1,SP2,SP3のレイアウトは図2の例に限られない。他の一例として、各画素PXにおける副画素SP1,SP2,SP3が第1方向Xに順に並んでいてもよい。
表示領域DAには、リブ5および隔壁6が配置されている。リブ5は、副画素SP1,SP2,SP3においてそれぞれ開口AP1,AP2,AP3を有している。図2の例においては、開口AP2が開口AP1よりも大きく、開口AP3が開口AP2よりも大きい。
隔壁6は、平面視においてリブ5と重なっている。隔壁6は、第1方向Xに延びる複数の第1隔壁6xと、第2方向Yに延びる複数の第2隔壁6yとを有している。複数の第1隔壁6xは、第2方向Yに隣り合う開口AP1,AP2の間、および、第2方向Yに隣り合う2つの開口AP3の間にそれぞれ配置されている。第2隔壁6yは、第1方向Xに隣り合う開口AP1,AP3の間、および、第1方向Xに隣り合う開口AP2,AP3の間にそれぞれ配置されている。
図2の例においては、第1隔壁6xおよび第2隔壁6yは、互いに接続されている。これにより、隔壁6は、全体として開口AP1,AP2,AP3を囲う格子状に形成されている。隔壁6は、リブ5と同様に副画素SP1,SP2,SP3において開口を有するということもできる。
副画素SP1は、開口AP1とそれぞれ重なる下電極LE1、上電極UE1および有機層OR1を備えている。副画素SP2は、開口AP2とそれぞれ重なる下電極LE2、上電極UE2および有機層OR2を備えている。副画素SP3は、開口AP3とそれぞれ重なる下電極LE3、上電極UE3および有機層OR3を備えている。
図2の例においては、下電極LE1、LE2、LE3の外形は点線で示し、有機層OR1、OR2、OR3、および、上電極UE1、UE2、UE3の外形は一点鎖線で示している。下電極LE1、LE2、LE3のそれぞれの周縁部は、リブ5に重なっている。上電極UE1の外形は有機層OR1の外形とほぼ一致し、上電極UE1及び有機層OR1のそれぞれの周縁部は、隔壁6に重なっている。上電極UE2の外形は有機層OR2の外形とほぼ一致し、上電極UE2及び有機層OR2のそれぞれの周縁部は、隔壁6に重なっている。上電極UE3の外形は有機層OR3の外形とほぼ一致し、上電極UE3及び有機層OR3のそれぞれの周縁部は、隔壁6に重なっている。
下電極LE1、上電極UE1および有機層OR1は、副画素SP1の表示素子20を構成する。下電極LE2、上電極UE2および有機層OR2は、副画素SP2の表示素子20を構成する。下電極LE3、上電極UE3および有機層OR3は、副画素SP3の表示素子20を構成する。下電極LE1、LE2、LE3は、例えば、表示素子20のアノードに相当する。上電極UE1、UE2、UE3は、表示素子20のカソード、あるいは、共通電極に相当する。
下電極LE1は、コンタクトホールCH1を通じて副画素SP1の画素回路1(図1参照)に接続されている。下電極LE2は、コンタクトホールCH2を通じて副画素SP2の画素回路1に接続されている。下電極LE3は、コンタクトホールCH3を通じて副画素SP3の画素回路1に接続されている。
図3は、図2中のIII-III線に沿う表示装置DSPの概略的な断面図である。
上述の基板10の上に回路層11が配置されている。回路層11は、図1に示した画素回路1、走査線GL、信号線SLおよび電源線PLなどの各種回路や配線を含む。回路層11は、絶縁層12により覆われている。絶縁層12は、回路層11により生じる凹凸を平坦化する平坦化膜として機能する。
下電極LE1,LE2,LE3は、絶縁層(有機絶縁層)12の上に配置されている。リブ(無機絶縁層)5は、絶縁層12および下電極LE1,LE2,LE3の上に配置されている。下電極LE1,LE2,LE3の端部は、リブ5により覆われている。
隔壁6は、リブ5の上に配置された下部(茎)61と、下部61の上面を覆う上部(笠)62と、を含む。上部62は、下部61よりも大きい幅を有している。これにより、図3においては上部62の両端部が下部61の側面よりも突出している。このような隔壁6の形状は、オーバーハング状ということもできる。
図2に示した有機層OR1は、図3に示すように、互いに離間した第1部分OR1aおよび第2部分OR1bを含む。第1部分OR1aは、開口AP1を通じて下電極LE1に接触し、下電極LE1を覆うとともに、リブ5の一部に重なっている。第2部分OR1bは、上部62の上に位置している。
また、図2に示した上電極UE1は、図3に示すように、互いに離間した第1部分UE1aおよび第2部分UE1bを含む。第1部分UE1aは、下電極LE1と対向するとともに、第1部分OR1aの上に位置している。さらに、第1部分UE1aは、下部61の側面に接触している。第2部分UE1bは、隔壁6の上方に位置し、第2部分OR1bの上に位置している。
図2に示した有機層OR2は、図3に示すように、互いに離間した第1部分OR2aおよび第2部分OR2bを含む。第1部分OR2aは、開口AP2を通じて下電極LE2に接触し、下電極LE2を覆うとともに、リブ5の一部に重なっている。第2部分OR2bは、上部62の上に位置している。
また、図2に示した上電極UE2は、図3に示すように、互いに離間した第1部分UE2aおよび第2部分UE2bを含む。第1部分UE2aは、下電極LE2と対向するとともに、第1部分OR2aの上に位置している。さらに、第1部分UE2aは、下部61の側面に接触している。第2部分UE2bは、隔壁6の上方に位置し、第2部分OR2bの上に位置している。
図2に示した有機層OR3は、図3に示すように、互いに離間した第1部分OR3aおよび第2部分OR3bを含む。第1部分OR3aは、開口AP3を通じて下電極LE3に接触し、下電極LE3を覆うとともに、リブ5の一部に重なっている。第2部分OR3bは、上部62の上に位置している。
また、図2に示した上電極UE3は、図3に示すように、互いに離間した第1部分UE3aおよび第2部分UE3bを含む。第1部分UE3aは、下電極LE3と対向するとともに、第1部分OR3aの上に位置している。さらに、第1部分UE3aは、下部61の側面に接触している。第2部分UE3bは、隔壁6の上方に位置し、第2部分OR3bの上に位置している。
図3に示す例では、副画素SP1,SP2,SP3は、有機層OR1,OR2,OR3の発光層が発する光の光学特性を調整するためのキャップ層(光学調整層)CP1、CP2、CP3を含む。
キャップ層CP1は、互いに離間した第1部分CP1aおよび第2部分CP1bを含む。第1部分CP1aは、開口AP1に位置し、第1部分UE1aの上に位置している。第2部分CP1bは、隔壁6の上方に位置し、第2部分UE1bの上に位置している。
キャップ層CP2は、互いに離間した第1部分CP2aおよび第2部分CP2bを含む。第1部分CP2aは、開口AP2に位置し、第1部分UE2aの上に位置している。第2部分CP2bは、隔壁6の上方に位置し、第2部分UE2bの上に位置している。
キャップ層CP3は、互いに離間した第1部分CP3aおよび第2部分CP3bを含む。第1部分CP3aは、開口AP3に位置し、第1部分UE3aの上に位置している。第2部分CP3bは、隔壁6の上方に位置し、第2部分UE3bの上に位置している。
副画素SP1,SP2,SP3には、封止層SE1,SE2,SE3がそれぞれ配置されている。封止層SE1は、第1部分CP1a、隔壁6、及び、第2部分CP1bを含む副画素SP1の各部材を連続的に覆っている。封止層SE2は、第1部分CP2a、隔壁6、及び、第2部分CP2bを含む副画素SP2の各部材を連続的に覆っている。封止層SE3は、第1部分CP3a、隔壁6、及び、第2部分CP3bを含む副画素SP3の各部材を連続的に覆っている。
図3の例においては、副画素SP1,SP3の間の隔壁6上の第2部分OR1b、第2部分UE1b、第2部分CP1b、及び、封止層SE1と、当該隔壁6上の第2部分OR3b、第2部分UE3b、第2部分CP3b、及び、封止層SE3とが離間している。また、副画素SP2,SP3の間の隔壁6上の第2部分OR2b、第2部分UE2b、第2部分CP2b、及び、封止層SE2と、当該隔壁6上の第2部分OR3b、第2部分UE3b、第2部分CP3b、及び、封止層SE3とが離間している。
封止層SE1,SE2,SE3は、樹脂層13により覆われている。樹脂層13は、封止層14により覆われている。さらに、封止層14は、樹脂層15により覆われている。
絶縁層12は、有機材料で形成されている。リブ5および封止層14,SE1,SE2,SE3は、例えばシリコン窒化物(SiNx)などの無機材料で形成されている。無機材料で形成されたリブ5の厚さは、隔壁6や絶縁層12の厚さに比べて十分に小さい。一例では、リブ5の厚さは200nm以上かつ400nm以下である。
隔壁6の下部61は、導電材料によって形成されている。隔壁6の下部61及び上部62がいずれも導電性を有してもよい。
下電極LE1,LE2,LE3は、ITOなどの透明導電材料で形成されてもよいし、銀(Ag)などの金属材料と透明導電材料の積層構造を有してもよい。上電極UE1,UE2,UE3は、例えばマグネシウムと銀の合金(MgAg)などの金属材料で形成されている。上電極UE1,UE2,UE3は、ITOなどの透明導電材料で形成されてもよい。
下電極LE1,LE2,LE3の電位が上電極UE1,UE2,UE3の電位よりも相対的に高い場合、下電極LE1,LE2,LE3がアノードに相当し、上電極UE1,UE2,UE3がカソードに相当する。また、上電極UE1,UE2,UE3の電位が下電極LE1,LE2,LE3の電位よりも相対的に高い場合、上電極UE1,UE2,UE3がアノードに相当し、下電極LE1,LE2,LE3がカソードに相当する。
有機層OR1,OR2,OR3は、複数の機能層を含む。また、有機層OR1の第1部分OR1aおよび第2部分OR1bは、同一材料で形成した発光層EM1を含む。有機層OR2の第1部分OR2aおよび第2部分OR2bは、同一材料で形成した発光層EM2を含む。有機層OR3の第1部分OR3aおよび第2部分OR3bは、同一材料で形成した発光層EM3を含む。発光層EM1、発光層EM2、及び、発光層EM3は、互いに異なる波長域の光を放つ材料によって形成されている。
キャップ層CP1、CP2、CP3は、例えば、透明な薄膜の多層体によって形成されている。多層体は、薄膜として、無機材料によって形成された薄膜及び有機材料によって形成された薄膜を含んでいてもよい。また、これらの複数の薄膜は、互いに異なる屈折率を有している。多層体を構成する薄膜の材料は、上電極UE1、UE2、UE3の材料とは異なり、また、封止層SE1、SE2、SE3の材料とも異なる。なお、キャップ層CP1、CP2、CP3は、省略してもよい。
隔壁6には、共通電圧が供給されている。この共通電圧は、下部61の側面に接触した各上電極の第1部分UE1a,UE2a,UE3aにそれぞれ供給される。下電極LE1,LE2,LE3には、副画素SP1,SP2,SP3がそれぞれ有する画素回路1を通じて画素電圧が供給される。
下電極LE1と上電極UE1の間に電位差が形成されると、有機層OR1のうちの第1部分OR1aの発光層EM1が赤色の波長域の光を放つ。下電極LE2と上電極UE2の間に電位差が形成されると、有機層OR2のうちの第1部分OR2aの発光層EM2が緑色の波長域の光を放つ。下電極LE3と上電極UE3の間に電位差が形成されると、有機層OR3のうちの第1部分OR3aの発光層EM3が青色の波長域の光を放つ。
他の例として、有機層OR1,OR2,OR3の発光層が同一色(例えば白色)の光を放ってもよい。この場合において、表示装置DSPは、発光層が放つ光を副画素SP1,SP2,SP3に対応する色の光に変換するカラーフィルタを備えてもよい。また、表示装置DSPは、発光層が放つ光により励起して副画素SP1,SP2,SP3に応じた色の光を生成する量子ドットを含んだ層を備えてもよい。
図4は、表示素子20の構成の一例を示す図である。
図4に示す下電極LEは、図3の下電極LE1,LE2,LE3の各々に相当する。図4に示す有機層ORは、図3の有機層OR1,OR2,OR3の各々に相当する。図4に示す上電極UEは、図3の上電極UE1,UE2,UE3の各々に相当する。
有機層ORは、キャリア調整層CA1と、発光層EMと、キャリア調整層CA2と、を有している。キャリア調整層CA1は下電極LEと発光層EMとの間に位置し、キャリア調整層CA2は発光層EMと上電極UEとの間に位置している。キャリア調整層CA1及びCA2は、複数の機能層を含んでいる。以下、下電極LEがアノードに相当し、上電極UEがカソードに相当する場合を例に説明する。
キャリア調整層CA1は、機能層として、正孔注入層F11、正孔輸送層F12、電子ブロッキング層F13などを含んでいる。正孔注入層F11は下電極LEの上に配置され、正孔輸送層F12は正孔注入層F11の上に配置され、電子ブロッキング層F13は正孔輸送層F12の上に配置され、発光層EMは電子ブロッキング層F13の上に配置されている。
キャリア調整層CA2は、機能層として、正孔ブロッキング層F21、電子輸送層F22、電子注入層F23などを含んでいる。正孔ブロッキング層F21は発光層EMの上に配置され、電子輸送層F22は正孔ブロッキング層F21の上に配置され、電子注入層F23は電子輸送層F22の上に配置され、上電極UEは電子注入層F23の上に配置されている。
なお、キャリア調整層CA1及びCA2は、上記した機能層の他に、必要に応じてキャリア発生層などの他の機能層を含んでいてもよいし、上記した機能層の少なくとも1つが省略されてもよい。
図4に示すキャップ層CPは、図3のキャップ層CP1,CP2,CP3の各々に相当する。キャップ層CPは、透明層(第1層)TLと、無機層(第2層)ILと、を含んでいる。透明層TLは上電極UEの上に配置され、無機層ILは透明層TLの上に配置されている。透明層TLは、例えば有機材料によって形成された薄膜であり、また、上電極UEよりも大きい屈折率を有する高屈折率層である。無機層ILは、例えば、フッ化リチウム(LiF)によって形成された透明な薄膜であり、透明層TLよりも小さい屈折率を有する低屈折率層である。
なお、図4に示す例では、キャップ層CPは、透明層TLと無機層ILとの2層の積層体であるが、3層以上の積層体であってもよい。キャップ層CPにおいて、無機層ILは最上層に位置し、図3に示した封止層SE1,SE2,SE3に接する。
次に、表示装置DSPの製造方法の一例について説明する。
図5は、表示装置DSPの製造方法の一例を説明するためのフロー図である。
ここに示す製造方法は、大別して、副画素SPα、SPβ、SPγの下地となる処理基板SUBを用意する工程(ステップST1)と、副画素SPαを形成する工程(ステップST2)と、を含む。ステップST2の後に、副画素SPαを形成する工程と同様の副画素SPβを形成する工程を行い、さらに、副画素SPγを形成する工程を行う。なお、ここでの副画素SPα、SPβ、SPγは、上記の副画素SP1,SP2,SP3のいずれかである。
ステップST2においては、まず、処理基板SUBに、発光層EMαを含む第1薄膜31を形成する(ステップST21)。第1薄膜31を形成する工程としては、まず、処理基板SUBの上に有機層OR10を形成する(ステップST211)。そして、有機層OR10の上に上電極UE10を形成する(ステップST212)。そして、上電極UE10の上に、キャップ層を構成する透明層TL10を形成する(ステップST213)。そして、透明層TL10の上に、キャップ層を構成する無機層IL10を形成する(ステップST214)。そして、無機層IL10の上に封止層SE10を形成する(ステップST215)。
その後、第1薄膜31の上に所定の形状にパターニングされたレジスト41を形成する(ステップST22)。
その後、レジスト41をマスクとしたエッチングにより第1薄膜31の一部を除去する(ステップST23)。第1薄膜31の一部を除去する工程としては、まず、レジスト41から露出した封止層SE10を除去する(ステップST231)。そして、レジスト41及び封止層SE10から露出した無機層IL10を除去する(ステップST232)。そして、レジスト41、封止層SE10、及び、無機層IL10から露出した透明層TL10を除去する(ステップST233)。そして、レジスト41、封止層SE10、無機層IL10、及び、透明層TL10から露出した上電極UE10を除去する(ステップST234)。そして、レジスト41、封止層SE10、無機層IL10、透明層TL10、及び、上電極UE10から露出した有機層OR10を除去する(ステップST235)。
その後、レジスト41を除去する(ステップST24)。
これにより、副画素SPαが形成される。副画素SPαは、所定の形状の第1薄膜31を有する表示素子21を備える。
副画素SPβを形成する工程は、ステップST21乃至ステップST24と同様の工程を含むが、ステップST21では第1薄膜31の代わりに、発光層EMβを含む第2薄膜32を形成する。そして、第2薄膜32をパターニングすることにより、副画素SPβが形成される。副画素SPβは、所定の形状の第2薄膜32を有する表示素子22を備える。なお、ここでは第2薄膜32、発光層EMβ、及び、表示素子22の図示を省略する。
副画素SPγを形成する工程は、ステップST21乃至ステップST24と同様の工程を含むが、ステップST21では第1薄膜31の代わりに、発光層EMγを含む第3薄膜33を形成する。そして、第3薄膜33をパターニングすることにより、副画素SPγが形成される。副画素SPγは、所定の形状の第3薄膜33を有する表示素子23を備える。なお、ここでは第3薄膜33、発光層EMγ、及び、表示素子23の図示を省略する。
発光層EMα、発光層EMβ、及び、発光層EMγは、互いに異なる波長域の光を放つ材料によって形成されている。
以下、ステップST1及びステップST2について具体的に説明する。
まず、ステップST1においては、図6に示すように、基板10の上方に、副画素SPαの下電極LEαと、副画素SPβの下電極LEβと、副画素SPγの下電極LEγと、下電極LEα、LEβ、LEγの各々と重なる開口APα、APβ、APγを有するリブ5と、リブ5の上に配置された下部61及び下部61の上に配置され下部61の側面から突出した上部62を含む隔壁6と、を形成した処理基板SUBを用意する。なお、図7乃至図12においては、絶縁層12よりも下層の基板10及び回路層11の図示を省略する。
続いて、ステップST21においては、図7に示すように、副画素SPα、副画素SPβ、及び、副画素SPγに亘って、第1薄膜31を形成する。第1薄膜31を形成する工程は、処理基板SUBの上に、発光層EMαを含む有機層OR10を形成する工程(ST211)と、有機層OR10の上に上電極UE10を形成する工程(ST212)と、上電極UE10の上に透明層TL10を形成する工程(ST213)と、透明層TLの上に無機層IL10を形成する工程(ST214)と、無機層IL10の上に封止層SE10を形成する工程(ST215)と、を含む。つまり、図示した例では、第1薄膜31は、有機層OR10、上電極UE10、透明層TL10、無機層IL10、及び、封止層SE10を含む。
有機層OR10は、第1有機層OR11、第2有機層OR12、第3有機層OR13、第4有機層OR14、及び、第5有機層OR15を含む。第1有機層OR11、第2有機層OR12、第3有機層OR13、第4有機層OR14、及び、第5有機層OR15は、いずれも同一材料で形成した発光層EMαを含んでいる。
第1有機層OR11は、下電極LEαを覆うように形成される。第2有機層OR12は、第1有機層OR11から離間し、下電極LEαと下電極LEβとの間において隔壁6の上部62の上に位置している。第3有機層OR13は、第2有機層OR12から離間し、下電極LEβを覆うように形成される。第4有機層OR14は、第3有機層OR13から離間し、下電極LEβと下電極LEγとの間において隔壁6の上部62の上に位置している。第5有機層OR15は、第4有機層OR14から離間し、下電極LEγを覆うように形成される。
上電極UE10は、第1上電極UE11、第2上電極UE12、第3上電極UE13、第4上電極UE14、及び、第5上電極UE15を含む。
第1上電極UE11は、第1有機層OR11の上に位置し、下電極LEαと下電極LEβとの間において隔壁6の下部61に接している。第2上電極UE12は、第1上電極UE11から離間し、下電極LEαと下電極LEβとの間において第2有機層OR12の上に位置している。第3上電極UE13は、第2上電極UE12から離間し、第3有機層OR13の上に位置している。また、第3上電極UE13は、図示した例では、下電極LEαと下電極LEβとの間において隔壁6の下部61に接し、下電極LEβと下電極LEγとの間において隔壁6の下部61に接しているが、いずれか一方の下部61に接していてもよい。第4上電極UE14は、第3上電極UE13から離間し、下電極LEβと下電極LEγとの間において第4有機層OR14の上に位置している。第5上電極UE15は、第4上電極UE14から離間し、第5有機層OR15の上に位置し、下電極LEβと下電極LEγとの間において隔壁6の下部61に接している。
透明層TL10は、第1透明層TL11、第2透明層TL12、第3透明層TL13、第4透明層TL14、及び、第5透明層TL15を含む。
第1透明層TL11は、第1上電極UE11の上に位置している。第2透明層TL12は、第1透明層TL11から離間し、第2上電極UE12の上に位置している。第3透明層TL13は、第2透明層TL12から離間し、第3上電極UE13の上に位置している。第4透明層TL14は、第3透明層TL13から離間し、第4上電極UE14の上に位置している。第5透明層TL15は、第4透明層TL14から離間し、第5上電極UE15の上に位置している。
無機層IL10は、第1無機層IL11、第2無機層IL12、第3無機層IL13、第4無機層IL14、及び、第5無機層IL15を含む。第1無機層IL11、第2無機層IL12、第3無機層IL13、第4無機層IL14、及び、第5無機層IL15は、フッ化リチウムによって形成した単層の薄膜である。第1無機層IL11、第2無機層IL12、第3無機層IL13、第4無機層IL14、及び、第5無機層IL15の各々の厚さは、20nm以上、200nm以下である。
第1無機層IL11は、第1透明層TL11の上に位置している。第1無機層IL11の屈折率は、第1透明層TL11の屈折率より小さい。
第2無機層IL12は、第1無機層IL11から離間し、第2透明層TL12の上に位置している。第2無機層IL12の屈折率は、第2透明層TL12の屈折率より小さい。
第3無機層IL13は、第2無機層IL12から離間し、第3透明層TL13の上に位置している。第3無機層IL13の屈折率は、第3透明層TL13の屈折率より小さい。
第4無機層IL14は、第3無機層IL13から離間し、第4透明層TL14の上に位置している。第4無機層IL14の屈折率は、第4透明層TL14の屈折率より小さい。
第5無機層IL15は、第4無機層IL14から離間し、第5透明層TL15の上に位置している。第5無機層IL15の屈折率は、第5透明層TL15の屈折率より小さい。
封止層SE10は、第1無機層IL11、第2無機層IL12、第3無機層IL13、第4無機層IL14、第5無機層IL15、及び、隔壁6を覆うように形成される。封止層SE10は、無機材料であるシリコン窒化物によって形成する。隔壁6を覆う封止層SE10は、上部62の下方に接するとともに、下部61の側面に接している。
その後、ステップST22においては、図8に示すように、封止層SE10の上にレジストを塗布し、このレジストをパターニングする。このようなパターニングによって形成されたレジスト41は、副画素SPαを覆っている。つまり、レジスト41は、下電極LEα、第1有機層OR11、第1上電極UE11、第1透明層TL11、及び、第1無機層IL11の直上に配置されている。また、レジスト41は、副画素SPαから隔壁6の上方に延出している。副画素SPαと副画素SPβとの間の隔壁6の直上において、レジスト41は、副画素SPα側(図の左側)に配置され、副画素SPβ側(図の右側)では封止層SE10を露出している。図示した例では、レジスト41は、副画素SPβ及び副画素SPγにおいて、封止層SE10を露出している。
その後、ステップST231においては、図9に示すように、レジスト41をマスクとした第1薄膜31の第1エッチングとして、ドライエッチングを行い、レジスト41から露出した封止層SE10を除去する。
このドライエッチングにより、副画素SPβ及び副画素SPγの封止層SE10が除去され、副画素SPβの第3無機層IL13及び副画素SPγの第5無機層IL15が封止層SE10から露出する。副画素SPαには、封止層SE10が残留する。
また、副画素SPαと副画素SPβとの間の下部61、上部62、第2無機層IL12について、それぞれの副画素SPα側が封止層SE10で覆われている一方で、それぞれの副画素SPβ側は封止層SE10から露出している。副画素SPβと副画素SPγとの間の下部61、上部62、第4無機層IL14について、封止層SE10から露出する。このような無機層IL10は、封止層SE10をドライエッチングによって除去する際に、エッチングストッパ層として機能する。
このように、第1薄膜31のうちの封止層SE10は、ドライエッチングを行うことで所定の形状を有するように形成される。
その後、ステップST232においては、図10に示すように、レジスト41をマスクとした第1薄膜31の第2エッチングとして、酸性溶液を用いたウエットエッチングを行い、レジスト41から露出した無機層IL10を除去する。ここでの酸性溶液は、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、及び、ブタン酸の少なくとも1つの有機酸の溶液である。あるいは、ここでの酸性溶液は、硝酸、及び、塩酸の少なくとも1つの無機酸の溶液である。一例では、酸性溶液として酢酸を適用している。酢酸濃度は、0.01%以上であり、例えば0.1%以上、15%以下の範囲が好ましい。酸性溶液のpHは、例えば2.5以上、3.6以下である。これらの数値範囲の根拠については、後に説明する実験1及び実験2の結果に基づくものである。
このウエットエッチングにより、第2無機層IL12の一部(副画素SPβ側)が除去され、また、第3無機層IL13の全部、第4無機層IL14の全部、及び、第5無機層IL15の全部が除去される。このため、第2透明層TL12の一部(副画素SPβ側)が露出し、また、第3透明層TL13、第4透明層TL14、及び、第5透明層TL15が露出する。副画素SPαには、第1透明層TL11が残留する。
その後、図11に示すように、レジスト41をマスクとした第1薄膜31の第3エッチングを行う。この第3エッチングでは、まず、ステップST233において、レジスト41から露出した第2透明層TL12の一部、第3透明層TL13の全部、第4透明層TL14の全部、及び、第5透明層TL15の全部を除去する。そして、ステップST234において、レジスト41から露出した第2上電極UE12の一部、第3上電極UE13の全部、第4上電極UE14の全部、及び、第5上電極UE15の全部を除去する。そして、ステップST235において、レジスト41から露出した、第2有機層OR12の一部、第3有機層OR13の全部、第4有機層OR14の全部、及び、第5有機層OR15の全部を除去する。
これにより、副画素SPβでは下電極LEβが露出し、副画素SPγでは下電極LEγが露出する。
副画素SPαと副画素SPβとの間の隔壁6について、上部62の直上では、副画素SPα側に第2有機層OR12、第2上電極UE12、第2透明層TL12、第2無機層IL12、封止層SE10が残留し、副画素SPβ側では第2有機層OR12、第2上電極UE12、第2透明層TL12、第2無機層IL12、封止層SE10が除去される。このため、副画素SPβ側では、上部62が露出する。
また、副画素SPαと副画素SPβとの間のリブ5について、副画素SPβ側が露出する。
また、副画素SPβと副画素SPγとの間の隔壁6について、下部61及び上部62が露出する。
また、副画素SPβと副画素SPγとの間のリブ5について、副画素SPβ側及び副画素SPγ側がそれぞれ露出する。
その後、図12に示すように、ステップST24においては、レジスト41を除去する。これにより、副画素SPαの封止層SE10が露出する。これらのステップST21乃至ST24を経て、副画素SPαにおいて、表示素子21が形成される。表示素子21は、下電極LEα、第1有機層OR11、第1上電極UE11、第1キャップ層CP11(第1透明層TL11及び第1無機層IL11)によって構成される。また、表示素子21は、封止層SE10によって覆われる。
上記した例の副画素SPαは、図2に示した副画素SP1,SP2,SP3のいずれかである。例えば、副画素SPαが副画素SP1に相当する場合、下電極LEαは下電極LE1に相当し、第1有機層OR11は第1部分OR1aに相当し、第2有機層OR12は第2部分OR1bに相当し、発光層EMαが第1発光層EM1に相当し、第1上電極UE11は第1部分UE1aに相当し、第2上電極UE12は第2部分UE1bに相当し、第1キャップ層CP11(第1透明層TL11及び第1無機層IL11)は第1部分CP1aに相当し、第2キャップ層CP12(第2透明層TL12及び第2無機層IL12)は第2部分CP1bに相当し、封止層SE10は封止層SE1に相当する。
本実施形態によれば、キャップ層CPを構成する無機層ILのパターニング技術を確立することができる。また、フッ化リチウムによって形成した無機層ILを除去するための酸性溶液として、酢酸溶液を適用することができる。酸性溶液が単一組成であるため、濃度管理が容易であり、環境負荷が小さい。
また、上記の例で説明した副画素SPβ及びSPγを覆う無機層ILが確実に除去されることにより、透明層TL、上電極UE、及び、有機層ORを除去することができる。このため、後段の副画素形成工程において、他の副画素SPβ及びSPγにそれぞれ所望の形状の表示素子を形成することができる。また、各副画素において、上電極UEと隔壁6の下部61とを確実に電気的に接続することができる。したがって、信頼性を向上することができる。
次に、発明者は、濃度(重量%濃度)が異なる酢酸溶液を用意し、これらの酢酸溶液を用いて、フッ化リチウムの溶解可否を確認する実験1を行った。実験1では、まず、図7を参照して説明した有機層OR10及び上電極UE10を形成した後に、フッ化リチウム層を形成した処理基板を用意する。フッ化リチウム層の厚さは、約80nmである。処理基板を酢酸溶液に浸漬する時間は2分とした。その後、フッ化リチウム層が残留しているか否か、また、隔壁6が酢酸溶液で溶解することによるダメージがあるか否か、を確認した。
図13は、実験1の結果を示す図である。
濃度0.01%(pH3.6)の酢酸溶液を適用した場合、フッ化リチウム層の一部が残留し、また、隔壁6のダメージは確認されなかった。
濃度0.1%(pH3.4)の酢酸溶液を適用した場合、フッ化リチウム層は残留せず、また、隔壁6のダメージは確認されなかった。
濃度0.5%(pH3.0)の酢酸溶液を適用した場合、フッ化リチウム層は残留せず、また、隔壁6のダメージは確認されなかった。
濃度1%(pH2.8)の酢酸溶液を適用した場合、フッ化リチウム層は残留せず、また、隔壁6のダメージは確認されなかった。
濃度2%(pH2.7)の酢酸溶液を適用した場合、フッ化リチウム層は残留せず、また、隔壁6のダメージは確認されなかった。
濃度99.8%(pH2.5)の酢酸溶液を適用した場合、フッ化リチウム層は残留せず、また、隔壁6のダメージは確認されなかった。
発明者は、同一濃度の酢酸溶液を用いて複数回にわたって同様の実験を繰り返したところ、酢酸溶液の濃度が0.1%の場合に安定してフッ化リチウム層を溶解できることを確認した。また、酢酸溶液の濃度が99.8%の場合に、浸漬時間を10分まで延長しても、隔壁6のダメージがないことも確認した。
また、処理基板の酢酸溶液への浸漬時間を延長することでフッ化リチウム層の溶解が進行する。このため、酢酸濃度が0.01%の場合であっても、浸漬時間を2分より長く延長することで、フッ化リチウム層をすべて除去することができる。
上記の実験1の結果に基づき、フッ化リチウム層を確実に除去し且つ隔壁6へのダメージを抑制する観点で、酸性溶液として酢酸溶液を適用することが好適であることが確認された。また、酢酸濃度が0.01%以上の範囲(pH3.6以下の範囲)、好ましくは酢酸濃度が0.01%より大きい範囲(pH3.6より小さい範囲)であれば、フッ化リチウム層を除去できることも確認された。実験1の結果によれば、フッ化リチウム層を除去できる酢酸濃度は、0.01%以上、99.8%以下の範囲であり、好ましくは酢酸濃度が0.01%より大きく、99.8%以下の範囲である。また、フッ化リチウム層を除去できる酸性溶液のpHとしては、2.5以上、3.6以下の範囲であり、好ましくはpHが2.5以上であり、3.6より小さい範囲である。
次に、発明者は、濃度(重量%濃度)が異なる酢酸溶液を用意し、これらの酢酸溶液を用いた浸漬時間を変えて、フッ化リチウムの溶解可否を確認する実験2を行った。実験2では、まず、図7を参照して説明した有機層OR10及び上電極UE10を形成した後に、フッ化リチウム層を形成した処理基板を用意する。フッ化リチウム層の厚さは、約100nmである。その後、フッ化リチウム層が残留しているか否か、を確認した。
図14は、実験2の結果を示す図である。
濃度0.1%の酢酸溶液を適用した場合、浸漬時間が5分のときにはフッ化リチウム層がわずかに残留し、浸漬時間が10分及び15分のときにはフッ化リチウム層は残留しなかった。
濃度0.5%の酢酸溶液を適用した場合、浸漬時間が5分のときにはフッ化リチウム層がわずかに残留し、浸漬時間が10分及び15分のときにはフッ化リチウム層は残留しなかった。
濃度1%の酢酸溶液を適用した場合、浸漬時間が5分のときにはフッ化リチウム層がわずかに残留し、浸漬時間が10分及び15分のときにはフッ化リチウム層は残留しなかった。
濃度2%の酢酸溶液を適用した場合、浸漬時間が5分のときにはフッ化リチウム層がわずかに残留し、浸漬時間が10分及び15分のときにはフッ化リチウム層は残留しなかった。
濃度5%の酢酸溶液を適用した場合、浸漬時間が5分のときにはフッ化リチウム層がわずかに残留し、浸漬時間が10分及び15分のときにはフッ化リチウム層は残留しなかった。
濃度10%の酢酸溶液を適用した場合、浸漬時間が5分のときにはフッ化リチウム層がわずかに残留し、浸漬時間が10分及び15分のときにはフッ化リチウム層は残留しなかった。
濃度15%の酢酸溶液を適用した場合、浸漬時間が5分のときにはフッ化リチウム層がわずかに残留し、浸漬時間が10分及び15分のときにはフッ化リチウム層は残留しなかった。
上記の実験2の結果に基づき、酢酸濃度が0.1%以上、15%以下の範囲において、フッ化リチウム層の溶解速度の差はほとんどないことが確認された。フッ化リチウム層を確実に除去するための最適な浸漬時間は、フッ化リチウム層の厚さに応じて決まる。例えば、上記の実験2のように、フッ化リチウム層の厚さが100nmである場合には、浸漬時間を5分より長く設定する、好ましくは浸漬時間を10分以上に設定すればよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、信頼性を向上し、製造歩留まりを向上することが可能な表示装置の製造方法を提供することができる。
以上、本発明の実施形態として説明した表示装置の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に属する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、上述の実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
DSP…表示装置
SP1,SP2,SP3…副画素 20…表示素子(有機EL素子)
LE,LE1,LE2,LE3…下電極(アノード)
UE,UE1,UE2,UE3,UE10…上電極(カソード)
OR,OR1,OR2,OR3,OR10…有機層
TL,TL1,TL2,TL3,TL10…透明層(キャップ層、高屈折率層)
IL,IL1,IL2,IL3,IL10…無機層(キャップ層、低屈折率層)
10…基板 5…リブ 6…隔壁 61…下部 62…上部
SE,SE1,SE2,SE3,SE10…封止層
41…レジスト

Claims (13)

  1. 基板の上方に、下電極と、前記下電極と重なる開口を有するリブと、前記リブの上に配置された下部及び前記下部の上に配置され前記下部の側面から突出した上部を含む隔壁と、を形成した処理基板を用意し、
    前記下電極を覆う第1有機層、及び、前記第1有機層から離間し前記上部の上に位置する第2有機層を形成し、
    前記第1有機層の上に位置し前記下部に接する第1上電極、及び、前記第1上電極から離間し前記第2有機層の上に位置する第2上電極を形成し、
    前記第1上電極の上に位置する第1透明層、及び、前記第1透明層から離間し前記第2上電極の上に位置する第2透明層を形成し、
    前記第1透明層の上に位置する第1無機層、及び、前記第1無機層から離間し前記第2透明層の上に位置する第2無機層を形成し、
    前記第1無機層及び前記第2無機層の上に位置し、前記隔壁を覆う封止層を形成し、
    前記下電極の直上の前記封止層を覆うとともに前記隔壁の直上の前記封止層の一部を覆うレジストを形成し、
    前記レジストをマスクとしてドライエッチングを行い、前記レジストから露出した前記封止層を除去し、
    前記レジストをマスクとし、酸性溶液を用いたウエットエッチングを行い、前記レジストから露出した前記第2無機層を除去する、表示装置の製造方法。
  2. 前記第1無機層及び前記第2無機層は、フッ化リチウム(LiF)によって形成する、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  3. 前記第1無機層及び前記第2無機層の厚さは、20nm以上、200nm以下である、請求項2に記載の表示装置の製造方法。
  4. 前記第1無機層及び前記第2無機層の屈折率は、前記第1透明層及び前記第2透明層の屈折率より小さい、請求項2に記載の表示装置の製造方法。
  5. 前記酸性溶液は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、及び、ブタン酸の少なくとも1つの有機酸の溶液である、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  6. 前記酸性溶液は、酢酸溶液であり、
    酢酸濃度は、0.01%以上である、請求項5に記載の表示装置の製造方法。
  7. 前記酢酸濃度は、0.1%以上、15%以下である、請求項6に記載の表示装置の製造方法。
  8. 前記酸性溶液のpHは、2.5以上、3.6以下である、請求項5に記載の表示装置の製造方法。
  9. 前記酸性溶液は、硝酸、及び、塩酸の少なくとも1つの無機酸の溶液である、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  10. 前記第1有機層及び前記第2有機層は、同一材料で形成した発光層を含む、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  11. さらに、前記レジストをマスクとして、前記レジストから露出した前記第2透明層を除去する、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  12. さらに、前記レジストをマスクとして、前記レジストから露出した前記第2上電極を除去する、請求項11に記載の表示装置の製造方法。
  13. さらに、前記レジストをマスクとして、前記レジストから露出した前記第2有機層を除去する、請求項12に記載の表示装置の製造方法。
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