JP2018018823A - 有機発光ダイオード表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、超高解像度と高速駆動において良質の画質を提供する有機発光ダイオード表示装置を提供する。【解決手段】本発明に係る有機発光ダイオード表示装置は、基板、バッファ層、スキャン配線、中間絶縁膜、トレンチ部、データ配線、保護膜及びカラーフィルタを含む。バッファ層は、基板上に積層される。スキャン配線は、バッファ層の上において、基板の横方向に進行する。中間絶縁膜は、スキャン配線を覆う。トレンチ部は、スキャン配線で一定距離離隔して、中間絶縁膜とバッファ層が除去され、基板の一部を露出する線分形状を有する。データ配線は、トレンチ部によって露出された基板の上と中間絶縁膜の上において、基板の縦方向に進行する。保護膜は、データ配線とスキャン配線を覆う。そしてカラーフィルタは、保護膜上に塗布され、トレンチ部を埋める。【選択図】図６

Description

本発明は、有機発光ダイオード表示装置に関する。特に、本発明は、データ配線とカソード電極との間の絶縁性を高め、データ配線の負荷を減らした高品質の有機発光ダイオード表示装置に関する。

最近、陰極線管（Cathode Ray Tube）の欠点であった重さおよび体積を低減可能な各種平板表示装置が開発されている。このような平板表示装置には、液晶表示装置（Liquid Crystal Display、ＬＣＤ）、電界放出表示装置（Field Emission Display、ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel、ＰＤＰ）及び電界発光装置（Electro-Luminescence device、ＥＬ）などがある（例えば特許文献１）。特に、低温多結晶シリコン（Low Temperature Poly Silicon; ＬＴＰＳ）をチャネル層に用いた高品質の平板表示装置が脚光を浴びている。

電界発光表示装置は、発光層の材料に応じて無機電界発光表示装置と有機発光ダイオード表示装置に大別され、自ら発光する自発光素子として応答速度が速く、発光効率、輝度及び視野角が大きいという利点がある。特に、エネルギー効率に優れ、漏れ電流が少なく、電流調整で階調表現が容易する有機発光ダイオード表示装置に対する要求が急増している。

図１は、有機発光ダイオードの構造を示す図である。有機発光ダイオードは、図１のように、電界によって発光する有機電界発光化合物層と、有機電界発光化合物層を挟んで対向するカソード（Cathode）伝極とアノード電極ＡＮＯを含む。有機電界発光化合物層は、正孔注入層（Hole injection layer、ＨＩＬ）、正孔輸送層（Hole transport layer、ＨＴＬ）、発光層（Emission layer、ＥＭＬ）、電子輸送層（Electron transport layer、ＥＴＬ）及び電子注入層（Electron injection layer、ＥＩＬ）を含む。

有機発光ダイオードは、アノード電極ＡＮＯとカソード電極（Cathode）に注入された正孔と電子が発光層ＥＭＬで再結合するときの励起過程で励起子（excition）が形成され励起子からのエネルギーにより発光する。有機発光ダイオード表示装置は、図１のような有機発光ダイオードの発光層（ＥＭＬ）で発生する光の量を電気的に制御して映像を表示する。

電界発光素子である有機発光ダイオードの特徴を用いた有機発光ダイオード表示装置（Organic Light Emitting Diode display：ＯＬＥＤＤ）には、パッシブマトリクス型の有機発光ダイオード表示装置（Passive Matrix type Organic Light Emitting Diode display、ＰＭＯＬＥＤ）とアクティブマトリクス型の有機発光ダイオード表示装置（Active Matrix type Organic Light Emitting Diode display、ＡＭＯＬＥＤ）に大別される。

アクティブマトリクス型の有機発光ダイオード表示装置（ＡＭＯＬＥＤ）は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、若しくは"ＴＦＴ"）を用いて有機発光ダイオードに流れる電流を制御して画像を表示する。

図２は、アクティブマトリクス有機発光ダイオード表示装置において一画素の構造を示す等価回路図の一例である。図３は、従来技術による薄膜トランジスタを用いた有機発光ダイオード表示装置（Organic Light Emitting Diode Display：ＯＬＥＤ）の構造を示す平面図である。図４は図３において切断線Ｉ−Ｉ'における断面を表し、従来技術による下部発光型（Bottom Emission Type）有機発光ダイオード表示装置の構造を示す断面図である。図５は図３において切断線Ｉ−Ｉ'における断面を表し、従来技術による上部発光型（Top Emission Type）有機発光ダイオード表示装置の構造を示す断面図である。下部発光型と上部発光型の構造は、平面図においては大きく相違しないことから、共通の図３を用いて説明する。

図２及び３を参照すると、アクティブマトリクス有機発光ダイオード表示装置は、スイッチング薄膜トランジスタＳＴ、スイッチング薄膜トランジスタＳＴと接続された駆動薄膜トランジスタＤＴ、駆動薄膜トランジスタＤＴに接続された有機発光ダイオードＯＬＥを含む。スキャン配線ＳＬ、データ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤが、基板ＳＵＢ上に配置されて画素領域を定義する。有機発光ダイオードＯＬＥが画素領域内に形成されながら、発光領域を定義する。

スイッチングトランジスタＳＴは、スキャン配線ＳＬとデータ配線ＤＬが交差する部位に形成されている。スイッチングトランジスタＳＴは、画素を選択する機能をする。スイッチングトランジスタＳＴは、スキャン配線ＳＬから分岐するゲート電極ＳＧと、半導体層ＳＡと、ソース電極ＳＳと、ドレイン電極ＳＤを含む。そして駆動トランジスタＤＴは、スイッチングトランジスタＳＴによって選択された画素の有機発光ダイオードＯＬＥを駆動する役割をする。

駆動トランジスタＤＴは、スイッチングトランジスタＳＴのドレイン電極ＳＤと接続されたゲート電極ＤＧと、半導体層ＤＡ、駆動電流配線ＶＤＤに接続されたソース電極ＤＳと、ドレイン電極ＤＤを含む。駆動トランジスタＤＴのドレイン電極ＤＤは、有機発光ダイオードＯＬＥのアノード電極ＡＮＯと接続されている。アノード電極ＡＮＯとカソード電極ＣＡＴの間には、有機発光層ＯＬが介在している。カソード電極ＣＡＴは基底電圧ＶＳＳに接続される。駆動薄膜トランジスタＤＴのゲート電極ＤＧと駆動電流配線ＶＤＤとの間、或いは駆動薄膜トランジスタＤＴのゲート電極ＤＧと駆動薄膜トランジスタＤＴのドレイン電極ＤＤとの間には、補助容量Ｃｓｔを含む。

図４を参照して、下部発光型有機発光ダイオード表示装置について、さらに詳しく説明する。基板ＳＵＢ上にスイッチング薄膜トランジスタＳＴと駆動薄膜トランジスタＤＴのゲート電極ＳＧ、ＤＧが形成されている。ゲート電極ＳＧ、ＤＧの上にはゲート絶縁膜ＧＩが覆っている。ゲート電極ＳＧ、ＤＧと重畳されるゲート絶縁膜ＧＩの一部に半導体層ＳＡ、ＤＡが形成されている。半導体層ＳＡ、ＤＡの上には一定の間隔をおいてソース電極ＳＳ、ＤＳとドレイン電極ＳＤ、ＤＤが向かい合って形成される。スイッチング薄膜トランジスタＳＴのドレイン電極ＳＤは、ゲート絶縁膜ＧＩに形成されたコンタクトホールを介して駆動薄膜トランジスタＤＴのゲート電極ＤＧと接触する。このような構造を有するスイッチング薄膜トランジスタＳＴと駆動薄膜トランジスタＤＴを覆う保護膜ＰＡＳが全面に塗布される。

このように、薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴが形成された基板は、複数の構成要素が形成されて表面が平坦できず、段差が多く形成されている。有機発光層ＯＬは、平坦な表面に形成されるべき発光が一定し均等に発散することができる。したがって、基板の表面を平坦にする目的でオーバーコート層ＯＣを基板全面に塗布する。

そして、オーバーコート層ＯＣの上に、有機発光ダイオードＯＬＥのアノード電極ＡＮＯが形成される。ここで、アノード電極ＡＮＯはトップコート層ＯＣと保護膜ＰＡＳに形成されたコンタクトホールを介して駆動トランジスタＤＴのドレイン電極ＤＤと接続される。

アノード電極ＡＮＯが形成された基板上に、発光領域を定義するために、スイッチングトランジスタＳＴ、駆動トランジスタＤＴと各種配線（データ配線ＤＬ、スキャン配線ＳＬ、駆動電流配線ＶＤＤ）が形成された領域の上にバンクＢＮを形成する。バンクＢＮによって露出されたアノード電極ＡＮＯが発光領域となる。バンクＢＮによって露出されたアノード電極ＡＮＯの上に有機発光層ＯＬを形成する。有機発光層ＯＬ上にはカソード電極層ＣＡＴが形成される。

カソード電極ＣＡＴが完成した基板ＳＵＢ上にスペーサーＳＰが配置される。スペーサーＳＰは、非開口領域であるバンクＢＮの上に形成することが望ましい。スペーサーＳＰを挟んで上部にイン−キャップ基板ＥＮＣが下部基板ＳＵＢと合着される。イン−キャップ基板ＥＮＣと下部基板ＳＵＢを合着するために、その間に接着層あるいは接着物質（図示せず）がさらに介在し得る。

下部発光型（Bottom Emission）であり、フル−カラーを実現する有機発光ダイオード表示装置の場合には、有機発光層ＯＬから発光した光は、下部基板ＳＵＢに向かって照射される。したがって、オーバーコート層ＯＣと保護膜ＰＡＳの間にカラーフィルタＣＦをさらに含み、アノード電極ＡＮＯは、透明導電物質で形成することが望ましい。そして、カソード電極ＣＡＴは、有機発光層ＯＬで発生した光を下部方向に反射させることができるように反射率に優れた金属物質を含むことが望ましい。また、有機発光層ＯＬは、白色光を発現する有機物質からなることができる。そして、有機発光層ＯＬとカソード電極ＣＡＴは、基板全表面にかけて塗布することができる。

カソード電極ＣＡＴは、有機発光ダイオードＯＬＤで基準電圧を維持する電極である。有機発光ダイオードＯＬＤを安定的に動作するようにするためには基準電圧が変動せずに安定した値を維持することが望ましい。このため、カソード電極ＣＡＴは、低抵抗の金属物質を基板ＳＵＢ全体の面積に亘って均等に蒸着することが望ましい。

図４を参照すると、カソード電極ＣＡＴは、データ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤを完全に覆っている。カソード電極ＣＡＴとデータ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤとの間には、保護膜ＰＡＳ、平坦化膜ＯＣ及びバンクＢＮが介在している。しかし、高速駆動や、ＵＨＤ級以上の超高解像度の有機発光ダイオード表示装置を開発することにおいて、配線（データ配線ＤＬ、駆動電流配線ＶＤＤ）にかかる負荷がかなり大きい値を有する。

図４のような構造を有する有機発光ダイオード表示装置においては、カソード電極ＣＡＴとデータ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤとの間で形成される寄生容量が全体寄生容量の約３０％を占めている。 ＵＨＤ級超高解像度では、カソード電極ＣＡＴとデータ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤとの間のＲＣ負荷による信号遅延が発生し、画素にデータを正しく印加することができない問題が発生することができる。

また、有機発光ダイオード表示装置は、電流駆動をする特性があり、ＲＣ負荷によって電圧プログラミングにばらつきが発生した場合、これはすぐに輝度差として現われる。ＲＣ負荷が大きいほど、データのプログラミングにかかる時間も増える。つまり、データの充電時間が長くなるのに、これは高速駆動の妨げになる。

特開２０１６−１７１０８８号公報

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決しようと案出されたものであり、超高解像度と高速駆動で良質の画質を提供する有機発光ダイオード表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、カソード電極とデータ配線と駆動電流配線間の寄生容量を低減させＲＣ負荷を減少した有機発光ダイオード表示装置を提供することにある。

前記本発明の目的を達成するために、本発明に係る一実施形態における有機発光ダイオード表示装置は、基板、バッファ層、スキャン配線、中間絶縁膜、トレンチ部、データ配線、保護膜とカラーフィルタを含む。バッファ層は、基板上に積層される。スキャン配線は、バッファ層の上において、基板の横方向に進行する。中間絶縁膜は、スキャン配線を覆う。トレンチ部は、スキャン配線で一定距離離隔して、中間絶縁膜とバッファ層が除去され、基板の一部を露出する線分形状を有する。データ配線は、トレンチ部によって露出された基板上と中間絶縁膜の上において、基板の縦方向に進行する。保護膜は、データ配線とスキャン配線を覆う。そしてカラーフィルタは、保護膜上に塗布され、トレンチ部を埋める。

一例として、前記有機発光ダイオード表示装置は、駆動電流配線をさらに含む。駆動電流配線は、データ配線と平行に配置され、トレンチ部によって露出された基板上と中間絶縁膜の上で、基板の縦方向に進行する。保護膜は、駆動電流配線を覆う。カラーフィルタは、トレンチ部の内部に配置されたデータ配線と駆動電流配線を覆う。

一例として、前記有機発光ダイオード表示装置は、画素領域、平坦化膜、アノード電極、バンク、有機発光層及びカソード電極をさらに含む。画素領域は、スキャン配線、データ配線及び駆動電流配線によって定義される。平坦化膜は、カラーフィルタ上で基板全体を覆う。アノード電極は、平坦化膜上で画素領域内に配置される。バンクは、アノード電極で発光領域を定義する。有機発光層は、バンクの上でアノード電極を覆う。そしてカソード電極は、有機発光層の上に積層される。

一例として、前記有機発光ダイオード表示装置は、スイッチング薄膜トランジスタと駆動薄膜トランジスタをさらに含む。スイッチング薄膜トランジスタは、スキャン配線とデータ配線との間に接続される。駆動薄膜トランジスタは、駆動電流配線とスイッチング薄膜トランジスタに接続される。アノード電極は、駆動薄膜トランジスタと接続される。

一例として、データ配線とカソード電極との間には、保護膜、カラーフィルタ、平坦化膜、バンクと有機発光層が積層介在される。

一例として、データ配線は、基板の縦方向に進行し、トレンチ部では、前記トレンチ部の内部に含浸される。ゲート配線と交差する部分では、中間絶縁膜の上に配置される。トレンチ部分でデータ配線とカソード電極との間の距離は、ゲート配線と交差する部分で、データ配線とカソード電極との間の距離よりトレンチの深さだけさらに厚い。

一例として、カラーフィルタは、アノード電極の下部でトレンチ部の内部を埋め、アノード電極とデータ配線及び駆動電流配線と、重畳するように配置される。

一例として、カラーフィルタは、トレンチ部の上に積層された厚さがアノード電極の下部に積層された厚さよりトレンチの深さに相当する厚さだけさらに厚い。

一例として、スキャン配線は、複数個が一定距離離隔して配置される。トレンチ部は、スキャン配線の間で縦方向に進行する線分形状を有し、複数の線分が連続してデータ配線に沿って配置される。

本発明における他の実施形態においては、カソード電極とデータ配線及び駆動電流配線の間に誘電率が高い有機物質であるカラーフィルタを介することにより、寄生容量を低減し、ＲＣ負荷を軽減することができる。また、本発明は、データ配線と駆動電流配線の下部に配置された絶縁膜とバッファ層を除去して陥没部を形成し、その陥没部にデータ配線と駆動電流配線の大部分を配置する。そして、データ配線と駆動電流配線の上にはカラーフィルタを積層して、カソード電極とデータ配線及び駆動電流配線の絶縁距離を極大化した。カソード電極とデータ配線及び駆動電流配線の間に寄生容量を除去することにより、配線のＲＣ負荷を極小化にする。その結果、データの充電特性が改善されて、超高解像度と高速駆動が可能になる。ＵＨＤ級以上の超高解像度の構造においてカソード電極と、重畳するデータ配線と駆動電流配線の面積割合が大きくなるでも、寄生容量を減らし良質の画質を提供することができる。また、高速駆動時にもデータ信号の遅延が発生しなくて輝度の均一性が非常に優れた良質の有機発光ダイオード表示装置を提供することができる。

一般的な有機発光ダイオード素子を示す図である。 一般的な有機発光ダイオード表示装置において一画素の構造を示す等価回路図である。 従来技術による薄膜トランジスタを用いた有機発光ダイオード表示装置の構造を示す平面図である。 図３において切断線Ｉ−Ｉ'における断面図であり、従来技術による下部発光型有機発光ダイオード表示装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを用いた有機発光ダイオード表示装置の構造を示す平面図である。 図５において切断線ＩＩ−ＩＩ’における断面図であり、本発明の実施形態に係る下部発光型有機発光ダイオード表示装置の構造を示す断面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明に係る好ましい実施形態を詳細に説明する。明細書の全体に亘って同一な参照番号は実質的に同一な構成要素を意味する。以下の説明において、本発明と関連した公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

以下、図５及び図６を参照して、本発明の実施形態を説明する。図５は、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを用いた有機発光ダイオード表示装置の構造を示す平面図である。図６は、図５の切断線ＩＩ−ＩＩ’における断面図であり、本発明の実施形態に係る下部発光型有機発光ダイオード表示装置の構造を示す断面図である。

図５を参照すると、アクティブマトリクス有機発光ダイオード表示装置は、基板ＳＵＢ上にマトリックス方式で配置された複数の画素領域を含む。画素領域は、横方向に進行するスキャン配線ＳＬと縦方向に進行するデータ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤに囲まれた領域として定義される。画素領域には、スイッチング薄膜トランジスタＳＴ、スイッチング薄膜トランジスタＳＴと接続された駆動薄膜トランジスタＤＴ、駆動薄膜トランジスタＤＴに接続された有機発光ダイオードＯＬＥが配置されている。有機発光ダイオードＯＬＥが画素領域内に形成されながら、発光領域を定義する。

スイッチング薄膜トランジスタＳＴは、スキャン配線ＳＬとデータ配線ＤＬが交差する部位に形成されている。スイッチング薄膜トランジスタＳＴは、画素を選択する機能をする。スイッチング薄膜トランジスタＳＴは、スキャン配線ＳＬから分岐するゲート電極ＳＧと、半導体層ＳＡ）と、ソース電極ＳＳと、ドレイン電極ＳＤを含む。

駆動薄膜トランジスタＤＴはスイッチング薄膜トランジスタＳＴによって選択された画素の有機発光ダイオードＯＬＥを駆動する役割をする。駆動薄膜トランジスタＤＴはスイッチング薄膜トランジスタＳＴのドレイン電極ＳＤと接続されたゲート電極ＤＧと、半導体層ＤＡ、駆動電流配線ＶＤＤに接続されたソース電極ＤＳと、ドレイン電極ＤＤを含む。

駆動薄膜トランジスタＤＴのドレイン電極ＤＤは、有機発光ダイオードＯＬＥのアノード電極ＡＮＯと接続されている。アノード電極ＡＮＯとカソード電極ＣＡＴの間には、有機発光層ＯＬが介在している。カソード電極ＣＡＴは基底電圧ＶＳＳに接続される。駆動薄膜トランジスタＤＴのゲート電極ＤＧと駆動電流配線ＶＤＤとの間、あるいは駆動薄膜トランジスタＤＴのゲート電極ＤＧと駆動薄膜トランジスタＤＴのドレイン電極ＤＤとの間には、補助容量Ｃｓｔが形成されている。

各画素領域には、カラーフィルタＣＦが形成されている。特に、カラーフィルタＣＦは、１つの画素領域を完全に満たすように配置されることが望ましい。例えば、１つの画素領域が左側辺には、データ配線ＤＬが配置され、右側辺には駆動電流配線ＶＤＤが配置され、そして上辺と下辺には、スキャン配線ＳＬが配置されている。１つの画素領域に１つのカラーフィルタＣＦが配置される構造であれば、カラーフィルタＣＦは、左側辺のデータ配線ＤＬ、右側辺の駆動電流配線ＶＤＤと下辺のスキャン配線ＳＬのすべてを覆い、画素領域内部を満たすように塗布することができる。

他の例として、マトリックス方式で配列された画素領域の内、１つの列ごとに同じカラーフィルタＣＦが配置される場合には、カラーフィルタＣＦは、左側辺のデータ配線ＤＬと右側辺の駆動電流配線ＶＤＤをすべて覆いながら、縦画素列を埋めるように塗布することができる。この場合、上辺と下辺のスキャン配線ＳＬがすべて同じカラーフィルタＣＦに覆われる。

カラーフィルタＣＦは、赤色カラーフィルタＣＦ（Ｒ）、緑色カラーフィルタＣＦ（Ｇ）と青色カラーフィルタＣＦ（Ｂ）が交互に１つの画素領域に１つずつ配置され得る。なお、白いカラーフィルタがさらに含まれても良い。図５においては、便宜上、１つの画素領域に１つのカラーフィルタＣＦが配置された構成を示した。

また、カラーフィルタＣＦは、薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴが配置された領域には、塗布されないこともある。例えば、カラーフィルタＣＦは、有機発光ダイオードＯＬＥのアノード電極ＡＮＯと左側辺のデータ配線ＤＬ及び右側辺の駆動電流配線ＶＤＤと下辺のスキャン配線ＳＬには配置されるが、薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴ及び補助容量Ｃｓｔが形成された部分には配置されないことがある。薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴには接続するためのコンタクトホールＤＨ、ＰＨが形成されることができる。カラーフィルタＣＦが薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴと、重畳するように配置される場合、コンタクトホールＤＨ、ＰＨを形成することが困難となり得る。この場合には、カラーフィルタＣＦを配置しないことが望ましい。

以下、図６をさらに参照して、本発明に係る下部発光型有機発光ダイオード表示装置の構造について、さらに詳細に説明する。基板ＳＵＢ上には、最初に光遮断層ＬＳが配置されている。光遮断層ＬＳは、薄膜トランジスタのチャネル領域に外部からの光の侵入を防止するためのものである。

超高解像度の有機発光ダイオード表示装置の場合、高速駆動に有利な多結晶半導体物質を使用することが望ましい。多結晶半導体物質を用いる場合は、トップゲート構造を有することが製造工程上有利な側面が多い。トップゲート（Top Gate）構造を用いて、下部発光（ボトムエミッション; Bottom Emission）の構造を有する場合、半導体物質が外部光に容易に露出される。これを防止するために、基板ＳＵＢ上で、薄膜トランジスタが形成される位置に光遮断層ＬＳを先に形成することが望ましい。

光遮断層ＬＳが形成された基板ＳＵＢの表面上にはバッファ層ＢＵＦが塗布されている。バッファ層ＢＵＦの上に、スイッチング薄膜トランジスタＳＴと駆動薄膜トランジスタＤＴの半導体層ＳＡ、ＤＡが形成されている。特に、半導体層ＳＡ、ＤＡ、光遮断層ＬＳの領域の内部に配置することが望ましい。半導体層ＳＡ、ＤＡの中央部には、ゲート絶縁膜ＧＩを間に置いて、重畳するゲート電極ＳＧ、ＤＧが形成されている。

半導体層ＳＡ、ＤＡとゲート電極ＳＧ、ＤＧが形成された基板ＳＵＢ上に中間絶縁膜ＩＮが塗布されている。中間絶縁膜ＩＮは、スキャン配線ＳＬとデータ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤとの間の絶縁のための絶縁膜である。中間絶縁膜ＩＮには、半導体層ＳＡ、ＤＡの一部分を露出するコンタクトホールと、スイッチング薄膜トランジスタＳＴのゲート電極ＳＧを露出するコンタクトホールが形成されている。コンタクトホールと共にトレンチ部ＴＲも形成されている。トレンチ部ＴＲは、中間絶縁膜ＩＮとその下部にあるバッファ層ＢＵＦを共にパターンして形成することが望ましい。

例えば、トレンチ部ＴＲは、データ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤの型に対応する線分状に形成することができる。データ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤは、スキャン配線ＳＬと交差するので、トレンチ部ＴＲを縦方向に長く延長された形状を有することが困難となる。スキャン配線ＳＬの間で縦方向に細長い線分形状が連続して配置された形状で、トレンチ部ＴＲを形成することが望ましい。トレンチ部ＴＲの内部には、データ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤが配置される。

つまり、データ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤのほとんどは、トレンチ部ＴＲによって露出された基板ＳＵＢの表面と直接接触する。しかし、スキャン配線ＳＬと交差する部位では、中間絶縁膜ＩＮの上に配置される。したがって、データ配線ＤＬから分岐するスイッチング薄膜トランジスタＳＴのソース電極ＳＳは、中間絶縁膜ＩＮの上に配置される。また、駆動電流配線ＶＤＤから分岐する駆動薄膜トランジスタＤＴのソース電極ＤＳも中間絶縁膜ＩＮの上に配置される。同様に、ドレイン電極ＳＤ、ＤＤも中間絶縁膜ＩＮの上に配置される。一方、ソース電極ＳＳ、ＤＳ及びドレイン電極ＳＤ、ＤＤは、中間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して各々半導体層ＳＡ、ＤＡの一側辺と他側辺に接触する。また、スイッチング薄膜トランジスタＳＴのドレイン電極ＳＤは、中間絶縁膜ＩＮに形成されたドレインコンタクトホールＤＨを介して駆動薄膜トランジスタＤＴのゲート電極ＤＧと接触する。

薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴ、データ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤが完成した基板ＳＵＢの表面全体の上には保護膜ＰＡＳが蒸着されている。保護膜ＰＡＳは、トレンチ部ＴＲで陥没した段差形状をそのまま有している。

保護膜ＰＡＳの上にはカラーフィルタＣＦが塗布される。カラーフィルタＣＦは、後で形成されるアノード電極ＡＮＯの領域よりわずかに大きいサイズを有するように配置することが望ましい。特に、カラーフィルタＣＦは、トレンチ部ＴＲを完全に覆うように配置することが望ましい。一方、画素領域内で薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴとは、重畳しないように配置することが望ましい。カラーフィルタＣＦは、有機物質であるから、トレンチ部ＴＲの内部を満たしながら、上部表面は、ほぼ均一な高さになるように広がりながら、塗布される特性を有する。つまり、カラーフィルタＣＦは、保護膜ＰＡＳの上でトレンチ部ＴＲを埋める形状に塗布される。

カラーフィルタＣＦは、画素領域ごとに赤色カラーフィルタＣＦ（Ｒ）、緑色カラーフィルタＣＦ（Ｇ）、あるいは青色カラーフィルタＣＦ（Ｂ）の内、いずれか１つが配置される。１つのトレンチ部ＴＲには、隣接する画素領域のデータ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤがともに配置されている。したがって、1つのトレンチ部ＴＲ内には、二つのカラーフィルタＣＦが共に満たされることもできる。場合によっては、１つのトレンチ部ＴＲ内に隣接する二つの画素領域の内、いずれか１つのカラーフィルタが満たされることもできる。図６は、２つのカラーフィルタＣＦが１つのトレンチ部ＴＲに一緒に満たされた構成を示す。

このように、薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴが形成された基板は、複数の構成要素が形成されて表面が平坦とならず、段差が多く形成され得る。本発明においては、カラーフィルタＣＦを塗布することにより、段差を平坦にすることが可能である。一方、薄膜トランジスタＳＴ、ＤＴの上にはカラーフィルタＣＦが塗布されていないため、段差が多く存在し得る。有機発光層ＯＬは、平坦な表面において、一定の発光が均等に発散する。したがって、基板の表面を平坦にするため、カラーフィルタＣＦが塗布された基板ＳＵＢ上に平坦化膜ＯＣあるいはオーバーコート層が基板ＳＵＢ全面に塗布されている。

平坦化膜ＯＣの上に、有機発光ダイオードＯＬＥのアノード電極ＡＮＯが形成される。ここで、アノード電極ＡＮＯは平坦化膜ＯＣと保護膜ＰＡＳに形成された画素コンタクトホールＰＨを介して駆動薄膜トランジスタＤＴのドレイン電極ＤＤと接続されている。

アノード電極ＡＮＯが形成された基板上に、発光領域を定義するために、スイッチング薄膜トランジスタＳＴ、駆動薄膜トランジスタＤＴと各種配線（データ配線ＤＬ、スキャン配線ＳＬ、駆動電流配線ＶＤＤ）を覆うバンクＢＮを形成する。バンクＢＮによって露出されたアノード電極ＡＮＯが発光領域となる。バンクＢＮが形成された基板ＳＵＢ全表面上に有機発光層ＯＬを塗布する。有機発光層ＯＬ上には基板ＳＵＢ全体を覆うようにカソード電極層ＣＡＴを蒸着する。

バンクＢＮによって露出されたアノード電極ＡＮＯと、その上に積層された有機発光層ＯＬ及びカソード電極ＣＡＴが、有機発光ダイオードＯＬＥを形成する。有機発光ダイオードＯＬＥから発光した白色光がカラーフィルタＣＦが配置された方向に照射され、適切な色を表現することが可能な下部発光型構造である有機発光ダイオード表示装置を提供することが可能となる。

図６に示すように、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置においては、データ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤが中間絶縁膜ＩＮとバッファ層ＢＵＦを、一部エッチングして形成したトレンチ部ＴＲに埋め立てされた形状を有する。そして、データ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤが埋め立てされたトレンチ部ＴＲは、カラーフィルタＣＦによって埋まった形状を有する。その結果、データ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤ及びカソード電極ＣＡＴの間には、保護膜ＰＡＳ、カラーフィルタＣＦ、平坦化膜ＯＣとバンクＢＮが介在された構造を有する。特に、カラーフィルタＣＦは、トレンチ部ＴＲを埋めるため、他の部分よりはるかに厚い厚さを有する。例えば、トレンチ部ＴＲに積層されたカラーフィルタＣＦの厚さは、アノード電極ＡＮＯの下部に積層されたカラーフィルタＣＦの厚さより、トレンチ部ＴＲを形成するためにエッチングされた中間絶縁膜ＩＮとバッファ層ＢＵＦの厚さだけさらに厚くなる。

図６と図４を比較すると、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置で、データ配線ＤＬとカソード電極ＣＡＴとの間の距離ＬＤＣは、従来技術による距離ＬＤＣよりはるかに長いことがわかる。また、誘電率が比較的大きい物質であるカラーフィルタＣＦがトレンチ部ＴＲを満たしているので、データ配線ＤＬとカソード電極ＣＡＴとの間の絶縁性を極めて良好に確保することができる。

本発明に係る有機発光ダイオード表示装置においては、データ配線ＤＬ及び/または駆動電流配線ＶＤＤのＲＣ負荷がほとんどないか、極小化することができる。その結果、データの充電特性が非常に優れており、高速駆動にはいずれの問題がない。特に、隣接する画素間のデータ配線を共有するＤＲＤ構造においては、２倍以上のデータプログラミング速度を要求する。この場合に、本発明に係る構造を適用する場合には、データ信号の遅延を除去したり、極小化することができるので、高速データ処理が可能である。表示装置の輝度の均一性を維持しながら、高速駆動を実現することができる。

また、ＵＤＨ級超高密度有機発光ダイオード表示装置を設計する場合には、データ配線ＤＬと駆動電流配線ＶＤＤの数が非常に多く増加する。配線の数が増加すると、カソード電極ＣＡＴと、重畳する面積が広くなるので、寄生容量が急激に増加する。これは、データ配線の信号遅延を引き起こし、輝度むらのような画質に悪影響を与えることができる。しかし、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の構造においては、ＵＨＤ級以上の超高解像度を実現しても、カソード電極ＣＡＴとデータ配線ＤＬ及び駆動電流配線ＶＤＤとの間の寄生容量を極小化することができ、良質の画質を保障することができる。

本発明の実施形態においては、トップ−ゲート構造の薄膜トランジスタを備えた下部発光型の有機発光ダイオード表示装置を例に説明した。しかし、本発明の思想をボトム−ゲート構造の薄膜トランジスタを備えた下部発光型の有機発光ダイオード表示装置にも適用することができる。例えば、光遮断層ＬＳを備えなくでも、基板ＳＵＢ上にバッファ層ＢＵＦを先に塗布し、ゲート電極とゲート配線を形成する。その後に、ゲート絶縁膜と半導体層を形成する。それから、ソース電極とドレイン電極及びデータ配線を形成する。データ配線を形成する前に、ゲート絶縁膜と、バッファ層をパターンして、トレンチ部を形成することにより、データ配線をトレンチ部内に埋め立てする。その後、保護膜を形成し、カラーフィルタを積層することにより、データ配線をトレンチ部に埋め立てて、カラーフィルタを厚く積層する構造に成ることができる。

以上説明した内容から、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変更及び修正が可能であることが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定めるべきである。

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に積層されたバッファ層と、
   前記バッファ層の上において前記基板の横方向に進行するスキャン配線と、
   前記スキャン配線を覆う中間絶縁膜と、
   前記スキャン配線から一定距離離隔して前記中間絶縁膜及び前記バッファ層が除去されて前記基板の一部を露出する線分状のトレンチ部と、
   前記トレンチ部によって露出された前記基板上と前記中間絶縁膜の上において前記基板の縦方向に進行するデータ配線と、
   前記データ配線と前記スキャン配線を覆う保護膜と、
   前記保護膜上に塗布され、前記トレンチ部を埋めるカラーフィルタとを含む有機発光ダイオード表示装置。
2. 前記データ配線と平行に配置され、前記トレンチ部によって露出された前記基板上と前記中間絶縁膜の上において前記基板の縦方向に進行する駆動電流配線をさらに含み、
   前記保護膜は、前記駆動電流配線をさらに覆い、
   前記カラーフィルタは、前記トレンチ部の内部に配置された前記データ配線と前記駆動電流配線を覆う、請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
3. 前記スキャン配線、前記データ配線及び前記駆動電流配線によって定義された画素領域と、;
   前記カラーフィルタ上において前記基板全体を覆う平坦化膜と、
   前記平坦化膜上において前記画素領域内に配置されたアノード電極と、
   前記アノード電極において発光領域を定義するバンクと、
   前記バンク上において、前記アノード電極を覆う有機発光層と、
   前記有機発光層の上に積層されたカソード電極とをさらに含む、請求項２に記載の有機発光ダイオード表示装置。
4. 前記スキャン配線と前記データ配線間に接続されたスイッチング薄膜トランジスタと、そして
   駆動電流配線と、前記スイッチング薄膜トランジスタに接続された駆動薄膜トランジスタをさらに含み、
   前記アノード電極は、前記駆動薄膜トランジスタに接続された、請求項３に記載の有機発光ダイオード表示装置。
5. 前記データ配線と、前記カソード電極との間には、
   前記保護膜、前記カラーフィルタ、前記平坦化膜、前記バンクと、そして前記有機発光層が積層介在された、請求項３に記載の有機発光ダイオード表示装置。
6. 前記データ配線は、
   前記基板の縦方向に進行し、前記トレンチ部においては、前記トレンチ部の内部に含浸され、
   前記ゲート配線と交差する部分では、前記中間絶縁膜の上に配置され、
   前記トレンチ部分において、前記データ配線と前記カソード電極との間の距離は、前記ゲート配線と交差する部分において、前記データ配線と前記カソード電極との間の距離より前記トレンチの深さだけさらに厚い、請求項３に記載の有機発光ダイオード表示装置。
7. 前記カラーフィルタは、
   前記アノード電極の下部において、前記トレンチ部の内部を埋め、前記アノードと前記データ配線及び前記駆動電流配線と重畳するように配置された、請求項２に記載の有機発光ダイオード表示装置。
8. 前記カラーフィルタは、
   前記トレンチ部の上に積層された厚さが前記アノード電極の下部に積層された厚さより前記トレンチの深さに相当する厚さだけさらに厚い、請求項７に記載の有機発光ダイオード表示装置。
9. 前記スキャン配線は、複数個が一定距離離隔して配置され、
   前記トレンチ部は、前記スキャン配線との間で縦方向に進行する線分形状を有し、複数の線分が連続して前記データ配線に沿って配置された、請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。

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