JP4001125B2 - Ｅｌ表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、高精細のＥＬ（エレクトロルミネセンスの略）表示装置に関する。さらに詳しくは、液晶表示装置など他の表示装置にも応用可能な金属バスラインを有するＥＬ表示装置に関する。
単純マトリックス駆動ＥＬ表示装置は、薄型、軽量、低コスト、自発光で高輝度という利点を有するために、次世代フラットパネルディスプレイとして期待されている。単純マトリックス駆動ＥＬ表示装置の場合、透光性陽極基板上の陽極に使用されているのはストライプ状の透明導電膜である。
有機ＥＬ表示装置は電流駆動型である。この場合、高精細、大面積になるほど陽極ラインのアスペクト比（長さ／幅）が大きくなり、陽極ラインの電気抵抗が高くなる。その結果十分な輝度を得るために必要な電流を陽極ラインに流すと、陽極ラインの抵抗による電圧降下が大きくなり、その分、駆動電圧が大きくなる問題があり、陽極の電気抵抗を下げる必要が生じる。液晶表示装置やＡＣ型無機ＥＬ表示装置は電圧駆動型であるが、面内の表示特性を均一にするためには透明導電膜を含む電極ラインの低抵抗化が必要である。
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものであり、高精細、大画面のＥＬ表示装置において、陽極の電気抵抗を下げて十分な輝度を得ることを可能としたＥＬ表示装置およびその製造方法を提供することにある。
本発明において上記目的を達成するために、まず、請求項１においては、透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置において、陽極ラインの透明導電膜と前記透光性絶縁基板との間の領域に透明導電膜と接して導電性材料からなる金属バスラインを設け、金属バスラインの透光性絶縁基板と接する面に吸光性層を設け、透明電極と透光性絶縁基板の間の領域で、かつ各金属バスラインに隣接する領域に電気絶縁層を設けたことを特徴とするＥＬ表示装置としたものである。
また、請求項２においては、透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置において、陽極ラインの透明導電膜と前記透光性絶縁基板との間の領域に透明導電膜と接して導電性材料からなる金属バスラインを設け、金属バスラインの透光性絶縁基板と接する面に吸光性層を設け、透明電極と透光性絶縁基板の間の領域で、かつ各金属バスラインに隣接する領域に電気絶縁層を設け、電気絶縁層と透明導電膜との間にオーバーコート層を設けたことを特徴とするＥＬ表示装置としたものである。
また、請求項３においては、前記オーバーコート層が、ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項２に記載のＥＬ表示装置としたものである。
また、請求項３においては、前記オーバーコート層が、ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項２に記載のＥＬ表示装置としたものである。
また、請求項４においては、前記金属バスラインに用いる導電性材料が、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ｓｎまたはこれらの金属元素を一成分以上含む合金から選ばれたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
また、請求項５においては、前記吸光性層が、金属酸化物からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
また、請求項６においては、前記金属バスの高さが０．１〜１０μｍであり、その幅が５〜５００μｍである請求項１〜５のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
また、請求項７においては、前記電気絶縁層が、カラーフィルター層を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＥＬ表示装置としたものである。
また、請求項８においては、透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置の製造方法において、前記透光性絶縁基板上に吸光性層を形成する工程と、前記吸光性層上に金属バスライン層を形成する工程と、前記金属バスライン層上にレジストパターンを形成し、エッチングにより吸光性層のパターン及び金属バスラインを形成する工程と、ネガ型感光性樹脂を前記金属バスラインが形成されている透光性基板の面に塗布し、前記透光性絶縁基板側から露光し、電気絶縁層を形成する工程と、前記電気絶縁層上にオーバーコート層を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とするＥＬ表示装置の製造方法としたものである。
また、請求項９においては、前記オーバーコート層が、ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項８に記載のＥＬ表示装置の製造方法としたものである。
また、請求項１０においては、透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置の製造方法において、前記透光性絶縁基板上に吸光性層を形成する工程と、前記吸光性層上にレジストパターンを形成し、エッチングにより吸光性層のパターンを形成する工程と、ネガ型感光性樹脂を吸光性層のパターンが形成されている透光性基板の面に塗布し、前記透光性絶縁基板側から露光し、電気絶縁層を形成する工程を繰り返し、カラーフィルター層を形成する工程と、前記カラーフィルター層上にオーバーコート層を形成する工程と、前記カラーフィルター層の開口部に金属バスライン層を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とするＥＬ表示装置の製造方法としたものである。
また、請求項９においては、前記オーバーコート層が、ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項８に記載のＥＬ表示装置の製造方法としたものである。
また、請求項１０においては、透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置の製造方法において、前記透光性絶縁基板上に吸光性層を形成する工程と、前記吸光性層上にレジストパターンを形成し、エッチングにより吸光性層のパターンを形成する工程と、ネガ型感光性樹脂を吸光性層のパターンが形成されている透光性基板の面に塗布し、前記透光性絶縁基板側から露光し、電気絶縁層を形成する工程を繰り返し、カラーフィルター層を形成する工程と、前記カラーフィルター層上にオーバーコート層を形成する工程と、前記カラーフィルター層の開口部に金属バスライン層を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とするＥＬ表示装置の製造方法としたものである。
本発明によれば、陽極ラインの透明導電膜と透光性絶縁基板の間の領域に透明導電膜と接して金属バスラインを透明導電膜の下にを設けることによりＥＬ表示装置の駆動電圧を下げることができる。また、この金属バスラインがブラックストライプとしての機能を有するため、ＥＬ表示装置のコントラストを向上することができる。更に、電気絶縁層又はカラーフィルター層の形成に裏露光法を用いるため、マスクを用いることなく精度のよいパターンを作成できる。
以下、本発明を詳細に説明する。本発明のＥＬ表示装置における透光性絶縁基板としては、石英基板、ガラス基板、プラスチック基板等が使用できる。
本発明における透明導電膜を含む複数の陽極ラインとしてはＩＴＯ（酸化インジウムスズ複合酸化物）や酸化インジウム亜鉛複合酸化物、酸化亜鉛アルミニウム等が使用できる。
本発明における金属層を含む複数の陰極ラインとしては、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等が使用できる。
本発明における発光媒体としては、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、サリチル塩酸、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、テトラフェニルブタジエン、９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン、８−キノリノラートリチウム、Ａｌｑ、トリス（５，７−ジクロロ、８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（５−クロロ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（５−フルオロ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）、４−（４−シアノフェニルフェノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート），４−（４−シアノフェニルフェノラート）アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体およびカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、あるいは特開平４−３１４８８号公報、米国特許５１４１６５７１号、同４７６９２９２号で言及されている蛍光物質やＮ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール化合物などがあげられる。
本発明の主たる特徴である金属バスラインに用いる導電性材料としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ｓｎまたはこれらの金属元素を一成分以上含む合金から選ばれたものであることが好ましい。金属バスラインをメッキで形成する場合にはＰｂ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｓｎ等の合金が適してい
る。
る。
これら材料による金属バスラインはそのラインの両端の抵抗ができるだけ低いことが望ましく、１０００オーム以下であることが望ましく、さらに望ましくは１００オーム以下の抵抗値であることが望ましい。しかし、バスラインの幅は、ＥＬ光の透過率を確保するため、画素の最大幅の１／２以下であることが望ましく、さらに望ましくは１／４以下であることが望ましい。かつ、陽極ラインの幅の１／２０以下の線幅ではバスラインの抵抗を十分低くできないため、画素の最大幅の１／２０より太いことが望ましい。バスラインの高さは、通常０．１μｍ以上の高さで形成することが望ましく、さらに望ましくは通常のカラーフィルタ層の厚さの１μｍ程度以上必要である。かつ、ＥＬ光の放射方向を制限し視野角が狭まることを防ぐために５０μｍ以下の高さに形成することが望ましい。
例えば陽極ラインの幅１００μｍに対して、２Ｅ−６Ωｃｍの抵抗率の銅を主体とした金属を用い長さ７ｃｍのバスラインを形成する場合、バスラインの幅を画素幅の１／４の２５μｍ、高さを５μｍとすると、バスラインの両端の抵抗値は１０オーム程度になり、ＩＴＯのみからなる陽極ラインの数百分の１の抵抗となり、陽極ラインによる電圧降下によるエネルギー損失を防ぐことができる。
また、金属バスラインの透光性絶縁基板に接する面に金属酸化物等の不透明材料からなる吸光性層を設けることも好適に行われる。これにより、ブラックストライプとしての機能を持たせ、外光の反射を防止することによって、ＥＬ表示装置のコントラストを向上することが可能となる。
また、前記陽極ラインの透明導電膜と透光性絶縁基板の間の領域で、かつ各金属バスラインに隣接する領域に吸光型、干渉型、蛍光波長変換型等のカラーフィルター層を形成することにより、本発明のＥＬ表示装置をカラー化することが可能となる。
以下、本発明のＥＬ表示装置の一例を図１、図３に基づき説明する。透光性絶縁基板１の上に、透明または色材を分散させたネガ型感光性樹脂からなる電気絶縁層５Ｂが設けられ、その間隙に酸化クロム／クロム／Ｃｕ（金属バスライン４）／クロムのラインが設けられてなる。フルカラーの場合には、透光性絶縁基板１の上に、電気絶縁層（カラーフィルター層）５Ｂが設けられ、その間隙に酸化クロム／クロム／Ｃｕ（金属バスライン４）のラインが設けられてなる。以下、オーバーコートパターン層６Ｂ、透明導電パターン層７Ｂ、正孔輸送層８、電子輸送性発光層９、陰極１０、封止層１１が設けられてなる。
以下、本発明のＥＬ表示装置の製造方法の一例を示す。まず、透光性絶縁基板上にスパッタリングで酸化クロム／クロム／Ｃｕ／クロム層を形成し、次に、酸化クロム／クロム／Ｃｕ／クロム層の上に、ロールコート、スピンコート、ブレードコート法などでレジスト層を形成する。次に、レジスト層に対して露光・現像操作を行い、酸化クロム／クロム／Ｃｕ／クロム層をパターンニングするためのマスクを形成する。次に、ウェットエッチングで酸化クロム／クロム／Ｃｕ／クロム層をパターンニングし、金属バスラインを形成する。
そして金属バスラインを形成した透光性絶縁基板の表面に透明または色材を分散させたネガ型感光性樹脂層を塗布する。裏露光法で金属バスライン表面の樹脂を除去し、電気絶縁性層を形成する。
フルカラーの場合には、まず、透光性絶縁基板上にスパッタリングで酸化クロム／クロム／Ｃｕ層を形成し、次に、酸化クロム／クロム／Ｃｕ層の上に、ロールコート、スピンコート、ブレードコート法などでレジスト層を形成する。次に、レジスト層に対して露光・現像操作を行い、酸化クロム／クロム／Ｃｕ層をパターンニングするためのマスクを形成する。次に、ウェットエッチングで酸化クロム／クロム／Ｃｕ層をパターンニングし、金属バスラインの下地を形成する。
そしてＲＧＢ三色の画素に対応するカラーフィルター層を形成してから、オーバーコート層を塗布する。この後、オーバーコート層に対して露光・現像操作を行い、パターンを形成する。
その後、パターンの中に光沢ＣｕメッキでＣｕの金属バスラインを形成する。表面平滑化の必要に応じてＣＭＰ法で表面研磨を行う。
次に、無機絶縁体からなるオーバーコート層をスパッタリング法で形成し、フォトリソグラフィーでパターンを形成する。
次に、透明導電膜をスパッタリング法で形成し、フォトリソグラフィーで透明導電膜のパターンを形成する。透明導電膜を加熱処理して、結晶化し、透明性と導電性を向上させる。
この後、正孔輸送層、電子輸送性発光層、陰極を順次真空蒸着し、封止する。
まず、透光性絶縁基板１上にスパッタリングで（酸化クロム／クロム）（２００ｎｍ）／Ｃｕ（１０００ｎｍ）／クロム（１００ｎｍ）層を形成した（図２（ａ））。
次に、フォトリソグラフィー技術およびウェトエッチングによって酸化クロム／クロム／Ｃｕ／クロムライン４Ａを形成した（図２（ｂ））。
次に、金属バスラインを形成した透光性絶縁基板の表面に透明または色材を分散させたネガ型感光性樹脂層５Ａ（３μｍ）を塗布した（図２（ｃ））。
裏露光法で金属バスライン表面の樹脂を除去し、電気絶縁層５Ｂを形成した（図２（ｄ））。
次に、スパッタリングでＳｉＯ２からなるオーバーコート層６Ａを形成した（図２（ｅ））。
次に、フォトリソグラフィー技術およびウェトエッチングまたはドライエッチングによってオーバーコートパターン層６Ｂを形成した（図２（ｆ））。
次に、スパッタリングで透明導電膜７Ａを形成した（図２（ｇ））。
次に、フォトリソグラフィー技術およびウェトエッチングによって透明導電膜パターン層７Ｂを形成した（図２（ｈ））。さらに、透明性と導電性を向上させるために、空気中２３０℃で１時間加熱処理を行い、透明導電膜を結晶化した。
正孔輸送層８、白色発光型電子輸送性発光層９、陰極１０を順次真空蒸着し、封止層１１で封止して本発明のＥＬ表示装置を形成した（図２（ｉ））。
まず、透光性絶縁基板１上にスパッタリングで下地層の（酸化クロム／クロム）（２００ｎｍ）／Ｃｕ（１００ｎｍ）を形成した（図４（ａ））。
次に、フォトリソグラフィー技術およびウェトエッチングによって金属バスラインの下地２、３を形成した（図４（ｂ））。
Ｒ、Ｇ、Ｂの色材を含むネガ型感光性樹脂を用い、塗布・露光・現像の工程を繰り返し、カラーフィルター層（電気絶縁層）５Ｂを形成した（図４（ｃ））。
次に、厚さ３μｍのオーバーコート層（ＦＶＲ：富士薬品工業製）６Ａをスピンコート法により形成した（図４（ｄ））。
次に、オーバーコート層６Ａに対して露光・現像操作を行い、金属バスライン下地２、３上の所定の位置に幅３０μｍの開孔部４Ｂを有する厚さ３μｍのオーバーコートパターン層６Ｂを形成した（図４（ｅ））。
次に、光沢Ｃｕメッキ法により、開孔部４Ｂの中にＣｕを３μｍ堆積させた後、ＣＭＰ法で研磨し、金属バスライン４を形成した（図４（ｆ））。
次に、透明導電膜７Ａをスパッタリングで形成した（図４（ｇ））。
次に、フォトリソグラフィー技術およびウェトエッチングによって透明導電膜パターン層７Ｂを形成した（図４（ｈ））。さらに、透明性と導電性を向上させるために、空気中２３０℃で１時間加熱処理を行い、透明導電膜を結晶化した。
次に、フォトリソグラフィー技術およびウェト、ドライエッチング技術を用いて透明導電膜パターンの周辺部での素子の劣化を防ぐために有機または無機材料からなる保護膜７Ｃのパターンを形成した。
最後に、正孔輸送層８、白色発光型電子輸送性発光層９、陰極１０を順次真空蒸着し、封止層１１で封止して本発明の有機ＥＬ表示装置を形成した（図４（ｉ））。
本実施例での工程は実施例２と全く同じである。しかし、カラーフィルター層の配置は図６に示すように実施例２の配置（図５）と垂直に設けられている。
１ …透光性絶縁基板
２ …酸化クロム／クロム層
３ …クロム層（図１、２）、Ｎｉ／Ｃｕ層（図３、４）
４ …Ｃｕ層（金属バスライン）
４Ａ…酸化クロム／クロム／Ｃｕ／クロムライン（図２）
４Ｂ…金属バスラインをメッキで形成するための開口部（図４）
５Ａ…透明または色材を分散させたネガ型感光性樹脂層
５Ｂ…電気絶縁層（図１、２）またはカラーフィルター層（図３、４）
６Ａ…オーバーコート層
６Ｂ…オーバーコートパターン層
７Ａ…透明導電膜
７Ｂ…透明導電膜パターン層
８ …正孔輸送層
９ …電子輸送性発光層
１０…陰極
１１…封止層
２ …酸化クロム／クロム層
３ …クロム層（図１、２）、Ｎｉ／Ｃｕ層（図３、４）
４ …Ｃｕ層（金属バスライン）
４Ａ…酸化クロム／クロム／Ｃｕ／クロムライン（図２）
４Ｂ…金属バスラインをメッキで形成するための開口部（図４）
５Ａ…透明または色材を分散させたネガ型感光性樹脂層
５Ｂ…電気絶縁層（図１、２）またはカラーフィルター層（図３、４）
６Ａ…オーバーコート層
６Ｂ…オーバーコートパターン層
７Ａ…透明導電膜
７Ｂ…透明導電膜パターン層
８ …正孔輸送層
９ …電子輸送性発光層
１０…陰極
１１…封止層
Claims (10)
- 透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置において、
陽極ラインの透明導電膜と前記透光性絶縁基板との間の領域に透明導電膜と接して導電性材料からなる金属バスラインを設け、
金属バスラインの透光性絶縁基板と接する面に吸光性層を設け、
透明電極と透光性絶縁基板の間の領域で、かつ各金属バスラインに隣接する領域に電気絶縁層を設けたことを特徴とするＥＬ表示装置。 - 透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置において、
陽極ラインの透明導電膜と前記透光性絶縁基板との間の領域に透明導電膜と接して導電性材料からなる金属バスラインを設け、
金属バスラインの透光性絶縁基板と接する面に吸光性層を設け、
透明電極と透光性絶縁基板の間の領域で、かつ各金属バスラインに隣接する領域に電気絶縁層を設け、
電気絶縁層と透明導電膜との間にオーバーコート層を設けたことを特徴とするＥＬ表示装置。 - 前記オーバーコート層が、ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項２に記載のＥＬ表示装置。
- 前記金属バスラインに用いる導電性材料が、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ｓｎまたはこれらの金属元素を一成分以上含む合金から選ばれたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
- 前記吸光性層が、金属酸化物からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
- 前記金属バスの高さが０．１〜１０μｍであり、その幅が５〜５００μｍである請求項１〜５のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
- 前記電気絶縁層が、カラーフィルター層を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
- 透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置の製造方法において、
前記透光性絶縁基板上に吸光性層を形成する工程と、
前記吸光性層上に金属バスライン層を形成する工程と、
前記金属バスライン層上にレジストパターンを形成し、エッチングにより吸光性層のパターン及び金属バスラインを形成する工程と、
ネガ型感光性樹脂を前記金属バスラインが形成されている透光性基板の面に塗布し、前記透光性絶縁基板側から露光し、電気絶縁層を形成する工程と、
前記電気絶縁層上にオーバーコート層を形成する工程と、
を少なくとも有することを特徴とするＥＬ表示装置の製造方法。 - 前記オーバーコート層が、ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項８に記載のＥＬ表示装置の製造方法。
- 透光性絶縁基板上に透明導電膜を含む複数の陽極ラインと金属層を含む複数の陰極ラインが少なくとも発光媒体を挟持しかつ相互に交差してなるＥＬ表示装置の製造方法において、
前記透光性絶縁基板上に吸光性層を形成する工程と、
前記吸光性層上にレジストパターンを形成し、エッチングにより吸光性層のパターンを形成する工程と、
ネガ型感光性樹脂を吸光性層のパターンが形成されている透光性基板の面に塗布し、前記透光性絶縁基板側から露光し、電気絶縁層を形成する工程を繰り返し、カラーフィルター層を形成する工程と、
前記カラーフィルター層上にオーバーコート層を形成する工程と、
前記カラーフィルター層の開口部に金属バスライン層を形成する工程と、
を少なくとも有することを特徴とするＥＬ表示装置の製造方法。
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