CN1689378A - 有机el显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的有机EL显示装置由形成在基板上的薄膜晶体管、在上述基板上以覆盖上述薄膜晶体管的方式形成的绝缘膜、以及形成在上述绝缘膜上的有机EL元件构成，上述绝缘膜形成有凹部，上述有机EL元件以通过形成在上述绝缘膜中的接触孔与上述薄膜晶体管连接的方式形成在上述凹部中。

Description

有机EL显示装置
技术领域
本发明涉及一般的平面显示装置，尤其涉及使用有机EL元件的平面显示装置。
有机EL(electro luminescence)元件是将有机EL发光层夹持在电子传输层和空穴传输层之间而构成的有机发光元件，作为一种体积小、重量轻、消耗电力少、且视角宽广的发光型显示元件，被认为是一种有希望的元件。
使用这样的有机EL元件形成高精细平面发光装置的场合，优选地构成所谓的有源矩阵方式的平面发光装置，将由各个有机EL元件构成的大量的发光元素在基板上以矩阵状进行排列，由在上述基板上对应地形成的薄膜晶体管(TFT)来驱动各个发光元素。
背景技术
图1表示使用了有机EL元件的有源矩阵型平面显示装置10的例子。
参照图1，平面显示装置10是在透明玻璃基板11上构成的底部发光型的装置，包括在上述玻璃基板11上隔着缓冲层12而形成的TFT13。
上述TFT13由硅图形13A、栅绝缘膜13B、栅电极13C构成，其中，该硅图形由有机硅聚合物或非晶硅构成，且形成有源极扩散区域13s以及漏极扩散区域13d；该栅绝缘膜13B覆盖在上述硅图形13A中的、上述源极扩散区域13s和漏极扩散区域13d之间的沟道区域13c；进而，该栅电极13C形成在上述栅绝缘膜13B上而构成扫描总线，上述TFT13由SiO2等的CVD绝缘膜14所覆盖。
在上述CVD绝缘膜14上分别形成有使上述源极区域13s和漏极区域13d露出的接触孔14A、14B，在上述接触孔14A上形成与上述源极区域13s接触的电极15A，此外在上述接触孔14B上形成与上述漏极区域13d接触的电极15B。上述电极15A延伸到上述绝缘膜14上，构成数据总线。
进而，在上述绝缘膜14上，以覆盖上述电极15A以及电极15B的方式，形成有平坦化绝缘膜16，在上述平坦化绝缘膜16上，依次形成有通过形成在上述绝缘膜16中的接触孔16A而与上述电极15B接触的、由ITO等的透明导电体构成的下部电极17A，和形成在上述下部电极17A上的有机EL层18，以及形成在上述有机EL层18上的上部电极19。
虽然在图中省略，但是上述有机EL层18具有将有机EL发光层用电子传输层和空穴传输层夹持的结构，由上述TFT13进行驱动，并产生规定颜色的发光，在图1的平面显示装置10中，产生的光通过上述玻璃基板11向下方射出。
图2A～2C表示上述平面显示装置10的制造工序。
参照图2A，在上述玻璃基板11上与大量显示象素对应地形成有多个TFT131～133，并以将这些TFT全部覆盖的方式形成有上述平坦化绝缘膜16。此外，在图2A的工序中，在上述平坦化绝缘膜16的表面上，分别与上述TFT131～133对应地形成下部电极171～173，在上述下部电极171上，将具有掩膜开口部A的掩膜图形M作为遮掩，用真空蒸镀等来形成可发出红光(R)的有机EL层181。
接着，在图2B的工序中，将上述掩膜图形M移动到上述开口部A露出上述下部电极172的位置，进行通过上述掩膜图形M的真空蒸镀，在上述下部电极172上形成发出绿光(G)的有机EL层182。
进而，在图2C的工序中，将上述掩膜图形M移动到上述开口部A露出上述下部电极173的位置，进行通过上述掩膜图形M的真空蒸镀，在上述下部电极173上形成发出蓝光(B)的有机EL层183。
在这样的有机EL平面显示装置的制造工序中，如图2B或2C所示那样，由于掩膜图形M在有机EL层的蒸镀工序中，与已经形成的有机EL层181～183产生物理接触，所以存在容易损伤所形成非常薄的有机EL层，降低平面显示装置的制造成品率的问题。此外，由于与这样的有机EL层的物理接触而存在掩膜图形M被损伤的可能性，在掩膜图形M损伤的场合，损伤导致的缺陷会转印在以后所形成的所有的象素上。
此外，在图2A的工序中，存在上述掩膜图形M与下部电极172及173的接触，对它们造成损伤的可能性。
为了解决该问题，在日本专利特开平8-315981号公报中揭示了如下结构，即在基板上形成划分象素区域的隔壁，在上述象素区域中通过真空蒸镀等形成有机EL层时，蒸镀掩膜与上述隔壁配合。
图3表示在上述日本专利特开平8-315981中所述的在先的结构。
参照图3，在玻璃基板21上反复形成有条纹状的下部电极22，而且在上述下部电极22上，与上述条纹状电极22的延伸方向正交的方向上，反复形成有截面为倒梯形的隔壁23。
而且，在将具有开口部A的蒸镀掩膜M与上述隔壁23配合的状态下，进行真空蒸镀，由此，在上述下部电极22上形成有机EL层24。
然而，这样的隔壁的形成，需要绝缘层的堆积或构成图形等复杂且额外的工序，产生形成的平面显示装置的制造费用增大的问题。此外，在图3的在先的例子中，平面显示装置是使用相互正交的条纹状的下部电极图形和上部电极图形的简单矩阵驱动型的装置，但如果欲将这样的结构适用于如图1所示的使用TFT的有源矩阵驱动型的平面显示装置中的话，则需要在用平坦化膜16覆盖TFT13之后再形成上述隔壁23。
[专利文献1]  日本专利特开平8-315981号公报
[专利文献2]  日本专利特开平10-189252号公报
[专利文献3]  日本专利特开2001-356711号公报
发明内容
因此，本发明主要目的在于提供一种解决上述问题的、新颖且有用的有机EL显示装置及其制造方法。
本发明的更具体的目的在于提供一种可以用简单且成品率高的制造有机EL平面显示装置的有机EL显示装置的制造方法。
本发明的其他目的在于提供一种有机EL显示装置，其由如下部分构成：
基板；
在上述基板上形成的薄膜晶体管；
在上述基板上覆盖上述薄膜晶体管而形成的绝缘膜；
在上述绝缘膜上形成的有机EL元件，其中，
上述绝缘膜形成有凹部；
上述有机EL元件，以通过形成在上述绝缘膜中的接触孔与上述薄膜晶体管连接的方式，形成在上述凹部中。
本发明的另外的目的在于提供一种有机EL显示装置的制造方法，其特征在于，由在形成薄膜晶体管的基板上以覆盖上述薄膜晶体管的方式形成绝缘膜的工序、在上述绝缘膜中形成凹部的工序、在上述凹部中形成有机EL元件的工序构成，其中，
上述形成有机EL元件的工序，将与上述绝缘膜的表面配合的掩膜图形作为掩膜来执行。
根据本发明，在有机EL元件覆盖薄膜晶体管的绝缘膜中与象素区域相对应地形成凹部，在该凹部中形成有机EL层，由此可以避免在下部电极或有机EL层的形成时的蒸镀掩膜和形成的下部电极或有机EL层之间的物理接触，可以提高有源矩阵驱动方式的有机EL显示装置的制造成品率。
本发明的其他主题和特征，通过参照下面的附图所进行的对本发明的详细的说明可以更加清楚。
附图说明
图1是表示由TFT驱动的有源矩阵方式的有机EL平面显示装置的基本结构的图；
图2A～2C是表示图1的有机EL平面显示装置的制造工序的图；
图3是表示在先的有机EL平面显示装置的制造工序的图；
图4A～4G是表示根据本发明第1实施例的有机EL平面显示装置的制造工序的图；
图5是表示根据本发明第1实施例的有机EL平面显示装置的外观的图；
图6是表示图5的有机EL平面显示装置的一个变形例的图；
图7是表示根据本发明第2实施例的有机EL平面显示装置的结构的图；
图8是表示根据本发明第3实施例的有机EL平面显示装置的制造工序的图。
具体实施方式
第1实施例
图4A～4G表示根据本发明第1实施例的有机EL平面显示装置20的制造工序。其中图中，对在先说明的部分赋予相对应的附图标记，省略说明。
参照图4A，在玻璃基板11上隔着SiO2膜等的缓冲层12而形成有TFT13，用由等离子CVD等的低温处理方法形成的CVD绝缘膜14来覆盖上述TFT13。
在图4A的工序中，在上述CVD绝缘膜14上，典型地用涂付法，以2～3μm的厚度来形成由丙烯酸类树脂或者保护膜等构成的具有感光性的平坦化膜26。这样形成的平坦化膜26的特征是具有平坦的表面。
进而，在图4A的工序中使用具有不透明图形31A的光学掩膜31，由紫外光对上述平坦化膜26进行曝光。
更具体地说，上述平坦化膜26涂付之后，以80℃的温度进行预烘烤(prebake)处理，曝光工序使用波长为405nm的水银灯等的曝光光源，并将曝光剂量设定在比如200mJ/cm2的值来进行曝光，以避免对膜26的整个厚度方向进行曝光。
通过对这样曝光的平坦化膜26进行显影，在上述平坦化膜26中，与上述不透明图形31A划分的光学窗部31B对应而形成凹部26A，典型地为0.1～0.5μm的深度。这样形成的凹部26A与以矩阵状地形成在基板11上的大量的象素区域中的一个相对应，且上述平坦化膜26构成上述凹部26A的底面。
接着在图4B的工序中，对图4A的结构，进一步使用具有不透明图形32A的光学掩膜32来进行曝光处理。上述不透明图形32A划分与上述电极15B对应的光学窗32B，其结果，在图4B的曝光工序中，对上述平坦化膜26中的、覆盖上述电极15B的部分进行曝光。
进而对这样曝光之后的平坦化膜26进行显影，最后以200℃的温度进行比如60分钟的后烘烤(post bake)处理，由此如图4C所示，可得到如下结构，即在上述凹部26A的底部上形成露出上述电极15B的接触孔26a。
而且，在上述的说明中，为说明的方便起见，虽然说明了在图4A的曝光工序之后，在图4B的工序中对上述平坦化膜26进行显影，并在图4B的工序中形成上述凹部26A的例子，但实际上更优选地，在图4A的曝光工序之后，不立刻进行图4B的曝光工序，在图4C的工序中进行显影和后烘烤处理。
接着在图4D的工序中，用溅射法堆积ITO(In2O3·SnO2)等的透明导电膜，以便覆盖上述凹部26A的底部，并在上述接触孔26a中与上述电极15B接触，用光刻工序将其构成图形，而形成下部电极17。
这样，与如图4E所示的TFT131～133相对应地，在上述平坦化膜26上分别形成凹部26A～26C，在上述凹部26A～26C的底部上，形成由ITO构成的下部电极171～173，并分别与对应的TFT131～133电连接。与图1的例子同样地，上述下部电极171构成红色象素区域，下部电极172构成绿色象素区域，进而下部电极173构成蓝色象素区域。
在图4E的工序中，进一步具有开口部A的蒸镀掩膜M与形成有上述凹部26A～26C的平坦化膜26配合，如图4E、4F所示，将该蒸镀掩膜M从上述平坦化膜26上的一个凹部，比如凹部26A向其它凹部，比如凹部26B移动，每一次移动时通过上述掩膜M进行真空蒸镀，由此在上述下部电极171～173的每一个上，依次形成发红光的有机El层181、发绿光的有机EL层182以及发蓝光的有机EL元件183。
图4E、4F的工序中，虽然上述蒸镀掩膜M与上述平坦化膜26中的围绕上述凹部26A、26B或26C的阶差部配合，但是上述凹部26A～26B上形成的有机EL膜181～183，没有与上述蒸镀掩膜M接触，因此在本实施例工序中不会产生由于与蒸镀掩膜M之间的接触而导致有机EL膜受损伤的问题。
而且，在图4G的工序中，除去上述蒸镀掩膜M，同样地蒸镀Al等的金属膜，而形成上部电极19。
根据图4A～4G的工序，由于可避免蒸镀掩膜M和有机EL层或下部电极之间的接触的凹部26A～26C的形成，是通过简单地进行对覆盖TFT的平坦化膜26的部分曝光和显影来实现的，所以不需要形成单独的隔壁结构，可以非常简单且高成品率地制造有源矩阵驱动方式的有机EL平面显示装置。
图5表示这样形成的平面显示装置20的立体图。
参照图5可知，在平面显示装置20的背面，即图4G中的上表面上，以矩阵状地反复形成有与红、绿、蓝的象素区域对应的大量凹部26A～26C。此外，由Al电极层19覆盖上述凹部26A～26C形成的面。
此外，根据需要，上述凹部26A～26C还可以形成为如图6所示那样的槽状。该场合中，在上述槽26A中配置大量发红色光的有机EL层图形181，在上述槽26B中配置大量发绿色光的有机EL层图形182，进而在上述槽26C中配置大量发蓝色光的有机EL层图形183。
第2实施例
图7表示根据本发明第2实施例的有机EL平面显示装置40的结构。
在本实施例中，在覆盖上述玻璃基板11的缓冲层12上形成由非晶硅或有机硅聚合物构成的栅电极41A，而且在上述缓冲层12上形成构成栅绝缘膜的绝缘膜41B，以便覆盖上述有机硅聚合物栅电极41A。
而且，在上述绝缘膜41B上形成由非晶硅或有机硅聚合物构成的半导体层41C，在上述半导体层41C上与上述栅电极41A对应的位置上形成绝缘膜图形41D。在上述半导体层41C中，将上述绝缘膜图形41D作为掩膜且用离子注入法将杂质元素导入，由此形成由插入的沟道区域41c来隔开源极区域41s和漏极区域41d的状态。
而且，上述半导体层41C由上述CVD绝缘膜14覆盖，在上述CVD绝缘膜14上通过各个接触孔而形成源电极15A和漏电极15B，以便与上述源极区域41s和漏极区域41d接触。
上述栅电极41A、栅绝缘膜41B和半导体膜41C构成TFT41，上述TFT与在先的实施例同样，由平坦化绝缘膜26来覆盖。
在上述平坦化绝缘膜26中，与象素区域对应地形成凹部26A，而且，在上述凹部26A的一部分上，形成有露出上述漏电极15B的接触孔26a。
此外，在上述凹部26A的底部上，形成有由ITO等构成的透明电极171，以便在上述接触孔26a中与上述电极15B接触，在上述凹部26A的底部中由有机EL层181覆盖上述透明电极171。进而，在上述有机EL层181上形成上部电极19。
这样，在本实施例中，可以使用TFT41来构成有机EL平面显示装置，该TFT41与在先实施例中的TFT13相比，栅电极和半导体层之间的关系是上下反转的。
第3实施例
图8是表示根据本发明第3实施例的有机EL平面显示装置60的制造工序。其中图中，对与在先说明的部分相对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
图8的工序，与在先说明的图4A、4B的工序相对应，但是在本实施例中作为平坦化绝缘膜代替感光性膜26，而使用普通的等离子CVD-SiO2膜等，没有感光性的绝缘膜16。
由此，在图8的工序中，在上述绝缘膜16上形成抗蚀图形R，将该抗蚀图形R作为掩膜对上述绝缘膜16进行湿性蚀刻，由此在上述绝缘膜16中形成凹部16A。
后面的工序，与在先的实施例中所说明的相同，在本实施例中也可以通过简单的工序，高成品率地制造有源矩阵驱动型的有机EL平面显示装置。
尤其在本实施例中，上述绝缘膜16无需为涂布膜，此外虽然最好是平坦表面上具有特征的平坦化膜，但也不需要。当然，在图8的工序中，作为上述绝缘膜16也可以使用有机SOG膜或有机绝缘膜等涂付膜。
上面，仅是对本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明并不局限于上述的实施例，可以在权利要求的范围内所记载的宗旨下进行各种变形和变更。
根据本发明，在有机EL元件覆盖薄膜晶体管的绝缘膜中，与象素区域相对应而形成凹部，在该凹部中形成有机EL层，由此可以避免在下部电极或有机EL层的形成时的蒸镀掩膜和形成的下部电极或有机EL层之间的物理接触，可以提高有源矩阵驱动方式的有机EL显示装置的制造成品率。

Claims (8)

1.一种有机EL显示装置，其特征在于，由如下部分构成：
基板；
在上述基板上形成的薄膜晶体管；
在上述基板上覆盖上述薄膜晶体管而形成的绝缘膜；
在上述绝缘膜上形成的有机EL元件，其中，
上述绝缘膜形成有凹部，
上述有机EL元件，以通过形成在上述绝缘膜中的接触孔与上述薄膜晶体管连接的方式，形成在上述凹部中。
2.如权利要求1所述的有机EL显示装置，其特征在于，上述绝缘膜是涂付膜。
3.如权利要求1所述的有机EL显示装置，其特征在于，上述绝缘膜是CVD膜。
4.如权利要求1所述的有机EL显示装置，其特征在于，上述绝缘膜具有感光性。
5.如权利要求1所述的有机EL显示装置，其特征在于，在上述基板上形成有多个上述薄膜晶体管，在上述基板上与上述多个薄膜晶体管相对应地形成有多个上述有机EL元件，在上述绝缘膜中与上述多个有机EL元件相对应地形成有多个上述凹部。
6.一种有机EL平面显示装置的制造方法，其特征在于，由在形成薄膜晶体管的基板上以覆盖上述薄膜晶体管的方式形成绝缘膜的工序、在上述绝缘膜中形成凹部的工序、在上述凹部中形成有机EL元件的工序构成，其中，
上述形成有机EL元件的工序，将与上述绝缘膜的表面配合的掩膜图形作为掩膜来执行。
7.如权利要求6所述的有机EL显示装置的制造方法，其特征在于，上述形成绝缘膜的工序包括形成具有感光性的绝缘膜的工序，上述形成凹部的工序包括对上述绝缘膜进行曝光后进行显影的工序。
8.如权利要求6所述的有机EL显示装置的制造方法，其特征在于，上述形成凹部的工序包括：在上述绝缘膜上形成抗蚀图形，将上述抗蚀图形作为掩膜对上述绝缘膜进行蚀刻的工序。
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