JP5648395B2 - 発光装置、発光装置の製造方法及び電子機器 - Google Patents
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発光装置であるELディスプレイ装置には複数のEL素子が備えられており、例えば、各EL素子に供給する電流を制御するアクティブマトリクス駆動方式によって、ELディスプレイ装置は様々な画像や映像を表示する。アクティブマトリクス駆動方式を適用したELディスプレイ装置は、複数の画素ごとにEL素子の発光を制御するスイッチング素子としての薄膜トランジスタを備えている。
その封止基板の押圧によって配線が損傷してしまうと、EL素子の発光に不具合が生じるなどして、ELディスプレイ装置の品質低下を招いてしまうという問題があった。
好ましくは、前記トランジスタは、電極と絶縁膜と半導体膜とを有して構成され、前記突出部は、前記電極と前記絶縁膜と前記半導体膜と同じ材料からなる層を積層した積層構造を有する。
好ましくは、前記突出部の前記積層構造は、前記配線と同じ材料からなる層を含む。
そして、上記発光装置が実装された電子機器は良好に機能する。
好ましくは、前記突出部を形成する工程は、前記配線と同じ材料からなる層を形成して、前記積層構造の一部を形成する工程を含む。
図1は、本実施形態に係る表示装置を示す概略ブロック図であり、図2は、本実施形態に係る表示装置に適用される画素の等価回路図である。
また、図3は、本実施形態に係る表示装置の表示パネルの全体構成を示す概略平面図であり、図4は、図3のIV−IV線に沿った面の断面図である。
この基板11の一面側(図4中、上面側)に複数の画素PIXが二次元配列された画素アレイ111が設けられており、画素アレイ111の周辺領域には、各画素PIXを駆動するための信号を供給するための引き出し線Lrが設けられている。引き出し線Lrは、一端側が画素アレイ111(各画素PIX)に接続され、他端側が例えば基板11の端部に設けられた接続端子TMに接続されている。接続端子TMは、フィルム基板(フレキシブルプリント基板)FPC等を介して、基板11の外部に設けられた選択ドライバ120やデータドライバ130、或いは、これらのドライバ機能を備えたドライバチップに接続されている。
そして、対向して配置された基板11と対向基板20は、図3、図4に示すように、画素アレイ111の周囲領域に設けられたシール材30を介して接合され、画素アレイ111(各画素PIX)が基板11と対向基板20の間に封止されて外的環境の影響を受けないように保護されている。シール材30内には基板11と対向基板20との間のギャップ(間隙)を設定するためのギャップ材(図示せず)が設けられている。これによって、基板11の一面側と対向基板20との間隙は、対向基板20の対向面(図4中、基板11側に向いた下面)が画素アレイ111の上面に接触しない程度の値に設定されている。
発光駆動回路DCは、画像データに応じた電流値の発光駆動電流を生成して、有機EL素子OELに供給する。
有機EL素子OELは、発光駆動回路DCから供給される発光駆動電流に基づいて、画像データに応じた輝度階調で発光する。
トランジスタ(選択トランジスタ)Tr11は、ゲート端子が選択ラインLsに接続され、ドレイン端子がデータラインLdに接続され、ソース端子が接点N11に接続されている。
トランジスタ(駆動トランジスタ)Tr12は、ゲート端子は接点N11に接続され、ドレイン端子が電源ラインLa(高電位の電源電圧Vsa)に接続され、ソース端子が接点N12に接続されている。
キャパシタCsは、トランジスタTr12のゲート端子(接点N11)とソース端子(接点N12)の間に接続されている。
なお、選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaはそれぞれトランジスタTr11、Tr12に接続されて、有機EL素子OELを発光させるための各種信号を伝送する配線として機能する。
そして、このような表示駆動動作を、表示パネル110(表示装置100)に二次元配列された全ての画素PIXについて、例えば各行ごとに順次実行することにより、所望の画像情報が表示される。
次に、前述したような回路構成を有する画素(発光駆動回路及び有機EL素子)の具体的なデバイス構造について説明する。ここでは、有機EL素子OELの有機EL層において発光した光が、透明な基板11を透過して視野側(基板11の下面側)に出射されるボトムエミッション型の発光構造を有する表示パネル110(表示装置100)について示す。
有機EL層17は、図5、図6に示すように、基板11上に形成された隔壁層15に設けられた開口部により画定されるEL素子形成領域Relに露出する画素電極16上に形成される。有機EL層17は、例えば、正孔注入層17a及び電子輸送性発光層17bから形成されている。
なお、突出部PLA、PLB、PLC、PLDは、その4つのうち少なくとも1つを配線交差領域Rxの近傍に設ければよい。好ましくは、配線交差領域Rxを挟む方向に沿った少なくとも2箇所(例えば、突出部PLBとPLD、または突出部PLAとPLC)に設ければよい。そして、配線交差領域Rxを囲む4箇所に突出部PLA、PLB、PLC、PLDを設けることがより好ましい。
ここで、突起層PL11は、トランジスタTr11、Tr12のゲート電極Tr11g、Tr12gをなすゲートメタル層(導電層)からなり、ゲートメタル層をパターニングすることによって、ゲート電極Tr11g、Tr12g及び選択ラインLsと同じ工程で一括して形成される。また、突起層PL12〜PL14は、各々、トランジスタTr11、Tr12の半導体膜SMC、チャネル保護膜BL、不純物半導体膜OHMと同じ材料からなり、各々同じ工程で一括して形成される。また、突起層PL15は、トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dをなすソース−ドレインメタル層(導電層)からなり、ソース−ドレインメタル層をパターニングすることによって、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dとデータラインLdと同じ工程で一括して形成される。また、突起層PL16は、有機EL素子OELの画素電極16と同じ材料からなり、同じ工程で一括して形成される。また、突起層PL17は、電源ラインLaをなす配線メタル層からなり、配線メタル層をパターニングすることによって、電源ラインLaと同じ工程で一括して形成される。
このように、突出部PLA、PLB、PLC、PLDはいずれも、ゲートメタル層やソース−ドレインメタル層、配線メタル層、半導体層、絶縁層からなる各突起層をその一部に含む積層構造を有している。尚、突出部PLA、PLB、PLC、PLDを形成する突起層PL11〜17は発光駆動回路DCを構成するトランジスタTr11、Tr12、キャパシタCs、各種配線La、Ls、Ld、有機EL素子OELとは電気的に接続していない。
このとき、表示パネル110(表示装置100)の画素電極16が高い光透過率を有し、対向電極18が高い光反射率を有することにより、各画素PIXの有機EL層17において発光した光は、画素電極16を直接透過して、あるいは、対向基板18で反射した後基板11を透過して、視野側である基板11の下面側から出射される。
次に、本実施形態にかかる表示装置の製造方法について説明する。
図8〜図20は、表示装置の製造方法(製造工程)を示す工程断面図である。図中左側が図6に対応するトランジスタTr12の断面部分、図中右側が図7に対応する配線交差領域の断面部分である。
なお、ゲート電極Tr12g、Tr11g及び選択ラインLsを形成するためのゲートメタル層は、例えばアルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、銀、タンタル、タングステン等の金属単体又はこれらのいずれかを含む合金からなる金属材料、又はこれらのいずれかを含む化合物材料等を用いることができる。このゲートメタル層は、例えば100nm(1000Å)程度の膜厚に形成する。
そして、半導体層SMCx上の絶縁膜を、フォトリソグラフィ法・エッチング法等によってパターニングして、図9に示すように、チャネル保護膜(エッチングストッパー)BLを形成する。この絶縁膜をパターニングしてチャネル保護膜BLを形成する際に、同時に突起層PL13を形成する。このチャネル保護膜BLは、半導体層SMCxにおけるチャネルとなる領域を覆う位置に形成されており、突起層PL13は、突起層PL11の上方に対応する位置に形成されている。
また、このパターニングによって、トランジスタTr12のゲート電極Tr12g上のゲート絶縁膜12の所定位置にコンタクトホールHL11(図5参照)を形成し、ゲート電極Tr12gの一部を露出させる。
そして、基板11上に、ゲート電極Tr11g、Tr12g、半導体膜SMC、チャネル保護膜BL、不純物半導体膜OHM、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dからなるトランジスタTr11、Tr12が形成される。なお、トランジスタTr11のソース電極Tr11sはコンタクトホールHL11を介して、トランジスタTr12のゲート電極Tr12gと電気的に接続している(図5参照)。
また、ソース電極Tr11s、Tr12s、ドレイン電極Tr11d、Tr12d、データラインLdの形成と同時に、突起層PL14上に突起層PL15が形成される。
また、画素電極16の形成と同時に、突起層PL15上に突起層PL16が形成される。なお、画素電極16を形成するための透明電極膜は、例えば200nm(2000Å)程度の膜厚に形成される。
また、このパターニングによって、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12d上の層間絶縁膜13の所定位置にコンタクトホールHL12(図5参照)を形成し、ドレイン電極Tr12dの一部を露出させる。
この配線メタル層を、フォトリソグラフィ法・エッチング法等によってパターニングすることにより、図16に示すように、層間絶縁膜13上に電源ラインLaを形成する。なお、電源ラインLaはコンタクトホールHL12を介して、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dと電気的に接続している(図5参照)。
また、電源ラインLaの形成と同時に、突起層PL11〜PL16の上方に対応する層間絶縁膜13上に突起層PL17が形成される。これら突起層PL11〜PL17が、突出部PLA〜PLDの主要部を構成する。
このように、隔壁層15により有機化合物含有液を塗布する領域(EL素子形成領域Rel)を画定し、加えて、各画素PIX(有機EL素子OEL)の画素電極16の表面を親液化することにより、後述するように、有機化合物含有液をノズルプリンティング法やインクジェット法を用いて塗布し、有機EL層17の発光層(正孔注入層17a、電子輸送性発光層17b)を形成する場合であっても、隣接して配置される異なる色の画素PIXのEL素子形成領域Relへの有機化合物含有液の漏出や乗り越えを抑制することができる。従って、カラー表示に対応した表示パネル110(表示装置100)を製造する場合であっても、隣接画素相互の混色を防止して、赤(R)、緑(G)、青(B)色の発光材料の塗り分けを良好に行うことができる。
具体的には、有機高分子系の正孔輸送材料(担体輸送性材料)を含む有機化合物含有液として、例えばポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液(PEDOT/PSS:導電性ポリマーであるポリエチレンジオキシチオフェンPEDOTと、ドーパントであるポリスチレンスルホン酸PSSを水系溶媒に分散させた分散液)を、EL素子形成領域Relに塗布する。その後、基板11が載置されているステージを100℃以上の温度条件で加熱して乾燥処理を行って、残留溶媒を除去することにより、各EL素子形成領域Relに露出する画素電極16上に有機高分子系の正孔輸送材料を定着させて、正孔注入層17aを形成する。
さらに、各EL素子形成領域Relの画素電極16上に形成された正孔注入層17a上に、ノズルプリンティング法又はインクジェット法等を用いて、電子輸送性発光材料の溶液又は分散液を塗布した後、加熱乾燥させて、正孔注入層17aに重ねた電子輸送性発光層17bを形成する。
具体的には、有機高分子系の電子輸送性発光材料(担体輸送性材料)を含む有機化合物含有液として、例えばポリパラフェニレンビニレン系やポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む赤(R)、緑(G)、青(B)色の発光材料を、適宜水系溶媒あるいはテトラリン、テトラメチルベンゼン、メシチレン、キシレン等の有機溶媒に溶解又は分散させた0.1wt%〜5wt%の溶液を、正孔注入層17a上に塗布する。その後、窒素雰囲気中でステージを加熱して乾燥処理を行って、残留溶媒を除去することにより、正孔注入層17a上に有機高分子系の電子輸送性発光材料を定着させて、電子輸送性発光層17bを形成する。
次いで、対向電極18が形成された基板11の一面側に直接、あるいは、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等からなる封止層を基板11の一面側に形成して基板面を封止した後、ガラス等の対向基板20を基板11の一面側(上面側)に対向するように接合することにより、表示パネル110(表示装置100)が完成する。
この突出部PLA〜PLDは、トランジスタTr11、Tr12を構成するゲート電極Tr11g、Tr12g、半導体膜SMC、チャネル保護膜BL、不純物半導体膜OHM、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dと同じ材料からなる突起層PL11〜PL15、画素電極16と同じ材料からなる突起層PL16、電源ラインLaと同じ材料からなる突起層PL17、および突起層間等に設けられたゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、保護絶縁膜14、隔壁層15等が積層されて形成されている。
つまり、表示装置100を製造する過程で、トランジスタTr11、Tr12や有機EL素子OELや各種配線(選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLa)を形成する際のプロセスにおいて同時に複数の突起層PL11〜PL17が積層された突出部PLA〜PLDを形成することができる。
従って、表示装置100を製造工程の変更や、工程数の増加を伴うことなく、表示装置100の画素形成領域Rpxに突出部PLA〜PLDを形成することができる。
そして、基板11に対向基板20を接合するために、対向基板20を基板11側に押圧したとき、あるいは、表示装置100の使用時に対向基板20に外部から押圧力が加えられたとき、例えば、図21に示すように、押圧力(図中矢印で表記)によって基板11側に近接した対向基板20が突出部PLA、PLB、PLC、PLDに当接しても、基板11の表面からの高さが最高となる突出部PLA、PLB、PLC、PLDが設けられた領域に押圧力が集中して、選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaに押圧力が加わることがない。
これにより、基板11に対向基板20を接合する際に負荷される押圧力や、表示装置100の使用時に対向基板20に外部から負荷される押圧力は、突出部PLA、PLB、PLC、PLDに集中し、その押圧力が選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaに加わることはないので、選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaが損傷(断線)したり、ショートしたりすることを防止することができる。
こうして表示装置100における各種配線(選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLa)の損傷を防ぐことで、表示装置100の発光表示性能を低下させないようにして、表示装置100の品質向上を図ることができる。
例えば、図22に示す、携帯電話機200の表示パネル1aや、図23(a)(b)に示す、デジタルカメラ300の表示パネル1bや、図24に示す、パーソナルコンピュータ400の表示パネル1cに、表示装置100を適用することができる。
12 ゲート絶縁膜
13 層間絶縁膜
14 保護絶縁膜
15 隔壁層
16 画素電極
20 対向基板(第2基板)
100 表示装置(発光装置)
110 表示パネル
Tr11、Tr12 トランジスタ
Tr11g、Tr12g ゲート電極
Tr11s、Tr12s ソース電極
Tr11d、Tr12d ドレイン電極
SMC 半導体膜
BL チャネル保護膜
OHM 不純物半導体膜
Ls 選択ライン(配線)
Ld データライン(配線)
La 電源ライン(配線)
PLA、PLB、PLC、PLD 突出部
PL11〜PL17 突起層
OEL 有機EL素子(発光素子)
PIX 画素
Rpx 画素形成領域
Rx 配線交差領域(交点、頂点)
Claims (6)
- 第1基板と、
前記第1基板の一面上に配列された複数の画素と、
前記第1基板の一面側に対向して設けられて、前記各画素を前記第1基板との間に封止する第2基板と、
を備え、
前記各画素は、
発光素子と、
前記発光素子の発光を制御するトランジスタと、
前記トランジスタに接続され、互いに交差する少なくとも二本の配線と、
少なくとも、前記二本の配線が交差することによって前記二本の配線のそれぞれを境界線として分割される四つの領域のうち、前記二本の配線が交差する配線交差領域の対頂角の関係にある二つの領域における互いが最近傍となる角部に配置され、前記第1基板の一面側から前記第2基板に向けて前記配線交差領域で交差する複数の配線よりも突出するように形成され、前記少なくとも二本の配線のうちの少なくとも一本の配線が間を通る位置に形成された複数の突出部と、
をそれぞれ有することを特徴とする発光装置。 - 前記トランジスタは、電極と絶縁膜と半導体膜とを有して構成され、
前記突出部は、前記電極と前記絶縁膜と前記半導体膜と同じ材料からなる層を積層した積層構造を有することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記突出部の前記積層構造は、前記配線と同じ材料からなる層を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
- 請求項1〜3の何れかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする電子機器。
- 発光素子と、前記発光素子の発光を制御するトランジスタと、前記トランジスタに接続されて互いに交差する少なくとも二本の配線と、を有する複数の画素が配列された発光装置の製造方法であって、
第1基板の一面上に、電極と絶縁膜と半導体膜とを有する前記トランジスタを形成する工程と、
前記複数の画素それぞれについて少なくとも、前記二本の配線が交差することによって前記二本の配線のそれぞれを境界線として分割される四つの領域のうち、前記二本の配線が交差する配線交差領域の対頂角の関係にある二つの領域における互いが最近傍となる角部に、前記第1基板の一面側から前記配線交差領域で交差する複数の配線よりも突出し、前記少なくとも二本の配線のうちの少なくとも一本の配線が間を通る位置に形成された複数の突出部を形成する工程と、
前記複数の画素を前記第1基板との間に封止するように、前記第1基板の一面側に第2基板を接合する工程と、
を含み、
前記突出部を形成する工程は、前記トランジスタを形成する工程と同時に、前記トランジスタを構成する前記電極と前記絶縁膜と前記半導体膜と同じ材料からなる層を積層して、少なくとも前記突出部の一部を成す積層構造を形成する工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記突出部を形成する工程は、前記配線と同じ材料からなる層を形成して、前記積層構造の一部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の発光装置の製造方法。
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