(57)【要約】【課題】有機ＥＬデバイスにおいて、発光領域の占める割合（開口率）が縮小し、電圧一定に対する輝度が低下してしまう。即ち、従来構成においては、高精細化を図る上で開口率の確保が問題となる。【解決手段】画素を分離する隔壁構造体上にも発光素子を形成することで開口率を大きくする。基板の電極配線上に画素を分離する隔壁構造体を形成し、画素を分離する隔壁構造体上面に設けた電極と電極配線とを接続する構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ表示デバイスにおいて、
基板と該基板上に形成された複数の電極配線と、
前記電極配線と交差して形成され画素を分離する複数の隔壁構造体と、
前記複数の隔壁構造体の間に形成された第１の有機ＥＬ発光部と、
前記複数の隔壁構造体の上に形成された第２の有機ＥＬ発光部と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の有機ＥＬ発光部と、前記第２の有機ＥＬ発光部とが、基板の膜面側に発光する上面発光構造を有することを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１の有機ＥＬ発光部と前記第２の有機ＥＬ発光部とが、互いに独立した画素であることを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記第１の有機ＥＬ発光部と前記第２の有機ＥＬ発光部とが、前記隔壁構造体の側壁上を介して一体化された単一の画素であることを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【請求項５】
請求項４において、
前記単一の画素が、前記隔壁構造体の所定方向の側面と上部と前記所定方向の前記電極配線上に延在して形成された第１の電極と、前記第１の電極の表面に形成された有機ＥＬ発光層と、該有機ＥＬ発光層上に形成された第２の電極を有することを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ表示デバイスに関し、特に開口率の高い有機ＥＬ表示デバイスの構造と製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
低分子有機ＥＬの素子形成は真空蒸着等のドライプロセスを適用し、成膜において格子状のメタルマスクを用いて画素等をパターニングするマスク蒸着法を用いることが一般に行われている。これは、第一の電極を設けた基板に対して、所望の成膜パターン部が開口したマスクを蒸着源と基板の間に配置することで、基板電極面に所望の成膜パターンを形成するものである。
【０００３】
有機ＥＬ素子は第一の電極上に有機ＥＬ層および第二の電極を積層して形成する。この第一の電極と第二の電極間に電圧を印加することによって有機ＥＬ層が発光する。一般に、基板としてガラスを用い、第一の電極には酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）等の透明電極を用いている。従って、第一の電極および基板を透過して発光が外部に取り出される。この発光素子構成を多数配置することで表示デバイスを形成できる。
【０００４】
表示デバイスにおいて画像を高精細に表示するには画素を高密度に形成することが必要であるが、メタルマスクで高精細画素をパターニングするにはメタルマスクの構造的限界（パターン保持性）によって高精細化に限界がある。これを解決するため、画素間を分離する構造体（リブ、隔壁）を基板上の第一の電極を横切る方向に予め形成し、その後に有機ＥＬを成膜すると必然的に画素間の分離および第一の電極と交差する第二の電極が形成できることを提案している（特許文献１及び２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７５１７２号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平８−３１５９８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この画素を分離する隔壁構造体上又は側面には画素が形成されないため非発光領域となり、ディスプレイ全体としての電圧一定に対する輝度が低下する。特に、画素を分離する隔壁構造体は基板との密着性確保のため最小幅に限界（例えば、膜厚３μｍのネガ型レジストで２０μｍ程度の幅が必要）があり、高精細化においては画素領域に占める画素を分離する隔壁構造体の割合が増す。例えば電極間スペース２０μｍにおいて、精細度１００ｐｐｉの場合、画素領域２５４μｍ×８５μｍに対して画素開口２３４μｍ×６５μｍ、開口率７０％であるが、精細度２００ｐｐｉの場合、画素領域１２７μｍ×４２μｍに対して画素開口１０７μｍ×２２μｍ、開口率４４％となる。このため、発光領域の占める割合（開口率）が縮小し、電圧一定に対する輝度が低下してしまう。即ち、従来構成においては、高精細化を図る上で開口率の確保が問題となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、開口率を保ちつつ高精細化を図る構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、有機ＥＬ表示デバイスにおいて、基板と該基板上に形成された複数の電極配線と、前記電極配線と交差して形成され画素を分離する複数の隔壁構造体と、前記複数の隔壁構造体の間に形成された第１の有機ＥＬ発光部と、前記複数の隔壁構造体の上に形成された第２の有機ＥＬ発光部と、を有することを特徴とする有機ＥＬ発光デバイスにある。
【００１０】
画素を分離する隔壁構造体上にも発光素子を形成することで開口率を大きくすることができる。
【００１１】
また、上記発明の変形例では、基板の電極配線上に画素を分離する隔壁構造体を形成し、画素を分離する隔壁構造体上面に設けた電極と電極配線とを接続する構造とする。この構造は、画素を分離する隔壁構造体内に設けた導電体プラグ構造、或いは画素を分離する隔壁構造体にて一方の側面にも電極を形成してなる。
【００１２】
これによって有機ＥＬ素子の第一の電極とし、順次、有機ＥＬ層、第二の電極を成膜して発光素子を形成する。かかる構造では、画素を分離する隔壁構造体上の発光を外部に取り出す上で、画素を分離する隔壁構造体が遮光あるいは減光として作用するため、従来行なわれてきた下面発光ではなく、上面発光構造とすることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、本発明の保護範囲は、以下の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【００１４】
（第１の実施の形態例）
図１は、第１の実施の形態例の平面図である。図は基板の膜面側（膜が形成される側）からの透視で、発光出射方法は図の表面方向である。また、図２〜図５は各部断面図である。図６は、第１の実施の形態例の工程断面図である。各図面において、同一部分には同一の符号を用いる。
【００１５】
本実施の形態例の構成は次の通りである。精細度は、２００ｐｐｉ、画素領域は、１２７μｍ×４２μｍ、画素開口は、１２７μｍ×２２μｍ（画素を分離する隔壁構造体幅１２７μｍ、第一の電極間スペース２０μｍ）、開口率は、５２％である。
【００１６】
図１において、ガラス等からなる基板１上に電極配線２が形成されている。また、第一の電極の引出し端子部３と、第二の電極の引出し端子部４が形成されている。画素を分離する隔壁構造体５には、導電体ビアホールの如き導電体プラグ１２が形成されている。発光画素には２種類有り、画素を分離する隔壁構造体の間に設けられた発光画素７と、画素を分離する隔壁構造体の上に設けられた発光画素８である。この様に画素を分離するためにのみ作用していた隔壁構造体の上にも画素を設けるので、開口率が上がるのである。
【００１７】
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図であり、発光画素７の断面構造が示される。基板１上に電極配線２が形成されており、その上に第一の電極９が形成されている。その上には、有機ＥＬ発光層１０が形成され、更にその上に、第二の電極１１が形成されている。また、この第二の電極１１と電気的に導通を取る第二の電極の引出し端子部４が形成されている。発光画素７はこのような構造であり、第一と第二の電極間に電圧が印加されると有機ＥＬ発光層１０が発光する。
【００１８】
図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図であり、発光画素８の断面構造が示される。基板１上に電極配線２が形成されており、その上に導電体プラグ１２が形成され電極配線２と電気的導通が取られている。また、この導電体プラグ１２は、画素を分離する隔壁構造体５に周囲を囲まれている。隔壁構造体は、絶縁物からなる。
【００１９】
そして、画素を分離する隔壁構造体５の上に第一の電極９が形成され、導電体プラグ１２との電気的導通をとる。その上に有機ＥＬ発光層１０が形成され、更にその上に第二の電極１１が形成されている。この発光画素８の構造においては、隔壁構造体５の上に形成された第一と第二の電極間に電圧が印加されると有機ＥＬ発光層１０が発光する。
【００２０】
図４は、図１におけるＣ−Ｃ断面図である。図に示すとおり、画素を分離する隔壁構造体５の間に画素７が形成され、隔壁構造体５の上にも画素８が存在する。基板１上に電極配線２が形成され、第一の電極９は、画素を分離する隔壁構造体５の間に配線電極２と電気的導通を取るためにその配線電極２上に直接形成されている。また、隔壁構造体５の上にも第一の電極９が形成され、導電体プラグ１２を介して配線電極２と電気的導通が取られている。また、画素を分離する隔壁構造体の間と隔壁構造体の上に存在する第一の電極９上には、有機ＥＬ発光層１０が形成され、更にその上に第二の電極１１が形成される。また、画素を分離する隔壁構造体５と、第一の電極の引出し端子部３が存在する。この第一の電極の引出し端子部３から第一の電極９に電圧を印加する。
【００２１】
図５は、図１におけるＤ−Ｄ断面図である。基板１の上に第二の電極１１の引出し端子部４が存在し、画素を分離する隔壁構造体５の間と上の第二の電極１１と電気的導通が取られている。導電性プラグ１２は画素を分離する隔壁構造体５によって周囲を囲まれ絶縁されている。
【００２２】
図６は、第１の実施の形態例の工程断面図である。図６において、左側はＸ−Ｚ軸、右側はＹ−Ｚ軸の断面を示している。以下、図面を参照しながら製造方法について説明する。
【００２３】
まず、図６（１）に示すとおり、電極配線の形成を行なう。ガラス等からなる基板１上に、電極配線２を形成する。材料はアルミ等の導電体を用い、スパッタあるいは蒸着等によって形成する。
【００２４】
そして、公知のフォトリソグラフィ法とエッチング法でパターニングする。電極配線２の具体的な材料としては、クロム／アルミが望ましく、電極表面のプロセス耐性を得ることができる。
【００２５】
次に、図６（２）に示すとおり、絶縁体膜１３、１４の形成を行なう。無機絶縁体であるシリコン窒化膜１３とシリコン酸化膜１４を、プラズマＣＶＤ法等により順次積層して形成する。
【００２６】
次に、図６（３）に示すとおり、スルーホールの形成を行なう。シリコン窒化膜／シリコン酸化膜１３、１４に公知のフォトリソグラフィ法及びエッチング法によって、スルーホール１５を開孔し、下層の電極配線２を露出させる。
【００２７】
この時のエッチング条件は、ＣＦ４＋１０％Ｈ２＝１５ｓｃｃｍ、圧力５ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー０．５Ｗ／ｃｍ２とし、シリコン窒化膜１３に対してシリコン酸化膜１４のエッチングレートを大きくする。これは、シリコン窒化膜１３がオーバーエッチングされて露出された下層の電極配線２にダメージが入るのを防ぐためである。
【００２８】
次に、図６（４）に示すとおり、導電体プラグの形成を行なう。ＣＶＤ等によって、開孔されたスルーホール内にタングステン等の導電体１２を充填する。この状態では、まだスルーホール内のみならず、基板上全面にタングステン等の導電体１６が残っている。
【００２９】
そして、図６（５）に示すとおり、全面を平坦化処理する。基板上に残ったタングステン等の導電体１６をＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）法等によって研磨し、導電体プラグ１２を露出する。また、絶縁体膜上面を平坦化し導電体プラグ１２以外の導電体１６を除去する。
【００３０】
次に、図６（６）に示すとおり、画素を分離する隔壁構造体５の形成を行なう。シリコン窒化膜／シリコン酸化膜１３、１４に公知のフォトリソグラフィ法及びエッチング法によって、導電体プラグ１２以外の部分において、ストライプ状の開口をパターニングし、下層の電極配線２を露出させる。
【００３１】
このとき、シリコン酸化膜１４の異方性エッチング（平行平板型反応性イオンエッチャー、１０％ＣＨＦ３＋Ｈ２）とシリコン窒化膜１３の等方性エッチング（バレル型プラズマエッチャー、ＣＦ４＋５％Ｏ２）の適用により、上辺のシリコン酸化膜１４が広く底辺のシリコン窒化膜１３が狭い断面形状の、隔壁構造体５を形成することができる。更に、パターニングに用いたレジスト膜を剥離して、画素を分離する隔壁構造体５の上面に導電体プラグ１２を露出させる。
【００３２】
次に、図６（７）に示すとおり、第一の電極９の形成を行なう。第一の電極９を、画素を分離する隔壁構造体間の電極配線２上および導電体プラグを含む画素を分離する隔壁構造体５の上面に形成する。ストライプ状の電極配線２に平行なスリット１７Ｓを有するメタルマスク１７を用いて、アルミ等の導電体をマスク蒸着によってパターニングする。この時、リフトオフの原理によって、隔壁構造体５の間に形成された第一の電極９と隔壁構造体５の上部の第一の電極９が互いに電気的導通を取らないように、意図的に段切れが発生するように各々第一の電極９を形成する。従って、第一の電極９は、各画素に分離して形成される。
【００３３】
次に、図６（８）に示すとおり、有機ＥＬ発光層１０の形成を行なう。画素形成領域に渡って、所望の有機ＥＬ発光層１０をマスク蒸着によって形成する。この時も、上記した意図的な段切れを生じさせ、隔壁構造体の間と隔壁構造体上部の有機ＥＬ発光層１０を各々分離して形成する。しかし、第一及び第二の電極引出し端子部３、４は、メタルマスク１８で覆い有機ＥＬ材料が形成されないようにする。
【００３４】
次に、図６（９）に示すとおり、第二の電極１１の形成を行なう。画素形成領域および第二の電極の引出し端子部４に渡って透明電極である酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）をスパッタ等によって形成する。このとき、画素を分離する隔壁構造体５によって、第二の電極１１に交差する方向のストライプ状に形成された配線電極２が、第一の電極９としての機能を有する。第一及び第二の電極引出し端子部３、４は、メタルマスク１８で覆い第二の電極１１が形成されないようにする。また、第二の電極１１は、導電体プラグ１２を介して引出し端子部４に接続される。
【００３５】
最後に、以上の有機ＥＬ素子の発光面を、図示しないガラス板等のカバーで封止し、基板外周部にて第一の電極と第二の電極に電気信号を供給する駆動回路を接続して有機ＥＬ表示デバイスとして完成する。
【００３６】
（第２の実施の形態例）
図７は、第２の実施の形態例の平面図である。図は成膜面側から見ており、発光出射方法は図の表面方向である。
【００３７】
図８〜図１１は、図７の各部断面図である。また、図１２は、第２の実施の形態例の工程断面図である。各部分において、共通の部分には同一の符号を付与する。
【００３８】
まず、本実施の形態例の構成は次の通りである。精細度は、２００ｐｐｉ、画素領域は、１２７μｍ×４２μｍ、画素開口は、１２４μｍ×２２μｍ（画素分離スペース（蒸着陰）３μｍ、第一の電極間スペース２０μｍ）、開口率は、５１％である。
図７において、ガラス等からなる基板２１上に電極配線２２が形成されている。また、第一の電極の引出し端子部２３と、第二の電極の引出し端子部２４が形成されている。画素を分離する隔壁構造体２５は、電極配線２２と直交するように形成されている。発光画素は１種類のみで、画素を分離する隔壁構造体の間からその側壁部、更にその上部にまで延在して設けられた発光画素ＰＸである。この様に画素を分離するためにのみ作用していた隔壁構造体の側壁から上部にも画素を設けるので、開口率を上げることができる。
【００３９】
図８は、図７におけるＡ−Ａ断面図である。基板２１上に電極配線２２が形成されており、その上に第一の電極３０が形成されている。その上には、有機ＥＬ発光層２６が形成されており、更にその上に第二の電極２７が形成されている。また、この第二の電極２７と電気的に導通を取る第二の電極の引出し端子部２４が形成されている。このような構造としたので、第一と第二の電極間に電圧が印加されると有機ＥＬ発光層２６が発光する。
【００４０】
図９は、図７におけるＢ−Ｂ断面図である。基板２１上に電極配線２２が形成されている。また、絶縁物からなる画素を分離する隔壁構造体２５が形成されている。そして、画素を分離する隔壁構造体２５の上に、第一の電極３０が形成されその上に有機ＥＬ発光層２６が形成されている。更にその上に第二の電極２７が形成されている。この構造においても、第一と第二の電極間に電圧が印加されると有機ＥＬ発光層２６が発光する。
【００４１】
図１０は、図７におけるＣ−Ｃ断面図である。図に示すとおり、画素を分離する隔壁構造体２５の間から隔壁構造体の側面を伝い隔壁構造体の上にまで画素が存在する。この画素は、第一の電極３０と有機ＥＬ発光層２６と第二の電極２７から構成されている。この様な構成とするために、隔壁構造体が形成されている方向に直交する方向から、第一、第二の電極と有機ＥＬ発光層の各材料を基板面法線から傾いた方向で蒸着する必要がある。また、第一の電極の引出し端子部２３が存在する。この第一の電極の引出し端子部２３から第一の電極３０に電圧を印加する。
【００４２】
図１１は、図７におけるＤ−Ｄ断面図である。基板２１の上に第二の電極の引出し端子部２４が存在し、画素を分離する隔壁構造体２５の間と側面、そして上に形成された第二の電極２７と電気的導通が取られている。図１０で説明したとおり、この様な構成とするためには、蒸着方向は基板面法線に対して傾いた方向にしなければならない。
【００４３】
次に、プロセス図を示し、以下に製造方法を説明する。
【００４４】
図１２は、第２の実施の形態例の工程断面図である。図１２において、左側はＸ−Ｚ軸、右側はＹ−Ｚ軸の断面を示している。以下、図面を参照しながら製造方法について説明する。
【００４５】
まず、図１２（１）に示すとおり、電極配線の形成を行なう。ガラス等からなる基板２１上に、電極配線２２を形成する。材料はアルミ等の導電体を用い、スパッタあるいは蒸着等によって形成する。
【００４６】
そして、公知のフォトリソグラフィ法とエッチング法でパターニングする。電極配線２２の具体的な材料としては、クロム／アルミが望ましく、電極表面のプロセス耐性を得ることができる。
【００４７】
次に、図１２（２）に示すとおり、画素を分離する隔壁構造体２５の形成を行なう。酸化シリコン等の絶縁層を形成し、その絶縁層上に、レジストを塗布した後に、公知のフォトリソグラフィ法及びエッチング法によって、第二の電極の方向に平行なストライプ状の開口をパターニングし、下層の電極配線２２を露出させる。
【００４８】
次に、図１２（３）に示すとおり、第一の電極２３の形成を行なう。第一の電極２３を、画素を分離する隔壁構造体間の電極配線２２上を含み、一方の隔壁構造体側壁上からのその上面にまで延在して形成する。このとき、ストライプ状の電極配線２２に平行なスリット２８Ｓを有するメタルマスク２８を用いて、アルミ等の導電体を基板面法線に対して傾いた方向からマスク蒸着によってパターニングする。これによって、隔壁構造体２５の一方の側面にも導電体が成膜され、隔壁構造体２５間の電極配線２２の上面と隔壁構造体２５の上面とを連続する第一の電極３０が形成できる。
【００４９】
次に、図１２（４）に示すとおり、有機ＥＬ発光層２６の形成を行なう。画素形成領域に渡って、所望の有機ＥＬ発光層２６をマスク蒸着によって形成する。このとき、第一の電極形成時と同様に基板面法線に対して傾いた方向からマスク蒸着によって成膜する。この時メタルマスク２９を用いる。
【００５０】
次に、図１２（５）に示すとおり、第二の電極２７の形成を行なう。画素形成領域および第二の電極の引出し端子部２４に渡って透明電極である酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）をスパッタ等の成膜によって形成する。このとき、第一の電極の形成時と同様に基板面法線に対して傾いた方向からマスク蒸着によって成膜する。画素を分離する隔壁構造体の他方の側面は成膜の陰となってＩＴＯが形成されないため、第一の電極に交差する方向のストライプ状に形成され、分離された第二の電極２７として機能する。
【００５１】
最後に、以上の有機ＥＬ素子を図示しないガラス板等で封止し、基板外周部にて第一の電極と第二の電極に電気信号を供給する駆動回路を接続して表示デバイスとして完成する。
【００５２】
以上、実施の形態例をまとめると以下の付記の通りである。
【００５３】
（付記１）有機ＥＬ表示デバイスにおいて、
基板と該基板上に形成された複数の電極配線と、
前記電極配線と交差して形成され画素を分離する複数の隔壁構造体と、
前記複数の隔壁構造体の間に形成された第１の有機ＥＬ発光部と、
前記複数の隔壁構造体の上に形成された第２の有機ＥＬ発光部と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【００５４】
（付記２）付記１において、
前記第１の有機ＥＬ発光部と、前記第２の有機ＥＬ発光部とが、基板の膜面側に発光する上面発光構造を有することを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【００５５】
（付記３）付記１又は２において、
前記第１の有機ＥＬ発光部と前記第２の有機ＥＬ発光部とが、互いに独立した画素であることを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【００５６】
（付記４）付記１乃至３において、
前記隔壁構造体内に形成された導電性プラグを介して、前記第２の有機ＥＬ発光部の第１の電極と前記電極配線とが電気的に導通していることを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【００５７】
（付記５）付記１又は２において、
前記第１の有機ＥＬ発光部と前記第２の有機ＥＬ発光部とが、前記隔壁構造体の側壁上を介して一体化された単一の画素であることを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【００５８】
（付記６）付記５において、
前記単一の画素が、前記隔壁構造体の所定方向の側面と上部と前記所定方向の前記電極配線上に延在して形成された第１の電極と、前記第１の電極の表面に形成された有機ＥＬ発光層と、該有機ＥＬ発光層上に形成された第２の電極を有することを特徴とする有機ＥＬ発光デバイス。
【００５９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、有機ＥＬディスプレイにおける発光領域の占める割合、即ち画素の開口率を向上でき、低電圧でも明るく高精細な有機ＥＬディスプレイを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例の平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図６】第１の実施の形態例の工程断面図である。
【図７】第２の実施の形態例の平面図である。
【図８】図７におけるＡ−Ａ断面図である。
【図９】図７におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図７におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】図７におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】第２の実施の形態例の工程断面図である。
【符号の説明】
１  基板
２  電極配線
３  第一の電極の引出し端子部
４  第二の電極の引出し端子部
５  隔壁構造体
７、８発光画素
１２  導電体プラグ
【図１】
2004362986.tif 000003
【図２】
2004362986.tif 000004
【図３】
2004362986.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004362986.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004362986.tif 000009
【図８】
2004362986.tif 000010
【図９】
2004362986.tif 000011
【図１０】
2004362986.tif 000012
【図１１】
2004362986.tif 000013
【図１２】
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