JP2005019401A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造工程における紫外線による素子の損傷を防止することができる有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】本発明に係る有機電界発光素子は、基板１及びトランジスタ１００、２００の上に形成された絶縁膜１２と、非発光領域の絶縁膜１２の上に形成された金属保護膜１０と、発光領域３の絶縁膜１２の上に形成された第１電極１１と、第１電極１１の上に形成された発光層と、発光層上に形成された第２電極を含む。金属保護膜１０によって、非発光領域に存在する回路部８の紫外線による損傷を防止することが可能となる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係る有機電界発光素子は、基板１及びトランジスタ１００、２００の上に形成された絶縁膜１２と、非発光領域の絶縁膜１２の上に形成された金属保護膜１０と、発光領域３の絶縁膜１２の上に形成された第１電極１１と、第１電極１１の上に形成された発光層と、発光層上に形成された第２電極を含む。金属保護膜１０によって、非発光領域に存在する回路部８の紫外線による損傷を防止することが可能となる。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機電界発光素子に関し、特に能動型の有機電界発光素子、及びその製造方法に関する。
電界発光素子（electroluminescence deviceｅ；以下、ＥＬＤ）は、広い視野角、高開口率、高色度などの特徴を有するため、次世代のフラットディスプレイデバイスとして注目を浴びている。特に、有機ＥＬＤは、正孔注入電極と、電子注入電極との間に形成された有機発光層に電荷が注入されると、電子と正孔とが対をなした後、その消滅によって光が発生する原理によるものであるため、他の表示素子に比べて低い電圧でも駆動が可能である。
有機ＥＬＤは、その駆動方式によって受動型電界発光素子と、能動型電界発光素子とに分けられる。受動型電界発光素子は、透明基板上の透明電極と、透明電極上の有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上のカソード電極とで構成される。能動型電界発光素子は、基板上で画素領域を形成するスキャンライン及びデータラインと、スキャンライン及びデータラインと電気的に接続され、電界発光素子を制御するスイッチング素子と、スイッチング素子に電気的に接続されて基板上の画素領域に形成された透明電極と、透明電極上の有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上のメタル電極とで構成される。能動型電界発光素子は、受動型電界発光素子とは異なり、スイッチング素子をさらに含み、このスイッチング素子は薄膜トランジスタである。
しかしながら、従来の製造方法では、有機ＥＬ層を形成する前後に、基板の表面処理のために紫外線を用いるが、この時、紫外線により薄膜トランジスタのような素子に損傷が与えられる。特に、このような損傷は、主にゲートドライバーやデータドライバーなどの発光領域以外に存在する素子に発生し、素子の信頼性を低下させるものである。
そこで、本発明の目的は、素子の信頼性を向上させることができる有機電界発光素子、及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明による有機電界発光素子は、発光領域と非発光領域とに分けられた基板の上に形成されたトランジスタと、前記基板及び前記トランジスタの上に形成された絶縁膜と、前記非発光領域の前記絶縁膜の上に形成された金属保護膜と、前記発光領域の前記絶縁膜の上に形成された第１電極と、前記第１電極の上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第２電極と、を含むことを特徴とする。
ここで、前記金属保護膜は前記非発光領域の絶縁膜全体または一部の上に形成される。前記金属保護膜と前記第１電極とが同じ物質で形成される場合、前記金属保護膜と前記第１電極は不透明な金属物質で形成され、前記金属保護膜と前記第１電極とが互いに異なる物質で形成される場合、前記金属保護膜は不透明な金属物質で形成されて前記第１電極は透明な金属物質で形成される。
前記金属保護膜は、トランジスタとのキャパシタンスを防止するためにゲートパッドまたはデータパッドと電気的に接続される。
本発明による有機電界発光素子の製造方法は、（ａ）発光領域と非発光領域とに分けられた基板の上にトランジスタを形成する段階と、（b）前記基板及び前記トランジスタの上に絶縁膜を形成する段階と、（ｃ）前記発光領域の前記絶縁膜の上に第１電極を形成し、前記非発光領域の前記絶縁膜上に金属保護膜を形成する段階と、（ｄ）前記第１電極上に発光層を形成する段階と、（ｅ）前記発光層上に第２電極を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
ここで、前記金属保護膜は、前記絶縁膜の全面上に金属物質層を形成した後、前記金属物質層を選択的に取り除いて前記第１電極と同時に形成するか、または、互いに異なる物質を利用して前記第１電極とは非同時的に形成する。
本発明の有機電界発光素子及びその製造方法によれば、発光領域の外部の薄膜トランジスタなどの素子上に金属保護膜を形成するため、製造工程における紫外線による素子の損傷を防止できる。従って信頼性の高い素子が得られる。
以下、本発明による有機ＥＬ素子、及びその製造方法の好ましい実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態における有機電界発光素子を示す図である。図１（ａ）に示すように、基板１上にパッド部２、発光領域３、および回路部８が形成されている。ここで、パッド部２はゲートパッド、データパッドなどで構成され、発光領域３は多数の画素で構成される。回路部８は、ゲートドライバーまたはデータドライバーとして非発光領域に形成される。第１実施形態における有機電界発光素子は、紫外線による回路部８の損傷を防止するために、発光領域３の外部にある回路部８上に形成された金属保護膜１０を含む。金属保護膜１０は、パッド部２と発光領域３を除いた残りの領域に形成される。
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態における有機電界発光素子を示す図である。図１（ａ）に示すように、基板１上にパッド部２、発光領域３、および回路部８が形成されている。ここで、パッド部２はゲートパッド、データパッドなどで構成され、発光領域３は多数の画素で構成される。回路部８は、ゲートドライバーまたはデータドライバーとして非発光領域に形成される。第１実施形態における有機電界発光素子は、紫外線による回路部８の損傷を防止するために、発光領域３の外部にある回路部８上に形成された金属保護膜１０を含む。金属保護膜１０は、パッド部２と発光領域３を除いた残りの領域に形成される。
第１実施形態における有機電界発光素子の製造方法に関して説明すれば次の通りである。図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、ガラス基板１上に薄膜トランジスタ１００、２００を形成する。発光領域３内に形成されたトランジスタ２００は各画素を制御するスイッチであり、発光領域３の外部に形成された薄膜トランジスタ１００はゲートドライバーまたはデータドライバーである。ここで、トランジスタ１００、２００は、ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）、チャンネル領域４ｃ、ゲート絶縁膜５、及びゲート電極６から構成される。
その後、ゲート絶縁膜５とゲート電極６上には層間絶縁膜７が形成される。そして、ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）表面の所定の部分が露出するように、層間絶縁膜７とゲート絶縁膜５とを選択的にエッチングしてコンタクトホールが形成され、コンタクトホールには金属物質が充填されて、ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）とそれぞれ電気的に接続する電極ライン９が形成される。
次いで、層間絶縁膜７と電極ライン９上に絶縁物質、例えばＳｉＮｘ系物質またはＳｉＯｘ系物質を蒸着して保護膜１２を形成し、図１（ａ）に示すように、発光領域３とパッド部２を除いた残りの領域に金属保護膜１０を形成する。言い換えれば、金属保護膜１０は発光領域３の周囲に形成される。金属保護膜１０を選択的に形成するためには、様々な方法がある。例えば、保護膜１２の全面に金属層を形成した後、発光領域３とパッド部２にある金属層のみを選択的に取り除くことで金属保護膜１０を形成してもよく、または、マスクを利用して保護膜１２上に選択的に金属保護膜１０を蒸着してもよい。金属保護膜１０の材料としては、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａのいずれか一つまたはこれらの合金が使用される。また、金属保護膜１０と薄膜トランジスタ１００との間で発生するキャパシタンスを低減するために、金属保護膜１０は配線を介してパッド部２と電気的に接続される。
さらに、図１（ｃ）に示すように、発光領域３内のドレイン電極４ｂに接続する電極ライン９が露出するように、保護膜１２を選択的に取り除く。ここで、保護膜１２が選択的に除去された領域にはコンタクトホールが形成される。次いで、保護膜１２の全面に画素電極１１形成のための金属物質を蒸着する。下部発光（bottom-emission）方式のＥＬ素子の場合には、画素電極１１をＩＴＯのような透明な物質で形成し、反対に上部発光（top-emission）方式のＥＬ素子の場合には、反射率と仕事関数が大きな金属物質で画素電極１１を形成する。画素電極１１は発光領域３内の画素領域にのみ形成され、発光領域３内の電極ライン９に接続される。ここで、画素電極１１は金属保護膜１０を形成する前に形成されるか、または金属保護膜１０を形成した後に形成される。
その後、図５（ａ）に示すように全面に絶縁物質を蒸着した後、その絶縁物質層を選択的に取り除き、画素領域を除いた残りの領域、即ち画素領域の間の境界領域に絶縁膜１４を形成する。絶縁膜１４は発光領域の薄膜トランジスタ２００の上部に位置する。次に、シャドーマスク（図示せず）を利用して画素電極１１上に有機電界発光（ＥＬ）層１５を蒸着し、有機電界発光層１５と絶縁膜１４上に共通電極１６を形成する。図示は省略するが、その後、有機電界発光層１５を酸素や水分から保護するために保護膜（図示せず）を形成する。最後に、密封剤と透明基板を利用して保護キャップを形成する。
（第２実施形態）
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態における有機電界発光素子を示す図である。図２（ａ）に示すように、基板１上にパッド部２、発光領域３、及び回路部８が形成されている。第２実施形態における有機電界発光素子は、紫外線による回路部８の損傷を防止するために、発光領域３の外部にある回路部８上に形成された金属保護膜２０を含む。図２（ｂ）に示すように、金属保護膜２０は、発光領域２の外部にある薄膜トランジスタ１００などの素子上にのみ選択的に形成される。第２実施形態において、金属保護膜２０を除いた残りの構成は第１実施形態と同様である。
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態における有機電界発光素子を示す図である。図２（ａ）に示すように、基板１上にパッド部２、発光領域３、及び回路部８が形成されている。第２実施形態における有機電界発光素子は、紫外線による回路部８の損傷を防止するために、発光領域３の外部にある回路部８上に形成された金属保護膜２０を含む。図２（ｂ）に示すように、金属保護膜２０は、発光領域２の外部にある薄膜トランジスタ１００などの素子上にのみ選択的に形成される。第２実施形態において、金属保護膜２０を除いた残りの構成は第１実施形態と同様である。
（第３実施形態）
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施実施形態における有機電界発光素子を示す。図３（ａ）に示すように、基板１上にパッド部２、発光領域３、及び回路部８が形成されている。第３実施形態における有機電界発光素子は、紫外線による回路部８の損傷を防止するために、発光領域３の外部にある回路部８上に形成された金属保護膜３０を含む。金属保護膜３０は、パッド部２と発光領域３を除いた残りの領域に形成される。
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施実施形態における有機電界発光素子を示す。図３（ａ）に示すように、基板１上にパッド部２、発光領域３、及び回路部８が形成されている。第３実施形態における有機電界発光素子は、紫外線による回路部８の損傷を防止するために、発光領域３の外部にある回路部８上に形成された金属保護膜３０を含む。金属保護膜３０は、パッド部２と発光領域３を除いた残りの領域に形成される。
第３実施形態における有機電界発光素子の製造方法に関して説明すれば次の通りである。図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、ガラス基板１上に薄膜トランジスタ（１００、２００）を形成する。発光領域３内に形成されたトランジスタ２００は各画素を制御するスイッチであり、発光領域３の外部に形成された薄膜トランジスタ１００はゲートドライバーまたはデータドライバーである。ここで、トランジスタ１００、２００はソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）、チャンネル領域４ｃ、ゲート絶縁膜５、及びゲート電極６で構成される。
その後、ゲート絶縁膜５とゲート電極６上には層間絶縁膜７が形成される。そして、ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）表面の所定の部分が露出するように、層間絶縁膜７とゲート絶縁膜５を選択的にエッチングしてコンタクトホールが形成され、コンタクトホールには金属物質が充填されて、ソース/ドレイン電極（４ａ、４ｂ）とそれぞれ電気的に接続する電極ライン９が形成される。
次いで、層間絶縁膜７と電極ライン９上に絶縁物質、例えばＳｉＮｘ系物質またはＳｉＯｘ系物質を蒸着して保護膜１２を形成する。そして、保護膜１２上に平坦化膜１７を形成する。次いで、発光領域３内のドレイン電極４ｂに接続する電極ライン９が露出するように、平坦化膜１７及び保護膜１２を選択的に取り除く。ここで、平坦化膜１７及び保護膜１２が選択的に除去された領域にはコンタクトホールが形成される。
次いで、平坦化膜１７上に金属物質層を形成し、その金属物質層を選択的に取り除いて画素電極１１及び金属保護膜３０を同じ物質で同時に形成する。画素電極１１は発光領域３内の画素領域にのみ形成され、発光領域３内の電極ライン９に接続される。金属保護膜３０は、図３（ａ）に示すように、発光領域３とパッド部２を除いた残りの領域に形成される。言い換えれば、金属保護膜３０は発光領域３の周囲に形成される。画素電極１１と金属保護膜３０の材料としては、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａのいずれか一つまたはこれらの合金が使用される。また、金属保護膜３０と薄膜トランジスタ１００との間で発生するキャパシタンスを低減するために、金属保護膜３０は配線を介してパッド部２と電気的に接続される。
さらに、図５（ｂ）に示すように全面に絶縁物質を蒸着した後、その絶縁物質層を選択的に取り除き、画素領域を除いた残りの領域、即ち画素領域の間の境界領域に絶縁膜１４を形成する。次に、シャドーマスク（図示せず）を利用して画素電極１１上に有機電界発光（ＥＬ)層１５を蒸着し、有機電界発光層１５と絶縁膜１４上に共通電極１６を形成する。
（第４実施形態）
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４実施形態における有機電界発光素子を示す図である。図４（ａ）に示すように、基板１上にパッド部２、発光領域３、回路部８が形成されている。第４実施形態における有機電界発光素子は、紫外線による回路部８の損傷を防止するために、発光領域３の外部にある回路部８上に形成された金属保護膜２０を含む。図４（ｂ）に示すように、金属保護膜４０は発光領域２の外部にある薄膜トランジスタ１００などの素子上にのみ選択的に形成される。金属保護膜４０は、画素電極１１と同じ物質で同時に形成される。第４実施形態において、金属保護膜４０を除いた残りの構成は第３実施形態と同様である。
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４実施形態における有機電界発光素子を示す図である。図４（ａ）に示すように、基板１上にパッド部２、発光領域３、回路部８が形成されている。第４実施形態における有機電界発光素子は、紫外線による回路部８の損傷を防止するために、発光領域３の外部にある回路部８上に形成された金属保護膜２０を含む。図４（ｂ）に示すように、金属保護膜４０は発光領域２の外部にある薄膜トランジスタ１００などの素子上にのみ選択的に形成される。金属保護膜４０は、画素電極１１と同じ物質で同時に形成される。第４実施形態において、金属保護膜４０を除いた残りの構成は第３実施形態と同様である。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。
１ 基板
２ パッド部
３ 発光領域
７ 層間絶縁膜
８ 回路部
１０、２０、３０、４０ 金属保護膜
１１ 画素電極
１２ 保護膜
１４ 絶縁膜
１５ 有機ＥＬ層
１６ 共通電極
１００、２００ トランジスタ
２ パッド部
３ 発光領域
７ 層間絶縁膜
８ 回路部
１０、２０、３０、４０ 金属保護膜
１１ 画素電極
１２ 保護膜
１４ 絶縁膜
１５ 有機ＥＬ層
１６ 共通電極
１００、２００ トランジスタ
Claims (18)
- 発光領域と非発光領域とに分けられた基板の上に形成されたトランジスタと、
前記基板及び前記トランジスタの上に形成された絶縁膜と、
前記非発光領域の前記絶縁膜の上に形成された金属保護膜と、
前記発光領域の前記絶縁膜の上に形成された第１電極と、
前記第１電極の上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された第２電極と、
を含むことを特徴とする有機電界発光素子。 - 前記金属保護膜は、前記非発光領域のトランジスタ上にある前記絶縁膜の一定領域に形成され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。
- 前記金属保護膜と前記第１電極は、同じ物質で形成され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。
- 前記金属保護膜と前記第１電極の材料は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａで構成される物質群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
- 前記金属保護膜と前記第１電極は、互いに異なる物質で形成され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。
- 前記金属保護膜は不透明な金属物質で形成され、前記第１電極は透明な金属物質で形成されることを特徴とする請求項５に記載の有機電界発光素子。
- 前記金属保護膜は、ゲートパッドまたはデータパッドと電気的に接続す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。
- 前記第１電極は、前記絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して前記発光領域のトランジスタと接続す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。
- 前記発光領域のトランジスタ上にある前記絶縁膜及び前記第１電極の一定領域に形成された絶縁膜を更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。
- （ａ）発光領域と非発光領域とに分けられた基板上にトランジスタを形成する段階と、
（ｂ）前記基板及び前記トランジスタの上に絶縁膜を形成する段階と、
（ｃ）前記発光領域の前記絶縁膜の上に第１電極を形成し、前記非発光領域の前記絶縁膜の上に金属保護膜を形成する段階と、
（ｄ）前記第１電極の上に発光層を形成する段階と、
（ｅ）前記発光層の上に第２電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。 - 前記絶縁膜の全面上に金属物質層を形成した後、前記金属物質層を選択的に取り除いて、前記第１電極及び前記金属保護膜を同時に形成することを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記金属物質層の材料は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａで構成される物質群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記金属保護膜は、前記非発光領域のトランジスタ上にある前記絶縁膜の一定領域に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記金属保護膜は、ゲートパッドまたはデータパッドと電気的に接続することを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記発光領域のトランジスタ部を露出させるために、前記絶縁膜を貫くコンタクトホールを形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記発光領域のトランジスタ上にある前記絶縁膜及び前記第１電極の一定領域に絶縁膜を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記第１電極を透明な金属物質で形成することを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記金属保護膜を不透明な金属物質で形成することを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子の製造方法。
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