JP7065159B2 - 表示装置とその製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、表示装置とその製造方法に関する。
仮想現実(Virtual Reality;VR)及び拡張現実(Augmented Reality;AR)の応用技術の発展につれて、ヘッドマウントデバイスに対する要求も益々高くなる。しかしながら、従来のプロセスによるヘッドマウントデバイスへ応用される微細化技術の歩留まりの向上には、依然として余地がある。
本開示のある実施形態によると、有機発光ダイオード表示装置は、集積回路と、集積回路に電気的に接続され、上面、下面、及び上面と下面とを接続する斜面を有し、斜面と下面との夾角が約45度~約80度である第1の電極と、第1の電極の斜面を被覆するスペーサー層と、第1の電極に設けられる有機材料積層体と、有機材料積層体とスペーサー層に設けられる第2の電極と、を備える。
本開示のある実施形態によると、有機発光ダイオード表示装置の製造方法は、電極層を絶縁層に形成し、前記電極層が絶縁層におけるビアプラグを介して集積回路に電気的に接続されることを備える。続いて、電極層をエッチングして、電極層に対するエッチングがドライエッチングであり、ドライエッチングの反応ガスが塩化ホウ素(BCl3)を含み、これにより、第1の電極に上面、下面及び上面と下面とを接続する斜面を持たせる。スペーサー層は、第1の電極の斜面を被覆するように形成される。有機材料積層体は第1の電極に形成される。第2の電極は有機材料積層体とスペーサー層に形成される。
本開示のある実施形態によると、液晶オンシリコン(Liquid Crystal on Silicon;LCOS)表示パネルの製造方法は、電極層を絶縁層に形成し、前記電極層が絶縁層におけるビアプラグを介して集積回路に電気的に接続され、且つ電極層を形成する堆積速率が毎秒約30Å~毎秒約200Åであり、これにより、電極層の厚さが約300Å~約900Åの間にあることを備える。続いて、電極層をエッチングし、第1の電極を取得する。第1の電極の側壁を被覆するスペーサー層を形成する。液晶層と第2の電極を第1の電極とスペーサー層に形成する。
下記の添付図面の詳しい説明は、本開示の上記及び他の目的、特徴、メリットと実施形態をより分かりやすくするためのものである。
本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置の断面模式図である。 本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置を示す断面模式図である。 本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置を示す断面模式図である。 それぞれ本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオードユニットにおける第1の電極を示す上面模式図である。 それぞれ本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置の製造方法の異なる製造段階での断面模式図である。 図5Iにおける領域Rを示す拡大図である。 本開示の別の実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置を示す断面模式図である。 本開示の別の実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置を示す断面模式図である。 本開示のある実施形態のヘッドマウントデバイスの外観模式図である。 本開示のある実施形態の液晶オンシリコン(Liquid Crystal on Silicon;LCOS)表示パネルの異なる製造段階での様子を示す断面模式図である。 本開示のある実施形態の液晶オンシリコン(Liquid Crystal on Silicon;LCOS)表示パネルの異なる製造段階での様子を示す断面模式図である。 本開示のある実施形態のヘッドマウントデバイスにおける投影装置のブロック図である。
以下に図面及び詳細な説明によって、本発明の精神を明らかに説明し、当業者であれば、本発明の実施形態を理解した上で、本発明の教示した技術に基づいて、本発明の精神と範囲から逸脱せずに、変更や修飾を加えることができる。
本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置の断面模式図である図1を参照されたい。有機発光ダイオード表示装置100は、集積回路110と、集積回路110に設けられる絶縁層120と、絶縁層120に設けられる複数の有機発光ダイオードユニット140(説明の便宜上、図中には一つのみ示す)と、を備える。有機発光ダイオードユニット140の各々は、それぞれ絶縁層120の中に設けられるビアプラグ122を介して下方の集積回路110に電気的に接続される。本開示のある実施形態において、集積回路110とその上の絶縁層120は、有機発光ダイオードユニット140の設けられるベースとされる。
本開示のある実施形態において、微細化の目的を達成させるために、有機発光ダイオードユニット140及び集積回路110の何れも半導体プロセスにより製造される。他の実施形態において、異なる組立要求に対応するように、有機発光ダイオード表示装置100は、更に、他のキャリア基板に固定されてよい。本開示のある実施形態において、有機発光ダイオードユニット140は、マイクロ有機発光ダイオード(micro organic light emitting diode)である。
有機発光ダイオードユニット140は、第1の電極142、ブロッキング層144及び146、スペーサー層148、有機材料積層体150、及び第2の電極152を含む。第1の電極142は絶縁層120に設けられ、第2の電極152は第1の電極142と対向する。有機材料積層体150は第1の電極142と第2の電極152との間に設けられる。第1の電極142は有機発光ダイオードユニット140の陽極とされてよく、第2の電極152は有機発光ダイオードユニット140の陰極とされてよい。有機発光ダイオードユニット140の発する光が陰極を介して発光するため、第2の電極152は、有機発光ダイオードユニット140の発光側と見なされてよい。
第1の電極142の対向する両面にそれぞれブロッキング層144、146が設けられ、つまりブロッキング層144は第1の電極142と絶縁層120との間に設けられ、ブロッキング層146は第1の電極142のブロッキング層144と対向する表面に設けられる。ブロッキング層144の目的は、第1の電極142の材料と絶縁層120とを隔離することにあり、例えば第1の電極142の材料が拡散して絶縁層120に入って汚染にならないように防止する。ブロッキング層146の目的は、第1の電極142の材料とその上の有機材料積層体150とを隔離することにあり、第1の電極142の材料とその上の有機材料積層体150とが直接接触して予期しない反応が発生しないようにする。本開示のある実施形態において、ブロッキング層144、146の材料は、窒化チタン(TiN)或いは他の類似な材料のような金属窒化物である。
本開示のある実施形態において、スペーサー層148は、例えば第1の電極142の側壁を被覆するように第1の電極142の外縁に設けられ、また絶縁層120の上面に設けられる。スペーサー層148の役割の一つとしては、隣接する有機発光ダイオードユニット140の第1の電極142を分離し、第1の電極142の側壁、例えば第1の電極142のブロッキング層144、146から露出された側壁が有機材料積層体150に直接接触しないように防止することにある。
有機材料積層体150は、第1の電極142に設けられる。本開示のある実施形態において、スペーサー層148は開口領域O1を有し、有機材料積層体150が開口領域O1の中に充填される。本開示のある実施形態において、異なる色の色光を発するように、隣接する有機発光ダイオードユニット140の有機材料積層体150に異なる有機発光層が配置されてよいが、異なる有機発光ダイオードユニット140の有機材料積層体150が互いに直接接触しないように、隣接する有機発光ダイオードユニット140の有機材料積層体150同士はスペーサー層148により隔離される。第2の電極152は、有機材料積層体150及びスペーサー層148の上面に連続して設けられる共通電極である。
本開示のある実施形態において、第2の電極152は有機材料積層体150及びスペーサー層148にコンフォーマル(conformal)に設けられ、即ち、第2の電極152の厚さがほぼ均一に維持される。スペーサー層148が絶縁層120の上面から第1の電極142の側壁に沿ってブロッキング層146の上面に延在するため、スペーサー層148の上面の最上部と最下部との間に段差G1が生じることがある。第2の電極152の光透過性を維持するために、第2の電極152の厚さがしばしば非常に薄いため、段差G1の過大により断線になりやすい。本開示のある実施形態の解決しようとする課題は、如何にスペーサー層148の上面の最上部と最下部との段差G1を低減し、延いて第2の電極152の段差G1の過大による断線問題を避けることにある。
本開示のある実施形態において、第1の電極142の横方向の断面形状は、矩形ではなく、例えば上狭下広の台形のような上狭下広の形状となる。つまり、第1の電極142の上面142tは、第1の電極142の下面142bにほぼ平行であり、且つその面積が第1の電極142の下面142bの面積よりも小さく、第1の電極142の下面142bとが斜面142sによって接続され、ただし、第1の電極142の斜面142sにブロッキング層が被覆されていない。第1の電極142の下面142bと第1の電極142の斜面142sとの間に夾角θが挟まれる。
それぞれ本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置を示す断面模式図である図2及び図3を参照されたい。本開示のある実施形態において、第1の電極142の斜面142sは平面でなくてもよく、図2に示すように、僅かに凹んだ曲面であってもよく、或いは図3に示すように、僅かに突出した曲面であってもよい。
それぞれ本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオードユニットにおける第1の電極を示す上面模式図である図4A~図4Cを参照されたい。本開示のある実施形態において、第1の電極142の平面視での形状は、図4Aに示す矩形、例えば図4Bに示す円状、図4Cに示す六角形、或いは他の好適な形状であってもよい。
続いて、また図1に戻って、本開示のある実施形態において、有機発光ダイオードユニット140の各々において、第1の電極142は斜面142sを有し、且つ第1の電極142の上面142tの面積が第1の電極142の下面142bの面積よりも小さいので、第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの間に夾角θがある。
本開示のある実施形態において、第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの夾角θの範囲は約45度~約80度であり、夾角θが約80度よりも大きくなると、段差G1を効果的に低下させることができず、且つスペーサー層148に広角度の曲がり角を持たせる。例としては、スペーサー層148は、順に繋がれる第1の段部1482、第2の段部1484及び第3の段部1486を含み、スペーサー層148の第1の段部1482がほぼ絶縁層120の上面に沿って延在するように絶縁層120に設けられる。スペーサー層148の第3の段部1486は、ブロッキング層146の一部を被覆し、且つほぼブロッキング層146の上面に沿って延在する。スペーサー層148の第2の段部1484は、ほぼ第1の電極142の斜面142sに沿って延在し、またスペーサー層148の第1の段部1482とスペーサー層148の第3の段部1486に接続される。スペーサー層148の上面の最上部と最下部との段差G1は、スペーサー層148の第1の段部1482の上面とスペーサー層148の第3の段部1486の上面との距離である。
第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの夾角θが約80度よりも大きくなると、スペーサー層148の第1の段部1482とスペーサー層148の第2の段部1484との曲がり角、或いはスペーサー層148の第2の段部1484とスペーサー層148の第3の段部1486との曲がり角は過大になり、垂直に近い広角度の曲がり角になる。第2の電極152がスペーサー層148にコンフォーマルに製造され、且つ第2の電極152の厚さが極めて薄いため、第2の電極152は、この広角度の曲がり角で断線になりやすい問題がある。それに対して、第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの夾角θが約45度よりも小さくなると、スペーサー層148の第2の段部1484の長さが対応して増加するため、有機発光ダイオードユニット140の間の間隔が過大になって解像度が低下し、或いは有機発光ダイオードユニット140の発光面積を低減させる。
また、第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの夾角θが約80度よりも大きくなると、第1の電極142の断面形状は矩形に近似するようになり、スペーサー層148の厚さが不十分であれば、スペーサー層148の第1の電極142に対するステップカバレージ(step coverage)が不良になるので、スペーサー層148が曲がり角で、例えばスペーサー層148の第2の段部1484と第3の段部1486との接続部で断裂して裂け目ができ、後で製造される有機材料積層体150がこの裂け目に浸入して第1の電極142に接触しやすくなり、予期しない反応が発生してしまう。
また、第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの夾角θが約80度よりも大きくなる場合、スペーサー層148が第1の電極142の斜面142sを好適に被覆するために、スペーサー層148の厚さを増加させなければならない。厚くなるスペーサー層148によりスペーサー層148の上面の最上部と有機材料積層体150の上面との段差G2が増加するので、後で第2の電極152を製造する場合、第2の電極152が過大の段差G2により断線しやすく、歩留まりが低下する。
そのため、本開示の複数の実施形態において、第1の電極142が斜面142sを有するように設計され、且つ第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの夾角θの範囲は約45度~約80度であり、このように、スペーサー層148はわりに緩やかな表面形状(topography)を有し、また第1の電極142に対して良好なステップカバレージを有することができる。
このように、本開示のある実施形態は、有機発光ダイオード表示装置を提供する。第1の電極の側壁を斜面に変えることで、スペーサー層148の第1の段部1482とスペーサー層148の第2の段部1484との曲がり角、或いはスペーサー層148の第2の段部1484とスペーサー層148の第3の段部1486との曲がり角をわりに緩やかにし、延いて第2の電極152が曲がり角で断線する可能性を低減すること、スペーサー層148が薄い厚さで、被覆斜面142s及びブロッキング層146の上面の一部を含んで、第1の電極142を効果的に被覆し、有機発光ダイオードユニット140全体の高度の低下に寄与すること、スペーサー層148の上面の最上部と最下部との間の段差G1を低減し、及びスペーサー層148の上面の最上部と有機材料積層体150の上面との段差G2を低減し、延いて第2の電極152が段差G1、G2の過大により断線する可能性を低減することができる。
続いて、本開示のある実施形態に係る有機発光ダイオード表示装置の製造方法の異なる製造段階での様子を示す断面模式図である図5A~図5Jを参照されたい。
図5Aに示すように、工程S10は、半導体プロセスにより製造される集積回路110を製造するものである。集積回路110は、制御回線、電力回路、スイッチアセンブリ等の関連する集積回路を含む。
続いて、図5Bに示すように、工程S20は、集積回路110に絶縁層120及びビアプラグ122を形成するものである。本開示のある実施形態において、絶縁層120及びビアプラグ122を形成する工程は、絶縁層120の堆積を含んでよく、絶縁層120は、例としては、例えば約3.5よりも低い低誘電率値(k値)を有する金属間誘電体(inter‐metal dielectric;IMD)であってよい。絶縁層120は、酸化ケイ素或いは他の適当な材料のような、誘電材料を含んでよい。
続いて、絶縁層120に少なくとも1つの開口が形成される。開口は、例えば、絶縁層120の上方にパターン化フォトレジスト層(未図示)を形成する工程と、エッチング工程によって絶縁層120の一部を除去して、マスクとしてパターン化フォトレジスト層を使用することで開口を画定する工程と、によって形成されることができる。エッチング工程は、一つ或いは複数の好適なエッチングプロセスの使用を含んでよい。エッチング工程の後で、パターン化フォトレジスト層を除去する。
その後、開口を充填するように導電材料を堆積させて、導電材料で絶縁層120を被覆し、その後、化学机械研磨プロセスのような平坦化プロセスを実行して、絶縁層120の表面の上方を超えた導電材料の余分を除去し、ビアプラグ122を絶縁層120の中に存在させる。ビアプラグ122の材料は、銅或いは銅合金、或いは他の好適な導電材料、例えば、銀、金、タングステン、アルミニウム或いは他の類似な材料を含んでよい。本開示のある実施形態において、ビアプラグ122は、導電材料と絶縁層120との間に設けられるバリア層124を更に含んでよい。
続いて、図5Cに示すように、工程S30は、ブロッキング層144'、電極層142'及びブロッキング層146'を絶縁層120に順に堆積させるものである。本開示のある実施形態において、ブロッキング層144'の材料は、窒化チタンのような金属窒化物、或いは他の類似な材料である。ブロッキング層144'の役割は、電極層142'の材料が拡散して絶縁層120に入らないように、電極層142'の材料と絶縁層120とを隔離することにある。本開示のある実施形態において、ブロッキング層144'の厚さは約50Å~約150Åであり、ブロッキング層144'の厚さが約150Åよりも大きくなると、厚すぎることでスペーサー層148(図1参照)の上面の最上部と最下部との間の段差G1(図1参照)が増加し、延いて第2の電極152(図1参照)の断線の可能性を増加させる。ブロッキング層144'の厚さが約50Åよりも小さくなると、電極層142'の材料が拡散して絶縁層120に入って汚染するおそれがある。
本開示のある実施形態において、電極層142'の材料が金属或いは金属合金であるので、有機発光ダイオードユニットの発する光は、電極層142'により反射されて発光側へ発光することができる。電極層142'の薄型化の要求に応じて、厚さを低減させると共に阻値が高くなりすぎないようにするために、電極層142'の材料は、例えばアルミニウム銅合金(AlCu)のような低抵抗値の導電材料、或いは他の類似な材料であってよい。別の実施形態において、電極層142'の材料は、酸化インジウムスズ、金、タングステン、チタン或いは他の類似な材料を含んでもよい。
本開示のある実施形態において、堆積プロセスの設定を調整することで、電極層142'の厚さを小さくすると共に、電極層142'の表面平滑度及びその反射率を維持し、延いて有機発光ダイオード表示装置の輝度及びコントラストを向上させることができる。例としては、電極層142'は、物理的気相成長法(Physical vapor deposition;PVD)のプロセスによって形成されてよく、且つ更に物理的気相成長法反応のパワー及び反応温度を降下し、延いて電極層142'の堆積速率を低下させて、堆積された電極層142'に良好な表面平滑度を持たせ、延いて電極層142'の反射率を維持する。本開示のある実施形態において、パワーは、約1500W~約3150Wである。反応パワーが約3150Wよりも大きくなると、堆積速率が速すぎて電極層142'の表面が不整になる。ある実施形態において、良好な表面平滑度を達成するために、反応パワーは約2500Wよりも小さくてよい。反応パワーが約1500Wよりも小さくなると、堆積反応は、順調に行われない。
本開示のある実施形態において、堆積速率が毎秒約30Å~毎秒約200Åである。堆積速率が毎秒約200Åよりも大きくなると、堆積速率が速すぎることで、電極層142'の表面は不整になる。堆積速率が毎秒約50Åよりも小さくなると、収量が低すぎる。
本開示のある実施形態において、電極層142'が良好な表面平滑度を有するとは、電極層142'の二乗平均平方根粗さ(Rms)が約30Åよりも小さくてよいことであり、電極層142'の最大谷深さ(Rv)と最大山高さ(Rp)との差値は約300Åよりも小さくてよい。本開示のある実施形態において、電極層142'の厚さは約300Å~約900Åである。電極層142'の厚さが約900Åよりも大きくなると、厚すぎることでスペーサー層148(図1参照)の上面の最上部と最下部との間の段差G1(図1参照)が増加し、延いて第2の電極152(図1参照)の断線の可能性を増加させる。電極層142'の厚さが約300Åよりも小さくなると、電極層142'が薄すぎて光透過性を有するようになり、電極層142'の反射能力に影響を与えて光が発光側へ反射されないようにする。
本開示のある実施形態において、ブロッキング層146'の材料は、同様に窒化チタンのような金属窒化物、或いは他の類似な材料である。ブロッキング層146'の厚さは約30Å~約200Åである。ブロッキング層146'は、その厚さが約200Åよりも大きくなると、表面が粗くなり、表面の平滑化という特性を失い、延いてその反射能力が影響される。ブロッキング層146'は、その厚さが約30Åよりも小さくなると、薄すぎることで後のプロセスで破壊されて、有機材料積層体と電極層142'とを接触させる可能性がある。
続いて、図5Dに示すように、工程S40は、第1の電極の位置を定義するものである。工程S40は、パターン化フォトレジスト層160の形成を含み、マスクとしてパターン化フォトレジスト層160を使用することで第1の電極の位置を定義する。パターン化フォトレジスト層160の位置は、少なくともビアプラグ122を被覆しなければならない。
続いて、図5Dと図5Eを同時に参照すると、工程S50は、マスクとしてパターン化フォトレジスト層160を利用し、電極層142'及びブロッキング層144'、146'をエッチングして、第1の電極142、及び第1の電極142の上下面に位置するブロッキング層144、146を取得するものであり、パターン化フォトレジスト層160はエッチングの終了後で除去される。前記のように、本開示のある実施形態における第1の電極142が斜面142sを有するため、工程S50のエッチングパラメータも斜面142sを有する第1の電極142を取得するように制御され、且つ第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの夾角θの範囲は約45度~約80度である。
例としては、本開示のある実施形態において、エッチングプロセスとしてはドライエッチングが選用され、反応圧力は約4ミリトル(mTorr)~約10mTorrであり、ソース無線周波数(Source RF)のパワーは約600ワット(W)~約1600Wであり、バイアス無線周波数(Bias RF)のパワーは約40W~約200Wであり、反応ガスは塩化ホウ素(BCl3)を含んでよく、反応ガスの流量は約50標準立方センチメートル毎分(standard cubic centimeters per minute;sccm)~約500sccmである。反応パラメータがこの範囲を超えると、夾角θの範囲は約80度を超え或いは約45度よりも小さくなるが、夾角θが約80度よりも大きくなると、第2の電極152(図1参照)の断線問題を解決できないが、夾角θが約45度よりも小さくなると、有機発光ダイオードユニットの間の間隔が過大になって解像度が低下し或いは有機発光ダイオードユニットの発光面積が小さくなる。
エッチング工程を経過した後で、ブロッキング層144とブロッキング層146が第1の電極142の上下面のみに分布され、第1の電極142の斜面142sに被覆されていない。第1の電極142の断面形状が上狭下広の形状となるため、ブロッキング層144の下面の面積は、ブロッキング層146の上面の面積よりも小さい。本開示のある実施形態において、第1の電極142、ブロッキング層144とブロッキング層146の全厚は、約1000Åよりも小さくてよく、例えば約600Å~約800Åの範囲内に制御されてよい。
続いて、図5Fに示すように、工程S60は、誘電体材料層148'を第1の電極142、ブロッキング層144、146及び絶縁層120に被覆するものである。誘電体材料層148'の材料は、絶縁層120の材料と同じでも異なってもよく、例としては、例えば、酸化ケイ素、窒化硅、窒素酸化ケイ素、或いは他の類似な材料のような、酸化物、窒化物、窒化酸化物或いは他の好適な材料であってよい。
第1の電極142の側壁が斜面142sであるため、誘電体材料層148'は、薄い厚さで第1の電極142とブロッキング層144、146を完全に被覆することができ、且つ良好なステップカバレージを有し、曲がり角で断裂することはない。また、第1の電極142、ブロッキング層144とブロッキング層146の全厚が約1000Åよりも小さくてよいため、誘電体材料層148'は、第1の電極142、ブロッキング層144、146と絶縁層120にわりに滑らかに被覆されることができ、広角度(例えば、約80度を超える)の曲がり角を有することはない。
例としては、本開示のある実施形態において、誘電体材料層148'の厚さは約100Å~約400Åである。誘電体材料層148'は、厚さが約100Åよりも小さくなると、第1の電極142、ブロッキング層144、146と絶縁層120に完全に被覆されない可能性がある。誘電体材料層148'の厚さが約400Åよりも大きくなると、厚すぎることで、後で形成されるスペーサー層148(図1参照)の上面の最上部と有機材料積層体150(図1参照)の上面との段差G2(図1参照)が増加して、後で第2の電極152(図1参照)を製造する場合、第2の電極152(図1参照)が過大の段差G2(図1参照)により断線しやすく、歩留まりが低下する可能性がある。
続いて、図5Gを参照すると、工程S70は、別のパターン化フォトレジスト層162を誘電体材料層148'に形成して、有機発光ダイオードユニットの開口領域を定義するものである。
その後、同時に図5Gと図5Hを参照すると、工程S80は、パターン化フォトレジスト層162をマスクとして誘電体材料層148'をエッチングして、第1の電極142の側壁に被覆されるスペーサー層148を取得するものであり、パターン化フォトレジスト層162はエッチングの終了後で除去される。
例としては、誘電体材料層148'のパターン化フォトレジスト層162により被覆されていない部分は、開口領域O1を定義するように除去され、誘電体材料層148'のパターン化フォトレジスト層162により被覆される部分は第1の電極142及び絶縁層120に保留してスペーサー層148を形成し、開口領域O1はスペーサー層148の中に位置する。
本開示のある実施形態において、スペーサー層148の厚さは約100Å~約400Åである。第1の電極142の開口率、つまりブロッキング層146の上面の開口領域O1から露出する面積のブロッキング層146の上面の全面積に対する比率は、約98%以上である。
誘電体材料層148'の一部をエッチングして除去するプロセスにおいて、ブロッキング層146を終点とするため、ブロッキング層146のパターン化フォトレジスト層162により被覆されていない部分もエッチングの途中で不可避的に一部が除去されて、ブロッキング層146のスペーサー層148と第1の電極142との間での部分の厚さt4は、ブロッキング層146の開口領域O1から露出した部分の厚さt3よりも大きくなる。前記のように、工程S80のエッチングプロセスにおいて、ブロッキング層146のパターン化フォトレジスト層162により被覆されていない部分が過度にエッチングされてその下層の第1の電極142が開口領域O1から露出しないように、ブロッキング層146の元の厚さ、つまり厚さt4、或いは図5Dにおける堆積されたブロッキング層146'の厚さは約30Åよりも大きい。
続いて、図5Iと図6を参照すると、図5Iの工程S90は、有機材料積層体150を第1の電極142の上方の開口領域O1の中に形成するものである。図6は、図5Iにおける領域Rを示す拡大図である。本開示のある実施形態において、有機材料積層体150は、複合材料の積層体である。例としては、有機材料積層体150は、正孔注入層(hole‐injecting layer)HIL、有機正孔輸送層(organic hole‐transporting layer)HTL、有機発光層(organic light‐emitting layer)LEL、有機電子輸送層(electron‐transporting layer)ETL及び電子注入層(electron‐injecting layer)EILを含んでよい。他の実施形態において、有機材料積層体150は、電子阻止層(electron‐blocking layer)と正孔阻止層(hole‐blocking layer)等を更に選択的に含んでよい。
本開示のある実施形態において、有機材料積層体150は、ブロッキング層146に形成され、スペーサー層148により定義された開口領域O1の中に充填される。
異なる有機発光層LEL材料を合わせて選用することで、有機発光ダイオードユニットは、異なる色の色光を発することができる。本開示のある実施形態において、複数の有機発光ダイオードユニットからなる表示装置は、赤色光、青色光、緑色光を発する有機発光ダイオードユニット等を含んでよい。
本開示のある実施形態において、有機材料積層体150は、蒸着(evaporation)によって開口領域O1の中に製造されてよい。本開示のある実施形態において、異なる色光の有機材料積層体は、数回に分けて異なる色の有機発光ダイオードユニットの開口領域に蒸着され製造されてよい。例えば、まず、赤色光を発する有機材料積層体を赤色有機発光ダイオードユニットの開口領域に製造し、また緑色光を発する有機材料積層体を緑色有機発光ダイオードユニットの開口領域に製造し、最後に青色光を発する有機材料積層体を青色有機発光ダイオードユニットの開口領域に製造してよい。異なる有機発光ダイオードユニットにおける有機材料積層体は、スペーサー層148により隔離されてよい。
有機材料積層体150が第1の電極142に直接接触して予期しない反応を発生しないように、有機材料積層体150と第1の電極142との間は、ブロッキング層146によって隔離される。
図5Iに戻って、本開示のある実施形態において、有機材料積層体150は、開口領域O1を完全に充填しないように、その厚さt5がスペーサー層の厚さt6よりも小さくてよい。つまり、有機材料積層体150の上面の高度は、スペーサー層148の上面の最上部の高度よりも小さい。
続いて、図5Jを参照すると、工程S100は、有機材料積層体150に第2の電極152を形成するものである。本開示のある実施形態において、第2の電極152は、有機発光ダイオードユニット140の共通電極であり、蒸着によって有機材料積層体150とスペーサー層148に製造されてよい。本開示のある実施形態において、第2の電極152の材料は、銀のような金属である。本開示の他の実施形態において、第2の電極152の材料は、酸化インジウムスズ或いは他の類似な材料のような、透明導電材料であってもい。
図5Jに示すように、ブロッキング層146のスペーサー層148と第1の電極142との間での第1の部分1462の厚さt4は、ブロッキング層146の有機材料積層体150と第1の電極142との間での第2の部分1464の厚さt3よりも大きい。第2の電極152は、有機材料積層体150の上面及びスペーサー層148の上面に均一に形成されるため、うねった上面を有する。本開示のある実施形態は、スペーサー層148の上面の最上部と最下部との間の段差G1を低減することで、第2の電極152の製造困難度を低下させ、第2の電極152の予期しない断線問題を効果的に避ける。
また、第1の電極142の形状が斜角を有する台形となり、且つ第1の電極142の斜面142sと第1の電極142の下面142bとの夾角θの範囲が約45度~約80度であり、スペーサー層148がわりに緩やかな表面形状を有してよいため、スペーサー層148に分布される第2の電極152は、広角度に上昇しなくてもよく、延いて断線のリスクを低下させる。
それぞれ本開示の異なる実施形態の有機発光ダイオード表示装置を示す断面模式図である図7と図8を参照されたい。ある実施形態において、図7に示す有機発光ダイオードユニット140aのように、有機材料積層体150aは、開口領域O1aを実質的に埋める。即ち、有機材料積層体150aの上面の高度は、スペーサー層148aの上面の最上部の高度にほぼ等しい。別の実施形態において、図8に示す有機発光ダイオードユニット140bのように、有機材料積層体150bは、その厚さt5bがスペーサー層148bの厚さt6bよりも大きくてよいので、開口領域O1bを埋める以上に、スペーサー層148bから突出して、有機材料積層体150bの上面の高度がスペーサー層148bの上面の最上部の高度よりも高くなる。
以上をまとめると、本開示のある実施形態の提供する方法は、第1の電極の側面を斜面に設計することで、スペーサー層に必要な厚さを効果的に低下させ、スペーサー層にわりに緩やかな表面形状を持たせ、延いて第2の電極の断線問題を解決することができる。
続いて、本開示のある実施形態のヘッドマウントデバイスの外観模式図である図9を同時に参照されたい。ヘッドマウントデバイス200は、フレーム210と、フレーム210の両側に設けられる投影装置220と、フレーム210の前側に設けられる画像形成スクリーン230と、を含む。例としては、フレーム210は両側の耳掛け部212及び前側のパネル部214を有し、パネル部214に少なくとも1つの開口を有し、画像形成スクリーン230はパネル部214の開口に嵌合される。投影装置220は、1つ或いは複数であってよく、投影装置220は、2つであれば、画像形成スクリーン230に共通して投影するように、それぞれ耳掛け部212に設けられる。
本開示のある実施形態において、ヘッドマウントデバイス200の投影装置220は、前述した有機発光ダイオード表示装置(例えば、図1に示す有機発光ダイオード表示装置100)を含み、この有機発光ダイオード表示装置の構造及びその製造方法については、前記の実施形態で既に詳述されるので、ここで詳しく説明しない。
本開示のある実施形態において、投影装置220は、プロセッサーにより制御されて、プロセッサーからの信号源を受信して、対応する映像光を発してよい。本開示のある実施形態において、投影装置220の出力した映像光の光路を調整するために、投影装置220と画像形成スクリーン230との間に、一つ或いは複数の反射鏡或いは光学レンズが配置されてもよい。本開示のある実施形態において、投影装置220は放熱アセンブリを更に含み、放熱アセンブリの例としては、放熱ベース、放熱フィルム層等であってよい。投影装置220への熱蓄積による損傷を避けるように、放熱アセンブリは、有機発光ダイオードアレイに熱的に結合されてよい。
本開示のある実施形態において、ヘッドマウントデバイス200は透過型ヘッドマウントデバイスであってよく、つまりユーザに見える映像は、投影装置220の提供する映像と外界の環境映像との重ね合わせであってよい。本開示のある実施形態において、ヘッドマウントデバイス200は反射型ヘッドマウントデバイスであってよく、つまりユーザに見える映像は投影装置220の提供する映像から由来する。
それぞれ本開示のある実施形態の液晶オンシリコン(Liquid Crystal on Silicon;LCOS)表示パネルの異なる製造段階での様子を示す断面模式図である図10と図11を参照されたい。図10は、集積回路310と、集積回路310に設けられる絶縁層320と、絶縁層320に設けられる複数の第1の電極330(説明の便宜上、図中には一つのみ示す)と、第1の電極330の両側に設けられるブロッキング層340、342と、第1の電極330の側壁に設けられるスペーサー層350と、を含む構造を製造するものである。各第1の電極330は、それぞれ絶縁層320に設けられるビアプラグ322を介して下方の集積回路310に電気的に接続される。
集積回路310、絶縁層320、ビアプラグ322、第1の電極330、ブロッキング層340、342及びスペーサー層350の製造形態については、図5A~図5Hに記載の工程S10~工程S80を参照してよいので、ここで繰り返して説明しない。
続いて、対向基板360及び液晶層370を提供して、パッケージングを完成するものである図11を参照されたい。対向基板360に、共通電極である第2の電極380が設けられる。本開示のある実施形態において、第2の電極380は、対向基板360の第1の電極330に面する表面に全面にわたって被覆される。第2の電極380は、酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、或いは他の類似な材料等の、光透過性の高い導電材料であってよい。
本開示のある実施形態において、液晶層370は、スペーサー層350と第1の電極330に形成されてから、対向基板360と接合してパッケージングを完成することで、LCOS表示パネル300を取得してよい。本開示のある実施形態において、対向基板360は、集積回路310とパッケージングされてから、液晶層370を集積回路310と対向基板360との間に注入してよい。本開示のある実施形態において、液晶層370と第1の電極330との間、及び液晶層370と第2の電極380との間に配向層が配置されてよい。
第1の電極330の側辺を斜面に変えることで、スペーサー層350に必要な厚さを効果的に低下させ、且つスペーサー層350に第1の電極330に対する良好なステップカバレージ及びわりに緩やかな表面形状を持たせ、延いてスペーサー層350の曲がり角での断裂問題を解決することができる。
本開示のある実施形態の投影装置220のブロック図である図12を参照されたく、投影装置220は、図9に示すヘッドマウントデバイス200に応用されることができる。本開示のある実施形態において、投影装置220は、光源222と、光学アセンブリ224と、LCOS表示パネル226と、を備える。LCOS表示パネル226は、光源222からの色光及びコントローラーからの映像信号を受信して、整合して映像光を発して投影することに用いられる。
本開示のある実施形態において、投影装置220における光学アセンブリ224は、光源222の発する光の光路を調整するための、光源222の出光側に設けられる一つ或いは複数の光学レンズを含む。本開示のある実施形態において、光源222の発する光は白色光であり、光学アセンブリ224は光源222とLCOS表示パネル226との間に設けられる分光アセンブリを含む。光源222の発する白色光は、光学レンズを通過した後で直線で分光アセンブリに入ってよいので、分光アセンブリを通過した後で、また赤色光、青色光、緑色光等の三原色の色光に分けられ、且つ赤色光、青色光、緑色光は時系列に従って順に発光する。
他の実施形態において、光源222は、プログラムされることができ、例えば、プロセッサーにより制御されて、これにより、極短い切換時間内で時系列に従って順に赤色光、青色光、緑色光等の三原色の色光を発することができる。この場合、分光アセンブリは、省略されてよい。
本開示のある実施形態において、光学アセンブリ224は、偏光ビームスプリッタ(polarizing beam splitter;PBS)を含んでよい。三原色の色光は、光源222により白色光を発した後で分光アセンブリにより分光されて取得され或いは光源222により直接発するにも拘らず、偏光ビームスプリッタを通過して偏光になった後でLCOS表示パネル226に入り、その後LCOS表示パネル226によりフルカラーの映像光(image beam)を出力してまた画像形成スクリーン230に出力して表示される。
同様に、LCOS表示パネル226と画像形成スクリーン230との間に、LCOS表示パネル226の出力した映像光の光路を調整するための、一つ或いは複数の反射鏡或いは光学レンズが配置されてもよい。本開示のある実施形態において、投影装置220は放熱アセンブリを更に含み、放熱アセンブリの例としては、放熱ベース、放熱フィルム層等であってよい。光源222への熱蓄積による損傷を避けるように、放熱アセンブリは、光源222に熱的に結合されてよい。
以上をまとめると、本開示のある実施形態は、表示装置の表示ユニットの第1の電極、例えば陽極の側面を斜面に設計することで、スペーサー層に必要な厚さを効果的に低下させ、スペーサー層にわりに緩やかな表面形状を持たせ、延いて第2の電極の断線問題を避けることができる表示装置とその製造方法を提供する。
本開示のある実施形態によると、有機発光ダイオード表示装置は、集積回路と、第1の電極と、スペーサー層と、有機材料積層体と、第2の電極と、を備える。第1の電極は、集積回路に電気的に接続され、上面、下面、及び上面と下面とを接続する斜面を有し、斜面と下面との夾角が約45度~約80度にある。スペーサー層は、第1の電極の斜面を被覆するように、第1の電極の両端に設けられる。有機材料積層体は第1の電極に設けられる。第2の電極は有機材料積層体とスペーサー層に設けられる。
本開示のある実施形態において、第2の電極は、うねった上面を有する。
本開示のある実施形態において、有機発光ダイオードユニットは、第1の電極の上面に設けられるブロッキング層を更に備える。
本開示のある実施形態において、ブロッキング層の厚さは約30Å~約200Åである。
本開示のある実施形態において、ブロッキング層のスペーサー層と第1の電極との間での第1の部分の厚さは、ブロッキング層の第1の電極と有機材料積層体との間での第2の部分の厚さよりも大きい。
本開示のある実施形態において、有機発光ダイオードユニットは、集積回路に設けられる絶縁層と、絶縁層の中に設けられて、集積回路と第1の電極とを電気的に接続するビアプラグと、を含む。
本開示のある実施形態において、第1の電極の上面の面積は、第1の電極の下面の面積よりも小さい。
本開示のある実施形態において、第1の電極の厚さは約300Å~約900Åである。
本開示のある実施形態によると、有機発光ダイオード表示装置の製造方法は、電極層を絶縁層に形成し、前記電極層が絶縁層におけるビアプラグを介して集積回路に電気的に接続されることを備える。続いて、電極層をエッチングして、電極層に対するエッチングがドライエッチングであり、ドライエッチングの反応ガスが塩化ホウ素(BCl3)を含み、これにより、第1の電極に上面、下面及び上面と下面とを接続する斜面を持たせる。スペーサー層は、第1の電極の斜面を被覆するように形成される。有機材料積層体は第1の電極に形成される。第2の電極は有機材料積層体とスペーサー層に形成される。
本開示のある実施形態において、スペーサー層の形成は、誘電体材料層を第1の電極に堆積させることと、開口領域を第1の電極に定義するように、誘電体材料層の一部を除去することと、を含み、誘電体材料層と絶縁層との間の厚さが約100Å~約400Åである。
本開示のある実施形態において、有機材料積層体は、開口領域の中に充填される。
本開示のある実施形態において、方法は、誘電体材料層を第1の電極に堆積させる前に、厚さが約30Å~約200Åであるブロッキング層を第1の電極に形成することを更に備える。
本開示のある実施形態において、開口領域を第1の電極に定義するように、誘電体材料層の一部を除去することは、ブロッキング層のスペーサー層と第1の電極との間での第1の部分の厚さがブロッキング層の第1の電極と有機材料積層体との間での第2の部分の厚さよりも大きくするように、ブロッキング層の一部を除去することを備える。
本開示のある実施形態において、斜面と下面との夾角は約45度~約80度である。本開示のある実施形態において、ドライエッチングの反応圧力は、約4mTorr~約10mTorrである。本開示のある実施形態において、反応ガスの流量は、約50sccm~約500sccmである。
本開示のある実施形態において、ドライエッチングのソース無線周波数(Source RF)のパワーは、約600W~約1600Wである。
本開示のある実施形態において、ドライエッチングのバイアス無線周波数(Bias RF)のパワーは、約40W~約200Wである。
本開示のある実施形態によると、液晶オンシリコン(Liquid Crystal on Silicon;LCOS)表示パネルの製造方法は、電極層を絶縁層に形成し、前記電極層が絶縁層におけるビアプラグを介して集積回路に電気的に接続され、且つ電極層を形成する堆積速率が毎秒約30Å~毎秒約200Åであり、これにより、電極層の厚さが約300Å~約900Åの間にあることを備える。電極層をエッチングして、第1の電極を取得する。第1の電極の側壁を被覆するスペーサー層を形成する。液晶層と第2の電極を第1の電極とスペーサー層に形成する。
本開示のある実施形態において、前記電極層を形成する反応パワーは、約1500W~約3150Wである。
実施形態で前述の通りに開示されたが、本開示はそれらに限定されず、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えてもよく、従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
100:有機発光ダイオード表示装置
110、310:集積回路
120、320:絶縁層
122、322:ビアプラグ
124:バリア層
140、140a、140b:有機発光ダイオードユニット
142、330:第1の電極
142':電極層
142t:上面
142b:下面
142s:斜面
144、144'、146、146'、340、342:ブロッキング層
1462:第1の部分
1464:第2の部分
148、148a、148b、350:スペーサー層
1482:第1の段部
1484:第2の段部
1486:第3の段部
148':誘電体材料層
150、150a、150b:有機材料積層体
152、380:第2の電極
160、162:パターン化フォトレジスト層
200:ヘッドマウントデバイス
210:フレーム
212:耳掛け部
214:パネル部
220:投影装置
222:光源
224:光学アセンブリ
226、300:LCOS表示パネル
230:画像形成スクリーン
360:対向基板
370:液晶層
G:段差
θ:夾角
O1、O1a、O1b:開口領域
R:領域
t3、t4、t5、t5b、t6、t6b:厚さ
S10、S20、S30、S40、S50、S60、S70、S80、S90、S100:工程

Claims (9)

  1. 集積回路と、
    前記集積回路に電気的に接続され、上面、下面、及び前記上面と前記下面とを接続する斜面を有し、前記斜面と前記下面との夾角が約45度~約80度である第1の電極と、
    前記第1の電極の前記斜面を被覆するスペーサー層と、
    前記第1の電極に設けられる有機材料積層体と、
    前記有機材料積層体と前記スペーサー層に設けられる第2の電極と、
    を備える有機発光ダイオード表示装置。
  2. 前記第2の電極は、うねった上面を有する請求項1に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  3. 前記第1の電極の前記上面に設けられるブロッキング層を更に備え、前記ブロッキング層の前記スペーサー層と前記第1の電極との間での第1の部分の厚さが前記ブロッキング層の前記第1の電極と前記有機材料積層体との間での第2の部分の厚さよりも大きい請求項1に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  4. 電極層を絶縁層に形成し、前記電極層が前記絶縁層におけるビアプラグを介して集積回路に電気的に接続される工程と、
    前記電極層をエッチングして、第1の電極を取得し、前記電極層に対するエッチングがドライエッチングであり、前記ドライエッチングの反応ガスが塩化ホウ素(BCl3)を含み、これにより、前記第1の電極に上面、下面及び前記上面と前記下面とを接続する斜面を持たせる工程と、
    前記第1の電極の前記斜面を被覆するスペーサー層を形成する工程と、
    有機材料積層体を前記第1の電極に形成する工程と、
    第2の電極を前記有機材料積層体と前記スペーサー層に形成する工程と、
    を備える有機発光ダイオード表示装置の製造方法であって、
    前記スペーサー層を形成する工程は、
    厚さが約100Å~約400Åである誘電体材料層を前記第1の電極に堆積させることと、
    前記有機材料積層体が充填される開口領域を前記第1の電極に定義するように、前記誘電体材料層の一部を除去することと、を含む、
    有機発光ダイオード表示装置の製造方法
  5. 前記誘電体材料層を前記第1の電極に堆積させる前に、厚さが約30Å~約200Åであるブロッキング層を前記第1の電極に形成することを更に備える請求項に記載の方法。
  6. 前記開口領域を前記第1の電極に定義するように前記誘電体材料層の一部を除去することは、
    前記ブロッキング層の前記スペーサー層と前記第1の電極との間での第1の部分の厚さが前記ブロッキング層の前記第1の電極と前記有機材料積層体との間での第2の部分の厚さよりも大きくするように、前記ブロッキング層の一部を除去することを備える請求項に記載の方法。
  7. 前記反応ガスの流量は、約50sccm~約500sccmである請求項4に記載の方法。
  8. 電極層を絶縁層に形成し、前記電極層が前記絶縁層におけるビアプラグを介して集積回路に電気的に接続され、且つ前記電極層を形成する堆積速率が毎秒約30Å~毎秒約200Åであり、これにより、前記電極層の厚さが約300Å~約900Åにある工程と、
    前記電極層をエッチングして、第1の電極を取得する工程と、
    前記第1の電極の側壁を被覆するスペーサー層を形成する工程と、
    液晶層と第2の電極を前記第1の電極と前記スペーサー層に形成する工程と、
    を備える液晶オンシリコン(Liquid Crystal on Silicon;LCOS)表示パネルの製造方法。
  9. 前記電極層を形成する反応パワーは、約1500W~約3150Wである請求項に記載の方法。
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