JP2005353600A - 有機ｅｌディスプレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着型有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】所定間隔を隔ててお互いに向かい合うように配置される第１透明基板21及び第２透明基板27と、第１透明基板上に形成されるトランジスタと、第２透明基板上に形成され、トランジスタに電気的に接続されるアノード29と、アノード上に形成される有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に形成されるカソード36とを備えている。これにより、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタに比べてより安定したＰＭＯＳ薄膜トランジスタに適用して、高信頼性でかつ長寿命の接着型有機ＥＬディスプレイを製造できる。
【選択図】図３Ｃ

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイに関し、特に、接着型(dual-panel type)有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法に関する。

一般的に、接着型有機ＥＬディスプレイは、画素スイッチング素子、画素駆動用素子などが形成されている下板と、有機物が積層されている上板とから構成され、これら上板と下板とを互いに接着させて電気的に導通させることによってディスプレイを実現する。

次に、従来技術による接着型有機ＥＬディスプレイの製造過程について説明する。
接着型有機ＥＬディスプレイの下板は、大きく、各画素部分をスイッチングするスイッチング用薄膜トランジスタ(通常、多結晶シリコン薄膜トランジスタ)、駆動用薄膜トランジスタ、及び貯蔵キャパシタ及び画素電極から構成されている。

図１Ａは、従来技術による有機ＥＬディスプレイの下板製造工程を示す断面図である。
図１Ａに示すように、まず、透明基板１上に多結晶シリコンなどで半導体層２を形成し、この半導体層２をパターニングして薄膜トランジスタの形成される領域にのみ残す。
そして、全面にゲート絶縁膜３とゲート電極用導電膜を順に形成し、ゲート電極用導電膜をパターニングしてゲート電極４を形成する。

続いて、ゲート電極４をマスクとして半導体層２にリン(Ｐ)のような不純物を注入し熱処理することによって薄膜トランジスタのソース／ドレーン領域２ａ，２ｃを形成し、これでＮＭＯＳ薄膜トランジスタを完成する。
このとき、不純物イオンが注入していない半導体層２は、チャンネル領域２ｂとなる。

次に、全面に層間絶縁膜５を形成し、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタのソース／ドレーン領域２ａ，２ｃが露出されるように層間絶縁膜５とゲート絶縁膜３を選択的に除去する。
そして、露出されたソース／ドレーン領域２ａ，２ｂにそれぞれ電気的に接続するように電極ライン６と画素電極６’を形成することによって、下板製造を完了する。

図２は、従来技術による有機ＥＬディスプレイの上板を示す平面図で、図１Ｂは、図２のＩ-Ｉ’線に沿う上板製造工程を示す断面図である。
図１Ｂ及び図２に示すように、透明基板７上にＩＴＯ、ＩＺＯのように仕事関数が高く、透明な伝導性物質からなるアノード８を形成する。

そして、アノード８上の一部分に、ポリイミドのような絶縁性物質を用いて絶縁膜９を形成した後、絶縁膜９上に隔壁１０を形成する。
その後、他の絶縁物質を用いて島状のスペーサー１１を画素領域に形成する。
続いて、スペーサー１１を含む全面に、正孔注入層１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５、電子注入層１６などの有機物を順に蒸着する。
最後に、電子注入層１６上にアルミニウムのように仕事関数の低い伝導性物質からなるカソード１７を蒸着することで、上板製造を完了する。

図１Ｃは、図１Ａの下板と図１Ｂの上板の貼り合わせ工程を示す断面図である。
図１Ｃに示すように、図１Ａの下板と図１Ｂの上板とを貼り合わせ、この時、上板のスペーサー１１上に形成されたカソード１７と下板の画素電極６'を接触させてお互い電気的に導通するようにする。

図１Ｄは、上板と下板が貼り合わせられた有機ＥＬディスプレイのシーリング工程を示す断面図であり、図１Ｄに示すように、上板と下板を貼り合わせた後に、内部を真空にし、シーラント１８を用いて上板と下板をシーリングする。

しかしながら、このように製造される従来の有機ＥＬディスプレイは、上板のカソードと下板の駆動用薄膜トランジスタのドレーン領域とが相互に電気的に接続されるため、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタのみを使用しなければならず、レーザーアーニル工法を用いた低温多結晶シリコン薄膜トランジスタ製造工程を適用しにくい問題があった。
すなわち、低温多結晶シリコン薄膜トランジスタがＰＭＯＳであるがために、従来の有機ＥＬディスプレイは、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタに比べてより安定したＰＭＯＳ薄膜トランジスタを適用しにくい問題があった。

本発明は上記の問題を解決するためのもので、その目的は、ＰＭＯＳ薄膜トランジスタを適用しうる有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法を提供することにある。

本発明による有機ＥＬディスプレイは、所定間隔を隔てて向かい合うように配置される第１透明基板及び第２透明基板と、第１透明基板上に形成されるトランジスタと、第２透明基板上に形成され、トランジスタに電気的に接続されるアノードと、アノード上に形成される有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に形成されるカソードと、を備えている。

ここで、トランジスタは、ＰＭＯＳ薄膜トランジスタであり、第２透明基板の発光領域周辺に形成されるスペーサーと、スペーサー周辺に形成される隔壁とをさらに備えても良い。

そして、隔壁が前記スペーサーを取り囲むように形成されるか、あるいは、スペーサーを間において両側に縞状に形成されると良い。
なお、スペーサーは、隔壁の高さよりも高く形成されることが好ましい。

本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、所定間隔を隔ててお互い向かい合うように配置される第１透明基板及び第２透明基板と、第１透明基板上に形成されるトランジスタと、第２透明基板の発光領域周辺に形成されるスペーサーと、スペーサーを含む第２透明基板の発光領域上に形成され、前記発光領域上に形成されるアノード部分と、スペーサー上に形成されて前記トランジスタの電極と電気的に接続されるアノード部分を有するアノードとスペーサーを含む第２透明基板の発光領域上に形成されるアノードと、スペーサー周辺に形成される隔壁と、スペーサーを除外した第２透明基板の発光領域に形成されたアノード上に形成される有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に形成されるカソードと、を備えている。

ここで、隔壁は、スペーサーの一側周辺のアノード上に縞状に形成される第１隔壁と、スペーサーの他側周辺の第２透明基板上に縞状に形成される第２隔壁と、から構成される。

本発明に係る有機ＥＬディスプレイの製造方法は、第１透明基板を準備する段階、及び第１透明基板上にトランジスタを形成する段階を備える有機ＥＬディスプレイの下板を製造する段階；第２透明基板を準備する段階、第２透明基板の発光領域周辺にスペーサーを形成する段階、スペーサーを含む前記第２透明基板の発光領域上にアノードを形成する段階、スペーサー周辺に隔壁を形成する段階、スペーサーを除外した第２透明基板の発光領域に形成されたアノード上に有機ＥＬ層を形成する段階、及び有機ＥＬ層上にカソードを形成する段階を備える有機ＥＬディスプレイの上板を製造する段階；上板のスペーサー上に形成されたアノードと下板のトランジスタの電極とが電気的に接続されるように、有機ＥＬディスプレイの上板と下板を貼り合わせる段階；を備えている。

ここで、スペーサー周辺に隔壁を形成する段階は、アノードを含む前記第２透明基板の全面に絶縁膜を形成しパターニングして、スペーサーを取り囲むようにスペーサー周辺にのみ前記絶縁膜を残す段階と、残っている絶縁膜上に隔壁を形成する段階と、を備えている。

また、スペーサー周辺に隔壁を形成する段階は、アノードを含む前記第２透明基板の全面に絶縁膜を形成しパターニングして、スペーサーを間においてスペーサー両側周辺に前記絶縁膜が縞状に並んで配列されるように残す段階と、残っている縞状の各絶縁膜部分上に隔壁を形成する段階と、を備えている。

本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を基づく実施形態等の詳細な説明から明白になるであろう。

本発明は、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタに比べてより安定したＰＭＯＳ薄膜トランジスタを適用することができるため、高信頼性でかつ長寿命の接着型有機ＥＬディスプレイを製造することが可能になる。

以下、本発明に係る有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明は、ＰＭＯＳ薄膜トランジスタを使用できる接着型有機ＥＬディスプレイ構造及びその製造方法を提供する。
すなわち、一つの基板にはＰＭＯＳ薄膜トランジスタを用いて画素駆動用素子を形成し、もう一つの基板には有機ＥＬ素子を形成した後に、有機ＥＬ素子のアノードとＰＭＯＳ薄膜トランジスタの画素電極とが相互に電気的に接続されるように両基板を貼り合わせる。

図３Ａ乃至図３Ｄは、本発明による接着型有機ＥＬディスプレイの製造過程を示す断面図である。
図３Ａは、従来技術による有機ＥＬディスプレイの下板製造工程を示す断面図であり、同図において、まず、第１透明基板２１上に多結晶シリコンなどで半導体層２２を形成し、該半導体層２２をパターニングして、薄膜トランジスタが形成される領域にのみ残す。

そして、全面にゲート絶縁膜２３とゲート電極用導電膜を順に形成し、ゲート電極用導電膜をパターニングしてゲート電極２４を形成する。
続いて、ゲート電極２４をマスクとして前記半導体層２２にボロン(Ｂ)のような不純物を注入し熱処理して薄膜トランジスタのソース／ドレーン領域２２ａ，２２ｃを形成することによって、ＰＭＯＳ薄膜トランジスタを完成する。
このとき、不純物イオンが注入していない半導体層２２は、チャンネル領域２２ｂとなる。

その後、全面に層間絶縁膜２５を形成し、ＰＭＯＳ薄膜トランジスタのソース／ドレーン領域２２ａ，２２ｃが露出されるように層間絶縁膜２５とゲート絶縁膜２３を選択的に除去する。
そして、この露出されたソース／ドレーン領域２２ａ，２２ｂにそれぞれ電気的に接続されるように電極ライン２６と画素電極２６’を形成することによって、下板製造を完了する。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明による有機ＥＬディスプレイの上板を示す平面図であり、図３Ｂは、図４ＡのII-II及び図４ＢのIII-III線に沿った上板製造工程を示す断面図である。
図３Ｂに示すように、第２透明基板２７上に絶縁物質を用いて島状のスペーサー２８を形成する。
ここで、スペーサー２８は、第２透明基板２７の発光領域の周辺に形成され、スペーサー２８下部の幅が上部の幅よりも広く形成される。

次いで、スペーサー２８を含む第２透明基板２７上にＩＴＯ、ＩＺＯのような仕事関数が高く、透明な伝導性物質からなるアノード２９を形成する。
ここで、アノード２９は、スペーサー２８と第２透明基板２７の発光領域上にのみ形成される。
そして、アノード２９の縁部とスペーサー２８の周辺の一部分にポリイミドのような絶縁性物質を用いて絶縁膜３０を形成した後に、絶縁膜３０上に隔壁３１を形成する。

ここで、絶縁膜３０及び隔壁３１の形成方法には２通りがある。
その一つは、図４Ａに示すように、アノード２９を含む全面に絶縁膜３０を形成しパターニングして、スペーサー２８を取り囲むようにスペーサー２８の周辺にのみ絶縁膜３０を残した後に、残っている絶縁膜３０上に隔壁３１を形成する方法である。
このとき、隔壁３１は、スペーサー２８を取り囲むように形成される。

もう一つは、図４Ｂに示すように、アノード２９を含む全面に絶縁膜３０を形成しパターニングして、スペーサー２８を間に置いてスペーサー２８の両側周辺に縞状に並んで配列されるように絶縁膜３０を残した後に、残っている絶縁膜３０上に隔壁３１を形成する方法である。

このとき、隔壁３１は、スペーサー２８の一側周辺に縞状に形成される第１隔壁と、スペーサー２８の他側周辺に縞状に形成される第２隔壁とから構成され、第１隔壁及び第２隔壁は、スペーサー２８を間に置いてスペーサー２８の両側周辺に縞状に並んで配列される。
続いて、スペーサー２８を除外した第２透明基板の発光領域に形成されたアノード２９上に正孔注入層３２、正孔輸送層３３、発光層３４、電子輸送層３５、電子注入層３６などの有機物を順に蒸着することで、有機ＥＬ層を形成する。
この有機ＥＬ層の形成に際して、シャドウマスクを用いてスペーサー２８上に有機ＥＬ層を形成しないようにする。
その後に、電子注入層３６上にアルミニウムのような仕事関数の低い伝導性物質からなるカソード３７を形成することによって、上板製造を完了する。

このカソード３７の形成時に、図４Ａに示すような形態の隔壁３１が形成された場合にはシャドウマスクを使用せずにカソード３７を形成することができるが、図４Ｂに示すような形態の隔壁３１が形成された場合にはシャドウマスクを用いて隔壁３１間の有機ＥＬ層が形成されない領域にカソード３７が形成されないようにしなければならない。
すなわち、スペーサー２８上に形成されたアノード２９を露出させ、アノード２９と第１透明基板２１の画素電極２６'とが電気的に接触されるようにしなければならない。

図３Ｃは、図３Ａの下板と図３Ｂの上板との貼り合わせ工程を示す断面図である。
図３Ｃに示すように、図３Ａの下板と図３Ｂの上板とを貼り合わせ、このとき、上板のスペーサー２８上に形成されたアノード２９と下板の画素電極２６'とを接触させ、お互い電気的に導通できるようにする。

図３Ｄは、上板と下板が貼り合わせられた有機ＥＬディスプレイのシーリング工程を示す断面図で、図３Ｄに示すように、上板と下板を貼り合わせた後に、内部を真空にし、シーラント３８を使って上板と下板をシーリングする。

このように、本発明は、下板に形成される駆動用薄膜トランジットのドレーン領域と、上板に形成されるアノードとがお互い電気的に接続されるため、ＰＭＯＳ型の薄膜トランジスタが使用可能である。

以上では具体的な実施形態に挙げて本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で多様な変更及び修正が可能であることは明らかである。したがって、本発明の技術的範囲は、上記の実施形態によって限定されるものではなく、添付する特許請求の範囲によって決められるべきである。

従来技術による有機ＥＬディスプレイの第１製造工程を示す断面図である。 従来技術による有機ＥＬディスプレイの第２製造工程を示す断面図である。 従来技術による有機ＥＬディスプレイの第３製造工程を示す断面図である。 従来技術による有機ＥＬディスプレイの第４製造工程を示す断面図である。 従来技術による有機ＥＬディスプレイの上板を示す平面図である。 本発明による接着型有機ＥＬディスプレイの第１製造過程を示す断面図である。 本発明による接着型有機ＥＬディスプレイの第２製造過程を示す断面図である。 本発明による接着型有機ＥＬディスプレイの第３製造過程を示す断面図である。 本発明による接着型有機ＥＬディスプレイの第４製造過程を示す断面図である。 本発明による有機ＥＬディスプレイの上板を示す平面図である。 本発明による有機ＥＬディスプレイの上板を示す平面図である。

符号の説明

２１ 第１透明基板
２２ 半導体層
２３ ゲート絶縁膜
２４ ゲート電極
２５ 層間絶縁膜
２６ 金属電極
２６' 画素電極
２７ 第２透明基板
２８ スペーサー
２９ アノード
３０ 絶縁膜
３１ 隔壁
３２ 正孔注入層
３３ 正孔輸送層
３４ 電子輸送層
３５ 電子注入層
３６ カソード
３７ シーラント

Claims (18)

1. 所定間隔を隔てて向かい合うように配置される第１透明基板及び第２透明基板と、
   前記第１透明基板上に形成されるトランジスタと、
   前記第２透明基板上に形成され、前記トランジスタに電気的に連結されるアノードと、
   前記アノード上に形成される有機ＥＬ層と、
   前記有機ＥＬ層上に形成されるカソードと、
   を備えていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
2. 前記トランジスタは、ＰＭＯＳ薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
3. 前記第２透明基板の発光領域周辺に形成されるスペーサーと、
   前記スペーサー周辺に形成される隔壁と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
4. 前記隔壁は、前記スペーサーを取り囲むように形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬディスプレイ。
5. 前記隔壁は、前記スペーサーを間において両側に縞状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬディスプレイ。
6. 前記スペーサーは、前記隔壁の高さよりも高く形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬディスプレイ。
7. 所定間隔を隔ててお互い向かい合うように配置される第１透明基板及び第２透明基板と、
   前記第１透明基板上に形成されるトランジスタと、
   前記第２透明基板の発光領域周辺に形成されるスペーサーと、
   前記スペーサーを含む前記第２透明基板の発光領域上に形成され、前記発光領域上に形成されるアノード部分と、前記スペーサー上に形成されて前記トランジスタの電極と電気的に接続されるアノード部分を有するアノードと、
   前記スペーサー周辺に形成される隔壁と、
   前記スペーサーを除外した前記第２透明基板の発光領域に形成されたアノード上に形成される有機ＥＬ層と、
   前記有機ＥＬ層上に形成されるカソードと、
   を備えていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
8. 前記トランジスタは、ＰＭＯＳ薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬディスプレイ。
9. 前記隔壁は、前記スペーサーを取り囲むように形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬディスプレイ。
10. 前記隔壁が、
    前記スペーサーの一側周辺のアノード上に縞状に形成される第１隔壁と、
    前記スペーサーの他側周辺の第２透明基板上に縞状に形成される第２隔壁と、から構成されることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬディスプレイ。
11. 前記第１隔壁及び第２隔壁の下部には絶縁膜が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイ。
12. 前記第１隔壁及び第２隔壁は、前記スペーサーを間において両側周辺に並んで配列されることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイ。
13. 前記スペーサーは、前記隔壁の高さよりも高く形成されることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬディスプレイ。
14. 第１透明基板を準備する段階、及び前記第１透明基板上にトランジスタを形成する段階を備える有機ＥＬディスプレイの下板を製造する段階と、
    第２透明基板を準備する段階、前記第２透明基板の発光領域周辺にスペーサーを形成する段階、前記スペーサーを含む前記第２透明基板の発光領域上にアノードを形成する段階、前記スペーサー周辺に隔壁を形成する段階、前記スペーサーを除外した前記第２透明基板の発光領域に形成されたアノード上に有機ＥＬ層を形成する段階、及び前記有機ＥＬ層上にカソードを形成する段階を備える有機ＥＬディスプレイの上板を製造する段階と、
    前記上板のスペーサー上に形成されたアノードと前記下板のトランジスタの電極とが電気的に連結されるように、前記有機ＥＬディスプレイの上板と下板を貼り合わせる段階と、
    を備えていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイの製造方法。
15. 前記スペーサー周辺に隔壁を形成する段階が、
    前記アノードを含む前記第２透明基板の全面に絶縁膜を形成しパターニングして、前記スペーサーを取り囲むように前記スペーサー周辺にのみ前記絶縁膜を残す段階と、
    前記残っている絶縁膜上に隔壁を形成する段階と、を備えていることを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
16. 前記スペーサー周辺に隔壁を形成する段階が、
    前記アノードを含む前記第２透明基板の全面に絶縁膜を形成しパターニングして、前記スペーサーを間において前記絶縁膜が前記スペーサー両側周辺に縞状に並んで配列されるように残す段階と、
    前記残っている縞状の各絶縁膜部分上に隔壁を形成する段階と、を備えていることを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
17. 前記カソードを形成する段階において、シャドウマスクを用いて前記隔壁と隔壁との間にカソードを形成しないことを特徴とする請求項１６に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
18. 前記有機ＥＬ層を形成する段階において、シャドウマスクを用いて前記スペーサー上に有機ＥＬ層を形成しないことを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
    

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