(57)【要約】【課題】有機電界発光表示素子の製造方法において、画素電極形成の工程数を削減して工程収率を向上させることができる有機電界発光表示素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】反射膜パターン形成時にオーバーエッチングを進行させて反射膜パターンの縁、すなわち発光領域の縁下方にアンダーカットを形成して画素電極用薄膜を発光領域の縁で断線（ｏｐｅｎ）もしくは分断させることによって別途のフォトエッチング工程を行わずに画素電極を形成することができるので工程数を削減してそれによる工程収率を向上させることができる。【選択図】図３
2006080054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、
前記基板上の絶縁膜内に形成されたビアコンタクトホールを介して前記ソース／ドレイン電極のうちいずれか一つに接続されて発光領域に具備され、前記絶縁膜の発光領域の縁にアンダーカットが形成されて縁が水平方向に突出した構造を有する反射膜パターンと、
前記反射膜パターン及び絶縁膜上に形成され、且つ前記反射膜パターンの縁で分断されて形成される画素電極と、
前記画素電極上の発光領域に形成されて、少なくとも発光層を具備する有機膜層と、
前記有機膜層上に形成される対向電極と、
を含むことを特徴とする有機電界発光表示素子。
【請求項２】
前記絶縁膜は、保護膜と平坦化膜の積層構造であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示素子。
【請求項３】
前記反射膜は、反射度が５０％以上である金属層で形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示素子。
【請求項４】
前記反射膜は、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びこれら金属の合金物質で構成された群から選択される一つで形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光表示素子。
【請求項５】
前記アンダーカットの深さは、前記画素電極の厚さより２倍以上深いことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示素子。
【請求項６】
前記対向電極は、透明電極であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示素子。
【請求項７】
基板上部にゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを形成する工程と、
全体表面上部に前記ソース／ドレイン電極のうちいずれか一つの電極を露出させるビアコンタクトホールが具備される絶縁膜を形成する工程と、
全体表面上部に前記ビアコンタクトホールを介して前記ソース／ドレイン電極のうちいずれか一つの電極に接続される反射膜を形成する工程と、
フォトエッチング工程で前記反射膜をエッチングして反射膜パターンを形成すると共に、オーバーエッチングを進行させて前記反射膜パターンの縁下方の絶縁膜を所定厚さ除去してアンダーカットを形成する工程と、
全体表面上部に画素電極用薄膜を形成して前記反射膜パターンの縁のアンダーカットの段差により分断されることによりパターニングされる画素電極を形成する工程と、
前記画素電極上部に少なくとも発光層を含む有機膜を形成する工程と、
前記有機膜上部に対向電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする有機電界発光表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜は、保護膜と平坦化膜の積層構造で形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記反射膜は、反射度が５０％以上である金属層で形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記反射膜は、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びこれら金属の合金物質で構成された群から選択される一つで形成されることを特徴とする請求項９に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
【請求項１１】
前記反射膜パターンは、ウェットエッチングまたはドライエッチングで形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
【請求項１２】
前記アンダーカットは、ドライエッチングで形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
【請求項１３】
前記アンダーカットの深さは、前記画素電極の厚さより２倍以上深く形成することを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
【請求項１４】
前記対向電極は、透明電極で形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機電界発光表示素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には画素電極を自動パターニングして工程を単純にすることができる有機電界発光表示素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光表示装置は、蛍光性有機化合物を電気的に励起させて発光させる自発光型表示装置である。これはマトリックス状に配置させたＮ×Ｍ個の画素を駆動する方式によってパッシブマトリックス方式と、アクティブマトリックス方式に分けられる。
【０００３】
アクティブマトリックス方式の有機電界発光表示装置は、パッシブマトリックス方式に比べて電力消耗が少なくて大面積の表示に適し、高解像度を有する長所がある。
【０００４】
また、有機電界発光表示装置は、有機化合物から発光した光の放出方向によって前面発光型または背面発光型に分けられる。前面発光型有機電界発光表示装置は、背面発光型とは異なって単位画素が設けられた基板と反対方向に光を放出させる装置で開口率が大きいという長所がある。上述したように有機電界発光表示装置は自発光型で別途光源を必要としないが、発光効率を増加させるために光反射特性が優秀な金属で反射膜を形成して外部から入る光を反射させて光源として用いることも考慮されている。
【０００５】
図５は、従来の技術により形成された有機電界発光表示素子を示した断面図である。この有機電界発光表示素子の製造方法としては、まず、基板１００上に所定膜厚の緩衝膜１１０を形成して、多結晶シリコンパターン１２２、ゲート電極１３２及びソース／ドレイン電極１５０、１５２を具備する薄膜トランジスタを形成する。このとき、多結晶シリコンパターン１２０の両側に不純物がイオン注入されたソース／ドレイン領域１２４が形成され、多結晶シリコンパターン１２０を含んだ全体表面上にはゲート絶縁膜１３０が形成される。なお、図５中、符号１７０は層間絶縁膜を示している。
【０００６】
次に、全体表面上部に所定厚さの保護膜１６０を形成して、フォトエッチング工程で保護膜１６０をエッチングして前記ソース／ドレイン電極１５０、１５２のうちいずれか一つ、例えばドレイン電極１５２を露出させる第１ビアコンタクトホール１６２を形成する。保護膜１６０は無機絶縁膜としてシリコン窒化物、シリコン酸化物またはその積層構造が使われる。
【０００７】
次に、全体表面上部に平坦化膜１７０を形成する。この平坦化膜１７０はポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、ＳＯＧ（spin on glass）及びアクリレートで構成された群から選択される１種の物質で形成することができる。
【０００８】
続いて、フォトエッチング工程で平坦化膜１７０をエッチングして第１ビアコンタクトホール１６２を露出させる第２ビアコンタクトホール１７２を形成する。
【０００９】
次に、全体表面上部に反射膜（図示せず）と画素電極用薄膜（図示せず）の積層構造を形成する。この時、反射膜はアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、またはこれら金属の合金等のように反射率が高い金属のうち一つを用いて形成される。
【００１０】
このように反射膜を形成する場合、前面発光型有機電界発光素子が形成され、反射膜を後続工程で形成する場合には背面発光型有機電界発光素子が形成される。そして、画素電極用薄膜はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のように透明な金属物質を用いて１０〜３００Å厚さで形成される。
【００１１】
続いて、フォトエッチング工程で積層構造をエッチングして、ソース電極１５０またはドレイン電極１５２のうちいずれか一つ、例えばドレイン電極１５２に接続される画素電極１８２及び反射膜パターン１８０を形成する。
【００１２】
その後、全体表面上部に発光領域を定義する画素定義膜パターン１９０を形成する。画素定義膜パターン１９０は、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール系樹脂及びアクリレートで構成された群から選択される１種の物質で形成することができる。
【００１３】
続いて、画素定義膜パターン１９０に露出する画素電極１８０上に低分子蒸着法またはレーザー熱転写法で少なくとも発光層を含む有機膜１８４を形成する。有機膜１８４は、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層及び正孔抑制層から選択される少なくとも一つ以上の薄膜をさらに形成することができる。  その後、対向電極（図示せず）等を形成して有機電界発光表示素子を形成する。  ここで、前面発光型有機電界発光素子である場合は対向電極は透明電極または透明金属電極で形成され、背面発光型有機電界発光素子である場合は金属電極または反射電極で形成される。
【００１４】
上述した従来の有機電界発光表示素子の製造方法では、反射膜としてアルミニウムが使われる場合、反射膜と画素電極用薄膜を同時にパターニングするときに写真エッチング工程で使われる電解質溶液により、積層構造のうち起電力が大きい物質が腐蝕されるガルバニック現象が発生して画素電極を損傷させる問題点があった。これを解決するために反射膜と画素電極用薄膜をそれぞれ他の写真エッチング工程によりパターニングすることが行われている。このため、写真エッチング工程を増加させて工程を複雑にしてそれによる工程収率を低下させて工程費用を増加させる等の問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上記したような問題を解決するために創案されたものであって、本発明の目的は、工程を単純にでき、それにより工程収率を向上させることができる有機電界発光表示素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述のような目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、有機電界発光表示素子であって、基板上に形成されたゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、前記基板上の絶縁膜内に形成されたビアコンタクトホールを介して前記ソース／ドレイン電極のうちいずれか一つに接続されて発光領域に具備され、前記絶縁膜の発光領域の縁にアンダーカットが形成されて縁が水平方向に突出した構造を有する反射膜パターンと、前記反射膜パターン及び絶縁膜上に形成され、且つ前記反射膜パターンの縁で分断されて形成される画素電極と、前記画素電極上の発光領域に形成されて、少なくとも発光層を具備する有機膜層と、前記有機膜層上に形成される対向電極と、を含むことを要旨とする。
【００１７】
ここで、上記アンダーカットの深さは、画素電極の厚さより２倍以上深いことが好ましい。
【００１８】
また、本発明の第２の特徴は、有機電界発光表示素子の製造方法であって、基板上部にゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを形成する工程と、全体表面上部に前記ソース／ドレイン電極のうちいずれか一つの電極を露出させるビアコンタクトホールが具備される絶縁膜を形成する工程と、全体表面上部に前記ビアコンタクトホールを介して前記ソース／ドレイン電極のうちいずれか一つの電極に接続される反射膜を形成する工程と、フォトエッチング工程で前記反射膜をエッチングして反射膜パターンを形成すると共に、オーバーエッチングを進行させて前記反射膜パターンの縁下方の絶縁膜を所定厚さ除去してアンダーカットを形成する工程と、全体表面上部に画素電極用薄膜を形成して前記反射膜パターンの縁のアンダーカットの段差により分断されることによりパターニングされる画素電極を形成する工程と、前記画素電極上部に少なくとも発光層を含む有機膜を形成する工程と、前記有機膜上部に対向電極を形成する工程と、を含むことを要旨とする。
【００１９】
ここで、前記アンダーカットはドライエッチングで形成されることが好ましい。また、アンダーカットの深さは、前記画素電極の厚さより２倍以上深く形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、反射膜のパターニング時にオーバーエッチングを進行させて反射膜パターンの縁にアンダーカットを形成し、画素電極用薄膜を蒸着して発光領域の縁で画素電極用薄膜を断線（ｏｐｅｎ）若しくは分断させることによってフォトエッチング工程を別途必要とせず画素電極を形成することができるので工程を単純にすると同時にマスク工程の節減による工程収率を向上させることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る有機電界発光表示素子及びその製造方法の詳細を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図３は、本発明の実施の形態に係る有機電界発光表示素子の製造方法を示した工程断面図である。また、図４は、本実施の形態により形成された有機電界発光表示素子の発光領域の縁を示した要部断面図である。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２３】
本実施の形態では、例えば、ガラス、石英、サファイアなどでなる基板２００の全面に、プラズマＣＶＤ（plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition：PECVD）法によりシリコン酸化物を所定厚さ堆積させて緩衝膜２１０を形成する。このとき、緩衝膜２１０は、後続工程で形成される非晶質シリコン層の結晶化工程の際に、基板２００内の不純物が拡散されることを防止する。
【００２４】
次に、緩衝膜２１０上部に所定厚さの非晶質シリコン層（図示せず）を蒸着して、この非晶質シリコン層をエキシマレーザアニール（ＥＬＡ：Ｅｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）、ＳＬＳ（Sequential Lateral Solidification）、ＭＩＣ（Metal Induced Crystallization）またはＭＩＬＣ（Metal Induced Lateral Crystallization）法を用いて結晶化し、次にフォトエッチング工程（フォトリソグラフィー工程およびエッチング工程）でパターニングして単位画素内の薄膜トランジスタ領域に多結晶シリコン層パターン２２０を形成する。この多結晶シリコンパターン２２０の形成領域は、後続工程で形成されるソース／ドレイン領域２２４まで含む。
【００２５】
次に、多結晶シリコンパターン２２０を形成した全体表面上部に、所定厚さのゲート絶縁膜２３０を形成する。このゲート絶縁膜２３０は、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはそれらの積層構造で形成することができる。
【００２６】
次いで、このゲート絶縁膜２３０上に、ゲート電極物質である金属膜（図示せず）を形成する。この金属膜は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）のようなアルミニウム合金の単一層や、クロム（Ｃｒ）またはモリブデン（Ｍｏ）合金上にアルミニウム合金が積層された多層構造で形成することができる。
【００２７】
続いて、フォトエッチング工程を行い、上記金属膜をエッチングしてゲート電極２３２を形成する。
【００２８】
その後、ゲート電極２３２両側下方の多結晶シリコンパターン２２０に不純物をイオン注入してソース／ドレイン領域２２４を形成する。
【００２９】
次に、全体表面上部に所定厚さの層間絶縁膜２４０を形成する。層間絶縁膜２４０は、例えばシリコン窒化膜で形成する。
【００３０】
次に、フォトエッチング工程を行って、層間絶縁膜２４０及びゲート絶縁膜２３０をエッチングして前記ソース／ドレイン領域２２４を露出させるコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールを含んだ全体表面上に電極物質膜を形成して、フォトエッチング工程でこの電極物質膜をエッチングしてソース／ドレイン領域２２０に接続されるソース／ドレイン電極２５０、２５２を形成する。このとき、電極物質としては、例えば、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）またはアルミニウム−ネオジム（ＡｌＮｄ）を用いることができ、その積層構造をとることができる。
【００３１】
その後、全体表面上部に、例えばシリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはその積層構造を所定厚さ蒸着して保護膜２６０を形成する。
【００３２】
次に、フォトエッチング工程を行って、保護膜２６０をエッチングしてソース／ドレイン電極２５０、２５２のうちいずれか一つ、例えばドレイン電極２５２を露出させる第１ビアコンタクトホール２６２を形成する。
【００３３】
その後、全体表面上部に平坦化膜２７０を形成する。このとき、平坦化膜２７０は、薄膜トランジスタ領域が完全に平坦化されることができる程度の厚さに形成し、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、ＳＯＧ及びアクリレートで構成された群から選択される１種の物質で形成することができる。
【００３４】
続いて、フォトエッチング工程を行って、平坦化膜２７０をエッチングして第１ビアコンタクトホール２６２を露出させる第２ビアコンタクトホール２７２を形成する。この第１ビアコンタクトホール２６２と第２ビアコンタクトホール２７２は単一のフォトエッチング工程により形成してもよい。
【００３５】
次に、全体表面上部に反射膜（図示せず）を形成する。このとき、反射膜は反射率が５０％以上であるアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びこれら金属の合金物質で構成された群から選択される一つで形成すればよい。
【００３６】
その後、この反射膜上に発光領域を保護する感光膜パターン（図示せず）を形成する。続いて、感光膜パターンをエッチングマスクで反射膜をエッチングして図２に示すような反射膜パターン２８０を形成する。このとき、エッチング工程はオーバーエッチング（ｏｖｅｒｅｔｃｈ）に進行させ、反射膜下部の平坦化膜２７０を所定厚さ除去することによって、反射膜パターン２８０の縁下方にアンダーカット２７４を形成して反射膜パターン２８０の縁を水平方向に突出させた状態にする。なお、このエッチング工程は、反射膜をウェットエッチングした後、ドライエッチングを行って平坦化膜２７０を除去したり、反射膜をドライエッチングして反射膜パターン２８０を形成した後、オーバーエッチングで平坦化膜２７０を除去する方法で行うことができる。
【００３７】
その後、全体表面上に画素電極用薄膜２８２を形成する。この画素電極用薄膜２８２は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｉｎ２Ｏ３またはＳｎ２Ｏ３のように透明な薄膜を１０〜３００Åの厚さに蒸着して形成する。。
【００３８】
このとき、図２に示すように、反射膜パターン２７０の縁すなわち、発光領域の縁にアンダーカット２７４が形成されているので画素電極用薄膜２８２の蒸着と同時に画素電極２８２ａが形成される。アンダーカット２７４の段差により画素電極用薄膜２８２が発光領域の縁で分断されて画素電極２８２ａが自動的にパターニングされるため別途のマスク工程を追加する必要がない。図３に示すように、画素電極２８２ａを形成した後、発光領域以外の部分に画素電極用薄膜２８２ｂがそのまま残留する。
【００３９】
図４は、本実施の形態による有機電界発光表示素子の発光領域の縁を詳細に示した断面図であって、画素電極２８２ａの厚さとアンダーカット２７４の深さとの相関関係を示している。ここで、アンダーカット２７４の深さＴは、画素電極２８２ａの厚さｔより２倍以上深くすることにより、画素電極２８２ａが安定的に分断されて自動的にパターニングされる。画素電極２８２ａの厚さｔが例えば１５０Åである場合、アンダーカット２７４の深さＴを３００Å以上になるように設定すればよい。
【００４０】
次に、全体表面上部に画素定義膜（図示せず）を形成して、フォトエッチング工程で画素定義膜をパターニングして発光領域を露出させる画素定義膜パターン２９０を形成する。
【００４１】
続いて、画素定義膜パターン２９０に露出した発光領域に少なくとも発光層を含む有機膜２８４を形成する。この有機膜２８４は、低分子蒸着法またはレーザ熱転写法により形成することができる。この有機膜２８４は、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層及び正孔抑制層から選択される少なくとも一つ以上の薄膜をさらに含む積層構造で形成することができる。
【００４２】
その後、図示していないが対向電極を形成して有機電界発光素子の製造が完成する。なお、対向電極は、有機膜２８４で発光した光を外部へ透過させるために透明電極で形成される。
【００４３】
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機電界発光表示素子の製造方法を示した工程断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機電界発光表示素子の製造方法を示した工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機電界発光表示素子の製造方法を示した工程断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機電界発光表示素子の発光領域の縁を詳細に示した断面図である。
【図５】従来の有機電界発光表示素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００、２００  透明絶縁基板
１１０、２１０  緩衝膜
１２０、２２０  多結晶シリコン層パターン
１２４、２２４  ソース／ドレイン領域
１３０、２３０  ゲート絶縁膜
１３２、２３２  ゲート電極
１４０、２４０  層間絶縁膜
１５０、２５０  ソース電極
１５２、２５２  ドレイン電極
１６０、２６０  保護膜
１６２、２６２  第１ビアコンタクトホール
１７０、２７０  平坦化膜
１７２、２７２  第２ビアコンタクトホール
１８０、２８０  反射膜パターン
１８２、２８２ａ  画素電極
１８４、２８４  有機膜
１９０、２９０  画素定義膜
２７４  アンダーカット
２８２、２８２ｂ  画素電極用薄
【図１】
2006080054.tif 000003
【図２】
2006080054.tif 000004
【図３】
2006080054.tif 000005
【図４】
2006080054.tif 000006
【図５】
2006080054.tif 000007