(57)【要約】　　　（修正有）【課題】耐久性及び信頼性が向上した有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】基板１１０に形成された複数のスイッチング素子と、スイッチング素子を覆い、スイッチング素子の一部を露出させるコンタクトホール１２８を有する第１保護膜１４０と、第１保護膜上部で、コンタクトホールを通してスイッチング素子と連結する第１電極１４２と、第１電極上部で第１電極を露出させる開口部１４４を有し、第１電極の縁部を覆う第２保護膜１４６と、第２保護膜上部の開口部を通して第１電極と結する有機電界発光層１４８と、有機電界発光層上部の第２電極１５０とを含み、第１保護膜は表面が平坦化される第１有機物質、第２保護膜は成膜温度が低い有機絶縁物質であることを特徴とするアクティブ・マトリクス型有機ＥＬ素子を提供する。保護膜の平坦化効果が高く電極間短絡を防止でき、下部膜に加えられる損傷を減らし、保護膜の厚さを厚く形成できるので、耐久性及び信頼性が向上する。【選択図】　図３
2004111361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブピクセル単位で発光領域が定義された基板と；
前記サブピクセル単位で前記基板上部に形成された複数のスイッチング素子と；
前記スイッチング素子を覆って基板全面に形成され、前記スイッチング素子の一部を露出させる第１コンタクトホールを有する第１保護膜と；
前記第１保護膜上部に配置され、前記第１コンタクトホールを通して前記スイッチング素子と連結する第１電極と；
前記第１電極上部に配置されて前記第１電極を露出させる開口部を有し、前記第１電極の縁部を覆う第２保護膜と；
前記第２保護膜上部の発光領域に配置され、前記開口部を通して前記第１電極と連結する有機電界発光層と；
前記有機電界発光層上部に配置される第２電極とを含んでなり、前記第１保護膜は、表面が平坦化される第１有機絶縁物質から選択され、前記第２保護膜は、無機絶縁物質より成膜温度が低い有機絶縁物質から選択されることを特徴とするアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項２】
前記第１有機絶縁物質は、　ベンゾシクロブテン、ポリアクリレイト、ポリイミドの中のいずれか一つから選択されることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項３】
前記ポリイミド物質は、イミド基（＝ＮＨ）を有する化合物が占める比率であるイミド化率が９５％より大きい値を有することを特徴とする請求項２に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項４】
前記第２有機絶縁物質は、フォトレジスト、ベンゾシクロブテン、ポリアクリレイト、ポリイミドの中のいずれか一つから選択されることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項５】
前記ポリイミド物質は、イミド基（＝ＮＨ）を有する化合物が占める比率であるイミド化率が９５％より大きい値を有することを特徴とする請求項４に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項６】
前記第１電極は、陽極の役割をして、前記第２電極は陰極の役割をすることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項７】
前記有機電界発光層で発光された光は、前記第２電極を通して放出される上部発光方式であることを特徴とする請求項６に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項８】
前記第２電極を構成する物質は、透明導電性物質から選択されることを特徴とする請求項７に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項９】
前記スイッチング素子は、活性領域と前記活性領域の両側に配置するソース領域及びドレイン領域を有する半導体層と、前記半導体層上部の活性領域上部に配置するゲート電極、前記ソース領域と連結するソース電極及び前記ドレイン領域と連結するドレイン電極を含むことを特徴とする請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記スイッチング素子と連結するストレージキャパシターをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記ストレージキャパシターは、前記半導体層と同一な物質で構成された第１キャパシター電極と前記ソース電極に連結する第２キャパシター電極を含むことを特徴とする請求項１０に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記第１保護膜及び第２保護膜は、スピンコーティング法により形成されることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記第１保護膜は、約１μｍ〜１０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記第１有機絶縁物質及び第２有機絶縁物質は、相互に他の種類の有機絶縁物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子。
【請求項１５】
基板上部にサブピクセル単位でスイッチング素子を形成する段階と；
前記スイッチング素子の上部に第１有機絶縁物質を利用して、前記スイッチング素子を一部露出させる第１コンタクトホールを有する第１保護膜を形成する段階と；
前記第１保護膜上部にサブピクセル単位で、前記第１コンタクトホールを通してスイッチング素子と連結する第１電極を形成する段階と；
前記第１電極上部に第２有機絶縁物質を利用して、前記第１電極を露出させる開口部を有して前記第１電極の縁を覆う第２保護膜を形成する段階と；
前記第２保護膜上部にサブピクセル単位で、前記開口部を通して第１電極と連結する有機電界発光層を形成する段階と；
前記有機電界発光層上部に第２電極を形成する段階とを含み、前記第１保護膜は表面が平坦化される第１有機物質から選択されて、前記第２保護膜は無機絶縁物質より成膜温度が低い有機絶縁物質から選択されることを特徴とするアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記第１保護膜及び第２保護膜は、スピンコーティング法により形成されることを特徴とする請求項１５に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第１有機絶縁物質及び第２有機絶縁物質の中のいずれか一つの物質は、ポリイミドであることを特徴とする請求項１５に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記ポリイミド物質は、イミド基（＝ＮＨ）を有する化合物が占める比率であるイミド化率が９５％より大きい値を有することを特徴とする請求項１７に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第１有機絶縁物質及び第２有機絶縁物質は、相互に他の有機絶縁物質から選択されることを特徴とする請求項１５に記載のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅ）に係り、特にアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子（Ａｃｔｉｖｅ−Ｍａｔｒｉｘ　Ｔｙｐｅ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅ）及びその製造方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
最近の液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｄｅｖｉｃｅ）は、軽くて電力消耗が少ない長所があるため、平板ディスプレー（ＦＰＤ；Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）として現在最も多く使われている。
しかし、液晶表示装置は、自己発光素子でなく受光素子であり、明るさ、コントラスト、視野角、そして大面積化等に技術的限界があるために、このような短所を克服できる新しい平板ディスプレーを開発する努力が活発に展開されている。
【０００３】
新しい平板ディスプレーの一つである有機電界発光素子は、自己発光型であるために、液晶表示装置に比べて視野角、コントラストなどが優秀で、バックライトが必要でないために軽量薄形が可能であって、消費電力側面においても有利である。そして、直流低電圧駆動が可能であって応答速度が速くて、全部固体であるために外部衝撃に強くて使用温度範囲も広いし、特に製造費用側面においても低廉な長所を有している。
【０００４】
特に、前記有機電界発光素子の製造工程は、液晶表示装置やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｐａｎｅｌ）と異なり、蒸着及び封止（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）装備が殆ど全部ということができるために、工程が非常に単純である。
一方、これまではこのような有機電界発光素子の駆動方式として、別途の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えないパッシブ・マトリクス型（Ｐａｓｓｉｖｅ−Ｍａｔｒｉｘ　Ｔｙｐｅ）が主に利用されていた。
【０００５】
しかし、前記パッシブ・マトリクス方式においては、走査線（ｓｃａｎ　ｌｉｎｅ）と信号線（ｓｉｇｎａｌ　ｌｉｎｅ）が交差しながらマトリクス形態で素子を構成しており、それぞれの画素を駆動するために走査線を時間によって順次的に駆動するので、要求される平均輝度を示すためには平均輝度にライン数をかけただけの瞬間輝度を出さなければならない。
【０００６】
したがって、ラインが多ければ多いほど、さらに高い電圧とさらに多くの電流を瞬間的に印加しなければならないので、素子の劣化が加速されて消費電力も高まるため、高解像度、大面積ディスプレーには適合しない。
【０００７】
しかし、アクティブ・マトリクス方式においては、各画素（ｐｉｘｅｌ）を開閉する薄膜トランジスタを画素ごとに配置して、この薄膜トランジスタがスイッチの役割をして、第１電極は画素単位でオン／オフをさせて、この第１電極と対向する第２電極は共通電極として用いる。
【０００８】
さらに、前記アクティブ・マトリクス方式においては、画素に印加された電圧がストレージキャパシター（ＣＳＴ；ｓｔｏｒａｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｏｒ）に充電されていて、その次のフレーム（ｆｒａｍｅ）信号が印加される時まで電源を印加することによって、走査線数に関係なく一画面期間引続き駆動する。
【０００９】
したがって、アクティブ・マトリクス方式においては、低い電流を印加しても同一な輝度を示すので低消費電力、高精細、大型化が可能である長所を有する。
【００１０】
以下、このようなアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の基本的な構造及び動作特性について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は、一般的なアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の基本画素構造を示した図面である。
図示したように、第１方向に走査線１が形成されていて、この第１方向と交差する第２方向に形成され、相互に一定間隔離隔された信号線２及び電力供給ライン（ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｌｉｎｅ）３が形成されていて、一つの画素領域（ｐｉｘｅｌ　ａｒｅａ）を定義する。
【００１２】
前記走査線１と信号線２の交差点にはアドレッシングエレメント（ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔ）であるスイッチング薄膜トランジスタＴＳが形成されていて、このスイッチング薄膜トランジスタＴＳ及び電力供給ライン３と連結してストレージキャパシターＣＳＴが形成されており、このストレージキャパシターＣＳＴ及び電力供給ライン３と連結して、電流源エレメント（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ）である駆動薄膜トランジスタＴＤが形成されている。この駆動薄膜トランジスタＴＤと連結して有機電界発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｉｏｄｅ）ＤＥＬが構成されている。
【００１３】
この有機電界発光ダイオードＤＥＬは、有機発光物質に順方向の電流を供給すれば、正孔提供層である陽極（ａｎｏｄｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と電子提供層である陰極（　ｃａｔｈｏｄｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）間のＰ−Ｎ接合部分を通して電子と正孔が移動しながら相互に再結合して、前記電子と正孔が離れている時より小さなエネルギーを有するので、この時発生するエネルギー差によって光を放出する原理を利用するものである。
【００１４】
以下、前記アクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の駆動原理について説明する。
前記アクティブ・マトリクス方式においては、選択信号によって該電極に信号を印加すれば、スイッチング薄膜トランジスタＴＳがオン状態になって、データ信号がこのスイッチング薄膜トランジスタＴＳを通過して、駆動薄膜トランジスタＴＤとストレージキャパシターＣＳＴに印加され、この駆動薄膜トランジスターＴＤがオン状態になれば、電源供給ライン３から電流が駆動薄膜トランジスタＴＤを通して有機電界発光層に印加されて発光する。
【００１５】
この時、前記データ信号の大きさによって、駆動薄膜トランジスタＴＤの開閉程度が変わるので、この駆動薄膜トランジスタＴＤを通して流れる電流量を調節して階調表示をすることができる。
そして、非選択区間にはストレージキャパシターＣＳＴに充電されたデータが駆動薄膜トランジスタＴＤに続けて印加されて、次の画面の信号が印加される時まで持続的に有機電界発光素子を発光させることができる。
【００１６】
図２は、関連技術におけるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子についての断面図であって、駆動薄膜トランジスタ及び駆動薄膜トランジスタから電流の供給を受ける有機電界発光ダイオードそして、駆動薄膜トランジスタ用ストレージキャパシター領域を中心に図示した。
図示したように、画面を具現する発光領域Ｅが定義された基板１０の上部全面にバッファー層１２が形成されていて、バッファー層１２の上部に薄膜トランジスタＴが形成されており、薄膜トランジスタＴの一側と連結して発光領域Ｅに有機電界発光ダイオードＤＥＬが形成されていて、薄膜トランジスタＴの他の一側にストレージキャパシターＣＳＴが形成されている。
【００１７】
さらに詳細に説明すれば、前述したバッファー層１２上部に半導体層１４及び第１キャパシター電極１６が相互に一定間隔離隔されるように形成されていて、半導体層１４上部の中央にはゲート絶縁膜１８及びゲート電極２０が順序通り形成されており、ゲート電極２０及び第１キャパシター電極１６を覆う基板全面に第１層間絶縁膜２２が形成されている。この第１層間絶縁膜２２上部で第１キャパシター電極１６を覆う位置には、図示しなかった電力供給配線から分岐した第２キャパシター電極２４が形成されており、第２キャパシター電極２４を覆う基板全面には第２層間絶縁膜２６が形成されている。
【００１８】
前記半導体層１４は、前述したゲート絶縁膜１８及びゲート電極２０と対応する領域に配置する活性領域Ａと、その活性領域Ａの両側を構成するソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄで構成される。
【００１９】
この時、前記第１層間絶縁膜２２、第２層間絶縁膜２６には、前記半導体層１４のソース領域Ｓを露出させる第１コンタクトホール２８と、ドレイン領域Ｄを露出させる第２コンタクトホール３０が各々共通的に形成されていて、追加で第２層間絶縁膜２６には第２キャパシター電極２４の一部を露出させる第３コンタクトホール３２が形成されている。
【００２０】
前記第２層間絶縁膜２６の上部には、相互に一定間隔離隔されるように配置し、第１コンタクトホール２８を通して半導体層１４のソース領域Ｓと連結して、第３コンタクトホール３２を通して第２キャパシター電極２４と連結するソース電極３４及び第２コンタクトホール３０を通して半導体層１４のドレイン領域Ｄと連結するドレイン電極３６が形成されている。
【００２１】
前記ソース電極３４及びドレイン電極３６を覆うように基板全面に配置し、ドレイン電極３６を一部露出させる第４コンタクトホール３８を有する第１保護膜４０が形成されていて、この第１保護膜４０上部の発光領域Ｅには第４コンタクトホール３８を通してドレイン電極３６と連結する第１電極４２が形成されている。
【００２２】
図面に詳細に提示しなかったが、第１電極４２は画面を具現する最小単位であるサブピクセル単位でパターニングされる。
【００２３】
前記第１電極４２上部には、第１電極４２を露出させる開口部４４を有する第２保護膜４６が形成されている。この時、前記第１電極４２の下部層を構成する物質のステップカバレッジ（ｓｔｅｐ　ｃｏｖｅｒａｇｅ）特性により、実質的に第１電極４２は位置別に一定の厚さを持たせることが難しく、特に第１電極４２の縁部で電界が集中しやすいために、これによって漏れ電流が発生することを防止するために前述した第２保護膜４６が要求される。したがって、前記第２保護膜４６は第１電極４２の縁を覆う位置で開口部４４を有することが重要である。
【００２４】
前記第２保護膜４６上部の発光領域Ｅには、前記開口部４４を通して第１電極４２と連結する有機電界発光層４８が形成されていて、この有機電界発光層４８を覆う基板全面には第２電極５０が形成されている。
【００２５】
前記第１保護膜４０は、第１電極４２を第１電極４２の下部膜と絶縁させる役割を有し、続く工程で下部膜が損傷されることを防止するために構成されるものであって、第１保護膜４０を構成する物質はシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）などの無機絶縁物質や、アクリル樹脂（ａｃｒｙｌ　ｒｅｓｉｎ）などの有機絶縁物質で構成される。
【００２６】
そして、前記第２保護膜４６は、サブピクセル（ｓｕｂ　ｐｉｘｅｌ）単位で形成される第１電極４２の周辺部における段差による漏れ電流や短絡問題、そして第２電極５０と図示しなかったゲート配線及びデータ配線間の寄生容量（ｐａｒａｓｉｔｉｃ　ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を減少させるために、無機絶縁物質または有機絶縁物質を利用して堤防（ｂａｎｋ）形状で形成される。
【００２７】
しかし、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜のような無機絶縁物質を第１保護膜４０として用いる場合、下部の第２層間絶縁膜２６が有する形状に沿って成膜されて表面粗さが大きくなり、このような第１保護膜４０上部に形成される第１電極４２の膜特性も落ちる。さらに、このような膜特性を有する第１電極４２上部に有機電界発光層４８を成膜して、続いて第２電極５０を形成する場合、一般的に第１電極４２は、プラズマ状態で高エネルギーを有する電子との衝突により反応ガス分子を分解させて、分解によるガス原子を基板表面に吸着させて薄膜を形成するＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または高エネルギーの不活性ガスイオンを固体ターゲットに衝突させて、原子と分子をターゲットから落ちて出てくるようにして薄膜を形成するスパッタリング方法により形成されるが、このような方法により形成される第１電極４２は表面の平坦化特性が落ちるために、表面上にバンプ（ｂｕｍｐ）やピーク（ｐｅａｋ）が発生しやすくて、有機電界発光素子が漏れ電流で正しく作動出来ず、使用時間が増加するによって発光出来ないピクセルが急激に増加して製品寿命が短縮される問題点がある。
【００２８】
また、無機絶縁物質を利用して第２保護膜４６を形成する場合、第２保護膜４６の開口部４４形成のための乾式エッチング工程で使われるＳＦ６及びＯ２またはＣＦ４及びＯ２のガス混合により、また、一例として第１電極４２を構成する物質が透明導電性物質であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）からなる場合、ＩＴＯ表面の最高準位状態に定義されるフェルミ準位（ｆｅｒｍｉ　ｌｅｖｅｌ）を所望する値に制御するのに問題があって、素子特性が低下する問題点があった。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
前記問題点を解決するために、本発明では有機電界発光素子用の第１電極の下部膜及び第１電極上部の縁を覆う位置に各々形成される第１保護膜物質、第２保護膜物質を選択することにおいて、既存の無機絶縁物質より平坦化特性が優秀で、成膜温度が低い有機絶縁物質を利用して、耐久性及び信頼性が向上した素子を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子は、サブピクセル単位で発光領域が定義された基板と、前記サブピクセル単位で前記基板上部に形成された複数のスイッチング素子と、前記スイッチング素子を覆って基板全面に形成され、前記スイッチング素子の一部を露出させる第１コンタクトホールを有する第１保護膜と、前記第１保護膜上部に配置され、前記第１コンタクトホールを通して前記スイッチング素子と連結する第１電極と、前記第１電極上部に配置されて前記第１電極を露出させる開口部を有し、前記第１電極の縁部を覆う第２保護膜と、前記第２保護膜上部の発光領域に配置され、前記開口部を通して前記第１電極と連結する有機電界発光層と、前記有機電界発光層上部に配置される第２電極とを含んでなり、前記第１保護膜は、表面が平坦化される第１有機物質から選択され、前記第２保護膜は、無機絶縁物質より成膜温度が低い有機絶縁物質から選択されることを特徴とする。
【００３１】
前記第１有機絶縁物質は、ベンゾシクロブデン（ＢＣＢ）、ポリアクリレイト（ｐｏｌｙ　ａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）の中のいずれか一つから選択することができて、前記ポリイミド物質は、イミド基（＝ＮＨ）を有する化合物が占める比率であるイミド化率が９５％より大きい値を有することを特徴とする。
【００３２】
前記第２有機絶縁物質は、フォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）、ＢＣＢ、ポリアクリレイト、ポリイミドの中のいずれか一つから選択することができ、前記ポリイミド物質はイミド基（＝ＮＨ）を有する化合物が占める比率であるイミド化率が９５％より大きい値を有することを特徴とする。
【００３３】
前記第１電極は、陽極の役割をして、前記第２電極は陰極の役割をする。この時、前記有機電界発光層で発光された光は前記第２電極を通して放出される上部発光方式であり、前記第２電極を構成する物質は透明導電性物質から選択される。
【００３４】
前記スイッチング素子は、活性領域と前記活性領域の両側に配置するソース領域及びドレイン領域を有する半導体層と、前記半導体層上部の活性領域上部に配置するゲート電極、前記ソース領域と連結するソース電極及び前記ドレイン領域と連結するドレイン電極を含み、前記アクティブ・マトリクス型有機電界発光素子はスイッチング素子と連結するストレージキャパシターをさらに含む。前記ストレージキャパシターは前記半導体層と同一な物質で構成された第１キャパシター電極と前記ソース電極に連結する第２キャパシター電極を含む。
【００３５】
前記第１保護膜及び第２保護膜は、スピンコーティング法により形成することができる。
前記第１保護膜は、約１μｍ〜１０μｍの厚さを有することが望ましい。
【００３６】
前記第１有機絶縁物質及び第２有機絶縁物質は、相互に他の種類の有機絶縁物質で形成されることが良い。
【００３７】
本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の製造方法は、基板上部にサブピクセル単位でスイッチング素子を形成する段階と、前記スイッチング素子の上部に第１有機絶縁物質を利用して、前記スイッチング素子を一部露出させる第１コンタクトホールを有する第１保護膜を形成する段階と、前記第１保護膜上部にサブピクセル単位で、前記第１コンタクトホールを通してスイッチング素子と連結する第１電極を形成する段階と、前記第１電極上部に第２有機絶縁物質を利用して、前記第１電極を露出させる開口部を有して前記第１電極の縁を覆う第２保護膜を形成する段階と、前記第２保護膜上部にサブピクセル単位で、前記開口部を通して第１電極と連結する有機電界発光層を形成する段階と、前記有機電界発光層上部に第２電極を形成する段階とを含み、前記第１保護膜は表面が平坦化される第１有機物質から選択されて、前記第２保護膜は無機絶縁物質より成膜温度が低い有機絶縁物質から選択されることを特徴とする。
【００３８】
前記第１保護膜及び第２保護膜は、スピンコーティング法により形成されることができる。
【００３９】
前記第１有機絶縁物質及び第２有機絶縁物質の中のいずれか一つの物質は、ポリイミドであることが良く、前記ポリイミド物質はイミド基（＝ＮＨ）を有する化合物が占める比率であるイミド化率が９５％より大きい値を有することを特徴とする。
前記第１有機絶縁物質及び第２有機絶縁物質は、相互に他の有機絶縁物質から選択されることが望ましい。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による望ましい実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】
図３は、本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の一画素部についての断面図である。
図示したように、画面を具現する発光領域Ｅが定義された基板１１０の上部全面にバッファー層１１２が形成されていて、バッファー層１１２上部に薄膜トランジスタＴが形成されており、薄膜トランジスタＴの一側と連結して発光領域Ｅに有機電界発光ダイオードＤＥＬが形成されていて、薄膜トランジスタＴの他の一側と連結してストレージキャパシターＣＳＴが形成されている。
【００４２】
さらに詳細に説明すれば、前述したバッファー層１１２の上部には、半導体物質からなる半導体層１１４及び第１キャパシター電極１１６が相互に一定間隔離隔されるように形成されていて、半導体層１１４上部の中央にはゲート絶縁膜１１８及びゲート電極１２０が順序通り形成されており、ゲート電極１２０及び第１キャパシター電極１１６を覆う基板全面に第１層間絶縁膜１２２が形成されていて、第１層間絶縁膜１２２上部で第１キャパシター電極１１６を覆う位置には図示しなかった電力供給配線から分岐した第２キャパシター電極１２４が形成されており、第２キャパシター電極１２４を覆う基板全面には第２層間絶縁膜１２６が形成されている。
【００４３】
図面に詳細に図示しなかったが、前記ゲート電極１２０と連結して第１方向にゲート配線が形成されており、前記第２キャパシター電極１２４と連結してゲート配線と交差される第２方向に電力供給配線が形成されていて、前述したゲート電極１２０は図示しなかったスイッチング薄膜トランジスタのドレイン電極と連結する。
【００４４】
前記半導体層１１４は、前述したゲート絶縁膜１１８及びゲート電極１２０に対応する領域に配置する活性領域Ａと、活性領域Ａの両側に配置するソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄで構成される。
【００４５】
前記半導体層１１４及び第１キャパシター電極１１６を構成する半導体物質は、結晶質シリコン物質から選択されることが望ましく、一例として多結晶シリコンで構成されることができて、前述した半導体層１１４の活性領域Ａは真性半導体領域に該当して、ソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄはイオンドーピング（ｉｏｎ　ｄｏｐｉｎｇ）処理された半導体領域に該当する。
【００４６】
そして、前記ゲート絶縁膜１１８、第１層間絶縁膜１２２、第２層間絶縁膜１２６を構成する物質は、絶縁物質から選択され、一例としてゲート絶縁膜１１８を構成する物質はシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）で構成されて、第１層間絶縁膜１２２、第２層間絶縁膜１２６はシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）のような無機絶縁物質から選択されることが望ましい。
【００４７】
この時、前記第１層間絶縁膜１２２、第２層間絶縁膜１２６は、前記半導体層１１４のソース領域Ｓを露出させる第１コンタクトホール１２８と、ドレイン領域Ｄを露出させる第２コンタクトホール１３０を有しており、第２層間絶縁膜１２６は第２キャパシター電極１２４の一部を露出させる第３コンタクトホール１３２を含む。
【００４８】
前記第１層間絶縁膜１２２が介在された状態で、相互に重なるように配置する第１キャパシター電極１１６及び第２キャパシター電極１２４は前述したストレージキャパシターＣＳＴを構成する。
前記第２層間絶縁膜１２６上部において相互に一定間隔離隔されるように配置し、第１コンタクトホール１２８を通して半導体層１１４のソース領域Ｓと連結して、第３コンタクトホール１３２を通して第２キャパシター電極１２４と連結するソース電極１３４と、第２コンタクトホール１３０を通して半導体層１１４のドレイン領域Ｄと連結するドレイン電極１３６が形成されている。
【００４９】
前記ソース電極１３４及びドレイン電極１３６を構成する物質は、化学的耐蝕性が強い金属物質から選択され、一例としてモリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）などを挙げることができる。
前記ソース電極１３４及びドレイン電極１３６を覆う基板全面に配置し、ドレイン電極１３６を一部露出させる第４コンタクトホール１３８を有する第１保護膜１４０が形成されていて、その第１保護膜１４０上部の発光領域Ｅには第４コンタクトホール１３８を通してドレイン電極１３６と連結する第１電極１４２が形成されている。
【００５０】
本発明においては、前記第１電極１４２の下部層を構成する第１保護膜１４０を形成する場合において、平坦化特性を有する有機絶縁物質を利用することによって、第１保護膜１４０の平坦化特性を高めて、このような第１保護膜１４０上部に形成される第１電極１４２の表面特性を向上させることを特徴とする。
前記第１保護膜１４０を構成する有機絶縁物質としては、ＢＣＢ、ポリアクリレイト、ポリイミドのうちのいずれか一つから選択されることが望ましい。
【００５１】
このような有機絶縁膜は、一般的にスピンコーティング方式で形成されるので、既存の真空蒸着法により形成される無機絶縁膜に比べて下部膜の形態の影響を大きく受けることはなく、その厚さを十分に厚く形成できて平坦化機能性膜に容易に適用できる。
【００５２】
前記第１保護膜１４０の厚みは、１μｍ以上とすることが望ましく、さらに望ましくは１μｍ〜１０μｍ範囲内で厚み値を選択することである。
【００５３】
図面に詳細に提示しなかったが、第１電極１４２は、画面を具現する最小単位であるサブピクセル単位でパターニングされる。
前記第１電極１４２上部には、第１電極１４２を露出させる開口部１４４を有する第２保護膜１４６が形成されている。
【００５４】
前記第２保護膜１４６は、前記第１電極１４２の縁部に電流が密集されることを防止するために、第１電極１４２の縁を覆う構造で形成されるもので、第２保護膜１４６を構成する物質は有機絶縁物質から選択されて、特に成膜温度が低い有機絶縁物質から選択されることを特徴とする。このような有機絶縁物質としてはフォトレジスト、ポリアクリレイト、ポリイミド、ＢＣＢなどを挙げることができる。
【００５５】
このような第２保護膜１４６上部の発光領域Ｅには、前記開口部１４４を通して第１電極１４２と連結する有機電界発光層１４８が形成されていて、有機電界発光層１４８を覆う基板全面には第２電極１５０が形成されている。
【００５６】
前記第１電極１４２、第２電極１５０及びこれらの第１電極１４２、第２電極１５０間に介在された有機電界発光層１４８は、有機電界発光ダイオードＤＥＬを構成する。
【００５７】
このように、本発明では有機電界発光ダイオードＤＥＬと連接する下部層を構成する第１保護膜１４０と、第１電極１４２の縁を覆う位置及び第２電極１５０と金属配線間区間に配置する第２保護膜１４６を構成する物質を有機絶縁物質から選択することを特徴としている。この時、第１保護膜１４０、第２保護膜１４６を同一な溶媒を利用する有機絶縁物質で形成すると、第２保護膜１４６を形成する過程で第２保護膜１４６の溶媒が先に形成された第１保護膜１４０を溶かして、第１保護膜１４０、第２保護膜１４６間にパターニングされた第１電極１４２に損傷を与える場合があるので、相互に他の有機絶縁物質から選択されることが望ましい。
【００５８】
前述した有機絶縁物質の中で、ポリイミド系物質は、他の有機絶縁物質に比べてＩＴＯのような透明導電性物質との密着性が優れた長所を有する。
特に、前記ポリイミド系物質は、イミド基（＝ＮＨ）を有する化合物が占める比率で定義されるイミド化率が９５％以上とすることが望ましい。
【００５９】
このようなイミド化率を有するポリイミド系物質は、物質の結合力が高くて他の有機物質の製造工程による影響を最小にすることができる特徴を有し、このようなポリイミド系物質は第１保護膜１４０、第２保護膜１４６にすべて適用可能であるが、前記第１保護膜１４０、第２保護膜１４６を同一な物質で製作時には、前述した第１電極１４２が損傷される危険があるので、第１保護膜１４０、第２保護膜１４６のうちのいずれか一つから選択されることが望ましく、さらには、下部膜を構成する第１保護膜１４０を前述したポリイミド系物質で形成して、上部膜を構成する第２保護膜１４６の製造工程中に第２保護膜１４６の物質溶媒が第１保護膜１４０に及ぼす影響を最小化することが望ましい。
【００６０】
また、第１電極１４２がＩＴＯからなる場合、第２保護膜１４６の開口部を形成する時に、開口部を通して露出されるＩＴＯ物質からなる電極の表面変化を減らすことができる。
【００６１】
一方、前記第１電極１４２が下部電極である陽極に該当して、第２電極１５０が上部電極である陰極に該当する場合、有機電界発光層１４８を通して発光された光は第２電極１５０側に発光する。このような場合、有機電界発光素子は上部発光方式に該当し、この時第２電極１５０を構成する物質は透明導電性物質から選択されることを特徴とする。
【００６２】
図４は、本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子についての断面図であって、本発明による保護膜の平坦化構造を中心に説明するために、ストレージキャパシターに対する図示は省略して、多数個のサブピクセルにおける駆動薄膜トランジスタ及び発光領域を中心に図示した。
【００６３】
図示したように、画面を具現する最小単位であるサブピクセルＰｓｕｂ単位で発光領域Ｅが定義された基板２１０上に、サブピクセルＰｓｕｂ単位で半導体層２１２、ゲート電極２１４、ソース電極２１６及びドレイン電極２１８で構成される薄膜トランジスタＴが形成されていて、その薄膜トランジスタＴを覆う基板全面に配置してドレイン電極２１８を一部露出させるドレインコンタクトホール２２０を有して、第１有機絶縁物質からなる第１保護膜２２２が形成されている。第１保護膜２２２上部にはサブピクセルＰｓｕｂ単位でドレインコンタクトホール２２０を通してドレイン電極２１８と連結する第１電極２２４が形成されていて、第１電極２２４上部には、第１電極２２４の縁と重なるように配置し、第１電極２２４の主領域を露出させる開口部２２６を有して、第２有機絶縁物質からなる第２保護膜２２８が形成されている。第２保護膜２２８上部にはサブピクセルＰｓｕｂ単位で開口部２２６を通して第１電極２２４と連結する有機電界発光層２３０が形成されていて、有機電界発光層２３０を覆う基板全面には第２電極２３２が形成されている。
【００６４】
前記第１有機絶縁物質は、平坦化特性が優秀な有機絶縁物質から選択されることを特徴としており、このような有機絶縁物質としてはＢＣＢ、ポリアクリレイト、ポリイミドなどを挙げることができる。また、第２有機絶縁物質としてはフォトレジスト、ポリアクリレイト、ポリイミド、ＢＣＢなどを挙げることができる。
【００６５】
一般的に、有機絶縁物質は、無機絶縁物質より低い成膜温度により硬化させることができる特性を有し、前記第２有機絶縁物質は第１有機絶縁物質より低い成膜温度を有する有機絶縁物質から選択されることが望ましく、前述した成膜温度は有機絶縁物質をコーティング後ベーキング（ｂａｋｉｎｇ）、硬化（ｃｕｒｉｎｇ）する温度を意味するものである。もしも上部膜の成膜温度が高い場合、下部膜は過剰硬化が発生して、膜特性が変成して欠陥発生の可能性が高まるために、低い成膜温度を有する有機絶縁物質から選択されることが望ましい。
【００６６】
この時、第１有機絶縁物質、第２有機絶縁物質は、前述した有機絶縁物質の中で、相互に他の有機絶縁物質から選択されることが望ましく、下部膜を構成する第１有機絶縁物質をポリイミド系物質から選択する場合、ポリイミド系物質のイミド化率は９５％以上とすることがさらに望ましい。
【００６７】
図５は、本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の製造工程を段階別に示した工程フローチャートである。
【００６８】
ＳＴ１は、サブピクセル領域が定義された基板上部にサブピクセル単位で薄膜トランジスタを形成する段階である。
前記薄膜トランジスタは、有機電界発光ダイオードと連結する駆動薄膜トランジスタと、ゲート配線及びデータ配線と連結するスイッチング薄膜トランジスタを含み、本発明では駆動薄膜トランジスタを中心に説明する。
【００６９】
ＳＴ２は、前記薄膜トランジスタを覆う基板全面に配置し、薄膜トランジスタを一部露出させる第１コンタクトホールを有して、第１有機絶縁物質からなる第１保護膜を形成する段階である。
【００７０】
ＳＴ３は、前記第１保護膜上部でサブピクセル単位で、第１コンタクトホールを通して薄膜トランジスタと連結する第１電極を形成する段階である。
【００７１】
ＳＴ４は、前記第１電極上部で、第１電極の主領域を露出させる開口部を有し、第１電極の縁を覆い、第２有機絶縁物質からなる第２保護膜を形成する段階である。
【００７２】
ＳＴ５は、第２保護膜上部でサブピクセル単位で、開口部を通して第１電極と連結する有機電界発光層を形成する段階と、有機電界発光層を覆う基板全面に第２電極を形成する段階である。
【００７３】
前記第１有機絶縁物質、第２有機絶縁物質は、相互に他の有機絶縁物質から選択され、第１有機絶縁物質、第２有機絶縁物質のうちのいずれか一つの物質がポリイミド系列物質から選択される場合、前記ポリイミド系列物質のイミド化率は９５％以上とすることが望ましく、このようなイミド化率を有するポリイミド系列物質は、下部膜を構成する第１有機絶縁物質として選択することがさらに望ましい。
しかし、本発明は前記実施例に限定されることはなく、本発明の趣旨に外れない限度内で多様に変更して実施できる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子によれば次のような効果を有する。
【００７５】
第一に、スピンコーティング方式で保護膜を成膜するために、既存の真空蒸着法を利用した無機絶縁膜より厚みを厚くできて、下層膜への影響を少なくし平坦化効果を高めて、有機電界発光素子の電極間短絡を防止できる。
第二に、既存の無機絶縁膜より成膜温度が低い有機絶縁膜を利用するために、下部膜に加えられる損傷を減らすことができる。
第三に、平坦化特性を有する有機絶縁物質を利用して厚み感があるように形成するので、製品の耐久性及び信頼性が向上した製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の基本画素構造を示した図面。
【図２】関連技術のアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子に対する断面図。
【図３】本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の一画素部についての断面図。
【図４】本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子ついての断面図。
【図５】本発明によるアクティブ・マトリクス型有機電界発光素子の製造工程を段階別に示した工程フローチャート。
【符号の説明】
１１０：基板
１１２：バッファー層
１１４：半導体層
１１６：第１キャパシター電極
１１８：ゲート絶縁膜
１２０：ゲート電極
１２２：第１層間絶縁膜
１２４：第２キャパシター電極
１２６：第２層間絶縁膜
１２８：第１コンタクトホール
１３０：第２コンタクトホール
１３２：第３コンタクトホール
１３４：ソース電極
１３６：ドレイン電極
１３８：第４コンタクトホール
１４０：第１保護膜
１４２：第１電極
１４４：開口部
１４６：第２保護膜
１４８：有機電界発光層
１５０：第２電極
Ｔ：薄膜トランジスタ
ＣＳＴ：ストレージキャパシター
【図１】
2004111361.tif 000003
【図２】
2004111361.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004111361.tif 000006
【図５】
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