JP2011187431A - 有機発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な方法でカソードにアイランド状の透過窓を形成できる有機発光表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板１と、基板上に形成され、発光する第１領域３１と外光が透過される第２領域３２とを有する複数のピクセルと、各ピクセルの第１領域に配置された複数の薄膜トランジスタＴＲと、各ピクセルの第１領域に配置され、各薄膜トランジスタと電気的に連結された複数の第１電極２２１と、第１電極に対向し、第２領域に対応するアイランド状の透過窓２２４を複数個有する第２電極２２２と、第１電極と第２電極との間に介在された有機膜２２３と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、有機発光表示装置及びその製造方法に関する。

有機発光表示装置は、視野角、コントラスト、応答速度、消費電力の側面で特性が良好であるため、ＭＰ３プレイヤや携帯電話のような個人用携帯機器からテレビに至るまで応用範囲が拡大されている。

このような有機発光表示装置に対して、装置内部の薄膜トランジスタや有機発光素子を透明な形態に作ることによって、透明表示装置として形成しようとする試みがある。

しかし、カソードは通常金属を用いて形成するため、透明表示装置の透過率向上には、限界がある。

本発明が解決しようとする課題は、外光の透過度が高い透明な有機発光表示装置及びその製造方法を提供することである。

また、本発明が解決しようとする課題は、簡単な方法でカソードにアイランド状の透過窓を形成できる有機発光表示装置及びその製造方法を提供することである。

前記課題を達成するために、本発明に係る有機発光表示装置は、基板と、前記基板上に形成され、発光する第１領域と外光が透過される第２領域とを有する複数のピクセルと、前記各ピクセルの第１領域に配置された複数の薄膜トランジスタと、前記各ピクセルの第１領域に配置され、前記各薄膜トランジスタと電気的に連結された複数の第１電極と、前記第１電極に対向し、前記第２領域に対応するアイランド状の透過窓を複数個有する第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に介在された有機膜と、を備える。

前記透過窓は、前記ピクセル別に独立に備えられ得る。

前記透過窓は、相互隣接した少なくとも二つのピクセルに対して連結されるように備えられ得る。

前記第２電極は、光反射物質で備えられ得る。

前記第１電極は、光透過物質で備えられ得る。

前記薄膜トランジスタは、前記第１電極に重畳され得る。

前記各ピクセルの第１領域は、発光領域と回路領域とを備え、前記薄膜トランジスタは、前記回路領域に配置され、前記第１電極は、前記発光領域に配置され得る。

前記各ピクセルの前記発光領域と前記回路領域とは、相互に隣接して配置され得る。

また、本発明に係る有機発光表示装置の製造方法は、基板上に発光する第１領域と外光が透過される第２領域とを有する複数のピクセルを区画する工程と、前記各ピクセルの第１領域に複数の薄膜トランジスタを形成する工程と、前記各ピクセルの第１領域に前記各薄膜トランジスタと電気的に連結された複数の第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に有機膜を形成する工程と、前記第１領域に対応する開口パターンを有するマスクを利用して、前記有機膜上に前記第２領域に対応するアイランド状の透過窓を複数個有する第２電極を形成する工程と、を含む。

前記開口は、互いに一定間隔離隔され得る。

前記開口の離隔された間隔は、少なくとも一つのピクセルに対応する距離以下であり得る。

本発明によれば、外光が透過される第２領域での透過率低下を最大限減らすことができ、これにより、ユーザの外部イメージの観察をより容易にすることができる。

また、簡単な方法で第２電極にアイランド状の透過窓を形成することができる。

本発明の一の実施形態に係る有機発光表示装置の概略的な断面図である。 本発明の一の実施形態に係る有機発光表示装置の概略的な平面図である。 本発明の他の実施形態による有機発光表示装置の概略的な平面図である。 本発明の一の実施形態による有機発光表示装置の一ピクセルを示す断面図である。 透過窓を有する第２電極を形成するためのマスクの一の例を示す平面図である。 図５のマスクを利用して第２電極を形成する工程を順次に示す平面図である。 図５のマスクを利用して第２電極を形成する工程を順次に示す平面図である。 図５のマスクを利用して第２電極を形成する工程を順次に示す平面図である。 図５のマスクを利用して第２電極を形成する工程を順次に示す平面図である。 透過窓を有する第２電極を形成するためのマスクの他の例を示す平面図である。 透過窓を有する第２電極を形成するためのマスクのさらに他の例を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る有機発光表示装置の一ピクセルを示す断面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一の実施形態に係る有機発光表示装置を概略的に示した断面図である。

図１を参照すれば、本発明の一の実施形態に係る有機発光表示装置は、基板１上にディスプレイ部２が備えられる。

このような有機発光表示装置で、外光は、基板１及びディスプレイ部２を透過して入射される。

ディスプレイ部２は、外光が透過可能に備えられたものであって、画像が具現される側に位置したユーザが基板１の上部外側のイメージを観察することができるように備えられる。図１に示された本発明に係る実施形態においては、ディスプレイ部２の画像が基板１の方向に具現される背面発光型として示されているが、本発明は、必ずしもこれに限定されず、ディスプレイ部２の画像が基板１の反対方向に具現される前面発光型にも同様に適用できる。

図１は、本発明に係る有機発光表示装置の相互隣接した二つのピクセルである第１ピクセルＰ１と第２ピクセルＰ２とを示したものである。

各ピクセルＰ１、Ｐ２は、第１領域３１と第２領域３２とを備えている。

第１領域３１を通じて、ディスプレイ部２から画像が具現され、第２領域３２を通じて、外光が透過される。

すなわち、本発明に係る実施形態は、各ピクセルＰ１、Ｐ２がいずれも画像を具現する第１領域３１と外光が透過される第２領域３２とが備えられ、ユーザは、イメージを見ない時は、外部イメージを見ることができる。

この時、第２領域３２には、薄膜トランジスタ、キャパシタ、有機発光素子などの素子を形成しないことによって、外光透過率を極大化でき、透過イメージが薄膜トランジスタ、キャパシタ、有機発光素子などの素子によって干渉されて歪曲が起きることを最大限減らすことができる。

図２は、相互隣接した赤色ピクセルＰ_ｒ、緑色ピクセルＰ_ｇ及び青色ピクセルＰ_ｂを示す平面図である。

各赤色ピクセルＰ_ｒ、緑色ピクセルＰ_ｇ及び青色ピクセルＰ_ｂは、第１領域３１に回路領域３１１と発光領域３１２とをそれぞれ備える。これらの回路領域３１１と発光領域３１２とは、相互隣接して配置される。

そして、第１領域３１に隣接し、外光を透過する第２領域３２が配置される。

第２領域３２は、図２に示したように、各ピクセルＰ_ｒ、Ｐ_ｇ、Ｐ_ｂ別に独立して備えられることもあり、図３に示したように、各ピクセルＰ_ｒ、Ｐ_ｇ、Ｐ_ｂにわたって相互連結されて備えられることもある。図３に示す本発明に係る他の実施形態の場合、外光が透過される第２領域３２の面積が広くなるため、ディスプレイ部２の全体の透過率を高めることができる。

図３では、赤色ピクセルＰ_ｒ、緑色ピクセルＰ_ｇ及び青色ピクセルＰ_ｂの第２領域３２がいずれも連結されたものを示したが、本発明は、必ずしもこれに限定されず、赤色ピクセルＰ_ｒ、緑色ピクセルＰ_ｇ及び青色ピクセルＰ_ｂのうち相互隣接したいずれか二つのピクセルの第２領域のみが相互連結されるように備えられることもある。

図４は、図２及び図３に示されたピクセルＰ_ｒ、Ｐ_ｇ、Ｐ_ｂのうちいずれか一つのピクセルの断面を示した図面である。

図４に示したように、回路領域３１１には、薄膜トランジスタＴＲが配置されるが、必ずしも一つの薄膜トランジスタＴＲが配置されるわけではなく、この薄膜トランジスタＴＲを備えるピクセル回路が備えられうる。このピクセル回路には、薄膜トランジスタＴＲ以外にも、複数の薄膜トランジスタ及びストレージキャパシタがさらに備えられてもよく、これらと連結されたスキャンライン、データライン及びＶｄｄラインなどの配線がさらに備えられてもよい。

発光領域３１２には、発光素子である有機発光素子ＥＬが配される。この有機発光素子ＥＬは、ピクセル回路の薄膜トランジスタＴＲと電気的に連結されている。

基板１上には、バッファ膜２１１が形成され、バッファ膜２１１上に薄膜トランジスタＴＲを備えるピクセル回路が形成される。

まず、バッファ膜２１１上には、半導体活性層２１２が形成される。

バッファ膜２１１は、透明な絶縁物で形成されるが、不純物元素の浸透を防止し、表面を平坦化する役割を行うものであって、このような役割を行うことができる多様な物質で形成されうる。一例として、バッファ膜２１１は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタンまたは窒化チタンなどの無機物や、ポリイミド、ポリエステル、アクリルなどの有機物またはこれらの積層体で形成されうる。バッファ膜２１１は、必須の構成要素ではなく、必要に応じて省略することができる。

半導体活性層２１２は、多結晶シリコンで形成されうるが、必ずしもこれに限定されず、酸化物半導体で形成されうる。例えば、Ｇ−Ｉ−Ｚ−Ｏ層[(Ｉｎ_２Ｏ_３)ａ(Ｇａ_２Ｏ_３)ｂ(ＺｎＯ)ｃ層](ａ、ｂ、ｃは、それぞれａ≧０、ｂ≧０、ｃ＞０の条件を満足させる実数)でありうる。このように、半導体活性層２１２を酸化物半導体で形成する場合には、第１領域３１の回路領域３１１での透光度がさらに高まり、これにより、ディスプレイ部２の全体の外光透過度を上昇させることができる。

半導体活性層２１２を覆うように、ゲート絶縁膜２１３がバッファ膜２１１上に形成され、ゲート絶縁膜２１３上にゲート電極２１４が形成される。

ゲート電極２１４を覆うように、ゲート絶縁膜２１３上に層間絶縁膜２１５が形成され、この層間絶縁膜２１５上にソース電極２１６とドレイン電極２１７とが形成され、それぞれ半導体活性層２１２とコンタクトホールを通じて接続される。

このような薄膜トランジスタＴＲの構造は、必ずしもこれに限定されず、多様な形態の薄膜トランジスタの構造を適用することができる。

薄膜トランジスタＴＲを覆うように、パッシベーション膜２１８が形成される。パッシベーション膜２１８は、上面が平坦化された単一または複数層の絶縁膜で構成しうる。このパッシベーション膜２１８は、無機物若しくは有機物又はこれら両方によって形成されうる。

パッシベーション膜２１８上には、図４に示すように、薄膜トランジスタＴＲと電気的に接続された有機発光素子ＥＬの第１電極２２１が形成される。第１電極２２１は、すべてのピクセル別に独立したアイランド状に形成される。

パッシベーション膜２１８上には、有機絶縁物若しくは無機絶縁物またはこれらの両方により形成された絶縁膜２１９が備えられる。

絶縁膜２１９は、第１電極２２１のエッジを覆い、中央部は、露出させる。この絶縁膜２１９は、第１領域３１を覆うように備えられることができるが、必ずしもこれに限定されず、少なくとも一部、特に、第１電極２２１のエッジを覆うようにしてもよい。

第１電極２２１上には、有機膜２２３と第２電極２２２とが順次積層される。第２電極２２２は、有機膜２２３と絶縁膜２１９とを覆い、すべてのピクセルにわたって相互に電気的に接続される。

有機膜２２３は、低分子または高分子有機膜が使われうる。低分子有機膜を使用する場合、ホール注入層(ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ)、ホール輸送層(ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ)、発光層(ＥＭＬ：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ)、電子輸送層(ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ)、電子注入層(ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ)が単一あるいは複合の構造に積層されて形成され、使用可能な有機材料も、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ)、Ｎ,Ｎ−ジ(ナフタレン−１−イル)−Ｎ,Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン(ＮＰＢ)、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム(Ａｌｑ３)をはじめとして多様に適用可能である。これらの低分子有機膜は、真空蒸着により形成されうる。この時、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層は、共通層として、赤、緑、青色のピクセルに共通に適用されうる。

第１電極２２１は、アノード電極の機能を行い、第２電極２２２は、カソード電極の機能を行えるが、もちろん、これらの第１電極２２１及び第２電極２２２の極性は、相互に逆になってもよい。

本発明の一実施形態によれば、第１電極２２１は、透明電極としもよく、第２電極２２２は、反射電極としてもよい。第１電極２２１は、仕事関数が高いＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、またはIｎ_２Ｏ_３で備えられうる。そして、第２電極２２２は、仕事関数が小さい金属、すなわち、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、またはＣａで形成されうる。したがって、有機発光素子ＥＬは、第１電極２２１の方向に画像を具現する背面発光型となる。

しかし、本発明は、必ずしもこれに限定されず、第２電極２２２も、透明電極で備えられうる。

パッシベーション膜２１８、ゲート絶縁膜２１３、層間絶縁膜２１５及び絶縁膜２１９は、透明な絶縁膜で形成することが望ましい。

第２電極２２２の上部には、密封基板４が配置されうる。この密封基板４は、ディスプレイ部２の外郭でシーラント(図示せず)によって基板１と接合されて、ディスプレイ部２を外気に対して密封させうる。密封基板４と第２電極２２２との間の空間には、充填材(図示せず)が充填され、吸湿剤も介在されうる。ディスプレイ部２に対する密封構造は、必ずしも密封基板４を使用することに限定されず、フィルム状の密封構造を適用することもできる。

一方、本実施形態において、第２電極２２２及び絶縁膜２１９には、透過窓２２４がさらに形成される。透過窓２２４は、第２電極２２２にのみ形成されてもよく、パッシベーション膜２１８、層間絶縁膜２１５、ゲート絶縁膜２１３及びバッファ膜２１１のうち少なくとも一つに形成されてもよい。

この透過窓２２４は、第２領域３２に対応する位置に形成される。透過窓２２４は、図２及び図３でのアイランドパターンで形成されうる。

しかし、第２電極２２２に形成するアイランドパターンの透過窓２２４は、その形成が比較的困難である。これは、アイランドパターンの透過窓２２４の形成のためには、この透過窓２２４のパターンに対応する遮蔽部を有するマスクを利用して、第２電極２２２用金属を蒸着しなければならないが、アイランド形状の遮蔽部を有するマスクは、その製造が不可能であるためである。

このようなアイランドパターンの透過窓２２４を有する第２電極２２２を形成するために、図５に示したようなマスク５を利用する。

このマスク５は、特定のピクセルの第１領域３１に対応する開口５１を有する。図５に示された開口５１のパターンは、図３に示されたパターンの透過窓２２４を形成するためのものであって、相互に隣接した赤、緑、青の三つのピクセルの第１領域３１に対応する開口５１を有する。開口５１のサイズは、一般的に、赤、緑、青の三つのピクセルの第１領域３１より若干大きく形成して、第２電極２２２形成用物質を蒸着する時に、開口５１によって蒸着されたパターンが相互重畳することによって、第２電極２２２を共通電極にさせうる。

開口５１は、相互に離隔されているが、赤、緑、青の三つのピクセルを一つの単位ピクセルから見た時、横及び縦方向に一単位のピクセル距離以下ほど離隔されている。

このマスク５を利用して、有機膜２２３上に第２電極２２２形成用金属を蒸着すれば、図６Ａに示したようなパターンを得る。

この状態でマスク５を側方に一単位ピクセルほどシフトした後に金属を蒸着すれば、図６Ｂのような状態が得られ、また、マスク５を下側に一単位ピクセルほどシフトした状態で金属を蒸着すれば、図６Ｃのような状態が得られる。その後、再びマスク５を側方に一単位ピクセルほどシフトした後に金属を蒸着すれば、図６Ｄのような状態が得られる。すなわち、図６Ｄに示したように、アイランド状の透過窓２２４を有する第２電極２２２が得られる。

マスク５の開口５１のパターンは、必ずしも図５に示された例に限定されず、図５から見たとき、隣接した４つの開口５１の中央にも同じ開口５１を形成する場合、マスク５を側方に１回ほどシフトすることによって、図６Ｄのようなパターンの第２電極２２２が得られる。

図７及び図８は、さらに他の形態のマスク５を示した図面である。

透過窓２２４に対応する領域を中心に、三つのピクセルに当たる第１領域３１に対応するように開口５１を形成したものである。図７による開口５１パターンとしては、マスク５を側方に１回ほどシフトすることによって、図６Ｄのようなパターンの第２電極２２２が得られる。もちろん、この場合、各開口５１間の間隔が十分であるので、マスク５が引張によっても破損されず、安定的に実施できる。

図８は、図７の他の変形例を示した図面であって、開口５１の中央部が上下方向に突出することによって、マスク５を側方に一単位ピクセルほどシフトして、蒸着する時に、開口５１の突出した部分に重畳して蒸着が起きることによって、第２電極２２２がディスプレイ部の全体にわたって途絶えずに安定的に連結される構造を有する。

以上、前述した本発明に係る実施形態は、図４のように、薄膜トランジスタＴＲを備える回路部が第１電極２２１と重畳されない構造にのみに適用されるのではなく、図９に示したように、薄膜トランジスタＴＲを備える回路部が第１電極２２１と重畳する構造にも適用され得る。

図９のような構造の場合、第１電極２２１を反射電極として形成すれば、第１電極２２１によって回路部の導電パターンが覆われる効果が得られるため、外光が回路部の導電パターンによって散乱されて、透過イメージの歪曲が発生することを抑制することができる。

本発明は、図面に示された実施形態を参照して説明されたが、実施形態は、例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。

１ 基板、
２ ディスプレイ部、
４ 密封基板、
５ マスク、
３１ 第１領域、
３２ 第２領域、
５１ 開口、
２１１ バッファ膜、
２１２ 半導体活性層、
２１３ ゲート絶縁膜、
２１４ ゲート電極、
２１５ 層間絶縁膜、
２１６ ソース電極、
２１７ ドレイン電極、
２１８ パッシベーション膜、
２１９ 絶縁膜、
２２１ 第１電極、
２２２ 第２電極、
２２３ 有機膜、
２２４ 透過窓、
３１１ 回路領域、
３１２ 発光領域。

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、発光する第１領域と外光が透過される第２領域とを有する複数のピクセルと、
   前記各ピクセルの第１領域に配置された複数の薄膜トランジスタと、
   前記各ピクセルの第１領域に配置され、前記各薄膜トランジスタと電気的に連結された複数の第１電極と、
   前記第１電極に対向し、前記第２領域に対応するアイランド状の透過窓を複数個有する第２電極と、
   前記第１電極と第２電極との間に介在された有機膜と、
   を備える有機発光表示装置。
2. 前記透過窓は、前記ピクセル別に独立に備えられたことを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置。
3. 前記透過窓は、相互隣接した少なくとも二つのピクセルに対して連結されるように備えられたことを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置。
4. 前記第２電極は、光反射物質で備えられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光表示装置。
5. 前記第１電極は、光透過物質で備えられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光表示装置。
6. 前記薄膜トランジスタは、前記第１電極に重畳されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機発光表示装置。
7. 前記各ピクセルの第１領域は、発光領域と回路領域とを備え、前記薄膜トランジスタは、前記回路領域に配置され、前記第１電極は、前記発光領域に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機発光表示装置。
8. 前記各ピクセルの前記発光領域と前記回路領域とは、相互に隣接して配置されたことを特徴とする請求項７に記載の有機発光表示装置。
9. 基板上に発光する第１領域と外光が透過される第２領域とを有する複数のピクセルを区画する工程と、
   前記各ピクセルの第１領域に複数の薄膜トランジスタを形成する工程と、
   前記各ピクセルの第１領域に前記各薄膜トランジスタと電気的に連結された複数の第１電極を形成する工程と、
   前記第１電極上に有機膜を形成する工程と、
   前記第１領域に対応する開口パターンを有するマスクを利用して、前記有機膜上に前記第２領域に対応するアイランド状の透過窓を複数個有する第２電極を形成する工程と、
   を含む有機発光表示装置の製造方法。
10. 前記開口は、互いに一定間隔離隔されたことを特徴とする請求項９に記載の有機発光表示装置の製造方法。
11. 前記開口の離隔された間隔は、少なくとも一つのピクセルに対応する距離以下であることを特徴とする請求項１０に記載の有機発光表示装置の製造方法。

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