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

表示装置の製造方法

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JP3203227B2 JP04756598A JP4756598A JP3203227B2 JP 3203227 B2 JP3203227 B2 JP 3203227B2 JP 04756598 A JP04756598 A JP 04756598A JP 4756598 A JP4756598 A JP 4756598A JP 3203227 B2 JP3203227 B2 JP 3203227B2
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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。
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