JP2014093288A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助配線上に積層された有機膜を除去する工程を行わずに製造可能な表示装置を提供する。
【解決手段】基板上に形成された電極２０２と、前記基板上に形成され段状の形状を有する補助電極１０３と、前記電極及び前記補助電極上に積層され、前記段状の形状の段差の厚さよりも薄い有機層と、前記有機層２０４及び前記補助電極上に積層された共通電極２０５とを有する表示装置を提供する。段状の形状は凹形状または凸形状であってもよい。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は表示装置に関する。特に、有機ＥＬ素子を用いる表示装置に関する。

有機ＥＬ素子は、第１電極と、その上に積層された有機発光物質を含有する有機層と、この有機層上に積層された第２電極とを有している。このような有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、有機層に第２電極から電子（正孔）が注入され、第１電極から正孔（電子）が注入される。この電子と正孔とが有機層において再結合し、エネルギー順位が伝導帯から価電子帯に戻る際のエネルギーを光として放出する発光現象により、発光が得られることが知られている。

このような有機ＥＬ素子を用いる表示装置として、アクティブマトリクス方式を用いる場合には、各画素に配置された有機ＥＬ素子を駆動するための薄膜トランジスタが第１電極に接続される。また、第２電極を全ての画素に共通させ、共通電極とすることが多い。このような構成の表示素子においては、例えば共通電極を透明な材料とすることにより、共通電極の側から光が取り出されることになる。また、共通電極に反射性の材料を用い、第１電極側の材料を透明な材料とすることにより、第１電極の側から光を取り出すことができる。

しかしながら、第１電極（共通電極）に用いられる材料は、抵抗値が高くなる傾向にある。例えば、ＭｇＡｇなどのマグネシウムや銀を主成分とする合金は積層の厚さが小さくなるため、抵抗値が高くなる。また、例えば透明な材料であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、は材料の特性として抵抗値が高い。このため、画面中央などにおいて電圧降下が発生しやすくなる。そこで、電圧降下の発生を防止するために画素間に補助配線を配置し、共通電極と接続することが行われる。

しかしながら、有機ＥＬ素子を用いる表示装置においては、有機層を積層する際に補助配線が有機層により覆われることになり、補助配線と共通電極との接続が困難となる。

この課題を解決するために、特許文献１においては、補助電極上に積層された有機層をアブレートにより選択的に除去することが提案され、特許文献２においては、レーザー光の照射により有機層を選択的に除去することが提案されている。また、特許文献３においては、逆バイアス用配線を配置し、逆バイアス用配線に電圧を印加して有機層を選択的に除去することが提案されている。

特開２００５−１１８１０号公報 特開２００６−２８６４９３号公報 特開２０１０−１０８６９３号公報

しかしながら、特許文献１−３に開示されているように一旦積層された有機層の除去を行うと、たとえ選択的であっても、除去された有機層がダストなどとなり、その後の共通電極の積層などに悪影響を与える。このため、スパッタリング装置などの内部から製造途中の表示装置を一時的に取り出し、ダストが発生してもよい環境に移動させてから、補助配線上に積層された有機層の除去を行う必要がある。したがって、従来技術においては、表示装置の製造のための工程が増えてしまうという課題がある。

そこで、本発明は、補助配線上に積層された有機層を除去する工程を不要として製造可能な表示装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一実施形態として、基板と、前記基板上に形成された電極と、前記基板上に形成され段状の形状を有する補助電極と、前記電極及び前記補助電極上に積層され、前記段状の形状の段差の厚さよりも薄い有機層と、前記有機層及び前記補助電極上に積層された共通電極とを有する表示装置を提供する。

また、本発明の一実施形態として、基板上に、電極と補助電極とを、形成し、前記補助電極に段状の形状を形成し、前記電極及び前記補助電極上に、前記段状の形状の段差の厚さよりも薄い有機層を積層し、前記有機層及び前記補助電極上に共通電極を積層することを含む、表示装置の製造方法を提供する。

本発明によれば、補助配線上に積層された有機層を除去する工程を含まない製造工程により製造される表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の有機ＥＬ素子の上面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る表示装置の有機ＥＬ素子の断面図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る表示装置の補助配線の部分の上面図であり、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る表示装置の補助配線の部分の拡大上面図であり、（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る表示装置の補助配線の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の有機ＥＬ素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の補助配線の部分の拡大上面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の有機ＥＬ素子の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明を行う。なお、本発明は以下の説明に限定されることはなく、種々の変形を行って実施することができる。また、図面においては、実際のものよりも積層の厚さ、幅、高さ、長さのいずれか一を含む大きさを誇張して示している場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の有機ＥＬ素子の模式的上面図である。有機ＥＬ素子１０４−１〜１０４−９はマトリクス状に配置されている。有機ＥＬ素子１０４−１〜１０４−９のそれぞれは、ゲート線１０１−１〜１０１−３のいずれかとデータ線１０２−１〜１０２−３のいずれかとの交点の近傍に配置されている。ゲート線１０１−１〜１０１−３それぞれは、図１には図示されていない薄膜トランジスタなどのスイッチング素子のゲート電極に接続され、データ線１０２−１〜１０２−３のそれぞれは、スイッチング素子のドレイン電極またはソース電極の一方に接続され、有機ＥＬ素子のそれぞれの電極（第１電極、あるいは、下部電極ということがある）は、スイッチング素子のドレイン電極またはソース電極の他方に接続される。

なお、ゲート線１０１−１〜１０１−３は、図示されていないゲート線駆動回路に接続され、データ線１０２−１〜１０２−３は、図示されていないデータ線駆動回路に接続される。また、図１において、データ線１０２−１〜１０２−３と平行に補助配線１０３−１〜１０３−３が配置されている。補助配線１０３−１〜１０３−３はデータ線１０２−１〜１０２−３と平行に配置されている必要はなく、ゲート線１０１−１〜１０１−３と平行に配置されていてもよい。また、補助配線１０３−１〜１０３−３は、図１において図示されていない共通電極と同じ電位となるように、本実施形態に係る表示装置が構成される。

図２Ａ（ａ）は、図１のＩ−Ｉ断面線における本実施形態に係る表示装置の有機ＥＬ素子の模式的断面図を示す。基板２０１上に、図１の補助配線１０３−２として補助電極１０３が配置され、有機ＥＬ素子１０４−１、１０４−２として第１電極２０２及び有機層２０４が形成されている。また、補助電極１０３と第１電極２０２とは画素間絶縁膜２１０により分離されている。

図２Ａ（ａ）においては、基板２０１は、基材２２１上にバリア膜２２２、ゲート絶縁膜２２４、平坦化膜２２６が順次積層された構成となっている。また、スイッチング素子を実現するために、バリア膜２２２とゲート絶縁膜２２４との間に半導体層２２３が形成され、ゲート絶縁膜２２４を介してゲート電極２２５が半導体層２２３上に配置される。ゲート電極２２５は、ゲート線１０１−１に接続がされる。ゲート電極２２５の両側に半導体層２２３上にコンタクト２２７、２２８が配置され、コンタクト２２７はデータ線１０２−２に接続がされ、コンタクト２２８は有機ＥＬ素子の第１電極２０２に接続されている。

図２Ａ（ａ）においては、第１電極２０２上に、有機層２０４が積層されている。有機層２０４は、基板２０１のほぼ全面に積層されている。なお、有機層の構造は、このように基板２０１のほぼ全面に積層される層のみからなっていなくてもよい。また、必要に応じて有機層２０４は、図２Ｂに示すように、層２０４−１と、第１電極２０２上を含む領域に積層される層２０４−２とを含んでいてもよい。この場合、層２０４−２は、補助電極１０３上に積層されないのが好ましい。このため、層２０４−２はマスクなどを用いて積層される。一方、層２０４−１はマスクを用いずに積層される。また、有機層２０４は3層以上の層を含んでいてもよい。

補助電極１０３により、補助配線１０３−２と共通電極２０５とが電気的に接続される。なお、補助電極１０３は補助配線１０３−２の一部分として形成されていてもよい。また、補助電極１０３は、補助配線１０３−２のほぼ全体となっていてもよい。

補助電極１０３は、側面から観察した場合、段状の形状を有する。すなわち、補助電極は側面から観察した場合に平坦ではなく、凹部（窪み部分）または凸部（突出部分）の一方または両方を有する。言い換えると、段状の形状は、基板２０１の方向に窪み、あるいは突出する部分により形成される。補助電極１０３が凹部を有する場合、凹部の底部と凹部以外の部分との高さの差が段状の形状の段差となる。また、補助電極１０３が凸部を有する場合、凸部の頂点部と凸部以外の部分との高さの差が段状の形状の段差となる。また、補助電極１０３が凹部と凸部との両方を有する場合には、凹部の底部と凸部の上部との高さの差が段状の形状の段差となる。

図２Ａ（ｂ）は、図２Ａ（ａ）に側面が示されている補助電極１０３の上面図である。すなわち、補助電極１０３には凹部２３１が形成されている。凹部２３１の底部と凹部２３１以外の部分を上部として補助電極１０３には段状の形状が形成される。凹部２３１は、基板２０１の方向に窪んでいる。すなわち、図２Ａ（ａ）において下方向に窪んでいる。なお、凹部２３１は補助電極１０３を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。また凹部２３１は階段状に複数の段からなっていてもよい。この場合の段差は、複数の段の一部又は全ての高さとしてもよい。

また、図２Ａ（ｃ）は、補助電極１０３の上面図の別の例を示し、図２Ａ（ｄ）は、その断面図を示す。図２Ａ（ｃ）及び図２Ａ（ｄ）に示すように、補助電極２４０は、凸部２４１を有することにより、段状の形状が形成されている。なお、図２Ａ（ｄ）において、凸部２４１は基部を有しているが、基部を有している必要はなく、凸部２４１が補助配線１０３−２と電気的に接続がされていればよい。例えば、補助配線が補助電極１０３の部分において１本又は複数本の細い配線となり、細い配線により凸部が形成されていてもよい。この場合の段差も、複数の段の一部又は全ての高さとしてもよい。

段状の形状の段差の大きさ、例えば凹部の窪みの深さ（言い換えると、凹部の窪みの大きさ、あるいは、凹部の側壁の高さ）又は凸部の突出の高さは、基板２０１のほぼ全面に積層されている有機層２０４が積層している厚さより小さい。これにより、補助電極１０３上に有機層２０４を積層した場合に、補助電極１０３の凹部や凸部全体が有機層２０４で埋まることがない。言い換えると、補助電極１０３の凹部や凸部の側壁部分において、有機層２０４が次の２つの部分に分かれる。すなわち（１）補助電極１０３の凹部や凸部以外の部分に積層される部分と（２）補助電極１０３の凹部や凸部の部分に積層される部分とである。これにより、補助電極１０３の凹部や凸部の側壁の全てが有機層２０４により覆われることがない。したがって、補助電極１０３の凹部や凸部の側壁または側壁と補助電極の上面との境界部分の少なくとも一部は有機層２０４により覆われていない。

図２Ａ（ａ）では、この有機層２０４により覆われていない補助電極１０３の凹部の側壁又は側壁と補助電極の上面との境界部分の一部の箇所を、符号２０６の矢印で示している。

図２Ａ（ａ）においては、補助電極１０３の凹部の窪みの深さは有機層２０４の積層する厚さより大きいので、有機層２０４を積層し、その後、共通電極２０５を積層することにより、矢印２０６により示される箇所で補助電極１０３と共通電極２０５とが電気的に接続される。もちろん、共通電極２０５の積層する厚さと有機層２０４の積層する厚さとの和が、凹部の窪みの深さよりも等しいか大きくてもよい。共通電極の積層する厚さと有機層２０４の積層する厚さとの和を凹部の窪みの深さより大きくすると、補助電極１０３と共通電極２０５との電気的接続を確実なものとすることができる。

また、共通電極２０５の積層する厚さと有機層２０４の積層する厚さとの和が、補助電極１０３の段差の大きさよりも小さくても、矢印２０６により示される箇所で補助電極と共通電極２０５とが電気的に接続させることができる。この場合、補助電極１０３の補助電極の凹部の符号２０６により示される箇所の全てにおいて共通電極と電気的に接続するとは限らない。しかし、部分的に電気的に接続していても、電流集中などの現象により、補助電極１０３と共通電極２０５とを接続することが可能である。

なお、補助電極１０３の凹部の側壁は、基板２０１に対して略垂直に形成されることが好ましい。また、補助電極１０３の凹部の側壁が基板２０１に対して垂直とならず、凹部がテーパー形状に形成されていてもよい。補助電極１０３が凸部を有する場合も同様である。

また、補助電極１０３の凹部や凸部などの段状の形状を上面から見た場合の輪郭の長さが大きくなるのが好ましい。補助電極１０３と共通電極２０５とが電気的に接続される部分の長さを長くすることが可能であるからである。このため、補助電極１０３には、図２Ａ（ｂ）に示すように、複数の凹部を設けるのが好ましい。また、凸部についても複数設けるのが好ましい。

有機ＥＬ素子１０４は、図２Ａ（ａ）においては、上述のように、第１電極２０２と、有機層２０４と、共通電極２０５を順次積層して形成される。図２Ｂのように、有機層は、全面に積層される層と全面のうち部分に積層される層とを含んでもよい。この場合、有機層を画素に対応する部分に個別に積層されるものと、全体に積層されるものとに分けることにより、補助電極の凹部に積層する有機層の厚さを段状の形状の段差の大きさより小さくすることができ、補助電極１０３と共通電極２０５との電気的接続を確実にすることができる。

図３は、本実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。

図３（ａ）に示すように、基板２０１上に第１電極２０２及び補助配線３０１を形成する。第１電極２０２及び補助配線３０１の材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。導電性の材料であれば、任意の材料を用いることができ、例えば、銀、アルミニウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、タンタル、タングステン、プラチナ、金などを用いることができる。特に、共通電極２０５の側に光が出射する場合には、第１電極は反射性の高い材料を用いることが好ましい。なお本発明の一実施形態においては、基板２０１及び第１電極２０２に透明な材料を用い、共通電極として反射性を有する材料を用いることにより、逆に、基板２０１の側に光を出射させる構成とすることもできる。

次に、図３（ｂ）に示すように、補助配線３０１の補助電極１０３の位置に段状の形状を形成する。図３（ｂ）では凹部３０２が形成されている。例えば、リソグラフィ法を用いて補助配線３０１の凹部における材料を除去する。また、凸部を形成する場合にも同様にリソグラフィ法を用いることもできる。また、凸部を、印刷手法を用いて形成することもできる。なお、凹部や凸部を上面から見た場合、円形状である必要はない。例えば、図４（ａ）に示すように、長円形の形状であったり、図４（ｂ）に示すように、隣接する配線部分を接続した複数の配線の形状であったりしてもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、画素間絶縁膜２１０を図３（ｃ）に示すように配置し、第１電極２０２の部分に開口を形成する。

さらに、図３（ｄ）に示すように有機層２０４を積層する。有機層２０４は、図２Ｂの層２０４−１と層２０４−２として、積層される領域が異なる複数の層を含んでいてもよい。

次に、有機層２０４上に共通電極２０５を積層し、図２Ａ（ａ）の構造を得る。

また、図５に示すように、補助電極１０３の上の領域以外の部分をマスクし、補助電極１０３の部分に導電材料５０１を堆積してもよい。これにより、段状の形状の側壁と共通電極２０５との電気的な接続を確実なものとすることができる。これは、特に、共通電極の積層する厚さが小さく、かつ、共通電極の積層する厚さと第２有機層の積層する厚さとの和が段状の形状の段差の大きさより小さい場合に有効である。

なお、導電材料５０１が透明であれば、導電材料５０１を基板２０１のほぼ全面に積層し、共通電極２０５上に積層してもよい。ただし、一般的には導電材料５０１を光が透過すると光量が減少するので、第１電極２０２の上に導電材料５０１が積層されないことが好ましい。すなわち、補助電極１０３の段状の形状の側壁と共通電極２０５との電気的な接続がされればよいので、補助電極１０３の段状の形状の側壁を含む領域の上の共通電極２０５上に導電材料５０１が積層されればよい。

以上のように、本実施形態によれば、補助電極に段状の形状を設け、段状の形状の段差の大きさよりも補助電極上に積層される有機層を薄くし、有機層上に共通電極を積層するので、補助電極と共通電極とを電気的に接続を行うことができる。特に補助電極と共通電極との電気的接続を行う工程を、同一の環境（真空状態や充填ガスの状態）で行うことができ、工程が簡略化できる。また、本発明は、上述したように、トップエミッション型の有機ＥＬ素子を有する表示装置にも、また、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を有する表示装置にも適用可能である。

１０１−１、１０１−２、１０１−３…ゲート線
１０２−１、１０２−２、１０２−３…データ線
１０３−１、１０３−２、１０３−３…補助配線
１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４、１０４−５、１０４−６、１０４−７、１０４−８、１０４−９…有機ＥＬ素子
１０３ 補助電極
２０１ 基板
２０２ 第１電極
２０４ 有機層
２０５ 共通電極
２０６ 補助電極の段状の形状の側面と段状の形状の上面との境界
２１０ 画素間絶縁膜
２２１ 基材
２２２ バリア膜
２２３ 半導体層
２２４ ゲート絶縁膜
２２５ ゲート電極
２２６ 平坦化膜
２２７ コンタクト
２２８ コンタクト
２３１ 凹形状部
２４０ 補助電極
２４１ 凸形状部

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された電極と、
   前記基板上に形成され段状の形状を有する補助電極と、
   前記電極及び前記補助電極上に積層され、前記段状の形状の段差の厚さよりも薄い有機層と、
   前記有機層及び前記補助電極上に積層された共通電極と
   を有する表示装置。
2. 前記有機層の厚さ及び前記共通電極の厚さの合計が、前記段状の形状の段差の厚さより厚い請求項１に記載の表示装置。
3. 前記補助電極の上の前記共通電極上の部分に積層された導電層を有する請求項１に記載の表示装置。
4. 前記有機層の厚さ及び前記共通電極の厚さの合計が前記段状の形状の段差の厚さより薄い請求項３に記載の表示装置。
5. 基板上に、電極と補助電極とを、形成し、
   前記補助電極に段状の形状を形成し、
   前記電極及び前記補助電極上に、前記段状の形状の段差の厚さよりも薄い有機層を積層し、
   前記有機層及び前記補助電極上に共通電極を積層する
   ことを含む、表示装置の製造方法。
6. 前記補助電極の上の前記共通電極上の部分に導電層を積層することを含む請求項５に記載の、表示装置の製造方法。

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