CN1384696A - 半导体装置和半导体装置制造用掩模 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是在有机EL显示器中,使有机发光层的膜厚均一化以增大有效发光面积。在有机EL显示器的每一个象素上都形成阳极和公用阴极,用薄膜晶体管13、42进行切换向阳极61和阴极间通电,使有机EL器件发光。有机EL器件由空穴输运层、有机发光层和电子输运层构成,在被配置成矩阵状的多个象素之内,对于相邻的同色象素使有机发光层公用化(斜线部分)。采用进行公用化的办法,就可以防止蒸镀时的荫罩的端部的有机发光层的膜厚减少,可以使阳极61上边的有机发光层的膜厚均一化。

Description

半导体装置和半导体装置制造用掩模

技术领域

本发明涉及半导体装置和半导体装置制造用掩模，特别是涉及有效发光面积的增大。

技术背景

以往，作为扁平显示面板人们熟知使用有机电致发光(有机EL)器件的显示面板。有机EL器件，由于是一种采用向设置在阳极和阴极之间的有机EL层供给电流的办法使有机EL层发光的自然光显示器，不需要像LCD那样需要背景光，故人们期待着它会成为下一代的扁平显示面板的主流。特别是在各个象素上都形成开关器件的有源矩阵型有机EL显示器中，由于可以在每一个象素上都保持数据，故大画面化、高精细化是可能的、被认为是有希望的。

在这样的有机EL显示器中，本身为发光层的有机EL层，一般地说可以用蒸镀法用荫罩在电路基板上边形成。

图6模式性地示出了现有的彩色有机EL显示器1的象素排列。有机EL显示器1的构成为把多个象素1a配置成矩阵状。各个象素1a具有薄膜晶体管等的开关器件，用相当于行的门控线和相对应列的数据线驱动各个象素的开关器件，使有机EL显示器1发光。R象素、G象素和B象素的排列虽然是任意的，但是，例如图所示，可以把R象素、G象素、B象素配置(条带状排列)在直线上边(列上边)。

图7示出了图6中的象素1a的详细的平面图，图8(a)、(b)分别示出了图7中的A-A剖面和B-B剖面。在两图中，被在行方向上延伸的门控线51和在列方向上延伸的数据线52围起来的区域是一个象素区域1a，在该区域内可以形成n沟薄膜晶体管13、辅助电容器70和p沟薄膜晶体管42，还可以设置通过薄膜晶体管42的漏极和漏极电极43d进行连接的有机EL器件65。此外，薄膜晶体管42的源极通过源极电极43s连接到电源线53上。

薄膜晶体管13的有源层9，变成为使从门控线51突出出来的栅极电极11二次穿过的图形，成为双栅极构造。薄膜晶体管13的漏极，通过漏极电极16连接到数据线52上，源极则通过辅助电容器70和桥构造连接到薄膜晶体管42的栅极41上。辅助电容器70由连接到电源Vsc上的SC线54和与有源层9形成一体的电极55构成。

如上所述，薄膜晶体管42的漏极被连接到有机EL器件60上。有机EL器件60由在薄膜晶体管13、42上边的平坦化绝缘膜17上在每一个象素上形成的阳极(透明电极)61、在最上层上各个象素共通地形成的阴极(金属电极)66、在阳极61与阴极66之间进行叠层的有机层65构成。阳极61可用ITO等构成，通过薄膜晶体管42的漏极和漏极电极43d连接起来。此外，有机层65的构成为从阳极61一侧开始依次使空穴输运层62、有机发光层63和电子输运层64进行叠层。有机发光层63虽然其材料对于R象素、G象素、B象素各不相同，但是例如可以构成为具备含有キナクリドン电介质的BeBq2。

另外，上边所说的各个象素的构成要素全部都在衬底3上边叠层形成。就是说，在衬底3上边形成绝缘层4，在其上边图形形成半导体层9。然后，在半导体层9上边中间存在着栅极氧化膜12地形成栅极11、41。在栅极11、41上边形成层间绝缘膜15，通过在该层间绝缘膜15上边形成的接触孔把阳极61和由多晶硅构成的有源层9连接起来。

此外，为了在每一个象素上形成的透明阳极61上边形成有机EL器件，如图9所示，可以使用具有与各个象素对应的开口部分2a的荫罩2对每一个R象素、G象素、B象素都蒸镀上有机发光层63。然后，主要为了向被阳极61和阴极66夹持起来的区域供给电流，在阳极6 1上定位形成有机发光层63。

在这样的构成中，当向门控线51输出选择信号后，薄膜晶体管13就变成为ON，这时，各个根据已加到数据线52上的数据信号的电压值辅助电容器70充电。薄膜晶体管42的栅极接受与向该辅助电容器70充电的电荷相对应的电压，控制从电源线供往有机EL器件的电流，有机EL器件以与所供给的电流相对应的辉度发光。

但是，如图9所示，如果用具备与各个象素相对应的开口部分2a的掩模2蒸镀形成有机发光膜63，则归因于在开口部分2a的端部的阴影而在有机发光层63的厚度上产生不均匀，不可能得到均一的发光特性的问题。

图10示出了掩模2的局部扩大图。掩模2的开口部分2a，如上所述，为了在各个象素的阳极61上边进行定位，要形成为与阳极61的形状相吻合，并使之通过从已固定在规定位置上的蒸镀源蒸发出来的有机发光材料。然而，图中z方向上的有机发光层63的膜厚，如图11所示，尽管在中央100处大体上是均一的，然而在开口部分2a的端部102处归因于阴影膜厚比中央变小。这样的膜厚的不均一化，存在着会招致发光不均匀或有效发光面积减小的问题。

发明概述

本发明就是有鉴于上述现有技术所存在的课题而发明的，目的在于提供可以使每一个象素发光且增大有效发光面积的半导体装置和半导体装置制造用掩模。

为了实现上述目的，本发明是一种在第1电极和第2电极之间把具有发光层的多个象素配置成矩阵状构成的半导体装置，其特征在于：在上述每一个象素上都设置上述第1电极或第2电极中的至少一者，上述发光层在多个上述象素之内，在相邻的象素间公用化。

在这里，上述相邻的象素可以作成为同色，在作成为同色的情况下，上述同色的象素直线状地相邻配置，上述发光层在上述直线状地相邻配置的象素间公用化，是理想的。此外，在作成为同色的情况下，上述同色的象素锯齿状地相邻配置，上述发光层在上述锯齿状地相邻配置的象素间公用化，也是理想的。

上述同色的象素，可作成为R象素、G象素、B象素中的至少一种。

在本装置中，上述发光层，可以含有有机电致发光(有机EL)材料。借助于此，可以构成有机EL显示器。

如上所述，在本发明的半导体装置的情况下，发光层在相邻的象素间公用化或一体化而不是在每一个象素中都具有发光层。借助于使发光层公用化，就不再需要在每一个象素上都形成发光层，因此，也不需要使用与各个象素相对应的荫罩，可以除去在掩模开口部分的端部产生的阴影使发光层的膜厚均一化。借助于使发光层的膜厚均一化，就可以使在发光层内流动的电流强度均一化以增大有效发光面积。这时，由于在每一个象素上都已形成了第1电极或第2电极中的任何一方，故即便是使发光层在相邻象素间公用化，实际上电流可以流动的也仅仅是被第1电极和第2电极夹持起来的部分，可以对每一个象素进行发光控制。第1电极和第2电极的一个形态是阳极和阴极，例如，可以在每一个象素上形成阳极，在象素间共通地形成阴极。

此外，本发明还提供用来制造上述半导体装置的上述发光层形成用掩模。该掩模的特征在于：具有在上述多个象素之内在相邻的象素间公用的开口部分，借助于上述开口部分，使上述发光层的材料通过，形成上述发光层。

倘采用本发明的掩模，与具有与各个象素相对应的开口部分的情况下比较，相邻象素间的开口部分端部被除去，借助于此，可以除去发光层材料通过时的阴影，可以使发光层的膜厚均一化。

附图的简述

图1是实施例的掩模平面图。

图2是实施例的半导体装置的平面图。

图3是图2的A-A剖面图(a)和B-B剖面图(b)。

图4是现有的半导体装置的平面图。

图5是另一实施例的掩模平面图。

图6是象素排列说明图。

图7是现有的半导体装置的平面图。

图8是图7的A-A剖面图(a)和B-B剖面图(b)。

图9是现有的掩模说明图。

图10是现有的掩模的局部扩大图。

图11是现有的有机发光层的膜厚分布说明图。

最佳实施例详述

以下，以有机EL显示器为例，根据附图对本发明的实施例进行说明。

图1示出了本实施例的有机发光层63形成用的荫罩2的构成。在现有技术中，具有与各个象素相对应的离散的开口部分2a，在本实施例中，具有在相邻的象素间公用的开口部分2a。具体地说，如果着眼于某一颜色的象素，例如R象素，由于R象素群已在列方向上配置在直线上边，用来形成R象素的开口部分2a也已在列方向上配置在直线上边，故采用在相邻的象素间使开口部分公用化的办法，结果如图所示，就可以得到条带状的开口部分2a。开口部分2a的宽度与一个象素宽度相对应，长度则可根据公用化的象素数决定。就是说，在使相邻的2个象素的有机发光层63公用化的情况下，把长度作成为象素长度×2，在使相邻的n个(n＝2、3、...)的象素的有机发光层63公用化的情况下，把长度作成为象素长度×n。在图中，设列方向的全部象素数为K，设应当使配置在列方向上的所有的象素的有机发光层63公用化的长度为象素长度×K。条带状的开口部分2a的节距，与行方向的同色象素相等。掩模2的厚度，与现有技术同样为50微米。对于G象素用的掩模或B象素用的掩模来说也是同样的，可以条带状地形成开口部分2a。

采用用这样的掩模2蒸镀有机EL材料的办法，分别形成R象素用的发光层63、G象素用的发光层63、B象素用的发光层63。

图2示出了使用图1所示的掩模2形成有机发光层63的情况下的有机EL显示器的平面图。图3(a)、(b)分别示出了图2中的A-A剖面和B-B剖面。另外，在图中，为了便于说明起见，示出了在列方向上相邻的的2个同色象素。

各个象素的构成与图7大体上是一样的，在一个象素中形成薄膜晶体管13、42和辅助电容器70。薄膜晶体管13的漏极连接到辅助电容器70的一方的电极上，同时还连接到薄膜晶体管42的栅极上，薄膜晶体管13的栅极连接到门控线51上。此外，薄膜晶体管42的源极连接到电源线53上，漏极连接到透明的阳极61上。

在这里，在本实施例中，在阳极61上边形成有机EL器件65之际，由于使用具有图1所示的那种条带状的开口部分2a的掩模，故有机发光层可以在列方向上相邻的象素的整个区域上而不是仅在一个象素的阳极61上边，更为详细地说在被数据线52和电源线53夹持起来的列区域上一体地形成。在图2中，为方便观看起见，用斜线示出了有机发光层63的形成区域。不仅在一个象素的阳极61上边，在薄膜晶体管13、42和辅助电容器70、门控线51上边也可以形成。因此，在图3(a)中，可以与空穴输运层62或电子输运层64、阴极66同样地形成有机发光层63，在图3(b)中，有机发光层63一直延伸到薄膜晶体管42的源极电极43s附近。

为便于参考，在图4中用斜线示出了现有的有机发光层63的形成区域。在现有技术中，仅仅在一个象素的阳极61上边形成，显然与本

实施例不同。

如上所述，在本实施例中，由于把掩模2的开口部分2a作成为条带状，在同色的相邻象素中有机发光层已公用化，故变成为在相邻象素的边界或阳极61的边界上不存在开口部分2a的端部，因此，即便是蒸镀形成有机发光层63的情况下，在端部处的阴影也不复存在，对于列方向来说可以使有机发光层63的膜厚均一化。

另外，在本实施例中，如图2所示，虽然在薄膜晶体管13、42和辅助电容器70上边也可以形成有机发光层，但是，由于有机发光层电阻率高，由于电流仅仅在被阳极61和阴极66夹持起来的部分上流动，故结果就变成为与现有技术同样，仅仅在阳极61上边才发光，就是说，使每一个象素都发光。

以上虽然对本发明的实施例进行了说明，但是，本发明不受上述实施例限定，可以有种种的变形。

例如，在本实施例中。虽然说明的是在列方向上直线性地配置同色象素的情况，但是对于三角形排列的情况等在列方向上锯齿状地配置的情况，也同样地可以应用。图5示出了该情况下的掩模2。开口部分2a也与同色象素的配置相对应地在列方向上锯齿状地形成，借助于使用该掩模2，就可以在锯齿状地相邻的同色象素间使有机发光层63公用化，使有机发光层63在阳极61上边的膜厚均一化。

此外，在本实施例中，虽然说明的是用蒸镀法形成有机发光层63的情况，但是，在用喷墨法形成的情况下，也同样地可以用图1所示的掩模2(在该情况下，起着用来使墨水向限定区域滴下的框架的作用)使有机发光层63公用化。

此外，在一块大型衬底上同时形成多个面板的多面板制造的情况下，可以对每一个面板使用图1所示的掩模2。

发明的效果

如上所述，倘采用本发明，则可以采用使发光层公用化的办法，使发光层的膜厚均一化。借助于此就可以抑制发光不均匀、增大有效发光面积。

Claims (7)

1.一种在第1电极和第2电极之间把具有发光层的多个象素配置成矩阵状构成的半导体装置，其特征在于：

在上述每一个象素上都设置上述第1电极或第2电极中的至少一者，

上述发光层在多个上述象素之内在相邻的象素间公用化。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述相邻的象素为同色。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：上述同色的象素直线状地相邻配置，

上述发光层在上述直线状地相邻配置的象素间公用化。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：

上述同色的象素锯齿状地相邻配置，

上述发光层在上述锯齿状地相邻配置的象素间公用化。

5.根据权利要求2到4中的任何一项权利要求所述的装置，其特征在于：上述同色的象素，为R象素、G象素、B象素中的至少一种。

6.根据权利要求1到6中的任何一项权利要求所述的装置，其特征在于：上述发光层，含有有机电致发光(有机EL)材料。

7.一种用来制造上述半导体装置的上述发光层形成用掩模，其特征在于：

具有在上述多个象素之内在相邻的象素间公用的开口部分，

借助于上述开口部分，使上述发光层的材料通过，形成上述发光层。

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