KR20040051524A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 상의 각 화소에 패턴 형성된 복수의 하부 전극과, 하부 전극과 동일 층으로 구성되고, 하부 전극에 대하여 절연성을 유지하여 배치된 보조 배선과, 하부 전극의 중앙부를 노출시키는 화소 개구와 보조 배선에 도달하는 접속 구멍을 가진, 기판 상에 형성된 절연층과, 화소 개구의 바닥부를 피복함과 함께 인접하는 화소 사이에서 단부의 일부가 중첩되도록 패턴 형성된 유기층과, 유기층을 피복함과 함께 유기층을 사이의 접속 구멍을 통해 보조 배선에 접속된 상부 전극을 구비한 표시 장치가 개시된다. 또한, 이러한 표시 장치의 제조 방법이 개시된다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 유기 발광층을 포함하여 구성되는 유기 일렉트로 루미네센스 소자를 갖는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 재료의 일렉트로 루미네센스(Electroluminescence : 이하 EL이라 기재함)를 이용한 유기 EL 소자는 하부 전극과 상부 전극과의 사이에, 유기 정공 수송층과 유기 발광층을 적층시켜 이루어지는 유기층을 형성하여, 저전압 직류 구동에 의한 고휘도 발광이 가능한 발광 소자로서 주목받고 있다.
이러한 유기 EL 소자를 이용한 액티브 매트릭스형의 표시 장치(즉, 유기 EL 디스플레이)는 기판 위의 각 화소에 배치된 박막 트랜지스터를 포함하고 있다. 그리고, 박막 트랜지스터를 피복하도록 형성된 층간 절연막 상에 유기 EL 소자가 형성되어 있다. 이 유기 EL 소자는 박막 트랜지스터에 접속된 상태에서 화소마다 패턴 형성된 하부 전극, 하부 전극의 중앙부를 화소 개구로서 노출시키면서 그 주위를 피복하는 절연막, 이 절연막에 의해 분리된 화소 개구 내의 하부 전극상에 형성된 유기층, 이 유기층을 피복하는 상태로 제공된 상부 전극으로 구성되어 있다. 이 중 상부 전극은 예를 들면, 복수의 화소를 피복하는 솔리드-프린티드(solid-printed) 형태의 막으로서 형성되어, 복수의 화소 사이에 공통의 상부 공통 전극으로서 이용되고 있다.
또한, 이러한 액티브 매트릭스형의 표시 장치에 있어서는, 유기 EL 소자의 개구율을 확보하기 위해서, 기판과 반대측으로부터 광을 추출하는, 소위 상면 광 추출 구조(이하, 상면 발광형이라 기재함)로서 구성하는 것이 유효해진다. 이 때문에, 상부 전극은 광 투과성을 확보하기 위해 박막화가 요구되며, 이에 따라 저항값이 상승하여, 전압 강하가 발생하기 쉽게 되는 경향이 있다.
따라서, 화소 개구 사이의 절연막 상에 도전성이 양호한 금속 재료로 이루어지는 보조 배선을 형성하고, 이 보조 전극에 상부 전극을 접속시키는 것으로, 상부 전극의 전압 강하를 방지하는 구조가 제안되어 있다. 이 보조 배선은, 예를 들면, 하기 특허 문헌 1에 도시한 바와 같이, 화소 개구 사이를 피복하는 절연막 위의 리브(rib)를 구성하는 부재의 일부로서 형성되어도 된다. 이 리브는 절연막을 형성한 후의 유기층의 증착 성막 공정에서, 증착 마스크가 장착되는 부분이다(하기 특허 문헌 1 참조). 또한 이 밖에도, 보조 배선을 하부 전극과 동일층으로 하여, 각 하부 전극상에 유기층을 독립 형성한 구성도 제안되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2001-195008호 공보(제4페이지 및 도 1)
특허 문헌 2 : 일본 특개2002-318556호 공보
그러나, 상술한 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같은 보조 배선을 포함한 구성의 표시 장치에서는, 보조 배선을 형성하기 위한 특별한 층이 형성되는 것으로 되기 때문에, 표시 장치의 층 구조가 복잡해진다. 또한, 보조 배선을 형성하기 위한 특별한 공정이 필요해지기 때문에, 표시 장치의 제조 공정 수의 증가를 초래한다.
그리고, 이러한 층 구조의 복잡화나 제조 공정 수의 증가는 표시 장치의 제품 비용이나 제조 비용의 증가, 또한 증가한 제조 공정에 특유의 문제점에 의한 수율의 저하를 초래하는 요인으로 되고 있다.
또한, 특허 문헌 2에 나타낸 바와 같은 보조 배선을 하부 전극과 동일층으로 한 구성에 있어서는, 하부 전극상에 유기층을 독립 형성하고 있기 때문에, 인접하여 형성되는 유기층이 중첩되지 않도록, 화소 개구의 간격을 넓게할 필요가 있었다. 이 때문에 화소의 고집적화 및 이것에 의한 표시 성능의 고정밀화가 방해되고 있다.
따라서, 본 발명은 유기 EL 소자의 상부 전극에 접속된 보조 배선을 층 구조를 복잡화시키지 않고 또 공정 수의 증가없이 형성하는 것이 가능하고, 또한 고정밀 표시가 가능한 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 기판 위의 각 화소에 복수의 하부 전극이 패턴 형성되어 있고, 이 하부 전극에 대하여 절연성을 유지하여 보조 전극이 배치되어 있는 표시 장치가 제공된다. 이들 하부 전극과 보조 전극은동일층으로 이루어진다. 또한, 기판 위에는 하부 전극의 중앙부를 노출시키는 화소 개구와, 보조 배선에 도달하는 접속 구멍을 갖는 절연막이 형성되어 있다. 그리고, 화소 개구의 바닥부를 피복함과 함께 인접하는 화소 사이에서 단부의 일부가 중첩되는 상태로, 하부 전극상에 유기층이 패턴 형성되어 있고, 또한 유기층을 피복하는 상부 전극이 제공된다. 이 상부 전극은 유기 층들 사이의 절연막에 형성된 접속 구멍을 통해 보조 배선에 접속되어 있다.
이러한 구성의 표시 장치에 있어서는, 상부 전극에 접속된 보조 배선을 특별한 층으로 구성하지 않고, 하부 전극과 동일층으로 이루어지는 것으로 하였다. 이 때문에, 표시 장치의 층 구조를 복잡화시키지 않고 보조 배선의 접속에 의해 상부 전극을 전기적으로 저저항화할 수 있다. 또, 인접하는 화소 사이에서 유기층의 단부의 일부를 중첩한 구성으로 함으로써, 패턴 형성된 유기층에 의해 바닥부가 완전하게 피복되는 화소 개구의 피치를 미세화하면서도, 유기층들 사이의 보조 배선에 대하여 상부 전극을 접속시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 상술한 구성의 표시 장치의 제조 방법으로서, 다음의 수순으로 행하는 것을 특징으로 한다. 먼저, 기판 위에 형성된 도전막을 패터닝함으로써, 각 화소에 대응하는 복수의 하부 전극과, 해당 하부 전극에 대하여 절연성이 유지된 보조 배선을 형성한다. 다음에, 하부 전극의 중앙부를 노출시키는 화소 개구와 보조 배선에 도달하는 접속 구멍을 갖는 절연막을 기판 위에 형성한다. 그 후, 화소 개구의 바닥부를 피복함과 함께 인접하는 화소 간에 있어서 단부의 일부가 중첩되는 상태에서 유기층을 패턴 형성한다.계속해서, 유기층을 피복함과 함께 유기층들 사이의 접속 구멍을 통해 보조 배선에 접속된 상부 전극을 형성한다.
이러한 제조 방법에서는, 하부 전극의 패턴 형성과 동일 공정에서 보조 배선이 형성되고, 또한 하부 전극의 중앙부를 노출시키는 화소 개구의 형성과 동시에 보조 배선에 도달하는 접속 구멍이 형성되며, 또한 이 접속 구멍을 통해 보조 배선에 접속시키도록 상부 전극이 형성된다. 이 때문에, 공정 수를 증가시키지 않고 보조 배선에 상부 전극을 접속시킨 표시 장치가 얻어진다. 또한, 화소 개구의 바닥부를 피복함과 함께, 인접하는 화소 사이에서 단부의 일부가 중첩되는 상태에서 유기층을 패턴 형성하는 것에 의해, 패턴 형성된 유기층에 의해 바닥부가 완전하게 피복되는 화소 개구의 피치를 미세화할 수 있다. 또한, 유기층이 중첩되지 않는 부분 사이의 보조 배선에 대하여 상부 전극을 접속시키기 때문에, 이 접속을 위해 유기층을 에칭할 필요는 없다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 상부 전극에 접속된 보조 배선을 하부 전극과 동일 공정에서 형성한 동일층으로 이루어지는 것으로 한 것으로, 표시 장치의 층 구조 및 제조 공정을 복잡화시키지 않고, 보조 배선의 접속에 의해 상부 전극이 전기적으로 저저항화된 화소 피치가 좁은 표시 장치를 얻을 수 있다. 이 결과, 상부 전극의 전압 강하를 방지함으로써 표시 특성이 양호하게 유지된 고정밀 표시가 가능한 표시 장치를 저비용으로 또한 수율 양호하게 얻는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 주요부 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 제1 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법을 도시하는 단면 공정도(넘버 1).
도 3a 내지 도 3c는 제1 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법을 도시하는 단면 공정도(넘버 2).
도 4a 내지 도 4c는 제2 실시 형태의 표시 장치를 설명하기 위한 도면.
도 5는 제2 실시 형태의 표시 장치의 다른 구성을 설명하기 위한 평면도.
도 6a 내지 도 6c는 제2 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법을 도시하는 단면 공정도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3 : 기판
7 : 평탄화 절연막(층간 절연막)
7a : 접속 구멍
9 : 하부 전극
9a : 보조 배선
11, 11R, 11G, 11B : 유기층
13 : 상부 전극
17a : 접속 구멍
17 : 절연막
31, 61B, 61G, 61R : 증착 마스크
A : 화소 개구
이하, 본 발명의 표시 장치 및 그 제조 방법을 도면에 기초하여 자세히 설명한다.
<표시 장치 1>
도 1은 제1 실시 형태의 표시 장치에 있어서의 표시 영역의 개략 구성을 나타내는 주요부 단면도이다. 이 도면에 도시하는 표시 장치(1)는 유기 EL 소자를 발광 소자로서 배열 형성한 액티브 매트릭스형의 표시 장치이다.
이 표시 장치(1)는 기판(3) 상의 각 화소에 박막 트랜지스터(thin fiIm transistor : 이하, TFT로 기재함)(4)를 포함하고 있다. TFT(4)가 형성된 기판(3) 상에는 TFT(4)의 소스/드레인에 접속된 배선(5)이 형성되며, 이 배선(5)을 피복하는 상태에서 평탄화 절연막(7)이 형성되어 있다. 또한, TFT(4)는 도시한 보텀 게이트(bottom gate)형에 한정되지 않으며, 톱 게이트(top gate)형이어도 되고, 그 게이트 전극은 주사 회로에 접속되어 있는 것으로 한다.
그리고, 이 평탄화 절연막(7) 상의 각 화소 개구 A 부분에, 하부 전극(9), 유기층(11), 및 상부 전극(13)을 적층하여 이루어지는 유기 EL 소자(15)가 형성된 구성으로 되어 있다. 또한, 특히 본 실시 형태의 표시 장치(1)에 있어서는, 유기 EL 소자(15)가 형성된 화소 개구 A 사이에, 하부 전극(9)과 동일층으로 구성된 보조 배선(9a)이 형성된 구성으로 되어 있다. 또한, 화소 개구 A는 하부 전극(9)을 피복하는 절연막(17)에 형성된 개구부인 것으로 한다.
여기서, 유기 EL 소자(15)를 구성하는 하부 전극(9)은 평탄화 절연막(7)에 형성된 접속 구멍(7a)을 통해 알루미늄 배선(5)에 접속되는 상태에서 모두 화소 개구 A보다도 크게 패턴 형성되어 있다.
그리고, 하부 전극(9)과 동일층으로 구성된 보조 배선(9a)은, 예를 들면, 기판(3) 상에 매트릭스 형상으로 배치된 화소 개구 A 사이에 메쉬(mesh) 형상으로 연속하여 배치됨과 함께, 하부 전극(9)에 대하여 절연성을 유지하여 패턴 형성되어 있는 것으로 한다.
이들 하부 전극(9)의 주연부 및 보조 배선(9a)은 하부 전극(9)의 중앙부를 노출시키는 절연막(17)으로 피복되어 있으며, 하부 전극(9)의 중앙부를 노출시키는 절연막(17)의 개구 부분이 화소 개구 A로 된다. 또한, 이 절연막(17)에는 화소 개구 A와 같이 보조 배선(9a)에 도달하는 접속 구멍(17a)이 형성되어 있다. 이 접속 구멍(17a)은 필요한 위치에 형성되고, 화소 개구 A마다 대응하여 형성될 필요는 없다.
또한, 유기층(11)은 절연막(17)에 의해 규정된 화소 개구 A 내에 노출되는 하부 전극(9) 상측을 피복하도록, 화소 개구 A마다 패턴 형성되어 있다.
또한, 상부 전극(13)은 유기층(11) 상측을 완전하게 피복함과 함께 절연막(17)에 형성된 접속 구멍(17a)을 통해 보조 배선(9a)에 접속되는 상태로 형성되어 있다. 이 상부 전극(13)은 기판(3)의 상측에 솔리드 프린티드 형태의 막으로서 형성되어도 되며, 복수의 화소에 의해 공유되는 상태에서, 복수 부분마다 패턴 형성되어도 된다.
그런데, 이 표시 장치(1)는 기판(3) 상의 화소마다 TFT(4)가 형성되어 있기 때문에, 기판(3)과 반대측의 상부 전극(13)측으로부터 발광 광을 추출하는 상면 발광형으로 하는 것이 유기 EL 소자의 개구율을 확보하는 데에 있어서 유리하다. 이 경우, 기판(3)은 투명 재료로 이루어지는 것에 한정되지 않는다.
또한, 표시 장치(1)가 상면 발광형인 경우, 하부 전극(9)에는 알루미늄(Al), 은(Ag), 은(Ag)을 주성분으로 하는 은 합금, 크롬(Cr) 등의 광 반사성이 양호한 금속 재료를 이용함으로써, 상부 전극(13)측에 발광 광을 반사시키는 것이 바람직하다. 특히, 은(Ag) 또는 은 합금을 이용함으로써, 보다 많은 발광 광을 반사시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 이 경우, 하부 전극(9)의 표면을 평탄화하는 것을 목적으로서, 표면 평탄성에 우수한 광 투과성의 도전성 산화 재료층을 상술한 금속 재료층 상에 형성한 2층 구조로서도 된다. 이 도전성 산화 재료층은 특히 은(Ag) 등의 반사성이 양호한 금속 재료층의 산화를 방지하기 위한 배리어층으로도 된다.
또한, 금속 재료층의 하부에는 기초로 되는 평탄화 절연막(7)과의 밀착층으로서 도전성 산화 재료층을 형성하며, 금속 재료층을 도전성 산화 재료층 사이에 협지하여 이루어지는 3층 구조로 하여도 된다.
또한, 이 하부 전극(9)은 양극 또는 음극으로서 이용되고, 어느 쪽으로서 이용될까에 의해 적절한 일함수를 포함한 재료를 선택하여 이용되는 것으로 한다. 예를 들면, 이 하부 전극(9)이 양극으로서 이용되는 경우에는, 유기층(11)에 접하는 최상층에는 일함수가 큰 재료를 홀 주입층으로서 이용하는 것으로 한다. 이 때문에, 상술한 2층 구조 또는 3층 구조로 하부 전극(9)을 구성하는 경우, 일함수가 크고 광 투과성이 양호한 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(lndium Zinc Oxide)등의 산화 인듐이 최상층의 도전성 산화 재료층으로서 이용된다. 또한, 금속 재료층과 평탄화 절연막(7)과의 밀착층으로서 형성되는 도전성 산화 재료층으로서도, ITO나 IZO가 이용된다.
이상으로부터, 양극으로서 이용되는 하부 전극(9) 및 보조 배선(9a)의 구성으로서, ITO로 이루어지는 도전성 산화 재료층들의 사이에 은(Ag)으로 이루어지는 금속 재료층을 협지하여 이루어지는 3층 구조가 예시된다.
또한, 유기층(11)은 적어도 발광층을 포함한 적층 구조로 이루어지며, 예를 들면, 양극측에서 기재된 순서대로, 정공 주입층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 등을 순차적으로 적층하여 이루어진다.
또한, 이 표시 장치(1)가 상면 발광형인 경우, 상부 전극(13)은 광 투과성을 갖는 재료를 이용하여 구성되어, 양호한 광 추출 효율을 얻기 때문에, 충분히 얇은 막 두께로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 하부 전극(9)이 양극인 경우에는 상부 전극(13)은 음극으로서 이용된다. 이 때문에, 이 상부 전극(13)이 2층 이상의 다층 구조인 경우, 유기층(11)에 접하는 최하층(13a)은 일함수가 작은 재료로서, 예를 들면, 마그네슘과 은의 합금(Mg:Ag)이 이용된다. 또한, 그 상층(13b)에는 예를 들면, IZO와 ITO 등의 광 투과성이 양호한 도전성 재료가 이용된다.
이상과는 달리, 이 표시 장치(1)가 기판(3)측으로부터 발광 광을 추출하는 투과형인 경우, 기판(3) 및 하부 전극(9)은 광 투과성을 갖는 재료로 구성되게 된다. 한편, 상부 전극(13)은 광 반사성이 양호한 재료로 구성되게 된다.
이상 설명한 바와 같이 구성된 표시 장치(1)는, 상부 전극(13)에 접속된 보조 배선(9a)을 특별한 층에서 구성하지 않고 하부 전극(9)과 동일층으로 이루어지는 것으로 하였다. 이에 의해, 표시 장치(1)의 층 구조를 복잡화시키지 않고 보조 배선(9a)의 접속에 의해 상부 전극(13)을 전기적으로 저저항화할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 이 표시 장치(1)가 상부 전극(13)측으로부터 광을 추출하는 상면 발광형인 것으로, 상부 전극(13)에 광 투과성이 요구되어, 이에 따라 상부 전극(13)이 박막화한 경우에서도, 층 구조를 복잡화시키지 않고 상부 전극(13)의 저저항화를 도모하여, 그 전압 강하를 방지하는 것이 가능해진다. 이 결과, 표시 장치의 표시 특성을 양호하게 유지하는 것이 가능해진다.
<제조 방법 1>
이하, 상술한 구성의 표시 장치의 제조 방법의 일례, 및 표시 장치의 자세한 구성의 구체예를 도 2a 내지 도 2c 및 도 3a 내지 도 3c의 제조 공정도에 기초하여 그 제조 수순에 따라서 설명한다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 유리 기판으로 이루어지는 기판(3) 상에 TFT(4) 및 이 TFT(4)의 소스/드레인 영역에 접속된 배선(5)을 형성한다.
그 후, 도 2b에 도시한 바와 같이, TFT(4)및 배선(5)의 형성에 의해, 기판(3)의 표면측에 발생한 요철을 평탄화하도록, 기판(3) 상에 평탄화 절연막(7)을 형성한다. 이 경우, 예를 들면, 기판(3) 상에 포지티브형 감광성 폴리이미드를 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 노광 장치로써 배선(5)의 상부에만 노광광을 조사하는 패턴 노광을 행하며, 계속해서 패들식 현상 장치에 의해 현상을 행한다. 다음에, 폴리이미드를 이미드화시키기 위해 본 소성을 크린(clean) 소성로에 의해 행한다. 이것에 의해, 배선(5)에 도달하는 접속 구멍(7a)을 갖는 평탄화 절연막(7)을 형성한다. 이 평탄화 절연막(7)은, 예를 들면, 배선(5)을 형성한 상태의 요철이 1.0㎛ 정도인 경우, 2.0㎛ 정도의 막 두께로 형성된다.
다음에, 도 2c에 도시한 바와 같이, 평탄화 절연막(7) 상에, 하부 전극(9) 및 보조 전극(9a)을 형성한다. 여기서는 예를 들면, 양극으로 되는 하부 전극(9)을 형성한다. 이 경우, 먼저 평탄화 절연막(7) 상에, 밀착층으로 되는 도전성 산화 재료(예를 들면, ITO)를 DC 스퍼터링법에 의해 20㎚ 정도의 막 두께로 성막한다. 다음에, 금속 재료(예를 들면, Ag)를 DC 스퍼터링법에 의해 100nm 정도의 막 두께로 성막한다. 그 후, 이 금속 재료층 상에 배리어층, 홀 주입층 및 평탄화층으로 되는 도전성 산화 재료(예를 들면, ITO)을 DC 스퍼터링법에 의해 10nm 정도의 막 두께로 성막한다.
또한, 밀착층으로서 형성되는 도전성 산화 재료층은 밀착 가능한 막 두께로 되어 있으면 되며, ITO이면 5㎚∼100㎚의 막 두께로 형성되는 것으로 한다. 또한, 금속 재료층은 발광 광을 투과시키지 않고 또한 가공이 가능하면 되고, Ag이면 50㎚∼500㎚의 막 두께로 형성되는 것으로 한다. 또한, 배리어층, 홀 주입층 및 평탄화층으로 되는 도전성 산화 재료층은 가공 한계인 3㎚∼50㎚의 막 두께로 형성되는 것으로 한다.
계속해서, 통상의 리소그래피 기술에 의해 형성한 레지스트 패턴을 마스크에 이용한 에칭에 의해, 이들 금속 재료층 및 도전성 산화 재료층을 패터닝한다. 이에 의해, 접속 구멍(7a)을 통해 배선(5)에 접속된 하부 전극(9)을 각 화소 부분에 대응시켜 매트릭스 형상으로 배열 형성하고, 또한 이들 하부 전극(9)들 사이에 보조 전극(9a)을 형성한다.
또한, 2층 구조의 하부 전극(9) 및 보조 배선(9a)을 형성하는 경우에는, 평탄화 절연막(7) 상에, DC 스퍼터링법에 의해 금속 재료층(예를 들면, Ag)을 150㎚ 정도의 막 두께로 성막하고, 또한 ITO 층을 10㎚ 정도의 막 두께로 성막한 후, 이들 층을 패터닝한다.
그 후, 도 3a에 도시한 바와 같이, 화소 개구 A와 접속 구멍(17a)을 갖는 절연막(17)을 형성한다. 여기서는 먼저, 예를 들면, CVD법에 의해, 이산화 규소(SiO2)막을 1.0㎛ 정도의 막 두께로 성막한다. 그 후, 통상의 리소그래피 기술을 이용하여 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭에 의해, 이산화 규소막을 패터닝한다. 이 때, 에칭 측벽이 테이퍼 형상로 된 조건으로 에칭을 행하는 것으로 한다. 이에 의해, 하부 전극(9)의 중앙부를 노출시키는 화소 개구 A와, 보조 전극(9a)에 도달하는 접속 구멍(17a)을 갖는, 이산화 규소막으로 이루어지는 절연막(17)을 얻는다. 또한, 이 절연막(17)은 이산화 규소막으로 이루어지는 것에 한정되지 않는다.
다음에, 도 3b에 도시한 바와 같이, 화소 개구 A의 바닥부에 노출되어 있는 하부 전극(9)을 피복하는 형상의 유기층(11)을 패턴 형성한다. 여기서는, 절연막(17)상에 증착 마스크(31)를 대향 배치한 상태에서, 저 분자의 유기 재료를이용한 증착 성막을 행하는 것으로 한다. 이 증착 마스크(31)는 유기층(11)의 형성부에 대응시킨 개구부(31a)를 포함하고 있다. 또한, 화소 개구 A 내에 노출된 하부 전극(9)을 확실하게 피복하는 상태에서 유기층(11)이 형성되도록, 증착 마스크(31)측에서 평면적으로 본 경우에, 하부 전극(9)의 노출 부분의 전체를 노출시키도록, 개구부(31a)가 화소 개구 A 주위의 절연막(17)의 측벽에 중첩되도록 설계되어 있는 것으로 한다.
그리고, 이 증착 마스크(31)를 이용한 증착 성막에 의해, 예를 들면, 하부 전극(9)측으로부터 기재된 순서대로, 정공 주입층으로서 4, 4', 4" 트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(MTDATA), 정공 수송층으로서 비스(N-나프틸)-N-페닐벤지딘(α-NPD), 발광층으로서 8-퀴놀리놀 알루미늄착체(Alq3)를 적층하여 이루어지는 유기층(11)을 형성한다.
이 때, 유기층(11)을 구성하는 상기의 각 재료는 각각 0.2G을 저항 가열용의 보우트(boat)로 충전하여, 진공 증착 장치의 소정의 전극에 부착한다. 그리고, 증착실 내를 0.1×10-4Pa 정도로까지 감압한 후, 각 보우트에 순차 전압을 인가함으로써, 복수의 유기 재료를 순차 증착 성막시킨다. 각 재료의 막 두께는 정공 주입층으로서 MTDATA를 30㎚, 정공 수송층으로서 α-NPD를 20㎚, 발광층으로서 Alq3을 30㎚ 정도로 한다.
또한, 상술한 증착 성막 시는 증착 마스크(31)를 절연막(17)상에 장착함으로써, 증착 마스크(31)와 기판(3)이 소정의 간격으로 유지되도록 하여도 된다.
이 후, 도 3c에 도시한 바와 같이, 유기층(11) 및 절연막(17) 측상을 피복함과 함께 절연막(17)의 접속 구멍(17a)을 통해 보조 배선(9a)에 접속된 상부 전극(13)을 형성한다. 여기서는 먼저, 상부 전극(13)의 하층(13a)으로서, 음극으로 되는 Mg-Ag를 모두 증착에 의해 기판(3) 상의 전면에 형성한다.
이 때, Mg 0.1g과 Ag 0.4G을 각각 보우트로 충전하여, 진공 증착 장치의 소정의 전극에 부착한다. 그리고, 증착실 내를 0.1×10-4Pa 정도로까지 감압한 후, 각 보우트에 전압을 인가함으로써, Mg와 Ag를 기판(3)의 상측에 모두 증착시킨다. 또한, 일례로서, Mg와 Ag와의 성막 속도의 비는 9:1 정도로 하여, 10nm 정도의 막 두께로 형성한다.
또한, 이상의 유기층(11)의 형성과 상부 전극(13)의 하층(13a)의 형성은 모두 증착 성막으로써 행해지기 때문에, 동일한 증착실 내에서 연속하여 행하는 것으로 한다. 단, 유기층(11)의 증착 성막이 종료한 후, 상부 전극(13)의 하층(13a)의 증착 성막을 행할 때에는 기판(3) 상에서 증착 마스크(31)를 제거하는 것으로 한다.
이 후, 도 1에 도시한 바와 같이 상부 전극(13)의 하층(13a)상에, 상부 전극(13)의 최상층(13b)을 형성한다. 이 최상층(13b)는 투명 도전막으로 이루어지고, DC 스퍼터링법에 의해 형성되는 것으로 한다. 여기서는, 예로서, 투명 도전막으로서 실온 성막에서 양호한 도전성을 나타내는 In-Zn-O계의 투명 도전막을 최상층(13b)로서, 200㎚ 정도의 막 두께로 형성하는 것으로 한다.
이상에 의해, 도 1을 이용하여 설명한 구성의 표시 장치(1)가 얻어진다.
이상 설명한 제조 방법에 따르면, 도 2c를 이용하여 설명한 바와 같이 하부 전극(9)의 형성과 동일 공정에서 보조 배선(9a)이 형성된다. 또한 도 3a를 이용하여 설명한 바와 같이 절연막(17)에 대한 화소 개구 A의 형성과 동일 공정에서 보조 배선(9a)에 도달하는 접속 구멍(17a)이 형성된다. 그리고, 도 3c 및 도 1을 이용하여 설명한 바와 같이 유기층(11)을 피복함과 함께 접속 구멍(17a)을 통해 보조 배선(9a)에 접속되도록 상부 전극(13)이 형성된다. 따라서, 공정을 추가하지 않고, 상부 전극(13)에 보조 배선(9a)을 접속시켜 이루어지는 즉, 도 1을 이용하여 설명한 표시 장치(1)을 얻는 것이 가능해진다.
이에 의해, 상부 전극(13)에 보조 배선(9a)을 접속시켜 이루어지는 표시 장치의 제조 비용을 억제하는 것이 가능하게 되면, 모두 제조 공정의 삭감에 의한 수율의 향상을 달성하는 것이 가능해진다.
<표시 장치 2>
도 4a는 제2 실시 형태의 표시 장치에 있어서의 표시 영역의 개략 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 X-X' 단면도, 도 4c는 도 4a의 Y-Y' 단면도이다. 이들 도면에 도시하는 제2 실시 형태의 표시 장치(1')가 도 1을 이용하여 설명한 제1 실시 형태의 표시 장치와 다른점은, 각 화소 개구 A의 바닥부를 피복하는 유기층(11)이 인접하는 화소 사이에서 단부의 일부가 중첩되는 상태에서 패턴 형성되어 있다. 그 밖의 부분은 제1 실시 형태와 마찬가지인 것으로 하여, 중복하는 설명은 생략한다.
즉, 유기층(11)은, 예를 들면, 청색 발광용의 유기층(11B), 녹색 발광용의 유기층(11G), 적색 발광용의 유기층(11R)이고, 각 화소 개구 A를 피복하는 상태에서 규칙적으로 배열되어 있다. 그리고, 이들 유기층(11B, 11G, 11R)은 수평 방향(X-X' 방향)으로 배열된 화소 개구 A 사이에서, 단부를 중첩시킨 상태로 배치되어 있다. 한편, 수직 방향(Y-Y' 방향)에 배열된 화소 개구 A 사이에서는, 유기층(11B, 11G, 11R)은 중첩되지 않고, 유기층(11B, 11G, 11R)의 사이에 간격이 형성된다.
여기서, 예를 들면, 절연막(17)에 형성된 보조 배선(9a)에 도달하는 접속 구멍(17a)은, 화소 개구 A 사이에 메쉬(mesh) 형상으로 연속하여 배치된 보조 배선(9a)을 따른 홈 형상으로 형성되어 있고, 수평 방향(X-X') 방향으로 배치된 화소 개구 A 사이에서는 보조 배선(9a)의 상측이 유기층(11B, 11G, 11R)에 의해 피복된다. 한편, 수직 방향(Y-Y' 방향)으로 배치된 화소 개구 A 사이에서는, 하부 전극(9)을 피복하는 절연막(17)에 형성한 접속 구멍(17a) 부분이 유기층(11B, 11G, 11R)에서 노출된 상태로 되어 있다. 이 때문에, 상부 전극(13)(평면도에서는 생략)과 보조 배선(9a)은 수직 방향(Y-Y' 방향)으로 배치된 화소 개구 A 사이의 접속 구멍(17a) 부분에서 접속된 상태로 되어 있다.
이상과 같이 구성된 표시 장치(1')는 도 1을 이용하여 설명한 제1 실시 형태의 표시 장치(1)과 마찬가지의 효과 이외에 인접하는 화소 개구 A 사이에서 유기층(11B, 11G, 11R)의 단부의 일부를 중첩한 구성으로 함으로써, 유기층(11B, 11G, 11R)에 의해 바닥부가 완전하게 피복되는 화소 개구 A의 피치를 미세화할 수있다. 그와 같이 유기층(11B, 11G, 11R)의 일부만이 중첩되어 있기 때문에, 유기층(11B, 11G, 11R)이 중첩되지 않는 부분 사이에서 보조 배선(9a)에 대하여 상부 전극(13)을 접속시키는 것이 가능해진다. 따라서, 상부 전극이 전기적으로 저저항화되며, 또한 화소 피치가 좁은 표시 장치를 얻을 수 있다. 이 결과, 상부 전극의 전압 강하를 방지함으로써 표시 특성이 양호하게 유지되고, 또한 고정밀 표시가 가능해진다.
또한, 이상에 있어서는, 유기층(11B, 11G, 11R)이 수평 방향(X-X' 방향)으로 배열된 화소 개구 A 사이에서만, 단부를 중첩시킨 상태로 배치되어 있는 구성을 설명하였다. 그러나, 도 5의 평면도에 도시한 바와 같이, 유기층(11B, 11G, 11R)은 그 일부에서 인접하여 배치되는 유기층(11B, 11G, 11R)과의 사이에 간격 p가 형성되어 있으면, A 수평 방향(X-X' 방향) 및 수직 방향(Y-Y' 방향)으로 배열된 화소 개구 A 사이에서 중첩되어 있어도 된다. 이 경우, 이 간격 p에서, 여기서의 도시를 생략한 상부 전극과 보조 배선(9a)과의 접속이 도모되게 된다.
<제조 방법 2>
다음에, 상술한 구성의 표시 장치의 제조 방법을 도 6a 내지 도 6c의 제조 공정도에 기초하여 설명한다.
먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 제조 방법에 있어서 도 3a를 이용하여 설명한 공정까지를 마찬가지로 행하여, 하부 전극(9) 및 보조 배선(9a)이 형성된 평탄화 절연막(7) 상에, 화소 개구 A와 접속 구멍(17a)을 갖는절연막(17)을 형성한다. 이 상태에서, 질소 가스(N2) 분위기하에서 소성을 행한 후, 산소 가스(O2) 플라즈마로 기판의 전처리를 행한다.
그 후, 진공 상태를 깨지 않고, 청색 유기층 증착을 행하기 위해 챔버에 반송한다. 그리고, 이 챔버 내에서, 청색용의 증착 마스크(61B)를 정렬하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층의 재료를 순서대로 증착한다. 이에 의해, 청색 발광용의 유기층(11B)을 형성한다. 이 때의 유기총 막 두께는 예를 들면, 70㎚로 한다.
다음에, 진공 상태를 깨지 않고, 녹색 유기층 증착을 행하기 위해 챔버에 반송한다. 그리고, 이 챔버 내에서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 녹색용의 증착 마스크(61G)를 정렬하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층의 재료를 순차적으로 증착한다. 이에 의해, 녹색 발광용의 유기층(11G)를 형성한다. 이 때의 유기층의 총 막 두께는 예를 들면, 110nm로 한다.
다음에, 진공 상태를 깨지 않고, 적색 유기층 증착을 행하기 위해 챔버에 반송한다. 그리고, 이 챔버 내에서, 도 6c에 도시한 바와 같이, 적색용의 증착 마스크(61R)를 정렬하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층의 재료를 순서대로 증착한다. 이에 의해, 적색 발광용의 유기층 R을 형성한다. 이 때의 유기총 막 두께는 예를 들면, 150㎚로 한다.
이상 각 유기층(11B, 11G, 11R)의 패턴 형성에 있어서는, 저 분자의 유기 재료를 이용한 증착 성막이 행해진다. 또한, 각 유기층(11B, 11G, 11R)의 일부가 화소 개구 A 사이에서 서로 중첩하도록, 또한 화소 개구 A 사이의 일부에서 각 유기층(11B, 11G, 11R)이 간격을 갖도록 증착을 행하는 것으로 한다.
이 후에, 제1 실시 형태에 있어서 도 3c 및 도 1을 이용하여 설명한 것과 마찬가지로 하여, 상부 전극(13)을 형성한다.
이러한 제조 방법에 따르면, 제1 실시 형태의 제조 방법과 같이, 하부 전극(9)의 형성과 동일 공정에서 보조 배선(9a)이 형성되기 때문에, 제1 실시 형태의 제조 방법과 같이 표시 장치의 제조 비용을 억제하는 것이 가능해짐과 함께 제조 공정의 삭감에 의한 수율의 향상을 달성하는 것이 가능해진다. 그리고, 각 유기층(11B, 11G, 11R)의 패턴 형성에 있어서는, 화소 개구 A 사이에서 서로 중첩하고, 또한 화소 개구 A 사이의 일부에서 각 유기층(11B, 11G, 11R)이 간격을 갖도록 증착이 이루어지기 때문에, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5를 이용하여 설명한 구성의 표시 장치(1')를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예의 상세에 제한되지 않는다. 본 발명의 범주는 첨부된 특허 청구범위에 의해 규정되며, 특허 청구범위의 범주의 등가 내에서 모든 변경 및 수정이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 상부 전극에 접속된 보조 배선을 하부 전극과 동일 공정에서 형성한 동일층으로 이루어지는 것으로 한 것으로, 표시 장치의 층 구조 및 제조 공정을 복잡화시키지 않고 보조 배선의 접속에 따라 상부 전극이 전기적으로 저저항화된 화소 피치가 좁은 표시 장치를 얻을 수 있다. 이 결과, 상부 전극의 전압 강하를 방지함으로써 표시 특성이 양호하게 유지된 고정밀 표시가 가능한 표시 장치를 저비용으로 또한 수율 양호하게 얻는 것이 가능해진다.

Claims (10)

  1. 표시 장치에 있어서,
    기판 위의 각 화소에 패턴 형성된 복수의 하부 전극과,
    상기 하부 전극과 동일층으로 이루어지며, 해당 하부 전극에 대하여 절연성을 유지하여 배치된 보조 배선과,
    상기 하부 전극의 중앙부를 노출시키는 화소 개구와, 상기 보조 배선에 도달하는 접속 구멍을 가지며, 상기 기판 위에 형성된 절연막과,
    상기 화소 개구의 바닥부를 피복하는 상태로 패턴 형성된 유기층과,
    상기 유기층을 피복함과 함께 상기 접속 구멍을 통해 상기 보조 배선에 접속된 상부 전극
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 화소 구동용의 박막 트랜지스터가 형성된 박막 트랜지스터 기판을 피복하는 층간 절연막을 포함하며,
    상기 각 하부 전극은 상기 층간 절연막에 형성된 접속 구멍을 통해 상기 각 박막 트랜지스터에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유기층은 상기 화소 개구의 바닥부를 피복함과 함께 인접하는 화소 사이에서 단부의 일부가 중첩되는 상태에서 패터닝되고, 상기 상부 전극은 상기 유기층을 피복함과 함께, 상기 유기층들 사이의 상기 접속 구멍을 통해 상기 보조 배선에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하부 전극은 3층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하부 전극 각각은, 도전성 산화 재료층들 사이에 협지된 반사성의 금속 재료층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극은 광 투과성인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 하부 전극은 광 반사성 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    기판 위에 형성된 도전막을 패터닝함으로써, 각 화소에 대응하는 복수의 하부 전극과 해당 하부 전극에 대하여 절연성이 유지되는 보조 배선을 형성하는 단계와,
    상기 하부 전극의 중앙부를 노출시키는 화소 개구와, 상기 보조 배선에 도달하는 접속 구멍을 갖는 절연막을 상기 기판 위에 형성하는 단계와,
    상기 화소 개구의 바닥부를 피복함과 함께 인접하는 화소 사이에서 단부의 일부가 중첩되는 상태에서 유기층을 패턴 형성하는 단계와,
    상기 유기층을 피복함과 함께 상기 유기층들 사이의 상기 접속 구멍을 통해 상기 보조 배선에 접속되는 상부 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기층을 패턴 형성하는 단계에서, 상기 유기층은 상기 화소 개구의 바닥부를 피복함과 함께 인접하는 화소 사이에서 단부의 일부가 중첩되는 상태에서 패터닝되고,
    상기 상부 전극을 형성하는 단계에서, 상기 상부 전극은 상기 유기층을 피복함과 함께, 상기 유기층들 사이의 상기 접속 구멍을 통해 상기 보조 배선에 접속되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기층을 패턴 형성하는 단계에서, 마스크를 이용한 증착법이 행해지는것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
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