JP2015167189A - アクティブマトリックス基板 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子自体の発光によるＴＦＴの半導体層の劣化防止だけではなく、外光起因によるＴＦＴの半導体層の劣化に対しても耐性のある有機ＥＬ表示素子に用いられるアクティブマトリックス基板を提供する。【解決手段】ガラス基板上にパターン状に形成された画素電極と、画素電極と対向するように設けられた、カソード電極との間に、２次元状に配列された発光画素部と画素毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１９が設けられたアクティブマトリックス基板であって、前記ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の上部、側部、下部を取り囲むように遮光体６ａ〜６ｆ、及び１５を設けたアクティブマトリックス基板。【選択図】図１５

Description

本発明は、光耐性に優れた有機エレクトロルミネッセンス（以下、単に有機ＥＬという）表示装置に用いられるアクティブマトリックス基板に関する。

現在、テレビ、携帯電話用などのデイスプレイには液晶表示装置（以下、単にＬＣＤという）を用いるのが主流である。しかしながら、ＬＣＤは自発光装置ではない為、バックライトなどの光源を必要とする。

近年、次世代の表示デバイスとして有機ＥＬ表示装置が注目されている。有機ＥＬ表示装置は前記のＬＣＤとは異なり、自発光装置であり、バックライトなどの光源を必要としない為、薄型化、軽量化、低消費電力などのメリットがある。

テレビ、携帯電話用の有機ＥＬ表示装置の表示制御方法としては、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）を用いたアクテイブマトリクス方式が一般的である。マトリクス状に配置された複数の有機ＥＬ素子を画素毎に制御することで表示装置として機能する。

前記有機ＥＬ素子は、透明基板（例えば、ガラス基板）上に陽極の透明電極と、有機発光層と、陰極の金属電極とが順次積層されて構成される。有機発光層は、陽極及び陰極に電圧を加えて、陽極及び陰極から有機発光層に正孔及び電子を注入し、有機発光層中で、正孔と電子が再結合することで、放出されたエネルギーの一部が有機発光層中の発光分子を励起する。その結果、有機発光層はその励起された発光分子が基底状態に戻る時にエネルギーを放出して光を発する。

前記有機ＥＬ表示装置には、ＴＦＴを形成した基板（以下、ＴＦＴ基板という）側から光を取り出すボトムエミッション型と、ＴＦＴ基板の反対側の基板から光を取り出すトップエミッション型の２つの方式がある。ボトムエミッション型では、ＴＦＴ基板側が表示面として機能することになる。この有機ＥＬ素子を用いた装置、例えば、携帯電話などを屋外で使用する場合、外光がＴＦＴ基板に照射されることとなる。ＴＦＴ基板から有機ＥＬ表示装置内に照射された外光は、乱反射を繰り返し、ＴＦＴの半導体層まで到達し、特性劣化を引き起こす。

また、前記の通り、有機ＥＬ表示装置は自発光装置であり、有機ＥＬ素子自体から発せられる光自身においても、ＴＦＴの半導体層に到達することで光劣化を引き起こす要因に成り得る。

この為、外光、あるいは、素子自体の発光が半導体層に照射されないようにする為にいろいろな対策を講じた特許提案がなされている。特許文献１によれば、ＴＦＴ上面（有機ＥＬ素子側）に対して入射される光に対して、ＴＦＴ上面に配置する隔壁を、光吸収性のある材料を使用することで半導体層まで光を到達させないようにし、光に対するＴＦＴ劣化を抑制しようとした提案がなされている。

しかしながら、前記特許文献１ではＴＦＴ上面からの光に対しては抑制されるものの、ＴＦＴ下面（基板側）からの光に対しては抑制することが出来ないという問題が生じる。

特開２０１０−１００９８号公報

本発明は、有機ＥＬ素子自体の発光によるＴＦＴの半導体層の劣化防止だけではなく、外光起因によるＴＦＴの劣化に対しても耐性のある有機ＥＬ表示装置に用いられるアクティブマトリックス基板を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ガラス基板上にパターン状に形成された画素電極と、画素電極と対向するように設けられた、カソード電極との間に、２次元状に配列された発光画素部と画素毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が設けられたアクティブマトリックス基板であって、
前記ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の上部、側部、下部を取り囲むように遮光体を設けたことを特徴するアクティブマトリックス基板である。

また、請求項２に記載の発明は、前記画素電極が、カソード電極に対し、ガラス基板側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス基板である。

また、請求項３に記載の発明は、前記遮光体が、金属薄膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクティブマトリックス基板である。

本開示による有機ＥＬ表示装置に用いられるアクティブマトリックス基板によれば、外光、及び有機ＥＬ素子の発光の影響によるＴＦＴの光劣化を抑制することが出来る。

本発明の実施形態に係わる表示装置における第１の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第２の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第３の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第４の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第５の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第６の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第７の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第８の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第９の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第１０の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第１１の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第１２の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第１３の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の実施形態に係わる表示装置における第１４の工程完成後の断面構造を示した概念図である。 本発明の、有機ＥＬ表示装置に用いられるアクティブマトリックス基板におけるＴＦＴと遮光体を示した概念断面図である。

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1に本発明の実施形態に係わる表示装置の第１工程完成後の断面構造を示す。ガラス基板１表面に、例えば、スパッタリング法などによって補償容量２としてのＩＴＯなどのＣｓ電極を成膜する。フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて所望のパターンを形成する。これら一連の処理により、Ｃｓ電極パターンを形成する。

図２に本発明の実施形態に係わる表示装置の第２工程完成後の断面構造を示す。第１工程完成後の表面に、例えば、ＣＶＤ法などによって絶縁膜３を成膜する。その後、例えば、スパッタリング法などによって画素電極（陽極）４としてのＩＴＯを用いて画素電極を成膜する。フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて所望のパターンを形成する。これら一連の処理により、画素電極パターンを形成する。

図３に本発明の実施形態に係わる表示装置の第３工程完成後の断面構造を示す。第２工程完成後の表面に、例えば、ＣＶＤ法などによって絶縁膜５を成膜する。その後、フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて所望のパターン（５ａ、５ｂ）を形成する。この時、エッチングの下地である補償容量２としてＩＴＯ、あるいは、画素電極（陽極）４としてのＩＴＯがエッチングストッパーとして機能し、膜厚の異なる２種類のコンタクトホールを形成する。これら一連の処理により、画素電極とソース電極を接続する為のコンタクトホール、及び、Ｃｓ電極とゲート電極を接続する為のコンタクトホールを形成する。

図４に本発明の実施形態に係わる表示装置の第４工程完成後の断面構造を示す。第３工程完成後の表面に、例えば、スパッタリング法などによってＣｒ、ＡＬ、Ｍｏなどの金属膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて所望のパターンを形成する。これら一連の処理により、画素電極とソース電極を中継する為の配線を形成する。

＜ガラス基板側遮光体の作製＞
前記の金属膜は、ＴＦＴ基板の基板側からの光を遮断する遮光体としても寄与する。例えば金属膜６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆパターンの様に配置する。また、６ｂは画素電極とソース電極を中継する為の配線として機能する為、６ａ、６ｃパターンとは非接続であり、電気的にも分離していることとなる。また、６ｄはＣｓ電極とゲート電極を接続する為の配線として機能する為、６ｃ、６ｅパターンとは非接続であり、電気的にも分離していることとなる。また、６ｅはドレイン電極として機能する為、６ｄ、６ｆパターンと非接続であり、電気的にも分離していることとなる。金属膜６ａ、６ｃ、６ｆは何処とも接続しておらず、遮光体としてのみ機能する。

＜ＴＦＴの作製＞
図５に本発明の実施形態に係わる表示装置の第５工程完成後の断面構造を示す。第４工程完成後の表面に、例えば、ＣＶＤ法などによって絶縁膜７を成膜する。その後、フォトリ
ソグラフィー、エッチングなどの手法にて、画素電極とソース電極を中継する為のコンタクトホール７ａ、及び、Ｃｓ電極とゲート電極を接続する為のコンタクトホール７ｂ、ドレイン配線を形成する為のコンタクトホール７ｃを形成する。

図６に本発明の実施形態に係わる表示装置の第６工程完成後の断面構造を示す。第５工程完成後の表面に、例えば、スパッタリング法などによってＣｒ、ＡＬ、Ｍｏなどの金属膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて、画素電極とソース電極を中継する為の配線８ａ、及び、Ｃｓ電極とゲート電極を接続する為の配線８ｂ、ドレイン配線８ｃを形成する。

図７に本発明の実施形態に係わる表示装置の第７工程完成後の断面構造を示す。第６工程完成後の表面に、例えば、ＣＶＤ法などによって絶縁膜９、半導体膜１０、チャネル保護膜１１を成膜する。その後、フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて、チャネル保護パターン１１を形成する。

図８に本発明の実施形態に係わる表示装置の第８工程完成後の断面構造を示す。第７工程完成後の表面に、例えば、ＣＶＤ法などによって不純物半導体膜１２ａ、１２ｂを成膜する。その後、フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて、ソース電極１２ａ、レイン電極１２ｂを形成する。

図９に本発明の実施形態に係わる表示装置の第９工程完成後の断面構造を示す。第８工程完成後、フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて、前記の８ａ上に画素電極とソース電極を中継する為のコンタクトホール９ａ、８ｃ上にドレイン電極を形成する為のコンタクトホール９ｂを形成する。

図１０に本発明の実施形態に係わる表示装置の第１０工程完成後の断面構造を示す。第９工程完成後の表面に、例えば、スパッタリング法などによってＣｒ、ＡＬ、Ｍｏなどの金属膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にてソース・ドレイン電極１３ａ、１３ｂを形成する。

図１１に本発明の実施形態に係わる表示装置の第１１工程完成後の断面構造を示す。第１０工程完成後の表面に、例えば、ＣＶＤ法などによって絶縁膜１４を成膜する。その後、フォトリソグラフィー、エッチングなどの手法にて、所望のパターンを形成する。この時、金属膜６ａ、６ｆはエッチングパターンの下地となり、エッチングストッパーとして機能する。

＜ＴＦＴ１９の上面側、側面側への遮光体の形成＞
図１２に本発明の実施形態に係わる表示装置の第１２工程完成後の断面構造を示す。第１１工程完成後の表面に、例えば、スパッタリング法などによってＣｒ、ＡＬ、Ｍｏなどの金属膜１５を成膜する。その後、フォトリソグラフィーを行い、金属膜１５、金属膜６ａ、６ｆ、絶縁膜５をエッチングにて所望のパターンを形成する。

図１３に本発明の実施形態に係わる表示装置の第１３工程完成後の断面構造を示す。第１２工程完成後の表面に、例えば、スピンコート法などによって感光性樹脂を塗布する。その後、フォトリソグラフィー、現像を行い、隔壁パターン１６を形成する。

図１４に本発明の実施形態に係わる表示装置の第１４工程完成後の断面構造を示す。第１２工程完成後の表面に、例えば、蒸着法などによって、発光画素部１７、及び、カソード電極１８を成膜する。

図１５は、本発明の有機ＥＬ表示素子に用いられるアクティブマトリックス基板におけるＴＦＴと遮光体の構成を示しており、金属膜６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆと金属膜１５により、ＴＦＴ１９は、上部、側部、下部が囲まれる様に、遮光体は配置される。

上記金属膜６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆと金属膜１５の遮光体により、ＴＦＴは有機ＥＬ素子自体の発光光、および表示面から入射される外光は遮断され、光起因の劣化を防止することができる。

１・・・ガラス基板
２・・・補償容量
３・・・絶縁膜
４・・・画素電極（陽極）
５・・・絶縁膜
５ａ、５ｂ・・・パターン化された絶縁膜
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ・・・遮光体
６ｂ・・・画素電極とドレイン電極接続パターン
６ｄ・・・ゲート電極と補償容量接続パターン
６ｅ・・・ドレイン電極
７・・・絶縁膜
８ａ・・・画素電極とソース電極接続パターン
８ｂ・・・ゲート電極
８ｃ・・・ドレイン電極
９・・・絶縁膜
１０・・・半導体膜
１１・・・チャネル保護膜
１２ａ、１２ｂ・・・不純物半導体膜
１３ａ・・・ソース電極
１３ｂ・・・ドレイン電極
１４・・・絶縁膜
１５・・・遮光体
１６・・・隔壁（バンク）
１７・・・発光画素部
１８・・・カソード電極（陰極）
１９・・・ＴＦＴ

Claims (3)

1. ガラス基板上にパターン状に形成された画素電極と、画素電極と対向するように設けられた、カソード電極との間に、２次元状に配列された発光画素部と画素毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が設けられたアクティブマトリックス基板であって、
   前記ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の上部、側部、下部を取り囲むように遮光体を設けたことを特徴するアクティブマトリックス基板。
2. 前記画素電極が、カソード電極に対し、ガラス基板側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス基板。
3. 前記遮光体が、金属薄膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクティブマトリックス基板。