JP2011014870A - 有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光領域と非発光領域を含む基板と、前記基板上に位置するバッファ層と、前記バッファ層上の非発光領域に位置する半導体層と、前記基板全面に位置するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記発光領域上に位置する第１の電極と、前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記非発光領域上に位置するゲート電極と、前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に位置し、前記半導体層及び前記第１の電極と電気的に接続されるソース／ドレイン電極と、前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる保護膜と、前記第１の電極上に位置する有機膜と、前記基板全面に位置する第２の電極とを含むことを特徴とする有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。
【選択図】図１Ｇ
【解決手段】発光領域と非発光領域を含む基板と、前記基板上に位置するバッファ層と、前記バッファ層上の非発光領域に位置する半導体層と、前記基板全面に位置するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記発光領域上に位置する第１の電極と、前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記非発光領域上に位置するゲート電極と、前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に位置し、前記半導体層及び前記第１の電極と電気的に接続されるソース／ドレイン電極と、前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる保護膜と、前記第１の電極上に位置する有機膜と、前記基板全面に位置する第２の電極とを含むことを特徴とする有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。
【選択図】図１Ｇ
Description
本発明は、有機電界発光表示装置及びその製造方法に関し、背面発光時に有機膜による透過度の低下、段差による不良防止を解決することができる最適な有機膜を備える有機電界発光表示装置及びその製造方法（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｔｈｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｓａｍｅ）に関する。
一般に、有機電界発光表示装置は、電子注入電極と正孔注入電極からそれぞれの電子と正孔を発光層内部に注入させ、注入された電子と正孔が結合したエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）が励起状態から基底状態に遷移する際に発光する発光表示装置である。
このような原理によって、従来の液晶薄膜表示素子とは異なって、別途の光源が要らず、素子の体積と重さを低減する長所がある。
前記有機電界発光表示装置を駆動する方式は、受動マトリックス方式（ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ）と能動マトリックス方式（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ）に分類することができる。
前記受動マトリックス方式の有機電界発光表示装置は、その構成が簡単であり製造方法も単純ではあるが、高消費電力及び表示素子の大面積化が難しく、配線数の増加とともに開口率が低下する短所がある。
また、有機電界発光表示装置は、有機発光層から発生した光を放出する方向によって背面発光構造と前面発光構造とに分類されるが、背面発光構造は、光を形成された基板の方へ放出するものであって、上部電極に反射電極や反射膜を形成し、下部電極に透明電極を形成する。ここで、有機電界発光表示装置に薄膜トランジスタを形成する能動マトリックス方式を採用する場合、薄膜トランジスタの形成部分には光が透過できないため、光を放出する面積が減少される。これに対し、前面発光構造は、上部電極に透明電極が形成され、下部電極に反射電極や反射膜が形成されるので、光は基板側の反対方向に放出されるため光の透過面積が広くなって輝度が向上される。最近は、１つの基板上に前面発光と背面発光とを同時に実現させる両面発光有機電界発光表示装置が注目されている。
しかしながら、従来の有機電界発光表示装置を、前面発光領域として用いた場合は問題がないが、背面発光領域として用いた場合は有機膜による透過度低下により高品質の画質を実現することができない。また、発光部の有機膜を全部除去すると、段差が生じて、薄膜である下部電極、有機膜、上部電極を積層する際に段差被覆性（ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）が良くなく、暗点などの不良が誘発される可能性がある。したがって、不良を防止し、透過度が改善される有機膜の形成が要求されている。
本発明は、有機電界発光表示装置及びその製造方法に関し、背面または両面発光時に有機膜により透過度が低下され、段差による不良防止を解決することができる最適化された有機膜を備える有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することにその目的がある。
本発明は、有機電界発光表示装置及びその製造方法に関し、より詳しくは、発光領域及び非発光領域を含む基板と、前記基板上に位置するバッファ層と、前記バッファ層上の非発光領域に位置する半導体層と、前記基板全面に位置するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に位置し、発光領域上に位置する第１の電極と、前記ゲート絶縁膜上に位置し、非発光領域上に位置するゲート電極と、前記ゲート電極上に位置し、前記第１の電極の一部を開口する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に位置し、前記半導体層及び前記第１の電極に電気的に接続されるソース／ドレイン電極と、前記基板全面に位置して前記第１の電極の一部を開口する保護膜と、前記第１の電極上に位置する有機膜と、前記基板全面に位置する第２の電極とを含むことを特徴とする有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。
本発明によれば、発光部の有機膜を最適化した有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することで、背面または両面発光時に発光面に位置する有機膜により光透過度が低下する短所や有機膜除去時に段差による不良を解決して、特性が改善された有機電界発光表示装置を提供することができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態に限定されるものではなく、他の形態で具体化することもできる。
なお、説明の都合上、図面において、ある層が、他の層または基板の「上」にあると記載した場合、これは他の層または基板の「直上に」直接形成される場合に限らず、それらの間に第３の層が介在する場合も含む。明細書の全体において同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
＜第１の実施形態＞
図１Ａないし図１Ｇは、本発明の第１の実施形態による有機電界発光表示装置を示す図である。
図１Ａに示すように、画素領域ａ及び非画素領域ｂを備える基板１００を提供する。そして、前記基板１００上にバッファ層１１０を形成する。前記基板１００はプラスチックまたはガラスなどで形成された透明基板であり、前記バッファ層１１０は下部基板から発生する水分または不純物の拡散を防止する役割をし、単層膜または多層膜で形成される。前記バッファ層１１０は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜のような酸化膜または窒化膜を用いて形成され、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＡＺＯなどの物質を含むことができ、１つまたは複数の層に形成することができる。
図１Ａないし図１Ｇは、本発明の第１の実施形態による有機電界発光表示装置を示す図である。
図１Ａに示すように、画素領域ａ及び非画素領域ｂを備える基板１００を提供する。そして、前記基板１００上にバッファ層１１０を形成する。前記基板１００はプラスチックまたはガラスなどで形成された透明基板であり、前記バッファ層１１０は下部基板から発生する水分または不純物の拡散を防止する役割をし、単層膜または多層膜で形成される。前記バッファ層１１０は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜のような酸化膜または窒化膜を用いて形成され、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＡＺＯなどの物質を含むことができ、１つまたは複数の層に形成することができる。
続いて、図１Ｂに示すように、前記バッファ層１１０上の非画素領域ｂに位置する半導体層１２０を形成する。前記半導体層１２０は非晶質シリコンで形成され、前記非晶質シリコン層を結晶化して多結晶または単結晶シリコンを形成した後、パターニングして半導体層１２０を形成する。この場合、前記非晶質シリコンは、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または物理気相蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いる。また、前記非晶質シリコンを形成する際または形成した後に脱水素処理し、水素の濃度を薄くする工程を行うことができる。ここでは、シリコン層で半導体層を形成することを説明したが、前記半導体層１２０は酸化物半導体層で形成することもできる。
そして、前記半導体層１２０が形成された基板全面にゲート絶縁膜１３０を形成する。前記ゲート絶縁膜１３０は、単層または多層構造に形成することができ、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を用いて形成され、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５などの物質を含むこともできる。
好ましくは、前記ゲート絶縁膜１３０は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の順に積層して形成され、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のそれぞれを３００〜５００Åに形成することができる。その理由は、背面発光素子から光が発光する際に共振効果を最大化にすることで、効率及び色再現率が増加される効果を得ることができるからである。
続いて、図１Ｃに示すように、全面に形成されたゲート絶縁膜１３０上の画素領域ａ上には第１の電極１３２が形成され、非画素領域ｂ上には前記半導体層１２０に対応するようにゲート電極１３５が形成される。このとき、前記第１の電極１３２と前記ゲート電極１３５は同時に形成することができる。
そして、前記第１の電極１３２は、透明電導膜であるＩＴＯ系列とＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯなどのＺｎＯ系列のＴＣＯで形成され、厚さは３００〜５００Åに形成する。
そして、前記ゲート電極１３５は、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）のようなアルミニウム合金の単一層や、クロム（Ｃｒ）またはモリブデン（Ｍｏ）合金の上にアルミニウム合金が積層された多重層のゲート電極用金属層（図示せず）を形成し、フォトエッチング工程により前記ゲート電極用金属層をエッチングして前記ゲート電極１５０を形成する。
前記ゲート電極１５０は２層膜（図示せず）に形成することもできるが、下部をＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯなどの透明電導膜に形成し、上部をＡｌ、Ａｌ−Ｎｄ、Ｃｒ、Ｍｏに形成することができ、前記下部のＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯなどの透明電導膜は前記第１の電極１３２と同時に形成することができる。
次いで、図１Ｄに示すように、前記基板全面に層間絶縁膜１４０を形成し、前記半導体層１２０及び第１の電極１３２の一部を露出させてソース／ドレイン電極と接続できるようにコンタクトホール１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを形成する。
次に、図１Ｅに示すように、前記層間絶縁膜１４０上に、前記コンタクトホール１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを介して半導体層１２０及び第１の電極１３２と接続するソース／ドレイン電極１５０ａ、１５０ｂを形成する。前記ソース／ドレイン電極１５０ａ、１５０ｂは、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデンタングステン（ＭｏＷ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン合金（Ｍｏ ａｌｌｏｙ）、アルミニウム合金（Ａｌ ａｌｌｏｙ）、及び銅合金（Ｃｕ ａｌｌｏｙ）のうちから選択されるいずれか１つで形成することができる。
続いて、図１Ｆに示すように、前記基板全面に保護膜１６０を形成する。次に、前記画素領域ａに位置する第１の電極１３２の一部が露出されるように前記層間絶縁膜１４０及び前記保護膜１６０の一部を除去する。
次に、図１Ｇに示すように、前記露出された第１の電極１３２上に位置する有機発光層を含む有機膜１７０を形成し、前記基板１００全面において第２の電極１８０を形成し、本発明の第１の実施形態による有機電界発光表示装置を完成させる。
＜第２の実施形態＞
図２Ａないし図２Ｇは、本発明の第２の実施形態による有機電界発光表示装置に関する。第２の実施形態は、第１の実施形態のソース／ドレイン電極と第１の電極との間にコンタクト層２３５ａだけが追加されていて 、コンタクト層２３５ａを除いた他の部分は第１の実施形態と同一である。よって、同一部分に対する説明は省略する。
図２Ａないし図２Ｇは、本発明の第２の実施形態による有機電界発光表示装置に関する。第２の実施形態は、第１の実施形態のソース／ドレイン電極と第１の電極との間にコンタクト層２３５ａだけが追加されていて 、コンタクト層２３５ａを除いた他の部分は第１の実施形態と同一である。よって、同一部分に対する説明は省略する。
図２Ａに示すように、画素領域ａ及び非画素領域ｂを備える基板２００を用意し、前記基板２００上にバッファ層２１０を形成する。プラスチックまたはガラスなどから形成された透明基板であって、前記バッファ層２１０は下部基板から発生する水分または不純物の拡散を防止する役割をし、単層膜または多層膜に形成される。前記バッファ層２１０は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜のような酸化膜または窒化膜を用いて形成され、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５などの物質を含むこともできる。
続いて、図２Ｂに示すように、前記バッファ層２１０上の非画素領域ｂに位置する半導体層２２０が形成される。前記半導体層２２０は非晶質シリコンで形成され、前記非晶質シリコン層を結晶化して多結晶または単結晶シリコンを形成した後、パターニングして半導体層２２０を形成する。そして、基板２００全面にゲート絶縁膜２３０を形成する。
前記ゲート絶縁膜２３０は、３層シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜のような酸化膜または窒化膜を用いて形成し、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５などの物質を含むこともできる。
続いて、図２Ｃに示すように、前記全面に形成されたゲート絶縁膜２３０上の画素領域ａ上には第１の電極２３２が形成される。次に、前記第１の電極２３２上のコンタクト層２３５ａと非画素領域ｂ上には前記半導体層２２０に対応するようにゲート電極２３５が形成される。
前記ゲート電極２３５は、２層膜（図示せず）に形成することもできるが、下部はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯなどの透明電導膜に形成し、上部は、Ａｌ、Ａｌ−Ｎｄ、Ｃｒ、Ｍｏに形成することができ、前記下部のＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯなどの透明電導膜は前記第１の電極２３２と同時に形成することができる。
このとき、前記第１の電極２３２は、透明電導膜であるＩＴＯ系列とＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯなどのＺｎＯ系列のＴＣＯで形成し、厚さは３００〜５００Åに形成する。
このとき、前記第１の電極２３２は、透明電導膜であるＩＴＯ系列とＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯなどのＺｎＯ系列のＴＣＯで形成し、厚さは３００〜５００Åに形成する。
そして、前記コンタクト層２３５ａとゲート電極２３５は、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）のようなアルミニウム合金の単一層や、クロム（Ｃｒ）またはモリブデン（Ｍｏ）合金の上にアルミニウム合金が積層された多重層のゲート電極用金属層（図示せず）を形成し、フォトエッチング工程により前記ゲート電極用金属層をエッチングして前記ゲート電極２３５を形成する。
次に、図２Ｄに示すように、前記基板全面において層間絶縁膜２４０を形成し、前記層間絶縁膜２４０の一部をエッチングして前記コンタクト層２３５ａ及び半導体層２２０の一部を露出させるコンタクトホール２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを形成する。
図２Ｅに示すように、前記コンタクトホール２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを介して前記半導体層２２０と第１の電極２３２とが電気的に接続するように、ソース／ドレイン電極２５０ａ、２５０ｂを形成する。
前記コンタクト層２３５ａは、前記ソース／ドレイン電極２５０ａ、２５０ｂと第１の電極２３２との間に位置し、コンタクト抵抗を減少させる役割をする。
次に、図２Ｆに示すように、前記基板２００全面において保護膜２６０を形成する。次に、前記層間絶縁膜２４０及び保護膜２６０をエッチングして第１の電極２３２の一部を露出させる。
続いて、図２Ｇに示すように、前記露出された第１の電極２３２上に有機発光層を含む有機膜２７０を形成し、基板２００全面において第２の電極２８０を形成して第２の実施形態による有機電界発光表示装置を完成させる。
上述のように、本発明は、第１の実施形態と第２の実施形態により有機電界発光表示装置を完成することができるが、これに限らず、当業者に公知された技術の併合に応用することができる。
以下の記載は、第１の実施形態によるゲート絶縁膜の条件を変更して赤、緑、青の発光層の発光を測定した実験例及び比較例である。以下の実験例１ないし実験例３及び比較例１ないし比較例３は、第１の実施形態を参照し、同一部分に対する説明は省略する。
図３は、第１に実施形態の画素領域のゲート絶縁膜１３０をさらに詳細な構造に示した断面図であって、以下の実験例及び比較例は図３を参照する。
図３に示すように、基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａ、シリコン窒化膜１３０ｂ、第２のシリコン酸化膜１３０ｃの順に積層されたゲート絶縁膜１３０が位置し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯの第１の電極１３２が位置する。
図３に示すように、基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａ、シリコン窒化膜１３０ｂ、第２のシリコン酸化膜１３０ｃの順に積層されたゲート絶縁膜１３０が位置し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯの第１の電極１３２が位置する。
（実験例１）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを３００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを３００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
（実験例２）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを４００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを４００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
（実験例３）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
（実験例４）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを３００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを３００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
（実験例５）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを４００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを４００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１の電極１３２を形成した。
（比較例１）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを２００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを２００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
（比較例２）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを６００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを６００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
（比較例３）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを７００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを５００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを７００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
（比較例４）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを２００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを２００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
（比較例５）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを６００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを６００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
（比較例６）
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを７００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
基板１００上にバッファ層１１０が位置し、前記バッファ層１１０上に第１のシリコン酸化膜１３０ａを３００Å、シリコン窒化膜１３０ｂを７００Å、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Åの順に積層したゲート絶縁膜１３０を形成し、前記ゲート絶縁膜１３０上にＩＴＯで第１電極１３２を形成した。
図４Ａ及び図４Ｄは、前記ゲート絶縁膜１３０中の第１の電極１３２と直接接触している第２のシリコン酸化膜１３０ｃの厚さを変化させた後に、色座標と輝度を測定したものであって、図４Ａ及び図４Ｂは赤発光層の色座標と輝度であり、図４Ｃは緑発光層の色座標であり、図４Ｄは青発光層の色座標である。
図４Ａに示すように、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを２００Åに形成した比較例１の場合は赤発光が好ましい色座標範囲外にある。そして、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを６００Åに形成した比較例２と第２のシリコン酸化膜１３０ｃを７００Åに形成した比較例３の場合、赤発光は発現されたが、図４Ｂに示す輝度を参照した場合、比較例２及び比較例３の輝度が著しく低下したことがわかる。
そして、図４Ｃに示すように、緑発光の場合は、第２のシリコン酸化膜１３０ｃを３００Å、４００Å、５００Å、６００Åに形成した、実験例１、実験例２、実験例３、比較例２が好ましい緑色を発現させ、図４Ｄに示すように、青発光の場合は第２のシリコン酸化膜１３０ｃを３００Å、４００Å、５００Å、６００Åに形成した、実験例１、実験例２、実験例３、比較例２が好ましい青色を発現させていることがわかる。
よって、赤発光、緑発光、青発光の効果を最大化するためには第２のシリコン酸化膜１３０ｃを３００〜５００Åで形成すべきである。
よって、赤発光、緑発光、青発光の効果を最大化するためには第２のシリコン酸化膜１３０ｃを３００〜５００Åで形成すべきである。
図５Ａないし図５Ｄは、シリコン窒化膜１３０ｂの厚さを変化させた後に測定した赤発光層、緑発光層、青発光層の色座標及び輝度に関するグラフであって、図５Ａ及び図５Ｂは赤発光層の色座標と輝度であり、図５Ｃは緑発光層の色座標であり、図５Ｄは青発光層の色座標である。
図５Ａに示すように、シリコン窒化膜１３０ｂを２００Åに形成した比較例４の場合は赤発光が好ましい色座標範囲外にある。そして、第２のシリコン窒化膜１３０ｂを６００Åに形成した比較例５とシリコン窒化膜１３０ｂを７００Åに形成した比較例６の場合、赤発光は発現されたが、図５Ｂに示す輝度を参照した場合、比較例５及び比較例６の輝度が著しく低下されていることがわかる。
そして、図５Ｃに示すように、緑発光の場合は、シリコン窒化膜１３０ｂを４００Å、５００Å、６００Åに形成した、実験例５、実験例３、比較例５が好ましい緑色を発現させ、図５Ｄに示すように、青発光の場合は第２のシリコン酸化膜１３０ｃを５００Å、６００Åに形成した、実験例３、比較例５が好ましい青色を発現させていることがわかる。
そこで、前記赤発光、緑発光、青発光を最も好適に実現することができるものは、シリコン窒化膜１３０ｃの厚さを３００〜５００Åに形成した場合であることがわかる。
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、ゲート電極を半導体層下部に形成するボトムゲート構造の有機電界発光表示装置に関するものであって、第１の実施形態と比較すると、第１の実施形態はトップゲート構造の有機電界発光表示装置に関するもので、ゲート電極の位置だけが異なり、他の部分はすべて同一方法が適用される。したがって、同一部分に対する説明は省略する。
第３の実施形態は、ゲート電極を半導体層下部に形成するボトムゲート構造の有機電界発光表示装置に関するものであって、第１の実施形態と比較すると、第１の実施形態はトップゲート構造の有機電界発光表示装置に関するもので、ゲート電極の位置だけが異なり、他の部分はすべて同一方法が適用される。したがって、同一部分に対する説明は省略する。
図６Ａないし図６Ｃは、本発明の第３の実施形態による有機電界発光表示装置を示す図である。
まず、図６Ａに示すように、画素領域ａと非画素領域ｂとを備える基板３００を提供し、前記基板３００上にバッファ層３１０を形成し、前記バッファ層３１０上にゲート電極３２０を形成する。前記ゲート電極３２０は非画素領域ｂ上に位置するように形成する。
次に、前記基板３００全面においてゲート絶縁膜３３０を形成し、前記ゲート絶縁膜３００上の画素領域ａには第１の電極３５０を形成し、非画素領域ｂ上には半導体層３４０を形成する。前記半導体層３４０は前記ゲート電極３２０に対応するように形成される。
前記基板３００、バッファ層３１０、半導体層３４０、ゲート絶縁膜３３０、第１の電極３５０は第１実施例と同一方法に形成される。
続いて、図６Ｂに示すように、前記基板３００上の第１の電極３５０と半導体層３４０とを電気的に接続するソース／ドレイン電極３６０ａ、３６０ｂを形成する。ここでは、ソース／ドレイン電極３６０ａ、３６０ｂを前記第１の電極３５０上に直接形成したが、前記ソース／ドレイン電極と前記第１の電極との間に絶縁膜をさらに含んだ後、コンタクトホールを形成して電気的に接続するように形成することができる。
続いて、図６Ｂに示すように、前記基板３００上の第１の電極３５０と半導体層３４０とを電気的に接続するソース／ドレイン電極３６０ａ、３６０ｂを形成する。ここでは、ソース／ドレイン電極３６０ａ、３６０ｂを前記第１の電極３５０上に直接形成したが、前記ソース／ドレイン電極と前記第１の電極との間に絶縁膜をさらに含んだ後、コンタクトホールを形成して電気的に接続するように形成することができる。
前記ゲート電極３５０は、第１の実施形態のように、ゲート電極用金属に単一層に形成することもでき、第１の電極３５０と同様な物質で下部を形成し、上部はゲート電極用物質で形成して２層構造に形成してもよい。
次に、図６Ｃに示すように、ソース／ドレイン電極３６０ａ、３６０ｂを形成する基板３００上に、前記第１の電極３５０の一部を露出させて画素を定義する保護膜３７０が形成される。
その後、前記露出した第１の電極３５０上に有機発光層を含む有機膜３７５を形成する。次に、前記第２の電極３８０を基板３００全面に形成させ、本発明の実施例３による有機電界発光表示装置が完成される。
上述のように、背面発光の有機電界発光素子においては、第１の電極下部に位置するゲート絶縁膜の種類及び厚さにより色発現及び輝度が変化するので、赤発光、緑発光、青発光を好ましく実現するためには適切な範囲の厚さ及び物質で絶縁膜を形成しなければならない。
１００ 前記基板
１１０ バッファ層
１２０ 半導体層
１３０ ゲート絶縁膜
１３２ 第１の電極
１４０ 層間絶縁膜
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ コンタクトホール
１５０ａ、１５０ｂ ソース／ドレイン電極
１６０ 保護膜
１７０ 有機膜
１８０ 第２の電極
ａ 画素領域
ｂ 非画素領域
１１０ バッファ層
１２０ 半導体層
１３０ ゲート絶縁膜
１３２ 第１の電極
１４０ 層間絶縁膜
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ コンタクトホール
１５０ａ、１５０ｂ ソース／ドレイン電極
１６０ 保護膜
１７０ 有機膜
１８０ 第２の電極
ａ 画素領域
ｂ 非画素領域
Claims (28)
- 発光領域と非発光領域を含む基板と、
前記基板上に位置するバッファ層と、
前記バッファ層上の非発光領域に位置する半導体層と、
前記基板全面に位置するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記発光領域上に位置する第１の電極と、
前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記非発光領域上に位置するゲート電極と、
前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に位置し、前記半導体層及び前記第１の電極と電気的に接続するソース／ドレイン電極と、
前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる保護膜と、
前記第１の電極上に位置する有機膜と、
前記基板全面に位置する第２の電極と、
を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置。 - 前記第１の電極は、ＴＣＯ系列物質からな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装置。
- 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む多層膜であ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装置。
- 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の順に積層されたことを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の厚さは、それぞれ３００〜５００Åであることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記バッファ層は、１つまたは複数個の層からな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装置。
- 前記バッファ層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＡＺＯのうちのいずれか１つを含むことができ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装置。
- 発光領域と非発光領域を含む基板と、
前記基板上に位置するバッファ層と、
前記バッファ層上の非発光領域に位置する半導体層と、
前記基板全面に位置するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記発光領域上に位置する第１の電極と、
前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記非発光領域上に位置するゲート電極と、
前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に位置し、前記半導体層及び前記第１の電極と電気的に接続するソース／ドレイン電極と、
前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる保護膜と、
前記第１の電極上に位置する有機膜と、
前記基板全面に位置する第２の電極を含み、前記第１の電極と前記ソース／ドレイン電極との間に位置するコンタクト層と、
を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置。 - 前記第１の電極は、ＴＣＯ系列の物質からなることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む多層膜であることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の順に積層されたことを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の厚さは、それぞれ３００〜５００Åであることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記バッファ層は、１つまたは複数個の層からなることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記バッファ層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＡＺＯのうちのいずれか１つを含むことができることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記ゲート電極と前記コンタクト層は、同一物質からなることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光表示装置。
- 発光領域と非発光領域を含む基板を提供する工程と、
前記基板上にバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層の非発光領域上に半導体層を形成する工程と、
前記基板全面においてゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体層に対応するようにゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上の前記非発光領域上に位置する第１の電極を形成する工程と、
前記半導体層及び前記第１の電極と電気的に接続され、前記ゲート電極と絶縁されるソース／ドレイン電極を形成する工程と、
第１の電極を開口させて基板全面に位置する絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の電極上に有機膜を形成する工程と、
前記基板全面において第２の電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。 - 前記ソース／ドレイン電極と前記ゲート電極との間には、層間絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を積層して多層膜に形成することを特徴とする請求項１６に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の順に積層して形成されることを特徴とする請求項１８に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
- 前記シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を、それぞれ３００〜５００Åに形成することを特徴とする請求項１８に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
- 前記第１の電極は、ＴＣＯ系列の物質に形成することを特徴とする請求項１８に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
- 発光領域と非発光領域を含む基板と、
前記基板上に位置するゲート電極と、
前記基板全面に位置するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上の非発光領域に位置し、前記ゲート電極に対応する半導体層と、
前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記発光領域上に位置する第１の電極と、
前記非発光領域上に位置し、前記半導体層及び前記第１の電極と電気的に接続されるソース／ドレイン電極と、
前記基板全面に位置し、前記第１の電極の一部を開口させる保護膜と、
前記第１の電極上に位置する有機膜と、
前記基板全面に位置する第２の電極と、
を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置。 - 前記第１の電極は、ＴＣＯ系列の物質からなることを特徴とする請求項２２に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む多層膜であることを特徴とする請求項２２に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の順に積層されていることを特徴とする請求項２４に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の厚さは、それぞれ３００〜５００Åであることを特徴とする請求項２５に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記バッファ層は、１つまたは複数個の層からなることを特徴とする請求項２２に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記バッファ層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＡＺＯのうちのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機電界発光表示装置。
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