JP4856810B2 - Ｏｌｅｄディスプレイの画素素子構造とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種のＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）ディスプレイの画素素子構造（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｔｕｒｕｃｔｕｒｅ）とその製造方法に関し、特に、フルカラーアクティブマトリクスのＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイは現在最も重要な電子応用製品の一つとなっており、例えば、テレビ、測定機器のディスプレイ、ノートパソコン製品のディスプレイに応用されている。ＯＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）表示素子は発光（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ）、高輝度（ｈｉｇｈ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）、広視角（ｗｉｄｅ ｖｉｅｗｉｎｇ ａｎｇｌｅ）、高応答速度（ｆａｓｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ）、高安定性（ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）、フルカラー、低駆動電圧（ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｉｖｉｎｇ）、低電力消耗（ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）及び工程が簡単（ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）の長所を有している。このような製品はまさに新時代のフラットディスプレイの最良の選択となる。
【０００３】
現在あるフルカラーＯＥＬ表示素子の製造と構造には多くの種類がある。例えば以下のａからｅの５種類がある。
ａ．小分子システムにあって、精密なシャドーマスク（ｓｈａｄｏｗ ｍａｓｋ）を使用して赤緑青（ＲＧＢ）の三種類の光色の画素アレイを得る。
ｂ．白光のＯＥＬ素子を主要な構成要素とし、カラーフィルタによる濾過により、三種類の光色を得る。
ｃ．青光或いは紫光のＯＥＬ素子を主要な構成要素とし、光変換層によりもとの青光或いは紫光を他の光色に変換する。
ｄ．異なる厚さの誘電堆積層を製造し、光物理の反射、干渉原理を利用し、もとの周波数のスペクトルを変換してＲＧＢ三原色となす。
ｅ．両面透光のＯＥＬ素子をベースとし、ＲＧＢの三種類の光色の素子を同一画素上に堆積させる。
【０００４】
伝統的な従動式ＯＥＬ表示素子は、製造コストが安く、製造工程が簡単であるが、解析度は不良であり、ただ小寸法、低解析度のディスプレイとすることしかできない。アクティブドライブ式、例えばＴＦＴのＯＬＥＤ表示素子は高解析度、省電力及び低電力消耗特質を有する。一般には、アクティブドライブ方式は高解析度画質駆動技術の主流である。
ディスプレイ寸法が大きくなるほど、解析度に対する要求も高くなり、及び、フルカラーが要求される状況にあって、フルカラーのアクティブマトリクスＯＬＥＤ素子構造は必ずや一つの主要な傾向となるであろう。
【０００５】
米国特許第５，５５０，０６６号には、ＴＦＴＯＥＬ素子の画素構造と製造方法が記載されている。図１及び図２はそれぞれこのＴＦＴＯＥＬ素子の平面構造表示図及び断面構造表示図である。
【０００６】
図１に示されるように、このＴＦＴＯＥＬ素子１００の画素素子構造は、二つのＴＦＴ１０１及び１０２と、一つのコンデンサ１０３、及び基板に置かれた発光ＯＥＬパッド（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ＥＬ ｐａｄ）１０４を包括する。ＴＦＴ１０１はソースバス１０５をデータ線とし、ゲートバス１０６をゲート線とし、接地バス１０７をゲートバスとコンデンサの下方に設けている。ＴＦＴ１０１のソース電極は電気的に一つのソースバスに連結され、そのゲート電極は一つのゲートバスの一部分を含む。発光ＯＥＬパッド１０４とＴＦＴ１０２のドレインは電気的に連結されている。ＴＦＴ１０１のドレインとＴＦＴ１０２のゲート電極は電気的に連結されている。このＴＦＴＯＥＬ素子は基本的には一つのフラットディスプレイの画素ユニットを形成する。
【０００７】
図２の断面構造表示図により、このＴＦＴＯＥＬ素子の画素素子構造の製造フローについて説明を行う。図２に示されるように、ポリシリコンアイランド１１８が絶縁基板１１１の上方に形成された後、さらに第１層ゲート絶縁層１１２により被覆され、ゲート絶縁層１１２の上方にポリシリコンゲート層１１４が形成され、ソースとドレイン領域にイオン注入がなされた後、このゲート絶縁層１１２内に形成される。イオン注入はｎ型ドーパントで導通する。ゲートバス１１６が絶縁層１１２の上に形成され、この発光素子表面の上がさらに第２絶縁層１１３で被覆され、この絶縁像１１３に二つのコンタクトホールが設けられ、並びに電極材料とＴＦＴが電性導通を形成する。ＴＦＴ１０２の電極材料は同時にコンデンサ１０３の上層電極１２２（ｔｏｐ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を形成する。ソースバスと接地バスも第２絶縁層１１３の上に形成される。上層電極１２２とＴＦＴ１０２のソースは接触し、ＴＦＴ１０２のドレインと接触するのが、即ちＯＥＬ材料のアノード電極層（ａｎｏｄｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｌａｙｅｒ）１３６とされる。続いて、ＯＥＬ素子のに一層の絶縁材料の隔離層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）１２４が形成される。この隔離層にはテーパ状エッジが保留されることにより、その使用するＯＥＬ層１３２間の粘着度が増強される。ＯＥＬ層１３２は隔離層１２４とアノード電極層１３６の上方に形成される。最後に、ＯＥＬ素子の表面にさらに一層のカソード電極層１３４が形成される。
【０００８】
今後の発展状況に関して、フルカラーのアクティブドライブ式のＯＥＬディスプレイがフラットディスプレイ市場に侵攻するためには、一つの克服しなければならない問題がある。例えば、高解析度の要求により、製造コストの高い駆動回路を製造しなければならない問題がある。高解析度、高発光効率及び広視角を有する表示素子は製造が難しい。小分子を材料とするＯＥＬ素子は、その輝度及び発光効率が不足する。高分子を材料とするＯＥＬ素子は、ＲＧＢ三種類の光色を有するが、全体の輝度及び発光効率は小分子を材料とするＯＥＬ素子のようではない。またＯＥＬ素子が使用する材料は、伝統的な黄光製造工程と相容れず、このため有効且つ簡易なフルカラーの有機発光ディスプレイの整合工程と構造が求められていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は周知のＯＬＥＤディスプレイの欠点を克服する。その主要な目的の一つは、フルカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの構造を提供することにある。このＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造は、一つのＯＬＥＤ表示素子、一つのカラーフィルタ、二つのＴＦＴ、一つのブラックマトリクス領域、一つのコンデンサ及び一つの基板に連結された一つのＯＬＥＤ素子構造を具えている。この表示素子の画素の構造はＯＥＬ表示素子とカラーフィルタを一つのＴＦＴアレイに整合させているため、製造工程を簡素化する。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は、このフルカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法を提供することにある。この製造方法は、以下のステップを含む。即ち、ａ．ブラックマトリクス形成ステップ、ｂ．バッファ層形成ステップ、ｃ．アイランド形成ステップ、ｄ．ゲート形成ステップ、ｅ．中間層形成ステップ、ｆ．金属層形成ステップ、ｇ．隔離層形成ステップ、ｈ．カラーフィルタ形成ステップ、ｉ．透明材質層形成、ｊ．ＯＬＥＤ形成ステップ、以上のステップを含む。
【００１１】
本発明により、このフルカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの光の発光経路は、光が下向き（上面の金属層は通常不透明とされる）に透明材質層及びカラーフィルタを通過し、最後に光がガラス基板を通過して出る。ゆえにこのカラーフィルタ以外の区域にあって、ＴＥＴの底部表面にブラックマトリクス領域表面にブラックマトリクスを加えることにより、漏光を減少し、ディスプレイの明暗度のコントラストを高めることができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、
基板とされ、上部と底部の表面を具えた上記基板と、
第１ＴＦＴとされ、ソースとドレイン及びゲートを具え、該第１ＴＦＴのソースが一つのデータ線に電性連結され、該ゲートが一つのゲート線の一部分を含む、上記第１ＴＦＴと、
第２ＴＦＴとされ、ソースとドレイン及びゲートを具え、該第２ＴＦＴのゲートが該第１ＴＦＴのドレインと電性連結された、上記第２ＴＦＴと、
コンデンサとされ、該第１ＴＦＴと直列に連結され、並びに第２ＴＦＴのゲートと電性連結された、上記コンデンサと、
カラーフィルタとされ、表示素子の画素領域内に形成された、上記カラーフィルタと、 ブラックマトリクス領域とされ、第２ＴＦＴの下に形成され、並びにカラーフィルタの外部にあって、漏光を減少し、該ディスプレイの明暗度のコントラストを向上する、上記ブラックマトリクス領域と、
ＯＬＥＤ素子構造とされ、アノード層とカソード層を含み、並びに該基板の上部表面に連結され、該ＯＬＥＤ素子構造のアノードと該第２ＴＦＴのドレインが連結され、並びに第２ＴＦＴと直列に連結され、該カラーフィルタの濾過を透過して、赤、緑、青の三種類の光色を獲得してフルカラーのＬＥＤを形成する、上記ＯＬＥＤ素子構造と、
を含み、そのうち、該ブラックマトリクス領域が基板の上部表面を被覆し、該第１ＴＦＴと第２ＴＦＴ、該コンデンサ、及び該カラーフィルタがいずれも該ブラックマトリクス領域の上方にあって該ＯＬＥＤ素子構造の下方に形成され、該ＯＬＥＤ素子構造のアノードがＩＴＯ電極層を含み、該ＩＴＯ電極層と該カラーフィルタが互いに接触することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ＯＬＥＤ素子構造が白色ＯＬＥＤ或いはポリマーＬＥＤを発光材料とすることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、第２ＴＦＴがポリシリコンＴＦＴとされ、並びに電流をＯＬＥＤ素子に提供することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項４の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、第２ＴＦＴがアクティブマトリクスの素子とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項５の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ブラックマトリクス領域がさらに一つの金属層と、一層のクロム酸化物層或いは黒色樹脂を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項６の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ＯＬＥＤ素子構造のカソードがさらにリチム或いはアルミニウムの電極層を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項７の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、基板が透明絶縁基板とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項８の発明は、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、
（ａ）基板とされ、上部表面と底部表面を具え、該上部表面にブラックマトリクス領域が形成並びに絶縁画定された上記基板を提供するステップと、
（ｂ）該ブラックマトリクス領域の上方に一つのバッファ層を形成するステップ、
（ｃ）該バッファ層の上方にポリシリコン層を形成して第１ＴＦＴのソース領域とドレイン領域を画定し、第２トランジスタのソース領域とドレイン領域を画定し、さらに結晶とエッチング方式によりポリ結晶シリコンアイランドを画定及び形成するステップと、
（ｄ）該ポリ結晶シリコンアイランドの上方に電性材料を形成し、第１及び第２トランジスタのゲート画定を含め、ゲート層を形成及び画定するステップ、
（ｅ）該ゲート層の上方と該ポリ結晶シリコンアイランドの上方に一つの中間層を形成し、その後、二つのコンタクトホールを形成し、該中間層の上方をさらに一層の金属層で被覆し、画定により、第１及び第２ＴＦＴのソースとドレインを形成するステップ、
（ｆ）該金属層の上方に一つの隔離層を形成し、並びに該隔離層の一部分をエッチングした後にカラーフィルタ材料を塗布し、さらにリソグラフィー工程でカラーフィルタを画素領域内に画定して形成するステップ、
（ｇ）該隔離層、該カラーフィルタの上方、及び全体表面の上方に、一層の透明材質層を形成し、並びに該透明材質層を画定するステップ、
（ｈ）該透明材質層の上方と該隔離層の上方に、一層のＯＬＥＤの材料を形成するステップ、
（ｉ）該ＯＬＥＤの材料の上方にさらにカソード金属層を形成するステップ、
以上のステップを含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項９の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、第１ＴＦＴのソースとドレインに、この電極の上方にｎ + 型ドーパントをドープすることにより電性導通を形成させ、該第２ＴＦＴのソースとドレイン領域は、この電極の上方にｐ + 型ドーパントをドープすることにより電性導通を形成することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１０の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、（ｄ）のステップの電性材料がゲート酸化物とゲート金属を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１１の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、隔離層をホトレジスト材料とすることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１２の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、ブラックマトリクス領域は第２ＴＦＴの下並びにカラーフィルタの外側に形成され、漏光を減少し、ディスプレイの明暗度のコントラストを向上することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１３の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、（ｇ）のステップの透明材質層がアノード電極層を含み、並びに第２ＴＦＴのドレインと電性連結されたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１４の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、隔離層が非ホトレジスト材料とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１５の発明は、請求項１３に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、アノード電極層がＩＴＯ電極層とされることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図３は本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の平面概要表示図である。このＯＬＥＤディスプレイの各一つの画素素子構造２００は、二つのＴＦＴ（Ｔ1 、Ｔ 2）、一つのコンデンサＣｓ、一つのカラーフィルタ２１２、一つの基板上部表面２１４に連結された一つのＯＬＥＤ素子構造２１８、及び、ＴＦＴの底の下にあって且つカラーフィルタ２１２の外部にある一つのブラックマトリクス領域２２０を含む。ＴＦＴ（Ｔ1 、Ｔ2 ）はいずれも一つのソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を含む。ＴＦＴ（Ｔ1 ）のゲート電極は一つのゲート線の一部分を含む。ＴＦＴ（Ｔ1 ）のソース電極は一つのデータ線に連結され、ＴＦＴ（Ｔ1 ）のドレイン電極とＴＦＴ（Ｔ2 ）のゲート電極が電性連結され、ＴＦＴ（Ｔ2 ）のゲート電極とコンデンサＣｓが電性連結されている。ＯＬＥＤ素子構造２１８はＴＦＴ（Ｔ2 ）のドレイン電極と電性連結されている。図３に示されるように、ＴＦＴ（Ｔ2 ）とＯＬＥＤ素子構造２１８は直列に連接され、コンデンサＣｓとＴＦＴ（Ｔ1 ）は直列に連接されている。ＯＬＥＤ素子構造２１８は一つの絶縁基板２１０、例えばガラス基板の上部表面２１４上に連結されている。ブラックマトリクス領域２２０はこの絶縁基板上部表面２１４の上に形成されている。ＴＦＴ（Ｔ1 ）はデータバス２０５をデータ線とし、ゲートバス２０６をゲート線とし、Ｖｄｄバス２０７はパワーサプライバスとされる。
【００１４】
本実施例において、ポリシリコンＴＦＴにより電流をこのＯＬＥＤ素子構造２１８に提供し、並びにアクティブマトリクス素子としている。このＯＬＥＤ素子構造２１８は白色ＯＬＥＤ或いはポリマーＬＥＤを発光材料としている。
【００１５】
図４は図３中のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図である。本発明中のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造は図３と図４より知ることができる。図５から図１４は図３中のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、並びに順にこのＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の各一つの製造ステップを表示する。
【００１６】
前述したように、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法は、以下のステップを含む。即ち、ａ．ブラックマトリクス形成ステップ、ｂ．バッファ層形成ステップ、ｃ．アイランド形成ステップ、ｄ．ゲート形成ステップ、ｅ．中間層形成ステップ、ｆ．金属層形成ステップ、ｇ．隔離層形成ステップ、ｈ．カラーフィルタ形成ステップ、ｉ．透明材質層形成、ｊ．ＯＬＥＤ形成ステップ、以上のステップを含む。
【００１７】
以下に図５から図１５に示される本発明の各一つのステップについて説明する。
図５、図６は図３のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のブラックマトリクス形成ステップを示す。このステップにおいて、まず、一つの絶縁基板２１０を提供する。この絶縁基板２１０は上部表面２１４と底部表面２１６を具え、ブラックマトリクス領域２２０が形成並びに絶縁基板２１０の上部表面に画定される。これは図５に示されるとおりである。ブラックマトリクス領域２２０はさらに一つの金属層、例えばクロム金属層２２０ａ、及び、一層のクロム酸化物（ＣｒＯｘ）層２２０ｂ（或いは黒色樹脂）を含む。これは図６に示されるとおりである。
【００１８】
続いて、ブラックマトリクス領域２２０の上方に一つのバッファ層５０２を形成する。
これは図７に示されるとおりである。
【００１９】
図８はＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法のアイランド形成ステップを示す。このステップにおいて、まず、バッファ層５０２の上方にポリシリコン層６０６を形成してＴＦＴ（Ｔ1 ）のソース領域とドレイン領域の画定と、ＴＦＴ（Ｔ2 ）のソース領域とドレイン領域を画定するのに用いる。図８中には僅かにＴＦＴ（Ｔ2 ）のソース領域６０４とドレイン領域６０２が示されている。最後に、結晶とエッチング方式によりポリ結晶シリコンアイランド（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｓｌａｎｄ）を画定並びに形成する。これは図８に示されるとおりである。
【００２０】
本発明のこの実施例において、ＴＦＴ（Ｔ1 ）のソース領域とドレイン領域はイオン注入後に形成され、並びに電極上方にｎ+ 型ドーパントがドープされることにより電性連接を形成する。ＴＦＴ（Ｔ2 ）のソース領域とドレイン領域は、電極上方にｐ+ 型ドーパントをドープすることにより電性連接を形成する。
【００２１】
図９はＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法のゲート形成ステップを示す。このポリ結晶アイランドの上方に電性材料を形成してゲート層を形成する。この実施例では、まず、ポリ結晶シリコンアイランドの上方にそれぞれゲート酸化物を形成してゲート酸化層７０１を形成し、及びゲート金属を形成してゲート金属層７０２を形成する。続いてこのゲート層を画定し、ＴＦＴ（Ｔ1 、Ｔ2 ）を含むゲートを画定する。図９中のゲート金属層７０２は僅かにＴＦＴ（Ｔ2）のゲート７０２を表示している。
【００２２】
図１０はＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法の中間層形成ステップを示す。このステップにおいて、まず、該ゲート層の上方及び該ポリ結晶アイランドの上方に、さらに一つの中間層８０２を形成する。その後、さらに二つのコンタクトホール９０４と９０６を形成し、中間層８０２の上方をさらに一層の金属層９０２で被覆し、画定によりソース電極とドレイン電極を形成するその結果は図１１に示されるとおりである。
【００２３】
続いて、該金属層９０２の上方をさらに一層の隔離層１００２（ホトレジスト材料或いは非ホトレジスト材料とされる）で被覆する、これは図１２に示されるとおりである。その後、ホトリソグラフィー工程を利用し、ホトマスクパターンを使用し、露光と現像の後、隔離層１００２の一部分（カラーフィルタ２１２領域及びＴＦＴ（Ｔ2 ）のドレイン領域）をエッチングする。その後、一層のホトレジストタイプカラーフィルタを塗布し、リソグラフィー工程により中間層８０２の上方にカラーフィルタ２１２を画定する。その結果は図１３に示されるとおりである。その後、さらに一層の透明材質層、例えばＩＴＯ
１２０２を形成し、並びにこの透明材質層をアノード電極層として画定し、並びにＴＦＴ（Ｔ2 ）のドレインと電性連接させる。その結果は図１４に示されるとおりである。
【００２４】
図１５はＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法のＯＬＥＤ形成ステップを示す。このステップにおいて、まずＩＴＯ １２０２の上方と隔離層１００２の上方に、一層のＯＬＥＤの材料１３０２を形成し、さらにカソード金属層１３０４、例えばｌｉ或いはＡｌを含む電極層を形成する。本実施例によると、このＯＬＥＤは白色ＯＬＥＤ或いはポリマーＯＬＥＤを発光材料としている。
【００２５】
図１６は図３のＡ−Ａ’に沿った断面構造表示図である。そのうち、符号１４０２はｎ+ 型ドープポリシリコン領域とされ、ポリシリコン層６０６の左右のポリシリコン領域がそれぞれＴＦＴ（Ｔ1 ）のドレイン領域とソース領域とされている。
【００２６】
【発明の効果】
本実施例によると、白色のＯＥＬ素子を主要な構成素子とし、カラーフィルタの濾過を透過して、赤、緑、青の三種類の光色を獲得し、こうしてフルカラーの発光ダイオードを形成している。且つ、ＯＬＥＤ表示素子とカラーフィルタを一つのＴＦＴアレイに整合させているため、製造工程を簡素化することができる。また、このカラーフィルタ以外の領域にあって、且つＴＦＴの底部表面にブラックマトリクス領域が加入されたことにより、漏光を減少すると共に、ディスプレイの明暗度のコントラストを向上している。ゆえに、本発明のフルカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤ表示素子は製造が簡単であり、並びに高解析度、高発光効率、及び広視角の長所を有している。
【００２７】
以上は僅かに本発明の実施例に係る説明であり、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、以上の説明及び図面に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 周知のＴＦＴＯＥＬ素子の平面概要表示図である。
【図２】 図１の断面構造表示図である。
【図３】 本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の平面概要表示図である。
【図４】 図３中のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図である。
【図５】 図３中のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図である。
【図６】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のブラックマトリクス形成ステップを示す。
【図７】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のバッファ層形成ステップを示す。
【図８】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のアイランド形成ステップを示す。
【図９】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のゲート形成ステップを示す。
【図１０】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の中間層形成ステップを示す。
【図１１】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の金属層形成ステップを示す。
【図１２】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の隔離層形成ステップを示す。
【図１３】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のカラーフィルタ形成ステップを示す。
【図１４】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の透明材質層形成ステップを示す。
【図１５】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のＯＬＥＤ形成ステップを示す。
【図１６】 図３のＡ−Ａ’に沿った断面構造表示図である。
【符号の説明】
１００ 周知のＴＦＴＯＥＬ素子
１０１、１０２ ＴＦＴ
１０３ コンデンサ
１０４ 発光ＯＥＬパッド
１０５ ソースバス
１０６ ゲートバス
１０７ 接地バス
１１１ 絶縁基板
１１２ 第１ゲート絶縁層
１１４ ポリシリコンゲート層
１１６ ゲートバス
１１８ ポリシリコンアイランド
１２２ 上層電極
１１３ 第２絶縁層
１２４ 隔離層
１３２ ＯＥＬ層
１３４ カソード電極層
１３６ アノード電極
２００ ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造
Ｔ1 、Ｔ 2 ＴＦＴ
Ｃｓ コンデンサ
２０５ データバス
２０６ ゲートバス
２０７ Ｖｄｄバス
２１０ 絶縁基板
２１２ カラーフィルタ
２１４ 絶縁基板上部表面
２１６ 絶縁基板底部表面
２１８ ＯＬＥＤ素子
２２０ ブラックマトリクス領域
２２０ａ クロム金属層
２２０ｂ クロム酸化物層
５０２ バッファ層
６０２ ＴＦＴ（Ｔ 2）のドレイン領域
６０４ ＴＦＴ（Ｔ 2）のソース領域
６０６ ポリシリコン層
７０１ ゲート酸化層
７０２ ゲート金属層
８０２ 中間層
９０２ 金属層
９０４ ソース金属領域
９０６ ドレイン金属領域
１００２ 隔離層
１２０２ 透明材質層
１３０２ 透明材質層
１３０４ カソード金属層
１４０２ ｎ+ 型ドープポリシリコン領域
【発明の属する技術分野】
本発明は一種のＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）ディスプレイの画素素子構造（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｔｕｒｕｃｔｕｒｅ）とその製造方法に関し、特に、フルカラーアクティブマトリクスのＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイは現在最も重要な電子応用製品の一つとなっており、例えば、テレビ、測定機器のディスプレイ、ノートパソコン製品のディスプレイに応用されている。ＯＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）表示素子は発光（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ）、高輝度（ｈｉｇｈ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）、広視角（ｗｉｄｅ ｖｉｅｗｉｎｇ ａｎｇｌｅ）、高応答速度（ｆａｓｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ）、高安定性（ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）、フルカラー、低駆動電圧（ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｉｖｉｎｇ）、低電力消耗（ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）及び工程が簡単（ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）の長所を有している。このような製品はまさに新時代のフラットディスプレイの最良の選択となる。
【０００３】
現在あるフルカラーＯＥＬ表示素子の製造と構造には多くの種類がある。例えば以下のａからｅの５種類がある。
ａ．小分子システムにあって、精密なシャドーマスク（ｓｈａｄｏｗ ｍａｓｋ）を使用して赤緑青（ＲＧＢ）の三種類の光色の画素アレイを得る。
ｂ．白光のＯＥＬ素子を主要な構成要素とし、カラーフィルタによる濾過により、三種類の光色を得る。
ｃ．青光或いは紫光のＯＥＬ素子を主要な構成要素とし、光変換層によりもとの青光或いは紫光を他の光色に変換する。
ｄ．異なる厚さの誘電堆積層を製造し、光物理の反射、干渉原理を利用し、もとの周波数のスペクトルを変換してＲＧＢ三原色となす。
ｅ．両面透光のＯＥＬ素子をベースとし、ＲＧＢの三種類の光色の素子を同一画素上に堆積させる。
【０００４】
伝統的な従動式ＯＥＬ表示素子は、製造コストが安く、製造工程が簡単であるが、解析度は不良であり、ただ小寸法、低解析度のディスプレイとすることしかできない。アクティブドライブ式、例えばＴＦＴのＯＬＥＤ表示素子は高解析度、省電力及び低電力消耗特質を有する。一般には、アクティブドライブ方式は高解析度画質駆動技術の主流である。
ディスプレイ寸法が大きくなるほど、解析度に対する要求も高くなり、及び、フルカラーが要求される状況にあって、フルカラーのアクティブマトリクスＯＬＥＤ素子構造は必ずや一つの主要な傾向となるであろう。
【０００５】
米国特許第５，５５０，０６６号には、ＴＦＴＯＥＬ素子の画素構造と製造方法が記載されている。図１及び図２はそれぞれこのＴＦＴＯＥＬ素子の平面構造表示図及び断面構造表示図である。
【０００６】
図１に示されるように、このＴＦＴＯＥＬ素子１００の画素素子構造は、二つのＴＦＴ１０１及び１０２と、一つのコンデンサ１０３、及び基板に置かれた発光ＯＥＬパッド（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ＥＬ ｐａｄ）１０４を包括する。ＴＦＴ１０１はソースバス１０５をデータ線とし、ゲートバス１０６をゲート線とし、接地バス１０７をゲートバスとコンデンサの下方に設けている。ＴＦＴ１０１のソース電極は電気的に一つのソースバスに連結され、そのゲート電極は一つのゲートバスの一部分を含む。発光ＯＥＬパッド１０４とＴＦＴ１０２のドレインは電気的に連結されている。ＴＦＴ１０１のドレインとＴＦＴ１０２のゲート電極は電気的に連結されている。このＴＦＴＯＥＬ素子は基本的には一つのフラットディスプレイの画素ユニットを形成する。
【０００７】
図２の断面構造表示図により、このＴＦＴＯＥＬ素子の画素素子構造の製造フローについて説明を行う。図２に示されるように、ポリシリコンアイランド１１８が絶縁基板１１１の上方に形成された後、さらに第１層ゲート絶縁層１１２により被覆され、ゲート絶縁層１１２の上方にポリシリコンゲート層１１４が形成され、ソースとドレイン領域にイオン注入がなされた後、このゲート絶縁層１１２内に形成される。イオン注入はｎ型ドーパントで導通する。ゲートバス１１６が絶縁層１１２の上に形成され、この発光素子表面の上がさらに第２絶縁層１１３で被覆され、この絶縁像１１３に二つのコンタクトホールが設けられ、並びに電極材料とＴＦＴが電性導通を形成する。ＴＦＴ１０２の電極材料は同時にコンデンサ１０３の上層電極１２２（ｔｏｐ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を形成する。ソースバスと接地バスも第２絶縁層１１３の上に形成される。上層電極１２２とＴＦＴ１０２のソースは接触し、ＴＦＴ１０２のドレインと接触するのが、即ちＯＥＬ材料のアノード電極層（ａｎｏｄｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｌａｙｅｒ）１３６とされる。続いて、ＯＥＬ素子のに一層の絶縁材料の隔離層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）１２４が形成される。この隔離層にはテーパ状エッジが保留されることにより、その使用するＯＥＬ層１３２間の粘着度が増強される。ＯＥＬ層１３２は隔離層１２４とアノード電極層１３６の上方に形成される。最後に、ＯＥＬ素子の表面にさらに一層のカソード電極層１３４が形成される。
【０００８】
今後の発展状況に関して、フルカラーのアクティブドライブ式のＯＥＬディスプレイがフラットディスプレイ市場に侵攻するためには、一つの克服しなければならない問題がある。例えば、高解析度の要求により、製造コストの高い駆動回路を製造しなければならない問題がある。高解析度、高発光効率及び広視角を有する表示素子は製造が難しい。小分子を材料とするＯＥＬ素子は、その輝度及び発光効率が不足する。高分子を材料とするＯＥＬ素子は、ＲＧＢ三種類の光色を有するが、全体の輝度及び発光効率は小分子を材料とするＯＥＬ素子のようではない。またＯＥＬ素子が使用する材料は、伝統的な黄光製造工程と相容れず、このため有効且つ簡易なフルカラーの有機発光ディスプレイの整合工程と構造が求められていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は周知のＯＬＥＤディスプレイの欠点を克服する。その主要な目的の一つは、フルカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの構造を提供することにある。このＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造は、一つのＯＬＥＤ表示素子、一つのカラーフィルタ、二つのＴＦＴ、一つのブラックマトリクス領域、一つのコンデンサ及び一つの基板に連結された一つのＯＬＥＤ素子構造を具えている。この表示素子の画素の構造はＯＥＬ表示素子とカラーフィルタを一つのＴＦＴアレイに整合させているため、製造工程を簡素化する。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は、このフルカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法を提供することにある。この製造方法は、以下のステップを含む。即ち、ａ．ブラックマトリクス形成ステップ、ｂ．バッファ層形成ステップ、ｃ．アイランド形成ステップ、ｄ．ゲート形成ステップ、ｅ．中間層形成ステップ、ｆ．金属層形成ステップ、ｇ．隔離層形成ステップ、ｈ．カラーフィルタ形成ステップ、ｉ．透明材質層形成、ｊ．ＯＬＥＤ形成ステップ、以上のステップを含む。
【００１１】
本発明により、このフルカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの光の発光経路は、光が下向き（上面の金属層は通常不透明とされる）に透明材質層及びカラーフィルタを通過し、最後に光がガラス基板を通過して出る。ゆえにこのカラーフィルタ以外の区域にあって、ＴＥＴの底部表面にブラックマトリクス領域表面にブラックマトリクスを加えることにより、漏光を減少し、ディスプレイの明暗度のコントラストを高めることができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、
基板とされ、上部と底部の表面を具えた上記基板と、
第１ＴＦＴとされ、ソースとドレイン及びゲートを具え、該第１ＴＦＴのソースが一つのデータ線に電性連結され、該ゲートが一つのゲート線の一部分を含む、上記第１ＴＦＴと、
第２ＴＦＴとされ、ソースとドレイン及びゲートを具え、該第２ＴＦＴのゲートが該第１ＴＦＴのドレインと電性連結された、上記第２ＴＦＴと、
コンデンサとされ、該第１ＴＦＴと直列に連結され、並びに第２ＴＦＴのゲートと電性連結された、上記コンデンサと、
カラーフィルタとされ、表示素子の画素領域内に形成された、上記カラーフィルタと、 ブラックマトリクス領域とされ、第２ＴＦＴの下に形成され、並びにカラーフィルタの外部にあって、漏光を減少し、該ディスプレイの明暗度のコントラストを向上する、上記ブラックマトリクス領域と、
ＯＬＥＤ素子構造とされ、アノード層とカソード層を含み、並びに該基板の上部表面に連結され、該ＯＬＥＤ素子構造のアノードと該第２ＴＦＴのドレインが連結され、並びに第２ＴＦＴと直列に連結され、該カラーフィルタの濾過を透過して、赤、緑、青の三種類の光色を獲得してフルカラーのＬＥＤを形成する、上記ＯＬＥＤ素子構造と、
を含み、そのうち、該ブラックマトリクス領域が基板の上部表面を被覆し、該第１ＴＦＴと第２ＴＦＴ、該コンデンサ、及び該カラーフィルタがいずれも該ブラックマトリクス領域の上方にあって該ＯＬＥＤ素子構造の下方に形成され、該ＯＬＥＤ素子構造のアノードがＩＴＯ電極層を含み、該ＩＴＯ電極層と該カラーフィルタが互いに接触することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ＯＬＥＤ素子構造が白色ＯＬＥＤ或いはポリマーＬＥＤを発光材料とすることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、第２ＴＦＴがポリシリコンＴＦＴとされ、並びに電流をＯＬＥＤ素子に提供することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項４の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、第２ＴＦＴがアクティブマトリクスの素子とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項５の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ブラックマトリクス領域がさらに一つの金属層と、一層のクロム酸化物層或いは黒色樹脂を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項６の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ＯＬＥＤ素子構造のカソードがさらにリチム或いはアルミニウムの電極層を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項７の発明は、請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、基板が透明絶縁基板とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造としている。
請求項８の発明は、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、
（ａ）基板とされ、上部表面と底部表面を具え、該上部表面にブラックマトリクス領域が形成並びに絶縁画定された上記基板を提供するステップと、
（ｂ）該ブラックマトリクス領域の上方に一つのバッファ層を形成するステップ、
（ｃ）該バッファ層の上方にポリシリコン層を形成して第１ＴＦＴのソース領域とドレイン領域を画定し、第２トランジスタのソース領域とドレイン領域を画定し、さらに結晶とエッチング方式によりポリ結晶シリコンアイランドを画定及び形成するステップと、
（ｄ）該ポリ結晶シリコンアイランドの上方に電性材料を形成し、第１及び第２トランジスタのゲート画定を含め、ゲート層を形成及び画定するステップ、
（ｅ）該ゲート層の上方と該ポリ結晶シリコンアイランドの上方に一つの中間層を形成し、その後、二つのコンタクトホールを形成し、該中間層の上方をさらに一層の金属層で被覆し、画定により、第１及び第２ＴＦＴのソースとドレインを形成するステップ、
（ｆ）該金属層の上方に一つの隔離層を形成し、並びに該隔離層の一部分をエッチングした後にカラーフィルタ材料を塗布し、さらにリソグラフィー工程でカラーフィルタを画素領域内に画定して形成するステップ、
（ｇ）該隔離層、該カラーフィルタの上方、及び全体表面の上方に、一層の透明材質層を形成し、並びに該透明材質層を画定するステップ、
（ｈ）該透明材質層の上方と該隔離層の上方に、一層のＯＬＥＤの材料を形成するステップ、
（ｉ）該ＯＬＥＤの材料の上方にさらにカソード金属層を形成するステップ、
以上のステップを含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項９の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、第１ＴＦＴのソースとドレインに、この電極の上方にｎ + 型ドーパントをドープすることにより電性導通を形成させ、該第２ＴＦＴのソースとドレイン領域は、この電極の上方にｐ + 型ドーパントをドープすることにより電性導通を形成することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１０の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、（ｄ）のステップの電性材料がゲート酸化物とゲート金属を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１１の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、隔離層をホトレジスト材料とすることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１２の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、ブラックマトリクス領域は第２ＴＦＴの下並びにカラーフィルタの外側に形成され、漏光を減少し、ディスプレイの明暗度のコントラストを向上することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１３の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、（ｇ）のステップの透明材質層がアノード電極層を含み、並びに第２ＴＦＴのドレインと電性連結されたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１４の発明は、請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、隔離層が非ホトレジスト材料とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
請求項１５の発明は、請求項１３に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、アノード電極層がＩＴＯ電極層とされることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図３は本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の平面概要表示図である。このＯＬＥＤディスプレイの各一つの画素素子構造２００は、二つのＴＦＴ（Ｔ1 、Ｔ 2）、一つのコンデンサＣｓ、一つのカラーフィルタ２１２、一つの基板上部表面２１４に連結された一つのＯＬＥＤ素子構造２１８、及び、ＴＦＴの底の下にあって且つカラーフィルタ２１２の外部にある一つのブラックマトリクス領域２２０を含む。ＴＦＴ（Ｔ1 、Ｔ2 ）はいずれも一つのソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を含む。ＴＦＴ（Ｔ1 ）のゲート電極は一つのゲート線の一部分を含む。ＴＦＴ（Ｔ1 ）のソース電極は一つのデータ線に連結され、ＴＦＴ（Ｔ1 ）のドレイン電極とＴＦＴ（Ｔ2 ）のゲート電極が電性連結され、ＴＦＴ（Ｔ2 ）のゲート電極とコンデンサＣｓが電性連結されている。ＯＬＥＤ素子構造２１８はＴＦＴ（Ｔ2 ）のドレイン電極と電性連結されている。図３に示されるように、ＴＦＴ（Ｔ2 ）とＯＬＥＤ素子構造２１８は直列に連接され、コンデンサＣｓとＴＦＴ（Ｔ1 ）は直列に連接されている。ＯＬＥＤ素子構造２１８は一つの絶縁基板２１０、例えばガラス基板の上部表面２１４上に連結されている。ブラックマトリクス領域２２０はこの絶縁基板上部表面２１４の上に形成されている。ＴＦＴ（Ｔ1 ）はデータバス２０５をデータ線とし、ゲートバス２０６をゲート線とし、Ｖｄｄバス２０７はパワーサプライバスとされる。
【００１４】
本実施例において、ポリシリコンＴＦＴにより電流をこのＯＬＥＤ素子構造２１８に提供し、並びにアクティブマトリクス素子としている。このＯＬＥＤ素子構造２１８は白色ＯＬＥＤ或いはポリマーＬＥＤを発光材料としている。
【００１５】
図４は図３中のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図である。本発明中のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造は図３と図４より知ることができる。図５から図１４は図３中のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、並びに順にこのＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の各一つの製造ステップを表示する。
【００１６】
前述したように、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法は、以下のステップを含む。即ち、ａ．ブラックマトリクス形成ステップ、ｂ．バッファ層形成ステップ、ｃ．アイランド形成ステップ、ｄ．ゲート形成ステップ、ｅ．中間層形成ステップ、ｆ．金属層形成ステップ、ｇ．隔離層形成ステップ、ｈ．カラーフィルタ形成ステップ、ｉ．透明材質層形成、ｊ．ＯＬＥＤ形成ステップ、以上のステップを含む。
【００１７】
以下に図５から図１５に示される本発明の各一つのステップについて説明する。
図５、図６は図３のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のブラックマトリクス形成ステップを示す。このステップにおいて、まず、一つの絶縁基板２１０を提供する。この絶縁基板２１０は上部表面２１４と底部表面２１６を具え、ブラックマトリクス領域２２０が形成並びに絶縁基板２１０の上部表面に画定される。これは図５に示されるとおりである。ブラックマトリクス領域２２０はさらに一つの金属層、例えばクロム金属層２２０ａ、及び、一層のクロム酸化物（ＣｒＯｘ）層２２０ｂ（或いは黒色樹脂）を含む。これは図６に示されるとおりである。
【００１８】
続いて、ブラックマトリクス領域２２０の上方に一つのバッファ層５０２を形成する。
これは図７に示されるとおりである。
【００１９】
図８はＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法のアイランド形成ステップを示す。このステップにおいて、まず、バッファ層５０２の上方にポリシリコン層６０６を形成してＴＦＴ（Ｔ1 ）のソース領域とドレイン領域の画定と、ＴＦＴ（Ｔ2 ）のソース領域とドレイン領域を画定するのに用いる。図８中には僅かにＴＦＴ（Ｔ2 ）のソース領域６０４とドレイン領域６０２が示されている。最後に、結晶とエッチング方式によりポリ結晶シリコンアイランド（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｓｌａｎｄ）を画定並びに形成する。これは図８に示されるとおりである。
【００２０】
本発明のこの実施例において、ＴＦＴ（Ｔ1 ）のソース領域とドレイン領域はイオン注入後に形成され、並びに電極上方にｎ+ 型ドーパントがドープされることにより電性連接を形成する。ＴＦＴ（Ｔ2 ）のソース領域とドレイン領域は、電極上方にｐ+ 型ドーパントをドープすることにより電性連接を形成する。
【００２１】
図９はＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法のゲート形成ステップを示す。このポリ結晶アイランドの上方に電性材料を形成してゲート層を形成する。この実施例では、まず、ポリ結晶シリコンアイランドの上方にそれぞれゲート酸化物を形成してゲート酸化層７０１を形成し、及びゲート金属を形成してゲート金属層７０２を形成する。続いてこのゲート層を画定し、ＴＦＴ（Ｔ1 、Ｔ2 ）を含むゲートを画定する。図９中のゲート金属層７０２は僅かにＴＦＴ（Ｔ2）のゲート７０２を表示している。
【００２２】
図１０はＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法の中間層形成ステップを示す。このステップにおいて、まず、該ゲート層の上方及び該ポリ結晶アイランドの上方に、さらに一つの中間層８０２を形成する。その後、さらに二つのコンタクトホール９０４と９０６を形成し、中間層８０２の上方をさらに一層の金属層９０２で被覆し、画定によりソース電極とドレイン電極を形成するその結果は図１１に示されるとおりである。
【００２３】
続いて、該金属層９０２の上方をさらに一層の隔離層１００２（ホトレジスト材料或いは非ホトレジスト材料とされる）で被覆する、これは図１２に示されるとおりである。その後、ホトリソグラフィー工程を利用し、ホトマスクパターンを使用し、露光と現像の後、隔離層１００２の一部分（カラーフィルタ２１２領域及びＴＦＴ（Ｔ2 ）のドレイン領域）をエッチングする。その後、一層のホトレジストタイプカラーフィルタを塗布し、リソグラフィー工程により中間層８０２の上方にカラーフィルタ２１２を画定する。その結果は図１３に示されるとおりである。その後、さらに一層の透明材質層、例えばＩＴＯ
１２０２を形成し、並びにこの透明材質層をアノード電極層として画定し、並びにＴＦＴ（Ｔ2 ）のドレインと電性連接させる。その結果は図１４に示されるとおりである。
【００２４】
図１５はＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法のＯＬＥＤ形成ステップを示す。このステップにおいて、まずＩＴＯ １２０２の上方と隔離層１００２の上方に、一層のＯＬＥＤの材料１３０２を形成し、さらにカソード金属層１３０４、例えばｌｉ或いはＡｌを含む電極層を形成する。本実施例によると、このＯＬＥＤは白色ＯＬＥＤ或いはポリマーＯＬＥＤを発光材料としている。
【００２５】
図１６は図３のＡ−Ａ’に沿った断面構造表示図である。そのうち、符号１４０２はｎ+ 型ドープポリシリコン領域とされ、ポリシリコン層６０６の左右のポリシリコン領域がそれぞれＴＦＴ（Ｔ1 ）のドレイン領域とソース領域とされている。
【００２６】
【発明の効果】
本実施例によると、白色のＯＥＬ素子を主要な構成素子とし、カラーフィルタの濾過を透過して、赤、緑、青の三種類の光色を獲得し、こうしてフルカラーの発光ダイオードを形成している。且つ、ＯＬＥＤ表示素子とカラーフィルタを一つのＴＦＴアレイに整合させているため、製造工程を簡素化することができる。また、このカラーフィルタ以外の領域にあって、且つＴＦＴの底部表面にブラックマトリクス領域が加入されたことにより、漏光を減少すると共に、ディスプレイの明暗度のコントラストを向上している。ゆえに、本発明のフルカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤ表示素子は製造が簡単であり、並びに高解析度、高発光効率、及び広視角の長所を有している。
【００２７】
以上は僅かに本発明の実施例に係る説明であり、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、以上の説明及び図面に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 周知のＴＦＴＯＥＬ素子の平面概要表示図である。
【図２】 図１の断面構造表示図である。
【図３】 本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の平面概要表示図である。
【図４】 図３中のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図である。
【図５】 図３中のＢ−Ｂ’に沿った断面構造表示図である。
【図６】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のブラックマトリクス形成ステップを示す。
【図７】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のバッファ層形成ステップを示す。
【図８】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のアイランド形成ステップを示す。
【図９】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のゲート形成ステップを示す。
【図１０】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の中間層形成ステップを示す。
【図１１】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の金属層形成ステップを示す。
【図１２】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の隔離層形成ステップを示す。
【図１３】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のカラーフィルタ形成ステップを示す。
【図１４】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の透明材質層形成ステップを示す。
【図１５】 Ｂ−Ｂ’に沿った断面構造表示図であり、本発明のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造のＯＬＥＤ形成ステップを示す。
【図１６】 図３のＡ−Ａ’に沿った断面構造表示図である。
【符号の説明】
１００ 周知のＴＦＴＯＥＬ素子
１０１、１０２ ＴＦＴ
１０３ コンデンサ
１０４ 発光ＯＥＬパッド
１０５ ソースバス
１０６ ゲートバス
１０７ 接地バス
１１１ 絶縁基板
１１２ 第１ゲート絶縁層
１１４ ポリシリコンゲート層
１１６ ゲートバス
１１８ ポリシリコンアイランド
１２２ 上層電極
１１３ 第２絶縁層
１２４ 隔離層
１３２ ＯＥＬ層
１３４ カソード電極層
１３６ アノード電極
２００ ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造
Ｔ1 、Ｔ 2 ＴＦＴ
Ｃｓ コンデンサ
２０５ データバス
２０６ ゲートバス
２０７ Ｖｄｄバス
２１０ 絶縁基板
２１２ カラーフィルタ
２１４ 絶縁基板上部表面
２１６ 絶縁基板底部表面
２１８ ＯＬＥＤ素子
２２０ ブラックマトリクス領域
２２０ａ クロム金属層
２２０ｂ クロム酸化物層
５０２ バッファ層
６０２ ＴＦＴ（Ｔ 2）のドレイン領域
６０４ ＴＦＴ（Ｔ 2）のソース領域
６０６ ポリシリコン層
７０１ ゲート酸化層
７０２ ゲート金属層
８０２ 中間層
９０２ 金属層
９０４ ソース金属領域
９０６ ドレイン金属領域
１００２ 隔離層
１２０２ 透明材質層
１３０２ 透明材質層
１３０４ カソード金属層
１４０２ ｎ+ 型ドープポリシリコン領域
Claims (15)
- ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、
基板とされ、上部と底部の表面を具えた上記基板と、
第１ＴＦＴとされ、ソースとドレイン及びゲートを具え、該第１ＴＦＴのソースが一つのデータ線に電性連結され、該ゲートが一つのゲート線の一部分を含む、上記第１ＴＦＴと、
第２ＴＦＴとされ、ソースとドレイン及びゲートを具え、該第２ＴＦＴのゲートが該第１ＴＦＴのドレインと電性連結された、上記第２ＴＦＴと、
コンデンサとされ、該第１ＴＦＴと直列に連結され、並びに第２ＴＦＴのゲートと電性連結された、上記コンデンサと、
カラーフィルタとされ、表示素子の画素領域内に形成された、上記カラーフィルタと、 ブラックマトリクス領域とされ、第２ＴＦＴの下に形成され、並びにカラーフィルタの外部にあって、漏光を減少し、該ディスプレイの明暗度のコントラストを向上する、上記ブラックマトリクス領域と、
ＯＬＥＤ素子構造とされ、アノード層とカソード層を含み、並びに該基板の上部表面に連結され、該ＯＬＥＤ素子構造のアノードと該第２ＴＦＴのドレインが連結され、並びに第２ＴＦＴと直列に連結され、該カラーフィルタの濾過を透過して、赤、緑、青の三種類の光色を獲得してフルカラーのＬＥＤを形成する、上記ＯＬＥＤ素子構造と、
を含み、そのうち、該ブラックマトリクス領域が基板の上部表面を被覆し、該第１ＴＦＴと第２ＴＦＴ、該コンデンサ、及び該カラーフィルタがいずれも該ブラックマトリクス領域の上方にあって該ＯＬＥＤ素子構造の下方に形成され、該ＯＬＥＤ素子構造のアノードがＩＴＯ電極層を含み、該ＩＴＯ電極層と該カラーフィルタが互いに接触することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造。 - 請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ＯＬＥＤ素子構造が白色ＯＬＥＤ或いはポリマーＬＥＤを発光材料とすることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造。
- 請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、第２ＴＦＴがポリシリコンＴＦＴとされ、並びに電流をＯＬＥＤ素子に提供することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造。
- 請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、第２ＴＦＴがアクティブマトリクスの素子とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造。
- 請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ブラックマトリクス領域がさらに一つの金属層と、一層のクロム酸化物層或いは黒色樹脂を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造。
- 請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、ＯＬＥＤ素子構造のカソードがさらにリチム或いはアルミニウムの電極層を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造。
- 請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造において、基板が透明絶縁基板とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造。
- ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、
（ａ）基板とされ、上部表面と底部表面を具え、該上部表面にブラックマトリクス領域が形成並びに絶縁画定された上記基板を提供するステップと、
（ｂ）該ブラックマトリクス領域の上方に一つのバッファ層を形成するステップ、
（ｃ）該バッファ層の上方にポリシリコン層を形成して第１ＴＦＴのソース領域とドレイン領域を画定し、第２トランジスタのソース領域とドレイン領域を画定し、さらに結晶とエッチング方式によりポリ結晶シリコンアイランドを画定及び形成するステップと、
（ｄ）該ポリ結晶シリコンアイランドの上方に電性材料を形成し、第１及び第２トランジスタのゲート画定を含め、ゲート層を形成及び画定するステップ、
（ｅ）該ゲート層の上方と該ポリ結晶シリコンアイランドの上方に一つの中間層を形成し、その後、二つのコンタクトホールを形成し、該中間層の上方をさらに一層の金属層で被覆し、画定により、第１及び第２ＴＦＴのソースとドレインを形成するステップ、
（ｆ）該金属層の上方に一つの隔離層を形成し、並びに該隔離層の一部分をエッチングした後にカラーフィルタ材料を塗布し、さらにリソグラフィー工程でカラーフィルタを画素領域内に画定して形成するステップ、
（ｇ）該隔離層、該カラーフィルタの上方、及び全体表面の上方に、一層の透明材質層を形成し、並びに該透明材質層を画定するステップ、
（ｈ）該透明材質層の上方と該隔離層の上方に、一層のＯＬＥＤの材料を形成するステップ、
（ｉ）該ＯＬＥＤの材料の上方にさらにカソード金属層を形成するステップ、
以上のステップを含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法。 - 請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、第１ＴＦＴのソースとドレインに、この電極の上方にｎ + 型ドーパントをドープすることにより電性導通を形成させ、該第２ＴＦＴのソースとドレイン領域は、この電極の上方にｐ + 型ドーパントをドープすることにより電性導通を形成することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法。
- 請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、（ｄ）のステップの電性材料がゲート酸化物とゲート金属を含むことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法。
- 請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、隔離層をホトレジスト材料とすることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法。
- 請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、ブラックマトリクス領域は第２ＴＦＴの下並びにカラーフィルタの外側に形成され、漏光を減少し、ディスプレイの明暗度のコントラストを向上することを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法。
- 請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、（ｇ）のステップの透明材質層がアノード電極層を含み、並びに第２ＴＦＴのドレインと電性連結されたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法。
- 請求項８に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、隔離層が非ホトレジスト材料とされたことを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法。
- 請求項１３に記載のＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法において、アノード電極層がＩＴＯ電極層とされることを特徴とする、ＯＬＥＤディスプレイの画素素子構造の製造方法。
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