JP4322814B2 - 有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に平面表示装置の製造方法に係り、特に有機ＥＬ素子を使った平面表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子は有機ＥＬ発光層を電子輸送層と正孔輸送層で狭持した構成の有機発光素子であり、小型・軽量・低消費電力で、しかも広視野角の発光型表示素子として有望な素子と考えられている。
このような有機ＥＬ素子を使って高精細平面発光装置を形成する場合、各々有機ＥＬ素子よりなる多数の発光要素を基板上にマトリクス状に配列し、各々の発光要素を、前記基板上に対応して形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により駆動する、いわゆるアクティブマトリクス方式の平面発光装置を構成するのが望ましい。
【背景技術】
【０００３】
図１は、有機ＥＬ素子を使ったアクティブマトリクス型平面表示装置１０の例を示す。
図１を参照するに、平面表示装置１０は透明ガラス基板１１上に構成されるボトムエミッション型のもので、前記ガラス基板１１上にバッファ層１２を介して形成されたＴＦＴ１３を含む。
【０００４】
前記ＴＦＴ１３はポリシリコンあるいはアモルファスシリコンよりなりソース拡散領域１３ｓおよびドレイン拡散領域１３ｄが形成されたシリコンパターン１３Ａと、前記シリコンパターン１３Ａのうち、前記ソース拡散領域１３ｓとドレイン拡散領域１３ｄとの間のチャネル領域１３ｃを覆うゲート絶縁膜１３Ｂと、さらに前記ゲート絶縁膜１３Ｂ上に形成され走査バスラインを構成するゲート電極１３Ｃよりなり、前記ＴＦＴ１３はＳｉＯ２などのＣＶＤ絶縁膜１４により覆われている。
【０００５】
前記ＣＶＤ絶縁膜１４には前記ソース領域１３ｓおよびドレイン領域１３ｄを露出するコンタクトホール１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ形成されており、前記コンタクトホール１４Ａには前記ソース領域１３ｓにコンタクトする電極１５Ａが、また前記コンタクトホール１４Ｂには前記ドレイン領域１３ｄにコンタクトする電極１５Ｂが形成される。前記電極１５Ａは前記絶縁膜１４上を延在し、データバスラインを構成する。
【０００６】
さらに前記絶縁膜１４上には前記電極１５Ａおよび１５Ｂを覆うように平坦化絶縁膜１６が形成されており、前記平坦化絶縁膜１６上には、前記電極１５Ｂに前記絶縁膜１６中に形成されたコンタクトホール１６Ａを介してコンタクトし、ＩＴＯなどの透明導電体よりなる下部電極１７Ａと、前記下部電極１７Ａ上に形成された有機ＥＬ層１８と、前記有機ＥＬ層１８上に形成された上部電極１９とが順次形成されている。
【０００７】
図示は省略するが、前記有機ＥＬ層１８は有機ＥＬ発光層を電子輸送層と正孔輸送層で狭持した構成を有し、前記ＴＦＴ１３により駆動されて所定の色の発光を生じ、図１の平面表示装置１０では、生じた発光は、前記ガラス基板１１を通って下方に出射する。
【０００８】
図２Ａ〜２Ｃは、前記平面表示装置１０の製造工程を示す。
図２Ａを参照するに、前記ガラス基板１１上には多数の表示画素に対応して複数のＴＦＴ１３１〜１３３が形成されており、前記平坦化絶縁膜１６はこれらのＴＦＴの全てを覆うように形成されている。また図２Ａの工程では、前記平坦化絶縁膜１６の表面に、前記ＴＦＴ１３１〜１３３にそれぞれ対応して下部電極１７１〜１７３が形成されており、前記下部電極１７１上にはマスク開口部Ａを有するマスクパターンＭをマスクに、赤色（Ｒ）の発光を生じる有機ＥＬ層１８１が、真空蒸着などにより形成される。
【０００９】
次に図２Ｂの工程において前記マスクパターンＭは、前記開口部Ａが前記下部電極１７２を露出する位置に移動され、前記マスクパターンＭを介した真空蒸着を行うことにより、前記下部電極１７２上に緑色（Ｇ）の発光を生じる有機ＥＬ層１８２が形成される。
【００１０】
さらに図２Ｃの工程において前記マスクパターンＭは、前記開口部Ａが前記下部電極１７３を露出する位置に移動され、前記マスクパターンＭを介した真空蒸着を行うことにより、前記下部電極１７３上に青色（Ｂ）の発光を生じる有機ＥＬ層１８３が形成される。
【００１１】
このような有機ＥＬ平面表示装置の製造工程においては、図２Ｂあるいは２Ｃに示すように、マスクパターンＭが有機ＥＬ層の蒸着工程において、既に形成された有機ＥＬ層１８１〜１８３に物理的にコンタクトするため、形成された非常に薄い有機ＥＬ層が損傷しやすく、平面表示装置の製造歩留まりが低下しやすい問題が生じる。またこのような有機ＥＬ層との物理的なコンタクトによりマスクパターンＭも損傷する可能性があるが、マスクパターンＭが損傷した場合、損傷による欠陥が、以後形成される全ての画素に転写されることになる。
【００１２】
また図２Ａの工程では、前記マスクパターンＭが下部電極１７２および１７３とコンタクトしてこれを損傷させる可能性がある。
【００１３】
この問題を解決すべく、特開平８−３１５９８１号公報には、基板上に画素領域を画成する隔壁を形成し、前記画素領域に有機ＥＬ層を真空蒸着等により形成する際に、蒸着マスクをかかる隔壁に係合させる構成が記載されている。
【００１４】
図３は、前記特開平８−３１５９８１に記載の従来の構成を示す。
図３を参照するに、ガラス基板２１上にはストライプ状の下部電極２２が繰り返し形成されており、さらに前記下部電極２２上には、断面が逆台形状の隔壁２３が、前記ストライプ電極２２の延在方向に直交する方向に、繰り返し形成されている。
【００１５】
さらに前記隔壁２３に開口部Ａを有する蒸着マスクＭを係合させた状態で真空蒸着を行うことにより、前記下部電極２２上に有機ＥＬ層２４が形成される。
しかしながら、このような隔壁の形成は、絶縁層の堆積やパターニング等、複雑で余計な工程を必要とし、形成される平面表示装置の製造費用が増大してしまう問題を生じる。また図３の従来の例では、平面表示装置は互いに直交するストライプ状の下部電極パターンと上部電極パターンとを使う単純マトリクス駆動型の装置になるが、このような構成を図１に示すＴＦＴを使ったアクティブマトリクス駆動型の平面表示装置に適用しようとすると、ＴＦＴ１３を平坦化膜１６で覆った後で前記隔壁２３を形成する必要がある。
［特許文献１］ 特開平８−３１５９８１号公報
［特許文献２］ 特開平１０−１８９２５２号公報
［特許文献３］ 特開２００１−３５６７１１号公報
【発明の開示】
【００１６】
そこで本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することを概括的目的とする。
本発明のより具体的な目的は、簡単で歩留まり良く有機ＥＬ平面表示装置を製造できる有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の目的は、
下部電極と有機ＥＬ層と上部電極を含む有機ＥＬ素子と、電極を備えた薄膜トランジスタと、を基板上に有する有機ＥＬ表示平面装置の製造方法であって、
複数の薄膜トランジスタを形成された基板上に、前記薄膜トランジスタを覆うように平坦面を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜中に複数の凹部を、前記絶縁膜が前記凹部の底部を構成するように形成する工程と、
前記絶縁膜の凹部の底部に、前記薄膜トランジスタの電極の一つが露出するコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜の凹部の底部を覆うと共に、前記コンタクトホールにおいて前記薄膜トランジスタの電極とコンタクトし、且つ表面が前記絶縁膜の前記平坦面よりも低くなるように前記下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆い、且つ表面が前記絶縁膜の前記平坦面よりも低くなるように前記有機ＥＬ層を形成する工程であって、マスクパターンを前記絶縁膜の前記平坦面に係合させて前記有機ＥＬ層を形成する工程と、
前記有機ＥＬ層を覆うように上部電極を形成する工程と、
をこの順に有する有機ＥＬ平面表示装置の製造方法。
【００１９】
本発明によれば、有機ＥＬ素子が薄膜トランジスタを覆う絶縁膜中に画素領域に対応して凹部を形成し、かかる凹部中に有機ＥＬ層を形成することにより、下部電極あるいは有機ＥＬ層の形成時における蒸着マスクと形成された下部電極あるいは有機ＥＬ層との物理的な接触が回避され、アクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ表示装置の製造歩留まりを向上させることが可能になる。
本発明のその他の課題および特徴は、以下に図面を参照しながら行う本発明の詳細な説明より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図１は、ＴＦＴにより駆動されるアクティブマトリクス方式の有機ＥＬ平面表示装置の基本的な構成を示す図；
図２Ａ〜２Ｃは、図１の有機ＥＬ平面表示装置の製造工程を示す図；
図３は従来の有機ＥＬ平面表示装置の製造工程を示す図；
図４Ａ〜４Ｇは、本発明第１実施例による有機ＥＬ平面表示装置の製造工程を示す図；
図５は、本発明第１実施例による有機ＥＬ平面表示装置の外観を示す図；
図６は、図５の有機ＥＬ平面表示装置の一変形例を示す図；
図７は、本発明第２実施例による有機ＥＬ平面表示装置の構成を示す図；
図８は、本発明第３実施例による有機ＥＬ平面表示装置の製造工程を示す図である。
【００２１】
発明を実施するための最良の態様
［第１実施例］
図４Ａ〜４Ｇは、本発明の第１実施例による有機ＥＬ平面表示装置２０の製造工程を示す。ただし図中、先に説明した部分には対応する参照符号を付し、説明を省略する。
【００２２】
図４Ａを参照するに、ガラス基板１１上にはＳｉＯ２膜などのバッファ層１２を介してＴＦＴ１３が形成されており、前記ＴＦＴ１３はプラズマＣＶＤなどの低温プロセスで形成されるＣＶＤ絶縁膜１４により覆われている。
【００２３】
図４Ａの工程では前記ＣＶＤ絶縁膜１４上に、アクリル系の樹脂あるいはレジスト膜などよりなる感光性を有する平坦化膜２６が、典型的には塗付法により、例えば２〜３μｍの厚さに形成される。このようにして形成された平坦化膜２６は、平坦な表面を有することを特徴とする。
【００２４】
さらに図４Ａの工程では不透明パターン３１Ａを担持する光学マスク３１を使い、前記平坦化膜２６が紫外光により露光される。
より具体的には、前記平坦化膜２６は塗付後、８０℃の温度でプリベーク処理を施され、露光工程は、波長が４０５ｎｍの水銀ランプ等の露光光源を使って、膜２６の厚さ方向全体が露光されないように、例えば２００ｍＪ／ｃｍ２の値に設定された露光ドーズ量で行われる。
【００２５】
このようにして露光した平坦化膜２６を現像することにより、前記平坦化膜２６中には、前記不透明パターン３１Ａが画成する光学窓部３１Ｂに対応して凹部２６Ａが、典型的には０．１〜０．５μｍの深さに形成される。このようにして形成された凹部２６Ａは基板１１上にマトリクス状に形成される多数の画素領域の一つに対応しており、前記平坦化膜２６が前記凹部２６Ａの底面を構成する。
【００２６】
次に図４Ｂの工程において図４Ａの構造は、さらに不透明パターン３２Ａを担持する光学マスク３２を使って露光処理が行われる。前記不透明パターン３２Ａは前記電極１５Ｂに対応した光学窓３２Ｂを画成し、その結果、図４Ｂの露光工程では、前記平坦化膜２６のうち、前記電極１５Ｂを覆う部分が露光される。
さらにこのようにして露光された平坦化膜２６を現像し、最後に２００℃の温度で例えば６０分間ポストベーク処理を行うことにより、図４Ｃに示すように、前記凹部２６Ａの底部に、前記電極１５Ｂを露出するコンタクトホール２６ａが形成された構造が得られる。
【００２７】
なお、以上の説明では説明の都合上、図４Ａの露光工程後、図４Ｂの工程において前記平坦化膜２６が現像されて前記凹部２６Ａが図４Ｂの工程で形成される例を説明したが、実際には図４Ａの露光工程後、直ちに図４Ｂの露光工程を行ない、図４Ｃの工程において現像およびポストベーク処理を行うのがより好ましい。
【００２８】
次に図４Ｄの工程において前記凹部２６Ａの底部を覆うように、また前記コンタクトホール２６ａにおいて前記電極１５Ｂとコンタクトするように、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３・ＳｎＯ２）などの透明導電膜をスパッタリングにより堆積し、これをフォトリソグラフィ工程によりパターニングし、下部電極１７を形成する。
【００２９】
このようにして、図４Ｅに示すＴＦＴ１３１〜１３３に対応して前記平坦化膜２６には凹部２６Ａ〜２６Ｃがそれぞれ形成され、前記凹部２６Ａ〜２６Ｃの底部には、ＩＴＯなどよりなる下部電極１７１〜１７３が、それぞれ対応するＴＦＴ１３１〜１３３に電気的に接続されて形成される。図１の例と同様に、前記下部電極１７１は赤色画素領域を、下部電極１７２は緑色画素領域を、さらに下部電極１７３は青色画素領域を構成する。
【００３０】
図４Ｅの工程では、さらに前記凹部２６Ａ〜２６Ｃを形成された平坦化膜２６に開口部Ａを有する蒸着マスクＭが係合され、図４Ｅ，４Ｆに示すようにかかる蒸着マスクＭを前記平坦化膜２６上において一の凹部、例えば凹部２６Ａから他の凹部、例えば凹部２６Ｂへと移動させ、そのたびに前記マスクＭを介して真空蒸着を行うことにより、前記下部電極１７１〜１７３の各々には、赤色発光する有機ＥＬ層１８１，緑色発光する有機ＥＬ層１８２および青色発光する有機ＥＬ素子１８３が順番に形成される。
【００３１】
図４Ｅ，４Ｆの工程では前記蒸着マスクＭは前記平坦化膜２６において前記凹部２６Ａ、２６Ｂあるいは２６Ｃを囲む段差部に係合するが、前記凹部２６Ａ〜２６Ｂに形成された有機ＥＬ膜１８１〜１８３は、前記蒸着マスクＭに接触することはなく、このため蒸着マスクＭとの接触により有機ＥＬ膜が損傷を受ける問題は、本実施例工程では生じない。
【００３２】
さらに図４Ｇの工程において前記蒸着マスクＭを除去し、一様にＡｌなどの金属膜を蒸着し、上部電極１９を形成する。
【００３３】
図４Ａ〜４Ｇの工程によれば、蒸着マスクＭと有機ＥＬ層あるいは下部電極との接触を回避可能ならしめる凹部２６Ａ〜２６Ｃの形成が、単にＴＦＴを覆う平坦化膜２６の部分的露光および現像により実現されるため、別途隔壁構造などを形成する必要がなく、アクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ平面表示装置を非常に簡単に、しかも高い歩留まりで製造することが可能になる。
【００３４】
図５は、このようにして形成された平面表示装置２０の斜視図を示す。
図５を参照するに、平面表示装置２０の裏面、すなわち図４Ｇにおける上面には、赤・緑・青の画素領域に対応した多数の凹部２６Ａ〜２６Ｃが繰り返し、マトリクス状に形成されているのがわかる。また前記凹部２６Ａ〜２６Ｃが形成された面は、Ａｌ電極層１９により覆われている。
【００３５】
また必要に応じて、前記凹部２６Ａ〜２６Ｃを、図６に示すように溝状に形成することも可能である。この場合には、前記溝２６Ａ中に多数の赤色発光有機ＥＬ層パターン１８１が配列され、溝２６Ｂ中に多数の緑色発光有機ＥＬ層パターン１８２が配列され、さらに溝２６Ｃ中に多数の青色発光有機ＥＬ層パターン１８３が配列されることになる。
【００３６】
［第２実施例］
図７は、本発明の第２実施例による有機ＥＬ平面表示装置４０の構成を示す。
本実施例では前記ガラス基板１１を覆うバッファ層１２上にアモルファスシリコンあるいはポリシリコンよりなるゲート電極４１Ａが形成され、さらに前記バッファ層１２上に前記ポリシリコンゲート電極４１Ａを覆うようにゲート絶縁膜を構成する絶縁膜４１Ｂが形成される。
【００３７】
さらに前記絶縁膜４１Ｂ上にはアモルファスシリコンあるいはポリシリコンよりなる半導体層４１Ｃが形成され、前記半導体層４１Ｃ上には前記ゲート電極４１Ａに対応する位置に絶縁膜パターン４１Ｄが形成される。前記半導体層４１Ｃ中には、前記絶縁膜パターン４１Ｄをマスクに不純物元素をイオン注入により導入することにより、ソース領域４１ｓとドレイン領域４１ｄとが、間に介在するチャネル領域４１ｃにより隔てられた状態で形成される。
【００３８】
さらに前記半導体層４１Ｃは前記ＣＶＤ絶縁膜１４により覆われ、前記ＣＶＤ絶縁膜１４上には前記ソース領域４１ｓおよびドレイン領域４１ｄにコンタクトするように、ソース電極１５Ａおよびドレイン電極１５Ｂが、それぞれのコンタクトホールを介して形成されている。
前記ゲート電極４１Ａ，ゲート絶縁膜４１Ｂおよび半導体膜４１ＣはＴＦＴ４１を構成し、前記ＴＦＴ４１は先の実施例と同様に、平坦化絶縁膜２６により覆われる。
【００３９】
前記平坦化絶縁膜２６中には画素領域に対応して凹部２６Ａが形成されており、さらに前記凹部２６Ａの一部には、前記ドレイン電極１５Ｂを露出するコンタクトホール２６ａが形成されている。
【００４０】
また前記凹部２６Ａの底部には、前記コンタクトホール２６ａにおいて前記電極１５Ｂとコンタクトするように、ＩＴＯなどよりなる透明電極１７１が形成されており、前記透明電極１７１は前記凹部２６Ａの底部において有機ＥＬ層１８１により覆われる。さらに前記有機ＥＬ層１８１上には、上部電極１９が形成される。
【００４１】
このように本実施例においては、先の実施例におけるＴＦＴ１３とはゲート電極と半導体層との関係が上下逆転したＴＦＴ４１を使って有機ＥＬ平面表示装置を構成することができる。
【００４２】
［第３実施例］
図８は、本発明第３実施例による有機ＥＬ平面表示装置６０の製造工程を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４３】
図８の工程は、先に説明した図４Ａ，４Ｂの工程に対応するが、本実施例では平坦化絶縁膜として感光性膜２６の代わりに通常のプラズマＣＶＤ−ＳｉＯ２膜など、感光性を有さない絶縁膜１６を使っている。
【００４４】
このため図８の工程では前記絶縁膜１６上にレジストパターンＲを形成し、かかるレジストパターンＲをマスクに前記絶縁膜１６をウェットエッチングすることにより、前記絶縁膜１６中に凹部１６Ａを形成する。
以後の工程は、先の実施例で説明したものと同じであり、本実施例においても簡単な工程により、アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ平面表示装置を高い歩留まりで製造することが可能になる。
【００４５】
特に本実施例においては前記絶縁膜１６は塗布膜である必要はなく、また平坦面で特徴付けられる平坦化膜であるのは望ましいものの、必要ではない。勿論、図８の工程において前記絶縁膜１６として有機ＳＯＧ膜や有機絶縁膜など、塗付膜を使うことも可能である。
【００４６】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、有機ＥＬ素子が薄膜トランジスタを覆う絶縁膜中に画素領域に対応して凹部を形成し、かかる凹部中に有機ＥＬ層を形成することにより、下部電極あるいは有機ＥＬ層の形成時における蒸着マスクと形成された下部電極あるいは有機ＥＬ層との物理的な接触が回避され、アクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ平面表示装置の製造歩留まりを向上させることが可能になる。
【０００１】
本発明は一般に平面表示装置の製造方法に係り、特に有機ＥＬ素子を使った平面表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子は有機ＥＬ発光層を電子輸送層と正孔輸送層で狭持した構成の有機発光素子であり、小型・軽量・低消費電力で、しかも広視野角の発光型表示素子として有望な素子と考えられている。
このような有機ＥＬ素子を使って高精細平面発光装置を形成する場合、各々有機ＥＬ素子よりなる多数の発光要素を基板上にマトリクス状に配列し、各々の発光要素を、前記基板上に対応して形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により駆動する、いわゆるアクティブマトリクス方式の平面発光装置を構成するのが望ましい。
【背景技術】
【０００３】
図１は、有機ＥＬ素子を使ったアクティブマトリクス型平面表示装置１０の例を示す。
図１を参照するに、平面表示装置１０は透明ガラス基板１１上に構成されるボトムエミッション型のもので、前記ガラス基板１１上にバッファ層１２を介して形成されたＴＦＴ１３を含む。
【０００４】
前記ＴＦＴ１３はポリシリコンあるいはアモルファスシリコンよりなりソース拡散領域１３ｓおよびドレイン拡散領域１３ｄが形成されたシリコンパターン１３Ａと、前記シリコンパターン１３Ａのうち、前記ソース拡散領域１３ｓとドレイン拡散領域１３ｄとの間のチャネル領域１３ｃを覆うゲート絶縁膜１３Ｂと、さらに前記ゲート絶縁膜１３Ｂ上に形成され走査バスラインを構成するゲート電極１３Ｃよりなり、前記ＴＦＴ１３はＳｉＯ２などのＣＶＤ絶縁膜１４により覆われている。
【０００５】
前記ＣＶＤ絶縁膜１４には前記ソース領域１３ｓおよびドレイン領域１３ｄを露出するコンタクトホール１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ形成されており、前記コンタクトホール１４Ａには前記ソース領域１３ｓにコンタクトする電極１５Ａが、また前記コンタクトホール１４Ｂには前記ドレイン領域１３ｄにコンタクトする電極１５Ｂが形成される。前記電極１５Ａは前記絶縁膜１４上を延在し、データバスラインを構成する。
【０００６】
さらに前記絶縁膜１４上には前記電極１５Ａおよび１５Ｂを覆うように平坦化絶縁膜１６が形成されており、前記平坦化絶縁膜１６上には、前記電極１５Ｂに前記絶縁膜１６中に形成されたコンタクトホール１６Ａを介してコンタクトし、ＩＴＯなどの透明導電体よりなる下部電極１７Ａと、前記下部電極１７Ａ上に形成された有機ＥＬ層１８と、前記有機ＥＬ層１８上に形成された上部電極１９とが順次形成されている。
【０００７】
図示は省略するが、前記有機ＥＬ層１８は有機ＥＬ発光層を電子輸送層と正孔輸送層で狭持した構成を有し、前記ＴＦＴ１３により駆動されて所定の色の発光を生じ、図１の平面表示装置１０では、生じた発光は、前記ガラス基板１１を通って下方に出射する。
【０００８】
図２Ａ〜２Ｃは、前記平面表示装置１０の製造工程を示す。
図２Ａを参照するに、前記ガラス基板１１上には多数の表示画素に対応して複数のＴＦＴ１３１〜１３３が形成されており、前記平坦化絶縁膜１６はこれらのＴＦＴの全てを覆うように形成されている。また図２Ａの工程では、前記平坦化絶縁膜１６の表面に、前記ＴＦＴ１３１〜１３３にそれぞれ対応して下部電極１７１〜１７３が形成されており、前記下部電極１７１上にはマスク開口部Ａを有するマスクパターンＭをマスクに、赤色（Ｒ）の発光を生じる有機ＥＬ層１８１が、真空蒸着などにより形成される。
【０００９】
次に図２Ｂの工程において前記マスクパターンＭは、前記開口部Ａが前記下部電極１７２を露出する位置に移動され、前記マスクパターンＭを介した真空蒸着を行うことにより、前記下部電極１７２上に緑色（Ｇ）の発光を生じる有機ＥＬ層１８２が形成される。
【００１０】
さらに図２Ｃの工程において前記マスクパターンＭは、前記開口部Ａが前記下部電極１７３を露出する位置に移動され、前記マスクパターンＭを介した真空蒸着を行うことにより、前記下部電極１７３上に青色（Ｂ）の発光を生じる有機ＥＬ層１８３が形成される。
【００１１】
このような有機ＥＬ平面表示装置の製造工程においては、図２Ｂあるいは２Ｃに示すように、マスクパターンＭが有機ＥＬ層の蒸着工程において、既に形成された有機ＥＬ層１８１〜１８３に物理的にコンタクトするため、形成された非常に薄い有機ＥＬ層が損傷しやすく、平面表示装置の製造歩留まりが低下しやすい問題が生じる。またこのような有機ＥＬ層との物理的なコンタクトによりマスクパターンＭも損傷する可能性があるが、マスクパターンＭが損傷した場合、損傷による欠陥が、以後形成される全ての画素に転写されることになる。
【００１２】
また図２Ａの工程では、前記マスクパターンＭが下部電極１７２および１７３とコンタクトしてこれを損傷させる可能性がある。
【００１３】
この問題を解決すべく、特開平８−３１５９８１号公報には、基板上に画素領域を画成する隔壁を形成し、前記画素領域に有機ＥＬ層を真空蒸着等により形成する際に、蒸着マスクをかかる隔壁に係合させる構成が記載されている。
【００１４】
図３は、前記特開平８−３１５９８１に記載の従来の構成を示す。
図３を参照するに、ガラス基板２１上にはストライプ状の下部電極２２が繰り返し形成されており、さらに前記下部電極２２上には、断面が逆台形状の隔壁２３が、前記ストライプ電極２２の延在方向に直交する方向に、繰り返し形成されている。
【００１５】
さらに前記隔壁２３に開口部Ａを有する蒸着マスクＭを係合させた状態で真空蒸着を行うことにより、前記下部電極２２上に有機ＥＬ層２４が形成される。
しかしながら、このような隔壁の形成は、絶縁層の堆積やパターニング等、複雑で余計な工程を必要とし、形成される平面表示装置の製造費用が増大してしまう問題を生じる。また図３の従来の例では、平面表示装置は互いに直交するストライプ状の下部電極パターンと上部電極パターンとを使う単純マトリクス駆動型の装置になるが、このような構成を図１に示すＴＦＴを使ったアクティブマトリクス駆動型の平面表示装置に適用しようとすると、ＴＦＴ１３を平坦化膜１６で覆った後で前記隔壁２３を形成する必要がある。
［特許文献１］ 特開平８−３１５９８１号公報
［特許文献２］ 特開平１０−１８９２５２号公報
［特許文献３］ 特開２００１−３５６７１１号公報
【発明の開示】
【００１６】
そこで本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することを概括的目的とする。
本発明のより具体的な目的は、簡単で歩留まり良く有機ＥＬ平面表示装置を製造できる有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の目的は、
下部電極と有機ＥＬ層と上部電極を含む有機ＥＬ素子と、電極を備えた薄膜トランジスタと、を基板上に有する有機ＥＬ表示平面装置の製造方法であって、
複数の薄膜トランジスタを形成された基板上に、前記薄膜トランジスタを覆うように平坦面を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜中に複数の凹部を、前記絶縁膜が前記凹部の底部を構成するように形成する工程と、
前記絶縁膜の凹部の底部に、前記薄膜トランジスタの電極の一つが露出するコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜の凹部の底部を覆うと共に、前記コンタクトホールにおいて前記薄膜トランジスタの電極とコンタクトし、且つ表面が前記絶縁膜の前記平坦面よりも低くなるように前記下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆い、且つ表面が前記絶縁膜の前記平坦面よりも低くなるように前記有機ＥＬ層を形成する工程であって、マスクパターンを前記絶縁膜の前記平坦面に係合させて前記有機ＥＬ層を形成する工程と、
前記有機ＥＬ層を覆うように上部電極を形成する工程と、
をこの順に有する有機ＥＬ平面表示装置の製造方法。
【００１９】
本発明によれば、有機ＥＬ素子が薄膜トランジスタを覆う絶縁膜中に画素領域に対応して凹部を形成し、かかる凹部中に有機ＥＬ層を形成することにより、下部電極あるいは有機ＥＬ層の形成時における蒸着マスクと形成された下部電極あるいは有機ＥＬ層との物理的な接触が回避され、アクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ表示装置の製造歩留まりを向上させることが可能になる。
本発明のその他の課題および特徴は、以下に図面を参照しながら行う本発明の詳細な説明より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図１は、ＴＦＴにより駆動されるアクティブマトリクス方式の有機ＥＬ平面表示装置の基本的な構成を示す図；
図２Ａ〜２Ｃは、図１の有機ＥＬ平面表示装置の製造工程を示す図；
図３は従来の有機ＥＬ平面表示装置の製造工程を示す図；
図４Ａ〜４Ｇは、本発明第１実施例による有機ＥＬ平面表示装置の製造工程を示す図；
図５は、本発明第１実施例による有機ＥＬ平面表示装置の外観を示す図；
図６は、図５の有機ＥＬ平面表示装置の一変形例を示す図；
図７は、本発明第２実施例による有機ＥＬ平面表示装置の構成を示す図；
図８は、本発明第３実施例による有機ＥＬ平面表示装置の製造工程を示す図である。
【００２１】
発明を実施するための最良の態様
［第１実施例］
図４Ａ〜４Ｇは、本発明の第１実施例による有機ＥＬ平面表示装置２０の製造工程を示す。ただし図中、先に説明した部分には対応する参照符号を付し、説明を省略する。
【００２２】
図４Ａを参照するに、ガラス基板１１上にはＳｉＯ２膜などのバッファ層１２を介してＴＦＴ１３が形成されており、前記ＴＦＴ１３はプラズマＣＶＤなどの低温プロセスで形成されるＣＶＤ絶縁膜１４により覆われている。
【００２３】
図４Ａの工程では前記ＣＶＤ絶縁膜１４上に、アクリル系の樹脂あるいはレジスト膜などよりなる感光性を有する平坦化膜２６が、典型的には塗付法により、例えば２〜３μｍの厚さに形成される。このようにして形成された平坦化膜２６は、平坦な表面を有することを特徴とする。
【００２４】
さらに図４Ａの工程では不透明パターン３１Ａを担持する光学マスク３１を使い、前記平坦化膜２６が紫外光により露光される。
より具体的には、前記平坦化膜２６は塗付後、８０℃の温度でプリベーク処理を施され、露光工程は、波長が４０５ｎｍの水銀ランプ等の露光光源を使って、膜２６の厚さ方向全体が露光されないように、例えば２００ｍＪ／ｃｍ２の値に設定された露光ドーズ量で行われる。
【００２５】
このようにして露光した平坦化膜２６を現像することにより、前記平坦化膜２６中には、前記不透明パターン３１Ａが画成する光学窓部３１Ｂに対応して凹部２６Ａが、典型的には０．１〜０．５μｍの深さに形成される。このようにして形成された凹部２６Ａは基板１１上にマトリクス状に形成される多数の画素領域の一つに対応しており、前記平坦化膜２６が前記凹部２６Ａの底面を構成する。
【００２６】
次に図４Ｂの工程において図４Ａの構造は、さらに不透明パターン３２Ａを担持する光学マスク３２を使って露光処理が行われる。前記不透明パターン３２Ａは前記電極１５Ｂに対応した光学窓３２Ｂを画成し、その結果、図４Ｂの露光工程では、前記平坦化膜２６のうち、前記電極１５Ｂを覆う部分が露光される。
さらにこのようにして露光された平坦化膜２６を現像し、最後に２００℃の温度で例えば６０分間ポストベーク処理を行うことにより、図４Ｃに示すように、前記凹部２６Ａの底部に、前記電極１５Ｂを露出するコンタクトホール２６ａが形成された構造が得られる。
【００２７】
なお、以上の説明では説明の都合上、図４Ａの露光工程後、図４Ｂの工程において前記平坦化膜２６が現像されて前記凹部２６Ａが図４Ｂの工程で形成される例を説明したが、実際には図４Ａの露光工程後、直ちに図４Ｂの露光工程を行ない、図４Ｃの工程において現像およびポストベーク処理を行うのがより好ましい。
【００２８】
次に図４Ｄの工程において前記凹部２６Ａの底部を覆うように、また前記コンタクトホール２６ａにおいて前記電極１５Ｂとコンタクトするように、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３・ＳｎＯ２）などの透明導電膜をスパッタリングにより堆積し、これをフォトリソグラフィ工程によりパターニングし、下部電極１７を形成する。
【００２９】
このようにして、図４Ｅに示すＴＦＴ１３１〜１３３に対応して前記平坦化膜２６には凹部２６Ａ〜２６Ｃがそれぞれ形成され、前記凹部２６Ａ〜２６Ｃの底部には、ＩＴＯなどよりなる下部電極１７１〜１７３が、それぞれ対応するＴＦＴ１３１〜１３３に電気的に接続されて形成される。図１の例と同様に、前記下部電極１７１は赤色画素領域を、下部電極１７２は緑色画素領域を、さらに下部電極１７３は青色画素領域を構成する。
【００３０】
図４Ｅの工程では、さらに前記凹部２６Ａ〜２６Ｃを形成された平坦化膜２６に開口部Ａを有する蒸着マスクＭが係合され、図４Ｅ，４Ｆに示すようにかかる蒸着マスクＭを前記平坦化膜２６上において一の凹部、例えば凹部２６Ａから他の凹部、例えば凹部２６Ｂへと移動させ、そのたびに前記マスクＭを介して真空蒸着を行うことにより、前記下部電極１７１〜１７３の各々には、赤色発光する有機ＥＬ層１８１，緑色発光する有機ＥＬ層１８２および青色発光する有機ＥＬ素子１８３が順番に形成される。
【００３１】
図４Ｅ，４Ｆの工程では前記蒸着マスクＭは前記平坦化膜２６において前記凹部２６Ａ、２６Ｂあるいは２６Ｃを囲む段差部に係合するが、前記凹部２６Ａ〜２６Ｂに形成された有機ＥＬ膜１８１〜１８３は、前記蒸着マスクＭに接触することはなく、このため蒸着マスクＭとの接触により有機ＥＬ膜が損傷を受ける問題は、本実施例工程では生じない。
【００３２】
さらに図４Ｇの工程において前記蒸着マスクＭを除去し、一様にＡｌなどの金属膜を蒸着し、上部電極１９を形成する。
【００３３】
図４Ａ〜４Ｇの工程によれば、蒸着マスクＭと有機ＥＬ層あるいは下部電極との接触を回避可能ならしめる凹部２６Ａ〜２６Ｃの形成が、単にＴＦＴを覆う平坦化膜２６の部分的露光および現像により実現されるため、別途隔壁構造などを形成する必要がなく、アクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ平面表示装置を非常に簡単に、しかも高い歩留まりで製造することが可能になる。
【００３４】
図５は、このようにして形成された平面表示装置２０の斜視図を示す。
図５を参照するに、平面表示装置２０の裏面、すなわち図４Ｇにおける上面には、赤・緑・青の画素領域に対応した多数の凹部２６Ａ〜２６Ｃが繰り返し、マトリクス状に形成されているのがわかる。また前記凹部２６Ａ〜２６Ｃが形成された面は、Ａｌ電極層１９により覆われている。
【００３５】
また必要に応じて、前記凹部２６Ａ〜２６Ｃを、図６に示すように溝状に形成することも可能である。この場合には、前記溝２６Ａ中に多数の赤色発光有機ＥＬ層パターン１８１が配列され、溝２６Ｂ中に多数の緑色発光有機ＥＬ層パターン１８２が配列され、さらに溝２６Ｃ中に多数の青色発光有機ＥＬ層パターン１８３が配列されることになる。
【００３６】
［第２実施例］
図７は、本発明の第２実施例による有機ＥＬ平面表示装置４０の構成を示す。
本実施例では前記ガラス基板１１を覆うバッファ層１２上にアモルファスシリコンあるいはポリシリコンよりなるゲート電極４１Ａが形成され、さらに前記バッファ層１２上に前記ポリシリコンゲート電極４１Ａを覆うようにゲート絶縁膜を構成する絶縁膜４１Ｂが形成される。
【００３７】
さらに前記絶縁膜４１Ｂ上にはアモルファスシリコンあるいはポリシリコンよりなる半導体層４１Ｃが形成され、前記半導体層４１Ｃ上には前記ゲート電極４１Ａに対応する位置に絶縁膜パターン４１Ｄが形成される。前記半導体層４１Ｃ中には、前記絶縁膜パターン４１Ｄをマスクに不純物元素をイオン注入により導入することにより、ソース領域４１ｓとドレイン領域４１ｄとが、間に介在するチャネル領域４１ｃにより隔てられた状態で形成される。
【００３８】
さらに前記半導体層４１Ｃは前記ＣＶＤ絶縁膜１４により覆われ、前記ＣＶＤ絶縁膜１４上には前記ソース領域４１ｓおよびドレイン領域４１ｄにコンタクトするように、ソース電極１５Ａおよびドレイン電極１５Ｂが、それぞれのコンタクトホールを介して形成されている。
前記ゲート電極４１Ａ，ゲート絶縁膜４１Ｂおよび半導体膜４１ＣはＴＦＴ４１を構成し、前記ＴＦＴ４１は先の実施例と同様に、平坦化絶縁膜２６により覆われる。
【００３９】
前記平坦化絶縁膜２６中には画素領域に対応して凹部２６Ａが形成されており、さらに前記凹部２６Ａの一部には、前記ドレイン電極１５Ｂを露出するコンタクトホール２６ａが形成されている。
【００４０】
また前記凹部２６Ａの底部には、前記コンタクトホール２６ａにおいて前記電極１５Ｂとコンタクトするように、ＩＴＯなどよりなる透明電極１７１が形成されており、前記透明電極１７１は前記凹部２６Ａの底部において有機ＥＬ層１８１により覆われる。さらに前記有機ＥＬ層１８１上には、上部電極１９が形成される。
【００４１】
このように本実施例においては、先の実施例におけるＴＦＴ１３とはゲート電極と半導体層との関係が上下逆転したＴＦＴ４１を使って有機ＥＬ平面表示装置を構成することができる。
【００４２】
［第３実施例］
図８は、本発明第３実施例による有機ＥＬ平面表示装置６０の製造工程を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４３】
図８の工程は、先に説明した図４Ａ，４Ｂの工程に対応するが、本実施例では平坦化絶縁膜として感光性膜２６の代わりに通常のプラズマＣＶＤ−ＳｉＯ２膜など、感光性を有さない絶縁膜１６を使っている。
【００４４】
このため図８の工程では前記絶縁膜１６上にレジストパターンＲを形成し、かかるレジストパターンＲをマスクに前記絶縁膜１６をウェットエッチングすることにより、前記絶縁膜１６中に凹部１６Ａを形成する。
以後の工程は、先の実施例で説明したものと同じであり、本実施例においても簡単な工程により、アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ平面表示装置を高い歩留まりで製造することが可能になる。
【００４５】
特に本実施例においては前記絶縁膜１６は塗布膜である必要はなく、また平坦面で特徴付けられる平坦化膜であるのは望ましいものの、必要ではない。勿論、図８の工程において前記絶縁膜１６として有機ＳＯＧ膜や有機絶縁膜など、塗付膜を使うことも可能である。
【００４６】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、有機ＥＬ素子が薄膜トランジスタを覆う絶縁膜中に画素領域に対応して凹部を形成し、かかる凹部中に有機ＥＬ層を形成することにより、下部電極あるいは有機ＥＬ層の形成時における蒸着マスクと形成された下部電極あるいは有機ＥＬ層との物理的な接触が回避され、アクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ平面表示装置の製造歩留まりを向上させることが可能になる。
Claims (3)
- 下部電極と有機ＥＬ層と上部電極を含む有機ＥＬ素子と、電極を備えた薄膜トランジスタと、を基板上に有する有機ＥＬ表示平面装置の製造方法であって、
複数の薄膜トランジスタを形成された基板上に、前記薄膜トランジスタを覆うように平坦面を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜中に複数の凹部を、前記絶縁膜が前記凹部の底部を構成するように形成する工程と、
前記絶縁膜の凹部の底部に、前記薄膜トランジスタの電極の一つが露出するコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜の凹部の底部を覆うと共に、前記コンタクトホールにおいて前記薄膜トランジスタの電極とコンタクトし、且つ表面が前記絶縁膜の前記平坦面よりも低くなるように前記下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆い、且つ表面が前記絶縁膜の前記平坦面よりも低くなるように前記有機ＥＬ層を形成する工程であって、マスクパターンを前記絶縁膜の前記平坦面に係合させて前記有機ＥＬ層を形成する工程と、
前記有機ＥＬ層を覆うように上部電極を形成する工程と、
をこの順に有する有機ＥＬ平面表示装置の製造方法。 - 前記絶縁膜を形成する工程は、感光性を有する絶縁膜を形成する工程と、露光マスクを用いて露光することにより凹部を複数形成する工程と、を含み、
且つ前記コンタクトホールを形成する工程は、露光マスクを用いて露光し、その後現像しコンタクトホールを形成する工程を含む請求項１に記載の有機ＥＬ表示平面装置の製造方法。 - 前記凹部を形成する工程は、前記絶縁膜上にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをマスクに前記絶縁膜をエッチングする工程を含む請求項１記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
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