JP3813217B2

JP3813217B2 - 有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法

Info

Publication number: JP3813217B2
Application number: JP29310795A
Authority: JP
Inventors: 健一永山; 敏宮口
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: DE69608487T2; EP0732868A1; DE69608487D1; JPH08315981A; EP0732868B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電流の注入によって発光する有機化合物材料のエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）を利用して、かかる有機ＥＬ材料の薄膜からなる発光層を備えた有機ＥＬ素子の複数をマトリクス状に配置した有機ＥＬディスプレイパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、有機ＥＬ素子の陰極や有機ＥＬ媒体層をマイクロパターニングすることは、電荷注入層や発光層に用いられる有機ＥＬ媒体の耐熱性（一般に１００℃以下）、耐溶剤性、耐湿性の低さのため困難である。例えば、通常薄膜のパターニングに用いられるフォトリソグラフィ法を有機ＥＬ素子に用いると、フォトレジスト中の溶剤の素子への侵入や、フォトレジストベーク中の高温雰囲気や、フォトレジスト現像液またはエッチング液の素子への浸入や、ドライエッチング時のプラズマによるダメージ等の原因により有機ＥＬ素子特性が劣化する問題が生じる。
【０００３】
また、蒸着マスクを用いてパターニングする方法もあるが、基板及び蒸着間のマスクの密着不良による蒸着物の回り込みや、強制的に基板と蒸着マスクを密着させた場合のマスクとの接触により有機ＥＬ媒体層が傷ついてインジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯという）などからなる陽極と陰極がショートすることや、陰極のストライプ状パターンなど開口部が大きくマスク部が細いパターンの場合にはマスク強度が不足しマスクが撓むこと等の問題により、微細なパターンが形成できない。
【０００４】
現在、有機ＥＬ材料を用いたディスプレイパネルとしては、特開平２−６６８７３号、特開平第５−２７５１７２号、特開平第５−２５８８５９号及び特開平第５−２５８８６０号の公報に開示されているものがある。このフルカラーディスプレイは、交差している行と列において配置された複数の発光画素からなる画像表示配列を有している発光装置である。
【０００５】
この発光装置においては、各々の画素が共通の電気絶縁性の光透過性基板上に配置されている。各行内の画素は、基板上に伸長して配置された共通の光透過性第１電極を含有し且つ該電極によって接合されている。隣接行内の第１電極は、基板上で横方向に間隔をあけて配置されている。有機ＥＬ媒体は、第１電極及び基板によって形成された支持面の上に配置されている。各列の画素は、有機ＥＬ媒体上に配置された共通に伸長した第２電極を含有し且つ該電極によって接続されている。隣接列内の第２電極は、有機ＥＬ媒体上で横方向に間隔をあけて配置されている。この発光装置においては有機ＥＬ媒体を挟んで交差している第１及び第２電極のラインを用いた単純マトリクス型を採用している。
【０００６】
前述の問題を解決する方法が、上記公開公報に開示されている。たとえば、特開平２−６６８７３号開示の技術は、有機ＥＬ媒体を溶解しない溶剤を用いたフォトレジストを素子上にパターニングし、希硫酸を用いて陰極をエッチングする方法である。しかし、エッチングの際、希硫酸により有機ＥＬ媒体が損傷を受ける。
【０００７】
また、特開平第５−２７５１７２号、特開平第５−２５８８５９号及び特開平第５−２５８８６０号開示の技術は、ＩＴＯパターニング後の基板上に平行に配置したストライプ状の数〜数十μｍの高さの隔壁を作製し、その基板に隔壁に対して垂直方向、基板面に対して斜めの方向から有機ＥＬ媒体や陰極材料を蒸着することによりパターニングする方法である。即ち、第１電極ライン及び有機ＥＬ媒体の薄膜を、予め基板に設けられている境界の高い壁により所定気体流れを遮って、選択的に斜め真空蒸着して形成する製造方法が採用されている。しかし、この方法は、斜めの蒸着方向に対し垂直な方向にしかパターニングできず、ストライプ状の形状にしかならない。このため、ＲＧＢがデルタ配置されたものや、陰極が屈曲もしくは蛇行するようなディスプレイパネルは実現できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術は基板に垂直な高い壁を設けてその高い壁を蒸着マスクとして使用するというものだが、特にパターンが微細になった場合、断面のアスペクト比（底辺／高さ）の非常に大きな高い壁をフォトレジスト等で形成するのは困難であり、また、その形成後の第１及び第２電極ライン及び有機ＥＬ媒体膜の信頼性に不安定要素が大きい。また、斜め真空蒸着の精度、工程の複雑さ等の問題点がある。
【０００９】
本発明は、この様な問題を解決すべくなされ、本発明の目的は、有機ＥＬ媒体層や陰極が素子の特性を劣化することなく自由な形状にパターニングできるディスプレイを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の発光部からなる画像表示配列を有している有機ＥＬディスプレイパネルであって、
前記発光部に対応する複数の第１表示電極が表面上に形成された基板と、
少なくとも前記第１表示電極の一部分を露出せしめる前記基板上に突出する複数の電気絶縁性の隔壁と、
露出した前記第１表示電極の部分の各々上に形成された少くとも１層の有機ＥＬ媒体の薄膜と、
前記有機ＥＬ媒体の薄膜の上に形成された複数の第２表示電極とからなり、前記隔壁の上部に前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を有することを特徴とする。
【００１１】
上記有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、前記オーバーハング部の下の前記第１表示電極上又は前記露出した前記第１表示電極の部分の縁部の少なくとも一方に形成された絶縁膜を有することができ、これにより、前記第１及び第２表示電極間の短絡を防止することができる。
上記有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、前記第１表示電極、前記有機エレクトロルミネッセンス媒体の薄膜及び前記第２表示電極上に形成された絶縁性封止膜を有し、前記絶縁性封止膜は少なくとも前記第２表示電極を完全に覆っていることができ、これにより、当該パネルの劣化を防止することができる。
【００１２】
上記有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、前記第１表示電極及び第２表示電極は、複数のストライプ状の電極でありかつ互いに直交する位置に配列することもできる。
また、上記有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、前記基板及び前記第１表示電極が透明であること、また、前記第２表示電極に金属光沢があるか、前記第２表示電極上に形成された反射膜を有することが好ましい。
【００１３】
さらにまた他の実施例の有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、前記第２表示電極が透明である場合、前記第１表示電極に金属光沢があるか、前記第１表示電極の外側に形成された反射膜を有することが好ましい。
本発明は、複数の発光部からなる画像表示配列を有している有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法であって、
基板上に、前記発光部に対応する複数の第１表示電極を形成するパターニング工程と、
少なくとも前記第１表示電極の一部分を露出せしめかつ、全体が前記基板上から突出しかつ、その上部に前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を有する電気絶縁性の隔壁を形成する隔壁形成工程と、
露出した前記第１表示電極の部分の各々上に有機ＥＬ媒体を堆積させ、少くとも１層の有機ＥＬ媒体の薄膜を形成する発光層形成工程と、
前記有機ＥＬ媒体の薄膜の複数の上に第２表示電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
上記有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法において、前記隔壁形成工程は、前記基板上に隔壁材料層を成膜し、その上にフォトリソグラフィ法によって少なくとも前記第１表示電極の一部分を露出せしめるフォトレジストマスクを形成し、ドライエッチング法又はウエットエッチング法によって前記オーバーハング部を有する隔壁を食刻する工程を含むこともできる。
【００１５】
また、上記有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法において、前記露出した第１表示電極の部分に対応した複数の開口を有するマスクを、前記隔壁の上面に載置し、有機ＥＬ媒体を前記開口を介して前記隔壁内の前記第１表示電極の各々上に堆積させ、１つの前記開口が１つの前記第１表示電極上からその隣接する前記第１表示電極上へ配置されるように前記マスクを順次移動せしめて前記発光層形成工程を順次繰り返し、より効率良く製造することも可能である。
【００１６】
このように、有機ＥＬ媒体の例えばストライプ状パターンなど開口部が大きくマスク部が細いパターンの場合にマスク強度が不足する傾向にあるマスクを基板に密着させても、前記隔壁が有機ＥＬ膜の発光層を保護するので、微細なパターンが形成でき発光層に損傷を与えることがなくなり、隔壁及びマスクによりＲＧＢ有機層の分離が確実に行なえ、精度良くＲＧＢの媒体の塗り分けができる。
【００１７】
さらに、本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法によれば、前記第１表示電極を形成するパターニング工程と前記隔壁形成工程との間に、絶縁膜を、少なくとも前記オーバーハング部の下の部分となるべき前記第１表示電極上及び又は露出した前記第１表示電極の部分の縁部に、形成する工程を含むことにより、かかる少なくとも前記オーバーハング部の下の前記第１表示電極上及び又は前記露出した前記第１表示電極の部分の縁部に形成された絶縁膜が、前記第１及び第２表示電極間の短絡を防止することができる。
【００１８】
またさらに、本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法によれば、前記第２表示電極を形成する工程の後に、絶縁性封止膜を、少なくとも前記第２表示電極を完全に覆うように形成する工程を含むことにより、かかる前記第１表示電極、前記有機エレクトロルミネッセンス媒体の薄膜及び前記第２表示電極上に形成された絶縁性封止膜が、有機ＥＬディスプレイパネルの劣化非発光部の拡大を防止することができる。
【００１９】
【実施例】
以下に、本発明による実施例を図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、実施例の有機ＥＬディスプレイパネルはマトリクス状に配置されかつ各々が赤Ｒ、緑Ｇ及び青Ｂの発光部からなる発光画素１の複数からなる画像表示配列を有している。また、ＲＧＢの発光部に代えてすべてを単色の発光部としてモノクロムディスプレイパネルを形成できる。
【００２０】
図２に示すように、この有機ＥＬディスプレイパネルの基板２上には、ＩＴＯなどからなる第１表示電極ライン３が設けられている。第１表示電極ライン３は互いに平行な複数のストライプ状に配列されている。
さらに基板２上から突出する複数の電気絶縁性の隔壁７が、図２及び図３に示すように、第１表示電極ライン３に直交するように基板２及び第１表示電極ライン３上にわたって形成されている。すなわち、隔壁７が少なくとも第１表示電極ライン３の一部分を露出せしめるように、形成されている。
【００２１】
隔壁７の上部に基板に平行な方向に突出するオーバーハング部７ａが、隔壁７の伸長方向に沿って形成されている。
露出している第１表示電極ライン３の部分の各々上に、少くとも１層の有機ＥＬ媒体８の薄膜が形成されている。たとえば、有機ＥＬ媒体８は、有機発光層の単一層、あるいは有機正孔輸送層、有機発光層及び有機電子輸送層の３層構造の媒体、または有機正孔輸送層及び有機発光層２層構造の媒体などである。
【００２２】
有機ＥＬ媒体８の薄膜上にその伸長方向に沿って第２表示電極ライン９が形成されている。この様に、第１及び第２表示電極ラインが交差して挾まれた有機ＥＬ媒体の部分が発光部に対応する。
この単純マトリクス型のパネルの第２表示電極９の上には保護膜１０または保護基板が設けられることが好ましい。また、上記実施例の有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、基板及び第１表示電極が透明であり、発光は基板側から放射されるので、図３に示すように、発光効率を高めるために第２表示電極上または保護膜を介して反射膜２１を設けることが好ましい。逆に、他の実施例の有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、第２表示電極を透明材料で構成して、発光を第２表示電極側から放射させることもできる。この場合、発光効率を高めるために第１表示電極の外側に反射膜を設けることが好ましい。
【００２３】
次に、有機ＥＬディスプレイパネル製造工程を説明する。
図４に示すように、パターニング工程により、第１表示電極３としてＩＴＯ等からなる導電性透明膜（例えば、０．３mmピッチ、０．２８mm幅、０．２μｍ膜厚）が複数本平行に成膜されているガラス等の透明基板２を用意する。
次に、隔壁形成工程では、隔壁材料の非感光性のポリイミド７０を、例えばスピンコート法で３μｍ膜厚に透明基板２の第１表示電極３上に形成し、さらに隔壁の上部のオーバーハング部の材料のＳｉＯ₂７１を、ポリイミド膜７０上に例えばスパッタ法で０．５μｍ膜厚に形成する。
【００２４】
次に、図５（ａ）に示すように、ＳｉＯ₂膜７１上に、フォトレジストをスピンコートで例えば１μｍ膜厚に成膜して、例えば２０μｍの幅のフォトレジストリッジ７２を残すように通常のフォトリソグラフィ法等の手法を用いてフォトレジストパターンを形成する。
続いて図５（ｂ）に示すように、該フォトレジストリッジ７２をマスクとして、リアクティブイオンエッチング等を手法を用いてＳｉＯ₂膜７１をフォトレジストと同一のパターン形状にエッチングする。このリアクティブイオンエッチングを行う時は、例えばエッチングガスはＣＦ₄を用いてガス流量１００ｓｃｃｍ、ＲＦパワー１００Ｗで１０分間でエッチングが完了する。
【００２５】
その後、図５（ｃ）に示すように、ドライエッチング又はウエットエッチングを用いて、ポリイミド膜７０の隔壁本体及びその上部に基板に平行な方向に突出するオーバーハング部７ａのＳｉＯ₂膜７１からなる断面が略Ｔ字型の隔壁７を形成する。Ｔ字型の隔壁７の基板からの高さは、後に形成される第２表示電極の陰極９とＩＴＯ陽極３が電気的に短絡されない様な高さであればいくらでもよい。具体的には１μｍ以上１０μｍ以下が望ましい。またＴ字の横方向のオーバーハング部７ａも同様の理由で、片側約１μｍ幅で０．２μｍ以上程度の膜厚があれば十分である。
【００２６】
このＴ字型隔壁７は、図６（ａ）に示すように、初めにＯ₂などのガスを用いてリアクティブイオンエッチング（異方性エッチング）を行い、ポリイミド膜７０をアンダーカットがないように垂直にドライエッチングし、その後図６（ｂ）に示すように、アルカリ溶液で３０秒間程度ウエットエッチングを行いポリイミド膜７０の側面７０ａを等方的にエッチングすることで形成できる。この２段階エッチングプロセスでは、均一なサイドエッチングが行える。図７（ａ）はこの２段階工程で作成したＴ字型隔壁７の断面図である。
【００２７】
ポリイミド膜７０をエッチングする他の方法としては、異方性エッチングを予め行わず、ポリイミドのエッチャントであるアルカリ溶液で１〜２分間、等方的にエッチングを行うことでＳｉＯ₂膜７１をマスクとしてポリイミド膜７０がエッチングできる。この時ウエットエッチングでポリイミドをエッチングするので、等方性エッチングとなり、図７（ｂ）に示すように、アンダーカットの状態となる。
【００２８】
尚、これまでポリイミドと称していたのは、イミド化する前の前駆体状態の物質であり図３の状態の段階で３００℃で硬化せしめると本当のポリイミドとなるのはもちろんである。しかし、強度その他不都合がなければ、その物質を硬化させなくても構わない。また、ポリイミド及びＳｉＯ₂の代わりの材質としては、下部の隔壁材料と上部のオーバーハング部の材料がそれぞれエッチングされる際に、これら自体がエッチングされない絶縁物であれば何でもよく、有機ＥＬ媒体の成膜前に強度を保持できる電気絶縁性物質を用いることが出来る。
【００２９】
また、このような２層構造隔壁の代わりに、図７（ｃ）〜（ｈ）に示すように、フォトレジストをクロルベンゼン処理する等の方法でＴ字形状断面あるいは、逆テーパ断面（図７（ｃ），（ｄ））を有する隔壁など上部のオーバーハング部を有する隔壁を形成しても構わない。
その後、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、発光層形成工程にて、露出した第１表示電極３の部分の各々上に有機ＥＬ媒体を堆積させ、少くとも１層の有機ＥＬ媒体の薄膜を形成し、つぎの第２表示電極形成工程にて、有機ＥＬ媒体の薄膜の複数の上に第２表示電極を形成する。図ではＲＧＢ３色の２画素のみの説明であるが、実際は２次元に複数個の画素を同時に形成する。
【００３０】
まず、発光層形成工程では図８（ａ）に示すように、隔壁７が形成された基板２の凹部の各１つに成膜用マスク３０の各１つの穴部３１を位置合わせした後、隔壁上にマスクを載置して、１番目（例えば赤色）の有機ＥＬ媒体８ａを例えば蒸着などの方法を用いて所定厚さに成膜する。基板は有機ＥＬ媒体の蒸気流に対して自由な角度で行っても良いが、蒸気流が隔壁のオーバーハング部を回り込む様にすることが好ましい。
【００３１】
図８（ｂ）の工程では、例えば成膜用マスクを左に隔壁１個分ずらして位置合わせをした後、隔壁上にマスクを載置して２番目（例えば緑色）の有機ＥＬ媒体８ｂを所定膜厚に成膜する。
図８（ｃ）の工程で残った１個の凹部に成膜用マスクを位置合わせをした後、隔壁上にマスクを載置して３番目（例えば青色）の有機ＥＬ媒体８ｃを所定膜厚に成膜する。このように、１つの開口が１つの第１表示電極上からその隣接する第１表示電極上へ配置されるようにマスクを順次移動せしめる発光層形成工程を順次繰り返す。また、隔壁７があるので、成膜用マスクの位置合わせ、移動載置した蒸着の際に、マスクによる有機ＥＬ媒体層を傷つけることがない。
【００３２】
図８（ｄ）の第２表示電極形成工程では、ＲＧＢ３種類の有機ＥＬ媒体を所定の個所に成膜した後、成膜用マスクを取り除き、ステップカバレッジのない方法（例えば蒸着等）で、金属蒸気を、基板と略垂直に真上から、３種類の有機ＥＬ媒体の各々の上に所定厚に被着させ、第２表示電極の陰極９を形成する。金属蒸気の垂直入射により、隔壁のオーバーハング部７ａで陰極９が分断され、その結果、図８（ｄ）のように隔壁両側の陰極９は電気的に絶縁される。また、金属蒸気が隔壁のオーバーハング部７ａを回り込む程度が、有機ＥＬ媒体材料粒子流の程度よりも小さくなり、図８（ｄ）のように有機ＥＬ媒体８が陰極９からはみ出し、陰極９とＩＴＯ陽極３とのショートを生じさせない。この電気的に導通する陰極９の膜厚は、支障のない限り厚く被着させても構わない。陰極の材質は電気的に導通のあるものならなんでもよいが、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕなど抵抗率の低い金属が望ましいのはもちろんである。
【００３３】
次に、他の実施例である有機ＥＬディスプレイパネル製造方法を説明する。
図９（ａ）に示すように、予めＩＴＯ陽極３が所定の形状にパターニングされた基板２上に、逆テーパー断面形状をもった隔壁７を、その上部のオーバーハング部７ａが後の金属蒸着における陰極縁部９ａを遮るように、形成する。
図９（ｂ）に示すように、上記同様に、この基板２に蒸着マスク３０を用いて、ＲＧＢの有機ＥＬ媒体をそれぞれ蒸着する。有機ＥＬ媒体の蒸着は基板と蒸着マスクを密着させて行うが、このとき、隔壁がスペーサとなり蒸着マスクとＩＴＯ上の有機ＥＬ媒体の間に隙間ができるので、両者が接触して有機ＥＬ媒体に損傷を与えることはない。更に、この蒸着は基板を自公転させたり、複数の蒸発源を用いて他方向から行ったりして、逆テーパーの隔壁の根本付近まで回り込ませる。これは、後に陰極材料を蒸着した際、陰極が有機ＥＬ媒体層をはみ出して、ＩＴＯ陽極とショートするのを防ぐためである。
【００３４】
次に、図９（ｃ）に示すように、陰極材料を基板面に対して略垂直な方向から蒸着する。図のように、逆テーパー形状断面隔壁のオーバーハング部７ａが陰極縁部９ａを遮るため、隔壁の上面と隔壁の根本で陰極が分断され、隣り合った陰極パターンは電気的に絶縁される。
最後に防湿封止を行い、有機ＥＬフルカラーディスプレイが完成する。
【００３５】
図９（ｂ）及び図８（ａ）〜（ｃ）の工程で３色の有機ＥＬ媒体ではなく１色分の有機ＥＬ媒体を全面に成膜すれば、単色のディスプレイができるのは明らかである。また、この１色の色を白色にして、ＲＧＢのフィルターと組み合わせれば、フルカラーディスプレイにもなる。
本発明による有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ媒体層成膜後に湿式の工程がないため本来の特性を損なうことが無く高効率である。更に、陰極を略垂直方向から成膜するため任意の陰極パターンの形状が可能である。また、逆テーパーの隔壁は通常、フォトリソグラフィーの技術を用いて作るため、１０μｍ以下の微細なパターニングが可能である。
【００３６】
この発明の特徴は、有機ＥＬディスプレイ用基板上に、Ｔ字断面形状または断面形状の１部もしくは全部が逆テーパーであるオーバーハング部を有する隔壁があることと、その逆テーパーの隔壁の根本で、陰極金属材料の粒子流よりも有機ＥＬ媒体材料の粒子流の方が回り込みが大きいことである。
（実施例１）
化学増幅型レジストを隔壁材料として用い有機ＥＬディスプレイパネル製造した場合
ストライプ状にＩＴＯがパターニングされたガラス基板を十分洗浄し、日本ゼオン製ネガフォトレジストＬＡＸ−１を５．６μｍスピンコートした。次に、温風循環式オーブンにてプリベークをした後、ＩＴＯと直交するストライプ状のフォトマスク（陰極ギャップ２０μｍ）を用いて、露光を行った。更に、温風循環式オーブンにてＰ．Ｅ．Ｂをしてから現像を行い、幅２０μｍ高さ５．６μｍの隔壁を形成した（図１０の図面代用写真参照）。この基板を回転しながら、ＴＰＤを７００オングストローム、Ａｌｑ₃を５５０オングストローム蒸着した後、基板の回転を止めて基板面に対して垂直な方向からＡｌを１０００オングストーム蒸着した（図１１の図面代用写真参照）。図１１に示すように隔壁の上面と根本でＡｌ膜は切れており、隣同士の陰極ラインは完全に絶縁されていた。更に、有機ＥＬ媒体層のエッジはＡｌのエッジよりはみ出ていたのでＡ１−ＩＴＯ間でのショートは起きなかった。
（実施例２）
Ｃ ₆ Ｈ ₅ Ｃｌ処理したレジストを用い有機ＥＬディスプレイパネル製造した場合
ストライプ状にＩＴＯがパターニングされたガラス基板を十分洗浄し、ヘキスト製ポジフォトレジストＡＺ６１１２を約１μｍスピンコートし、温風循環式オーブンにてプリベークをした後、３２℃のＣ₆Ｈ₅Ｃｌ溶液中に３０分浸した。次に、ＩＴＯと直交するストライプ状のフォトマスク（陰極ギャップ２μｍ）を用いて露光を行ってから、現像を行って、幅２μｍ高さ１μｍの隔壁を形成した（図１２の図面代用写真参照）。後は、実施例１と同様の工程で蒸着を行った。その結果、隔壁の上面と根本でＡ１膜は切れており隣同士の陰極ラインは完全に絶縁されていた。更に、有機ＥＬ媒体層のエッジはＡｌのエッジよりはみ出ていたのでＡ１−ＩＴＯ間でのショートは起きなかった。
【００３７】
この様に本発明よって、隔壁の上部と有機ＥＬ媒体が成膜された部分との電気的絶縁が確保され、後にフォトリソグラフィ等の工程を経ずに自動的に陰極のパターニングが完了する。また、隔壁とマスクとを突き合わせて有機ＥＬ媒体を成膜することで、有機ＥＬ媒体を劣化させる事なく、また隔壁があるため隣接した画素に成膜された有機ＥＬ媒体が回り込まずに微細な領域に塗り分けることが可能となり、高精彩なフルカラーディスプレイが実現できる。
（実施例３）
他に微細なピッチのディスプレイを実現するものとして、図１３に示すように、第２表示電極に接続された非線形素子（たとえば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、コンデンサなど）が、データ信号ライン及び走査信号ラインとともに基板平面上に形成したフルカラーディスプレイがある。図示するように、上記実施例と同様にＩＴＯ膜３、有機ＥＬ媒体層８及び第２表示電極９を成膜した前面ガラス基板２を形成し、そして、この前面基板とは別に所定の画素数だけ第２表示電極と接続すべきＴＦＴなどの非線形素子１０１を作り込んである裏面用ガラス基板１０２を形成し、両基板を非線形素子１０１が対応する第２表示電極９だけと電気的に導通するように異方導電性接着剤１０３にて張り合わせてディスプレイとする。
【００３８】
この方法でディスプレイを作製する際は、画素ひとつひとつに独立した陰極が有機ＥＬ媒体の上部に成膜されしかも他の画素の陰極とは絶縁されていなければならない。この条件を実現するためには、上記したようなＴ字型の隔壁を２次元マトリクス状に作製して解決出来る。
さらに、本発明は、第１及び第２表示電極並びに有機ＥＬ層の絶縁破壊の問題を解決し、素子の特性を劣化することなく発光機能層や第２電極を自由な形状にパターニングしたディスプレイを歩留まり良く生産できる素子及びその方法をも提供する。すなわち、実施例４として隔壁のオーバーハング部下の第１及び第２表示電極間に絶縁膜を追加する方法及び素子と、実施例５として隔壁及び第２表示電極上に絶縁封止膜を追加する方法及び素子と、を本発明は実現する。
（実施例４）絶縁膜の追加
第２表示電極第１及び第２表示電極のショート、特に第２表示電極エッジ部の短絡を防止する。
【００３９】
図１４（ａ）に示すように、予め第１表示電極３（ＩＴＯ陽極）が所定の形状にパターニングされた基板上に、少なくとも後に蒸着する第２表示電極パターンのエッジにあたる部分に絶縁膜４０を形成する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、逆テーパ断面形状をもった隔壁７を、その上部のオーバーハング部７ａが後の金属蒸着における第２表示電極の縁部、すなわち絶縁膜４０を遮るように、形成する。絶縁膜４０は第２表示電極パターンのギャップにあたる部分に形成される。
【００４０】
次に、図１４（ｃ）に示すように、この基板２に蒸着マスク３０を用いて、ＲＧＢの有機材料を上記同様に、それぞれ蒸着する。この基板に蒸着マスク３０を用いて、Ｒ、Ｇ及びＢの有機ＥＬ媒体をそれぞれ蒸着する。有機ＥＬ媒体の蒸着は基板と蒸着マスクを密着させて行うが、このとき、隔壁７がスペーサとなり蒸着マスクと第１表示電極上の有機ＥＬ媒体の間に隙間ができるので、両者が接触して有機ＥＬ媒体に損傷を与えることはない。
【００４１】
次に、図１４（ｄ）に示すように、更に、少なくとも基板の表示領域を覆うような全面に第２表示電極材料を蒸着する。この第２表示電極材料の蒸着は、基板からの法線からの逆テーパー隔壁のテーパー角度θ’より小さい角度θ（θ＜θ’）で行う。例えば、図のように、陰極材料を基板面に対して略垂直な方向から蒸着する。隔壁の断面が逆テーパー形状すなわちオーバーハング部のため、隔壁の上面と隔壁の根本で第２表示電極が分断され、隣り合った第２表示電極パターンは電気的に絶縁される。また、第２表示電極のエッジが有機膜のエッジをオーバーラップしても、図１４（ａ）の工程で形成した絶縁膜７により第２表示電極と第１表示電極とが絶縁されるため両者はショートしない。
【００４２】
最後に、防湿のための封止を行い、有機ＥＬフルカラーディスプレイが完成する。
図１４（ｃ）の工程で３色ではなく１色分の材料を全面に成膜すれば、単色のディスプレイができるのは明らかである。また、この１色の色を白色にして、ＲＧＢのフィルターと組み合わせれば、フルカラーディスプレイになる。
【００４３】
図１４（ａ）の工程で形成した絶縁膜の形成範囲は、少なくとも隔壁によって分断された第２表示電極のエッジ部、最大で表示ドット（セグメント）を除く基板全面である。例えば、この絶縁膜形成工程における基板の平面図で示せば、絶縁膜は、図１５に示すように、第１表示電極３に垂直に伸長する平行な一対の絶縁膜ストライプ４０ａ，４０ｂであって、図１６に示すように、後に形成される隔壁７の根本を挾むように形成される。また、図１７に示すように、絶縁膜を、図１５に示す一対のストライプを１つにまとめて、図１８に示すように、その中心線上で隔壁７が伸長できるようなストライプとすることもできる。さらにまた、図１９に示すように、絶縁膜を第１表示電極伸長方向に連結させて、画素すなわち第１表示電極の露出部分５０を除く全面に且つ、第１表示電極のエッジ６０を覆うように形成すれば、第１表示電極エッジと第２表示電極のショートをも防止できる。
【００４４】
本発明による有機ＥＬディスプレイは、発光機能層成膜後に湿式の工程がないため本来の特性を損なうことが無く高効率であり、第２表示電極の蒸着方向に自由度があるため、任意の第２表示電極パターンの形状が可能である。また、第２表示電極エッジ部及び第１表示電極間に絶縁膜が挿入されているため、この部分でのショートが起きない。更に、絶縁膜や逆テーパーの隔壁は通常、フォトリソグラフィーの技術を用いて作るため、１０μｍ以下の微細なパターニングが可能である。
【００４５】
具体的に、上記実施例１におけると同様の第１表示電極及び隔壁形成工程間に絶縁膜を形成する工程を挿入して有機ＥＬディスプレイを作製した。
例えば、第１表示電極としてＩＴＯがストライプ状にパターニングされたガラス基板を十分洗浄し、絶縁膜として東京応化製フォトレジストＯＦＰＲ−８０００を約１μｍスピンコート、温風循環式オーブンにてプリベーク、ＩＴＯと直交するストライプ状のフォトマスク（ライン幅２０μｍ）を用いて露光、現像、リンスの後、温風循環式オーブンにてポストベークを行った。図１７に示すストライプ絶縁膜４０を形成した。次に、日本ゼオン製ネガフォトレジストＬＡＸ−１を５．６μｍスピンコートし、温風循環式オーブンにてプリベークをした後、先に形成した絶縁膜のパターンと中心線が一致するようなストライプ状のフォトマスク（ライン幅１８μｍ）を用いて露光を行った。更に、温風循環式オーブンにてＰ．Ｅ．Ｂをしてから現像を行い、幅２０μｍ高さ５．６μｍの逆テーパー隔壁を形成した。この逆テーパー隔壁のテーパー角度θ’を測定したところ約３０度であった。
【００４６】
次に、図２０のような位置関係、すなわち、基板２を蒸着装置の真空処理室内のターンテブルに取付け、この室内を−５×１０^-6ｔｏｒｒまでに排気し、基板の第１表示電極形成面の１つの法線に対して自転するように回転させながら、抵抗加熱により、発光機能層としてＴＰＤを７００Å膜厚で、Ａｌｑ₃を５５０Å膜厚で、第２表示電極としてＡｌを１０００Å膜厚で蒸着した。基板２の回転中心線上に種々の材料の蒸発源５５を配置して、蒸着は、蒸発源から回転基板縁部までの円錐母線と基板法線とのなす角度θ＝２０度で逆テーパー隔壁のテーパー角度θ’＝３０度より小さい角度で行った。できあがった素子について隣り合うＡｌライン同士の導通を調べたところ、完全に絶縁されていた。また、この素子のＩＴＯ−Ａｌ間に１０Ｖの電圧を印加したところ、選択された部分が明るく緑色に発光しＩＴＯ−Ａｌ間でのショートは起きなかった。
（実施例５）封止膜の追加
実施例４の絶縁膜の追加と封止効果を高めるため、封止膜を逆テーパー隔壁の裏側に回り込ませ、第２表示電極パターンを完全に被覆する。実施例４同様に図１４（ａ）〜（ｄ）に示す工程で第２表示電極を成膜した基板に、防湿効果の高い絶縁性封止膜４５を、基板を自公転させた蒸着、スパッタ、ＣＶＤ方法など回り込みの良い方法で成膜する。
【００４７】
この封止膜は、図２１に示すように、逆テーパー隔壁７の裏側に良く回り込んで付着するので、図２２に示すように、絶縁膜４０に達して第２表示電極ライン９を完全に覆う形状になる。さらに封止膜４５は、図２３に示すように、絶縁膜４０の逆テーパー側壁をも覆うように、第２表示電極ラインを完全に覆えばどんな形状でもかまわない。
【００４８】
また、この封止構造は、実施例４の絶縁膜がない上記実施例の場合にも応用でき、図２４に示すように、封止膜材料を逆テーパー隔壁７の裏側に良く回り込ませ第１表示電極及び基板上に付着させたり、図２５に示すように、逆テーパー側壁をも覆うようにして第２表示電極ライン９を完全に覆うこともできる。
本発明による有機ＥＬディスプレイは、実施例４と同様の効果があるほか、封止膜が第２表示電極パターンを完全に覆うため第２表示電極エッジからの非発光部の進行を防止できる。すなわち耐久性が非常に高い。
【００４９】
具体的に、上記実施例４の第２表示電極形成工程の後に封止膜を追加して有機ＥＬディスプレイを作製した。
実施例４と同様の工程でＡｌの蒸着まで行い素子を作製した後、更にスパッタ法によりＳｉＯ₂を１μｍ成膜した。こうして作製した素子について隣り合うＡｌライン同士の導通を調べたところ、完全に絶縁されていた。また、この素子のＩＴＯ−Ａｌ間に１０Ｖの電圧を印加したところ、選択された部分が明るく緑色に発光しＩＴＯ−Ａｌ間でのショートは起きなかった。更に、この素子を大気中に放置したところ、Ａｌエッジからの非発光部の拡大が抑えられた。
【００５０】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、以下の効果が得られる。
(1) 有機ＥＬ膜を成膜後はパターニング等有機ＥＬ媒体に損傷を与える工程を行う必要がない。隔壁により、有機ＥＬ媒体層へ傷付けを防止でき有機機能層の保護が達成できる。
【００５１】
(2) 従来の有機ＥＬディスプレイパネル製造方法より工程が少なく、ＲＧＢ有機層の分離が確実に行なえ、精度良くＲＧＢの媒体の塗り分けができる。
(3) 自由な形状に電極をパターニングできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機ＥＬディスプレイパネルの概略部分拡大平面図。
【図２】本発明による有機ＥＬディスプレイパネルの概略部分斜視図。
【図３】本発明による有機ＥＬディスプレイパネルの概略部分断面図。
【図４】本発明による実施例の有機ＥＬディスプレイパネルの基板の概略斜視図。
【図５】本発明による実施例の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【図６】本発明による実施例の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分拡大断面図。
【図７】本発明による実施例の有機ＥＬディスプレイパネルにおける隔壁の概略部分拡大断面図。
【図８】本発明による実施例の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【図９】本発明による他の実施例の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【図１０】本発明による実施例１の有機ＥＬディスプレイパネルにおける隔壁を撮影した図面代用顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【図１１】本発明による実施例１の有機ＥＬディスプレイパネルにおける隔壁付近を撮影した図面代用顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【図１２】本発明による実施例２の有機ＥＬディスプレイパネルにおける隔壁を撮影した図面代用顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【図１３】本発明による実施例３の有機ＥＬディスプレイパネルの概略部分断面図。
【図１４】本発明による実施例４の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【図１５】本発明による実施例４の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分平面図。
【図１６】図１５の線ＡＡに沿った断面図。
【図１７】本発明による実施例４の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分平面図。
【図１８】図１７の線ＡＡに沿った断面図。
【図１９】本発明による実施例４の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分平面図。
【図２０】本発明による実施例４の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における蒸着装置内の基板及び蒸着源の概略図。
【図２１】本発明による実施例５の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【図２２】本発明による実施例５の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【図２３】本発明による実施例５の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【図２４】本発明による実施例５の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【図２５】本発明による実施例５の有機ＥＬディスプレイパネル製造工程における基板の概略部分断面図。
【主要部分の符号の説明】
１発光画素
２基板
３第１表示電極ライン
５非線形素子
７隔壁
７ａオーバーハング部
８有機ＥＬ媒体
９第２表示電極ライン
１０保護膜
４０絶縁膜
４５封止膜

Claims

複数の発光部からなる画像表示配列を有している有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法であって、
基板上に、前記発光部に対応する複数の第１表示電極を形成するパターニング工程と、
少なくとも前記第１表示電極の一部分を露出せしめかつ、全体が前記基板上から突出しかつ、その上部に前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を有する電気絶縁性の隔壁を形成する隔壁形成工程と、
露出した前記第１表示電極の部分の各々上に有機エレクトロルミネッセンス媒体を堆積させ、少くとも１層の有機エレクトロルミネッセンス媒体の薄膜を形成する発光層形成工程と、
前記有機エレクトロルミネッセンス媒体の薄膜の複数の上に第２表示電極を形成する工程とを含み、
前記第２表示電極を形成する工程は、前記隔壁の長手方向及び前記基板に垂直な平面内において、前記オーバーハング部の頂部のエッジと前記隔壁の底部とによって結ばれる線と前記基板の法線とによって形成される角の角度よりも小なる角度で前記法線に対して傾斜する方向において金属蒸気流を供給して第２電極材料を蒸着する工程である、ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法。
前記隔壁形成工程は、前記基板上に隔壁材料層を成膜し、その上にフォトリソグラフィ法によって少なくとも前記第１表示電極の一部分を露出せしめるレジストマスクを形成し、ドライエッチング法又はウエットエッチング法によって前記オーバーハング部を有する隔壁を食刻する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法。
前記発光層形成工程は、前記露出した第１表示電極の部分に対応した複数の開口を有するマスクを、前記隔壁の上面に載置し、有機エレクトロルミネッセンス媒体を前記開口を介して前記隔壁内の前記第１表示電極の各々上に堆積させ、１つの前記開口が１つの前記第１表示電極上からその隣接する前記第１表示電極上へ配置されるように前記マスクを順次移動せしめて前記発光層形成工程を順次繰り返すことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法。
前記第１表示電極を形成するパターニング工程と前記隔壁形成工程との間に、絶縁膜を、少なくとも前記オーバーハング部の下の部分となるべき前記第１表示電極上及び又は露出した前記第１表示電極の部分の縁部に、形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法。
前記第２表示電極を形成する工程の後に、絶縁性封止膜を、少なくとも前記第２表示電極を完全に覆うように形成する工程を含むことを特徴とする請求項１又は４記載の有機エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造方法。