JP4145857B2 - アクティブマトリックス有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

アクティブマトリックス有機電界発光表示装置及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、有機電界発光表示装置及びその製造方法に関し、特に、アクティブマトリックス有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。
一般に、有機電界発光表示装置(organic light−emitting display)は、蛍光性有機化合物を電気的に励起させて発光させる自発光型表示装置であって、マトリックス形態で配置されたN×M個の画素等を駆動する方式によってパッシブマトリックス(passive matrix)方式とアクティブマトリックス(active matrix)方式に分けられるが、前記アクティブマトリックス方式の有機電界発光表示装置は、前記パッシブマトリックス方式に比べて電力消耗が少なくて大面積の具現化に適合し、高解像度を有するという長所がある。
図1は、従来のアクティブマトリックス有機電界発光表示装置及びその製造方法を説明するための断面図である。
図1を参照すれば、絶縁基板100上にバッファー層105を形成する。前記絶縁基板100のバッファー層105上に通常の方法により活性層110、ゲート絶縁膜120ゲート130、層間絶縁膜140及びソース電極145bとドレーン電極145aを形成する。前記ソース電極145bとドレーン電極145aは、前記層間絶縁膜140内に形成されたコンタクトホール141により前記活性層110と接する。前記活性層110、前記ゲート絶縁膜120、前記ゲート130及び前記ソース電極145bとドレーン電極145aは、薄膜トランジスターを形成する。前記薄膜トランジスターを含む基板全面にわたりパッシベーション絶縁膜150を形成し、前記パッシベーション絶縁膜150内に前記ソース電極145bまたはドレーン電極145aを露出させるビアホール155を形成する。前記パッシベーション絶縁膜150は、無機膜で平坦化特性が不良で前記パッシベーション絶縁膜150下部パターン等、特に、前記コンタクトホール141のトポロジー(topology)に起因する凹部を有する。
次に、前記ビアホール155内に露出されたソース電極145bまたはドレーン電極145aに接する画素電極170を形成する。この際、前記画素電極170は、前記ビアホール155の底及び側壁に沿って形成されるので、前記ビアホール155内で屈曲を有する形態で形成される。次に、前記ビアホール155内の屈曲した画素電極170を覆う画素定義膜175を形成するが、前記画素定義膜175は、前記ビアホール155と互いに離隔した位置で前記画素電極170を露出させる開口部178を有するように形成する。次に、前記開口部178内に露出された画素電極170上に有機発光層180を形成し、前記有機発光層180上に対向電極(opposite electrode;190)を形成する。前記画素電極170、前記有機発光層180及び前記対向電極190は、有機電界発光ダイオードを形成し、前記有機電界発光ダイオードは、前記ビアホール155を介して前記薄膜トランジスターに連結することによって、前記薄膜トランジスターにより駆動される。
このような有機電界発光表示装置の製造方法において、前記画素定義膜175は、前記有機発光層180が前記ビアホール150内の前記屈曲した画素電極170上に位置するのを防ぐことにより、前記有機発光層180の屈曲による劣化を防げる。また、前記下部パターン等、特に、前記コンタクトホール141上部のトポロジーを緩和させることによって、前記有機発光層180が前記コンタクトホール141上部からの屈曲や、切れによる劣化を防げる。
一方、前記画素定義膜175は、一般に、平坦化特性が良好な感光性有機絶縁膜を使用して形成するが、前記感光性有機絶縁膜は、感光剤を含んでいる。有機電界発光表示装置の駆動において、前記感光剤は、アウトガス形態として出て来て前記画素定義膜175に接している前記有機発光層180の劣化を誘発する。
本発明がなそうとする技術的課題は、上述のような従来技術の問題点を解決するためのもので、感光性有機絶縁膜からのアウトガスによる有機発光層の劣化を最小化するとともに、前記有機発光層の屈曲による劣化を防止できる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することにある。
前記技術的課題をなすために、本発明は、有機電界発光表示装置を提供する。前記有機電界発光表示装置は、画素駆動回路領域と開口領域とを有する基板を具備する。前記基板の画素駆動回路領域上にソース電極とドレーン電極を有する薄膜トランジスターが位置する。前記ソース電極と前記ドレーン電極上に前記ソース電極または前記ドレーン電極を露出させるビアホールを有し、前記ソース電極または前記ドレーン電極に対応する領域に凹部が形成されているパッシベーション絶縁膜が位置する。前記ビアホールの底に前記露出されたソース電極または前記ドレーン電極に接する画素電極が位置するが、前記画素電極は、前記パッシベーション絶縁膜上へ延長される。前記画素電極が位置したビアホール内に前記ビアホールを埋め、前記ビアホール周辺の画素電極を露出させる第1感光性有機絶縁膜パターンが位置する。前記露出された画素電極上に有機発光層が位置する。前記パッシベーション絶縁膜に形成された凹部を埋め込み、前記凹部周辺のパッシベーション絶縁膜は露出させて前記パッシベーション絶縁膜を平坦化させる第2感光性有機絶縁膜パターンが位置する。
望ましくは、前記第1感光性有機絶縁膜パターンはアクリル系樹脂またはポリイミドからなる。
望ましくは、前記パッシベーション絶縁膜はシリコン窒化膜である。望ましくは、前記第2感光性有機絶縁膜パターンは、アクリル系樹脂またはポリイミドからなる。
望ましくは、前記画素電極はITOまたはIZOからなる。また、望ましくは、前記画素電極はテーパ形状のエッジを有する。より望ましくは、前記画素電極のテーパ形状のエッジにおいて、前記テーパの角度は20度以下である。
前記技術的課題をなすために、本発明は、有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。前記製造方法は、画素駆動回路領域と開口領域とを有し、上面と下面とを有する基板を提供することを含む。前記画素駆動回路領域の基板の上面の上にソース電極とドレーン電極を有する薄膜トランジスターを形成する。前記ソース電極と前記ドレーン電極を含む基板の上面全体にわたりポジ型のパッシベーション絶縁膜を形成する。前記パッシベーション絶縁膜内に前記ソース電極または前記ドレーン電極を露出させるビアホールを形成する。前記ビアホールの底に位置して前記露出されたソース電極または前記ドレーン電極に接し、前記パッシベーション絶縁膜上へ延長された画素電極を形成する。前記画素電極を含む基板の上面の全体にわたりポジ型の感光性有機絶縁膜を形成する。前記基板の下面で光を照射して前記感光性有機絶縁膜を白露光する。前記露光された感光性有機絶縁膜を現像することによって、前記開口領域の画素電極を露出させる。前記現像された感光性有機絶縁膜を前記パッシベーション絶縁膜が露出されるまでエッチバックすることによって、前記ビアホールを埋める第1感光性有機絶縁膜パターンを形成するとともに、前記ビアホール周辺の画素電極を露出させる。前記露出された画素電極上に有機発光層を形成する。
望ましくは、前記パッシベーション絶縁膜は、シリコン窒化膜で形成する。前記パッシベーション絶縁膜が凹部を有する場合、前記現像された感光性有機絶縁膜をエッチバックする場合において、前記第1感光性有機絶縁膜パターンを形成するとともに、前記パッシベーション絶縁膜の凹部を埋める第2感光性有機絶縁膜パターンをさらに形成することが望ましい。
望ましくは、前記画素電極はITOまたはIZOで形成する。また、望ましくは、前記画素電極はテーパ形状のエッジを有するように形成する。より望ましくは、前記画素電極をテーパ形状のエッジを有するように形成する場合において、前記テーパの角度は、20度以下となるように形成する。
望ましくは、前記感光性有機絶縁膜は、アクリル系樹脂またはポリイミドで形成する。また、望ましくは、前記感光性有機絶縁膜は、スピンコーティングを使用して形成する。
前記エッチバックは、アッシングを使用して行うことが望ましい。
上述のように本発明によれば、感光性有機絶縁膜から出てくるアウトガスの影響による有機発光層の劣化を最小化するとともに、前記有機発光層及び対向電極の屈曲による劣化を防げる。
以下、本発明をより具体的に説明するために、本発明に係る好適な実施形態を添付の図面を参照してより詳細に説明する。しかし、本発明は、ここで説明される実施形態に限定されずに、他の形態で具体化することもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底的に完全になるように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝えることができるようにするために、提供されるものである。図面等において、層が他の層または基板“上”にあると言及される場合、それは他の層または基板上に直接形成されることができたり、またはそれらの間に第3の層を介在させたりすることもできる。明細書全体にわたり同じ参照番号等は、同じ構成要素を表す。
図2aないし図2cは、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置及びその製造方法を説明するための断面図等である。前記有機電界発光表示装置は、少なくとも一つの単位画素を有するが、前記断面図等は、前記有機電界発光表示装置の単位画素に限定して示す断面図等である。
図2aを参照すれば、開口領域a及び画素駆動回路領域bを有し、また、上面と下面とを有する絶縁基板300を提供する。前記絶縁基板300は、透明な基板でガラスまたはプラスチックからなる。前記提供されていた絶縁基板300の上面の上にバッファー層305を形成する。前記バッファー層305は、前記基板300から流出される不純物から後続する工程で形成される薄膜トランジスターを保護するための層であって、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはこれらが積層された二重層で形成できる。
次に、前記バッファー層305が形成された絶縁基板300の前記画素駆動回路領域b上に活性層310を形成する。前記活性層310は、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンで形成できるが、望ましくは、多結晶シリコンで形成する。前記活性層310を含む基板上面全体にわたりゲート絶縁膜320を形成し、前記ゲート絶縁膜320上に前記活性層310の所定領域に対応されるゲート330を形成する。前記ゲート330をマスクとして前記活性層310に不純物を注入することによって、前記活性層にソース領域315bとドレーン領域315aを形成するとともに、前記ソース領域315bと前記ドレーン領域等315a間に介在されたチャンネル領域318を定義する。前記ゲート330を含む基板上面全体にわたり層間絶縁膜340を形成する。前記層間絶縁膜340は、シリコン酸化膜で形成できる。次に、前記層間絶縁膜340内に前記ソース領域315bと前記ドレーン領域315aを各々露出させるコンタクトホール等341を形成する。前記コンタクトホール等341内に露出された前記ソース領域315bと前記ドレーン領域315a及び前記層間絶縁膜340上に金属膜を積層してこれをパターニングすることによって、ソース電極345bとドレーン電極等345aを形成する。前記活性層310、前記ゲート330、前記ソース電極345b及び前記ドレーン電極等345aは、薄膜トランジスターを構成する。
次に、前記ソース電極345bと前記ドレーン電極345aが形成された基板上にパッシベーション絶縁膜350を形成する。前記パッシベーション絶縁膜350は、無機膜で形成することが望ましい。より望ましくは、前記パッシベーション絶縁膜350は、シリコン窒化膜で形成する。前記パッシベーション絶縁膜350は、前記パッシベーション絶縁膜350下部の薄膜トランジスターを保護するだけでなく、前記活性層310が多結晶シリコンで形成された場合、前記多結晶シリコンの結晶粒子境界にある不完全結合(dangling bond)をパッシベーション(passivation)する役割をする。このようなパッシベーション絶縁膜350は、平坦化特性が不良で前記パッシベーション絶縁膜350の下部パターン、特に、前記コンタクトホール341のトポロジーに起因する凹部350aを有するようになる。
次に、前記パッシベーション絶縁膜350内に前記ソース電極345bまたは前記ドレーン電極345aを露出させるビアホール365を形成する。前記ビアホール365が形成されたパッシベーション絶縁膜350上に透明伝導性膜を積層し、これをパターニングする。これによって、前記ビアホール365の底に位置して前記露出されたソース電極345bに接し、前記パッシベーション絶縁膜350上へ延長された画素電極370を形成する。前記積層された透明伝導性膜をパターニングする場合において、前記画素電極370は、テーパしたエッジ370aを有するように形成することが望ましい。より望ましくは、前記テーパの角度は、20度以下である。前記透明伝導性膜、すなわち、画素電極370は、ITO(indiumt in oxide)またはIZO(indium zinc oxide)を使用して形成することが望ましい。
次に、前記画素電極370を含む基板上面全体にわたり感光性有機絶縁膜375を形成するが、前記画素電極370が位置したビアホール365を十分に埋めることができる程度の厚さで形成する。前記感光性有機絶縁膜375は、陽性型(ポジ型)(positive type)で光に露出されれば現像液に溶ける物質に変化される特性を有する。また、前記感光性有機絶縁膜375は、平坦化特性が優秀で前記パッシベーション絶縁膜350が有しているトポロジーを緩和させて平坦な表面を形成できる。前記感光性有機絶縁膜375は、アクリル系樹脂またはポーリイミド(polyimide;PI)で形成することが望ましい。また、前記感光性有機絶縁膜375を前記基板上に形成することは、スピンコーティングを使用して行うことが望ましい。
次に、前記感光性有機絶縁膜375が形成された基板の下面で光を照射し、前記感光性有機絶縁膜375を白露光する。この際、前記基板300の開口領域A上には、前記緩衝層305、前記ゲート絶縁膜320、前記層間絶縁膜340及び前記パッシベーション絶縁膜350が順次に積層され、前記基板下面から入射される光を透過させることができる。したがって、前記開口領域Aの前記パッシベーション絶縁膜350上に形成された前記感光性有機絶縁膜375は、前記光に露出される。一方、前記基板の画素駆動回路領域B上には、前記活性層310、前記ゲート330、ゲート配線(不図示)、前記ソース電極345b、ドレーン電極345a、データ配線(不図示)及び電源電圧配線(不図示)が位置するが、前記活性層310は、シリコンで形成され、前記ゲート330、前記ソース電極、ドレーン電極345及び前記配線等は、金属で形成されるので、光を透過させられない。したがって、前記画素駆動回路領域Bの前記パッシベーション絶縁膜350上に形成された前記感光性有機絶縁膜375は、前記基板300下面から入射される光に露出されない。結果的に、前記感光性有機絶縁膜375が前記光に露出された部分、すなわち、前記開口領域A上の部分は、現像液に溶けることができる物質に変化する反面、前記画素駆動回路領域B上の前記感光性有機絶縁膜375は、そのようにしない。
図2bを参照すれば、前記感光性有機絶縁膜375を、現像液を使用して現像する。この際、前記開口領域A上の前記感光性有機絶縁膜375は、前記現像液により溶けて除去されることによって、前記開口領域A上の前記画素電極370を露出させる。一方、前記ビアホール365上部を含む画素駆動回路領域B上には、現像された感光性有機絶縁膜376が位置する。
図2cを参照すれば、前記現像された感光性有機絶縁膜376を前記パッシベーション絶縁膜350が露出されるまでエッチバック(etchback)する。前記エッチバックによリ前記現像された感光性有機絶縁膜376は、その上部から非等方性蝕刻されて前記ビアホール365周辺の前記画素電極370及び前記画素駆動回路領域Bの前記パッシベーション絶縁膜350を露出させる。これと同時に前記画素電極370が位置した前記ビアホール365を埋め、前記ビアホール周辺の画素電極を露出させる第1感光性有機絶縁膜パターン377a及び前記パッシベーション絶縁膜350の凹部350aを埋める第2感光性有機絶縁膜パターン377bを形成する。結果的に、前記ビアホール365上部のみだけでなく、前記パッシベーション絶縁膜350上部も平坦化できる。
前記エッチバック(etchback)は、アッシングを使用して行うことができる。前記アッシングに使われる気体は、酸素(O)、アルゴン(Ar)、四フッ化炭素(CF)、六フッ化硫黄(SF)等を含む。前記アッシング過程において、前記アッシング気体に露出された前記第1及び第2感光性有機絶縁膜パターン377a、377bの上部は、硬化されてアウトガシング(out gasing)が減少できる。
次に、前記第1及び第2感光性有機絶縁膜パターン377a、377bを含む基板上面全体にわたり有機発光層380を形成する。これによって、前記有機発光層380は、前記露出された前記画素電極370上に形成されるが、前記画素電極370のエッジ370a上にも形成される。上述のように、前記画素電極370をテーパしたエッジ370aを有するように形成することによって、前記画素電極370のエッジ370a部位からバイアス集中によって前記有機発光層380が劣化する現像を抑制できる。一方、前記有機発光層380は、フルカラー有機電界発光表示装置を具現するためには、各単位画素別にパターニングされて形成することができる。前記有機発光層380をパターニングするときには、レーザー熱転写法、シャドウマスクを使用した真空蒸着等を使用して具現することができる。次に、前記有機発光層380上に対向電極390を形成する。前記対向電極390は、前記基板上面全体にわたり形成される。前記画素電極370、前記有機発光層380及び前記対向電極390は、有機電界発光ダイオードを形成し、前記有機電界発光ダイオードは、前記ビアホール365を介して前記薄膜トランジスターに連結することによって、前記薄膜トランジスターにより駆動される。
上述のように、前記感光性有機絶縁膜パターン377a、377bが占める面積を最小化するとともに、前記感光性有機絶縁膜パターン377a、377bを使用して前記ビアホール365上部のみだけでなく、前記パッシベーション絶縁膜350上部を平坦化させることができる。これは、感光性有機絶縁膜から出てくるアウトガスの影響による前記有機発光層380の劣化を抑制するとともに、前記有機発光層380及び前記対向電極390の屈曲による劣化を防げるからである。また、前記感光性有機絶縁膜377を露光するときには、前記基板の下面で光を調べるが、前記画素駆動回路領域B上の前記活性層310及び前記金属配線等をマスクとすることによって、マスクを利用して前記基板上面で露光を行うことに比べて、マスクの節減をなすことができる。
本発明は有機発光層の製造に寄与することができる。
従来のアクティブマトリックス有機電界発光表示装置及びその製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置及びその製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置及びその製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置及びその製造方法を説明するための断面図である。
符号の説明
300 絶縁基板、
365 ビアホール、
370 画素電極、
377a 第1感光性有機絶縁膜パターン、
377b 第2感光性有機絶縁膜パターン。

Claims (16)

  1. 画素駆動回路領域と開口領域とを有する基板と、
    前記基板の画素駆動回路領域上に位置し、ソース電極とドレーン電極を有する薄膜トランジスターと、
    前記ソース電極と前記ドレーン電極上に位置し、前記ソース電極または前記ドレーン電極を露出させるビアホールを有し、前記ソース電極または前記ドレーン電極に対応する領域に凹部が形成されているパッシベーション絶縁膜と、
    前記ビアホールの底に位置して前記露出されたソース電極または前記ドレーン電極に接して、前記パッシベーション絶縁膜上へ延長された画素電極と、
    前記画素電極が位置したビアホール内に位置して前記ビアホールを埋め、前記ビアホール周辺の画素電極を露出させる第1感光性有機絶縁膜パターンと、
    前記露出された画素電極上に位置する有機発光層と
    前記パッシベーション絶縁膜に形成された凹部を埋め込み、前記凹部周辺のパッシベーション絶縁膜は露出させて前記パッシベーション絶縁膜を平坦化させる第2感光性有機絶縁膜パターンと、
    を含むことを特徴とする、有機電界発光表示装置。
  2. 前記第1感光性有機絶縁膜パターンは、アクリル系樹脂またはポリイミドからなることを特徴とする、請求項1記載の有機電界発光表示装置。
  3. 前記パッシベーション絶縁膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする、請求項1記載の有機電界発光表示装置。
  4. 前記第2感光性有機絶縁膜パターンは、アクリル系樹脂またはポリイミドからなることを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置。
  5. 前記画素電極は、ITOまたはIZOからなることを特徴とする、請求項1記載の有機電界発光表示装置。
  6. 前記画素電極は、テーパ形状のエッジを有することを特徴とする、請求項1記載の有機電界発光表示装置。
  7. 前記画素電極のテーパ形状のエッジにおいて、前記テーパの角度は、20度以下であることを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置。
  8. 画素駆動回路領域と開口領域とを有する基板を提供するが、前記基板は、上面と下面とを有し、
    前記画素駆動回路領域の基板の上面の上にソース電極とドレーン電極を有する薄膜トランジスターを形成し、
    前記ソース電極と前記ドレーン電極を含む基板の上面全体にわたりパッシベーション絶縁膜を形成し、
    前記パッシベーション絶縁膜内に前記ソース電極または前記ドレーン電極を露出させるビアホールを形成し、
    前記ビアホールの底に位置して前記露出されたソース電極または前記ドレーン電極に接し、前記パッシベーション絶縁膜上へ延長された画素電極を形成し、
    前記画素電極を含む基板の上面全体にわたりポジ型の感光性有機絶縁膜を形成し、
    前記基板の下面で光を照射して前記感光性有機絶縁膜を白露光し、
    前記露光された感光性有機絶縁膜を現像することによって、前記開口領域の画素電極を露出させ、
    前記現像された感光性有機絶縁膜を前記パッシベーション絶縁膜が露出されるまでエッチバックすることによって、前記ビアホールを埋める第1感光性有機絶縁膜パターンを形成するとともに、前記ビアホール周辺の画素電極を露出させ、
    前記露出された画素電極上に有機発光層を形成することを含むことを特徴とする、有機電界発光表示装置の製造方法。
  9. 前記パッシベーション絶縁膜は、シリコン窒化膜で形成することを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  10. 前記パッシベーション絶縁膜は、凹部を有し、
    前記現像された感光性有機絶縁膜をエッチバックする場合において、
    前記第1感光性有機絶縁膜パターンを形成するとともに前記パッシベーション絶縁膜の凹部を埋める第2感光性有機絶縁膜パターンを形成することをさらに含むことを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  11. 前記画素電極は、ITOまたはIZOで形成することを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  12. 前記画素電極は、テーパ形状のエッジを有するように形成することを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  13. 前記画素電極をテーパ形状のエッジを有するように形成する場合において、前記テーパの角度は、20度以下となるように形成することを特徴とする、請求項1記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  14. 前記感光性有機絶縁膜は、アクリル系樹脂またはポリイミドで形成することを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  15. 前記感光性有機絶縁膜は、スピンコーティングを使用して形成することを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  16. 前記エッチバックはアッシングを使用して行うことを特徴とする、請求項記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
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