JP4825451B2 - 有機elディスプレイおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、有機ELディスプレイに関するもので、詳しくは、両面発光型有機ELディスプレイおよびその製造方法に関するものである。
一般に、有機ELディスプレイの画素領域は、画素をスイッチングおよび駆動するスイッチング用薄膜トランジスタ/駆動用薄膜トランジスタ、記憶用キャパシタ(storage capacitor )、アノード(画素電極)、有機発光層およびカソード(共通電極)により構成される。
図1は、一般的な有機ELディスプレイの構造を示した回路図で、図2は、一般的な有機ELディスプレイの構造を示した平面図で、図3は、図2のI−I線断面図である。
図1乃至図3に示すように、まず、ガラス基板1上に多結晶シリコンなどにより半導体層2を形成してパターニングし、薄膜トランジスタの形成領域のみに前記半導体層2を残す。
次いで、前面にゲート絶縁膜3およびゲート電極用導電膜を順次形成し、前記ゲート電極用導電膜をパターニングしてゲート電極4を形成する。
次いで、ゲート電極4をマスクとして前記半導体層2にボロン(B)や燐(P)などの不純物を注入して熱処理し、薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域2a,2cを形成する。このとき、不純物イオンが注入されない半導体層2は、チャネル領域2bになる。
次いで、前面に層間絶縁膜5を形成し、前記薄膜トランジスタのソース/ドレイン領域2a,2cが露出されるように、前記層間絶縁膜5およびゲート絶縁膜3を選択的に除去する。
次いで、前記露出されたソース/ドレイン領域2a,2cに、それぞれ電気的に接続される電極ライン6を形成する。
次いで、前面に平坦化絶縁膜7を形成し、前記ドレイン領域2cに接続された電極ライン6が露出されるように、前記平坦化絶縁膜7を選択的に除去する。
次いで、露出された電極ライン6に電気的に接続されるアノード(画素電極)8を形成する。
次いで、隣接するアノード8の間に絶縁膜9を形成する。
次いで、、前面に正孔注入層10、正孔伝達層11、有機発光層12、電子伝達層13および電子注入層14を順次形成する。
次いで、前面にアルミニウムなどによりカソード(共通電極)15を形成し、このカソード15上には、酸素や水分を遮断するための保護膜16を形成する。
しかしながら、上記のように製作される有機ELディスプレイは、各画素領域を駆動回路がほとんど占めるため、開口率が非常に低下するという問題があった。
また、補償回路を適用する場合、各画素領域に駆動回路が占める領域がさらに大きくなるので、開口率が著しく低下するという問題があった。
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、駆動回路が形成される画素領域においても発光することで、開口率を向上できる有機ELディスプレイおよびその製造方法を提供することにある。
また、他の目的は、一つの基板を用いて前面および後面に発光することで、両方向に視聴できる有機ELディスプレイおよびその製造方法を提供することにある。
さらに、他の目的は、一つの基板に2個の有機ELディスプレイを同時に製作することによって、工程が単純であり、工程価格が低廉な有機ELディスプレイおよびその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る有機ELディスプレイは、多数の画素領域を有し、前記各画素領域が第1領域と第2領域とに分けられる透明基板と、前記第1領域の透明基板上に形成され、前記透明基板から光が放出される第1有機EL素子と、前記第2領域の透明基板上に形成され、前記透明基板とは反対側から光が放出される第2有機EL素子と、前記透明基板の前記第2領域に形成され、前記第1有機EL素子および第2有機EL素子を共通して駆動するトランジスタと、前記第1領域と前記第2領域に亘って形成された有機EL層とを含み、前記第1有機EL素子は、透明電極であると共に、前記透明基板の第1領域および第2領域に亘って形成され、前記トランジスタに電気的に接続される第1アノードと、反射性金属電極であると共に、前記有機EL層上に形成され、前記透明基板の第1領域に形成される第1カソードとを含み、前記第2有機EL素子は、反射性金属電極であると共に、前記透明基板の第2領域に形成され、前記トランジスタに電気的に接続される第2アノードと、透明電極であると共に、前記有機EL層上に形成され、前記透明基板の第2領域に形成される第2カソードとを含み、前記有機EL層は、前記第1アノード及び第2アノードの層上に形成されることを特徴とする。
また、本発明に係る有機ELディスプレイは、多数の画素領域を有し、前記各画素領域が第1領域と第2領域とに分けられる透明基板と、前記透明基板の第2領域に形成されるトランジスタと、Cr、AlまたはAgのうちいずれか1つであると共に、前記透明基板の第2領域に形成され、前記トランジスタに電気的に接続される第2アノードと、ITOまたはIZOであると共に、前記第2アノードと接続し前記透明基板の第1領域および第2領域に亘って形成される第1アノードと、前記第1アノード及び第2アノード上に形成される有機EL層と、反射性金属電極であると共に、前記有機EL層上に形成され、前記透明基板の第1領域に形成される第1カソードと、透明電極であると共に、前記有機EL層上に形成され、前記透明基板の第2領域に形成される第2カソードと、を含むことを特徴とする。
さらに、本発明に係る有機ELディスプレイの製造方法は、第1領域と第2領域とに分けられた多数の画素領域を有する透明基板を準備する段階と、前記画素領域の第2領域に形成されるように、前記透明基板上にトランジスタを形成する段階と、前記トランジスタを含む透明基板のに第1絶縁層を形成する段階と、前記第1絶縁層の所定領域を除去して前記トランジスタの電極を露出する段階と、Cr、AlまたはAgのうちいずれか1つであると共に、前記露出されたトランジスタの電極に電気的に接続され、前記画素領域の第2領域に形成されるように、前記第1絶縁層上に第2アノードを形成する段階と、ITOまたはIZOであると共に、前記第2アノードに接続され、前記画素領域の第1および第2領域に亘って形成されるように、前記第2アノードを含む前記第1絶縁層上に第1アノードを形成する段階と、前記第1アノードを含む透明基板の上に有機EL層を形成する段階と、前記画素領域の第1領域に形成されるように、前記有機EL層上に反射性金属電極からなる第1カソードを形成し、前記画素領域の第2領域に形成されるように、前記有機EL層上に透明な薄い金属電極からなる第2カソードを形成する段階と、を含むことを特徴とする。
なお、本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づく各実施形態の詳細な説明により明白になるであろう。
本発明は、同一の駆動トランジスタを用いて背面発光および前面発光を同時に実現することで、イメージを両側から見られる新しい概念のディスプレイ製作が可能であり、経済的価値も非常に高い。
また、本発明に係る有機ELディスプレイを移動用電話機に用いる場合、一つのディスプレイモジュールにより外部窓用ディスプレイおよび内部窓用ディスプレイの実現が可能であり、低廉な移動用電話機を開発できる。
また、本発明は、既存の工程条件を用いるので、工程が単純であり、量産性に優れている。
また、前面発光用のカソード電極と背面発光用のカソード電極とが互いに分離されるので、第1有機EL素子と第2有機EL素子とを独立的に駆動できる。
以下、本発明に係る有機ELディスプレイおよびその製造方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の概念は、画素領域のうち駆動回路が占める領域を活用し、前面発光型有機EL素子をさらに実現することにある。すなわち、画素領域のうち発光領域には、背面発光型有機EL素子を実現し、画素領域のうち駆動回路領域には、前面発光型有機EL素子を同時に実現することで、各素子を独立的に駆動することができる。
図4は、本発明に係る有機ELディスプレイの構造を示した回路図で、図5は、本発明に係る有機ELディスプレイの構造を示した平面図で、図6A乃至6Iは、図5のII-II線断面図である。
図4および図5に示すように、本発明の画素領域は、画素をスイッチングおよび駆動するスイッチング用薄膜トランジスタ/駆動用薄膜トランジスタ、記憶用キャパシタ、第1および第2アノード(画素電極)、有機発光層、第1および第2カソード(共通電極)により構成される。
本発明の透明基板は、多数の画素領域を有しており、各画素領域は、第1領域と第2領域とに分けられる。ここで、第1領域は、発光領域であり、第2領域は、駆動回路領域である。
本発明では、駆動回路領域である第2領域も、発光領域として製作する。そのため、画素領域のうち第1領域には、透明基板の下部に発光する第1有機EL素子を形成し、画素領域のうち第2領域には、透明基板の上部に発光する第2有機EL素子を形成する。ここで、第2領域には、第1有機EL素子および第2有機EL素子を駆動するトランジスタが形成される。
また、第1有機EL素子および第2有機EL素子は、同一のトランジスタに電気的に接続されて駆動されるか、互いに異なるトランジスタに電気的に接続される。
また、第1有機EL素子は、第1アノード(画素電極)、有機EL層および第1カソードにより構成される。ここで、第1アノードは、画素領域のうち第1領域および第2領域の全体に形成され、トランジスタに電気的に接続される。有機EL層は、第1アノード上に形成される。第1カソードは、有機EL層上に形成され、画素領域のうち第1領域に形成される。このとき、第1アノードは、ITOなどの透明でかつ仕事関数の高い透明電極であり、第1カソードは、Alなどの反射率が高く仕事関数の低い伝導性金属電極である。
また、第2有機EL素子は、第2アノード(画素電極)、有機EL層、第2カソードにより構成される。ここで、第2アノードは、画素領域のうち第2領域に形成され、トランジスタに電気的に接続される。有機EL層は、第2アノード上に形成される。第2カソードは、有機EL層上に形成され、画素領域のうち第2領域に形成される。このとき、第2アノードは、Al、Cr、Agなどの反射率の高い金属電極であり、第2カソードは、透過度を有する薄い金属電極である。ここで、第2カソード38は、アルミニウムを数nm蒸着した後、Al上にAgを数nm〜15nm蒸着するか、Mg:Agなどの合金を数nm〜15nm蒸着するか、仕事関数の低い伝導性物質により形成することもできる。
以下、このように構成された本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程を説明する。
図6A乃至6Iは、図5のII-II線断面図であり、まず、図6Aに示すように、第1領域(発光領域)と第2領域(駆動回路領域)とに分けられた多数の画素領域を有する透明基板21を準備する。
次いで、透明基板21の第2領域上に、薄膜トランジスタの活性層として用いられる多結晶シリコンなどの半導体層22を形成してパターニングする。
次いで、半導体層22を含む透明基板21の前面にゲート絶縁膜23を形成した後、ゲート絶縁膜23上にゲート電極24を形成する。
次いで、ゲート電極24をマスクとして半導体層22内に不純物を注入して熱処理し、薄膜トランジスタのソース領域22aおよびドレイン領域22cを形成する。
次いで、ゲート電極24を含む透明基板21の前面に層間絶縁膜25を形成してパターニングし、ソース領域22aおよびドレイン領域22cの一部を露出する。
次いで、ソース領域22aおよびドレイン領域22cに電気的に接続される電極26を形成し、薄膜トランジスタを形成する。
次いで、図6Bに示すように、表面を平坦化するために、前面に絶縁物質である平坦化膜27を形成してパターニングし、ドレイン領域22cの電極26の一部が露出されるようにコンタクトホール28を形成する。
次いで、図6Cに示すように、画素領域のうち第2領域にある平坦化膜27上にCr、Al、Agなどの反射率の高い伝導性物質を形成してパターニングし、前面発光用の第2アノード29を形成する。
次いで、図6Dに示すように、第2アノード29を含む平坦化膜27上にITO、IZOなどの透明でかつ仕事関数値の高い透明伝導性物質を形成してパターニングし、後面発光用の第1アノード30を形成する。ここで、第1アノード30は、画素領域の第1領域および第2領域に形成される。
次いで、図6Eに示すように、前面に絶縁膜31を形成してパターニングし、第2アノード29と電極26との電気的接続領域と、第1および第2アノード30,29の縁領域上のみに前記絶縁膜31を残す。
次いで、図6Fに示すように、第1アノード30上に正孔注入層32、正孔伝達層33、有機発光層34、電子伝達層35および電子注入層36を順次形成し、有機EL層を形成する。
次いで、図6Gに示すように、第1シャドーマスク37を用いて、画素領域のうち第2領域の電子注入層36上に前面発光用の第2カソード38を形成する。ここで、第2カソード38は、透過度を有する薄い金属電極であり、アルミニウムを数nm蒸着した後、Al上にAgを数nm〜15nm蒸着するか、Mg:Agなどの合金を数nm〜15nm蒸着するか、仕事関数の低い伝導性物質により形成することもできる。
次いで、図6Hに示すように、第2シャドーマスク39を用いて、画素領域のうち第1領域の電子注入層36上に後面発光用の第1カソード40を形成する。ここで、第1カソード40は、アルミニウムなどの反射率が高く仕事関数の低い伝導性物質により形成する。
最後に、図6Iに示すように、有機EL層への酸素や水分の侵入を遮断するために、前面に保護膜41を形成し、保護キャップ(図示せず)を覆う。
このように製作された本発明は、前面発光型有機EL素子および背面発光型有機EL素子のアノード表面がITO、IZOなどの透明伝導性物質からなるので、工程が単純であり、量産性に優れている。
また、前面発光用の第1カソード40と背面発光用の第2カソード38とが互いに分離されるので、第1有機EL素子と第2有機EL素子とを独立的に駆動できる。
なお、本発明は、本発明の技術思想から逸脱しない範囲内で多様に変更・修正することができる。
したがって、本発明の技術的範囲は、実施形態に限られるものでなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。
一般的な有機ELディスプレイの構造を示した回路図である。 一般的な有機ELディスプレイの構造を示した平面図である。 図2のI−I線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの構造を示した回路図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの構造を示した平面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。 本発明に係る有機ELディスプレイの製造工程での、図5のII-II線断面図である。
符号の説明
21 透明基板
22 半導体層
22a,22c ソース/ドレイン領域
22b チャネル領域
23 ゲート絶縁膜
24 ゲート電極
25 層間絶縁膜
26 電極
27 平坦化膜
28 コンタクトホール
29 第2アノード
30 第1アノード
31 絶縁膜
32 正孔注入層
33 正孔伝達層
34 有機層
35 電子伝達層
36 電子注入層
37 第1シャドーマスク
38 第2カソード
39 第2シャドーマスク
40 第1カソード
41 保護膜

Claims (9)

  1. 多数の画素領域を有し、前記各画素領域が第1領域と第2領域とに分けられる透明基板と、
    前記第1領域の透明基板上に形成され、前記透明基板から光が放出される第1有機EL素子と、
    前記第2領域の透明基板上に形成され、前記透明基板とは反対側から光が放出される第2有機EL素子と、
    前記透明基板の前記第2領域に形成され、前記第1有機EL素子および第2有機EL素子を共通して駆動するトランジスタと、
    前記第1領域と前記第2領域に亘って形成された有機EL層と
    を含み、
    前記第1有機EL素子は、
    透明電極であると共に、前記透明基板の第1領域および第2領域に亘って形成され、前記トランジスタに電気的に接続される第1アノードと、
    反射性金属電極であると共に、前記有機EL層上に形成され、前記透明基板の第1領域に形成される第1カソードと
    を含み、
    前記第2有機EL素子は、
    反射性金属電極であると共に、前記透明基板の第2領域に形成され、前記トランジスタに電気的に接続される第2アノードと、
    透明電極であると共に、前記有機EL層上に形成され、前記透明基板の第2領域に形成される第2カソードと
    を含み、
    前記有機EL層は、前記第1アノード及び第2アノードの層上に形成される
    ことを特徴とする有機ELディスプレイ。
  2. 前記第1アノードは、ITOまたはIZOであることを特徴とする請求項1記載の有機ELディスプレイ。
  3. 前記第2アノードは、Cr、AlまたはAgのうちいずれか1つであることを特徴とする請求項1記載の有機ELディスプレイ。
  4. 多数の画素領域を有し、前記各画素領域が第1領域と第2領域とに分けられる透明基板と、
    前記透明基板の第2領域に形成されるトランジスタと、
    Cr、AlまたはAgのうちいずれか1つであると共に、前記透明基板の第2領域に形成され、前記トランジスタに電気的に接続される第2アノードと、
    ITOまたはIZOであると共に、前記第2アノードと接続し前記透明基板の第1領域および第2領域に亘って形成される第1アノードと、
    前記第1アノード及び第2アノード上に形成される有機EL層と、
    反射性金属電極であると共に、前記有機EL層上に形成され、前記透明基板の第1領域に形成される第1カソードと、
    透明電極であると共に、前記有機EL層上に形成され、前記透明基板の第2領域に形成される第2カソードと、を含むことを特徴とする有機ELディスプレイ。
  5. 前記第1および第2アノードと前記トランジスタとの電気的接続領域と、前記第1および第2アノードの縁領域上には、絶縁膜が形成されることを特徴とする請求項4記載の有機ELディスプレイ。
  6. 第1領域と第2領域とに分けられた多数の画素領域を有する透明基板を準備する段階と、
    前記画素領域の第2領域に形成されるように、前記透明基板上にトランジスタを形成する段階と、
    前記トランジスタを含む透明基板のに第1絶縁層を形成する段階と、
    前記第1絶縁層の所定領域を除去して前記トランジスタの電極を露出する段階と、
    Cr、AlまたはAgのうちいずれか1つであると共に、前記露出されたトランジスタの電極に電気的に接続され、前記画素領域の第2領域に形成されるように、前記第1絶縁層上に第2アノードを形成する段階と、
    ITOまたはIZOであると共に、前記第2アノードに接続され、前記画素領域の第1および第2領域に亘って形成されるように、前記第2アノードを含む前記第1絶縁層上に第1アノードを形成する段階と、
    前記第1アノードを含む透明基板の上に有機EL層を形成する段階と、
    前記画素領域の第1領域に形成されるように、前記有機EL層上に反射性金属電極からなる第1カソードを形成し、前記画素領域の第2領域に形成されるように、前記有機EL層上に透明な薄い金属電極からなる第2カソードを形成する段階と、を含むことを特徴とする有機ELディスプレイの製造方法。
  7. 前記第2カソードは、アルミニウムを1nm〜9nm蒸着した後、Al上にAgをnm〜15nm蒸着するか、Mg:Agなどの合金をnm〜15nm蒸着するかにより形成されることを特徴とする請求項記載の有機ELディスプレイの製造方法。
  8. 前記第1アノードを形成した後、
    前記第2アノードと前記トランジスタとの電気的接続領域および前記第1および第2アノードの縁領域上に、第2絶縁膜を形成することを特徴とする請求項6記載の有機ELディスプレイの製造方法。
  9. 前記有機EL層を形成する段階は、
    前記第1アノードを含む透明基板の上に正孔注入層を形成する段階と、
    前記正孔注入層上に正孔伝達層を形成する段階と、
    前記正孔伝達層上に発光層を形成する段階と、
    前記発光層上に電子伝達層を形成する段階と、
    前記電子伝達層上に電子注入層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項6記載の有機ELディスプレイの製造方法。
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