JP5048026B2 - 有機電界発光表示素子 - Google Patents
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Description
本発明は、有機電界発光表示素子及びその製造方法に関し、より詳細には、画素電極エッジのエッチング面を前記画素電極の下部の平坦化膜にまで延長させて、後続工程を容易にする有機電界発光表示素子及びその製造方法に関する。
一般に、有機電界発光表示素子は、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素子である。これは、マトリクス（matrix）形態で配置されたＮ×Ｍ個の画素（pixel）を駆動する方式によって、受動マトリクス（passive matrix)方式と、能動マトリクス（active matrix）方式とに分けられる。前記能動マトリクス方式の有機電界発光表示素子は、受動マトリクス方式に比べて電力消耗が少なくて、表面実装型に適合し、高解像度を有するという長所がある。また、前記有機電界発光表示素子は、有機化合物から発光した光の放出方向によって、前面発光型、背面発光型又は両面発光型に分けられる。前記前面発光型有機電界発光表示素子は、前記背面発光型とは異なって、前記単位画素が位置した基板の反対方向に光を放出させる装置であって、開口率が大きいという長所がある。
前記有機発光表示素子を発光させる有機化合物は、アノード（anode）である画素電極の発光領域に形成される。前記有機化合物は、レーザ熱転写法（laser induced thermal imaging；ＬＩＴＩ）又は低分子蒸着法などにより形成される。
図１は、従来技術による有機電界発光表示素子の断面図であって、概略的な製造方法によって関連づけて説明する。
まず、透明絶縁基板１００上に所定厚さの緩衝膜１１０を形成し、多結晶シリコンパターン１２２、ゲート電極１３２及びソース／ドレイン電極１５０、１５２を含む薄膜トランジスタを形成する。この際、前記多結晶シリコンパターン１２０の両側に、不純物がイオン注入されたソース／ドレイン領域１２２が設けられ、前記多結晶シリコンパターン１２０を含む全体表面の上部には、ゲート絶縁膜１３０が設けられる。
その後、全体表面の上部に所定厚さの保護膜１６０を形成し、フォトエッチング工程で前記保護膜１６０をエッチングして、前記ソース／ドレイン電極１５０、１５２のいずれか一方、例えば、ドレイン電極１５２を露出させる第１コンタクトビアホール（図示せず）を形成する。前記保護膜１６０は、無機絶縁膜であり、シリコン窒化物、シリコン酸化物又はこれらの積層構造が用いられる。
次に、全体表面の上部に平坦化膜１７０を形成する。前記平坦化膜１７０は、ポリイミド（polyimide）、ベンゾシクロブテン系樹脂（benzocyclobutene series resin）、ＳＯＧ（spin on glass）及びアクリレート（acrylate）よりなる群から選択される１種の物質で形成することができ、発光領域の平坦化のために形成されたものである。
次いで、フォトエッチング工程で前記平坦化膜１７０をエッチングして、前記第１コンタクトビアホールを露出させる第２コンタクトビアホール（図示せず）を形成する。
次に、画素電極用薄膜（図示せず）を形成する。前記画素電極用薄膜は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide)のように透明な金属物質を使用して１０〜１５００Å厚さで形成される。
次に、フォトエッチング工程で前記画素電極用薄膜をエッチングして、画素電極１８０を形成する。ここで、前記画素電極１８０の下部に設ける場合、前面発光型有機電界発光表示素子が形成され、後続の対向電極の形成時において反射膜を形成する場合、背面発光型有機電界表示素子が形成され、前記有機電界表示素子の種類によって画素電極用薄膜の厚さも変わる。
その後、全体表面の上部に発光領域を定義する画素定義膜パターン１９０を形成する。前記画素定義膜パターン１９０は、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール系樹脂及びアクリレートよりなる群から選択される１種の物質で形成することができる。
次いで、前記画素定義膜パターン１９０により定義された画素領域に、低分子蒸着法又はレーザ熱転写法で少なくとも発光層を含む有機膜１９２を形成する。その後、対向電極１９４を形成して、有機電界発光表示素子を形成する。この際、前面発光型有機電界発光素子である場合、前記対向電極は、透明電極又は透明金属電極で形成され、背面発光型有機電界発光素子である場合、反射膜が設けられる金属電極又は反射電極で形成される。
前述したような従来技術による有機電界発光表示素子の製造方法において、画素電極用薄膜は、ＩＴＯ又はＩＺＯのように透明な金属薄膜が用いられ、画素定義膜は、３０００Å以下の厚さで形成することが有機電界発光表示素子の製造工程に有利になる。しかしながら、前記画素電極用薄膜に用いられるＩＴＯの中で、多結晶ＩＴＯは、湿式エッチングが不可能であり、非晶質ＩＴＯは、湿式エッチングが可能であるが、エッチング面が垂直（vertical）であるか、アンダーカット（undercut）が形成されて、図１の×部分に示したように、画素電極エッジに段差が形成される。それにより、後続の画素定義膜の形成時、前記画素電極エッチング面の下部が埋め込まれない確率が大きく、これは、発光層を含む有機膜を形成する時に加えられる圧力により画素定義膜の破壊をもたらすことができる。前記画素定義膜の破壊は、画素電極と対向電極がショット（short）されて、素子の不良を増加させ、収率を低下させる問題点がある。また、前記画素電極エッチング面の上部で画素定義膜の厚さが薄く形成され、これは、垂直のエッチング面を有する画素電極のエッジと上部と対向電極との間に電界集中による有機膜の劣化が生じ、有機電界発光表示素子の寿命を短縮させる問題点がある。
本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、画素電極用薄膜を乾式エッチング工程でエッチングするものの、前記乾式エッチング工程を過度エッチング工程で進行して画素電極を形成すると同時に、所定厚さの平坦化膜までをエッチングして、前記画素電極のエッチング面を前記平坦化膜にまで延長させて、後続工程を容易にし、これにより、素子の信頼性を向上させることができる有機電界発光表示素子及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明による有機電界発光表示素子は、透明絶縁基板上にゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、前記透明絶縁基板上のコンタクトビアホールが形成された平坦化膜の上部に設けられ、前記コンタクトビアホールを介して前記ソース／ドレイン電極のいずれか一方に接続され、前記平坦化膜にまで延びたエッチング面を有する画素電極と、前記構造の上部に設けられ、前記画素電極の発光領域を定義する画素定義膜パターンと、前記画素電極の発光領域に設けられ、少なくとも発光層を含む有機膜と、全体表面の上部に設けられる対向電極と、を含むことを特徴とする。
本発明による有機電界発光表示素子において、好ましくは、前記平坦化膜は、ポリイミド（polyimide）、ベンゾシクロブテン系樹脂（benzocyclobutene series resin）、ＳＯＧ（spin on glass）及びアクリレート（acrylate）よりなる群から選択される１種の物質で形成される。
本発明による有機電界発光表示素子において、好ましくは、前記画素電極は、透明電極、又は透明電極と反射膜の積層構造である。
本発明による有機電界発光表示素子において、好ましくは、前記画素電極のエッチング面は、水平面に対して１０〜６０゜の角度を有する。
本発明による有機電界発光表示素子において、好ましくは、前記画素電極のエッチング面に延びた平坦化膜は、水平面に対して２０〜６０゜の角度を有する。
本発明による有機電界発光表示素子において、好ましくは、前記平坦化膜は、１０〜１０００Åの段差を有する。
本発明による有機電界発光表示素子において、好ましくは、前記画素定義膜パターンの厚さは、１０００〜３０００Åである。
本発明による有機電界発光表示素子において、好ましくは、前記対向電極は、透明電極と反射膜の積層構造、又は反射電極である。
また、前記目的を達成するために、本発明による有機電界発光表示素子の製造方法は、ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタが形成された透明絶縁基板上に平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜をフォトエッチング工程でエッチングして、前記ソース／ドレイン電極のいずれか一方を露出させるコンタクトビアホールを形成する工程と、全体表面の上部に画素電極用薄膜を形成する工程と、前記画素電極用薄膜を乾式エッチング工程でエッチングして、前記ソース／ドレイン電極のいずれか一方に接続される画素電極を形成するものの、過度エッチングして所定厚さの平坦化膜を除去する工程と、全体表面の上部に発光領域を定義する画素定義膜パターンを形成する工程と、前記画素電極の発光領域に少なくとも発光層を含む有機膜を形成する工程と、全体表面の上部に対向電極を形成する工程と、を備える。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記平坦化膜は、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、ＳＯＧ及びアクリレートよりなる群から選択される１種の物質で形成する。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記画素電極は、透明電極、又は透明電極と反射膜の積層構造で形成する。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記乾式エッチング工程は、ＩＣＰ又はＲＩＥ方法で行われる。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記乾式エッチング工程は、０．４〜０．７Ｐａの圧力、２０００〜３０００Ｗのソースパワー、７００〜１７００Ｗのバイアスパワー及び５０〜１５０ｓｃｃｍのＣｌ２流量の条件で行われる。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記画素電極のエッチング面は、水平面に対して１０〜６０゜の角度を有するように形成される。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記画素電極のエッチング面に延びた平坦化膜のエッチング面は、水平面に対して２０〜６０゜の角度を有するように形成する。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記過度エッチングは、前記平坦化膜の厚さが１０〜１０００Å除去されるように行われる。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記画素定義膜パターンの厚さは、１０００〜３０００Åで形成される。
本発明による有機電界発光表示素子の製造方法において、好ましくは、前記対向電極は、透明電極と反射膜の積層構造、又は反射電極で形成される。
本発明では、画素電極用薄膜を乾式エッチング工程でエッチングするものの、前記乾式エッチング工程を過度エッチング工程で進行して、画素電極を形成すると同時に、所定厚さの平坦化膜までをエッチングして、前記画素電極のエッチング面が前記平坦化膜にまで延びるようにすることによって、後続工程を容易にし、これにより、素子の信頼性を向上させることができるという利点がある。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図２は、本発明による有機電界発光表示素子の断面図であり、図３は、図２の有機電界発光表示素子を構成する画素電極エッジのエッチングプロファイルを概略的に示す断面図であり、両者を互いに関連づけて説明する。
まず、透明絶縁基板２００上に所定厚さの緩衝膜２１０を形成し、多結晶シリコンパターン２２０、ゲート電極２３２及びソース／ドレイン電極２５０、２５２を含む薄膜トランジスタを形成する。この際、前記多結晶シリコンパターン２２０の両側に、不純物がイオン注入されたソース／ドレイン領域２２２が設けられ、前記多結晶シリコンパターン２２０を含む全体表面の上部には、ゲート絶縁膜２３０が設けられる。
次に、全体表面の上部に所定厚さの保護膜２６０を形成し、フォトエッチング工程で前記保護膜２６０をエッチングして、前記ソース／ドレイン電極２５０、２５２のいずれか一方、例えば、ドレイン電極２５２を露出させる第１コンタクトビアホール（図示せず）を形成する。前記保護膜２６０は、無機絶縁膜であって、シリコン窒化物、シリコン酸化物又はこれらの積層構造が用いられる。
次に、全体表面の上部に平坦化膜２７０を形成する。前記平坦化膜２７０は、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、ＳＯＧ及びアクリレートよりなる群から選択される１種の物質で形成することができる。
次いで、フォトエッチング工程で前記平坦化膜２７０をエッチングして、前記第１コンタクトビアホールを露出させる第２コンタクトビアホール（図示せず）を形成する。
次に、画素電極用薄膜（図示せず）を形成する。前記画素電極用薄膜は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide)のように透明な金属物質を使用して１０〜１５００Å厚さで形成される。
次に、フォトエッチング工程で前記画素電極用薄膜をエッチングして、画素電極２８０を形成する。この際、前記エッチング工程は、乾式エッチング工程であり、過度エッチング工程で進行して、前記所定厚さの平坦化膜２７０までを除去する。前記乾式エッチング工程は、プラズマを利用したＩＣＰ（inductive coupled plasma）又はＲＩＥ（reaction ion etching）方法で実施して、前記画素電極２８０及び平坦化膜２７０のエッチング面を傾斜するようにする。前記乾式エッチング工程は、０．４〜０.７Ｐａの圧力、２０００〜３０００Ｗのソースパワー、７００〜１７００Ｗのバイアスパワー及び５０〜１５０ｓｃｃｍのＣｌ２流量の条件で行われる。
図３を参照すれば、前記エッチング工程で形成された前記画素電極２８０のエッチング面が水平面となす角度θ１は、１０〜６０゜になるように形成し、前記平坦化膜２７０のエッチング面が水平面となす角度θ２は、２０〜６０゜になるように形成する。これは、後続の工程で形成される画素定義膜、有機膜及び対向電極が容易に形成されるようにするためである。特に、画素電極２８０のエッジの段差を除去することによって、画素定義膜を均一な厚さで形成して、画素電極２８０と対向電極間のショット現象を防止する。
前記過度エッチングにより除去された平坦化膜２７０の厚さＨは、１０〜１０００Å程度である。
また、図４は、本発明による有機電界発光表示素子の写真であり、前記エッチング工程後、前記画素電極２８０のエッチング面が水平面となす角度θ１と、平坦化膜２７０のエッチング面が水平面となす角度θ２が各々５０゜と３０゜になるように形成されたことを示す。
一方、前記画素電極２８０の下部に反射膜を設ける場合、前面発光型有機電界発光表示素子が形成され、後続の対向電極形成時、反射膜を形成する場合、背面発光型有機電界表示素子が形成される。
その後、全体表面の上部に発光領域を定義する画素定義膜パターン２９０を形成する。前記画素定義膜パターン２９０は、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール系樹脂及びアクリレートよりなる群から選択される１種の物質を用いて１０００〜３０００Åの厚さで形成する。これは、レーザ熱蒸着法による有機膜の形成を有利にする。すなわち、発光領域のエッジ部分で段差を減少させて、有機膜の断絶や離脱を防止する。
次いで、前記画素定義膜パターン２９０により定義された画素領域に低分子蒸着法又はレーザ熱転写法で少なくとも発光層を含む有機膜２９２を形成する。その後、対向電極２９４を形成して、有機電界発光表示素子を形成する。この際、前面発光型有機電界発光素子である場合、前記対向電極は、透明電極又は透明金属電極で形成され、背面発光型有機電界発光素子である場合、反射膜が設けられる金属電極又は反射電極で形成される。
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
１００、２００ 透明絶縁基板
１１０、２１０ 緩衝膜
１２０、２２０ 多結晶シリコンパターン
１２２、２２２ ソース／ドレイン領域
１３０、２３０ ゲート絶縁膜
１３２、２３２ ゲート電極
１４０、２４０ 層間絶縁膜
１５０、２５０ ソース電極
１５２、２５２ ドレイン電極
１６０、２６０ 保護膜
１７０、２７０ 平坦化膜
１８０、２８０ 画素電極
１９０、２９０ 画素定義膜
１９２、２９２ 有機膜
１９４、２９４ 対向電極
１１０、２１０ 緩衝膜
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１９０、２９０ 画素定義膜
１９２、２９２ 有機膜
１９４、２９４ 対向電極
Claims (3)
- 透明絶縁基板上にゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの上方に配置し、コンタクトビアホールが形成された平坦化膜と、
前記平坦化膜の上部に設けられ、前記コンタクトビアホールを介して前記ソース／ドレイン電極のいずれか一方に接続されると共に、端部においてエッチング面を有する画素電極と、
前記平坦化膜は前記画素電極の前記エッチング面に連続するエッチング面を有し、前記画素電極のエッチング面が水平面となす角度θ１は平坦化膜のエッチング面が水平面となす角度θ２とは異なり、
前記平坦化膜の上部及び前記画素電極の前記エッチング面の上部に設けられ、前記画素電極の発光領域を定義する画素定義膜パターンと、
前記画素電極の発光領域上に設けられ、少なくとも発光層を含む有機膜と、
前記有機膜を含む表面全体に設けられる対向電極と、を含む
ことを特徴とする有機電界発光表示素子。 - 前記画素電極の表面は前記平坦化膜の表面へと延伸され、前記画素電極の表面と前記平坦化膜の表面とは、前記コンタクトビアホールの少なくとも二つの側面から下方かつ遠ざかる方向に傾斜し、
前記画素電極の表面は、前記画素電極のエッジに位置し、前記平坦化膜の表面と同一高さで面一である
ことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示素子。 - 前記画素電極のエッチング面が水平面となす角度θ１より平坦化膜のエッチング面が水平面となす角度θ２のほうが小さい
ことを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界発光表示素子。
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