JP5964591B2 - 有機発光表示装置とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光表示装置に係り、さらに詳細には、キャパシタの容量が向上した有機発光表示装置及びその製造方法に関する。

最近、脚光を浴びているアクティブマトリックス型有機発光表示装置は、画素ごとに薄膜トランジスタとキャパシタ及びこれらに連結された有機発光素子を備えている。有機発光素子は、前記薄膜トランジスタ及びキャパシタから適当な駆動信号を印加されて発光し、所望の画像を具現する。

一方、有機発光表示装置の画像をより安定的に具現するためには、前記キャパシタの容量が十分である必要がある。すなわち、キャパシタの充電容量が十分であって初めて、より自然な画像が具現される。しかし、充電容量を増大させるために無条件にキャパシタのサイズのみ大きくすると、有機発光素子の発光領域が相対的に減少して輝度が低下するため、これらの問題が生じない適切な改善が要求される。

本発明の目的は、充電容量が増大したキャパシタ及びそれを備えた有機発光表示装置とその製造方法を提供することである。

本発明の有機発光表示装置は、基板と、前記基板上に形成された有機発光素子と、前記有機発光素子に電気的に連結された薄膜トランジスタ及びキャパシタと、前記薄膜トランジスタ及び前記キャパシタ上に形成された画素定義膜と、を備え、前記キャパシタは、前記基板上に形成された第１電極層と、第１絶縁層と、前記第１電極層と対向する第２電極層と、を含み、前記第１絶縁層は、前記第１電極層と前記第２電極層との間に単一層として介在し、前記第２電極層は、前記第１絶縁層と前記画素定義膜との間に単一層として介在する。

前記第１電極層は、基板上に形成された透明電極層と、その透明電極層上に形成された低抵抗電極層と、を含む。

前記薄膜トランジスタは、前記第１電極層と同一層で形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された第２絶縁層と、前記第２絶縁層上に形成された活性層と、前記活性層上に前記第１絶縁層と同一層で形成される第３絶縁層と、前記第３絶縁層上に前記第２電極層と同一層で形成され、かつ前記活性層と連結されたソース／ドレイン電極と、を含む。

前記ゲート電極は、基板上に形成された透明電極層と、その透明電極層上に形成された低抵抗電極層と、を含む。

前記有機発光素子は、前記薄膜トランジスタと連結された画素電極と、その画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と対向電極との間に介在された有機発光層と、を含む。

前記画素電極は、基板上に形成されて前記有機発光層と直結された透明電極層と、その透明電極層上に形成されて前記薄膜トランジスタと直結された低抵抗電極層と、を含む。

また、本発明の有機発光表示装置の製造方法は、基板上に有機発光素子の画素電極と、薄膜トランジスタのゲート電極及びキャパシタの第１電極層とを同一層で形成する段階と、前記薄膜トランジスタのゲート電極上に第２絶縁層を形成する段階と、前記第２絶縁層上に活性層を形成する段階と、前記第１電極層上の第１絶縁層と前記活性層上の第３絶縁層とを同一の単一層で形成する段階と、前記第１絶縁層上の第２電極層と前記第３絶縁層上のソース／ドレイン電極とを同一の単一層で形成する段階と、前記第２電極層および前記ソース／ドレイン電極上に画素定義膜を形成する段階と、を含む。

前記第１電極層と前記ゲート電極及び前記画素電極は、それぞれ基板上に形成された透明電極層と、その透明電極層上に形成された低抵抗電極層と、を含む。

前記画素電極上に有機発光層を形成する段階と、前記有機発光層上に対向電極を形成する段階と、をさらに含む。

前記有機発光層は、前記画素電極上に形成された画素定義膜をエッチングして一部を露出させた後、その露出された画素電極上に形成する。

本発明の有機発光表示装置は、発光領域を縮小させることなく、充電容量を増大させることができるため、より安定的で自然な画像を具現できる。また、本発明の有機発光表示装置の製造方法によれば、発光領域を縮小させることなく、充電容量を増大させることができる有機発光表示装置を製造することができる。

本発明の一実施形態による有機発光表示装置の断面図である。 図１に示した有機発光表示装置の製造過程を順次に示す断面図である。 図２Ａに後続する断面図である。 図２Ｂに後続する断面図である。 図２Ｃに後続する断面図である。 図２Ｄに後続する断面図である。 図２Ｅに後続する断面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。

図１は、本発明の望ましい一実施形態による有機発光表示装置を図示した断面図である。

図１に示したように、本実施形態の有機発光表示装置は、基板１０上に薄膜トランジスタ３０とキャパシタ２０及び有機発光素子４０を備えている。参考までに、図１は、有機発光表示装置のうち一画素にあたる部位を図示したものであり、本発明の有機発光表示装置は、このような画素が複数存在する。

このうち先ず前記有機発光素子４０は、前記薄膜トランジスタ３０及びキャパシタ２０と電気的に連結されて発光する部分であって、画素ごとに備えられた画素電極４１、４２と、共通電極である対向電極４４、そして両電極４１、４４の間に介在された有機発光層４３を備える。したがって、薄膜トランジスタ３０及びキャパシタ２０から画素電極４１、４２に電圧が印加されて前記対向電極４４との間に適当な電圧条件が形成されれば、有機発光層４３で発光が起きる。

前記画素電極４１、４２は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの透明電極層４１と、モリブデンなどの低抵抗電極層４２との部分的な複数層構造で形成される。

前記対向電極４４は、例えば、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａなどを薄膜に形成した半透過反射膜を含むか、またはＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの透光性金属酸化物を含む。

前記画素電極４１、４２と対向電極４４との間に介在された有機発光層４３は、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層などが選択的に積層されて備えられる。ただし、発光層は必須に備えられる。画素電極４１、４２で有機発光層４３と直接接触する層は透明電極層４１であり、その上の低抵抗電極層４２は、薄膜トランジスタ３０のソース／ドレイン電極３６、３７と前記透明電極層４１とを連結させる。

図面で図示していないが、前記対向電極４４上には保護層がさらに形成され、ガラスなどによる密封が行われる。

参照符号５０は画素定義膜を示し、この画素定義膜５０のエッチングにより露出された画素電極４１、４２の透明電極層４１の上部に、前記有機発光層４３及び対向電極４４が形成される。

次いで、前記薄膜トランジスタ３０は、基板１０上に形成されたゲート電極３１、３２と、このゲート電極３１、３２を覆う第２絶縁層３３（またはゲート絶縁層ともいう）と、第２絶縁層３３上に形成された活性層３４と、活性層３４を覆う第３絶縁層３５（またはエッチング止め層ともいう）と、第３絶縁層３５の開口３５ａを通じて活性層３４と連結されるソース／ドレイン電極３６、３７と、を含む。

基板１０上には、酸化シリコンなどの無機物でバッファ層（図示せず）がさらに形成されている。

ゲート電極３１、３２は、前記基板１０上に単層あるいは複数層で形成されるが、本実施形態では、ゲート電極３１、３２が画素電極４１、４２のように透明電極層３１及び低抵抗電極層３２を含む複数層構造で形成される。すなわち、前記有機発光素子４０の画素電極４１、４２と同一層で、透明電極層３１と低抵抗電極層３２とをそれぞれ形成したものである。

そして、前記第２絶縁層３３は、酸化シリコン、酸化タンタル、または酸化アルミニウムなどで形成できるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

また、第２絶縁層３３上には活性層３４が形成される。前記活性層３４は酸化物半導体で形成されるが、例えば、Ｇ−Ｉ−Ｚ−Ｏ層［ａ（Ｉｎ_２Ｏ_３）ｂ（Ｇａ_２Ｏ_３）ｃ（ＺｎＯ）層］（ａ、ｂ、ｃはそれぞれａ≧０、ｂ≧０、ｃ＞０の条件を満たす実数）、またはＨｆ−Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ層でありうる。

このような活性層３４を覆うように第３絶縁層３５が形成されるが、第３絶縁層３５も酸化シリコン、酸化タンタル、または酸化アルミニウムなどで形成されるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

第３絶縁層３５上には、導電性金属のソース／ドレイン電極３６、３７が前記活性層３４と開口３５ａとを通じて接触するように形成される。そして、ソース／ドレイン電極３６、３７のうちからドレイン電極３７が、前記画素電極４１、４２の低抵抗電極層４２と連結される。

次いで、キャパシタ２０の構造を説明する。

キャパシタ２０は、前記基板１０上に順次積層された第１電極層２１、２２、第１絶縁層２５、第２電極層２６を含んでいる。

まず、前記第１電極層２１、２２は、基板１０上に前述した薄膜トランジスタ３０のゲート電極３１、３２と同一層で形成され、同様に透明電極層２１と低抵抗電極層２２との複数層構造で形成される。

そして、前記第１絶縁層２５は、薄膜トランジスタ３０の第３絶縁層３５と同じ層で形成される。

前記第２電極層２６は、薄膜トランジスタ３０のソース／ドレイン電極３６、３７と共に形成される層であって、ソース／ドレイン電極３６、３７と同じ導電性金属材で構成される。

このような構成によれば、第１電極層２１、２２と第２電極層２６との間に第１絶縁層２５のみ単一層で介在されるため、キャパシタ２０の充電容量が大きくなる。すなわち、キャパシタ２０の充電容量は両電極間の距離に反比例するため、電極間の距離を狭めるほど充電容量が増大するが、本構造では、両電極層２１、２２と２６との間に第１絶縁層２５のみ介在されていて、高い充電容量を確保するのに非常に有利である。そして、以下で説明する製造過程から分かるように、有機発光素子４０と薄膜トランジスタ３０及びキャパシタ２０の各構成層を形成する過程で、両電極層２１、２２と２６との間に第１絶縁層２５のみ介在された構造が自然に設けられるため、このために別途のマスク工程を追加せねばならないという負担もない。

次いで、このような本実施形態の有機発光表示装置についての製造過程を説明する。

図２Ａないし図２Ｆは、図１に示した有機発光表示装置の製造過程を順次に示す断面図である。

まず、図２Ａのように、基板１０上にキャパシタ２０の第１電極層２１、２２と薄膜トランジスタ３０のゲート電極３１、３２及び有機発光素子４０の画素電極４１、４２を形成する。すなわち、透明電極層２１、３１、４１をまず同一層で形成し、その上にやはり同一層で低抵抗電極層２２、３２、４２を形成する。なお、基板１０上にまずバッファ層（図示せず）を形成してからキャパシタ２０の第１電極層２１、２２と薄膜トランジスタ３０のゲート電極３１、３２及び有機発光素子４０の画素電極４１、４２を形成してもよい。

次いで、図２Ｂのように、薄膜トランジスタ３０のゲート電極３１、３２を覆う第２絶縁層３３と、第２絶縁層３３上の活性層３４、そして有機発光素子４０と薄膜トランジスタ３０及びキャパシタ２０の全体を覆う絶縁層２５、３５を形成する。この絶縁層２５、３５が、キャパシタ２０では第１絶縁層２５になり、薄膜トランジスタ３０では第３絶縁層３５になる。

次いで、図２Ｃのように前記第３絶縁層３５に開口３５ａを形成した後、図２Ｄのように、キャパシタ２０の第２電極層２６と薄膜トランジスタ３０のソース／ドレイン電極３６、３７とを形成する。この時、ソース電極３６は、開口３５ａを通じて活性層３４と連結され、ドレイン電極３７は、開口３５ａ、４２ａを通じて活性層３４及び画素電極の低抵抗電極層４２と連結される。そして、前記ソース／ドレイン電極３６、３７のパターニング時に低抵抗電極層４２も一部がエッチングされて、透明電極層４１と部分的な複数層構造を形成する。

一応、このようになればキャパシタ２０の基本的な構造は完成するが、図面のように、第１電極層２１、２２、第１絶縁層２５及び、第２電極層２６が順次に隣接して積層された構造になる。すなわち、電極層−絶縁層−電極層の積層構造になり、この構造がキャパシタ２０の充電容量を増大させる役割を担う。すなわち、既存の構造では第１、２電極層２１、２２と２６との間に複数層の絶縁層が介在される電極層−絶縁層−絶縁層−電極層の積層構造でキャパシタ２０が構成されたが、このように両電極層の間に単一層で絶縁層を形成すれば、相対的に絶縁層の厚さが薄くなるため充電容量が増大する。また、薄膜トランジスタ３０の第３絶縁層３５を形成する時に第１絶縁層２５を共に形成できるため、工程が別途にさらに追加されることもない。

次いで、図２Ｅのように、画素定義膜５０を形成して画素電極４１、４２の透明電極層４１の一部が露出されるようにエッチングする。

そして、露出された透明電極層４１上に有機発光層４３を形成した後、その上に対向電極４４を形成すれば、図２Ｆに示したような有機発光表示装置が製造される。もちろん、この上に保護層が形成されて密封のためのガラスが覆われる。

したがって、以上のように本実施形態の有機発光表示装置では、キャパシタ２０の両電極間に絶縁層を単一層で備えるため、特別にキャパシタ２０の面積を広げなくても充電容量を増大させうる。すなわち、有機発光素子４０の発光領域を縮小しなくても充電容量が増大する効果を得られる。また、本実施形態の有機発光表示装置の製造方法によれば、発光領域を縮小させることなく、充電容量を増大させることができる有機発光表示装置を製造することができる。

本発明は、添付した図面に示した一実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲のみによって定められねばならない。

本発明は、有機発光表示装置関連の技術分野に好適に用いられる。

１０ 基板、
２０ キャパシタ、
２１、２２ 第１電極層、
２５ 第１絶縁層、
２６ 第２電極層、
３０ 薄膜トランジスタ、
３１、３２ ゲート電極、
３３ 第２絶縁層、
３４ 活性層、
３５ 第３絶縁層、
３５ａ 開口、
３６、３７ ソース／ドレイン電極、
４０ 有機発光素子、
４１、４２ 画素電極、
４２ａ 開口、
４３ 有機発光層、
４４ 対向電極、
５０ 画素定義膜。

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された有機発光素子と、
   前記有機発光素子に電気的に連結された薄膜トランジスタ及びキャパシタと、
   前記薄膜トランジスタ及び前記キャパシタ上に形成された画素定義膜と、を備え、
   前記キャパシタは、
   前記基板上に形成された第１電極層と、第１絶縁層と、前記第１電極層と対向する第２電極層と、を含み、
   前記第１絶縁層は、前記第１電極層と前記第２電極層との間に単一層として介在し、
   前記第２電極層は、前記第１絶縁層と前記画素定義膜との間に単一層として介在する、有機発光表示装置。
2. 前記第１電極層は、基板上に形成された透明電極層と、その透明電極層上に形成された低抵抗電極層と、を含む請求項１に記載の有機発光表示装置。
3. 前記薄膜トランジスタは、前記第１電極層と同一層で形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された第２絶縁層と、前記第２絶縁層上に形成された活性層と、前記活性層上に前記第１絶縁層と同一層で形成される第３絶縁層と、前記第３絶縁層上に前記第２電極層と同一層で形成され、かつ前記活性層と連結されたソース／ドレイン電極と、を含む請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
4. 前記ゲート電極は、基板上に形成された透明電極層と、その透明電極層上に形成された低抵抗電極層と、を含む請求項３に記載の有機発光表示装置。
5. 前記有機発光素子は、前記薄膜トランジスタと連結された画素電極と、その画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と対向電極との間に介在された有機発光層と、を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光表示装置。
6. 前記画素電極は、基板上に形成されて前記有機発光層と直結された透明電極層と、その透明電極層上に形成されて前記薄膜トランジスタと直結された低抵抗電極層と、を含む請求項５に記載の有機発光表示装置。
7. 基板上に有機発光素子の画素電極と、薄膜トランジスタのゲート電極及びキャパシタの第１電極層とを同一層で形成する段階と、
   前記薄膜トランジスタのゲート電極上に第２絶縁層を形成する段階と、
   前記第２絶縁層上に活性層を形成する段階と、
   前記第１電極層上の第１絶縁層と前記活性層上の第３絶縁層とを同一の単一層で形成する段階と、
   前記第１絶縁層上の第２電極層と前記第３絶縁層上のソース／ドレイン電極とを同一の単一層で形成する段階と、
   前記第２電極層および前記ソース／ドレイン電極上に画素定義膜を形成する段階と、を含む有機発光表示装置の製造方法。
8. 前記第１電極層と前記ゲート電極及び前記画素電極は、それぞれ基板上に形成された透明電極層と、その透明電極層上に形成された低抵抗電極層と、を含む請求項７に記載の有機発光表示装置の製造方法。
9. 前記画素電極上に有機発光層を形成する段階と、前記有機発光層上に対向電極を形成する段階と、をさらに含む請求項７または８に記載の有機発光表示装置の製造方法。
10. 前記有機発光層は、前記画素電極上に形成された画素定義膜をエッチングして一部を露出させた後、その露出された画素電極上に形成する請求項９に記載の有機発光表示装置の製造方法。