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JPH1154268A - 有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置

Info

Publication number
JPH1154268A
JPH1154268A JP9214724A JP21472497A JPH1154268A JP H1154268 A JPH1154268 A JP H1154268A JP 9214724 A JP9214724 A JP 9214724A JP 21472497 A JP21472497 A JP 21472497A JP H1154268 A JPH1154268 A JP H1154268A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic
substrate
display device
cathode
pixel array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9214724A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Shibata
賢一 柴田
Yuji Hamada
祐次 浜田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP9214724A priority Critical patent/JPH1154268A/ja
Priority to US09/129,837 priority patent/US6147451A/en
Publication of JPH1154268A publication Critical patent/JPH1154268A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、有機ELを備えた画素アレイ部
と周辺駆動回路とを同一基板上に作成し、有機ELディ
スプレイ装置の製造を容易にし、且つディスプレイ装置
の小型化を図ることをその目的とする。 【解決手段】 この発明の有機ELディスプレイ装置
は、半導体基板1上に有機EL素子で構成された画素ア
レイ2が設けられ、半導体基板1の画素アレイ2の周辺
部には、有機EL素子を駆動する駆動集積回路3が形成
され、画素アレイ1と駆動集積回路3が一体化されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、有機エレクトロ
ルミネッセンス(以下、有機ELという。)を発光デバ
イスとして用いた有機ELディスプレイ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス(EL)
素子は、新しい自己発光型素子として、期待されてい
る。有機EL素子としては、一般に、陽極となるホール
注入電極と陰極となる電子注入電極との間にホール輸送
層と発光層とが形成された構造(SH−A構造)、また
はホール注入電極と電子注入電極との間に発光層と電子
輸送層とが形成された構造(SH−B構造)の2層構
造、あるいはホール注入電極と電子注入電極との間に、
ホール輸送層と発光層と電子輸送層とが形成された構造
(DH構造)の3層構造のものがある。
【0003】上記陽極となるホール注入電極としては、
金やITO(インジウム−スズ酸化物)のような仕事関
数の大きな電極材料を用い、上記陰極となる電子注入電
極としては、Mgのような仕事関数の小さな電極材料を
用いる。
【0004】また、上記ホール輸送層、発光層、電子輸
送層には有機材料が用いられ、ホール輸送層はp型半導
体の性質、電子輸送層はn型半導体の性質を有する材料
が用いられる。上記発光層は、上記SH−A構造では、
n型半導体の性質、SH−B構造ではp型半導体の性
質、DH構造では中性に近い性質を有する材料が用いら
れる。
【0005】いずれの構造にしても、有機EL素子はホ
ール注入電極(陽極)から注入されたホールと電子注入
電極(陰極)から注入された電子が、発光層とホール
(または電子)輸送層の界面、および発光層内で再結合
して発光するという原理である。従って、発光機構が衝
突勃起型発光である無機EL素子と比べて、有機EL素
子は低電圧で発光が可能といった特長を持っており、こ
れからの表示素子として非常に有望である。
【0006】この種有機EL素子を用いたディスプレイ
装置が、特開平8−241047号公報(Int.c
l.G09F 9/30)に開示されている。この有機
ELディスプレイ装置は、アクティブマトリックス駆動
素子としてガラス基板上に設けた薄膜トランジスタ(T
FT)を用い、このガラス基板上に有機EL素子をアレ
イ状に形成している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の有機ELディスプレイ装置においては、上記ア
クティブマトリックス駆動素子を駆動するためのシフト
レジスタやラッチ回路を含む周辺駆動集積回路(IC)
を別個用意し、ガラス基板上に形成された有機EL素子
の駆動素子と周辺駆動集積回路とをワイヤやフラットケ
ーブルなどを実装技術を用いて接続している。このた
め、その製造が煩瑣であると共に、ディスプレイ装置が
大きくなるという問題があった。
【0008】一方、特開平9−114398号公報(I
nt.cl.G09F 9/30)には、基板として単
結晶シリコン半導体基板を用い、アクティブマトリック
ス駆動素子として単結晶シリコンによるMOSトランジ
スタで有機EL素子を駆動したものが開示されている。
この有機ELディスプレイ装置においては、基板として
単結晶シリコン基板を用いているので、周辺駆動集積回
路の組み込みが容易になり、駆動集積回路の外付けを不
要にすることができる。
【0009】しかしながら、上記有機ELディスプレイ
装置においては、シリコン基板側から素子の発光を取り
出すように構成しているため、有機ELの発光部分の基
板にエッチングを施し、透過部分を形成している。この
ため、透過部分作成のためのエッチング工程が増加する
という難点があると共に、有機ELからの発光を取り出
すために、基板をエッチングで薄くして透光部分が形成
されているので、機械的強度が極めて弱くなるという難
点もあった。
【0010】この発明は、上述した従来の問題点を解消
するためになされたものにして、有機ELを備えた画素
アレイ部と周辺駆動回路とを同一基板上に作成し、有機
ELディスプレイ装置の製造を容易にし、且つディスプ
レイ装置の小型化を図ることをその目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の有機ELディ
スプレイ装置は、半導体基体上に有機EL素子で構成さ
れた画素アレイが設けられ、上記半導体基体の画素アレ
イの周辺部には、前記有機EL素子を駆動する駆動集積
回路が形成されていることを特徴とする。
【0012】上記したように、有機ELを備えた画素ア
レイ部と周辺駆動回路とを同一基板上に作成すること
で、有機ELディスプレイ装置の製造が容易になり、且
つディスプレイ装置の小型化が図れる。
【0013】更に、この発明は、上記半導体基体上に、
陰極と有機層と陽極をこの順序で積層したことを特徴と
する。
【0014】上記したように構成することで、有機EL
素子は、前記基体とは反対側の面から発光する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の有機ELディス
プレイ装置の実施の形態につき図面を参照して説明す
る。図1は、この発明の有機ELディスプレイ装置の一
実施の形態を示し、アクティブスタテック駆動方式の駆
動回路一体型有機ELディスプレイ装置の模式図、図2
は、同概略回路構成図、図3は同概略断面図、図4は、
この発明の有機EL素子の画素部分の平面図、図5はこ
の発明の有機EL素子部分の断面図である。
【0016】図1及び図2に示すように、この実施の形
態においては、基板1として単結晶シリコン半導体基板
を用い、この基板1上に有機EL素子で構成された画素
アレイ部2と周辺駆動集積回路3が形成されている。
【0017】周辺駆動集積回路3は、映像信号などを画
面表示するための走査信号を行選択線4に与えるための
Yドライバ31と、データ線5にデータ信号を供給する
ためのXドライバ32と、Xドライバ32からのクロッ
ク信号に従ってビデオ入力信号データをサンプリングし
てホールドするサンプル・ホールド33と、で構成され
る。
【0018】上記したように、基板1は、単結晶シリコ
ン半導体基板からなり、画素アレイ部2の周辺部分に周
知のCMOSプロセスにより、Yドライバ31、Xドラ
イバ32、サンプル・ホールド33が形成されている。
Yドライバ31には、Yクロック、Yスタート信号が与
えられ、Xドライバ32にはXクロック、Xスタート信
号が、サンプル・ホールド33には、ビデオ信号が与え
られる。
【0019】上記半導体基板1内の画素アレイ部2に
は、Yドライバ回路31からの水平走査信号が入力され
る行選択線4が基板上に絶縁膜を介して平行に配置され
ている。また、データ信号が供給されるデータ線5が同
じく絶縁膜を介して基板1上に配置されている。更に共
通電極線6が基板1上に絶縁膜を介して平行に配置され
ている。図4に示すように、この行選択線4、データ線
5、共通電極線6で囲まれた部分が1つの画素に相当す
る有機EL素子部である。
【0020】この2次元配置の画素(有機EL素子)数
がn×mの場合、行選択線2及び共通電極線4はn本、
データ線3がm本設けられる。
【0021】有機EL素子部20には、有機EL素子を
オン・オフするためのスイッチング手段21が設けられ
ている。このスイッチング手段21は半導体基板1にソ
ース、ドレイン拡散層を設けた2個のMOSトランジス
タTr1,Tr2とコンデンサCを備える。
【0022】MOSトランジスタTr1は、そのゲート
Gが行選択線4と接続され、ドレインDがデータ線5と
接続されている。また、MOSトランジスタTr1のソ
ースSがコンデンサCを介して共通電極線6と接続され
ている。
【0023】さらに、MOSトランジスタTr2のゲー
トGがMOSトランジスタTr1のソースSと接続さ
れ、且つソースSが共通電極線6と接続されている。M
OSトランジスタTr2のドレインDは画素電極の一
方、この実施の形態においては、陽極(透明電極)24
と接続され、他方(陰極)22が共通電極線6と接続さ
れている。このMOSトランジスタTr1、2及びコン
デンサCは画素毎に設けられている。
【0024】この実施の形態においては、図3及び図5
に示すように、半導体基板1側に陰極22が配置され、
その上に有機層23、と陽極としてのITO、SnO2
などの透明電極24が配置され、基板1とは逆の面から
発光するようになっている。この実施の形態では、基板
1とは逆の面から有機ELが発光するように構成されて
いる。従って、基板1をエッチングなどにより透光部を
形成する必要が無く、工程数の増加もなくまた、機械的
強度も低下する畏れはない。
【0025】図5に従いこの有機EL素子につき説明す
る。この発明の有機EL素子は、シリコン半導体基板1
上に絶縁層11を形成し、その絶縁層1上に陰極となる
電子注入電極22(厚み2000Å)、電子輸送層23
a(厚み500Å)、発光層23b(厚み200Å)、
ホール輸送層23c(厚み500Å)、インジウム−ス
ズ酸化物(ITO)からなる陽極となるホール注入電極
24とが順に形成されている。上記のように、堆積した
有機EL素子を封止材とシールドガラスを用いて封止さ
れる。
【0026】ところで、上記した電子注入電極(陰極)
22は、MgIn、MgAg、AlLiなどの仕事関数
の小さな金属を用いている。しかし、この陰極22は仕
事関数が小さい故に、空気中の酸素あるいは水分と反応
を起こしやすいため、有機EL素子の最上層に陰極が配
置される構成であれば、陰極の酸化を防止するための酸
化防止膜を必要とする。これに対して、この発明におい
ては、酸化しやすい陰極22は基板1上に設けられ、そ
の上に有機層23及び陽極(透明電極)24が配置され
るので、封止材とシールドガラス等により封止すること
で、特別な酸化防止膜を設けなくても陰極22の酸化が
防止できる。
【0027】上記したホール輸送層23c、発光層23
b、電子輸送層23aは、それぞれ有機ELが用いられ
ている。具体的には、例えば、ホール輸送層23cは、
下記の化学式1で示されるトリフェニルアミン誘導体
(MTDATA)からなり、発光層23bは、下記の化
学式2で示されるN,N’−Diphenyl−N,
N’−di(α−naphthyl)benzidin
e(αNPD)をホスト材料とし、下記の化学式3で示
すルブレンをドーパントしたものからなり、電子輸送層
23aは下記の化学式4で示す10−ベンゾ(h)−キ
ノリール−ベリリウム錯体(BeBq2 )からなってい
る。
【0028】
【化1】
【0029】
【化2】
【0030】
【化3】
【0031】
【化4】
【0032】次に、上記した図1ないし図5に示す構造
の有機EL素子の製造方法の一例につき説明する。
【0033】まず、半導体基板1上に通常のMOS−L
SIプロセス技術を用いて、周辺駆動集積回路30及び
有機EL画素アレイ2の各画素部20のスイッチング手
段21をそれぞれ形成する。このMOS−LSIプロセ
スにより周辺駆動集積回路3及び画素部のスイッチグ手
段21を形成すると共に、行選択線4、データ線5及び
共通電極線6も基板1上に絶縁膜を介して接続されてい
る。このプロセスの後、有機EL画素アレイ部2に有機
EL素子を形成する。
【0034】まず、有機EL素子の陰極22を半導体基
板1の絶縁膜11上に形成する。陰極22は抵抗加熱式
真空蒸着法にて半導体基板1上の所定の画素領域にメタ
ルマスクを用いて形成する。陰極22の材料としては、
MgIn、MgAg、AlLiなどの低仕事関数の材料
が用いられる。また、共通電極線6と各陰極22とが電
気的に接続されるように、陰極22のパターンが形成さ
れている。
【0035】この後、駆動集積回路部3とスイッチング
手段21をマスクして陰極を含め基板1上全面に有機電
子輸送層23a、有機発光層23b、有機ホール輸送層
23cの順に同じく真空蒸着法により順次形成する。即
ち、陰極22上にBeBq2を真空蒸着して電子輸送層
23aを形成し、この電子輸送層23a上にαNPDと
ルブレンを共蒸着して発光層23bを形成した後、この
上にMTDATAを真空蒸着してホール輸送層23cを
形成する。尚、これらの蒸着はいずれも真空度1×10
-6Torr、基板温度制御無しの条件下で行った。
【0036】続いて、有機膜層23の上に、メタルマス
クを用いて陽極となるITOからなる透明電極24をス
パッタ法により所定のパターンに形成する。
【0037】続いて、有機EL素子20と駆動集積回路
3を結線するためのアルミニウム膜による配線工程が行
われる。この配線工程により、駆動集積回路3と有機E
L素子20とが電気的に接続されると共に透明電極24
とスイッチング手段21とも接続される。有機EL素子
を形成後は、有機層23がレジスト液に熔けるので、メ
タルマスクを用いて所定のパターンにアルミ配線が行わ
れる。
【0038】この後、有機EL素子画素アレイ2と駆動
集積回路3の全面に保護膜を形成する。この保護膜の材
質としては、高分子材料、SiO、MgOなどの金属酸
化物が用いられる。保護膜形成後、シールドガラスと封
止材により、ディスプレイパネルを封止して、駆動集積
回路3と有機EL画素アレイ2が一体化したデバイスが
得られる。
【0039】図6は、この発明の有機ELディスプレイ
装置の他の実施の形態を示し、パッシブダイナミック駆
動方式の駆動回路一体型有機ELディスプレイ装置の模
式図である。図7は、同概略回路構成図、図8は同概略
断面図である。
【0040】図6及び図7に示すように、この実施の形
態においても前述の実施の形態と同じく、基板1として
単結晶シリコン半導体基板を用い、この基板1上に有機
EL素子で構成された画素アレイ部2と周辺駆動集積回
路3aが形成されている。
【0041】周辺駆動集積回路3aは、映像信号などを
画面表示するための走査信号を行選択線4に与えるため
のYドライバ31aと、データ線にデータ信号を供給す
るためのX電極ドライバ33aと、X電極ドライバ33
aからのクロック信号に従ってビデオ入力信号データを
1ライン分保持するするバッファメモリ32aと、で構
成される。
【0042】上記したように、基板1は、単結晶シリコ
ン半導体基板からなり、画素アレイ部2の周辺部分の基
板1内に周知のCMOSプロセスにより、Yドライバ3
1a、X電極ドライバ33a、バッファメモリ32aが
形成されている。
【0043】上記半導体基板1内の画素アレイ部2に
は、Yドライバ31aから与えられる水平走査信号が入
力される行選択線4が基板上に絶縁膜を介して平行に配
置されている。また、行選択線4と直交する方向に平行
に配置データ線5が配置されている。この実施の形態に
おいては、パッシブダイナミック駆動方式で駆動される
ために、データ線5と行選択線4との間に有機EL素子
が設けられる。そして、画素アレイ2内の行選択線4と
しては陰極22が用いられ、また、データ線としては陽
極24が用いられる。即ち、基板1上の絶縁膜を介して
陰極22がYドライバ31からの行選択線と同じピッチ
で平行に配置される。そして、この上に有機層23が設
けられ、この有機層23上に陰極22と直交する方向に
延びる透明電極24がXドライバ33aのデータ線と同
じピッチで配置される。この結果、行選択線とデータ線
との交点に有機EL素子が設けられる。
【0044】この実施の形態においても、図8に示すよ
うに、前述の第1の実施の形態と同じく半導体基板1側
に陰極22が配置され、その上に有機層23、と陽極と
してのITO、SnO2などの透明電極24が配置さ
れ、基板1とは逆の面から発光するようになっている。
この実施の形態においても、基板1とは逆の面から有機
ELが発光するように構成されているため、基板1をエ
ッチングなどにより透光部を形成する必要が無く、工程
数の増加もなくまた、機械的強度が低下する畏れはな
い。
【0045】この実施の形態の有機EL素子も前述した
有機EL素子と同様にして構成されるている。即ち、シ
リコン半導体基板1上に絶縁層11を形成し、その絶縁
層1上に陰極となる電子注入電極22(厚み2000
Å)、電子輸送層(厚み500Å)、発光層(厚み20
0Å)、ホール輸送層(厚み500Å)からなる有機層
23、インジウム−スズ酸化物(ITO)からなり陽極
となるホール注入電極24とがこの順序で形成されてい
る。上記のように、堆積した有機EL素子を封止材とシ
ールドガラスを用いて封止される。
【0046】この実施の形態においても、酸化しやすい
陰極22は基板1上に設けられ、その上に有機層23及
び陽極(透明電極)24が配置されるので、封止材とシ
ールドガラス等により封止することで、酸化防止膜を設
けなくても陰極22の酸化が防止できる。
【0047】次に、上記した図6ないし図8に示す構造
の有機EL素子の製造方法の一例につき説明する。
【0048】まず、半導体基板1上に通常のMOS−L
SIプロセス技術を用いて、周辺駆動集積回路3を形成
する。このプロセスの後、有機EL画素アレイ部2に有
機EL素子を形成する。
【0049】まず、有機EL素子の陰極22を半導体基
板1の絶縁膜11上に形成する。陰極22は抵抗加熱式
真空蒸着法にて半導体基板1上の所定の画素領域に行選
択線と同ピッチで平行にメタルマスクを用いて形成す
る。陰極22の材料としては、MgIn、MgAg、A
lLiなどの低仕事関数の材料が用いられる。また、共
通電極線6と各陰極22とが電気的に接続されるよう
に、陰極22のパターンが形成されている。
【0050】この後、駆動集積回路部3をマスクして陰
極22を含め基板1上全面に有機電子輸送層、有機発光
層、有機ホール輸送層の順に同じく真空蒸着法により順
次形成する。即ち、陰極22上にBeBq2を真空蒸着
して電子輸送層を形成し、この電子輸送層上にαNPD
とルブレンを共蒸着して発光層を形成した後、この上に
MTDATAを真空蒸着してホール輸送層を形成する。
尚、これらの蒸着はいずれも真空度1×10-6Torr、基
板温度制御無しの条件下で行った。
【0051】続いて、有機膜層23の上に、メタルマス
クを用いて陽極となるITOからなる透明電極24をス
パッタ法により所定のパターンに形成する。透明電極2
4は陰極22とは直交方向でデータ線と同ピッチで平行
にパターニングされ、透明電極24とXドライバ33a
とが電気的に接続される。
【0052】この後、有機EL素子画素アレイ2と駆動
集積回路3aの全面に保護膜を形成する。この保護膜の
材質としては、高分子材料、SiO、MgOなどの金属
酸化物が用いられる。保護膜形成後、シールドガラスと
封止材により、ディスプレイパネルを封止して、駆動集
積回路3と有機EL画素アレイ3が一体化したデバイス
が得られる。
【0053】上記した各実施の形態においては、半導体
基体として単結晶シリコン基板を用いたが、ガラス基板
上に低温プロセスにより形成した多結晶シリコン半導体
層を基体として用いることもできる。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、有機ELを備えた画素アレイ部と周辺駆動回路とを
同一基板上に作成することができるので、有機ELディ
スプレイ装置の製造が容易になるとともに、ディスプレ
イ装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態を示し、アクティブス
タテック駆動方式の駆動回路一体型有機ELディスプレ
イ装置の模式図である。
【図2】この発明の一実施の形態の概略回路構成図であ
る。
【図3】この発明の一実施の形態の概略断面図である。
【図4】この発明の一実施の形態の有機EL素子の画素
部分の平面図である。
【図5】この発明の一実施の形態の有機EL素子部分の
断面図である。
【図6】この発明の他の実施の形態を示し、パッシブダ
イナミック駆動方式の駆動回路一体型有機ELディスプ
レイ装置の模式図である。
【図7】この発明の他の実施の形態の概略回路構成図で
ある。
【図8】この発明の他の実施の形態の概略断面図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 有機EL画素アレイ 3 駆動集積回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基体上に有機エレクトロルミネッ
    センス素子で構成された画素アレイが設けられ、上記半
    導体基体の画素アレイの周辺部には、前記有機エレクト
    ルミネッセンス素子を駆動する駆動集積回路が形成され
    ていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
    ディスプレイ装置。
  2. 【請求項2】 上記半導体基体上に、陰極と有機層と陽
    極をこの順序で積層し、前記基体とは反対側の面から発
    光することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクト
    ロルミネッセンスディスプレイ装置。
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