(57)【要約】【課題】本発明による有機電界発光素子は前記駆動素子を複数個構成して並列で連結する構成と、これを製造する方法を提供する。【解決手段】本発明は有機電界発光素子に係り、特に開口率を改善するための有機電界発光素子の構成とその製造方法に関する。本発明による有機電界発光素子は、非晶質薄膜トランジスタを利用して駆動素子とスイッチング素子を構成することにおいて、駆動素子は複数個の薄膜トランジスタを並列に連結して構成する。このようにすると、一つの駆動素子に加えられる電流ストレスが複数の薄膜トランジスタに分散されるために駆動素子の劣化を減らすことができて、点欠陥発生のような不良を防止できる。【選択図】　図４
2004006342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
前記基板上部に形成されたゲート配線と；
前記基板上部に形成されて前記ゲート配線と交差するデータ配線と；
前記ゲート配線とデータ配線に連結されるスイッチング素子と；
前記スイッチング素子と連結されて、各々は相互に並列連結される複数個の駆動素子と；
前記複数個の駆動素子と各々連結された有機電界発光ダイオードとを含む有機電界発光素子。
【請求項２】
前記複数個の駆動素子は、非晶質シリコン薄膜トランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記複数個の駆動素子と並列連結されたストレージキャパシタをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、非晶質薄膜トランジスタを含むことを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記データ配線と平行して前記複数個の駆動素子と各々電気的に連結される電源配線をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
基板上部にゲート配線を形成する段階と；
前記ゲート配線と連結される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と連結されて、各々は相互に並列連結される複数個の駆動素子を形成する段階と；
前記スイッチング素子と連結されて前記ゲート配線と交差するデータ配線を形成する段階と；
前記複数個の駆動素子と各々連結される有機電界発光ダイオードを形成する段階とを含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記複数個の駆動素子は、非晶質シリコン薄膜トランジスタを含むことを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記複数個の駆動素子と並列連結されたストレージキャパシタを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記スイッチング素子は、非晶質薄膜トランジスタを含むことを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記データ配線と平行して前記複数個の駆動素子と各々電気的に連結される電源配線を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
ゲート電極と；
ゲート電極上部に形成された複数個のアクティブ層と；
前記複数個のアクティブ層各々の上部に形成されて、前記ゲート電極と重なる凸部と前記ゲート電極と重ならない凹部を含む凹凸状を有するソース電極と；
前記ソース電極と離隔されて前記ゲート電極に対して前記ソース電極と対称であるドレイン電極とを含むことを特徴とする有機電界発光素子用駆動システム。
【請求項１２】
前記複数個のアクティブ層は、非晶質シリコンを含むことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子用駆動システム。
【請求項１３】
前記凸部は、前記複数個のアクティブ層と各々重なることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子用駆動システム。
【請求項１４】
前記複数個のアクティブ層各々は、相互に物理的に離隔されることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子用駆動システム。
【請求項１５】
前記凹部は、前記複数個のアクティブ層の隣接アクティブ層間に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光素子用駆動システム。
【請求項１６】
ゲート電極と；
ゲート電極上部に形成されたアクティブ層と；
前記アクティブ層上部に形成されて、前記ゲート電極と重なる凸部と前記ゲート電極と重ならない凹部を含む凹凸状を有するソース電極と；
前記ソース電極と離隔されて前記ゲート電極に対して前記ソース電極と対称であるドレイン電極とを含むことを特徴とする有機電界発光素子用駆動素子。
【請求項１７】
前記アクティブ層は、非晶質シリコンを含むことを特徴とする請求項１６に記載の有機電界発光素子用駆動素子。
【請求項１８】
前記凸部は、前記アクティブ層と重なることを特徴とする請求項１６に記載の有機電界発光素子用駆動素子。
【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に係り、特に非晶質薄膜トランジスタである駆動素子の劣化を防止するための有機電界発光素子の構成とその製造方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
一般的に、有機電界発光素子は、電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）注入電極（ｃａｔｈｏｄｅ）と正孔（ｈｏｌｅ）注入電極（ａｎｏｄｅ）から各々電子と正孔を発光層内部に注入させて、注入された電子と正孔が結合した励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）が励起状態から基底状態に落ちる時発光する素子である。
【０００３】
このような原理によって従来の薄膜液晶表示素子（ＬＣＤ）とは違って別途の光源を必要としないので素子の体積と重量を減らすことができる長所がある。
【０００４】
また、有機電界発光素子は、高品位パネル特性（低電力、高輝度、高反応速度、低重量）を示す。このような特性のために有機電界発光素子は移動通信端末機、ＣＮＳ、ＰＤＡ、Ｃａｍｃｏｒｄｅｒ、Ｐａｌｍ　ＰＣ等大部分のコンシューマー（ｃｏｎｓｕｍｅｒ）電子応用製品に用いることができる強力な次世代ディスプレーとして認められている。
【０００５】
また製造工程が単純なために生産原価を既存のＬＣＤより多く減らすことができる長所がある。
【０００６】
このような有機電界発光素子を駆動する方式は、パッシブ・マトリックス型とアクティブ・マトリックス型に分けることができる。
【０００７】
前記パッシブ・マトリックス型有機電界発光素子は、その構成が単純で製造方法も単純だが高い消費電力と表示素子の大面積化に難しさがあり、配線の数が増加すればするほど開口率が低下する短所がある。
【０００８】
反面アクティブ・マトリックス型有機電界発光素子は、高い発光効率と高画質を提供することができる長所がある。
【０００９】
図１は、関連技術の有機電界発光素子の構成を概略的に示した図面である。
【００１０】
図示したように、有機電界発光素子１０は、透明で柔軟性がある第１基板１２の上部に薄膜トランジスタＴを含むアレー部１４と、前記アレー部１４の上部に第１電極１６と有機発光層１８と第２電極２０を構成する。
【００１１】
このとき、前記発光層１８は、いろいろな方法で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーを表現するようになっているが、一般的な方法では前記各画素領域Ｐごとに赤、緑、青色を発光する別途の有機物質をパターニングして用いる。
【００１２】
前記第１基板１２が吸湿剤２２が付着された第２基板２８とシーラント２６を通して合着されることによって有機電界発光素子１０が完成される。
【００１３】
このとき、前記吸湿剤２２は、カプセル内部に浸透する水分を除去するためのものであり、第２基板２８の一部をエッチングしてエッチングされた部分に粉末形態の吸湿剤２２を置いてテープなどの固定手段２５で取り付けることによって吸湿剤２２を固定する。
【００１４】
前述したような有機電界発光素子の一画素に対する構成を以下、図２の等価回路図を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図２は、関連技術の有機電界発光素子の一画素に該当する等価回路図である。
【００１６】
図示したように、基板１２の１方向にゲート配線１４とこれとは垂直に交差するデータ配線１６が構成される。
【００１７】
前記データ配線１６とゲート配線１２の交差地点にはスイッチング素子ＴＳが構成されて、前記スイッチング素子ＴＳと電気的に連結された駆動素子ＴＤが構成される。
【００１８】
前記駆動素子ＴＤは、有機電界発光ダイオードＤＥＬと電気的に接触するように構成する。
【００１９】
前述した構成で、前記駆動素子ＴＤの駆動ゲート電極２０と駆動ドレイン電極間にストレージキャパシタＣＳＴが構成される。
【００２０】
前記有機電界発光ダイオードＤＥＬの一端子は、電源配線２２に連結して構成される。
【００２１】
前述したように構成された有機電界発光素子の作動特性を以下、簡略に説明する。
【００２２】
まず、前記スイッチング素子ＴＳのスイッチングゲート電極１８にゲート配線１４のスキャン信号が印加されれば前記データ配線１６を流れる映像信号は前記スイッチング素子ＴＳを通して駆動素子ＴＤの駆動ゲート電極２０に印加される。
【００２３】
このようにすると、前記駆動素子ＴＤが作動されて前記有機電界発光ダイオードＤＥＬに流れる電流のレベルが定まってこれによって有機電界発光ダイオードＤＥＬはグレースケール（ｇｒｅｙ　ｓｃａｌｅ）を具現できるようになる。
【００２４】
このとき、前記ストレージキャパシタＣＳＴに貯蔵された映像信号は、前記駆動ゲート電極２０の信号を維持する役割を有するために、前記スイッチング素子ＴＳがオフ状態になっても次の映像信号が印加される時まで前記有機電界発光ダイオードＤＥＬに流れる電流のレベルを一定に維持できるようになる。
【００２５】
前記駆動素子ＴＤとスイッチング素子ＴＳは、多結晶シリコン薄膜トランジスタと非晶質シリコン薄膜トランジスタで構成することができ、非晶質シリコン薄膜トランジスタは多結晶シリコン薄膜トランジスタに比べて簡便な工程で製作することができるという長所がある。
【００２６】
ところで、有機電界発光ダイオードＤＥＬを駆動させるための十分な駆動能力を有する薄膜トランジスタを形成するためには、非晶質シリコンでなされる薄膜トランジスタのアクティブ層の幅対長さ比（Ｗ／Ｌ）が大きい薄膜トランジスタが必要である。
【００２７】
前記幅対長さ比（Ｗ／Ｌ）が大きくなれば前記有機電界発光ダイオードＤＥＬを駆動するために必要な電流を十分に具現できるが、一方には電流によるストレス加重現象で薄膜トランジスタの劣化が発生して作動特性の変化が甚だしくなる。
【００２８】
特に、駆動素子に持続的にＤＣバイアス（ｂｉａｓ）が印加されるために特性の変化が甚だしくなる。
【００２９】
これにより非晶質シリコン薄膜トランジスタを用いて製作されたアクティブ・マトリックス型有機電界発光素子は、画素に残像が残る画質不良を引き起こすようになり、前述した構成において駆動素子が一つからなる場合駆動素子に不良が発生すればこれは点欠陥を誘発する問題がある。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題を解決するための目的で提案されたものであって、本発明による有機電界発光素子は前記駆動素子を複数個構成して並列で連結する構成と、これを製造する方法を提案する。
【００３１】
このような構成は、前記駆動素子に加えられる電流ストレスが複数の駆動素子に分散されるために電流ストレスを弱化させて駆動素子の作動に影響を及ぼさない水準になる。
【００３２】
したがって、高画質の能動マトリックス型有機電界発光素子を製作することができる。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
前述したような目的を達成するための本発明による有機電界発光素子は、基板上に相互に交差して複数の画素部を定義するゲート配線及びデータ配線と；前記ゲート配線及びデータ配線の交差地点に構成されるスイッチング素子と；前記スイッチング素子と連結されて、複数の非晶質薄膜トランジスタを並列連結した駆動素子と；前記駆動素子と電気的に連結された発光部を含む。
【００３４】
前記駆動素子と並列連結されたストレージキャパシタがさらに構成される。
【００３５】
前記スイッチング素子として非晶質薄膜トランジスタを用いる。
【００３６】
本発明の特徴による有機電界発光素子用駆動素子は、ゲート電極と；ゲート電極上に非晶質シリコンで形成されたアクティブパターンと；前記ゲート電極の一側上部に形成されて、一辺が複数の凹凸状で構成され、凹凸状のうち凸部は前記アクティブパターンと重なるソース電極と；前記ソース電極と所定間隔離隔されて構成されていて、ソース電極と同一な形状でアクティブパターンと重ねて形成されたドレイン電極を含む。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明による望ましい実施例を説明する。
−−実施例−−
本発明の第１実施例は、前記駆動素子を複数個並列連結することを特徴とする。
【００３８】
図３は、本発明の第１実施例によるアクティブ・マトリックス型有機電界発光素子の一画素に対する等価回路図である。
【００３９】
図示したように、基板１００上にゲート配線１０２とデータ配線１０４が交差するように形成してあり、前記二配線１０２、１０４の交差地点にはスイッチング素子ＴＳを構成する。
【００４０】
前記スイッチング素子ＴＳは、駆動素子ＴＤと電気的に連結され、前記駆動素子ＴＤは複数個の薄膜トランジスタＴ１〜Ｔｎを並列で連結して構成する。このとき前記複数個の薄膜トランジスタＴ１〜Ｔｎ各々のソース電極１０９は有機電界発光ダイオードＤＥＬの第１電極と電気的に連結されて有機電界発光ダイオードＤＥＬの第２電極は電源配線１０６と電気的に連結して構成する。
【００４１】
また、ストレージキャパシタＣＳＴは、駆動素子ＴＤの駆動ゲート電極１０８と、前記複数個の薄膜トランジスタＴ１〜Ｔｎの駆動ドレイン電極１１０に電気的に連結される。
【００４２】
前述したように複数の薄膜トランジスタが並列で連結された駆動素子の実際形状を以下、図４と図５の平面図を通して説明する。
【００４３】
図４は、本発明の第１実施例による駆動素子を概略的に示した平面図である。
【００４４】
図示したように、複数個の薄膜トランジスタ（例えば、５個：Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が並列で連結された駆動素子ＴＤの実際構成は１方向に長く構成されたゲート電極１０８上部に並列で連結される薄膜トランジスタの数だけ複数個のアクティブ層１１２を形成するのに、前記複数個のアクティブ層１１２各々は物理的にまた電気的に相互に第１間隔ｂだけ離隔されている。前記複数個のアクティブ層１１２の個数によって前記複数個の薄膜トランジスタの個数が定まる。ソース電極１０９とドレイン電極１１０各々は前記ゲート電極１０８に対して相互に物理的に離隔されている。
【００４５】
また、前記ソース電極及びドレイン電極１０９、１１０各々は一つで形成され、一辺を凸部Ｘと凹部Ｖからなる複数個の凹凸状で構成して、前記アクティブ層１１２に対応する凹凸状の凸部Ｘが前記ゲート電極１０８と重なる反面、第１間隔ｂに対応する凹凸状の凹部Ｖは前記ゲート電極１０８と重ならない。したがって、凸部Ｘは各薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極１０８、１１０の機能をするようになる。
【００４６】
駆動素子ＴＤを流れる電流密度が増加するほど高電流密度によるストレスは、駆動素子ＴＤをなす複数個の薄膜トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５に分散されて、これにより駆動素子ＴＤの特性は作動中実質的に満足な状態を維持するようになる。
【００４７】
前述したような形状で本発明の第１実施例による駆動素子を製作することができる。
【００４８】
以下、第２実施例は、前記第１実施例のまた他の変形例であり、第１実施例の構成を補完した形状である。
【００４９】
すなわち、前記第１実施例の構成は、前記アクティブ層１１２を並列で連結される薄膜トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５の数だけパターニングした形状であるために、複数個の薄膜トランジスタを形成するほど前記アクティブ層１１２間の第１間隔ｂだけ、前記ソース及びドレイン電極１０９、１１０をなす凸部Ｘ間のギャップＣが大きくなって、これによりこのような駆動素子ＴＤが占める面積も大きくなる。
【００５０】
また、前記アクティブ層１１２によりソース及びドレイン電極１０９、１１０の段差が多く発生するようになって、このような段差は毛細管現象を誘発するようになってソース及びドレイン電極１０９、１１０のギャップ間にエッチング液が毛細管現象により凹凸状の凹部Ｖに入り込むようになり、ソース及びドレイン電極１０９、１１０がオープンされる問題が発生する。
【００５１】
したがって、以下、図５の構造は、上の問題をさらに改善したものであってこれは薄膜トランジスタの個数が増えるほど長所になる構成である。
【００５２】
図５は、本発明の第２実施例による駆動素子の構成を示した平面図である。
【００５３】
図示したように、単一ゲート電極１０８上にアクティブ層１１２を形成して、アクティブ層１１２の上部には相互に離隔されたソース及びドレイン電極１０９、１１０を形成すればよい。
【００５４】
このとき、前記ソース及びドレイン電極１０９、１１０は、前記ゲート電極１０８に対して相互に物理的に離隔されていて対称的である。また、前記ソース及びドレイン電極１０９、１１０は凹部Ｖと凸部Ｘを含む凹凸状で構成され、凹部Ｖはゲート電極１０８と重ならない反面、凸部Ｘはゲート電極１０８と重なる。例えば、駆動素子ＴＤが５個の薄膜トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５からなる場合、複数個の薄膜トランジスタはソース及びドレイン電極１０９、１１０の凸部Ｘ間に形成される。したがって、アクティブ層１１２が単一化されて駆動素子ＴＤが必要とする面積は減少する。また、ソース及びドレイン電極１０９、１１０が有する段差が減ることによってソース及びドレイン電極１０９、１１０の断線（ｏｐｅｎ）の可能性も減少する。
【００５５】
そして、駆動素子ＴＤを流れる電流密度が増加するほど高電流密度によるストレスは、駆動素子ＴＤをなす複数個の薄膜トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５に分散されて、これにより駆動素子ＴＤの特性は作動中実質的に満足な状態を維持するようになる。
【００５６】
前述したような第１及び第２実施例による駆動素子の構成を前にも説明したが、駆動素子が受ける電流ストレスを各薄膜トランジスタに均等に分散させることによってストレスのレベルを弱化させて駆動素子の作動に影響を及ぼさないようにする。
【００５７】
一方、図３のストレージキャパシタＣＳＴは、駆動ゲート電極１０８と駆動ドレイン電極１１０に電気的に連結するのに、駆動素子ＴＤを図５の構成のような形態で形成した場合には駆動ドレイン電極１１０の凸部Ｘがゲート電極１０８と重ねるようになって、この重なった部分がゲート電極１０８に信号を印加するストレージキャパシタの役割を有するようになるので、さらに別途のストレージキャパシタを構成する必要がない。
【００５８】
このような構成の等価回路を以下図６に図示した。（図３の等価回路とその構成が同様であるので詳細な説明は省略する。）
図３の回路とは異に図６の回路には駆動素子ＴＤの駆動ゲート電極１０８と駆動ドレイン電極１１０間に別途のストレージキャパシタを構成しないことを特徴とする。
【００５９】
【発明の効果】
本発明による有機電界発光素子は、スイッチング素子と駆動素子として非晶質薄膜トランジスタを用いることにおいて、前記駆動素子を構成する時複数の薄膜トランジスタを並列連結する。
【００６０】
このような構成は、前記駆動素子に加えられる電流ストレスを複数の薄膜トランジスタに均等に分散させることによって電流ストレスが駆動素子の作動に大きい影響をおよぼさないようにして高画質の有機電界発光素子を製作することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の有機電界発光素子を概略的に示した断面図である。
【図２】従来の有機電界発光素子の等価回路図である。
【図３】本発明の第１実施例による有機電界発光素子の等価回路図である。
【図４】本発明の第１実施例による駆動素子を示した平面図である。
【図５】本発明の第２実施例による駆動素子を示した平面図である。
【図６】本発明の第２実施例による有機電界発光素子の等価回路図である。
【符号の説明】
１０２：ゲート配線
１０４：データ配線
１０６：電源配線
１１０：ドレイン電極
【図１】
2004006342.tif 000003
【図２】
2004006342.tif 000004
【図３】
2004006342.tif 000005
【図４】
2004006342.tif 000006
【図５】
2004006342.tif 000007
【図６】
2004006342.tif 000008