JP2003323986A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
有機電界発光素子及びその製造方法Info
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Abstract
発光部を別途の基板に構成した後これらを合着した上部
発光式有機電界発光素子とその製造方法を提案する。 【解決手段】 本発明は有機電界発光素子に係り、特に
上部発光形有機電界発光素子に関する。本発明は有機電
界発光素子を構成する薄膜トランジスタアレー部と発光
部を別途の基板に各々構成して、これらを合着して製作
した有機電界発光素子の構成とその製造方法を提案す
る。このとき、発光部には格子状の隔壁を形成する。前
述したように製作された有機電界発光素子は、高開口率
を具現できて生産性向上による収率を改善することがで
きる。
Description
係り、特に高開口率と高解像度を具現できて生産収率を
改善することができる有機電界発光素子とその製造方法
に関する。
電極と正孔注入電極から各々電子と正孔を発光層内部に
注入させて、注入された電子と正孔が結合した励起子が
励起状態から基底状態に落ちる時に発光する素子であ
る。
示素子とは違って別途の光源を必要としないので、素子
の体積と重量を減らすことができる長所がある。
高品位パネル特性(低電力、高輝度、高反応速度、低重
量)を示す。このような特性のためにOELDは移動通
信端末機、CNS(car navigation s
ystem)、PDA(personal digit
al assistant)、キャムコーダ(camc
orders)、そしてpalm PCs等大部分のコ
ンシューマー電子応用製品に用いることができる強力な
次世代ディスプレーとして認められている。
存の液晶表示装置(LCD)より多く減らすことができ
る長所がある。
式は、パッシブ・マトリックス型(passive m
atrix type)とアクティブ・マトリックス型
(active matrixtype)に分けること
ができる。
光素子は、その構成が単純で製造方法も単純だが高い消
費電力と表示素子の大面積化に難しさがあり、配線の数
が増加すればするほど開口率が低下する短所がある。
発光素子は、高い発光効率と高画質を提供することがで
きる長所がある。
ブ・マトリックス型有機電界発光素子の構成を概略的に
説明する。
子の構成を概略的に示した図面である。
は、透明な第1基板12の上部に複数の薄膜トランジス
タTと前記薄膜トランジスタTに各々連結された複数の
第1電極16が形成されている。前記薄膜トランジスタ
Tと第1電極16上部には有機発光層18と第2電極2
0が形成されている。
緑(G)、青(B)のカラーを表現するようにするた
め、一般的な方法としては前記各画素Pごとに赤、緑、
青色を発光する別途の有機物質をパターニングして用い
る。
れた第2基板28とシーラント26を介在して合着され
て、カプセル化された有機電界発光素子10が完成され
る。
部に浸透できる水分と酸素を除去するためのものであ
り、第2基板28の一部をエッチングして、そのエッチ
ングされた部分に吸湿剤22を充填してテープ25で固
定する。
薄膜トランジスタアレー部を概略的に説明する。
トランジスタアレー部の一画素を概略的に示した平面図
である。
機電界発光素子の薄膜トランジスタアレー部は、基板1
2に定義された複数の画素Pごとにスイッチング素子T
Sと駆動素子TDとストレージキャパシタCSTが構成
され、動作の特性によって前記スイッチング素子TSま
たは駆動素子TDは各々一つ以上の薄膜トランジスタの
組合せで構成することができる。
板を用い、その材質としてはガラスやプラスチックを例
に挙げることができる。
間隔離隔して1方向に構成されたゲート配線32と、前
記ゲート配線32と絶縁膜を挟んで相互に交差するデー
タ配線34が構成される。
された位置に1方向に電源配線35が構成される。
として各々ゲート電極36、38とアクティブ層40、
42とソース電極46、48及びドレイン電極50、5
2を含む薄膜トランジスタが用いられる。
素子TSのゲート電極36は、前記ゲート配線32と連
結され、前記ソース電極46は前記データ配線34と連
結される。
50は、前記駆動素子TDのゲート電極38と第1コン
タクトホール54を通して連結される。
記電源配線36と第2コンタクトホール56を通して連
結される。
2は、画素部Pに構成された第1電極16と接触するよ
うに構成される。
多結晶シリコンパターン15は、絶縁膜を挟んで重なり
ストレージキャパシタCSTを形成する。
された薄膜トランジスタアレー部を含む有機電界発光素
子の断面構成を説明する。
有機電界発光素子の断面図であって駆動素子TDと発光
部の断面のみを示した図面である。
ート電極38と、アクティブ層42とソース電極48と
ドレイン電極52を含む駆動素子である薄膜トランジス
タT Dが構成されていて、駆動素子TDの上部には絶縁
膜57を挟んで駆動素子TDのドレイン電極52と接触
する第1電極16と、第1電極16の上部に、特定の色
の光を発光する発光層18と、発光層18の上部には第
2電極20が構成される。
面図であって、スイッチング素子と電源配線が形成され
た領域に該当する。
コンであるアクティブ層40と、このアクティブ層40
の上部に構成されたゲート電極36とソース電極46及
びドレイン電極50とからなるスイッチング素子TSが
形成されている。一方、キャパシタ電極15と電源配線
35からなるストレージキャパシタCSTが基板12上
に形成されている。キャパシタ電極15は多結晶シリコ
ンからなり、スイッチング素子TSのドレイン電極50
と連結されている。続いて、スイッチング素子TSとス
トレージキャパシタCST上部に絶縁膜57が形成され
ており、その上に第1電極(図示せず)と、有機発光層
18とシャドウマスクを用いた第2電極20が構成され
る。
成され、電子輸送層(Electron Transp
orting Layer:ETL)とホール輸送層
(Hole Transporting Layer)
及びこれら間に位置する主発光層(emissive
layer)を含む。
5の上部に隔壁70が構成され、有機発光層18は隣接
する隔壁70間に位置する。隔壁70は隣接した画素領
域P間の有機発光層18が相互に接触することを防止す
る。
狭い形状で構成され、このような形状は前記有機発光層
18の上部に構成される第2電極20が隔壁70を跨っ
て蒸着されることによって基板12の全面に蒸着される
効果を得るためである。
るアクティブ・マトリックス型有機電界発光素子を製作
することができる。
薄膜トランジスタと有機発光層を形成した基板とは別途
のカプセル封止用の基板を合着して素子を製作してい
た。
と有機発光層の収率の積が薄膜トランジスタと有機発光
層を形成したパネルの収率を決定する。
は、前記有機発光層の収率によりパネルの収率が大幅に
制限されるという問題点を有していた。
たとしても、1,000Å程度の薄膜を用いる有機発光
層の形成時に異物やその他ほかの要素により不良が発生
するようになればパネルは不良等級と判定される。
造するのに要した諸般経費及び原材料費の損失につなが
って、収率が低下する問題点を有していた。
る安全性及び工程の自由度が高い反面、開口率の制限が
あって高解像度製品に適用するに難しい問題点があり、
また上部発光方式は、薄膜トランジスタ設計が容易であ
って開口率向上が可能であるために製品寿命側面で有利
であるが、既存の上部発光方式構造では、有機電界発光
層上部に通常的に陰極を配置することによって、材料の
選択幅が狭いために透過度が制限されて光効率が低下す
る点と、光透過度の低下を最少化するために薄膜型保護
膜を構成しなければならない場合に外気を十分に遮断で
きない問題点があった。
るために提案されたものであり、前記薄膜トランジスタ
アレー部と有機発光部を別途の基板に構成した後、これ
を合着した上部発光式有機電界発光素子とその製造方法
を提案する。
状の隔壁を構成するが、前記隔壁は断面積であって上部
に上がるほど幅が大きくなる形状(すなわち、基板の上
部に逆台形状に構成される)で構成する。
と接触する第1電極(関連技術とは違って不透明な電
極)を前記アレー部に定義された各画素ごとに独立的に
構成する。また、このような場合に関連技術とは違って
シャドウマスクを用いる必要がない。
上のみならず高解像度と高信頼性を有する有機電界発光
素子を製作することを目的にする。
成するための本発明による有機電界発光素子は、第1基
板と、前記第1基板と離隔されて向かい合う第2基板、
前記第1基板の内側面に形成されているスイッチング素
子、前記スイッチング素子と電気的に連結されている駆
動素子、前記駆動素子と電気的に連結されている連結電
極、前記第2基板の内側面に形成されている第1電極、
前記第1電極上部に位置して、前記第1基板と第2基板
間の画素領域に対応する透過ホールを有する隔壁、前記
第1基板上部の透過ホール内に位置する有機層、そして
前記有機層上部に第2電極とを含み、前記第2電極は前
記連結電極を通して前記駆動素子と電気的に連結され
る。
して第1幅を有する第1端と、前記第2電極と隣接して
第2幅を有する第2端で構成することができる。このと
き前記第2幅は前記第1幅よりさらに広いことが望まし
い。
入する陽極電極であって、第2電極は前記有機層に電子
を注入する陰極電極で有り得る。前記第1電極はインジ
ウム−スズ−オキサイド(ITO)で構成することがで
き、前記第2電極はカルシウム(Ca)、アルミニウム
(Al)、マグネシウム(Mg)を含む金属中から選択
された一つで構成することができる。
a)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)を
含む金属中から選択された一つで構成することができ
る。
孔輸送層と、前記第2電極に接触する電子輸送層及び前
記正孔輸送層と電子輸送層間の発光層で構成することも
できる。
ーンをさらに含むこともあり、前記絶縁パターンは前記
第2電極に接触する隔壁の幅と同一大きさの第1幅を有
することが望ましい。
アクティブ層とゲート電極、ソース電極及びドレイン電
極を含む。
は、第1基板上に電気的に連結されているスイッチング
素子と駆動素子を形成する段階と、前記駆動素子と電気
的に連結される連結電極を形成する段階と、前記第2基
板上に第1電極を形成する段階と、前記第1電極上部に
前記第1基板と第2基板間の画素領域に対応する透過ホ
ールを有する隔壁を形成する段階と、前記第1電極上部
の前記透過ホール内に有機層を形成する段階と、前記有
機層上部に第2電極を形成する段階と、そして前記第1
及び第2基板を合着する段階とを含んでおり、ここで前
記連結電極は前記第2電極に電気的に連結される。
に接触して第1幅を有する第1端を形成する段階と、前
記第2電極に接触して第2幅を有する第2端を形成する
段階とを含むことができる。このとき、前記第2幅は前
記第1幅より広いことが望ましい。
する陽極電極であって、第2電極は前記発光層に電子を
注入する陰極電極で有り得る。このとき、前記第1電極
はインジウム−スズ−オキサイド(ITO)で構成し、
前記第2電極はカルシウム(Ca)、アルミニウム(A
l)、マグネシウム(Mg)を含む金属中から選択され
た一つで形成することができる。
a)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)を
含む金属中から選択された一つで形成することもでき
る。
極上部に正孔輸送層を形成する段階と、前記正孔輸送層
上部に発光層を形成する段階及び前記発光層上部に電子
輸送層を形成する段階を含むことができる。
成する段階をさらに含むこともできる。前記絶縁パター
ンの一端は前記第1電極に隣接した前記隔壁の幅と同一
大きさの幅を有することが望ましい。
アクティブ層とゲート電極とソース電極とドレイン電極
を含む。
発明による望ましい実施例を説明する。
1基板と、発光部を構成した第2基板を合着して有機電
界発光素子を構成するが、前記発光部に構成する第2電
極(陰極電極)を格子状の隔壁を介在して分離すること
を特徴とする。
構成を概略的に示した断面図である。
光素子は、透明な第1基板100と第2基板200をシ
ーラント300を介在して合着して構成する。
る複数の薄膜トランジスタTが形成されている。図示し
なかったが、第1基板100内側面にはスイッチング素
子とゲート配線、データ配線及び電源配線も形成されて
いる。
明な正孔注入電極である第1電極202を構成して、第
1電極202の上部には有機発光層208と、第2電極
210を順に構成する。
記画素領域Pに対応する位置ごとに独立的に構成されて
いるが、このとき隔壁204は格子状に構成する。
の連結電極124を通して電気的に連結される。すなわ
ち、前記連結電極124を第1基板100に構成して第
1基板100及び第2基板200を合着すれば前記連結
電極124が発光層208の上部に構成された電子注入
電極である第2電極210と接触するようになる。
前記第2電極210と同一な物質で形成する。
界発光素子の製造方法を説明する。
電界発光素子を構成する薄膜トランジスタアレー部の製
造方法を工程順に説明するための工程品の断面図であ
る。
が定義された基板100の全面に窒化シリコン(SiN
x)と酸化シリコン(SiO2)を含むシリコン絶縁物
質グループ中から選択された一つで第1絶縁膜であるバ
ッファ層102を形成する。
コン(a−Si:H)を蒸着した後、脱水素化過程と熱
を利用した結晶化工程を進めて多結晶シリコン層を形成
後パターニングして、多結晶シリコン層104を形成す
る。
ブ領域104aと、前記アクティブ領域104aの両側
に各々位置するソース領域104b及びドレイン領域1
04cで定義される。
基板100の全面に第2絶縁膜であるゲート絶縁膜10
6を形成する。ゲート絶縁膜106は窒化シリコン(S
iN x)と酸化シリコン(SiO2)を含む無機絶縁物
質グループ中から選択された一つで形成する。
のゲート絶縁膜106上に金属物質を蒸着してパターニ
ングしてゲート電極108を形成する。このとき、前記
ゲート絶縁膜106は前記ゲート電極108と同一な形
状にエッチングして形成することもできるが、基板10
0全面にそのまま残して置くこともできる。
00の全面に3価または4価の不純物(BまたはP)を
ドーピングして前記ソース領域104b及びドレイン領
域104cに不純物を注入する。
100の全面に第3絶縁膜である層間絶縁膜110を形
成してパターニングして、前記ソース領域104b及び
ドレイン領域104cを各々露出するための第1コンタ
クトホール112と第2コンタクトホール114を形成
する。
(Al)とアルミニウム合金と銅(Cu)とタングステ
ン(W)とタンタル(Ta)とモリブデン(Mo)を含
んだ導電性金属グループ中から選択された一つで形成し
て、層間絶縁膜110は前述したような絶縁物質グルー
プ中から選択された一つで形成する。
10が形成された基板100の全面に第2金属層を形成
した後パターニングして、前記露出されたソース領域1
04b及びドレイン領域104cに各々接触するソース
電極116とドレイン電極118を形成する。
ン電極118が形成された基板100の全面に前述した
無機絶縁物質グループ中から選択された一つまたは場合
によってはベンゾシクロブテン(BCB)とアクリル
(acryl)系樹脂を含む有機絶縁物質グループ中か
ら選択された一つを蒸着または塗布して第4絶縁膜であ
る保護膜120を形成する。
て前記駆動素子Tのドレイン電極118の一部を露出す
るドレインコンタクトホール122を形成する。
が形成された基板100の全面に導電性金属を蒸着して
パターニングして、前記ドレイン電極118と接触する
連結電極124を形成する。
駆動素子Tと連結されるスイッチング素子は駆動素子T
と同一な工程で形成し、このとき前記スイッチング素子
のドレイン電極と前記駆動素子Tのゲート電極108は
連結されるようにする。
を形成する工程でゲート配線を形成して、スイッチング
素子のソース電極及びドレイン電極を形成する工程中に
前記ソース電極と連結されるデータ配線を形成する工程
を進める。
て本発明による薄膜トランジスタアレー部を形成するこ
とができる。
薄膜トランジスタアレー部と合着される発光部の製造工
程を説明する。
部の製造工程を順序に従って説明するための、工程品の
断面図であって、図8は図7Aの第2基板の斜視図であ
る。
00上に透明な第1電極202を形成する。
機発光層(図示せず)に正孔を注入する正孔注入電極と
して、主に透明で仕事関数が高いインジウム−スズ−オ
キサイド(ITO)を蒸着して形成する。
たは無機絶縁物質を蒸着または塗布して、前記薄膜トラ
ンジスタアレー部に定義した画素領域間領域に対応する
位置に隔壁204を形成する。
平面的な絶縁板の前記画素領域に対応する部分に画素領
域と同一な形状の透過ホール206を構成した形状であ
る。
4を形成する前に、隔壁上端の幅と同一な幅の絶縁パタ
ーンを第1電極202の上部にさらに構成することがで
きる。
される第2電極(図示せず)が前記第1電極202と接
触することを避けるための構成である。
極202の上部の前記各画素領域に対応する位置に赤
(R)、緑(G)、青色(B)の光を発光する有機発光
層208を形成する。有機発光層208は隔壁間に位置
する。
または多層で構成することができ、前記有機膜が多層で
構成される場合には、発光層208aに正孔輸送層20
8bと電子輸送層208cをさらに構成する。
208の上部に第2電極210を蒸着する工程を進め
る。
積において逆台形状に構成されるために、前記隔壁20
4の両側表面には金属層が蒸着できない構成である。
るための金属層は、隔壁204の上部と隔壁間に存在す
る発光層208の上部にのみ存在する形で、各画素領域
Pごとに独立的に形成される。
ルミニウム(Al)とカルシウム(Ca)とマグネシウ
ム(Mg)の中から選択された一つで形成するか、、又
はそれとリチウムフッ素/アルミニウム(LiF/A
l)合金との二重金属層で形成することができる。
レー部の工程において前記連結電極(図6Cの124)
は、発光部の第2電極と同一な物質で形成する。
された別途の第2基板を形成することができる。
タアレー部と発光部が構成された基板を合着して図5に
示したように本発明による上部発光形有機電界発光素子
を製作することができる。
のような効果がある。
パターンの形状に影響を受けなくて開口率を確保するこ
とができる効果がある。
パターンの上部に構成せず別途に構成するために、有機
電界発光層を形成する工程中に前記薄膜トランジスタに
およぼすことがある影響を考慮しなくても良いので収率
を向上する効果がある。
断面積としては逆台形状で構成するのでシャドウマスク
を用いなくても前記隔壁の形状により前記発光層の上部
に構成される第2電極を画素ごとに独立的に対応するよ
うに形成することができるために生産性を向上する効果
がある。
略的に示した断面図である。
示した平面図である。
に示した断面図である。
形成工程を順序に従って説明するための工程品の断面図
である。
形成工程を順序に従って説明するための工程品の断面図
である。
形成工程を順序に従って説明するための工程品の断面図
である。
工程を順序に従って説明するための工程品の断面図であ
る。
工程を順序に従って説明するための工程品の断面図であ
る。
工程を順序に従って説明するための工程品の断面図であ
る。
Claims (22)
- 【請求項1】 第1基板と;前記第1基板と離隔されて
向かい合う第2基板と;前記第1基板の内側面に形成さ
れているスイッチング素子と;前記スイッチング素子と
電気的に連結されている駆動素子と;前記駆動素子と電
気的に連結されている連結電極と;前記第2基板の内側
面に形成されている第1電極と;前記第1電極上部に位
置して、前記第1基板と第2基板間の画素領域に対応す
る透過ホールを有する隔壁と;前記第1基板上部の透過
ホール内に位置する有機層;そして前記有機層上部に第
2電極を含み、 前記第2電極は、前記連結電極を通して前記駆動素子と
電気的に連結される有機電界発光素子。 - 【請求項2】 前記隔壁は、前記第1電極と接触して第
1幅を有する第1端と、前記第2電極と隣接して第2幅
を有する第2端とからなることを特徴とする請求項1に
記載の有機電界発光素子。 - 【請求項3】 前記第2幅は、前記第1幅よりさらに広
いことを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光素
子。 - 【請求項4】 前記第1電極は、前記有機層にホールを
注入する陽極電極であって、第2電極は前記有機層に電
子を注入する陰極電極であることを特徴とする請求項1
に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項5】 前記第1電極は、インジウム−スズ−オ
キサイド(ITO)からなることを特徴とする請求項4
に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項6】 前記第2電極は、カルシウム(Ca)、
アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)を含む金
属中から選択された一つで構成したことを特徴とする請
求項4に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項7】 前記連結電極は、カルシウム(Ca)、
アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)を含む金
属中から選択された一つで構成したことを特徴とする請
求項1に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項8】 前記有機層は、前記第1電極に接触する
正孔輸送層と、前記第2電極に接触する電子輸送層及び
前記正孔輸送層と電子輸送層間の発光層からなることを
特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項9】 前記隔壁と第1電極間に絶縁パターンを
さらに含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界
発光素子。 - 【請求項10】 前記絶縁パターンは、前記第2電極に
接触する隔壁の幅と同一の大きさの第1幅を有すること
を特徴とする請求項9に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項11】 前記駆動素子とスイッチング素子は、
各々アクティブ層とゲート電極、ソース電極及びドレイ
ン電極を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電
界発光素子 - 【請求項12】 第1基板上に電気的に連結されている
スイッチング素子と駆動素子を形成する段階と;前記駆
動素子と電気的に連結される連結電極を形成する段階
と;前記第2基板上に第1電極を形成する段階と;前記
第1電極上部に前記第1基板と第2基板間の画素領域に
対応する透過ホールを有する隔壁を形成する段階と;前
記第1電極上部の前記透過ホール内に有機層を形成する
段階と;前記有機層上部に第2電極を形成する段階;そ
して前記第1及び第2基板を合着する段階を含んでい
て、 前記連結電極は、前記第2電極に電気的に連結される有
機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項13】 前記隔壁を形成する段階は、前記第1
電極に接触して第1幅を有する第1端を形成する段階
と、前記第2電極に接触して第2幅を有する第2端を形
成する段階を含むことを特徴とする請求項12に記載の
有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項14】 前記第2幅は、前記第1幅より広いこ
とを特徴とする請求項13に記載の有機電界発光素子の
製造方法。 - 【請求項15】 前記第1電極は、前記発光層に正孔を
注入する陽極電極であって、第2電極は前記発光層に電
子を注入する陰極電極であることを特徴とする請求項1
2に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項16】 前記第1電極は、インジウム−スズ−
オキサイド(ITO)であることを特徴とする請求項1
5に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項17】 前記第2電極は、カルシウム(C
a)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)を
含む金属中から選択された一つで形成したことを特徴と
する請求項15に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項18】 前記連結電極は、カルシウム(C
a)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)を
含む金属中から選択された一つで形成したことを特徴と
する請求項12に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項19】 前記有機層を形成する段階は、前記第
1電極上部に正孔輸送層を形成する段階と、前記正孔輸
送層上部に発光層を形成する段階及び前記発光層上部に
電子輸送層を形成する段階を含むことを特徴とする請求
項12に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項20】 前記隔壁と第1電極間に絶縁パターン
を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1
2に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項21】 前記絶縁パターンの一端は、前記第1
電極に隣接した前記隔壁の幅と同一大きさの幅を有する
ことを特徴とする請求項20に記載の有機電界発光素子
の製造方法。 - 【請求項22】 前記駆動素子とスイッチング素子は、
各々アクティブ層とゲート電極とソース電極とドレイン
電極を含むことを特徴とする請求項12に記載の有機電
界発光素子の製造方法。
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