JP4127608B2

JP4127608B2 - 自己発光表示パネル

Info

Publication number: JP4127608B2
Application number: JP2001322556A
Authority: JP
Inventors: 洋介櫻井; 道哉小林; 紀彦上浦; 良朗青木
Original assignee: 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2002202735A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の自己発光素子を用いて画像を表示する自己発光表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、有機ＥＬ表示装置等の自己発光表示パネルが軽量、薄型、高輝度という特徴を持つことからノート型パーソナルコンピュータや携帯用情報機器等のモニタディスプレイとして注目されている。典型的な有機ＥＬ表示装置は、マトリクス状に配列される複数の有機ＥＬ素子をそれぞれ画素として画像を表示するように構成される。この有機ＥＬ表示装置では、複数の走査線がこれら有機ＥＬ素子の行に沿って配置され、複数の信号線がこれら有機ＥＬ素子の列に沿って配置され、複数の画素スイッチがこれら走査線および信号線の交差位置近傍に配置される。各画素スイッチは対応走査線を介して駆動されたときに対応信号線の信号電圧を対応有機ＥＬ素子に印加する。
【０００３】
図５はこの有機ＥＬ表示装置の画素周辺構造を示す。有機ＥＬ素子は赤、緑、または青の蛍光性有機化合物を含む薄膜である発光層１をカソード電極２およびアノード電極３間に挟持した構造を有し、発光層１に電子および正孔を注入しこれらを再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子の失活時に生じる光放出により発光する。ここで、バッファ層４が励起子を効率的に生成させるために発光層１およびアノード電極３間に配置される。アノード電極３はＩＴＯ等で構成される透明電極であり、カソード電極はアルミニウム等の金属で構成される反射電極である。この構成により、有機ＥＬ素子は１０Ｖ以下の印加電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ^２程度の輝度を得ることができる。
【０００４】
画素スイッチは例えば薄膜トランジスタで構成される。この薄膜トランジスタはガラス板５上に形成される半導体薄膜６、半導体薄膜６を覆うゲート絶縁膜７、ゲート絶縁膜７を介して半導体薄膜６上に配置されるゲート電極８、およびゲート電極８の両側において半導体薄膜６内に形成されるソースおよびドレインにそれぞれ接続されるソースおよびドレイン電極１０，１１を含む。半導体薄膜６は例えばアモルファスシリコンまたはポリシリコンである。ゲート電極８および半導体薄膜６はソースおよびドレインを露出するコンタクトホールを持つ層間絶縁膜９で覆われる。ソース電極１０およびドレイン電極１１はコンタクトホールで半導体薄膜のソースおよびドレインにコンタクトして層間絶縁膜９上に形成され、ソース電極１０を露出するコンタクトホールを持つ層間絶縁膜１２により覆われる。
【０００５】
ところで、蛍光性有機化合物の薄膜は水分を吸収して使用できなくなり易く、フォトリソグラフィー等のパターニングに対して耐性が無い。このため有機ＥＬ素子の形成工程では、アノード電極３が層間絶縁膜１２のコンタクトホールを介してソース電極１０にコンタクトして層間絶縁膜１２上に形成される。アノード電極３および層間絶縁膜１２は保護膜１３で全体的に覆われ、この保護膜１３は絶縁膜１４で全体的に覆われる。保護膜１３および絶縁膜１４はアノード電極３を部分的に露出する開口を形成するようパターニングされる。バッファ層４はこの開口でアノード電極３の露出部を覆うようにバッファ材を塗布することにより形成され、発光層１は蛍光性有機化合物をバッファ層４上に塗布することにより形成され、カソード電極２は金属蒸着により発光層１上に形成される。
【０００６】
しかし、有機ＥＬ素子が上述した工程で形成された場合、発光層１からの放出光をガラス板５の外部に照射するために層間絶縁膜９および層間絶縁膜１２を通過する必要があり、これによって光透過率が低下する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複雑な製造工程を必要とせずに良好な発光特性を得ることができる自己発光表示パネルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、自己発光層が第１電極および第２電極間に挟持される自己発光素子と、自己発光素子を画素として配線する画素配線と、画素配線および第１電極を覆う層間絶縁膜およびこの層間絶縁膜を覆う撥水性絶縁膜を含む絶縁体とを備え、発光層は第１電極を部分的に露出するように絶縁体に形成される開口内だけにインクジェット方式で配置され、層間絶縁膜は保護絶縁膜と開口の内壁を構成する面において露出される親水性絶縁膜との積層体であり、第１電極は光透過性絶縁基材上に設けられて光透過性を有し、画素配線は第１電極と同一平面でかつ前記第１電極が形成されない領域の光透過性絶縁基材上に配置され発光層から横方向に放出される光を前記第１電極が形成されない領域において前記光透過性絶縁基材の外に反射して放出する配線金属部を含む自己発光表示パネルが提供される。
【００１１】
本発明の自己発光表示パネルでは、配線金属部が光透過性絶縁基材上に第１電極と同一平面上に配置され自己発光層から横方向に放出される光を反射する。これは、光透過性絶縁基材の外部に放出される光の強度を高める結果となる。また、配線金属部および第１電極が同一平面上に形成されるため、２つの光透過性絶縁基材を独立なプロセスで形成する必要が無いうえ、これら光透過性絶縁基材の重なりによる光透過率の低下を防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る自己発光表示パネルとなる有機ＥＬ表示装置について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１および図２はこの有機ＥＬ表示装置の画素周辺構造を示す。この有機ＥＬ表示装置は、マトリクス状に配列される複数の有機ＥＬ素子ＰＸをそれぞれ画素として画像を表示するように構成される。この有機ＥＬ表示装置では、複数の走査線Ｙがこれら有機ＥＬ素子ＰＸの行に沿って配置され、複数の信号線Ｘがこれら有機ＥＬ素子の列に沿って配置され、複数の画素スイッチＳＷ’がこれら走査線および信号線の交差位置近傍に配置される。各画素スイッチは対応走査線を介して駆動されたときに駆動素子ＳＷを介して対応信号線の信号電圧を対応有機ＥＬ素子に印加する。この駆動素子ＳＷおよび有機ＥＬ素子は、一対の電源間に直列に配置される。
【００１６】
有機ＥＬ素子ＰＸ、駆動素子ＳＷおよび画素スイッチＳＷ’は光透過性絶縁基板として用いられるガラス板２０と一体的に構成される。ガラス板２０はシリコンの拡散を阻止するバリアとなる下地層２１で覆われる。この下地層２１はガラス板２０を覆うシリコン窒化膜２１Ａとこのシリコン窒化膜２１Ａを覆うシリコン酸化膜２１Ｂとの積層体である。
【００１７】
画素スイッチＳＷ’および駆動素子ＳＷは例えば薄膜トランジスタで構成される。この薄膜トランジスタは、下地層２１上に形成される半導体薄膜２４、半導体薄膜２４を覆う酸化シリコンのゲート絶縁膜２５、このゲート絶縁膜２５を介して半導体薄膜２４上に配置されるゲート電極２６、および半導体薄膜２４内に所定濃度の不純物を含んで形成されるソースおよびドレインにそれぞれ接続されるソースおよびドレイン電極２７，２８を含む。半導体薄膜２４はアモルファスシリコンまたはポリシリコンであり、ゲート電極２６はＭｏＷであり、ソースおよびドレイン電極２７，２８はＭｏ／Ａｌ／Ｍｏのような金属の３層構造である。ゲート電極２６および半導体薄膜２４はソースおよびドレインを露出するコンタクトホールを持つ酸化シリコンの層間絶縁膜２３で覆われる。ソース電極２７およびドレイン電極２８はコンタクトホールで半導体薄膜２４のソースおよびドレインにコンタクトして層間絶縁膜２３上に形成される。画素スイッチＳＷ’のゲート電極２６は走査線の一部を構成し、ドレイン電極２８は信号線の一部を構成する。また、駆動素子ＳＷのゲート電極は画素スイッチＳＷ’のソース電極に接続し、また、駆動スイッチＳＷのドレイン電極は電源供給ラインＶＤＤの一部を構成し、ソース電極は有機ＥＬ素子ＰＸに接続する。
【００１８】
有機ＥＬ素子ＰＸは赤、緑、または青の蛍光性有機化合物を含む薄膜である自己発光層をカソード電極３６およびアノード電極３０間に挟持した構造を有し、自己発光層に電子および正孔を注入しこれらを再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子の失活時に生じる光放出により発光する。ここで、励起子を効率的に生成させるため、バッファ層３３が発光層３４およびアノード電極３０間に配置され、電子輸送層３５が発光層３４およびカソード電極３６間に配置される。ここでは自己発光層として、発光層３４、バッファ層３３、電子輸送層３５の積層構造を用いる場合について説明したが、機能的に複合された２層または単層で構成してもよい。アノード電極３０は例えばＩＴＯで構成される透明電極であり、カソード電極３６はＢａ／Ａｇのような金属の２層構造で構成される反射電極である。ここでは、例えばアノード電極３０を透明電極とし、この透明電極を介して光を外部に取り出すが、この透明電極をカソード電極３６、反射電極をアノード電極３０にて構成してもよい。
【００１９】
有機ＥＬ素子ＰＸの形成工程では、アノード電極３０が薄膜トランジスタのソースおよびドレイン電極２７，２８と同様に層間絶縁膜２３を下地として形成される。ちなみに、ソースおよびドレイン電極２７，２８はアノード電極３０の形成後に形成され、これによりソース電極２７がアノード電極３０にコンタクトする。この状態で、窒化シリコンの保護絶縁膜２９がアノード電極３０、ソースおよびドレイン電極２７，２８および層間絶縁膜２３を全体的に覆って形成され、アノード電極３０を部分的に露出するようにパターニングされる。
このように、アノード電極３０を形成した後、コンタクトホールを形成するため、半導体薄膜２４の表面がアノード電極３０の形成時にダメージを受けることを防止できる。また、アノード電極３０の形成後にソースおよびドレイン電極２７，２８、信号線Ｘを形成するためＩＴＯ加工時に用いられるエッチャントによるＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの不所望な加工を防止することができる。
【００２０】
続いて、酸化シリコンの親水性絶縁膜３１が保護絶縁膜２９およびアノード電極３０の露出部を全体的に覆って形成され、再びアノード電極３０を部分的に露出するようにパターニングされる。続いて、表面処理したアクリル樹脂のような撥水性有機絶縁膜３２が親水性絶縁膜３１およびアノード電極３０の露出部を全体的に覆って形成され、再びアノード電極３０を部分的に露出するようにパターニングされる。これらパターニングはアノード電極３０を部分的に露出しこの露出面に向かってテーパ状となる開口ＯＰを保護絶縁膜２９、親水性絶縁膜３１、および撥水性有機絶縁膜３２の絶縁体に形成する結果となる。
【００２１】
開口ＯＰの形成後、一定量の水溶性高分子溶液がインクジェット方式で開口ＯＰ内に注入され、これによりバッファ層３３を形成する。この後、一定量の蛍光性有機化合物を含む高分子溶液がインクジェット方式で開口ＯＰ内に注入され、これにより発光層３４を形成する。この後、一定量の高分子溶液がインクジェット方式で開口ＯＰ内に注入され、これにより電子輸送層３５を形成する。撥水性絶縁膜３２および電子輸送層３５は金属蒸着により形成されるカソード電極３６で覆われ、このカソード電極３６はＳｉＮ、ＡｌＮ等のパッシベーション層３７で覆われる。尚、電子輸送層３５は省略可能である。
【００２２】
こうして得られた構造物はその外周端部付近に塗布されるシール材によりガラス板、金属板のような支持板３８に窒素雰囲気中で接着され、これにより窒素がパッシベーション層３７および支持板３８との間に封止される。
【００２３】
上述の実施形態では、ソースおよびドレイン電極２７，２８、信号線Ｘが層間絶縁膜２３上にアノード電極３０と共に同一平面上に配置され、発光層３４から横方向に放出される光を反射する。これは、光透過性絶縁基板２０の外部に放出される光の強度を高める結果となる。また、層間絶縁膜２３はソースおよびドレイン電極２７，２８およびアノード電極３０に対して共通の下地となるため、２つの層間絶縁膜を独立なプロセスで形成する必要が無いうえ、これら層間絶縁膜の重なりによる光透過率の低下を防止できる。
【００２４】
また、撥水性絶縁膜３２が保護絶縁膜２９および親水性絶縁膜３１の積層体を覆うため、この積層体よりもアノード電極３０の露出面から離れた開口ＯＰの内壁を撥水性にできる。従って、発光層３４の材料として一定量の液状蛍光性有機化合物をインクジェット方式で開口ＯＰ内に注入した場合に、蛍光性有機化合物が撥水性である開口ＯＰの内壁に付着せず速やかに流れ落ちるため、発光層３４の厚さ制御が容易となる。すなわち、均一かつ十分な厚さの発光層３４を開口ＯＰの下方に形成できる。これは、バッファ層３３および電子輸送層３５の形成についても同様である。
【００２５】
また、保護絶縁膜２９および親水性絶縁膜３１の積層体は開口ＯＰの内壁を構成する面において親水性絶縁膜３１による親水性を持つため、撥水性絶縁膜３２で弾かれた液状蛍光性有機化合物を撥水性絶縁膜３２よりもアノード電極３０の露出面に近い側に確実に吸引することができる。
【００２６】
また、保護絶縁膜２９および親水性絶縁膜３１の積層体は保護絶縁膜２９を親水性絶縁膜３１で全体的に覆うことにより形成されるため、開口ＯＰの内壁を構成する面を容易に親水性にすることができる。
【００２７】
上述の実施形態では、アノード電極３０を層間絶縁膜２３上にソース、ドレイン電極２７，２８、信号線Ｘと同一平面上に形成する場合について説明したが、走査線Ｙと同一平面上にアノード電極３０を配置してもよい。例えば図３に示すように、ゲート電極２６がアノード電極３０と共にゲート絶縁膜２５上に配置され、自己発光層から横方向に放出される光を反射する。これは、図２に示す構造と同様に光透過性絶縁基板２０の外部に放出される光の強度を高める結果となる。また、ゲート絶縁膜２５はゲート電極２６およびアノード電極３０に対して共通の下地となるため、２つの絶縁膜を独立なプロセスで形成する必要が無いうえ、これら絶縁膜の重なりによる光透過率の低下を防止できる。
【００２８】
また、図４に示すように、親水性絶縁膜３１でソースおよびドレイン電極２７，２８およびアノード電極３０を覆い、保護絶縁膜２９でこの親水性絶縁膜３１の上面だけを覆うようにして、保護絶縁膜２９および親水性絶縁膜３１の積層体を構成するようにしても、開口ＯＰの内壁を構成する面を容易に親水性にすることができる。
【００２９】
また、アノード電極３０とは別材料である光反射性配線電極により、コンタクト部での段切れ、コンタクト抵抗の増大を抑制することができ、ＴＦＴとの確実な電気的接続が可能となる。
【００３０】
また上述の実施形態においては、自己発光層材料に高分子材料を用いる場合について説明したが、これに限定されず低分子材料により構成してもよい。
【００３１】
また、上述の実施形態においては、自己発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明したが、これに限定されず、本発明は対向電極間に自己発光層を備えた自己発光表示パネル全般に適用することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複雑な製造工程を必要とせずに良好な発光特性を得ることができる自己発光表示パネルおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素周辺の構造を示す平面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す画素周辺構造の第１変形例を示す断面図である。
【図４】図１に示す画素周辺構造の第２変形例を示す断面図である。
【図５】従来の有機ＥＬ表示装置の画素周辺構造を示す断面図である。
【符号の説明】
ＯＰ…開口
ＰＸ…有機ＥＬ素子
ＳＷ…画素スイッチ
２７…ソース電極
２８…ドレイン電極
２９…保護絶縁膜
３０…アノード電極
３２…撥水性絶縁膜
３１…親水性絶縁膜
３４…発光層
３６…カソード電極

Claims

自己発光層が第１電極および第２電極間に挟持される自己発光素子と、前記自己発光素子を画素として配線する画素配線と、前記画素配線および前記第１電極を覆う層間絶縁膜およびこの層間絶縁膜を覆う撥水性絶縁膜を含む絶縁体とを備え、前記発光層は前記第１電極を部分的に露出するように前記絶縁体に形成される開口内だけにインクジェット方式で配置され、前記層間絶縁膜は保護絶縁膜と前記開口の内壁を構成する面において露出される親水性絶縁膜との積層体であり、前記第１電極は光透過性絶縁基材上に設けられて光透過性を有し、前記画素配線は前記第１電極と同一平面でかつ前記第１電極が形成されない領域の光透過性絶縁基材上に配置され前記発光層から横方向に放出される光を前記第１電極が形成されない領域において前記光透過性絶縁基材の外に反射して放出する配線金属部を含むことを特徴とする自己発光表示パネル。
前記開口は前記第１電極の露出面に向かってテーパ状となるように前記絶縁体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の自己発光表示パネル。