JP2010092665A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して画像を表示できる有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置は、複数の画素部ＰＸと、複数の配線部ＷＰとを備えている。各画素部ＰＸは、Ａｌ若しくはＡｌを主成分とする導電材料で形成された第１導電膜、並びに第２導電膜を含んだ導電層と、導電層の最上面に接続されＩＴＯで形成された第３導電膜９と、Ａｇ若しくはＡｇを主成分とする導電材料で形成された第４導電膜１０と、ＩＴＯで形成された第５導電膜１１とを有している。各配線部ＷＰは、Ａｌ若しくはＡｌを主成分とする導電材料で形成された第１導電膜、並びに第２導電膜を含んだ配線層ＷＬと、配線層の最上面に接続されＩＴＯで形成された第３導電膜ｅｆｃと、を有している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、有機ＥＬ表示装置に関する。

近年、薄型、軽量、低消費電力の特徴を活かして、液晶表示装置に代表される平面表示装置の需要が急速に伸びている。中でも、オン画素とオフ画素とを電気的に分離し、かつオン画素への映像信号を保持する機能を有する画素スイッチを各画素に設けたアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でのクロストークのない良好な表示品位が得られることから、携帯情報機器を始め、種々のディスプレイに利用されるようになってきた。

このような平面型のアクティブマトリクス型表示装置として、自己発光素子を用いた有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置が注目され、盛んに研究開発が行われている。有機ＥＬ表示装置は、薄型軽量化の妨げとなるバックライトを必要とせず、高速な応答性から動画再生に適し、広視野角化が可能であり、さらに低温で輝度低下しないために寒冷地でも使用できるという特徴を備えている。

有機ＥＬ表示装置は、各画素に有機ＥＬ素子と、有機ＥＬ素子へ駆動電流を供給する画素回路とを含み、有機ＥＬ素子の発光輝度を制御することにより表示動作を行なうものである（例えば、特許文献１、２参照）。
米国特許第６２２９５０６号明細書 特開２００５−３１６３０号公報

ところで、上記有機ＥＬ表示装置は、Ａｇ（銀）を用いて形成されている。しかしながら、Ａｇは、材料の安定性が低く、硫黄、水及び酸素等と反応して変質し、コンタクト不良や、マイグレーション等を起こしやすいという欠点を有している。このため、有機ＥＬ表示装置の安定した動作の妨げになる恐れがある。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、安定して画像を表示できる有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る有機ＥＬ表示装置は、
基板上に設けられた複数の画素部と、前記複数の画素部から外れた複数の配線部と、を備え、
前記各画素部は、
基板上にＡｌ若しくはＡｌを主成分とする導電材料で形成された第１導電膜、並びに前記第１導電膜に対して前記基板の反対側である最上部に位置し金属で形成された第２導電膜を含んだ導電層と、
前記導電層の最上面に接続されＩＴＯで形成された第３導電膜と、
前記第３導電膜の一部の領域上に形成されＡｇ若しくはＡｇを主成分とする導電材料で形成された第４導電膜と、
前記第４導電膜上に形成されＩＴＯで形成された第５導電膜と、を有し、
前記各配線部は、
基板上にＡｌ若しくはＡｌを主成分とする導電材料で形成された第１導電膜、並びに前記第１導電膜に対して前記基板の反対側である最上部に位置し金属で形成された第２導電膜を含んだ配線層と、
前記配線層の最上面に接続されＩＴＯで形成された第３導電膜と、を有している。

この発明によれば、安定して画像を表示できる有機ＥＬ表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置について詳細に説明する。
図１に示すように、有機ＥＬ表示装置は、表示領域を有したアレイ基板Ａと、アレイ基板に所定の隙間を置いて対向配置された封止基板としての封止ガラス１６とを備えている。封止ガラス１６の周縁に沿ってシール材１７が設けられ、アレイ基板Ａの表示領域外側及び封止ガラス１６はこのシール材１７により貼り合わされている。このため、封止ガラス１６及びシール材１７は、アレイ基板Ａの表示領域との間の雰囲気を気密に保持している。

アレイ基板Ａの表示領域及び封止ガラス１６で囲まれた空間は、Ｎ_２等の不活性ガスで満たされている。また、その空間内部には、乾燥剤１５が配置され、後述する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに悪影響を与えない程度の乾燥状態に維持されている。ここでは、乾燥剤１５は、封止ガラス１６に貼り付けられている。

アレイ基板Ａは、ガラス等の透明な絶縁性の基板１を有している。基板１の表示領域上には、複数の画素部ＰＸがマトリクス状に設けられている。各画素部ＰＸは、スイッチング素子としての薄膜トランジスタＳＷ及び有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを有している。

表示領域において、基板１上には、例えばポリシリコン（以下、ｐ−Ｓｉと称する）からなるチャネル層２が形成されている。基板１及びチャネル層２上に、ゲート絶縁膜３が成膜されている。ゲート絶縁膜３上に、チャネル層２に重なったゲート電極４が形成されている。ゲート絶縁膜３及びゲート電極４上に、層間絶縁膜５が成膜されている。

層間絶縁膜５上に、ソース電極６ａ及びドレイン電極６ｂが形成されている。ソース電極６ａは、ゲート絶縁膜３及び層間絶縁膜５に形成されたコンタクトホールを介してチャネル層２のソース領域に接続されている。ドレイン電極６ｂは、ゲート絶縁膜３及び層間絶縁膜５に形成された他のコンタクトホールを介してチャネル層２のドレイン領域に接続されている。

図示しないが、ソース電極６ａ及びドレイン電極６ｂは、Ａｌ（アルミニウム）で形成された第１導電膜ｅｆ１、並びに第１導電膜ｅｆ１に対して基板１の反対側である最上部に位置し高融点金属で形成された第２導電膜ｅｆ２を含む導電層である。

この実施の形態において、ソース電極６ａ及びドレイン電極６ｂは、ＴＡＴの導電材料により形成されている。ここで、ＴＡＴは、Ｔｉ（チタン）／Ａｌ／Ｔｉの略称で３層構造の導電層である。Ｔｉは、膜厚５０ｎｍにそれぞれ形成され、Ａｌは、膜厚３００ｎｍに形成されている。このため、ここでは、上記第１導電膜ｅｆ１が膜厚３００ｎｍのＡｌで形成され、第２導電膜ｅｆ２が膜厚５０ｎｍのＴｉで形成されている。
上記チャネル層２、ゲート絶縁膜３、ゲート電極４、層間絶縁膜５、ソース電極６ａ及びドレイン電極６ｂは、上記薄膜トランジスタＳＷを形成している。

層間絶縁膜５、ソース電極６ａ及びドレイン電極６ｂ上に、絶縁材料で形成された保護膜７が成膜されている。保護膜７上に、絶縁材料で形成された平坦化膜８が成膜されている。

平坦化膜８上に、第３導電膜９が形成されている。第３導電膜９は、１００ｎｍの膜厚を有し、ＩＴＯ（インジウム・スズ・オキサイド）で形成され、保護膜７及び平坦化膜８に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極６ｂの最上面に接続されている。

第３導電膜９の一部の領域上に、第４導電膜１０が形成されている。第４導電膜１０は、１００ｎｍの膜厚を有し、Ａｇ（銀）で形成されている。ここでは、第４導電膜１０は、光反射膜として機能している。光利用効率を高めるため、上記したように、第４導電膜１０は、低光吸収、高光反射率のＡｇで形成されている。

第４導電膜１０上に、第５導電膜１１が形成されている。第５導電膜１１は、２０ｎｍの膜厚を有し、ＩＴＯで形成されている。第５導電膜１１は、画素電極を形成している。ここでは、第５導電膜１１は、陽極である。この実施の形態において、第４導電膜１０及び第５導電膜１１は、同等のパターンに形成されている。

平坦化膜８上に、隔壁絶縁層１２が形成されている。隔壁絶縁層１２には、第５導電膜１１に対応した位置に貫通孔が設けられているか、或いは、第５導電膜１１が形成する列又は行に対応した位置にスリットが設けられている。ここでは、一例として、隔壁絶縁層１２は、第５導電膜１１に対応した位置に貫通孔を有している。

第５導電膜１１上には、有機活性層として、発光層を含んだ有機物層１３が形成されている。有機活性層は、例えば、発光色が赤色、緑色、又は青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層１３は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含んでいる。

隔壁絶縁層１２及び有機物層１３は、対向電極１４で被覆されている。この例では、対向電極１４は、画素部ＰＸ間で互いに接続された電極、すなわち共通電極である。また、この例では、対向電極１４は、陰極であり且つ光透過性の電極である。対向電極１４は、例えばＭｇＡｇ合金で形成されている。対向電極１４は、例えば、保護膜７に形成されたコンタクトホールを介して低電位電源配線２０に電気的に接続されている。
上記、第５導電膜１１（画素電極）、対向電極１４、並びに第５導電膜１１及び対向電極１４間に挟持され発光体となる有機物層１３は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを形成している。

一方、表示領域の外側において、基板１上に、複数の画素部ＰＸから外れた複数の配線部ＷＰが形成されている。配線部ＷＰは、画素部ＰＸに接続されているとともに、表示領域を跨いで基板１の周縁部まで延出して形成されている。

より詳しくは、表示領域の外側において、基板１上に、ゲート絶縁膜３及び層間絶縁膜５が成膜されている。層間絶縁膜５上に、複数の配線層ＷＬが形成されている。図示しないが、配線層ＷＬは、Ａｌで形成された第１導電膜ｅｆａ、並びに第１導電膜ｅｆａに対して基板１の反対側である最上部に位置し高融点金属で形成された第２導電膜ｅｆｂを含んでいる。

この実施の形態において、配線層ＷＬは、ＴＡＴの導電材料により形成されている。Ｔｉは、膜厚５０ｎｍにそれぞれ形成され、Ａｌは、膜厚３００ｎｍに形成されている。このため、ここでは、上記第１導電膜ｅｆａが膜厚３００ｎｍのＡｌで形成され、第２導電膜ｅｆｂが膜厚５０ｎｍのＴｉで形成されている。
層間絶縁膜５及び配線層ＷＬ上に、保護膜７が成膜されている。保護膜７上に、第３導電膜ｅｆｃが形成されている。第３導電膜ｅｆｃは、１００ｎｍの膜厚を有し、ＩＴＯ（インジウム・スズ・オキサイド）で形成され、保護膜７に形成されたコンタクトホールを介して配線層ＷＬの最上面に接続されている。
この実施の形態において、配線層ＷＬは引き出し配線であり、第３導電膜ｅｆｃはボンディングパッドである。
上記配線層ＷＬ及び第３導電膜ｅｆｃは、配線部ＷＰを形成している。

上記したように有機ＥＬ表示装置は構成されている。なお、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、水や酸素の暴露により特性が劣化するため、封止ガラス１６で覆われている。これにより、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを、水や酸素の進入を抑制する封止構造の中に置くことができる。

次に、上記のように構成された有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。
まず、用意した基板１上に、成膜やパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、ｐ−Ｓｉ層、ゲート絶縁膜３及びゲート電極４を形成する。ｐ−Ｓｉ層のソース領域及びドレイン領域に所定のドーパントを導入し、Ｐ型領域又はＮ型領域にする。

続いて、基板１上に層間絶縁膜５を成膜した後、例えば６００℃の熱処理により、ｐ−Ｓｉ層のドーパントを活性化させる。これにより、ｐ−Ｓｉ層はチャネル層２となる。次いで、ゲート絶縁膜３及び層間絶縁膜５に、チャネル層２のソース領域及びドレイン領域の表面を露出させるコンタクトホールをそれぞれ形成する。

その後、層間絶縁膜５上に、Ｔｉを膜厚５０ｎｍに、Ａｌを膜厚３００ｎｍに、Ｔｉを膜厚５０ｎｍに、順に成膜し、パターニングする。これにより、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの３層構造のソース電極６ａ、ドレイン電極６ｂ、低電位電源配線２０及び配線層ＷＬが形成される。続いて、層間絶縁膜５、ソース電極６ａ、ドレイン電極６ｂ、低電位電源配線２０及び配線層ＷＬ上に、保護膜７及び平坦化膜８を順に成膜する。

次いで、基板１上に、ＩＴＯを膜厚１００ｎｍに成膜及びパターニングし、エッチング耐性を向上させるために２００℃で熱処理し結晶化を促進させる。これにより、保護膜７及び平坦化膜８に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極６ｂの最上面に接続された第３導電膜９と、保護膜７に形成されたコンタクトホールを介して配線層ＷＬの最上面に接続された第３導電膜ｅｆｃとが形成される。

続いて、基板１上に、Ａｇを膜厚１００ｎｍに、ＩＴＯを膜厚２０ｎｍに、順に成膜し、パターニングする。これにより、第３導電膜９の一部の領域上に、第４導電膜１０及び第５導電膜１１が同等のパターンに形成される。第４導電膜１０及び第５導電膜１１の製造工程におけるエッチングの際、第３導電膜９も僅かにエッチングされるが膜厚と結晶化状態により、膜が全てエッチングされないように設定すれば良い。

その後、基板１上に隔壁絶縁層１２を形成し、続いて、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を含んだ有機物層１３を形成する。次いで、基板１上に、メタルマスク蒸着でＭｇＡｇ合金を形成する。これにより、有機物層１３に重ねられ、保護膜７に形成されたコンタクトホールを介して低電位電源配線２０に電気的に接続された対向電極１４が形成される。

これにより、基板１上に、薄膜トランジスタＳＷ及び有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ等を有した画素部ＰＸ、並びに配線部ＷＰ等が形成され、アレイ基板Ａが完成する。その後、アレイ基板Ａ及び乾燥剤１５を貼り付けた封止ガラス１６を、図示しないが、内部がＮ_２雰囲気のグローブボックスの中に搬入する。そして、シール材１７を用いてアレイ基板Ａ及び封止ガラス１６を貼り合わせ、接合する。そして、図示しないが、例えばアレイ基板Ａに外部回路を搭載する。外部回路は、ボンディングパッドとして機能する第３導電膜ｅｆｃに接続する。
これにより、有機ＥＬ表示装置が完成する。

以上のように構成された有機ＥＬ表示装置によれば、第４導電膜１０の上層に第５導電膜１１を形成し、下層に第３導電膜９を形成し、サンドイッチ構造（ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ）を採っている。第３導電膜９及び第５導電膜１１は、Ａｇの持つ低い安定性をカバーすることができるため、第４導電膜１０の安定性を向上させることができる。

また、ＩＴＯで形成された第３導電膜９は下地膜との密着性を向上させることができ、ＩＴＯで形成された第５導電膜１１は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの画素電極として用いることができる。第４導電膜１０及び第５導電膜１１に比べて第３導電膜９の面積を大きく残し、ソース電極６ａ及びドレイン電極６ｂの表面を出さないことにより、製造時の電池効果を抑制することができる。

配線部ＷＰの第３導電膜ｅｆｃは、ＩＴＯで形成され、ボンディングパッドとして機能している。勿論、第３導電膜ｅｆｃの表面はＩＴＯで形成され、ＴＡＴで形成された配線層ＷＬ自体はボンディングパッドとして機能しないため、第３導電膜ｅｆｃは、電気的接続が容易に安定して得られるボンディングパッドとして機能することができる。これにより、第３導電膜ｅｆｃは、有機ＥＬ表示装置の安定した動作に寄与することができる。

これに対し、例えば、第３導電膜ｅｆｃがＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの３層構造である場合、その端面や傷ついた表面を起点としてＡｇの変質によるコンタクト異常やマイグレーションによる端子間リーク等により、有機ＥＬ表示装置の安定した動作の妨げになる恐れがあるものである。
上記したことから、安定して画像を表示できる有機ＥＬ表示装置を得ることができる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

例えば、第３導電膜９、第３導電膜ｅｆｃ、第４導電膜１０及び第５導電膜１１を形成する際、例えば、基板１上に、ＩＴＯを膜厚１００ｎｍに、Ａｇを膜厚１００ｎｍに、ＩＴＯを膜厚２０ｎｍに、順に成膜し、ＰＥＰにより第４導電膜１０及び第５導電膜１１を形成した後、２ＰＥＰにより第３導電膜９及び第３導電膜ｅｆｃを形成しても良い。なお、第３導電膜９及び第３導電膜ｅｆｃを形成する際、これらを形成するためのＩＴＯ膜が全面に残っている状態であれば、電池効果を抑制してパターニングすることができる。

ソース電極６ａ及びドレイン電極６ｂ等は、ＭＡＭの導電材料により形成されていても良い。ここで、ＭＡＭは、Ｍｏ（モリブデン）／Ａｌ／Ｍｏの略称で３層構造の導電層である。

ソース電極６ａ及びドレイン電極６ｂの第１導電膜ｅｆ１、並びに配線層ＷＬの第１導電膜ｅｆａは、Ａｌ又はＡｌを主成分とする導電材料で形成されていれば良い。第４導電膜１０は、Ａｇ又はＡｇを主成分とする導電材料で形成されていれば良い。このため、第４導電膜１０は、Ａｇ−Ｐｄ等の合金で形成されていても良い。

この発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置を示す概略断面図。

符号の説明

１…基板、２…チャネル層、３…ゲート絶縁膜、４…ゲート電極、５…層間絶縁膜、６ａ…ソース電極、６ｂ…ドレイン電極、９…第３導電膜、１０…第４導電膜、１１…第５導電膜、１３…有機物層、１４…対向電極、１６…封止ガラス、１７…シール材、Ａ…アレイ基板、ＰＸ…画素部、ＳＷ…薄膜トランジスタ、ｅｆ１…第１導電膜、ｅｆ２…第２導電膜、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＷＰ…配線部、ＷＬ…配線層、ｅｆａ…第１導電膜、ｅｆｂ…第２導電膜、ｅｆｃ…第３導電膜。

Claims (4)

1. 基板上に設けられた複数の画素部と、前記複数の画素部から外れた複数の配線部と、を備え、
   前記各画素部は、
   基板上にＡｌ若しくはＡｌを主成分とする導電材料で形成された第１導電膜、並びに前記第１導電膜に対して前記基板の反対側である最上部に位置し金属で形成された第２導電膜を含んだ導電層と、
   前記導電層の最上面に接続されＩＴＯで形成された第３導電膜と、
   前記第３導電膜の一部の領域上に形成されＡｇ若しくはＡｇを主成分とする導電材料で形成された第４導電膜と、
   前記第４導電膜上に形成されＩＴＯで形成された第５導電膜と、を有し、
   前記各配線部は、
   基板上にＡｌ若しくはＡｌを主成分とする導電材料で形成された第１導電膜、並びに前記第１導電膜に対して前記基板の反対側である最上部に位置し金属で形成された第２導電膜を含んだ配線層と、
   前記配線層の最上面に接続されＩＴＯで形成された第３導電膜と、を有している有機ＥＬ表示装置。
2. 前記第４導電膜及び第５導電膜は、同等のパターンに形成されている請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記各画素部は、
   画素電極、前記画素電極に対向した対向電極、並びに前記画素電極及び対向電極間に挟持され発光体となる有機活性層を有した有機ＥＬ素子をさらに有し、
   前記画素電極は、前記第５導電膜で形成されている請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 前記各配線部の第３導電膜は、ボンディングパッドを形成している請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。

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