JP2001092381A - 有機ｅｌディスプレイおよびその製造方法 - Google Patents

有機ｅｌディスプレイおよびその製造方法

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Yuji Kondo
祐司 近藤
Atsushi Oda
淳 小田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アクティブマトリクス駆動有機ＥＬディスプレ
イが大型化した場合においても、歩留まりよく、安価に
製造できる構造を得る。 【解決手段】多層基板の第1層の表面に陰極２を形成
し、その上に有機膜３を形成し、その上に共通陽極４を
形成して有機ＥＬ画素をマトリックス状に形成する。多
層基板の第2層に配線部を形成する。多層基板の第3層に
共通陽極取り出し電極９、陰極取り出し電極６，７，８
を形成し、第１層の陽極および各陰極と第3層の陽極取
り出し電極および陰極取り出し電極とを第2層の配線部
５および各層に設けた貫通孔を介して電気的に接続す
る。駆動ＩＣを第3層の共通陽極取り出し電極および各
陰極取り出し電極に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬディスプ
レイ、特にアクティブマトリクス駆動の有機ＥＬディス
プレイとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、有機薄膜のエレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ）現象を利用した有機ＥＬ素子を応用したデ
バイスとして、有機ＥＬ素子構造を単位画素として、そ
の単位画素を1枚の支持基板上に平面的に2次元に配置し
て薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いてマトリクス駆動
するアクティブマトリクス駆動有機ＥＬディスプレイが
研究開発されている。
【０００３】図８は、アクティブマトリクス駆動ＥＬデ
ィスプレイの等価回路図である（例えば、特開平８−２
３４６８３号公報参照）。画素を形成するＥＬ素子（Ｅ
Ｌ）および２つのＴＦＴ（Ｔ１，Ｔ２）とコンデンサＣ
ｓからなる駆動回路を上下左右に複数個並べ、左右方向
に並んだ各駆動回路の第１のＴＦＴ（Ｔ１）のゲート端
子を走査線に接続して走査信号を与え、また上下方向に
並んだ各駆動回路の第１のＴＦＴのドレイン端子をデー
タ線に接続し、発光信号を与えている。ＥＬ素子（Ｅ
Ｌ）の一端にはＥＬ駆動電源（図示せず）が接続され、
コンデンサＣｓの一端はアースされている。
【０００４】図９は、図８のＥＬ素子として有機ＥＬ素
子を用いた場合のアクティブ駆動ＥＬディスプレイの1
画素の部分的断面図である（従来例１）。ガラス基板６
４上に、ｐ−Ｓｉ膜６１、ゲート絶縁膜６２、ゲート電
極６５、ゲート絶縁膜６２に設けたホールを介してｐ−
Ｓｉ膜６１に接続されているソース・ドレイン電極６３
を形成しＴＦＴ部分を構成し、この上に絶縁層（平坦
層）６６を形成し、その上部に陽極（ＩＴＯ）６８、有
機膜９１および陰極９２を形成して有機ＥＬ素子を形成
した構造を有している。なお、図９には、コンデンサや
配線については描いていないが、これらも同じガラス基
板６４上に形成されている。このようなＴＦＴと有機Ｅ
Ｌ素子からなる画素が同一基板上に複数個マトリクス状
に形成されてアクティブマトリクス駆動ディスプレイが
出来上がっている。
【０００５】一方、実開平４−３１２９９号公報に、ア
クティブマトリクス駆動ＥＬディスプレイにおいて、開
口率を高めて高画質のＥＬディスプレイを得るために、
ＥＬ素子を形成したＥＬ基板と、ＴＦＴ、コンデンサ、
配線を形成したＴＦＴ基板とを、ＥＬ基板の電極とＴＦ
Ｔ基板の電極とが接続バンクを用いて接続されるように
貼り合わせる構造が提案されている（従来例２）。
【０００６】図１０および図１１は、それぞれ実開平４
−３１２９９号公報に提案されているアクティブマトリ
クス駆動ＥＬディスプレイの断面図と斜視図である。図
１０に示すように、ガラスなどのＥＬ基板１１１上に、
透明電極（陽極）１１２、第１絶縁層１１３、ＺｎＳ発
光層１１４、第２絶縁層１１５および金属電極（陰極）
１１６を順次形成することによりＥＬ素子が形成されて
いる。一方、ＴＦＴ基板１２１上に、ゲート電極１２
２、ゲート絶縁層１２３、ａ―Ｓｉ層１２４、チャネル
保護膜１２５が順次積層され、この上にソース電極１３
０とドレイン電極１３１が形成されてＴＦＴが設けられ
ている。こうして別々に形成されたＥＬ基板１１１とＴ
ＦＴ基板１２１を、それぞれの基板上の電極を接続バン
プ１３６を用いて接続するように貼り合わせて図１１に
示すようなＥＬディスプレイが構成されている。この様
な構成によって、1画素内の発光部の面積をＥＬ基板上
に広くとることができるので開口率の高いアクティブマ
トリクス駆動ＥＬディスプレイが得られるとしている。
なお、図１１において、１３２は走査用電極、１３３は
データ用電極、１３４はグランド電極、１３５は透明電
極接続用電極である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上で述べた従来例1に
おいては、同一の基板上に、有機ＥＬ素子、ＴＦＴ、コ
ンデンサ、配線などすべてを形成しているので、ディス
プレイのサイズがそのままＴＦＴなどを形成するガラス
基板のサイズに相当していた。このためアクティブマト
リクス駆動ディスプレイのサイズを大きくするために
は、ＴＦＴなどを形成したガラス基板のサイズそのもの
を大きくせねばならなかった。
【０００８】また、実開平４−３１２９９号公報に記載
の従来例２の場合も、ＴＦＴ基板とＥＬ基板のサイズが
同じため、基板の面積そのものもほぼ同じになってい
た。
【０００９】これら従来例のように、ディスプレイを形
成するガラス基板の面積と、ＴＦＴを使った駆動回路を
形成する基板の面積が同じ場合には、以下のような種々
の弊害が生じていた。すなわち、ＴＦＴ駆動回路を製造
するプロセス装置がディスプレイの大型化と共に巨大
化、高価格化する。大面積ガラス基板の強度を稼ぐため
のガラス重量が増加する。大画面ガラス基板にＴＦＴを
形成するので、大面積中のＴＦＴやトランジスタの歩留
まりが低下する、などである。このような欠点は、従来
ＴＦＴ駆動回路を、ディスプレイと同じ基板若しくは同
様の面積の基板に作るために生じていた。本発明の目的
は、かかる問題点を解消できるアクティブマトリクス駆
動有機ＥＬディスプレイを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の有機ＥＬディス
プレイは、有機ＥＬ画素を多層基板に製作し、駆動回路
を別の基板に製作し、この２つの基板を接続し張り合わ
せて形成したこと、すなわち、有機ＥＬ画素を形成した
多層基板の配線により、駆動回路との接続面積を画素の
形成面積より縮小した点が特徴である。
【００１１】本発明は、有機ＥＬ画素をマトリクス状に
形成したアクティブマトリクス駆動の有機ＥＬディスプ
レイにおいて、多層基板の表面に有機ＥＬ画素をマトリ
クス状に形成し、前記有機ＥＬ画素に駆動電圧を印加す
る配線を前記多層基板の内層と前記有機ＥＬ画素を形成
した以外の層に形成し、前記有機ＥＬ画素を駆動する駆
動回路を集積形成した駆動ＩＣを前記多層基板の前記有
機ＥＬ画素を形成した面と異なる面に設けた前記有機Ｅ
Ｌ画素の取り出し電極に接続したことを特徴とする。マ
トリクス状に形成された有機ＥＬ画素の陽極は、各画素
共通に形成されている。また、マトリクス状に形成され
た有機ＥＬ画素の陽極および陰極とこれらに駆動電圧を
印加する配線との電気的接続は、多層基板に設けた貫通
孔を介して行う。駆動ＩＣは、シリコン基板上に集積し
て形成することができる。また、各画素共通に形成され
た陽極は、多層基板の有機ＥＬ画素を形成した表面に設
けた陽極接続電極を介して配線と接続してもよい。
【００１２】さらに、本発明によれば、多層基板の表面
に複数の陰極をマトリクス状に形成する工程と、陰極上
に有機膜を形成する工程と、有機膜上に陽極を共通に形
成する工程と、多層基板の内層面に配線部を形成する工
程と、多層基板の裏面に共通陽極取り出し電極および各
陰極取り出し電極を形成する工程と、前記各陰極および
共通陽極とこれらの取り出し電極とを前記配線部および
多層基板に形成した貫通孔を介して電気的に接続する工
程と、前記共通陽極取り出し電極および各陰極取り出し
電極に駆動ＩＣを接続する工程とを有することを特徴と
する有機ＥＬディスプレイの製造方法が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示す
断面図で、有機ＥＬ画素を形成した基板の構造を示して
いる。この実施の形態で用いる基板は多層基板である。
多層基板(第１層)１の上に、陰極(アルミニウム)２が形
成してある。形成方法は多層基板１の上に銅等の金属層
を形成後、エッチング等によりパターンを形成し、この
上にアルミニウム層（リチウムを含む）を蒸着若しくは
スパッタ等で形成する。この陰極２の上に有機膜３を形
成する。有機膜３は、一般的には多層膜であるが、特に
本発明の場合には、単層若しくは多層膜のどちらでも問
題ない。有機膜３の上に陽極（ＩＴＯ）４を形成する。
この陰極２と陽極４に有機膜３が挟まれた構造におい
て、陽極４より電圧を印加すると、有機膜３に電子と正
孔が注入され、この電子と正孔が再結合し発光する。
【００１４】陰極２の第１の画素と、多層基板（第３
層）１０の裏面に形成した第１画素陰極取り出し電極６
は、多層基板（第２層）１２に形成した配線部５と各層
に形成した貫通孔を介して電気的に接続される。また、
第２の画素、第３の画素の陰極もそれぞれ第２画素陰極
取り出し電極７及び第３画素陰極取り出し電極８と配線
部５により接続される。陽極４は、各画素に共通に形成
され、これも配線部５と各層に形成した貫通孔を介して
多層基板（第３層）１０の裏面に形成した共通陽極取り
出し電極９に接続される。第１画素陰極取り出し電極
６、第２画素陰極取り出し電極７、第３画素陰極取り出
し電極８及び共通陽極取り出し電極９は、駆動用のＩＣ
１１のパッドに接続される。また、多層基板１の表面に
キャップ１３を接着し、有機膜を湿度より保護する。
【００１５】次に、ディスプレイとしての平面の配置に
ついて図２，３，４を用いて説明する。図２は、第１の
実施の形態を上面から見た平面図である。この実施の形
態では、図示していないが、有機膜及び陽極（ＩＴＯ
等）を陰極（アルミニウム）２の上部に形成することに
より、陰極（アルミニウム）２の形成部分が画素とな
る。したがって図２の例では、６×６のマトリクス構成
のディスプレイを形成している。この陰極形成部分には
一般的にはビア２３と呼ばれる多層基板の１層ないし２
層を貫通して電気的な接続をする貫通孔が、それぞれ設
けられている。このビア２３と図３に示した多層基板の
内層に形成された配線部５が電気的に接続されている。
図３の配線パターンは１例を示したまでで、実際の配線
は、配線を多層の内層を用いて立体的に配線するため、
種々のパターンになる。この陰極２からビア２３を通じ
て接続された配線は、図４に示したように、多層基板
（第３層）１０に形成した画素陰極取り出し電極２２
に、再びビアを介して接続される。一方、表面層の陽極
電極４は、内層の配線部５とビアを介して反対側の裏面
層に形成した共通陽極取り出し電極９に配線接続され
る。これらの画素陰極取り出し電極２２及び共通陽極取
り出し電極９には、有機ＥＬ画素の駆動ＩＣ１１が接続
される。接続方法は、本実施の形態では、バンプ接続を
挙げているが、ワイアボンディング接続でも問題ない。
【００１６】図５に、図２，３，４中のA-A’線で示し
た部分の断面図を示す。この例では、画素陰極取り出し
部分２４には、画素陰極取り出し電極２２が１列に形成
されている。この例でわかるように、有機ＥＬ画素を形
成したディスプレイ部分と、この有機ＥＬ画素を駆動す
る回路（ＩＣ）部分の面積は、回路部分の面積が１／２
以下、特に図５の例では１／１０程度に縮小されてい
る。
【００１７】次に本発明の動作を第１の実施の形態の図
１を使用して説明する。駆動IC１１より、所望の輝度に
応じて決まる電流が有機ＥＬ素子の各画素に供給され
る。電流は、駆動ＩＣの端子より共通陽極取り出し電極
９と配線部５を通じて陽極４に供給される。供給された
電流は、有機膜３の中で電子と正孔のペアとして存在
し、このペアが再結合するときに発光現象を起こす。電
流は、各画素の陰極取り出し電極６、７、８から駆動Ｉ
Ｃ１１に帰還される。
【００１８】駆動ＩＣの回路構成の１例を図６に示す。
本実施の形態の場合、図６に示したようなアクティブマ
トリクス回路が一般的に使用される。この回路は、デー
タ書き込み用トランジスタＭ０１，駆動用トランジスタ
Ｍ０２、データ保持コンデンサＣ０１及び、走査線、デ
ータ線等の配線から構成される。図面右に示した共通陽
極接続端子５１及び画素陰極接続端子５２は、それぞれ
図１の共通陽極取り出し電極９と、画素陰極取り出し電
極６、７、８等に接続される。
【００１９】回路の動作は、データ書き込みは、走査線
ｎがハイ状態になったときにデータ書き込みトランジス
タＭ０１がオン状態になり、データ線ｍの電位がデータ
保持コンデンサＣ０１に書き込まれる。その後、走査線
ｎがロウ状態に推移すると、データ書き込みトランジス
タＭ０１はオフ状態になり、データ保持コンデンサＣ０
１の電位は次の書き込みタイミングまで保持される。デ
ータ保持コンデンサＣ０１の電位に応じて、駆動用トラ
ンジスタＭ０２は、画素から電流をシンクする。この電
流シンクはデータ保持トランジスタＣ０１に電位がある
限り継続的に行われる。このため有機ＥＬ素子をアクテ
ィブマトリクス駆動できる。
【００２０】本実施の形態の構成では、有機ＥＬディス
プレイを構成する多層基板の面積を巨大化しても、駆動
ＩＣは多層基板とは別に製作するので、駆動ＩＣのサイ
ズを小さくすることが可能になる。駆動ＩＣのサイズが
小さいことは、駆動ＩＣ中のトランジスタのばらつきを
低減し、特性的に有利になる上、歩留まりを飛躍的に向
上できる。
【００２１】また、駆動ＩＣを構成するデータ書き込み
用トランジスタＭ０１や駆動用トランジスタＭ０２は、
ＴＦＴを使用する必要は必ずしもないためシリコン等の
単結晶基板を使用できるので、電流供給能力的にもＴＦ
Ｔより２〜１０倍程度大きくなる。この電流供給能力の
差は、同じ回路の面積を縮小できることを意味している
ので、一層、特性ばらつきや歩留まりの点で有利にな
る。また、ＴＦＴとシリコン基板上のＩＣでは、放熱特
性がシリコンＩＣの方が数倍以上優れているため、この
点でも有利になる。
【００２２】次に本発明の第２の実施の形態を図７を用
いて説明する。この第２の実施の形態では、陽極４を配
線部５に直接接続せずに、陽極接続電極２１を介して接
続している。これは陰極２と有機膜３を形成したときの
膜厚によって、陽極の形成時にこの段差により陽極が断
線することを防止するために、陰極２と同じ厚さ若しく
は、陰極２の厚さと有機膜３の厚さの合計の厚さと同じ
厚さに陽極接続電極２１を形成する。その他の部分は第
１の実施の形態と同じである。
【００２３】
【発明の効果】以上、説明したように本発明では、有機
ＥＬディスプレイを構成する多層基板の面積を巨大化し
ても、ディスプレイの面積に比較して駆動ICの部分の面
積が飛躍的に縮小できるため、駆動ICの特性ばらつき等
の特性面で改善されるとともに、ICの歩留まりが向上
し、コスト的にも有利になる。また、駆動ＩＣは、ＴＦ
Ｔを使用する必要は必ずしもないためシリコン等の単結
晶基板を使用できるため、電流供給能力的にもＴＦＴよ
り２〜１０倍程度大きくなる。この電流供給能力の差
は、同じ回路の面積を縮小できることを意味しているの
で、一層、特性ばらつきや歩留まりの点で有利になる。
また、ＴＦＴとシリコン基板上のＩＣでは、放熱特性が
シリコンＩＣの方が数倍以上優れているため、本発明
は、この点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の有機ＥＬディスプ
レイの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の多層基板の第１層
の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の多層基板の第２層
の配線部を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の多層基板の第３層
の駆動ＩＣ接続面を示す平面図である。
【図５】図２，３，４中のＡ−A'線で示した部分の断面
図である。
【図６】本発明に用いる駆動ＩＣの回路構成の一例を示
す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬディスプ
レイの断面図である。
【図８】アクティブマトリクス駆動ＥＬディスプレイの
等価回路図である。
【図９】従来のアクティブマトリクス駆動の有機ＥＬ素
子の断面図である。
【図１０】実開平４−３１２９９に記載されているアク
ティブマトリクス駆動ＥＬディスプレイの断面図であ
る。
【図１１】実開平４−３１２９９に記載されているアク
ティブマトリクス駆動ＥＬディスプレイの斜視図であ
る。
【符号の説明】
１ 多層基板（第１層） ２ 陰極（アルミニウム） ３ 有機膜 ４ 陽極（ＩＴＯ） ５ 配線部 ６，７，８，２２ 画素陰極取り出し電極 ９ 共通陽極取り出し電極 １０ 多層基板（第３層） １１ 駆動ＩＣ １２ 多層基板（第２層） １３ キャップ ２１ 陽極接続電極 ２３ ビア ２４ 画素陰極取り出し部分 ５１ 共通陽極接続端子 ５２ 画素陰極接続端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K007 AB18 BA06 DA02 5C094 AA42 AA43 AA44 BA03 BA29 CA19 DA09 DB01 EA03 EA04 EA07 EB05 EB10 GB01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 有機ＥＬ画素をマトリクス状に形成した
    アクティブマトリクス駆動の有機ＥＬディスプレイにお
    いて、多層基板の表面に有機ＥＬ画素をマトリクス状に
    形成し、前記有機ＥＬ画素に駆動電圧を印加する配線を
    前記多層基板の内層と前記有機ＥＬ画素を形成した以外
    の層に形成し、前記有機ＥＬ画素を駆動する駆動回路を
    集積形成した駆動ＩＣを前記多層基板の前記有機ＥＬ画
    素を形成した面と異なる面に設けた前記有機ＥＬ画素の
    取り出し電極に接続したことを特徴とする有機ＥＬディ
    スプレイ。
  2. 【請求項２】 前記マトリクス状に形成した有機ＥＬ画
    素の陽極は、各画素共通に形成されていることを特徴と
    する請求項1記載の有機ＥＬディスプレイ。
  3. 【請求項３】 前記マトリクス状に形成された有機ＥＬ
    画素の陽極および陰極とこれらに駆動電圧を印加する配
    線との電気的接続は、前記多層基板に設けた貫通孔を介
    して行うことを特徴とする請求項1記載の有機ＥＬディ
    スプレイ。
  4. 【請求項４】 前記駆動ＩＣはシリコン基板上に集積し
    て形成されていることを特徴とする請求項1記載の有機
    ＥＬディスプレイ。
  5. 【請求項５】 前記各画素共通に形成された陽極は、多
    層基板の有機ＥＬ画素を形成した表面に設けた陽極接続
    電極を介して配線と接続されていることを特徴とする請
    求項２または3記載の有機ＥＬディスプレイ。
  6. 【請求項６】 多層基板の表面に複数の陰極をマトリク
    ス状に形成する工程と、陰極上に有機膜を形成する工程
    と、有機膜上に陽極を共通に形成する工程と、多層基板
    の内層面に配線部を形成する工程と、多層基板の裏面に
    共通陽極取り出し電極および各陰極取り出し電極を形成
    する工程と、前記各陰極および共通陽極とこれらの取り
    出し電極とを前記配線部および多層基板に形成した貫通
    孔を介して電気的に接続する工程と、前記共通陽極取り
    出し電極および各陰極取り出し電極に駆動ＩＣを接続す
    る工程とを有することを特徴とする有機ＥＬディスプレ
    イの製造方法。
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