JP5079851B2 - 有機発光表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光表示装置及びその製造方法に係り、さらに詳細には、画素定義膜とスペーサとを備えた有機発光表示装置及びその製造方法に関する。

一般に有機発光表示装置は、画素電極と対向電極、及び両電極間に配された有機発光層を備えた自発光型表示装置であって、両電極に正極及び負極電圧が各々印加されれば、前記有機発光層で発光が起きて、画像が形成される構造からなっている。

最近、有機発光表示装置の大型化につれて、有機発光層を典型的なマスク工程で形成するより、ノズルプリンティングやインクジェットプリンティングのようにマスク製作の負担のない印刷工程で形成する趨勢にある。

このようにプリンティング工程で有機発光層を形成しようとするならば、各画素に該当する領域に落ちた有機発光層液が、隣接した他の画素領域に入り込まないようにする遮断壁が必要であるが、この遮断壁の機能を行うのがスペーサと画素定義膜とである。

画素定義膜は、各画素を取り囲んで他の画素と区画される境界を形成し、スペーサは、その画素定義膜上にさらに突設されて有機発光層液が他の画素領域への浸透を防ぐダムの役割を行う。

ところで、この画素定義膜とスペーサとを形成するために、それぞれのパターンに対応する２個のマスクを使用するならば、製造工程が複雑になりうる。すなわち、通常、画素電極上に画素定義膜をパターニングし、その上にさらにスペーサをパターニングする方式で製造するために、画素定義膜とスペーサとの形成に２回のマスク工程を経ねばならない負担が生じる。したがって、これを簡素化できる方案が要求される。

本発明の目的は、画素定義膜とスペーサとが一回のマスク工程で形成されるように改善された有機発光表示装置及びその製造方法を提供するところにある。

本発明の実施例による有機発光表示装置は、薄膜トランジスタと電気的に連結された画素電極と、前記画素電極を取り囲んで独立した画素領域に区画する画素定義膜と、前記画素定義膜上にその画素定義膜と一体に突設されるスペーサと、前記画素電極と対向すべく配される対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に介在される有機発光層と、を含み、前記画素定義膜の前記画素領域に向かうテーパ角度は１５〜３０°の範囲であることを特徴とする。

ここで、前記画素定義膜の厚さは、４０００Å以下でありうる。

また、本発明の実施例による有機発光表示装置の製造方法は、画素電極上に有機絶縁物質層を形成する段階と、光遮断部、半透過部及び光透過部を有するハーフトーンマスクを準備する段階と、前記ハーフトーンマスクを前記有機絶縁物質層上に設け、前記光透過部領域に前記画素電極が、前記半透過部領域に前記画素電極を取り囲む画素定義膜が、前記光遮断部領域に前記画素定義膜上に突出するスペーサが、各々対応するように露光させる段階と、前記露光された有機絶縁物質層をエッチングし、前記画素電極上の画素領域を前記画素定義膜と前記スペーサとが取り囲む構造からなる段階と、を含み、前記光遮断部の光透過率は０％、前記半透過部の光透過率は４０〜７０％、前記光透過部の光透過率は１００％であることを特徴とする。

前記露光段階は、光の焦点が露光面に合わないように調整するデフォーカシングで進め、光の焦点が露光面から１０〜１５μｍ離れて収束させうる。

前記画素定義膜の前記画素領域に向かうテーパ角度を１５〜３０°の範囲に形成しうる。

前記画素定義膜の厚さは４０００Å以下に形成しうる。

本発明の有機発光表示装置及び製造方法によれば、画素定義膜とスペーサとをハーフトーンマスクを利用した単一マスク工程で形成するので、製造工程を簡素化し、また画素定義膜のテーパ角度を小さくして均一な有機発光層を形成しうる。

本発明の一実施例による有機発光表示装置の断面図である。 図１のＡ部分を拡大した図面である。 図１に示された有機発光表示装置の製造過程を示す断面図である。 図１に示された有機発光表示装置の製造過程を示す断面図である。

以下、添付した図面に基づいて本発明を説明する。

図１は、本発明の望ましい一実施例による有機発光表示装置を示す断面図である。

図１に示されたように、本実施例の有機発光表示装置は、基板１０上に薄膜トランジスタ３０と有機発光素子４０とを備えている。参考までに、図１は有機発光表示装置のうち、１画素部分を示したものであり、本発明の有機発光表示装置は、このような画素が複数個存在する。

まず、前記薄膜トランジスタ３０は、基板１０上に形成された活性層３１と、この活性層３１を覆う第１絶縁層３２と、第１絶縁層３２上に形成されたゲート電極３３と、ゲート電極３３を覆うように第１絶縁層３２上に形成された第２絶縁層３４と、ビアホールを通じて活性層３１と有機発光素子４０の画素電極４１に各々連結されたソースドレイン電極３５とを含む。したがって、ゲート電極３３に適正電圧が印加されれば、活性層３１とソースドレイン電極３５とを通じて前記画素電極４１に電流が流れるようになる。

必要に応じて、基板１０の上面には、基板１０の平滑性と不純元素の侵入を遮断するためのバッファ層（図示せず）がさらに備えられうる。

参照番号２０は、無機絶縁膜または有機絶縁膜で形成されたパッシベーション層を示す。無機絶縁膜としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、ＢＳＴ、ＰＺＴなどが含まれ、有機絶縁膜としては、一般の汎用高分子（ＰＭＭＡ、ＰＳ）、フェノール基を有する高分子誘導体、アクリル系高分子、イミド系高分子、アリールエーテル系高分子、アミド系高分子、フッ素系高分子、ｐ−キシレン系高分子、ビニルアルコール系高分子またはそれらの混合物などが含まれうる。また、パッシベーション層２０は、無機絶縁膜と有機絶縁膜との複合積層体としても形成されうる。

このパッシベーション層２０上に前述したようにソース／ドレイン電極３５とコンタクトされた有機発光素子４０の画素電極４１が形成される。

また、前記パッシベーション層２０上には、前記画素電極４１を取り囲んで独立した画素領域に区画する画素定義膜５１とスペーサ５２とが一体に形成され、画素電極４１の上部に有機発光素子４０の有機発光層４２及び対向電極４３が順次に形成される。

ここで、有機発光素子４０についてさらに詳細に説明すれば、前記有機発光素子４０は、前記薄膜トランジスタ３０と電気的に連結されて発光が起きる所であり、前記の通りに薄膜トランジスタ３０と連結された画素電極４１、共通電極である対向電極４３、そして両電極４１、４３の間に介在された有機発光層４２を備える。したがって、薄膜トランジスタ３０から画素電極４１に電圧が印加されて、前記対向電極４３との間に適切な電圧条件が形成されれば、有機発光層４２で発光が起きるようになる。

対向電極４３の方向に画像を具現する前面発光型構造の場合、前記画素電極４１は、反射型電極として備えられうる。このために、Ａｌ、Ａｇなどの合金からなる反射膜を備えるようにする。

前記画素電極４１をアノード電極として使用する場合、仕事関数（絶対値）の高いＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの金属酸化物からなる層を含ませる。前記画素電極４１をカソード電極として使用する場合には、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａなどの仕事関数（絶対値）の低い高導電性の金属を使用する。したがって、この場合に、前述した反射膜は不要となる。

前記対向電極４３は、光透過型電極として備えられうる。このためにＡｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａなどを薄膜で形成した半透過反射膜を含むか、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの光透過型金属酸化物を含みうる。前記画素電極４１をアノードとする場合、対向電極４３はカソードとし、前記画素電極４１をカソードとする場合、前記対向電極４３はアノードとする。

前記画素電極４１と対向電極４３との間に介在された有機発光層４２は正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層などが、いずれもまたは選択的に積層されうる。但し、発光層は必須的に備える。

ここで、前記有機発光層４２は、インクジェットプリンティングやノズルプリンティングのような印刷工程で形成されうる。すなわち、前記画素定義膜５１とスペーサ５２とで区画された画素領域のうち、有機発光層４２の構成物質のインク液滴を落とせば、その液滴が画素領域を埋込んだ後、乾燥されつつ、有機発光層４２を形成する。

この際、液滴が隣接した他の画素領域を浸透してはならないので、前記画素定義膜５１とスペーサ５２とがダムの役割を十分に行えねばならない。ところが、このために画素定義膜５１を、制限された空間内であまり厚くすれば、画素領域に向かうテーパ角度（図２のθ）があまりにも大きくなる。これにより、画素領域と画素定義膜５１との間の境界をなすコーナ部（図２のＢ）には、液滴がよく埋め込まれず、不良画素になることもある。したがって、このような問題が生じないようにするならば、画素定義膜５１の厚さ（図２のｈ）を４０００Å以下に薄くして、テーパ角度（図２のθ）を１５〜３０°の範囲に維持することが望ましい。

一方、画素定義膜５１を薄くするならば、前述したダムの役割を画素定義膜５１単独では行えないので、スペーサ５２が必ず形成されねばならないが、画素定義膜５１とスペーサ５２とをそれぞれのパターンに該当するマスクで形成すれば、２回のマスク工程が必要であって、製造過程が相当複雑になる。

したがって、このような条件を満足させるために、本実施例では図３Ｂに示されたようなハーフトーンマスク１００を使用する。

以下、このハーフトーンマスク１００を使用した画素定義膜５１とスペーサ５２の製造過程について説明する。

一旦、図３Ａに示されたように、画素電極４１上に画素定義膜５１とスペーサ５２とが形成される有機絶縁物質層５０を形成する。有機絶縁物質としては、ポリイミドなどが使われうる。

そして、図３Ｂのように、前記ハーフトーンマスク１００を有機絶縁物質層５０上に当てて露光作業を行う。この際、このハーフトーンマスク１００により画素電極４１が配された画素領域と、画素定義膜５１が形成される領域及びスペーサ５２が形成される領域とが互いに異なる程度の露光が進む。

すなわち、前記ハーフトーンマスク１００は、光を１００％透過させる光透過部１１０と、１００％遮断する（光透過率Ｉ０％の）光遮断部１３０、そして、光を中間程度に透過させる半透過部１２０を備えている。前記光透過部１１０が前記画素電極４１の領域に、前記半透過部１２０が画素定義膜５１の領域に、前記光遮断部１３０がスペーサ５２の領域に、各々対応するようにハーフトーンマスク１００を配して露光を進める。

それにより、光透過部１１０により１００％露光された部分は、次のエッチング工程で有機絶縁物質層５０が完全に除去されて画素電極４１が露出され、光遮断部１３０により１００％光が遮断された部分は、有機絶縁物質層５０がそのまま残ってスペーサ５２を形成する。そして、光が中間程度に透過された半透過部１２０領域には、有機絶縁物質層５０が中間程度に残って画素定義膜５１を形成する。したがって、一回のマスク工程で画素定義膜５１とスペーサ５２とを同時に一体に形成するので、既存に２回のマスク工程を使用していた面倒さを解消しうる。

ここで、前記画素定義膜５１を形成する前記半透過部１２０は、光透過率４０〜７０％の範囲であることが望ましい。この範囲で露光させれば、画素定義膜５１の厚さ（図２のｈ）はスペーサ５２厚さの半分以下のレベルである４０００Å以下に残り、テーパ角度（図２のθ）は１５〜３０°の範囲で作られる。

また、露光時には、露光面の前記有機絶縁物質層５０の表面に光の焦点が正確に結ばれないように、意図的に焦点を移動させるデフォーカシング（ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ）で進めうる。すなわち、光の焦点が露光面から約１０〜１５μｍ程度離れて結ばれるようにデフォーカシングすれば、ハーフトーンマスク１００の光透過部１１０や半透過部１２０を通じて露光される領域の境界部がぼやける。これにより、露光後のエッチングにより形成された画素領域の境界も緩慢な傾斜で形成されて、つまり、テーパ角度（図２のθ）を緩慢に形成するのに助けになる。したがって、このように画素定義膜５１のテーパ角度を３０°以下に小さくすれば、画素領域に有機発光層４２のインク液滴が均一に埋め込まれて、不良画素が生じる恐れも解消しうる。しかし、角度があまり小さければ、画素の大きさを決定する画素定義膜５１の機能が喪失されうるので、１５°以上は維持することが望ましい。

このように画素定義膜５１とスペーサ５２とを形成した後、インク液滴を画素領域に投下して有機発光層４２を形成し、その上に共通電極の対向電極４３を形成すれば、図１に示されたような有機発光表示装置が作られる。

図示はしていないが、前記対向電極４３上には、保護層がさらに形成され、ガラスなどによる密封がなされうる。

１０ 基板
２０ パッシベーション層
３０ 薄膜トランジスタ
３１ 活性層
３２ 第１絶縁層
３３ ゲート電極
３４ 第２絶縁層
３５ ソースドレイン電極
４０ 有機発光素子
４１ 画素電極
４２ 有機発光層
４３ 対向電極
５１ 画素定義膜
５２ スペーサ

Claims (4)

1. 画素電極上に有機絶縁物質層を形成する段階と、
   光遮断部、半透過部及び光透過部を有するハーフトーンマスクを準備する段階と、
   前記ハーフトーンマスクを前記有機絶縁物質層上に設け、前記光透過部領域に前記画素電極が、前記半透過部領域に前記画素電極を取り囲む画素定義膜が、前記光遮断部領域に前記画素定義膜上に突出するスペーサが、各々対応するように露光させる段階と、
   前記露光された有機絶縁物質層をエッチングし、前記画素電極上の画素領域を前記画素定義膜と前記スペーサとが取り囲む構造からなる段階と、を含み、
   前記光遮断部の光透過率は０％、前記半透過部の光透過率は４０〜７０％、前記光透過部の光透過率は１００％であり、
   前記露光段階は、光の焦点が露光面に合わないように調整するデフォーカシングで進めることを特徴とする有機発光表示装置の製造方法。
2. 前記デフォーカシングは、前記光の焦点が露光面から１０〜１５μｍ離れて収束させることを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置の製造方法。
3. 前記画素定義膜の前記画素領域に向かうテーパ角度は１５〜３０°の範囲に形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置の製造方法。
4. 前記画素定義膜の厚さは４０００Å以下に形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置の製造方法。

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