JP2005530319A - 有機電界発光装置 - Google Patents
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Abstract
基板上に第1電極が形成される。前記第1電極及び基板上に、第1電極を露出する開口部(130)を有する低誘電率の化学気相蒸着CVD絶縁膜(128)が形成される。前記開口部上に有機電界発光層(132)及び第2電極(134)が順次に積層される。有機電界発光EL層が形成される領域を取り囲む障壁を低誘電率のCVD絶縁膜(128)から形成することで、画素電極(126)の表面処理は、酸素プラズマを利用して実施することができ、その結果、発光特性を向上させることができる。
Description
一般に、電子表示装置は、多様な情報をユーザに表示して伝達し、ユーザは、情報を利用することができる。即ち、電子表示装置は、各種電子機器から出力される電気的情報信号をユーザの視覚で認識可能な光情報信号に変換する接続。
このような電子表示装置は、発光型表示装置と受光型表示装置とに分類され、発光型表示装置は、発光現象によって光情報信号を表示し、受光型表示装置は、反射、散乱、干渉現象などによって光情報信号を表示する。発光型表示装置は、陰極線管(CRT)、プラズマ表示パネル(PDP)、発光ダイオード(LED)及び電子発光ディスプレイ(electroluminescent display;ELD)を含む。発光型表示装置は、能動型表示装置とも呼ばれる。また、受動型表示装置とも呼ばれる受光型表示装置は、液晶表示装置(LCD)、電気化学表示装置(ECD)及び電気泳動表示装置(EPID)を含む。
近年、薄くて軽く、低駆動電圧及び低消費電力という優れた特徴を備えた平板表示装置のような、新しい電子表示装置に対する要求が急激に増大している。このような平板表示装置は、半導体技術の急速な進歩によって製造される。
このような平板表示の一つとして、電界発光装置が注目されている。電界発光装置は、一般に、使用される材料によって、無機電界発光装置と有機電界発光装置とに大きく分けられる。
有機電界発光装置は、カソード電極とアノード電極とからそれぞれ電子と正孔を発光部内に注入させて、注入された電子と正孔とが再結して励起子を生成し、この励起子が励起上にから基底状態に遷移するとき光を放出する表示装置である。
前記のような動作原理によって、無機電界発光装置は、100〜200Vの高い駆動電圧を必要とする一方、有機電界発光装置は、5〜20V程度の低い電圧で駆動する。有機電界発光装置の前記の長所によって、これに対する研究がさらに活発に進行されている。また、有機電界発光装置は、広い視野角、高速応答性、高コントラストなどの優秀な特徴を有している。
有機電界発光装置は、単色または多色表示、スチール(still)画像表示、セグメント表示、パッシブまたはアクティブ形態のマトリックス表示のような表示用途に適合した、複数個の有機EL素子(即ち、画素)を含む。
アクティブマトリックス型有機電界発光装置においては、複数の薄膜トランジスタが透明絶縁基板上に形成され、各薄膜トランジスタは、アクティブパターン、ゲート電極、及びソース/ドレイン電極を有する。前記薄膜トランジスタを含む基板の全面には、薄膜トランジスタのソース/ドレイン電極のうち、いずれか一つ、例えば、ドレイン電極を露出するバイアホールを有する保護膜が形成される。
前記画素電極を含む保護膜上には、画素電極の一部分を露出させる開口部を有する絶縁膜が形成される。前記開口部上には有機EL層が形成され、有機EL層の上に、カソード電極用金属が形成される。
前記絶縁膜は、有機EL層が形成される領域を取り囲む障壁(wall)またはバンク層(bank layer)として使用される。シャドーマスクを移動させて赤色(R),緑色(G)及び青色(B)のEL層を連続的に形成するとき、このような障壁は、EL層及び非画素領域層が前記シャドーマスクと接触することを防止する役割をする。また、障壁は、画素電極とカソード電極との間のカップリングキャパシタンスを減少させるために使用される。
発光効率を向上させるための画素電極の表面処理工程、例えば、酸素(O2)プラズマ処理は、使用することができない。その理由は、有機絶縁膜の高分子が、プラズマによって容易に損傷を受けるからである。即ち、酸素プラズマによって画素電極の表面処置を実施すると、障壁の表面が損傷され、コンタクト領域に微細な有機膜が蒸着されることで、コンタクト抵抗が増加し、素子の性能が低下される。従って、障壁を有機絶縁膜から形成する場合、画素電極の表面処理工程を使用することができないので、有機EL素子の発光特性が低下する。
有機EL素子の駆動の際、有機EL素子は、高分子の微細水分含有によって劣化し得るので、追加的な熱処理工程が、必要とされ得る。
望ましくは、前記低誘電率のCVD絶縁膜は、SiOCからなり、3.5以下の誘電率を有する。前記低誘電率のCVD絶縁膜は、1μm以上の厚さに形成される。
前記有機電界発光層及び低誘電率のCVD絶縁膜上に形成される。
さらに、本発明は、基板と、前記基板上にストライプ形態に形成された第1電極と、テーパー傾きを有するように形成された開口部を有し、前記第1電極及び基板上に形成された低誘電率のCVD絶縁膜と、前記開口部上に形成された有機電界発光層と、前記有機電界発光層上にストライプ形態に形成された第2電極であって、前記第1電極と互いに交差するように配置された第2電極と、を備える有機電界発光表示装置を提供する。
なお、本発明の上述の目的及び他の利点は、添付の図面の参照とともに、以下の本発明の詳細な実施形態による説明により、より明らかになるであろう。
図1は、本発明の第1実施形態によるアクティブマトリックス型有機電界発光装置の断面図である。
図1に示すように、ガラス、石英、サファイアなどのような透明絶縁基板100の全面に、シリコン酸化物からなる遮断膜102が形成される。前記遮断膜102は、省略することができるが、後続の非晶質シリコン結晶化プロセスの間に、前記基板100内の各種不純物がシリコン膜に浸透することを防止するために使用することが望ましい。
前記層間絶縁膜110上には、コンタクトホール112、114を通じて前記アクティブパターン104内のソース/ドレイン領域105S、105Dとそれぞれ接続されるソース/ドレイン電極116、118が、形成される。
前記ソース/ドレイン電極116、118及び層間絶縁膜110上には、シリコン窒化物のような無機絶縁物質やアクリル系感光性有機絶縁物質からなる保護膜122が、形成される。
前記画素電極126を含む保護膜122上には、画素電極126の一部分を露出させる開口部130を有する低誘電率CVD絶縁膜128が、形成される。前記開口部130上には、赤色、緑色及び青色の有機EL層(132R、132G)が形成される。前記有機EL層132R、132G上には、有機EL素子のカソード電極として提供される金属電極134が、形成される。
アクティブマトリックス型有機電界発光装置は、スイッチング素子である薄膜トランジスタのゲート電極及びソース/ドレイン電極に印加される信号によってそれぞれの画素が駆動されるので、前記金属電極134は、共通電極から形成される。
前記低誘電率のCVD絶縁膜128は、有機EL層が形成される領域を取り囲む障壁として提供される。また、シャドーマスクを移動させて赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の有機EL層を連続的に形成するとき、前記低誘電率のCVD絶縁膜128は、有機EL層及び非画素領域層が前記シャドーマスクと接触することを防止する役割をする。
一般に、CVD膜は、他の膜との接着性及び段差塗布性が優秀なので、前記低誘電率のCVD絶縁膜128上で、金属電極134の剥離現象が発生しない。また、CVD膜は、プラズマによる表面損傷が殆ど発生しないので、低誘電率のCVD絶縁膜128で障壁を形成すると、酸素プラズマによる画素電極126の表面処理を実施することができる。障壁の損傷なしに、発光効率及び輝度のような発光特性を向上させることができる。
特に、プラズマ強化化学気相蒸着工程(PECVD方法)で低誘電率の無機絶縁膜を蒸着して、障壁を形成する場合、蒸着条件を調節して誘電率をさらに低くすることができるので、障壁の厚さを薄くして、垂直段差を減少させ、後続工程のマージンを増加させることができる。
図2a乃至図2fは、図1に示す有機電界発光装置の製造方法を説明するための断面図である。
図2aに示すように、ガラス、石英、サファイアのような透明絶縁基板100の全面に、シリコン酸化物をプラズマ強化化学気相蒸着工程方法(PECVD)によって約1000Åの厚さに蒸着して、遮断膜102を形成する。前記遮断膜102は、後続の非晶質シリコン膜結晶化プロセスの間、前記基板100内の各種不純物がシリコン膜に浸透することを防止する役割をする。
その後、前記アクティブパターン104及び遮断膜102上に、シリコン酸化物をPECVD方法によって1000Å〜2000Åの厚さに蒸着して、ゲート絶縁膜106を形成する。前記ゲート絶縁膜106上にゲート膜(例えば、アルミニウム(Al)またはアルミニウム−ネオジウム(AlNd)のようなアルミニウム含有金属の単一層、又は、クロム(Cr)やモリブデン(Mo)合金上にアルミニウム合金が積層された多重層)を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程で前記ゲート膜をパターニングする。それにより、第1方向に伸長されるゲートライン(図示せず)と、前記ゲートラインから分岐された薄膜トランジスタのゲート電極108とが形成される。
図2bに示すように、前記ソース/ドレーン領域のドーピングされたイオンを活性化させ、また、シリコン層の損傷をキュアリングするために、レーザアニーリングまたはファーネス(furnace)アニーリングを実施した後、結果物の全面に、シリコン窒化物を約8000Åの厚さに蒸着して、層間絶縁膜110を形成する。
前述した工程を通じて、アクティブパターン104、ゲート絶縁膜106、ゲート電極108及びソース/ドレーン電極116、118で構成された薄膜トランジスタ120が、形成される。
前記バイアホール124及び保護膜122上に、ITOまたはIZOのような透明導電膜を蒸着し、これをフォトリソグラフィ工程でパターニングすることで、前記バイアホール124を通じて薄膜トランジスタ120のドレイン電極118と接続される画素電極126を形成する。前記画素電極126は、有機EL素子のアノード電極として提供される。
その後、有機EL素子の発光特性を向上させるために、酸素(O2)プラズマによる画素電極126の表面処理を実施する。
図2eに示すように、前記開口部130を有する低誘電率CVD絶縁膜128上のシャドーマスク135を位置させた後、赤色有機EL層132Rを形成する。
図2fを参照すると、前記シャドーマスク135を移動させた後、緑色有機EL層132Gを形成する。続いて、図示していないが、前記シャドーマスク135を再度移動させて青色有機EL層を形成する。
このように赤色、緑色及び青色の有機EL層を連続的に形成した後、結果物の全面に、有機EL素子のカソード電極として提供される金属電極134を形成する。
図3に示すように、ガラス、石英、サファイアのような透明絶縁基板200上に、ITOのような透明導電膜からなる第1電極(即ち、アノード電極)210が形成される。前記第1電極210は、第1方向に伸長されるストライプ形状に形成される。
前記第1電極210及び基板200上に、第1電極210を露出する開口部240を有する低誘電率のCVD絶縁膜218、例えば、SiOC膜が形成される。第1電極210とカソード電極に提供される第2電極との間にカップリングキャパシタンスの生成を抑制するために、望ましくは、前記低誘電率のCVD絶縁膜218は、3.5以下の低い誘電率を有し、1μm以上の厚さに形成される。
前記低誘電率のCVD絶縁膜218は、有機EL層が形成される領域を取り囲む障壁として提供され、第2電極を画素別に分離させる役割をする。また、シャドーマスクを移動させて赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の有機EL層を連続的に形成するとき、前記低誘電率のCVD絶縁膜218は、有機EL層及び非画素領域層が前記シャドーマスクと接触することを防止する役割をする。
前記第1電極210と低誘電率のCVD絶縁膜218との間には、第1電極210の縁部をカバーするための絶縁膜215が形成される。即ち、前記絶縁膜215は、第1電極210の段差部位に有機EL層が積層されることを防止する役割をする。
前記開口部240上には、赤色、緑色及び青色有機EL層220R、220G、220Bが、形成される。前記有機EL層220R、220G、220B上には、前記第1方向と直交する第2方向に伸長されるストライプ形状の第2電極225が形成される。従って、前記第1電極と第2電極225とが交差する領域が、単位画素領域となる。
前記有機EL層220R、220G、220Bは、一つ以上の有機薄膜、即ち、正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、発光層(EML)、電子輸送層(ETL)及び電子注入層(EIL)で構成される。
従来のパッシブマトリックス型有機電界発光装置において、低誘電率の高分子有機絶縁膜は、第2電極隔離板及び障壁として使用される。
従って、有機絶縁膜の高分子が、プラズマによって容易く損傷を受けるので、発光効率を向上させるための第1電極210の酸素プラズマ処理を、実施することができなくなる。
また、前記低誘電率のCVD絶縁膜218は、他の膜との接着性が優秀なので、第2電極225の剥離現象が発生しない。また、前記低誘電率のCVD絶縁膜218は、有機絶縁膜に比べて吸収率が低く、耐熱性が高いので、有機EL素子の駆動の際、素子は劣化しない。
図4に示すように、ITOからなる第1電極上にSiOCからなる低誘電率のCVD絶縁膜を蒸着すると(▲)、電流−電圧特性が第1電極のみを形成する場合(●)よりさらに低下される。しかし、SiOC膜の蒸着後酸素プラズマ処理を実施すると(×)、第1電極のみ形成されている基板に酸素プラズマ処理を実施した場合(■)と同一の水準に電流−電圧特性が向上されることがわかる。
図5に示すように、ITOからなる第1電極上にSiOCからなる低誘電率のCVD絶縁膜を蒸着すると(▲)、輝度−電圧特性が第1電極のみを形成する場合(●)よりさらに低下される。しかし、SiOC膜の蒸着後、酸素プラズマ処理を実施すると(×)、第1電極のみ形成されている基板の酸素プラズマ処理を実施した場合(■)と同一の水準で輝度−電圧特性が向上されることがわかる。
図6に示すように、ITOからなる第1電極上にSiOC膜を蒸着し酸素プラズマ処理を実施した場合(×)、第1電極のみ形成されている基板に酸素プラズマ処理を実施した場合(■)より優秀な輝度−電流特性を示す。
前述した本発明によると、有機EL層が形成されている領域を取り囲む障壁を低誘電率のCVD絶縁膜から形成する。前記低誘電率のCVD絶縁膜は、プラズマによる表面損傷が殆ど発生しないので、酸素プラズマによる画素電極の表面処理を実施して、発光効率及び輝度のような発光特性を向上させることができる。
また、優秀な接着性及び段差塗布性を有する低誘電率のCVD絶縁膜を用いることで、金属電極(第2電極)の剥離現象が発生しない。また、前記低誘電率のCVD絶縁膜は、有機絶縁膜に比べて吸収率が低く、耐熱性が高いので、有機EL素子の駆動の際、素子は劣化しない。
以上、本発明の実施形態によって詳細に説明したが、本発明は、これに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
102 遮断膜
104 アクティブパターン
105S、105D ソース/ドレイン領域
105C チャンネル領域
106 ゲート絶縁膜
108 ゲート電極
110 層間絶縁膜
112、114 コンタクトホール
116、118 ソース/ドレイン電極
120 薄膜トランジスタ
122 保護膜
124 バイアホール
126、210 画素電極
128、218 CVD絶縁膜
215 絶縁膜
130、240 開口部
132、220 有機EL層
134、255 金属電極
135 シャドーマスク
Claims (13)
- 基板と、
前記基板上に形成された第1電極と、
前記第1電極及び基板上に、前記第1電極を露出する開口部を有して形成された低誘電率のCVD絶縁膜と、
前記開口部上に形成された有機電界発光層と、
前記有機電界発光層上に形成された第2電極と、
を具備する有機電界発光表示装置。 - 前記低誘電率のCVD絶縁膜は、SiOCからなる、請求項1に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記低誘電率のCVD絶縁膜は、3.5以下の誘電率を有する、請求項1に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記低誘電率のCVD絶縁膜は、1μm以上の厚さに形成される、請求項1に記載の有機電界発光装置。
- 基板と、
前記基板上に形成され、アクティブパターン、ゲート絶縁膜、ゲート電極、及びソース/ドレイン電極を有する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ及び基板上に形成された保護膜と、
前記保護膜上に、前記薄膜トランジスタと接続されるように形成された画素電極と、
前記画素電極及び保護膜上に形成され、前記画素電極を露出する開口部を有する低誘電率のCVD絶縁膜と、
前記開口部上に形成された有機電界発光層と、
前記有機電界発光層及び低誘電率のCVD絶縁膜上に形成された金属電極と、
を具備する有機電界発光装置。 - 前記低誘電率のCVD絶縁膜は、SiOCからなる、請求項5に記載の有機電界発光装置。
- 前記低誘電率のCVD絶縁膜は、3.5以下の誘電率を有する、請求項5に記載の有機電界発光装置。
- 前記低誘電率のCVD絶縁膜の厚さは、1μm以上である、請求項5に記載の有機電界発光装置。
- 前記低誘電率のCVD絶縁膜と、前記画素電極の縁部とは、互いに、1μm以上の幅でオーバーラップされる、請求項5に記載の有機電界発光装置。
- 基板と、
前記基板上に、ストライプ形態に形成された第1電極と、
前記第1電極及び基板上に形成され、前記第1電極上にテーパー傾きの開口部を有する低誘電率のCVD絶縁膜と、
前記開口部上に形成された有機電界発光層と、
前記有機電界発光層上に形成され、前記第1電極と交差するように配置された、ストライプ形態に形成された第2電極と、
を具備する有機電界発光装置。 - 前記低誘電率のCVD絶縁膜は、SiOCからなる、請求項10に記載の有機電界発光装置。
- 前記低誘電率のCVD絶縁膜は、3.5以下の誘電率を有する、請求項10に記載の有機電界発光装置。
- 前記低誘電率のCVD絶縁膜の厚さは、1μm以上である、請求項10に記載の有機電界発光装置。
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