JP2005327523A - 有機エレクトロルミネセンスディスプレイ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 有機エレクトロルミネセンスディスプレイとその製造方法を提供し、非画素領域の漏光現象を改善し、ディスプレイパフォーマンスを向上する。
【解決手段】 基板を提供するステップ、前記基板の上に駆動マトリックスを形成するステップ、前記基板の上に遮光層を形成し、且つ、前記駆動マトリックスの間に複数の画素域を定義するステップ、前記画素域の上に第一電極を形成するステップ、前記第一電極の上に有機エレクトロルミネセンス層を形成するステップ、および前記有機エレクトロルミネセンス層の上に前記第二電極を形成するステップを含む有機エレクトロルミネセンスディスプレイの製造方法。
【選択図】 図２Ｄ
【解決手段】 基板を提供するステップ、前記基板の上に駆動マトリックスを形成するステップ、前記基板の上に遮光層を形成し、且つ、前記駆動マトリックスの間に複数の画素域を定義するステップ、前記画素域の上に第一電極を形成するステップ、前記第一電極の上に有機エレクトロルミネセンス層を形成するステップ、および前記有機エレクトロルミネセンス層の上に前記第二電極を形成するステップを含む有機エレクトロルミネセンスディスプレイの製造方法。
【選択図】 図２Ｄ
Description
本発明は、有機エレクトロルミネセンス（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、ＯＥＬ）ディスプレイパネルの構造とその製造方法に関し、特に、遮光層を備える有機エレクトロルミネセンスディスプレイパネルの構造とその製造方法に関するものである。
近年の有機エレクトロルミネセンス装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｄｅｖｉｃｅ）に対する研究は、液晶ディスプレイに取って代わり、次世代のディスプレイの潜在的な候補となっている。それ自体がアクティブ発光素子であることから、液晶ディスプレイと違い、有機エレクトロルミネセンスは、バックライトモジュールを必要とせずに光源を提供し、ディスプレイの軽量化に利点がある。更に、有機エレクトロルミネセンスは、ハイコントラストと迅速なレスポンス、および液晶ディスプレイより広い視野角を提供する。
有機エレクトロルミネセンスディスプレイの技術は、その素子が用いるキャリア輸送層と発光層等の有機薄膜材料の相違によって、大きく２つのシステムに分けることができる。１つは、染料または顔料を材料とする低分子素子（ｍｏｌｅｃｕｌｅ−ｂａｓｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）で、もう１つは、共役性高分子を材料とする高分子素子（ｐｏｌｙｍｅｒ−ｂａｓｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）であり、前者は、一般に、真空蒸着のコーティング法によって薄膜からなる素子を製作し、後者は、一般に、スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）法を採用している。低分子の有機エレクトロルミネセンス素子は、有機発光ダイオードと言われ、高分子の有機エレクトロルミネセンス素子は、高分子発光ダイオードと言われている。有機薄膜層が全て伝導キャリアの材料を備えることから、発光しない領域で光が漏れる現象が生じる。
図１は、従来の高分子有機エレクトロルミネセンスディスプレイ１（高分子発光ダイオード）の部分断面図である。図１に示されたように、この高分子有機エレクトロルミネセンスディスプレイ１は、透明基板０、陽極となる透明インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層２、画素域を定義する酸化シリコン層４、有機絶縁層５、緩衝層として用いられるエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙ ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ ＰＥＤＯＴ）６、高分子発光材料層８、および陰極１０となる金属または合金（例えば、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ／ＡｇまたはＡｌ／Ｌｉ）を含む。
陽極２と陰極１０に適当な電位差を与えることによって、画素域の高分子発光材料層８に特定色の光３を出させることができ、陽極２と透明基板０を通って放射する。
緩衝層６の役割は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の陽極２と高分子発光層８の間のエネルギーギャップを調整することで、ホール注入効率を高め、作動電位を低下させる。一般的に、緩衝層６の材料の抵抗は高くなく、例えば、一般によく用いられるエチレンジオキシチオフェンは、一種の導電高分子からできているため、電流が図の中の矢印方向に沿って流れる時、前記領域の高分子発光層８にも導通し、特定色の光３’を発する。酸化シリコン層４が透光することから、特定色の光３’は、酸化シリコン層４と透明基板０を通過して射出し、漏光現象を形成し、最後に発した光の領域を元の画素域より大きくさせ、ディスプレイのパフォーマンスを低下させる。
よって、本発明の目的は、有機エレクトロルミネセンスディスプレイとその製造方法を提供し、非画素領域の漏光現象を改善し、ディスプレイパフォーマンスを向上する。
本発明のもう１つの目的は、非画素領域の漏光現象を改善し、製造プロセスを複雑にすることなく、または、リソグラフィーステップの数を増やすことなく有機発光装置のディスプレイパフォーマンスを向上させる。
上述の目的を達成するために、本発明は、有機エレクトロルミネセンスディスプレイの画素域の外周に遮光層を設置し、前記画素域を定義し、同時に非画素領域内から発する可能性のある光をブロックする。
よって、本発明は、有機エレクトロルミネセンスディスプレイの製造方法を提供する。そのステップは、まず、基板を提供し、基板の上に駆動マトリックスを製作し、基板の上に遮光層を形成し、且つ、駆動マトリックスの間に複数の画素域を定義する。次に、画素域の上に第一電極を形成し、第一電極の上に有機エレクトロルミネセンス層を形成し、および有機エレクトロルミネセンス層の上に第二電極を形成するステップを含む。
本発明は、更に、有機エレクトロルミネセンスディスプレイの製造方法を提供する。少なくとも、基板、前記基板の上に形成された駆動マトリックス、前記基板の上に形成される遮光層、且つ、駆動マトリックスの間に定義される複数の画素域、画素域の上に形成される第一電極、第一電極の上に形成される有機エレクトロルミネセンス層、および有機エレクトロルミネセンス層の上に形成される第二電極を含む。
本発明の有機エレクトロルミネセンスディスプレイおよびその製作方法によれば、遮光層の設置によって、画素域の位置を定義するだけでなく、有機エレクトロルミネセンス層が発した光をその下方の第一電極と第一基板に通過させた後、射出させ、同時に、非画素領域内の漏電によって生じる光をブロックし、よって画素域の漏光現象を避け、ディスプレイパフォーマンスの効果を高めることを達成する。
また、遮光層は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の製作中と同時に製作され、形成できるため、製造工程のステップとコストを増やす必要なく、容易に本発明の目的を達成することができる。
また、遮光層は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の製作中と同時に製作され、形成できるため、製造工程のステップとコストを増やす必要なく、容易に本発明の目的を達成することができる。
本発明に基づくと、前記遮光層は、あらゆる不透光の金属、絶縁体、または、有機材料によって構成することができる。本発明に基づくと、前記有機エレクトロルミネセンス層は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）または、高分子発光ダイオード（ＰＬＥＤ）からなることができ、その中に、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層およびホール注入層を更に含むことができる。前記第一電極は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層からなることができ、前記第二電極の構成材料は、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｇ／Ａｇ合金、Ａｌ／Ｌｉ合金或いは、その組合せからなることができる。前記透明基板は、ガラス基板、またはプラスチック基板からなることができる。
本発明に基づくと、前記駆動マトリックスは、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジスタ、或いは低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）薄膜トランジスタを含む。トランジスタは、ゲート電極、ソース電極とドレイン電極を含み、前記遮光層は、ゲート電極の製作中と同時に、前記ゲート電極と同じ材料で製作され、形成される、または、ソース電極とドレイン電極の製作中と同時に、ソース電極とドレイン電極と同じ材料で製作され、形成される。
本発明に基づくと、前記第一電極、有機エレクトロルミネセンス層と第二電極は、フルカラー有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子を構成する。また、本発明の有機エレクトロルミネセンスの製作方法は、好ましくは、更に、前記第二電極の上に第二基板を設置するのを含む。
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
以下に示す図２Ａ−２Ｅは、本実施例の有機エレクトロルミネセンスディスプレイおよびその製作方法を説明している。
本発明中の駆動マトリックスの基板は、例えば、アモルファスシリコン薄膜トランジスタアレイ（ａ−Ｓｉ ＴＦＴｓ ａｒｒａｙ）の基板（例えば、ガラス基板）、または、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＬＴＰＳ−ＴＦＴ）アレイの基板を含む。本実施例は、低温ポリシリコン薄膜トランジスタアレイによって構成されたアクティブ素子の基板、並びにトップゲート（ｔｏｐ ｇａｔｅ）のモードを例にその製造工程を説明するが、しかし、本発明は、ボトムゲート（ｂｏｔｔｏｍ ｇａｔｅ）のアクティブマトリックス基板を応用することもできる。
本発明中の駆動マトリックスの基板は、例えば、アモルファスシリコン薄膜トランジスタアレイ（ａ−Ｓｉ ＴＦＴｓ ａｒｒａｙ）の基板（例えば、ガラス基板）、または、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＬＴＰＳ−ＴＦＴ）アレイの基板を含む。本実施例は、低温ポリシリコン薄膜トランジスタアレイによって構成されたアクティブ素子の基板、並びにトップゲート（ｔｏｐ ｇａｔｅ）のモードを例にその製造工程を説明するが、しかし、本発明は、ボトムゲート（ｂｏｔｔｏｍ ｇａｔｅ）のアクティブマトリックス基板を応用することもできる。
まず、図２Ａに示されるように、透明基板２００を提供し、この透明基板２００の上に緩衝層（ｂｕｆｆｅｒ ｌａｙｅｒ）２０２を形成し、緩衝層２０２の上に複数の低温ポリシリコン薄膜トランジスタ２２０を形成する。低温ポリシリコン薄膜トランジスタ２２０は、ゲート電極２５０、ソース電極２５１、ドレイン電極２２１、ゲート絶縁層２０４、チャネル域２５５、及びソース／ドレイン域（Ｓ／Ｄ）２５６を含み、且つ、ドレイン電極２２１は、誘電体層２０６のコンタクトホール２５７によってソース／ドレイン域２５６に接続される。
低温ポリシリコン薄膜トランジスタ２２０の製造過程は、まず、緩衝層２０２の上に複数のソース／ドレイン域（Ｓ／Ｄ）２５６、チャネル域２５５が構成したポリシリコン域を形成する。その後、前記ポリシリコン域の上にゲート絶縁層２０４を覆う。次に、ゲート絶縁層２０４の上にゲート電極２５０を形成する。その次に、基板２００の上に誘電体層２０６を更に形成し、この誘電体層２０６は、ソース／ドレイン域（Ｓ／Ｄ）２５６の上でそれぞれエッチングされ、コンタクトホールを有する。次に、基板２００の上にソース／ドレイン金属層（未表示）を形成し、フォトリソグラフィによって、ソース電極２５１、ドレイン電極２２１を形成する。
また、ソース電極２５１、ドレイン電極２２１の形成と同時に、誘電体層２０６の上の画素域の既定域の外周に金属遮光層２０７を形成する。
この金属遮光層２０７の働きは、画素域（有機エレクトロルミネセンス層の既定域２２２）を定義することで、また同時に、非画素域内で透明基板を透過し、発する可能性のある光をブロックする。
この金属遮光層２０７の働きは、画素域（有機エレクトロルミネセンス層の既定域２２２）を定義することで、また同時に、非画素域内で透明基板を透過し、発する可能性のある光をブロックする。
本発明の好ましい実施例では、遮光層２０７は、フォトリソグラフィを用いソース電極２５１、ドレイン電極２２１を形成し、同時にエッチングを完成する。本発明に基づくと、図２Ｅに示されたように、この遮光層２０７はまた、ゲート電極２５０のフォトリソグラフィと同時にエッチングを完成することができる。よって、更に製造工程のステップとコストを増加する必要なく、容易に本発明を実施することができる。また、本発明に基づくと、遮光層２０７の材料は金属と限らず、例えば、絶縁体、有機などの材料など、遮光性を備えるどの材料でも用いることができる。
前記透明基板２００は、ガラスまたは透光性の高分子材料からなることができる。高分子基板の場合、その材料は、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅｓ）、ポリアクリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅｓ）または、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）からなることができる。ポリシリコン薄膜トランジスタは、有機エレクトロルミネセンスディスプレイの制御ユニットとして、低温で製造技術を完成することができる。
続いて、図２Ｂに示されるように、基板の上に誘電体層２０８を形成し、その対応するドレイン電極２２１の上にコンタクトホール２５８を有する。続いて、誘電体層２０８の上に第一電極２１２を形成し、前記金属遮光層２０７が定義した画素域を覆い、且つ、ドレイン電極２２１に接続する。その中の第一電極２１２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ（ＡＺＯ）、または酸化亜鉛（ＡｎＯ）からなることができる。また、その第一電極２１２は、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、化学蒸着法、および噴霧熱分解法によって形成することができる。
続いて、前記第一電極２１２の上にそれぞれ第一絶縁層（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｌａｙｅｒ）２１４と第二絶縁層２１５を形成する。第一絶縁層２１４の材料は、例えば、酸化シリコン、第二絶縁層の材料は、例えば、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）からなる。次に、第一電極２１２をエッチストップ層として、絶縁層２１４、２１５にエッチングを行い、前記第一電極２１２の上の有機エレクトロルミネセンス層の既定域２２２を露出させる。
次に、第一電極２１２の上に、有機エレクトロルミネセンス層２１７を形成する。この有機エレクトロルミネセンス層２１７は、高分子有機発光ダイオードの材料からなり、スピンコーティング、インクジェット、またはプリンティングを用いて形成することができる。本実施例では、この有機エレクトロルミネセンス層２１７は、更に、電子注入層７０１（ＥＩＬ； ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）、電子輸送層７０２（ＥＴＬ； ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ）、発光層７０３（ＥＬ； ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、正孔輸送層７０４（ＨＴＬ；ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ）、およびホール注入層７０５（ＨＩＬ； ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を含む。有機エレクトロルミネセンス層２１７はまた、分子の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）材料からなることもでき、真空蒸着法を用いて形成することができる。
次に、図２Ｄに見られるように、有機エレクトロルミネセンス層２１７の上に第二電極層２４０を形成し、前記第二電極層２４０は、有機エレクトロルミネセンス層の陰極となる。第二電極層２４０を形成する方法は、真空熱蒸着法、またはスパッタリング法からなることができる。有機発光ダイオードの陰極としての需要に合せるために、電子注入に適合する有機半導体の材料を選び、例えば、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ／Ａｇ合金、Ａｌ／Ｌｉ合金などの低仕事関数の材料を用い、好ましくは、ＭｇまたはＭｇ−Ａｇの合金、または、ＭｇまたはＭｇ−Ａｇの合金とインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のスタック層を用いる。
最後に、陰極２４０の上に基板２００を設置し、ここで本実施例の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの製作を完成する。図２Ｄに示されたように、本実施例の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの構造は、第一基板２００、薄膜トランジスタ２２０によって構成された駆動マトリックスを含み、且つ、この駆動マトリックスは、遮光層２０７、駆動マトリックス間で遮光層２０７によって定義された画素域２２２、画素域２２２の上に形成された第一電極２１２、第一電極２１２（陽極）の上に形成された有機エレクトロルミネセンス層２１７、有機エレクトロルミネセンス層２１７の上に形成された第二電極２４０、および第二電極２４０（陰極）の上に設置された第二電極２００’を含む。有機発光層は、有機発光ダイオードまたは高分子発光ダイオードからなることができ、前記第一電極２１２、有機エレクトロルミネセンス層２１７と第二電極２４０は、フルカラー有機エレクトロルミネセンスディスプレイデバイスを構成する。
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。
０ 透明基板
１ 高分子有機エレクトロルミネセンスディスプレイ
２ 陽極
３、３’光
４ 酸化シリコン
５ 有機絶縁層
６ エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）層
８ 高分子発光材料層
１０ 陰極
２００、２００’ 基板
２０２ 緩衝層
２０４ ゲート絶縁層
２０６、２０８ 誘電体層
２０７ 金属遮光層
２１２ 第一電極
２１４ 第一絶縁層
２１５ 第二絶縁層
２１７ 有機エレクトロルミネセンス層
２２０ ポリシリコン薄膜トランジスタ
２２１ ドレイン電極
２２２ 有機エレクトロルミネセンス層の既定域
２４０ 第二電極
２５０ ゲート電極
２５１ ソース電極
２５５ チャネル
２５６ ソース／ドレイン域
２５７、２５８ コンタクトホール
３００、３００’光
７０１ 電子注入層
７０２ 電子輸送層
７０３ 発光層
７０４ 正孔輸送層
７０５ ホール注入層
１ 高分子有機エレクトロルミネセンスディスプレイ
２ 陽極
３、３’光
４ 酸化シリコン
５ 有機絶縁層
６ エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）層
８ 高分子発光材料層
１０ 陰極
２００、２００’ 基板
２０２ 緩衝層
２０４ ゲート絶縁層
２０６、２０８ 誘電体層
２０７ 金属遮光層
２１２ 第一電極
２１４ 第一絶縁層
２１５ 第二絶縁層
２１７ 有機エレクトロルミネセンス層
２２０ ポリシリコン薄膜トランジスタ
２２１ ドレイン電極
２２２ 有機エレクトロルミネセンス層の既定域
２４０ 第二電極
２５０ ゲート電極
２５１ ソース電極
２５５ チャネル
２５６ ソース／ドレイン域
２５７、２５８ コンタクトホール
３００、３００’光
７０１ 電子注入層
７０２ 電子輸送層
７０３ 発光層
７０４ 正孔輸送層
７０５ ホール注入層
Claims (7)
- 基板を提供し、
前記基板の上に駆動マトリックスを形成し、
前記基板の上に遮光層を形成し、且つ、前記駆動マトリックスの間に複数の画素域を規定し、
前記画素域の上に第一電極を形成し、
前記第一電極の上に有機エレクトロルミネセンス層を形成し、かつ
前記有機エレクトロルミネセンス層の上に前記第二電極を形成することを含む有機エレクトロルミネセンスディスプレイの製造方法。 - 前記有機エレクトロルミネセンス層は、低分子化合物からなる有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）または高分子発光ダイオード（ＰＬＥＤ）を含む請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの製造方法。
- 前記駆動マトリックスは、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジスタ、或いは低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）薄膜トランジスタを含み、且つ、前記トランジスタは、ゲート電極、ソース電極とドレイン電極を含み、前記遮光層は、ゲート電極、ソース電極またはドレイン電極の製作中と同時に、前記ゲート電極、ソース電極またはドレイン電極と同じ材料で製作され、形成される請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの製造方法。
- 基板、
前記基板の上に形成される駆動マトリックス、
前記基板の上に形成される遮光層、且つ前記駆動マトリックスの間に定義される複数の画素域、
前記画素域の上に形成される第一電極、
前記第一電極の上に形成される有機エレクトロルミネセンス、および
前記有機エレクトロルミネセンスの上に形成される第二電極含む有機エレクトロルミネセンスディスプレイ。 - 前記遮光層は、不透光性の金属、絶縁体または有機材料から構成される請求項４に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイ。
- 前記有機エレクトロルミネセンス層は、低分子化合物からなる有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）または高分子発光ダイオード（ＰＬＥＤ）を含む請求項４に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイ。
- 前記駆動マトリックスは、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジスタ、或いは低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）薄膜トランジスタを含み、且つ、前記トランジスタは、ゲート電極、ソース電極とドレイン電極を含み、前記遮光層は、ゲート電極、ソース電極またはドレイン電極の製作中と同時に、前記ゲート電極、ソース電極またはドレイン電極と同じ材料で製作され、形成される請求項４に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイ。
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-
2004
- 2004-05-13 JP JP2004143118A patent/JP2005327523A/ja active Pending
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