JP4324577B2 - 電子発光ディスプレイの画素素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子発光ディスプレイに関し、特に、電子発光ディスプレイの画素素子とその製造方法に関するものである。
近年、フラットディスプレイの技術は、著しく改善されている。その原因の一つは、基板上に薄膜トランジスタを製造する技術が成熟してきたためであり、アクティブマトリックスタイプのディスプレイ装置の発展が促進させているからである。また、フラットディスプレイに液晶材料を用いる時、バックライトモジュールの使用が必要であることから、例えば、発光ダイオードなどの自発光の特性を有する電子ディスプレイ装置が積極的に発展し始めた。その理由の一つは、有機発光装置を含むディスプレイの自発光特性がバックライトモジュールを用いる液晶ディスプレイより更に明るくなるためである。
図１は、有機発光ダイオードを用いた従来の電子発光ディスプレイパネルの概略図を示している。この電子発光ディスプレイパネルは、データ駆動回路１０、スキャン駆動回路２０、複数のスキャンラインＧ１とＧ２、前記スキャンラインに交差した複数のデータラインＤ１〜Ｄ６によって定義された複数の画素域Ｐ１〜Ｐ１２、複数のスイッチング薄膜トランジスタＳ１〜Ｓ１２、複数の画素駆動薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ１２と、複数の有機発光ダイオードＲ１〜Ｒ４、Ｇ１〜Ｇ４、Ｂ１〜Ｂ４を含む。有機発光ダイオードＲ１〜Ｒ４は、赤色光を発し、有機発光ダイオードＧ１〜Ｇ４は、緑色光を発し、有機発光ダイオードＢ１〜Ｂ４は、青色光を発する。
画素域Ｐ１〜Ｐ１２は、それぞれ薄膜トランジスタ域と有機発光ダイオード域を含む。薄膜トランジスタ域は、スイッチングＴＦＴと画素駆動ＴＦＴを含む。通常、有機発光ダイオードが発する光がどの色でも、全ての有機発光ダイオード域は、全部、同じ構造を有する。図２は、有機発光ダイオード域内の構造を示している。有機発光ダイオード２９０は、基板の上に位置する中間構造２５０の上に設置される。有機発光ダイオード２９０は、少なくとも例えば、インジウムスズ酸化物層の陽極層２６０、有機発光層２７０と陰極層２８０を含む。中間構造２５０は、保護層２４０、層間絶縁層２３０、ゲート酸化層２２０、酸化ケイ素層（ＳｉＯｘ）２１５と、窒化ケイ素層（ＳｉＮｘ）２１０を含む。電流が陽極層２６０と陰極層２８０に加えられた時、有機発光層２７０から発された光は、底部方向に向いて発され、直接、陽極層２６０、中間構造２５０と、基板２００を透過する。しかし、中間構造２５０は、例えば青色光、緑色光と、赤色光などの異なる色に対して異なる光学効果（ｅ.ｇ．吸収、透過と、反射）を表す。よって、赤色光および／または緑色光に比べて、青色光に対するこの共通の中間構造は、より好ましい光学効果を表すことができる。結果として、有機発光ダイオードパネルの透過率と彩度を最適化することができない。
これに鑑みて、本発明の主な目的は、有機発光ダイオードパネルの透過率と彩度を最適化することができる電子発光ディスプレイの画素素子を提供することである。
本発明は、基板、前記基板の第一域の上に設置された第一中間構造、前記第一中間構造の上に設置された少なくとも一つの第一カラー電子発光装置、前記基板の第二域の上に設置された第二中間構造、および前記第二中間構造の上に設置され、前記第二中間構造は、前記第一中間構造と異なる少なくとも一つの第二カラー電子発光装置を含む電子発光ディスプレイの画素素子を提供する。
また、本発明は、基板上の第一域と第二域内に第一バッファ層を形成するステップ、前記第一域と前記第二域内の第一バッファ層の上に第二バッファ層を形成するステップ、前記第一域と前記第二域内の第二バッファ層の上にゲート酸化層を形成するステップ、前記第一域と前記第二域内のゲート酸化層の上に誘電体層を形成するステップ、前記第一域と前記第二域内の誘電体層の上に保護層を形成するステップ、前記第二域内の保護層をエッチングするステップ、前記第二域内の誘電体層をエッチングするステップ、前記第二域内のゲート酸化層をエッチングするステップ、前記第一域内の保護層の上に少なくとも一つの第一カラーを有する電子発光装置を形成するステップ、および前記第二域内のバッファ層の上に少なくとも一つの第二カラーを有する電子発光装置を形成するステップを含む電子発光ディスプレイの画素素子の製造方法を提供する。
本発明の電子発光ディスプレイの画素素子とその製造方法によれば、青色有機発光ダイオードの電子発光ディスプレイ装置の中に異なる中間構造を組み合わせて用いることができ、鮮明で色彩純度の高い高彩度画像を表す画素素子を提供できる。
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
本発明の実施例は図３〜図５を合わせて以下に詳細を述べる。図３は、電子発光ディスプレイを用いた画素素子３１０の実施例を示している。電子発光ディスプレイでは、有機発光ダイオードは、発光装置として用いられる。画素素子３１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）と、青色（Ｂ）光などの３色の有機発光ダイオードで配列された領域を含む。図４は、図３のライン４−４に沿った断面概略図であり、隣接する赤、緑と、青色光の有機発光ダイオードを示している。図４に示すように、第一中間構造４３０は、基板４００の第一域の上に設置され、青色有機発光ダイオード４６０は、第一中間構造４３０の上に設置され、第二中間構造４１０と４２０は、基板４００の第二域の上に設置される。赤色有機発光ダイオード４４０は、第二中間構造４１０の上に設置され、緑色有機発光ダイオード４５０は、第二中間構造４２０の上に設置される。第二中間構造４１０、４２０の構造は、第一中間構造４３０の構造と異なる。
図５Ａに示すように、第一中間構造４３０は、基板４００の上に設置される。基板４００の材料は、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。ここでは、第一中間構造４３０は、材質が例えば、窒化ケイ素からなる第一バッファ層５１０、材質が例えば、酸化ケイ素からなる第二バッファ層５２０、ゲート酸化層５３０、誘電体層５４０と、保護層５５０を含む。第一バッファ層５１０は、例えば、化学気相堆積法の方法によって形成されることができ、その厚さは、約４００〜６００Åの範囲である。第二バッファ層５２０は、例えば、化学気相堆積法の方法によって形成されることができ、その厚さは、約１４００〜１６００Åの範囲である。誘電体層５４０は、例えば、化学気相堆積法の方法によって形成されることができ、その厚さは、約２８００〜３２００Åの範囲である。保護層５５０の材料は、例えば、窒化ケイ素、酸化ケイ素、または有機フォトレジストである。インジウムスズ酸化物層５６０は、第一中間構造４３０の上に設置される。青色を放つ有機発光層５６５は、インジウムスズ酸化物層５６０の上に設置され、画素駆動ＴＦＴ５８０は、青色有機発光ダイオード４６０を駆動するように用いられ、発光させる。ここでは、画素駆動ＴＦＴ５８０は、その内部構造を詳細に表しておらず、全体的な図を簡易化している。インジウムスズ酸化物層５６０は、画素駆動ＴＦＴ５８０に電気的に接続される。
図５Ｂに示すように、第二中間構造４１０は、基板４００の上に設置される。第二中間構造４１０は、例えば、窒化ケイ素の材質からなる第一バッファ層５１０、そして、例えば、酸化ケイ素の材質からなる第二バッファ層５２０を含む。第一バッファ層５１０は、例えば、化学気相堆積法の方法によって形成されることができ、その厚さは、約４００〜６００Åの範囲である。第二バッファ層５２０は、例えば、化学気相堆積法の方法によって形成されることができ、その厚さは、約１４００〜１６００Åの範囲である。インジウムスズ酸化物層５７０は、第二中間構造４１０の上に設置される。赤色を放つ有機発光層５７５は、インジウムスズ酸化物層５７０の上に設置され、画素駆動ＴＦＴ５９０は、赤色有機発光ダイオード４４０を駆動するように用いられ、発光させる。ここでは、画素駆動ＴＦＴ５９０は、その内部構造を詳細に表しておらず、全体的な図を簡易化している。インジウムスズ酸化物層５７０は、画素駆動ＴＦＴ５８０に電気的に接続される。
もう一つの実施例（未表示）では、赤色、緑色、青色有機発光ダイオードは、それぞれ異なるタイプの中間構造の上に設置され、ディスプレイパネルの彩度を増すことができる。よって、一つの画素素子内で３つの異なる中間構造を用いることができる。当業者は、例えば、緑色、赤色と、青色有機発光ダイオードなどの電子発光ディスプレイ装置の中に異なる中間構造を組み合わせて用いることができる。
図６を参照下さい。前記第一中間構造４３０、または第二中間構造４１０を単独に用いた有機発光ディスプレイパネルの発光効率と赤、緑、青のＣＩＥ値（国際照明協会で確立したＸＹＺ表色系の等色関数値）を示している。図６のデータを特定公式に代入し、計算した後、第一中間構造４３０のみを用いた時、彩度（主色／ＮＴＳＣ）は６１％であり、第二中間構造４１０を用いた時も６１％である。
彩度は、色彩の純度を意味する。良好な彩度を有するディスプレイパネルは、明瞭に微妙な色差を表すことができる。よって、肉眼で他の色から異なるかなり近い色を感知することができる。低彩度の画像は通常、色あせ、暗く、グレーがかる。それに対して、高彩度画像は、鮮明で且つ、色彩純度が高い。上述のＣＩＥ値は、国際照明委員会が公布した標準方法に基づいて測定されて得られる。
図７を参照下さい。第一中間構造４３０または第二中間構造４１０を組み合わせて用いた有機発光ディスプレイの赤、緑、青の発光効率とＣＩＥ値を示している。図７のデータを特定公式に代入し、計算した後、緑色光と赤色光の有機発光ダイオードが第二中間構造４１０、４２０を、青色光の発光ダイオードが第一中間構造４３０を用いた時、その彩度（主色／ＮＴＳＣ）は６８％である。
以下に上述の第一中間構造４３０と、第二中間構造４１０、４２０を組み合わせた画素要素３１０を製造する製造方法を述べる。各層は、必要な領域内にのみ形成される。第一バッファ層５１０は、第一域と第二域内の基板４００の上に形成される。次に、第二バッファ層５２０が第一域と第二域内の第一バッファ層５１０の上に形成される。ゲート酸化層５３０、誘電体層５４０と、保護層５５０は、順に基づいて第一域と第二域内に形成される。続いて、第二域内の保護層、誘電体層と、ゲート酸化層をエッチングする。次に、第二域内の第二バッファ層５２０の上に赤色光と緑色光の有機発光ダイオードを形成し、第一域内の保護層５５０の上に青色光の有機発光ダイオードを形成する。
第一中間構造４３０と、第二中間構造４１０、４２０を組み合わせた画素要素３１０を製造するもう一つの実施例を述べる。各層は、必要な領域内にのみ形成される。第一バッファ層５１０は、第一域と第二域内の基板４００の上に形成される。次に、第二バッファ層５２０を第一域と第二域内の第一バッファ層５１０の上に形成する。ゲート酸化層５３０、誘電体層５４０と、保護層５５０は、順に基づいて第一域にのみ形成される。赤色光と緑色光の有機発光ダイオードは、第二域の第二バッファ層５２０の上に形成され、青色光の有機発光ダイオードは、第一域の第一バッファ層５１０の上に形成される。
上述の実施例は、特定の第一中間構造と第二中間構造を例示したが、当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、もう一つのタイプ（ｅ．ｇ．青色光）の有機発光ダイオードに適する中間構造と、もう一つのタイプ（ｅ．ｇ．緑色光または赤色光）の有機発光ダイオードに適する中間構造を製造することができる。
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
１０ データ駆動回路
２０ スキャン駆動回路
Ｇ１、Ｇ２ スキャンライン
Ｄ１〜Ｄ６ データライン
Ｐ１〜Ｐ１２ 画素域
Ｓ１〜Ｓ１２ スイッチング薄膜トランジスタ
Ｔ１〜Ｔ１２ 画素駆動薄膜トランジスタ
２００ 基板
２１０ 窒化ケイ素層
２１５ 酸化ケイ素層
２２０ ゲート酸化層
２３０ 層間絶縁層
２４０ 保護層
２５０ 中間構造
２６０ 陽極層
２７０ 有機発光層
２８０ 陰極層
２９０ 有機発光ダイオード
３１０ 画素要素
４００ 基板
４１０、４２０ 第二中間構造
４３０ 第一中間構造
４４０ 赤色有機発光ダイオード
４５０ 緑色有機発光ダイオード
４６０ 青色有機発光ダイオード
５１０ 第一バッファ層
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５３０ ゲート酸化層
５４０ 誘電体層
５５０ 保護層
５６０、５７０ インジウムスズ酸化物層
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５８０ 画素駆動ＴＦＴ
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Claims (9)
- 基板と、
前記基板の上に設置された第一バッファ層と、前記第一バッファ層の上に設置された第二バッファ層と、前記第二バッファ層の上に設置されたゲート酸化層と、前記ゲート酸化層の上に設置された誘電体層と前記誘電体層の上に設置された保護層とを含む前記基板の第一域の上に設置された第一中間構造と、
前記第一中間構造の上に設置され、第一中間構造を通過して放射する青色光を発する青色有機発光ダイオードである少なくとも一つの第一カラー電子発光装置と、
前記基板の上に設置された第一バッファ層と、前記第一バッファ層の上に設置された第二バッファ層とを含む前記基板の第二域の上に設置され、前記ゲート酸化層、前記誘電体層、前記保護層を含まない第二中間構造と、
前記第二中間構造の上に設置され、前記第一カラー電子発光装置と異なる、第二中間構造を通過して放射する緑色光を発する緑色有機発光ダイオードまたは第二中間構造を通過して放射する赤色光を発する赤色有機発光ダイオードである少なくとも一つの第二カラー電子発光装置と、
を含むことを特徴とする電子発光ディスプレイの画素素子。 - 前記第一カラー電子発光装置および第二カラー電子発光装置は、前記保護層の上に設置された陽極と、前記陽極の上に設置された少なくとも一つの有機発光層と、前記有機発光層の上に設置された陰極とをそれぞれ含む請求項１に記載の電子発光ディスプレイの画素素子。
- 前記第二中間構造は、前記基板の上に直接設置された第一バッファ層、および前記第一バッファ層の上に直接設置され、前記第二カラー電子発光装置が直接設置される第二バッファ層を含む請求項１または請求項２に記載の電子発光ディスプレイの画素素子。
- 前記第一バッファ層の材料は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）からなり、前記第二バッファ層の材料は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）からなる請求項１〜請求項３いずれかに記載の電子発光ディスプレイの画素素子。
- 緑色有機発光ダイオードまたは赤色有機発光ダイオードは、前記第二バッファ層の上に設置された陽極と、前記陽極の上に設置された少なくとも一つの有機発光層と、前記有機発光層の上に設置された陰極とを含む請求項１に記載の電子発光ディスプレイの画素素子。
- 前記陽極の材料は、インジウムスズ酸化物からなる請求項１又は請求項５に記載の電子発光ディスプレイの画素素子。
- 前記基板は透明基板であり、前記電子発光ディスプレイは、底部発光ディスプレイである請求項１〜請求項６いずれかに記載の電子発光ディスプレイの画素素子。
- 基板上の第一域と第二域内に第一バッファ層を形成するステップと、前記第一域と前記第二域内の第一バッファ層の上に第二バッファ層を形成するステップと、前記第一域と前記第二域内の第二バッファ層の上にゲート酸化層を形成するステップと、前記第一域と前記第二域内のゲート酸化層の上に誘電体層を形成するステップと、前記第一域と前記第二域内の誘電体層の上に保護層を形成するステップと、前記第二域内の保護層をエッチングするステップと、前記第二域内の誘電体層をエッチングするステップと、前記第二域内のゲート酸化層をエッチングするステップと、により前記基板の第一域の上に第一中間構造、及び前記基板の第二域の上に設置され、前記ゲート酸化層、前記誘電体層、前記保護層を含まない第二中間構造を設置するステップと、
前記第一域内の保護層の上に、第一中間構造を通過して放射する青色を放つ青色有機発光ダイオードである少なくとも一つの第一カラーを有する電子発光装置を形成するステップと、
前記第二域内のバッファ層の上に、第二中間構造を通過して放射する緑色を放つ緑色有機発光ダイオード又は第二中間構造を通過して放射する赤色を放つ赤色有機発光ダイオードである少なくとも一つの第二カラーを有する電子発光装置を形成するステップと、
を含む電子発光ディスプレイの画素素子の製造方法。 - 基板上の第一域および第二域内に第一バッファ層を形成するステップと、前記第一域と前記第二域内の第一バッファ層の上に第二バッファ層を形成するステップと、前記第一域内の第二バッファ層の上にゲート酸化層を形成するステップと、前記第一域内のゲート酸化層の上に誘電体層を形成するステップと、前記第一域内の誘電体層の上に保護層を形成するステップと、により前記基板の第一域の上に第一中間構造、及び前記基板の第二域の上に設置され、前記ゲート酸化層、前記誘電体層、前記保護層を含まない第二中間構造を設置するステップと、
前記第一域内の保護層の上に、第一中間構造を通過して放射する青色を放つ青色有機発光ダイオードである少なくとも一つの第一カラーの電子発光装置を形成するステップと、
前記第二域内のバッファ層の上に、第二中間構造を通過して放射する緑色を放つ緑色有機発光ダイオード又は第二中間構造を通過して放射する赤色を放つ赤色有機発光ダイオードである少なくとも一つの第二カラーの電子発光装置を形成するステップと、
を含む電子発光ディスプレイの画素素子の製造方法。
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