JP4095830B2 - 有機ｌｅｄデバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＬＥＤに関し、より詳細にはトップエミッション構造を採用した大面積化に適する有機ＬＥＤデバイスおよび該有機ＬＥＤデバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＬＥＤ素子は、応答速度が非常に速く自己発光素子であるため、表示装置に適用した場合には視野角も広い良好な平面型表示装置を提供できることが期待されている。このため、有機ＬＥＤ素子は、液晶表示装置に替わる平面型表示装置への適用が検討されている。
【０００３】
上述した有機ＬＥＤ素子を平面型表示装置に適用する場合には、液晶表示装置と同様に、アクティブ・マトリックス駆動方法を適用することができる。アクティブ・マトリックス駆動方式が適用される有機ＬＥＤデバイスにおいては、発光構造としてトップエミッション構造またはボトムエミッション構造を採用することができることが知られている。図８には、従来知られているトップエミッション構造を使用した有機ＬＥＤデバイスの断面図を示す。
【０００４】
図９に示される有機ＬＥＤデバイスは、ガラス基板上に、ｐ型ドープされた多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）から形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構造８２が形成されて構成されている。ＴＦＴ構造８２は、図９に示すように、絶縁膜８４により上部構造から絶縁されている。また、絶縁膜８４の上部には、例えばモリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、プラチナ（Ｐｔ）といった金属から形成された反射性のアノード８６が形成されている。反射性のアノード８６に隣接した上層には、ホール注入層８８が形成されており、さらにその上層には、ホール輸送層９０と、電子輸送層９２とが形成されていて、有機ＬＥＤ素子の発光を可能とする構成とされている。
【０００５】
図９に示した従来の有機ＬＥＤデバイスにおいては、さらに電子輸送層９２の上層に、半透明となるようにカソード９４が形成されているのが示されている。このカソード９４は、有機ＬＥＤにより生成された光線を透過させる機能を有すると共に電子を供給する機能を有し、例えば仕事関数の小さなアルミニウム（Ａｌ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−銀（ＭｇＡｇ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）といった材料から形成することができる。カソード９４上には、バッファ層９６と、ガラス質の保護層９８とが形成されていて、トップエミッション構造が形成されている。
【０００６】
図９に示した従来のトップエミッション構造を含んで構成される有機ＬＥＤデバイスは、ＴＦＴの寸法によらず開口率を向上させることができる点で、ボトムエミッション型の有機ＬＥＤデバイスに比較して効率的に有利であることが知られている。しかしながら、トップエミッション型として有機ＬＥＤデバイスを構成する場合には、上述したカソード９４に対して透明性を付与するために非常に薄い（約１０ｎｍ）膜として形成する必要がある。このため、カソード９４は、高抵抗とならざるをえない、という不都合があった。
【０００７】
上述したカソード９４が高抵抗となるという理由から、トップエミッション型の有機ＬＥＤデバイスを表示装置として使用する場合に大面積の表示装置を製造しようとしても、画面の端部から中央部にかけてカソード自体の抵抗によるカソード電圧の電圧降下が大きくならざるをえないという不都合があった。このため、有機ＬＥＤデバイスの大面積化に伴い、画面の端部から画面の中央部までの間の電圧降下により、駆動のために必要とされる電圧をＴＦＴに対して印加することができなくなるという不都合があった。上述したカソード９４を通じた電圧降下を防止するために、カソード９４上にさらにＩＴＯといった低抵抗層を製膜することも可能である。
【０００８】
しかしながら、ＩＴＯが導電性を有するとはいえ、金属に比較すればＩＴＯの抵抗でもまだ抵抗は高いといわざるを得ない。このため、有機ＬＥＤ素子を用いて大画面、特に１０数インチを超えた大画面の有機ＬＥＤデバイスを提供する場合には、従来のトップエミッション構成は、画面表示の均一性を保証することが困難で、大画面化を行う場合に大きな不都合を生じさせることが知られていた。
【０００９】
図１０には、トップエミッション構造を与える場合に使用される、ｐ型ドライバＴＦＴを使用したカソード・コモン方式のドライバ回路１００を示す。図１０に示された従来のドライバ回路１００では、ｐ型ドライバＴＦＴ１０２を使用する。ドライバＴＦＴ１０２のドレイン電極１０２ｄは、有機ＬＥＤ素子１０４に対して接続され、ソース電極１０２ｓがコモン電位とされ、カソード・コモン方式で駆動されているのが示されている。
【００１０】
また、ドライバＴＦＴのゲート電極１０２ｇは、スイッチングＴＦＴ１０８に接続されており、有機ＬＥＤ素子１０４の選択的駆動が行われる構成とされている。図１０に示したトップエミッション構造においては、飽和領域におけるドライバＴＦＴ１０２のドレイン−ソース間電流Ｉｄｓは、（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）２にほぼ比例して与えられることが知られている。ここで、Ｖｇｓは、ゲート−ソース間の電圧であり、Ｖｔｈは、ＴＦＴのしきい値電圧である。上述したように従来のトップエミッション構造では、ＩｄｓがＶｇｓのみの関数で与えられるため、カソード・コモン方式を採用して有機ＬＥＤの特性変動によりＴＦＴのＶｇｓの変動に対応している。
【００１１】
表１には、有機ＬＥＤの特性変動に伴うＶｇｓの変化を防止するために採用することができるＴＦＴの構成をまとめて示す。表１中、○は、有機ＬＥＤ素子の特性変動に対応可能な構成を示し、×は、有機ＬＥＤ素子の特性変動に対応できないことが予測される構成を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
上述したように有機ＬＥＤ素子の特性変動だけを考慮すれば、ｎ型ＴＦＴ、およびｐ型ＴＦＴのいずれでも、それぞれアノード・コモン、カソード・コモン方式で対応することができることが知られている。しかしながら、ｎ型ＴＦＴをドライバＴＦＴとして用いて、アノード・コモン構造を形成させる場合には、後述する別の不都合が生じることになる。
【００１４】
図１１には、ｎ型ドライバＴＦＴを使用してアノード・コモン構造を形成させる場合のドライバ回路の断面構造を示す。図１１に示されるように、従来のトップエミッション構造では、注入効率、発光効率が著しく低下するといった理由から、高抵抗とならざるを得ないカソードを下側の電極として配置することができない。
【００１５】
このため、例えばｎ型ＴＦＴを使用してアノード・コモン構造を採用することによりトップエミッション構造を形成させる場合には、図１１に示すようにアノード１１０およびカソード１０６用のコンタクト・ホールを画素内に形成させることが必要となる。このことは、有機ＬＥＤ素子１０８の画素における開口率の低下およびデバイス構造の複雑化を招くといった不都合を生じさせるので、効率、生産性、コストの点から現実的なものではない。一方で、ｎ型ＴＦＴを使用してカソード・コモン方式を採用しただけでは、有機ＬＥＤの特性変動に伴うＶｇｓの変動を抑制することができず、表示特性に劣るものと考えられていた。
【００１６】
したがって、これまで、トップエミッション構造の高い開口率を保持したまま、大画面化を達成することを可能とする有機ＬＥＤデバイスが必要とされていた。
【００１７】
また、トップエミッション構造の高い開口率を保持したまま、大画面化を達成することを可能とする有機ＬＥＤデバイスを製造するための方法が必要とされていた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の不都合に鑑みなされたものであり、本発明は、トップエミッション構造の高い開口率を保持したまま、大画面化を達成することを可能とする有機ＬＥＤデバイスを提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、トップエミッション構造の高い開口率を保持したまま、大画面化を達成することを可能とする有機ＬＥＤデバイスを製造するための方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、トップエミッション構造においてｎ型ドライバＴＦＴを使用し、同時にアノードをアクティブ・マトリックス駆動される有機ＬＥＤデバイスの複数の画素にわたって接続するアノード・コモン構成を採用する。
【００２１】
本発明では、ｎ型ドライバＴＦＴにおいてアノード・コモン構成を採用することにより、有機ＬＥＤ素子の特性変化のＶｇｓに対する影響を最小とすることができ、特性の安定化を達成することができることが見出された。
【００２２】
さらに、本発明においては、アノードは、ドライバＴＦＴが形成されると同一の平面上に形成されたコモン電極に接続するように形成させるのではなく、ドライバＴＦＴの上部に形成される平坦化のために形成される絶縁膜上において、コモン電極と同一のレベルに形成される。アノードは、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏなどの金属といった低抵抗な材料で形成される。本発明により形成されたアノードを用いることで、複数の画素に接続されるコモン電極を低抵抗化し、大面積の有機ＬＥＤデバイスを提供することが可能となる。
【００２３】
すなわち、本発明は、ｎ型ドライバＴＦＴを使用すると同時に、アノードを複数の画素に接続するアノード・コモン構造を採用することで、従来の構成を採用する場合に不可避的に発生する構成の複雑化を低減することを可能とする。さらに本発明は、アノードを画素毎に形成するのではなく、ライン状または平面として接続することによりコモン電極として使用することを可能とする。
【００２４】
すなわち、本発明によれば、基板上に構成される有機ＬＥＤデバイスであって、該有機ＬＥＤデバイスは、
前記基板上に形成されるスイッチングＴＦＴおよびドライバＴＦＴと、
前記基板上に絶縁膜を介して画素ごとに形成され、かつ前記ドライバＴＦＴに接続された有機ＬＥＤ素子と、
コモン電極に接続されるアノードと、前記ドライバＴＦＴと前記絶縁膜上に形成された前記有機ＬＥＤ素子とを接続させるカソードとを含み、前記アノードは、複数の画素を接続して形成される
有機ＬＥＤデバイスが提供される。
【００２５】
本発明の有機ＬＥＤデバイスにおいては、前記ドライバＴＦＴは、ｎ型アモルファス・シリコンまたはｎ型多結晶シリコンを活性層として含むことが好ましい。本発明の有機ＬＥＤデバイスは、前記有機ＬＥＤ素子は、一部が自己整合的に形成された少なくとも発光部と、電子輸送部とを含んで構成されることが好ましい。本発明の有機ＬＥＤデバイスは、前記有機ＬＥＤデバイスは、トップエミッション構造とされることが好ましい。
【００２６】
本発明においては、基板上に有機ＬＥＤデバイスを製造するための製造方法であって、
前記基板上にスイッチングＴＦＴとドライバＴＦＴとを形成するステップと、前記スイッチングＴＦＴと、前記ドライバＴＦＴとを被覆する絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜上に複数の画素に共通するアノードをコモン電極として形成するステップと、
前記アノード上に前記アノードに接続する有機ＬＥＤ素子を形成する領域を規定するステップと、
前記領域に有機ＬＥＤ素子を形成するステップとを含む
有機ＬＥＤデバイスの製造方法が提供される。
【００２７】
本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造方法においては、前記有機ＬＥＤデバイスを形成するステップは、前記有機ＬＥＤ素子を形成する領域の周囲に突出構造を形成するステップと、
前記突出構造の内側に有機ＬＥＤ素子を蒸着法により一部を自己整合的に形成するステップとを含むことが好ましい。
【００２８】
本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造方法においては、少なくとも前記ドライバＴＦＴを製造するステップは、アモルファス・シリコンまたはｎ型ドープされたポリシリコン活性層を形成するステップを含むことが好ましい。本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造方法は、トップエミッション型の有機ＬＥＤデバイスを形成させることが好ましい。
【００２９】
本発明によれば、基板上に構成される有機ＬＥＤデバイスであって、該有機ＬＥＤデバイスは、
前記基板上に形成されるスイッチングＴＦＴおよびドライバＴＦＴと、
前記基板上に絶縁膜を介して画素ごとに形成され、かつ前記ドライバＴＦＴに接続される有機ＬＥＤ素子と、
前記有機ＬＥＤ素子を囲んで前記絶縁膜から突出したオーバーハングを含んで形成された突出部と、
コモン電極に接続されるアノードと、前記ドライバＴＦＴと前記絶縁膜上に形成された前記有機ＬＥＤ素子とを接続させるカソードとを含み、前記アノードは、複数の画素を接続して形成される
有機ＬＥＤデバイスが提供される。
【００３０】
本発明によれば、基板上に有機ＬＥＤデバイスを製造するための製造方法であって、
前記基板上にスイッチングＴＦＴとドライバＴＦＴとを形成するステップと、前記スイッチングＴＦＴと、前記ドライバＴＦＴとを被覆する絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜上に複数の画素に共通するアノードをコモン電極として形成するステップと、
有機ＬＥＤ素子を形成する領域の周囲に突出構造を形成して前記有機ＬＥＤ素子を形成する領域を規定するステップと、
前記アノード上に有機ＬＥＤ素子を前記突出構造を使用して自己整合的に蒸着法により形成するステップと、
前記突出構造を使用して前記有機ＬＥＤ素子を被覆する膜を自己整合的に形成するステップとを含む
有機ＬＥＤデバイスの製造方法が提供される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明するが、本発明は、上述する実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明により構成されたアノード・コモン構造を採用した有機ＬＥＤデバイス１０のドライバ回路の構成を示した図である。図１に示されるように、ドライバ回路は、ｎ型ＴＦＴにより形成されており、ｎ型ドライバＴＦＴ１２と、ｎ型スイッチングＴＦＴ１４とが接続されて、有機ＬＥＤ１６を駆動する構成とされている。本発明の好適な実施の形態においては、ドライバＴＦＴ１２と、スイッチングＴＦＴ１４とを共にｎ型ドープとすることが好ましい。
【００３２】
しかしながら、本発明においては、ドライバＴＦＴ１２と、スイッチングＴＦＴ１４とをドープ・タイプの異なったＴＦＴとして構成することも可能である。図１を参照してさらに詳細にドライバ回路を説明すると、ドライバＴＦＴ１２のゲート電極１２ｇは、キャパシタ１８を介してコモン電極２０に接続されている。また、ドライバＴＦＴ１２のドレイン電極１２ｄは、有機ＬＥＤ素子１６のカソードに接続されている。また、ドライバＴＦＴ１２のソース電極１２ｓが接地されていて、アノード・コモン構造を与える構成とされている。
【００３３】
ドライバＴＦＴ１２のゲート電極１２ｇは、さらにスイッチングＴＦＴ１４のドレイン電極１４ｄに接続され、ソース電極１４ｓは、データライン２２に接続され、ゲート電極１４ｇが選択ライン２４に接続されて、有機ＬＥＤ素子１６を駆動している。図１に示されたドライバ回路が、有機ＬＥＤデバイスの画素を形成し、この画素が複数平面上に配置されてアクティブ・マトリックス型の駆動方式を可能とさせている。
【００３４】
図２は、本発明の有機ＬＥＤデバイス１０において採用することができるアノード・コモン構造が形成された半導体構造の断面図である。図２に示された本発明の有機ＬＥＤデバイス１０のドライバ回路は、上述したようにｎ型ＴＦＴを含んだ半導体として構成することができる。
【００３５】
本発明において使用することができるＴＦＴとしては、これまで知られたいかなる構造でも用いることができる。しかしながら、本発明においては、ｎ型活性層を含むＴＦＴを使用することが、アノード・コモン構造を採用する点では必要である。また、本発明においては、製造上の都合および生産性といった点では、上述したようにドライバＴＦＴ１２と、スイッチングＴＦＴ１４とを同一のドープ・タイプのものとして構成することが好ましいが、製造上特に不都合が生じないのであれば、ドライバＴＦＴ１２と、スイッチングＴＦＴ１４とを異なったドープ・タイプとし、スイッチングＴＦＴ１４については、ｐ型活性層のＴＦＴを用いることもできる。
【００３６】
また、本発明において使用することができる活性層の材料としては、これまで知られたいかなるものでも用いることができ、本発明においては特にｎ型ｐｏｌｙ−Ｓｉを使用することもできるし、ｎ型のアモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）を使用することもできる。しかしながら、有機ＬＥＤ素子１６の負荷に関連したＶｇｓの特性変動を抑制するという点では、本発明は、ｎ型活性層としてａ−Ｓｉを使用する場合に特に効果的に適用することができる。
【００３７】
さらに、図２を参照して本発明の有機ＬＥＤデバイス１０を説明すると、有機ＬＥＤデバイス１０のドライバ回路は、基板２６上に構成されたスイッチングＴＦＴ１４と、ドライバＴＦＴ１２と、それぞれのＴＦＴを接続するためのライン２８と、カソード３６に各ＴＦＴを接続させるためのライン３０とを含んで構成されている。基板２６は種々の材料から構成することができ、例えばＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ、金属酸化物といった材料から構成された基板を適宜用いることができる。
【００３８】
図２に示されたドライバ回路においては、それぞれのＴＦＴ１２、１４は、ポリマーといった絶縁性材料から形成された絶縁膜３２により上部構造から絶縁されている。絶縁膜３２上には、各種のラインがこれまで知られたパターニング技術により形成されている。例えば、絶縁膜３２上には、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎｉ、ＩＴＯといった導電性の材料から形成され、ライン状、または面状にパターニングされたアノード３４が、図示しないコモン電極と同一のレベルに形成されている。また、アノード３４は、図示しない他の画素のアノードに接続されていて、アノード・コモン方式において有機ＬＥＤ素子１６を駆動している。
【００３９】
カソード３６は、アノード３４から有機ＬＥＤ素子１６により絶縁されて配置されており、有機ＬＥＤ素子１６を発光させることが可能な構成とされている。また、カソード３６は、ビア・ホール３８を介して、下層側に形成されたドライバＴＦＴ１２のドレイン電極１２ｄへと接続するライン３０に接続されている。
【００４０】
本発明においては、上述した構成を採用することにより、カソード３６とアノード３４とに対してそれぞれコンタクト・ホールを形成させることなく開口率を高めることが可能となる。また、本発明によれば、アノード３４は、容易・かつ簡易な構成でコモン電極を介して他の画素へと接続させる構成を採用することができる。
【００４１】
また、アノード３４を面状またはライン状として導電性の高い金属などから構成することを可能とすることができるので、アノード３４を低抵抗化することができる。このため、本発明は、画面の端部から中央部にかけて著しい電圧低下を生じさせることがなく、大画面化を達成することを可能とする。
【００４２】
図３は、本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造方法を示した図である。図３に示されるように、本発明においては、まず、図３（ａ）に示されるように、絶縁性の基板４２上に、ゲート電極４４と、データ信号を送るためのライン（図示せず）をパターニングする。次いで、図３（ｂ）に示されるように、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｙ、ＳｉＯｘＮｙといった材料から構成されるゲート絶縁膜４８およびｐｏｌｙ−Ｓｉまたはａ−Ｓｉから構成される活性層５０を堆積させ、チャネル保護層（エッチング・ストッパ）５２をパターニングする。ついで、図３（ｃ）に示されるように、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏといった構成のソース電極５４、ドレイン電極５６をパターニングする。
【００４３】
その後、図３（ｄ）に示されるように、ＳｉＮｘなどの絶縁膜５８を堆積させ、絶縁膜５８にコンタクト・ホール６０を形成する。次いで、本発明の製造方法においては、図３（ｅ）に示されるようにＩＴＯといった導電性膜の接続要素６１を形成させて、後述する上部配線との接続要素を形成する。この接続要素６１は省略することも可能だが、下層側のドライバＴＦＴと上層側の有機ＬＥＤ素子との間の良好な電気的接続を得るために、形成することが望ましい。
【００４４】
図４は、図３に示した製造プロセスの後に続く製造プロセスを示した図である。図４に示した製造プロセスにおいては、図４（ａ）に示されるように、図３（ｅ）で形成された構造上にポリマー絶縁膜６２を成膜し、コンタクト・ホール６０に対応する開口６４を形成させる。次いで、図４（ｂ）に示されるように、ＩＴＯ、Ｍｏ、ＩＴＯ／Ｍｏといった導電性材料の層を形成する。この導電性材料の層をパターニングすることで、図４（ｂ）に示した有機ＬＥＤ素子に対するアノード６６を構成する。さらに、下層側に形成されたドライバＴＦＴに対するカソードの電気的接続性を安定化させるための接続要素６８をコンタクト・ホール６０および開口６４の内側面に、同時に構成する。この接続要素６８も省略することができるが、前述したと同じ理由から、接続要素６８を形成することが望ましい。
【００４５】
次いで、本発明の製造プロセスにおいては、図４（ｃ）に示すように、有機ＬＥＤ素子と他の構造とを絶縁するための有機絶縁膜または無機絶縁膜６７を成膜させ、パターニングして、有機ＬＥＤ素子を構成するための領域を形成させる。有機ＬＥＤ素子の画定に関わらない部分６７’は除去してもよいが、最終的に得られる構造の平坦性などを考慮すると、有機ＬＥＤデバイスの機能に影響しない限り除去する必要はない。
【００４６】
図５は、本発明の製造プロセスにおいて、有機ＬＥＤデバイスを自己整合的に形成させるための前処理プロセスを示す。図５に示されるように本発明の前処理プロセスにおいては、フォトレジストといったポリマー膜を形成し、有機ＬＥＤ素子を形成する領域に隣接して突出構造６９をパターニングする。この突出構造６９は、本発明においては図５に示されるように、オーバーハングを有する構造とすることが望ましいが、本発明の有機ＬＥＤ素子が効率的に得られる限り、いかなる形状として形成することもできる。
【００４７】
また、図５に示した突出構造６９は、本発明においては後述するプロセスにおけるシャドウ・マスクと共に有機ＬＥＤ素子を構成する発光部および電子輸送部といった各層の少なくとも３方を自己整合的に形成させるために使用される。本発明においてはまた、突出構造６９は、シャドウ・マスクが有機ＬＥＤ素子の蒸着といった成膜プロセスに際して過度の熱が加えられるのを防止してシャドウ・マスクの再利用性を高めることを可能としている。
【００４８】
次いで、本発明の製造プロセスにおける特定の実施の形態においては、図６に示すように、有機ＬＥＤ素子１６を、シャドウ・マスクＭを使用して他の領域を保護させつつ、蒸着といった適切な成膜技術を使用して自己整合的に成膜する。この有機ＬＥＤ素子は、露出したアノード電極６６上にホール注入層と、発光層と、電子輸送層といった層を含んで構成され、この際、有機ＬＥＤ素子の厚さは、適宜設定することができる。例えば本発明の特定の実施の形態においては、上述した有機ＬＥＤ素子の厚さとしては、１００ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。
【００４９】
また、本発明においては上述した各層には、発光効率を向上させるため、有機物質または無機物質などの各種のドーパントを添加することができる。本発明においてはまた、有機ＬＥＤ素子としては、デバイス特性といった点を考慮して、アノードと、ホール注入層と、発光層と、電子輸送層と、その他必要に応じて形成される他の機能を有する層と、カソードとを分離した構成とするさらに高次の有機ＬＥＤ素子を使用することもできる。
【００５０】
図６に示されたシャドウ・マスクＭは、シャドウ・マスクＭの下部構造を保護しつつ、突出構造６９と共に自己整合的に有機ＬＥＤ素子１６の少なくとも３方向の端部を形成することを可能としている。本発明においてカラー表示装置を構成する場合には、ＲＧＢの各色に応じたシャドウ・マスクを使用してパターニングする必要がある。この場合には、各色毎に画素がずらされて構成されることになるものの、各ＲＧＢに対応する画素については、それぞれ自己整合的に形成することが容易になり、この結果マスクアライメントなどが著しく容易となる。
【００５１】
その後、本発明の製造プロセスにおいては、図７に示されるように、図６において形成された有機ＬＥＤ素子および他の構造を被覆するように、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉといった仕事関数の小さな材料からカソード７６をパターニングする。前述したように、カソードは透明性を付与するために非常に薄い膜として形成される。そのため、不連続で、不安定なものとなるおそれがある。そこで、カソードとしての導電性を補い、不安定なこれら仕事関数の小さい材料を保護する目的で、ＩＴＯといった透明導電膜をカソードの上に付着することが望ましい。さらにその後、ＳｉＮｘといった材料から形成されるパッシベーション膜７８を成膜して、各構造を保護することにより本発明による有機ＬＥＤデバイス１０が形成される。
【００５２】
本発明においては、上述した突出構造６９は、有機ＬＥＤ素子を取り囲んで形成されるので、有機ＬＥＤ素子を形成した後カソード７６およびＩＴＯなどの要素を有機ＬＥＤ素子上に突出構造６９を使用して自己整合的に形成することが可能となる。また、突出構造６９は、オーバーハングを含んで形成されるので、隣接した画素間の絶縁も同時に確保することができる。この結果、カソード３４を堆積させる際にシャドウ・マスクを用いたパターン形成が不要になり、製造プロセスを著しく効率化することができる。その後、パッシベーション膜を堆積させる。
【００５３】
図８は、本発明により製造されるＴＦＴ基板８０の上面図である。図８に示したＴＦＴ基板は、それぞれが複数の画素８１が隣接して形成されている。１画素は、突出構造６９により囲まれた領域に形成されている。突出構造６９に囲まれた領域の内側には、有機ＬＥＤ素子１６と、本発明にしたがって形成された開口６４が接続要素６８で被覆された、図２に示すコンタクト・ホール３８とが形成されているのが示されている。また、突出構造６９の内側の領域には、有機ＬＥＤ素子１６の上部に形成されたカソードおよびパッシベーション膜が突出構造６９を使用して自己整合的に形成されている。
【００５４】
図６に示したように、突出構造６９は、堆積プロセスにおける上流側が幅広く形成され、下流側が幅狭く形成されたオーバーハングを含む形状とされている。このため、有機ＬＥＤ素子１６の突出構造６９に隣接する側の端部が自己整合的に形成することができる。また、上部構造についても突出構造６９により自己整合的に形成することができるので、製造プロセスおよびそのために必要な部材も必要とされず、製造コストを著しく低下させることができる。
【００５５】
また、上述した突出構造６９は、図７において説明したプロセスの後、除去することが好ましいが、本発明においてはさらに後述するプロセスおよびデバイス特性において支障が生じないかぎり残しておくこともできる。また、パッシベーション膜は、突出構造６９を除去した後に形成してもよい。
【００５６】
これまで、本発明を図面に示した実施の形態をもって詳細に説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、細部の構成、有機ＬＥＤ素子の構造、材料、製造プロセスの順などについては、同様の構成を得ることができる限り、いかなるものでも適宜適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の有機ＬＥＤデバイスのドライバ回路の構成を示した図。
【図２】 本発明のドライバ回路を構成する半導体構造の断面図。
【図３】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図４】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図５】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図６】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図７】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図８】 本発明により製造される有機ＬＥＤデバイスの上面図。
【図９】 従来のトップエミッション構造の有機ＬＥＤデバイスの断面図。
【図１０】 従来のカソード・コモン構造の有機ＬＥＤデバイスのドライバ回路を示した図。
【図１１】 従来のｎ型ドープＴＦＴを使用したアノード・コモン構造を有する有機ＬＥＤデバイスのためのドライバ回路を構成するための半導体構造の断面図。
【符号の説明】
１０…有機ＬＥＤデバイス
１２…ドライバＴＦＴ
１４…スイッチングＴＦＴ
１６…有機ＬＥＤ素子
１８…キャパシタ
２０…コモン電極
２２…データ・ライン
２４…選択ライン
２６…基板
２８…ライン
３０…ライン
３２…絶縁膜
３４…アノード
３６…カソード
３８…コンタクト・ホール
４２…基板
４４…ゲート電極
４６…ライン
４８…ゲート絶縁膜
５０…活性層
５２…チャネル保護層（エッチングストッパ）
５４…ソース電極
５６…ドレイン電極
５７…データ・ライン
５８…絶縁膜
６０…コンタクト・ホール
６１…接続要素
６２…ポリマー絶縁膜
６４…開口
６６…電極（アノード）
６７、６７’…絶縁膜
６８…接続要素
６９…突出構造
７６…カソード
７８…パッシベーション膜
８０…ＴＦＴアレイ基板
８１…画素
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＬＥＤに関し、より詳細にはトップエミッション構造を採用した大面積化に適する有機ＬＥＤデバイスおよび該有機ＬＥＤデバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＬＥＤ素子は、応答速度が非常に速く自己発光素子であるため、表示装置に適用した場合には視野角も広い良好な平面型表示装置を提供できることが期待されている。このため、有機ＬＥＤ素子は、液晶表示装置に替わる平面型表示装置への適用が検討されている。
【０００３】
上述した有機ＬＥＤ素子を平面型表示装置に適用する場合には、液晶表示装置と同様に、アクティブ・マトリックス駆動方法を適用することができる。アクティブ・マトリックス駆動方式が適用される有機ＬＥＤデバイスにおいては、発光構造としてトップエミッション構造またはボトムエミッション構造を採用することができることが知られている。図８には、従来知られているトップエミッション構造を使用した有機ＬＥＤデバイスの断面図を示す。
【０００４】
図９に示される有機ＬＥＤデバイスは、ガラス基板上に、ｐ型ドープされた多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）から形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構造８２が形成されて構成されている。ＴＦＴ構造８２は、図９に示すように、絶縁膜８４により上部構造から絶縁されている。また、絶縁膜８４の上部には、例えばモリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、プラチナ（Ｐｔ）といった金属から形成された反射性のアノード８６が形成されている。反射性のアノード８６に隣接した上層には、ホール注入層８８が形成されており、さらにその上層には、ホール輸送層９０と、電子輸送層９２とが形成されていて、有機ＬＥＤ素子の発光を可能とする構成とされている。
【０００５】
図９に示した従来の有機ＬＥＤデバイスにおいては、さらに電子輸送層９２の上層に、半透明となるようにカソード９４が形成されているのが示されている。このカソード９４は、有機ＬＥＤにより生成された光線を透過させる機能を有すると共に電子を供給する機能を有し、例えば仕事関数の小さなアルミニウム（Ａｌ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−銀（ＭｇＡｇ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）といった材料から形成することができる。カソード９４上には、バッファ層９６と、ガラス質の保護層９８とが形成されていて、トップエミッション構造が形成されている。
【０００６】
図９に示した従来のトップエミッション構造を含んで構成される有機ＬＥＤデバイスは、ＴＦＴの寸法によらず開口率を向上させることができる点で、ボトムエミッション型の有機ＬＥＤデバイスに比較して効率的に有利であることが知られている。しかしながら、トップエミッション型として有機ＬＥＤデバイスを構成する場合には、上述したカソード９４に対して透明性を付与するために非常に薄い（約１０ｎｍ）膜として形成する必要がある。このため、カソード９４は、高抵抗とならざるをえない、という不都合があった。
【０００７】
上述したカソード９４が高抵抗となるという理由から、トップエミッション型の有機ＬＥＤデバイスを表示装置として使用する場合に大面積の表示装置を製造しようとしても、画面の端部から中央部にかけてカソード自体の抵抗によるカソード電圧の電圧降下が大きくならざるをえないという不都合があった。このため、有機ＬＥＤデバイスの大面積化に伴い、画面の端部から画面の中央部までの間の電圧降下により、駆動のために必要とされる電圧をＴＦＴに対して印加することができなくなるという不都合があった。上述したカソード９４を通じた電圧降下を防止するために、カソード９４上にさらにＩＴＯといった低抵抗層を製膜することも可能である。
【０００８】
しかしながら、ＩＴＯが導電性を有するとはいえ、金属に比較すればＩＴＯの抵抗でもまだ抵抗は高いといわざるを得ない。このため、有機ＬＥＤ素子を用いて大画面、特に１０数インチを超えた大画面の有機ＬＥＤデバイスを提供する場合には、従来のトップエミッション構成は、画面表示の均一性を保証することが困難で、大画面化を行う場合に大きな不都合を生じさせることが知られていた。
【０００９】
図１０には、トップエミッション構造を与える場合に使用される、ｐ型ドライバＴＦＴを使用したカソード・コモン方式のドライバ回路１００を示す。図１０に示された従来のドライバ回路１００では、ｐ型ドライバＴＦＴ１０２を使用する。ドライバＴＦＴ１０２のドレイン電極１０２ｄは、有機ＬＥＤ素子１０４に対して接続され、ソース電極１０２ｓがコモン電位とされ、カソード・コモン方式で駆動されているのが示されている。
【００１０】
また、ドライバＴＦＴのゲート電極１０２ｇは、スイッチングＴＦＴ１０８に接続されており、有機ＬＥＤ素子１０４の選択的駆動が行われる構成とされている。図１０に示したトップエミッション構造においては、飽和領域におけるドライバＴＦＴ１０２のドレイン−ソース間電流Ｉｄｓは、（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）２にほぼ比例して与えられることが知られている。ここで、Ｖｇｓは、ゲート−ソース間の電圧であり、Ｖｔｈは、ＴＦＴのしきい値電圧である。上述したように従来のトップエミッション構造では、ＩｄｓがＶｇｓのみの関数で与えられるため、カソード・コモン方式を採用して有機ＬＥＤの特性変動によりＴＦＴのＶｇｓの変動に対応している。
【００１１】
表１には、有機ＬＥＤの特性変動に伴うＶｇｓの変化を防止するために採用することができるＴＦＴの構成をまとめて示す。表１中、○は、有機ＬＥＤ素子の特性変動に対応可能な構成を示し、×は、有機ＬＥＤ素子の特性変動に対応できないことが予測される構成を示す。
【００１２】
【表１】
上述したように有機ＬＥＤ素子の特性変動だけを考慮すれば、ｎ型ＴＦＴ、およびｐ型ＴＦＴのいずれでも、それぞれアノード・コモン、カソード・コモン方式で対応することができることが知られている。しかしながら、ｎ型ＴＦＴをドライバＴＦＴとして用いて、アノード・コモン構造を形成させる場合には、後述する別の不都合が生じることになる。
【００１４】
図１１には、ｎ型ドライバＴＦＴを使用してアノード・コモン構造を形成させる場合のドライバ回路の断面構造を示す。図１１に示されるように、従来のトップエミッション構造では、注入効率、発光効率が著しく低下するといった理由から、高抵抗とならざるを得ないカソードを下側の電極として配置することができない。
【００１５】
このため、例えばｎ型ＴＦＴを使用してアノード・コモン構造を採用することによりトップエミッション構造を形成させる場合には、図１１に示すようにアノード１１０およびカソード１０６用のコンタクト・ホールを画素内に形成させることが必要となる。このことは、有機ＬＥＤ素子１０８の画素における開口率の低下およびデバイス構造の複雑化を招くといった不都合を生じさせるので、効率、生産性、コストの点から現実的なものではない。一方で、ｎ型ＴＦＴを使用してカソード・コモン方式を採用しただけでは、有機ＬＥＤの特性変動に伴うＶｇｓの変動を抑制することができず、表示特性に劣るものと考えられていた。
【００１６】
したがって、これまで、トップエミッション構造の高い開口率を保持したまま、大画面化を達成することを可能とする有機ＬＥＤデバイスが必要とされていた。
【００１７】
また、トップエミッション構造の高い開口率を保持したまま、大画面化を達成することを可能とする有機ＬＥＤデバイスを製造するための方法が必要とされていた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の不都合に鑑みなされたものであり、本発明は、トップエミッション構造の高い開口率を保持したまま、大画面化を達成することを可能とする有機ＬＥＤデバイスを提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、トップエミッション構造の高い開口率を保持したまま、大画面化を達成することを可能とする有機ＬＥＤデバイスを製造するための方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、トップエミッション構造においてｎ型ドライバＴＦＴを使用し、同時にアノードをアクティブ・マトリックス駆動される有機ＬＥＤデバイスの複数の画素にわたって接続するアノード・コモン構成を採用する。
【００２１】
本発明では、ｎ型ドライバＴＦＴにおいてアノード・コモン構成を採用することにより、有機ＬＥＤ素子の特性変化のＶｇｓに対する影響を最小とすることができ、特性の安定化を達成することができることが見出された。
【００２２】
さらに、本発明においては、アノードは、ドライバＴＦＴが形成されると同一の平面上に形成されたコモン電極に接続するように形成させるのではなく、ドライバＴＦＴの上部に形成される平坦化のために形成される絶縁膜上において、コモン電極と同一のレベルに形成される。アノードは、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏなどの金属といった低抵抗な材料で形成される。本発明により形成されたアノードを用いることで、複数の画素に接続されるコモン電極を低抵抗化し、大面積の有機ＬＥＤデバイスを提供することが可能となる。
【００２３】
すなわち、本発明は、ｎ型ドライバＴＦＴを使用すると同時に、アノードを複数の画素に接続するアノード・コモン構造を採用することで、従来の構成を採用する場合に不可避的に発生する構成の複雑化を低減することを可能とする。さらに本発明は、アノードを画素毎に形成するのではなく、ライン状または平面として接続することによりコモン電極として使用することを可能とする。
【００２４】
すなわち、本発明によれば、基板上に構成される有機ＬＥＤデバイスであって、該有機ＬＥＤデバイスは、
前記基板上に形成されるスイッチングＴＦＴおよびドライバＴＦＴと、
前記基板上に絶縁膜を介して画素ごとに形成され、かつ前記ドライバＴＦＴに接続された有機ＬＥＤ素子と、
コモン電極に接続されるアノードと、前記ドライバＴＦＴと前記絶縁膜上に形成された前記有機ＬＥＤ素子とを接続させるカソードとを含み、前記アノードは、複数の画素を接続して形成される
有機ＬＥＤデバイスが提供される。
【００２５】
本発明の有機ＬＥＤデバイスにおいては、前記ドライバＴＦＴは、ｎ型アモルファス・シリコンまたはｎ型多結晶シリコンを活性層として含むことが好ましい。本発明の有機ＬＥＤデバイスは、前記有機ＬＥＤ素子は、一部が自己整合的に形成された少なくとも発光部と、電子輸送部とを含んで構成されることが好ましい。本発明の有機ＬＥＤデバイスは、前記有機ＬＥＤデバイスは、トップエミッション構造とされることが好ましい。
【００２６】
本発明においては、基板上に有機ＬＥＤデバイスを製造するための製造方法であって、
前記基板上にスイッチングＴＦＴとドライバＴＦＴとを形成するステップと、前記スイッチングＴＦＴと、前記ドライバＴＦＴとを被覆する絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜上に複数の画素に共通するアノードをコモン電極として形成するステップと、
前記アノード上に前記アノードに接続する有機ＬＥＤ素子を形成する領域を規定するステップと、
前記領域に有機ＬＥＤ素子を形成するステップとを含む
有機ＬＥＤデバイスの製造方法が提供される。
【００２７】
本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造方法においては、前記有機ＬＥＤデバイスを形成するステップは、前記有機ＬＥＤ素子を形成する領域の周囲に突出構造を形成するステップと、
前記突出構造の内側に有機ＬＥＤ素子を蒸着法により一部を自己整合的に形成するステップとを含むことが好ましい。
【００２８】
本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造方法においては、少なくとも前記ドライバＴＦＴを製造するステップは、アモルファス・シリコンまたはｎ型ドープされたポリシリコン活性層を形成するステップを含むことが好ましい。本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造方法は、トップエミッション型の有機ＬＥＤデバイスを形成させることが好ましい。
【００２９】
本発明によれば、基板上に構成される有機ＬＥＤデバイスであって、該有機ＬＥＤデバイスは、
前記基板上に形成されるスイッチングＴＦＴおよびドライバＴＦＴと、
前記基板上に絶縁膜を介して画素ごとに形成され、かつ前記ドライバＴＦＴに接続される有機ＬＥＤ素子と、
前記有機ＬＥＤ素子を囲んで前記絶縁膜から突出したオーバーハングを含んで形成された突出部と、
コモン電極に接続されるアノードと、前記ドライバＴＦＴと前記絶縁膜上に形成された前記有機ＬＥＤ素子とを接続させるカソードとを含み、前記アノードは、複数の画素を接続して形成される
有機ＬＥＤデバイスが提供される。
【００３０】
本発明によれば、基板上に有機ＬＥＤデバイスを製造するための製造方法であって、
前記基板上にスイッチングＴＦＴとドライバＴＦＴとを形成するステップと、前記スイッチングＴＦＴと、前記ドライバＴＦＴとを被覆する絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜上に複数の画素に共通するアノードをコモン電極として形成するステップと、
有機ＬＥＤ素子を形成する領域の周囲に突出構造を形成して前記有機ＬＥＤ素子を形成する領域を規定するステップと、
前記アノード上に有機ＬＥＤ素子を前記突出構造を使用して自己整合的に蒸着法により形成するステップと、
前記突出構造を使用して前記有機ＬＥＤ素子を被覆する膜を自己整合的に形成するステップとを含む
有機ＬＥＤデバイスの製造方法が提供される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明するが、本発明は、上述する実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明により構成されたアノード・コモン構造を採用した有機ＬＥＤデバイス１０のドライバ回路の構成を示した図である。図１に示されるように、ドライバ回路は、ｎ型ＴＦＴにより形成されており、ｎ型ドライバＴＦＴ１２と、ｎ型スイッチングＴＦＴ１４とが接続されて、有機ＬＥＤ１６を駆動する構成とされている。本発明の好適な実施の形態においては、ドライバＴＦＴ１２と、スイッチングＴＦＴ１４とを共にｎ型ドープとすることが好ましい。
【００３２】
しかしながら、本発明においては、ドライバＴＦＴ１２と、スイッチングＴＦＴ１４とをドープ・タイプの異なったＴＦＴとして構成することも可能である。図１を参照してさらに詳細にドライバ回路を説明すると、ドライバＴＦＴ１２のゲート電極１２ｇは、キャパシタ１８を介してコモン電極２０に接続されている。また、ドライバＴＦＴ１２のドレイン電極１２ｄは、有機ＬＥＤ素子１６のカソードに接続されている。また、ドライバＴＦＴ１２のソース電極１２ｓが接地されていて、アノード・コモン構造を与える構成とされている。
【００３３】
ドライバＴＦＴ１２のゲート電極１２ｇは、さらにスイッチングＴＦＴ１４のドレイン電極１４ｄに接続され、ソース電極１４ｓは、データライン２２に接続され、ゲート電極１４ｇが選択ライン２４に接続されて、有機ＬＥＤ素子１６を駆動している。図１に示されたドライバ回路が、有機ＬＥＤデバイスの画素を形成し、この画素が複数平面上に配置されてアクティブ・マトリックス型の駆動方式を可能とさせている。
【００３４】
図２は、本発明の有機ＬＥＤデバイス１０において採用することができるアノード・コモン構造が形成された半導体構造の断面図である。図２に示された本発明の有機ＬＥＤデバイス１０のドライバ回路は、上述したようにｎ型ＴＦＴを含んだ半導体として構成することができる。
【００３５】
本発明において使用することができるＴＦＴとしては、これまで知られたいかなる構造でも用いることができる。しかしながら、本発明においては、ｎ型活性層を含むＴＦＴを使用することが、アノード・コモン構造を採用する点では必要である。また、本発明においては、製造上の都合および生産性といった点では、上述したようにドライバＴＦＴ１２と、スイッチングＴＦＴ１４とを同一のドープ・タイプのものとして構成することが好ましいが、製造上特に不都合が生じないのであれば、ドライバＴＦＴ１２と、スイッチングＴＦＴ１４とを異なったドープ・タイプとし、スイッチングＴＦＴ１４については、ｐ型活性層のＴＦＴを用いることもできる。
【００３６】
また、本発明において使用することができる活性層の材料としては、これまで知られたいかなるものでも用いることができ、本発明においては特にｎ型ｐｏｌｙ−Ｓｉを使用することもできるし、ｎ型のアモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）を使用することもできる。しかしながら、有機ＬＥＤ素子１６の負荷に関連したＶｇｓの特性変動を抑制するという点では、本発明は、ｎ型活性層としてａ−Ｓｉを使用する場合に特に効果的に適用することができる。
【００３７】
さらに、図２を参照して本発明の有機ＬＥＤデバイス１０を説明すると、有機ＬＥＤデバイス１０のドライバ回路は、基板２６上に構成されたスイッチングＴＦＴ１４と、ドライバＴＦＴ１２と、それぞれのＴＦＴを接続するためのライン２８と、カソード３６に各ＴＦＴを接続させるためのライン３０とを含んで構成されている。基板２６は種々の材料から構成することができ、例えばＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ、金属酸化物といった材料から構成された基板を適宜用いることができる。
【００３８】
図２に示されたドライバ回路においては、それぞれのＴＦＴ１２、１４は、ポリマーといった絶縁性材料から形成された絶縁膜３２により上部構造から絶縁されている。絶縁膜３２上には、各種のラインがこれまで知られたパターニング技術により形成されている。例えば、絶縁膜３２上には、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎｉ、ＩＴＯといった導電性の材料から形成され、ライン状、または面状にパターニングされたアノード３４が、図示しないコモン電極と同一のレベルに形成されている。また、アノード３４は、図示しない他の画素のアノードに接続されていて、アノード・コモン方式において有機ＬＥＤ素子１６を駆動している。
【００３９】
カソード３６は、アノード３４から有機ＬＥＤ素子１６により絶縁されて配置されており、有機ＬＥＤ素子１６を発光させることが可能な構成とされている。また、カソード３６は、ビア・ホール３８を介して、下層側に形成されたドライバＴＦＴ１２のドレイン電極１２ｄへと接続するライン３０に接続されている。
【００４０】
本発明においては、上述した構成を採用することにより、カソード３６とアノード３４とに対してそれぞれコンタクト・ホールを形成させることなく開口率を高めることが可能となる。また、本発明によれば、アノード３４は、容易・かつ簡易な構成でコモン電極を介して他の画素へと接続させる構成を採用することができる。
【００４１】
また、アノード３４を面状またはライン状として導電性の高い金属などから構成することを可能とすることができるので、アノード３４を低抵抗化することができる。このため、本発明は、画面の端部から中央部にかけて著しい電圧低下を生じさせることがなく、大画面化を達成することを可能とする。
【００４２】
図３は、本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造方法を示した図である。図３に示されるように、本発明においては、まず、図３（ａ）に示されるように、絶縁性の基板４２上に、ゲート電極４４と、データ信号を送るためのライン（図示せず）をパターニングする。次いで、図３（ｂ）に示されるように、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｙ、ＳｉＯｘＮｙといった材料から構成されるゲート絶縁膜４８およびｐｏｌｙ−Ｓｉまたはａ−Ｓｉから構成される活性層５０を堆積させ、チャネル保護層（エッチング・ストッパ）５２をパターニングする。ついで、図３（ｃ）に示されるように、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏといった構成のソース電極５４、ドレイン電極５６をパターニングする。
【００４３】
その後、図３（ｄ）に示されるように、ＳｉＮｘなどの絶縁膜５８を堆積させ、絶縁膜５８にコンタクト・ホール６０を形成する。次いで、本発明の製造方法においては、図３（ｅ）に示されるようにＩＴＯといった導電性膜の接続要素６１を形成させて、後述する上部配線との接続要素を形成する。この接続要素６１は省略することも可能だが、下層側のドライバＴＦＴと上層側の有機ＬＥＤ素子との間の良好な電気的接続を得るために、形成することが望ましい。
【００４４】
図４は、図３に示した製造プロセスの後に続く製造プロセスを示した図である。図４に示した製造プロセスにおいては、図４（ａ）に示されるように、図３（ｅ）で形成された構造上にポリマー絶縁膜６２を成膜し、コンタクト・ホール６０に対応する開口６４を形成させる。次いで、図４（ｂ）に示されるように、ＩＴＯ、Ｍｏ、ＩＴＯ／Ｍｏといった導電性材料の層を形成する。この導電性材料の層をパターニングすることで、図４（ｂ）に示した有機ＬＥＤ素子に対するアノード６６を構成する。さらに、下層側に形成されたドライバＴＦＴに対するカソードの電気的接続性を安定化させるための接続要素６８をコンタクト・ホール６０および開口６４の内側面に、同時に構成する。この接続要素６８も省略することができるが、前述したと同じ理由から、接続要素６８を形成することが望ましい。
【００４５】
次いで、本発明の製造プロセスにおいては、図４（ｃ）に示すように、有機ＬＥＤ素子と他の構造とを絶縁するための有機絶縁膜または無機絶縁膜６７を成膜させ、パターニングして、有機ＬＥＤ素子を構成するための領域を形成させる。有機ＬＥＤ素子の画定に関わらない部分６７’は除去してもよいが、最終的に得られる構造の平坦性などを考慮すると、有機ＬＥＤデバイスの機能に影響しない限り除去する必要はない。
【００４６】
図５は、本発明の製造プロセスにおいて、有機ＬＥＤデバイスを自己整合的に形成させるための前処理プロセスを示す。図５に示されるように本発明の前処理プロセスにおいては、フォトレジストといったポリマー膜を形成し、有機ＬＥＤ素子を形成する領域に隣接して突出構造６９をパターニングする。この突出構造６９は、本発明においては図５に示されるように、オーバーハングを有する構造とすることが望ましいが、本発明の有機ＬＥＤ素子が効率的に得られる限り、いかなる形状として形成することもできる。
【００４７】
また、図５に示した突出構造６９は、本発明においては後述するプロセスにおけるシャドウ・マスクと共に有機ＬＥＤ素子を構成する発光部および電子輸送部といった各層の少なくとも３方を自己整合的に形成させるために使用される。本発明においてはまた、突出構造６９は、シャドウ・マスクが有機ＬＥＤ素子の蒸着といった成膜プロセスに際して過度の熱が加えられるのを防止してシャドウ・マスクの再利用性を高めることを可能としている。
【００４８】
次いで、本発明の製造プロセスにおける特定の実施の形態においては、図６に示すように、有機ＬＥＤ素子１６を、シャドウ・マスクＭを使用して他の領域を保護させつつ、蒸着といった適切な成膜技術を使用して自己整合的に成膜する。この有機ＬＥＤ素子は、露出したアノード電極６６上にホール注入層と、発光層と、電子輸送層といった層を含んで構成され、この際、有機ＬＥＤ素子の厚さは、適宜設定することができる。例えば本発明の特定の実施の形態においては、上述した有機ＬＥＤ素子の厚さとしては、１００ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。
【００４９】
また、本発明においては上述した各層には、発光効率を向上させるため、有機物質または無機物質などの各種のドーパントを添加することができる。本発明においてはまた、有機ＬＥＤ素子としては、デバイス特性といった点を考慮して、アノードと、ホール注入層と、発光層と、電子輸送層と、その他必要に応じて形成される他の機能を有する層と、カソードとを分離した構成とするさらに高次の有機ＬＥＤ素子を使用することもできる。
【００５０】
図６に示されたシャドウ・マスクＭは、シャドウ・マスクＭの下部構造を保護しつつ、突出構造６９と共に自己整合的に有機ＬＥＤ素子１６の少なくとも３方向の端部を形成することを可能としている。本発明においてカラー表示装置を構成する場合には、ＲＧＢの各色に応じたシャドウ・マスクを使用してパターニングする必要がある。この場合には、各色毎に画素がずらされて構成されることになるものの、各ＲＧＢに対応する画素については、それぞれ自己整合的に形成することが容易になり、この結果マスクアライメントなどが著しく容易となる。
【００５１】
その後、本発明の製造プロセスにおいては、図７に示されるように、図６において形成された有機ＬＥＤ素子および他の構造を被覆するように、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉといった仕事関数の小さな材料からカソード７６をパターニングする。前述したように、カソードは透明性を付与するために非常に薄い膜として形成される。そのため、不連続で、不安定なものとなるおそれがある。そこで、カソードとしての導電性を補い、不安定なこれら仕事関数の小さい材料を保護する目的で、ＩＴＯといった透明導電膜をカソードの上に付着することが望ましい。さらにその後、ＳｉＮｘといった材料から形成されるパッシベーション膜７８を成膜して、各構造を保護することにより本発明による有機ＬＥＤデバイス１０が形成される。
【００５２】
本発明においては、上述した突出構造６９は、有機ＬＥＤ素子を取り囲んで形成されるので、有機ＬＥＤ素子を形成した後カソード７６およびＩＴＯなどの要素を有機ＬＥＤ素子上に突出構造６９を使用して自己整合的に形成することが可能となる。また、突出構造６９は、オーバーハングを含んで形成されるので、隣接した画素間の絶縁も同時に確保することができる。この結果、カソード３４を堆積させる際にシャドウ・マスクを用いたパターン形成が不要になり、製造プロセスを著しく効率化することができる。その後、パッシベーション膜を堆積させる。
【００５３】
図８は、本発明により製造されるＴＦＴ基板８０の上面図である。図８に示したＴＦＴ基板は、それぞれが複数の画素８１が隣接して形成されている。１画素は、突出構造６９により囲まれた領域に形成されている。突出構造６９に囲まれた領域の内側には、有機ＬＥＤ素子１６と、本発明にしたがって形成された開口６４が接続要素６８で被覆された、図２に示すコンタクト・ホール３８とが形成されているのが示されている。また、突出構造６９の内側の領域には、有機ＬＥＤ素子１６の上部に形成されたカソードおよびパッシベーション膜が突出構造６９を使用して自己整合的に形成されている。
【００５４】
図６に示したように、突出構造６９は、堆積プロセスにおける上流側が幅広く形成され、下流側が幅狭く形成されたオーバーハングを含む形状とされている。このため、有機ＬＥＤ素子１６の突出構造６９に隣接する側の端部が自己整合的に形成することができる。また、上部構造についても突出構造６９により自己整合的に形成することができるので、製造プロセスおよびそのために必要な部材も必要とされず、製造コストを著しく低下させることができる。
【００５５】
また、上述した突出構造６９は、図７において説明したプロセスの後、除去することが好ましいが、本発明においてはさらに後述するプロセスおよびデバイス特性において支障が生じないかぎり残しておくこともできる。また、パッシベーション膜は、突出構造６９を除去した後に形成してもよい。
【００５６】
これまで、本発明を図面に示した実施の形態をもって詳細に説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、細部の構成、有機ＬＥＤ素子の構造、材料、製造プロセスの順などについては、同様の構成を得ることができる限り、いかなるものでも適宜適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の有機ＬＥＤデバイスのドライバ回路の構成を示した図。
【図２】 本発明のドライバ回路を構成する半導体構造の断面図。
【図３】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図４】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図５】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図６】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図７】 本発明の有機ＬＥＤデバイスの製造プロセスを示した図。
【図８】 本発明により製造される有機ＬＥＤデバイスの上面図。
【図９】 従来のトップエミッション構造の有機ＬＥＤデバイスの断面図。
【図１０】 従来のカソード・コモン構造の有機ＬＥＤデバイスのドライバ回路を示した図。
【図１１】 従来のｎ型ドープＴＦＴを使用したアノード・コモン構造を有する有機ＬＥＤデバイスのためのドライバ回路を構成するための半導体構造の断面図。
【符号の説明】
１０…有機ＬＥＤデバイス
１２…ドライバＴＦＴ
１４…スイッチングＴＦＴ
１６…有機ＬＥＤ素子
１８…キャパシタ
２０…コモン電極
２２…データ・ライン
２４…選択ライン
２６…基板
２８…ライン
３０…ライン
３２…絶縁膜
３４…アノード
３６…カソード
３８…コンタクト・ホール
４２…基板
４４…ゲート電極
４６…ライン
４８…ゲート絶縁膜
５０…活性層
５２…チャネル保護層（エッチングストッパ）
５４…ソース電極
５６…ドレイン電極
５７…データ・ライン
５８…絶縁膜
６０…コンタクト・ホール
６１…接続要素
６２…ポリマー絶縁膜
６４…開口
６６…電極（アノード）
６７、６７’…絶縁膜
６８…接続要素
６９…突出構造
７６…カソード
７８…パッシベーション膜
８０…ＴＦＴアレイ基板
８１…画素
Claims (10)
- 基板上に構成される有機ＬＥＤデバイスであって、該有機ＥＬデバイスは、
前記基板上に形成されるスイッチングＴＦＴおよびドライバＴＦＴと、
前記基板上に絶縁膜を介して画素ごとに形成され、かつ前記ドライバＴＦＴに接続された有機ＬＥＤ素子と、
コモン電極に接続されるアノードと、前記ドライバＴＦＴと前記絶縁膜上に形成された前記有機ＬＥＤ素子とを接続させるカソードを含み、前記アノードは、前記ドライバＴＦＴ上に形成される前記絶縁膜上においてコモン電極と同一レベルで複数の画素を接続して形成される
有機ＬＥＤデバイス。 - 前記ＴＦＴは、ｎ型アモルファス・シリコンまたはｎ型多結晶シリコンを活性層として含む
請求項１に記載の有機ＬＥＤデバイス。 - 前記有機ＬＥＤ素子は、自己整合的に形成された部分を含む少なくとも発光部と、電子輸送部とを含んで構成される
請求項１または２のいずれか１項に記載の有機ＬＥＤデバイス。 - 前記有機ＬＥＤデバイスは、トップエミッション構造である請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＬＥＤデバイス。
- 基板上に有機ＬＥＤデバイスを製造するための製造方法であって、
前記基板上にスイッチングＴＦＴとドライバＴＦＴとを被覆する絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜上に複数の画素に共通するアノードをコモン電極として形成するステップと、
前記絶縁膜上に前記アノードに接続する有機ＬＥＤ素子を形成する領域を規定するステップと、
前記領域に有機ＬＥＤ素子を形成するステップとを含む
有機ＬＥＤデバイスの製造方法。 - 前記有機ＬＥＤデバイスを形成するステップは、前記有機ＬＥＤ素子を形成する領域の周囲に突出構造を形成するステップと、
前記突出構造の内側に有機ＬＥＤ素子を蒸着法により自己整合的に形成するステップとを含む
請求項５に記載の有機ＬＥＤデバイスの製造方法。 - 少なくとも前記ドライバＴＦＴを製造するステップは、ｎ型アモルファス・シリコンまたはｎ型ポリシリコン活性層を形成するステップを含む請求項５または６に記載の有機ＬＥＤデバイスの製造方法。
- トップエミッション型の有機ＬＥＤデバイスを形成させる請求項５〜７のいずれか１項に記載の有機ＬＥＤデバイスの製造方法。
- 基板上に構成される有機ＬＥＤデバイスであって、該有機ＬＥＤデバイスは、
前記基板上に形成されるスイッチングＴＦＴおよびドライバＴＦＴと、
前記基板上に絶縁膜を介して画素ごとに形成され、かつ前記ドライバＴＦＴに接続される有機ＬＥＤ素子と、
前記有機ＬＥＤ素子を囲んで前記絶縁膜から突出したオーバーハングを含んで形成された突出部と、
コモン電極に接続されるアノードと、前記ドライバＴＦＴと前記絶縁膜上に形成された前記有機ＬＥＤ素子とを接続させるカソードを含み、前記アノードは、前記ドライバＴＦＴ上に形成される前記絶縁膜上においてコモン電極と同一レベルで複数の画素を接続して形成される
有機ＬＥＤデバイス。 - 基板上に有機ＬＥＤデバイスを製造するための製造方法であって、
前記基板上にスイッチングＴＦＴとドライバＴＦＴとを形成するステップと、
前記スイッチングＴＦＴと、前記ドライバＴＦＴとを被覆する絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜上に複数の画素に共通するアノードをコモン電極として形成するステップと、
有機ＬＥＤ素子を形成する領域の周囲に突出構造を形成して前記有機ＬＥＤ素子を形成する領域を規定するステップと、
前記アノード上に有機ＬＥＤ素子を前記突出構造を使用して自己整合的に蒸着法により形成するステップと、
前記突出構造を使用して前記有機ＬＥＤ素子を被覆するカソードを自己整合的に形成するステップを含む
有機ＬＥＤデバイスの製造方法。
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