JP7428977B2 - ディスプレイの製造方法及びディスプレイ - Google Patents
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Description
本発明は、ディスプレイの製造方法及びディスプレイに関する。
近年、有機半導体発光素子による光源素子の実用化が進み、有機半導体発光素子を光源素子としたディスプレイが市販されるようになっている。そして、有機半導体発光素子を光源素子としたディスプレイの開発においては、今もなお、さらなる性能向上に向けて、高輝度化、高精細化、低消費電力化、長寿命化といった検討が継続して行われている。
従来の、有機半導体発光素子を発光素子としたディスプレイの画素は、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」とも称される。）と有機発光ダイオードに流す電流の制御を行うトランジスタで構成される。有機発光ダイオードは、アノード電極とカソード電極の間に挟まれた有機ＥＬ層に、基板上に形成された薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」とも称される。）から入力される電流に応じて発光するデバイスである。
ところが、当該構成に対して下記特許文献１には、制御素子の数を減らし、発光面積を大きくして高輝度化させるための素子として、ゲート電極に印加する電圧を制御することで、流れる電流を調整するトランジスタであって、かつ、当該トランジスタ自体に流れる電流量に応じて発光する縦型有機発光トランジスタ（「ＶＯＬＥＴ」とも称される。）が記載されている。また、下記特許文献２は、縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイが記載されており、上記のような素子によるディスプレイの大幅な高輝度化が期待されている。
有機ＥＬを利用したディスプレイは、家庭用テレビやスマートフォンはもちろん、駅などの柱に表示する広告用ディスプレイ等への適用も期待されている。このため、有機ＥＬディスプレイは、使用態様に応じての輝度や解像度等の性能や品質の向上と共に、より安価に提供できることが求められている。
ところが、縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイは、従来の有機発光ダイオードを備えるディスプレイと比較すると製造工程が増加し、製造コストが高くなってしまう。
縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイは、従来の有機発光ダイオードを備えるディスプレイと比較して、薄膜トランジスタの数を削減できるという利点がある。しかしながら、各薄膜トランジスタは、同一層において異なる位置に同時に形成されるため、数が増えることによる製造工程数や製造コストへの影響は小さい。
また、縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイは、単純に有機発光ダイオードを備えるディスプレイに比べて、追加的に必要となるゲート電極やゲート絶縁膜層を形成するために製造工程が多くなってしまう。このため、有機発光ダイオードを備えるディスプレイの製造工程において、有機発光ダイオードを形成する工程を、縦型有機発光トランジスタに置き換えるだけでは、製造にかかる時間とコストが増加してしまう。
本発明は、上記課題に鑑み、製造時間、及び製造コストを抑制すると共に、より広い発光領域が確保された縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイの製造方法を提供することを目的とする。
本発明のディスプレイの製造方法は、
縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイの製造方法であって、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層に接続される薄膜トランジスタの通電電極層の一方とが、同一層で一体的に形成されることを特徴とする。
縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイの製造方法であって、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層に接続される薄膜トランジスタの通電電極層の一方とが、同一層で一体的に形成されることを特徴とする。
本明細書において、薄膜トランジスタの通電電極層とは、薄膜トランジスタのソース電極層、ドレイン電極層を総称する意味で用いられる。ディスプレイの構成要素として形成される薄膜トランジスタの多くは、ソース電極層とドレイン電極層が同一層においてチャネル長分だけ離間して形成される。薄膜トランジスタの通電電極層は、接続される配線やノード等に応じてソース電極層かドレイン電極層に区別される。
有機半導体発光素子と薄膜トランジスタとによって画素を構成するディスプレイは、下層側に薄膜トランジスタや、画素ごとの薄膜トランジスタに信号を伝達するゲートラインや、有機半導体発光素子に電流を供給する電流供給ライン等が形成される。そして、薄膜トランジスタや電流供給ライン等よりも上層側に有機半導体発光素子が形成される。なお、以下説明においても、説明の便宜のために、基板側から各層が積層されていく方向を上層側として構成を説明する。
有機発光ダイオードを発光素子とするディスプレイは、一つの有機発光ダイオードを駆動制御する構成として、電流制御用と、供給切替用の少なくとも二つ薄膜トランジスタが必要であった。これに対し、縦型有機発光トランジスタを発光素子とするディスプレイは、一つの縦型有機発光トランジスタを駆動制御する構成として、縦型有機発光トランジスタのゲート電極層に通電電極層（以下の説明においては、ドレイン電極層であることを想定して説明される。）が接続される薄膜トランジスタ一つで構成することができる。
また、縦型有機発光トランジスタのゲート電極層は、縦型有機発光トランジスタのソース電極層とドレイン電極層との間の電界を制御する端子であるため、薄膜トランジスタの通電電極層以外のノードと低インピーダンスで接続されることがない。このため、縦型有機発光トランジスタのゲート電極層と、当該ゲート電極層に接続される薄膜トランジスタの一方の通電電極層は一体的に構成しても、他のノードとの分圧や分流が問題となることはない。
そこで、上記製造方法とすることで、縦型有機発光トランジスタのゲート電極層を形成する工程と、薄膜トランジスタの通電電極層を形成する工程とを同時に行うことができる。このため、それぞれ別々の工程で形成していた場合と比べて、工程数が削減される。
また、上記製造方法によって製造されるディスプレイは、縦型有機発光トランジスタのゲート電極層を形成する工程と、薄膜トランジスタの通電電極層との間にコンタクトホールを必要としないため、より広い発光領域を確保することができる。
上記製造方法は、
少なくとも二以上の前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が、同一層で一体的に形成されても構わない。
少なくとも二以上の前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が、同一層で一体的に形成されても構わない。
上記製造方法とすることで、各発光領域が備える縦型有機発光トランジスタのソース電極層及び電流供給ラインの間を、別の配線によって接続する必要がなくなる。つまり、各縦型有機発光トランジスタのソース電極層に電流を供給する電流供給ラインの本数や面積が削減される。
従来、電流供給ラインは、アレイ状に形成された縦型有機発光トランジスタの間をディスプレイ全体にわたって格子状に形成される。しかしながら、上記製造方法によれば、縦型有機発光トランジスタを駆動する電流を供給するドライバと、少なくとも一つの縦型有機発光トランジスタとが接続されれば、残りの縦型有機発光トランジスタは、一体的に構成されたソース電極を介して電流が供給される。つまり、ソース電極層に電流を供給する電流供給ラインの本数や面積が削減され、電流供給ラインを形成する面積が大幅に小さくなり、電流供給ラインの形成に必要な材料が大幅に削減される。
電流供給ラインが縦型有機発光トランジスタのゲート絶縁膜上に形成され、縦型有機発光トランジスタのソース電極を、複数の縦型有機発光トランジスタに跨るように一体的に形成する場合は、接続用のコンタクトホールの形成は不要であって、複雑なパターンを形成する必要がないため、製造時間や製造コストが大幅に増加することもない。
また、同一層で一体的に形成された縦型有機発光トランジスタのソース電極層は、電流供給ラインを流れる電流を分担する働きがあることから、寄生抵抗等による電圧降下の影響も抑制される。また、電流供給ラインが削減された領域は、発光領域を拡張することに利用できる。
上記製造方法において、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層は、基台となる表面層が形成された後、前記表面層の主面上に導電性材料が積層されて形成されても構わない。
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層は、基台となる表面層が形成された後、前記表面層の主面上に導電性材料が積層されて形成されても構わない。
上記製造方法とすることで、例えば、カーボン材料等の単独で電極層を固着形成させることが難しい導電性材料によって縦型有機発光トランジスタのソース電極層を形成することができる。また、例えば、複数の縦型有機発光トランジスタを跨ぐように表面層を形成し、そのうちの一部の縦型有機発光トランジスタを跨ぐようにソース電極を形成することができる。このような構成を採用することで、電流供給ラインの配線インピーダンスの影響を考慮したソース電極層の構成を形成することで、材料費を抑えることもできる。
ここで、表面層の主面上に積層される導電性材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイト、金属ナノワイヤ等が採用され得る。
上記製造方法は、
前記表面層が形成された後に、前記表面層の主面上の一部に前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層に電流を供給する電流供給ラインが形成され、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層は、前記電流供給ラインが形成された後に、前記表面層と前記電流供給ラインとを跨ぐように前記導電性材料によって形成されても構わない。
前記表面層が形成された後に、前記表面層の主面上の一部に前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層に電流を供給する電流供給ラインが形成され、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層は、前記電流供給ラインが形成された後に、前記表面層と前記電流供給ラインとを跨ぐように前記導電性材料によって形成されても構わない。
上記製造方法とすることで、電流供給ラインを縦型有機発光トランジスタに挟まれた領域に形成することができる。これにより、縦型有機発光トランジスタの下層に、電流供給ラインを形成するため領域を確保する必要がなくなる。当該構成は、特に上述したボトムエミッション形式が採用されるディスプレイにおいて、より広い発光領域を確保することができる。
上記製造方法において、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層は、導電性と、光に対する透過性とを示す金属酸化物からなる材料で形成されても構わない。
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層は、導電性と、光に対する透過性とを示す金属酸化物からなる材料で形成されても構わない。
また、上記製造方法は、
前記縦型有機発光トランジスタから出射される光のうちの一部の波長帯域の光を透光させるカラーフィルタ層を形成することを含んでいても構わない。
前記縦型有機発光トランジスタから出射される光のうちの一部の波長帯域の光を透光させるカラーフィルタ層を形成することを含んでいても構わない。
本発明のディスプレイは、
縦型有機発光トランジスタと、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層に、通電電極層の一方が接続される薄膜トランジスタとを備え、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層と、前記薄膜トランジスタの前記通電電極層の一方が同一層で一体的に形成されていることを特徴とする。
縦型有機発光トランジスタと、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層に、通電電極層の一方が接続される薄膜トランジスタとを備え、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層と、前記薄膜トランジスタの前記通電電極層の一方が同一層で一体的に形成されていることを特徴とする。
上記ディスプレイは、
少なくとも二以上の前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が、同一層で一体的に形成されていても構わない。
少なくとも二以上の前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が、同一層で一体的に形成されていても構わない。
上記ディスプレイにおいて、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層は、基台となる表面層の主面上に形成された導電性材料からなるものであっても構わない。
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層は、基台となる表面層の主面上に形成された導電性材料からなるものであっても構わない。
上記ディスプレイは、
前記表面層の主面上の一部に、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層に電流を供給する電流供給ラインが形成され、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が、前記表面層と前記電流供給ラインとを跨ぐように前記導電性材料によって形成されていても構わない。
前記表面層の主面上の一部に、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層に電流を供給する電流供給ラインが形成され、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が、前記表面層と前記電流供給ラインとを跨ぐように前記導電性材料によって形成されていても構わない。
上記ディスプレイは、
各層が積層される方向から見たときの前記薄膜トランジスタの外側に、前記縦型有機発光トランジスタから出射される光のうちの一部の波長帯域の光を透光させるカラーフィルタ層を備え、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層は、導電性と、光に対する透過性とを示す金属酸化物からなる材料で形成されていても構わない。
各層が積層される方向から見たときの前記薄膜トランジスタの外側に、前記縦型有機発光トランジスタから出射される光のうちの一部の波長帯域の光を透光させるカラーフィルタ層を備え、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層は、導電性と、光に対する透過性とを示す金属酸化物からなる材料で形成されていても構わない。
ここでの「各層を積層する方向から見たときの薄膜トランジスタの外側」とは、当該方向から見たときに、薄膜トランジスタのゲート電極層と、ソース電極層及びドレイン電極層とが重なっている領域、さらに、ソース電極層とドレイン電極層とによって挟まれた領域、すなわち、薄膜トランジスタのチャネルが形成される領域の外側をいう。
上記ディスプレイは、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層と有機半導体層の間に樹脂層を備え、
前記樹脂層は、ディスプレイのアクティブエリア内において、各層が積層される方向から見たときに、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層とソース電極層とが重なる領域に開口部が形成されていても構わない。
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層と有機半導体層の間に樹脂層を備え、
前記樹脂層は、ディスプレイのアクティブエリア内において、各層が積層される方向から見たときに、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層とソース電極層とが重なる領域に開口部が形成されていても構わない。
なお、ここでの「アクティブエリア」とは、各層が積層される方向から見たときの発光領域をいう。具体的には、「発明を実施するための形態」の項目において、図１を参照しながら説明される。
本発明によれば、製造時間、及び製造コストを抑制すると共に、より広い発光領域が確保された縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイの製造方法が実現される。
以下、本発明のディスプレイの製造方法及び当該方法によって製造されるディスプレイの構成について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。
図１は、ディスプレイ１の一実施形態の一部の模式的な構成図である。図１に示すように、本実施形態のディスプレイ１は、アレイ状に配列された、後述される縦型有機発光トランジスタ２０を含む発光部１０と、データライン１１と、電流供給ライン１２と、ゲートライン１３と、補助ライン１４とを備える。
また、ディスプレイ１は、外縁部において、データライン１１に縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に表示する画像データに応じた電圧を印加するソースドライバ１５ａと、電流供給ライン１２に電流を供給し、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極に電流を供給する電流供給部１５ｂ、ゲートライン１３に薄膜トランジスタ２１の制御信号を出力するゲートドライバ１５ｃを備える。ここで、図１に示すように、ディスプレイ１において、各ドライバ（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）等が配置された領域を除く、発光部１０が配列された領域Ａ２がアクティブエリアに相当する。
図２は、図１のディスプレイ１の領域Ａ１における発光部１０の詳細回路図である。図２に示すように、発光部１０は、縦型有機発光トランジスタ２０と、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極への電圧印加を制御する薄膜トランジスタ２１と、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極とゲート電極の間に形成されるコンデンサ２３を備える。なお、図１及び図２の説明においては、電流供給ライン１２が配線されている方向をＸ方向、補助ライン１４が配線されている方向をＹ方向として説明する。
データライン１１は、表示する画像に応じて、縦型有機発光トランジスタ２０の発光輝度を調整するために、ソースドライバ１５ａから出力された電圧を、薄膜トランジスタ２１を介して縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に印加する配線である。本実施形態において、データライン１１は、Ｘ方向に形成されているが、Ｙ方向に形成されていても構わない。
電流供給ライン１２は、Ｘ方向に配列されている複数の縦型有機発光トランジスタ２０からなる群に接続されるように、縦型有機発光トランジスタ２０の外側において、Ｘ方向に複数配線されている。各電流供給ライン１２は、縦型有機発光トランジスタ２０群に含まれるそれぞれの縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極に、電流供給部１５ｂから出力された電流を供給する。
ゲートライン１３は、薄膜トランジスタ２１のゲート電極に接続され、ゲートドライバ１５ｃから出力された制御信号を薄膜トランジスタ２１のゲート電極に向かって伝送し、薄膜トランジスタ２１のオン／オフを切り替えることで、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極とデータライン１１との通電を制御する。本実施形態においては、ゲートライン１３は、Ｙ方向に形成されているが、Ｘ方向に形成されていても構わない。
補助ライン１４は、Ｘ方向に配列されている発光部１０の間でＹ方向に配線されて、複数の電流供給ライン１２を接続している。なお、補助ライン１４は、Ｘ方向に配列されている全ての発光部１０間に形成されていなくても構わない。本実施形態においては、電流供給ライン１２がＸ方向、補助ライン１４がＹ方向に形成されているが、電流供給ライン１２がＹ方向、補助ライン１４がＸ方向に形成されていても構わない。
コンデンサ２３は、薄膜トランジスタ２１がオフ状態である間、表示している画像を所定の時間維持するために配置されている、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極とソース電極との間の電圧保持用素子である。
次に、基板上に形成される各素子の構造について説明する。図３Ａは、発光部１０とその周辺の一実施形態の模式的な素子構成の上面図であり、図３Ｂは、図３Ａから電流供給ライン１２を取り除いた状態の図面である。図４は、図３ＡのＡ－Ａ´断面図である。図３Ｂ及び図４に示すように、縦型有機発光トランジスタ２０と薄膜トランジスタ２１は、データライン１１、ゲートライン１３によって区分けされた領域に一組形成されている。
また、図３Ａ及び図３Ｂで図示される縦型有機発光トランジスタ２０は、上述したように、一部の領域を切り抜いて図示されているが、本実施形態の縦型有機発光トランジスタ２０のドレイン電極層２０ｄや発光層（有機半導体層２０ａ、有機ＥＬ層２０ｃ）、ソース電極層２０ｓ等は、図４に示すように、複数の縦型有機発光トランジスタ２０に跨って形成されている。
基板３０は、光に対して透過性を備え、縦型有機発光トランジスタ２０から放射された光を外部に出射する。具体的な材料については後述する。
以下の説明において、データライン１１と電流供給ライン１２が配線される方向をＸ方向、ゲートライン１３が配線される方向をＹ方向、これらと直交する方向をＺ方向（第三方向）として説明する。そして、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｚ方向」、「－Ｚ方向」のように、正負の符号を付して記載され、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｚ方向」と記載される。
縦型有機発光トランジスタ２０の構成は、＋Ｚ側の層からカソード電極に相当するドレイン電極層２０ｄ、発光層を形成する有機ＥＬ層２０ｃと有機半導体層２０ａ、表面層３１の表面に導電性材料（本実施形態においては、カーボンナノチューブ）によって構成されたソース電極層２０ｓ、さらに－Ｚ側に誘電体で構成されるゲート絶縁膜層２０ｈを介してゲート電極層２０ｇが形成されている。
上記構成の縦型有機発光トランジスタ２０は、ゲート電極層２０ｇに電圧が印加されると、有機半導体層２０ａとソース電極層２０ｓの間のショットキー障壁が変化し、所定の閾値を超えたところでソース電極層２０ｓから有機半導体層２０ａと有機ＥＬ層２０ｃに対して電流が流れることで発光する。
図４においてＸ方向が図示されていないが、ソース電極層２０ｓは、表面層３１上に形成された電流供給ライン１２の＋Ｚ側にも塗布されて、電流供給ライン１２と直接接触するように形成されている。そして、縦型有機発光トランジスタ２０の有機半導体層２０ａとソース電極層２０ｓとの間には、これらを電気的に絶縁するために、Ｚ方向において、ゲート電極層２０ｇとソース電極層２０ｓとが重なる領域に開口部２４ａが設けられたバンク層２４が形成されている。なお、図４に示すように、開口部２４ａが形成される領域は、重なりのマージンを確保する観点から、ゲート電極層２０ｇとソース電極層２０ｓとが重なる領域よりも内側に形成されることが好ましい。
本実施形態のディスプレイ１は、基板３０が、可視光に対して透過性を有する素材で構成され、ゲート電極層２０ｇとソース電極層２０ｓは、可視光が通過できるような間隙を有するように構成される。このような構成とすることで、有機ＥＬ層２０ｃから出射した光が、基板３０を通過して外に出射されることで画像を表示する。なお、このような光の出射方式は、「ボトムエミッション方式」と称される。
薄膜トランジスタ２１は、酸化物半導体層２１ａを介してソース電極層２１ｓとドレイン電極層２１ｄが接続され、酸化物半導体層２１ａの下層に、絶縁膜層又は誘電体層を介してゲート電極層２１ｇが形成されている。それぞれ、ゲート電極層２１ｇに電圧が印加されると、酸化物半導体層２１ａにチャネルが形成され、通電電極層であるソース電極層２１ｓとドレイン電極層２１ｄが通電する。
薄膜トランジスタ２１は、ソース電極層２１ｓがデータライン１１に接続される。薄膜トランジスタ２１のドレイン電極層２１ｄは、図４に示すように、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇと一体的に形成されている。
図３Ｂに示すように、縦型有機発光トランジスタ２０は、高輝度化のために、データライン１１、ゲートライン１３によって区分けされた領域のほぼ全体を埋め尽くすように形成される。薄膜トランジスタ２１は、縦型有機発光トランジスタ２０の発光領域に対して影響が小さいように、区分けされた当該領域の角に、できる限り小さく形成される。
図３Ａ～図４において、コンデンサ２３は図示されていないが、図３Ａに示すように、本実施形態の縦型有機発光トランジスタ２０は、ソース電極層２０ｓとゲート電極層２０ｇがゲート絶縁膜層２０ｈを介して対向するように配置される。これにより、縦型有機発光トランジスタ２０は、寄生素子としてのコンデンサ２３を有し、当該コンデンサ２３で電圧維持の機能を果たすこともできる。このような寄生素子のコンデンサ２３では、容量値が足りない場合は、追加で別のコンデンサを形成しても構わない。
以下、各層に用いられる材料を例示列挙する。
ゲートライン１３及び補助ライン１４は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）及びその組み合わせによる合金等を採用し得る。
基板３０は、ガラス材、又はＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリイミドといったプラスチック材等を採用し得る。
縦型有機発光トランジスタ２０のドレイン電極層２０ｄは、単層又は多層、カーボンナノチューブ、グラフェン、アルミニウム（Ａｌ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化モリブデン（ＭｏXＯY）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）そのほかの組み合わせによる合金等を採用し得る。
縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇは、光に対する透過性と導電性とを示す金属酸化物材料であるＩＴＯ、ＩＧＺＯ等を採用し得る。また、ゲート電極層２０ｇとは反対側から光を出射させるような構成（例えば、トップエミッション方式）では、光に対する透過性を有しない材料が採用されてもよく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、イットリウム（Ｙ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ガリウム（Ｇａ）等の金属でドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、二酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）等の金属ドープ、非ドープ透明導電性酸化物及びこれらの組み合わせを含む材料、又は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、カドミウム（Ｃｄ）、ニッケル（Ｎｉ）及びタンタル（Ｔａ）、及びこれらの組み合わせ、さらにはｐ又はｎドープのケイ素（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等を採用し得る。
縦型有機発光トランジスタ２０の表面層３１とゲート電極層２０ｇの間のゲート絶縁膜層２０ｈは、酸化ケイ素（ＳｉＯX）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯX）、チタン酸アルミニウム（ＡｌＴｉＯX）、ガラス及びパリレンポリマー、ポリスチレン、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、フルオロポリマー等の有機化合物等を採用し得る。
縦型有機発光トランジスタ２０の有機半導体層２０ａは、ナフタレン、アントラセン、ルブレン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、及びこれらの誘導体のような線形縮合多環芳香族化合物（又はアセン化合物）と、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）系化合物、アゾ化合物、ペリレン系化合物、及びこれらの誘導体のような顔料と、例えばヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン系化合物、ジフェニルメタン系化合物、スチルベン系化合物、アリルビニル化合物、ピラゾリン系化合物、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、アリルアミン化合物、低分子量アミン誘導体（ａ－ＮＰＤ）、２，２’，７，７’－テトラキス（ジフェニルアミノ）－９，９’－スピロビフルオレン（スピロ－ＴＡＤ）、Ｎ，Ｎ’－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４，４’－ジアモノビフェニル（スピロ－ＮＰＢ）、４，４’、４”－トリス［Ｎ－３－メチルフェニル－Ｎ－フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ｍＭＴＤＡＴＡ）、２，２’，７，７’－テトラキス（２，２－ジフェニルビニル）－９，９－スピロビフルオレン（スピロ－ＤＰＶＢｉ）、４，４’－ビス（２，２－ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、（８－キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４－メチル－８キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｍｑ３）、及びこれらの誘導体のような低分子化合物と、例えば、ポリチオフェン、ポリ（ｐ－フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ビフェニル基含有ポリマー、ジアルコキシ基含有ポリマー、アルコキシフェニルＰＰＶ、フェニルＰＰＶ、フェニル／ジアルコシキＰＰＶコポリマー、ポリ（２－メトキシ－５－（２’－エチルヘキシルオキシ）－１，４－フェニレンビニレン）（ＭＥＨ－ＰＰＶ）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＳＳ）、ポリ（アニリン）（ＰＡＭ）、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）、ポリ（ビニルピレン）、ポリ（ビニルアントラセン）、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒドハロゲン化樹脂、及びこれらの変性物のようなポリマー化合物と、例えば、５，５＿－ジパーフルオロヘキシルカルボニル－２，２＿：５＿，２＿：５＿，２＿－クアテルチオフェン（ＤＦＨＣＯ－４Ｔ）、ＤＦＨ－４Ｔ、ＤＦＣＯ－４Ｔ、Ｐ（ＮＤＩ２ＯＤ－Ｔ２）、ＰＤＩ８－ＣＮ２、ＰＤＩＦ－ＣＮ２、Ｆ１６ＣｕＰｃ、及びフラーレン、ナフタレン、ペリレン、並びにオリゴチオフェン誘導体のようなｎ型輸送有機低分子、オリゴマー、若しくはポリマー、さらには、チエノ［３，２－ｂ］チオフェン、ジナフチル［２，３－ｂ：２’，３’－ｆ］チエノ［３，２－ｂ］チオフェン（ＤＮＴＴ）、２－デシル－７－フェニル［１］ベンゾチエノ［３，２－ｂ］［１］ベンゾチオフェン（ＢＴＢＴ）等のチオフェン環を有する芳香族化合物等を採用し得る。
ここで、縦型有機発光トランジスタ２０は、エネルギー準位が適合する有機半導体を適切に選定することによって、有機発光ダイオードを備えるディスプレイに標準的に用いられる、正孔注入層・正孔輸送層・有機ＥＬ層・電子輸送層・電子注入層などを好適に用いることができる。そして、外部に出射する光の色は、上述の有機ＥＬ層２０ｃを構成する材料を選択することによって赤、緑、青といった色の光を出射するように調整される。また、別実施形態として後述されるが、縦型有機発光トランジスタ２０は、白色光を出射する構成とすることもでき、同じ縦型有機発光トランジスタ２０を用いて、カラーフィルタ層で所望の色の光を選択して出射するといった構成とすることもできる。
表面層３１は、ソース電極層２０ｓの固着を目的としてゲート絶縁膜層２０ｈの上に形成される層である。表面層３１を形成する材料としては、シランカップリング材料、アクリル樹脂等から形成されるバインダー樹脂を含む組成物を塗布することで形成することができる。
バンク層２４は、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の無機絶縁性材料、ポリイミド樹脂、シロキサン樹脂、アクリル樹脂、ノボラック樹脂等の有機絶縁材料等を採用し得る。
薄膜トランジスタ２１に構成される酸化物半導体層２１ａは、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＩＺＯ（登録商標））、Ｚｎ－Ｔｉ－Ｏ系半導体（ＺＴＯ）、Ｃｄ－Ｇｅ－Ｏ系半導体、Ｃｄ－Ｐｂ－Ｏ系半導体、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｍｇ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（例えばＩｎ2Ｏ3－ＳｎＯ2－ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｏ系半導体等を採用し得る。
本実施形態において、薄膜トランジスタ２１は、酸化物半導体による薄膜トランジスタとしたが、アモルファスシリコン、又は低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ）による薄膜トランジスタであっても構わない。また、ｐ型とｎ型のいずれであっても構わない。さらに、具体的な構成として、スタガード（ｓｔａｇｇｅｒｄ）型、インバーテッド・スタガード（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｔａｇｇｅｒｄ）型、コープレーナ（ｃｏｐｌａｎａｒ）型、インバーテッド・コープレーナ（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｃｏｐｌａｎａｒ）型等のいずれの構成をも採用し得る。
なお、縦型有機発光トランジスタ２０としては、上記特許文献１及び２にも記載されている縦型有機発光トランジスタ２０も採用することができ、さらには、上記特許文献３の構成を採用することもできる。
次に、各層の製造工程を簡単に説明する。図５Ａ～図５Ｇは、製造工程の途中のディスプレイ１の一の縦型有機発光トランジスタ２０周辺を＋Ｚ側から見たときの模式的な図面である。以下、図面を参照しながら各工程を説明する。
また、隣接する縦型有機発光トランジスタ２０との位置関係や、縦型有機発光トランジスタ２０同士の間の構造、すなわち、縦型有機発光トランジスタ２０の外側の構造がわかるように、Ｙ方向に三つ並んだ縦型有機発光トランジスタ２０が形成される図面で説明する。
なお、図示される領域の外側は、同じパターンで繰り返されるものでなくても構わない。例えば、図５Ｄ等に示すように、薄膜トランジスタ２１は、（＋Ｘ、－Ｙ）側に形成されているが、ディスプレイ１全体において、Ｘ方向における中央部よりも－Ｘ側では、（－Ｘ、＋Ｙ）側に形成する等、任意のパターンで形成してもよい。また、ディスプレイ１において、ピクセルの大きさは、異なる色を表示するピクセルごとに任意に変えてもよい。
図５Ａに示すように、最初は、基板３０を準備する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の後、図５Ｂに示すように、基板３０上に薄膜トランジスタ２１のゲート電極層２１ｇと、ゲート電極層２１ｇに接続されるゲートライン１３が形成される（ステップＳ２）。
ステップＳ２の後、図示しない絶縁膜が全体にわたって形成されて、その上に図５Ｃに示すように、薄膜トランジスタ２１のゲート電極層２１ｇの＋Ｚ側に酸化物半導体層２１ａが形成される（ステップＳ３）。
ここでの「全体にわたって形成」とは、縦型有機発光トランジスタ２０が形成される画像表示領域全体にわたって形成されることをいい、ドライバが配置された外縁部全体まで形成されることをいうものではない。このことは、以下の説明においても同様である。
ステップＳ３の後、図５Ｄが示すように、薄膜トランジスタ２１の酸化物半導体層２１ａ上に、Ｙ方向に離間してドレイン電極層２１ｄとデータライン１１が形成される（ステップＳ４）。データライン１１は、酸化物半導体層２１ａとＺ方向において重複する部分で薄膜トランジスタ２１のソース電極層２１ｓを構成する。なお、本実施形態では、ステップＳ４が、ハーフトーン露光による２段階の形成工程が行われるため、図５Ｅに示すような形状となっているが、ステップＳ４は、ハーフトーン露光による形成工程でなくても構わない。
ステップＳ４の後、パッシベーション膜が全体にわたって形成された後、表面層３１が全体にわたって形成される（ステップＳ５）。なお、パッシベーション膜、及び表面層３１は、説明の便宜のために図示されていない。
ステップＳ５の後、図５Ｆに示すように、電流供給ライン１２がＸ方向に形成され、各電流供給ライン１２をＹ方向に接続するように補助ライン１４が形成される（ステップＳ６）。本実施形態では、電流供給ライン１２と補助ライン１４は、異なる層に形成されるため、層間を接続するコンタクトホール１４ｃも形成されている。なお、コンタクトホール１４ｃの形成箇所や構成は、それぞれ任意の箇所に、適した形状や個数で形成して構わない。
ステップＳ６の後、ステップＳ４で形成された表面層３１の主面上及びステップＳ５で形成された電流供給ライン１２上に、表面層３１の全体にソース電極層２０ｓが、Ｘ方向に配列された複数の縦型有機発光トランジスタに跨って、一体的に形成される（ステップＳ７）。ソース電極層２０ｓは、表面層３１と同様に、説明の便宜のために図示されていない。
ステップＳ７の後、図５Ｇが示すように、樹脂層であるバンク層２４が形成される（ステップＳ８）。バンク層２４は、Ｚ方向から見たときに、ゲート電極層２０ｇとソース電極層２０ｓとが重畳している領域に、開口部２４ａが形成される。なお、バンク層２４は、上述したように、無機絶縁性材料で形成されても構わない。
ステップＳ８の後は、発光層となる有機半導体層２０ａ、有機ＥＬ層２０ｃ及びドレイン電極層２０ｄが全体にわたって形成されて、図３Ａ～図４に示す構成が形成される。
以上のような製造工程は、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇと、薄膜トランジスタ２１のドレイン電極層２１ｄとが、同時に形成される。このため、従来の製造工程よりも少ない工程でディスプレイを製造することができる。
なお、本実施形態においては、縦型有機発光トランジスタ２０のドレイン電極層２０ｄ、有機半導体層２０ａ、有機ＥＬ層２０ｃ、ソース電極層２０ｓのいずれもが、複数の縦型有機発光トランジスタ２０に跨るように形成されているが、いずれも、縦型有機発光トランジスタ２０毎に形成されていても構わない。
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
以下、別実施形態につき説明する。
〈１〉 図６及び図７は、発光部１０とその周辺の別実施形態の模式的な素子構成をＹＺ平面で切断したときの断面図である。図６に示すように、電流供給ライン１２は、表面層３１よりも－Ｚ側の層に形成されていても構わない。また、図７に示すように、電流供給ライン１２よりもさらに－Ｚ側の層において、補助ライン１４が形成しても構わない。
図６の発光部１０を構成する場合は、例えば、電流供給ライン１２は、ステップＳ４において、ハーフトーン露光によって形成される。また、図７の発光部１０を構成する場合は、例えば、補助ライン１４は、ステップＳ２において、薄膜トランジスタ２１のゲート電極層２１ｇと同時に形成される。
図６のような構成の発光部１０は、薄膜トランジスタ２１の各電極層が形成される際に、電流供給ライン１２を同時に形成することができ、その際には、コンタクトホール１２ｃを形成する工程を必要とすることになる。しかしながら、これらのコンタクトホール１２ｃを形成する工程は従来の発光ダイオードディスプレイの製造工程においてもディスプレイ周辺部の電極層間の接続のために元から実施されている工程であり、工程数の増加要因とはならない。このため、従来の製造方法と比較すると工程数が削減される。
図７のような構成の発光部１０は、薄膜トランジスタ２１の各電極層が形成される際に、同時に形成することができ、その際には図６の構成に対して、さらにコンタクトホール１４ｃを形成する工程を必要とすることになる。ただし、コンタクトホール１４ｃを形成する工程は、電流供給ライン１２を上層に新たに作成する工程数よりは少なく、工程数を抑えながら補助ライン１４の形成が可能となる上に、コンタクトホール１４ｃを形成する工程を配線間の接続として別途活用することも可能であるため、従来の製造方法と比較して工程数が削減される。このため、図６及び図７に示す構成はどちらも、図５Ａ～図５Ｇを参照して説明した製造工程と比較すると低コストでの製造が可能となる。
〈２〉 図８は、カラーフィルタ層８０を備える発光部１０とその周辺の別実施形態の模式的な素子構成をＹＺ平面で切断したときの断面図である。図９Ａは、図８の薄膜トランジスタ２１周辺の拡大図であって、図９Ｂは、図９Ａの薄膜トランジスタ２１の酸化物半導体層２１ａが形成される前の状態を示す図面である。図８及び図９Ａに示すように、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇの－Ｚ側にカラーフィルタ層８０を形成しても構わない。カラーフィルタ層８０を形成する工程は、ステップＳ３の、薄膜トランジスタ２１の酸化物半導体層２１ａが形成される前に行われる。
この際、薄膜トランジスタ２１が形成される位置の周辺部にはカラーフィルタ層８０に開口部８０ａを作成し、カラーフィルタ層８０を形成せず、かつ、図９Ｂに示すように、カラーフィルタ層８０の開口部８０ａのテーパーを、基板３０に近づくにつれて徐々に狭くなるような順テーパーとすることにより、薄膜トランジスタ２１の形成と動作を行うことができる。なお、カラーフィルタ層８０は、例えば、感光性を持つカラーフィルタ材料に対してフォトマスクによる露光、および現像処理を行い、所定のパターンにカラーフィルタを形成する方法や、一旦全体にわたってカラーフィルタ層８０が形成された後、エッチング処理を行う方法や、薄膜トランジスタ２１を形成すル領域にマスキング処理を行った状態で形成する方法等を採用し得る。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、カラーフィルタ層８０を形成する場合の、製造工程の途中のディスプレイの一の縦型有機発光トランジスタ周辺を＋Ｚ側から見たときの模式的な図面である。図１０Ａは、ステップＳ２の後、全体にわたってカラーフィルタ層８０を形成して、開口部８０ａを形成する場合、図１０Ｂは、発光部１０ごとに、カラーフィルタ層８０を個別に形成する場合の、それぞれの一例を示している。
図８に示す構成は、カラーフィルタ層８０を通して基板３０側から光を出射するボトムエミッション方式が採用される場合の一例である。縦型有機発光トランジスタ２０から出射された光のうち、一部の波長帯域の光がカラーフィルタ層８０によってフィルタリングされて、残りの波長帯域の光が基板３０から出射される。
なお、当該構成の場合、縦型有機発光トランジスタ２０の有機ＥＬ層２０ｃから出射された光が、基板３０にまで到達するように、ゲート電極層２０ｇが光に対して透過性を示す材料で形成されていることが好ましく、例えば、上述したような、金属酸化物材料であるＩＴＯやＩＧＺＯ等を採用し得る。
〈３〉 上述の各実施形態は、ボトムエミッション方式を前提としてそれぞれ説明したが、基板３０とは反対側から光を出射する「トップエミッション方式」を採用する構成としても構わない。この場合、縦型有機発光トランジスタ２０は、有機ＥＬ層２０ｃから出射された光が取り出されるように、ドレイン電極層２０ｄが、光に対して透過性を示す材料で形成される。
〈４〉 各実施形態において上述したディスプレイ１が備える構成、材料及び製造工程は、あくまで一例であり、本発明は、上述された各構成、図示された各工程に限定されない。
１ ： ディスプレイ
１０ ： 発光部
１１ ： データライン
１２ ： 電流供給ライン
１２ｃ ： コンタクトホール
１３ ： ゲートライン
１４ ： 補助ライン
１４ｃ ： コンタクトホール
１５ａ ： ソースドライバ
１５ｂ ： 電流供給部
１５ｃ ： ゲートドライバ
２０ ： 縦型有機発光トランジスタ
２０ａ ： 有機半導体層
２０ｃ ： 有機ＥＬ層
２０ｄ ： ドレイン電極層
２０ｇ ： ゲート電極層
２０ｈ ： ゲート絶縁膜層
２０ｓ ： ソース電極層
２１ ： 薄膜トランジスタ
２１ａ ： 酸化物半導体層
２１ｃ ： コンタクトホール
２１ｄ ： ドレイン電極層
２１ｇ ： ゲート電極層
２１ｓ ： ソース電極層
２３ ： コンデンサ
２４ ： バンク層
２４ａ ： 開口部
３０ ： 基板
３１ ： 表面層
８０ ： カラーフィルタ層
８０ａ ： 開口部
１０ ： 発光部
１１ ： データライン
１２ ： 電流供給ライン
１２ｃ ： コンタクトホール
１３ ： ゲートライン
１４ ： 補助ライン
１４ｃ ： コンタクトホール
１５ａ ： ソースドライバ
１５ｂ ： 電流供給部
１５ｃ ： ゲートドライバ
２０ ： 縦型有機発光トランジスタ
２０ａ ： 有機半導体層
２０ｃ ： 有機ＥＬ層
２０ｄ ： ドレイン電極層
２０ｇ ： ゲート電極層
２０ｈ ： ゲート絶縁膜層
２０ｓ ： ソース電極層
２１ ： 薄膜トランジスタ
２１ａ ： 酸化物半導体層
２１ｃ ： コンタクトホール
２１ｄ ： ドレイン電極層
２１ｇ ： ゲート電極層
２１ｓ ： ソース電極層
２３ ： コンデンサ
２４ ： バンク層
２４ａ ： 開口部
３０ ： 基板
３１ ： 表面層
８０ ： カラーフィルタ層
８０ａ ： 開口部
Claims (9)
- 縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイの製造方法であって、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層に接続される薄膜トランジスタの通電電極層の一方とが、同一層で一体的に形成され、
基台となる表面層が形成された後に、前記表面層の主面上の一部に電流供給ラインが形成され、
前記表面層と前記電流供給ラインとが形成された後に、前記表面層と前記電流供給ラインとを跨ぐように導電性材料が積層されて前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が形成されることを特徴とするディスプレイの製造方法。 - 少なくとも二以上の前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が、同一層で一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイの製造方法。
- 前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層は、導電性と、光に対する透過性とを示す金属酸化物からなる材料で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイの製造方法。
- 各層が積層される方向から見たときの前記薄膜トランジスタの外側に前記縦型有機発光トランジスタから出射される光のうちの一部の波長帯域の光を透光させるカラーフィルタ層を形成することを含むことを特徴とする請求項３に記載のディスプレイの製造方法。
- 基台となる表面層の主面上の一部に形成された導電性材料からなるソース電極層を有する縦型有機発光トランジスタと、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層に、通電電極層の一方が接続される薄膜トランジスタと、
前記表面層の主面上の一部に形成された、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層に電流を給する電流供給ラインとを備え、
前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層と、前記薄膜トランジスタの前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層と接続される前記通電電極層の一方が同一層で一体的に形成されており、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層は、前記表面層と前記電流供給ラインとを跨ぐように形成されていることを特徴とするディスプレイ。 - 少なくとも二以上の前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層が、同一層で一体的に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ。
- 前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極層は、導電性と、光に対する透過性とを示す金属酸化物からなる材料で形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のディスプレイ。
- 各層が積層される方向から見たときの前記薄膜トランジスタの外側に、前記縦型有機発光トランジスタから出射される光のうちの一部の波長帯域の光を透光させるカラーフィルタ層を備えることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ。
- 前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層と有機半導体層の間に樹脂層を備え、
前記樹脂層は、ディスプレイのアクティブエリア内において、各層が積層される方向から見たときに、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極層とゲート電極層が重畳している領域に開口部が形成されていることを特徴とする請求項５～８のいずれか一項に記載のディスプレイ。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Mitchell A. MCCARTHY et al.，"P-206L:Late-News Poster: QVGA AMOLED Displays Using the Carbon Nanotube Enabled Vertical Organic Light Emitting Transistor"，SID Symposium Digest of Technical Papers，2016年05月，Vol. 47, No. 1，p.1796-1798，DOI: 10.1002/sdtp.11071 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022118783A (ja) | 2022-08-16 |
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