JP2007066601A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設計や部品調達の自由度が高く、設備費用が嵩むことがなく、製品コストの上昇が抑制できる有機ＥＬ表示装置を提供する
【解決手段】 可撓性基板（１０１）と、この可撓性基板（１０１）の一面側に形成された有機トランジスタ（２１）と、この有機トランジスタ（２１）上に絶縁層（１０７）を介して形成された有機ＥＬ素子（２２）と、を備え、有機ＥＬ素子（２２）の発光層（５）と絶縁層（１０７）との間に、発光層（５）から絶縁層（１０７）側に出射した光を反射する反射層（１０９）を有する。また、反射層（１０９）は、有機ＥＬ表示素子（２２）のアノード（１０９）である。また、反射層（１０９）は、Ｃｒにより形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に係り、特に、可撓性の基板とその基板上に形成された有機トランジスタとこの有機トランジスタにより駆動され発光する有機ＥＬ素子とを備えた有機ＥＬ表示装置に関する。

フレキシブル基板上に有機ＥＬ素子と駆動用トランジスタとを形成して発光させる構成の可撓性を備えた有機ＥＬ表示装置が開発されており、その一例が特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載されている有機ＥＬ表示装置は、可撓性を有する高分子基板上にアモルファスシリコン型の薄膜トランジスタを形成し、さらに、この薄膜トランジスタのソース電極に接続した画素電極を有する有機ＥＬ素子を形成して高分子基板とは反対側に出光する構成とされたものである。
また、この有機ＥＬ表示装置の高分子基板は、発光層から外部に取り出される光の輝度低下を防止するために、その可視光透過率が７０％以下に設定されている。
特開２００４−２２３９２号公報

ところで、特許文献１に記載されたようなアモルファスシリコンやポリシリコン等の無機半導体を用いた薄膜トランジスタの製造においては、いくつかの課題がある。
具体的には、３５０℃以上の加熱処理工程が必要であり、これに耐え得る耐熱性を有する基板素材を採用しなければならないので基板材料が限定される。
また、この有機ＥＬ装置から取り出される光の輝度を充分に得るために可視光透過率が７０％以下である材料を選択する必要があり、この点においても基板材料が限定され、設計や部品調達の自由度が損なわれるという問題があった。
一方、このような無機半導体層やその絶縁層を形成するためには、プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）装置や、レーザアニール装置を用いる必要があるが、これらの装置は高額であるため、設備費用が嵩み、また、製品コストも高くなる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、設計や部品調達の自由度が高く、設備費用が嵩むことがなく、製品コストの上昇が抑制できる有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は次の〔１〕〜〔３〕の手段を有する。
〔１〕可撓性基板（１０１）と、この可撓性基板（１０１）の一面側に形成された有機トランジスタ（２１）と、この有機トランジスタ（２１）上に絶縁層（１０７）を介して形成された有機ＥＬ素子（２２）と、を備え、
前記有機ＥＬ素子（２２）の発光層（５）と前記絶縁層（１０７）との間に、前記発光層（５）から前記絶縁層（１０７）側に出射した光を反射する反射層（１０９）を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置（５０）である。
〔２〕前記絶縁層（１０７）は、高分子層と無機層との積層構造、あるいは、いずれかの単層構造を有し平坦化されて成ることを特徴とする〔１〕に記載の有機ＥＬ表示装置（５０）である。
〔３〕前記反射層（１０９）は、前記有機ＥＬ表示素子（２２）のアノード（１０９）であることを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載の有機ＥＬ表示装置（５０）である。
〔４〕前記反射層（１０９）は、Ｃｒにより形成されていることを特徴とする〔１〕乃至〔３〕のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置（５０）である。

本発明によれば、設計や部品調達の自由度が高く、設備費用が嵩むことがなく、製品コストの上昇が抑制できる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例を説明する断面図である。
図２は、本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例を説明する平面図である。

本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例について、図１及び図２を用いて説明する。
この有機ＥＬ表示装置５０は、スイッチングトランジスタ２１ａ及びドライブトランジスタ２１ｂを有する有機トランジスタ２１と、有機ＥＬ素子２２とを備えている。有機ＥＬ素子２２の１画素を駆動するために、スイッチングトランジスタ２１ａ及びドライブトランジスタ２１ｂを各１つずつ使用する構成である。
まず、この有機ＥＬ表示装置５０についての製造工程の概略を有機トランジスタ２１の形成工程から説明する。図１及び図２は、この有機ＥＬ表示装置５０の１画素分について説明する図である。

可撓性基板であるポリイミド基板１０１の表面及び裏面に、ＳｉＯ₂（二酸化珪素）を成膜し、各面の保護膜１０１ａ，１０１ｂとする。
表面の保護膜１０１ａ上にゲート電極１０２を形成する。
次に、このゲート電極１０２を覆うようにＳｉＯ₂によりゲート絶縁膜１０３を形成する。
次に、このゲート絶縁膜１０３上にペンタセンにより有機半導体膜１０４を製膜する。
この有機半導体膜１０４上にＡｕ（金）によりソース電極１０５及びドレイン電極１０６を形成する。
以上により、スイッチングトランジスタ２１ａとドライブトランジスタ２１ｂとを有する有機トランジスタ２１が得られる。

次に、この有機トランジスタ２１により駆動される有機ＥＬ素子２２の形成工程について説明する。
有機トランジスタ２１を完全に覆い感光性のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を全面塗布して絶縁層１０７を形成する。

次に、ドライブトランジスタ２１ｂのドレイン電極１０６が露出するように絶縁層１０７にビアホール１０８を形成する。

次に、絶縁層１０７上にアノード膜１０９を形成する。このアノード膜は、Ｃｒ（クロム）によりビアホール１０８に充填されるように製膜されるので、ドレイン電極１０６と電気的に接続される。
このアノード膜１０９上に、複数の層１１０を積層して有機ＥＬ素子２２を形成する。
具体的には、ＣｕＰｃ層１，α−ＮＰＤ層２，ＣＢＰ〈６％Ｉｒ（ｐｐｙ）₃〉層３，ＢＣＰ層４，Ａｌｑ₃層（発光層）５，ＬｉＦ層６，Ａｌ層７，Ａｕ層８であり、この順に積層される。
特にカソードであるＡｌ層７及びＡｕ層８は、図１の矢印方向へ効率よく光が取り出せるように薄く製膜される。

さらに、このような成膜により形成された有機ＥＬ素子２２上に、ＳｉＯ₂を保護膜１１１として両面に製膜形成されたＰＣ（ポリカーボネート）フィルムをこの可撓性基板全体に被せ、ＵＶ硬化樹脂により封止硬化させて有機ＥＬ表示装置５０を得る。

次に、この製造工程の詳細について説明する。
１）ポリイミド基板１０１の両面にＳｉＯ₂をＲＦスパッタ法により厚さ２００ｎｍで製膜する。この膜は基板の保護膜１０１ａ，１０１ｂとなる。

２）表面の保護膜１０１ａ上の全面にＷ（タングステン）膜をスパッタ法により厚さ２００ｎｍで形成する。

３）このＷ膜上にレジストを塗布し、ベーキング後ゲート形状のフォトマスクを用いて露光する。
次に現像液により現像を行い、純粋洗浄後、窒素ブローして基板の水分を除去する。
そして、反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ）に入れ、レジストが形成されていない部分のＷを、ＳＦ₆と反応させて除去する。
これにより、所望のパターン形状のゲート電極１０２が形成される。
残ったレジストは、剥離液によりゲート電極１０２から剥離する。剥離後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）により洗浄を行い、窒素ブローにより乾燥させる。

４）次に、ゲート電極１０２を覆うように、ＳｉＯ₂をＲＦスパッタ法により２００ｎｍの厚さに形成し、３）のゲート電極１０２と同様の工程を経て所望のパターン形状のゲート絶縁膜１０３が得られる。

５）ゲート絶縁膜１０３上に、ペンタセンを蒸着法により５０ｎｍの厚さで製膜形成し有機半導体膜１０４とする。

６）次に、マイクロコンタクトプリンティング法により、Ａｕ（金）によるソース電極１０５及びドレイン電極１０６をペンタセンの有機半導体膜１０４上に転写して有機トランジスタ２１が形成される。

７）このソース電極１０５及びドレイン電極１０６を覆うように、スピンコート法によりＰＶＡを１μｍの厚さで塗布し絶縁層１０７とする。このスピンコートによる塗布で形成された絶縁層１０７により、有機トランジスタ２１の部分や配線部が平坦化される。

８）この絶縁層１０７におけるドライブトランジスタ２１ｂのドレイン電極１０６上に、後の工程で形成する有機ＥＬ素子２２のアノードを接続するためのビアホール１０８を設ける。このビアホール１０８は、ビアホール用のフォトマスクにより感光性のＰＶＡを露光現像し、Ａｕで形成されたドレイン電極１０６の電極表面を露出させるように形成される。

９）絶縁層１０７上にＣｒによるアノード膜（層）１０９を２００ｎｍの厚さで形成する。このＣｒ層は、ビアホール１０８の内部にも充填されるので、アノード膜１０９はドレイン電極１０６と電気的に接続される。また、この層はＣｒで形成され、反射率が極めて高い反射膜としても機能する。

１０）このアノード膜１０９上に、２５ｎｍ厚のＣｕＰｃ層１，２５ｎｍ厚のα−ＮＰＤ層２，３５ｎｍ厚のＣＢＰ〈６％Ｉｒ（ｐｐｙ）₃〉層３，１０ｎｍ厚のＢＣＰ層４，４０ｎｍ厚のＡｌｑ₃層（発光層）５，０．５ｎｍ厚のＬｉＦ層６，１０ｎｍ厚のＡｌ層７，１５ｎｍ厚のＡｕ層８をこの順で形成し有機ＥＬ素子２２が得られる。
Ａｌ層７及びＡｕ層８の電極上にはカソード電極の抵抗を下げるためのＩＴＯ膜を製膜してもよい。このＡｌ膜７及びＡｕ膜８は、このカソード膜側から光が効率よく取り出せるように、透過率が５０％以上得られることが必要である。

１１）この後、１００ｎｍのＳｉＯ２保護膜が両面に形成されたポリカーボネートを保護層１１１として基板上全体にかぶせ、ＵＶ硬化樹脂により封止して有機ＥＬ素子２２と有機トランジスタ２１とを備えた有機ＥＬ表示装置５０が得られる。

図２は、実施例の有機ＥＬ表示装置５０における１画素分の平面図である。この図からわかるように、この有機ＥＬ表示装置５０は、スイッチングトランジスタ２１ａ及びドライブトランジスタ２１ｂを有する有機トランジスタ２１と、有機ＥＬ素子２２とを備え、有機ＥＬ素子２２は、有機トランジスタ２１を覆うように形成されているのでその開口率は極めて大きい

また、ビアホール１０８は、画素の端部側に設けることが望ましい。実施例では、このビアホール１０８を覆うように有機ＥＬ素子２２の発光層５を設けているので、製造工程においてアノード膜１０９を形成する際にこのビアホール１０８に充填されると共に、アノード膜１０９の表面を平坦化した後、その面上に有機ＥＬ素子の各層を積層形成している。
ビアホール１０８をアノード膜１０９で埋めない場合は、有機ＥＬ表示素子２２の発光部がこのビアホール１０８上に形成されないようにする。

この実施例の有機トランジスタ２１は、ソース電極１０５及びドレイン電極１０６が有機半導体膜１０４の上側に位置するトップコンタクト型であるが、ボトムコンタクト型でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、ソースドレイン電極の作成法も、マイクロコンタクト法に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィを用いて作成してもよい。

可撓性基板１０１は、ポリイミドに限らず、絶縁性と可撓性を有する基板材料であれば、限定されるものではない。具体的例として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＳ（ポリスチレン），ＰＣ（ポリカーボネート）、あるいは、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）等の有機材料を用いることができる。

また、可撓性基板１０１を保護する層は、Ｓｉ０₂に限るものではなく、ＳｉＮ，ＳｉＯＮ、あるいは、Ａｌ₂Ｏ₃を用いることができ、これらを複合あるいは積層した膜であってもよい。
これらの膜は、その酸素透過率が、１０^-2ｃｃ／ｍ²／ｄａｙ 以下、水蒸気透過率が、１０^-5ｃｃ／ｍ²／ｄａｙ 以下であることが好ましい。

ソース電極１０５及びドレイン電極１０６は、導電性があれば材料は限定されず、例えば、Ｐｔ（白金），Ｃｒ，Ａｌ等の金属や、錫酸化物（例えばＩＴＯ）等でもよい。
これらの膜は、積層形成されていてもよい。また、蒸着法，スパッタ法，めっき法等で形成され、その膜厚を５〜５００ｎｍ程度として電気抵抗があまり高くないように形成されるのがよい。

ゲート電極１０２は、ソース電極１０５とドレイン電極１０６との間のチャネルが形成される部分のみに形成されていればよく、ゲート電極１０２と、ソース電極１０５及びドレイン電極１０６とのオーバラップ部分は、極力小さくする必要がある。
このゲート電極１０２の材料は、Ｗに限らず、導電性を有する他の金属を用いることができるが、仕事関数の高い金属が好ましい。

ゲート絶縁膜１０３は、ＳｉＯ₂に限定されるものではなく、無機絶縁膜、有機絶縁膜のいずれでもよい。具体的には、酸化シリコン，窒化シリコン，酸化アルミニウム，酸化タンタル，酸化チタン，酸化ジルコン等を用いて蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等により形成される。
また、スピンコート法やＬＢ単分子累積法を用いれば、ポリエチレン，ポリビニルカルバゾール，ポリイミド，ポリパラキシレン等で形成することができる。
このゲート絶縁膜１０３の膜厚は、１０〜１０００ｎｍ程度とされる。

有機半導体膜１０４は、蒸着法，スピンコート法，インクジェット法等により、ペンタセン以外に、テトラセン，ペリレン等の縮合芳香族炭化水素，及び，これらの縮合芳香族炭化水素の誘導体と高分子系材料、例えば、ポリアセチレン，ポリアセン等の共役炭化水素ポリマーや、ポリアニリン，ポリピロル，ポリチオフェン等の共役複素環式ポリマー等を用いることができる。

有機トランジスタ２１上に形成する平坦化膜である絶縁層１０７の材料として、ポリイミド，ＵＶ硬化樹脂等の有機膜単層や、窒化シリコン，酸化アルミニウム等の無機膜単層を用いてもよい。その際、有機半導体の特性劣化を起こさない条件で層を形成することが必要である。

有機ＥＬ素子２２としては、上述した実施例以外に、蛍光材の発光層を有するもの、高分子有機材料の発光層を有するものであってもよい。
そして、この有機ＥＬ素子２２を保護する保護膜としては、ＳｉＯ₂やＳｉＮのような無機膜や、さらにその上にポリイミド，ＰＶＡ，ＵＶ硬化樹脂等の有機層が積層された膜であってもよい。単層とした場合においても、有機ＥＬ素子２２の各膜の特性劣化が生じないように形成できるものであればよい。

上述した実施例によれば、トランジスタが有機半導体膜である有機トランジスタを有する構成であるので、３５０℃以上の加熱処理工程が不要であり、基板素材が耐熱性を有するものに限定されない。また、発光層５に対して可撓性基板側に形成されたアノード膜１０９を反射率の高い反射層にしてあるので、発光層５から可撓性基板側に出射した光を、効率よくこのアノード膜１０９で反射してカソード側から基板外部に取り出すことができる。
従って、発光効率が良好であると共に、可撓性基板の可視光透過率になんら制限がないので、基板材料がこの点でも限定されることがない。従って、設計や部品調達の自由度が極めて高い
この反射膜は、アノード膜とは別に設けてもよい膜（層）である。
例えば、実施例における絶縁層１０７とアノード膜１０９との間に独立して設けてもよい。
半導体層が有機半導体層であるから、特別高価な設備を用いなくても製造が可能であり、製品コストの上昇を招くことはない。

本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例を説明する断面図である。 本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例を説明する平面図である。

符号の説明

５ Ａｌｑ₃層（発光層）
２１ 有機トランジスタ
２１ａ スイッチングトランジスタ
２１ｂ ドライブトランジスタ
２２ 有機ＥＬ素子
５０ 有機ＥＬ表示装置
１０１ 基板
１０２ ゲート電極
１０３ ゲート絶縁膜
１０４ 有機半導体膜
１０５ ソース電極
１０６ ドレイン電極
１０７ 絶縁層
１０８ ビアホール
１０９ アノード膜
１１１ 保護膜（層）

Claims (4)

1. 可撓性基板と、
   この可撓性基板の一面側に形成された有機トランジスタと、
   この有機トランジスタ上に絶縁層を介して形成された有機ＥＬ素子と、を備え、
   前記有機ＥＬ素子の発光層と前記絶縁層との間に、前記発光層から前記絶縁層側に出射した光を反射する反射層を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 前記絶縁層は、高分子層と無機層との積層構造、あるいは、いずれかの単層構造を有し平坦化されて成ることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記反射層は、前記有機ＥＬ表示素子のアノードであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 前記反射層は、Ｃｒにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。

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