WO2011104893A1 - 有機ｅｌディスプレイ及び有機ｅｌディスプレイの製造方法 - Google Patents

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WO2011104893A1
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thin film
film transistor
display
layer
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重義 大槻
江口　敏正
山口　伸也
岡本　守
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住友化学株式会社
住友ベークライト株式会社
凸版印刷株式会社
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Definitions

  • the present invention particularly relates to an organic EL display that uses a plastic substrate and is driven by a thin film transistor having an active layer containing a nonmetallic element, and a method for manufacturing the organic EL display.
  • An organic EL device constituting an organic EL display has an electron injection layer, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, a hole injection layer, etc. laminated between an anode and a cathode, and a voltage is applied between the anode and the cathode. Light is emitted by applying a current to the organic EL element.
  • a large number of display pixels made of organic EL elements are two-dimensionally arranged and used as a display.
  • the display pixel is divided into a plurality of pixels called sub-pixels, and red (R), green (G), and blue (B) elements are emitted.
  • red (R), green (G), and blue (B) elements are emitted.
  • RGB red
  • G green
  • B blue
  • RGB red
  • W white
  • the color filter method uses white light emission and combines the RGB color filters with the sub-pixels for colorization. Similar to the separate coloring method, the color filter of the sub-pixel may be four colors obtained by adding white (W) to RGB.
  • the organic EL element is an all-solid planar self-luminous element, and the organic EL display using the organic EL element is excellent in thinning, high-speed response, viewing angle characteristics, etc., compared to a liquid crystal display or a plasma display.
  • flexible displays have been developed using plastic substrates. There are a passive matrix method and an active matrix method for driving the organic EL display.
  • the anode and the cathode of the organic EL element are arranged in the X direction and the Y direction as interdigital electrodes, one electrode is used as a scanning electrode, and the other electrode is used as a data electrode.
  • This is a method of emitting light by applying a voltage from an external constant current circuit to the pixel at the intersection, and there is no need for a thin film transistor for driving an organic EL element, which is advantageous in terms of manufacturing cost compared to the active matrix method described later. It is a method.
  • the number of pixels on the display screen increases, the number of scanning electrodes also increases, and as a result, the duty ratio for driving the pixels decreases, so that there is a limitation that high luminance cannot be obtained.
  • the active matrix method is turned on and off with a thin film transistor (TFT) for each pixel, and the lighting state is maintained with a storage capacitor (capacitor), so that high luminance can be maintained even if the number of pixels increases. is there. Therefore, the active matrix method is used for applications such as a television with a large number of pixels.
  • TFT thin film transistor
  • capacitor storage capacitor
  • the active matrix system of a liquid crystal display it is sufficient if there is one transistor for selecting a pixel.
  • a current is supplied to the organic EL element of the selected pixel.
  • At least two TFTs of a transistor that emits light are required. Accordingly, when considering the aperture ratio of the display, the size of the TFT in the case of an organic EL display is a more important problem than in the case of a liquid crystal display. The smaller the TFT, the larger the aperture ratio of the display.
  • a TFT using an oxide thin film as an active layer is transparent to visible light, and can be expected to increase the aperture ratio of the display.
  • TFTs used in the active matrix system are practically used as a-Si TFTs using amorphous silicon (a-Si) as the active layer and low-temperature p-Si TFTs using low-temperature polysilicon (low-temperature p-Si) as the active layer.
  • a-Si amorphous silicon
  • low-temperature p-Si low-temperature polysilicon
  • the active matrix method should be selected as the driving method as described above.
  • the field effect mobility is about 0.5 cm 2 / V ⁇ s. Therefore, when the pixel area is large or the number of scanning electrodes is large, for example, 2 When the number is 000 or more, problems occur in terms of high-speed response and high brightness. That is, when the pixel of the organic EL element is large, it is necessary to increase the size of the TFT in order to allow a sufficient current to flow. However, the aperture ratio of the pixel is lowered, and high luminance cannot be realized.
  • the writing time becomes shorter as the number of scan electrodes increases. Therefore, it is not possible to secure a sufficient time for charging the storage capacitor, and as a result, the TFT can be satisfactorily turned on. Can not.
  • the a-Si TFT has a large amount of fluctuation of the threshold voltage (Vt) due to current stress, and it is inevitable that the drive current varies during long-time driving.
  • the variation in drive current is an organic EL element, that is, a variation in luminance.
  • excimer laser light is necessary for the production of low-temperature p-Si for melt crystallization of a silicon film, and an excimer laser beam having a length corresponding to the screen width is necessary for a large screen display.
  • the longest laser beam length is 465 mm, and a display with a width larger than this cannot be made with low-temperature p-Si.
  • the manufacturing process temperature of the low-temperature p-Si TFT is as high as 500 ° C. to 600 ° C., and a plastic substrate cannot be used at all. Therefore, a flexible display is impossible.
  • the present invention has been made in view of the above points, and provides a large-screen, high-definition organic EL display using a plastic substrate and a method for manufacturing an organic EL display using the roll-shaped long plastic substrate.
  • the purpose is to do.
  • the present invention is configured as follows.
  • the invention according to claim 1 is an organic EL display having an organic EL element in which at least a lower electrode, an organic layer including at least a light emitting layer, and an upper electrode are formed on a transparent plastic substrate, and a thin film transistor, The lower electrode and the source electrode or drain electrode of the thin film transistor are connected,
  • the plastic substrate has a gas barrier layer;
  • the thin film transistor is formed on the gas barrier layer,
  • the thin film transistor has an active layer containing a nonmetallic element in which a ratio of N to O (N number density / O number density) is 0 to 2 in a mixture of oxygen (O) and nitrogen (N),
  • the organic EL element is an organic EL display formed on at least the gas barrier layer or the thin film transistor.
  • the invention according to claim 2 is the organic EL display according to claim 1, wherein the organic EL display has a short side length of 465 mm or more.
  • the invention described in claim 3 is characterized in that the organic EL element has a layer emitting at least three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). It is an organic EL display.
  • the invention described in claim 4 is the organic EL display according to claim 1, wherein the organic EL element has at least a white light emitting layer and a color filter layer.
  • the thin film transistor is transparent, A part of the organic EL element is continuously formed two-dimensionally on the thin film transistor through a transparent insulating layer,
  • the invention according to claim 6 is the organic EL display according to claim 1, wherein the upper electrode of the organic EL element is a light reflective electrode.
  • the invention according to claim 7 is the organic EL display according to claim 1, wherein the thin film transistor has an adhesive layer or an adhesive layer on the gas barrier layer side.
  • the invention according to claim 8 is the organic EL display according to claim 7, wherein the thin film transistor has a glass substrate.
  • the invention according to claim 9 is the organic EL display according to claim 1, wherein the thin film transistor is directly formed on the plastic substrate.
  • Invention of Claim 10 is a manufacturing method of the organic electroluminescent display of any one of Claims 1-9, Comprising: At least, A step of forming an organic EL element portion on which a lower electrode, an organic layer including at least a light emitting layer, and an upper electrode are formed on a transparent plastic substrate;
  • the transparent plastic substrate is in the form of a long roll, and a step of forming a gas barrier layer on the transparent plastic substrate;
  • An active layer containing a nonmetallic element having a ratio of N to O (N number density / O number density) of 0 to 2 in a mixture of oxygen (O) and nitrogen (N) is formed on the gas barrier layer by sputtering.
  • a method for producing an organic EL display comprising: forming the organic EL element on at least the gas barrier layer or the thin film transistor.
  • the invention according to claim 11 is the method for producing an organic EL display according to claim 10, wherein the organic EL display has a short side length of 465 mm or more.
  • the invention according to claim 12 is characterized in that the organic EL element has a step of forming a layer emitting light of at least three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). 10.
  • the invention according to claim 13 is the method for manufacturing an organic EL display according to claim 10, wherein the organic EL element includes a step of forming at least a white light emitting layer and a color filter layer.
  • the thin film transistor is transparent, and a part of the organic EL element is two-dimensionally continuously formed on the thin film transistor via a transparent insulating layer, and the organic EL element
  • a part or all of the glass substrate is removed and transferred onto the plastic substrate through the adhesive layer or the adhesive layer.
  • the invention according to claim 16 is the method of manufacturing an organic EL display according to claim 10, wherein the thin film transistor is formed directly on the plastic substrate.
  • the present invention has the following effects.
  • the active layer includes a nonmetallic element having a ratio of N to O (N number density / O number density) of 0 to 2 in a mixture of oxygen (O) and nitrogen (N).
  • N number density / O number density
  • the organic EL element is an all-solid self-luminous element, has no viewing angle dependency, and is suitable as an element of a flexible display formed on a plastic substrate.
  • a thin film transistor having high field effect mobility can be easily obtained, and this thin film transistor is suitable for a large screen and high definition display using an organic EL element as a current driving element.
  • the organic EL display has a short side of the display screen of 465 mm or more, and a low temperature P-Si TFT can be applied to a large screen, high definition organic EL display.
  • the size of the display screen using P-Si TFT requires a laser annealing device, which is an expensive manufacturing device, but due to the size limitation of the laser annealing device, mass production is not possible unless the short side is 465 mm or less. Accordingly, a display screen manufacturing apparatus having a short side of 465 mm or more is possible at a relatively low cost.
  • the organic EL element has at least a white light emitting layer and a color filter layer, and does not emit light of three primary colors to four to six colors.
  • Full color display is also possible.
  • the light emitting layer since the light emitting layer only needs to form a single white light emitting layer, it is not necessary to form the light emitting layer separately for each light emitting color, the number of processes is small, and the manufacturing apparatus is simpler and less expensive. There is an effect that it can be manufactured, and full-color display is performed by transmitting light from the white light emitting layer through the color filter layer as in a color liquid crystal panel.
  • the upper electrode of the organic EL element as a light-reflective electrode, the light generated in the organic EL element and traveling to the upper side opposite to the display side is also displayed by the upper electrode. Since it is effectively used for display by being reflected in the side direction, there is an advantage that it is possible to increase the use efficiency of light emission of the organic EL element.
  • a separately manufactured thin film transistor is attached to the plastic substrate using the pressure-sensitive adhesive layer or the adhesive layer. Can be attached and fixed.
  • the roll-to-roll method of winding from a roll state to a roll-out state at the time of manufacture can be used, and even when there is no facility for forming a thin film transistor on a long substrate, a thin film transistor substrate manufactured separately can be used. There is.
  • a thin film transistor that requires a high-temperature process that cannot be directly formed on a plastic substrate is manufactured separately on the glass substrate, and then the thin film transistor is formed on the plastic substrate using an adhesive layer or an adhesive layer.
  • the substrate when the thin film transistor is directly formed on the plastic substrate, the substrate is flexible, which is suitable for a flexible display.
  • the display is an organic EL display, the organic display is an all-solid-state element, has no visual field dependency of characteristics, and is suitable as a flexible display.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the organic EL display of the first embodiment.
  • the organic EL display C according to the first embodiment includes, on a transparent plastic substrate 100, an organic EL element A in which at least a lower electrode, an organic layer including at least a light emitting layer, and an upper electrode are formed, and a thin film transistor B. .
  • the transparent plastic substrate 100 has a gas barrier layer 101a formed on the upper surface and a gas barrier layer 101b formed on the lower surface.
  • the thin film transistor B is formed on the gas barrier layer 101 a and includes a gate electrode 200, a gate insulating layer 201, a source electrode 202, an active layer 203, and a drain electrode 204.
  • the active layer 203 is a mixture of oxygen (O) and nitrogen (N) and contains a nonmetallic element having a ratio of N to O (N number density / O number density) of 0 to 2.
  • the active layer 203 is made from a combination of a metal source (In 2 O 3 , SnO 2 ) and an insulator source (Si 3 N 4 ). Even if nitride is used as the metal raw material, it is an insulator itself from the beginning. Therefore, no matter how much it is mixed with other insulator raw materials, a semiconductor cannot be formed. For this reason, the metal raw material uses the oxide which is a metal itself. On the other hand, when nitride is used as the insulator raw material, a semiconductor produced by mixing both becomes an oxynitride mixture containing both oxygen (O) and nitrogen (N). The state of mixing is expressed by the following formula. The mixing ratios x and y can be determined under conditions where the positive and negative valences are balanced.
  • the mixing ratio x of the main metal raw material In 2 O 3 and the mixing ratio y of the insulator material Si 3 N 4 are set, the mixing ratio of the subordinate metal raw material SnO 2 is 6 ⁇ x from the valence balance.
  • N 12-18 (typical value 17)
  • N 0 to 24 (typical value 12).
  • N 1: 0 to 2
  • Number ratio of nitrogen to oxygen 1 that is, ratio of nitrogen (N) to oxygen (O) (N number density / O number density) is 0 to 2.
  • the organic EL element A is formed on at least the gas barrier layer 101a or the thin film transistor B, and includes a conductive connecting portion 205, an insulating planarizing layer 300, a lower electrode 301 that is an anode of the organic EL element A, and a positive electrode. It has a hole transport layer 302, a light emitting layer 303, an electron transport layer 304, and an upper electrode 305 that is a cathode of the organic EL element A.
  • the lower electrode 301 and the drain electrode 204 of the thin film transistor B are electrically connected by the connection portion 205, but may be connected to the source electrode 202 of the thin film transistor B.
  • a thin film such as SiOx or SiNx is formed by a vacuum film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or a vacuum evaporation method.
  • the thickness of the gas barrier layer is, for example, about 10 nm to 100 nm.
  • a transparent thin film such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or zinc oxide (ZnO) is sputtered, vacuum deposited, ion plating, or the like. Form with.
  • the thickness of these electrodes is, for example, about 50 nm to 200 nm.
  • a transparent insulating thin film such as SiO 2 or Al 2 O 3 is formed by a sputtering method, a CVD method, a vacuum evaporation method, an ion plating method, or the like.
  • the thickness of the gate oxide film is, for example, about 10 nm to 1 ⁇ m.
  • N number density / O number density a ratio of N to O
  • O oxygen
  • N nitrogen
  • the organic EL element A is an all-solid self-luminous element, has no viewing angle dependency, and is suitable as an element of a flexible display formed on a plastic substrate.
  • a thin film transistor having high field effect mobility can be easily obtained, and this thin film transistor is suitable for a large screen and high definition display using an organic EL element as a current driving element.
  • the ratio of nitrogen (N) to oxygen (O) is in the range of 0 to 2 because the above-mentioned ratio of nitrogen (N) to oxygen (O) (N number density). / O number density) is determined by the balance between the band gap and the valence as described in “0 to 2”. If this value is 0 (no nitrogen is present), depending on the amount of oxygen, the band gap of the active layer 7 is too small and metallic, and the thin film transistor B is always on. On the other hand, when this value exceeds 2 (oxygen deficiency, nitrogen excess), the band gap of the active layer 7 is too large and becomes insulating, so that the thin film transistor B is always turned off. In either case, problems occur as TFT characteristics.
  • the length of the short side of the display screen is 465 mm or more.
  • Low-temperature P-Si TFTs can be applied to large-screen, high-definition organic EL displays, but the size of the display screen using low-temperature P-Si TFTs requires a laser annealing device, which is an expensive manufacturing device. Due to the limitation of the size of the device, mass production is impossible unless the short side is 465 mm or less. However, a manufacturing apparatus for a display screen having a short side of 465 mm or more can be realized at a relatively low cost by using a thin film transistor.
  • the thin film transistor B is transparent, and a part of the organic EL element A is continuously formed two-dimensionally on the thin film transistor B via the insulating planarization layer 300 which is a transparent insulating layer.
  • the lower electrode 301 of the organic EL element A is transparent.
  • the upper electrode 305 of the organic EL element A is a light reflective electrode.
  • the upper electrode 305 of the organic EL element A By making the upper electrode 305 of the organic EL element A a light-reflective electrode, the light generated in the organic EL element A and traveling to the upper side opposite to the display side is also reflected by the upper electrode 305 in the display side direction. Therefore, there is an advantage that the use efficiency of light emission of the organic EL element A can be increased.
  • the thin film transistor B has an adhesive layer or an adhesive layer on the gas barrier layer 101a side.
  • a pressure-sensitive adhesive layer or an adhesive layer on the gas barrier layer 101a side of the plastic substrate 100 By providing a pressure-sensitive adhesive layer or an adhesive layer on the gas barrier layer 101a side of the plastic substrate 100, a separately manufactured thin film transistor B is attached and fixed on the plastic substrate 100 using the pressure-sensitive adhesive layer or the adhesive layer. Can do.
  • a roll-to-roll method of winding from a roll state to a delivery roll state at the time of manufacture can be used, and even when there is no equipment for forming the thin film transistor B on a long substrate, a thin film transistor substrate manufactured separately can be used.
  • the thin film transistor B is directly formed on the plastic substrate 101.
  • the thin film transistor B is directly formed on the plastic substrate 101 on the gas barrier layer 101a side of the plastic substrate 100, and the substrate is flexible, it is suitable for a flexible display.
  • the display is an organic EL display
  • the organic display is an all-solid-state element, has no visual field dependency of characteristics, and is suitable as a flexible display.
  • the thin film transistor B has a glass substrate 600 as shown in FIG.
  • a thin film transistor that requires a high-temperature process that cannot be directly formed on the plastic substrate 101 is separately manufactured on the glass substrate 600, and then is formed on the plastic substrate 101 using an adhesive layer or an adhesive layer.
  • an adhesive layer or an adhesive layer There is an advantage that it can be used by pasting. In this case, if the glass substrate 600 is etched with hydrogen fluoride water or the like or polished with an abrasive to reduce the thickness, the thickness of the device can be reduced.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing an organic EL display according to the second embodiment.
  • the organic EL display according to the second embodiment the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the organic EL element A includes a light emitting layer 303r that emits red light, a light emitting layer 303g that emits green light, and a light emitting layer 303b that emits blue light.
  • the lower electrode 301 that is the anode of the organic EL element A is divided and the thin film transistor B is arranged corresponding to the light emitting layer 303r that emits red light, the light emitting layer 303g that emits green light, and the light emitting layer 303b that emits blue light.
  • the lower electrode 301 and the drain electrode 204 of the thin film transistor B are electrically connected by a connection portion 205.
  • the organic EL element A has a layer that emits at least three primary colors of red (R), green (G), and blue (B).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • the light emission of the organic EL element A is directly displayed as it is.
  • the full-color display methods it is preferable because it has the highest light emission utilization efficiency.
  • four to six colors including white (W), yellow (Y), cyan (C) and the like are added. May be configured to emit light.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an organic EL display according to the third embodiment.
  • the organic EL display according to the third embodiment the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the organic EL element A has a light emitting layer 303w that emits white light, further transmits a color filter layer 400r that transmits red light, and a color filter layer 400g that transmits green light. , A color filter layer 400b that transmits blue light, and a black matrix layer 400bk that separates each pixel.
  • the organic EL element A has at least a white light emitting layer and a color filter layer.
  • a full color display is possible with the white light emitting layer and the color filter layer without emitting light of three primary colors or four to six colors.
  • the light emitting layer since the light emitting layer only needs to form a single white light emitting layer, it is not necessary to form the light emitting layer separately for each light emitting color, the number of processes is small, and the manufacturing apparatus is simpler and less expensive. There is an effect that it can be manufactured, and full-color display is performed by transmitting light from the white light emitting layer through the color filter layer as in a color liquid crystal panel.
  • FIG. 4 is a pixel circuit diagram of the organic EL display of the present invention by an active matrix driving method using thin film transistors.
  • the pixel circuit of the organic EL display includes a scanning line 400, a signal line 401, a power supply line 402, a switching transistor 403, a storage capacitor 404, a driving transistor 405, and an organic EL element 406. .
  • the gate electrode of the switching transistor 403 is connected to the scanning line 400, and the drain electrode is connected to the signal line 401.
  • the gate electrode of the drive transistor 405 is connected to the drain electrode of the switching transistor 403, the source electrode is connected to the power supply line 402, and the drain electrode is connected to the lower electrode that is the anode of the organic EL element 406.
  • the upper electrode that is the cathode of the organic EL element 406 is grounded.
  • a storage capacitor 404 is connected between the gate electrode and the drain electrode of the driving transistor 405.
  • the switching transistor 403 when the voltage of the scanning signal is applied to the scanning line 400, the switching transistor 403 is turned on, the holding capacitor 404 is charged by the signal voltage applied from the signal line 401, and the driving transistor 405 is turned on. It becomes. Then, a current corresponding to the conductivity of the drive transistor 405 determined by the voltage of the storage capacitor 404 flows from the power supply line 402 to the organic EL element 406 and emits light.
  • the pixel circuit of the organic EL display shown in FIG. 4 shows a basic example, and the pixel circuit in the present invention is not particularly limited to that shown in FIG. Can be used.
  • FIG. 5 is a process diagram for explaining the manufacturing process of the organic EL display.
  • This embodiment includes a step S1 for forming a gas barrier layer, a step S2 for forming a thin film transistor, and a step S3 for forming an organic EL element portion.
  • step S ⁇ b> 1 of forming the gas barrier layer the transparent plastic substrate 100 has a long roll shape, and the gas barrier layers 101 a and 101 b are formed on the transparent plastic substrate 100.
  • step S2 of forming a thin film transistor a nonmetallic element having a ratio of N to O (N number density / O number density) of 0 to 2 in a mixture of oxygen (O) and nitrogen (N) is formed on the gas barrier layer 101a.
  • the active layer 203 including it is formed by a sputtering method.
  • step S3 for forming the organic EL element portion the lower electrode 301 that is the anode of the organic EL element A, the hole transport layer 302, the light emitting layer 303, the electron transport layer 304, and the cathode of the organic EL element A.
  • the upper electrode 305 is formed, and at least the lower electrode 301, the organic layer including at least the light emitting layer 303, and the upper electrode 305 are formed on a transparent plastic substrate.
  • a transparent resin film can be used, and the type thereof is not particularly limited.
  • suitable plastic films include polycarbonate, polysulfone resin, olefin resin, and cyclic polyolefin resin.
  • the thickness of the plastic film substrate 3a is, for example, about 50 to 200 ⁇ m.
  • planarization layer 300 a photosensitive transparent resin is formed by a spin coat method, a slit coat method, an ink jet method or the like.
  • the thickness of the planarizing layer is, for example, about 100 nm to 2 ⁇ m.
  • connection portion 205 is provided with an opening by a photolithography method or the like when forming the planarization layer 300, and is formed at the same time when the lower electrode 301 of the organic EL element is formed.
  • the lower electrode 301 is an anode of an organic EL element, and a transparent thin film such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and zinc oxide (ZnO) is formed by sputtering, vacuum deposition, ion plating, or the like. Form.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • ITO is preferable from the viewpoint of high transparency, high conductivity, and the like.
  • the thickness of these electrodes is, for example, about 50 nm to 200 nm.
  • the hole transport layer 302 As the hole transport layer 302, the light emitting layer 303, and the electron transport layer 304, conventionally known organic EL element materials can be used as they are.
  • the upper electrode 305 is formed by depositing lithium fluoride (LiF) and aluminum (Al) to a thickness of 5 nm to 20 nm and 50 nm to 200 nm, respectively, by vacuum deposition.
  • LiF lithium fluoride
  • Al aluminum
  • the organic layer of the organic EL element is configured to have a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer.
  • a hole transport layer a hole transport layer
  • a light emitting layer a hole transport layer
  • an electron transport layer a hole transport layer
  • other hole injection layers, electron transport layers, hole block layers, electron block layers, and the like are used.
  • a conventionally known organic layer may be selected.
  • a method for forming the organic layer a method suitable for the material to be used and the laminated structure, such as a vacuum deposition method or a coating method, can be used.
  • the active layer 203 is formed by the sputtering apparatus shown in FIGS.
  • the sputtering apparatus 21 includes roll winding mechanisms 22a and 22b, a feeding mechanism 23, a winding mechanism 24, an alignment mechanism 25, and metal targets 26a and 26b.
  • a holding vacuum chamber 27 is provided.
  • This vacuum chamber 27 has opening / closing doors 27a, 27b on the roll winding mechanisms 22a, 22b side, opens / closes the opening / closing door 27a, sets a roll-shaped film substrate P, opens / closes the opening / closing door 27b, and the active layer 203 is formed.
  • the provided roll-shaped film substrate P is taken out.
  • the roll-shaped film substrate P has barrier layers 101a and 101b formed on both surfaces of the plastic substrate 101, and has an alignment pattern A as shown in FIG.
  • the roll winding mechanism 22a mounts the roll-shaped film substrate P on the rotation shaft 22a1, the rotation shaft 22a1 rotates by feeding the roll-shaped film substrate P, and the roll winding mechanism 22b causes the roll-shaped film substrate P to rotate on the rotation shaft 22b1.
  • the rotating shaft 22b1 is rotated by winding the roll-shaped film substrate P.
  • the delivery mechanism 23 has a pair of delivery rollers 23a, and feeds the roll-shaped film substrate P from one end along the longitudinal direction by the rotation of the pair of delivery rollers 23a.
  • the winding mechanism 24 has a pair of winding rollers 24b and winds the roll-shaped film substrate P from one end along the longitudinal direction by the rotation of the pair of winding rollers 24b.
  • the alignment mechanism 25 includes a detection sensor 25a, a control device 25b, and a roller drive device 25c.
  • the detection sensor 25a detects the alignment pattern A of the roll film substrate P, and sends this detection information to the control device 25b.
  • the control device 25b controls the feeding mechanism 23 and the winding mechanism 24 through the roller driving device 25c, and performs planar alignment of the roll-shaped film substrate P.
  • the inside of the vacuum chamber 27 is in a vacuum state by being driven by a vacuum pump 28, and a gas introduction mechanism 29 is provided in the vacuum chamber 27. To introduce.
  • the metal targets 26 a and 26 b face the semiconductor forming surface of the roll film substrate P and are arranged at linear positions along the length of the roll film substrate P.
  • the metal target 26a is a metal element target, and the metal target 26ba is a semi-metal element target.
  • the sputtering apparatus 21 uses metal mixtures 26a and 26b as a single target, which is a mixture of a plurality of elements including at least one of a nonmetallic element, a metallic element, and a semimetallic element, but the metallic target 26a. , 26b is a very good target.
  • the sputtering apparatus 21 introduces the atmospheric gas containing the nonmetallic element into the vacuum chamber 27 by the gas introduction mechanism 29, and the metal element or metalloid element of the metal targets 26 a and 26 b or these elements into the vacuum chamber 27.
  • a high voltage is applied to the metal targets 26 a and 26 b through the electrodes by arranging a plurality of metal targets containing a mixture of the above, atoms on the surface of the metal target are repelled and an atmospheric gas containing a nonmetallic element introduced into the vacuum chamber 27 Then, the active layer 203 can be formed on the roll-shaped film substrate P by reacting with the repelled metal.
  • the roll-shaped film substrate P is not particularly heated or cooled and is placed at room temperature (however, a high voltage is applied to the metal targets 26a and 26b and reaction with flying atoms is performed. Therefore, it is considered that there is a natural temperature rise of several tens of degrees Celsius).
  • the pressure in the vacuum chamber 27 during film formation is about 0.5 Pa, and the partial pressure of the atmospheric gas supplied from the gas introduction mechanism 29 is about 0.005 Pa.
  • the film forming power when a high voltage is applied to the metal target is about 2 W / cm 2 .
  • the active layer 203 can be formed by a low temperature process, and a low process cost can be realized.
  • the active layer 203 can realize a relatively high field effect mobility, and can manufacture a thin film transistor B having stable characteristics against light and heat.
  • the active layer 203 can freely control the band gap, and the thin film transistor B capable of increasing the field effect mobility can be manufactured.
  • the sputtering apparatus 21 includes a vacuum chamber 27 that holds all the mechanisms inside, and can roll up from a roll state to a feed roll state at the time of manufacture, thereby realizing a low process cost.
  • the sputtering apparatus 21 introduces an atmospheric gas containing a non-metallic element into the vacuum chamber 27, has a plurality of metal targets 26a and 26b containing a metal element, a semi-metal element, or a mixture thereof, and the metal targets 26a and 26b. Are arranged at linear positions along the length of the roll-shaped film substrate P, and the active layer 203 having a uniform property can be formed in the roll-shaped film substrate P.
  • the sputtering apparatus 21 uses a mixture obtained by mixing a plurality of elements including at least one of a non-metallic element, a metallic element, and a semi-metallic element as a single target, and makes the properties of the active layer 203 more uniform. Sputtering process costs can be reduced.
  • the substrate is flexible, which is suitable for a flexible display.
  • the display is an organic EL display
  • the organic display is an all-solid-state element, has no visual field dependency of characteristics, and is suitable as a flexible display.
  • the organic EL display C has a short side length of 465 mm or more on the display screen.
  • Low-temperature P-Si TFTs can be applied to large-screen, high-definition organic EL displays, but the size of the display screen using low-temperature P-Si TFTs requires a laser annealing device, which is an expensive manufacturing device. Due to the limitation of the size of the device, mass production is impossible unless the short side is 465 mm or less.
  • the thin film transistor B enables a display screen manufacturing device having a short side of 465 mm or more at a relatively low cost.
  • the thin film transistor B is transparent, and a part of the organic EL element A is continuously two-dimensionally on the thin film transistor B through the planarization layer 300 which is a transparent insulating layer.
  • the electrode of the organic EL element A is transparent.
  • the thin film transistor B is directly formed on the plastic substrate P.
  • the substrate is flexible, it is suitable for a flexible display.
  • the organic display is an all-solid-state element, has no visual field dependency of characteristics, and is suitable as a flexible display.
  • the thin film transistor B has a glass substrate 600, and a thin film transistor that requires a high-temperature process that cannot be directly formed on the plastic substrate P is separately manufactured on the glass substrate 600.
  • the adhesive layer or the adhesive layer can be used by being attached to the plastic substrate P. In this case, if the glass substrate 600 is etched with hydrogen fluoride water or the like or polished with an abrasive to reduce the thickness, the thickness of the device can be reduced.
  • the second embodiment is configured in the same manner as the first embodiment, but in step S3 of forming the organic EL element portion, the organic EL element A is at least red (R), green (G), A step of forming a layer emitting light of the three primary colors of blue (B).
  • the organic EL element A is at least red (R), green (G), and blue (B).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • the light emission of the organic EL element A is directly applied as it is. Since it is used for display, it is preferable to use light emission in the full color display system because it has the highest use efficiency.
  • RGB white (W), yellow (Y), cyan (C), etc. are added to four to six colors. A configuration in which a color emits light may be used.
  • the organic EL element A is a step of forming at least a white light emitting layer and a color filter layer.
  • the white light emitting layer and the color filter layer without emitting light of three primary colors or four to six colors.
  • the light emitting layer since the light emitting layer only needs to form a single white light emitting layer, it is not necessary to form the light emitting layer separately for each light emitting color, the number of processes is small, and the manufacturing apparatus is simpler and less expensive. There is an effect that it can be manufactured, and full-color display is performed by transmitting light from the white light emitting layer through the color filter layer as in a color liquid crystal panel.
  • the present invention is particularly applicable to an organic EL display driven by a thin film transistor having an active layer containing a nonmetallic element using a plastic substrate and a method for manufacturing the organic EL display, and has a large screen and high definition using the plastic substrate. It is possible to manufacture an organic EL display using an organic EL display and a roll-like long plastic substrate.
  • a Organic EL element B Thin film transistor C Organic EL display P Roll film substrate DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Plastic substrate 101a, 101b Gas barrier layer 200 Gate electrode 201 Gate insulating layer 202 Source electrode 203 Active layer 204 Drain electrode 205 Connection part 300 Planarization layer 301 Lower electrode 302 Hole transport layer 303 Light emitting layer 304 Electron transport layer 305 Upper electrode 303r Light emitting layer emitting red light 303g Light emitting layer emitting green light 303b Light emitting layer emitting blue light 400r Color filter layer transmitting red light 400g Color filter layer transmitting green light 400b Color filter layer transmitting blue light 400 bk Black matrix layer for separating each pixel 600 Glass substrate 400 Scan line 401 Signal line 402 Power line 403 Switching transistor 404 Retention capacitance 405 Drive transistor 406 Existence EL element 21 sputtering device 22a, 22b roll winding mechanism 23 feeding mechanism 24 winding mechanism 25 positioning mechanism 26a, 26b metal target 27 vacuum chamber 29 the gas introduction mechanism

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Abstract

【課題】プラスチック基板を用いた大画面で高精細な有機ＥＬディスプレイと、そのロール状の長尺なプラスチック基板を用いた有機ＥＬディスプレイの製造が可能である。 【解決手段】有機ＥＬディスプレイは、透明なプラスチック基板１００上に、少なくとも下部電極３００、少なくとも発光層を含む有機層、及び上部電極３０５が形成された有機ＥＬ素子Ａ、及び薄膜トランジスタＢを有し、下部電極３００と、薄膜トランジスタＢのソース電極またはドレイン電極とが接続され、プラスチック基板１００は、ガスバリア層１０１ａを有し、薄膜トランジスタＢは、ガスバリア層１０１ａ上に形成され、薄膜トランジスタＢは、酸素(Ｏ)と窒素(Ｎ)の混合物でＯに対するＮの比(Ｎ数密度／Ｏ数密度)が０乃至２である非金属元素を含む活性層２０３を有し、有機ＥＬ素子Ａは、少なくともガスバリア層１０１ａ上または薄膜トランジスタＢ上に形成されている。

Description

有機ＥＬディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイの製造方法
　この発明は、特に、プラスチック基板を用い、非金属元素を含む活性層を有する薄膜トランジスタで駆動する有機ＥＬディスプレイと有機ＥＬディスプレイの製造方法に関する。
　近年、有機エレクトロルミネッセンス（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）技術は、その材料技術、製造技術、駆動回路技術等の進歩によりフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）のひとつ有機ＥＬディスプレイとして実用化されている。
　有機ＥＬディスプレイの実用化は、１９９７年に単色で始まり、その後エリアカラー化されて小型オーディオ機器や携帯端末などのディスプレイに応用が拡大されている。カラー化は、２００１年に携帯電話のディスプレイでパッシブマトリクス方式により実用化が始まった。その後、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス方式でのカラー化の開発が進み、２００７年には１１型テレビに応用されるようになった。最近では４０型以上の大型テレビの開発も進んでいる。
　有機ＥＬディスプレイを構成する有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層などを積層させ、陽極と陰極間に電圧を印加し、有機ＥＬ素子に電流を流すことにより発光する。この有機ＥＬ素子からなる表示画素を２次元的に多数配置してディスプレイとして用いる。
　有機ＥＬディスプレイのカラー化には塗り分け方式や色変換方式、マイクロキャビティ方式、カラーフィルター方式など様々な方式が提案されているが、この内、塗り分け方式とカラーフィルター方式がその代表的な方式である。
　塗り分け方式は、表示画素をサブピクセルと呼ばれる複数の画素に分割してそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を発光する素子とする。サブピクセルには、ＲＧＢの３色だけでなく、白色（Ｗ）を加えて４色としても良い。
　カラーフィルター方式は、発光は白色とし、サブピクセルにＲＧＢのカラーフィルターを組み合わせてカラー化する。塗り分け方式と同様に、サブピクセルのカラーフィルターは、ＲＧＢに白色（Ｗ）を加えた４色としても良い。
　有機ＥＬ素子は、全固体の面状自己発光素子であり、それを用いた有機ＥＬディスプレイは液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどに比べて、薄型化、高速応答性、視野角特性などに優れており、最近ではプラスチック基板を用いて、フレキシブルなディスプレイの開発も行われている。有機ＥＬディスプレイの駆動方式には、パッシブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式がある。
　パッシブマトリクス方式は、有機ＥＬ素子の陽極と陰極とをすだれ状の電極をとしてＸ方向とＹ方向に配置し、一方の電極を走査電極とし、もう一方の電極をデータ電極とする。その交点の画素に外部の定電流回路から電圧を印加させて発光させる方式であり、有機ＥＬ素子を駆動するための薄膜トランジスタが不要である点、後述するアクティブマトリクス方式と比べて製造コスト上有利な方式である。しかし、表示画面の画素数が増大すると走査電極数も増大するので、その結果、画素を駆動するデューティ比が低下するため高輝度が得られないという制限がある。
　アクティブマトリクス方式は、画素毎に薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）でＯＮとＯＦＦを行い、保持容量（コンデンサ）により点灯状態を維持するので、画素数が増大しても高輝度を維持できる特徴がある。従って、テレビなど画素数が多い用途ではアクティブマトリクス方式が用いられる。
　液晶ディスプレイのアクティブマトリクス方式では、画素を選択するひとつのトランジスタがあれば良いが、有機ＥＬディスプレイの場合は、各画素を選択するためのトランジスタの他にその選択された画素の有機ＥＬ素子に電流を流しこみ発光させるトランジスタ、の少なくともふたつのＴＦＴが必要である。従って、ディスプレイの開口率を考慮する時、有機ＥＬディスプレイの場合にＴＦＴの大きさは、液晶ディスプレイの場合より重要な問題である。ＴＦＴは小さい方がディスプレイの開口率を大きくできる。
　酸化物薄膜を活性層に用いたＴＦＴは、可視光に対して透明であり、ディスプレイの開口率を高めることが期待できる。
　アクティブマトリクス方式で用いられるＴＦＴは、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）を活性層に用いたａ－Ｓｉ　ＴＦＴと低温ポリシリコン（低温ｐ－Ｓｉ）を活性層に用いた低温ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴが実用化され、現在液晶ディスプレイで広く用いられている（特許文献１）。
特開２００８－５９８２４号公報
　このように、有機ＥＬ素子を用いて高精細で大画面な有機ＥＬディスプレイを実現しようとすると、前述した通り、駆動方式はアクティブマトリクス方式を選択すべきである。この時、ＴＦＴは、ａ－Ｓｉ　ＴＦＴを用いると、その電界効果移動度は０．５ｃｍ２／Ｖ・ｓ程度であるので、画素の面積が大きい場合や走査電極数が多い場合、例えば２，０００本以上、では高速応答性と高輝度化の点で不具合が起こる。即ち、有機ＥＬ素子の画素が大きい場合は、十分な電流を流すためにはＴＦＴのサイズを大きくする必要があるが、それでは画素の開口率が低下して高輝度化が実現できない。また、高精細で走査電極数が多い場合、書き込み時間は、走査電極の本数が多くなるほど短くなるので、保持容量を充分充電する時間が確保できなくなり、その結果、ＴＦＴを満足にＯＮさせることができない。
　また、ａ－Ｓｉ　ＴＦＴは、電流ストレスによる閾電圧（Ｖｔ）の変動量が大きく、長時間駆動時に駆動電流のバラツキが発生することが避けられない。駆動電流のバラツキは有機ＥＬ素子では、即ち輝度のバラツキとなる。
　一方、低温ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴを用いた場合、移動度は５０～１５０ｃｍ２／Ｖ・ｓであるので、大画面・高精細の有機ＥＬディスプレイの駆動に充分応用可能である。電流駆動によるＶｔの変動量もａ－Ｓｉより二桁以上小さく問題ない。
　しかし、低温ｐ－Ｓｉの製造にはシリコン膜の溶融結晶化のためにエキシマレーザー光が必要であり、大画面なディスプレイでは画面幅相当する長さのエキシマレーザービームが必要である。現状ではレーザーのビーム長は４６５ｍｍが最長であり、これ以上の幅を持つディスプレイは低温ｐ－Ｓｉでは作れない。
　また、低温ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴは、その製造プロセス温度は５００℃から６００℃と高く、プラスチック基板は到底用いることができないので、フレキシブルディスプレイは不可能である。
　この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、プラスチック基板を用いた大画面で高精細な有機ＥＬディスプレイと、そのロール状の長尺なプラスチック基板を用いた有機ＥＬディスプレイの製造方法を提供することを目的としている。
　前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
　請求項１に記載の発明は、透明なプラスチック基板上に、少なくとも下部電極、少なくとも発光層を含む有機層、及び上部電極が形成された有機ＥＬ素子、及び薄膜トランジスタを有する有機ＥＬディスプレイであって、
　前記下部電極と、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極とが接続され、
　前記プラスチック基板は、ガスバリア層を有し、
　前記薄膜トランジスタは、前記ガスバリア層上に形成され、
　前記薄膜トランジスタは、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む活性層を有し、
　前記有機ＥＬ素子は、少なくとも前記ガスバリア層上または前記薄膜トランジスタ上に形成されていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイである。
　請求項２に記載の発明は、前記有機ＥＬディスプレイは、表示画面の短辺の長さが４６５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイである。
　請求項３に記載の発明は、前記有機ＥＬ素子は、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色を発光する層を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイである。
　請求項４に記載の発明は、前記有機ＥＬ素子は、少なくとも白色発光層とカラーフィルター層とを有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイである。
　請求項５に記載の発明は、前記薄膜トランジスタは、透明であり、
　前記有機ＥＬ素子の一部は、透明な絶縁層を介して前記薄膜トランジスタの上に二次元的に連続して形成され、
　前記有機ＥＬ素子の前記下部電極は、透明であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイである。
　請求項６に記載の発明は、前記有機ＥＬ素子の前記上部電極は、光反射性の電極であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイである。
　請求項７に記載の発明は、前記薄膜トランジスタは、前記ガスバリア層の側に、粘着剤層あるいは接着剤層を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイである。
　請求項８に記載の発明は、前記薄膜トランジスタは、ガラス基板を有することを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬディスプレイである。　
　請求項９に記載の発明は、前記薄膜トランジスタは、前記プラスチック基板上に直接形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイである。
　請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法であって、少なくとも、
　透明なプラスチック基板上に、少なくとも下部電極、少なくとも発光層を含む有機層、及び上部電極を形成する有機ＥＬ素子部の形成工程、
　前記透明なプラスチック基板が長尺なロール状であって、前記透明なプラスチック基板上にガスバリア層を形成する工程、
　前記ガスバリア層上に、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む活性層をスパッタ方式で形成する薄膜トランジスタの形成工程、
　前記有機ＥＬ素子を、少なくとも前記ガスバリア層上または前記薄膜トランジスタ上に形成する工程
　を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイの製造方法である。
　請求項１１に記載の発明は、前記有機ＥＬディスプレイは、表示画面の短辺の長さが４６５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法である。
　請求項１２に記載の発明は、前記有機ＥＬ素子は、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色を発光する層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法である。
　請求項１３に記載の発明は、前記有機ＥＬ素子は、少なくとも白色発光層とカラーフィルター層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法である。
　請求項１４に記載の発明は、前記薄膜トランジスタは透明であり、前記有機ＥＬ素子の一部は透明な絶縁層を介して前記薄膜トランジスタの上に二次元的に連続して形成し、前記有機ＥＬ素子の電極は透明であることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法である。
　請求項１５に記載の発明は、前記薄膜トランジスタは、予めガラス基板上に形成した後、前記ガラス基板の一部あるいは全部を除去し、粘着剤層あるいは接着剤層を介して前記プラスチック基板上に転写して形成することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法である。
　請求項１６に記載の発明は、前記薄膜トランジスタは、前記プラスチック基板上に直接形成することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法である。
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
　請求項１に記載の発明では、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む活性層を有する薄膜トランジスタは、２００℃以下の温度で形成した場合にも、２００℃以上でガラス基板上に形成しているアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタと同等以上の性能を得ることができるので、ガラス基板よりも耐熱温度の低いプラスチック基板上に形成する場合に好適である。一方、有機ＥＬ素子は、全固体の自発光素子であり視野角依存性がなく、プラスチック基板上に形成するフレキシブルディスプレイの素子として好適である。また、容易に高電界効果移動度の薄膜トランジスタが得られ、この薄膜トランジスタは、電流駆動素子の有機ＥＬ素子を用いた大画面、高精細ディスプレイに好適である。
　請求項２に記載の発明では、有機ＥＬディスプレイは、表示画面の短辺の長さが４６５ｍｍ以上であり、大画面、高精細の有機ＥＬディスプレイでは、低温Ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴが適用可能だが、低温Ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴによる表示画面のサイズは、高額な製造装置であるレーザーアニール装置が必要であるが、レーザーアニール装置の大きさの制限上、短辺が４６５ｍｍ以下でなければ量産ができないが、薄膜トランジスタにより比較的安価に短辺４６５ｍｍ以上の表示画面用の製造装置が可能である。
　請求項３に記載の発明では、有機ＥＬディスプレイでフルカラー表示する場合、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色が発光できる構成である必要があり、この場合、有機ＥＬ素子の発光をそのまま直接表示に使用するので、フルカラー表示の方式の中では、発光の利用効率は最も高いので好ましく、ＲＧＢの他、白色（Ｗ）や黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）などを加えた４色ないし６色が発光する構成でも良い。
　請求項４に記載の発明では、有機ＥＬ素子は、少なくとも白色発光層とカラーフィルター層とを有し、３原色ないし４色～６色の発光をさせないで、白色発光層とカラーフィルター層とでフルカラー表示することも可能である。この場合、発光層は単一の白色発光層のみを形成すれば良いので、発光層を発光色別に分離して形成する必要がなく、工程数が少なく、製造装置もよりシンプルで安価な装置で製造可能という効果があり、フルカラー表示は、カラー液晶パネルのように、白色発光層からの光を、カラーフィルター層を透過させることにより行う。
　請求項５に記載の発明では、透明な、薄膜トランジスタ、絶縁物、有機ＥＬ素子の下部電極を用いることにより、大きなサイズの薄膜トランジスタを使用しても有機ＥＬ素子の発光が遮られることなく表示に利用できるので、ディスプレイの開口率を高くでき、光の利用効率を向上できるので、省エネルギー化に好適である。
　請求項６に記載の発明では、有機ＥＬ素子の上部電極を光反射性の電極とすることにより、有機ＥＬ素子で発生し表示側と逆方向の上部側に進んだ光も、上部電極により表示側方向に反射されることにより、表示に有効に利用されるので、有機ＥＬ素子の発光の利用効率を高めることができる利点がある。
　請求項７に記載の発明では、プラスチック基板のガスバリア層の側に粘着剤層または接着剤層を設けることにより、別途製作した薄膜トランジスタをこれら粘着剤層または接着剤層を用いてプラスチック基板上に貼り付けて固定することができる。また、製造時にロール状態から送り出しロール状態に巻き取るロールツーロール法を用いることができ、長尺な基板に薄膜トランジスタを形成する設備がない場合でも、別途シート状に製作した薄膜トランジスタ基板も使用できる利点がある。
　請求項８に記載の発明では、プラスチック基板上に直接形成できないような高温プロセスが必要な薄膜トランジスタも、別途がガラス基板上に製作した後、粘着剤層または接着剤層を使ってプラスチック基板上に貼り付けて使用することができる利点がある。この場合、ガラス基板をフッ化水素水などでエッチング、あるいは研磨剤で研摩して厚みを薄くして用いるとデバイスの薄型化に効果がある。
　請求項９に記載の発明では、薄膜トランジスタがプラスチック基板上に直接形成されていると、基板が可撓性あるため、フレキシブルディスプレイに好適である。さらに、ディスプレイが有機ＥＬディスプレイである場合、有機ディスプレイは全固体素子であり、特性の視野依存性がなく、フレキシブルディスプレイとして好適である。
　請求項１０乃至請求項１６に記載の発明では、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の有機ＥＬディスプレイを製造することができる。
第１の実施の形態の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。 第２の実施の形態の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。 第３の実施の形態の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。 薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式による、本発明の有機ＥＬディスプレイの画素回路図である。 有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する工程図である。 スパッタ装置の概略構成図である。 ロール状フィルム基板の平面図である。
　以下、この発明の有機ＥＬディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイの製造方法の実施の形態について説明する。この実施の形態は好ましい形態を示すものであるが、この発明はこれに限定されない。
　まず、有機ＥＬディスプレイの実施の形態について説明する。
　［有機ＥＬディスプレイ］
　（第１の実施の形態）
　図１は第１の実施の形態の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。第１の実施の形態の有機ＥＬディスプレイＣは、透明なプラスチック基板１００上に、少なくとも下部電極、少なくとも発光層を含む有機層、及び上部電極が形成された有機ＥＬ素子Ａ、及び薄膜トランジスタＢを有する。透明なプラスチック基板１００は、上面にガスバリア層１０１ａが形成され、下面にガスバリア層１０１ｂが形成されている。
　薄膜トランジスタＢは、ガスバリア層１０１ａ上に形成され、ゲート電極２００と、ゲート絶縁層２０１と、ソース電極２０２と、活性層２０３と、ドレイン電極２０４を有する。活性層２０３は、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む。
[規則26に基づく補充 18.03.2010]　
　活性層２０３は、金属原料（Ｉｎ２Ｏ３，　ＳｎＯ２）と絶縁体原料（Ｓｉ３Ｎ４）の組み合わせから作製する。金属原料は窒化物を用いようとしてもそれ自体が初めから絶縁体なので、他の絶縁体原料といくら混ぜても半導体は形成できない。このため、金属原料はそれ自体が金属である酸化物を用いる。これに対し、絶縁体原料に窒化物を用いると、両者を混ぜて作製される半導体は酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の両方を含む酸窒化物の混合物となる。混合の様子を次の式で表す。正負の価数が釣り合う条件で混合比ｘ、ｙを決めることができる。
Figure WO-DOC-CHEMICAL-1
　主たる金属原料Ｉｎ２Ｏ３の混合比ｘ、絶縁体材料Ｓｉ３Ｎ４の混合比ｙとすると、価数釣り合いから、従たる金属原料ＳｎＯ２の混合比は６－ｘとなる。金属原料と絶縁体原料の比ｘ：ｙは、原料それぞれのバンドギャップと、混合後に形成される半導体のバンドギャップによって決まり、例えばｘの範囲としてはｘ＝０～６（典型値５）、ｙの範囲としてはｙ＝０～６（典型値３）が望ましい。
　　従って、Ｏ：Ｎの数量比は、
Ｏ＝１２～１８　（典型値１７）
Ｎ＝０～２４（典型値１２）となる。
　従って、Ｏ：Ｎ＝１：０～２　酸素１に対する窒素の数密度比、すなわち酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）は０乃至２である。
　有機ＥＬ素子Ａは、少なくともガスバリア層１０１ａ上または薄膜トランジスタＢ上に形成され、導電性の接続部２０５と、絶縁性の平坦化層３００と、有機ＥＬ素子Ａの陽極である下部電極３０１と、正孔輸送層３０２と、発光層３０３と、電子輸送層３０４と、有機ＥＬ素子Ａの陰極である上部電極３０５とを有する。下部電極３０１と薄膜トランジスタＢのドレイン電極２０４は接続部２０５により電気的に接続されているが、薄膜トランジスタＢのソース電極２０２とが接続されるようにしてもよい。
ガスバリア層１０１ａ、１０１ｂとしては、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘなどの薄膜をスパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の真空成膜法により形成される。ガスバリア層の厚さとしては、例えば１０ｎｍ～１００ｎｍ程度である。
ゲート電極２００、ソース電極２０２およびドレイン電極２０４としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明薄膜をスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等で形成する。これらの電極の膜厚は、例えば、５０ｎｍ～２００ｎｍ程度である。
ゲート絶縁膜２０１としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の透明な絶縁薄膜をスパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等で形成する。ゲート酸化膜の膜厚は、例えば、１０ｎｍ～１μｍ程度である。
　この実施の形態では、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む活性層２０３を有する薄膜トランジスタＢは、２００℃以下の温度で形成した場合にも、２００℃以上でガラス基板上に形成しているアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタと同等以上の性能を得ることができるので、ガラス基板よりも耐熱温度の低いプラスチック基板上に形成する場合に好適である。一方、有機ＥＬ素子Ａは、全固体の自発光素子であり視野角依存性がなく、プラスチック基板上に形成するフレキシブルディスプレイの素子として好適である。また、容易に高電界効果移動度の薄膜トランジスタが得られ、この薄膜トランジスタは、電流駆動素子の有機ＥＬ素子を用いた大画面、高精細ディスプレイに好適である。
　また、酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２の範囲となるのは、上記「酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）は０乃至２」で述べたように、バンドギャップと価数釣り合いから決まる。仮にこの値が０（窒素が全く存在しない）となった場合、酸素の量によっては、活性層７のバンドギャップが小さすぎて金属的となり、薄膜トランジスタＢが常時オン状態となってしまう。逆にこの値が２を超える（酸素不足、窒素過剰）場合、活性層７のバンドギャップが大きすぎて絶縁体的となり、薄膜トランジスタＢが常時オフ状態となってしまう。いずれの場合もＴＦＴ特性として問題が起きる。
　この実施の形態の有機ＥＬディスプレイは、表示画面の短辺の長さが４６５ｍｍ以上である。大画面、高精細の有機ＥＬディスプレイでは、低温Ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴが適用可能だが、低温Ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴによる表示画面のサイズは、高額な製造装置であるレーザーアニール装置が必要であるが、レーザーアニール装置の大きさの制限上、短辺が４６５ｍｍ以下でなければ量産ができないが、薄膜トランジスタにより比較的安価に短辺４６５ｍｍ以上の表示画面用の製造装置が可能である。
　また、薄膜トランジスタＢは、透明であり、有機ＥＬ素子Ａの一部は、透明な絶縁層である絶縁性の平坦化層３００を介して薄膜トランジスタＢの上に二次元的に連続して形成され、有機ＥＬ素子Ａの下部電極３０１は、透明である。透明な、薄膜トランジスタＢ、絶縁物としての絶縁性の平坦化層３００、有機ＥＬ素子Ａの下部電極３０１を用いることにより、大きなサイズの薄膜トランジスタＢを使用しても有機ＥＬ素子Ａの発光が遮られることなく表示に利用できるので、ディスプレイの開口率を高くでき、光の利用効率を向上できるので、省エネルギー化に好適である。
　また、有機ＥＬ素子Ａの上部電極３０５は、光反射性の電極である。有機ＥＬ素子Ａの上部電極３０５を光反射性の電極とすることにより、有機ＥＬ素子Ａで発生し表示側と逆方向の上部側に進んだ光も、上部電極３０５により表示側方向に反射されることにより、表示に有効に利用されるので、有機ＥＬ素子Ａの発光の利用効率を高めることができる利点がある。
　また、薄膜トランジスタＢは、ガスバリア層１０１ａの側に、粘着剤層あるいは接着剤層を有する。プラスチック基板１００のガスバリア層１０１ａの側に粘着剤層または接着剤層を設けることにより、別途製作した薄膜トランジスタＢをこれら粘着剤層または接着剤層を用いてプラスチック基板１００上に貼り付けて固定することができる。また、製造時にロール状態から送り出しロール状態に巻き取るロールツーロール法を用いることができ、長尺な基板に薄膜トランジスタＢを形成する設備がない場合でも、別途シート状に製作した薄膜トランジスタ基板も使用できる利点がある。
　また、薄膜トランジスタＢは、プラスチック基板１０１上に直接形成される。この実施の形態では、プラスチック基板１００のガスバリア層１０１ａの側に薄膜トランジスタＢがプラスチック基板１０１上に直接形成されており、基板が可撓性あるため、フレキシブルディスプレイに好適である。さらに、ディスプレイが有機ＥＬディスプレイである場合、有機ディスプレイは全固体素子であり、特性の視野依存性がなく、フレキシブルディスプレイとして好適である。
　また、薄膜トランジスタＢは、図１（ｂ）に示すように、ガラス基板６００を有する。この実施の形態では、プラスチック基板１０１上に直接形成できないような高温プロセスが必要な薄膜トランジスタも、別途がガラス基板６００上に製作した後、粘着剤層または接着剤層を使ってプラスチック基板１０１上に貼り付けて使用することができる利点がある。この場合、ガラス基板６００をフッ化水素水などでエッチング、あるいは研磨剤で研摩して厚みを薄くして用いるとデバイスの薄型化に効果がある。
　（第２の実施の形態）
　図２は第２の実施の形態の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。この第２の実施の形態の有機ＥＬディスプレイは、第１の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。この第２の実施の形態では、有機ＥＬ素子Ａが、赤色を発光する発光層３０３ｒ、緑色を発光する発光層３０３ｇ、青色を発光する発光層３０３ｂを有する。この赤色を発光する発光層３０３ｒ、緑色を発光する発光層３０３ｇ、青色を発光する発光層３０３ｂに対応して有機ＥＬ素子Ａの陽極である下部電極３０１を分割すると共に、薄膜トランジスタＢを配置して設け、下部電極３０１と薄膜トランジスタＢのドレイン電極２０４は接続部２０５により電気的に接続されている。　
　この実施の形態では、有機ＥＬ素子Ａは、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色を発光する層を有する。有機ＥＬディスプレイでフルカラー表示する場合、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色が発光できる構成である必要があり、この場合、有機ＥＬ素子Ａの発光をそのまま直接表示に使用するので、フルカラー表示の方式の中では、発光の利用効率は最も高いので好ましく、ＲＧＢの他、白色（Ｗ）や黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）などを加えた４色ないし６色が発光する構成でも良い。
　（第３の実施の形態）
　図３は第３の実施の形態の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。この第３の実施の形態の有機ＥＬディスプレイは、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。この第３の実施の形態では、有機ＥＬ素子Ａが、白色を発光する発光層３０３ｗを有し、さらに赤色の光を透過するカラーフィルター層４００ｒと、緑色の光を透過するカラーフィルター層４００ｇと、青色の光を透過するカラーフィルター層４００ｂと、各画素を分離するブラックマトリクス層４００ｂｋとを有する。
　この実施の形態では、有機ＥＬ素子Ａは、少なくとも白色発光層とカラーフィルター層とを有する。３原色ないし４色～６色の発光をさせないで、白色発光層とカラーフィルター層とでフルカラー表示することも可能である。この場合、発光層は単一の白色発光層のみを形成すれば良いので、発光層を発光色別に分離して形成する必要がなく、工程数が少なく、製造装置もよりシンプルで安価な装置で製造可能という効果があり、フルカラー表示は、カラー液晶パネルのように、白色発光層からの光を、カラーフィルター層を透過させることにより行う。
　なお、図１、図２及び図３のそれぞれの実施の形態において、有機ＥＬ素子Ａの構成は基本的な構成を示しており、この発明に用いる有機ＥＬ素子の構成は、特に図１、図２及び図３に示すものに限定されるものではなく、従来公知の有機ＥＬ素子をそのまま用いることができる。
（有機ＥＬディスプレイの駆動）
　次に、図１、図２及び図３のそれぞれの実施の形態の駆動について説明する。図４は薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式による、本発明の有機ＥＬディスプレイの画素回路図である。
　この実施の形態の有機ＥＬディスプレイの画素回路は、走査ライン４００と、信号ライン４０１と、電源ライン４０２と、スイッチングトランジスタ４０３と、保持容量４０４と、駆動トランジスタ４０５と、有機ＥＬ素子４０６とを有する。
　スイッチングトランジスタ４０３のゲート電極は、走査ライン４００に、ドレイン電極は、信号ライン４０１にそれぞれ接続されている。駆動トランジスタ４０５のゲート電極は、スイッチングトランジスタ４０３のドレイン電極と接続され、ソース電極は、電源ライン４０２に、ドレイン電極は、有機ＥＬ素子４０６の陽極である下部電極にそれぞれ接続されている。有機ＥＬ素子４０６の陰極である上部電極は、接地されている。駆動トランジスタ４０５のゲート電極とドレイン電極の間には、保持容量４０４が接続されている。
　この実施の形態において、走査ライン４００に走査信号の電圧が印加されると、スイッチングトランジスタ４０３がＯＮとなり、信号ライン４０１から印加される信号電圧により保持容量４０４が充電されるとともに駆動トランジスタ４０５がＯＮとなる。すると有機ＥＬ素子４０６に電源ライン４０２から、保持容量４０４の電圧で決まる駆動トランジスタ４０５の導電率に対応した電流が流れ発光する。
　なお、図４に示す有機ＥＬディスプレイの画素回路は、基本的な例を示しており、この発明における画素回路は、特に図４に示すものに限定されるものではなく、従来公知の回路をそのまま用いることができる。
　次に、有機ＥＬディスプレイの製造方法の実施の形態について説明する。
　［有機ＥＬディスプレイの製造］
　（第１の実施の形態）
　図５は有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する工程図である。この実施の形態では、ガスバリア層を形成する工程Ｓ１、薄膜トランジスタを形成する工程Ｓ２、有機ＥＬ素子部を形成する工程Ｓ３を有する。ガスバリア層を形成する工程Ｓ１では、透明なプラスチック基板１００が長尺なロール状であって、透明なプラスチック基板１００上にガスバリア層１０１ａ，１０１ｂを形成する。
　薄膜トランジスタを形成する工程Ｓ２では、ガスバリア層１０１ａ上に、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む活性層２０３をスパッタ方式で形成する。
　有機ＥＬ素子部を形成する工程Ｓ３では、有機ＥＬ素子Ａの陽極である下部電極３０１と、正孔輸送層３０２と、発光層３０３と、電子輸送層３０４と、有機ＥＬ素子Ａの陰極である上部電極３０５とを成形し、透明なプラスチック基板上に、少なくとも下部電極３０１、少なくとも発光層３０３を含む有機層、及び上部電極３０５を形成する。
　基板１００としては、透明な樹脂フィルムを用いることができ、その種類は特に限定されない。好適なプラスチックフィルムの例として、ポリカーボネート、ポリスルホン系樹脂、オレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、などを挙げることができる。プラスチックフィルムの基板３ａの厚さは、例えば５０～２００μｍ程度である。
　平坦化層３００としては、感光性透明樹脂をスピンコート法、スリットコート法、インクジェット法等で形成する。平坦化層の膜厚は、例えば、１００ｎｍ～２μｍ程度である。
　接続部２０５は、平坦化層３００を形成する際にフォトリソグラフィ法等により開口部を設けておき、有機ＥＬ素子の下部電極３０１を形成する際に同時に形成する。
　下部電極３０１は、有機ＥＬ素子の陽極であり、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明薄膜をスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等で形成する。特に、高透明性、高電導性等から、ＩＴＯが好ましい。これらの電極の膜厚は、例えば、５０ｎｍ～２００ｎｍ程度である。
　正孔輸送層３０２、発光層３０３および電子輸送層３０４としては、従来公知の有機ＥＬ素子用材料がそのまま用いることができる。
　上部電極３０５としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）とアルミニウム（Ａｌ）をそれぞれ５ｎｍ～２０ｎｍ、５０ｎｍ～２００ｎｍの膜厚に真空蒸着法にて成膜して形成する。
本実施例では、有機ＥＬ素子の有機層の構成を正孔輸送層、発光層、電子輸送層としたが、勿論、その他正孔注入層や電子輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層など、従来公知の有機層を取捨選択して構成してもよい事は言うまでもない。
　また、有機層の成膜方法については、真空蒸着法や塗布法など、用いる材料および積層構成に適宜適切な方法を用いられる。
　この実施の形態では、図６及び図７に示すスパッタ装置により活性層２０３が形成される。このスパッタ装置２１は、ロール巻機構２２ａ，２２ｂと、送出機構２３と、巻取機構２４と、位置合わせ機構２５と、金属ターゲット２６ａ，２６ｂと、を有し、これらの全ての機構を内部に保持する真空チャンバ２７を備えている。この真空チャンバ２７は、ロール巻機構２２ａ，２２ｂ側に開閉扉２７ａ，２７ｂを有し、開閉扉２７ａを開閉してロール状フィルム基板Ｐをセットし、開閉扉２７ｂを開閉して活性層２０３が設けられたロール状フィルム基板Ｐを取り出す。
　ロール状フィルム基板Ｐは、プラスチック基板１０１の両面にバリア層１０１ａ，１０１ｂが形成され、図７に示すように、位置合わせパターンＡを有する。
　ロール巻機構２２ａは、回転軸２２ａ１にロール状フィルム基板Ｐを装着し、回転軸２２ａ１はロール状フィルム基板Ｐの送り出しによって回転し、ロール巻機構２２ｂは、回転軸２２ｂ１にロール状フィルム基板Ｐを装着し、回転軸２２ｂ１はロール状フィルム基板Ｐの巻き取りによって回転する。
　送出機構２３は、一対の送出ローラ２３ａを有し、この一対の送出ローラ２３ａの回転によってロール状フィルム基板Ｐを長尺方向に沿って一方の端部から送り出す。
　巻取機構２４は、一対の巻取ローラ２４ｂを有し、この一対の巻取ローラ２４ｂの回転によってロール状フィルム基板Ｐを長尺方向に沿って一方の端部から巻き取る。
　位置合わせ機構２５は、検出センサ２５ａ、制御装置２５ｂ、ローラ駆動装置２５ｃを有し、検出センサ２５ａによってロール状フィルム基板Ｐの位置合わせパターンＡを検出し、この検出情報を制御装置２５ｂに送り、制御装置２５ｂはローラ駆動装置２５ｃを介して送出機構２３及び巻取機構２４を制御し、ロール状フィルム基板Ｐの平面位置合わせを行う。
　真空チャンバ２７内は、真空ポンプ２８に駆動によって真空状態であり、この真空チャンバ２７には、ガス導入機構２９が設けられ、このガス導入機構２９は非金属元素を含む雰囲気ガスを真空チャンバ２７内に導入する。
　金属ターゲット２６ａ，２６ｂは、ロール状フィルム基板Ｐの半導体形成面に対面し、ロール状フィルム基板Ｐの長尺に沿った直線状の位置に配列されている。
　金属ターゲット２６ａは、金属元素のターゲットであり、金属ターゲット２６ｂａは、半金属元素のターゲットである。
　スパッタ装置２１は、金属ターゲット２６ａ，２６ｂとし、非金属元素、金属元素、半金属元素それぞれ少なくともひとつを含む複数の元素を混ぜ合わせた混合物を、単一のターゲットとして用いているが、金属ターゲット２６ａ，２６ｂを一体のターゲットとてもよい。
　このように、スパッタ装置２１は、ガス導入機構２９により、真空チャンバ２７内に非金属元素を含む雰囲気ガスを導入し、真空チャンバ２７内に金属ターゲット２６ａ，２６ｂの金属元素または半金属元素またはこれらの混合物を含む金属ターゲットを複数配置し、電極を介して金属ターゲット２６ａ，２６ｂに高電圧をかけると金属ターゲット表面の原子がはじき飛ばされ、真空チャンバ２７内に導入された非金属元素を含む雰囲気ガスと、はじき飛ばされた金属と反応させることによって、ロール状フィルム基板Ｐに活性層２０３を製膜することができる。
　活性層２０３を成膜する場合、ロール状フィルム基板Ｐは特に加熱や冷却されることはなく室温に置かれる（ただし、金属ターゲット２６ａ、２６ｂへの高電圧印加やはじき飛んでくる原子との反応により、数十℃程度の自然昇温はあると考えられる）。また、成膜時の真空チャンバ２７内の圧力は約０．５Ｐａ、ガス導入機構２９から供給される雰囲気ガスの分圧は約０．００５Ｐａである。金属ターゲットへの高電圧印加の成膜パワーは約２Ｗ／ｃｍ２である。
　このスパッタ装置２１では、低温プロセスで活性層２０３を形成可能であり、低プロセスコストを実現することができる。また、活性層２０３は、比較的高い電界効果移動度を実現でき、かつ光、熱に対して安定な特性を有する薄膜トランジスタＢを製造することができる。
　また、活性層２０３は自在にバンドギャップを制御でき、また電界効果移動度を増大させることができる薄膜トランジスタＢを製造することができる。
　また、スパッタ装置２１は、全ての機構を内部に保持する真空チャンバ２７を備え、製造時にロール状態から送り出しロール状態に巻き取り、低プロセスコストを実現することができる。
　また、スパッタ装置２１は、非金属元素を含む雰囲気ガスを真空チャンバ２７内に導入し、金属元素または半金属元素またはこれらの混合物を含む金属ターゲット２６ａ，２６ｂを複数有し、金属ターゲット２６ａ，２６ｂが、ロール状フィルム基板Ｐの長尺に沿った直線状の位置に配列され、ロール状フィルム基板Ｐ内に均一な性質の活性層２０３を形成できる。
　また、スパッタ装置２１は、非金属元素、金属元素、半金属元素それぞれ少なくともひとつを含む複数の元素を混ぜ合わせた混合物を、単一のターゲットとして用い、活性層２０３の性質をさらに均一にするとともにスパッタプロセスコストを低減できる。
　このように、薄膜トランジスタＢがプラスチック基板Ｐ上に直接形成されていると、基板が可撓性あるため、フレキシブルディスプレイに好適である。さらに、ディスプレイが有機ＥＬディスプレイである場合、有機ディスプレイは全固体素子であり、特性の視野依存性がなく、フレキシブルディスプレイとして好適である。
　また、有機ＥＬディスプレイＣは、表示画面の短辺の長さが４６５ｍｍ以上である。大画面、高精細の有機ＥＬディスプレイでは、低温Ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴが適用可能だが、低温Ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴによる表示画面のサイズは、高額な製造装置であるレーザーアニール装置が必要であるが、レーザーアニール装置の大きさの制限上、短辺が４６５ｍｍ以下でなければ量産ができないが、薄膜トランジスタＢにより比較的安価に短辺４６５ｍｍ以上の表示画面用の製造装置が可能である。
　また、薄膜トランジスタを形成する工程Ｓ２では、薄膜トランジスタＢは透明であり、有機ＥＬ素子Ａの一部は透明な絶縁層である平坦化層３００を介して薄膜トランジスタＢの上に二次元的に連続して形成し、有機ＥＬ素子Ａの電極は透明である。透明な、薄膜トランジスタＢ、絶縁物としての絶縁性の平坦化層３００、有機ＥＬ素子Ａの下部電極３０１を用いることにより、大きなサイズの薄膜トランジスタＢを使用しても有機ＥＬ素子Ａの発光が遮られることなく表示に利用できるので、ディスプレイの開口率を高くでき、光の利用効率を向上できるので、省エネルギー化に好適である。
　また、薄膜トランジスタを形成する工程Ｓ２では、薄膜トランジスタＢは、プラスチック基板Ｐ上に直接形成する。この実施の形態では、基板が可撓性あるため、フレキシブルディスプレイに好適である。さらに、ディスプレイが有機ＥＬディスプレイである場合、有機ディスプレイは全固体素子であり、特性の視野依存性がなく、フレキシブルディスプレイとして好適である。
　また、薄膜トランジスタを形成する工程Ｓ２では、薄膜トランジスタＢは、ガラス基板６００を有し、プラスチック基板Ｐ上に直接形成できないような高温プロセスが必要な薄膜トランジスタも、別途がガラス基板６００上に製作した後、粘着剤層または接着剤層を使ってプラスチック基板Ｐ上に貼り付けて使用することができる利点がある。この場合、ガラス基板６００をフッ化水素水などでエッチング、あるいは研磨剤で研摩して厚みを薄くして用いるとデバイスの薄型化に効果がある。
　（第２の実施の形態）
　第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様に構成されるが、有機ＥＬ素子部を形成する工程Ｓ３では、有機ＥＬ素子Ａは、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色を発光する層を形成する工程を有する。有機ＥＬディスプレイＣでフルカラー表示する場合、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色が発光できる構成である必要があり、この場合、有機ＥＬ素子Ａの発光をそのまま直接表示に使用するので、フルカラー表示の方式の中では、発光の利用効率は最も高いので好ましく、ＲＧＢの他、白色（Ｗ）や黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）などを加えた４色ないし６色が発光する構成でも良い。
　（第３の実施の形態）
　第３の実施の形態も第１の実施の形態と同様に構成されるが、有機ＥＬ素子部を形成する工程Ｓ３では、有機ＥＬ素子Ａは、少なくとも白色発光層とカラーフィルター層を形成する工程を有する。３原色ないし４色～６色の発光をさせないで、白色発光層とカラーフィルター層とでフルカラー表示することも可能である。この場合、発光層は単一の白色発光層のみを形成すれば良いので、発光層を発光色別に分離して形成する必要がなく、工程数が少なく、製造装置もよりシンプルで安価な装置で製造可能という効果があり、フルカラー表示は、カラー液晶パネルのように、白色発光層からの光を、カラーフィルター層を透過させることにより行う。
　この発明は、特に、プラスチック基板を用い、非金属元素を含む活性層を有する薄膜トランジスタで駆動する有機ＥＬディスプレイと有機ＥＬディスプレイの製造方法に適用可能で、プラスチック基板を用いた大画面で高精細な有機ＥＬディスプレイと、そのロール状の長尺なプラスチック基板を用いた有機ＥＬディスプレイの製造が可能である。
　Ａ　有機ＥＬ素子
　Ｂ　薄膜トランジスタ
　Ｃ　有機ＥＬディスプレイ
　Ｐ　ロール状フィルム基板
　
  １００　プラスチック基板
　１０１ａ、１０１ｂガスバリア層
　２００ゲート電極
　２０１ゲート絶縁層
　２０２ソース電極
　２０３　活性層
　２０４　ドレイン電極
　２０５　接続部
　３００　平坦化層
　３０１　下部電極
　３０２　正孔輸送層
　３０３　発光層
　３０４　電子輸送層
　３０５　上部電極
　３０３ｒ　赤色を発光する発光層
　３０３ｇ　緑色を発光する発光層
　３０３ｂ　青色を発光する発光層
　４００ｒ　赤色の光を透過するカラーフィルター層
　４００ｇ　緑色の光を透過するカラーフィルター層
　４００ｂ　青色の光を透過するカラーフィルター層
　４００ｂｋ　各画素を分離するブラックマトリクス層
　６００　ガラス基板
　４００　走査ライン
　４０１　信号ライン
　４０２　電源ライン
　４０３　スイッチングトランジスタ
　４０４　保持容量
　４０５　駆動トランジスタ
　４０６　有機ＥＬ素子
  ２１　スパッタ装置
  ２２ａ，２２ｂ　ロール巻機構
  ２３　送出機構
  ２４　巻取機構
  ２５　位置合わせ機構
  ２６ａ，２６ｂ　金属ターゲット
  ２７　真空チャンバ
  ２９　ガス導入機構
　　

Claims (16)

  1. 　透明なプラスチック基板上に、少なくとも下部電極、少なくとも発光層を含む有機層、及び上部電極が形成された有機ＥＬ素子、及び薄膜トランジスタを有する有機ＥＬディスプレイであって、
    　前記下部電極と、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極とが接続され、
    　前記プラスチック基板は、ガスバリア層を有し、
    　前記薄膜トランジスタは、前記ガスバリア層上に形成され、
    　前記薄膜トランジスタは、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む活性層を有し、
    　前記有機ＥＬ素子は、少なくとも前記ガスバリア層上または前記薄膜トランジスタ上に形成されていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
  2. 　前記有機ＥＬディスプレイは、表示画面の短辺の長さが４６５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
  3. 　前記有機ＥＬ素子は、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色を発光する層を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
  4. 　前記有機ＥＬ素子は、少なくとも白色発光層とカラーフィルター層とを有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
  5. 　前記薄膜トランジスタは、透明であり、
    　前記有機ＥＬ素子の一部は、透明な絶縁層を介して前記薄膜トランジスタの上に二次元的に連続して形成され、
    　前記有機ＥＬ素子の前記下部電極は、透明であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
  6. 　前記有機ＥＬ素子の前記上部電極は、光反射性の電極であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
  7. 　前記薄膜トランジスタは、前記ガスバリア層の側に、粘着剤層あるいは接着剤層を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
  8. 　前記薄膜トランジスタは、ガラス基板を有することを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬディスプレイ。
  9. 　前記薄膜トランジスタは、前記プラスチック基板上に直接形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法であって、少なくとも、
    　透明なプラスチック基板上に、少なくとも下部電極、少なくとも発光層を含む有機層、及び上部電極を形成する有機ＥＬ素子部の形成工程、
    　前記透明なプラスチック基板が長尺なロール状であって、前記透明なプラスチック基板上にガスバリア層を形成する工程、
    　前記ガスバリア層上に、酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）の混合物でＯに対するＮの比（Ｎ数密度／Ｏ数密度）が０乃至２である非金属元素を含む活性層をスパッタ方式で形成する薄膜トランジスタの形成工程、前記有機ＥＬ素子を、少なくとも前記ガスバリア層上または前
    記薄膜トランジスタ上に形成する工程
    　を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイの製造方法。
  11. 　前記有機ＥＬディスプレイは、表示画面の短辺の長さが４６５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
  12. 　前記有機ＥＬ素子は、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色を発光する層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
  13. 　前記有機ＥＬ素子は、少なくとも白色発光層とカラーフィルター層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
  14. 　前記薄膜トランジスタは透明であり、前記有機ＥＬ素子の一部は透明な絶縁層を介して前記薄膜トランジスタの上に二次元的に連続して形成し、前記有機ＥＬ素子の電極は透明であることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
  15. 　前記薄膜トランジスタは、予めガラス基板上に形成した後、前記ガラス基板の一部あるいは全部を除去し、粘着剤層あるいは接着剤層を介して前記プラスチック基板上に転写して形成することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
  16. 　前記薄膜トランジスタは、前記プラスチック基板上に直接形成することを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。

    　　
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