JP3203227B2 - 表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に、エレク
トロルミネッセンス（ElectroLuminescence：以下、
「ＥＬ」と称する。）素子及び薄膜トランジスタ（Thin
Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する。）素子
を備えた表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＴＦＴとＥＬ素子、例えば有機Ｅ
Ｌ素子を用いた表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表
示装置として注目されている。図５に、従来のＴＦＴと
有機ＥＬ素子を備えた表示装置の断面図を示す。同図
は、ＴＦＴの上に有機ＥＬ素子を積層してなる表示画素
の構造である。その構造は以下の通りである。

【０００３】ガラスや合成樹脂などから成る透明絶縁基
板１上に、ゲート電極２を形成し、そのゲート電極２上
に設けた絶縁膜３を介して多結晶シリコンから成る能動
層４を形成する。その能動層４には、不純物を注入した
ソース領域４ｓ及びドレイン領域４ｄを設ける。その上
にはＳｉＯ２膜６及びＳｉＮ膜７の２層からなる層間絶
縁膜８が形成されており、一方のソース領域４ｓは層間
絶縁膜８に形成されたコンタクトホール９を介して、ソ
ース電極１０ｓと接続されている。他方のドレイン領域
４ｄは層間絶縁膜８に形成されたコンタクトホール９を
介してドレイン電極１０ｄに接続されている。こうして
ＴＦＴが形成されている。

【０００４】そして、これら両電極１０ｓ，１０ｄ及び
層間絶縁膜８の上には、平坦化絶縁膜１１が形成されて
いる。ソース電極１０ｓは、平坦化絶縁膜１１に形成さ
れたコンタクトホール１２を介して、ＴＦＴ上に形成す
る有機ＥＬ素子の陽極１８と接続されている。有機ＥＬ
素子は、ＩＴＯ（Indium Thin Oxide）等の透明電極か
ら成る陽極１８と、ＭＴＤＡＴＡ（4,4'-bis(3-methylp
henylphenylamino)biphenyl）から成る第２ホール輸送
層１７、ＴＰＤ（4,4',4"-tris(3-methylphenylphenyla
mino)triphenylanine）からなる第１ホール輸送層１
６、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂ
ｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）
から成る発光層１５、及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送
層１４からなる発光素子層と、マグネシウム・インジウ
ム合金（ＭｇＩｎ）から成る陰極１３とがこの順番で積
層形成されている。このように、発光素子層は有機化合
物から成り、その各層と陽極１８及び陰極１３とによっ
て有機ＥＬ素子が構成されている。

【０００５】この有機ＥＬ素子は、陽極１８から注入さ
れたホールと、陰極１３から注入された電子とが発光層
１５の内部で再結合し、発光層１５を形成する有機分子
を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する
過程で発光層１５から光が放たれ、この光が透明な陽極
１８から透明絶縁基板１を介して外部へ放出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の表示装置の構造では、有機ＥＬ素子からの光放出の方
向が、ＴＦＴを設けた基板１側であるため、放出される
光がＴＦＴによって遮断されてしまい表示画素の開口率
が大きくできなかった。また、発光光を遮断しない程度
にＴＦＴを極力小さくしなければならないという制約が
あり、ＴＦＴのサイズを大きくすることも、またそのＴ
ＦＴの能力を大きくすることにも制限があった。

【０００７】そこで本発明は、上記の従来の欠点に鑑み
て為されたものであり、表示画素の開口率を向上させる
とともに、ＥＬ素子を駆動するＴＦＴのサイズや駆動能
力の決定に自由度の増大が図れる表示装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、基
板上に、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに
よって駆動されるＥＬ素子と、が順に積層されて成って
おり、前記ＥＬ素子の発光光が前記基板側とは反対の方
向から外部に放出されるものである。また、ＥＬ素子の
陰極は前記ＴＦＴのソース電極又はドレイン電極と接続
されているものである。

【０００９】更に、前記ＥＬ素子の陽極は、金属からな
っておりその形状は表示画素の一部のみを覆った形状で
ある。更にまた、ＥＬ素子の陽極は、蒸着法を用いて形
成した金属膜から成るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の表示装置について以下に
説明する。図１は、本実施の形態の有機ＥＬ素子及びＴ
ＦＴを備えた表示装置の１つの画素を示す断面図であ
る。同図に示す如く、前述の図５に示した従来の有機Ｅ
Ｌ素子及びＴＦＴを備えた表示装置と異なる点は、基板
１上に設けたＴＦＴと有機ＥＬ素子の積層順番が従来の
ものと逆である点である。

【００１１】表示画素は、ガラスや合成樹脂などから成
る絶縁性基板、又は表面にＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜などの
絶縁膜を形成した導電性基板あるいは半導体基板等の基
板１上に、ＴＦＴ及び有機ＥＬ素子を積層形成して成っ
ている。なお、基板１は透明であっても不透明であって
も良い。基板１上に形成したＴＦＴの構造は、従来の構
造と同じであるので説明は省略するが、ソース電極１０
ｓは平坦化絶縁膜のコンタクトホールを介してＴＦＴ上
に形成する有機ＥＬ素子の陰極１３と接続されている構
造である。ソース電極１０ｓは、ドレイン信号線からＴ
ＦＴに供給されたドレイン信号が有機ＥＬ素子に供給さ
れる電極である。

【００１２】この有機ＥＬ素子は、マグネシウム・イン
ジウム合金（ＭｇＩｎ）又はアルミニウム・リチウム合
金（ＡｌＬｉ）等から成りＴＦＴのソース電極１０Ｓに
接続された陰極１３、Ｂｅｂｑ2から成る電子輸送層１
４、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂ
ｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）
から成る発光層１５、ＴＰＤ（4,4',4"-tris(3-methylp
henylphenylamino)triphenylanine）からなる第１ホー
ル輸送層１６、ＭＴＤＡＴＡ（4,4'-bis(3-methylpheny
lphenylamino)biphenyl）から成る第２ホール輸送層１
７、及びＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄ等の金属電極から成り櫛歯状
又は網目状の陽極１８が、この順番で積層形成されて成
る。

【００１３】このように、有機ＥＬ素子の場合には、電
子輸送層、発光層、第１ホール輸送層及び第２ホール輸
送層から成る発光素子層の各層は有機化合物から成り、
その発光素子層が陽極及び陰極に挟まれた構造である。
ホール輸送層は１層でも良い。陽極１８から注入された
ホールと、陰極１３から注入された電子とが発光層１５
の内部で再結合し、発光層１５を形成する有機分子を励
起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程
で発光層１５から光が放たれ、この光が陽極１８から外
部（図中、紙面上方向）へ放出される。

【００１４】なお、発光層から放たれた光は陰極及び陽
極に進むが、陰極が全面金属であるため光は外部に出る
ことなく反射されて、結果的に金属から成るものの櫛歯
状又は網目状をなす陽極から光が放出されることにな
る。このように構成された表示画素がマトリクス状に配
置されることにより、有機ＥＬ表示装置が形成される。

【００１５】ここで、陽極の形状及び製造方法について
説明する。本発明の表示装置は、上述の通り、ＴＦＴ上
にＥＬ素子を積層した構造であるため、発光素子層を挟
む両電極のうち陽極を発光素子層の上に形成することに
なる。ところが、従来の如く、陽極１８の材料として、
スパッタ法でＩＴＯ（IndiumTin Oxide）膜を形成する
ことになると、その際に発光素子層の材料にスパッタに
よるダメージが加わることになる。

【００１６】そこで、本発明においては、陽極１８を蒸
着法を用いて金属にて形成する。そうすることにより、
発光素子層にダメージを与えることなく、発光素子層上
に陽極１８を形成することができる。しかし、金属材料
で発光素子層上に全面に陽極１８を形成するとその金属
材料により発光光が遮蔽されて発光光が外部に放出でき
ず、表示装置としての機能を有さなくなる。

【００１７】そこで、陽極１８の形状を図２（ａ）のよ
うに櫛歯状あるいは図２（ｂ）のように網目状にして矢
印方向に発光光を放出する。櫛歯の間隔及び網目の大き
さは、表示装置として必要な明るさが得られる程度に選
択する。以下に、本発明の表示装置の製造方法について
説明する。図３に、本発明の表示装置の製造工程断面図
を示す。

【００１８】ＴＦＴは従来の技術によって形成される。 工程１（図３（ａ））：表面が絶縁性を有する基板１上
に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点
金属からなるゲート電極２を形成する。ゲート電極２を
含む全面に絶縁膜３及びｐ−Ｓｉからなる能動層４を形
成する。ｐ−Ｓｉ膜４の上に、ＳｉＯ２膜からなるスト
ッパ５を形成する。

【００１９】そのストッパ５をマスクとして、ｐ−Ｓｉ
膜４にｐ型またはｎ型のイオンを注入して、ソース領域
４ｓ及びドレイン領域４ｄを形成する。その上にＳｉＯ
２膜６及びＳｉＮ膜７の２層からなる層間絶縁膜８を形
成する。前記ソース領域４ｓ及びドレイン領域４ｄに対
応した位置に層間絶縁膜８を貫通する第１のコンタクト
ホール９を介してアルミニウム等の金属からなるソース
電極１０ｓ及びドレイン電極１０ｄを形成する。

【００２０】こうして、有機ＥＬ素子を駆動するｐ−Ｓ
ｉを能動層とするＴＦＴ（Poly-Silicon Thin Film Tra
nsistor：以下、「ｐ−ＳｉＴＦＴ」と称する。）が形
成される。能動層はｐ−Ｓｉに限るものではなく、非晶
質シリコン、微結晶シリコン等でも良い。以下に、上述
の工程１に続いて、ＴＦＴ上に有機ＥＬ素子を形成する
工程について説明する。

【００２１】工程２（図３（ｂ））：前記ｐ−ＳｉＴＦ
Ｔの各電極１０ｓ，１０ｄ及び層間絶縁膜８の上に、平
坦化絶縁膜１１を形成する。平坦化絶縁膜１１は、シリ
コン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン窒化酸化膜、シ
リケートガラス膜、ＳＯＧ（Spin On Glass）膜、合成
樹脂膜（ポリイミド系樹脂膜、有機シリカ膜、アクリル
系樹脂膜など）等によって形成されている。その平坦化
絶縁膜１１にコンタクトホール１２を形成する。

【００２２】工程３（図３（ｃ））：その平坦化絶縁膜
１１の上にマグネシウム・インジウム合金（ＭｇＩｎ）
又はアルミニウム・リチウム合金（ＡｌＬｉ）等から成
る有機ＥＬ素子の陰極１３を形成する。平坦化絶縁膜１
１に形成されたコンタクトホール１２を介してソース電
極１０ｓと陰極１３とが接続される。 工程４（図４（ｄ））：陰極１３上に、Ｂｅｂｑ2から
成る電子輸送層１４、キナクリドン（Quinacridone）誘
導体を含むＢｅｂｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−
ベリリウム錯体）から成る発光層１５、ＴＰＤ（4,4',
4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylanine）
からなる第１ホール輸送層１６、ＭＴＤＡＴＡ（4,4'-b
is(3-methylphenylphenylamino)biphenyl）から成る第
２ホール輸送層１７を順に形成する。

【００２３】工程５（図４（ｅ））：第２ホール輸送層
１７の上には、蒸着法にて陽極１８の材料である金属
膜、例えばＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄ等を形成する。なお、陽極
１８の金属の形成は、形成する金属をイオン状態にして
蒸着するイオンクラスタ法によっても可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の表示装置及びその製造方法によ
れば、ＥＬ素子の発光光が前記基板側とは反対の方向か
ら外部に放出させることが実現できるので、放出される
光がＴＦＴによって遮断されることがなくなるため開口
率を大きくすることができる。また、発光光を遮断しな
い程度にＴＦＴを極力小さくしなければならないという
制約もなくなり、ＴＦＴのサイズ決定にも自由度が増す
ため、ＴＦＴの能力を十分に発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の一表示画素を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の一表示画素の陽極の形状を示す断面図
である。

【図３】本発明の表示装置の製造工程断面図である。

【図４】本発明の表示装置の製造工程断面図である。

【図５】従来の表示装置の一表示画素を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ６ ｐ−Ｓｉ膜 １１ 平坦化絶縁膜 １２ コンタクトホール １０ｓ ソース電極 １３ 陰極 １８ 陽極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソース電極を備えた薄膜トランジスタ
   と、陰極、陽極及び該両極の間に挟持された発光素子層
   から成り前記薄膜トランジスタによって駆動されるエレ
   クトロルミネッセンス素子と、から成る表示画素を備え
   た表示装置の製造方法において、 基板上に前記薄膜トランジスタを形成する工程と、該薄
   膜トランジスタを覆う絶縁膜を形成する工程と、該絶縁
   膜に設けたコンタクトホールを介して前記ソース電極と
   接続された前記陰極、該陰極上に発光素子層、及び前記
   表示画素の一部のみを覆った形状の金属から成る陽極を
   順に形成する工程と、からなり、前記金属は蒸着法又は
   イオンクラスタ法を用いて形成することを特徴とする表
   示装置の製造方法。