JP5153825B2 - 有機電界発光表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機電界発光表示素子及びその製造方法に関し、より詳細には、異なる色相を放射する有機電界発光表示素子を各々備える第１の基板と第２の基板とを相互に取り付けることによって、解像度及び開口率が向上した有機電界発光表示素子及びその製造方法に関する。

また、本発明は、アクティブマトリクス平板表示装置に関し、より詳細には、アクティブマトリクス平板表示装置に使われる薄膜トランジスタを積層構造に形成することによって、発光領域の開口率を高めたアクティブマトリクス有機電界発光表示装置に関する。

一般的に使われている表示装置の１つである陰極線管（ＣＲＴ）は、テレビを始めとして、計測機器及び情報端末機器などのモニターに主に用いられているが、ＣＲＴ自体の重みと大きさのために、電子製品の小型化及び軽量化の要求に積極的に対応できない。

このようなＣＲＴに代わって、小型化及び軽量化の長所を有する平板表示装置が注目されている。かかる平板表示装置には、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）及びＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ）などが挙げられる。

平板表示装置は、駆動方式によって、パッシブマトリクス（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）方式と、アクティブマトリクス（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）方式とに分けられる。

アクティブマトリクス方式の平板表示装置（以下、「アクティブマトリクス平板表示装置」という）は、ＴＦＴが形成されるＴＦＴ基板と、赤色、緑色、及び青色の発光素子とから構成される。

また、一般的に、アクティブマトリクス平板表示装置は、スイッチング用ＴＦＴと、駆動用ＴＦＴと、１つのキャパシタと、発光素子とから構成される。すなわち、アクティブマトリクス平板表示装置は、２つのＴＦＴと、１つのキャパシタとから構成される構造を有する。

しかしながら、背面発光及び前面発光アクティブマトリクス平板表示装置の場合には、前記ＴＦＴ基板に形成されたＴＦＴ及びキャパシタが占める面積が広くて、発光素子から発光した光が外部に放射され得る開口率が低いという問題点がある。

また、ＴＦＴ活性層の電荷移動度（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を増加させるために、ＴＦＴの大きさが大きくなり、これにより、平板表示装置においてＴＦＴが占める面積が一層大きくなっている。

図１は、一般的な技術に係る有機電界発光表示素子の断面図である。

まず、赤色Ａ、緑色Ｂ、及び青色Ｃの画素領域を有する透明絶縁基板１００上に、所定厚さの緩衝膜１１０を形成する。緩衝膜１１０は、透明絶縁基板１００から流出される不純物が後続の工程で形成されるべき薄膜トランジスタに流入することを防止するために形成される。

次に、緩衝膜１１０上に多結晶シリコン層パターン１２０を形成し、多結晶シリコン層パターン１２０の両端部に不純物を注入することで、画素領域Ａ，Ｂ，Ｃ毎にソース領域１２２及びドレイン領域１２４を形成する。この際、ソース領域１２２とドレイン領域１２４との間には、チャネル領域１２６が設けられる。

次に、構造体表面の上部にゲート絶縁膜１３０を形成し、多結晶シリコン層パターン１２０のチャネル領域１２６に対応するようにゲート電極１３２を形成する。

次に、構造体表面の上部に層間絶縁膜１４０を形成し、層間絶縁膜１４０をエッチングすることで、ソース及びドレイン領域１２２，１２４を露出させるコンタクトホール１４２を形成する。次いで、コンタクトホール１４２を介してソース及びドレイン領域１２２，１２４に接続するソース及びドレイン電極１５０，１５２を形成する。

次に、構造体表面の上部に保護膜１６０及び平坦化膜１７０を形成する。

その後、保護膜１６０及び平坦化膜１７０をエッチングすることで、ドレイン電極１５２を露出させるビアホール１７２を形成する。

次いで、各画素領域Ａ，Ｂ，Ｃ毎にビアホール１７２を介してドレイン電極１５２に接続される画素電極１８０を形成する。この際、画素電極１８０は、反射電極であることが好ましい。

次に、構造体表面の上部に、画素電極１８０の一部を露出させて発光領域を定義する画素定義膜パターン１８２を形成する。

次に、構造体表面の上部に、少なくとも発光層を含む有機膜１９０及び対向電極１９２を形成する。この際、有機膜１９０は、青色または白色光を放射する発光層を含む。

その後、対向電極１９２上に透明保護膜（図示せず）を形成する。

次いで、透明絶縁基板１００に対応するように封止基板２００を接着させることによって、有機電界発光表示素子を完成する。この際、封止基板２００の一方の面に吸湿材を形成してもよい。

前述したような一般的な技術に係る有機電界発光表示素子は、１つの絶縁基板に画素領域が設けられているので、高解像度及び高輝度が要求されるほど画素をパターニングすることが難しくなっていた。また、アクティブマトリクス方式の場合、各画素にＴＦＴ及びキャパシタが設けられているので、開口率が減少し、それにより、素子の寿命が低下するという問題点がある。

大韓民国特許出願公開第１９９９−６５１１９号明細書 大韓民国特許出願公開第２００４−６１８０９号明細書

本発明は、上記技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、開口率が増加されるとともに、素子の大型化を有利にする有機電界発光表示素子及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る有機電界発光表示素子は、第１の画素電極、少なくとも発光層を含む第１の有機膜、及び第１の対向電極を備える第１の基板と、第２の画素電極、少なくとも発光層を含む第２の有機膜、及び第２の対向電極を備え、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、を有する有機電界発光表示素子であって、前記第１の基板及び第２の基板に、第１の画素領域、第２の画素領域、及び第３の画素領域が各々分かれて設けられ、前記第１の画素領域、第２の画素領域、及び第３の画素領域は、各々、赤色画素領域、青色画素領域、及び緑色画素領域であり、第１の画素領域及び第３の画素領域が前記第１の基板に設けられ、第１の画素領域、第２の画素領域、及び第３の画素領域が前記第２の基板に設けられ、前記第１および第２の基板の積層方向から見て前記第１および第２の画素領域は互いに重なって配置されることを特徴とする。

また、本発明の他の態様に係る有機電界発光表示素子の製造方法は、少なくとも２つの画素領域が設けられる第１の基板上に、第１の画素電極を形成する工程と、前記第１の画素電極上に、少なくとも発光層を含む第１の有機膜を形成する工程と、前記第１の有機膜上に第１の対向電極を形成する工程と、少なくとも１つの画素領域が設けられ、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板上に、第２の画素電極を形成する工程と、前記第２の画素電極上に、少なくとも発光層を含む第２の有機膜を形成する工程と、前記第２の有機膜上に第２の対向電極を形成する工程と、前記第１の基板と第２の基板とを互いに取り付けて封止する工程と、を備え、前記第１および第２の基板の積層方向から見て前記少なくとも２つの画素領域と前記少なくとも１つの画素領域とは互いに重なって配置されることを特徴とする。

本発明の有機電界発光表示素子によれば、２つの基板に色相毎に画素を分けて形成することによって、ＦＭＭを用いた有機膜の堆積回数を減少させることができるとともに、開口率を向上させることができ、寿命を向上させることができる。また、整列回数の減少による工程時間の短縮を図ることができ、それにより、素子の大型化を有利にするという利点がある。

一般的な技術に係る有機電界発光表示素子の断面図である。 本発明に係る有機電界発光表示素子の断面図である。 本発明の一実施の形態に係る有機電界発光表示素子のレイアウトを示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る有機電界発光表示素子のレイアウトを示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る有機電界発光表示素子のレイアウトを示す図である。 本発明の一実施の形態に係る有機電界発光表示素子の構造を概略的に示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面には、アクティブマトリクス方式の有機電界発光表示素子を図示しているが、本発明は、パッシブマトリクス方式の有機電界発光表示素子にも適用可能である。

図２は、本発明に係る有機電界発光表示素子の断面図であり、図４は、本発明に係る有機電界発光表示素子の構造を概略的に示す断面図である。以下では、これらの図を互いに関連づけて説明する。

まず、図２を参照すれば、本実施の形態における有機電界発光表示素子では、第１の基板３００と第２の基板４００とが対向するように形成されている。第１の基板３００は、ゲート電極３３２、ソース電極３５０、及びドレイン電極３５２を含む薄膜トランジスタと、画素電極（第１の画素電極）３８０と、少なくとも発光層を含む有機膜（第１の有機膜）３９０と、対向電極（第１の対向電極）３９２と、を備える。第２の基板４００は、第１の基板３００と同様に、薄膜トランジスタと、画素電極（第２の画素電極）と、少なくとも発光層を含む有機膜（第２の有機膜）と、対向電極（第２の対向電極）とを、備える。第１の基板３００は、２つの画素領域を有し、第２の基板４００は、１つの画素領域を有する。

以下、図２に示された有機電界発光表示素子の製造方法について説明する。

まず、２つの画素領域を有する第１の基板３００上に、所定厚さの緩衝膜３１０を形成する。緩衝膜３１０は、第１の基板３００から流出される不純物が後続の工程で形成されるべき薄膜トランジスタに流入することを防止するために形成される。

次に、緩衝膜３１０上に多結晶シリコン層パターン３２０を形成し、多結晶シリコン層パターン３２０の両端部に不純物を注入することで、画素領域毎にソース領域３２２及びドレイン領域３２４を形成する。この際、ソース領域３２２とドレイン領域３２４との間には、チャネル領域３２６が設けられる。

次に、構造体表面の上部にゲート絶縁膜３３０を形成し、多結晶シリコン層パターン３２０のチャネル領域３２６に対応するようにゲート電極３３２を形成する。

次に、構造体表面の上部に層間絶縁膜３４０を形成し、層間絶縁膜３４０をエッチングすることで、ソース及びドレイン領域３２２，３２４を露出させるコンタクトホール３４２を形成する。次いで、コンタクトホール３４２を介してソース及びドレイン領域３２２，３２４に接続するソース及びドレイン電極３５０，３５２を形成する。

次に、構造体表面の上部に保護膜３６０及び平坦化膜３７０を形成する。

その後、保護膜３６０及び平坦化膜３７０をエッチングすることで、ドレイン電極３５２を露出させるビアホール３７２を形成する。

次いで、各画素領域にビアホール３７２を介してドレイン電極３５２に接続される画素電極３８０を形成する。この際、画素電極３８０は、反射電極であることが好ましい。

次に、構造体表面の上部に、画素電極３８０の一部を露出させて発光領域を定義する画素定義膜パターン３８２を形成する。

次に、構造体表面の上部に、少なくとも発光層を含む有機膜３９０を形成する。この際、発光層は、微細パターンマスク（ＦＭＭ；ｆｉｎｅ ｍｅｔａｌ ｍａｓｋ）を用いて２つの画素領域に色相毎に各々形成するか、又は、比較的寿命が長い赤色または緑色発光層を、ＦＭＭを用いて形成した後、青色発光層を全面にわたって形成することができる。言い換えれば、有機膜３９０には、それぞれの画素領域に対応する共通層として、青色光を放射する発光層を使用することができる。

次に、有機膜３９０上に対向電極３９２を形成する。対向電極３９２は、透明電極で形成される。

次に、１つの画素領域を有する第２の基板４００に、前述と同様の方法で有機電界発光表示素子を形成する。この際、第２の基板４００に形成される画素電極は、第１の基板３００に形成される画素電極３８０とは異なって透明電極で形成し、また、対向電極も透明電極で形成する。これは、第１の基板３００上の有機電界発光表示素子が第２の基板４００を介して光を放射させなければならないためである。言い換えれば、本実施の形態では、第１の基板３００は、前面発光型有機電界発光表示素子を備え、第２の基板４００は、両面発光型有機電界発光表示素子を備えることができる。

そして、第２の基板４００上に形成される有機膜は、ＦＭＭを使用せずに、全面にわたって形成することができる。この際、第１の基板４００上に、赤色及び緑色光を放射する発光層をそれぞれの発光領域に形成することもできるが、青色光を放射する発光層を共通層として使用する場合、赤色または緑色光を放射する発光層と重なるように形成することができるので、整列回数を減少させることができる。この場合、ＦＭＭの使用回数を１回減少させることができる。前述した通り、第１の基板３００及び第２の基板４００に画素領域を分けて形成することによって、第１の基板３００は、少なくとも３倍以上に開口率を向上させることができ、第２の基板４００は、少なくとも９倍以上に開口率を向上させることができる。

その後、図４に示すように、第１の基板３００と第２の基板４００とを接着剤５００により取り付けて封止する。この際、第１の基板３００と第２の基板４００との間に有機絶縁膜をさらに備えることができる。そして、第１の基板３００または第２の基板４００、例えば、第１の基板３００の端部にドライバＩＣ６００が取り付けられている。この際、第１の基板３００と第２の基板４００との間に、導電性粒子を含む異方性導電フィルム（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ；ＡＣＦ）７００を使用して第１の基板３００と第２の基板４００とを電気的に連結させることによって、ドライバＩＣ６００を第１の基板３００または第２の基板４００に取り付けることができる。

図３ａ乃至図３ｃは、本発明の実施の形態に係る有機電界発光表示素子のレイアウトを示す図であり、第１及び第２の基板上に形成されることができる発光層の色相を示す。

まず、図３ａ及び図３ｂは、赤色Ｒ、緑色Ｇ、及び青色Ｂの画素領域を第１の基板及び第２の基板に分けて形成する場合を示す。ここで、第１の基板は、下部に配置され、第２の基板は、上部に配置されると想定した。

図３ａを参照すれば、第１の基板に青色画素領域（第２の画素領域）Ｂと緑色画素領域（第３の画素領域）Ｇが設けられ、第２の基板に赤色画素領域（第１の画素領域）Ｒが設けられる場合を示す。この際、緑色画素領域Ｇが、青色画素領域Ｂの一部に重なるように設けられることができる。

図３ｂを参照すれば、第１の基板に青色画素領域Ｂと赤色画素領域Ｒが設けられ、第２の基板に緑色画素領域Ｇが設けられる場合を示す。この際、赤色画素領域Ｇが、青色画素領域Ｂの一部に重なるように設けられることができる。

次に、図３ｃは、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂ、シアンＣ、マゼンタＭ、及びイエローＹの画素領域が設けられる場合を示す。この際、シアン（ｃｙａｎ）画素は、緑色Ｇ及び青色Ｂの画素からなり、マゼンタ（ｍａｇｅｎｔａ）画素は、赤色Ｒ及び青色Ｂの画素からなり、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ）画素は、赤色Ｒ及び緑色Ｇの画素からなる。したがって、図３ｃに示すように、第１の基板には、緑色Ｇ、青色Ｂ、青色Ｂ、赤色Ｒ、赤色Ｒ、青色Ｂ、青色Ｂ、及び緑色Ｇの画素がこの順に繰り返されて設けられており、第２の基板には、赤色Ｒ、緑色Ｇ、緑色Ｇ、及び赤色Ｒ画素がこの順に繰り返されて設けられている。それぞれの画素は、個別的に駆動が可能であり、シアン、マゼンタ、及びイエロー画素は、それぞれの色相に合う画素を同時に駆動することによって再現することができる。より具体的には、第１の基板３００は、赤色光、緑色光、青色光、シアン色光、及びマゼンタ色光を放射し、第２の基板４００は、赤色光、緑色光、及びイエロー光を放射する。

なお、第１の基板３００及び第２の基板４００に、赤色画素領域Ｒ、青色画素領域Ｂ、及び緑色画素領域Ｇを設ける際の分類方法としては、上記の分類に限定されず、たとえば、第１の基板３００に赤色画素領域Ｒ及び緑色画素領域Ｇが設けられ、第２の基板４００に赤色画素領域Ｒ、青色画素領域Ｂ、及び緑色画素領域Ｇが設けられることもできる。

以上のとおり、本実施の形態の有機電界発光表示素子では、第１の基板３００及び第２の基板４００に互い異なる色相を放射する有機電界発光表示素子を形成することによって、開口率を増加させることができる。

以上において説明した本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施の形態及び添付された図面に限定されるものではない。

１００ 透明絶縁基板、
１１０，３１０ 緩衝膜、
１２０，３２０ 多結晶シリコン層パターン、
１２２，３２２ ソース領域、
１２４，３２４ ドレイン領域、
１２６，３２６ チャネル領域、
１３０，３３０ ゲート絶縁膜、
１３２，３３２ ゲート電極、
１４０，３４０ 層間絶縁膜、
１４２，３４２ コンタクトホール、
１５０，３５０ ソース電極、
１５２，３５２ ドレイン電極、
１６０，３６０ 保護膜、
１７０，３７０ 平坦化膜、
１７２，３７２ ビアホール、
１８０，３８０ 画素電極、
１８２，３８２ 画素定義膜パターン、
１９０，３９０ 有機発光層、
１９２，３９２ 対向電極、
２００ 封止基板、
３００ 第１の基板、
４００ 第２の基板、
５００ 接着剤、
６００ ＩＣ、
７００ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）。

Claims (13)

1. 反射型の第１の画素電極、少なくとも発光層を含む第１の有機膜、及び透明な第１の対向電極を備える第１の基板と、
   透明な第２の画素電極、少なくとも発光層を含む第２の有機膜、及び透明な第２の対向電極を備え、前記第１の基板に対向して配置される透明な第２の基板と、を有する有機電界発光表示素子であって、
   前記第１の基板及び第２の基板には、第１の画素領域、第２の画素領域、及び第３の画素領域が各々分かれて設けられ、
   前記第１の画素領域、第２の画素領域、及び第３の画素領域は、各々、赤色画素領域、青色画素領域、及び緑色画素領域であり、
   第１の画素領域及び第３の画素領域が前記第１の基板に設けられ、第１の画素領域、第２の画素領域、及び第３の画素領域が前記第２の基板に設けられ、
   前記第１および第２の基板の積層方向から見て前記第１および第２の画素領域は互いに重なって配置されることを特徴とする有機電界発光表示素子。
2. 前記第２の基板に、第３の画素領域、第２の画素領域、第２の画素領域、第１の画素領域、第１の画素領域、第２の画素領域、第２の画素領域、及び第３の画素領域がこの順に設けられ、前記第１の基板に、第１の画素領域、第３の画素領域、第３の画素領域、及び第１の画素領域がこの順に設けられることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示素子。
3. 前記第２の基板は、赤色光、緑色光、青色光、シアン色光、及びマゼンタ色光を放射し、前記第１の基板は、赤色光、緑色光、及びイエロー光を放射することを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光表示素子。
4. 前記赤色光と緑色光によってイエロー光が放射され、前記緑色光と青色光によってシアン色光が放射され、前記青色光と赤色光によってマゼンタ色光が放射されることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光表示素子。
5. 前記第１の基板または前記第２の基板にドライバＩＣがさらに設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機電界発光表示素子。
6. 前記第１の基板と前記第２の基板との間に異方性導電フィルムがさらに設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機電界発光表示素子。
7. 前記第１の基板は、前面発光型有機電界発光表示素子を備え、前記第２の基板は、両面発光型有機電界発光表示素子を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機電界発光表示素子。
8. 前記第１の基板と前記第２の基板との間に有機絶縁膜がさらに設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機電界発光表示素子。
9. 少なくとも２つの画素領域が設けられる第１の基板上に、反射型の第１の画素電極を形成する工程と、
   前記第１の画素電極上に、少なくとも発光層を含む第１の有機膜を形成する工程と、
   前記第１の有機膜上に透明な第１の対向電極を形成する工程と、
   少なくとも１つの画素領域が設けられ、前記第１の基板に対向して配置される透明な第２の基板上に、透明な第２の画素電極を形成する工程と、
   前記第２の画素電極上に、少なくとも発光層を含む第２の有機膜を形成する工程と、
   前記第２の有機膜上に透明な第２の対向電極を形成する工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに取り付けて封止する工程と、を備え、
   前記第１および第２の基板の積層方向から見て前記少なくとも２つの画素領域と前記少なくとも１つの画素領域とは互いに重なって配置されることを特徴とする有機電界発光表示素子の製造方法。
10. 前記第１の有機膜は、微細パターンマスクを用いてそれぞれの画素領域に形成されることを特徴とする請求項９に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
11. 前記第１の有機膜には、それぞれの画素領域に対応する共通層として、青色光を放出する発光層を使用することを特徴とする請求項９または１０に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
12. 前記第１の基板と前記第２の基板との間に異方性導電フィルムを形成し、当該第１の基板と第２の基板とを電気的に連結する段階をさらに備えることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。
13. 前記第１の基板と前記第２の基板との間に有機絶縁膜を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光表示素子の製造方法。