JP4690290B2 - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、有機電界発光素子（organic electroluminescent device：ＯＥＬＤ）に係り、特に、高輝度を実現する上部発光型の有機電界発光素子及びその製造方法に関する。
一般の有機電界発光素子は、電子注入電極と正孔注入電極から各々電子と正孔を発光層の内部に注入させ、注入された電子と正孔が結合した励起子が励起状態から基底状態に落ちる時に発光する素子である。
このような原理から、従来の薄膜液晶表示素子とは異なり別途の光源を必要としないので、素子の体積と重さを低減できる長所がある。
また、有機電界発光素子は、高品位パネル特性（低電力、高輝度、高反応速度、低重量）がある。このような特性のために、ＯＥＬＤは、移動通信端末機、ＣＮＳＳ（car navigation systems）、ＰＤＡＳ（personal digital assistants）、カムコーダー、パームＰＣ等のほとんどの民生用の電子応用製品に使用される強力な次世代ディスプレーと考えられている。
さらに、製造工程が単純であるために、生産原価を既存のＬＣＤより大幅に低減できる長所がある。
このような有機電界発光素子を駆動する方式は、受動マトリックス型と能動マトリックス型とに区分することができる。
このような有機電界発光素子を駆動する方式は、受動マトリックス型と能動マトリックス型とに区分することができる。
受動マトリックス型の有機電界発光素子は、その構成が単純で、製造方法も単純であるが、比較的高い消費電力が必要とされ、表示素子の大面積化にも制約がある。さらに、配線の数が増加するほど開口率が低下する短所がある。
一方、能動マトリックス型の有機電界発光素子は、高い発光效率と高画質を提供する長所がある。
図１は、従来のＯＥＬＤの概略的な断面図である。
図１に示したように、有機電界発光素子１は、相互に離隔され向かい合う第１基板１２、第２基板２８を含み、第１基板１２上にはアレイ層１４が形成されており、アレイ層１４は、薄膜トランジスタＴを含む。
図１に示したように、有機電界発光素子１は、相互に離隔され向かい合う第１基板１２、第２基板２８を含み、第１基板１２上にはアレイ層１４が形成されており、アレイ層１４は、薄膜トランジスタＴを含む。
図面には示してないが、アレイ層１４は、ゲート配線、ゲート配線と交差して画素領域Ｐを定義するデータ配線、そしてゲート配線及びデータ配線のいずれかと交差するパワー配線をさらに含む。
また、有機電界発光素子１は、アレイ層１４の上部に形成された第１電極１６と、第１電極１６上に形成された有機電界発光層１８、有機電界発光層１８の上部に形成された第２電極２０を含む。ここで、第１電極１６は、薄膜トランジスタＴに連結され、有機電界発光層１８は、画素領域Ｐごとに位置する赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのサブ有機電界発光層で構成される。
第２基板２８は、内部面に凹部２１を有し、封止パネルとしての役割をする。乾燥剤は、水気から有機電界発光素子１を保護するために、凹部２１にパッケージングされており、第１基板１２、第２基板２８を付着させるために、両基板間の周辺部には、シールパターン２６が形成される。
このような従来の有機電界発光素子は、第２電極を構成する物質が透明導電性物質から選択され、有機電界発光層から発光された光が下部電極である第２電極の方向に発光される下部発光型で動作する。
前述したような有機電界発光素子の一画素の構成を、以下、図２の等価回路図を参照して詳しく説明する。図２は、従来によるＯＥＬＤの等価回路図である。図２に示したように、基板３２の一方向にゲート配線４２が構成され、これとは垂直に交差する方向にデータ配線４４が構成される。
データ配線４４とゲート配線４２の交差地点には、スイッチング素子ＴＳが構成され、スイッチング素子ＴＳと電気的に連結された駆動素子ＴＤが構成される。この時、駆動素子ＴＤは、ｐタイプの薄膜トランジスタであるために、薄膜トランジスタのソース電極６６とゲート電極６８間にストレージキャパシターＣｓｔが構成されて、駆動素子ＴＤのドレイン電極６３は、有機発光層Ｅの陽極（図１の１６に相当）と接触して構成される。
前述した構成で、駆動素子ＴＤのゲート電極６８とソース電極６６間にストレージキャパシターＣｓｔが構成される。駆動素子ＴＤのソース電極６６とパワー配線５５を連結して構成する。
前述したように構成された有機電界発光素子の動作特性を、以下、簡略して説明する。
スイッチング素子ＴＳのゲート電極４６にゲート信号が印加されると、データ配線４４を流れる電流信号は、スイッチング素子ＴＳを通じて電圧信号となって駆動素子ＴＤのゲート電極６８に印加される。
スイッチング素子ＴＳのゲート電極４６にゲート信号が印加されると、データ配線４４を流れる電流信号は、スイッチング素子ＴＳを通じて電圧信号となって駆動素子ＴＤのゲート電極６８に印加される。
このようにすると、駆動素子ＴＤが動作され発光部Ｅに流れる電流のレベルが決まり、これによって有機発光層は、グレースケールを具現することができる。この時、ストレージキャパシターＣｓｔに貯蔵された信号は、ゲート電極６８の信号を維持する役割をするために、スイッチング素子ＴＳがオフ状態になっても次の信号が印加されるまで、発光部Ｅに流れる電流のレベルを一定に維持する。
以下、図３を参照して、能動マトリックス型の有機電界発光素子の薄膜トランジスタアレイ部を概略的に説明する。図３は、従来のＯＥＬＤの１つの画素における概略的な平面図である。
一般の能動マトリックス型の有機電界発光素子の薄膜トランジスタアレイ部は、基板３２に定義された多数の画素Ｐごとにスイッチング素子ＴＳと駆動素子ＴＤとストレージキャパシターＣｓｔが構成されて、動作の特性によってスイッチング素子ＴＳまたは駆動素子ＴＤは、各々１つ以上の薄膜トランジスタの組合せで構成される。
この時、基板３２は、透明な絶縁基板を使用して、その材質としては、例えば、ガラスやプラスチックとすることができる。
図３に示したように、基板３２上に、相互に所定間隔離隔して一方向に構成されたゲート配線４２と、ゲート配線４２と絶縁膜を間にして、ゲート配線４２と交差して画素領域Ｐを定義するデータ配線４４が形成される。また、データ配線４４と離隔され、これとは平行な方向にパワー配線５５が形成される。
スイッチング素子ＴＳは、ゲート配線４２に連結される第１ゲート電極４６、第１ゲート電極４６の上部の第１半導体層５０、データ配線４４に連結される第１ソース電極５６、第１ソース電極５６と離隔された第１ドレイン電極６０で構成される。
駆動素子ＴＤは、第１ドレイン電極６０に連結される第２ゲート電極６８、第２ゲート電極６８の上部に位置する第２半導体層、パワー配線５５に連結される第２ソース電極６６、第２ドレイン電極６３で構成される。特に、第１ドレイン電極６０と第２ゲート電極６８は、絶縁層（図示せず）のコンタクトホール６４を通じて相互に連結される。
また、画素領域Ｐで第２ドレイン電極６３に連結されて第１電極３６が形成される。図面には示してないが、前述したようなストレージキャパシターＣｓｔは、ドーピングされた第１ストレージ電極、パワー配線５５の一部を占める第２ストレージ電極、第１、第２ストレージ電極間に位置する絶縁層を含む。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した従来のＯＥＬＤの概略的な断面図であり、図３と連係して説明する。図４に示したように、第２半導体層６２は、基板３２上に形成され、ゲート絶縁膜ＧＩは、第２半導体層６２上に形成され、第２ゲート電極６８は、第２半導体層６２と対応するゲート絶縁層ＧＩ上に形成され、層間絶縁膜ＩＬは、第２ゲート電極６８上に形成される。層間絶縁膜ＩＬは、第２半導体層６２の両端部を露出させる第１コンタクトホールＣ１、第２コンタクトホールＣ２を含む。
保護層６７は、ソース電極６６及びドレイン電極６３上にも形成されて、第２ドレイン電極６３の一部を露出させるドレインコンタクトホールＣ３を含む。
第１電極３６は、ドレインコンタクトホールＣ３を通じてドレイン電極６３に連結され、有機電界発光層３８は、第１電極３６上に形成され、第２電極８０は、有機電界発光層３８上に形成される。第１電極３６、有機電界発光層３８、第２電極８０は、有機電界発光ダイオードＥを構成する。さらに、駆動素子ＴＤは、ネガティブタイプのＴＦＴであって、第１電極３６及び第２電極８０は、陰極及び陽極を各々構成する。
一方、駆動素子ＴＤは、ポジティブタイプのＴＦＴであって、第１電極３６及び第２電極８０は、陽極及び陰極を各々構成する。駆動素子ＴＤとは並列にストレージキャパシターＣｓｔが構成されて、ソース電極６６は、ストレージキャパシターＣｓｔの第２電極３４と接触して構成されて、第２電極３４の下部には、第１電極３５が位置する。
以下、断面図を参照して、発光層の構成をさらに詳しく説明する。
図５は、従来のＯＥＬＤの発光部の概略的な断面図である。図５に示したように、有機電界発光素子１は、基板３２上に形成された陽極３６、正孔注入層ＨＩＬ３８ａ、正孔輸送層ＨＴＬ３８ｂ、発光層３８ｃ、電子輸送層３８ｄ、電子注入層３８ｅ、陰極８０が順に積層された構造である。
図５は、従来のＯＥＬＤの発光部の概略的な断面図である。図５に示したように、有機電界発光素子１は、基板３２上に形成された陽極３６、正孔注入層ＨＩＬ３８ａ、正孔輸送層ＨＴＬ３８ｂ、発光層３８ｃ、電子輸送層３８ｄ、電子注入層３８ｅ、陰極８０が順に積層された構造である。
前述した構成において、正孔輸送層３８ａと電子輸送層３８ｄは、正孔と電子間の移動度の差を縮めて、正孔と電子が発光層３８ｃにより効果的に伝達できるようにする。このようにすると、正孔と電子の密度のバランスがとれて、発光効率を高める。
また、陽極３６と正孔輸送層３８ｂ間に正孔注入層３８ａをさらに構成し、陰極８０と電子輸送層３８ｄ間に電子注入層３８ｅをさらに構成すると、挿入された層によって正孔注入エネルギー及び電子注入エネルギーの障壁を低くする役割をし、発光効率を増加させて、駆動電圧を低減する長所がある。
ところが、一般に、陰極８０として使用される物質は、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、リチウム（Ｌｉ）のような物質を使用し、陽極としては、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）のような透明電極を使用する。
陽極３６として使用されるインジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）は、一般にスパッタリングを利用した蒸着工程を行うが、下部層に深刻なダメージを与えて蒸着される特性があり、有機発光層の上部にインジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）を形成することは困難である。
従って、従来は、開口領域の深刻な低下を勘案しながら、陽極３６を薄膜トランジスタアレイ基板３２の上部に第１層として構成していた。その結果、従来の有機電界発光素子は、薄膜トランジスタアレイ基板３２を中心に下部発光をする構成であるために、アレイ部による深刻な輝度低下現象があり、さらに、開口領域の損失を最小化するために薄膜トランジスタアレイ基板の設計も自由ではない短所がある。
また、前述した形態は、陽極３６が駆動素子と直接接触する構成であるため、薄膜トランジスタもポジティブタイプの多結晶薄膜トランジスタに基づいており、工程上の複雑さがあって生産収率が低下する問題がある。
本発明は、前述したような問題を解決するために提案されており、上部発光型の有機電界発光素子を製作することを第１目的とする。
上部発光型で製作することによって開口領域を確保して輝度を改善し、薄膜トランジスタアレイ基板を設計するにおいて、設計の自由度を確保することを第２目的とする。
ネガティブタイプの薄膜トランジスタに基づいた駆動回路（ＣＭＯＳ回路）とスイッチング素子と駆動素子を構成することができ、工程の単純化によるコスト節減を第３目的とする。
陰極が酸化されるのを防いで有機電界発光素子の駆動不良を防ぐことを第４目的とする。
上部発光型で製作することによって開口領域を確保して輝度を改善し、薄膜トランジスタアレイ基板を設計するにおいて、設計の自由度を確保することを第２目的とする。
ネガティブタイプの薄膜トランジスタに基づいた駆動回路（ＣＭＯＳ回路）とスイッチング素子と駆動素子を構成することができ、工程の単純化によるコスト節減を第３目的とする。
陰極が酸化されるのを防いで有機電界発光素子の駆動不良を防ぐことを第４目的とする。
前述したような目的を達成するために、本発明の第１特徴は、画素領域を含む基板上に形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に連結される駆動素子と、前記駆動素子に連結される陰極と、モリブデン（Ｍｏ）を含み、前記陰極上に形成された第１バッファ層と、前記第１バッファ層の上部に形成されて、前記陰極の一部を露出させるコンタクトホールを前記第１バッファ層と共に有する保護層と、前記コンタクトホールを通じて前記陰極と接触する発光層と、前記発光層の上部に形成された陽極とを含むことを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明の第２特徴は、画素領域を含む基板上にスイッチング素子と、前記スイッチング素子に連結される駆動素子を形成する段階と、前記駆動素子に連結される陰極を形成する段階と、前記陰極上にモリブデン（Ｍｏ）を含む第１バッファ層を形成する段階と、前記第１バッファ層の上部に保護層を形成する段階と、前記陰極の一部を露出させるコンタクトホールを形成するために、前記保護膜および前記第１バッファ層をエッチングする段階と、前記コンタクトホールを通じて前記陰極と接触する発光層を形成する段階と、前記発光層上に陽極を形成する段階とを含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法を提供する。
本発明による上部発光型の有機電界発光素子は、陰極を下部に構成し、透明な陽極を上部に構成する反転構造であるために、上部発光が可能である。従って、下部アレイ基板のパターン形状に影響を受けず、開口率の確保によって高輝度を実現する。
また、ネガティブタイプの非晶質薄膜トランジスタに基づいて、駆動回路（ＣＭＯＳ素子）とスイッチング素子と駆動素子が構成できるために、工程の単純化によるコスト節減及び回路的な安全性を図ることができる。
さらに、陰極の酸化を防いで、駆動不良を防ぐ。
さらに、陰極の酸化を防いで、駆動不良を防ぐ。
以下、添付した図面を参照して、本発明による望ましい実施例を説明する。
実施の形態１．
本発明は、発光部を構成するにあたって、陰極を下部に構成し、陽極を上部に構成する構造であって、前記陰極が酸化されないようにすることを特徴とする。
本発明は、発光部を構成するにあたって、陰極を下部に構成し、陽極を上部に構成する構造であって、前記陰極が酸化されないようにすることを特徴とする。
図６は、本発明の実施の形態１によるＯＥＬＤの概略的な断面図である。
図６に示したように、本発明による有機電界発光素子ＥＬは、薄膜トランジスタアレイ基板１００に陰極２００、電子注入層（ＥＩＬ）２０２、電子輸送層（ＥＴＬ）２０４、発光層（ＥＭＬ）２０６、発光層２０６の上部に正孔輸送層（ＨＴＬ）２０８、正孔注入層（ＨＩＬ）２１０、陽極２１４を構成する。
図６に示したように、本発明による有機電界発光素子ＥＬは、薄膜トランジスタアレイ基板１００に陰極２００、電子注入層（ＥＩＬ）２０２、電子輸送層（ＥＴＬ）２０４、発光層（ＥＭＬ）２０６、発光層２０６の上部に正孔輸送層（ＨＴＬ）２０８、正孔注入層（ＨＩＬ）２１０、陽極２１４を構成する。
この時、正孔注入層２１０と陽極２１４間にバッファ層２１２をさらに構成する。正孔注入層２１０の上部にバッファ層２１２をさらに構成する理由は、陽極２１４であるインジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）またはインジウム−ジンク−オキサイド（ＩＺＯ）をスパッタリング方法によって蒸着する時、下部の正孔注入層２１０にダメージを与えないようにするためである。
このために、バッファ層２１２は、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）のように、結晶性の良い正孔注入層用有機単分子物質や、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）のような酸化物質から選択される。
銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）は、薄く蒸着することができて、低い閾値電圧と高い移動度を有し、特に、柔軟性を有するために、表示装置に使用されるにあたっては、好ましい長所を有する。
この時、陽極２１４としては、前述したように、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）とインジウム−ジンク−オキサイド（ＩＺＯ）を含む透明な導電性金属を使用し、陰極２００としては、モリブデン（Ｍｏ）を使用する。
一般に、陰極としては、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、リチウム（Ｌｉ）のような仕事関数（work function）の低い金属を使用するが、仕事関数の低い金属は、反応性が良いために、以後のマスク工程を経ながら水気と空気に露出される過程で酸化され易い。
従って、陰極２００の表面に酸化膜が形成される不良が発生し易いために、モリブデン（Ｍｏ）を使用するか、陰極とモリブデン（Ｍｏ）の二重層に積層した構造を維持してから最後の第２保護膜をパターンする工程で、モリブデン（Ｍｏ）を除去する工程を行い、陰極が酸化されるのを防ぐ。
前述した構成は、陽極２１４を発光部の上部に構成したために、上部発光によって駆動することができ、開口領域をさらに確保することができる。
また、陰極２００がアレイ基板の駆動素子（図示せず）と接触する構成であるので、薄膜トランジスタは、ネガティブタイプの非晶質シリコーン薄膜トランジスタとして製作され、工程上簡単でありながら工程コスト面でも有利な長所がある。
さらに、陰極の酸化を防ぐことができ、駆動不良を防ぐ長所がある。
さらに、陰極の酸化を防ぐことができ、駆動不良を防ぐ長所がある。
以下、図面を参照して、本発明による有機電界発光素子用薄膜トランジスタアレイ基板の構成を説明する。
図７は、本発明の実施の形態１によるＯＥＬＤのアレイ基板の概略的な平面図である。図７に示したように、基板１００の画素領域には、スイッチング素子ＴＳと、スイッチング素子ＴＳに連結される駆動素子ＴＤが形成される。
スイッチング素子ＴＳは、第１ゲート電極１０２、第１半導体層１１８、第１ソース電極１２２ａ、第１ドレイン電極１２２ｂを含むネガティブタイプの薄膜トランジスタで構成される。
駆動素子ＴＤは、第２ゲート電極１０４、第２半導体層１２０、第２ソース電極１２４ａ、第２ドレイン電極１２４ｂを含むネガティブタイプの薄膜トランジスタで構成される。
また、スイッチング素子ＴＳの第１ドレイン電極１２２ｂは、駆動素子ＴＤの第２ゲート電極１０４に連結される。
画素領域Ｐの一側には、スイッチング素子ＴＳの第１ゲート電極１０２に信号を伝達するゲート配線１０６を構成し、ゲート配線１０６と垂直な方向の画素領域Ｐの他側には、データ配線１２６を構成し、ゲート配線１０６と平行に離隔してパワー配線１１０を構成する。
ゲート配線１０６とデータ配線１２６とパワー配線１１０の一端には、ゲートパッド１０８とデータパッド１２８とパワーパッド１１４を構成し、ゲートパッド１０８と接触するゲートパッド電極１３８と、データパッド１２８と接触するデータパッド電極１４２と、パワーパッド１１４と接触するパワーパッド電極１４０を構成する。
パワー配線（図７の１１０）から延長されて形成された第１ストレージ電極１１２と、スイッチング素子ＴＳの第１ドレイン電極１２２ｂから延長されて形成された第２ストレージ電極１２２ｃと、両電極間に介されたゲート絶縁膜１１６領域を含むストレージキャパシターＣｓｔが位置する。
また、画素領域Ｐの全面に対応して、駆動素子ＴＤのドレイン電極１２４ｂと接触する陰極１３２を構成する。陰極１３２の上部に、発光部（図示せず）と陽極（図示せず）を構成する。
この時、スイッチング素子ＴＳと駆動素子ＴＤは、非晶質シリコーンをアクティブ層１１８ａ、１２０ａとして使用する非晶質薄膜トランジスタであって、ソース電極１２２ａ、１２４ａとドレイン電極１２２ｂ、１２４ｂは、駆動特性を改善するための構成となるように形成される。
例えば、図面に示したように、スイッチング素子ＴＳは、第１ソース電極１２２ａをＵ形状で構成し、第２ドレイン電極１２２ｂは，ソース電極１２２ａの内部に，これとは離隔された形態の棒形状で各々形成し、駆動素子ＴＤは、第２ソース電極１２４ａ及び第２ドレイン電極１２４ｂをリング形状及び円形状で各々形成することができる。
前述した構成等は、第１ソース電極１２２ａ、第２ソース電極１２４ａと第１ドレイン電極１２２ｂ、第２ドレイン電極１２４ｂ間の距離に当たる、第１半導体層１１８、第２半導体層１２０のチャンネルの長さを短くして、幅を広くする構成であり、特に、電流駆動する特性上、駆動素子ＴＤの構成は、第２半導体層１２０のチャンネルの幅を極大化して素子の熱化を最小化する長所がある。
以下、図８Ａないし図８Ｄを参照して、本発明による有機電界発光素子用アレイ基板の断面構成を説明する。
本発明の実施の形態１における図８Ａは、図７のＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ線、図８Ｂは、図７のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線、図８Ｃは、図７のＶＩＩＩｃ−ＶＩＩＩｃ線、図８Ｄは、図７のＶＩＩＩｄ−ＶＩＩＩｄ線に沿って切断したＯＥＬＤの概略的な断面図である。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄに示したように、基板１００は、画素領域Ｐと、画素領域Ｐの内部にスイッチング領域Ｓと駆動領域Ｄとストレージ領域Ｃを構成し、画素領域Ｐの一側にはゲート領域ＧＡと、これに平行な方向にパワー領域ＶＡと、ゲート領域ＧＡ及びパワー領域ＶＡと垂直な方向にデータ領域ＤＡを定義する。
スイッチング領域Ｓと駆動領域Ｄには、ネガティブタイプの薄膜トランジスタであるスイッチング素子ＴＳと駆動素子ＴＤを構成し、ストレージ領域Ｃには、パワー配線（図７の１１０）から延長されて形成された第１ストレージ電極１１２と、スイッチング素子ＴＳの第１ドレイン電極１２２ｂから延長されて形成された第２ストレージ電極１２２ｃと、両電極間に介されたゲート絶縁膜１１６領域を含むストレージキャパシターＣｓｔが位置する。
画素領域Ｐには、駆動素子ＴＤのドレイン電極１２４ｂと接触しながら画素領域Ｐ全面に構成された陰極１３２を構成し、陰極１３２の上部には、前述したような多層で構成された発光層１４６と、発光層１４６の上部に陽極１５０を構成する。
スイッチング素子ＴＳと駆動素子ＴＤの第１電極として第１ゲート電極１０２、第２ゲート電極１０４を各々形成し、第１ゲート電極１０２、第２ゲート電極１０４の上部には、ゲート絶縁膜１１６を間に第１半導体層１１８、第２半導体層１２０を構成し、第１半導体層１１８、第２半導体層１２０の上部には、第１ソース電極１２２ａ、第２ソース電極１２４ａと第１ドレイン電極１２２ｂ、第２ドレイン電極１２４ｂを各々形成する。
第１半導体層１１８、第２半導体層１２０を形成する前または後に、ゲート絶縁膜１１６にコンタクトホール（図示せず）を形成した後、スイッチング素子ＴＳの第１ドレイン電極１２２ｂと駆動素子ＴＤの第２ゲート電極１０４が接触するように構成し、駆動素子ＴＤの第２ドレイン電極１２４ｂとパワー配線１１０が接触するように構成する。
前述した構成は、陰極１３２を形成した後、画素領域Ｐの境界に対応する部分に第２保護膜１４４を構成することによって、画素領域Ｐ間の発光層１４６が接触することを防ぐ。
ゲート領域ＧＡとパワー領域ＶＡとデータ領域ＤＡの一端には、ゲートパッド１０８と、これと接触するゲートパッド電極１３８と、パワーパッド１１４と、これと接触するパワーパッド電極１４０と、データパッド１２８と、これと接触するデータパッド電極１４２を構成する。
前述したように、陰極１３２は、酸化を防ぐために、モリブデン（Ｍｏ）層で構成したり、または、工程の際、陰極層とモリブデン層の二重層構造で構成したりする。二重層構造で構成される場合、第２保護膜１４４をパターンする工程でモリブデン層を除去して、その下部層の陰極１３２だけを残す工程を行う。以下、工程を参照して説明する。
本発明の実施の形態１における図９Ａないし図９Ｇは、図７のＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ線、図１０Ａないし図１０Ｇは、図７のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線、図１１Ａないし図１１Ｇは、図７のＶＩＩＩｃ−ＶＩＩＩｃ線、図１２Ａないし図１２Ｇは、図７のＶＩＩＩｄ−ＶＩＩＩｄ線に沿って切断したＯＥＬＤの製造工程による概略的な断面図である。
図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａに示したように、基板１００上に多数の画素領域Ｐと、画素領域Ｐごとにスイッチング領域Ｓと駆動領域Ｄとストレージ領域Ｃを定義し、画素領域Ｐの一側と他側にゲート領域ＧＡとデータ領域ＤＡを定義し、ゲート領域ＧＡと平行な領域にパワー領域ＶＡを定義する。
多数の領域Ｓ、Ｄ、Ｃ、ＧＡ、ＶＡ、ＤＡが定義された基板１００全面に、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）等を含む導電性金属グループのうちから選択された１つまたは１つ以上を蒸着してパターニングし、スイッチング領域Ｓと駆動領域Ｄに第１ゲート電極１０２、第２ゲート電極１０４を各々形成し、ゲート領域Ｇには、一端にゲートパッド１０８を含むゲート配線（図７の１０６）を形成し、パワー領域ＶＤには一端にパワーパッド１１４を含むパワー配線１１０と、パワー配線１１０からストレージ領域Ｃに延長された第１ストレージ電極１１２を形成する。
基板１００全面に、窒化シリコーンＳｉＮＸと酸化シリコーンＳｉＯ２を含む無機絶縁物質グループのうちから選択された１つまたは１つ以上の物質を蒸着してゲート絶縁膜１１６を形成する。
ゲート絶縁膜１１６の上部に、純粋非晶質シリコーン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）と不純物非晶質シリコーン（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）を蒸着してパターンし、スイッチング領域Ｓと駆動領域Ｄに構成した第１ゲート電極１０２、第２ゲート電極１０４の上部に、各々第１アクティブ層１１８ａ、第２アクティブ層１２０ａと第１オーミックコンタクト１１８ｂ、第２オーミックコンタクト１２０ｂを形成する。
第１アクティブ層１１８ａ及び第１オーミックコンタクト１１８ｂは、第１半導体層１１８を構成し、第２アクティブ層１２０ａ及び第２オーミックコンタクト１２０ｂは、第２半導体層１２０を構成する。
ゲート絶縁膜１１６をパターニングし、駆動領域Ｄの第２ゲート電極１０４と、ストレージ領域Ｃの第１ストレージ電極１１２を露出する第１コンタクトホールＣＨ１と第２コンタクトホールＣＨ２を形成する。
図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂに示したように、導電性金属グループのうちから選択された１つまたは１つ以上の金属を蒸着してパターニングし、スイッチング領域Ｓと駆動領域Ｄに離隔された第１ソース電極１２２ａ、第２ソース電極１２４ａと第１ドレイン電極１２２ｂ、第２ドレイン電極１２４ｂを形成し、データ領域Ｄには、一端にデータパッド１２８を含むデータ配線（図７の１２６）を形成する。
この時、スイッチング領域Ｓの第１ドレイン電極１２２ｂは、ストレージ領域Ｃに延長された第２ストレージ電極１２２ｃを含むと同時に、駆動領域Ｄの第２ゲート電極１０４と接触するように構成し、駆動領域Ｄの第２ドレイン電極１２４ｂは、第１ストレージ電極１１２と接触するように構成する。
第１ソース電極１２２ａ、第２ソース電極１２４ａと第１ドレイン電極１２２ｂ、第２ドレイン電極１２４ｂ間に露出された第１オーミックコンタクト１１８ｂ、第２オーミックコンタクト１２０ｂを除去して、下部の第１アクティブ層１１８ａ、第２アクティブ層１２０ａを露出する工程を行う。
この時、露出された第１アクティブ層１１８ａ、第２アクティブ層１２０ａは、アクティブチャンネルとして機能し、従って、アクティブチャンネルの長さを短くしたり、幅を広くしたりするために、ソース電極をＵ形状またはリング形状で構成し、このような場合、第１ドレイン電極１２２ｂ、第２ドレイン電極１２４ｂは、各々第１ソース電極１２２ａ、第２ソース電極１２４ａの内部に位置して棒形状または円形状で構成する。
図９Ｃ、図１０Ｃ、図１１Ｃ、図１２Ｃに示したように、第１ソース電極１２２ａ、第２ソース電極１２４ａ及び第１ドレイン電極１２２ｂ、第２ドレイン電極１２４ｂが形成された基板１００全面に、無機絶縁物質グループのうちから選択された１つまたは１つ以上の物質を蒸着して第１保護膜１３０を形成し、第１保護膜１３０をパターニングして駆動領域Ｄの第２ドレイン電極１２４ｂを露出する第３コンタクトホールＣＨ３を形成すると同時に、ゲートパッド１０８とパワーパッド１１４とデータパッド１２８とを露出する第４コンタクトホールＣＨ４と第５コンタクトホールＣＨ５と第６コンタクトホールＣＨ６を形成する。
図９Ｄ、図１０Ｄ、図１１Ｄ、図１２Ｄに示したように、第１保護膜１３０が形成された基板１００全面に、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、リチウム（Ｌｉ）のような導電性金属物質グループのうちから選択された１つを蒸着して陰極１３２、ゲートパッド電極１３８、パワーパッド電極１４０、データパッド電極１４２を形成する。
陰極１３２、ゲートパッド電極１３８、パワーパッド電極１４０、データパッド電極１４２の上部に、モリブデン（Ｍｏ）で構成された第１ないし第４バッファ層１３４、１３９、１４１、１４３を各々形成する。
図９Ｅ、図１０Ｅ、図１１Ｅ、図１２Ｅに示したように、第１ないし第４バッファ層１３４、１３９、１４１、１４３が形成された基板１００全面に、無機絶縁物質グループのうちから選択された１つを蒸着して第２保護膜１４４を形成する。そして、第２保護膜１４４を乾式エッチングする工程を行う。
このようにすると、図９Ｆ、図１０Ｆ、図１１Ｆ、図１２Ｆに示したように、陰極１３２、ゲートパッド電極１３８、パワーパッド電極１４０、データパッド電極１４２が露出されると同時に、各構成の上部の第１ないし第４バッファ層１３４、１３９、１４１、１４３を除去する工程を行う。
従って、第２保護膜１４４をパターニングする以前までは、陰極１３２は、上部の第１バッファ層１３４によって外部から遮断されるために、陰極１３２の表面に酸化反応が起きない長所がある。
図９Ｇ、図１０Ｇ、図１１Ｇ、図１２Ｇに示したように、基板１００全面に発光層１４６を形成する。発光層１４６は、前述した例示のように、陰極１３２の上部に電子注入層（ＥＩＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、主発光層（ＥＭＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、正孔注入層（ＨＩＬ）、バッファ層１４８を構成する。この時、主発光層（ＥＭＬ）は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂを発光して、画素領域Ｐごと順に形成する。
基板１００全面に、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）とインジウム−ジンク−オキサイド（ＩＺＯ）を含む透明導電性金属グループのうちから選択された１つを蒸着してパターニングし、画素領域Ｐごとに陽極１５０を形成する。
前述したような工程によって、本発明による上部発光型の有機電界発光素子を製作することができる。
１００ 基板、１０２ 第１ゲート電極、１０４ 第２ゲート電極、１１２ 第１ストレージ電極、１１６ ゲート絶縁膜、１３０ 第１保護層、１３２ 陰極、１４４ 第２保護層、１４６ 発光層、１５０ 陽極、１１８ａ 第１アクティブ層、１１８ｂ 第１オーミックコンタクト、１２０ａ 第２アクティブ層、１２０ｂ 第２オーミックコンタクト、１２２ａ 第１ソース電極、１２２ｂ 第１ドレイン電極、１２２ｃ 第２ストレージ電極、１２４ａ 第２ソース電極、１２４ｂ 第２ドレイン電極、Ｃ ストレージ領域、Ｄ 駆動領域、Ｓ スイッチング領域。
Claims (20)
- 画素領域を含む基板上に形成されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に連結される駆動素子と、
前記駆動素子に連結される陰極と、
モリブデン（Ｍｏ）を含み、前記陰極上に形成された第１バッファ層と、
前記第１バッファ層の上部に形成されて、前記陰極の一部を露出させるコンタクトホールを前記第１バッファ層と共に有する保護層と、
前記コンタクトホールを通じて前記陰極と接触する発光層と、
前記発光層の上部に形成された陽極と
を含むことを特徴とする有機電界発光素子。 - 前記陽極は、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）あるいはインジウム−ジンク−オキサイド（ＩＺＯ）のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
- 前記駆動素子は、第１ゲート電極、前記第１ゲート電極に対応する第１半導体層、第１ソース電極、前記第１ソース電極と離隔された第１ドレイン電極を含むネガティブタイプの薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
- 前記第１ドレイン電極は、前記陰極に連結されることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
- 前記第１ソース電極は、リング形状であり、前記第１ドレイン電極は、円形状であって、前記第１ドレイン電極は、前記第１ソース電極の内部に位置し、前記第１ソース電極と離隔されることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
- 前記スイッチング素子に連結されて、前記画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線と、
前記ゲート配線及び前記データ配線のいずれかと交差するパワー配線を含むことを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。 - 前記ゲート配線の端部に形成されたゲートパッドと、
前記データ配線の端部に形成されたデータパッドと、
前記パワー配線の端部に形成されたパワーパッドと
をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。 - 前記スイッチング素子は、前記ゲート配線に連結された第２ゲート電極、前記第２ゲート電極に対応する第２半導体層、前記データ配線に連結された第２ソース電極、前記第２ソース電極と離隔された第２ドレイン電極を含む薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
- 前記パワー配線に連結される第１ストレージ電極と、前記第２ドレイン電極に連結された第２ストレージ電極と、前記第１、第２ストレージ電極間に位置する絶縁層を含むストレージキャパシターをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子。
- 前記第２ソース電極は、Ｕ形状であり、前記第１２ドレイン電極は、棒形状であって、前記第２ドレイン電極は、前記第２ソース電極の内部に位置し、前記第２ソース電極と離隔されることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子。
- 画素領域を含む基板上にスイッチング素子と、前記スイッチング素子に連結される駆動素子を形成する段階と、
前記駆動素子に連結される陰極を形成する段階と、
前記陰極上にモリブデン（Ｍｏ）を含む第１バッファ層を形成する段階と、
前記第１バッファ層の上部に保護層を形成する段階と、
前記陰極の一部を露出させるコンタクトホールを形成するために、前記保護膜および前記第１バッファ層をエッチングする段階と、
前記コンタクトホールを通じて前記陰極と接触する発光層を形成する段階と、
前記発光層上に陽極を形成する段階と
を含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。 - 前記陽極は、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）あるいはインジウム−ジンク−オキサイド（ＩＺＯ）のいずれかを含むことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記駆動素子は、第１ゲート電極、前記第１ゲート電極に対応する第１半導体層、第１ソース電極、前記第１ソース電極と離隔された第１ドレイン電極を含むネガティブタイプの薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記第１ドレイン電極を前記陰極に連結する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記第１ソース電極は、リング形状であり、前記第１ドレイン電極は、円形状であって、前記第１ドレイン電極は、前記第１ソース電極の内部に位置し、前記第１ソース電極と離隔されることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記スイッチング素子に連結されて、前記画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線を形成する段階と、
前記ゲート配線及び前記データ配線のいずれかと交差するパワー配線を形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 前記ゲート配線の端部に位置するゲートパッドを形成する段階と、
前記データ配線の端部に位置するデータパッドを形成する段階と、
前記パワー配線の端部に位置するパワーパッドを形成する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 前記スイッチング素子は、薄膜トランジスタであって、
前記薄膜トランジスタを形成する段階は、
前記ゲート配線に連結される第２ゲート電極を形成する段階と、
前記第２ゲート電極に対応する第２半導体層を形成する段階と、
前記データ配線に連結される第２ソース電極と、前記第２ソース電極と離隔された第２ドレイン電極を形成する段階と
を含む
ことを特徴とする請求項１６に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 前記パワー配線に連結される第１ストレージ電極を形成する段階と、
前記第２ドレイン電極に連結される第２ストレージ電極を形成する段階と、
前記第１、第２ストレージ電極間に位置する絶縁層を形成する段階を含みストレージキャパシターを形成する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 前記第２ソース電極は、Ｕ形状であり、前記第２ドレイン電極は、棒形状であって、前記第２ドレイン電極は、前記第２ソース電極の内部に位置し、前記第２ソース電極と離隔されることを特徴とする請求項１８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
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