JP2007258157A - エレクトロルミネッセント素子を含む画像表示システムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ＥＬ素子を含む画像表示システムおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 エレクトロルミネッセント素子を含む画像表示システムであって、複数の画素領域、前記各画素領域に形成されるインクジェットプリントカラーフィルター層、前記インクジェットプリントカラーフィルター層を囲むダム、前記インクジェットプリントカラーフィルター層と前記ダムの上に形成された平坦層、および前記インクジェットプリントカラーフィルター層１０９の真上の前記平坦層の上に形成される有機発光ダイオードを含むシステム。
【選択図】 図４
【解決手段】 エレクトロルミネッセント素子を含む画像表示システムであって、複数の画素領域、前記各画素領域に形成されるインクジェットプリントカラーフィルター層、前記インクジェットプリントカラーフィルター層を囲むダム、前記インクジェットプリントカラーフィルター層と前記ダムの上に形成された平坦層、および前記インクジェットプリントカラーフィルター層１０９の真上の前記平坦層の上に形成される有機発光ダイオードを含むシステム。
【選択図】 図４
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子に関し、特に、カラーフィルターを有するフルカラーアクティブマトリクスの有機エレクトロルミネッセント素子に関するものである。
いくつかの方法が有機エレクトロルミネッセント素子のフルカラー発光を達成するために用いられている。一般的に、ＲＧＢ発光層の方法、またはカラーチェンジ法（ｃｏｌｏｒ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）によって、フルカラーの有機エレクトロルミネッセント素子を作るのが主な傾向である。これらの方法での、いわゆる“カラーチェンジ法”は、白色有機発光ダイオードが対応する赤色、緑色と、青色カラーフィルター上にそれぞれ形成されて、バイアス電圧によって駆動され、赤色、緑色と、青色をそれぞれ放射することを示す。
従来のフルカラーアクティブマトリクスの有機エレクトロルミネッセント素子では、そのＲＧＢカラーフィルターは、一般的に、顔料分散プロセス（ｐｉｇｍｅｎｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって形成される。顔料分散プロセスでは、顔料が分散された感光性樹脂層がスピンコーティングによって基板の上に形成され、パターニングプロセスが行われて、単一カラーのパターンを得る。続いて、Ｒ、Ｇと、Ｂのカラーフィルター層を形成するために、このプロセスは、各カラーにそれぞれ１度、行われる。即ち、プロセスが全部で３度、繰り返されるため、製造プロセスは、複雑化され、時間が掛かる。また、感光性樹脂の９０％以上がスピンコーティングのプロセス中に浪費される。
また、カラーフィルター層として機能する感光性樹脂が通常、ネガ型フォトレジストであることから、マスクされていない感光性樹脂は、外部からの光源により、望ましくなく架橋され、接触孔に残り、開回路または断路となる。
上述の欠点を克服するために、例えば、電着または染料印刷法（ｄｙｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などのカラーフィルターを形成する各種の方法が開発されている。しかし、上述の方法は、有機エレクトロルミネッセント素子の応用に適さない。電着法では、形成されるパターンの形に制限が掛けられる。染料印刷法では、低い解像力と悪い表面粗さによりファインピッチのパターンの形成が困難である。
よって、フルカラーアクティブマトリクスの有機エレクトロルミネッセント素子のパフォーマンスと信頼性を増すことができる、シンプルで効率的な製造方法と構造を提供することが望ましい。
画像表示システムを提供する。
これに関して、例えば、フルカラーアクティブマトリクスの有機エレクトロルミネッセント素子のエレクトロルミネッセント素子を含むシステムの実施例は、複数の画素領域を含む。インクジェットプリントカラーフィルター層は、各画素領域に形成される。各インクジェットプリントカラーフィルター層は、ダムに囲まれる。平坦層は、画素領域の上に形成され、インクジェットプリントカラーフィルター層とダムを覆う。有機発光ダイオードは、陽極、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層と、陰極を含み、インクジェットプリントカラーフィルター層１０９の真上の平坦層の上に形成される。
また、画像表示システムの製造方法を提供する。複数の画素領域を有する薄膜トランジスタアレイ基板が提供される。絶縁層が各画素領域に形成される。絶縁層の一部の表面が既定のカラーフィルター領域として定義される。複数のダムが形成され、各既定のカラーフィルター領域をそれぞれ囲む。ＲＧＢカラーフィルター層は、インクジェットプリントによって対応する既定のカラーフィルター領域にそれぞれ形成される。平坦層は、基板の上に全面的に形成される。有機発光ダイオードは、カラーフィルター層の真上の平坦層の上に形成される。
エレクトロルミネッセント素子を含む画像表示システムおよびその製造方法によれば、開回路または断路となるのを防ぎ、且つ、パターン化の複雑さが簡易化することで、フルカラーアクティブマトリクスの有機エレクトロルミネッセント素子のパフォーマンスと信頼性を増すことができる、シンプルで効率的な製造方法と構造を提供することができる。
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。
図１は、本発明の実施例に基づいた有機エレクトロルミネッセント素子１００の画素領域の上面概略図である。有機エレクトロルミネッセント素子１００は、マトリクス状に配列された複数の画素領域を含む。各画素領域は、Ｙ方向に沿って延伸したデータライン１０２に電気的接続されたＴＦＴ１０１、Ｘ方向に沿って延伸したスキャンライン１０４、コンデンサ１０３、有機発光ダイオードの透明陰極１０５と、陰極１０５と電力線１０８に電気的接続するもう１つのＴＦＴ１０７を含む。ダム（ｄａｍ）１１０によって囲まれたインクジェットカラーフィルター層１０９は、透明陰極１０５の下方に形成される。図２ａ〜２ｇは、本発明の実施例の画像表示システムに基づいた有機エレクトロルミネッセント素子の製造プロセスを表している図１のラインＡ−Ａ’に沿った断面図である。
図２ａに示すように、画素領域１１３を有する基板１２０が提供される。ＴＦＴ１０７は、基板１２０の上に形成され、ゲート誘電体層１１４と絶縁層１１５は、画素領域１１３に配置される。ＴＦＴ１０７は、半導体層１２４、ゲート電極１２１、誘電体層１２３、ソース領域１２５と、ドレイン領域１２６を含む。ＴＦＴ１０７の選択は、制限がなく、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＬＴＰＳ−ＴＦＴ）、または有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）であることができる。ＴＦＴ１０７の構造は、例として表しており、本発明を限定するものではない。また、ＴＦＴ１０７は、ソース電極１２５’とドレイン電極１２６’を含むこともでき、ソース電極１２５’とドレイン電極１２６’は、ソース領域１２５とドレイン領域１２６にそれぞれ電気的接続される。ゲート電極１２１とスキャンライン１０４は、同じ材料で同じプロセスによって形成され、データライン１０２と、ソースとドレイン電極１２５’と１２６’は、同じ材料で同じプロセスによって形成される。ここでは、基板１２０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明絶縁材料である。ゲート誘電体層１１４は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、またはその積層を含むことができる。
図２ｂに示すように、中空四辺形の形状のダム（ｄａｍ）１１０は、画素領域１１３の絶縁層１１５の上に形成され、既定のカラーフィルター領域１３１を囲む。ダムの形状は、例として表しており、本発明を限定するものではなく、四辺形、錐形、または逆錐形であることができる。好ましくは、ダムは、ポジ型フォトレジストを用いたフォトリソグラフィープロセスによって形成され、ドレイン電極１２６’上のフォトレジスト残留の蓄積を防ぐ。いくつかの実施例では、ダムは、誘電材料からなり、エッチングによってパターン化されることができる。
図２ｃに示すように、カラーフィルター層１０９は、インクジェットプリントによって、既定のカラーフィルター領域１１３の上に形成され、ダムによって囲まれることになる。カラーフィルター層１０９は、異なる色で選択的に替えることができる。例えば、赤色、緑色と、青色樹脂が対応する既定のカラーフィルター領域の中に注入される。インクジェットプリントのプロセスでは、ＲＧＢカラーフィルター層は、同時に、または順次に形成されることができる。また、２つの異なるカラーフィルターは、フルカラー画像の形成に用いられることもできる。主な特徴と重要な側面として、カラーフィルターのインクがダムからドレイン電極１２６’の中に流れるのを防ぎ、更に、開回路または断路となるのを防ぐために、ダムとインクジェットプリントカラーフィルター層の間の高さ比は、３：１〜２０：１９、好ましくは２：１〜４：３の範囲でなければならない。
図２ｄに示すように、平坦層１４０は、基板１２０の上に全面的に形成され、インクジェットプリントカラーフィルター層とダムを覆う。ここでは、平坦層１４０は、有機樹脂層、または誘電体層、または誘電体材料またはスピンオンガラスなどの絶縁材料であることができる。次に、ビアホール１４５は、平坦層１４０を穿通するように形成され、ドレイン電極１２６’を露出する。
図２ｅに示すように、透明導電層は、平坦層１４０の上に形成され、パターン化されて有機発光ダイオードの透明陽極１０５を形成し、ビアホール１４５によってドレイン電極１２６’に電気的接続される。透明陽極１０５に適する材料は、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、アルミ・亜鉛酸化物（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ；ＡＺＯ）、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透明な金属、または金属酸化物である。好ましくは、透明陽極１０５は、スパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸発、または化学気相堆積によって形成される。
図２ｆに示すように、パターン化した画素定義層１４７は、基板の上に形成され、透明陽極１０５の表面１４８を露出する。前記表面１４８は、カラーフィルター層１０９の真上に位置する。画素定義層１４７の材料は、例えば、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂などの光電デバイスに用いるのに適する材料であることができる。
図２ｇに示すように、ＥＬ層１６０と陰極１６２は、基板１２０の上に順次に形成される。ＥＬ層１６０は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層と、電子輸送層を含むことができる。ＥＬ層１６０は、例えば、低分子材料、ポリマー、または有機金属錯体などの有機半導体材料を含み、真空熱蒸着、スピンコーティング、浸漬コーティング、ロールコーティング、注入充填、エンボス法、スタンプ法、物理気相成長法、または化学気相堆積によって形成される。陰極１６２は、有機ＥＬ層の中に電子を注入できる材料、例えば、Ｃａ、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、またはそれらの合金などの低仕事関数材料であることができる。透明陽極１０５、ＥＬ層１６０と、陰極１６２は、カラーフィルター層１０９の真上に位置し、有機発光ダイオード１７０を構成する。
図３に示すように、本発明のもう１つの実施例に基づいて、有機ＥＬ素子の開口率を改善するために、ダム１１０がデータライン１０２とスキャンライン１０４の上に更に形成され、よって、カラーフィルター層の寸法を増加することができる。また、図４に示すように、各画素のダムが互いに接続し、格子状構造１８０を構成してダム１１０のパターン化の複雑さを簡易化することができる。
図５は、画像を表示するシステムのもう１つの実施例を概略的に表しており、この場合、表示パネル２００または電子装置４００として実施される。上述のアクティブマトリクス有機ＥＬ素子は、ＯＬＥＤパネルであることができる表示パネルの中に組み込むことができる。図５に示すように、表示パネル２００は、例えば、図１と図３に示すアクティブマトリクス有機ＥＬ素子１００のアクティブマトリクス有機ＥＬ素子を含む。表示パネル２００は、各種の電子装置（この場合、電子装置４００）の一部を形成することができる。一般的に、電子装置４００は、表示パネル２００と入力ユニット３００を含むことができる。また、入力ユニット３００は、表示パネル２００に動作可能に接続され、入力信号（ｅ.ｇ．画像信号）を表示パネル２００に提供して画像を発生する。電子装置４００は、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ノート型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、テレビ、カーディスプレイ、または携帯型ＤＶＤプレーヤーなどであることができる。
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。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
１００ ＥＬ発光素子
１０２ データライン
１０３ コンデンサ
１０４ スキャンライン
１０５ 透明陰極
１０７ ＴＦＴ
１０８ 電力線
１０９ フィルター層
１１０ ダム
１１３ 画素領域
１１４ ゲート誘電体層
１１５ 絶縁層
１２０ 基板
１２１ ゲート電極
１２３ 誘電体層
１２４ 半導体層
１２５ ソース領域
１２６ ドレイン領域
１２５’ ソース電極
１２６’ ドレイン電極
１３１ カラーフィルター領域
１４０ 平坦層
１４５ ビアホール
１４７ 画素定義層
１４８ 陽極表面
１６０ ＥＬ層
１６２ 陰極
１７０ 有機発光ダイオード
１８０ 格子状構造
２００ 表示パネル
３００ 入力ユニット
４００ 電子装置
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１７０ 有機発光ダイオード
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３００ 入力ユニット
４００ 電子装置
Claims (19)
- エレクトロルミネッセント素子を含む画像表示システムであって、前記エレクトロルミネッセント素子は、
複数の画素領域、
前記各画素領域に形成されるインクジェットプリントカラーフィルター層、
前記インクジェットプリントカラーフィルター層を囲むダム、
前記インクジェットプリントカラーフィルター層と前記ダムの上に形成された平坦層、および
前記インクジェットプリントカラーフィルター層１０９の真上の前記平坦層の上に形成される有機発光ダイオードを含むシステム。 - 前記ダムは、ポジ型フォトレジストで硬化される請求項１に記載のシステム。
- 前記ダムは、誘電体材料である請求項１に記載のシステム。
- 前記ダムと前記インクジェットプリントカラーフィルター層の間の高さ比は、３：１〜２０：１９である請求項１に記載のシステム。
- 前記ダムと前記インクジェットプリントカラーフィルター層の間の高さ比は、２：１〜４：３である請求項１に記載のシステム。
- 前記ダムの形状は、四辺形、錐形、または逆錐形である請求項１に記載のシステム。
- 前記ダムの真下にあるスキャンラインとデータラインを更に含む請求項１に記載のシステム。
- 前記複数の画素領域の前記ダムは、格子状構造を構成する請求項１に記載のシステム。
- 前記エレクトロルミネッセント素子は、前記表示パネルの一部を形成する請求項１に記載のシステム。
- 前記表示パネル、および
前記表示パネルに動作可能に接続され、画像を表示するために前記表示パネルに入力を提供する入力ユニットを含む電子装置を更に含む請求項９に記載のシステム。 - 前記電子装置は、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ノート型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、テレビ、カーディスプレイ、または携帯型ＤＶＤプレーヤーである請求項１０に記載のシステム。
- エレクトロルミネッセント素子を含む画像表示システムの製造方法であって 、
複数の画素領域を有する薄膜トランジスタアレイ基板を提供するステップ、
前記各画素領域の上に、その一部の表面が既定のカラーフィルター領域として定義される絶縁層を形成するステップ、
前記各既定のカラーフィルター領域を囲むダムを形成するステップ、
インクジェットプリントによって既定のカラーフィルター領域にカラーフィルター層を形成するステップ、
前記基板の上に平坦層を全面的に形成するステップ、
前記カラーフィルター層の真上の前記平坦層の上に有機発光ダイオードを形成するステップを含む方法。 - 前記ダムは、ポジ型フォトレジストで硬化される請求項１２に記載の方法。
- 前記ダムは、誘電体材料である請求項１２に記載の方法。
- 前記ダムと前記インクジェットプリントカラーフィルター層の間の高さ比は、３：１〜２０：１９である請求項１２に記載の方法。
- 前記ダムと前記インクジェットプリントカラーフィルター層の間の高さ比は、２：１〜４：３である請求項１２に記載の方法。
- 前記ダムの形状は、四辺形、錐形、または逆錐形である請求項１２に記載の方法。
- 前記薄膜トランジスタアレイ基板は、前記ダムの真下にある複数のスキャンラインとデータライン含む請求項１２に記載の方法。
- 前記ダムは、格子状構造を構成する請求項１２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007026711A Pending JP2007258157A (ja) | 2006-03-22 | 2007-02-06 | エレクトロルミネッセント素子を含む画像表示システムおよびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2007258157A (ja) |
| CN (1) | CN101043048A (ja) |
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