JP4521061B2 - 有機elデバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1では駆動用の薄膜トランジスタ123に接続されているスイッチング用の薄膜トランジスタ142は図示を省略されている。
また、本発明は高い応答性を持つ有機ELディスプレイおよびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明ではコンタクトホールを必要としないことから、各素子の電極の配線を太くすることが可能である。
また、素子Aのゲート電極のソース電極およびドレイン電極に対する位置関係と、素子Bのゲート電極のソース電極およびドレイン電極に対する位置関係とを違える(一方をトップゲートとし、他方をボトムゲートとする)ことで、絶縁膜よりも基板側の電極の配線の数(素子Aのソース電極、素子Aのドレイン電極および素子Bのゲート電極)と絶縁膜上の電極の配線の数(素子Aのゲート電極、素子Bのソース電極および素子Bのドレイン電極)とを平均化することができ、素子Aおよび素子Bのソース電極およびドレイン電極の配線をさらに太くすることができる。これにより有機ELデバイスの応答性を高めることができる。
本発明の有機ELデバイスは、半導体素子A(以下「素子A」ともいう)、半導体素子B(以下「素子B」ともいう)および素子Bのドレイン電極に接続された画素電極を有する有機EL素子を有し、素子Aのソース電極またはドレイン電極と素子Bのゲート電極とが接続されている。本発明の有機ELデバイスはトップエミッション型であってもボトムエミッション型であってもよいが、トップエミッション型であることが好ましい。
本発明の半導体デバイスにおける素子Aは、ソース電極およびドレイン電極、半導体層、ゲート絶縁膜を有する。素子Aは本発明の有機ELデバイスにおいてスイッチングTFTとして機能する。スイッチチングTFTとは画素を選択するためのTFTであり、スイッチングTFTがオンになると、保持容量にその電位が保持され、保持容量の容量に応じて後述するドライビングTFT(素子B)のオン・オフの状態が制御される。素子Aはトップゲート型TFTであってもよく、ボトムゲート型TFTであってもよいが、好ましくはトップゲート型TFTである。
半導体層は、シリコン系の半導体層、有機半導体層または化合物半導体層であってもよい。
印刷ロール41は表面に印刷パターンが形成されたロール面41aを有する。圧銅ロール42は、基板110を印刷ロール41に接触させる機能を有する。インク供給ロール43は、印刷ロール41にインクを供給するためのロールである。ドクター44はインク供給ロール43によって印刷ロール41に供給されたインクを一定量に制御する機能を有する。
グラビア印刷装置40では、基板110は、印刷ロール41と圧胴ロール42との間を図中の矢印方向にのみに通過するように設定されている。
まず、印刷ロール41、圧胴ロール42、及び樹脂材料(バンクの材料)が貯蔵されたタンク(符号なし)内に配置された供給ロール43をそれぞれ回転させ、印刷ロール41のロール面41aの凹部に樹脂材料を供給する。このとき、樹脂材料はドクター44によって一定供給量にすることが望ましい。そして、圧胴ロール42により印刷ロール41に接触した基板110の表面の所望の位置に、ロール面41aの凹部に充填された樹脂材料を転写することでバンクが形成される。
素子Bは、素子Aと同様に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極および半導体層を有する。それぞれの機能や材質などは、素子Aと同じであってよい。本発明の有機ELデバイスにおいて素子BはドライビングTFTとして機能する。ドライビングTFTとは有機EL素子を駆動するためのTFTである。
各素子はトップゲート型TFTであるか、ボトムゲート型TFTであるかによって、製法が異なる。以下素子がトップゲート型TFTである場合とボトムゲート型TFTである場合とに分けて素子の製造方法について説明する。
トップゲート型TFTの製造方法は、例えば、i)基板を準備するステップ、ii)基板上にソース電極およびドレイン電極を形成するステップ、iii)基板上に半導体層を形成するステップ、iv)半導体層、ソース電極およびドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成するステップ、v)ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップを有する。
ii)ステップは、iii)ステップの前であってもよいし、iii)ステップの後であってもよい。
ボトムゲートTFTの製造方法は、例えば、i)基板を準備するステップ、ii)基板上にゲート電極を形成するステップ、iii)ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成するステップ、iv)ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極を形成するステップ、v)ゲート絶縁膜上に半導体層を形成するステップを有する。
iv)ステップは、v)ステップの前であってもよいし、v)ステップの後であってもよい。
上述したように素子Bのゲート電極は、素子Aのソース電極およびドレイン電極と同一平面上に形成され、素子Aのソース電極またはドレイン電極と電気的に接続している。
このように、本発明の有機ELデバイスでは、素子Aのソース電極およびドレイン電極と素子Bのゲート電極とを同一平面上に配置することで素子A(スイッチングTFT)と素子B(ドライビングTFT)とをコンタクトホールを介することなく繋ぎ込みでき、歩留まりを向上させることができる。
このように本発明では、素子Aのゲート電極のソース電極およびドレイン電極に対する位置関係と、素子Bのゲート電極のソース電極およびドレイン電極に対する位置関係とを違える(一方をトップゲートとし、他方をドレインゲートとする)ことが好ましい。
これにより素子Bのソース電極およびドレイン電極の配線の幅を太くすることができる。
上述のように本発明によれば、素子B(ドライビングTFT)のソース電極およびドレイン電極の配線の幅を太くすることができることから、電極を厚くすることなく素子Bのソース電極およびドレイン電極の電流容量を上げることができる。
上述したように、本発明の有機ELデバイスでは、素子Bのドレイン電極が有機EL素子に接続されている。本発明の有機ELデバイスに含まれる有機EL素子は、トップエミッション型でもボトムエミッション型でもよいが、好ましくはトップエミッション型である。
複数の本発明の有機ELデバイスを1つの基板上にマトリクス状に配置することにより有機ELディスプレイを製造してもよい。
図4において、Vgは走査電極線を示し、Vddは共通電極線を示し、そしてVsはデータ電極線を示す。また、Aは素子A(スイッチングTFT)、Bは素子B(ドライビングTFT、Cはコンデンサ、Dは有機EL素子を示す。コンデンサは、ドライビングTFTのゲート電極の電位を安定化させる機能を有する。
このように本発明によれば走査電極線と共通電極線とを並行同一平面上で並行にすることができ、新たなバス配線のパターンを提供することができる。
コンデンサを共通電極線に接続し、共通電極線を制御線とすることで、配線の数を削減した画素補償回路を構成することができる。
実施の形態1ではスイッチングTFT(素子A)がトップゲート型TFTであり、ドライビングTFT(素子B)がボトムゲート型TFTである有機ELデバイスについて説明する。また実施の形態1における半導体層はシリコン系半導体層または化合物半導体層である。
図5において有機ELデバイス10はスイッチングTFT100、ドライビングTFT200および有機EL素子300を有する。
上述したように、ドライビングTFT200のゲート電極222は、基板110の同一平面上でスイッチングTFT100のドレイン電極121に接続されている。
オーバーコート層141の材質の例には、ポリイミドやポリイミドシロキサン、メチルシロキサン、フェニルシロキサン、ポリスチレン樹脂などが含まれる。
平坦化層350の材質の例には、アクリル樹脂やBCB樹脂、ノボラック樹脂などが含まれる。平坦化層350は、例えばスピンコート法によって形成される。
有機発光層330は、例えば、バンク380によって規定された領域内に有機発光材料を塗布することで形成される。
有機ELデバイス10の製造方法は、特に限定されないが、例えば、
1)基板110を準備するステップ
2)基板の同一平面上にスイッチングTFT100のソース電極120およびドレイン電極121、ドライビングTFT200のゲート電極220、ならびにコンタクト部150を形成するステップ、
3)スイッチングTFT100のソース電極120とドレイン電極121とを接続する半導体層130を形成するステップ、
4)スイッチングTFT100のソース電極120、ドレイン電極121および半導体層130、ならびにドライビングTFTのゲート電極222上にゲート絶縁膜140を形成するステップ、
5)ゲート絶縁膜140上にスイッチングTFT100のゲート電極122、ならびにドライビングTFT200のソース電極220およびドレイン電極221を形成するステップ、
6)ドライビングTFT200のソース電極220とドレイン電極221とを接続する半導体層230を形成し、オーバーコート層141を形成するステップ、
7)ドレイン電極221に接続された有機EL素子300を製造するステップ、
を有する。
実施の形態1では、半導体がシリコン系半導体層または化合物半導体層である有機ELデバイスについて説明した。実施の形態2では、半導体層が塗布法で形成された有機半導体層である有機ELデバイスについて説明する。
実施の形態2の有機ELデバイス20では、スイッチングTFT101の半導体層131、ドライビングTFT201の半導体層231、ならびにバンク160および260以外の構成要素は実施の形態1の有機ELデバイス10と同じである。有機ELデバイス10の構成要素と同じ構成要素については同一の符号を付し説明を省略する。
有機ELデバイス20の製造方法は、例えば、
1)基板110を準備するステップ、
2)基板110の同一平面上にスイッチングTFT101のソース電極120およびドレイン電極121、ドライビングTFT201のゲート電極222、ならびにコンタクト部150を形成するステップ、
3)スイッチングTFT101のソース電極120およびドレイン電極121上にバンク160を配置するステップ、
4)バンク160によって規定された領域に半導体層131を形成するステップ、
5)ドライビングTFT201のゲート電極222上、ならびにスイッチングTFT101のソース電極120、ドレイン電極121および半導体層131上にゲート絶縁膜140を形成するステップ、
6)ゲート絶縁膜140の同一平面上にスイッチングTFT101のゲート電極122、ならびにドライビングTFT201のソース電極220およびドレイン電極221を形成するステップ、
7)ドライビングTFT201のソース電極220およびドレイン電極221上にバンク260を配置するステップ、
8)バンク260によって規定された領域に、半導体層231を形成し、オーバーコート層141を形成するステップ、
を有する。
このように本発明では、スイッチングTFTのソース電極およびドレイン電極とドライビングTFTのゲート電極とを同一平面上に配置することで、スイッチングTFTのソース電極およびドレイン電極ならびにドライビングTFTのゲート電極の形成、かつスイッチングTFTのドレイン電極とドライビングTFTのゲート電極との接続を1ステップで行うことができる。
本実施の形態ではバンクは電極上に配置されるが、バンクは、電極の外側の基板上に配置されてもよい。
バンクによって規定された領域内塗布された直後の有機半導体材料は、凸形状の液滴であるが、乾燥するにつれて平坦になっていく。
このように本発明では、スイッチングTFTのソース電極およびドレイン電極とドライビングTFTのゲート電極とを同一平面上に配置することで、スイッチングTFTのソース電極およびドレイン電極ならびにドライビングTFTのゲート電極の形成を1ステップで行うことができる。
バンク260の形成方法は、バンク160の形成方法と同じであってよい。
実施の形態1および実施の形態2ではスイッチングTFTがトップゲート型であり、ドライビングTFTがボトムゲート型である有機ELデバイスについて説明した。実施の形態3ではスイッチングTFTがボトムゲート型であり、ドライビングTFTがトップゲート型TFTである有機半導体デバイスについて説明する。また、本実施の形態では、有機EL素子の図示を省略し、有機半導体デバイスについて説明する。さらに、本実施の形態における半導体層の材料は有機半導体である。
図9は、実施の形態3の半導体デバイスの断面図を示す。
有機半導体デバイス30の製造方法は、例えば、
1)基板110を準備するステップ(図10A)、
2)基板110の同一平面上にスイッチングTFT102のゲート電極122、ならびにドライビングTFT202のソース電極220およびドレイン電極221を形成するステップ(図10B)、
3)ドライビングTFT202のソース電極220およびドレイン電極221上にバンク260を配置するステップ(図10C)、
4)バンク260によって規定された領域に半導体層231を形成するステップ(図10D)、
5)スイッチングTFT102のゲート電極122上、ならびにドライビングTFT202のソース電極220、ドレイン電極221および半導体層231上にゲート絶縁膜140を形成するステップ(図10E)、
6)ゲート絶縁膜140の同一平面上にスイッチングTFT102のソース電極120およびドレイン電極121、ドライビングTFT201のゲート電極222、ならびにコンタクト部150を形成するステップ(図10F)、
7)スイッチングTFT102のソース電極120およびドレイン電極121上にバンク160を配置するステップ(図10F)、
8)バンク160によって規定された領域に、半導体層131を形成し、オーバーコート層141を形成するステップ、
を有する。
Claims (3)
- ソース電極、ドレイン電極、有機半導体を含む半導体層およびゲート電極を有するトップゲート型スイッチングTFTと、
ソース電極、ドレイン電極、有機半導体を含む半導体層および前記スイッチングTFTのソース電極またはドレイン電極に接続されているゲート電極を有するボトムゲート型ドライビングTFTと、
前記ドライビングTFTのドレイン電極に接続されている画素電極を有する有機EL素子と、を含む、トップエミッション型の有機ELデバイスであって、
前記スイッチングTFTのソース電極およびドレイン電極、ならびに前記ドライビングTFTのゲート電極は、同一平面上に配置され、
前記スイッチングTFTおよび前記ドライビングTFTの少なくともいずれか一つの前記半導体層は、前記スイッチングTFTまたは前記ドライビングTFTのソース電極とドレイン電極との間の領域ならびにソース電極およびドレイン電極の領域内に規定され、
前記画素電極は、前記スイッチングTFTおよびドライビングTFT上に配置され、
前記スイッチングTFTの半導体層に含まれる有機半導体と、前記ドライビングTFTの半導体層に含まれる有機半導体とは異なる、有機ELデバイス。 - 複数の請求項1に記載の有機ELデバイスが一つの基板上にマトリクス状に配置された有機ELディスプレイであって、
前記それぞれのスイッチングTFTのゲート電極に接続された走査電極線と、
前記それぞれのドライビングTFTのソース電極に接続された共通電極線と、はX軸に平行であり、
前記それぞれのスイッチングTFTのソース電極に接続されたデータ電極線はY軸に平行であり、
前記X軸と前記Y軸とは直角に交差している、有機ELディスプレイ。 - 基板を準備するステップ、
前記基板の同一平面上にスイッチングTFTのソース電極およびドレイン電極、ドライビングTFTのゲート電極、ならびに前記スイッチングTFTのソース電極またはドレイン電極と前記ドライビングTFTのゲート電極とを接続するコンタクト部を形成するステップ、
前記スイッチングTFTのソース電極とドレイン電極との間の領域ならびにソース電極およびドレイン電極の領域内に規定され、前記スイッチングTFTのソース電極とドレイン電極とを接続する前記スイッチングTFTの有機半導体を含む半導体層を形成するステップ、
前記スイッチングTFTのソース電極、ドレイン電極および半導体層、ならびに前記ドライビングTFTのゲート電極上にゲート絶縁膜を形成するステップ、
前記ゲート絶縁膜上にスイッチングTFTのゲート電極、ならびにドライビングTFTのソース電極およびドレイン電極を形成するステップ、
前記ドライビングTFTのソース電極とドレイン電極との間の領域ならびにソース電極およびドレイン電極の領域内に規定され、前記ドライビングTFTのソース電極とドレイン電極とを接続する前記ドライビングTFTの有機半導体を含む半導体層を形成するステップ、
前記スイッチングTFTおよびドライビングTFT上に配置され、前記ドライビングTFTのドレイン電極に接続された有機EL素子の画素電極を形成するステップ、を有する、トップエミッション型の有機ELデバイスの製造方法であって、
前記スイッチングTFTの半導体層に含まれる有機半導体と、前記ドライビングTFTの半導体層に含まれる有機半導体とは異なる、トップエミッション型の有機ELデバイスの製造方法。
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