JP2008130539A - アクティブマトリックス有機発光ディスプレイの画素構造とその製造方法 - Google Patents

アクティブマトリックス有機発光ディスプレイの画素構造とその製造方法 Download PDF

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毅君 盧
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Abstract

【目的】スパッタリングによる有機発光層へのダメージを最小限にし、より優れた高い光透過率および開口率を備えたＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を提供する。
【解決手段】アクティブマトリックス有機発光ディスプレイの画素構造とその製造方法が提供され、その方法中、透明電極と有機発光ダイオードと反射電極とが基板上に形成された後、少なくとも１つのスイッチング薄膜トランジスターと、少なくとも１つの駆動薄膜トランジスターと、走査線と、データ線と、蓄積キャパシターとが基板上に形成される。
【選択図】図４

Description

この発明は、アクティブマトリックス有機発光ディスプレイ（active matrix organic light emitting display = AMOLED）に関し、特に、発光ダイオード（light emitting diode = LED）上に配置されたアクティブマトリックス有機発光ディスプレイの画素構造とその製造方法に関する。
有機発光ダイオードは、電気エネルギーを光エネルギーに変換する半導体装置である。それは、高い発光効率と、広い視野角範囲と、簡単な製造工程と、低い製造コストと、高い応答速度と、広い操作温度範囲と、フルカラーとして知られている。有機発光ダイオード（OLED）のこれらの利点は、今日のマルチメディアディスプレイに望まれる多くの特性とオーバーラップしている。その結果、ＯＬＥＤｓは、ディスプレイの表示灯および発光装置のような応用に広く使用されている。
初期のＯＬＥＤディスプレイは、受動式駆動（Passive Drive）方法により駆動されている。しかしながら、ディスプレイの寸法ならびに解析度が増大したため、受動式駆動装置の発光効率および使用寿命が急激に低下するものとなる。従って、ＡＭＯＬＥＤディスプレイがディスプレイ技術において発展の主要な方向となっている。
また、異なるＯＬＥＤディスプレイが異なるフルカラー技術を必要としている。最近、主流となるフルカラー技術には、以下が含まれる：（１）赤／緑／青（Ｒ／Ｇ／Ｂ）だけを使用するＯＬＥＤｓ、（２）青色ＯＬＥＤを光源として使用しカラー変換媒体（color changing medium = CCM）と組み合わせるもの、（３）白色ＯＬＥＤを光源として使用しカラーフィルター（color filter = CF）と組み合わせるもの。ここにおいて、（Ｒ／Ｇ／Ｂ）ＯＬＥＤｓを使用するフルカラー技術は、より優れた発光効率を提供する。従って、それが最も良く使用されるフルカラー技術となっている。
ＡＭＯＬＥＤディスプレイは、多数のＡＭＯＬＥＤ画素構造を含み、そのうち、陽電極と、ＯＬＥＤと、陰電極と、走査線と、データ線と、スイッチング薄膜トランジスター（スイッチングＴＦＴ）と、駆動薄膜トランジスター（駆動ＴＦＴ）と、蓄積キャパシターとを含む。図１Ａ〜図１Ｃは、３種類の公知なＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を示す断面図である。図１Ａ〜図１Ｃに基づき、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの沿革を以下に説明する。さらに、以下の説明は、主要にＯＬＥＤｓおよび駆動ＴＦＴを説明しているので、幾つかの部品は、図１Ａ〜図１Ｃから省略されている。
先ず、図１Ａにおいて、ＡＭＯＬＥＤディスプレイ１００の画素構造は、頂部発光（top emitting）型であり、そのうち、基板１１０と、駆動ＴＦＴ１２０と、ＯＬＥＤ１３０とを含む。ＡＭＯＬＥＤディスプレイ１００の画素構造は、発光方向１４０を有する。また、ＯＬＥＤ１３０は、陰電極１３２と、有機発光ダイオード１３４と、陽電極１３６とを含む。陰電極１３２は、アルミニウムのような材料を使用して製造され、陽電極１３６は、インジウム錫酸化物（indium tin oxide = ITO）のような材料を使用して製造される。更に、陰電極１３２および駆動ＴＦＴ１２０は、電気接続されている。
図１Ａは、ＡＭＯＬＥＤディスプレイ１００の画素構造の製造プロセスが駆動ＴＦＴ１２０、陰電極１３２、有機発光ダイオード１３４、陽電極１３６の順番に製造されることを示す。
しかしながら、陽電極１３６は、通常、スパッタリング（sputtering）により製造される。その結果、陽電極１３６の形成がしばしば有機発光ダイオード１３４にダメージを与える。
有機発光ダイオード１３４にダメージを与えることを回避するために、米国特許Ｎｏ．６，８５３，１３４は、図１Ｂに示したような解決策を提供する。図１Ｂにおいて、有機発光ダイオード１３４形成の後、陽電極１３６形成の前に、非常に薄い金膜１４５が有機発光ダイオード１３４上に形成されるが、金膜１４５を形成する材料は、金または金合金である。金膜１４５の存在により、有機発光ダイオード１３４は、陽電極１３６を形成するためのスパッタリングプロセスによってダメージを与えられることを回避できる。しかしながら、金膜１４５が光線を遮蔽し、ＡＭＯＬＥＤディスプレイ１００の画素構造の光透過率が大幅に低減し、光透過率が原レートのわずか３０％となる。
図１Ｃにおいて、駆動ＴＦＴ１２０が陰電極１３２に電気接続されるとともに、陽電極１３６が有機発光ダイオード１３４の他側上に配置される。この状況のもと、ＡＭＯＬＥＤディスプレイ１００の画素構造が底部発光（bottom emitting）型であり、発光方向１５０を有する。図１Ｃに示すように、駆動ＴＦＴ１２０が光線を遮蔽するので、ＡＭＯＬＥＤディスプレイ１００の画素構造の開口率（aperture ratio）を低下させる。
そこで、この発明の目的は、アクティブマトリックス有機発光ディスプレイ（active matrix organic light emitting display = AMOLED）の製造方法を提供して、スパッタリングプロセスにより生じる有機発光層へのダメージを最小限にすることにある。
この発明の別な目的は、より優れた高い光透過率および開口率を備えたＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を提供することにある。
上記課題を解決し、所望の目的を達成するために、この発明は、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を製造する方法を提供する。この方法は、ステップ（ａ），（ｂ）を含む。ステップ（ａ）において、ＯＬＥＤが基板上に形成され、透明電極と、有機発光層と、反射電極とを含む。更に、有機発光層が透明電極および反射電極間に配置される。ステップ（ｂ）において、少なくとも１つのスイッチングＴＦＴと、少なくとも１つの駆動ＴＦＴと、走査線と、データ線と、蓄積キャパシターとが基板上に形成され、そのうち、スイッチングＴＦＴが第１ゲートと第１ソースと第１ドレインとを含む。第１ゲートが走査線と結合され、第１ソースがデータ線に結合される。駆動ＴＦＴが第２ゲートと第２ソースと第２ドレインとを含む。第２ゲートが第１ドレインに結合される。蓄積キャパシターが第１ドレインおよび前記第２ゲートに電気接続される。第２ドレインが反射電極に結合される。
この発明の実施形態中、駆動ＴＦＴのチャネル層およびスイッチングＴＦＴのチャネル層の製造方法は、誘導結合プラズマ化学気相堆積（inductively coupled plasma chemical vapor deposition = ICP-CVD）によりシリコン層を製造するものであり、次に、シリコン層がエキシマレーザーアニーリング（excimer laser annealing = ELA）により結晶させられてポリシリコン層を形成するものである。
この発明の実施形態中、ＩＣＰ−ＣＶＰ用の製造パラメーターが１００℃〜２００℃の範囲にわたる操作温度と１０ｍＴ（mTorr）〜３０ｍＴの範囲にわたる操作圧力と１５：３〜２５：３のヘリウム対シラン(ＳｉＨ４)の組成比率における反応ガスとを含むものである。
この発明の実施形態中、ステップ（ａ）の前において、さらに、基板上にカラー転換媒体またはカラーフィルターを形成することを含むものである。
この発明の実施形態中、第２ゲートが第２ソースおよび第２ドレインの形成前に形成されるものである。
この発明の実施形態中、第２ゲートが第２ソースおよび第２ドレインの形成後に形成されるものである。
この発明の実施形態中、透明電極と有機発光層と反射電極とが、順番に形成されるものである。
この発明の実施形態中、ステップ（ａ）の後およびステップ（ｂ）の前において、さらに、基板上に絶縁層を形成することを含むものである。
この発明の実施形態中、絶縁層の材料が、ベンゾシクロブタン（benzocyclobutene = BCB）である。
この発明の実施形態中、絶縁層を形成するステップが絶縁材料層を基板上にスピンコーティングにより形成することを含む。そして、絶縁材料層が熱固化を介して処理されるものである。
この発明の実施形態中、ステップ（ｂ）の前において、さらに、前記絶縁層上に緩衝層を形成することを含むものである。
この発明の実施形態中、緩衝層が窒化シリコンを使用して製造されるものである。
上記目的ならびにその他の目的を達成するために、上記製造方法に従って製造できるＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を提供する。このＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造は、基板と、ＯＬＥＤと、走査線と、少なくとも１つのスイッチングＴＦＴと、少なくとも１つの駆動ＴＦＴと、蓄積キャパシターとを含む。ＯＬＥＤが透明電極と有機発光層と反射電極とを含み、そのうち、前記透明電極が前記基板および前記有機発光層間に配置されるとともに、前記有機発光層が前記透明電極ならびに前記反射電極間に配置されるものである。スイッチングＴＦＴが第１ゲートと第１ソースと第１ドレインとを含み、そのうち、前記第１ゲートが前記走査線に結合されるとともに、前記第１ソースが前記データ線に結合される。駆動ＴＦＴが第２ゲートと第２ソースと第２ドレインとを含み、そのうち、前記第２ゲートが前記第１ドレインに結合されるとともに、前記第２ドレインが前記反射電極に結合される。蓄積キャパシターが前記第１ドレインおよび前記第２ゲートに電気接続されるものである。
この発明の実施形態中、スイッチングＴＦＴのチャネル層および駆動ＴＦＴのチャネル層がポリシリコン層である。
この発明の実施形態中、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造が更に前記基板および透明電極間にカラー転換媒体またはカラーフィルターを形成することを含む。
この発明の実施形態中、前記第２ゲートが前記第２ソースおよび前記第２ドレインの下方かつ間に配置されるものである。
この発明の実施形態中、前記第２ゲートが前記第２ソースおよび前記第２ドレインの上方かつ間に配置されるものである。
この発明の実施形態中、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造が更に絶縁層を含み、前記有機発光層および駆動ＴＦＴ間ならびに前記反射電極および前記駆動ＴＦＴ間に配置するものである。
この発明の実施形態中、前記絶縁層の材料が、ベンゾシクロブタン（BCB）である。
この発明の実施形態中、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造が更に、前記絶縁層および前記駆動ＴＦＴ間に配置される緩衝層を含むものである。
この発明の実施形態中、前記緩衝層が、窒化シリコンを使用して製造されるものである。
この発明のＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造の製造方法は、ＯＬＥＤの形成から開始してＴＦＴの形成により引き継がれるものであり、かつ画素構造が底部発光型である。その結果、ＯＬＥＤにより放射される光がＴＦＴを通過することがないため、開口率が大幅に増大する。さらに、透明電極と有機発光層と反射電極とが順番に製造されるので、有機発光層が透明電極の形成により与えられるダメージを回避することができると同時に、ＯＬＥＤの透光率を保持することができる。
従って、ＯＬＥＤの製造方法が透明電極の形成から始まって、有機発光層の形成に引き継がれるため、透明電極を製造するためのスパッタリングプロセスによる有機発光層へのダメージを回避し、有機発光層上に金膜を形成する必要がなく、透光率が保持される。この発明のＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造の製造方法がＯＬＥＤ上にＴＦＴを形成することを含み、画素構造が底部発光型であるから、ＯＬＥＤにより発射される光線がＴＦＴによって遮断されることがなく、開口率が大幅に増大する。
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
従来技術により遭遇する問題点を解決するために、この発明は、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造の製造方法とＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造とを提供する。この製造方法は、先ずＯＬＥＤを形成することから初めて、ＴＦＴの形成を後続させる。この発明により開示される画素構造は、液晶ディスプレイ（liquid crystal display = LCD）を使用したカラーフィルター上の薄膜トランジスター構造（TFT-array on color filter = TOC or AOC）に類似するものである。
一般的に、ＴＦＴのチャネル（channel）は、アモルファスシリコンまたはポリシリコンを使用して製造され、そのうち、ポリシリコンがより優れた電子移動度（electron mobility）を実証している。従って、ポリシリコンチャネルを使用したＴＦＴがより優れたデバイス性能を提供する。しかし、ポリシリコンの製造温度は、通常、３００℃より上である。ＯＬＥＤは、ポリシリコンチャネル層を製造する高温に耐えられないので、ＯＬＥＤ構造は、ポリシリコンチャネル層の形成の結果としてダメージを受ける。しかしながら、この発明は、このような結果を避けることのできる製造方法を提供するので、ダメージなしでＯＬＥＤ構造上にＴＦＴが配置されるようにする。以下、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造とその製造方法が詳細に開示される。
図２は、この発明の実施形態にかかるＡＭＯＬＥＤディスプレイ２００の画素構造の回路を示す概略図である。図３Ａ〜図３Ｃは、画素構造２００の製造方法を示す断面図であり、そのうち、図３Ｃは、図２に示す画素構造２００の断面図である。しかしながら、この発明の重要な特徴を際立たせるために、図３Ｃは、図２にＲで標示した領域中の構成要素だけを示している。
図２と図３Ｃとにおいて、画素構造２００は、データ線２０２と、走査線２０４と、少なくとも１つのスイッチングＴＦＴ２１０と、１つの駆動ＴＦＴ２２０と、蓄積キャパシター２３０と、ＯＬＥＤ２４０と、基板２５０とを含む。スイッチングＴＦＴ２１０は、第１ゲート２１２と第１ソース２１４と第１ドレイン２１６とを含み、そのうち、第１ゲート２１２が走査線２０４に結合されるとともに、第１ソース２１４がデータ線２０２に結合される。駆動ＴＦＴ２２０は、第２ゲート２２２と第２ソース２２４と第２ドレイン２２６を含み、そのうち、第２ゲート２２２が第１ドレイン２１６に結合される。
また、駆動ＴＦＴ２２０が更にチャネル層２２３とオーミックコンタクト層２２３ａとを含む。チャネル層２２３は、ポリシリコンのような材料を使用して製造され、オーミックコンタクト層２２３ａは、ドープトポリシリコンのような材料を使用して製造される。スイッチングＴＦＴ２１０もまたチャネル層（図示せず）とオーミックコンタクト層（図示せず）を含み、それぞれの材料もまたポリシリコンおよびドープトポリシリコンとすることができる。さらに、画素構造２００は、通常、更に保護層（passivation layer）３００と平坦層（planarization layer）３１０と基板３２０とを含む。保護層３００は、窒化シリコンのような材料を使用して製造する。平坦層３１０は、例えば、フォトレジスト（photoresist）材料または有機材料を使用して製造する。当業者であれば、保護層３００、平坦層３１０、基板３２０の配置および機能性は周知であるので、改めて説明しない。
また、蓄積キャパシター２３０が第１ドレイン２１６および第２ゲート２２２に電気接続される。ＯＬＥＤ２４０が透明電極２４２と有機発光層２４４と反射電極２４６とを含み、そのうち、透明電極２４２が基板２５０および有機発光層２４４間に配置され、有機発光層２４４が透明電極２４２および反射電極２４６間に配置される。図３Ｃに示すように、画素構造２００は、放射方向２６０を有する。言い換えれば、画素構造２００は、底部発光型（bottom-emitting type）の画素構造である。
図３Ｃは、また、この発明の画素構造２００が全ての種類のフルカラー技術を実現できることを示している。この実施形態中、画素構造２００は、３つのＯＬＥＤｓ２４０を含み、それぞれ赤色光有機発光層Ｒと緑色光有機発光層Ｇと青色光有機発光層Ｂを含んでいる。これら３つのＯＬＥＤｓ２４０は、それぞれ３つの駆動ＴＦＴｓ２２０の第２ドレイン２２６に電気接続されている。
さらに、他の実施形態中、画素構造２００が少なくとも１つのＯＬＥＤ２４０とカラー変換媒体（color changing medium = CCM）（図示せず）と含み、そのうち、ＣＣＭが基板２５０および透明電極２４２間に配置される。そのような状況では、ＯＬＥＤ２４０は、青色光ＯＬＥＤを使用する。さらに別な実施形態中、画素構造２００が少なくとも１つのＯＬＥＤ２４０とカラーフィルター（図示せず）を含み、そのうち、カラーフィルターが基板２５０および透明電極２４２間に配置される。そのような状況では、ＯＬＥＤ２４０は、白色光ＯＬＥＤを使用する。
この発明の画素構造２００は、ＯＬＥＤ上に配置されるＴＦＴにより形成される構造であるが、この構造は、ＴＦＴにより限定されるものではない。図３Ｃにおいて、この実施形態に基づき、駆動ＴＦＴ２２０は、底部ゲート（bottom-gate）ＴＦＴであり、そのうち、第２ゲート２２２が第２ソース２２４および第２ドレイン２２６間かつ下方に配置される。
この実施形態に基づき、第２ゲート２２２が駆動ＴＦＴ２２０の製造期間のうち最初に形成される。しかしながら、駆動ＴＦＴ２２０は、また、図４に示すように、頂部ゲート（top-gate）ＴＦＴとして製造することもでき、そのうち、図４は、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造２００を示す断面図である。図４において、第２ゲート２２２が第２ソース２２４および第２ドレイン２２６間に配置される。この実施形態に従い、第２ゲート２２２が駆動ＴＦＴ２２０の製造期間のうち最後に形成される。
図３Ｃと図４とにおいて、この実施形態に基づき、画素構造２００が更に絶縁層２７０を含み、有機発光層２４４および駆動ＴＦＴ２２０間かつ反射電極２４６および駆動ＴＦＴ２２０間に配置される。絶縁層２７０は、ベンゾシクロブタン（benzocyclobutene = BCB）を使用して製造される。絶縁層２７０の機能は、駆動ＴＦＴ２２０およびＯＬＥＤ２４０を電気的に絶縁すること、画素構造２００の製造期間に平坦層（planarization layer）として作用し、有機発光層２４４および反射電極２４６により形成される凸凹（でこぼこ）した表面を平坦化して駆動ＴＦＴ２２０が平坦な表面に形成されるようにする。
その一方、この実施形態に基づき、画素構造２００が更に絶縁層２７０および駆動ＴＦＴ２２０間に配置される緩衝層２８０を含む。緩衝層２８０は、窒化シリコンのような材料を使用して製造される。緩衝層２８０の機能は、第２ゲート２２２の製造期間にその下方の層が化学的に攻撃されることを回避するものである。また、緩衝層２８０の別な機能性は、引き続き形成される層およびその下方の層に良好な付着力を提供するものである。さらに、画素構造２００が更に絶縁層２７０および緩衝層２８０中に配置されるコンタクト（contact）２９０を含み、図３Ｃに示すように第２ドレイン２２６と反射電極２４６とを電気接続する。
駆動ＴＦＴ２２０が底部ゲート型なので、コンタクト２９０は、ゲート絶縁層２２８中に挿入されなければならない。しかしながら、もしも画素構造が頂部ゲート型駆動ＴＦＴ２２０を採用すれば、コンタクト２９０は、ゲート絶縁層２２８中に挿入される必要はない。従って、頂部ゲート型駆動ＴＦＴ２２０を採用することは、コンタクト２９０の製造裕度（ゆうど tolerance）を増大させることができる。言い換えれば、頂部ゲート型駆動ＴＦＴ２２０を用いる時、コンタクト２９０の製造プロセスを簡略化できる。
画素構造２００の製造方法が図２と図３Ａ〜図３Ｃとにより次のように説明される。しかしながら、特記すべきは、以下に記述される製造方法は、画素構造２００の製造方法を説明するための例示に過ぎず、この発明の範囲を限定するものではない。
先ず、図３Ａにおいて、基板２５０が提供される。次に、基板２５０上にＯＬＥＤ２４０が形成され、それが透明電極２４２と有機発光層２４４と反射電極２４６とを含む。有機発光層２４４が透明電極２４２および反射電極２４６間に配置される。この実施形態中、透明電極２４２と有機発光層２４４と反射電極２４６とは、順番に製造されて底部放射（bottom emitting）型の画素構造２００を形成する。また、透明電極２４２がインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を使用して製造されるが、その製造方法は、スパッタリングである。このような状況のもと、有機発光層２４４は、透明電極２４２が有機発光層２４４の製造に先立って基板２５０上に形成されるから、スパッタリングプロセスによるダメージを回避することができる。
さらに、他の実施形態に基づき、カラー変換媒体（ＣＣＭ）（図示せず）がＯＬＥＤ２４０の製造に先立って基板２５０上に形成される。このような状況のもと、ＯＬＥＤ２４０は、例えば、基板２５０へ放射される青色光ＯＬＥＤであり、ＣＣＭを使用して光線の波長を変化させて放射し、フルカラー効果を達成する。さらに別な実施形態中、カラーフィルター（図示せず）がＯＬＥＤ２４０の製造に先立って基板２５０上に形成される。このような状況のもと、ＯＬＥＤ２４０は、例えば、基板２５０へ放射される白色光ＯＬＥＤであり、カラーフィルターを使用して光線の波長を変化させて放射し、フルカラー効果を達成する。
次に、図３Ｂにおいて、この実施形態の画素構造は、更に、基板２５０上に形成される絶縁層２７０を含む。絶縁層２７０は、ベンゾシクロブタン（BCB）のような材料を使用して製造される。さらに、絶縁層２７０の製造方法は、例えば、スピンコーティング（spin coating）により絶縁材料層（図示せず）を基板２５０上に形成する。そして、絶縁材料層は、熱固化（thermal curing）を介して絶縁層２７０を形成する。絶縁層２７０の機能の１つは、順番に形成されるＯＬＥＤ２４０と駆動ＴＦＴ２２０とを電気的に絶縁するものである。絶縁層２７０の他の機能は、有機発光層２４４および反射電極２４６により形成される凸凹（でこぼこ）した表面を平坦化して駆動ＴＦＴ２２０が平坦な表面に形成されるようにすることである。
また、絶縁層２７０形成の後、緩衝層２８０が絶縁層２７０上に形成できる。緩衝層２８０は、窒化シリコンのような材料を使用して製造する。緩衝層２８０の製造方法は、例えば、プラズマ強化化学気相堆積（plasma-enhanced chemical vapor deposition = PECVD）である。緩衝層２８０の機能は、第２ゲート２２２の製造期間にその下方の層が化学的に攻撃されることを回避するものである。また、緩衝層２８０の別な機能性は、引き続き形成される層およびその下方の層に良好な付着力を提供するものである。特記すべきは、絶縁層２７０および緩衝層２８０の製造は、自由選択のものである。言い換えれば、別な実施形態中、この発明の画素構造２００は、絶縁層２７０および緩衝層２８０を含む必要がないものである。
次に、図２と図３Ｃとにおいて、少なくとも１つのスイッチングＴＦＴ２１０と、少なくとも１つの駆動ＴＦＴ２２０と、走査線２０４と、データ線２０２と、蓄積キャパシター２３０とは、基板２５０上に形成される。スイッチングＴＦＴ２１０は、第１ゲート２１２と第１ソース２１４と第１ドレイン２１６とを含み、そのうち、第１ゲート２１２が走査線２０４に結合されるとともに、第１ソース２１４がデータ線２０２に結合される。また、駆動ＴＦＴ２２０が第２ゲート２２２と第２ソース２２４と第２ドレイン２２６とを含み、第２ゲート２２２が第１ドレイン２１６に結合される。蓄積キャパシター２３０が第１ドレイン２１６と第２ゲート２２２とに電気接続される。第２ドレイン２２６が反射電極２４６に結合される。構成要素を製造する方法は、従来のＴＦＴアレイ構造に類似しており、ここでは改めて詳述しない。
上述したように、スイッチングＴＦＴ２１０がチャネル層（図示せず）を有し、駆動ＴＦＴ２２０もまたチャネル層２２３を有する。特記すべきは、スイッチングＴＦＴ２１０および駆動ＴＦＴ２２０のいずれも低温ポリシリコン（low-temperature poly-Si = LTPS）ＴＦＴでなければならないということである。言い換えれば、スイッチングＴＦＴ２１０および駆動ＴＦＴ２２０のチャネル層は、２００℃以下の温度において製造されなければならないということである。その結果、ＯＬＥＤ２４０が高いプロセス温度を受けることから回避される。
この実施形態中、スイッチングＴＦＴ２１０および駆動ＴＦＴ２２０のチャネル層を製造する方法は、ＩＣＰ−ＣＶＤでシリコン層（図示せず）を形成する。そして、エキシマレーザーアニーリング（excimer laser annealing = ELA）がこのシリコン層を結晶とし、ポリシリコン層を形成する結果となる。また、前記ＩＣＰ−ＣＶＤの製造パラメーターには、１００℃〜２００℃の操作温度と、１０ｍＴ〜３０ｍＴの操作圧力が含まれる。さらに、ＩＣＰ−ＣＶＤに使用する反応ガスには、ヘリウムおよびシラン（ＳｉＨ４）が含まれるとともに、ヘリウム対シランの割合が１５：３〜２５：３の範囲である。好適な実施形態中、好適なＩＣＰ−ＣＶＤの製造パラメーターには、１５０℃の操作温度と、２０ｍＴの操作圧力と、２０：３のヘリウム対シランの割合が含まれる。
この実施形態中、チャネル層２２３の形成後に、製造方法が更にチャネル層２２３をドーピング（doping）してチャネル層２２３の表面にオーミックコンタクト層２２３ａを形成することが含まれる。その後、コンフォーマル（conformal）な保護層３００と、平坦層３１０と、基板３２０とが順番に基板２５０上に形成される。上記した３層の製造方法は、当業者により広く使用されているので、改めて説明しない。
図３Ｃと図４とにおいて、この実施形態に基づいて、駆動ＴＦＴ２２０の製造プロセスは、第２ゲート２２２の形成から始められ、第２ソース２２４および第２ドレイン２２６の形成に引き継がれ、図３に示す底部ゲート型ＴＦＴの形成という結果になる。しかしながら、好適な実施形態中、第２ソース２２４および第２ドレイン２２６の形成は、第２ゲート２２２の形成に先行することができ、その結果、図４に示す頂部ゲート型ＴＦＴの形成となる。上述したように、頂部ゲート型駆動ＴＦＴ２２０は、コンタクト２９０の製造裕度を増大させることができる。
以上のごとく、この発明を最良の実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
３種類の公知なＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を示す断面図である。 ３種類の公知なＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を示す断面図である。 ３種類の公知なＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を示す断面図である。 この発明の実施形態にかかるＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を示す回路図である。 図２の画素構造の製造方法を示す断面図である。 図２の画素構造の製造方法を示す断面図である。 図２の画素構造の製造方法を示す断面図である。 この発明の実施形態にかかるＡＭＯＬＥＤディスプレイの画素構造を示す断面図である。
符号の説明
１００，２００ アクティブマトリックス有機発光ダイオード表示器の画素構造
１１０，２５０ 基板
１２０，２２０ 駆動薄膜トランジスター
１３０，２４０ 有機発光ダイオード
１３２ 陰電極
１３４，２４４ 有機発光層
１３６ 陽電極
１４０，１５０，２６０ 発光方向
２０２ データ線
２０４ 走査線
２１０ スイッチング薄膜トランジスター
２１２ 第１ゲート
２１４ 第１ソース
２１６ 第１ドレイン
２２２ 第２ゲート
２２４ 第２ソース
２２６ 第２ドレイン
２２３ チャネル層
２２３ａ オーミックコンタクト層
２２８ ゲート絶縁層
２３０ 蓄積キャパシター
２４２ 透明電極
２４６ 反射電極
２７０ 絶縁層
２８０ 緩衝層
２９０ コンタクト
３００ 保護層
３１０ 平坦層
３２０ 基板
Ｒ 赤色光有機発光層
Ｇ 緑色光有機発光層
Ｂ 青色光有機発光層

Claims (21)

  1. アクティブマトリックス有機発光ディスプレイ（active matrix organic light emitting display = AMOLED）の製造方法であって、
    （ａ）基板上に有機発光ダイオード（organic light emitting diode = OLED）を形成するものであり、透明電極と、有機発光層と、反射電極とを含み、そのうち、前記有機発光層が前記透明電極および前記反射電極の間に配置されること、ならびに
    （ｂ）前記基板上に少なくとも１つのスイッチングＴＦＴ（薄膜トランジスター）と、少なくとも１つの駆動ＴＦＴ（薄膜トランジスター）と、走査線と、データ線と、蓄積キャパシターとを形成するものであり、そのうち、前記スイッチングＴＦＴが第１ゲートと第１ソースと第１ドレインとを含み、前記第１ゲートが前記走査線に接続され、前記第１ソースが前記データ線に結合され、そのうち、駆動ＴＦＴが第２ゲートと第２ソースと第２ドレインとを含み、前記第２ゲートが前記第１ドレインに結合されるとともに、前記蓄積キャパシターが前記第１ドレインおよび前記第２ゲートに電気接続され、前記第２ドレインが前記反射電極に結合されること
    を含むアクティブマトリックス有機発光ディスプレイの製造方法。
  2. 前記駆動ＴＦＴのチャネル層および前記スイッチングＴＦＴのチャネル層を形成するための製造方法が、
    誘導結合プラズマ化学気相堆積（inductively coupled plasma chemical vapor deposition = ICP-CVD）によりシリコン層を製造すること、ならびに
    エキシマレーザーアニーリング（excimer laser annealing = ELA）により前記シリコン層を結晶させてポリシリコン層を形成すること
    を含む請求項１記載の方法。
  3. ＩＣＰ−ＣＶＰ用の製造パラメーターが、
    １００℃〜２００℃の範囲にわたる操作温度と、
    １０ｍＴ〜３０ｍＴの範囲にわたる操作圧力と、
    １５：３〜２５：３のヘリウム対シランの組成比率における反応ガスと
    を含む請求項２記載の方法。
  4. ステップ（ａ）の前において、さらに、前記基板上にカラー転換媒体またはカラーフィルターを形成することを含む請求項１記載の方法。
  5. 前記第２ゲートが、前記第２ソースおよび前記第２ドレインを形成する前に形成される請求項１記載の方法。
  6. 前記第２ゲートが、前記第２ソースおよび前記第２ドレインを形成した後に形成される請求項１記載の方法。
  7. 前記透明電極と前記有機発光層と前記反射電極とが、順番に形成される請求項１記載の方法。
  8. ステップ（ａ）の後およびステップ（ｂ）の前において、さらに、前記基板上に絶縁層を形成することを含む請求項１記載の方法。
  9. 前記絶縁層の材料が、ベンゾシクロブタン（benzocyclobutene = BCB）である請求項８記載の方法。
  10. 前記絶縁層を形成するステップが、
    絶縁材料層を前記基板上にスピンコーティングにより形成すること、および
    前記絶縁材料層を熱固化によって処理すること
    を含む請求項８記載の方法。
  11. ステップ（ｂ）の前において、さらに、前記絶縁層上に緩衝層を形成することを含む請求項８記載の方法。
  12. 前記緩衝層の材料が窒化シリコンである請求項１１記載の方法。
  13. アクティブマトリックス有機発光ディスプレイの画素構造であって、
    基板と、
    前記基板上に配置される有機発光ダイオードであり、
    透明電極と、
    有機発光層と、
    反射電極とを含み、そのうち、前記透明電極が前記基板および前記有機発光層間に配置されるとともに、前記有機発光層が前記透明電極ならびに前記反射電極間に配置される有機発光ダイオードと、
    前記有機発光ダイオード上方に配置される走査線と、
    前記有機発光ダイオード上方に配置されるデータ線と、
    前記有機発光ダイオード上方に配置される少なくとも１つのスイッチングＴＦＴであり、第１ゲートと第１ソースと第１ドレインとを含み、そのうち、前記第１ゲートが前記走査線に結合されるとともに、前記第１ソースが前記データ線に結合されるスイッチングＴＦＴと、
    前記有機発光ダイオード上方に配置される少なくとも１つの駆動ＴＦＴであり、第２ゲートと第２ソースと第２ドレインとを含み、そのうち、前記第２ゲートが前記第１ドレインに結合されるとともに、前記第２ドレインが前記反射電極に結合される駆動ＴＦＴと、
    前記有機発光層上方に配置されるとともに、前記第１ドレインおよび前記第２ゲートに電気接続される蓄積キャパシターと
    を含むアクティブマトリックス有機発光ディスプレイの画素構造。
  14. 前記スイッチングＴＦＴのチャネル層および前記駆動ＴＦＴのチャネル層が、ポリシリコンで形成される請求項１３記載の画素構造。
  15. さらに、前記基板および透明電極間にカラー転換媒体またはカラーフィルターを形成することを含む請求項１３記載の画素構造。
  16. 前記第２ゲートが前記第２ソースおよび前記第２ドレインの下方かつ間に配置される請求項１３記載の画素構造。
  17. 前記第２ゲートが前記第２ソースおよび前記第２ドレインの上方かつ間に配置される請求項１３記載の画素構造。
  18. さらに、絶縁層を含み、前記有機発光層および駆動ＴＦＴ間ならびに前記反射電極および前記駆動ＴＦＴ間に配置する請求項１３記載の画素構造。
  19. 前記絶縁層の材料が、ベンゾシクロブタン（benzocyclobutene = BCB）である請求項１８記載の画素構造。
  20. さらに、前記絶縁層および前記駆動ＴＦＴ間に配置される緩衝層を含む請求項１８記載の画素構造。
  21. 前記緩衝層の材料が、窒化シリコンである請求項２０記載の画素構造。
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