JP2006128623A - 有機薄膜トランジスタを備える有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 有機薄膜トランジスタを備える有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 キャパシタ領域とトランジスタ領域とを備える基板と、基板のトランジスタ領域に形成され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を備えるＴＦＴと、基板のキャパシタ領域に形成され、下部電極と上部電極とを備えるキャパシタと、ＴＦＴのソース電極とドレイン電極のうち、何れか一方に連結される表示素子を備え、半導体層は、有機半導体層を備え、ＴＦＴのゲート電極の下部または上部に形成されるゲート絶縁膜は、少なくとも有機絶縁膜を備え、キャパシタの上部電極と下部電極との間に形成されるキャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備えることを特徴とする有機電界発光表示装置である。
【選択図】 図３
【解決手段】 キャパシタ領域とトランジスタ領域とを備える基板と、基板のトランジスタ領域に形成され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を備えるＴＦＴと、基板のキャパシタ領域に形成され、下部電極と上部電極とを備えるキャパシタと、ＴＦＴのソース電極とドレイン電極のうち、何れか一方に連結される表示素子を備え、半導体層は、有機半導体層を備え、ＴＦＴのゲート電極の下部または上部に形成されるゲート絶縁膜は、少なくとも有機絶縁膜を備え、キャパシタの上部電極と下部電極との間に形成されるキャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備えることを特徴とする有機電界発光表示装置である。
【選択図】 図３
Description
本発明は、平板表示装置に係り、より具体的には、ゲート絶縁膜に有機絶縁膜を使用し、キャパシタ誘電膜に無機絶縁膜を使用した有機薄膜トランジスタ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＯＴＦＴ）を備える有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。
ＯＴＦＴは、次世代ディスプレイ装置の駆動素子であって、活発な研究が進められている。ＯＴＦＴは、半導体層としてシリコン膜の代りに有機膜を使用するものであり、有機膜の材料によってオリゴチオフェン及びペンタセンのような低分子ＯＴＦＴと、ポリチオフェン系列のような高分子ＯＴＦＴとに分類される。
以下の特許文献１には、ゲート絶縁膜として使用される有機高分子膜に光配向器を導入して、有機活性膜の配向を増加させることで素子の特性を向上させる有機絶縁膜をゲート絶縁膜として使用するＯＴＦＴが提案されている。また、以下の特許文献２には、ゲート絶縁膜の上部に形成される絶縁膜にトレンチ溝を形成し、前記トレンチ溝に有機半導体層を形成して素子特性を改善させた薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴ）が提案されている。
このようなＯＴＦＴをスイッチング素子として使用する有機電界発光表示装置は、少なくとも２個のＯＴＦＴ、例えば、一つのスイッチングＯＴＦＴ及び一つの駆動ＯＴＦＴと、一つのキャパシタ、また、上部電極と下部電極との間に有機膜層が介在された有機電界発光素子を備えている。
図１は、従来のＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置の断面図を示す図面であって、有機電界発光素子と、前記有機電界発光素子を駆動するための駆動ＯＴＦＴとに限定して断面構造を図示する。
図１に示すように、基板１００上にＯＴＦＴ、キャパシタ及び有機電界発光素子が形成されている。ＯＴＦＴは、ゲート電極１１１と、ゲート絶縁膜１２１上に形成されたソース電極１４１及びドレイン電極１４５と、基板上に形成された半導体層１５０とを備えている。キャパシタは、前記基板１００上に形成される下部電極１１７と、前記ＯＴＦＴのソース電極１４１及びドレイン電極１４５のうち、ソース電極１４１に連結される上部電極１４７とを備えている。前記下部電極１１７と上部電極１４７との間に、キャパシタ誘電膜１２５が介在されている。
有機電界発光素子は、保護膜１６０上に形成されて、前記ソース電極１４１及びドレイン電極１４５のうち、ドレイン電極１４５にビアホール１６５を介して連結される下部電極であるアノード電極１７０と、有機膜層１９０及び基板の全面に形成される上部電極であるカソード電極１９５とを備えている。保護膜１６０上には、前記アノード電極１７０の一部を露出させる開口部１８５を有する画素分離膜１８０を備えている。前記開口部１８５により露出されるアノード電極１７０上に有機膜層１９０が形成されている。
前記したようなＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置は、ゲート電極１１１、キャパシタの下部電極１１７及び基板上に絶縁膜１２０が形成されているが、絶縁膜１２０は、ＴＦＴのゲート絶縁膜及びキャパシタの誘電膜として作用する。すなわち、前記絶縁膜１２０のうち、ＴＦＴのゲート電極１１１と半導体層１５０との間に介在された部分１２１は、ＴＦＴのゲート絶縁膜として作用し、キャパシタの上部電極１４７と下部電極１１７との間に介在された部分１２５は、キャパシタの誘電膜として作用する。
前記したような構造を有するＯＴＦＴは、フレキシブル平板表示装置などに適用されており、ゲート絶縁膜としては有機ゲート絶縁膜を使用することが好ましい。通常、有機絶縁膜、例えば、ＰＶＡのような有機絶縁膜は、誘電定数が約４.９と低いため、有機絶縁膜をゲート絶縁膜として使用する場合、ゲート絶縁膜の優れた絶縁特性を維持するには、ゲート絶縁膜を厚く形成しなければならない。
しかし、ゲート絶縁膜を厚く蒸着すれば、ゲート絶縁膜の一部をキャパシタ誘電膜として使用するキャパシタが十分なキャパシタンスを確保し難いという問題点があった。
一方、ゲート絶縁膜として有機絶縁膜を薄く蒸着する場合には、前記キャパシタの十分なキャパシタンスを確保できるが、ゲート絶縁膜の優れた絶縁特性が得られないという問題点があった。
大韓民国特開２００４−００２８０１０号公報
大韓民国特開２００４−００４９１１０号公報
本発明の目的は、前記問題点を解決するためになされたものであって、ＴＦＴのゲート絶縁膜として、少なくとも有機絶縁膜を使用し、キャパシタの誘電膜として無機絶縁膜を使用して、ＴＦＴの絶縁特性を維持すると同時に、十分なキャパシタンスを確保できるＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供するところにある。
本発明の他の目的は、開口率の低下なしに、高いキャパシタンス及びＴＦＴの絶縁特性を維持できるＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供するところにある。
前記目的を達成するために、本発明の平板表示装置は、キャパシタ領域とトランジスタ領域とを備える基板と、前記基板のトランジスタ領域に形成され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を備えるＴＦＴと、前記基板のキャパシタ領域に形成され、下部電極と上部電極とを備えるキャパシタと、前記ＴＦＴのソース電極とドレイン電極のうち、何れか一方に連結される表示素子とを備え、前記半導体層は、有機半導体層を備え、前記ＴＦＴのゲート電極の下部または上部に形成されるゲート絶縁膜は、少なくとも有機絶縁膜を備え、前記キャパシタの上部電極と下部電極との間に形成されるキャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備えることを特徴とする。
前記ゲート絶縁膜は、前記有機絶縁膜の下部に形成される無機絶縁膜を更に備えるか、または前記有機絶縁膜の上部に形成される無機絶縁膜を更に備え、前記キャパシタ誘電膜として使用される無機絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜として使用される有機絶縁膜の厚さと同じであるか、またはそれより薄い。
前記キャパシタ誘電膜として使用される無機絶縁膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜から選択される絶縁膜または高誘電率の無機絶縁膜を備え、前記ゲート絶縁膜は、ポリイミド、ＢＣＢ、パリレン、ＰＶＰ及び光硬化性樹脂から選択される有機絶縁膜を備える。
前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラペリレンビニレン及びその誘導体、ポリフロレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体から選択される有機膜を備える。
また、本発明の平板表示装置の製造方法は、キャパシタ領域とトランジスタ領域とを備える基板と、前記基板のトランジスタ領域に形成され、ゲート電極、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を備えるＴＦＴと、前記基板のキャパシタ領域に形成され、上部電極と下部電極との間に介在された誘電膜を備えるキャパシタと、前記ＴＦＴに連結される表示素子と、を備える平板表示装置を製造する方法において、前記ＴＦＴのゲート絶縁膜とキャパシタの誘電膜とを形成する方法は、キャパシタ領域上に下部電極を備え、トランジスタ領域にゲート電極を備える基板を提供するステップと、キャパシタ領域に無機絶縁膜を備えるキャパシタ誘電膜を形成し、トランジスタ領域上に少なくとも有機絶縁膜を備えるゲート絶縁膜を形成するステップと、を備えることを特徴とする。
前記ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを形成する方法は、基板の全面に有機絶縁膜を形成するステップと、前記キャパシタ領域に対応する有機絶縁膜を除去するステップと、基板上に無機絶縁膜を形成するステップと、前記無機絶縁膜をパターニングして、前記有機絶縁膜が除去されたキャパシタ領域のみに無機絶縁膜を残すステップと、を含み、前記ゲート絶縁膜は、前記有機絶縁膜を備え、前記キャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備える。
前記ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを形成する他の方法は、基板の全面に無機絶縁膜を形成するステップと、前記トランジスタ領域に対応する無機絶縁膜を除去するステップと、基板上に有機絶縁膜を形成するステップと、前記有機絶縁膜をパターニングして、前記無機絶縁膜が除去されたトランジスタ領域のみに有機絶縁膜を残すステップと、を含み、前記ゲート絶縁膜は、前記有機絶縁膜を備え、前記キャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備える。
前記ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを形成する更に他の方法は、基板の全面に無機絶縁膜を形成するステップと、前記無機絶縁上に有機絶縁膜を形成するステップと、前記キャパシタ領域に対応する有機絶縁膜を除去するステップと、を含み、前記ゲート絶縁膜は、無機絶縁膜と有機絶縁膜とを備え、前記キャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備える。
前記ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを形成する更に他の方法は、基板の全面に有機絶縁膜を形成するステップと、キャパシタ領域に対応する有機絶縁膜を除去するステップと、基板の全面に無機絶縁膜を形成するステップと、を含み、前記ゲート絶縁膜は、無機絶縁膜と有機絶縁膜とを備え、前記キャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備える。
前記キャパシタ領域の有機絶縁膜は、レーザーアブレーション工程、写真エッチング工程、露光及び現像工程から選択される工程により除去される。
本発明のＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置によれば、ゲート絶縁膜としては、有機絶縁膜を使用してＴＦＴの絶縁特性を維持し、キャパシタ誘電膜としては、無機絶縁膜を使用して十分なキャパシタンスを確保できる。
以下、本発明の実施形態を添付された図面を参照して説明すれば、次の通りである。
図２は、本発明の実施形態に係るＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置の平面図を示す図面であって、一つの画素に対する平面構造を示している。
図２は、本発明の実施形態に係るＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置の平面図を示す図面であって、一つの画素に対する平面構造を示している。
図２に示すように、有機電界発光表示装置は、ゲートライン２１０、データライン２２０及び電源ライン２３０と、前記ゲートライン２１０、データライン２２０及び電源ライン２３０により限定される画素領域２４５と、前記画素領域２４５に配列される画素２４０とを備えている。
前記画素２４０は、一つのスイッチングＯＴＦＴ２５０と、一つの駆動ＯＴＦＴ ２７０と、一つのキャパシタ２６０と、アノード電極３７０を下部電極として備える有機電界発光表示素子とを備えている。前記スイッチングＯＴＦＴ２５０は、前記ゲートライン２１０に連結されるゲート電極２５１と、半導体層２５３と、ソース／ドレイン電極２５５、２５７とを備えている。前記ゲート電極２５１とソース／ドレイン電極２５５、２５７との間には、有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜（図示せず）が形成されている。
前記キャパシタ２６０は、前記スイッチングＴＦＴ２５０のドレイン電極２５７に連結される下部電極３１７と、前記下部電極３１７に重畳されて前記電源ライン２３０に連結される上部電極３４７とを備えている。前記下部電極３１７と上部電極３４７との間には、無機絶縁膜（図３の３２７）がキャパシタ誘電膜として形成されている。
前記駆動ＯＴＦＴ２７０は、前記キャパシタ２６０の下部電極３１７に連結されるゲート電極３１１と、半導体層３５０及び前記電源ライン２３０に連結されたソース電極３４１と、前記画素電極３７０に連結されるドレイン電極３４５とを備えている。前記ゲート電極３１１とソース／ドレイン電極３４１、３４５との間には、有機絶縁膜（図３の３２１）が形成されている。
前記したように、本発明の有機電界発光表示装置において、一つの画素を構成するＯＴＦＴのゲート絶縁膜は、有機絶縁膜から構成されており、ＴＦＴの絶縁特性を維持すると同時に、キャパシタの誘電膜は、無機絶縁膜から構成されており、キャパシタのキャパシタンスを十分に確保できる。
図３は、本発明の一実施形態に係る有機電界発光表示装置の断面図である。図３は、一つの画素の駆動ＯＴＦＴ、キャパシタ及び有機電界発光素子（ＥＬ）に限定して示し、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面構造を示すものである。
図３に示すように、ガラス、シリコン及びプラスチックのような基板３００のトランジスタ領域上にＯＴＦＴのゲート電極３１１と、キャパシタ領域にキャパシタの下部電極３１７とが形成されている。一例として、前記下部電極３１７は、前記ゲート電極と同じ物質からなる。キャパシタ領域を除いた基板上に、絶縁膜３２０として有機絶縁膜が形成されている。ここで、トランジスタ領域とは、基板中にＯＴＦＴが形成される部分を意味し、キャパシタ領域とは、基板中にキャパシタが形成される領域を意味する。
前記絶縁膜３２０のトランジスタ領域に該当する部分、例えば、ゲート電極３１１の上部３２１は、ゲート絶縁膜として作用する。前記絶縁膜３２０は、ベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）、ポリイミド、パリレン及びポリビニルフェノール（ＰＶＰ）から選択される有機絶縁膜を備えている。また、前記有機絶縁膜３２０として、ネガティブフォトレジストまたはポジティブフォトレジストのような光硬化性樹脂を使用してもよい。前記有機絶縁膜３２０は、ＴＦＴに要求される適切な厚さに形成されて、ＴＦＴの絶縁特性を維持する。
前記キャパシタ領域に該当する基板上には、キャパシタ誘電膜３２７として無機絶縁膜が形成されている。前記キャパシタ誘電膜３２７は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のような無機絶縁膜、またはＴａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢＳＴ、ＰＺＴ及びＢＺＴのような高誘電率の無機絶縁膜を備えている。
本発明の一実施形態では、ゲート絶縁膜３２１として有機絶縁膜を形成し、キャパシタの誘電膜３２７として、前記ゲート絶縁膜３２１と同じ厚さを有する無機絶縁膜を形成して、ＴＦＴの絶縁特性及び十分なキャパシタンスを確保できる。
すなわち、トランジスタ領域には、ＴＦＴのゲート絶縁膜として要求される厚さに有機絶縁膜を形成し、キャパシタ領域には、前記ゲート絶縁膜３２１として使用される有機絶縁膜と同じ厚さを有し、誘電率の高い無機絶縁膜３２７をキャパシタ誘電膜として形成することにより、従来の有機電界発光表示装置に比べて高いキャパシタンスが得られる。
本発明の一実施形態では、キャパシタ誘電膜３２７とゲート絶縁膜３２０とを同じ厚さに形成して、絶縁特性を維持してキャパシタンスを増加させたが、他の例として、前記有機絶縁膜３２０は、ＴＦＴで要求される適した厚さに形成し、無機絶縁膜３２７は、前記有機絶縁膜３２０より相対的に薄く形成することにより、更にキャパシタンスを増加させてもよい。
前記ゲート電極３１１の両側に重畳されるように、有機絶縁膜３２０上にソース電極３４１及びドレイン電極３４５が形成され、前記ソース電極３４１及びドレイン電極３４５のうち、前記ソース電極３４１に連結されるキャパシタの上部電極３４７が形成されている。前記キャパシタの上部電極３４７は、ソース電極及びドレイン電極と同じ物質からなり、前記下部電極３１７に重畳されるように、無機絶縁膜３２７からなるキャパシタ誘電膜上に形成されている。
さらに基板上には有機半導体層３５０が形成されている。図３では、有機半導体層３５０が基板の全面に形成されていることを示し、それに対し、図２では、有機半導体層３５０がパターン状に形成されていることを示しているが、これは、有機半導体層３５０とゲート電極３１１、及びソース電極３４１とドレイン電極３４５との構造的な関係を平面的に示すためである。前記有機半導体層３５０は、図３に示されたように、基板上に全面的に形成されているか、または図２に示されたように、パターン状に形成されていてもよい。
前記半導体層３５０は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラペリレンビニレン及びその誘導体、ポリフロレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体から選択される有機膜を備えている。
前記有機半導体層３５０上に、前記ソース電極３４１とドレイン電極３４５のうち、何れか一つを露出させるビアホール３６５を備える保護膜３６０が形成されている。前記保護膜３６０上には、前記ビアホール３６５を介して前記ソース電極３４１とドレイン電極３４５のうち、ドレイン電極３４５に連結される画素電極であるアノード電極３７０が形成されている。
基板上に、前記アノード電極３７０の一部を露出させる開口部３８５を備える画素分離膜３８０が形成されている。前記開口部３８５内のアノード電極３７０上に有機膜層３９０が形成され、基板の全面にカソード電極３９５が形成されている。前記有機膜層３９０は、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層及び正孔障壁層からなるグループから選択される一つ以上の有機膜を備えている。
前記したように、本発明の一実施形態によれば、ＴＦＴのゲート絶縁膜として有機絶縁膜を形成し、キャパシタ誘電膜を無機絶縁膜として形成することにより、ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを相異なる種類の絶縁膜で形成してＴＦＴの絶縁特性を維持し、十分なキャパシタンスを確保できる。
図４は、本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置の断面図である。図４は、一つの画素の駆動ＯＴＦＴ、キャパシタ及び有機電界発光素子（ＥＬ）に限定して示し、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応する断面構造を示す。
本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置は、図３に示された一実施形態に係る有機電界発光表示装置と同じ構成を有する。ただし、ゲート絶縁膜は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造を有し、キャパシタ有機絶縁膜は、無機絶縁膜から構成されていることのみが異なる。
図４に示すように、基板４００上に、ゲート電極４１１と、一例として、ゲート電極と同じ物質からなるキャパシタの下部電極４１７とが形成されている。前記ゲート電極４１１、下部電極４１７、及び基板上に無機絶縁膜４３０が全面形成されている。前記無機絶縁膜４３０としては、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のような絶縁膜と、Ｔａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢＳＴ、ＰＺＴ及びＢＺＴのような高誘電率の絶縁膜から選択される膜を備えている。
基板のキャパシタ領域を除いた無機絶縁膜４３０上に、有機絶縁膜４２０が形成されている。有機絶縁膜４２０は、ＢＣＢ、ポリイミド、パリレン及びＰＶＰから選択される絶縁膜を備えている。この時、前記有機絶縁膜４２０は、レーザーアブレーション方式または写真エッチング法によるパターニング方法により、キャパシタ領域を除いた無機絶縁膜４３０上に形成されている。
また、前記有機絶縁膜４２０として、ネガティブフォトレジストまたはポジティブフォトレジストのような光硬化性樹脂を使用してもよい。この時、前記有機絶縁膜４２０は、レーザーアブレーション方式または露光及び現像工程によるパターニング方法により、キャパシタ領域を除いた無機絶縁膜４３０上に形成されている。
ここで、写真エッチング工程とは、一般的な感光膜を利用したフォトリソグラフィ工程を意味する。露光及び現像工程は、光硬化性樹脂をパターニングするための方法であって、感光膜なしに露光工程及び現像工程のみでパターニングする工程を意味する。
前記無機絶縁膜４３０の前記下部電極４１７に対応する部分４２７は、キャパシタ誘電膜として作用し、前記無機絶縁膜４３０の前記ゲート電極４１１に対応する部分４２５ａと、前記有機絶縁膜４２０の前記ゲート電極４１１に対応する部分４２０ａとは、ＯＴＦＴのゲート絶縁膜４２１として作用する。
したがって、ＴＦＴのゲート絶縁膜４２１は、無機絶縁膜４２５ａと有機絶縁膜４２０ａとのハイブリッド構造を有し、キャパシタの誘電膜４２７は、無機絶縁膜４３０で形成される構造を有している。したがって、ＴＦＴの絶縁特性を維持し、キャパシタのキャパシタンスを十分に確保できる。また、キャパシタ誘電膜４２７が無機絶縁膜４３０のみから構成されて、従来のゲート絶縁膜１２１として使用される絶縁膜１２０より相対的に薄いため、更に大きいキャパシタンスを確保できる。
前記有機絶縁膜４２０上に、前記ゲート電極４１１の両側に重畳されるようにソース電極４４１及びドレイン電極４４５が形成され、前記ソース電極４４１とドレイン電極４４５のうち、前記ソース電極４４１に連結されるキャパシタの上部電極４４７が無機絶縁膜４３０上に形成されている。前記上部電極４４７は、ソース電極及びドレイン電極と同じ物質からなり、前記下部電極４１７に重畳されるように無機絶縁膜４３０上に形成されている。
基板上に有機半導体層４５０が形成され、前記半導体層４５０上に有機絶縁膜からなる保護膜４６０が形成されている。前記保護膜４６０上には、前記ソース電極４４１とドレイン電極４４５のうち、ドレイン電極４４５にビアホール４６５を介して連結されるアノード電極４７０が形成されている。前記アノード電極４７０の一部を露出させる開口部４８５を備える画素分離膜４８０が保護膜４６０上に形成され、前記開口部４８５により露出されるアノード電極４７０上には有機膜層４９０が形成され、基板の全面に上部電極４９５であるカソード電極が形成されている。
前記したような本発明の他の実施形態に係るＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置は、ＯＴＦＴのゲート絶縁膜として無機絶縁膜と有機絶縁膜とを形成し、キャパシタ誘電膜を無機絶縁膜で、従来のゲート絶縁膜より相対的に薄く形成することにより、ＴＦＴの絶縁特性を維持し、十分なキャパシタンスを確保できる。
図５は、本発明の更に他の実施形態に係る有機電界発光表示装置の断面図である。図５は、一つの画素の駆動ＯＴＦＴ、キャパシタ及び有機電界発光素子（ＥＬ）に限定して示し、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応する断面構造を示す図面である。
本発明の更に他の実施形態に係る有機電界発光表示装置は、図４に示された他の実施形態に係る有機電界発光表示装置と同様に、ゲート絶縁膜は、有機絶縁膜と無機絶縁膜とのハイブリッド構造を有し、キャパシタ有機絶縁膜は、無機絶縁膜から構成されている。ただし、他の実施形態とは違って、有機絶縁膜５２０上に無機絶縁膜５２５が積層される構造のみが異なる。
図５に示すように、基板５００上に、ゲート電極５１１と、一例としてゲート電極と同じ物質からなるキャパシタの下部電極５１７とが形成され、キャパシタ領域を除いた基板５００上に有機絶縁膜５２０が形成されている。前記有機絶縁膜５２０として、ＢＣＢ、ポリイミド、パリレン及びＰＶＰから選択される絶縁膜を備えている。この時、前記有機絶縁膜５２０は、レーザーアブレーション方式または写真エッチング法によるパターニング方法により、キャパシタ領域を除いた基板５００上に形成されている。
また、前記有機絶縁膜５２０として、ネガティブフォトレジストまたはポジティブフォトレジストのような光硬化性樹脂を使用してもよい。この時、前記有機絶縁膜５２０は、レーザーアブレーション方式または露光及び現像工程によるパターニング方法により、キャパシタ領域を除いた基板５００上に形成されている。
次いで、基板の全面に無機絶縁膜５３０を蒸着する。前記無機絶縁膜５３０は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜から選択される絶縁膜と、Ｔａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢＳＴ、ＰＺＴ及びＢＺＴのような高誘電率の絶縁膜とから選択される膜を備えている。
前記有機絶縁膜５２０のうち、ＯＴＦＴのゲート５１１に対応する部分５２５ａと、前記無機絶縁膜５３０のうち、前記ゲート５１１に対応する部分５２０ａとは、ＯＴＦＴのゲート絶縁膜５２１として作用し、前記無機絶縁膜５３０のうち、前記キャパシタの下部電極５１７に対応する部分５２７は、キャパシタ誘電膜として作用する。
それにより、トランジスタ領域には、有機絶縁膜５２５ａと無機絶縁膜５２０ａとのハイブリッド構造を有するゲート絶縁膜５２１が形成され、キャパシタ領域には、無機絶縁膜５２７からなるキャパシタ誘電膜が形成されるため、絶縁特性及びキャパシタンスの確保が可能である。また、キャパシタ誘電膜５２７が無機絶縁膜５２５のみから構成されて、従来のゲート絶縁膜より相対的に薄いため、キャパシタンスを更に増大させることができる。
前記ゲート電極５１１の両側に重畳されるように、無機絶縁膜５３０上にソース電極５４１及びドレイン電極５４５が形成され、ソース電極及びドレイン電極と同じ物質からなるキャパシタの上部電極５４７が、無機絶縁膜５３０上に形成されている。前記上部電極５４７は、前記ソース電極５４１及びドレイン電極５４５のうち、ソース電極５４１に連結され、キャパシタの下部電極５１７に対応して形成されている。
前記ソース電極５４１、ドレイン電極５４５及び無機絶縁膜５３０上に有機半導体層５５０が形成され、前記半導体層５５０上に有機保護膜５６０が形成されている。前記保護膜５６０上に、ビアホール５６５を介して前記ＴＦＴのドレイン電極５４５に連結される画素電極であるアノード電極５７０が形成されている。前記アノード電極５７０の一部を露出させる開口部５８５を備える画素分離膜５８０が基板上に形成されている。前記画素分離膜５８０に形成された開口部５８５内のアノード電極５７０上に、有機膜層５９０を形成し、基板の全面にカソード電極５９５を形成する。
前記したような本発明の更に他の実施形態に係るＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置は、ＯＴＦＴのゲート絶縁膜が有機絶縁膜及び無機絶縁膜のハイブリッド構造を有し、キャパシタ誘電膜が無機絶縁膜を備えるため、ＴＦＴの絶縁特性を維持し、十分なキャパシタンスを確保できる。また、キャパシタ誘電膜が、従来のキャパシタ誘電膜として使用されるゲート絶縁膜より相対的に薄く形成されるため、キャパシタンスを更に増大させることができる。
図６Ａないし図６Ｄは、本発明の一実施形態に係るＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置の製造方法を説明するための工程断面図であって、ＴＦＴとキャパシタとに限定して概略的に図示する。
図６Ａに示すように、基板３００上にゲート電極物質を蒸着した後にパターニングして、トランジスタ領域にゲート電極３１１を形成し、キャパシタ領域にキャパシタの下部電極３１７を形成する。図面上には図示されていないが、前記ゲート電極３１１及びキャパシタの下部電極３１７の形成時、図２のゲートライン２１０も形成される。
次いで、ゲート電極３１１とキャパシタの下部電極３１７とを備える基板３００上に有機絶縁膜３２０ａを蒸着する。前記有機絶縁膜３２０ａとして、ＢＣＢ、パリレン、ポリイミド及びＰＶＰのような有機膜を使用するか、または光硬化性樹脂を使用する。
次いで、前記有機絶縁膜３２０ａ中、キャパシタ領域に対応する部分を除去するために、レーザーアブレーション処理（Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：ＬＡＴ）３０１を行う。したがって、図６Ｂに示すように、前記有機絶縁膜３２０ａのキャパシタ領域に対応する部分は、レーザーアブレーションされて除去される。
前記有機絶縁膜３２０ａのキャパシタ領域に対応する部分を除去する方法では、一般的な写真エッチング工程を通じてパターニングして、キャパシタ領域に対応する部分のみを除去してもよい。また、有機絶縁膜３２０ａとして光硬化性樹脂を使用する場合には、露光及び現像工程を通じて有機絶縁膜３２０ａのキャパシタ領域に対応する部分を除去してもよい。
図６Ｃに示すように、基板の全面に無機絶縁膜３３０を蒸着した後、図６Ｄに示すように、有機絶縁膜３２０ａが除去されたキャパシタ領域のみに残すようにパターニングして、キャパシタ誘電膜として使用される無機絶縁膜３２７を形成する。したがって、キャパシタ領域には、キャパシタ誘電膜として無機絶縁膜３２７が形成され、トランジスタ領域には、ゲート絶縁膜３２１として有機絶縁膜が形成される。
以後の工程は、一般的なＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置の製造方法と同じである。前述の一実施形態では、有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜３２１を形成した後、無機絶縁膜からなるキャパシタ誘電膜３２７を形成することを例示したが、無機絶縁膜からなるキャパシタ誘電膜３２７を形成した後、有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜３２１を形成することも可能である。
一方、図４に示した本発明の他の実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明すれば、次の通りである。
まず、ゲート電極４１１とキャパシタの下部電極４１７とを基板４００上に形成した後、基板の全面に無機絶縁膜４３０を蒸着し、前記無機絶縁膜４３０上に有機絶縁膜４２０を蒸着した後、キャパシタ領域に対応する有機絶縁膜４２０を除去する。前記キャパシタ領域に対応する部分の有機絶縁膜４２０は、レーザーアブレーション処理、感光膜を利用した写真エッチング方法または露光及び現像工程を通じて除去できる。
それにより、トランジスタ領域では、無機絶縁膜４２５ａと有機絶縁膜４２０ａとのハイブリッド構造を有するゲート絶縁膜４２１が形成され、キャパシタ領域では、無機絶縁膜４３０からなるキャパシタ誘電膜４２７が形成される。以後の工程は、前述の一実施形態と同様に進む。
次いで、図５に示した本発明の更に他の実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明すれば、次の通りである。
まず、ゲート電極５１１とキャパシタの下部電極５１７とを基板５００上に形成した後、基板の全面に有機絶縁膜５２０を全面蒸着する。前記有機絶縁膜５２０のキャパシタ領域に対応する有機絶縁膜５２０を除去する。前記キャパシタ領域に対応する部分の有機絶縁膜５２０は、レーザーアブレーション処理、感光膜を利用した写真エッチング方法または露光及び現像工程を通じて除去できる。
次いで、前記有機絶縁膜５２０を備える基板の全面に無機絶縁膜５３０を全面蒸着する。それにより、トランジスタ領域では、有機絶縁膜５２０ａと無機絶縁膜５２５ａとのハイブリッド構造を有するゲート絶縁膜５２１が形成され、キャパシタ領域では、無機絶縁膜５３０からなるキャパシタ誘電膜５２７が形成される。以後の工程は、前述の一実施形態と同様に進む。
本発明の実施形態は、ボトムコンタクト構造を有するＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置について説明したが、トップコンタクト構造を有するＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置及びトップゲート構造を有する有機電界発光表示装置でもゲート絶縁膜を有機膜で形成し、キャパシタ誘電膜を無機膜で形成して、絶縁特性維持及びキャパシタンスを確保できる。
本発明は、スイッチング素子としてＯＴＦＴを備える有機電界発光表示装置について説明したが、ＯＴＦＴをスイッチング素子として使用する液晶表示装置のような平板表示装置に適用して、ＴＦＴの絶縁特性を維持すると同時に十分なキャパシタンスを確保できる。
前記では、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更できるということが理解できる。
ＯＴＦＴをスイッチング素子として利用する有機電界発光表示装置だけでなく、液晶表示素子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）ＬＣＤ）のような平板表示装置に適用でき、ＯＴＦＴのゲート絶縁膜は、少なくとも有機絶縁膜を備えることによって優れた絶縁特性を得ることができ、キャパシタの誘電体膜は、無機絶縁膜を備えることによって優れたキャパシタンスを確保できる。
３００ 基板
３１１ ＯＴＦＴのゲート電極
３１７ キャパシタの下部電極
３２０ 絶縁膜
３２１ ゲート電極の上部
３２７ キャパシタ誘電膜
３４１ ソース電極
３４５ ドレイン電極
３４７ キャパシタの上部電極
３５０ 有機半導体層
３６０ 保護膜
３６５ ビアホール
３７０ アノード電極
３８０ 画素分離膜
３８５ 開口部
３９０ 有機膜層
３９５ カソード電極
３１１ ＯＴＦＴのゲート電極
３１７ キャパシタの下部電極
３２０ 絶縁膜
３２１ ゲート電極の上部
３２７ キャパシタ誘電膜
３４１ ソース電極
３４５ ドレイン電極
３４７ キャパシタの上部電極
３５０ 有機半導体層
３６０ 保護膜
３６５ ビアホール
３７０ アノード電極
３８０ 画素分離膜
３８５ 開口部
３９０ 有機膜層
３９５ カソード電極
Claims (17)
- キャパシタ領域とトランジスタ領域とを備える基板と、
前記基板のトランジスタ領域に形成され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を備える薄膜トランジスタと、
前記基板のキャパシタ領域に形成され、下部電極と上部電極とを備えるキャパシタと、
前記薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうち、何れか一方に連結される表示素子と、を備え、
前記半導体層は、有機半導体層を備え、
前記薄膜トランジスタのゲート電極の下部または上部に形成されるゲート絶縁膜は、少なくとも有機絶縁膜を備え、
前記キャパシタの上部電極と下部電極との間に形成されるキャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備えることを特徴とする平板表示装置。 - 前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラペリレンビニレン及びその誘導体、ポリフロレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体から選択される有機膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
- 前記ゲート絶縁膜は、前記有機絶縁膜の下部に形成される無機絶縁膜を更に備えるか、または前記有機絶縁膜の上部に形成される無機絶縁膜を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
- 前記キャパシタ誘電膜として使用される無機絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜として使用される有機絶縁膜の厚さと同じであるか、またはそれより薄いことを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
- 前記キャパシタ誘電膜として使用される無機絶縁膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜から選択される絶縁膜または高誘電率の無機絶縁膜を備え、前記ゲート絶縁膜は、ポリイミド、ＢＣＢ、パリレン、ＰＶＰ及び光硬化性の樹脂から選択される有機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の平板表示装置。
- キャパシタ領域とトランジスタ領域とを備える基板と、
前記基板のトランジスタ領域に形成され、ゲート電極、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を備える薄膜トランジスタと、
前記基板のキャパシタ領域に形成され、上部電極と下部電極との間に介在された誘電膜を備えるキャパシタと、
前記薄膜トランジスタに連結される表示素子と、を備える平板表示装置を製造する方法において、
前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜とキャパシタの誘電膜とを形成する方法は、
キャパシタ領域上に下部電極を備え、トランジスタ領域にゲート電極を備える基板を用意するステップと、
キャパシタ領域に無機絶縁膜を備えるキャパシタ誘電膜を形成し、トランジスタ領域上に少なくとも有機絶縁膜を備えるゲート絶縁膜を形成するステップと、を含むことを特徴とする平板表示装置の製造方法。 - 前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラペリレンビニレン及びその誘導体、ポリフロレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体から選択される有機膜を備えることを特徴とする請求項６に記載の平板表示装置の製造方法。
- 前記キャパシタ誘電膜として使用される無機絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜として使用される有機絶縁膜の厚さと同じであるか、またはそれより薄いことを特徴とする請求項６に記載の平板表示装置の製造方法。
- 前記キャパシタ誘電膜として使用される無機絶縁膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜から選択される絶縁膜または高誘電率の無機絶縁膜を備え、前記ゲート絶縁膜は、ポリイミド、ＢＣＢ、パリレン、ＰＶＰ及び光硬化性樹脂から選択される有機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項６に記載の平板表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを形成する方法は、
基板の全面に有機絶縁膜を形成するステップと、
前記キャパシタ領域に対応する有機絶縁膜を除去するステップと、
基板上に無機絶縁膜を形成するステップと、
前記無機絶縁膜をパターニングして、前記有機絶縁膜が除去されたキャパシタ領域のみに無機絶縁膜を残すステップと、を含み、
前記ゲート絶縁膜は、前記有機絶縁膜を備え、前記キャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項６に記載の平板表示装置の製造方法。 - 前記キャパシタ領域の有機絶縁膜は、レーザーアブレーション工程、写真エッチング方法、並びに露光及び現像工程から選択される工程により除去されることを特徴とする請求項１０に記載の平板表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを形成する方法は、基板の全面に無機絶縁膜を形成するステップと、
前記トランジスタ領域に対応する無機絶縁膜を除去するステップと、
基板上に有機絶縁膜を形成するステップと、
前記無機絶縁膜が除去されたトランジスタ領域のみに有機絶縁膜を残すステップと、を含み、
前記ゲート絶縁膜は、前記有機絶縁膜を備え、前記キャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項６に記載の平板表示装置の製造方法。 - 前記トランジスタ領域のみに有機絶縁膜を残す工程は、レーザーアブレーション工程、写真エッチング方法、並びに露光及び現像工程から選択される工程により行われることを特徴とする請求項１２に記載の平板表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを形成する方法は、
基板の全面に無機絶縁膜を形成するステップと、
前記無機絶縁上に有機絶縁膜を形成するステップと、
前記キャパシタ領域に対応する有機絶縁膜を除去するステップと、を備え、
前記ゲート絶縁膜は、無機絶縁膜と有機絶縁膜とを備え、
前記キャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項６に記載の平板表示装置の製造方法。 - 前記キャパシタ領域の有機絶縁膜は、レーザーアブレーション工程、写真エッチング方法、並びに露光及び現像工程から選択される工程により除去されることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜とキャパシタ誘電膜とを形成する方法は、
基板の全面に有機絶縁膜を形成するステップと、
キャパシタ領域に対応する有機絶縁膜を除去するステップと、
基板の全面に無機絶縁膜を形成するステップと、を含み、
前記ゲート絶縁膜は、無機絶縁膜と有機絶縁膜とを備え、
前記キャパシタ誘電膜は、無機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項６に記載の平板表示装置の製造方法。 - 前記キャパシタ領域の有機絶縁膜は、レーザーアブレーション工程、写真エッチング工程、並びに露光及び現像工程から選択される工程により除去されることを特徴とする請求項１６に記載の平板表示装置の製造方法。
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