(57)【要約】【課題】トップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の有機ＥＬディスプレイは、透明基板21と、透明基板上に形成されるアノード28と、アノード上に形成される有機ＥＬ層30,31,32,33,34と、有機ＥＬ層上に形成されるカソード35、36と、カソード上に形成される多層構造の保護膜37と、保護膜上に形成され、内部に小さな粒子が分散しているシーラント38を備える。シーラント38内の粒子は、シーラントと屈折率が異なり、保護膜37から入射される光を散乱させる。【選択図】図２Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
該透明基板上に形成されるアノードと、
該アノード上に形成される有機ＥＬ層と、
該有機ＥＬ層上に形成されるカソードと、
該カソード上に形成される多層構造の保護膜と、
該保護膜上に形成され、内部にシーラントの厚さよりも小さいサイズの粒子が分散しているシーラントと、
を備えていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項２】
前記シーラント中に分散している粒子は、シリコン、酸化物、窒化物からなる群より選択された透明な物質、金属である不透明な物質、及びそれらの混合物からなる群より選択されたいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項３】
前記シーラント中に分散している粒子が、球形または多角形であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項４】
前記シーラント中に分散している粒子が、不規則的に配列されることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項５】
前記シーラント中に分散している粒子が、所定間隔で規則的に配列されることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項６】
前記シーラント中に分散している粒子が、前記シーラントと屈折率が異なる物質であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項７】
前記透明基板の所定領域に形成され、前記アノードと電気的に接続される薄膜トランジスタをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項８】
前記アノードは、反射率と仕事関数が高い金属であり、前記カソードは、透明な薄い金属カソードと透明な伝導性物質からなる補助カソードとの積層構造であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項９】
透明基板と、内部に屈折率が異なる粒子が分散しているシーラントを用意する段階と、
前記用意した透明基板上にアノード、有機ＥＬ層、カソードを順次に形成する段階と、
前記カソード上に多層の保護膜を形成する段階と、
前記保護膜上に前記用意したシーラントを形成する段階と、
を備えていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項１０】
前記シーラント中に分散している粒子が、前記シーラントと屈折率が異なるシリコン、酸化物、窒化物からなる群より選択されたいずれか１つの物質であることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項１１】
前記アノードが、反射率と仕事関数が高い金属からなることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項１２】
前記カソードを形成する段階は、
前記有機ＥＬ層上に透明な薄い金属カソードを形成する段階と、
前記金属カソード上に透明な伝導性物質からなる補助カソードを形成する段階と、
を備えていることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項１３】
前記金属カソードは、有機ＥＬ層上にアルミニウムを数ｎｍの厚さに蒸着した後、この蒸着されたアルミニウム上にＡｇを数ｎｍ〜数十ｎｍの厚さに蒸着するか、ＭｇとＡｇの合金を数ｎｍ〜数十ｎｍの厚さに蒸着して形成することを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項１４】
前記補助カソードが、ＩＴＯまたはＩＺＯからなることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項１５】
前記透明基板上にトランジスタを形成する段階と、
前記トランジスタを含む透明基板の全面に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層の所定領域を除去して前記トランジスタの電極を露出させる段階と、
前記露出されたトランジスタの電極に電気的に接続されるように、前記絶縁層上にアノードを形成する段階と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項１６】
前記有機ＥＬ層を形成する段階は、
前記アノードを含む透明基板の全面に正孔注入層を形成する段階と、
該正孔注入層上に正孔輸送層を形成する段階と、
該正孔輸送層上に発光層を形成する段階と、
該発光層上に電子輸送層を形成する段階と、
該電子輸送層上に電子注入層を形成する段階と、
を備えていることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイに関し、特に、トップエミッション(top emission)方式の有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機ＥＬディスプレイの画素領域は、画素をスイッチング及び駆動させるスイッチング用薄膜トランジスタ及び駆動用薄膜トランジスタ、蓄積キャパシタ、アノード(画素電極)、有機発光層、カソード(共通電極)から構成される。
【０００３】
次に、従来技術による有機ＥＬディスプレイの製造方法を説明する。
【０００４】
図１Ａ乃至図１Ｅは、従来技術による有機ＥＬディスプレイの製造工程を示す断面図である。図１Ａに示すように、まず、ガラス基板１上に多結晶シリコンなどで半導体層２を形成し、該半導体層２をパタニングして薄膜トランジスタが形成される領域にのみ残す。
【０００５】
続いて、全面にゲート絶縁膜３とゲート電極用導電膜を順に形成し、このゲート電極用導電膜をパターニングしてゲート電極４を形成する。
【０００６】
ゲート電極４をマスクとして半導体層２にボロン(Ｂ)やリン(Ｐ)などの不純物を注入し熱処理することで、薄膜トランジスタのソース／ドレーン領域２ａ，２ｃを形成する。
ここで、不純物イオンが注入されなかった半導体層２は、チャンネル領域２ｂとなる。
【０００７】
続いて、全面に層間絶縁膜５を形成し、薄膜トランジスタのソース／ドレーン領域２ａ，２ｃが露出されるように層間絶縁膜５とゲート絶縁膜３を選択的に除去する。
【０００８】
その後、露出されたソース／ドレーン領域２ａ，２ｂにそれぞれ電気的に接続されるように電極ライン６を形成する。
続いて、全面に平坦化絶縁膜７を形成し、ドレーン領域２ｃに接続された電極ライン６が露出されるように平坦化絶縁膜７を選択的に除去する。
【０００９】
次に、露出された電極ライン６に電気的に接続されるようにアノード８を形成する。
続いて、図１Ｂに示すように、隣り合うアノード８同士間に絶縁膜９を形成する。
【００１０】
そして、図１Ｃに示すように、全面に正孔注入層１０、正孔輸送層１１、発光層１２、電子輸送層１３、電子注入層１４を順に形成する。
【００１１】
次いで、図１Ｄに示すように、全面に金属カソード１５と補助カソード１６を順に形成し、酸素や水分を遮断するために補助カソード１６上に保護膜１７を形成する。
【００１２】
このとき、保護膜１７には主として多層薄膜を使用するが、この場合、保護膜１７は水分や酸素の侵入を効果的に遮るだけでなく、マイクロキャビティとして機能して最適の積層構造を提供する。すなわち、保護膜１７は、各層の屈折率と厚さを最適化する場合、ディスプレイの色純度を大きく向上させることができる。
【００１３】
続いて、図１Ｅに示すように、保護膜１７上にシーラント１８を塗布し、その上にガラスのような透明な保護キャップ１９を付着することで、トップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイが製造される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このように製造される従来の有機ＥＬディスプレイは、多層保護膜を使用することから輝度及び色純度は向上するが、保護膜を多層薄膜としたために視野角面では特性が劣化するという問題があった。
【００１５】
すなわち、従来の有機ＥＬディスプレイは、多層保護膜の使用により輝度及び色純度面では向上したが、視野角面では著しく特性が劣化し、ディスプレイの品質低下を招くという問題があった。
【００１６】
本発明は上記の問題を解決するためのもので、その目的は、新規構造の保護膜を使用することによって、輝度及び色純度の他に視野角も向上できる有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、透明基板と、透明基板上に形成されるアノードと、アノード上に形成される有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に形成されるカソードと、カソード上に形成される多層構造の保護膜と、保護膜上に形成され、内部に小さな粒子が分散しているシーラントと、を備えている。
【００１８】
ここで、シーラント中に分散している小さな粒子は、シリコン、酸化物、窒化物からなる群より選択されたいずれか一つであり、球形または多角形であると好ましい。
【００１９】
また、シーラント中に分散している小さな粒子は、シリコン、酸化物、窒化物からなる群より選択された透明な物質、金属である不透明な物質、及びそれらの混合物からなる群より選択されたいずれか一つでありうる。
【００２０】
シーラント中に分散している小さな粒子は、不規則的に配列されるか、あるいは、所定間隔で規則的に配列される。
シーラント中に分散している小さな粒子は、シーラントと屈折率が異なる物質であると良い。
【００２１】
アノードは、反射率と仕事関数が高い金属であり、カソードは、透明な薄い金属カソードと透明な伝導材料からなる補助カソードとの積層構造であることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る有機ＥＬディスプレイの製造方法は、透明基板と、内部に屈折率が異なる粒子が分散しているシーラントを用意する段階と、用意した透明基板上にアノード、有機ＥＬ層、カソードを順次に形成する段階と、カソード上に多層の保護膜を形成する段階と、保護膜上に、用意したシーラントを形成する段階と、を備えている。
ここで、カソードを形成する段階は、有機ＥＬ層上に透明な薄い金属カソードを形成する段階と、金属カソード上に透明な伝導材料からなる補助カソードを形成する段階と、を備えていることができる。
【００２３】
また、カソードは、透明な薄い金属物質のみの構造でも良く、補助カソードを使用する場合、形成した薄いカソードの一部の上にのみ補助カソードを形成して使用しても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、多層薄膜の保護膜に起因する狭い視野角の問題を克服することによって、広い視野角を示すトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る有機ＥＬディスプレイ及びその製造方法の好適な一実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
本発明による有機ＥＬディスプレイは、シーラント中に、シーラントと屈折率が異なる小さな球形の粒子を分散させ、これら粒子が分散しているシーラントを保護膜上に形成して製造する。
シーラントに粒子を分散させる理由は、保護膜を通って出射する光がシーラント中の粒子により乱反射することによって、視野角が大きく向上するためである。
【００２７】
このような構造を有する本発明による有機ＥＬディスプレイの製造工程は、次の通りである。
【００２８】
図２Ａ乃至２Ｅは、本発明による有機ＥＬディスプレイの製造工程を示す断面図である。まず、図２Ａに示すように、透明基板２１上に、薄膜トランジスタの活性層として使用するために多結晶シリコンのような半導体層２２を形成してパターニングする。
【００２９】
この半導体層２２を含む透明基板２１の全面に、ゲート絶縁膜２３を形成した後に、ゲート絶縁膜２３上にゲート電極２４を形成する。
その後、ゲート電極２４をマスクとして半導体層２２内に不純物を注入し熱処理することで、薄膜トランジスタのソース領域２２ａ及びドレーン領域２２ｃを形成する。
【００３０】
そして、ゲート電極２４を含む透明基板２１の全面に、層間絶縁膜２５を形成し、パタニングすることによってソース領域２２ａとドレーン領域２２ｃの一部を露出させる。
【００３１】
次いで、ソース領域２２ａとドレーン領域２２ｃに電気的に接続されるように電極２６を形成することで、薄膜トランジスタを形成する。
続いて、表面を平坦化するために全面に絶縁物質からなる平坦化膜２７を形成し、パタニングすることで、ドレーン領域２２ｃの電極２６の一部が露出されるようにコンタクトホールを形成する。
【００３２】
この平坦化膜２７上にＣｒ、Ａｌ、ＭＯ、ＡｇＡｕなどのように、反射率と仕事関数値の高い伝導性物質を形成し、パタニングすることで、アノード２８を形成する。
このとき、アノード２８はコンタクトホールを介して薄膜トランジスタの電極２６に電気的に接続される。
【００３３】
続いて、図２Ｂに示すように、全面に絶縁膜２９を形成し、パタニングして、アノード２８と電極２６との電気的接続領域、及びアノード２８の縁部の上にのみ残す。
【００３４】
そして、図２Ｃに示すように、アノード２８上に正孔注入層３０と正孔輸送層３１を順に形成し、シャドウマスクを使ってＲＧＢ発光層３２をそれぞれ形成する。
【００３５】
次に、ＲＧＢ発光層３２上に電子輸送層３３及び電子注入層３４を順に形成して有機ＥＬ層を形成し、電子注入層３４上に金属カソード３５を形成する。
ここで、有機ＥＬ層は、発光層３２を含む一層から多層の構造を有するものであり、アノード２８とカソード３５との間に形成される層である。図２Ｅに示す本発明の実施形態では、有機ＥＬ層は、正孔注入層３０、正孔輸送層３１、ＲＧＢ発光層３２、電子輸送層３３及び電子注入層３４からなる。金属カソード３５は、透明な薄い金属電極であって、アルミニウムを有機ＥＬ層（その最上層にある電子注入層３４）上に数ｎｍの厚さに蒸着した後、この蒸着されたアルミニウム上にＡｇを数ｎｍ〜数十ｎｍの厚さに蒸着したり、ＭｇとＡｇの合金を数ｎｍ〜数十ｎｍの厚さに蒸着して形成する。
【００３６】
そして、図２Ｄに示すように、金属カソード３５上にＩＴＯ、ＩＺＯなどのような透明伝導性物質からなる補助カソード３６を形成する。
また、カソードは、透明な薄い金属物質のみの構造でも良く、補助カソードを使用する場合、形成された薄いカソードの一部の上にのみ補助カソードを形成して使用しても良い。
【００３７】
次いで、有機ＥＬ層への酸素や水分の侵入を遮断するために、補助カソード３６上に多層の保護膜３７を形成する。
このとき、保護膜３７には主として多層薄膜を使用するが、この場合、保護膜３７は水分や酸素の侵入を効果的に遮るだけでなく、マイクロキャビティとして機能することによって最適化した積層構造を提供する。
【００３８】
すなわち、多層の保護膜３７は、各層の屈折率と厚さを最適化する場合、ディスプレイの色純度を大きく向上させる役割を果たす。
【００３９】
その後、図２Ｅに示すように、保護膜３７上にシーラント３８を塗布し、その上にガラスのような透明な保護キャップ３９を付着することで、トップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを製造する。
このとき、シーラント３８の内部には小さな粒子が分散している。
【００４０】
そして、これら粒子の大きさは、形成されたシーラントの厚さよりも小さいものを使用する。
シーラント中に分散している小さな粒子は、シーラントと屈折率が異なる透明なシリコン、酸化物、窒化物などがありうる。
【００４１】
すなわち、これら粒子は、一般の液晶表示素子で使用されるシリコンからなるか、光透過度の高い酸化物、窒化物などからなる。
ここで、粒子は、球形、多角形、または任意の模様でありうる。
【００４２】
そして、ここで使用される粒子は、金属のような不透明な物質であっても良く、その他小さな粒子を作りうる物質ならいずれも使用可能である。
【００４３】
または、シーラント中に分散している小さい粒子は、シリコン、酸化物、窒化物から選ばれた透明な物質、金属である不透明な物質が混合されても良い。
また、粒子は、シーラント中に不規則的に配列されるが、場合によっては所定間隔で規則的に配列される。
【００４４】
このように粒子が分散しているシーラントを本発明で使用する理由は、次のとおりである。
【００４５】
図３は、光を散乱させるシーラント３８を示す図である、図３に示すように、シーラント３８中に分散している粒子は、保護膜３７から入射される光を散乱させ、散乱された光は四方に広がって広い視野角が得られる。
【００４６】
以上説明した内容に基づいて本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で多様な変更及び修正が可能であることは、当業者にとっては明らかである。したがって、本発明の技術的範囲は、以上の実施形態における記載によって限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】従来技術による有機ＥＬディスプレイにおける第１製造工程を示す断面図である。
【図１Ｂ】従来技術による有機ＥＬディスプレイにおける第２製造工程を示す断面図である。
【図１Ｃ】従来技術による有機ＥＬディスプレイにおける第３製造工程を示す断面図である。
【図１Ｄ】従来技術による有機ＥＬディスプレイにおける第４製造工程を示す断面図である。
【図１Ｅ】従来技術による有機ＥＬディスプレイにおける第５製造工程を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明による有機ＥＬディスプレイにおける第１製造工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明による有機ＥＬディスプレイにおける第２製造工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明による有機ＥＬディスプレイにおける第３製造工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明による有機ＥＬディスプレイにおける第４製造工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】本発明による有機ＥＬディスプレイにおける第５製造工程を示す断面図である。
【図３】光を散乱させるシーラントを示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
２１  ガラス基板
２２  半導体層
２２ａ，２２ｂ  ソース／ドレーン領域
２２ｃ  チャンネル領域
２３  ゲート絶縁膜
２４  ゲート電極
２５  層間絶縁膜
２６  電極
２７  平坦化絶縁膜
２８  アノード
２９  絶縁膜
３０  正孔注入層
３１  正孔輸送層
３２  発光層
３３  電子輸送層
３４  電子注入層
３５  金属カソード
３６  補助カソード
３７  保護膜
３８  シーラント
３９  キャップ
【図１Ａ】
2005347274.tif 000003
【図１Ｂ】
2005347274.tif 000004
【図１Ｃ】
2005347274.tif 000005
【図１Ｄ】
2005347274.tif 000006
【図１Ｅ】
2005347274.tif 000007
【図２Ａ】
2005347274.tif 000008
【図２Ｂ】
2005347274.tif 000009
【図２Ｃ】
2005347274.tif 000010
【図２Ｄ】
2005347274.tif 000011
【図２Ｅ】
2005347274.tif 000012
【図３】
2005347274.tif 000013