JPWO2007111352A1 - 有機エレクトロルミネセンス表示パネル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
リーク電流の発生を防止した構造の有機TFTを含むアクティブマトリクス駆動方式の有機EL表示パネルその製造方法を提供する。有機EL表示パネルは、基板と、該基板から第1の表示電極、有機機能層及び第2の表示電極の順に形成されている有機EL素子と、該基板からゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン電極及び有機半導体層の順に形成されていて該有機EL素子を駆動制御する有機TFTと、を含む。該有機EL表示パネルは、該第1の表示電極上において該有機機能層が載置される発光領域を画定する第1の窓部と該ソース/ドレイン電極間において該有機半導体層が載置されるトランジスタ領域を画定する第2の窓部とを有する第1のバンクと、該第2の窓部の外周に配置されかつ該基板の主面に交差する方向に突出する第2のバンクと、を含む。
Description
本発明は、アクティブマトリクス駆動方式の有機エレクトロルミネセンス表示パネルおよびその製造方法に関する。
有機エレクトロルミネセンス表示装置(以下、有機EL表示装置と称する)では、画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保することができるようになることから、アクティブマトリクス駆動方式のディスプレイが望まれている。かかるディスプレイは、画素毎に有機エレクトロルミネセンス素子(以下、有機EL素子と称する)による発光部と薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)により構成された駆動部とが設けられている。
ここで有機EL素子は、基板上から第1の表示電極、発光層を含む有機機能層、第2の表示電極からなっている。
またTFTは、通常、ガラス基板上に成膜された金属薄膜からなるゲート電極と、該ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上で離間して対向する1対のソース/ドレイン電極と、該ソース/ドレイン電極間のチャネルとなる半導体層と、を順に形成して構成されている。半導体層は、a−Si(アモルファスシリコン)、p−Si(ポリシリコン)等の無機材料からなっている。
かかる構成のTFTを用いる有機EL表示装置の製造には通常、CVD(化学蒸着)、スパッタリングなどの真空系設備や高温処理工程を要する薄膜形成工程に加えて、精度の高いフォトリソグラフ工程が必要とされる。従って、設備コスト、ランニングコストの負荷が非常に大きくなっている。
そこで、有機化合物からなる半導体層を用いた有機薄膜トランジスタ(以下、有機TFTと称する)の研究開発が行われている(特許文献1参照)。有機TFTの作製にあたり、有機半導体層の成膜方法としては、該半導体層の有機化合物が低分子系材料であれば真空蒸着法を、高分子系材料であれば印刷法を用いることが一般的である。しかし、トランジスタの半導体層に有機材料を用いる利点、すなわち(1)半導体層を作製する際に真空状態を形成しなくても良いということ、(2)半導体層の作製を低温プロセスで行うことができる故、樹脂基板が使用できること、などを最大限に活用するため、印刷法を用いた有機TFTの製造が試みられている。かかる製造方法のひとつとして、インクジェット法がある。
ここで、インクジェット法は、細いノズルから有機半導体層を構成する有機材料を含む微小液滴を、電気信号により制御しながら被成膜体に向けて噴出させて、所望の形状の薄膜を形成する方法である。なお、被成膜体には、所望の形状、すなわち有機TFTの半導体層の形状に対応する開口を有する撥水性のバンクが予め設けられており、当該開口に向けて噴出された該液滴は、該バンクによってはじかれて、当該開口内に配置される。
特開2002−343578公報
有機EL素子の有機機能層もインクジェット法を用いて形成することができることから、有機機能層が載置される領域を画定するバンクを形成して有機EL素子を形成し、上記の如き構成の有機TFTを含む有機エレクトロルミネセンス表示パネル(以下、有機EL表示パネルと称する)を作製することが試みられている。当該研究においては、有機TFTの有機半導体層の範囲を画定するバンクと有機EL素子の有機機能層の範囲を画定するバンクとを同一工程で作製することも試みられている。
ここで、バンクを同一工程で形成した場合、バンクを形成した後に、有機TFTに対しては有機半導体層を形成し、有機EL素子に対しては有機機能層を形成した後に第2の表示電極を蒸着法で形成して、有機EL表示パネルを形成している。ところが、当該工程によって得られた有機EL表示パネルは、有機EL素子の第2の表示電極が有機TFTの有機半導体層と接する場合があり、その結果、ソース/ドレイン電極から第2の表示電極へ漏れ電流が流れるおそれがあることがわかった。
本発明は、上記した問題が1例として挙げられる諸問題を解決する手段を提供することを目的とする。
請求項1記載の有機EL表示パネルは、基板と、該基板から第1の表示電極、有機機能層及び第2の表示電極の順に形成されている有機EL素子と、該基板からゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン電極及び有機半導体層の順に形成されていて該有機EL素子を駆動制御する有機TFTと、を含む有機EL表示パネルであって、該第1の表示電極上において該有機機能層が載置される発光領域を画定する第1の窓部と該ソース/ドレイン電極間において該有機半導体層が載置されるトランジスタ領域を画定する第2の窓部とを有する第1のバンクと、該第2の窓部の外周に配置されかつ該基板の主面に交差する方向に突出する第2のバンクと、を含むことを特徴とする。
請求項5記載の有機EL表示パネルの製造方法は、基板と、該基板から第1の表示電極、有機機能層及び第2の表示電極の順に形成されている有機EL素子と、該基板からゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン電極及び有機半導体層の順に形成されていて該有機EL素子を駆動制御する有機TFTと、を含む有機EL表示パネルの製造方法であって、該基板上に該ゲート電極及び該第1の表示電極を形成する工程と、該ゲート電極の上に該ゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜の上に互いに離間して対向する該ソース/ドレイン電極を形成する工程と、第1の表示電極上において該有機機能層が載置されるべき発光領域を画定する第1の窓部と該ソース/ドレイン電極間において該有機半導体層が載置されるべきトランジスタ領域を画定する第2の窓部とを有する第1のバンクを形成する工程と、該第2の窓部の外周に配置されかつ該基板の主面に交差する方向に突出する第2のバンクを形成する工程と、該第2の窓部内に該有機半導体層を形成する工程と、該第1の窓部内に該有機機能層を形成する工程と、該有機機能層上に蒸着法を用いて第2の表示電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
1 有機EL表示パネル
2 基板
3 ピクセル部
3R,3G,3B サブピクセル
4 有機EL素子
6 発光領域
7 第1の窓部
10 キャパシタ
11 第1の有機TFT
12 第2の有機TFT
13 第3の有機TFT
14 第4の有機TFT
15 有機TFT構造
16 トランジスタ領域
17 第2の窓部
18 第2のバンク
19 ゲート電極
20 ゲート絶縁膜
21 ソース電極
22 ドレイン電極
23 第1のバンク
24 側壁面
25 有機半導体層
27 第1の表示電極
28 有機機能層
35 オーバーハング部
36 層間絶縁膜
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11 第1の有機TFT
12 第2の有機TFT
13 第3の有機TFT
14 第4の有機TFT
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16 トランジスタ領域
17 第2の窓部
18 第2のバンク
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21 ソース電極
22 ドレイン電極
23 第1のバンク
24 側壁面
25 有機半導体層
27 第1の表示電極
28 有機機能層
35 オーバーハング部
36 層間絶縁膜
以下、本発明による有機EL表示パネルの一例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1に示す如く、複数の有機TFTを備えたアクティブマトリクス駆動方式の有機EL表示パネル1は、基板2と、基板2の主面上にマトリックス配置された複数のピクセル部3を含んでいる。ピクセル部3は、各々赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の3原色を各々発する3つのサブピクセル(3R,3G,3B)からなっており、ピクセル部3においてサブピクセル(3R,3G,3B)は並置されている。
サブピクセル(3R,3G,3B)はそれぞれ有機EL素子(図1において図示せず)を含んでいる。なお、サブピクセルの一例として、図2に示す如く、赤色(R)の光を発する有機EL素子4を含むサブピクセル3Rを用いて説明する。また、説明を簡単にするために、図2において、サブピクセル3Rを構成する構成素子に接続する配線は図示することを省略する。
有機EL素子4は、陽極および陰極となる第1の表示電極(図2中、図示せず)及び第2の表示電極5と、該第1及び第2の表示電極の間に挟持されている有機機能層(図2中、図示せず)と、を有しており、基板2から、該第1の表示電極、該有機機能層、第2の表示電極5の順に配置されて構成されている。該有機機能層は、正孔と電子との再結合によって発光し得る発光層(図示せず)を含んでいる。また、該有機機能層には、該発光層への正孔及び電子の注入性及び輸送性を高めるための、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び/又は電子注入層が任意に設けられている。
上記の如き構成の有機EL素子4は、該有機機能層が載置されている第1の表示電極上の領域を発光領域6としており、発光領域6は第1のバンク(図2中、図示せず)の第1の窓部7によって画定されている。ここで、発光領域6とは、第1及び第2の表示電極に挟持された該有機機能層の該発光層が発光し得る領域をいい、かかる発光領域6から光が取り出される。該第1のバンクは、撥水性の絶縁材料からなっており、フッ素系感光樹脂からなる。第1の窓部7の形状は発光領域6の形状に対応している。なお、該第1のバンクの上には第2の表示電極5に接続されていて導電性材料からなる電極接続層8が載置されている。
有機EL素子4の近傍には有機EL素子4を駆動せしめる駆動部9が設けられており、駆動部9はキャパシタ10を含んでいる。キャパシタ10は、第1のキャパシタ電極及び第2のキャパシタ電極(いずれも図2中、図示せず)と、該第1及び第2のキャパシタ電極の間に挟持されているキャパシタ絶縁膜(図2中、図示せず)と、からなっている。該第2のキャパシタ電極の上にも第1のバンクが配置されている。
また、サブピクセル3Rにおいて、有機EL素子4及びキャパシタ10の近傍には、有機TFT(11〜14)が設けられている。図2中、サブピクセルには4つの有機TFT(11〜14)が形成されており、かかる複数の有機TFT(11〜14)は有機TFT構造15を形成している。また、4つの有機TFT(11〜14)は、キャパシタ10と共に、有機EL素子4の駆動部9を構成している。なお、4つの有機TFT(11〜14)は、それぞれスイッチングトランジスタ若しくはドライビングトランジスタとして作用し、詳細は後述する。
各有機TFT(11〜14)は、基板2上に設けられたゲート電極(図2中、図示せず)、該ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜(図2中、図示せず)、該ゲート絶縁膜上に設けられていて互いに離間して対向しているソース/ドレイン電極(図2中、図示せず)と、該ソース/ドレイン電極間に配置されていて該ゲート絶縁膜を介して該ゲート電極と対向している有機半導体層(図2中、図示せず)と、を含んでいる。ここで、該有機半導体層は、トランジスタ領域16に形成されており、トランジスタ領域16の該ソース/ドレイン電極間においてチャネルを形成する。トランジスタ領域16は該第1のバンクの第2の窓部17によって画定されている。第2の窓部17は有機TFT毎に設けられており、第2の窓部17の形状は、各有機TFTのチャネルの形状に対応している。第2の窓部17の外周には、基板の主面に交差する方向に突出する第2のバンク18が設けられている。
図3に示す如く、基板2上にはゲート電極19が配置されている。基板2はガラスからなり、ゲート電極19はタンタル(Ta)からなる導電性薄膜によって構成されている。なお、基板2は、ガラス基板に限定されず、樹脂基板、ガラスとプラスティックの貼り合せ基板でもよい。また、本明細書において、基板とは有機EL素子及び有機TFTを担持する部材をいい、ガラス及び/又は樹脂等の基材の表面にアルカリバリア膜及び/またはガスバリア膜等の構造物が形成されているものも含むものとする。ゲート電極19は、充電制御線および走査線(いずれも図3中、図示せず)に接続されている。ゲート電極19上には、ゲート絶縁膜20が設けられている。ゲート絶縁膜20は、酸化タンタル(Ta2O5)からなり、ゲート電極19のTaを陽極酸化することによって形成することができる。
ゲート絶縁膜20上にはソース電極21及びドレイン電極22が設けられており、ソース電極21およびドレイン電極22は、ゲート絶縁膜20上において離間して互いに対向している。ソース電極21およびドレイン電極22は、クロム(Cr)を接着層とした金(Au)からなる金属薄膜(Cr/Au)からなる。なお、ソース電極21およびドレイン電極22は、データ線及び電源線(いずれも図3中、図示せず)に接続されている。
ゲート絶縁膜20上で互いに離間して対向しているソース電極21とドレイン電極22の電極対の上及びその隙間はトランジスタ領域16となっており、トランジスタ領域16は、第1のバンク23の第2の窓部17によって画定されている。
第2の窓部17の外周には、基板2の主面に交差する方向に突出する第2のバンク18が配置されている。図3に示す如き第2のバンク18は、基板2の主面の垂直面に対して略平行である側壁面24を有しており、断面形状は略矩形となっている。第2のバンク18は、絶縁性のフッ素系感光樹脂からなる。
ソース電極21およびドレイン電極22の上のうち、第2の窓部17によって画定されたトランジスタ領域16において、有機半導体層25が設けられている。有機半導体層25は、ゲート絶縁膜20上においてソース電極21及びドレイン電極22間の隙間にも配置されている。かかる隙間領域において、有機半導体層25は、ゲート絶縁膜20と接しかつゲート電極19とはゲート絶縁膜20を介して対向している。当該隙間領域における有機半導体層25は、有機TFT(11〜14)のチャネルとなり得る。ここで、有機半導体層25は、半導体特性を示す有機材料からなり、例えばポリ(3‐ヘキシルチオフェン)(P3HT)からなる。なお、有機半導体層25は、複数の半導体特性材料からなることとしても良く、また積層体からなることとしても良い。また、有機半導体層25の上には、層間絶縁膜36が設けられている。
なお、層間絶縁膜36及び第2のバンク18の頂部の上には、導電材料からなる蒸着膜26が配置されている。かかる蒸着膜26は、後述する有機EL素子4の第2の表示電極5を形成する際に形成され、成膜範囲は第2の窓部17及び第2のバンク18によって画定されている。
当該有機TFT群の近傍に配置された有機EL素子4は、基板2から第1の表示電極27、有機機能層28、第2の表示電極5の順に配置されて構成されている。第1の表示電極27は、有機EL素子の近傍に配置されている有機TFT13のドレイン電極22に接続されている。有機機能層28は第1の表示電極27の発光領域6に配置されており、発光領域6は第1のバンク23の第1の窓部7によって画定されている。
第2の表示電極5は、第1の窓部7内に配置されて有機機能層28と接している。また、第2の表示電極5は第1のバンク23上に延在している電極接続層8と接続している。かかる第2の表示電極5と電極接続層8は、アルミニウム(Al)等の金属材料からなり、蒸着法によって形成することができる。なお、第1の窓部7の大きさは基板の主面から離れる方向において拡大しており、第1の窓部の枠は傾斜面を含んでいる。当該枠の該傾斜面は、基板2に対して略30°の断面角度となっている。第2の表示電極5と電極接続層8とを蒸着法を用いて形成した場合、第1の窓部の枠が傾斜面を有することによって、第2の表示電極5と電極接続層8とが断線することなく、一体的に形成することができる。
なお、図示していないものの、上記の如き構成の有機EL表示装置のピクセル部は、皿状の封止キャップもしくは封止膜によって封止されており、有機EL素子が大気中の水分及び酸素と接しないようになっている。
上記の如き構成のサブピクセルは、図4に示す如き回路図によってその構成を示すことができる。サブピクセル内には、有機EL素子4、第1乃至第4の有機TFT(11〜14)、及びキャパシタ10が設けられている。キャパシタ10は、データ線A1を介して供給されたデータ信号に応じた電荷を保持して、有機EL素子4の発光の階調を調節する。換言すれば、キャパシタ10は、データ線A1に流れる電流に応じた電圧を保持する。有機EL素子4は、フォトダイオードと同様の電流駆動型の発光素子であることから、ここではダイオードの記号で描かれている。
第1の有機TFT11のソースSは、第2及び第4の有機TFT(12,14)のドレインD並びに第3の有機TFT13のソースSとそれぞれ接続している。第1の有機TFT11のドレインDは、第4の有機TFT14のゲートGに接続されている。キャパシタ10は、第4の有機TFT14のソースSとゲートGとの間に接続されている。また、第4の有機TFT14のソースSは、電源線29に接続されており、電源線29には駆動電圧VDDが供給されている。有機EL素子4は、その陽極となる第1の表示電極27(図3参照)が第3の有機TFT13のドレインDに接続され陰極となる第2の表示電極5が接地されている。
第1の有機TFT11と第2の有機TFT12のゲートGは、キャパシタ10への充電を制御する充電制御線B1に共通に接続され、データ書込み用の充電信号が入力される。また、第3の有機TFT13のゲートGは、走査線C1に接続され、発光期間設定用の走査信号が入力される。
第1の有機TFT11と第2の有機TFT12は、キャパシタ10に電荷を蓄積する際に使用されるスイッチングトランジスタである。第3の有機TFT13は、有機EL素子4の発光期間においてオン状態に保たれるスイッチングトランジスタである。また、第4の有機TFT14は、有機EL素子4に流れる電流値を制御するためのドライブトランジスタである。第4の有機TFT14の電流値は、キャパシタに保持される電荷量によって制御される。
図5は、サブピクセルの動作を示すタイミングチャートである。ここでは、充電制御線B1を介して入力される充電信号、走査線C1を介して入力される走査信号と、データ線A1を介して入力されるデータ信号(データ電流値I)と、有機EL素子に流れる電流値IELとが示されている。
又、Tcは1フレーム期間であって、全ての走査線が一巡して選択され終わる期間である。Tprはプログラム期間であって、有機EL素子の発光階調をサブピクセル内に設定する期間であり、充電制御線B1を介して入力されるデータ書込み用の充電信号によって決定される。Telは発光期間であって、有機EL素子が発光する期間であり、走査線C1を介して入力される発光期間設定用の走査信号によって決定される。
プログラム期間Tprでは、データ線駆動回路(図示せず)からデータ線A1上に発光階調に応じたデータ信号を出力しながら、充電制御線駆動回路(図示せず)から充電制御線B1上にHレベルの充電信号が出力される。すると、第1及び第2の有機TFT(11,12)がオン状態になる。このとき、該データ線駆動回路(図示せず)は、発光階調に応じたデータ電流値Iを流す可変定電流源として機能する。そして、キャパシタ10には、データ電流値Iに対応した電荷が保持され、プログラム期間Tprは終了する。この結果、第4の有機TFT14のソース/ゲート間には、キャパシタ10に記憶された電圧が印加される。
プログラム期間Tprが終了すると、充電信号がLレベルとなり、第1の有機TFT11と第2の有機TFT12がオフ状態となる。また、該データ線駆動回路(図示せず)はその画素回路のためのデータ信号(電流値I)の供給を停止する。
続いて、発光期間Telでは、充電信号をLレベルに維持して第1及び第2の有機TFT11,12をオフ状態に保ったまま、走査線駆動回路(図示せず)から走査線C1にHレベルの走査信号を出力して第3の有機TFT13をオン状態に設定する。
キャパシタ10には、データ信号(データ電流値I)に対応した電荷が予め保持されている。従って、第4の有機TFT14にはデータ電流値Iとほぼ同じ電流が流れ、その電流は第3の有機TFT13を介して有機EL素子4に流れる。その結果、有機EL素子4は、発光期間Telの間、データ信号(データ電流値I)に応じた階調で発光する。
次に、上記の如き構成の有機TFT構造を有する有機EL表示装置の製造方法について説明する。なお、サブピクセルの大きさを180μmx60μmとし、有機EL素子における開口率は30%、有機TFTの数を4つとする場合について説明するものの、大きさはこれに限定されない。
まず、無アルカリガラスからなるガラス基板上にタンタル(Ta)薄膜を成膜した後、反応性イオンエッチング(RIE)を用いて、図6に示す如きTa薄膜のパターンを作製する。かかるTa薄膜パターンはゲート電極19、充電制御線B1、走査線C1及び第1のキャパシタ電極30を含んでいる。また、該Ta薄膜パターンは、ゲート電極19同士を電気的に接続するブリッジ部31を含んでいる。なお、ゲート電極19は、トランジスタ領域16(図6中、一点鎖線で示す。以下、図7〜図10において同様)に対応して設けられている。
当該Ta薄膜パターンに対して陽極酸化を行って、Ta薄膜の表面に酸化タンタル(Ta2O5)膜が作製される。図7に示す如く、Ta2O5膜は、ゲート電極19の上ではゲート絶縁膜20となり、第1のキャパシタ電極30の上においてはキャパシタ絶縁膜32となる。なお、Ta薄膜にブリッジ部31が含まれていることによって、Ta薄膜に対する陽極酸化を一回の工程で実施することができる。ここで、Ta膜厚は100nm、Ta2O5膜厚は150nmとする。
次に、図8に示す如く、基板上にインジウム亜鉛酸化物(IZO)膜を作製した後にリフトオフ法を用いて、有機EL素子の第1の表示電極27となるIZOパターン薄膜を形成する。なお、第1の表示電極27の大きさは30μmx110μmであり、膜厚は110nmとする。
反応性イオンエッチングを用いて、Ta薄膜のブリッジ部31を除去して、ブリッジ部31によって接続されたゲート電極同士を電気的に切断する。さらに、図9に示す如く、第1のキャパシタ電極30とゲート電極19との間のTa2O5薄膜にスルーホール33が設けられる。
続いて、クロム(Cr)を接着層とした金(Au)をマグネトロンスパッタ法で形成し、リフトオフ法を用いて図10に示す如きパターン、すなわちゲート絶縁膜上で互いに離間して対向する電極対からなるCr/Au金属膜を形成する。かかるCr/Au金属膜は、ゲート絶縁膜20の上でソース電極21及びドレイン電極22、キャパシタ絶縁膜32の上で第2のキャパシタ電極34を構成するほかに、データ線A1及び電源線29も構成する。なお、第1の表示電極27の近傍に設けられた第3の有機TFT13のドレイン電極22は、第1の表示電極27に接続されている。なお、Cr膜の膜厚は5nm、Au膜厚は100nmとする。
また、ソース電極21およびドレイン電極22は、最終的に作製される有機TFTのチャネル長が2μmとなるように形成する。また、4つの該有機TFTのうち、チャネル幅を40μmとしたものを2つ、チャネル幅を150μmとしたものを2つ作製する。
図11に示す如く、第1の表示電極27上において発光領域6を画定する第1の窓部7とソース/ドレイン電極(21,22)間においてトランジスタ領域16を画定する第2の窓部17とを有する第1のバンク23を形成する。第1のバンク23は、スピンコート法を用いて未感光のフッ素系感光性樹脂液を配置した後に、フォトマスクを用いて露光して現像して形成される。第1のバンク23において、第1の窓部7は発光領域が30μmx110μm、第2の窓部17はトランジスタ領域が10μmx50μm若しくは10μmx160となる大きさにそれぞれ形成する。また、第1のバンク23の高さは3μmとする。
第1のバンク23を形成した後、図12に示す如く、第2の窓部17の外周に配置されかつ基板2の主面に交差する方向に突出する第2のバンク18を形成する。第2のバンク18はフッ素系感光樹脂を用いて形成され、フォトマスクを用いてパターンが形成される。
第2のバンク18を作製した後、図13に示す如く、インクジェット法を用いて、第1のバンク23の第2の窓部17に囲まれたトランジスタ領域16に有機半導体層25を作製する。具体的には、インク吐出ノズルから吐出された液滴を第2の窓部17内に向かうように噴出して、有機半導体層25を形成する。有機半導体層25は、半導体特性を有する有機材料であるP3HTからなる。インクジェット法において、インクジェットノズル(図示せず)から吐出される液滴は第1のバンク23によってはじかれて第2の窓部17内に配置され、第2の窓部17によって囲まれたトランジスタ領域16内に該液滴によって形成された有機半導体層25が形成される。かかる有機半導体層25は、有機TFTに対してチャネルを形成する。次に、インクジェット法を用いて、層間絶縁膜36を形成する。なお、第2のバンク18を形成することによって、該インクジェットノズルから噴出された液滴がトランジスタ領域16から溢れ出て拡がることを防止することができる。
図14に示す如く、有機半導体層25及び層間絶縁膜36を作製した後、インクジェット法を用いて、第1の表示電極27上の発光領域6に、発光層(図示せず)を含む有機機能層28(図3参照)を作製する。続いて、図15に示す如く、蒸着法を用いて有機機能層28上に金属等の導電性材料からなる第2の表示電極5を作製する。当該蒸着工程は、基板の主面に対して略垂直の方向に蒸着材料流を進行させて行われる。また、該蒸着工程は、第1のバンク23上に導電性材料膜を成膜し、かかる薄膜を第2の表示電極5に接続する電極接続層8とする。なお、当該蒸着工程においては、第2のバンク18に囲まれた領域、すなわち層間絶縁膜36の上にも金属材料からなる蒸着膜26が形成されるものの、蒸着膜26は第2のバンク18によって電極接続層8とは非接続となっている。すなわち、図3にも示したように、第2のバンク18が突出していることによって、電極接続層8と第2のバンク18の頂部との間及びバンクの頂部と蒸着膜との間が、基板2の主面に対する垂直方向において分断され、その結果、蒸着膜26は電極接続層8とは非接続となる。換言すれば、異方性成膜方法である蒸着法と基板2に対して突出する第2のバンク18とを利用して、第2のバンク18の側壁において電極接続層8と蒸着膜26とを確実に断線する。以上の蒸着工程によって、図13に示す如き有機EL素子4を形成する。最後に皿状の封止キャップを用いて封止を行い、有機EL表示装置として完成した。
上記の如き有機TFT構造14を含む有機EL表示装置において、有機TFT(11〜14)を駆動させたところ、有機EL素子4の発光が確認できた。
上記の如き構成の有機EL表示パネルにおいては、第2の窓部17を囲みかつ突出する第2のバンク18を形成することによって、有機EL素子4の第2の表示電極5と有機TFT(11〜14)の有機半導体層25とを確実に非接続とすることができる故、これらの間でリーク電流が流れることを防止することができる。
また、第2のバンク18を形成することによって、有機半導体層25がトランジスタ領域16から拡がることを防ぐことができる。一般的に、有機TFTの有機半導体層に用いられる有機半導体材料は、電荷移動度が無機半導体材料に比べて小であることから、ソース/ドレイン電極間に確実にチャネルを形成するために、ソース電極及びドレイン電極が互いに対向している距離を大としている。また、ソース/ドレイン電極と有機半導体層との接触面積を大とすることによって、チャネルを確実に形成している。したがって、ソース/ドレイン電極の接触面積が大となるように、有機半導体層の厚さが大となっている。その結果、有機TFTを囲むバンクの高さが低い場合、有機半導体層を構成する材料がバンクに囲まれた領域から溢れ出るおそれがあるものの、第2のバンクを形成することによって、有機半導体層がトランジスタ領域から拡がることを防止することができる。
さらにまた、第1のバンク23が第1及び第2の窓部(7,17)を有することにより、有機EL素子用のバンクと有機TFT用のバンクとを同一の材料で同一の工程で作製することができることから、製造工程の簡略化を図ることができる。
なお、上記した実施例において、ゲート電極としてTa、ソース電極及びドレイン電極としてCr/Auを用いたが、その材料は特に限定されることはなく、十分な導電性があればよい。すなわち、Pt、Au、W、Ru、Ir、Al、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、Cd、Ln、Sn、Ta、Re、Os、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属単体もしくは積層もしくはその化合物でも良い。また、ITO、IZOのような金属酸化物類、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類などの共役性高分子化合物を含む有機導電材料でもよい。
また、上記した実施例では、ゲート電極としてTa、ゲート絶縁膜としてTaを陽極酸化して作製されたTa2O5を用いているものの、ゲート電極材料としては陽極酸化可能な金属であれば何でも良く、Al、Mg、Ti、Nb、Zr等の単体もしくはそれらの合金を陽極酸化してゲート絶縁膜としてもよい。
さらに、ゲート絶縁膜として、陽極酸化を用いずとも無機材料、有機材料のいずれの絶縁物も使用できる。例えばLiOx、LiNx、NaOx、KOx、RbOx、CsOx、BeOx、MgOx、MgNx、CaOx、CaNx、SrOx、BaOx、ScOx、YOx、YNx、LaOx、LaNx、CeOx、PrOx、NdOx、SmOx、EuOx、GdOx、TbOx、DyOx、HoOx、ErOx、TmOx、YbOx、LuOx、TiOx、TiNx、ZrOx、ZrNx、HfOx、HfNx、ThOx、VOx、VNx、NbOx、TaOx、TaNx、CrOx、CrNx、MoOx、MoNx、WOx、WNx、MnOx、ReOx、FeOx、FeNx、RuOx、OsOx、CoOx、RhOx、IrOx、NiOx、PdOx、PtOx、CuOx、CuNx、AgOx、AuOx、ZnOx、CdOx、HgOx、BOx、BNx、AlOx、AlNx、GaOx、GaNx、InOx、TiOx、TiNx、SiNx、GeOx、SnOx、PbOx、POx、PNx、AsOx、SbOx、SeOx、TeOxなどの金属酸化物でも、LiAlO2、Li2SiO3、Li2TiO3、Na2Al22O34、NaFeO2、Na4SiO4、K2SiO3、K2TiO3、K2WO4、Rb2CrO4、Cs2CrO4、MgAl2O4、MgFe2O4、MgTiO3、CaTiO3、CaWO4、CaZrO3、SrFe12O19、SrTiO3、SrZrO3、BaAl2O4、BaFe12O19、BaTiO3、Y3Al5O12、Y3Fe5O12、LaFeO3、La3Fe5O12、La2Ti2O7、CeSnO4、CeTiO4、Sm3Fe5O12、EuFeO3、Eu3Fe5O12、GdFeO3、Gd3Fe5O12、DyFeO3、Dy3Fe5O12、HoFeO3、Ho3Fe5O12、ErFeO3、Er3Fe5O12、Tm3Fe5O12、LuFeO3、Lu3Fe5O12、NiTiO3、Al2TiO3、FeTiO3、BaZrO3、LiZrO3、MgZrO3、HfTiO4、NH4VO3、AgVO3、LiVO3、BaNb2O6、NaNbO3、SrNb2O6、KTaO3、NaTaO3、SrTa2O6、CuCr2O4、Ag2CrO4、BaCrO4、K2MoO4、Na2MoO4、NiMoO4、BaWO4、Na2WO4、SrWO4、MnCr2O4、MnFe2O4、MnTiO3、MnWO4、CoFe2O4、ZnFe2O4、FeWO4、CoMoO4、CuTiO3、CuWO4、Ag2MoO4、Ag2WO4、ZnAl2O4、ZnMoO4、ZnWO4、CdSnO3、CdTiO3、CdMoO4、CdWO4、NaAlO2、MgAl2O4、SrAl2O4、Gd3Ga5O12、InFeO3、MgIn2O4、Al2TiO5、FeTiO3、MgTiO3、Na2SiO3、CaSiO3、ZrSiO4、K2GeO3、Li2GeO3、Na2GeO3、Bi2Sn3O9、MgSnO3、SrSnO3、PbSiO3、PbMoO4、PbTiO3、SnO2‐Sb2O3、CuSeO4、Na2SeO3、ZnSeO3、K2TeO3、K2TeO4、Na2TeO3、Na2TeO4などの金属複合酸化物でも、FeS、Al2S3、MgS、ZnSなどの硫化物、LiF、MgF2、SmF3などのフッ化物、HgCl、FeCl2、CrCl3などの塩化物、AgBr、CuBr、MnBr2などの臭化物、PbI2、CuI、FeI2などのヨウ化物、またはSiAlONなどの金属酸化窒化物でも有効である。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール、などポリマー系材料でも有効である。また、ゲート絶縁膜表面をOTS(オクタデシルトリクロロシラン)、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)などで疎水処理を行っても良い。
さらにまた、上記実施例において、バンク材料として、フッ素系感光樹脂を用いているものの、絶縁性の高い材料であれば有機、無機に限られない。また、バンクのパターン形成方法も上記実施例では、感光性樹脂を用いたフォトリソ技術を用いているものの、例えば反応性イオンエッチング(RIE)を使用するドライプロセスが使用されても良い。また、バンク材料が撥水性材料であれば好ましいものの、バンクを作製した後に、バンク表面に撥水処理を施しても良い。
また、第1のバンクの材料及び第2のバンクの材料が同一であることとしても良い。同一とすることによって、有機EL表示パネルを構成する材料数を低減して、製造コストを抑制することができる。
さらに、上記実施例において、有機TFTの有機半導体材料としてP3HTを使用しているものの、これに限られず、半導体特性を示す有機材料であれば良い。例えば高分子材料では、上述した低分子化合物の構造がポリエチレン鎖、ポリシロキサン鎖、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、ポリアミド鎖、ポリイミド鎖等の高分子の主鎖中に用いられた物あるいは側鎖としてペンダント状に結合したもの、もしくはポリパラフェニレン等の芳香族系共役性高分子、ポリアセチレン等の脂肪族系共役性高分子、ポリピノールやポリチオフェン等の複素環式共役性高分子、ポリアニリン類やポリフェニレンサルファイド等の含ヘテロ原子共役性高分子、ポリ(フェニレンビニレン)やポリ(アニーレンビニレン)やポリ(チェニレンビニレン)等の共役性高分子の構成単位が交互に結合した構造を有する複合型共役系高分子等の炭素系共役高分子が用いられる。また、ポリシラン類やジシラニレンアリレンポリマー類、(ジシラニレン)エテニレンポリマー類、(ジシラニレン)エチニレンポリマー類のようなジシラニレン炭素系共役性ポリマー構造などのオリゴシラン類と炭素系共役性構造が交互に連鎖した高分子類などが用いられる。他にもリン系、窒素系等の無機元素からなる高分子鎖でも良く、さらにフタロシアナートポリシロキサンのような高分子鎖の芳香族系配位子が配位した高分子類、ペリレンテトラカルボン酸のようなペリレン類を熱処理して縮環させた高分子類、ポリアクリロニトリルなどのシアノ基を有するポリエチレン誘導体を熱処理して得られるラダー型高分子類、さらにペロブスカイト類に有機化合物がインターカレートした複合材料を用いてもよい。また低分子系材料ではフタロシアニン系誘導体、ナフタロシアニン系誘導体、アゾ化合物系誘導体、ペリレン系誘導体、インジゴ系誘導体、キナクリドン系誘導体、アントラキノン類などの多環キノン系誘導体、シアニン系誘導体、フラーレン類誘導体、あるいはインドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサアジアゾール、ピラゾリン、チアチアゾール、トリアゾールなどの含窒素環式化合物誘導体、ヒドラジン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、スチルベン類、アントラキノンジフェノキノン等のキノン化合物誘導体、アントラセン、ビレン、フェナントレン、コロネンなどの多環芳香族化合物誘導体などでも良いし、官能基の付与等によって溶媒に可溶なものであっても良い。
上記実施例において、有機EL素子は、第1の表示電極及び基板を介して外部に光を取り出すボトムエミッション型の素子として説明しているもののこれに限定されず、第2の表示電極を介して光を外部に取り出すトップエミッション型の素子としても良い。
変形例として、図16に示す如き構成の有機EL表示パネルの説明を行う。図16は、有機EL表示パネルのサブピクセル3Rの断面図である。有機TFT(11〜14)の有機半導体層25が配置されるトランジスタ領域16は第1のバンク23の第2の窓部17によって画定されており、第2の窓部17の外周には基板2の主面に交差する方向に突出する第2のバンク18が設けられている。第2のバンク18の上部には、基板の主面に平行な方向に突出するオーバーハング部35が設けられている。従って、第2のバンクの断面形状は、底部の幅が頂部の幅よりも狭くかつ底部から頂部にかけてその幅が漸増している逆テーパー状になっている。その他の構成は、上記した実施例とほぼ同様の構成である。
第2のバンク18の上部にオーバーハング部35を形成することによって、第2のバンク18の頂部の縁端と第1のバンク及び/またはソース/ドレイン電極との間において間隙が形成される。かかる間隙によって、導電材料の蒸着膜を垂直方向において分断することができる。すなわち、第2のバンクの頂部の蒸着膜26と、層間絶縁膜36上の蒸着膜26及び電極接続層8と、を確実に分断することができる。換言すれば、かかる間隙を有する第2のバンクによって、有機EL素子4の第2の表示電極5と有機TFT(11〜14)の有機半導体層25とが確実に分断されて、互いを非接続とすることができる。
基板と、該基板から第1の表示電極、有機機能層及び第2の表示電極の順に形成されている有機EL素子と、該基板からゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン電極及び有機半導体層の順に形成されていて該有機EL素子を駆動制御する有機TFTと、を含む有機EL表示パネルであって、該第1の表示電極上において該有機機能層が載置される発光領域を画定する第1の窓部と該ソース/ドレイン電極間において該有機半導体層が載置されるトランジスタ領域を画定する第2の窓部とを有する第1のバンクと、該第2の窓部の外周に配置されかつ該基板の主面に交差する方向に突出する第2のバンクと、を含むことを特徴とする本発明の有機EL表示パネルによれば、第2のバンクによって有機EL素子の第2の表示電極と有機TFTの有機半導体層とを確実に分断することができて、有機TFTにおけるリーク電流の発生を防止することができる。
基板と、該基板から第1の表示電極、有機機能層及び第2の表示電極の順に形成されている有機EL素子と、該基板からゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン電極及び有機半導体層の順に形成されていて該有機EL素子を駆動制御する有機TFTと、を含む有機EL表示パネルの製造方法であって、該基板上に該ゲート電極及び該第1の表示電極を形成する工程と、該ゲート電極の上に該ゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜の上に互いに離間して対向する該ソース/ドレイン電極を形成する工程と、第1の表示電極上において該有機機能層が載置されるべき発光領域を画定する第1の窓部と該ソース/ドレイン電極間において該有機半導体層が載置されるべきトランジスタ領域を画定する第2の窓部とを有する第1のバンクを形成する工程と、該第2の窓部の外周に配置されかつ該基板の主面に交差する方向に突出する第2のバンクを形成する工程と、該第2の窓部内に該有機半導体層を形成する工程と、該第1の窓部内に該有機機能層を形成する工程と、該有機機能層上に蒸着法を用いて第2の表示電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする本発明の有機EL表示パネルの製造方法によれば、第2のバンクによって、有機EL素子の第2の表示電極と有機TFTの有機半導体層とを確実に分断して有機TFTにおけるリーク電流の発生を防止すると共に、有機半導体層を構成する材料がトランジスタ領域から拡がることを防止することができる。
Claims (9)
- 基板と、前記基板から第1の表示電極、有機機能層及び第2の表示電極の順に形成されている有機エレクトロルミネセンス素子と、前記基板からゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン電極及び有機半導体層の順に形成されていて前記有機エレクトロルミネセンス素子を駆動制御する有機薄膜トランジスタと、を含む有機エレクトロルミネセンス表示パネルであって、
前記第1の表示電極上において前記有機機能層が載置される発光領域を画定する第1の窓部と前記ソース/ドレイン電極間において前記有機半導体層が載置されるトランジスタ領域を画定する第2の窓部とを有する第1のバンクと、
前記第2の窓部の外周に配置されかつ前記基板の主面に交差する方向に突出する第2のバンクと、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示パネル。 - 前記第2のバンクは前記基板の主面の垂直面に対して略平行である側壁面を有することを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネセンス表示パネル。
- 前記第2のバンクの上部に前記基板の主面に平行な方向に突出するオーバーハング部を有することを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネセンス表示パネル。
- 前記第1のバンクと前記第2のバンクは同一の材料からなることを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネセンス表示パネル。
- 基板と、前記基板から第1の表示電極、有機機能層及び第2の表示電極の順に形成されている有機エレクトロルミネセンス素子と、前記基板からゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン電極及び有機半導体層の順に形成されていて前記有機エレクトロルミネセンス素子を駆動制御する有機薄膜トランジスタと、を含む有機エレクトロルミネセンス表示パネルの製造方法であって、
前記基板上に前記ゲート電極及び前記第1の表示電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の上に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上に互いに離間して対向する前記ソース/ドレイン電極を形成する工程と、
第1の表示電極上において前記有機機能層が載置されるべき発光領域を画定する第1の窓部と前記ソース/ドレイン電極間において前記有機半導体層が載置されるべきトランジスタ領域を画定する第2の窓部とを有する第1のバンクを形成する工程と、
前記第2の窓部の外周に配置されかつ前記基板の主面に交差する方向に突出する第2のバンクを形成する工程と、
前記第2の窓部内に前記有機半導体層を形成する工程と、
前記第1の窓部内に前記有機機能層を形成する工程と、
前記有機機能層上に蒸着法を用いて第2の表示電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示パネルの製造方法。 - 前記第2のバンクを形成する工程は前記基板の主面の垂直面に対して略平行である側壁面を形成する工程であることを特徴とする請求項5記載の有機エレクトロルミネセンス表示パネルの製造方法。
- 前記第2のバンクを形成する工程は前記第2のバンクの上部に前記基板の主面に平行な方向に突出するオーバーハング部を形成する工程であることを特徴とする請求項5記載の有機エレクトロルミネセンス表示パネルの製造方法。
- 前記有機半導体層を形成する工程はインクジェット法を使用して前記トランジスタ領域内に前記有機半導体層を形成する工程であることを特徴とする請求項5記載の有機エレクトロルミネセンス表示パネルの製造方法。
- 前記有機機能層を形成する工程はインクジェット法を使用して前記発光領域内に前記有機機能層を形成する工程であることを特徴とする請求項5記載の有機エレクトロルミネセンス表示パネルの製造方法。
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