(57)【要約】【課題】素子分離膜のテーパー部ならびにテーパーエッジ部でのショートを防止し、非点灯画素の無い有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】基板上に、一対の電極の間に有機発光層を挟んで成る有機ＥＬ素子を画素として複数有し、前記複数の画素は、一方の電極上に形成された素子分離構造によって区画された有機ＥＬ表示装置において、  素子分離構造によって区画される各画素の角部の曲率半径は、０＜ｒ≦０．３・Ａｘの関係を満たす構成とする。  但し、ｒ：画素の角部の曲率半径、Ａｘ：横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅【選択図】図１
2008098033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、一対の電極の間に有機発光層を挟んで成る有機ＥＬ素子を画素として複数有し、前記複数の画素は、一方の電極上に形成された素子分離構造によって区画された有機ＥＬ表示装置において、
素子分離構造によって区画される各画素の角部の曲率半径は、
＜式１＞
０＜ｒ≦０．３・Ａｘ
（但し、ｒ：画素の角部の曲率半径、Ａｘ：横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅）
の関係を満たすことを特徴とする、有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅と、縦方向又は長辺側の画素ピッチの画素開口幅とは、
＜式２＞
Ａｘ≧１／４．５・Ａｙ
（但し、Ａｙ：縦方向又は長辺側の画素ピッチの画素開口幅）
の関係を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅が、
＜式３＞
１８μｍ≦Ａｘ≦７５μｍ
である場合、各画素の角部の曲率半径は、
＜式４＞
０．０５・Ａｘ≦ｒ≦０．３・Ａｘ
の関係を満たすことを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフラットパネルディスプレイ等に用いられる有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネルディスプレイとして、自発光型デバイスである有機ＥＬ表示装置が注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、基板（例えばガラスやフィルム）上に、対向する陽極と陰極から成る一対の電極の間に有機発光層が狭持された有機ＥＬ素子を有し、前記有機ＥＬ素子を搭載した有機ＥＬ素子基板の外表面に、封止層が設けられた構造である。前記有機発光層の光を外部に取り出せる様にする為、光取り出し側の電極にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極が用いられ、外部駆動回路により電圧を印加して、電流を流すことにより発光する。
【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子は陰極と陽極との間に有機層が狭持された構造である為、前記陽極と陰極との間においてショートが発生する場合がある。その結果として、ショート個所に電流が集中し有機ＥＬ素子に十分な電流を流すことができなくなり、非点灯画素となる問題がある。
【０００５】
例えば、陰極又は陽極のうち、素子分離膜の下部に配された電極との接触部にあたるテーパーのエッジ部分（以降、テーパーエッジ部と称す。）の膜厚が極端に薄くなることでショートが発生する。また、テーパーエッジ部の少なくとも一部が逆テーパーとなることで、有機層が十分に成膜されず、陰極と陽極との間においてショートが発生する。
【０００６】
テーパーエッジ部の膜厚が極端に薄くなることで生じるショートの対策としては、前述した有機層を厚くすることや、素子分離膜の側壁部のテーパー角度を管理する提案がなされている（特許文献１を参照）。
【０００７】
また、素子分離膜の逆テーパー化によるショートの対策としては、素子分離膜を２層構造とし、素子分離膜の下部に配された陽極又は陰極のいずれか一方の電極上に第一の素子分離膜を十分に薄く形成する提案がなされている（特許文献２を参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−６３８７０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、有機ＥＬ素子の非点灯画素という問題について鑑みてなされたもので、素子分離膜のテーパー部ならびにテーパーエッジ部でのショートを防止し、非点灯画素の無い有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る有機ＥＬ表示装置は、
基板上に、一対の電極の間に有機発光層を挟んで成る有機ＥＬ素子を画素として複数有し、前記複数の画素は、一方の電極上に形成された素子分離構造によって区画された有機ＥＬ表示装置において、
素子分離構造によって区画される各画素の角部の曲率半径は、
＜式１＞
０＜ｒ≦０．３・Ａｘ
（但し、ｒ：画素の角部の曲率半径、Ａｘ：横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅）
の関係を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、各画素の角部の曲率半径ｒが上記＜式１＞の関係を満たす構成とされている。そのため、各画素の角部のテーパー部ならびにテーパーエッジでの電極間のショートを防止することができ、非点灯画素の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
先ず、本発明者が発明に至った経緯を説明する。
【００１３】
素子分離膜（構造）のテーパー部で生じるショートは、素子分離膜によって形成される画素の辺にあたる領域で発生するのではなく、画素の角領域において発生する。この画素の角領域のショート箇所を詳細に観察した結果、図２に示すように画素の角部にあたる領域Ｂの素子分離膜のテーパーの角度Ｂ’が、画素の辺にあたる領域Ａのテーパーの角度Ａ’よりも急峻であることがわかった。このことから、画素の角部のテーパー角度が急峻であると、画素の角部に成膜される有機層の厚みが薄くなり、陰極と陽極との間でショートが発生すると考えられる。
【００１４】
従って、このような画素の角領域において発生するショートを防止するためには、画素の角部のテーパー角度を緩やかにする必要がある。そこで、テーパー角度と各画素の角部の曲率半径ｒとの関係を検討した結果、本発明に至った。
【００１５】
具体的に云うと、各画素の角部の曲率半径ｒが０＜ｒの関係を満たす範囲であれば、画素の角部のテーパー角度は緩やかになり、画素の角領域において発生するショートを防止することができる。
【００１６】
しかし、各画素の角部の曲率半径ｒが０．３・Ａｘを超える範囲であると、１画素領域における発光部が占める割合（いわゆる開口率）が低下するので好ましくない。
【００１７】
以上のことから、本発明における各画素の角部の曲率半径ｒの範囲は、
＜式１＞
０＜ｒ≦０．３・Ａｘ
で規定することにした。
【００１８】
また、Ｒ・Ｇ・Ｂ画素又はＲ・Ｇ・Ｂ・Ｗ画素への適用を考えた場合には、横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅Ａｘと、縦方向又は長辺側の画素ピッチの画素開口幅Ａｙとの関係は、
＜式２＞
Ａｘ≧１／４．５・Ａｙ
の関係を満たすことが好ましい。
【００１９】
更に、横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅が
＜式３＞
１８μｍ≦Ａｘ≦７５μｍ
の範囲の場合、各画素の角部の曲率半径は、
＜式４＞
０．０５・Ａｘ≦ｒ≦０．３・Ａｘ
の関係を満たすことが好ましい。
【００２０】
有機ＥＬ素子をディスプレイ等の用途に用いる場合において、解像度を現状特に好ましく適用される約１００ｐｐｉ以上約３００ｐｐｉ以下の範囲内とするための画素開口幅は、
＜式５＞
８μｍ≦Ａｘ≦７５μｍ
である。
【００２１】
この画素開口幅の範囲においては、０．０５・Ａｘよりも小さい開口幅にしてしまうと、画素の角部のテーパー角が急峻になり過ぎてしまうため、ショートが発生しやすくなってしまう。そのため、各画素の角部の曲率半径を上記下限値以上にすることが好ましいのである。
【００２２】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
＜実施形態１＞
図１（ａ）に本発明に係る有機ＥＬ表示装置の左辺の断面図を模式的に示し、図１（ｂ）に本発明に係る有機ＥＬ表示装置内に配される画素の上面図を模式的に示す。ここで、図１（ａ）において、１はガラス基板、２はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、３は絶縁層、４は平坦化膜、５はアノード電極（陽極）を示す。更に、６は有機発光層、６’は電子輸送層および電子注入層、７はカソード電極（陰極）、８は吸湿材、９は不活性ガス、１０は素子分離膜、１１は封止ガラス、１２は接着剤、ａは一画素領域を示す。図１（ｂ）において、１０’は素子分離膜テーパー部を示す。
【００２４】
図示する有機ＥＬ表示装置は、通例の有機ＥＬ表示装置と略同様に、ガラス基板１上に、対向するアノード電極５とカソード電極７とから成る一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた有機発光層６とを有する有機ＥＬ素子を画素として複数備えている。そして、前記複数の画素は、アノード電極５上に形成された素子分離膜１０によって区画された構成とされている。
【００２５】
この有機ＥＬ表示装置の特徴とするところは、素子分離膜１０によって区画される各画素の角部の曲率半径が、
＜式１＞
０＜ｒ≦０．３・Ａｘ
【００２６】
（但し、ｒ：画素の角部の曲率半径、Ａｘ（＝Ｐｘ−Ｗｘ）：横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅、Ｐｘ：各画素の横方向又は短辺側の画素ピッチ、Ｗｘ：画素ピッチ内において素子分離膜１０が形成された領域の幅）
の関係を満たすことを特徴とする。上述したように、各画素の角部のテーパー部ならびにテーパーエッジでの電極間のショートを防止することでき、非点灯画素の発生を防止することができる。しかも、マスクパターン作製時におけるｒ形状の変更や、パターン形成時のプロセス条件変更により実現することが可能である為、簡便かつコスト増大を伴わずに作製することができる。
【００２７】
特に、有機ＥＬ表示装置がＲ・Ｇ・Ｂ画素又はＲ・Ｇ・Ｂ・Ｗ画素の場合、横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅と、縦方向又は長辺側の画素ピッチの画素開口幅との関係は、
＜式２＞
Ａｘ≧１／４．５・Ａｙ
（但し、Ａｙ：縦方向又は長辺側の画素ピッチの画素開口幅）
の関係を満たすことを特徴とする。
【００２８】
上記関係式を満たすことで、有機ＥＬ表示装置がＲ・Ｇ・Ｂ画素又はＲ・Ｇ・Ｂ・Ｗ画素の場合の、横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅と、縦方向又は長辺側の画素ピッチの画素開口幅が極端に変わることがない。これにより、各画素における各角部のテーパー部ならびにテーパーエッジ作製時のプロセス条件を一定にしても略同一の形状が得られる。
【００２９】
更に、横方向又は短辺側の画素ピッチの画素開口幅が
＜式３＞
１８μｍ≦Ａｘ≦７５μｍ
の範囲の場合、各画素の角部の曲率半径は、
＜式４＞
０．０５・Ａｘ≦ｒ≦０．３・Ａｘ
の関係を満たすことを特徴とする。上述したように、有機ＥＬ素子をディスプレイ等の用途に用いる場合、良好にショートの発生を防止することができる。
【００３０】
上記有機ＥＬ表示装置の構成を製造方法に沿って説明する。
【００３１】
ガラス基板１上に、ＴＦＴ２を作成し、更に前記ＴＦＴ２を保護するべく絶縁層３を形成した。このとき、ＴＦＴバックプレーンによって形成された各走査線側のピッチは１２６μｍであり、信号線側のピッチは４２μｍである。
【００３２】
前記ＴＦＴバックプレーンの形成により生じた凹凸を平坦化するべく、有機平坦化層４を形成した。
【００３３】
前記ＴＦＴバックプレーン内に形成された各ドレイン端子と電気的コンタクトを取るべく、絶縁層３及び有機平坦化層４にコンタクトホールを形成した後、Ｃｒ電極を１００ｎｍの厚さに成膜し、アノード電極５を形成した。
【００３４】
アノード電極５を形成した後、基板洗浄を行った。そして、素子分離膜１０としてＰＩ（ポリイミド）材料をスピン塗布して、図３に示すように、画素の角部に曲率半径ｒ＝２μｍを持たせたマスクを用いて素子分離膜１０の露光を行い、その後現像処理を行い素子分離膜１０を形成した。
【００３５】
なお、図３において、短辺側にあたる横方向の画素ピッチＰｘは４２μｍであり、前記１画素ａ（図１を参照）内において短辺側に配される素子分離膜１０の幅Ｗｘにあたるマスク寸法Ｗｘ’は１５μｍである。
【００３６】
素子分離膜１０のＰＩ材料には、ＤＬ−１０００（東レ（株）製）を用い、現像液には、マイクロポジットデベロッパーＣＤ２６（ロームアンドハース製）を用いた。
【００３７】
スピン条件は、５００ｒｐｍから段階的に１０００ｒｐｍまで上昇させた後１０ｓｅｃキープし、その後、７００ｒｐｍ／１０ｓｅｃとする。ポストペーク条件は、２３０℃／３０ｍｉｎオーブンにて行った。
【００３８】
ＵＶ／オゾン洗浄した後、１×１０-2Ｐａ、５０℃で７時間、真空ベークを行った。
【００３９】
基板を有機ＥＬ蒸着装置へ移して真空排気し、前処理室に設けたリング状電極に５０ＷのＲＦ電力を投入し酸素プラズマ洗浄処理を行った。酸素圧力は、０．６Ｐａで処理時間は４０秒である。
【００４０】
基板を前処理室から成膜室へ搬送し、成膜室の真空度が１×１０-4Ｐａまで排気した後、正孔輸送性を有するαＮＰＤを抵抗加熱蒸着法により成膜した。成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃで、膜厚３５ｎｍの正孔輸送層を形成した。なお、正孔輸送層は全ての画素にそれぞれ蒸着されるよう、格子状のメタルマスクを用いて蒸着した。
【００４１】
続いて正孔輸送層の上に、アルキレート錯体であるＡｌｑ３を抵抗加熱蒸着法により正孔輸送層と同様の成膜条件で膜厚１５ｎｍの厚さで成膜し、有機発光層６を形成した。
【００４２】
なお、今回は有機発光層６を各Ｒ・Ｇ・Ｂに塗り分ける必要がないため、前記有機発光層６は、正孔輸送層と同様に全ての画素に蒸着するべく、格子状のメタルマスクを用いて蒸着した。このとき、図１に示すように、素子分離膜１０が形成された領域まで、表示領域と同様のピッチでメタルマスクの開口を設けて蒸着した。
【００４３】
各Ｒ・Ｇ・Ｂに塗り分ける際には、各Ｒ・Ｇ・Ｂの配列に対応したメタルマスクを用いてそれぞれの有機発光層６を形成すればよい。
【００４４】
有機発光層６の上に、抵抗過熱共蒸着法によりＡｌｑ３と炭酸セシウム（Ｃｓ2ＣＯ3）とが膜厚比９：１の割合で混合され、かつ、蒸着速度が０．３ｎｍ／ｓｅｃになるよう、夫々の蒸着速度を調整して、膜厚が３５ｎｍの電子注入層を形成した。
【００４５】
陰極電極を形成するために電極形成用のスパッタ室に基板を搬送し、電子注入層の上に、ＩＴＯターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリング法により膜厚が１３０ｎｍになるよう、メタルマスク成膜を用いて透明電極であるカソード電極７を形成した。
【００４６】
成膜条件としては、基板加熱無しの室温成膜で、成膜圧力を１．０Ｐａ、Ａｒ、Ｈ2０及び、Ｏ2ガスを用いそれぞれの流量は５００、１．５、５．０ｓｃｃｍとし、ターゲットに印加する投入パワーはＩＴＯ：５００Ｗで成膜した。透過率は８５％（ａｔ．４５０ｎｍ）、比抵抗値は８×１０-4Ω・ｃｍである。
【００４７】
上記したように、基板上にＴＦＴバックプレーンを形成した後、陽極、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層、及び陰極を設け、有機ＥＬ素子基板を作製した。
【００４８】
一方で、グローブボックス内において封止ガラス１１に、吸湿材８を表示領域と干渉しない位置に貼り付けた。本実施形態では、封止ガラス１１としてエッチングガラスを用い、Ｃａが主体のシート状のゲッター材を、吸湿材８として用いた。なお、吸湿材８を用いる主な目的は、有機ＥＬ素子基板と封止ガラス１１との接着部から進入する水分を除去することである。
【００４９】
上記工程で得た封止ガラス１１と有機ＥＬ素子基板とを封止するべく、前記封止ガラス１１を有機ＥＬ素子基板の所定の位置に配置した後、グローブボックスに搬送し、前記封止ガラス１１と有機ＥＬ素子基板とを接着剤１２を介して封着した。具体的に云うと、接着剤１２をディスペンサ用シリンジに注入し、注入後、封止ガラス１１を所定の位置に配置した有機ＥＬ素子基板をグローブボックスに搬送した。そして、ディスペンスロボットを用いて接着剤１２を封止ガラス１１の周辺部に幅０．５ｍｍ、厚み３５μｍ程度で塗布した。接着剤１２としては、光カチオン重合系の液状樹脂（ＫＲ６９５／旭電化製）を用いた。
【００５０】
なお、その際の紫外線照射強度は１００ｍＷ／ｃｍ2で、光量は３，０００ｍＪ／ｃｍ2であり、以上に述べた封止工程は、グローブボックス内の水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御して行った。
【００５１】
上記工程で得た有機ＥＬ表示装置の素子評価を行った。
【００５２】
先ず、アノード電極と素子分離膜との接触部において形成される各画素の角部の曲率半径を測長機能付光学顕微鏡を用いて測定した結果、曲率半径は約６．５μｍであった。
【００５３】
短辺側の画素ピッチＰｘは４２μｍであり、短辺側に配される素子分離膜の幅Ｗｘの実測値は１３μｍであった為、Ａｘ＝２９μｍとなる。上記＜式４＞に代入すると、１．４５≦ｒ≦８．７であり、本発明を満たしていた。
【００５４】
また、長辺側の画素ピッチＰｙは１２６μｍであり、長辺側に配される素子分離膜の幅Ｗｙの実測値は３０μｍであった為、Ａｙ（＝Ｐｙ−Ｗｙ）＝９６μｍとなる。上記＜式２＞に代入すると、２９≧２１．３であり、本発明を満たしていた。
【００５５】
次に、有機ＥＬ表示装置を発光させて、非点灯画素数をカウントし、更に前記非点灯画素内において異物又は明らかなパターンニング不良による非点灯画素を分類した。その結果、表示装置全体における非点灯画素数は９６画素あったが、前記非点灯画素の全てにおいて異物があることが確認できた。
【００５６】
つまり課題であった画素の角部における素子分離膜のテーパー部ならびにテーパーエッジ部で生じる電極間のショートは見られなかった。
【００５７】
＜実施形態２＞
本実施形態では、画素の角部の曲率半径ｒの調整を製造プロセス条件により実現する。
【００５８】
本実施形態においても、上記実施形態１と同様の手順でアノード電極５の形成まで行う為、アノード電極５が形成されるまでの詳細な説明は省く。
【００５９】
アノード電極５を形成した後、基板洗浄を行い、素子分離膜１０としてアクリル材料をスピン塗布して、画素の角部が特に曲率半径を持たない形状のマスクを用いて素子分離膜１０の露光を行い、その後現像処理を行い素子分離膜１０を形成した。
【００６０】
なお、短辺側にあたる横方向の画素ピッチＰｘは４２μｍとし、短辺側に配される素子分離膜の幅Ｗｘにあたるマスク寸法Ｗ’は１５μｍとした。
【００６１】
素子分離膜１０のアクリル材料には、Ｏｐｔｍｅｒ  ＰＣ４１５Ｇ  （ＪＳＲ（株）製）を用い、現像液には、ＮＭＤ−３（東京応化工業（株）製）を用いた。
【００６２】
スピン条件は、１５００ｒｐｍで２０ｓｅｃキープし、その後、１１００ｒｐｍ／１０ｓｅｃとした。プレベーク条件は、９０°／２ｍｉｎとした。
【００６３】
ポストペーク条件は２２０℃／６０ｍｉｎとし、ＴＡＢＡＩ社製クリーンオーブンにて行った。
【００６４】
ＵＶ／オゾン洗浄した後、１×１０-2Ｐａ、５０℃で７時間、真空ベークを行った。
【００６５】
基板を有機ＥＬ蒸着装置へ移して真空排気し、前処理室に設けたリング状電極に５０ＷのＲＦ電力を投入し酸素プラズマ洗浄処理を行った。酸素圧力は０．６Ｐａで、処理時間は４０秒である。
【００６６】
基板を前処理室から成膜室へ搬送し、成膜室の真空度を１×１０-4Ｐａまで排気した後、正孔輸送性を有するαＮＰＤを抵抗加熱蒸着法により成膜した。成膜速度は０．２ｎｍ／ｓｅｃで、膜厚３５ｎｍの正孔輸送層を形成した。なお、正孔輸送層は全ての画素にそれぞれ蒸着されるよう、格子状のメタルマスクを用いて蒸着した。
【００６７】
続いて正孔輸送層の上に、アルキレート錯体であるＡｌｑ３を抵抗加熱蒸着法により正孔輸送層と同様の成膜条件で膜厚１５ｎｍの厚さで形成し、有機発光層６を形成した。
【００６８】
最後に、上記実施形態１と同様の手順にて、電子注入層の形成、カソード電極７の形成を行った後に、封止工程を行った。
【００６９】
上記工程で得た有機ＥＬ表示装置の素子評価を行った。
【００７０】
先ず、アノード電極５と素子分離膜１０との接触部において形成される各画素の角部の曲率半径ｒを測長機能付光学顕微鏡を用いて測定した結果、曲率半径は約５．５μｍであった。
【００７１】
短辺側の画素ピッチＰｘは４２μｍであり、短辺側に配される素子分離膜の幅Ｗｘの実測値は１２μｍであった為、Ａｘ＝３０μｍとなる。上記＜式４＞に代入すると、１．５≦ｒ≦９であり、本発明を満たしていた。
【００７２】
次に、本有機ＥＬ表示装置を発光させて、非点灯画素数をカウントし、更に前記非点灯画素内において異物又は明らかなパターンニング不良による非点灯画素を分類した。その結果、表示装置全体における非点灯画素数は２８画素あったが、前記非点灯画素の全てにおいて異物があることが確認された。
【００７３】
つまり本実施形態においても課題であった画素の角部における素子分離膜のテーパー部ならびにテーパーエッジ部で生じる電極間のショートは見られなかった。
【００７４】
なお、上記実施形態においては、曲率を持たせていないマスクパターンを用いた。しかし、マスクパターンにも曲率半径を持たせ、プロセス条件による調整と併用して、素子分離膜１０により得られる画素の角部の曲率半径ｒを調整してもなんら問題は無い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１に係る有機ＥＬ表示装置の左辺の断面を示す模式図である。（ｂ）は画素領域の上面を示す模式図である。
【図２】（ａ）は従来の有機ＥＬ表示装置の画素領域の上面を示す模式図である。（ｂ）は断面を示す模式図である。
【図３】素子分離膜の形成用のマスクを示す模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  ガラス基板
２  ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
３  絶縁膜
４  平坦化膜
５  アノード電極
６  有機発光層
７  カソード電極
８  吸湿材
９  不活性ガス
１０  素子分離膜
１１  封止ガラス
１２  接着剤
【図１】
2008098033.tif 000003
【図２】
2008098033.tif 000004
【図３】
2008098033.tif 000005