(57)【要約】高いイメージ品位情報を表示し、複数の画素からなったＯＥＬＤを含む有機半導体装置の製造方法。前記基板の光学損傷しきい値より低い光学損傷しきい値を有する絶縁性材料からなった絶縁フィルムパターンを前記基板上の画素の間に形成される。前記絶縁フィルムパターンが形成された基板上に発光有機層及び電極が形成される。前記絶縁フィルムパターンへ、集光されたレーザービームを照射して前記絶縁フィルムパターン上に形成される発光有機層及び電極の全部または前記絶縁フィルムパターンは厚さに関して全体的または部分的に除去し、複数の画素を形成する。レーザービーム照射を利用する光工程は、真空または無水気及び無酸素の不活性ガスの下で進行され、装置が副産物より汚染されることを防止する。
2005518080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の有機半導体装置が形成される基板を準備する段階と、
前記基板の光学損傷しきい値より低い光学損傷しきい値を有する絶縁性材料からなる絶縁フィルムのパターンを前記有機半導体装置中の分離部分領域に形成する段階と、
前記絶縁フィルムパターンが形成された基板上に有機層を形成する段階と、
前記絶縁フィルムパターンへ、集光されたレーザービームを照射して前記絶縁フィルムパターン上に位置する有機層だけを全体的に除去し、そして次に絶縁フィルムパターンを厚さに関して全体的または部分的に除去し、複数の分離された有機半導体装置を形成する段階と
を含む、複数の有機半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記有機層形成段階以後であって前記レーザービームの照射段階以前に、前記有機層上に電極を形成する段階をさらに含んでおり、前記レーザービームの照射段階で、前記絶縁フィルムパターン上に位置する有機層と前記電極だけを全体的に除去し、かつ前記絶縁フィルムパターンを厚さに関して全体的または部分的に除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板準備段階以後であって前記絶縁フィルムのパターン形成段階以前に、前記基板上に一種類以上のパターン形状を有する第１電極を形成する段階をさらに含んでおり、前記レーザービームの照射段階で、前記絶縁フィルムパターン上に位置する有機層だけを全体的に除去し、絶縁フィルムパターンを厚さに関して全体的または部分的に除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板準備段階以後であって前記有機層形成段階以前に、前記基板上に一種類より多いパターン形状を有する第１電極を形成する段階と、
前記有機層形成段階以後であって前記レーザービームの照射段階以前に、前記有機層上に第２電極を形成する段階とをさらに含み、
前記レーザービームの照射段階で、前記絶縁フィルムパターン上に位置する有機層と前記第２電極だけを全体的に除去し、かつ絶縁フィルムパターンを厚さに関して全体的または部分的に除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記絶縁フィルムパターンが、フォトレジスト、乾性レジスト、有機絶縁体、またはこれらの複合体を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザービームが、０．１μｍ〜２μｍ以内の波長を有するパルス型レーザービームである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザービームが、真空または無水気及び無酸素の不活性ガスの下で照射される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザービームのビーム幅が、前記絶縁フィルムパターンの幅よりも狭い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記レーザービームの照射段階以前に、前記有機層または前記電極の上にレーザービーム吸収層を形成してレーザービームの照射中にレーザービーム吸収を改善させる段階をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２電極形成段階後であって前記レーザービームの照射段階以前に、前記第２電極の上にレーザービーム吸収層を形成してレーザービームの照射中にレーザービーム吸収を改善させる段階をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に、レーザービームの光学損傷を利用して分離形成されたもので一種類より多いパターン形状を有する有機層と、
前記有機層の側壁に形成されて前記基板の光学損傷しきい値より低い光学損傷しきい値を有する絶縁材料を含有する絶縁フィルムパターンとを含む、有機半導体装置。
【請求項１２】
前記絶縁フィルムパターンが、前記有機層の側壁だけではなく隣接する前記有機層の間にも形成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記絶縁フィルムパターンが、フォトレジスト、乾性レジスト、有機絶縁体、またはこれらの複合体を含む、請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記基板と前記有機層の間または前記有機層上に形成された電極をさらに含む、請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
下に電極が形成された有機層または前記有機層上に位置した電極の上に形成され、前記レーザービームの照射中にレーザービーム吸収を改善させるレーザービーム吸収層をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記基板と前記有機層の間で形成された第１電極及び前記有機層上に形成された第２電極をさらに含む、請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２電極上に形成されて前記レーザービームの照射中のレーザービーム吸収を改善させるレーザービーム吸収層をさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光装置（ＯＥＬＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）を含んだ有機半導体装置（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）及びその製造方法に関し、より詳しくは、光学損傷（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ）現状を利用して有機半導体装置の複数の素子または画素を容易に分離するかまたは複雑な形状の有機半導体装置を容易に製作して有機半導体装置の製造収率を改善し、製造する中に発生する汚染を最小化し、装置の動作信頼性を向上させる有機半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、有機ダイオード装置（ｏｒｇａｎｉｃ  ｄｉｏｄｅ  ｄｅｖｉｃｅ）及び有機トランジスタ装置（ｏｒｇａｎｉｃ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）を含む有機半導体装置は、有機材料の電子的なエネルギー準位であるＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ  ｏｃｃｕｐｉｅｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）状態とＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ  ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）状態に関連された電気的な半導体性に基礎する。
【０００３】
有機ダイオード装置の一例には、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）または有機電界発光ダイオードがあり、有機トランジスタ装置の例には、有機ＦＥＴｓ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）、有機ＴＦＴｓ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）、有機ＳＩＴｓ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）、有機トップゲートＳＩＴｓ（Ｔｏｐ  Ｇａｔｅ  ＳＩＴｓ）、有機トライオード（Ｔｒｉｏｄｅｓ）、有機グリッドトランジスタ（Ｇｒｉｄ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）、有機サイリスター（Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒｓ）、または有機バイポーラートランジスタ（ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）を含む。
【０００４】
有機半導体装置の有機層は基板上に形成されるので、有機材料からなった画素または素子を分離するためのフォトリソグラフィ方法が適用できない。したがって、複雑な構造を有する有機または無機隔壁が有機材料からなった画素または素子を分離するために用いられて来た。
本発明は、前記言及された多様な有機半導体装置の製作工程において、基板上に形成された有機画素または素子を分離またはカッティング（ｃｕｔｔｉｎｇ）する工程に関するものである。本工程は、その構造に関係なくどんな種類の有機半導体装置にも広く応用できる。本発明の工程は、有機半導体装置の中で一番単純な構造を有するＯＥＬＤを参照して記述する。
【０００５】
ＯＥＬＤは、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレーパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、電界放出ディスプレー（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）のような代表的な平板表示装置の中の一つである。ＯＥＬＤは、低い駆動電圧下で数μs以下の早い回答速度を持ちバックライトソースが不必要な自発発光装置なので、可視範囲でのフルカラーディスプレーを有する優秀な輝度と広い観察角の長所がある。特に、ＯＥＬＤは、薄膜又は可撓性タイプに、容易に製造できるので、大量生産が可能である。
【０００６】
従来の単一ＯＥＬＤ装置は、透明な基板上に順次に形成された第１電極、有機層と第２電極を含む。有機層は、第１電極から正孔の注入のための正孔注入層及び正孔の輸送のための正孔輸送層、有機発光層、第２電極から電子を注入して輸送するための電子輸送層を含み、これらは前記基板上に順次に形成される。前記ＯＥＬＤの第１及び第２電極の間に電圧が印加されると、第１電極と第２電極から各々注入された正孔と電子が正孔注入層、正孔輸送層及び電子輸送層を通じて有機発光層のＨＯＭＯ状態とＬＵＭＯ状態に移動され、各状態で電子と正孔が再結合されて発光する。ＥＬ画素を含む可視情報ディスプレーを製造するためには複数の画素を生産するための簡単で高収率の方法を使用する必要がある。
【０００７】
複数の画素を含むパッシブマトリックスタイプの単色ＯＥＬＤで画素パターンを簡単に製造する従来の方法はシャドーマスクを使用する。詳しくは、高い仕事関数を有するＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ポリアニリン、または銀（Ａｇ）からなった複数の第１電極（アノード：ａｎｏｄｅ）が基板上にストライプパターン形状で形成される。第１電極上には、有機低分子化合物または有機ポリマーのような有機蛍光化合物で構成される少なくとも一つの有機層が形成される。それから、低い仕事関数を有するＡｌ、Ｍｇまたは、Ｃａからなった複数の第２電極（カソード：ｃａｔｈｏｄｅ）が第１電極に対向しながら有機層上に形成される。ここで、第２電極は、シャドーマスクにより各々から分離されてストライプ形状で第１電極のストライプに垂直に形成される。この方法は画素の簡単な形成という観点では有利であるがシャドーマスクの精密性制限のために精緻な画素を容易に形成することができない。
【０００８】
アメリカ特許５，７０１，０５５は、単色ＯＥＬＤでのパッシブマトリックスタイプの複数の画素を形成する他の方法を開示している。ここで、画素は絶縁隔壁により他のものから分離される。高い仕事関数を有する材料で製造された第１電極はストライプパターン形態で基板上に形成される。そして、有機または無機絶縁隔壁ストライプは前記第１電極及び基板上で第１電極のストライプに垂直に形成される。また、蛍光有機化合物で構成される少なくとも一つの有機層及び低い仕事関数を有する材料からなった第２電極が基板の全表面上に順次に形成される。絶縁隔壁は有機層を各々から分離するだけではなく第２電極を分離し、有機層及び第２電極はストライプ形態で前記第１電極のストライプに垂直に形成される。この方法は、単純で容易に複数の画素を形成する利点がある。しかし、有機層及び第２電極は隔壁の不完全な形態のために全体的に分離することができず、これは画素形成時に精密性を減少させそして収率を減少させる。
【０００９】
特開平８−３１５９８号公報は、複数の画素を有するフルカラー（ｆｕｌｌ  ｃｏｌｏｒ）ＯＥＬＤでのパッシブマトリックスタイプで、シャドーマスク及び絶縁隔壁を使用して画素を分離する他の方法を提案している。この方法は、適切な画素サイズを有するディスプレーを製造するのに有用である。しかし、前記特許で使用された隔壁の構造は複雑である。したがって、ディスプレーサイズが増加して画素間のピッチが減少する時、画素を分離することが難しい。
【００１０】
また、アメリカ特許５，８１４，４１７号は、単色ＯＥＬＤでのパッシブマトリックスタイプで、レーザービームを使用して画素を形成するさらに他の方法を開示している。まず、高い仕事関数を有する材料、例えば、ＩＴＯからなった第１電極が基板上にストライプパターンで形成され、かつ有機または無機絶縁フィルムストライプが第１電極及び基板上に第１電極のストライプに垂直に形成される。前記有機または無機絶縁フィルムは高い絶縁性及びレーザービームにより損傷されない熱抵抗特性を有する絶縁材料からなる。前記基板上に有機発光化合物からなった少なくとも一つの発光有機層が形成されて第２電極が発光有機層上に順次に形成される。そして、レーザービームが第２電極の上側から絶縁ストライプで照射され、絶縁ストライプ上の第２電極及び発光有機層を除去して第２電極のストライプパターンが形成される。有機または絶縁フィルムの代りに、レーザービームを効果的に吸収するレーザービーム吸収層を第２電極上に形成することができる。次に、レーザービームが照射されて第２電極のストライプパターンを形成し、これにより分離された画素を形成する。低い熱吸収性を有する絶縁フィルムとレーザービームを効果的に吸収するためのレーザービーム吸収層の両者を使うことも可能である。レーザービームが照射されて第２電極のストライプパターンを形成し、これにより複数の分離された画素を形成する。この方法は大きいサイズのディスプレーまたは小さな画素ピッチを有するディスプレーに適用できる。しかし、画素は光学的分離工程中に発生した副産物により汚染されることがある。
【００１１】
アメリカ特許６，１３６，６２２号は、ＯＥＬＤでのパッシブマトリックスタイプで、レーザービームを使用して画素を形成する他の方法を提案している。ストライプの第１電極、第１電極のストライプに垂直に配列されたストライプの有機または無機絶縁フィルム、少なくとも一つの発光有機層及び第２電極が前記特許で開示されたＯＥＬＤを製造する方法によって基板上に順次に形成される。ここで、有機または無機絶縁フィルムストライプは高い絶縁性及びレーザービームにより損傷されない熱抵抗特性を有する絶縁材料からなる。絶縁フィルムに付加して、レーザービーム吸収層は第２電極上に形成することができる。
次に、結果物はガラスキャップで覆わせるようになる。そして、装置の内部は真空状態下へなる。そして、レーザービームがガラスキャップ上側から前記絶縁ストライプ上の発光有機層と第２電極へ照射されて前記発光有機層と前記第２電極を分離させることにより、ＯＥＬＤの複数の画素を形成する。この方法は、真空状態とガラスキャップを使用する。したがって、この方法は画素が光学的分離工程中に発生した副産物により汚染されることが防止できる。しかし、画素の形成中にガラスキャップを利用して真空状態を形成する工程は複雑である。
【００１２】
上述したＯＥＬＤの複数の画素を形成する従来の方法は複雑で、従来の方法による製造収率は非常に低くて、また、画素が副産物により汚染される可能性がある。また、上述の方法により分離した画素を含むＯＥＬＤのイメージ品位及び動作信頼性は不完全に分離された画素により低下される問題がある。
【００１３】
有機半導体装置に含むまたはそのような有機半導体装置の画素を構成する有機層が基板上に形成される時に上述した問題点が発生する。その例として、ペンタセン（ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）有機ＴＦＴがある。ニッケルゲート電極がガラス基板上に、低温で形成されて、その上にゲート絶縁フィルムでシリコーン酸化フィルムが形成され、かつパラジウム金属をその上に順次に塗布する。結果構造体にはフォトリソグラフィによりソース／ドレーン電極が形成される。その後に、ソース／ドレーン電極が形成された基板の全面上に活性層で有機材料であるペンタセンを塗布する。しかし、基板上に複数の有機ＴＦＴを形成するためにはペンタセン活性層がパターン化されて素子別で分離される必要があるので、前記特許で言及された隔壁、シャドーマスクまたはレーザービームが有機ＴＦＴの形成に利用できる。結果的に、有機ＴＦＴの収率は減少して、装置の不完全な分離のため有機ＴＦＴｓを使用する装置の動作特性及び信頼性が低下される。
【発明の概要】
【００１４】
本発明の目的は、複数の有機半導体装置を容易に製作するまたは複数の有機半導体装置各々を容易に分離することができる方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、製作中の画素汚染可能性を最小化することができるＯＥＬＤを含んだ有機半導体装置を製造する方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、イメージ品位と動作の信頼性を向上させることができる複数の画素で構成されたＯＥＬＤを含む有機半導体装置を提供することにある。
【００１７】
前記目的を達成するために、複数の有機半導体装置を製造する工程が今説明される。
【００１８】
レーザービームに透明なガラス、石英、またはポリマー基板、またはシリコーン、またはガリウムヒ素（Ｇａｌｌｉｕｍ  ａｒｓｅｎｉｄｅ）のような半導体基板を準備する。前記基板上には複数の分離された有機半導体装置が形成される。基板の光学損傷しきい値より低い光学損傷しきい値を有するパターン化された絶縁フィルムが、各々の装置から有機半導体装置を分離するための領域内に形成される。有機層は絶縁フィルム及び基板上に形成され、フォーカスされたレーザービームがパターン化された絶縁フィルムへ照射される。これによって、絶縁フィルム上に位置する有機層だけを全体的に除去し、また、厚さの観点で絶縁フィルムを部分的にまたは全体的に除去する。したがって、複数の分離された有機半導体装置が最終的に製造される。
【００１９】
詳しくは、電極が有機層上に形成される場合に、絶縁フィルムが所定のパターンで形成されている基板上に電極と有機層が順次に形成された後、レーザービームを照射する段階が実行される。ここで、レーザービームを照射する段階で、絶縁フィルム上に位置する有機層及び電極だけが全体的に除去され、また、絶縁フィルムが厚さの観点で部分的にまたは全体的に除去される。
【００２０】
他の例として、基板準備段階、電極形成段階及び所定のパターンを有する絶縁フィルムが形成された基板上に有機層を形成する段階が順次に実行された後、または基板準備段階、電極形成段階、有機層形成段階及び所定のパターンを有する絶縁フィルムが形成された基板上に他の電極を形成する段階が順次に実行された後に、レーザービームの照射段階が実行される。レーザービームの照射段階で、パターン化された絶縁フィルム上に位置する第２電極及び有機層だけが全体的に除去され、また、絶縁フィルムが厚さの観点で部分的または全体的に除去される。ＯＥＬＤは第１電極と対面する第２電極を含む有機半導体装置の中で一つである。このＯＥＬＤの場合、ＯＥＬＤの画素はレーザービームの照射段階を適用することにより分離される。
【００２１】
パターン化された絶縁フィルムは絶縁材料からなり、絶縁材料の光学損傷しきい値は基板の光学損傷しきい値より低い。前記絶縁フィルムの材料は特別に制限されないが、より好ましくは、光学損傷しきい値がガラス基板（〜３ＧＷ／ｃｍ２、または〜３０Ｊ／ｃｍ２）未満であるフォトレジスト、乾性レジスト、有機絶縁体、またはこれらの複合体からなる。好ましくは、前記絶縁フィルムの形態は特別に制限されないが、前記絶縁フィルムの幅が１０μｍ以上、その厚さは１μｍ〜１０μｍ以内である。
【００２２】
ストライプ構造体だけではなく前記レーザー光学損傷方法は曲面パターンを有する複雑な装置の加工にも応用できる。レーザービームは絶縁フィルムの上部側へ、または絶縁フィルムの下部側へ照射される。画素がレーザービームにより除去された絶縁材料、有機材料及び電極の副産物により汚染されることを効果的に防止するため、レーザービームの照射段階は真空または無水気、無酸素の不活性ガス気体雰囲気で実行される。レーザービームは０．１μｍ〜２μｍ以内の波長を有するパルス型レーザーから選択される。好ましくは、集光されたレーザービームの幅は絶縁フィルムの幅以下で調節される。レーザービームの照射過程でレーザービームを効果的に吸収させるために有機層または第２電極形成段階後にレーザービーム吸収層をさらに形成する。
【００２３】
レーザービーム分離工程を利用して分離された画素または素子を有する結果物である有機半導体装置は、基板、複数の有機層及び複数の絶縁フィルムを含む。光学損傷により各々分離された複数の有機層は少なくとも一つのパターン形態で形成される。複数の絶縁フィルムは有機層の側壁上に形成でき、基板の光学損傷しきい値より低い光学損傷しきい値を有する絶縁材料で構成できる。絶縁フィルムは有機層側壁だけではなく有機層の間にも形成でき、絶縁フィルムは、フォトレジスト、乾性レジスト、有機絶縁体、またはこれらの複合体で形成できる。
【００２４】
より具体的には、有機半導体装置は、有機層の上または前記基板と有機層の間に形成された電極をさらに含む。この時、有機層上に位置する電極または下に電極が位置する有機層の上には、レーザービームの照射時にレーザービーム吸収を増加させるレーザービーム吸収層がさらに形成される。
前記半導体装置の一例であるＯＥＬＤは、基板と有機層の間に形成された第１電極及び有機層上に形成された第２電極をさらに含む。また、ＯＥＬＤはレーザービームの照射時にレーザービーム吸収を改善するために第２電極上に形成されたレーザービーム吸収層をさらに含む。
【発明の詳細な説明】
【００２５】
以下、添付の図面を参照して本発明による有機半導体装置及びその製造方法の実施態様について詳しく説明する。説明において、同一な図面参照符号は、他の図面でも同一な要素に使用される。
【００２６】
図１ａ〜図１ｅは、本発明の一実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【００２７】
図１ａを参照すると、以後に使用するレーザービームに透明なガラス、石英、ポリマー基板、またはシリコーンまたはガリウムヒ素のような半導体基板１上に、高い仕事関数を有するポリアニリン、銀またはＩＴＯからなった複数の第１電極２がストライプ形態で形成される。
【００２８】
前記第１電極２及び基板１の上には有機または無機絶縁フィルムストライプ３が第１電極２のストライプに垂直に形成される。
【００２９】
前記有機または無機絶縁フィルムストライプ３は、高い仕事関数を持ち、レーザービームの一般パルスタイプにより容易に損傷されて除去される低い光学損傷しきい値を有する材料からなる。前記有機または無機絶縁フィルムストライプ３は、断層構造体または多層の構造体で形成できる。
【００３０】
絶縁フィルムストライプ材料の例は、フォトレジスト、乾性レジスト、有機絶縁体、光反応性エポキシ化合物、アゾホスホネートポリマー（ａｚｏｐｈｏｓｐｈｏｎａｔｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ドーピングされたＰＭＭＡ、アクリルポリマー（ａｃｒｙｌｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリアクリルポリマー（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ：Ｃ６０）、Ｓｉ及びこれらの複合体を含み、これらはガラス基板または使用される基板材料より低い光学損傷しきい値を有する。しかし、絶縁フィルムの材料は上述の材料に限ることではない。また、前記絶縁フィルムストライプ３のパターン化された形態は、特別に制限されるのではなく、絶縁フィルム３の幅は現在製作されるＯＥＬＤのサイズを考慮して１０μｍ以上、厚さは１〜１０μｍであることが好ましい。
【００３１】
次に、図１ｂに図示されるように、前記絶縁フィルムストライプ３が形成された基板１上に少なくとも一つの有機ＥＬ層４及び第２電極５が順次に形成される。有機ＥＬ層４は、低分子有機化合物または有機ポリマーのような有機蛍光化合物からなる。有機ＥＬ層４は、導電性、非導電性または半導体性の有機単分子、オリゴマー（ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ）または高分子で形成でき、前記第２電極５は、Ａｌ、ＭｇまたはＣａのような低い仕事関数を有する材料からなる。
【００３２】
また、図１ｃに図示されるように、集束されたレーザービーム８−１を前記第２電極５の上部側から前記絶縁フィルムストライプ３へ照射するか、または集束されたレーザービーム８−２を前記基板１の下部側から前記絶縁フィルムストライプ３へ照射することにより、絶縁フィルムストライプ３を光学損傷現状を利用して除去し、かつ前記絶縁フィルムストライプ３の上部に位置する有機ＥＬ層４と第２電極５を同時に除去する。したがって、第２電極５と有機ＥＬ層４は、第１電極２と垂直になり、それによって、多数の分離された画素が形成される（図１ｄ、図１ｅ）。ここで、レーザービームの照射角度は選択的に設定できる。
【００３３】
一般的なレーザービーム吸収とは区分される前記光学損傷は、レーザービームの電磁気力が前記絶縁フィルムの原子または分子間の結合力（Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ  Ｆｏｒｃｅ）より大きい時、分子または原子間の結合力を破壊する、１）電界破壊（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  ｂｒｅａｋ−ｄｏｗｎ）、２）多光子吸収によるイオン化（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｃａｕｓｅｄ  ｂｙ  Ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）、３）化学的結合または光化学機構のＵＶ−量子誘導破壊（ＵＶ−ｑｕａｎｔｕｍ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｒｅａｋｉｎｇ  ｏｆ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｂｏｎｄ  ｏｒ  Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）の複合的な効果により発生する。
【００３４】
レーザービームは絶縁フィルムストライプ３へ照射され、絶縁フィルムストライプ３に沿ってスキャンされて絶縁フィルムストライプ３が除去される。この方法で、基板とレーザービームソースの間にフォトマスクを位置させ、フォトマスクのオープン領域を絶縁フィルムストライプ３に整列させ、レーザービームを基板の全面に照射することにより絶縁フィルムストライプ３が一時に除去される。他の方法としては、基板１とレーザービームソースの間にフォトマスクを部分的に位置させてフォトマスクのオープン領域を絶縁フィルムストライプ３に整列させ、レーザービームをフォトマスクがスキャンされた基板の一部表面へ照射することにより、絶縁フィルムストライプ３が除去できる。
【００３５】
一方、図１ｄには、第１電極２が露出されるように第２電極５、有機ＥＬ層４及び絶縁フィルムストライプ３が全体的に除去される。したがって、ＯＥＬＤは透明基板１、複数のストライプ形態の第１電極２、前記第１電極２上にストライプパターンで前記第１電極２のストライプパターンに垂直に配列された複数の有機ＥＬ層４、前記有機ＥＬ層４上に前記有機ＥＬ層４と類似であるパターンを持ちながら形成された複数の第２電極５及び前記第１電極２の一部を露出させるように有機ＥＬ層４の側壁に形成された複数の絶縁フィルムストライプ３ａを含む。ここで、前記絶縁フィルムストライプ３ａは低い光学損傷しきい値を有する絶縁材料からなる。
【００３６】
図１ｅは、絶縁フィルムストライプ３が部分的に除去されて第１電極２が絶縁フィルムが形成された部分では露出されない状態を示している。したがって、図１ｅのＯＥＬＤは、透明基板１、透明基板１上のストライプパターンとしての複数の第１電極２、前記第１電極２上でストライプパターンとして前記第１電極のストライプパターンに垂直方向に配列された複数の有機ＥＬ層４、前記有機ＥＬ層４上で有機ＥＬ層４と類似であるパターンを持ちながら形成された複数の第２電極５及び前記有機ＥＬ層４の側壁及び接する有機ＥＬ層４の間の第１電極上に形成される複数の絶縁フィルムストライプ３ｂを含む。前記複数の絶縁フィルムストライプ３ｂは、基板１または第１電極２の光学損傷しきい値より低い光学損傷しきい値を有する絶縁材料からなる。
【００３７】
ここで、レーザービームは０．１μｍ〜２μｍ以内の波長を有するパルス型レーザーから選択できる。例えば、典型的なＱ−スィッチされたＮｄ−ＹＡＧレーザーから、数ｎｓのパルス幅を持ち１．０６μｍの波長を有する基本ビーム、０．５３μｍの波長を有する２次調和光、または０．３５μｍの波長を有する３次調和光を選択してレーザービームと使用する。レーザービームの波長は、絶縁フィルムストライプ３の光学損傷しきい値を考慮して選択することができ、レーザービームのパワーは数ｍＪ以上で調節し、レーザービームの照射反復率は１０Ｈｚから１００Ｈｚまで調節して次の条件（１）を満足させることができる。
条件（１）：絶縁フィルムの光学損傷しきい値
＜  単位面積当たりのレーザーパワー（Ｌａｓｅｒ  Ｐｏｗｅｒ）
＜  基板の光学損傷しきい値
【００３８】
ここで、常用Ｑ−スィッチされたＮｄ−ＹＡＧレーザーを使用する場合、パルス幅が１０ｎｓで、１０Ｈｚそして１ｍＪである動作条件下で単位パルス当たりの１０５Ｊ／Ｓのレーザーパワーが獲得される。レーザービームが集光されて１０μｍ×１００μｍ面積に照射されると、単位面積当たり１０ＧＷ／ｃｍ２のレーザーパワーを手軽く得ることができる。したがって、レーザーパワーを制御することにより基板には損傷を与えないながら選択された絶縁フィルムストライプに光学損傷を誘導することが可能である。
【００３９】
また、レーザービームはレンズを有する光学系で集光されて５μｍ以上のビーム幅を持ちながら絶縁フィルムストライプ３へ照射できる。特に、集光されたレーザービームの幅は絶縁フィルムストライプ３幅以下に調節することが好ましい。集束されたレーザービームの幅が絶縁フィルムストライプ３の幅以下である場合には、図１ｄ及び図１ｅに図示されるように、レーザービームの照射過程を経った後でも絶縁フィルムストライプ３ａ及び３ｂは、有機ＥＬ層４の側壁または有機ＥＬ層４の側壁及び隣接する有機ＥＬ層４の側壁の間の第１電極上に残っている。その結果、ＯＥＬＤまたは有機半導体装置のサイズが小さくなり、ＯＥＬＤの画素分離領域または有機半導体装置の分離領域が小さくなっても画素または装置が電気的にショートされないで良好に分離される。
【００４０】
レーザービームの照射以後に絶縁フィルムストライプ３、有機ＥＬ層４及び第２電極５の副産物により画素が汚染されることを効果的に防止するため、レーザービームは１０−１Ｔｏｒｒ以下の真空または無水気、無酸素のＡｒ、Ｈｅなどの不活性ガス雰囲気で照射することが好ましい。
【００４１】
有機または無機絶縁フィルムストライプ３が高い光学損傷しきい値を有する材料で形成される場合には、レーザービームの照射により有機ＥＬ層４及び第２電極５が除去されても絶縁フィルムストライプ３は除去できない。この場合において、絶縁フィルムストライプ３に吸着されていた前記有機ＥＬ層４の副産物及び前記第２電極５の金属が照射されるレーザービームにより絶縁フィルムストライプ３と光学的に反応して不必要な化合物を絶縁フィルムストライプ３上に形成することにより、前記有機ＥＬ層４の副産物及び前記第２電極５の金属の吸着が強い場合、前記有機ＥＬ層４と前記第２電極５は絶縁フィルムの表面から全体的に除去されない。画素が不完全に分離される。しかし、本発明の実施態様では、絶縁フィルムストライプ３を高い絶縁性及び低い光学損傷しきい値を有する材料で形成するので、レーザービームの照射により容易に除去される。また、有機ＥＬ層４と第２電極５の金属も絶縁フィルムストライプ３と共に除去されて画素が完全に分離される。
【００４２】
図２ａ乃至図２ｄは、本発明の他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を製作する方法を示す横断面図である。
【００４３】
図２ａを参照すると、図１ａ及び図１ｂのように、基板１上に第１電極２、絶縁フィルムストライプ３、有機ＥＬ層４及び第２電極５が形成され、第２電極５上にレーザービーム吸収層６を形成する。
【００４４】
前記レーザービーム吸収層６は、赤外線（ＩＲ）吸収着色剤のような着色剤（ｄｙｅ）材料、酸化アルミニウムを含むブラックアルミニウムなどのような金属、金属酸化物またはカーボンブラックから形成できる。例えば、エポロン社（Ｅｐｏｌｏｎ．Ｉｎｃ．）の有機塩（ｏｒｇａｎｉｃ  ｓａｌｔ  ｄｙｅ）であるＩＲ着色剤のテトラキスアミニウム（Ｔｅｔｒａｋｉｓ  Ａｍｍｉｎｉｕｍ）、アミニウム着色剤（Ａｍｍｉｎｉｕｍ）  ｄｙｅｓ）、ジチオレン（Ｄｉｔｈｉｏｌｅｎｅ）、ニッケル着色剤（Ｎｉｃｋｅｌ  ｄｙｅｓ）、プラチニウム及びパラジウム着色剤（Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ａｎｄ  Ｐａｌｌａｄｉｕｍ  ｄｙｅｓ）、フタロシアニン着色剤（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｄｙｅｓ）及びアントラキノン（ａｎｔｒａｑｕｉｎｏｎｅｓ）をレーザービーム吸収層６で使用できる。
【００４５】
図２ｂを参照すると、集束されたレーザービーム８−１を前記レーザービーム吸収層６上部側から前記絶縁フィルムストライプ３へ照射するか、または集束されたレーザービーム８−２を前記基板１下部側から前記絶縁フィルムストライプ３へ照射する。したがって、レーザービームの照射により第２電極５と有機ＥＬ層４がストライプ形態で第１電極２と垂直に形成され、これによって、分離された複数の画素が形成される。
【００４６】
画素分離中、図２ｃに図示されるように、順次に形成された絶縁フィルムストライプ３、有機ＥＬ層４、第２電極５及びレーザービーム吸収層６を除去して第１電極２を露出させるか、または、図２ｄに図示されるように、順次に形成された絶縁フィルムストライプ３、有機ＥＬ層４、第２電極５及びレーザービーム吸収層６を部分的に除去して第１電極２が露出させないで絶縁フィルムストライプ３の一部３ｂを露出させる。第１電極２の露出はレーザービームの照射時間と強さ、絶縁フィルムストライプ３の構成物質を考慮して決定できる。
【００４７】
一方、レーザービーム吸収層６は、装置の外部、即ち、第２電極または装置の上に設置に形成されることが好ましい。レーザービーム吸収層６はレーザービームを吸収してレーザービームを熱エネルギーへ変換させることにより急激な加熱が起きて体積の膨脹が発生するようになる。前記レーザービーム吸収層６を装置の内部または第２電極５の下に設置すると、急激な加熱による吸収材料のアウトガス性（Ｏｕｔ−ｇａｓｉｎｇ）により装置内部が汚染されるか損傷される。
【００４８】
上述した本発明の２個の実施態様は、パッシブタイプＯＥＬＤだけではなくアクティブタイプＯＥＬＤの画素分離のための工程にも適用できる。画素分離に付加して、上述の２個の実施態様は、基板上に形成された有機半導体装置で複雑な形状の有機層または電極層を裁断するか製作することにも使用できる。即ち、多数の分離された有機半導体装置が形成される基板上に、特に、分離領域になる部分に低い光学損傷しきい値を持った絶縁フィルムが所定のパターンで形成されて基板上に有機半導体が形成される。レーザービームを絶縁フィルムの上部側から照射して各種形状の有機層または電極層を形成することもできる。ここで、少なくとも一つの絶縁フィルムパターンが使用でき、絶縁フィルムパターンの形状は曲面形状であることができる。
【００４９】
図３ａ乃至図３ｆは、本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素製作方法を示す横断面図で、特に、シャドーマスクを使用してＲ、Ｇ、Ｂカラー有機ＥＬ層を順次に形成してレーザービーム分離工程を利用してカラー画素を分離する方法を示す。
【００５０】
図３ａを参照すると、基板１上にＩＴＯのような高い仕事関数を有する材料からなった第１電極２がストライプ形態で形成される。また、前記第１電極２及び基板１の上には有機または無機絶縁フィルムストライプ３が前記第１電極２のストライプに垂直に形成される。
【００５１】
図３ｂを参照すると、窓を有するシャドーマスク２０−３が絶縁フィルムストライプ３の間の第１電極２の上に整列され、Ｒ、Ｇ、Ｂ光を発生する有機ＥＬ層４−１、４−２、４−３が絶縁フィルムストライプ３の間に順次に形成される。
【００５２】
図３ｃを参照すると、Ａｌ、ＭｇまたはＣａのような低い仕事関数を有する第２電極５が前記絶縁フィルムストライプ３と前記有機ＥＬ層４−１、４−２、４−３上の全面に形成される。
【００５３】
図３ｄを参照すると、集束されたレーザービーム８−１を前記第２電極５の上側から前記絶縁フィルムストライプ３へ照射するか、または集束されたレーザービーム８−２を記基板１の下側から前記絶縁フィルムストライプ３側へ照射して、前記絶縁フィルムストライプ３と絶縁フィルムストライプ３の上に形成された第２電極５を同時に除去する。
【００５４】
ここで、絶縁フィルムストライプ３は、図３ｅに図示されるように、全体的に除去されるか、または、図３ｆに図示されるように厚さ面で部分的に除去される。その結果、第２電極５はストライプ形態で形成されて画素を分離し、これによって、複数のカラー画素を生成させる。ここで、レーザービームの照射角度は選択的に決定される。
【００５５】
図４ａ乃至図４ｆは、本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素製作方法を示す横断面図である。
【００５６】
図示されるように、絶縁フィルムストライプ３、有機ＥＬ層４及び第２電極５が第１電極２上に形成されてレーザービーム吸収層６が第２電極５にさらに形成される。その後、レーザービーム８−１及び８−２を照射して第２電極５を分離し、それによって、複数のカラー画素を形成する。
【００５７】
上述の本発明の２個の実施態様は、パッシブタイプＯＥＬＤだけではなくアクティブタイプＯＥＬＤの画素分離時にも使用することができる。画素分離に付加して、上述の２個の実施態様は、図１ａ〜図１ｅ、図２ａ〜図２ｄと有機半導体装置で複雑な形状を有する有機層または電極層を裁断するか製作することにも使用できる。
【実施例】
【００５８】
以下、複数個の分離された画素で構成されたＯＥＬＤを製造する工程について説明する。
【００５９】
厚さ１ｍｍを有するガラス基板上にＩＴＯからなった第１電極がストライプ形態で形成される。また、第１電極が形成されたガラス基板の上に低い光学損傷しきい値を持ったネガティブフォトレジスト（ＤＴＦＲ―Ｎ２５０、Ｄｏｎｇｊｉｎ  Ｓｅｍｉｃｈｅｍ  Ｃｏ．ＬＴＤ）を利用して絶縁フィルムストライプを前記第１電極ストライプに垂直に形成する。絶縁フィルムストライプの幅は３０μｍであり、厚さは５μｍである。
【００６０】
絶縁フィルムストライプが形成された基板の上に正孔注入層で１００ｎｍのＣｕＰｃ、正孔輸送層で４００ｎｍのα−ＮＰＤ、発光層で５００ｎｍのＡｌｑ３有機化合物層を形成する。２０００Å厚さのＡｌ：Ｌｉで第２電極を有機化合物層上に形成する。そして、波長が１．０６μｍ、パルス幅が１０ｎｓ、パルス当たりエネルギー１０ｍＪ、反復照射率１０ＨｚであるＱ−スィッチされたＮｄ−ＹＡＧレーザーのビームがレンズ系で集光されて直径が１０μｍである集束ビームを作る。前記集束ビームは、前記第２電極の上側から前記絶縁フィルムストライプ側へ照射される。即ち、前記集束ビームが絶縁フィルムストライプに照射されてスキャンされ、絶縁フィルムストライプが除去されて第１電極を露出させる。
【００６１】
また、前記絶縁フィルムストライプの上に位置する前記有機層と前記第２電極が同時に除去されて、ストライプ形状の第２電極が形成されて複数の画素を生成する。第２電極からの完全な画素分離は光学損傷により分離された第２電極の間の無限大抵抗を測定することにより確認される。
【００６２】
また、２００ｎｍのＣｕＰｃ層がレーザービーム吸収層として前記第２電極上にさらに形成される。同一な過程でレーザービームが照射される。したがって、第２電極がストライプパターンで形成されて複数の分離された画素を生成する。第２電極の完全な分離は第２電極間の無限大抵抗を測定することにより確認される。
以上、有機半導体装置の中でＯＥＬＤに限定して説明したが、本発明はそれに限定されない。基板上に無機層と電極が形成された後に有機層が形成されるペンタセン有機ＴＦＴの場合には、基板−電極−有機層構造が形成される。したがって、電極が形成された基板上の所定部分に低い光学損傷しきい値を有する絶縁フィルムを形成してその上に有機層を形成するか基板上の所定部分に低い光学損傷しきい値を有する絶縁フィルムを形成してその上に電極及び有機層を形成する。そして、絶縁フィルム上部側からレーザービームを照射してスキャンして複数の分離された有機ＴＦＴを製作することができる。
【００６３】
ＯＥＬＤの製作方法を有機電界発光ダイオード、有機ＦＥＴ、有機ＴＦＴ、有機ＳＩＴなどのような有機半導体装置製作方法に適用する場合においても本発明を利用するから容易に高集積された素子分離ができる。特に、絶縁フィルムストライプが高い絶縁性及び低い光学損傷しきい値を有する材料からなるので、絶縁フィルムストライプがレーザービームの照射により容易に除去され、また、絶縁フィルムの上に形成されている有機層と電極金属も同時に除去されることにより、完全な形態の装置を製作し、装置の動作信頼性と製造収率を向上させることができる。前記のとおりに、低い光学損傷しきい値を有する絶縁体及び光学損傷現状を使用して有機半導体装置でスルーホール（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｈｏｌｅ）のような複雑な現状を容易に裁断するか製作することができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明したが、以上の説明及び添付図面における多くの特定詳細は本発明のより全般的理解のために提供されるだけ、これら特定事項が本発明の範囲内で所定の変形や変更が可能であることは、当該技術分野で通常の知識を有する者には自明なことであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１ａ】本発明の一実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図１ｂ】本発明の一実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図１ｃ】本発明の一実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図１ｄ】本発明の一実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図１ｅ】本発明の一実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図２ａ】本発明の他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図２ｂ】本発明の他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図２ｃ】本発明の他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図２ｄ】本発明の他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図３ａ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図３ｂ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図３ｃ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図３ｄ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図３ｅ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図３ｆ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図４ａ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図４ｂ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図４ｃ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図４ｄ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図４ｅ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【図４ｆ】本発明のさらに他の実施態様によるＯＥＬＤの画素を形成する方法を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・基板；２・・・第１電極；３，３ａ，３ｂ・・・絶縁フィルムストライプ；
４，４−１，４−２，４−３・・・有機ＥＬ層；５・・・第２電極；
６・・・レーザービーム吸収層；８−１，８−２・・・レーザービーム；
２０−３・・・シャドーマスク。
【図１ａ】
2005518080.tif 000003
【図１ｂ】
2005518080.tif 000004
【図１ｃ】
2005518080.tif 000005
【図１ｄ】
2005518080.tif 000006
【図１ｅ】
2005518080.tif 000007
【図２ａ】
2005518080.tif 000008
【図２ｂ】
2005518080.tif 000009
【図２ｃ】
2005518080.tif 000010
【図２ｄ】
2005518080.tif 000011
【図３ａ】
2005518080.tif 000012
【図３ｂ】
2005518080.tif 000013
【図３ｃ】
2005518080.tif 000014
【図３ｄ】
2005518080.tif 000015
【図３ｅ】
2005518080.tif 000016
【図３ｆ】
2005518080.tif 000017
【図４ａ】
2005518080.tif 000018
【図４ｂ】
2005518080.tif 000019
【図４ｃ】
2005518080.tif 000020
【図４ｄ】
2005518080.tif 000021
【図４ｅ】
2005518080.tif 000022
【図４ｆ】
2005518080.tif 000023
【国際調査報告】
2005518080.tif 000024
2005518080.tif 000025