JP2003076301A

JP2003076301A - 発光素子、及びそれを用いた表示装置

Info

Publication number: JP2003076301A
Application number: JP2001271310A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kawakita; 哲郎河北
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】有機ＥＬ表示装置において、信号制御用の薄
膜トランジスタの電極と画素電極を電気的に接続してい
るコンタクトホール部が画素電極内に存在すると、この
コンタクトホール内で発光素子を形成する電極との間で
リーク電流が発生する。このリーク電流は画素欠陥や色
むらを生じさせる原因になり、画質を著しく低減させ
る。【解決手段】上記コンタクトホールを画素電極外に配
置し、かつその部分を絶縁性の壁で覆う構成もしくは、
画素電極と薄膜トランジスタのドレイン電極を同一レイ
ヤーに配置して上記コンタクトホールをなくした構造に
する。このような構造を取ることによって上記課題を一
挙に解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本技術は有機エレクトロルミ
ネッセンスを用いたディスプレイに用いる薄膜トランジ
スタアレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、マルチメディア機器や携帯、通信
機器には非常に多くのディスプレイが用いられてきてい
る。また、これらの電子機器からディスプレイに対して
求められている共通の要求は薄型化、低消費電力化、高
精細化である。特に最近では、携帯機器にこれらの要求
を全て満たすことが出来る有機エレクトロルミネッセン
ス（以下、有機ＥＬと記す）を用いたディスプレイが注
目を集めている。

【０００３】この有機ＥＬディスプレイの代表的な構造
を図６を用いて説明する。薄膜トランジスタ７１のドレ
イン電極７２には画素電極７３が接続されている。この
画素電極７３は平坦化膜７４を成膜した後に形成されて
いる。この画素電極７３とドレイン電極７２の電気的な
接続は平坦化膜７４に形成されたコンタクトホール７５
を介して行われている。この場合、コンタクトホール７
５は画素電極７３の領域内に存在することになる。この
とき、この画素電極７３は薄膜トランジスタ７１をＮｃ
ｈを用いるかＰｃｈを用いるかで、陰極として用いるか
陽極として用いるかが決まるが、ここでは陽極として用
いる場合で説明する。

【０００４】この画素電極７３上にホール注入層７６を
全面に形成する。その上にＲＧＢに対応した発光層７７
を塗り分ける。その上に電子注入層７８を全面に設け、
その上に陰極として作用する対向電極７９が全面に形成
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以下に現行技術の課題
を述べる。

【０００６】ＲＧＢに対応した発光層７７に低分子有機
膜を用いる場合、一般的にはメタルマスクを用いた真空
蒸着で塗り分ける。つまり、真空蒸着機の中で画素電極
７３を有した薄膜トランジスタアレイ基板にメタルマス
クを密着させてＲＧＢを塗り分ける。具体的には、ＲＧ
Ｂに対応した位置に配置された画素電極７３上にメタル
マスクをかぶせて、ＲＧＢを１つずつ塗り分けていく。

【０００７】この方法には以下に示すような課題があ
り、図７を用いて説明する。

【０００８】図７には図６に示したコンタクトホール７
５の拡大を示してある。コンタクトホール７５の底部で
はドレイン電極７２と画素電極７３が接して電気的な導
通が得られている。この画素電極７３は一般的にはスパ
ッタ成膜されるため、コンタクトホール７５のテーパー
を持った側壁部８１および底辺周辺部８２では画素電極
材料の膜厚がどうしても薄くなってしまう。同様のこと
がホール注入層７６、発光層７７、電子注入層７８から
構成される有機層８３および対向電極７９についても言
える。すなわち、コンタクトホール７５の側壁部８１お
よび底辺周辺部８２でこれらの構成材料の膜厚が薄くな
ってしまうのである。

【０００９】この為、ドレイン電極７２と対向電極７９
がショートすることが多くなる。こうなると有機層８３
に規定量の電流を流すことが出来なくなり、素子は発光
しなくなる。これは画素欠陥や輝度むらを招き、画質を
著しく低下させることになる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の発光素子は、基
板上に直接、又は、基板上に形成された1層以上の膜を
介して形成された画素電極と、前記画素電極上に前記画
素電極間を分離する絶縁性壁と、前記絶縁性壁上および
前記絶縁性壁間に形成された有機層と、前記有機層上全
面に形成された対向電極とを具備する発光素子であっ
て、前記発光素子を駆動する薄膜トランジスタと前記画
素電極とが電気的に接続される領域が前記画素電極領域
の外であることを特徴とする。

【００１１】本発明の好ましい態様において、画素電極
が発光素子を駆動するトランジスタのドレイン電極と電
気的に接続され、前記画素電極と前記薄膜トランジスタ
のドレイン電極が同一レイヤーに形成されている。

【００１２】また、本発明の好ましい態様において、画
素電極と薄膜トランジスタのドレイン電極が同一材料で
形成されている。

【００１３】また、本発明の好ましい態様において、同
一材料で形成された画素電極と薄膜トランジスタのドレ
イン電極が、アルミもしくは少なくともアルミを含む積
層体からなる。

【００１４】また、本発明の好ましい態様において、絶
縁性壁が有機膜から形成されている。

【００１５】また、本発明の好ましい態様において、絶
縁性壁が無機膜から形成されている。

【００１６】また、本発明の好ましい態様において、絶
縁性壁が有機膜と無機膜の積層体からなり、表面層は無
機膜から形成されている。

【００１７】また、本発明の好ましい態様において、薄
膜トランジスタの半導体層が多結晶シリコン膜からな
る。

【００１８】また、本発明の好ましい態様において、薄
膜トランジスタの半導体層がレーザーによって多結晶化
されたシリコン膜を用いている。

【００１９】本発明の表示装置は、上記に記載のいずれ
かの発光素子を用いたことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明における実施形態を以下に
説明する。

【００２１】（実施の形態１）まず、図１を用いて第１
の実施形態を説明する。画素電極７３を有した薄膜トラ
ンジスタ１１は従来例と同一のものである。図１に示す
ように、画素電極７３と下部のドレイン電極７２を電気
的に接続しているコンタクトホール７５は画素領域１２
から少し離れた位置に配置されている。そして、このコ
ンタクトホール７５は有機層８３を分離するために画素
電極７３の間に形成された絶縁性壁１３によって覆われ
た構成となっている。これによって、このコンタクホー
ル７５内には有機層８３と対向電極７９が形成されない
構造となる。

【００２２】図２に上面図を示す。コンタクトホール７
５は画素領域１２より外側に配置され、その上からは絶
縁性壁１３が覆い尽くしている。

【００２３】また、図１に示した構造ではドレイン電極
７２と画素電極７３の間には平坦化膜７４が介在し、そ
れぞれの電極は異なる層に形成された構造となってい
る。

【００２４】（実施の形態２）図３に両電極が同一層上
に形成された第２の実施形態を示す。画素電極７３を有
した薄膜トランジスタ１１は第１の実施形態と同様であ
る。図３に示すように、画素電極７３とドレイン電極７
２は同一レイヤー上で接続されている（コンタクト部分
３１）。そして、このコンタクト部分３１は有機層８３
を分離するために画素電極７３の間に形成された絶縁性
壁１３によって覆われた構成となっている。このよう
に、両電極を同一レイヤー上に形成する事によって第１
の実施形態で示したようなコンタクトホール７５は形成
される必要がなくなる。また、本第２の実施形態におい
て絶縁性壁１３はなくても構わない。この場合、有機層
８３の中の発光層は画素領域１２にのみ形成すればよ
い。

【００２５】この構造の上面図を図４に示す。ドレイン
電極７２と画素電極７３のコンタクト部分３１は画素領
域１２より外側に配置され、その上からは絶縁性壁１３
が覆い尽くしている。

【００２６】また、本第２の実施形態ではドレイン電極
７２と画素電極７３が同一材料であっても良い。異なる
場合、ドレイン電極７２はＴｉ、Ｍｏ、ＭｏＷ、Ｃｒな
どの高融点金属もしくはこれらの材料を含んだ積層構造
を用いる。一方、画素電極７３はＩＴＯなどの透明電極
を用いる。同一材料にする場合は、上述した高融点金属
でドレイン電極７２と画素電極７３を同時に形成しても
良い。

【００２７】この場合、図３、図４に示したコンタクト
部分３１はなくなる。この構造をとった場合、発光した
光は上部に取り出すしかないため、対向電極７９は透明
の電極を用いるか、金属でも極めて薄くすることが必要
になる。また、これらの積層でも良い。

【００２８】第１の実施形態および第２の実施形態で用
いた絶縁性壁１３は高さ約１〜５μｍ程度とした。画素
電極７３に覆い被せる量は画素電極７３のエッジから約
１〜３μｍ程度とした。材料はノボラック系樹脂、ポリ
イミド系の樹脂などを用いた。今回用いたものは感光性
のものであり、画素領域１２はスピンコートで上記樹脂
を形成しておいた後、フォトマスクを用いて紫外線を照
射して、その後現像することで形成した。

【００２９】また、この絶縁性壁１３は無機膜でも良
い。例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などであ
る。シリコン酸化膜であればＳＯＧ（スピンオングラ
ス）膜を用いても良いし、ＣＶＤやスパッタで形成して
も良い。シリコン窒化膜であればＣＶＤ法で形成するの
が望ましい。また、上記の有機層と無機層の積層でもよ
く、最上層が無機膜である方が望ましい。

【００３０】図１から図４に示した発光素子を基板上に
形成して、表示装置とした形態を図５に示す。基板５０
上に薄膜トランジスタ１１をアレイ上に形成して薄膜ト
ランジスタアレイを作製する。薄膜トランジスタ１１の
ドレイン電極７２と電気的に接続された画素電極７３を
形成する。この画素電極７３の周辺に図１、図２に示し
たような絶縁性壁１３を形成し、その中に実施形態で示
したように発光層５４（電極含む）を形成する。そし
て、アレイ上に配置した薄膜トランジスタ１１で信号を
供給して画像を表示させる。

【００３１】画素電極７３とドレイン電極７２が同一レ
イヤーに形成される第２の実施形態においても同様に薄
膜トランジスタの構成を変更すればよい。

【００３２】実際に表示装置とする場合には、このアレ
イ表面をすべて覆うように封止を行なう。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、薄膜トランジスタのドレイン電極と画素電極とを電
気的に接続するコンタクトホール内で生じる電流リーク
を完全に抑えることができる。これによって発光層に規
定量の電流を確実に供給することができ、良好かつ安定
した発光特性を得ることが出来る。

【００３４】また、表示装置としては画素欠陥や色むら
のないきれいな表示の実現を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による有機ＥＬの素子
断面図

【図２】本発明の第１の実施形態による画素電極周辺の
上面図

【図３】本発明の第２の実施形態による有機ＥＬの素子
断面図

【図４】本発明の第２の実施形態による画素電極周辺の
上面図

【図５】本発明の実施形態を用いた表示装置を示す図

【図６】従来技術における有機ＥＬの素子断面図

【図７】図６におけるコンタクトホールの拡大図

【符号の説明】

１１薄膜トランジスタ１２画素領域１３絶縁性壁３１コンタクト部分５０基板５４発光層７１薄膜トランジスタ７２ドレイン電極７３画素電極７４平坦化膜７５コンタクトホール７６ホール注入層７７発光層７８電子注入層７９対向電極８１側壁部８２底辺周辺部８３有機層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に直接、又は、基板上に形成され
た1層以上の膜を介して形成された画素電極と、前記画
素電極上に前記画素電極間を分離する絶縁性壁と、前記
絶縁性壁上および前記絶縁性壁間に形成された有機層
と、前記有機層上全面に形成された対向電極とを具備す
る発光素子であって、前記発光素子を駆動する薄膜トラ
ンジスタと前記画素電極とが電気的に接続される領域が
前記画素電極領域の外であることを特徴とした発光素
子。
【請求項２】画素電極が発光素子を駆動するトランジ
スタのドレイン電極と電気的に接続され、前記画素電極
と前記薄膜トランジスタのドレイン電極が同一レイヤー
に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光素
子。
【請求項３】画素電極と薄膜トランジスタのドレイン
電極が同一材料で形成されたことを特徴とした請求項１
または２に記載の発光素子。
【請求項４】同一材料で形成された画素電極と薄膜ト
ランジスタのドレイン電極が、アルミもしくは少なくと
もアルミを含む積層体からなることを特徴とした請求項
３記載の発光素子。
【請求項５】絶縁性壁が有機膜から形成されているこ
とを特徴とした請求項１または２記載の発光素子。
【請求項６】絶縁性壁が無機膜から形成されているこ
とを特徴とした請求項１または２記載の発光素子。
【請求項７】絶縁性壁が有機膜と無機膜の積層体から
なり、表面層は無機膜から形成されていることを特徴と
した請求項１または２記載の発光素子。
【請求項８】薄膜トランジスタの半導体層が多結晶シ
リコン膜からなることを特徴とした請求項１または２記
載の発光素子。
【請求項９】薄膜トランジスタの半導体層がレーザー
によって多結晶化されたシリコン膜を用いていることを
特徴とした請求項８記載の発光素子。
【請求項１０】請求項１から９のいずれか一項に記載
の発光素子を用いたことを特徴とする表示装置。