JPWO2006126304A1 - 発光回路基板及び発光表示装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、基板上の額縁領域（基板側辺と画素領域との間のスペース）を小さくすることができる発光回路基板及び発光表示装置を提供する。本発明の発光回路基板は、第１電極、発光層及び第２電極がこの順に積層されて構成される複数の画素と、駆動回路（１９）と、外部端子（８）とを基板（２）上に備えた発光回路基板であって、上記駆動回路（１９）は、該外部端子（８）に接続され、上記画素の第２電極及び外部端子（８）は、画素外コンタクト部（３）を介して配線（５）によって互いに接続され、上記配線（５）は、駆動回路（１９）の少なくとも一部の上層に配置されたものである。
Description
本発明は、発光回路基板及び発光表示装置に関する。より詳しくは、アクティブマトリクス駆動方式のエレクトロルミネセンス表示装置に好適な発光回路基板及び発光表示装置に関するものである。
近年、情報処理機器の多様化に伴って、従来から一般に使用されている陰極線管（ＣＲＴ）よりも消費電力が少なく、薄型化が可能である平面型の表示素子に対する需要が高まってきている。そのような平面型の表示素子としては、例えば、液晶表示素子やエレクトロルミネセンス素子（以下、「ＥＬ素子」ともいう。）が挙げられる。なかでも、有機ＥＬ素子は、低電圧駆動、全固体型、高速応答性、自発光性という特徴を有するため、研究開発が盛んに行われている。
有機ＥＬ素子は、その駆動方式により、パッシブマトリクス方式（ＰＭ方式）と、アクティブマトリクス方式（ＡＭ方式）に大別される（例えば、特許文献１及び２参照。）。ＰＭ方式の有機ＥＬ素子は線順次駆動であり、走査電極が選択されている画素以外は発光しないことから、高い輝度を得るためには、表示容量が増大することとなる。すなわち、走査電極数の増加に伴って、各画素に大きな瞬間電力を印加する必要がある。従って、ＰＭ方式の有機ＥＬ素子は消費電力が大きく、また、大きな電力の印加による発光層の劣化が激しいため、製品としての寿命が短いという点で改善の余地がある。
一方、ＡＭ方式の有機ＥＬ素子では、各画素に能動素子が設けられており、特に、各画素に薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）が設けられた方式が広く用いられている。各画素にＴＦＴが設けられた方式等のＡＭ方式の有機ＥＬ素子では、画素ごとにスイッチングを行うことができる。そのため、ＡＭ方式の有機ＥＬ素子では、原理的に走査電極数に制約がなく、１フレームの１００％に近い期間で表示が可能であり、ＰＭ方式に比べて瞬時輝度を抑え、高輝度、高画質、及び、大容量表示を実現することができる。また、ＡＭ方式の有機ＥＬ素子では、ＰＭ方式の有機ＥＬ素子のように高い輝度を得るために各画素に大きな電力を印加する必要がないことから、より低い駆動電圧、及び、長い製品寿命を実現することができる。このため、近年は、ＡＭ方式の有機ＥＬ素子の研究開発が特に盛んに行われている。
図４は、従来のボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子の断面模式図である。有機ＥＬ素子は、基板２ａと、基板２ａ上に設けられた発光有機層１２、発光有機層１２を狭持するように設けられた第１電極１０及び第２電極１１を有する。第１電極１０は、発光有機層１２にホールを注入する機能を有し、第２電極１１は、発光有機層１２に電子を注入する機能を有する。そして、第１電極１０と第２電極１１とからそれぞれ注入されたホールと電子とが発光有機層１２で再結合することにより、発光有機層１２が発光する仕組みとなっている。また、基板２ａ及び第１電極１０は光透過性に、第２電極１１は光反射性に構成されており、発光有機層１２の発光は第１電極１０及び基板２を透過して有機ＥＬ素子から取り出される仕組みとなっている。
有機ＥＬ素子をアクティブマトリクス（ＡＭ）方式で駆動する場合は、基板として、ＴＦＴや電極の配設されたアクティブマトリクス（ＡＭ）基板を用いる。図５は、従来のＡＭ方式の有機ＥＬディスプレイの断面模式図の一例である。図５に示すように、従来のＡＭ方式の有機ＥＬディスプレイでは、基板２上に各画素を駆動するＴＦＴ１７、第１電極１０、第２電極１１及び平坦化膜１３等が設けられる。
ＴＦＴ１７は、島状半導体層１５と、その上に設けられたゲート絶縁膜１８、ゲート絶縁膜１８によって島状半導体層１５と絶縁されたゲート電極１４、島状半導体層１５上に設けられたＴＦＴ１７のソース／ドレイン領域に接続されるソース／ドレイン電極１６を有する。
第１電極１０は、基板２上にマトリクス状に複数設けられ、複数の第１電極１０の各々は有機ＥＬ素子の各画素領域１を構成する。そして、第１電極１０の上には絶縁膜２１が形成され、各第１電極１０上の発光箇所にのみ絶縁膜２１の開口部が設けられる。また、第１電極１０は、平坦化膜１３に設けられた画素内コンタクト部２０を介して、ＴＦＴ１７のソース／ドレイン電極１６に接続されており、ＴＦＴ１７から入力される信号に応じて、発光有機層１２にホールを注入する機能を有する。
第２電極１１は、発光有機層１２及び隔壁絶縁層９を覆うように形成されており、発光有機層１２に電子を注入する機能を有する。第２電極１１は画素外コンタクト部３を介して、ＡＭ基板に設けられたソース／ドレイン電極１６に接続される。ソース／ドレイン電極１６は、外部回路からＡＭ基板への電気信号及び／又は電源を供給する端子と、画素内コンタクト部２０とを接続する配線５と同じ層に設けられている。
従来のＡＭ方式の有機ＥＬディスプレイの平面模式図の一例を図６に示す。
図６に示すように、従来のＡＭ方式の有機ＥＬディスプレイでは、ＡＭ基板上に、薄膜トランジスタ、第１電極、発光有機層及び第２電極がこの順に積層されている画素領域１が設けられている。薄膜トランジスタを含んで構成される駆動（ドライバ）回路１９（ソースドライバ回路７とゲートドライバ回路６とからなる。）と画素とを接続する信号線４と、画素外コンタクト部３を介して第２電極が接続された配線５と、駆動回路１９及び配線５が接続された外部端子８が設けられている。外部回路から供給される電気信号及び／又は電源は、外部端子８を通り、ドライバ回路１９へ流れる。
図６に示すように、従来のＡＭ方式の有機ＥＬディスプレイでは、ＡＭ基板上に、薄膜トランジスタ、第１電極、発光有機層及び第２電極がこの順に積層されている画素領域１が設けられている。薄膜トランジスタを含んで構成される駆動（ドライバ）回路１９（ソースドライバ回路７とゲートドライバ回路６とからなる。）と画素とを接続する信号線４と、画素外コンタクト部３を介して第２電極が接続された配線５と、駆動回路１９及び配線５が接続された外部端子８が設けられている。外部回路から供給される電気信号及び／又は電源は、外部端子８を通り、ドライバ回路１９へ流れる。
ＡＭ方式においては、基板上に、光透過率の低いシリコン等で構成されたＴＦＴや電極を形成する必要がある。従って、ＡＭ方式の有機ＥＬ素子では、画素面積に対する発光面積の割合（開口率）が小さいという点で改善の余地があった。特に、各画素の表示が不均一となることを防止し、発光材料の劣化による表示性能の低下を効果的に抑制することができる電流駆動方式の有機ＥＬ素子では、電圧駆動方式の有機ＥＬ素子と比較して、各画素により多くのＴＦＴを形成する必要がある。従って、電流駆動方式の有機ＥＬ素子では、更に開口率が小さくなるという点で改善の余地があった。
これに対して、第２電極を光透過性を有する材料で形成し、第１電極を光反射性を有する材料で形成することで、光を透過しないＴＦＴや電極が配設された基板側にある第１電極ではなく、第２電極側から発光有機層の発光を取り出すトップエミッション方式の有機ＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
トップエミッション方式の有機ＥＬ素子によれば、発光有機層から発光を、光を透過しないＴＦＴや電極が配設された基板を経由せずに取り出すことができるため、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子よりも開口率を大きくすることができ、より高輝度な有機ＥＬ素子を実現することができる。
トップエミッション方式の有機ＥＬ素子では、発光有機層からの発光を第２電極側から取り出すため、第２電極は、光透過率の高い材料により構成する。そのような第２電極の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等が挙げられる。しかしながら、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の光透過率の高い電極材料は、従来から第２電極材料として用いられてきた銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料と比較して大きな電気抵抗を有する。そのため、光透過性の高いインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等により形成された第２電極は大きな抵抗を有する。第２電極の抵抗が大きい場合、第２電極の一部で電圧低下が発生する。従って、大きな電気抵抗を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等により形成された第２電極を有する有機ＥＬ素子では、第２電極に均一な電圧が印加されず、均一な画像表示をすることができないという点で改善の余地があった。更に、トップエミッション方式の有機ＥＬ素子では、第２電極の抵抗が高いため、駆動電圧が高いという点で改善の余地があった。
これに対して、第２電極に発生する電圧低下を抑制し、均一な電圧を印加する手段として、第２電極を基板側配線に電気的に接続させる箇所（画素外コンタクト部）を複数、例えば、画素領域の四隅に設ける構成が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。これは、画素外コンタクト部が１つの場合と比較して、第２電極に印加する電圧の低下を防止することができる。その結果、第２電極に均一な電圧を印加することができる。
しかしながら、画素外コンタクト部を増やすと、画素外コンタクト部と外部端子とを接続する配線の数が増えることになる。その結果、図７に示すように、各画素外コンタクト部３と外部端子８を接続する配線５を設けるためのスペースが必要になり、額縁領域（基板側辺と画素領域との間のスペース）が大きくなってしまうという点で工夫の余地があった。
特開２０００−１７３７７９号公報 特開２００２−３２０３７号公報 特開２００４−１２７５５１号公報 特開２００１−１０９３９５号公報
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、基板上の額縁領域（基板側辺と画素領域との間のスペース）を小さくすることができる発光回路基板及び発光表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、第１電極、発光層及び第２電極がこの順に積層されて構成される複数の画素と、駆動回路と、外部端子とを基板上に備えた発光回路基板であって、上記画素の第２電極及び上記外部端子は、画素外コンタクト部を介して配線によって互いに接続されている発光回路基板について種々検討したところ、上記配線を形成する位置に着目した。そして、上記配線を基板上の額縁領域（基板側辺と画素領域との間のスペース）に位置する駆動回路と重畳するように形成することにより、額縁領域を小さくすることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、第１電極、発光層及び第２電極がこの順に積層されて構成される複数の画素と、駆動回路と、外部端子とを基板上に備えた発光回路基板であって、上記駆動回路は、該外部端子に接続され、上記画素の第２電極及び外部端子は、画素外コンタクト部を介して配線によって互いに接続され、上記配線は、駆動回路の少なくとも一部の上層に配置された発光回路基板である。
本発明の発光回路基板における画素は、第１電極、発光層及び第２電極を必須とし、基板上にこの順に積層されてなるものである。上記第１電極は、有機ＥＬ素子の陽極として機能するものであることが好ましい。上記発光層とは、第１電極と第２電極との間に電界を印加することにより発光する無機材料又は有機材料を含んで構成される層であり、第１電極の上に設けられたものである。また、発光層は、１層からなる単層構造を有していてもよく、２層以上からなる積層構造を有していてもよい。本発明においては、第１電極及び第２電極の間は、少なくとも発光層を含む構成であればよく、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層等を含むものであってもよい。上記第２電極は、複数の発光層を被覆するように設けられたものであることが好ましい。上記駆動回路とは、画素の発光状態を制御するための画素への電気信号を出力する機能を有する回路である。上記外部端子とは、駆動回路及び画素の第２電極に供給される電気信号及び／又は電源を外部回路から受け入れる役割を果たす端子である。上記発光回路基板としては、例えば、有機エレクトロルミネセンス表示装置に用いられる薄膜トランジスタアレイ基板等が挙げられる。上記画素外コンタクト部とは、画素以外の領域に設けられ、第２電極と外部端子からの配線とを電気的に接続する部分である。
本発明の発光回路基板の好ましい形態について以下に説明する。
上記第２電極は、透光性の材料により構成されたものであることが好ましい。これによれば、光を透過しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や電極が形成された第１電極側ではなく、第２電極側から発光層の光を取り出すことができる（トップエミッション方式）。このトップエミッション方式の有機ＥＬ素子によれば、光を透過しないＴＦＴや電極が形成された基板を通ることなく発光を取り出すことができるため、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子よりも開口率を大きくすることができる。なお、トップエミッション方式の場合、第１電極は、光反射性の材料により構成されたものであることが好ましい。
上記第２電極は、透光性の材料により構成されたものであることが好ましい。これによれば、光を透過しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や電極が形成された第１電極側ではなく、第２電極側から発光層の光を取り出すことができる（トップエミッション方式）。このトップエミッション方式の有機ＥＬ素子によれば、光を透過しないＴＦＴや電極が形成された基板を通ることなく発光を取り出すことができるため、ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子よりも開口率を大きくすることができる。なお、トップエミッション方式の場合、第１電極は、光反射性の材料により構成されたものであることが好ましい。
上記配線は、第１電極と同じ層に設けられたものであることが好ましい。本発明において配線を形成する層は、第１電極と同じ層に限られないが、このような構成は、配線を駆動回路と重畳するように形成するのに適している。従って、従来のように、配線を駆動回路と重畳させることなく基板上に形成する場合と比較すると、額縁領域（基板側辺と画素領域との間のスペース）を効果的に減少させることができる。なお、上記配線とは、画素外コンタクト部と外部端子とを電気的に接続するものである。
上記駆動回路及び上記画素は、ゲート電極が第１導電層により構成され、ソース電極及びドレイン電極が第２導電層により構成された薄膜トランジスタを備えることが好ましい。薄膜トランジスタは、ゲート電極（第１導電層）がソース電極及びドレイン電極（第２導電層）の上層に形成されるもの（トップゲート構造）と、下層に形成されるもの（ボトムゲート構造）とに分類されるが、どちらを用いてもよい。上記画素内の薄膜トランジスタと上記駆動回路とを互いに接続する信号線は、第１導電層及び／又は第２導電層により構成され、上記配線は、第３導電層により構成されることが好ましい。なお、第１導電層は、ゲート電極が形成された層であり、第２導電層は、ソース電極及びドレイン電極が形成された層であり、第３導電層は、上記配線が形成された層であり、第１導電層、第２導電層及び第３導電層は、それぞれが異なる層として形成される。従って、第３導電層は、ＴＦＴのゲート電極、ソース電極及びドレイン電極、ＴＦＴ同士を接続する配線を構成する第１導電層及び第２導電層とは異なる層である。そのため、第１導電層又は第２導電層と第３導電層とが短絡することはないと考えられ、ＴＦＴ上に第３導電層を設けることができる。第１導電層、第２導電層、第３導電層は、それぞれ、下層から第１導電層、第２導電層、第３導電層の順、又は、第２導電層、第１導電層、第３導電層の順に積層されたものである。すなわち、第３導電層は、第１導電層及び第２導電層の上層に、第２導電層は、第１導電層の上層又は下層に形成されたものであるが、各層間に他の層が形成されていてもよい。
また、上記薄膜トランジスタのソース電極と上記駆動回路とを互いに接続する信号線は、第２導電層により構成されることがより好ましい。これにより、画素領域におけるソース電極及びドレイン電極の形成と同時に、薄膜トランジスタのソース電極と駆動回路とを互いに接続する信号線を形成することができる。
上記画素外コンタクト部は、基板上に最低１箇所は設ける必要があり、特に、基板上に複数設けられていることが好ましい。トップエミッション方式の発光回路基板の場合は、第２電極として、光透過率は高いものの面抵抗の大きいインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が用いられることが多いため、第２電極において電圧の低下が生じることがある。しかしながら、画素外コンタクト部を基板上に複数設けることにより、第２電極で発生する電圧低下を防止し、均一な電圧を印加することができる。例えば、画素領域の四隅に対応する箇所に画素外コンタクト部をそれぞれ設けることができる。また、画素領域の側辺に沿うような形状の比較的大きな画素外コンタクト部を設けてもよい。この場合、例えば、画素領域側辺のうち４辺すべてに画素外コンタクト部を設けてもよいし、３辺、２辺、又は、１辺のいずれかに沿うように画素外コンタクト部を設けてもよい。
上記発光層は、有機エレクトロルミネセンス発光材料を含有することが好ましい。これにより、本発明の発光回路基板を有機エレクトロルミネセンスパネル及び有機エレクトロルミネセンス表示装置に適用することができる。
本発明の発光回路基板の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
本発明はまた、上記発光回路基板を備えてなる発光表示装置でもある。発光表示装置としては特に限定されず、有機エレクトロルミネセンス表示装置等が挙げられる。本発明の発光表示装置によれば、額縁領域を小さくすることができるため、表示領域が広い発光表示装置を実現することができる。
本発明の発光回路基板は、画素の第２電極と外部端子とが画素外コンタクト部を介して配線によって互いに接続されているものであり、その配線を駆動回路と重畳するように形成することにより、発光回路基板の額縁領域（基板側辺と画素領域との間のスペース）を小さくすることができ、発光表示装置の小型化が可能となる。また、額縁領域を大きくすることなく、基板上に画素外コンタクト部を複数設けることができるため、第２電極に発生する電圧低下を低減することができ、高輝度、かつ均一な画像表示をすることができる。
以下に実施例を掲げ、図面を参照して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
図１は、本発明の有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）表示装置の平面模式図である。図２、図３はそれぞれ、図１に示す有機ＥＬ表示装置を線分Ｉ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩにて切断したときの断面模式図である。
図１に示すように、本発明の有機ＥＬ表示装置は、画素領域１、画素領域１に信号線４を介して電気信号を与えるドライバ回路（駆動回路）１９を有している。また、図２に示すように、画素領域１は、絶縁基板２上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１７、ＴＦＴ１７上に平坦化膜１３を介して形成された第１電極１０、第１電極１０を区画する隔壁絶縁層９、第１電極１０上に設けられた発光有機層１２、発光有機層１２を被覆するように設けられた第２電極１１を備えている。ＴＦＴ１７は、基板２上に島状に形成された半導体層１５、半導体層１５に形成されたソース／ドレイン領域に接続されるソース／ドレイン電極１６及びゲート電極１４等から構成される。
図１は、本発明の有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）表示装置の平面模式図である。図２、図３はそれぞれ、図１に示す有機ＥＬ表示装置を線分Ｉ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩにて切断したときの断面模式図である。
図１に示すように、本発明の有機ＥＬ表示装置は、画素領域１、画素領域１に信号線４を介して電気信号を与えるドライバ回路（駆動回路）１９を有している。また、図２に示すように、画素領域１は、絶縁基板２上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１７、ＴＦＴ１７上に平坦化膜１３を介して形成された第１電極１０、第１電極１０を区画する隔壁絶縁層９、第１電極１０上に設けられた発光有機層１２、発光有機層１２を被覆するように設けられた第２電極１１を備えている。ＴＦＴ１７は、基板２上に島状に形成された半導体層１５、半導体層１５に形成されたソース／ドレイン領域に接続されるソース／ドレイン電極１６及びゲート電極１４等から構成される。
図１〜３に示す有機ＥＬ表示装置は、発光有機層１２の発光を第２電極１１側から出射させるトップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置である。本実施例においては、トップエミッション方式について説明するが、本発明は、発光を第１電極側１０から出射させるボトムエミッション方式にも適用することができる。また、本実施例における有機ＥＬ表示装置は、発光有機層１２をインクジェット法により形成するため、第１電極１０を区画する隔壁絶縁層９を設けているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、発光有機層１２の形成方法によって、隔壁絶縁層９を複数の第１電極毎に区画するように設けたり、柱状の隔壁絶縁層９を設けたり、隔壁絶縁層９を設けない構成等の有機ＥＬ表示装置にも本発明を適用することができる。
絶縁基板２は、石英、ソーダガラス等のガラス、セラミックス等の無機材料、又は、ポリイミド、ポリエステル等の有機材料等からなるが、機械的強度を担保でき、かつ、絶縁性を有する基板であれば、特に限定されるものではない。ＴＦＴ１７は、島状半導体１５と、島状半導体１５の上に設けられたゲート絶縁膜１８と、ゲート絶縁膜１８により島状半導体１５と絶縁されたゲート電極１４と、島状半導体１５の周辺部分に接続されたソース／ドレイン電極１６とを有するトップゲート構造となっている。なお、本発明で用いられるＴＦＴは、トップゲート構造に特に限定されるものではない。また、ＴＦＴ１７を構成するゲート絶縁膜１８等の材料は、特に限定されるものではない。
ドライバ回路１９及び画素領域１に含まれるＴＦＴ１７は、ゲート電極１４が第１導電層により構成され、ソース／ドレイン電極１６が第２導電層により構成される。第１導電層、第２導電層の材料としては特に限定されるものではなく、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及び、クロム（Ｃｒ）等の電気導電性の大きい金属材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物等の電極材料や、それらの積層を用いることができる。
ドライバ回路１９は、画素の発光を制御する電気信号を画素に与えるものであり、複数のＴＦＴ１７、ＴＦＴ１７間を接続する複数の第１導電層により構成される配線及び／又は複数の第２導電層により構成される配線により、基板２上に構成される。また、ドライバ回路１９は、図１に示すように、画素に走査信号を与えるゲートドライバ回路６と、画素に映像情報信号を与えるソースドライバ回路７とからなる。ゲートドライバ回路６とソースドライバ回路７の一部は、基板２上に形成せず、基板２外の外部回路に形成してもよい。基板２上に設けられたドライバ回路１９からの電気信号を画素領域に与える信号線４は、第１導電層及び／又は第２導電層より形成される。例えば、ゲートドライバ回路６からの走査信号線は、ＴＦＴ１７のゲート電極と同一の第１導電層により構成し、ソースドライバ回路７からの信号線は、第２導電層により構成される。
画素領域１では、第１電極１０が、ＴＦＴアレイ基板上にマトリクス状に形成されており、複数の第１電極１０は、各画素領域１を構成する。また、第１電極１０は、平坦化膜１３に設けられた画素内コンタクト部２０を介して、ソース電極１６に接続されており、ＴＦＴ１７から入力される信号に応じて、発光有機層１２にホールを注入する機能を有する。
第１電極１０の材料は、限定されるものではなく、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料や、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物等の電極材料を用いることができる。なお、発光有機層１２へのホール注入効率を高くするために、第１電極１０は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の高い仕事関数を有する材料により形成することが好ましい。また、発光有機層１２の発光を第２電極１１側から取り出すトップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置である場合、第１電極１０は、例えば、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の光反射性を有する材料により構成することが好ましい。更に、第１電極１０を、高い導電性及び高い光反射率を有するアルミニウム（Ａｌ）等の金属層と、大きな仕事関数を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の電極層とからなる多層構造とすることもできる。この構成によれば、第１電極１０は、高い光反射率及び高いホール注入効率とを同時に達成することができ、より高輝度なトップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置を実現することができる。なお、複数の第１電極１０の形状は矩形に特に限定されるものではない。また、複数の第１電極１０上に絶縁膜２１を形成し、各第１電極１０上の発光箇所にのみ絶縁膜２１の開口部を設ける構成が好ましい。これにより、第１電極１０の端部や、隔壁絶縁層９近傍での電気的なリークを防ぐことができる。絶縁膜２１の材料は特に限定されず、ＳｉＯ２等の無機系絶縁膜が挙げられる。
また、発光有機層１２をインクジェット法やスピンコート法等の有機溶媒を用いた湿式塗布法により形成する場合は、第１電極１０を形成した後に、ＵＶ／Ｏ３（ＵＶオゾン処理）により、第１電極１０の表面に親液性を付与しておくことがより好ましい。これにより、第１電極１０と発光有機層１２との親和性が向上し、より均一な発光有機層１２を形成することができる。その結果、良好な表示品位を提供する有機ＥＬ表示装置を実現することができる。
発光有機層１２をインクジェット法により形成する場合は、隔壁絶縁層９を、マトリクス状に形成された複数の第１電極１０を区画するように格子状に設ける。隔壁絶縁層９の材料は、限定されるものではないが、加熱による形状・特性等の変化が少ない材料により構成することが好ましい。隔壁絶縁層９の材料としては、例えば、感光性ポリイミド、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ノボラック系樹脂等を用いることができる。また、隔壁絶縁層９は、感光性樹脂を用いることが好ましい。隔壁絶縁層９の材料として感光性材料を用いた場合には、隔壁絶縁層９をフォトリソグラフィー工程によりパターニングすることができるため、レジストのエッチングや剥離プロセス等を行うことなく容易に隔壁絶縁層９をパターニングできるからである。
また、発光有機層１２をインクジェット法やスピンコート法等の有機溶媒を用いた湿式塗布法により形成する場合は、隔壁絶縁層９は撥液性を有する材料により形成されることが好ましい。この構成によれば、例えば、インクジェット法により発光有機層１２を形成する場合においても、インクジェットノズルから吐出されたインクが隔壁絶縁層９に付着することなく、均一な発光有機層１２を形成することができる。また、この構成によれば、インクジェットノズルから吐出されるインク液滴の着弾位置がずれ、隔壁絶縁層の斜面部分にインク液滴が落ちた場合であっても、インク液滴はその斜面部分を滑り落ち、所定の滴下位置に発光有機層１２を形成することができる。撥液性を有する隔壁絶縁層９の材料としては、例えば、ポリイミドやアクリル樹脂等の有機材料にフッ素やシリコン系の添加物をドープした材料が挙げられる。なお、隔壁絶縁層９を形成した後に、隔壁絶縁層９に撥液性を付与した場合であっても同様の効果が得られる。撥液性を付与する方法は、限定されるものではないが、例えば、酸素や四フッ化炭素を用いたプラズマ処理等が挙げられる。
発光有機層１２は、格子状に形成された隔壁絶縁層９により区画されたそれぞれの第１電極１０の上に設けられており、ホール輸送層と発光層とからなる。本発明において、発光有機層１２は、何らこの構成に限定されるものではなく、発光層のみからなるものであってもよい。また、発光有機層１２は、発光層、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、及び、電子注入層のうちのいずれか１層以上により構成されるものでもよい。ホール輸送層は、第１電極１０から注入されたホールを発光層１２に輸送する機能を有する。
ホール輸送層の材料は、特に限定されず、高いホール輸送効率有するものが好ましい。高いホール輸送効率を有し、ホール輸送層に好適な材料としては、例えば、ポルフィリン系化合物、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＤ）等の芳香族第３級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）、ポリ（トリフェニルアミン誘導体）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等の高分子材料、ポリ（Ｐ−フェニレンビニレン）前駆体、ポリ（Ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体等の高分子の前駆体が挙げられる。なお、ホール輸送層は、単層構造に限られるものではなく、多層構造でもよい。また、ホール輸送層と発光層との間にホール注入層を設けてもよい。この構成によれば、発光層へのホール注入効率をより高めることができ、より高輝度な有機ＥＬ表示装置を実現することができる。
発光層は、第１電極１０から注入され、ホール輸送層を経由して輸送されたホールと、第２電極１１から注入された電子とを受け取り、その内部で再結合させることにより、発光する機能を有する。また、発光層は、低分子発光材料を含むものであっても、高分子発光材料を含むものであってもよい。発光層が低分子発光材料を含むものである場合は、真空蒸着法等の方法により成膜することができる。一方、発光層が高分子発光材料を含むものである場合は、インクジェット法やスピンコート法等の有機溶媒を用いた湿式塗布法により成膜することができる。この場合は、高精度かつ表示領域が大きい有機ＥＬ表示装置を少ない工程数で安価に製造することができる。発光層の材料は、有機ＥＬ発光材料を含有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ポリ（２−デシルオキシ−１、４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ［２、５−ビス−［２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ］−１、４−フェニル−アルト−１、４−フェニレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１、４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等が挙げられる。
第２電極１１は、発光有機層１２及び隔壁絶縁層９の上を覆うように形成され、発光有機層１２に電子を注入する機能を有する。第２電極１１の材料は、特に限定されるものではないが、トップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置の場合、第２電極１１を透過して発光層からの発光を取り出すため、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の高い光透過率を有する材料により形成することがより好ましい。
また、発光有機層１２への高い電子注入効率を達成するため、第２電極１１は、仕事関数の小さな材料により形成することがより好ましい。仕事関数が小さく、第２電極１１に好適な材料としては、例えば、カルシウム（Ｃａ）等が挙げられる。また、第２電極１１を小さな仕事関数を有するカルシウム（Ｃａ）等からなる金属層と、アルミニウム（Ａｌ）等からなるより低い抵抗を持つ金属層とにより形成してもよい。また、第２電極１１を小さな仕事関数を有するカルシウム（Ｃａ）等からなる金属層と、より高い光透過率を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等からなる透明電極層とにより形成してもよい。この構成によれば、第２電極１１は、高い電子注入効率と高い光透過率とを同時に達成することができ、より高輝度なトップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置を実現することができる。また、第２電極１１は、金属等からなる極薄の薄膜により形成してもよい。
第２電極１１は、画素外コンタクト部３を介してＴＦＴアレイ基板側に電気的に接続される。本実施例によれば、画素外コンタクト部３は第１導電層、第２導電層とは異なる第３導電層により構成される配線５と接続されている。配線５は、外部回路からの電気信号及び／又は電源を供給する外部端子と、画素外コンタクト部３とを電気的に接続している。すなわち、第２電極１１は、画素外コンタクト部３、配線５及び外部端子を介して、外部回路と電気的に接続されている。
従来、画素外コンタクト部３と外部端子８とを接続する配線５としては、ＴＦＴ１７、ドライバ回路１９、信号線４を構成する第１導電層、又は、第２導電層が広く用いられていた。しかしながら、その場合、配線５をドライバ回路１９上に設けることができなかった。すなわち、ドライバ回路１９は、第１導電層及び第２導電層により構成される複数のＴＦＴ１７と、それらを接続する第１導電層及び第２導電層により構成される多数の配線とで形成されているため、ドライバ回路１９領域内に、更に第１導電層及び／又は第２導電層により構成される配線５を形成することは困難である。そのため、従来は、図６に示すように、ドライバ回路１９領域の外側（場合によっては内側）に配線５を設ける必要があり、ＴＦＴアレイ基板上の額縁領域（画素領域以外の領域）が大きくなっていた。また、画素外コンタクト部３の数が少ない場合は、配線５の形成領域は小さくてすむが、画素外コンタクト部３の数が多い場合は、配線５の形成領域も大きくなり、ＴＦＴアレイ基板上の額縁領域が大きくなっていた。
また、本実施例のようなトップエミッション方式の有機ＥＬ表示装置の場合、第２電極１１には光透過性を有する材料を用いるが、それらは、面抵抗が大きいことが多いため、第２電極１１の電気抵抗が大きくなることが多い。その結果、第２電極１１の一部で電圧低下が発生し、均一な画像を表示することができないことがある。また、高輝度の有機ＥＬ表示装置を実現する場合、第１電極１０と第２電極１１との間の電圧を大きくする必要があるため、トップエミッション方式において第２電極１１の一部で発生しやすい電圧の低下が更に大きくなる。その結果、均一な画像表示をすることがより困難になる。これらの不均一な表示の問題を解決するためには、図７に示すように、第２電極と配線５との画素外コンタクト部３を複数配置する必要がある。しかしながら、画素外コンタクト部３の数が増大すると、配線５を形成する領域が大きくなり、額縁領域が大きくなってしまう。画素領域が同じ場合、額縁領域が大きいと、表示装置全体のサイズが大きくなり、特に携帯電話等の小型化が求められる表示装置においては、大きな欠点となる。
本実施例においては、図１に示すように、画素外コンタクト部３と外部端子８とを接続する配線５を、第３導電層を用いてドライバ回路１９の領域上に形成することにより、額縁領域を低減することができる。配線５は、第１電極１０と同じ層（第３導電層）に設けられたものであって、ドライバ回路１９におけるＴＦＴ１７やＴＦＴ１７同士の接続に用いられる第１導電層及び第２導電層とは異なる層であるため、多くのＴＦＴ１７やＴＦＴ１７同士を接続する配線と配線５とが接触することはない。図１及び図３に示すように、ドライバ回路１９を構成するＴＦＴ１７を覆うように第３導電層により構成された配線５を形成することができるため、額縁領域を低減することができる。そのため、不均一な表示を改善するために画素外コンタクト部３の数を増やしても、額縁領域が大きくなることはない。すなわち、高輝度、均一な表示、かつ、額縁領域の小さい表示装置を実現することができる。画素外コンタクト部３は、基板上に最低１箇所は設ける必要があり、特に、基板上に複数設けられていることが好ましい。例えば、図１に示すように、画素領域１の四隅に対応する箇所に画素外コンタクト部３をそれぞれ設けることができる。また、画素領域の側辺に沿うような形状の比較的大きな画素外コンタクト部を設けてもよい。この場合、例えば、画素領域側辺のうち４辺すべてに画素外コンタクト部を設けてもよいし、３辺、２辺、又は、１辺のいずれかに沿うように画素外コンタクト部を設けてもよい。
また、画素外コンタクト部３は、第１導電層及び第２導電層よりも上層である第３導電層と第２電極１１とを接続しているため、従来の第２電極と第１導電層との接続、又は、第２電極と第２導電層との接続のように、厚い平坦化膜を介して接続する必要がないため、より確実に接続することができる。更に、画素外コンタクト部３は、第１導電層及び第２導電層よりも上層である第３導電層と第２電極１１とを接続しているため、画素外コンタクト部３自体をドライバ回路１９領域上に形成することもでき、設計上の自由度が広がる。
第３導電層の材料は、限定されるものではなく、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）等の電気導電性のよい金属材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物等の電極材料や、それらの積層を用いることができる。また、第１電極１０は、本実施例のように、第３導電層により構成されることが好ましい。これにより、第１電極１０と、第３導電層により構成される配線５とを、同一のフォトマスクを用いた同一の製造工程において形成することができるため、製造工程の増加を防止しつつ、安価に表示装置を製造することができる。
第２電極１１は、画素外コンタクト部３において、ＴＦＴアレイ基板側に電気的に接続される。本実施例によれば、画素外コンタクト部３では、第２電極１１と、第１導電層及び第２導電層とは異なる第３導電層により構成される配線５とが接続されている。配線５は、外部回路からの電気信号及び／又は電源が供給される外部端子８と、画素外コンタクト部３とを電気的に接続している。すなわち、第２電極１１は、画素外コンタクト部３、配線５及び外部端子８を介して、外部回路と電気的に接続されている。このとき、第２電極１１は、発光有機層１２を被覆するように設けられるが、発光有機層１２及び画素外コンタクト部３を被覆できれば、その形状は限定されるものではない。例えば、第２電極１１を、ドライバ回路１９を覆わないように形成しても構わないし、ドライバ回路１９のすべて又は一部を覆うように形成してもよい。また、第２電極１１の形成パターンは、何ら１つの共通電極に限定されるものではなく、２つ以上に分割された構成をとっても構わない。また、本実施例においては、発光有機層１２を狭持する電極のうち、基板側の電極がホールを注入する陽極、他方の電極が電子を注入する陰極として説明されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、基板側の電極が陰極、他方の電極が陽極とする構成であってもよい。
以下に、本実施例における有機ＥＬ表示装置に用いられる発光回路基板の製造方法について説明する。
まず、絶縁基板２上に、島状の半導体層１５、ゲート絶縁膜１８、第１導電層により構成されるゲート電極１４、第２導電層により構成されるソース／ドレイン電極１６等を形成し、画素領域１及びドライバ回路１９のＴＦＴ１７を作製した後、平坦化膜１３を形成する。これらの形成方法は、特に限定されるものではない。
まず、絶縁基板２上に、島状の半導体層１５、ゲート絶縁膜１８、第１導電層により構成されるゲート電極１４、第２導電層により構成されるソース／ドレイン電極１６等を形成し、画素領域１及びドライバ回路１９のＴＦＴ１７を作製した後、平坦化膜１３を形成する。これらの形成方法は、特に限定されるものではない。
次に、平坦化膜１３上に、スパッタ法等によりアルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料を成膜し、フォトリソグラフィー法により、所望の形状にパターニングすることにより、第３導電層により構成される第１電極１０を形成する。このとき、画素外コンタクト部３と外部端子８とを接続する配線５を合わせて形成する。なお、発光有機層１２をインクジェット法、スピンコート法等の有機溶媒を用いた湿式塗布法により形成する場合は、ＵＶ／Ｏ３による処理（ＵＶオゾン処理）等により、第１電極１０の表面に親液性を付与することが好ましい。これにより、第１電極１０と発光有機層１２との親和性が向上し、より均一な発光有機層１２を形成することができる。
次に、複数の第１電極１０上に絶縁膜２１を形成する。ＳｉＯ２等の絶縁性材料を成膜し、フォトリソグラフィー法により、各第１電極１０上の発光箇所にのみ絶縁膜２１の開口部を設けるようにパターニングする。これにより、第１電極１０の端部や隔壁絶縁層９近傍での発光有機層１２の電気的なリークを防ぐことができる。
次に、第１電極１０上に、隔壁絶縁層９を形成する。隔壁絶縁層９の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スピンコート法等により成膜した感光性ポリイミド等の薄膜を、フォトレジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、エッチング、及び、フォトレジスト剥離という一連のフォトレジスト工程により所望の形状にパターニングすることにより、隔壁絶縁層９を形成することができる。なお、発光有機層１２をインクジェット法、スピンコート法等の有機溶媒を用いた湿式塗布法により形成する場合は、隔壁絶縁層９をフッ素、シリコン等の添加物をドープした材料により形成し、撥液性を付与することが好ましい。また、隔壁絶縁層９の表面を酸素プラズマ処理、四フッ化炭素プラズマ処理等を行うことにより、隔壁絶縁層９に撥液性を付与しておくことがより好ましい。これにより、発光有機層１２の材料を含んだインク液滴の着弾位置ずれを効果的に防止することができる。
次に、隔壁絶縁層９によりマトリクス状に区画されたそれぞれの第１電極１０上に、インクジェット法、スピンコート法、真空蒸着法等により、ホール輸送層及び発光層をそれぞれ成膜することにより、発光有機層１２を形成する。発光有機層１２をインクジェット法やスピンコート法等の湿式塗布法を用いて形成することにより、少ない製造工程で安価に発光有機層１２を形成することができる。
最後に、発光有機層１２の全体を被覆するように第２電極１１を形成することにより、有機ＥＬ表示装置に用いられる発光回路基板が完成する。第２電極１１の形成方法は、限定されるものではなく、スパッタ法等により形成することができる。以上の方法により製造された発光回路基板は、高輝度かつ均一な画像表示が可能であり、額縁領域が少なく、また、製造工程の増加を防止することにより安価に製造することができる。
なお、本願は、２００５年５月２５日に出願された日本国特許出願２００５−１５２９５３号を基礎として、（合衆国法典３５巻第１１９条に基づく）優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
また、本願明細書における「以上」は、当該数値を含むものである。
１：画素領域
２：絶縁基板
２ａ：基板
３：画素外コンタクト部
４：信号線
５：配線
６：ゲートドライバ回路
７：ソースドライバ回路
８：外部端子
９：隔壁絶縁層
１０：第１電極
１１：第２電極
１２：発光有機層
１３：平坦化膜
１４：ゲート電極
１５：半導体層
１６：ソース／ドレイン電極
１７：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１８：ゲート絶縁膜
１９：ドライバ回路
２０：画素内コンタクト部
２１：絶縁膜
２：絶縁基板
２ａ：基板
３：画素外コンタクト部
４：信号線
５：配線
６：ゲートドライバ回路
７：ソースドライバ回路
８：外部端子
９：隔壁絶縁層
１０：第１電極
１１：第２電極
１２：発光有機層
１３：平坦化膜
１４：ゲート電極
１５：半導体層
１６：ソース／ドレイン電極
１７：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１８：ゲート絶縁膜
１９：ドライバ回路
２０：画素内コンタクト部
２１：絶縁膜
Claims (8)
- 第１電極、発光層及び第２電極がこの順に積層されて構成される複数の画素と、駆動回路と、外部端子とを基板上に備えた発光回路基板であって、
該駆動回路は、該外部端子に接続され、
該画素の第２電極及び外部端子は、画素外コンタクト部を介して配線によって互いに接続され、
該配線は、駆動回路の少なくとも一部の上層に配置されたことを特徴とする発光回路基板。 - 前記第２電極は、透光性の材料により構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の発光回路基板。
- 前記配線は、第１電極と同じ層に設けられたものであることを特徴とする請求項１記載の発光回路基板。
- 前記駆動回路及び前記画素は、ゲート電極が第１導電層により構成され、ソース電極及びドレイン電極が第２導電層により構成された薄膜トランジスタを備え、
前記画素内の薄膜トランジスタと前記駆動回路とを互いに接続する信号線は、第１導電層及び／又は第２導電層により構成され、
前記配線は、第３導電層により構成される
ことを特徴とする請求項１記載の発光回路基板。 - 前記薄膜トランジスタのソース電極と前記駆動回路とを互いに接続する信号線は、第２導電層により構成されることを特徴とする請求項４記載の発光回路基板。
- 前記画素外コンタクト部は、基板上に複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の発光回路基板。
- 前記発光層は、有機エレクトロルミネセンス発光材料を含有することを特徴とする請求項１記載の発光回路基板。
- 請求項１記載の発光回路基板を備えてなることを特徴とする発光表示装置。
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