JP2010277781A

JP2010277781A - 有機ｅｌ装置

Info

Publication number: JP2010277781A
Application number: JP2009127870A
Authority: JP
Inventors: Masashi Takahashi; 昌志高橋
Original assignee: Toshiba Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-12-09
Also published as: US20100301366A1

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子を構成する対向電極の断線を抑制することが可能な有機ＥＬ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁基板と、前記絶縁基板の上方においてアクティブエリアに配置された画素電極と、前記画素電極の上に配置された有機層と、前記有機層の上に配置された対向電極と、を備えた有機ＥＬ素子と、前記絶縁基板の上方において前記アクティブエリアの外側の周辺エリアに配置されるとともに、前記アクティブエリアから前記周辺エリアにわたって延在した前記対向電極と電気的に接続された配線と、前記配線と前記対向電極とが接続された接続部において前記対向電極の上に形成された導電層と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置に関する。

近年、自発光型で、高速応答、広視野角、高コントラストの特徴を有し、かつ、更に薄型軽量化が可能な有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いた表示装置の開発が盛んに行われている。

例えば、特許文献１によれば、駆動回路部において、バンプ上に形成した陰極と配線とをコンタクトさせるためのコンタクト部を設け、このコンタクト部においてバンプの側面がなだらかな曲面を有し、陰極の断線を防ぐ技術が開示されている。

特開２００７−５３２０号公報

本発明の目的は、有機ＥＬ素子を構成する対向電極の断線を抑制することが可能な有機ＥＬ装置を提供することにある。

本発明の一態様によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の上方においてアクティブエリアに配置された画素電極と、前記画素電極の上に配置された有機層と、前記有機層の上に配置された対向電極と、を備えた有機ＥＬ素子と、前記絶縁基板の上方において前記アクティブエリアの外側の周辺エリアに配置されるとともに、前記アクティブエリアから前記周辺エリアにわたって延在した前記対向電極と電気的に接続された配線と、前記配線と前記対向電極とが接続された接続部において前記対向電極の上に形成された導電層と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置が提供される。

本発明によれば、有機ＥＬ素子を構成する対向電極の断線を抑制することが可能な有機ＥＬ装置を提供することができる。

図１は、本発明の一態様に係る有機ＥＬ装置の構成を概略的に示す平面図である。図２は、第１実施形態における有機ＥＬ装置の有機ＥＬ素子を含むアレイ基板の概略断面図である。図３は、図２に示した導電層のレイアウト例を示す平面図である。図４は、図２に示した導電層の他のレイアウト例を示す平面図である。図５は、図２に示した導電層の他のレイアウト例を示す平面図である。図６は、図２に示した導電層の他のレイアウト例を示す平面図である。

以下、本発明の一態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、有機ＥＬ装置の構成を概略的に示す平面図である。

すなわち、有機ＥＬ装置は、表示パネル１を備えている。この表示パネル１は、アレイ基板１００及び封止基板２００を備えている。アレイ基板１００は、画像を表示する略矩形状のアクティブエリア１０２において、マトリクス状に配置された複数の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを備えている。封止基板２００は、アクティブエリア１０２において、アレイ基板１００の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと向かい合っている。この封止基板２００は、ガラスやプラスチックなどの光透過性を有する絶縁基板である。

これらのアレイ基板１００及び封止基板２００は、アクティブエリア１０２を囲む枠状に形成されたシール部材３００によって貼り合わせされている。シール部材３００は、例えば、紫外線硬化型樹脂などの有機系材料や、フリットガラスによって形成されている。シール部材３００が有機系材料によって形成されている場合には、アレイ基板１００と封止基板２００との間のシール材３００によって囲まれた内側に樹脂層が充填されても良い。この場合、充填される樹脂層は、例えば、紫外線硬化型樹脂などの光透過性を有する有機系材料によって形成可能である。

また、アレイ基板１００は、アクティブエリア１０２の外側の周辺エリア１０４において、封止基板２００の端部２００Ｅから外方に向かって延在した延在部１１０を備えている。この延在部１１０には、駆動部１３０が設けられている。この駆動部１３０には、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに電源や各種制御信号などの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを駆動するのに必要な信号を供給する駆動ＩＣチップやフレキシブル・プリンテッド・サーキット（以下、ＦＰＣと称する）などの信号供給源が接続可能である。

図２は、有機ＥＬ装置の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを備えたアレイ基板１００の断面図である。

このアレイ基板１００は、ガラスなどの絶縁基板１０１、絶縁基板１０１の上方に形成されたスイッチング素子ＳＷ、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤなどを備えている。絶縁基板１０１の上には、アンダーコート層１１１が配置されている。このアンダーコート層１１１は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの無機系材料によって形成されている。このようなアンダーコート層１１１は、アクティブエリア１０２の概ね全体に亘って延在している。

アンダーコート層１１１の上には、スイッチング素子ＳＷの半導体層ＳＣが配置されている。この半導体層ＳＣは、例えばポリシリコンによって形成されている。この半導体層ＳＣには、チャネル領域ＳＣＣを挟んでソース領域ＳＣＳ及びドレイン領域ＳＣＤが形成されている。

半導体層ＳＣは、ゲート絶縁膜１１２によって被覆されている。また、ゲート絶縁膜１１２は、アンダーコート層１１１の上にも配置されている。このゲート絶縁膜１１２は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの無機系材料によって形成されている。このようなゲート絶縁膜１１２は、アクティブエリア１０２の概ね全体に亘って延在している。

ゲート絶縁膜１１２の上には、チャネル領域ＳＣＣの直上にスイッチング素子ＳＷのゲート電極Ｇが配置されている。この例では、スイッチング素子ＳＷは、トップゲート型のｐチャネル薄膜トランジスタである。このゲート電極Ｇは、パッシベーション膜１１３によって被覆されている。また、パッシベーション膜１１３は、ゲート絶縁膜１１２の上にも配置されている。このパッシベーション膜１１３は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの無機系材料によって形成されている。このようなパッシベーション膜１１３は、アクティブエリア１０２の概ね全体に亘って延在している。

パッシベーション膜１１３の上には、スイッチング素子ＳＷのソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが配置されている。ソース電極Ｓは、半導体層ＳＣのソース領域ＳＣＳにコンタクトしている。ドレイン電極Ｄは、半導体層ＳＣのドレイン領域ＳＣＤにコンタクトしている。スイッチング素子ＳＷのゲート電極Ｇ、ソース電極Ｓ、及び、ドレイン電極Ｄは、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）などの導電材料を用いて形成されている。

ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄは、絶縁膜１１４によって被覆されている。また、絶縁膜１１４は、パッシベーション膜１１３の上にも配置されている。このような絶縁膜１１４は、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂などの有機系材料や、各種無機系材料などによって形成されている。また、このような絶縁膜１１４は、アクティブエリア１０２の全体に亘って延在している。

有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを構成する画素電極ＰＥは、絶縁膜１１４の上に配置されている。画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷのドレイン電極Ｄに接続されている。この画素電極ＰＥは、この例では陽極に相当する。

この画素電極ＰＥは、反射電極ＰＥＲ及び透過電極ＰＥＴが積層された２層構造である。つまり、反射電極ＰＥＲは、絶縁膜１１４の上に配置されている。また、透過電極ＰＥＴは、反射電極ＰＥＲの上に積層されている。反射電極ＰＥＲは、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する導電材料によって形成されている。透過電極ＰＥＴは、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。なお、画素電極ＰＥは、上述した２層構造に限らず、反射電極ＰＥＲ単層であっても良いし、透過電極ＰＥＴ単層であっても良い。マイクロキャビティ構造を採用する場合には、画素電極ＰＥは、反射電極ＰＥＲを含む。

絶縁膜１１４の上には、隔壁ＰＩが配置されている。この隔壁ＰＩは、画素電極ＰＥの周縁に沿って配置されている。この隔壁ＰＩは、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂などの有機系材料や、各種無機系材料などによって形成されている。

有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを構成する有機層ＯＲＧは、画素電極ＰＥの上に配置されている。この有機層ＯＲＧは、少なくとも発光層を含み、さらに、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層などを含んでも良い。有機層ＯＲＧの材料については、蛍光材料を含んでいても良いし、燐光材料を含んでいても良い。

有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを構成する対向電極ＣＥは、有機層ＯＲＧの上に配置されている。この対向電極ＣＥは、有機層ＯＲＧのみならず隔壁ＰＩも被覆している。この例では、対向電極ＣＥは、陰極に相当する。このような対向電極ＣＥは、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電材料によって形成された透過層や、マグネシウム・銀などによって形成された半透過層によって構成されている。マイクロキャビティ構造を採用する場合には、対向電極ＣＥは、マグネシウム・銀などによって形成された半透過層を含む。このような対向電極ＣＥは、アクティブエリア１０２の全体に亘って延在している。

ここに示した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、封止電極ＣＥの側から光を放射するトップエミッションタイプである。

アレイ基板１００の周辺エリア１０４においては、絶縁基板１０１の上に、アンダーコート層１１１、ゲート絶縁膜１１２、パッシベーション膜１１３、絶縁膜１１４、及び、隔壁ＰＩが順に積層されている。これらのアンダーコート層１１１、ゲート絶縁膜１１２、パッシベーション膜１１３、絶縁膜１１４、及び、隔壁ＰＩは、アクティブエリア１０２から周辺エリア１０４にわたって延在している。なお、隔壁ＰＩは、周辺エリア１０４に延在していなくても良い。

また、このアレイ基板１００の周辺エリア１０４において、パッシベーション膜１１３の上には、対向電極ＣＥに電位を供給するための配線１３０が配置されている。このような配線１３０は、アクティブエリア１０２に配置されたソース電極Ｓやドレイン電極Ｄなどと同一工程で形成可能である。

配線１３０と対向電極ＣＥとを電気的に接続する接続部１４０は、周辺エリア１０４に設けられている。この接続部１４０における絶縁膜１１４及び隔壁ＰＩには、配線１３０まで貫通したコンタクトホールＣＨが形成されている。

対向電極ＣＥは、アクティブエリア１０２のみならず周辺エリア１０４にも延在し、接続部１４０に形成されたコンタクトホールＣＨを覆うとともに、配線１３０とコンタクトしている。これにより、対向電極ＣＥは、配線１３０と電気的に接続される。

トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、対向電極ＣＥを介して光を放射する。このため、対向電極ＣＥは、光透過性を有する導電材料によって形成される。対向電極ＣＥを形成する導電材料として適用可能なＩＴＯやＩＺＯなどの略透明な導電材料は、比較的高抵抗である。また、マイクロキャビティ構造を採用した場合に、対向電極ＣＥを形成する導電材料として適用可能なマグネシウム・銀は、光透過性を確保するために極めて薄い膜厚、例えば２０ｎｍ以下の膜厚に形成されるため、比較的抵抗が高い。

対向電極ＣＥと配線１３０とを接続する接続部１４０の付近では、アクティブエリア１０２の全体にわたって配置された対向電極ＣＥを流れる電流が配線１３０に向かって集中する。このため、接続部１４０の付近の対向電極ＣＥに電流が集中し、発熱しやすい。さらには、マイグレーションを引き起こし、対向電極ＣＥと配線１３０との断線に発展するおそれもある。

本実施形態では、接続部１４０においては、さらに、対向電極ＣＥの上に導電層１５０が積層されている。つまり、接続部１４０には、配線１３０、対向電極ＣＥ、及び、導電層１５０といった３つの導電性を有する層が積層されている。このような導電層１５０のシート抵抗（Ω／□）は、対向電極ＣＥのシート抵抗よりも低く、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などの金属を含む材料によって形成されている。

また、この導電層１５０は、対向電極ＣＥの膜厚Ｔ１よりも厚い膜厚Ｔ２を有することが望ましい。例えば、対向電極ＣＥの膜厚Ｔ１が２０ｎｍ程度であるのに対して、導電層１５０の膜厚Ｔ２は、１００〜１０００ｎｍ程度であることが望ましい。なお、ここで、対向電極ＣＥの膜厚Ｔ１とは、対向電極ＣＥがコンタクトしている配線１３０上の法線方向の高さに相当する。また、導電層１５０の膜厚Ｔ２とは、導電層１５がコンタクトしている対向電極ＣＥ上の法線方向の高さに相当する。導電層１５０の膜厚Ｔ２については、厚いほど低抵抗化に有利であるが、厚い導電層１５０を形成するには製造歩留まりの低下を招くおそれがあり、１０００ｎｍ以下であることが望ましい。

このような本実施形態の構成によれば、アクティブエリア１０２の全体にわたって対向電極ＣＥを流れた電流は、接続部１４０の付近においては、対向電極ＣＥ及び導電層１５０に流れるため、対向電極ＣＥにおける電流集中を緩和し、対向電極ＣＥの発熱を抑制することができる。これにより、対向電極と配線１３０との断線を抑制することが可能となる。

加えて、導電層１５０は周辺エリア１０４に配置されるため、導電層１５０を形成するための材料の種類、膜厚、形成方法、並びに、接続部１４０のレイアウトを自由に選択することができる。

次に、導電層１５０のレイアウト例について平面図を参照しながら説明する。なお、以下に示す例では、説明に必要な構成のみを図示している。

図３に示す例では、アレイ基板１００の周辺エリア１０４の２箇所に接続部１４０が設けられている。配線１３０のそれぞれは、接続部１４０を経由して周辺エリア１０４に配置されている。これらの配線１３０は、図示しない信号供給源に接続され、所定電位に設定されている。各配線１３０は、接続部１４０に設けられたコンタクトホールＣＨは、各配線１３０まで貫通している。

対向電極ＣＥは、アクティブエリア１０２のみならず、周辺エリア１０４にも延在している。この対向電極ＣＥは、接続部１４０のコンタクトホールＣＨを覆い、配線１３０と電気的に接続されている。導電層１５０は、対向電極ＣＥの上に積層され、２箇所の接続部１４０の各々に配置されている。このような例では、接続部１４０において、対向電極ＣＥ及び導電層１５０に電流が流れるため、対向電極ＣＥにおける電流集中をより緩和することができる。

図４に示す例では、図３に示した例と比較して、１つの導電層１５０が２箇所の接続部１４０を通る直線状に形成された点で相違している。この図４に示した例においても同様に、各配線１３０は、アレイ基板１００の周辺エリア１０４に配置されている。周辺エリア１０４の２箇所の接続部１４０に設けられたコンタクトホールＣＨは、各配線１３０まで貫通し、各接続部１４０において対向電極ＣＥと配線１３０とが電気的に接続されている。導電層１５０は、周辺エリア１０４において、対向電極ＣＥに積層され、２箇所の接続部１４０が並んだ方向と平行に延在している。このような例では、図３に示した例と比較して対向電極ＣＥにおける電流集中をより緩和することができる。

図５に示す例では、図３に示した例と比較して、導電層１５０が２箇所の接続部１４０を通り、しかも周辺エリア１０４において枠状に形成された点で相違している。この図５に示した例においても同様に、各配線１３０は、アレイ基板１００の周辺エリア１０４に配置されている。周辺エリア１０４の２箇所の接続部１４０に設けられたコンタクトホールＣＨは、各配線１３０まで貫通し、各接続部１４０において対向電極ＣＥと配線１３０とが電気的に接続されている。導電層１５０は、周辺エリア１０４において、対向電極ＣＥに積層され、アクティブエリア１０２を囲む枠状に延在している。このような例でも、図３に示した例と比較して対向電極ＣＥにおける電流集中をより緩和することができる。

図６に示す例では、図３に示した例と比較して、導電層１５０が２箇所の接続部１４０を通り、しかも対向電極ＣＥの上において格子状に形成された点で相違している。この図６に示した例においても同様に、各配線１３０は、アレイ基板１００の周辺エリア１０４に配置されている。周辺エリア１０４の２箇所の接続部１４０に設けられたコンタクトホールＣＨは、各配線１３０まで貫通し、各接続部１４０において対向電極ＣＥと配線１３０とが電気的に接続されている。

導電層１５０は、対向電極ＣＥに積層され、周辺エリア１０４において、アクティブエリア１０２を囲む枠状に延在しているとともに、アクティブエリア１０２における非発光部例えば図示しない隔壁上に延在し、格子状に形成されている。このような例でも、図３に示した例と比較して対向電極ＣＥにおける電流集中をより緩和することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の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できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合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。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、配線１３０は、ソース電極Ｓなどと同一工程で形成可能な場合について説明したが、パッシベーション膜１１３の上に配置されていなくても良い。たとえば、配線１３０は、ゲート絶縁膜１１２の上に配置可能であり、この場合にはゲートＧなどと同一工程で形成可能である。また、配線１３０は、絶縁膜１１４の上に配置可能であり、この場合には画素電極ＰＥなどと同一工程で形成可能である。

また、接続部１４０において、隔壁ＰＩや絶縁膜１１４が延在していなくても良い。配線１３０がパッシベーション膜１１３の上に配置されていない場合には、配線を覆う各種絶縁膜に配線まで貫通するコンタクトホールＣＨを形成することで、対向電極ＣＥとのコンタクトが可能である。

また、本実施形態は、有機ＥＬ装置として、有機ＥＬ表示装置について説明したが、有機ＥＬ照明や有機ＥＬプリンターヘッドなどにも利用可能である。

１…表示パネル
１００…アレイ基板
１３０…配線
１４０…接続部
１５０…導電層
２００…封止基板
ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子ＰＥ…画素電極ＣＥ…対向電極ＯＲＧ…有機層
ＣＨ…コンタクトホール

Claims

絶縁基板と、
前記絶縁基板の上方においてアクティブエリアに配置された画素電極と、前記画素電極の上に配置された有機層と、前記有機層の上に配置された対向電極と、を備えた有機ＥＬ素子と、
前記絶縁基板の上方において前記アクティブエリアの外側の周辺エリアに配置されるとともに、前記アクティブエリアから前記周辺エリアにわたって延在した前記対向電極と電気的に接続された配線と、
前記配線と前記対向電極とが接続された接続部において前記対向電極の上に形成された導電層と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
前記導電層のシート抵抗は、前記対向電極のシート抵抗よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
前記導電層は、前記対向電極の膜厚よりも厚い膜厚を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
前記導電層は、前記接続部を経由して、前記対向電極上において、直線状、枠状、あるいは、格子状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
前記画素電極は反射電極を含み、
前記有機ＥＬ素子は、前記対向電極の側から光を放射するトップエミッションタイプであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。