JP2012093748A - 有機発光ディスプレイ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機発光ディスプレイ装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に配置され、屈折率の異なる複数の絶縁膜を含み、前記複数の絶縁膜のうち少なくとも一つは同一面上で異なる厚さで形成されたバッファ層と、前記バッファ層の厚い領域に形成された薄膜トランジスタの活性層と、前記バッファ層の薄い領域に形成された画素電極と、ゲート絶縁膜を介して前記活性層上に形成された前記薄膜トランジスタのゲート電極と、前記活性層に接続された前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン電極と、前記画素電極上に形成された発光層と、前記発光層を介して、前記画素電極に対向配置される対向電極と、を備える有機発光ディスプレイ装置。
【選択図】図９

Description

本発明は、有機発光ディスプレイ装置及びその製造方法に関する。

有機発光ディスプレイ装置は軽量薄型化が可能なだけでなく、広い視野角、速い応答速度及び少ない消費電力などの長所があって次世代ディスプレイ装置として注目されている。

一方、フルカラーを具現する有機発光ディスプレイ装置の場合、色の異なる各画素（例えば、赤色、緑色、青色画素）の有機発光層から射出される各波長の光学長を変化させる光共振構造が採用されている。

大韓民国特許公開第２００５−００２８５６７号公報

本発明は、光特性及び素子特性に優れ、製造工程の単純な有機発光ディスプレイ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板上に配置され、屈折率の異なる複数の絶縁膜を含み、前記複数の絶縁膜のうち少なくとも一つは同一面上で異なる厚さで形成されたバッファ層と、前記バッファ層の厚い領域に形成された薄膜トランジスタの活性層と、前記バッファ層の薄い領域に形成された画素電極と、ゲート絶縁膜を介して前記活性層上に形成された前記薄膜トランジスタのゲート電極と、前記活性層に接続された前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン電極と、前記画素電極上に形成された発光層と、前記発光層を介して、前記画素電極に対向配置される対向電極と、を備える有機発光ディスプレイ装置が提供される。

前記複数の絶縁膜のうち異なる厚さで形成された膜は、前記バッファ層に含まれる前記複数の絶縁膜のうちの最上層膜であってもよい。

前記バッファ層の最上層膜は、前記最上層下部膜より水素含有量が小さくてもよい。

前記活性層は多結晶シリコンを含み、前記バッファ層の最上層下部膜は、前記多結晶シリコンの欠陥サイトに充填されて前記欠陥を治してもよい。

前記バッファ層の最上層膜、及び前記最上層下部膜は、それぞれ酸化シリコン及び窒化シリコンであってもよい。

前記バッファ層の厚い領域の端部と前記活性層のエッチング面の端部との形状が同一であってもよい。

前記複数の絶縁膜は、互いに隣接した膜の屈折率が異なってもよい。

前記ゲート絶縁膜は、屈折率の異なる複数の膜を含んでもよい。

前記ゲート絶縁膜の複数の膜のうち前記活性層に接触する膜は、前記活性層に接触しない他の膜より水素含有量が小さくてもよい。

前記活性層は多結晶シリコンを含み、前記活性層に接触しない膜は、前記多結晶シリコンの欠陥サイトに充填されて前記欠陥を治してもよい。

前記ゲート絶縁膜の複数の膜のうち前記活性層に接触する膜及び前記活性層に接触しない膜は、それぞれ酸化シリコン及び窒化シリコンであってもよい。

前記画素電極は透明電極であり、前記対向電極は反射電極であってもよい。

前記有機発光ディスプレイ装置は、前記活性層と同一層に形成され、かつ前記バッファ層の厚い領域に形成されたキャパシタの下部電極と、前記ゲート電極と同一層に形成されたキャパシタの上部電極と、をさらに備えてもよい。

前記下部電極の端部と前記バッファ層の厚い領域の端部とのエッチング面の形状が同一であってもよい。

前記下部電極は多結晶シリコンを含み、前記ゲート絶縁膜の複数の膜のうち前記下部電極に接触する膜は、前記下部電極に接触しない他の膜より水素含有量が小さくてもよい。

前記下部電極に接触する膜及び前記下部電極に接触しない膜は、それぞれ酸化シリコン及び窒化シリコンであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基板上に屈折率の異なる複数の絶縁膜を含むバッファ層を形成し、前記バッファ層上に半導体層を形成した後、前記半導体層をパターニングして活性層を形成し、前記活性層が形成される領域のバッファ層の厚さを、前記活性層が形成されていない領域の厚さより厚く形成し、前記活性層を覆うようにゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上の前記バッファ層の薄い領域に画素電極を形成し、前記ゲート絶縁膜を介して前記活性層上にゲート電極を形成し、層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜に前記活性層及び画素電極の一部が露出されるように開口を形成し、前記活性層に接続するソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極を覆って、前記画素電極を露出させる開口を持つ画素定義膜を形成する有機発光ディスプレイ装置の製造方法が提供される。

前記基板上に屈折率の異なる複数の絶縁膜を含むバッファ層を形成する時、前記バッファ層に含まれる前記複数の絶縁膜のうちの最上層の膜を他の膜よりさらに厚く形成してもよい。

前記バッファ層の最上層膜を厚さが同一面上で異なるように形成してもよい。

前記活性層を遮蔽マスクとして利用して、前記バッファ層の厚さが異なるようにエッチングしてもよい。

前記活性層の形成時、非晶質シリコンを結晶化する工程が共に伴われてもよい。

前記ゲート絶縁膜は、屈折率の異なる複数の膜で形成されてもよい。

前記活性層と同一層に前記活性層と同一物質を含むキャパシタ下部電極を同時に形成し、前記ゲート電極と同一層に前記ゲート電極と同一物質を含むキャパシタ上部電極を形成してもよい。

前記下部電極を遮蔽マスクとして利用して、前記バッファ層の厚さが異なるようにエッチングしてもよい。

前記ソース電極及びドレイン電極の形成時、前記上部電極の一部を除去して前記下部電極にイオン不純物をドーピングしてもよい。

以上説明したように本発明によれば、光特性及び素子特性に優れ、製造工程の単純な有機発光ディスプレイ装置及びその製造方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置の製造過程を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置の製造過程を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置の製造過程を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置の製造過程を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置の製造過程を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置の製造過程を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置の製造過程を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置の製造過程を概略的に示す断面図である。 前記製造方法により形成された有機発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態による有機発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

先ず、図１〜図８を参照して、本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置１及びその製造方法を説明する。

図１〜図８は、本実施形態による有機発光ディスプレイ装置１の製造過程を概略的に示す断面図で、図９は前記製造方法により形成された有機発光ディスプレイ装置１を概略的に示す断面図である。

図１を参照すれば、基板１０上に屈折率の異なる複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３を含むバッファ層１１及び半導体層１２が順次形成される。

基板１０は、光の透過できる透明材質のガラス材やプラスチック材で形成できる。基板１０上には、屈折率の異なる複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３が順次形成されてバッファ層１１が形成される。図１には、バッファ層１１で３層の膜が形成されたと図示されているが、これは一例示であるだけで、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、基板１０上には、屈折率の異なる最小２つ以上の膜が形成されうる。

複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３のうち最上層膜１１−３の厚さを、最上層下部の膜１１−１、１１−２の厚さよりさらに厚く形成してもよい。これは後述するが、最上層膜１１−３をエッチングして、同一面上で画素領域ＰＸＬ、トランジスタ領域ＴＦＴ、及びキャパシタ領域ＣＡＰの少なくともいずれかを異なる厚さで形成するためである。

このようなバッファ層１１は、全体的に基板１０からの不純元素の侵入を防止し、基板１０の表面を平坦化する。

また、バッファ層１１は、屈折率の異なる複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３で形成されることで、発光層１１８（図９参照）から放出された光が基板１０を透過する時、共振効果を極大化する絶縁ブラッグ反射（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）の役割を行うことで、色再現率を向上させることができる。この時、複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３はいずれも屈折率が異なる必要はなく、隣接した絶縁膜同士の屈折率が相異なることで十分である。

また、バッファ層１１は、半導体層１２がパターニングされて形成される薄膜トランジスタの活性層２１２（図３参照）の電気的特性に関連する。これについては後述する。

前記のような役割を行うために、バッファ層１１を形成する複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３は多様な物質で形成できる。一例として、前記バッファ層１１は酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどで形成できる。

バッファ層１１上に半導体層１２を形成する。バッファ層１１及び半導体層１２は、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＰＣＶＤ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ）法、ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ）法など多様な蒸着方法により蒸着できる。

半導体層１２は、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンでありうる。この時、多結晶シリコンは、非晶質シリコンを結晶化して形成されることもある。非晶質シリコンを結晶化する方法は、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法、ＳＰＣ（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）法、ＥＬＡ（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法、ＭＩＣ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）法、ＭＩＬＣ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）法、ＳＬＳ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法などの多様な方法により結晶化できる。

図２を参照すれば、半導体層１２上にフォトレジスタＰを塗布し、光遮断部Ｍ１１及び光透過部Ｍ１２を備える第１フォトマスクＭ１を利用した第１マスク工程を実施する。前記図面には詳細に図示されていないが、露光装置（図示せず）で第１フォトマスクＭ１に露光後、現像及びエッチング工程を経る。

図３を参照すれば、第１フォトマスク工程の結果で半導体層１２はエッチングされて、薄膜トランジスタの活性層２１２、及びキャパシタの下部電極３１２にパターニングされる。

この時、活性層２１２及び下部電極３１２上に残存するフォトレジスタＰ’と、前記活性層２１２及び下部電極３１２とを遮蔽マスクとして、バッファ層１１の最上層膜１１−３の厚さを異ならせてエッチングする。すなわち、活性層２１２に直接接触したバッファ層１１の最上層膜１１−３と、下部電極３１２に直接接触したバッファ層１１の最上層膜１１−３との厚さｄ２を、画素領域ＰＸＬの最上層膜１１−３の厚さｄ１より厚く形成する。

一方、活性層２１２を形成する半導体層が多結晶シリコンである場合、高解像度のディスプレイ具現が可能である。これは、多結晶シリコンが非晶質シリコンよりキャリア移動度が高いからである。しかし、多結晶シリコンは、結晶粒界にダングリングボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇ ｂｏｎｄ）などの不完全な欠陥があり、この欠陥は薄膜トランジスタのしきい電圧Ｖｔｈなどの素子の電気的特性を低下させる。かかる欠陥は、活性層の欠陥サイトに水素が提供されることで治り得る。

前記のような問題を解決するために、本実施形態による有機発光ディスプレイ装置１では、活性層２１２と下部電極３１２との下部に位置するバッファ層１１を形成する複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３のうち少なくとも一つの膜に、水素含有量の高い絶縁膜が提供される。しかし、水素含有量の高い絶縁膜は、活性層２１２及び下部電極３１２と直接接触する膜には形成されていない。本実施形態では、バッファ層１１の最上層膜１１−３よりその下部膜１１−２の水素含有量が大きい。例えば、最上層膜１１−３は酸化シリコンで形成され、下部膜１１−２は窒化シリコンで形成される。

窒化シリコンのように水素含有量の高い物質は、多結晶シリコンの欠陥サイトを治してしきい電圧を低めることができるが、一方、不純物が多くて多孔性であるため、活性層２１２に直接接触する場合にしきい電圧の安定性に悪影響をおよぼす恐れがある。したがって、窒化シリコンと活性層２１２との間に保護膜が必要であり、保護膜として、窒化シリコンより水素含有量の少ない酸化シリコンを使用できる。このような保護膜は適切な厚さに形成されねばならず、少なくとも１０００以上の厚さに形成されて初めて保護膜としての役割を行える。

実験例として、同一条件でバッファ層１１の最上層膜１１−３を、厚さがそれぞれ７００Å及び３０００Åの酸化シリコンで形成し、その下部に窒化シリコンを形成してしきい電圧の変化量を測定した時、酸化シリコンの厚さが厚い側が薄い側よりしきい電圧の変化量が２倍ほど低減し、これにより素子特性が安定することが分かった。

前述したように本実施形態では、酸化シリコンを含むバッファ層１１の最上層膜１１−３の厚さを、トランジスタ領域ＴＦＴとキャパシタ領域ＣＡＰとでは厚く形成し、ＤＢＲの役割が必要な画素領域ＰＸＬでは最上層膜１１−３の厚さを薄く形成することで、ディスプレイ装置の色再現率問題と素子の電気的特性問題とを一挙に解決できる。

前記の通りに最上層膜１１−３の厚さを、活性層２１２と下部電極３１２とを遮蔽マスクとして利用してエッチングするため、最上層膜１１−３をエッチングするのに別途のマスク工程が加わらない。また、最上層膜１１−３と活性層２１２、及び最上層膜１１−３と下部電極３１２とのエッチング面の端部形状が同一に形成される。

バッファ層１１に対するエッチング工程後、活性層２１２及び下部電極３１２上に残存するフォトレジスタＰ’は、ストリッピングまたはアッシングなどの一連の工程により除去される。

一方、本実施形態では、バッファ層１１の最上層膜１１−３をエッチングして厚さを調節したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、必要に応じて最上層膜１１−３ではない膜をエッチングしてバッファ層１１の厚さを調節できる。ただし、この場合、活性層２１２と下部電極３１２との形成前にバッファ層１１をエッチングせねばならないので、別途のマスク工程が加わりうる。

図４は、本実施形態による有機発光ディスプレイ装置１の第２マスク工程の結果を概略的に示す断面図である。

図４を参照すれば、図３の第１マスク工程の結果物上にゲート絶縁膜１３が積層され、ゲート絶縁膜１３上に透明導電物及び金属を含む層（図示せず）が順に積層された後、透明導電物及び金属を含む層が同時にパターニングされる。

パターニング結果、ゲート絶縁膜１３上の画素領域ＰＸＬには、透明導電物を含む第１画素電極１１４及び金属を含む第２画素電極１１５が順次形成される。すなわち、バッファ層１１の最上層膜１１−３の厚さの薄い領域に第１及び第２画素電極１１４、１１５が形成される。また、トランジスタ領域ＴＦＴには、透明導電物を含む第１ゲート電極２１４及び金属を含む第２ゲート電極２１５が順次形成され、キャパシタ領域ＣＡＰには、透明導電物を含むキャパシタの第１上部電極３１４及び金属を含む第２上部電極３１５が同時に形成される。

ゲート絶縁膜１３は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンから選択された一つ以上の物質を含むことができ、ゲート絶縁膜１３はキャパシタの誘電膜の役割を行う。
第１画素電極１１４、第１ゲート電極２１４及びキャパシタの第１上部電極３１４は同じ透明導電物で形成される。透明導電物としては、酸化インジウムスズ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ：ＺｎＯ）、酸化インジウム（ｉｎｄｉｕｍ ｏｘｉｄｅ：Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化インジウムガリウム（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｉｕｍ ｏｘｉｄｅ：ＩＧＯ）、及び酸化アルミニウム亜鉛（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ：ＡＺＯ）を含むグループから選択された少なくとも一つ以上を含むことができる。

第２画素電極１１５、第２ゲート電極２１５、及び第２上部電極３１５は同じ金属材料で形成され、前記透明導電物とエッチング率の異なる金属として、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、クローム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）から選択された一つ以上の金属で単層または複数層で形成されうる。

前記のような構造物上にイオン不純物がドーピングされる。イオン不純物としては、ＢまたはＰイオンをドーピングできるが、１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以上の濃度で薄膜トランジスタの活性層２１２をターゲットとしてドーピング（Ｄ１）する。

この時、第１及び第２ゲート電極２１４、２１５をセルフアラインマスクとして使用して、活性層２１２にイオン不純物をドーピングすることで、活性層２１２は、イオン不純物がドーピングされたソース及びドレイン領域２１２ａ、２１２ｂと、その間にチャンネル領域２１２ｃを備えるようになる。すなわち、第１及び第２ゲート電極２１４、２１５をセルフアラインマスクとして使用することで、別途のフォトマスクを追加せずにソース及びドレイン領域２１２ａ、２１２ｂを形成できる。

図５は、本実施形態による有機発光ディスプレイ装置１の第３マスク工程の結果を概略的に示す断面図である。

図５を参照すれば、図４の第２マスク工程の結果物上に層間絶縁膜１６が積層され、層間絶縁膜１６をパターニングして第１及び第２画素電極１１４、１１５を露出させる第１及び第２コンタクトホールＣ１、Ｃ２、活性層２１２のソース領域２１２ａ及びドレイン領域２１２ｂの一部を露出させる第３及び第４コンタクトホールＣ３、Ｃ４、キャパシタの第１及び第２上部電極３１４、３１５を露出させる第５コンタクトホールＣ５が形成される。

図６及び図７は、本実施形態による有機発光ディスプレイ装置１の第４マスク工程を概略的に示す断面図である。

図６を参照すれば、図５の第３マスク工程の結果物上にソース及びドレイン電極の材料になる金属層１７を形成し、金属層１７上にフォトレジスタＰを順次形成する。そして、光遮断部Ｍ４１及び光透過部Ｍ４２を備える第４フォトマスクＭ４を利用した第４マスク工程を行う。

図７を参照すれば、層間絶縁膜１６上にソース及びドレイン電極２１７ａ、２１７ｂが形成される。ソース及びドレイン電極２１７ａ、２１７ｂを形成する金属は、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、クローム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）から選択された一つ以上の金属で単層または複数層で形成されうる。

ソース及びドレイン電極２１７ａ、２１７ｂの形成時、第２画素電極１１５と第２上部電極３１５とが共にエッチングされる。この時、ソース及びドレイン電極２１７ａ、２１７ｂを形成する金属と、第２画素電極１１５及び第２上部電極３１５を形成する金属とが同一材料である場合には、同じエッチング液を利用した一回のエッチング工程でソース及びドレイン電極２１７ａ、２１７ｂをパターニングできる。もし、ソース及びドレイン電極２１７ａ、２１７ｂを形成する金属と、第２画素電極１１５及び第２上部電極３１５を形成する金属とが相異なる材料である場合には、１次エッチング液でソース及びドレイン電極２１７ａ、２１７ｂを形成する金属をエッチングしてドレイン電極２１７ａ、２１７ｂパターンを形成し、２次エッチング液で第２画素電極１１５及び第２上部電極３１５を除去する。

前述したエッチング工程後、キャパシタ下部電極３１２をターゲットとしてイオン不純物がドーピングされる。キャパシタは、ドーピング前には、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＣＡＰ構造であるが、ドーピング後には、ＭＯＳ ＣＡＰ構造より静電容量の大きいＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）ＣＡＰ構造を形成するため、静電容量を極大化させることができる。したがって、ＭＩＭ ＣＡＰ構造はＭＯＳ ＣＡＰ構造より小さな面積でも同じ静電容量を具現できるので、キャパシタの面積を縮められるマージンが高くなる分、第１画素電極１１４を大きく形成して開口率を高めることができる。

図８は、本実施形態による有機発光ディスプレイ装置１の第５マスク工程の結果を概略的に示す断面図である。

図８を参照すれば、図７の第４マスク工程の結果物上に絶縁層１８が積層され、絶縁層１８をパターニングして第１画素電極１１４の上部を露出させる開口Ｃ６が形成される。
前記開口Ｃ４は発光領域を定義する役割以外に、第１画素電極１１４のエッジと対向電極１１９（図９参照）との間隔を広げて、第１画素電極１１４のエッジに電界が集中する現象を防止することで、第１画素電極１１４と対向電極１１９との短絡を防止する役割を行う。

図９は、前記製造方法により形成された有機発光ディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。

図９を参照すれば、第１画素電極１１４上に発光層１１８が形成される。発光層１１８は、低分子有機物または高分子有機物でありうる。発光層１１８が低分子有機物である場合、発光層１１８を中心にホール輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、ホール注入層（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）及び電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）などが積層されうる。それ以外にも必要に応じて多様な層が積層できる。この時、使用可能な有機材料として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ：ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ、Ｎ´−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などをはじめとして多様に適用できる。

一方、発光層１１８が高分子有機物である場合、発光層１１８以外にホール輸送層（ＨＴＬ）が含まれうる。ホール輸送層は、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ：ｐｏｌｙ−（２，４）−ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｄｉｈｙｄｒｏｘｙ ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）や、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）などを使用できる。この時、使用可能な有機材料として、ＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）系及びポリフルオレン系などの高分子有機物を使用できる。

発光層１１８上には、共通電極として対向電極１１９が蒸着される。本実施形態による有機発光ディスプレイ装置１の場合、第１画素電極１１４はアノードとして使われ、対向電極１１９はカソードとして使われる。もちろん電極の極性は逆に適用してもよい。

対向電極１１９は、反射物質を含む反射電極で構成できる。この時、前記対向電極１１９は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、及びＬｉＦ／Ａｌから選択された一つ以上の物質を含むことができる。

対向電極１１９が反射電極で備えられることで、発光層１１８から放出された光は対向電極１１９に反射されて、透明導電物で構成された第１画素電極１１４を透過して基板１０側に放出される。この時、前述したように、第１画素電極１１４の下部に形成された、屈折率の異なる複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３を備えるバッファ層１１は、ＤＢＲの役割を行うことで共振構造を形成する。

一方、共振効果を極大化するためにＤＢＲの役割を行う複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３のそれぞれの厚さは、最大７００Åを超えないことが良い。しかし、前述したように、多結晶シリコンで形成された活性層２１２及び下部電極３１２の素子特性を向上させるために、水素含有量の高い窒化シリコンが活性層２１２及び下部電極３１２と直接接触しない膜１１−２に形成され、これに対する保護膜として、トランジスタ領域ＴＦＴとキャパシタ領域ＣＡＰとで活性層２１２及び下部電極３１２に直接接触する最上層膜１１−３に、水素含有量の少ない酸化シリコンを少なくとも１０００Å以上厚く形成せねばならない。したがって、本実施形態のように、画素領域ＰＸＬとトランジスタ領域ＴＦＴ及びキャパシタ領域ＣＡＰの厚さを異ならせて形成することで、バッファ層１１は、ディスプレイ装置のＤＢＲの役割及び保護層の役割を行える。これにより、ディスプレイ装置の色再現率問題と素子の電気的特性問題とを一気に解決できる。

図１０は、本発明の他の実施形態による有機発光ディスプレイ装置２を概略的に示す断面図である。以下、前述した実施形態との差異点を中心に説明する。

図１０を参照すれば、基板１０上に複数の絶縁膜１１−１、１１−２、１１−３を含むバッファ層１１が形成され、バッファ層１１の最上層膜１１−３の厚さは、トランジスタ領域ＴＦＴ及びキャパシタ領域ＣＡＰでは厚くて、画素領域ＰＸＬでは薄く形成される。画素領域ＰＸＬでは少なくとも７００以下の厚さに形成されることが望ましく、トランジスタ領域ＴＦＴ及びキャパシタ領域ＣＡＰでは少なくとも１０００以上の厚さに形成されることが望ましい。

バッファ層の最上層膜１１−３上に活性層３１２とキャパシタ下部電極３１２とが形成され、これを覆うように複数の膜１３−１、１３−２を含むゲート絶縁膜１３が形成される。

本実施形態でゲート絶縁膜１３は、屈折率の異なる複数の膜１３−１、１３−２を含む。これにより、第１画素電極１１４の下部に屈折率の異なる複数の膜１３−１、１３−２を含むゲート絶縁膜１３、及び屈折率の異なる複数の膜１１−１、１１−２、１１−３を含むバッファ層１１が共に備えられることで、共振構造のＤＢＲの役割が加えられて色再現率をさらに向上させることができる。

一方、前記図面には、ゲート絶縁膜１３で２層の膜が形成されたと図示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。しかし、ゲート絶縁膜１３の厚さがあまりにも厚い場合にチャンネルを形成し難く、ゲート絶縁膜１３はキャパシタの誘電膜の役割を行うため、ゲート絶縁膜１３の厚さがあまりにも厚くなれば静電容量が低減しうるので、ゲート絶縁膜１３の全体厚さはあまりにも厚く形成しないことが望ましい。

本実施形態でゲート絶縁膜１３のうち活性層２１２に接触する膜１３−１は、前記活性層２１２に接触しない膜１３−２より水素含有量が少なく形成する。例えば、活性層２１２に直接接触する膜１３−１は酸化シリコンで、活性層２１２に直接接触しない膜１３−２は窒化シリコンで形成することで、窒化シリコンは多結晶シリコンで形成された活性層２１２の欠陥を治し、酸化シリコンは窒化シリコンに対する保護膜の役割を行える。

以上説明したように本実施形態による有機発光ディスプレイ装置は、画素電極及び活性層下部のバッファ層の厚さを画素領域とトランジスタ領域別に異なって形成することで、共振効果による色再現率及び結晶粒界の欠陥治癒による素子特性を向上させることできる。また、活性層パターンのためのマスク工程で、別途のマスク工程の追加なしにバッファ層をエッチングすることで製造工程を単純化させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、有機発光ディスプレイ装置関連の技術分野に好適に用いられる。

１、２ 有機発光ディスプレイ装置
１０ 基板
１１ バッファ層
１２ 半導体層
１３ ゲート絶縁膜
１６ 層間絶縁膜
１１４ 第１画素電極
１１５ 第２画素電極
１１８ 発光層
１１９ 対向電極
２１２ 活性層
２１４ 第１ゲート電極
２１５ 第２ゲート電極
２１７ａ、２１７ｂ ソース／ドレイン電極
３１２ 下部電極
３１４ 第１上部電極
３１５ 第２上部電極
ＰＸＬ 画素領域
ＴＦＴ トランジスタ領域
ＣＡＰ キャパシタ領域

Claims (25)

1. 基板上に配置され、屈折率の異なる複数の絶縁膜を含み、前記複数の絶縁膜のうち少なくとも一つは同一面上で異なる厚さで形成されたバッファ層と、
   前記バッファ層の厚い領域に形成された薄膜トランジスタの活性層と、
   前記バッファ層の薄い領域に形成された画素電極と、
   ゲート絶縁膜を介して前記活性層上に形成された前記薄膜トランジスタのゲート電極と、
   前記活性層に接続された前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン電極と、
   前記画素電極上に形成された発光層と、
   前記発光層を介して、前記画素電極に対向配置される対向電極と、
   を備える、有機発光ディスプレイ装置。
2. 前記複数の絶縁膜のうち異なる厚さで形成された膜は、前記バッファ層に含まれる前記複数の絶縁膜のうちの最上層膜である、請求項１に記載の有機発光ディスプレイ装置。
3. 前記バッファ層の最上層膜は、前記最上層下部膜より水素含有量が小さい、請求項２に記載の有機発光ディスプレイ装置。
4. 前記活性層は多結晶シリコンを含み、
   前記バッファ層の最上層下部膜は、前記多結晶シリコンの欠陥サイトに充填されて前記欠陥を治す、請求項３に記載の有機発光ディスプレイ装置。
5. 前記バッファ層の最上層膜、及び前記最上層下部膜は、それぞれ酸化シリコン及び窒化シリコンである、請求項３に記載の有機発光ディスプレイ装置。
6. 前記バッファ層の厚い領域の端部と前記活性層のエッチング面の端部との形状が同一である、請求項１に記載の有機発光ディスプレイ装置。
7. 前記複数の絶縁膜は、互いに隣接した膜の屈折率が異なる、請求項１に記載の有機発光ディスプレイ装置。
8. 前記ゲート絶縁膜は、屈折率の異なる複数の膜を含む、請求項１に記載の有機発光ディスプレイ装置。
9. 前記ゲート絶縁膜の複数の膜のうち前記活性層に接触する膜は、前記活性層に接触しない他の膜より水素含有量が小さい、請求項８に記載の有機発光ディスプレイ装置。
10. 前記活性層は多結晶シリコンを含み、
    前記活性層に接触しない膜は、前記多結晶シリコンの欠陥サイトに充填されて前記欠陥を治す、請求項８に記載の有機発光ディスプレイ装置。
11. 前記ゲート絶縁膜の複数の膜のうち前記活性層に接触する膜及び前記活性層に接触しない膜は、それぞれ酸化シリコン及び窒化シリコンである、請求項８に記載の有機発光ディスプレイ装置。
12. 前記画素電極は透明電極であり、前記対向電極は反射電極である、請求項１に記載の有機発光ディスプレイ装置。
13. 前記活性層と同一層に形成され、かつ前記バッファ層の厚い領域に形成されたキャパシタの下部電極と、前記ゲート電極と同一層に形成されたキャパシタの上部電極と、をさらに備える、請求項１に記載の有機発光ディスプレイ装置。
14. 前記下部電極の端部と前記バッファ層の厚い領域の端部とのエッチング面の形状が同一である、請求項１３に記載の有機発光ディスプレイ装置。
15. 前記下部電極は多結晶シリコンを含み、前記ゲート絶縁膜の複数の膜のうち前記下部電極に接触する膜は、前記下部電極に接触しない他の膜より水素含有量が小さい、請求項１３に記載の有機発光ディスプレイ装置。
16. 前記下部電極に接触する膜及び前記下部電極に接触しない膜は、それぞれ酸化シリコン及び窒化シリコンである、請求項１５に記載の有機発光ディスプレイ装置。
17. 基板上に屈折率の異なる複数の絶縁膜を含むバッファ層を形成し、
    前記バッファ層上に半導体層を形成した後、前記半導体層をパターニングして活性層を形成し、前記活性層が形成される領域のバッファ層の厚さを、前記活性層が形成されていない領域の厚さより厚く形成し、
    前記活性層を覆うようにゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上の前記バッファ層の薄い領域に画素電極を形成し、前記ゲート絶縁膜を介して前記活性層上にゲート電極を形成し、
    層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜に前記活性層及び画素電極の一部が露出されるように開口を形成し、
    前記活性層に接続するソース電極及びドレイン電極を形成し、
    前記ソース電極及びドレイン電極を覆って、前記画素電極を露出させる開口を持つ画素定義膜を形成する有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
18. 前記基板上に屈折率の異なる複数の絶縁膜を含むバッファ層を形成する時、前記バッファ層に含まれる前記複数の絶縁膜のうちの最上層の膜を他の膜よりさらに厚く形成する、請求項１７に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
19. 前記バッファ層の最上層膜を厚さが同一面上で異なるように形成する、請求項１８に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
20. 前記活性層を遮蔽マスクとして利用して、前記バッファ層の厚さが異なるようにエッチングする、請求項１９に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
21. 前記活性層の形成時、非晶質シリコンを結晶化する工程が共に伴われる、請求項１７に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
22. 前記ゲート絶縁膜は、屈折率の異なる複数の膜で形成される、請求項１７に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
23. 前記活性層と同一層に前記活性層と同一物質を含むキャパシタ下部電極を同時に形成し、前記ゲート電極と同一層に前記ゲート電極と同一物質を含むキャパシタ上部電極を形成する、請求項１７に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
24. 前記下部電極を遮蔽マスクとして利用して、前記バッファ層の厚さが異なるようにエッチングする、請求項２３に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
25. 前記ソース電極及びドレイン電極の形成時、前記上部電極の一部を除去して前記下部電極にイオン不純物をドーピングする、請求項２３に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
    

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