(57)【要約】基板の表面上に複数の画素領域が画定されている。基板の表面のうち、画素領域と画素領域との間の領域上に隔壁が配置されている。隔壁は、無機絶縁材料からなる下部と、下部の上に配置され、下部とはエッチング特性の異なる絶縁材料からなる上部とを含む。上部が、下部の側面から画素領域に向かって張り出している。画素領域上に下部電極が形成されている。下部電極の上に、電流注入によって発光する有機発光材料を含む有機層が形成されている。有機層の上に上部電極が配置されている。
2004084590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に複数の画素領域が画定された基板と、
前記基板の表面のうち、前記画素領域と画素領域との間の領域上に配置され、無機絶縁材料からなる下部と、該下部の上に配置され、該下部とはエッチング特性の異なる絶縁材料からなる上部とを含み、該上部が、該下部の側面から該画素領域に向かって張り出している隔壁と、
前記画素領域上に形成された下部電極と、
前記下部電極の上に配置され、電流注入によって発光する有機発光材料を含む有機層と、
前記有機層の上に配置された上部電極と
を有する有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記隔壁の上部が感光性樹脂で形成されている請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記隔壁の上部が、該隔壁の下部とは組成の異なる無機絶縁材料で形成されている請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記隔壁が、高さ方向に関して組成比が徐々に変化する無機化合物で形成されている請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記画素領域が前記基板の表面に行列状に配置され、前記隔壁が前記画素領域の相互に隣り合う２つの列の間、及び相互に隣り合う２つの行の間に配置されて格子状のパターンを有する請求項１〜４のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記下部電極が、前記画素領域の各行に対応して配置されて行方向に延在する第１の導電膜で構成されており、前記上部電極が、前記画素領域の各列に対応して配置されて列方向に延在する第２の導電膜で構成されている請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記上部電極の幅が、前記隔壁の列方向に延在する部分の間隔よりも広く、前記基板、前記隔壁及び前記上部電極により閉じた空間が画定されている請求項５または６に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
基板上に、行方向に延在する複数の導電膜からなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆うように、前記基板上に無機絶縁材料からなる第１の膜を形成する工程と、
前記第１の膜の上に、前記第１の膜とは異なる絶縁材料からなる第２の膜を形成する工程と、
前記第２の膜を、列方向に延在する複数の上部パターンが残るようにパターニングする工程と、
前記上部パターンをエッチングマスクとして、前記第１の膜をエッチングして該第１の膜からなる下部パターンを残すとともに、該第１の膜を横方向にもエッチングして、前記上部パターンが該下部パターンの端面から張り出した張出部を形成する工程と、
前記基板の上に、前記張出部の陰になる領域にも回り込む条件で、有機発光材料を堆積させて有機層を形成する工程と、
前記有機層の上に、前記張出部の陰になる領域に回り込まない条件、または回り込み量が、前記有機層を形成する時の回り込み量よりも少なくなる条件で、導電材料を堆積させて上部電極を形成する工程と
を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２の膜をパターニングした後、または前記第１の膜をパターニングした後、熱処理をする工程を含む請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記上部電極を形成する工程が、上部電極材料の蒸発源と、前記基板との間に、板面の法線からの傾き角がある角度以下の方向に飛翔する蒸着原料を通過させ、板面の法線からの傾き角がある角度以上の方向に飛翔する蒸着原料を通過させないコリメータを配置して、上部電極材料を蒸着する工程を含む請求項８または９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の膜が感光性有機材料で形成され、前記第２の膜をパターニングする工程が、該第２の膜を、露光マスクを通して露光する工程と、現像する工程とを含む請求項８〜１０のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の膜及び第２の膜が、無機絶縁材料で形成されており、
前記第２の膜をパターニングする工程が、
前記第２の膜の上に、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記第２の膜をエッチングする工程と
を含み、
前記有機層を形成する工程の前に、
前記レジストパターンを除去する工程と、
前記基板を加熱する工程と
を含む請求項８〜１０のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１３】
基板上に、行方向に延在する複数の導電膜からなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆うように、前記基板上に第１の絶縁材料からなる第１の膜を形成する工程と、
前記第１の膜の上に、前記第１の絶縁材料とは異なる第２の絶縁材料からなる第２の膜を形成する工程と、
行方向及び列方向に延在する格子状のパターンを有し、行方向に延在する部分は、相互に隣り合う２本の前記下部電極の間に配置される上部パターンが残るように、前記第２の膜をパターニングする工程と、
前記上部パターンをエッチングマスクとして、前記第１の膜をエッチングして該第１の膜からなる下部パターンを残すとともに、横方向にもエッチングして、前記上部パターンが該下部パターンの端面から張り出した張出部を形成する工程と、
前記基板の上に、前記張出部の陰になる領域にも回り込む条件で、有機発光材料を堆積させて有機層を形成する工程と、
前記有機層の上に、前記張出部の陰になる領域に回り込まない条件、または回り込み量が、前記有機層を形成する時の回り込み量よりも少なくなる条件で、導電材料を堆積させて上部電極を形成する工程と
を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記上部電極は、列方向に延在する複数の導電パターンで構成され、前記上部電極を形成する工程が、
前記上部電極の幅が、前記上部パターンの列方向に延在する部分の間隔よりも広く、前記基板、前記上部パターン、前記下部パターン及び前記上部電極により閉じた空間が画定されるように、シャドーマスクを用いて導電材料を堆積させる工程を含む請求項１３に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記上部電極を形成した後、前記基板の表面を酸化性雰囲気に晒すか、または前記基板に紫外線を照射することにより、前記上部パターンの上に堆積している前記有機発光材料からなる層を変質させる工程を含む請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１６】
前記有機層を形成する工程で、前記上部パターンの上に堆積された有機材料からなる膜を完全に覆うように、前記上部電極を形成する請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１７】
基板上に、行方向に延在する複数の導電膜からなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆うように、前記基板上に無機化合物絶縁材料で形成され、厚さ方向に関して、構成元素の組成比が変化している第１の膜を形成する工程と、
前記第１の膜の上に、列方向に延在する縞状パターンまたは行方向と列方向とに延在する格子状パターンを有するマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをエッチングマスクとして、前記第１の膜を、下部のエッチング速度が上部のエッチング速度よりも速い条件でエッチングして、下部よりも上部の方が広がった断面を有する隔壁を形成する工程と、
前記基板の上に、有機発光材料を堆積させて有機層を形成する工程と、
前記有機層の上に、導電材料を堆積させて上部電極を形成する工程と
を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１８】
前記有機層を形成する工程は、前記上部電極を形成する工程よりも、前記隔壁の上部の広がった部分の陰になる領域への回り込み量が多くなる条件で、有機発光材料を堆積させる請求項１７に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法に関し、特に複数の画素が配置され、画素間に隔壁が設けられている有機ＥＬ表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】  有機ＥＬ素子は、キャリア輸送性及び発光性を有する複数の有機化合物層が積層され、一対の電極に挟まれた構造を有する。このようなダイオード構造では、有機化合物層の厚さを均一にすることが好ましい。膜厚が不均一になると、有機化合物層を厚さ方向に流れる電流が、面内で不均一になる。これにより、発熱による有機化合物層の変質が局部的に加速され、素子の寿命が短くなってしまう。
有機化合物は、有機溶媒に可溶であり、かつ水分によって劣化するため、有機化合物層を形成した後に、フォトリソグラフィによってパターン加工を行うことが困難である。このため、有機化合物層を蒸着により形成する時に、画素の形状及び配置に対応した開口を有する金属製のシャドーマスクを用いて、有機化合物層を画素単位に分割している。カラー表示を行うためには、ＲＧＢに対応して３回のシャドーマスクの位置合わせが必要になる。シャドーマスクの位置合わせに誤差が生じると、画素相互の間隔がばらつき、有機化合物の厚さが不均一になる。
下記の特許文献１に、画素相互の間隔のばらつきを防止する発明が開示されている。
図１１に、特許文献１に開示された有機ＥＬ表示装置の断面図を示す。基板１００の表面上に、図の横方向に延在する下部電極１０１が形成されている。さらに、基板１の表面上に、図の紙面に垂直な方向に延在する複数の絶縁膜１０２が形成され、その上に隔壁１０３が形成されている。下部電極１０１のうち、２つの隔壁１０３の間の領域が画素領域を画定する。
隔壁１０３は、感光性樹脂で形成され、基板１から遠ざかるに従って幅が広がった逆テーパ状の断面を有する。下部電極１０１の画素領域の各々の上に、有機化合物層１０４及び上部電極１０５が積層されている。なお、隔壁１０３の上にも、有機化合物層１０４及び上部電極１０５の蒸着時に堆積した有機化合物層１０４ａ及び導電層１０５ａが形成されている。
図１１の横方向に関する画素の位置は、隔壁１０３により規定され、紙面に垂直な方向に関する画素の位置は下部電極１０１により規定される。このため、有機化合物層の蒸着時に使用するシャドーマスクの位置ずれがあっても、画素相互の間隔はばらつかない。
有機化合物層１０４の縁近傍は、中央部よりも薄くなる。膜厚の薄い部分にまでダイオードが形成されると、この部分に電流が集中する。図１１に示した従来例では、有機化合物層１０４の縁近傍の部分と下部電極１０１との間に、絶縁膜１０２が配置され、薄い部分への電流の集中を防止している。
上記従来例では、隔壁１０３が感光性樹脂で形成されている。感光性樹脂で形成された隔壁１０３は、雰囲気の分子を吸着しやすい。隔壁１０３に吸着された分子は徐々に隔壁１０３から放出され、有機化合物層１０４に作用して、その劣化を加速する。
隔壁１０３を形成した後に、高温で熱処理すると、隔壁１０３に吸着あるいは吸蔵されている分子を放出させることができる。ところが、隔壁１０３は逆テーパ状の不安定な断面形状を有するため、ガラス転移温度以上で熱処理すると、形状が大きく変化してしまう。このため、十分な温度で熱処理することができない。
本発明の目的は、有機化合物層の劣化の生じにくい有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供することである。
【特許文献１】  特開平８−３１５９８１号公報
【発明の開示】
本発明の一観点によると、表面上に複数の画素領域が画定された基板と、前記基板の表面のうち、前記画素領域と画素領域との間の領域上に配置され、無機絶縁材料からなる下部と、該下部の上に配置され、該下部とはエッチング特性の異なる絶縁材料からなる上部とを含み、該上部が、該下部の側面から該画素領域に向かって張り出している隔壁と、前記画素領域上に形成された下部電極と、前記下部電極の上に配置され、電流注入によって発光する有機発光材料を含む有機層と、前記有機層の上に配置された上部電極とを有する有機ＥＬ表示装置が提供される。
隔壁の下部が無機絶縁材料で形成されているため、加熱により容易に水分や吸着ガスを放出させることができ、変形も生じにくい。
本発明の他の観点によると、基板上に、行方向に延在する複数の導電膜からなる下部電極を形成する工程と、前記下部電極を覆うように、前記基板上に無機絶縁材料からなる第１の膜を形成する工程と、前記第１の膜の上に、前記第１の膜とは異なる絶縁材料からなる第２の膜を形成する工程と、前記第２の膜を、列方向に延在する複数の上部パターンが残るようにパターニングする工程と、前記上部パターンをエッチングマスクとして、前記第１の膜をエッチングして該第１の膜からなる下部パターンを残すとともに、該第１の膜を横方向にもエッチングして、前記上部パターンが該下部パターンの端面から張り出した張出部を形成する工程と、前記基板の上に、前記張出部の陰になる領域にも回り込む条件で、有機発光材料を堆積させて有機層を形成する工程と、前記有機層の上に、前記張出部の陰になる領域に回り込まない条件、または回り込み量が、前記有機層を形成する時の回り込み量よりも少なくなる条件で、導電材料を堆積させて上部電極を形成する工程とを有する有機ＥＬ表示装置の製造方法が提供される。
無機絶縁材料からなる第１の膜で隔壁の下部が構成される。このため、隔壁の下部からの水分や吸着ガスの放出を防止することができる。上部電極が、張出部の陰に回り込まないため、有機層の縁近傍に上部電極が形成されることを防止することができる。これにより、上部電極の形成領域を、有機層の膜厚のほぼ均一な領域に限定することができる。
第２の膜が有機物である場合には、第２の膜をパターニングした後、熱処理を行うことが好ましい。
【図面の簡単な説明】  図１は、第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の概略平面図である。
図２Ａ及び２Ｂは、第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明するための基板の断面図である。
図２Ｃ及び図３Ａは、第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
図３Ｂは、第１の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
図４Ａ〜４Ｇは、第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の正孔輸送層から上部電極までの蒸着工程を示す概略図である。
図５は、上部電極を蒸着する工程を説明するための概略斜視図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明するための基板の断面図である。
図６Ｃは、第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
図７は、第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の概略平面図である。
図８Ａ及び図８Ｂは、第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、第３の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
図１０は、第４の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
図１１は、従来例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１に、本発明の第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の概略平面図を示す。ガラス基板上に、図１の横方向（行方向）に延在する複数の下部電極１０が配置されている。下部電極１０は、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）で形成され、その幅Ｗ１は１００μｍ、相互に隣り合う２つの下部電極１０の間隔Ｗ２は２０μｍである。
ガラス基板及び下部電極１０の上に、図１の縦方向（列方向）に延在する複数の隔壁２０が配置されている。隔壁２０の幅Ｗ３は４０μｍ、相互に隣り合う２本の隔壁２０の間隔Ｗ４は３２０μｍである。下部電極１０の各々の表面のうち、隔壁２０の間の領域が、１つの画素領域５となる。
図２Ａ〜図５を参照して、第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。図２Ａ〜２Ｃは、図１の一点鎖線Ａ２−Ａ２における断面に対応し、図３Ａは、図１の一点鎖線Ａ３−Ａ３における断面に対応する。
図２Ａに示すように、ガラス基板１の上に、ＩＴＯからなる下部電極１０を形成する。下部電極１０は、スパッタリングにより厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜を堆積させ、このＩＴＯ膜を等方性エッチングによってパターニングすることにより形成される。
下部電極１０を覆うように、ガラス基板１の上に、プラズマ励起化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）により、厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜１１Ａを堆積させる。窒化シリコン膜１１Ａの表面に、ポジ型レジストを塗布してレジスト膜を形成し、露光及び現像を行って、図１に示した隔壁２０に対応するパターンを形成する。パターニングされたレジスト膜をガラス転移温度以上で熱処理することにより、隔壁上部１２を形成する。レジストパターンの断面形状は、底面が上面よりも広い順テーパ状であるため、逆テーパ状である場合に比べて、レジストパターンは熱処理による変形を生じにくい。
レジストパターンを、レジスト材料のガラス転移温度以上の温度で熱処理することにより、レジストパターンから溶剤や水分等を除去し、かつ膜を緻密化して雰囲気ガスの吸蔵を抑制し、その形状の安定性を高めることができる。また、エッチングマスクとしての性能を高めることができる。
バレル型プラズマエッチャに、エッチングガスとしてＣＦ４とＯ２との混合ガス（酸素濃度５％）を導入し、隔壁上部１２をエッチングマスクとして窒化シリコン膜１１Ａを等方的にエッチングする。
図２Ｂに示すように、隔壁上部１２が配置されていない領域では、下部電極１０が露出し、隔壁１２の下部に窒化シリコンからなる隔壁下部１１が残る。隔壁下部１１及び隔壁上部１２が、隔壁２０を構成する。窒化シリコン膜１１Ａが等方的にエッチングされるため、横方向にもエッチングが進む。このため、隔壁２０の断面は、隔壁上部１２が隔壁下部１１の側面から画素領域に向かって張り出した形状になる。
図２Ｃに示すように、基板上に有機化合物層を、シャドーマスク蒸着法により堆積させる。図４Ａ〜図５を参照して、有機化合物層の堆積方法について説明する。
図４Ａに示すように、表示領域全体に亘って開口が形成されたシャドーマスク３０を用いて、有機正孔輸送材料を蒸着する。図３Ａに示す断面においては、下部電極１０の上に、正孔輸送層１４が形成される。図２Ｃに示す断面においては、下部電極１０の画素領域５の上に、正孔輸送層１４が形成される。正孔輸送材料は、隔壁上部１２の張出部の陰になる領域にも回り込むため、張出部の下方にも正孔輸送層１４が堆積される。
図４Ｂに示すように、同色の画素に対応した開口を有するシャドーマスク３１を用い、赤色画素領域に、赤色用の有機発光材料を蒸着する。次に、図４Ｃに示すように、シャドーマスク３１を１画素分ずらして、緑色画素領域に、緑色用の有機発光材料を蒸着する。さらに、図４Ｄに示すように、シャドーマスク３１を１画素分ずらして、青色用画素領域に、青色用の有機発光材料を蒸着する。
図３Ａに示すように、赤色用の有機発光層１５Ｒ、緑色用の有機発光層１５Ｇ、及び青色用の有機発光層１５Ｂが、所定の画素領域上に形成される。正孔輸送層１４と有機発光層１５との合計の厚さは１００ｎｍである。図２Ｃに示した断面内の画素には、同一色の有機発光層、例えば赤色用の有機発光層１５Ｒが形成される。なお、隔壁上部１２の表面上にも、正孔輸送材料及び有機発光材料が堆積し、有機化合物層１４ａ及び１５ａが形成される。
図４Ｅに示すように、表示領域全体に亘って開口が形成されたシャドーマスク３０を用いて、有機発光層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｇの上に、ＡｌＬｉ合金を蒸着し、上部電極１６を形成する。上部電極１６の厚さは１２０ｎｍとする。
図５に、上部電極１６を形成するための蒸着装置の概略斜視図を示す。るつぼ３５内に上部電極の原料３６が装填されている。基板１と、るつぼ３５との間にコリメータ３７が配置されている。コリメータ３７は、ある厚さの板に、厚さ方向に平行な中心軸を持った多数の貫通孔３８が設けられた有孔板部材である。貫通孔３８の断面は、円形でもよいし、六角形でもよいし、その他の形状でもよい。
るつぼ３５から蒸発し、基板１の法線から大きく傾いた方向に飛翔する原料は、貫通孔３８を通過することができず、基板１まで到達しない。基板１の法線方向にほぼ平行に飛翔する原料は、貫通孔３８を通過し、基板１まで到達する。このため、図２Ｃに示すように、上部電極材料は、隔壁上部１２の張出部の陰にほとんど回り込まない。上部電極材料の回り込み量は、正孔輸送材料や有機発光材料の回り込み量に比べて少ない。このため、有機発光層１５Ｒの縁近傍には上部電極１６が形成されない。なお、隔壁２０の上にも上部電極材料が堆積し、導電層１６ａが形成される。
例えば、コリメータ３７の厚さを６０ｍｍ、貫通孔３８の直径を５ｍｍとすると、基板の法線から４．８°以上傾いた方向に飛翔する原料は、基板１に到達しない。有機発光層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを形成する時の原料の飛翔方向と基板法線方向とのなす最大角が４．８°よりも大きくなるようにすることにより、上部電極材料の回り込み量を、有機発光材料の回り込み量よりも大きくすることができる。例えば、コリメータ３７を取り外し、蒸発源を広い領域に配置することにより、すべての画素に対して回り込み量を大きくすることができる。
基板１内のすべての画素について、蒸着条件を同等にするために、図５に示したるつぼ３５を基板１に平行な仮想面に沿って複数個配置することが好ましい。さらに、蒸着中に基板１を回転させることにより、膜厚の均一性をより高めることができる。
図４Ｆに示すように、基板１を真空容器内に配置し、有機発光層が形成された面に、封止部材４０を被せる。基板１と封止部材４０とを、紫外線硬化型接着剤で接着する。紫外線を照射する時には、有機正孔輸送層や有機発光層に紫外線が照射されないように、遮光板４２で紫外線を遮光する。
図４Ｇに示すように、有機発光層で発生した光が基板１を透過して外部に放射される有機ＥＬ表示装置が得られる。
上記第１の実施例では、図２Ｃに示したように、有機正孔輸送層１４や有機発光層１５Ｒの縁近傍の薄い領域上に、上部電極１６が形成されない。このため、有機発光層１５Ｒにほぼ均一に電流を流すことができる。
また、第１の実施例では、図２Ａに示した感光性樹脂からなる隔壁上部１２を、その形状を保ったまま高温で熱処理することができる。このため、有機溶剤や、吸着されているガスを十分脱離させることができる。これにより、有機材料から脱離したガスに起因する有機ＥＬ表示装置の劣化を防止することができる。
図３Ｂに、第１の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図を示す。第１の実施例では、図３Ａの断面方向（図１の列方向）にＲＧＢの画素が配列していた。図３Ｂに示した変形例では、図１の行方向にＲＧＢの画素が配列している。このため、図３Ｂの断面内には、１色の画素のみが現れる。このため、１つの有機発光層１５が、図３Ｂの横方向に延在する。
次に、図６を参照して、第２の実施例による有機ＥＬ表示装置について説明する。第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の平面図は、図１に示した第１の実施例の有機ＥＬ表示装置の平面図と同一であり、図６Ａ〜６Ｃは、図１の一点鎖線Ａ２−Ａ２における断面に相当する。
図６Ａに示すように、ガラス基板１の上に、下部電極１０を形成する。下部電極１０は、図１及び図２Ａに示した第１の実施例の下部電極１０と同じ構造を有する。下部電極１０を覆うように、基板１の上に厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜５０Ａと、厚さ３００ｎｍの酸化シリコン膜５１Ａとを、ＰＥＣＶＤにより順番に堆積させる。酸化シリコン膜５１Ａの上にレジストパターン５２を形成する。レジストパターン５２は、図１に示した隔壁２０に対応する位置に配置される。レジストパターン５２を形成した後、ポストベーキングを行う。
平行平板型反応性イオンエッチャにＣＨＦ３とＨ２との混合ガス（ＣＨＦ３の濃度１０％）を導入し、レジストパターン５２をエッチングマスクとして酸化シリコン膜５１Ａを異方的にエッチングする。
図６Ｂに示すように、レジストパターン５２の下に酸化シリコンからなる隔壁上部５１が残る。次に、バレル型プラズマエッチャにＣＦ４とＯ２との混合ガス（Ｏ２濃度５％）を導入し、レジストパターン５２及び隔壁上部５１をエッチングマスクとして窒化シリコン膜５０Ａを等方的にエッチングする。窒化シリコンからなる隔壁下部５０が残る。窒化シリコン膜５０Ａが横方向にもエッチングされるため、隔壁上部５１が隔壁下部５０の側面から張り出した形状の隔壁２０が得られる。第１の実施例の図３Ａに示したように、下部電極１０の配置されていない領域に、窒化シリコン膜５０Ａの一部（図３Ａにおいては窒化シリコン膜１１Ａ）を残す。窒化シリコン膜５０Ａをエッチングした後、レジストパターン５２を除去する。
レジストパターン５２を除去した後、熱処理を行う。この熱処理は、基板表面に吸着されている水分等を除去することができる温度で行う。
図６Ｃに示すように、画素領域上に、正孔輸送層１４、有機発光層１５、及び上部電極１６を形成する。これらの層は、第１の実施例の場合と同様の方法で形成される。隔壁２０の上にも、正孔輸送材料からなる層１４ａ、有機発光材料からなる層１５ａ、上部電極材料からなる層１６ａが堆積する。
第２の実施例では、隔壁２０が無機材料で形成される。このため、有機溶剤や吸着物質が脱離することに起因する有機ＥＬ表示装置の劣化を防止することができる。
上記第２の実施例では、隔壁下部５０を窒化シリコンで形成し、隔壁上部５１を酸化シリコンで形成したが、両者を、相互にエッチング特性の異なる無機絶縁材料で形成してもよい。隔壁上部５１をエッチングマスクとして、その下層をエッチングし、隔壁下部５０を形成することができる。
また、上記第２の実施例では、隔壁下部５０と隔壁上部５１とを、相互に異なる無機絶縁材料で形成したが、構成元素が同一で、その組成比が異なる無機化合物で形成してもよい。例えば、隔壁下部５０と隔壁上部５１とを、共に窒化シリコンで形成し、隔壁下部５０と隔壁上部５１とでシリコンと窒素との組成比を変えてもよい。
例えば、隔壁下部５０のＳｉ：Ｎを１：１とし、隔壁上部５１のＳｉ：Ｎを１．２：１とする。濃度１％の弗酸でエッチングする場合、Ｎの組成比が増加するとエッチング速度が速くなる。このため、隔壁上部５１のエッチング速度よりも、隔壁下部５０のエッチング速度の方が速い条件でエッチングを行うことができる。
また、組成比の異なる２層を積層するのではなく、高さ方向に関して組成比が徐々に変化する無機化合物層をエッチングすることにより、隔壁２０を形成することも可能である。例えば、隔壁２０を窒化シリコンで形成し、基板１から遠ざかるに従って、窒素の組成比を小さくしてもよい。この窒化シリコン層を弗酸でエッチングする場合、基板に近い部分のエッチング速度が上方の部分のエッチング速度よりも速いため、高くなるに従って徐々に拡がった断面形状を持つ隔壁２０を形成することができる。なお、この場合、まず異方性エッチングを行い、その後、等方性エッチングを行うことが好ましい。
窒化シリコン膜の組成比の制御は、原料ガスの分圧、例えばシランとアンモニアとの分圧を制御することにより行うことができる。例えば、ＰＥＣＶＤにより、基板温度３２０℃、ガス圧１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）、プラズマ発生のための周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力０．１Ｗ／ｃｍ２の条件で窒化シリコン膜を堆積させる場合、シランとアンモニアとの分圧比を１：２とすると、形成される窒化シリコンの組成比Ｓｉ：Ｎが１．２：１になり、シランとアンモニアとの分圧比を１：３とすると、形成される窒化シリコンの組成比Ｓｉ：Ｎが１：１になる。成膜中に分圧比を徐々に変えることにより、厚さ方向に関して組成比が徐々に変化する窒化シリコン膜を形成することができる。
次に、図７〜図９を参照して、第３の実施例による有機ＥＬ表示装置について説明する。
図７に、第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の概略平面図を示す。基板の表面上に、行方向に延在する複数の下部電極１０が配置されている。上記第１の実施例では、図１に示すように、隔壁２０が列方向に延在していたが、第３の実施例では、隔壁が格子状に配置されている。隔壁の行方向に延在する部分は、相互に隣り合う２本の下部電極１０の間に配置される。下部電極１０と重なる位置に、隔壁の開口領域２１が配置される。開口領域２１は行列状に配置され、その各々が１つの画素領域に対応する。
開口領域２１の各列に対応して、列方向に延在する上部電極６０が配置されている。上部電極６０の各々は、開口領域２１の行方向の寸法よりも広い幅を有し、開口領域２１を内包する。
図８Ａに、図７の一点鎖線Ａ８−Ａ８における断面図を示す。ガラス基板１の上に、下部電極１０が形成されている。さらに、隔壁下部１１と隔壁上部１２とで構成された隔壁２０が形成されている。隔壁２０の断面構造は、図２Ｂに示した第１の実施例の隔壁２０の断面構造と同一である。
開口領域２１の下部電極１０上に、正孔輸送層１４及び有機発光層１５が形成されている。隔壁２０の上にも、正孔輸送材料からなる層１４ａ及び有機発光材料からなる層１５ａが堆積している。有機発光層１５の上に上部電極６０が形成されている。上部電極６０は、その両側の隔壁２０の上まで掛かっている。
図８Ｂに、図７の一点鎖線Ｂ８−Ｂ８における断面図を示す。図８Ｂの横方向にＲＧＢの画素が並んでいる。上部電極６０が、複数の開口領域２１に亘って図８Ｂの横方向に延在している。
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、基板１、隔壁２０、及び上部電極６０とにより、画素ごとに閉じた空間が画定される。正孔輸送層１４及び有機発光層１５が、この閉じた空間内に配置される。
第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の下部電極１０の形成工程から、有機発光層１５の形成工程までは、第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造工程と同様である。第３の実施例では、上部電極６０を、第１の実施例の場合よりも厚く堆積させることにより、有機発光層１５の表面から隔壁２０の上まで連続させる。上部電極６０の蒸着は、画素の列に対応した開口を有するシャドーマスクを用いて行われる。
図８Ａに示したように、隔壁２０の上方において、上部電極６０の隙間に、有機発光材料からなる有機膜１５ａが露出する場合がある。基板１に紫外線を照射することにより、露出した有機膜１５ａ及びその下の有機膜１４ａを変質させる。なお、紫外線を照射する代わりに、酸化性の雰囲気に晒してもよい。
図８Ｃに、図７の上部電極６０を堆積させるときに適用するシャドーマスクの開口の行方向の幅を、有機膜１４ａ及び１５ａを堆積させるときに適用するシャドーマスクの開口の行方向の幅よりも広くした場合の、一点鎖線Ａ８−Ａ８における断面図を示す。有機膜１４ａ及び１５ａは完全に上部電極６０に覆われ、露出しない。このため、有機膜１４ａ及び１５ａを変質させる工程は不要になる。
第３の実施例では、正孔輸送層１４及び有機発光層１５が、外気から隔離された空間内に配置される。このため、水分等の浸入による有機化合物の劣化を防止することができる。
図９Ａ及び図９Ｂに、第３の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図を示す。図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ図７の一点鎖線Ａ８−Ａ８、及びＢ８−Ｂ８における断面に相当する。この変形例においては、図７の行方向にＲＧＢの画素が配列している。このため、図９Ａに示した断面内では、有機発光材料からなる有機膜１５ａが、隔壁２０の上方において分離されている。図９Ｂに示した断面では、有機膜１５ａが隔壁２０の上方において連続している。
この変形例においても、第３の実施例の場合と同様に、画素ごとに閉じた空間が画定される。このため、水分の浸入による有機化合物の劣化を防止することができる。
図１０に、第４の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図を示す。第４の実施例による有機ＥＬ表示装置は、図７に示した第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の隔壁の平面形状と同一の平面形状を有する。図１０は、図７の一点鎖線Ａ８−Ａ８における断面に相当する。第４の実施例による有機ＥＬ表示装置の隔壁２０の断面構造は、図６Ｃに示した第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の隔壁２０の断面構造と同一である。
第２の実施例の場合と同様に、画素領域上に正孔輸送層１４、有機発光層１５が積層されている。隔壁２０の上に、正孔輸送材料からなる有機膜１４ａ及び有機発光材料からなる有機膜１５ａが堆積している。有機発光層１５の上に上部電極６５が形成されている。上部電極６５は、図６Ｃに示した第２の実施例の上部電極１６よりも厚く形成されており、隔壁２０の上まで連続的に覆っている。
上部電極６５を形成した後、基板に紫外線を照射して、上部電極６５の隙間に露出している有機膜１５ａ及び１４ａを変質させる。
第４の実施例による有機ＥＬ表示装置においては、第３の実施例の場合と同様に、正孔輸送層１４及び有機発光層１５が、基板１、隔壁２０、及び上部電極６５により画定された空間内に配置される。このため、外界からの水分の浸入を防止することができる。
上記第１〜第４の実施例では、有機化合物層を、正孔輸送層と有機発光層との２層で構成したが、他の構成としてもよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、及び有機発光層の３層構造としてもよい。さらに、有機発光層と上部電極との間に電子輸送層を追加してもよい。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図１】
2004084590.tif 000003
2004084590.tif 000004
2004084590.tif 000005
2004084590.tif 000006
【図５】
2004084590.tif 000007
2004084590.tif 000008
【図７】
2004084590.tif 000009
2004084590.tif 000010
2004084590.tif 000011
【図１０】
2004084590.tif 000012
【図１１】
2004084590.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月3日(2005.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に複数の画素領域が画定された基板と、
前記基板の表面のうち、前記画素領域と画素領域との間の領域上に配置され、高さ方向に関して組成比が徐々に変化する無機化合物で形成された隔壁であって、該隔壁の上部が、該隔壁の下部の側面から該画素領域に向かって張り出している隔壁と、
前記画素領域上に形成された下部電極と、
前記下部電極の上に配置され、電流注入によって発光する有機発光材料を含む有機層と、
前記有機層の上に配置された上部電極と
を有する有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
表面上に複数の画素領域が画定された基板と、
前記基板の表面のうち、前記画素領域と画素領域との間の領域上に配置された隔壁であって、該隔壁の上部が、該隔壁の下部の側面から該画素領域に向かって張り出している隔壁と、
前記画素領域上に形成された下部電極と、
前記下部電極の上に配置され、電流注入によって発光する有機発光材料を含む有機層と、
前記有機層の上に配置された上部電極と
を有し、前記上部電極の縁が前記有機層の縁よりも内側に配置されている有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記画素領域が前記基板の表面に行列状に配置され、前記隔壁が前記画素領域の相互に隣り合う２つの列の間、及び相互に隣り合う２つの行の間に配置されて格子状のパターンを有する請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。  
【請求項４】
前記下部電極が、前記画素領域の各行に対応して配置されて行方向に延在する第１の導電膜で構成されており、前記上部電極が、前記画素領域の各列に対応して配置されて列方向に延在する第２の導電膜で構成されている請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記上部電極の幅が、前記隔壁の列方向に延在する部分の間隔よりも広く、前記基板、前記隔壁及び前記上部電極により閉じた空間が画定されている請求項３または４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
基板上に、行方向に延在する複数の導電膜からなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆うように、前記基板上に絶縁材料からなる第１の膜を形成する工程と、
前記第１の膜の上に、前記第１の膜とは異なる絶縁材料からなる第２の膜を形成する工程と、
前記第２の膜を、列方向に延在する複数の上部パターンが残るようにパターニングする工程と、
前記上部パターンをエッチングマスクとして、前記第１の膜をエッチングして該第１の膜からなる下部パターンを残すとともに、該第１の膜を横方向にもエッチングして、前記上部パターンが該下部パターンの端面から張り出した張出部を形成する工程と、
前記基板の上に、前記張出部の陰になる領域にも回り込む条件で、有機発光材料を堆積させて有機層を形成する工程と、
前記有機層の上に、前記張出部の陰になる領域に回り込まない条件、または回り込み量が、前記有機層を形成する時の回り込み量よりも少なくなる条件で、導電材料を堆積させて上部電極を形成する工程と
を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記上部電極を形成する工程が、上部電極材料の蒸発源と、前記基板との間に、板面の法線からの傾き角がある角度以下の方向に飛翔する蒸着原料を通過させ、板面の法線からの傾き角がある角度以上の方向に飛翔する蒸着原料を通過させないコリメータを配置して、上部電極材料を蒸着する工程を含む請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。  
【請求項８】
基板上に、行方向に延在する複数の導電膜からなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆うように、前記基板上に第１の絶縁材料からなる第１の膜を形成する工程と、
前記第１の膜の上に、前記第１の絶縁材料とは異なる第２の絶縁材料からなる第２の膜を形成する工程と、
行方向及び列方向に延在する格子状のパターンを有し、行方向に延在する部分は、相互に隣り合う２本の前記下部電極の間に配置される上部パターンが残るように、前記第２の膜をパターニングする工程と、
前記上部パターンをエッチングマスクとして、前記第１の膜をエッチングして該第１の膜からなる下部パターンを残すとともに、横方向にもエッチングして、前記上部パターンが該下部パターンの端面から張り出した張出部を形成する工程と、
前記基板の上に、前記張出部の陰になる領域にも回り込む条件で、有機発光材料を堆積させて有機層を形成する工程と、
前記有機層の上に、前記張出部の陰になる領域に回り込まない条件、または回り込み量が、前記有機層を形成する時の回り込み量よりも少なくなる条件で、導電材料を堆積させて上部電極を形成する工程と
を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記上部電極は、列方向に延在する複数の導電パターンで構成され、前記上部電極を形成する工程が、
前記上部電極の幅が、前記上部パターンの列方向に延在する部分の間隔よりも広く、前記基板、前記上部パターン、前記下部パターン及び前記上部電極により閉じた空間が画定されるように、シャドーマスクを用いて導電材料を堆積させる工程を含む請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記上部電極を形成した後、前記基板の表面を酸化性雰囲気に晒すか、または前記基板に紫外線を照射することにより、前記上部パターンの上に堆積している前記有機発光材料からなる層を変質させる工程を含む請求項９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記有機層を形成する工程で、前記上部パターンの上に堆積された有機材料からなる膜を完全に覆うように、前記上部電極を形成する請求項９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記上部電極を形成する工程が、上部電極材料の蒸発源と、前記基板との間に、板面の法線からの傾き角がある角度以下の方向に飛翔する蒸着原料を通過させ、板面の法線からの傾き角がある角度以上の方向に飛翔する蒸着原料を通過させないコリメータを配置して、上部電極材料を蒸着する工程を含む請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１３】
基板上に、行方向に延在する複数の導電膜からなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆うように、前記基板上に無機化合物絶縁材料で形成され、厚さ方向に関して、構成元素の組成比が変化している第１の膜を形成する工程と、
前記第１の膜の上に、列方向に延在する縞状パターンまたは行方向と列方向とに延在する格子状パターンを有するマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをエッチングマスクとして、前記第１の膜を、下部のエッチング速度が上部のエッチング速度よりも速い条件でエッチングして、下部よりも上部の方が広がった断面を有する隔壁を形成する工程と、
前記基板の上に、有機発光材料を堆積させて有機層を形成する工程と、
前記有機層の上に、導電材料を堆積させて上部電極を形成する工程と
を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記有機層を形成する工程は、前記上部電極を形成する工程よりも、前記隔壁の上部の広がった部分の陰になる領域への回り込み量が多くなる条件で、有機発光材料を堆積させる請求項１３に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記上部電極を形成する工程が、上部電極材料の蒸発源と、前記基板との間に、板面の法線からの傾き角がある角度以下の方向に飛翔する蒸着原料を通過させ、板面の法線からの傾き角がある角度以上の方向に飛翔する蒸着原料を通過させないコリメータを配置して、上部電極材料を蒸着する工程を含む請求項１３に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置及びその製造方法に関し、特に複数の画素が配置され、画素間に隔壁が設けられている有機ＥＬ表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、キャリア輸送性及び発光性を有する複数の有機化合物層が積層され、一対の電極に挟まれた構造を有する。このようなダイオード構造では、有機化合物層の厚さを均一にすることが好ましい。膜厚が不均一になると、有機化合物層を厚さ方向に流れる電流が、面内で不均一になる。これにより、発熱による有機化合物層の変質が局部的に加速され、素子の寿命が短くなってしまう。
【０００３】
有機化合物は、有機溶媒に可溶であり、かつ水分によって劣化するため、有機化合物層を形成した後に、フォトリソグラフィによってパターン加工を行うことが困難である。このため、有機化合物層を蒸着により形成する時に、画素の形状及び配置に対応した開口を有する金属製のシャドーマスクを用いて、有機化合物層を画素単位に分割している。カラー表示を行うためには、ＲＧＢに対応して３回のシャドーマスクの位置合わせが必要になる。シャドーマスクの位置合わせに誤差が生じると、画素相互の間隔がばらつき、有機化合物の厚さが不均一になる。
【０００４】
下記の特許文献１に、画素相互の間隔のばらつきを防止する発明が開示されている。
【０００５】
図１１に、特許文献１に開示された有機ＥＬ表示装置の断面図を示す。基板１００の表面上に、図の横方向に延在する下部電極１０１が形成されている。さらに、基板１の表面上に、図の紙面に垂直な方向に延在する複数の絶縁膜１０２が形成され、その上に隔壁１０３が形成されている。下部電極１０１のうち、２つの隔壁１０３の間の領域が画素領域を画定する。
【０００６】
隔壁１０３は、感光性樹脂で形成され、基板１から遠ざかるに従って幅が広がった逆テーパ状の断面を有する。下部電極１０１の画素領域の各々の上に、有機化合物層１０４及び上部電極１０５が積層されている。なお、隔壁１０３の上にも、有機化合物層１０４及び上部電極１０５の蒸着時に堆積した有機化合物層１０４ａ及び導電層１０５ａが形成されている。
【０００７】
図１１の横方向に関する画素の位置は、隔壁１０３により規定され、紙面に垂直な方向に関する画素の位置は下部電極１０１により規定される。このため、有機化合物層の蒸着時に使用するシャドーマスクの位置ずれがあっても、画素相互の間隔はばらつかない。
【０００８】
有機化合物層１０４の縁近傍は、中央部よりも薄くなる。膜厚の薄い部分にまでダイオードが形成されると、この部分に電流が集中する。図１１に示した従来例では、有機化合物層１０４の縁近傍の部分と下部電極１０１との間に、絶縁膜１０２が配置され、薄い部分への電流の集中を防止している。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−３１５９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来例では、隔壁１０３が感光性樹脂で形成されている。感光性樹脂で形成された隔壁１０３は、雰囲気の分子を吸着しやすい。隔壁１０３に吸着された分子は徐々に隔壁１０３から放出され、有機化合物層１０４に作用して、その劣化を加速する。
【００１１】
隔壁１０３を形成した後に、高温で熱処理すると、隔壁１０３に吸着あるいは吸蔵されている分子を放出させることができる。ところが、隔壁１０３は逆テーパ状の不安定な断面形状を有するため、ガラス転移温度以上で熱処理すると、形状が大きく変化してしまう。このため、十分な温度で熱処理することができない。
【００１２】
本発明の目的は、有機化合物層の劣化の生じにくい有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点によると、表面上に複数の画素領域が画定された基板と、前記基板の表面のうち、前記画素領域と画素領域との間の領域上に配置され、高さ方向に関して組成比が徐々に変化する無機化合物で形成された隔壁であって、該隔壁の上部が、該隔壁の下部の側面から該画素領域に向かって張り出している隔壁と、前記画素領域上に形成された下部電極と、前記下部電極の上に配置され、電流注入によって発光する有機発光材料を含む有機層と、前記有機層の上に配置された上部電極とを有する有機ＥＬ表示装置提供される。
【００１４】
隔壁が無機化合物で形成されているため、加熱により容易に水分や吸着ガスを放出させることができ、変形も生じにくい。
【００１５】
本発明の他の観点によると、表面上に複数の画素領域が画定された基板と、前記基板の表面のうち、前記画素領域と画素領域との間の領域上に配置された隔壁であって、該隔壁の上部が、該隔壁の下部の側面から該画素領域に向かって張り出している隔壁と、前記画素領域上に形成された下部電極と、前記下部電極の上に配置され、電流注入によって発光する有機発光材料を含む有機層と、前記有機層の上に配置された上部電極とを有し、前記上部電極の縁が前記有機層の縁よりも内側に配置されている有機ＥＬ表示装置が提供される。
【００１６】
本発明の他の観点によると、基板上に、行方向に延在する複数の導電膜からなる下部電極を形成する工程と、前記下部電極を覆うように、前記基板上に絶縁材料からなる第１の膜を形成する工程と、前記第１の膜の上に、前記第１の膜とは異なる絶縁材料からなる第２の膜を形成する工程と、前記第２の膜を、列方向に延在する複数の上部パターンが残るようにパターニングする工程と、前記上部パターンをエッチングマスクとして、前記第１の膜をエッチングして該第１の膜からなる下部パターンを残すとともに、該第１の膜を横方向にもエッチングして、前記上部パターンが該下部パターンの端面から張り出した張出部を形成する工程と、前記基板の上に、前記張出部の陰になる領域にも回り込む条件で、有機発光材料を堆積させて有機層を形成する工程と、前記有機層の上に、前記張出部の陰になる領域に回り込まない条件、または回り込み量が、前記有機層を形成する時の回り込み量よりも少なくなる条件で、導電材料を堆積させて上部電極を形成する工程とを有する有機ＥＬ表示装置の製造方法が提供される。
【００１７】
無機絶縁材料からなる第１の膜で隔壁の下部が構成される。このため、隔壁の下部からの水分や吸着ガスの放出を防止することができる。上部電極が、張出部の陰に回り込まないため、有機層の縁近傍に上部電極が形成されることを防止することができる。これにより、上部電極の形成領域を、有機層の膜厚のほぼ均一な領域に限定することができる。
【００１８】
第２の膜が有機物である場合には、第２の膜をパターニングした後、熱処理を行うことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に、本発明の第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の概略平面図を示す。ガラス基板上に、図１の横方向（行方向）に延在する複数の下部電極１０が配置されている。下部電極１０は、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）で形成され、その幅Ｗ１は１００μｍ、相互に隣り合う２つの下部電極１０の間隔Ｗ２は２０μｍである。
【００２０】
ガラス基板及び下部電極１０の上に、図１の縦方向（列方向）に延在する複数の隔壁２０が配置されている。隔壁２０の幅Ｗ３は４０μｍ、相互に隣り合う２本の隔壁２０の間隔Ｗ４は３２０μｍである。下部電極１０の各々の表面のうち、隔壁２０の間の領域が、１つの画素領域５となる。
【００２１】
図２Ａ〜図５を参照して、第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。図２Ａ〜２Ｃは、図１の一点鎖線Ａ２−Ａ２における断面に対応し、図３Ａは、図１の一点鎖線Ａ３−Ａ３における断面に対応する。
【００２２】
図２Ａに示すように、ガラス基板１の上に、ＩＴＯからなる下部電極１０を形成する。下部電極１０は、スパッタリングにより厚さ１５０ｎｍのＩＴＯ膜を堆積させ、このＩＴＯ膜を等方性エッチングによってパターニングすることにより形成される。
【００２３】
下部電極１０を覆うように、ガラス基板１の上に、プラズマ励起化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）により、厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜１１Ａを堆積させる。窒化シリコン膜１１Ａの表面に、ポジ型レジストを塗布してレジスト膜を形成し、露光及び現像を行って、図１に示した隔壁２０に対応するパターンを形成する。パターニングされたレジスト膜をガラス転移温度以上で熱処理することにより、隔壁上部１２を形成する。レジストパターンの断面形状は、底面が上面よりも広い順テーパ状であるため、逆テーパ状である場合に比べて、レジストパターンは熱処理による変形を生じにくい。
【００２４】
レジストパターンを、レジスト材料のガラス転移温度以上の温度で熱処理することにより、レジストパターンから溶剤や水分等を除去し、かつ膜を緻密化して雰囲気ガスの吸蔵を抑制し、その形状の安定性を高めることができる。また、エッチングマスクとしての性能を高めることができる。
【００２５】
バレル型プラズマエッチャに、エッチングガスとしてＣＦ４とＯ２との混合ガス（酸素濃度５％）を導入し、隔壁上部１２をエッチングマスクとして窒化シリコン膜１１Ａを等方的にエッチングする。
【００２６】
図２Ｂに示すように、隔壁上部１２が配置されていない領域では、下部電極１０が露出し、隔壁１２の下部に窒化シリコンからなる隔壁下部１１が残る。隔壁下部１１及び隔壁上部１２が、隔壁２０を構成する。窒化シリコン膜１１Ａが等方的にエッチングされるため、横方向にもエッチングが進む。このため、隔壁２０の断面は、隔壁上部１２が隔壁下部１１の側面から画素領域に向かって張り出した形状になる。
【００２７】
図２Ｃに示すように、基板上に有機化合物層を、シャドーマスク蒸着法により堆積させる。図４Ａ〜図５を参照して、有機化合物層の堆積方法について説明する。
【００２８】
図４Ａに示すように、表示領域全体に亘って開口が形成されたシャドーマスク３０を用いて、有機正孔輸送材料を蒸着する。図３Ａに示す断面においては、下部電極１０の上に、正孔輸送層１４が形成される。図２Ｃに示す断面においては、下部電極１０の画素領域５の上に、正孔輸送層１４が形成される。正孔輸送材料は、隔壁上部１２の張出部の陰になる領域にも回り込むため、張出部の下方にも正孔輸送層１４が堆積される。
【００２９】
図４Ｂに示すように、同色の画素に対応した開口を有するシャドーマスク３１を用い、赤色画素領域に、赤色用の有機発光材料を蒸着する。次に、図４Ｃに示すように、シャドーマスク３１を１画素分ずらして、緑色画素領域に、緑色用の有機発光材料を蒸着する。さらに、図４Ｄに示すように、シャドーマスク３１を１画素分ずらして、青色用画素領域に、青色用の有機発光材料を蒸着する。
【００３０】
図３Ａに示すように、赤色用の有機発光層１５Ｒ、緑色用の有機発光層１５Ｇ、及び青色用の有機発光層１５Ｂが、所定の画素領域上に形成される。正孔輸送層１４と有機発光層１５との合計の厚さは１００ｎｍである。図２Ｃに示した断面内の画素には、同一色の有機発光層、例えば赤色用の有機発光層１５Ｒが形成される。なお、隔壁上部１２の表面上にも、正孔輸送材料及び有機発光材料が堆積し、有機化合物層１４ａ及び１５ａが形成される。
【００３１】
図４Ｅに示すように、表示領域全体に亘って開口が形成されたシャドーマスク３０を用いて、有機発光層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｇの上に、ＡｌＬｉ合金を蒸着し、上部電極１６を形成する。上部電極１６の厚さは１２０ｎｍとする。
【００３２】
図５に、上部電極１６を形成するための蒸着装置の概略斜視図を示す。るつぼ３５内に上部電極の原料３６が装填されている。基板１と、るつぼ３５との間にコリメータ３７が配置されている。コリメータ３７は、ある厚さの板に、厚さ方向に平行な中心軸を持った多数の貫通孔３８が設けられた有孔板部材である。貫通孔３８の断面は、円形でもよいし、六角形でもよいし、その他の形状でもよい。
【００３３】
るつぼ３５から蒸発し、基板１の法線から大きく傾いた方向に飛翔する原料は、貫通孔３８を通過することができず、基板１まで到達しない。基板１の法線方向にほぼ平行に飛翔する原料は、貫通孔３８を通過し、基板１まで到達する。このため、図２Ｃに示すように、上部電極材料は、隔壁上部１２の張出部の陰にほとんど回り込まない。上部電極材料の回り込み量は、正孔輸送材料や有機発光材料の回り込み量に比べて少ない。このため、有機発光層１５Ｒの縁近傍には上部電極１６が形成されない。なお、隔壁２０の上にも上部電極材料が堆積し、導電層１６ａが形成される。
【００３４】
例えば、コリメータ３７の厚さを６０ｍｍ、貫通孔３８の直径を５ｍｍとすると、基板の法線から４．８°以上傾いた方向に飛翔する原料は、基板１に到達しない。有機発光層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを形成する時の原料の飛翔方向と基板法線方向とのなす最大角が４．８°よりも大きくなるようにすることにより、上部電極材料の回り込み量を、有機発光材料の回り込み量よりも大きくすることができる。例えば、コリメータ３７を取り外し、蒸発源を広い領域に配置することにより、すべての画素に対して回り込み量を大きくすることができる。
【００３５】
基板１内のすべての画素について、蒸着条件を同等にするために、図５に示したるつぼ３５を基板１に平行な仮想面に沿って複数個配置することが好ましい。さらに、蒸着中に基板１を回転させることにより、膜厚の均一性をより高めることができる。
【００３６】
図４Ｆに示すように、基板１を真空容器内に配置し、有機発光層が形成された面に、封止部材４０を被せる。基板１と封止部材４０とを、紫外線硬化型接着剤で接着する。紫外線を照射する時には、有機正孔輸送層や有機発光層に紫外線が照射されないように、遮光板４２で紫外線を遮光する。
【００３７】
図４Ｇに示すように、有機発光層で発生した光が基板１を透過して外部に放射される有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００３８】
上記第１の実施例では、図２Ｃに示したように、有機正孔輸送層１４や有機発光層１５Ｒの縁近傍の薄い領域上に、上部電極１６が形成されない。このため、有機発光層１５Ｒにほぼ均一に電流を流すことができる。
【００３９】
また、第１の実施例では、図２Ａに示した感光性樹脂からなる隔壁上部１２を、その形状を保ったまま高温で熱処理することができる。このため、有機溶剤や、吸着されているガスを十分脱離させることができる。これにより、有機材料から脱離したガスに起因する有機ＥＬ表示装置の劣化を防止することができる。
【００４０】
図３Ｂに、第１の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図を示す。第１の実施例では、図３Ａの断面方向（図１の列方向）にＲＧＢの画素が配列していた。図３Ｂに示した変形例では、図１の行方向にＲＧＢの画素が配列している。このため、図３Ｂの断面内には、１色の画素のみが現れる。このため、１つの有機発光層１５が、図３Ｂの横方向に延在する。
【００４１】
次に、図６を参照して、第２の実施例による有機ＥＬ表示装置について説明する。第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の平面図は、図１に示した第１の実施例の有機ＥＬ表示装置の平面図と同一であり、図６Ａ〜６Ｃは、図１の一点鎖線Ａ２−Ａ２における断面に相当する。
【００４２】
図６Ａに示すように、ガラス基板１の上に、下部電極１０を形成する。下部電極１０は、図１及び図２Ａに示した第１の実施例の下部電極１０と同じ構造を有する。下部電極１０を覆うように、基板１の上に厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜５０Ａと、厚さ３００ｎｍの酸化シリコン膜５１Ａとを、ＰＥＣＶＤにより順番に堆積させる。酸化シリコン膜５１Ａの上にレジストパターン５２を形成する。レジストパターン５２は、図１に示した隔壁２０に対応する位置に配置される。レジストパターン５２を形成した後、ポストベーキングを行う。
【００４３】
平行平板型反応性イオンエッチャにＣＨＦ３とＨ２との混合ガス（ＣＨＦ３の濃度１０％）を導入し、レジストパターン５２をエッチングマスクとして酸化シリコン膜５１Ａを異方的にエッチングする。
【００４４】
図６Ｂに示すように、レジストパターン５２の下に酸化シリコンからなる隔壁上部５１が残る。次に、バレル型プラズマエッチャにＣＦ４とＯ２との混合ガス（Ｏ２濃度５％）を導入し、レジストパターン５２及び隔壁上部５１をエッチングマスクとして窒化シリコン膜５０Ａを等方的にエッチングする。窒化シリコンからなる隔壁下部５０が残る。窒化シリコン膜５０Ａが横方向にもエッチングされるため、隔壁上部５１が隔壁下部５０の側面から張り出した形状の隔壁２０が得られる。第１の実施例の図３Ａに示したように、下部電極１０の配置されていない領域に、窒化シリコン膜５０Ａの一部（図３Ａにおいては窒化シリコン膜１１Ａ）を残す。窒化シリコン膜５０Ａをエッチングした後、レジストパターン５２を除去する。
【００４５】
レジストパターン５２を除去した後、熱処理を行う。この熱処理は、基板表面に吸着されている水分等を除去することができる温度で行う。
【００４６】
図６Ｃに示すように、画素領域上に、正孔輸送層１４、有機発光層１５、及び上部電極１６を形成する。これらの層は、第１の実施例の場合と同様の方法で形成される。隔壁２０の上にも、正孔輸送材料からなる層１４ａ、有機発光材料からなる層１５ａ、上部電極材料からなる層１６ａが堆積する。
【００４７】
第２の実施例では、隔壁２０が無機材料で形成される。このため、有機溶剤や吸着物質が脱離することに起因する有機ＥＬ表示装置の劣化を防止することができる。
【００４８】
上記第２の実施例では、隔壁下部５０を窒化シリコンで形成し、隔壁上部５１を酸化シリコンで形成したが、両者を、相互にエッチング特性の異なる無機絶縁材料で形成してもよい。隔壁上部５１をエッチングマスクとして、その下層をエッチングし、隔壁下部５０を形成することができる。
【００４９】
また、上記第２の実施例では、隔壁下部５０と隔壁上部５１とを、相互に異なる無機絶縁材料で形成したが、構成元素が同一で、その組成比が異なる無機化合物で形成してもよい。例えば、隔壁下部５０と隔壁上部５１とを、共に窒化シリコンで形成し、隔壁下部５０と隔壁上部５１とでシリコンと窒素との組成比を変えてもよい。
【００５０】
例えば、隔壁下部５０のＳｉ：Ｎを１：１とし、隔壁上部５１のＳｉ：Ｎを１．２：１とする。濃度１％の弗酸でエッチングする場合、Ｎの組成比が増加するとエッチング速度が速くなる。このため、隔壁上部５１のエッチング速度よりも、隔壁下部５０のエッチング速度の方が速い条件でエッチングを行うことができる。
【００５１】
また、組成比の異なる２層を積層するのではなく、高さ方向に関して組成比が徐々に変化する無機化合物層をエッチングすることにより、隔壁２０を形成することも可能である。例えば、隔壁２０を窒化シリコンで形成し、基板１から遠ざかるに従って、窒素の組成比を小さくしてもよい。この窒化シリコン層を弗酸でエッチングする場合、基板に近い部分のエッチング速度が上方の部分のエッチング速度よりも速いため、高くなるに従って徐々に拡がった断面形状を持つ隔壁２０を形成することができる。なお、この場合、まず異方性エッチングを行い、その後、等方性エッチングを行うことが好ましい。
【００５２】
窒化シリコン膜の組成比の制御は、原料ガスの分圧、例えばシランとアンモニアとの分圧を制御することにより行うことができる。例えば、ＰＥＣＶＤにより、基板温度３２０℃、ガス圧１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）、プラズマ発生のための周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力０．１Ｗ／ｃｍ２の条件で窒化シリコン膜を堆積させる場合、シランとアンモニアとの分圧比を１：２とすると、形成される窒化シリコンの組成比Ｓｉ：Ｎが１．２：１になり、シランとアンモニアとの分圧比を１：３とすると、形成される窒化シリコンの組成比Ｓｉ：Ｎが１：１になる。成膜中に分圧比を徐々に変えることにより、厚さ方向に関して組成比が徐々に変化する窒化シリコン膜を形成することができる。
【００５３】
次に、図７〜図９を参照して、第３の実施例による有機ＥＬ表示装置について説明する。
【００５４】
図７に、第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の概略平面図を示す。基板の表面上に、行方向に延在する複数の下部電極１０が配置されている。上記第１の実施例では、図１に示すように、隔壁２０が列方向に延在していたが、第３の実施例では、隔壁が格子状に配置されている。隔壁の行方向に延在する部分は、相互に隣り合う２本の下部電極１０の間に配置される。下部電極１０と重なる位置に、隔壁の開口領域２１が配置される。開口領域２１は行列状に配置され、その各々が１つの画素領域に対応する。
【００５５】
開口領域２１の各列に対応して、列方向に延在する上部電極６０が配置されている。上部電極６０の各々は、開口領域２１の行方向の寸法よりも広い幅を有し、開口領域２１を内包する。
【００５６】
図８Ａに、図７の一点鎖線Ａ８−Ａ８における断面図を示す。ガラス基板１の上に、下部電極１０が形成されている。さらに、隔壁下部１１と隔壁上部１２とで構成された隔壁２０が形成されている。隔壁２０の断面構造は、図２Ｂに示した第１の実施例の隔壁２０の断面構造と同一である。
【００５７】
開口領域２１の下部電極１０上に、正孔輸送層１４及び有機発光層１５が形成されている。隔壁２０の上にも、正孔輸送材料からなる層１４ａ及び有機発光材料からなる層１５ａが堆積している。有機発光層１５の上に上部電極６０が形成されている。上部電極６０は、その両側の隔壁２０の上まで掛かっている。
【００５８】
図８Ｂに、図７の一点鎖線Ｂ８−Ｂ８における断面図を示す。図８Ｂの横方向にＲＧＢの画素が並んでいる。上部電極６０が、複数の開口領域２１に亘って図８Ｂの横方向に延在している。
【００５９】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、基板１、隔壁２０、及び上部電極６０とにより、画素ごとに閉じた空間が画定される。正孔輸送層１４及び有機発光層１５が、この閉じた空間内に配置される。
【００６０】
第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の下部電極１０の形成工程から、有機発光層１５の形成工程までは、第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造工程と同様である。第３の実施例では、上部電極６０を、第１の実施例の場合よりも厚く堆積させることにより、有機発光層１５の表面から隔壁２０の上まで連続させる。上部電極６０の蒸着は、画素の列に対応した開口を有するシャドーマスクを用いて行われる。
【００６１】
図８Ａに示したように、隔壁２０の上方において、上部電極６０の隙間に、有機発光材料からなる有機膜１５ａが露出する場合がある。基板１に紫外線を照射することにより、露出した有機膜１５ａ及びその下の有機膜１４ａを変質させる。なお、紫外線を照射する代わりに、酸化性の雰囲気に晒してもよい。
【００６２】
図８Ｃに、図７の上部電極６０を堆積させるときに適用するシャドーマスクの開口の行方向の幅を、有機膜１４ａ及び１５ａを堆積させるときに適用するシャドーマスクの開口の行方向の幅よりも広くした場合の、一点鎖線Ａ８−Ａ８における断面図を示す。有機膜１４ａ及び１５ａは完全に上部電極６０に覆われ、露出しない。このため、有機膜１４ａ及び１５ａを変質させる工程は不要になる。
【００６３】
第３の実施例では、正孔輸送層１４及び有機発光層１５が、外気から隔離された空間内に配置される。このため、水分等の浸入による有機化合物の劣化を防止することができる。
【００６４】
図９Ａ及び図９Ｂに、第３の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図を示す。図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ図７の一点鎖線Ａ８−Ａ８、及びＢ８−Ｂ８における断面に相当する。この変形例においては、図７の行方向にＲＧＢの画素が配列している。このため、図９Ａに示した断面内では、有機発光材料からなる有機膜１５ａが、隔壁２０の上方において分離されている。図９Ｂに示した断面では、有機膜１５ａが隔壁２０の上方において連続している。
【００６５】
この変形例においても、第３の実施例の場合と同様に、画素ごとに閉じた空間が画定される。このため、水分の浸入による有機化合物の劣化を防止することができる。
【００６６】
図１０に、第４の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図を示す。第４の実施例による有機ＥＬ表示装置は、図７に示した第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の隔壁の平面形状と同一の平面形状を有する。図１０は、図７の一点鎖線Ａ８−Ａ８における断面に相当する。第４の実施例による有機ＥＬ表示装置の隔壁２０の断面構造は、図６Ｃに示した第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の隔壁２０の断面構造と同一である。
【００６７】
第２の実施例の場合と同様に、画素領域上に正孔輸送層１４、有機発光層１５が積層されている。隔壁２０の上に、正孔輸送材料からなる有機膜１４ａ及び有機発光材料からなる有機膜１５ａが堆積している。有機発光層１５の上に上部電極６５が形成されている。上部電極６５は、図６Ｃに示した第２の実施例の上部電極１６よりも厚く形成されており、隔壁２０の上まで連続的に覆っている。
【００６８】
上部電極６５を形成した後、基板に紫外線を照射して、上部電極６５の隙間に露出している有機膜１５ａ及び１４ａを変質させる。
【００６９】
第４の実施例による有機ＥＬ表示装置においては、第３の実施例の場合と同様に、正孔輸送層１４及び有機発光層１５が、基板１、隔壁２０、及び上部電極６５により画定された空間内に配置される。このため、外界からの水分の浸入を防止することができる。
【００７０】
上記第１〜第４の実施例では、有機化合物層を、正孔輸送層と有機発光層との２層で構成したが、他の構成としてもよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、及び有機発光層の３層構造としてもよい。さらに、有機発光層と上部電極との間に電子輸送層を追加してもよい。
【００７１】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の概略平面図である。
【図２Ａ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明するための基板の断面図である。
【図２Ｂ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明するための基板の断面図である。
【図２Ｃ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図３Ａ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図３Ｂ】第１の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図４Ａ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の正孔輸送層から上部電極までの蒸着工程を示す概略図である。
【図４Ｂ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の正孔輸送層から上部電極までの蒸着工程を示す概略図である。
【図４Ｃ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の正孔輸送層から上部電極までの蒸着工程を示す概略図である。
【図４Ｄ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の正孔輸送層から上部電極までの蒸着工程を示す概略図である。
【図４Ｅ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の正孔輸送層から上部電極までの蒸着工程を示す概略図である。
【図４Ｆ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の正孔輸送層から上部電極までの蒸着工程を示す概略図である。
【図４Ｇ】第１の実施例による有機ＥＬ表示装置の正孔輸送層から上部電極までの蒸着工程を示す概略図である。
【図５】上部電極を蒸着する工程を説明するための概略斜視図である。
【図６Ａ】第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明するための基板の断面図である。
【図６Ｂ】第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明するための基板の断面図である。
【図６Ｃ】第２の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図７】第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の概略平面図である。
【図８Ａ】第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図８Ｂ】第３の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図８Ｃ】第３の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図９Ａ】第３の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図９Ｂ】第３の実施例の変形例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図１０】第４の実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図１１】従来例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【国際調査報告】
2004084590.tif 000014
2004084590.tif 000015
2004084590.tif 000016
2004084590.tif 000017