TWI602335B - 薄膜圖案形成方法 - Google Patents

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Description

薄膜圖案形成方法
本發明係關於一種於薄膜圖案形成區域預先形成有電極之基板表面處形成薄膜圖案的薄膜圖案形成方法，特別係關於一種易於形成高精細之薄膜圖案的薄膜圖案形成方法。
習知薄膜圖案形成方法係將具對應於特定圖案之形狀開口的遮罩相對基板而對位之後，密合至基板上，經由該遮罩對基板進行圖案成膜(例如，參考日本專利特開第2003-73804號公報)。
該習知薄膜圖案形成方法中所使用之遮罩通常係在薄金屬板蝕刻出特定開口形狀的方法所製作成形。此種金屬遮罩，為形成高精細之薄膜圖案而使開口間距變狹窄時，會使該間距部分之結構強度降低而產生皺損(crease)的問題。當遮罩產生皺損問題時，便無法相對基板上之圖案而正確地將遮罩對準，而難以形成高精細之薄膜圖案。
是以，對應前述問題，本發明欲解決之課題係提供一種可易於形成高精細之薄膜圖案的薄膜圖案形成方法。
為解決該課題，本發明之薄膜圖案形成方法，係於薄膜圖案形成區域預先形成有電極之基板表面處，形成具特定形狀之薄膜圖案者，其包含下列步驟：於該基板上，密合可讓可見光穿透的樹脂製膜層的步驟；將雷射光照射至該基板上之薄膜圖案形成區域，於該膜層處形成與薄膜圖案相同形狀之開口圖案的步驟；經由該膜層之開口圖案，於該基板上之該薄膜圖 案形成區域處形成薄膜圖案的步驟；以及將該膜層剝離的步驟。
根據前述薄膜圖案形成方法，膜層開口圖案係在將膜層密合至基板表面處之狀態下以雷射光進行照射而形成，因此可形成具高精度者。薄膜圖案係透過高精度般形成之開口圖案而進行成膜，因此可易於形成高精細之薄膜圖案。
1‧‧‧TFT基板
2‧‧‧膜層
4‧‧‧保護膜
5‧‧‧接著層
11B‧‧‧B有機EL層形成區域
11G‧‧‧G有機EL層形成區域
11R‧‧‧R有機EL層形成區域
12B‧‧‧B陽極電極
12G‧‧‧G陽極電極
12R‧‧‧R陽極電極
13‧‧‧電極材料
14‧‧‧有機EL層
14B‧‧‧B有機EL層
14G‧‧‧G有機EL層
14R‧‧‧R有機EL層
15‧‧‧陰極電極
15B‧‧‧B陰極電極
15R‧‧‧R陰極電極
15G‧‧‧G陰極電極
17‧‧‧電晶體
18‧‧‧絕緣膜
21‧‧‧開口圖案
L‧‧‧雷射光
圖1係顯示應用本發明之薄膜圖案形成方法的有機EL顯示裝置製造方法之實施形態的說明圖，為顯示紅色(R)有機EL層形成製程中TFT基板的剖面圖。
圖2係顯示該實施形態之綠色(G)有機EL層形成製程中TFT基板的剖面圖。
圖3係顯示該實施形態之藍色(B)有機EL層形成製程中TFT基板的剖面圖。
圖4係顯示該實施形態之陰極電極形成製程中TFT基板的剖面圖。
圖5係顯示該R有機EL層形成製程的流程圖。
圖6係顯示該G有機EL層形成製程的流程圖。
圖7係顯示該B有機EL層形成製程的流程圖。
圖8係顯示該陰極電極形成製程的流程圖。
以下，參考圖1~8，說明將本發明之薄膜圖案形成方法應用在於基板上形成有機EL層以製造有機EL顯示裝置之製造方法的實施形態。圖1~4係顯示本實施形態之形成製程中TFT基板1的剖面圖，圖5~8係顯示本實施形態之形成製程流程圖。該有機EL顯示裝置製造方法係於TFT基板1之有機EL層形成區域(薄膜圖案形成區域)11(11R、11G、11B)處預先形成之陽極電極12(12R、12G、12B)上，依序形成具特定形狀之有機EL層(薄膜圖案)14(14R、14G、14B)及陰極電極15(15R、15G、15B)，而製成有機EL顯示裝置的方法，其包含下列製程：紅色(R)有機EL層形成製程；綠色(G)有機EL層形成製程；藍色(B)有機EL層形成製程； 以及陰極電極形成製程。
首先，參考圖1、5，說明R有機EL層形成製程。該R有機EL層形成製程係於TFT基板1之R有機EL層形成區域11R處，依序蒸鍍/形成R陽極電極12R之電極材料13、R有機EL層14R、及R陰極電極15R，而形成R有機EL層14R的製程，如圖5所示，係包含步驟S1~S9。
步驟S1中，如圖1(a)所示，膜層2係配置於TFT基板1上方。TFT基板1係於玻璃等所構成之透明基板16上，層積而形成有設置於各有機EL層形成區域11R、11G、11B處的電晶體17與複數個絕緣膜18與陽極電極12，藉由主動矩陣驅動方式或被動矩陣驅動方式進行驅動者。藉由使用TFT基板1，可製造頂部發光型有機EL顯示裝置。即，本實施形態中所製造之有機EL顯示裝置中，後述之對向基板3側(參考圖4(d))係圖像之顯示側。
該膜層2係可讓可見光穿透的樹脂製膜層，例如使用厚度約10μm~30μm之聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚醯亞胺等可進行紫外線雷射剝蝕(ablation)的膜層。該膜層2係例如藉由將裁切成覆蓋TFT基板1整體表面大小狀態的膜層2加以保持之保持機構、或藉由將長條狀膜層2送出及捲取的滾筒所保持，於圖1(a)中TFT基板1上方處，即，離開TFT基板1之R陽極電極12R側般進行配置。
步驟S2中，如圖1(b)所示，將膜層2密合至TFT基板1上。膜層2可藉由靜電吸附等方法進行密合。由於該膜層2對可見光而言為透明，即使膜層2係覆蓋TFT基板1表面的狀態下，顯微鏡或CCD攝影機等攝影機構可透過膜層2觀察TFT表面。
步驟S3中，如圖1(c)所示，於膜層2之對應於R有機EL層形成區域11R的部分處形成開口圖案21。首先，藉由攝影機構透過膜層2觀察TFT基板1表面，檢測出TFT基板1上R有機EL層形成區域11R的位置。其次，針對覆蓋所檢測出之R有機EL層形成區域11R表面的膜層2之部分照射雷射光L。可使用例如波長400nm以下之準分子雷射等(例如KrF248nm之雷射)作為此處所使用之雷射。藉由前述紫外線之雷射光L的光能，將膜層2剝蝕並去除，形成與R有機EL層形成區域11R相同形狀的開口圖案21。從前述所形成之膜層2的開口圖案21，露出驅動TFT基板1之R有機 EL層14R(參考圖1(g))用的R陽極電極12R。此時，較佳地開口圖案21形成為可使R有機EL層14R形成於R陽極電極12R整體表面，而露出配置於R陽極電極12R兩側的絕緣膜一部分。
步驟S4中，如圖1(d)所示，將雜質從R陽極電極12R表面去除。此處所指的雜質係包含例如前述步驟S3中所剝蝕的膜層2或R陽極電極12R等的殘渣。前述雜質附著於R陽極電極12R表面的狀態下便形成R有機EL層14R時，會使R陽極電極12R之電阻上升，恐對於R有機EL層14R之驅動造成阻礙。又，前述雜質亦有會腐蝕有機EL層者，恐縮短有機EL層的耐用年限。
為去除前述雜質，係使用蝕刻或雷射。在進行蝕刻的情況中，較佳地使用O2(氧)、O2與Ar(氬)的混合氣體、或O2與Ar與CF4(四氟化碳)的混合氣體等作為蝕刻氣體來進行乾蝕刻，以去除雜質。又，在使用雷射的情況中，可使用能量密度約0.5J/cm2左右之波長532nm之綠光雷射、355nm之UV雷射、266nm之DUV雷射等。此時，較佳地，同時使用O2、O2與Ar的混合氣體、O2與Ar與CF4的混合氣體、或O3(臭氧)等作為輔助氣體。
步驟S5中，如圖1(e)所示，將殘留於R陽極電極12R上的雜質去除。步驟S4中，雖藉由蝕刻或雷射去除了包含膜層2或R陽極電極12R等殘渣之雜質，但附著於成膜之R陽極電極12R表面的殘渣恐無法完全去除。因此，除了步驟S4外，可藉由以非活性氣體電漿進行離子衝擊處理，以物理性方式去除殘留於R陽極電極12R上的雜質。藉此，可在不會縮短有機EL層之耐用年限的前提下進行有機EL照明。又，此處所指之非活性氣體係包含Ar(氬)、He(氦)、Ne(氖)、Xe(氙)、或Kr(氪)等。
另外，如前述，雖進行了雜質去除之步驟S4及S5兩者，但亦可只進行步驟S4或S5中其中一者。又，於形成該開口圖案21之步驟S3製程完成後，無需進行雜質去除製程的情況中，亦可不執行該步驟S4、S5、及後述步驟S6。
步驟S6中，如圖1(f)所示，於R陽極電極12R處形成電極材料13。此處所指之電極材料13係指形成陽極電極12的材料，例如包含Al(鋁)或Mg(鎂)等。電極材料13係透過濺鍍、真空蒸鍍、及離子鍍覆等方法， 經由形成於膜層2之開口圖案21而蒸鍍至R陽極電極12R表面。又，該步驟S4或S5中將雜質殘渣完全去除的情況，亦可不執行該步驟S6。
步驟S7中，如圖1(g)所示，形成R有機EL層14R。R有機EL層14R之成膜係於R陽極電極12R上經由膜層2之開口圖案21，依序蒸鍍並層積電洞注入層、電洞輸送層、紅色有機發光層、電子輸送層等的方式而進行。
步驟S8中，如圖1(h)所示，形成R陰極電極15R。R陰極電極(ITO)15R係由銦錫氧化物等所構成的透明金屬薄膜。R陰極電極15R係經由形成於膜層2之開口圖案21而於R有機EL層14R上進行成膜。
步驟S9中，如圖1(i)所示，將膜層2剝離。已密合於TFT基板1表面之膜層2係沿圖1中上下方向而往相對方向般將膜層2與TFT基板1分離，藉以從TFT基板1表面處剝離。透過以上步驟，完成R有機EL層形成製程。
其次，參考圖2、6，說明G有機EL層形成製程。該G有機EL層形成製程係於TFT基板1之G有機EL層形成區域11G處，依序蒸鍍/形成G陽極電極12G之電極材料13、G有機EL層14G、及G陰極電極15G，而形成G有機EL層14G的製程，如圖6所示，係包含步驟S10~S18。
即，步驟S10中，膜層2係配置於TFT基板1上方(參考圖2(a))；步驟S11中，膜層2係密合於TFT基板1上(參考圖2(b))；步驟S12中，於膜層2之對應於G有機EL層形成區域11G的部分形成開口圖案21(參考)圖2(c)；步驟S13中，藉由乾蝕刻(或雷射)從G陽極電極12G表面將雜質去除(參考圖2(d))；步驟S14中，藉由離子衝擊處理將步驟S13中未去除乾淨之G陽極電極12G上的雜質去除(參考圖2(e))；步驟S15中，於G陽極電極12G處形成電極材料13(參考圖2(f))；步驟S16中，形成G有機EL層14G(參考圖2(g))；步驟S17中，形成G陰極電極15G(參考圖2(h))；步驟S18中，將膜層2剝離(參考圖2(i))，完成G有機EL層形成製程。
另外，如前述，雖進行了雜質去除之步驟S13及S14兩者，但亦可只進行步驟S13或S14中其中一者。又，於形成該開口圖案21之步驟S12製程完成後，無需進行雜質去除製程的情況中，亦可不執行該步驟S13、S14、 及S15。又，該步驟S13或S14中將雜質殘渣完全去除的情況，亦可不執行該步驟S15。
以上各製程係與R有機EL層形成製程之對應製程相同。另外，步驟S12中形成於膜層2之開口圖案21係不使R陽極電極12R與G陽極電極12G產生短路般而形成。即，於R有機EL層形成區域11R與於G有機EL層形成區域11G成膜的電極材料13係彼此沒有接觸而間隔著特定距離般，各自形成開口圖案21(參考圖2(f))。
其次，參考圖3、7，說明B有機EL層形成製程。該B有機EL層形成製程係於TFT基板1之B有機EL層形成區域11B處，依序蒸鍍/形成B陽極電極12B之電極材料13、B有機EL層14B、及B陰極電極15B，而形成B有機EL層14B的製程，如圖7所示，係包含步驟S19~S27。
即，步驟S19中，膜層2係配置於TFT基板1上方(參考圖3(a))；步驟S20中，膜層2係密合於TFT基板1上(參考圖3(b))；步驟S21中，於膜層2之對應於B有機EL層形成區域11B的部分形成開口圖案21(參考圖3(c))；步驟S22中，藉由乾蝕刻(或雷射)從B陽極電極12B表面將雜質去除(參考圖3(d))；步驟S23中，藉由離子衝擊處理將步驟S22中未去除乾淨之B陽極電極12B上的雜質去除(參考圖3(e))；步驟S24中，於B陽極電極12B處形成電極材料13(參考圖3(f))；步驟S25中，形成B有機EL層14B(參考圖3(g))；步驟S26中，形成B陰極電極15B(參考圖3(h))；步驟S27中，將膜層2剝離(參考圖3(i))，完成B有機EL層形成製程。
另外，如前述，雖進行了雜質去除之步驟S22及S23兩者，但亦可只進行步驟S22或S23中其中一者。又，於形成該開口圖案21之步驟S21製程完成後，無需進行雜質去除製程的情況中，亦可不執行該步驟S22、S23、及S24。又，該步驟S22或S23中將雜質殘渣完全去除的情況，亦可不執行該步驟S24。
以上各製程係與R有機EL層形成製程及G有機EL層形成製程之對應製程相同。另外，步驟S21中形成於膜層2之開口圖案21係不使R陽極電極12R與G陽極電極12G與B陽極電極12B產生短路般而形成。即，於R有機EL層形成區域11R與於G有機EL層形成區域11G與於B有機EL 層形成區域11B所成膜的電極材料13係彼此沒有接觸而間隔著特定距離般，各自形成開口圖案21(參考圖3(f))。
最後，參考圖4、8，說明陰極電極形成製程。該陰極電極形成製程係形成陰極電極15並貼合對向基板3，藉以完成有機EL顯示裝置之製程，如圖8所示，係包含步驟S28~S31。
步驟S28中，如圖4(a)所示，形成陰極電極15。上述各有機EL層形成製程中，雖各別於有機EL層14R、14G、14B上形成陰極電極15R、15G、15B，但該等各陰極電極15R、15G、15B彼此沒有電性連接(參考圖3(i))。所以，再次於TFT基板1整體形成陰極電極15，使各陰極電極15R、15G、15B進行電性連接。
步驟S29中，如圖4(b)所示，形成保護膜4。該保護膜4係由絕緣性材料所形成，於上述步驟S28中所形成之陰極電極15上進行成膜，以覆蓋陰極電極15整體。
步驟S30中，如圖4(c)所示，於保護膜4上形成接著層5。接著層5係將例如UV硬化性樹脂以旋塗或噴塗所形成。
步驟S31中，如圖4(d)所示，貼合對向基板3。該對向基板3為透明，並貼合至接著層5上。對向基板3之貼合製程可例如在將對向基板3密合至接著層5上之後，自對向基板3側照射紫外線而使接著層5硬化的方式來進行。透過以上製程，完成有機EL顯示裝置。
根據本實施形態，有機EL顯示裝置製造方法，包含下列步驟：於TFT基板1上密合可讓可見光穿透的樹脂製膜層2的步驟(S2、S11、S20)；將雷射光L照射至TFT基板1上之有機EL層形成區域11，於膜層2處形成與有機EL層形成區域11相同形狀之開口圖案21的步驟(S3、S12、S21)；經由膜層2之開口圖案21，於TFT基板1上之有機EL層形成區域11處形成有機EL層14的步驟(S7、S16、S25)；以及將膜層2剝離的步驟(S9、S18、S27)。膜層2之開口圖案21係在將膜層2密合至TFT基板1表面之狀態下以雷射光L進行照射而形成，因此可高精度形成。又，有機EL層係透過高精度般形成之開口圖案21而進行成膜，因此可易於形成高精細之有機EL層14。
又，根據本實施形態，有機EL顯示裝置製造方法，係於有機EL層形 成區域11預先形成有陽極電極12之TFT基板1處形成開口圖案21之步驟(S3、S12、S21)與形成有機EL層14之步驟(S7、S16、S25)之間，更包含有從陽極電極12表面將雜質去除的步驟。該情況中，係進行藉由乾蝕刻(或雷射)從陽極電極12表面將雜質去除的步驟(S4、S13、S22)。因此，可消除於陽極電極12上存在有雜質而使陽極電極12之電阻上升或有機EL層14之腐蝕等不利影響。此外，在上述步驟(S4、S13、S22)之後，進行以非活性氣體之離子衝擊處理以從陽極電極12表面將雜質去除的步驟(S5、S14、S23)。因此，即使是步驟(S4、S13、S22)中未能從陽極電極12表面將雜質完全去除的情況，可藉由離子衝擊處理，以物理性方式去除雜質，可消除陽極電極12之電阻上升或有機EL層14之腐蝕等不利影響。藉此，可在不致縮短有機EL層之耐用年限的前提下進行有機EL照明。
再者，根據本實施形態，有機EL顯示裝置製造方法，係於有機EL層形成區域11預先形成有陽極電極12之TFT基板1處形成開口圖案21之步驟(S3、S12、S21)與形成有機EL層14之步驟(S7、S16、S25)之間，更包含有經由膜層2之開口圖案21而於陽極電極12處形成電極材料13的步驟。該情況中，係於從陽極電極12表面將雜質去除之步驟(S4、S5；S13、S14；S22、S23)與形成有機EL層14之步驟(S7、S16、S25)之間，經由膜層2之開口圖案21進行在陽極電極12使電極材料13成膜之步驟(S6、S15、S24)。因此，即使是於膜層2形成開口圖案21之後雜質附著於陽極電極12上的情況中，透過電極材料13之再次成膜，可防止陽極電極12之電阻上升。又，電極材料13係於雜質與有機EL層14之間進行成膜，因此可防止因雜質造成的有機EL層14之腐蝕。
另外，本發明不限定於本實施形態中所說明之有機EL顯示裝置製造方法，只要是用以形成高精細之薄膜圖案者即可，能適用於底部發光型之有機EL顯示裝置、液晶顯示裝置之濾色片、半導體基板之配線圖案等之形成。
又，於本發明其它實施形態中，亦可將由鐵等所構成之薄金屬板配置於膜層2頂部(TFT基板1之相反側)的至少一部分處，並將磁性夾頭配置於TFT基板1下方(膜層2之相反側)。透過前述結構，可藉由磁性吸附膜層2而密合至TFT基板1。
再者，於本實施形態中，陰極電極15在各有機EL層形成製程中各自 成膜之後，雖於陰極電極形成製程中再次整體性地進行成膜，亦可省略各有機EL層形成製程中的成膜步驟。
1‧‧‧TFT基板
2‧‧‧膜層
11B‧‧‧B有機EL層形成區域
11G‧‧‧G有機EL層形成區域
11R‧‧‧R有機EL層形成區域
12B‧‧‧B陽極電極
12G‧‧‧G陽極電極
12R‧‧‧R陽極電極
13‧‧‧電極材料
14R‧‧‧R有機EL層
15R‧‧‧R陰極電極
17‧‧‧電晶體
18‧‧‧絕緣膜
21‧‧‧開口圖案

Claims (2)

  1. 一種薄膜圖案形成方法，係於薄膜圖案形成區域預先形成有電極之基板表面處，形成具特定形狀之薄膜圖案者，其特徵在於包含下列步驟：於該基板上，密合可讓可見光穿透的樹脂製膜層的步驟；將雷射光照射至該基板上之薄膜圖案形成區域，於該膜層處形成與薄膜圖案相同形狀之開口圖案的步驟；於形成該開口圖案之後，藉由蝕刻或是雷射從該電極表面去除雜質，進而藉由離子衝擊處理從該電極表面去除雜質，以從該電極表面將雜質去除的步驟；從該電極表面將雜質去除後，經由該膜層之開口圖案而於該電極處形成電極材料的步驟；經由該膜層之開口圖案，於該基板上之該薄膜圖案形成區域處形成薄膜圖案的步驟；以及將該膜層剝離的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之薄膜圖案形成方法，其中該電極材料為藉由濺鍍、真空蒸鍍、離子鍍覆之方法而蒸鍍至該電極之表面。
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