有機電界発光素子および有機電界発光素子の製造方法
【課題】薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を形成して，工程を単純化し，工程安全性が高く，前面発光及び背面発光の具現が容易な有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】本発明にかかる有機電界発光素子は，基板３００の複数の画素領域上に形成され，半導体層３１０，ゲート電極３３０及びソース／ドレイン電極３４５を含む薄膜トランジスタと，複数の画素領域の全面に形成されるカラーフィルタ層３６０と，カラーフィルタ層３６０内のビアホール３６５を介して，薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極３４５のうちいずれか一つと接触するようにパターニングされて形成される第１の電極３７０と，第１の電極３７０の表面の一部を露出させる開口部３８５を有する画素定義膜３８０と，露出された第１の電極３７０上に形成される発光層３９０と，基板３００全面に発光層３９０の上部に形成される第２の電極４００とを含む。
【解決手段】本発明にかかる有機電界発光素子は，基板３００の複数の画素領域上に形成され，半導体層３１０，ゲート電極３３０及びソース／ドレイン電極３４５を含む薄膜トランジスタと，複数の画素領域の全面に形成されるカラーフィルタ層３６０と，カラーフィルタ層３６０内のビアホール３６５を介して，薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極３４５のうちいずれか一つと接触するようにパターニングされて形成される第１の電極３７０と，第１の電極３７０の表面の一部を露出させる開口部３８５を有する画素定義膜３８０と，露出された第１の電極３７０上に形成される発光層３９０と，基板３００全面に発光層３９０の上部に形成される第２の電極４００とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，有機電界発光素子に関し，より詳しくは，薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を有する有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板表示素子（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）の中で有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）は，自発光であり，視野角が広くて応答速度が速いだけではなく，厚さが薄く，低い製作費用及び高いコントラスト（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）などの特性により今後の次世代平板表示素子として注目されている。
【０００３】
一般に，有機電界発光素子は，基板と，基板上に位置したアノード（ａｎｏｄｅ）と，アノード上に位置した発光層（ＥＭＬ：ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）と，発光層上に位置したカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）とにより構成される。このような有機電界発光素子において，アノードとカソードとの間に電圧を印加すると，正孔と電子が発光層内に注入される。発光層内に注入された正孔と電子は，その発光層で再結合して励起子（ｅｘｉｔｏｎ）を生成し，このような励起子が励起状態から基底状態に転移する際に発生するエネルギーにより発光する。
【０００４】
有機電界発光素子は，マトリックス形態に配置された画素を駆動する方式によって，受動マトリックス（Ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式と能動マトリックス（Ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式に分けられる。受動マトリックス方式は，アノード電極とカソード電極を直交するように形成してラインを選択して駆動する方式であり，能動マトリックス方式は，表示領域が画素毎に薄膜トランジスタとキャパシタを各ＩＴＯ画素電極に接続してキャパシタ容量により電圧を維持するようにする駆動方式である。
【０００５】
また，有機電界発光素子は，有機電界発光層から発生した光が放出される方向によって背面発光型と前面発光型に分けられる。背面発光型は，形成された基板側に光が放出されるものであり，有機発光層の上部に反射電極が形成され，その有機電界発光層の下部には透明電極が形成される。ここで，有機電界発光素子が能動マトリックス方式を採択する場合には，薄膜トランジスタが形成された部分は光が透過することができないので，光が発光する面積が減少する。一方，前面発光型は，有機発光層の上部に透明電極が形成され，その有機発光層の下部に反射電極が形成されることにより，光が基板側と反対方向に放出されるものである。このため，光が透過する面積が拡大し，輝度が向上される。
【０００６】
有機電界発光素子のフルカラー化を具現するためには，Ｒ，Ｇ及びＢ各々の色に該当する発光層を形成する方法がある。しかし，この場合，Ｒ，Ｇ及びＢ各々に該当する発光層は相異なる寿命特性を有するので，長期間駆動する場合にホワイトバランスを維持しにくいという短所がある。これを解決するためには，単色光を放出する発光層を形成し，その発光層から放出される光から所定色に該当する光を抽出するためのカラーフィルタまたはその発光層から放出される光を所定色の光に変換する色変換層を形成する方法がある。その例として，特許文献１には，白色光を発する有機発光層とカラーフィルタ層及び色変換層を形成してＲ，Ｇ及びＢの光を取り出す有機電界発光素子が開示されている。
【０００７】
また，関連従来技術が特許文献２，特許文献３及び特許文献４に開示されている。
【０００８】
図１は，従来技術によるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【０００９】
図１を参照すれば，従来の背面発光型有機電界発光素子は，透明な基板１０上にカラーフィルタ層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが形成されており，カラーフィルタ層１１の上部には基板全面にかけて保護膜（パッシベーション膜）１２が形成されている。また，保護膜１２の上部には，透明電極層１３がカラーフィルタ層１１に対応するようにパターニングされて形成されている。透明電極層１３の上部には，正孔伝達層１４，発光層１５，電子注入層１６及び背面電極層１７が形成されている。ここで，背面電極層１７を除く正孔伝達層１４，発光層１５，電子注入層１６は有機薄膜である。
【００１０】
図２及び図３は，従来技術によるカラーフィルタ層を有する前面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【００１１】
図２及び図３を参照すれば，例えばシリコン（ＳｉＯ２）またはガラス基板１１上にパターニングされたカソード電極またはアノード電極である第１の電極層１２が形成されている。第１の電極層１２を形成した後に有機膜層２１が形成される。有機膜層２１は，有機発光物質２０を含み，有機発光物質２０として，例えば白色発光物質または青色発光物質を使用することができる。
【００１２】
有機膜層２１の上部には第２の電極層１６が形成されている。第２の電極層１６は，第１の電極層１２がカソード電極である場合にはアノード電極層になり（図２参照），第１の電極層１６がアノード電極層である場合にはカソード電極層になる（図３参照）。このような第１の電極層１６としては，ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明電極が使われる。有機膜層２１は，必要によって正孔注入層１３，正孔伝達層１９及び電子伝達層１５を含むことができる。有機膜層２１が正孔注入層１３，正孔伝達層１９及び電子伝達層１５を含む場合は，第１の電極層がアノード電極の場合には正孔注入層（ＨＩＬ）１３，正孔伝達層（ＨＴＬ）１９，有機発光物質２０及び電子伝達層（ＥＴＬ）１５の順に有機膜層が積層され（図２参照），カソード電極である場合には逆順に積層される（図３参照）。また，第１の電極層１６としてアノード電極を積層する場合には，アノード電極に反射板を具備して積層される（図３参照）。
【００１３】
第２の電極層１６の上部には，透明な無機物質である保護膜層１７が基板全面にかけて一定な厚さで塗布されている。保護膜層１７としては，例えばＳｉＯ２，Ｙ２Ｏ３のような透明無機物質を使用することができる。
【００１４】
次に，保護膜層１７上の従来のＲ／Ｇ／Ｂに該当する画素領域に，有機発光物質として白色発光物質を使用する場合にはカラーフィルタ１８’を使用し，有機発光物質として青色発光物質を使用する場合にはカラーフィルタ１８’の代わりに色変換層（ＣＣＭ：ｃｏｌｏｒ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ）を使用する。
【００１５】
従来のカラーフィルタ層を有する背面発光及び前面発光有機電界発光素子は，カラーフィルタ層の位置により上板または下板ガラスにカラーフィルタ層を形成する工程を進行してカラーフィルタ層を合着することにより，カラーフィルタ層の合着時に上／下基板のアラインメントマージン（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍａｒｇｉｎ）が小さくて工程安全性が低い，工程が複雑，さらに前面発光及び背面発光の具現が容易ではない等の問題点がある。また，薄膜トランジスタの上部に保護膜を形成するので工程が複雑になる。
【００１６】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００４−００５４０号明細書
【特許文献２】大韓民国特許公開第２００２−５２７９３号明細書
【特許文献３】特開平８−３２１３８０号公報
【特許文献４】米国特許第６５２５７５８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，薄膜トランジスタの上部と第１の電極との間にカラーフィルタ層を形成することにより保護膜を省略して工程を単純化し，カラーフィルタ層の合着時に上／下基板のアラインメントマージン（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍａｒｇｉｎ）を大きくして工程安全性を高めて，前面発光及び背面発光の具現が容易な，新規かつ改良された有機電界発光素子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】
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，複数の画素領域を有する基板と，基板の各画素領域上に形成され，半導体層，ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと，複数の画素領域の全面にわたり形成されるカラーフィルタ層と，カラーフィルタ層内のビアホールを介して，薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つと接触するようにパターニングされて形成される第１の電極と，第１の電極の表面の一部を露出させる開口部を有する画素定義膜と，露出された第１の電極上に形成される発光層と，基板全面にわたり発光層の上部に形成される第２の電極と，を含む有機電界発光素子が提供される。
【００１９】
ここで，画素領域は，例えば赤色画素領域，緑色画素領域及び青色画素領域からなる。赤色画素領域における前記カラーフィルタ層は，赤色カラーフィルタ層からなり，緑色画素領域における前記カラーフィルタ層は，緑色カラーフィルタ層からなり，青色画素領域における前記カラーフィルタ層は，青色カラーフィルタ層からなる。
【００２０】
カラーフィルタ層の厚さは，約１．０〜２．５μｍとするのがよい。また，カラーフィルタ層は，アクリル樹脂，顔料，高分子バインダー及び機能性単量体を含むように形成することもできる。このとき，カラーフィルタ層は，顔料分散法または染色法のうちいずれかの方法により形成することができる。
【００２１】
また，発光層は，単色光を放出する層であってもよい。ここで，単色光は，カラーフィルタ層を有する場合，白色光または青色光を放出する。一方，色変換層を有する場合，青色光を放出する。さらに，発光層は，赤色発光物質，緑色発光物質または青色発光物質からなるようにしてもよい。このとき，赤色発光物質，緑色発光物質及び青色発光物質は，低分子発光物質または高分子発光物質とすることができる。また，発光層は，正孔注入層，正孔伝達層及び電子伝達層のうち，少なくとも一つ以上の層をさらに含むように形成することもできる。
【００２２】
さらに，第１の電極は，アノード電極またはカソード電極としてもよい。
【００２３】
有機電界発光素子は，ブラックマトリックスをさらに含むように形成してもよく，反射膜をさらに含むように形成してもよい。反射膜は，例えば，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成することができる。
【００２４】
また，本発明の他の観点によれば，複数の画素領域を有する基板に対し，複数の画素領域上に半導体層，ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを形成する段階と，複数の画素領域の全面にわたりカラーフィルタ層を形成する段階と，カラーフィルタ層内のビアホールを介して，薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つに接触するように第１の電極をパターニングして形成する段階と，第１の電極の表面の一部を露出させる開口部を有する画素定義膜を形成する段階と，露出された第１の電極上に形成される段階と，基板全面にわたり発光層の上部に第２の電極を形成する段階とを含む，有機電界発光素子の製造方法が提供される。
【００２５】
ここで，画素領域は，赤色画素領域，緑色画素領域及び青色画素領域からなる。赤色画素領域における前記カラーフィルタ層は，赤色カラーフィルタ層からなり，緑色画素領域における前記カラーフィルタ層は，緑色カラーフィルタ層からなり，青色画素領域における前記カラーフィルタ層は，青色カラーフィルタ層からなる。また，カラーフィルタ層の厚さは，例えば約１．０〜２．５μｍとすることができる。
【００２６】
また，発光層は，単色光を放出する。単色光は，カラーフィルタ層を有する場合，白色光または青色光を放出する。一方，色変換層を有する場合には，青色光を放出する。また，発光層は，正孔注入層，正孔伝達層及び電子伝達層のうち，少なくとも一つ以上の層をさらに含む。さらに，発光層は，赤色発光物質，緑色発光物質及び青色発光物質からなるように形成することもできる。このとき，赤色発光物質，緑色発光物質及び青色発光物質は，低分子発光物質または高分子発光物質とすることができる。
【００２７】
第１の電極は，アノード電極またはカソード電極であってもよい。
【００２８】
有機電界発光素子は，ブラックマトリックスをさらに含むように形成することもでき，反射膜をさらに含むように形成することもできる。反射膜は，例えばＡｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成することができる。
【００２９】
このように，有機電界発光素子において薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を形成することにより，保護膜を省略することができる。これにより，工程を単純化することができ，カラーフィルタ層の合着時に上／下基板のアラインメントマージンを大きくして工程安全性を高めて，前面発光及び背面発光の具現が容易である。
【００３０】
また，互いに寿命特性が異なる赤色発光層，緑色発光層及び青色発光層を各々形成せず，単色光を放出する発光層を形成するので，長期間の駆動後にもホワイトバランスを維持することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように本発明によれば，有機電界発光素子において薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を形成することにより，保護膜を省略して工程を単純化し，カラーフィルタ層の合着時に上／下基板のアラインメントマージンを大きくして工程安全性を高めて，前面発光及び背面発光の具現が容易な有機電界発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
（第１の実施形態）
まず，図４に基づいて，本発明の第１の実施形態にかかる背面発光型有機電界発光素子について説明する。ここで，図４は，本実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【００３４】
図４に示すように，本実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子は，赤色（画像領域ａ），緑色（画像領域ｂ）及び青色（画像領域ｃ）の画素領域を有する基板３００上に，互いに離隔されたブラックマトリックス（ＢＭ：Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）３０５を形成する。ブラックマトリックス３０５は，外光及び散乱光を吸収する役割をする。より詳しくは，ブラックマトリックス３０５は，背面発光時にＲ，Ｇ及びＢのカラーフィルタ層から光が取り出されてゲート電極及びソース／ドレイン電極などのような金属配線による光の反射を通じた隣接カラーフィルタ層の間の混色を防止するために形成し，Ｃｒ，Ｃｒ／ＣｒＯｘの金属物質または樹脂のような有機膜などにより形成する。金属物質はスパッタリング法により形成し，有機膜は真空蒸着法やスピンコーティング法により形成する。
【００３５】
次に，ブラックマトリックス３０５上の各画素領域ａ，ｂ，ｃにソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃ及びチャンネル領域３１０ｂを具備する半導体層３１０を形成する。半導体層３１０は，例えば非晶質シリコンまたは多結晶シリコンにより形成することができ，好ましくは，多結晶シリコンにより形成する。
【００３６】
半導体層３１０は，非晶質シリコンを化学気相蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式を利用して蒸着した後，結晶化を利用してポリシリコン膜に結晶化した後にパターニングして形成する。ＣＶＤ方式としては，ＰＥＣＶＤ，ＬＰＣＶＤのような化学気相蒸着法を利用することができる。このとき，非晶質シリコンをＰＥＣＶＤ方式により処理する場合には，シリコン膜を蒸着した後に熱処理により脱水素処理して水素の濃度を低める工程が行われる。また，非晶質シリコン膜の結晶化法は，ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）工程，ＳＰＣ法（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ），ＥＬＡ法（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ），ＭＩＣ法（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ），ＳＬＳ法（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）またはＭＩＬＣ法（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）のうち，いずれの一つ以上の方法を利用することができる。
【００３７】
次に，半導体層３１０を含んだ基板上部の全面にかけてゲート絶縁膜３２０を形成する。ゲート絶縁膜３２０は，シリコン酸化膜，シリコン窒化膜またはこれらの二重層に形成することができ，例えばＰＥＣＶＤやＬＰＣＶＤ法などを利用して形成する。
【００３８】
次に，ゲート絶縁膜３２０上に半導体層３１０の所定領域に対応するゲート電極３３０を形成する。ゲート電極３３０は，モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），タングステンモリブデン（ＭｏＷ），タングステンシリサイド（ＷＳｉ２），二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２）及びアルミニウム（Ａｌ）よりなる群から選択される１種の物質により形成され，例えばスパッタリング法や真空蒸着法に利用して形成する。
【００３９】
次に，マスクを利用して半導体層３１０に不純物を注入することにより，半導体層にソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃを形成し，ソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃの間に介在されたチャンネル領域３１０ｂを定義する。不純物は，ｎ型またはｐ型の中で選択される一つの物質により形成する。ｎ型不純物はＰ，Ａｓ，Ｂｉ及びＳｂのような物質の中から選択される１種の物質により形成される。ｐ型不純物は，Ｂ，ＢＦ，Ａｌ，Ｇａ，Ｔｉ及びＩｎなどのような物質の中から選択される１種により形成される。
【００４０】
次に，ゲート電極３３０を含んだ基板上部の全面に層間絶縁膜３４０を形成する。層間絶縁膜３４０は，外部からの水気吸着を防止するために，上部はシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ），下部はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなった二重層に形成され，例えばＰＥＣＶＤやＬＰＣＶＤ法などを利用して形成する。
【００４１】
層間絶縁膜３４０内には，ソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃを各々露出させるコンタクトホール（Ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）３４１が形成される。コンタクトホール３４１内に露出されたソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃ及び層間絶縁膜３４０上に金属膜を積層してこれをパターニングすることにより，ソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃを電気的に連結させるソース／ドレイン電極３４５が形成される。
【００４２】
以上のように，半導体層３１０，ゲート電極３３０及びソース／ドレイン電極３４５は，薄膜トランジスタを構成し，各々の画素領域ａ，ｂ，ｃ上に形成される。
【００４３】
次に，基板上部の各々の画素領域ａ，ｂ，ｃの全面にわたり，薄膜トランジスタの上部にカラーフィルタ層３６０を形成する。本実施形態において，カラーフィルタ層３６０は，従来の保護膜の位置に形成し，各画素領域ａ，ｂ，ｃは，赤色画素領域（ａ），緑色画素領域（ｂ）及び青色画素領域（ｃ）に形成される。赤色画素領域（ａ）には赤色カラーフィルタ層３６０Ｒが形成され，緑色画素領域（ｂ）には緑色カラーフィルタ層３６０Ｇが形成され，青色画素領域（ｃ）には青色カラーフィルタ層３６０Ｂが形成される。カラーフィルタ層３６０は，薄膜トランジスタと後続工程により形成される第１の電極との絶縁層としても機能する。
【００４４】
また，各々のカラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂは，支持体であるアクリル樹脂以外に顔料，高分子バインダー及び機能性単量体を含むことができ，色相を具現する顔料の種類によって，赤色カラーフィルタ層３６０Ｒ，緑色カラーフィルタ層３６０Ｇ及び青色カラーフィルタ層３６０Ｂに区分することができる。赤色カラーフィルタ層３６０Ｒ，緑色カラーフィルタ層３６０Ｇ及び青色カラーフィルタ層３６０Ｂは，後続工程において形成される発光層から発光された光を，各々赤色領域の波長，緑色領域の波長及び青色領域の波長で透過させる特性を有する。このとき，各々のカラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂの構成物は，各々のＲ，Ｇ，Ｂの着色を示す。高分子バインダーは，常温で液体状態の単量体を現像液から保護し，顔料分散の安定化及びＲＧＢパターンの耐熱性，耐光性及び耐薬品などの信頼性を決定する。顔料は，耐光性，耐熱性が優秀な有機物粒子で光を散乱させ，粒子のサイズが小さいほど透明度が高くて優秀な分散特性を示す。
【００４５】
本実施形態において，蒸着により形成されるカラーフィルタ層は，例えば約１．０〜２．５μｍの厚さで形成する。カラーフィルタ層の厚さが１．０μｍ以下であると，色純度が低下してしまい，一方，２．５μｍ以上であれば，透過度が低くなり，顔料の結晶が析出されるか，カラーフィルタ層あるいはカラーフィルタにひびが入ることがある。
【００４６】
カラーフィルタ層３６０は，例えば顔料分散法または染色法を利用して形成することができるが，これに限定されるものではない。好ましくは，カラーフィルタ層３６０は，顔料分散法により形成する。顔料分散法は，透明な基板上に着色剤を含有する光重合性組成物をコーティングして形成しようとする形態のパターンを露光した後，非露光部位を溶剤により除去して熱硬化させる一連の段階を繰り返すことによりＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを製造する方法である。このような顔料分散法は，カラーフィルタの一番重要な性質である耐熱性及び耐久性を向上させてフィルムの厚さを均一に維持できるという長所を有するので，カラーフィルタの製造に多く利用されている。
【００４７】
カラーフィルタ層３６０は，薄膜トランジスタのすぐ上部に形成されることにより，封止（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）工程時に上／下基板のアラインメントマージン（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍａｒｇｉｎ）を大きくして工程安全性を高めることができ，保護膜の工程を省略して工程を単純化することができる。
【００４８】
次に，各画素領域ａ，ｂ，ｃにカラーフィルタ層３６０上部からビアホール３６５を介して薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極３４５のうちいずれの一つと接触するように，カラーフィルタ層３６０内に第１の電極３７０が形成される。
【００４９】
前記第１の電極３７０は，アノード電極である場合にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明電極により形成され，カソード電極である場合にはＭｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ａｇ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質から，厚さの薄い透過電極に形成される。第１の電極３７０は，光を放出することができる電極で形成し，好ましくは，ＩＴＯにより形成する。
【００５０】
第１の電極３７０は，スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ），イオンプレーティング（Ｉｏｎ Ｐｌａｔｉｎｇ）または真空蒸着法（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のような方法により形成する。好ましくは，第１の電極３７０は，スパッタリングの通常的な方法により形成する。第１の電極３７０は，蒸着後の写真工程のうちに形成されたフォトレジスト（ＰＲ）などのパターンを利用して選択的に除去する湿式蝕刻（Ｗｅｔ Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程通じてパターニングする。第１の電極３７０をパターニングする湿式蝕刻工程を行うことにより，第１の電極３７０とカラーフィルタ層３６０との選択比（Ｅｔｃｈ Ｒａｔｅ）が大きいエッチャント（ｅｔｃｈａｎｔ）を通じてカラーフィルタが損傷されることを防止する。
【００５１】
次に，第１の電極３７０の上部に第１の電極表面の一部を露出させる開口部３８５を有する画素定義膜（ＰＤＬ：Ｐｉｘｅｌ Ｄｅｆｉｎｅ Ｌａｙｅｒ）３８０を形成する。画素定義膜３８０は，通常，有機系としてポリイミド（ＰＩ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ），ポリアミド（ＰＡ：ｐｏｌｙａｍｉｄｅ），アクリル樹脂（Ａｃｒｙｌ Ｒｅｓｉｎ），ベンゾサイクロブテン（ＢＣＢ：Ｂｅｎｚｏ Ｃｙｃｌｏ Ｂｕｔｅｎｅ）及びフェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ｒｅｓｉｎ）よりなる群から選択される１種の物質により形成される。画素定義膜３８０は，例えばスピンコーティング（Ｓｐｉｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）法により形成することができる。
【００５２】
次に，基板全面にわたり露出した第１の電極３７０の上部に発光層３９０を形成する。発光層３９０は，単色光を放出するように形成し，その単色光は，白色光または青色光とすることができる。好ましくは，発光層は，白色光を放出する発光層に形成する。
【００５３】
発光層３９０は，相異なる色を出す発光物質とドーパント（Ｄｏｐａｎｔ）を添加して使用する，もしくはＰＶＫという高分子にＰＢＤ，ＴＰＢ，Ｃｏｕｍａｒｉｎ６，ＤＣＭ１，Ｎｉｌｅ ｒｅｄを適正の割合で混ぜることにより白色光を得ることができる。また，発光層３９０は，相異なる二つの色相の発光物質を混合した後に残りの他の発光物質を追加して白色発光物質を得ることができる。例えば，赤色発光物質と緑色発光物質を混合した後に青色発光物質を追加して白色発光物質を得る。
【００５４】
ここで，赤色発光物質は，低分子物質であるＢＳＡ−２，高分子物質であるＰＴ（Ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）及びその誘導体よりなる群から選択される一つの物質により形成される。また，緑色発光物質は，低分子物質であるＡｌｑ３，ＢｅＢｑ２及びＡｌｍｑ，高分子物質であるＰＰＶ（ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ））及びその誘導体よりなる群から選択される一つの物質により形成される。さらに，青色発光物質は，低分子物質であるＺｎＰＢＯ，Ｂａｌｑ，ＤＰＶＢｉ及びＯＸＡ−Ｄ，高分子物質であるＰＰＰ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）及びその誘導体よりなる群から選択される一つの物質により形成される。
【００５５】
有機発光層は，正孔輸送性化合物，電子輸送性化合物またはこれらの混合物であるホスト（Ｈｏｓｔ）物質を含み，正孔及び電子の注入機能，正孔及び電子の輸送機能または正孔及び電子の再結合により励起子を生成する機能を有しており，電子的に比較的中性的な化合物を含むことができる。有機発光側のホスト物質として使用される正孔輸送性化合物では，トリアゾール誘導体，イミダゾール誘導体，フェニレンジアミン誘導体，アリルアミン誘導体及び芳香族３次アミンが使用できる。好ましくは，トリフェニルジアミン誘導体のテトラアリルベンジディン化合物（ＴＰＤ：トリアリルジアミンまたはトリフェニルジアミン）を使用する。好ましくは，有機発光層のホスト物質として使用される電子輸送性化合物では，トリス（８−キノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を使用する。
【００５６】
有機発光層は，正孔輸送性化合物，電子輸送性化合物またはこれらの混合物であるホスト物質に蛍光物質であるドーパントが添加された構造を有していることが好ましい。本実施形態において，ドーパントとして含有させる蛍光物質には，好ましくは，ルブレン系化合物，クマリン系化合物，キナクリドン系化合物，ジシアノメチルピラン系化合物などの化合物よりなる群から選択される１種以上の化合物が使用される。ドーパントを少量添加することによって発光効率及び耐久性を向上させることができる。発光層３９０は，例えば真空蒸着法またはスピンコーティング方式により積層することができる。
【００５７】
一方，発光層が青色光を放出する発光層である場合，そのカラーフィルタ層の代わりに青色の色変換層（Ｃｏｌｏｒ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｅｄｉｕｍ）が形成される。
【００５８】
色変換層は，蛍光物質と高分子バインダーを含むことができる。蛍光物質は，発光層から入射された光により励起されて，転移しながら入射光より長波長の光を放出するようになる。このとき，蛍光物質の種類によって，入射光を赤色に変換する赤色の色変換層，入射光を緑色に変換する緑色の色変換層及び入射光を青色に変換する青色の色変換層に区分される。色変換層は，例えば顔料分散法または染色法等により形成することができるが，本発明はこれらの方法に限定されない。好ましくは，露光と現像を反復実行する顔料分散法を使用して色変換層を形成する。
【００５９】
次に，発光層３９０上に第２の電極４００を形成する。第２の電極４００は，第１の電極３７０がアノード電極である場合，Ｍｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ａｇ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により反射電極として形成され，第１の電極３７０がカソードである場合，ＩＴＯまたはＩＺＯのような厚い厚さを有する透明電極である反射電極として形成される。好ましくは，第２の電極４００は，Ａｌ又はＭｇＡｇにより形成される。
【００６０】
次に，第２の電極４００まで形成された基板を，一般的な方法により上部基板と合着して封止する。これにより，背面発光型能動マトリックス有機電界発光素子を完成させることができる。
【００６１】
このように形成された有機電界発光素子の駆動時に，発光層３９０は白色光を放出する。発光層３９０から放出された白色光は，透明電極である第１の電極３７０及び透明基板３００を通じて外部に取り出される。このとき，カラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂは，白色発光層３９０から外部に取り出される光が通過する経路に位置する。したがって，有機電界発光素子の駆動時，発光層３９０から放出された白色光は，赤色カラーフィルタ層３６０Ｒ，緑色カラーフィルタ層３６０Ｇ及び青色カラーフィルタ層３６０Ｂを各々通過して外部に取り出される。結果的に，有機電界発光素子は，赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のフルカラーを具現することができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に，図５に基づいて，第２の実施形態にかかる前面発光型白色発光能動マトリックス有機電界発光素子について説明する。ここで，図５は，本実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する前面発光型白色発光能動マトリックス有機電界発光素子を示す断面図である。
【００６３】
図５に示すように，前面発光型白色発光能動マトリックス有機電界発光素子は，各々の画素領域ａ，ｂ，ｃを有する基板３００上に，図４に示す第１の実施形態と同一の方法によりソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃ及びチャンネル領域３１０ｂを有する半導体層３１０と，ゲート電極３３０及びコンタクトホール３４１を通じてソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃと連結されるソース／ドレイン電極３４５を含む薄膜トランジスタと，ゲート絶縁膜３２０と，層間絶縁膜３４０と，を形成する。
【００６４】
次に，層間絶縁膜３４０の上部と第１の電極３７０に対応する下部のカラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂ領域に反射膜３５０を形成する。反射膜３５０は，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成し，高反射率の特性を有する。
【００６５】
次に，カラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂのビアホール３６５を通じてソース／ドレイン電極３４５のうちいずれの一つと接触するように，第１の電極３７０を形成する。第１の電極３７０の上部には，第１の電極３７０の表面の一部を露出させる開口部３８５を有する画素定義膜（ＰＤＬ：Ｐｉｘｅｌ Ｄｅｆｉｎｅ Ｌａｙｅｒ）３８０が形成される。画素定義膜３８０は，通常，有機系としてポリイミド（ＰＩ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ），ポリアミド（ＰＡ：ｐｏｌｙａｍｉｄｅ），アクリル樹脂（Ａｃｒｙｌ Ｒｅｓｉｎ），ベンゾサイクロブテン（ＢＣＢ：Ｂｅｎｚｏ Ｃｙｃｌｏ Ｂｕｔｅｎｅ）及びフェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ｒｅｓｉｎ）よりなる群から選択される１種の物質により形成する。
【００６６】
一方，カラーフィルタ層を有する前面発光有機電界発光素子において，画素定義膜３８０は，光が基板の反対面であるトップ（ｔｏｐ）に取り出される時に外光及び散乱光を吸収する役割をするブラックマトリックス（ＢＭ）としても使用される。より詳しくは，前面発光時にＲ，Ｇ及びＢのカラーフィルタ層から光が取り出されると，ソース／ドレイン電極などのような金属配線による光の反射を通じた隣接したカラーフィルタ層の間の混色を防止し，Ｃｒ，Ｃｒ／ＣｒＯｘの金属物質でも形成することができる。金属物質はスパッタリング法により形成し，有機膜は真空蒸着法やスピンコーティング法により形成する。
【００６７】
また，第２の電極４００は，アノードまたはカソード電極に形成できる。アノード電極である場合には，ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明電極として形成され，カソード電極である場合には，光を透過することができる厚さの薄い透過電極として形成される。
【００６８】
次に，第２の電極４００まで形成された基板を一般的な方法により上部基板と合着して封止することにより，前面発光型能動マトリックス有機電界発光素子が完成される。
【００６９】
有機電界発光素子の駆動時に，発光層３９０は白色光を放出する。発光層３９０から放出された白色光は，透明電極である第１の電極３７０を通過して反射膜３５０により反射される。反射膜３５０により反射された白色光は，さらに，第１の電極３７０を経て第２の電極４００を通じて外部に取り出される。このとき，カラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂは，白色発光層３９０から外部に取り出された光が通過する経路に位置する。したがって，有機電界発光素子の駆動時，発光層３９０から放出された白色光は，赤色カラーフィルタ層３６０Ｒ，緑色カラーフィルタ層３６０Ｇ及び青色カラーフィルタ層３６０Ｂを各々通過して外部に取り出される。結果的に，有機電界発光素子は，赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のフルカラーを具現することができる。
【００７０】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は，有機電界発光素子に適用可能であり，特に，薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を有する有機電界発光素子に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来技術によるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図２】従来技術の一実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する前面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図３】従来技術の他の実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する前面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する前面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
３００ 基板
３０５ ブラックマトリックス
３１０ 半導体層
３１０ａ ソース領域
３１０ｂ チャンネル領域
３１０ｃ ドレイン領域
３２０ ゲート絶縁膜
３３０ ゲート電極
３４０ 層間絶縁膜
３４１ コンタクトホール
３４５ ソース／ドレイン電極
３６０ カラーフィルタ層
３６５ ビアホール
３７０ 第１の電極
３８０ 画素定義膜
３８５ 開口部
３９０ 発光層
４００ 第２の電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は，有機電界発光素子に関し，より詳しくは，薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を有する有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板表示素子（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）の中で有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）は，自発光であり，視野角が広くて応答速度が速いだけではなく，厚さが薄く，低い製作費用及び高いコントラスト（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）などの特性により今後の次世代平板表示素子として注目されている。
【０００３】
一般に，有機電界発光素子は，基板と，基板上に位置したアノード（ａｎｏｄｅ）と，アノード上に位置した発光層（ＥＭＬ：ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）と，発光層上に位置したカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）とにより構成される。このような有機電界発光素子において，アノードとカソードとの間に電圧を印加すると，正孔と電子が発光層内に注入される。発光層内に注入された正孔と電子は，その発光層で再結合して励起子（ｅｘｉｔｏｎ）を生成し，このような励起子が励起状態から基底状態に転移する際に発生するエネルギーにより発光する。
【０００４】
有機電界発光素子は，マトリックス形態に配置された画素を駆動する方式によって，受動マトリックス（Ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式と能動マトリックス（Ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式に分けられる。受動マトリックス方式は，アノード電極とカソード電極を直交するように形成してラインを選択して駆動する方式であり，能動マトリックス方式は，表示領域が画素毎に薄膜トランジスタとキャパシタを各ＩＴＯ画素電極に接続してキャパシタ容量により電圧を維持するようにする駆動方式である。
【０００５】
また，有機電界発光素子は，有機電界発光層から発生した光が放出される方向によって背面発光型と前面発光型に分けられる。背面発光型は，形成された基板側に光が放出されるものであり，有機発光層の上部に反射電極が形成され，その有機電界発光層の下部には透明電極が形成される。ここで，有機電界発光素子が能動マトリックス方式を採択する場合には，薄膜トランジスタが形成された部分は光が透過することができないので，光が発光する面積が減少する。一方，前面発光型は，有機発光層の上部に透明電極が形成され，その有機発光層の下部に反射電極が形成されることにより，光が基板側と反対方向に放出されるものである。このため，光が透過する面積が拡大し，輝度が向上される。
【０００６】
有機電界発光素子のフルカラー化を具現するためには，Ｒ，Ｇ及びＢ各々の色に該当する発光層を形成する方法がある。しかし，この場合，Ｒ，Ｇ及びＢ各々に該当する発光層は相異なる寿命特性を有するので，長期間駆動する場合にホワイトバランスを維持しにくいという短所がある。これを解決するためには，単色光を放出する発光層を形成し，その発光層から放出される光から所定色に該当する光を抽出するためのカラーフィルタまたはその発光層から放出される光を所定色の光に変換する色変換層を形成する方法がある。その例として，特許文献１には，白色光を発する有機発光層とカラーフィルタ層及び色変換層を形成してＲ，Ｇ及びＢの光を取り出す有機電界発光素子が開示されている。
【０００７】
また，関連従来技術が特許文献２，特許文献３及び特許文献４に開示されている。
【０００８】
図１は，従来技術によるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【０００９】
図１を参照すれば，従来の背面発光型有機電界発光素子は，透明な基板１０上にカラーフィルタ層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが形成されており，カラーフィルタ層１１の上部には基板全面にかけて保護膜（パッシベーション膜）１２が形成されている。また，保護膜１２の上部には，透明電極層１３がカラーフィルタ層１１に対応するようにパターニングされて形成されている。透明電極層１３の上部には，正孔伝達層１４，発光層１５，電子注入層１６及び背面電極層１７が形成されている。ここで，背面電極層１７を除く正孔伝達層１４，発光層１５，電子注入層１６は有機薄膜である。
【００１０】
図２及び図３は，従来技術によるカラーフィルタ層を有する前面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【００１１】
図２及び図３を参照すれば，例えばシリコン（ＳｉＯ２）またはガラス基板１１上にパターニングされたカソード電極またはアノード電極である第１の電極層１２が形成されている。第１の電極層１２を形成した後に有機膜層２１が形成される。有機膜層２１は，有機発光物質２０を含み，有機発光物質２０として，例えば白色発光物質または青色発光物質を使用することができる。
【００１２】
有機膜層２１の上部には第２の電極層１６が形成されている。第２の電極層１６は，第１の電極層１２がカソード電極である場合にはアノード電極層になり（図２参照），第１の電極層１６がアノード電極層である場合にはカソード電極層になる（図３参照）。このような第１の電極層１６としては，ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明電極が使われる。有機膜層２１は，必要によって正孔注入層１３，正孔伝達層１９及び電子伝達層１５を含むことができる。有機膜層２１が正孔注入層１３，正孔伝達層１９及び電子伝達層１５を含む場合は，第１の電極層がアノード電極の場合には正孔注入層（ＨＩＬ）１３，正孔伝達層（ＨＴＬ）１９，有機発光物質２０及び電子伝達層（ＥＴＬ）１５の順に有機膜層が積層され（図２参照），カソード電極である場合には逆順に積層される（図３参照）。また，第１の電極層１６としてアノード電極を積層する場合には，アノード電極に反射板を具備して積層される（図３参照）。
【００１３】
第２の電極層１６の上部には，透明な無機物質である保護膜層１７が基板全面にかけて一定な厚さで塗布されている。保護膜層１７としては，例えばＳｉＯ２，Ｙ２Ｏ３のような透明無機物質を使用することができる。
【００１４】
次に，保護膜層１７上の従来のＲ／Ｇ／Ｂに該当する画素領域に，有機発光物質として白色発光物質を使用する場合にはカラーフィルタ１８’を使用し，有機発光物質として青色発光物質を使用する場合にはカラーフィルタ１８’の代わりに色変換層（ＣＣＭ：ｃｏｌｏｒ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ）を使用する。
【００１５】
従来のカラーフィルタ層を有する背面発光及び前面発光有機電界発光素子は，カラーフィルタ層の位置により上板または下板ガラスにカラーフィルタ層を形成する工程を進行してカラーフィルタ層を合着することにより，カラーフィルタ層の合着時に上／下基板のアラインメントマージン（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍａｒｇｉｎ）が小さくて工程安全性が低い，工程が複雑，さらに前面発光及び背面発光の具現が容易ではない等の問題点がある。また，薄膜トランジスタの上部に保護膜を形成するので工程が複雑になる。
【００１６】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００４−００５４０号明細書
【特許文献２】大韓民国特許公開第２００２−５２７９３号明細書
【特許文献３】特開平８−３２１３８０号公報
【特許文献４】米国特許第６５２５７５８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，薄膜トランジスタの上部と第１の電極との間にカラーフィルタ層を形成することにより保護膜を省略して工程を単純化し，カラーフィルタ層の合着時に上／下基板のアラインメントマージン（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍａｒｇｉｎ）を大きくして工程安全性を高めて，前面発光及び背面発光の具現が容易な，新規かつ改良された有機電界発光素子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】
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，複数の画素領域を有する基板と，基板の各画素領域上に形成され，半導体層，ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと，複数の画素領域の全面にわたり形成されるカラーフィルタ層と，カラーフィルタ層内のビアホールを介して，薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つと接触するようにパターニングされて形成される第１の電極と，第１の電極の表面の一部を露出させる開口部を有する画素定義膜と，露出された第１の電極上に形成される発光層と，基板全面にわたり発光層の上部に形成される第２の電極と，を含む有機電界発光素子が提供される。
【００１９】
ここで，画素領域は，例えば赤色画素領域，緑色画素領域及び青色画素領域からなる。赤色画素領域における前記カラーフィルタ層は，赤色カラーフィルタ層からなり，緑色画素領域における前記カラーフィルタ層は，緑色カラーフィルタ層からなり，青色画素領域における前記カラーフィルタ層は，青色カラーフィルタ層からなる。
【００２０】
カラーフィルタ層の厚さは，約１．０〜２．５μｍとするのがよい。また，カラーフィルタ層は，アクリル樹脂，顔料，高分子バインダー及び機能性単量体を含むように形成することもできる。このとき，カラーフィルタ層は，顔料分散法または染色法のうちいずれかの方法により形成することができる。
【００２１】
また，発光層は，単色光を放出する層であってもよい。ここで，単色光は，カラーフィルタ層を有する場合，白色光または青色光を放出する。一方，色変換層を有する場合，青色光を放出する。さらに，発光層は，赤色発光物質，緑色発光物質または青色発光物質からなるようにしてもよい。このとき，赤色発光物質，緑色発光物質及び青色発光物質は，低分子発光物質または高分子発光物質とすることができる。また，発光層は，正孔注入層，正孔伝達層及び電子伝達層のうち，少なくとも一つ以上の層をさらに含むように形成することもできる。
【００２２】
さらに，第１の電極は，アノード電極またはカソード電極としてもよい。
【００２３】
有機電界発光素子は，ブラックマトリックスをさらに含むように形成してもよく，反射膜をさらに含むように形成してもよい。反射膜は，例えば，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成することができる。
【００２４】
また，本発明の他の観点によれば，複数の画素領域を有する基板に対し，複数の画素領域上に半導体層，ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを形成する段階と，複数の画素領域の全面にわたりカラーフィルタ層を形成する段階と，カラーフィルタ層内のビアホールを介して，薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つに接触するように第１の電極をパターニングして形成する段階と，第１の電極の表面の一部を露出させる開口部を有する画素定義膜を形成する段階と，露出された第１の電極上に形成される段階と，基板全面にわたり発光層の上部に第２の電極を形成する段階とを含む，有機電界発光素子の製造方法が提供される。
【００２５】
ここで，画素領域は，赤色画素領域，緑色画素領域及び青色画素領域からなる。赤色画素領域における前記カラーフィルタ層は，赤色カラーフィルタ層からなり，緑色画素領域における前記カラーフィルタ層は，緑色カラーフィルタ層からなり，青色画素領域における前記カラーフィルタ層は，青色カラーフィルタ層からなる。また，カラーフィルタ層の厚さは，例えば約１．０〜２．５μｍとすることができる。
【００２６】
また，発光層は，単色光を放出する。単色光は，カラーフィルタ層を有する場合，白色光または青色光を放出する。一方，色変換層を有する場合には，青色光を放出する。また，発光層は，正孔注入層，正孔伝達層及び電子伝達層のうち，少なくとも一つ以上の層をさらに含む。さらに，発光層は，赤色発光物質，緑色発光物質及び青色発光物質からなるように形成することもできる。このとき，赤色発光物質，緑色発光物質及び青色発光物質は，低分子発光物質または高分子発光物質とすることができる。
【００２７】
第１の電極は，アノード電極またはカソード電極であってもよい。
【００２８】
有機電界発光素子は，ブラックマトリックスをさらに含むように形成することもでき，反射膜をさらに含むように形成することもできる。反射膜は，例えばＡｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成することができる。
【００２９】
このように，有機電界発光素子において薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を形成することにより，保護膜を省略することができる。これにより，工程を単純化することができ，カラーフィルタ層の合着時に上／下基板のアラインメントマージンを大きくして工程安全性を高めて，前面発光及び背面発光の具現が容易である。
【００３０】
また，互いに寿命特性が異なる赤色発光層，緑色発光層及び青色発光層を各々形成せず，単色光を放出する発光層を形成するので，長期間の駆動後にもホワイトバランスを維持することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように本発明によれば，有機電界発光素子において薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を形成することにより，保護膜を省略して工程を単純化し，カラーフィルタ層の合着時に上／下基板のアラインメントマージンを大きくして工程安全性を高めて，前面発光及び背面発光の具現が容易な有機電界発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
（第１の実施形態）
まず，図４に基づいて，本発明の第１の実施形態にかかる背面発光型有機電界発光素子について説明する。ここで，図４は，本実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【００３４】
図４に示すように，本実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子は，赤色（画像領域ａ），緑色（画像領域ｂ）及び青色（画像領域ｃ）の画素領域を有する基板３００上に，互いに離隔されたブラックマトリックス（ＢＭ：Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）３０５を形成する。ブラックマトリックス３０５は，外光及び散乱光を吸収する役割をする。より詳しくは，ブラックマトリックス３０５は，背面発光時にＲ，Ｇ及びＢのカラーフィルタ層から光が取り出されてゲート電極及びソース／ドレイン電極などのような金属配線による光の反射を通じた隣接カラーフィルタ層の間の混色を防止するために形成し，Ｃｒ，Ｃｒ／ＣｒＯｘの金属物質または樹脂のような有機膜などにより形成する。金属物質はスパッタリング法により形成し，有機膜は真空蒸着法やスピンコーティング法により形成する。
【００３５】
次に，ブラックマトリックス３０５上の各画素領域ａ，ｂ，ｃにソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃ及びチャンネル領域３１０ｂを具備する半導体層３１０を形成する。半導体層３１０は，例えば非晶質シリコンまたは多結晶シリコンにより形成することができ，好ましくは，多結晶シリコンにより形成する。
【００３６】
半導体層３１０は，非晶質シリコンを化学気相蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式を利用して蒸着した後，結晶化を利用してポリシリコン膜に結晶化した後にパターニングして形成する。ＣＶＤ方式としては，ＰＥＣＶＤ，ＬＰＣＶＤのような化学気相蒸着法を利用することができる。このとき，非晶質シリコンをＰＥＣＶＤ方式により処理する場合には，シリコン膜を蒸着した後に熱処理により脱水素処理して水素の濃度を低める工程が行われる。また，非晶質シリコン膜の結晶化法は，ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）工程，ＳＰＣ法（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ），ＥＬＡ法（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ），ＭＩＣ法（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ），ＳＬＳ法（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）またはＭＩＬＣ法（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）のうち，いずれの一つ以上の方法を利用することができる。
【００３７】
次に，半導体層３１０を含んだ基板上部の全面にかけてゲート絶縁膜３２０を形成する。ゲート絶縁膜３２０は，シリコン酸化膜，シリコン窒化膜またはこれらの二重層に形成することができ，例えばＰＥＣＶＤやＬＰＣＶＤ法などを利用して形成する。
【００３８】
次に，ゲート絶縁膜３２０上に半導体層３１０の所定領域に対応するゲート電極３３０を形成する。ゲート電極３３０は，モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），タングステンモリブデン（ＭｏＷ），タングステンシリサイド（ＷＳｉ２），二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２）及びアルミニウム（Ａｌ）よりなる群から選択される１種の物質により形成され，例えばスパッタリング法や真空蒸着法に利用して形成する。
【００３９】
次に，マスクを利用して半導体層３１０に不純物を注入することにより，半導体層にソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃを形成し，ソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃの間に介在されたチャンネル領域３１０ｂを定義する。不純物は，ｎ型またはｐ型の中で選択される一つの物質により形成する。ｎ型不純物はＰ，Ａｓ，Ｂｉ及びＳｂのような物質の中から選択される１種の物質により形成される。ｐ型不純物は，Ｂ，ＢＦ，Ａｌ，Ｇａ，Ｔｉ及びＩｎなどのような物質の中から選択される１種により形成される。
【００４０】
次に，ゲート電極３３０を含んだ基板上部の全面に層間絶縁膜３４０を形成する。層間絶縁膜３４０は，外部からの水気吸着を防止するために，上部はシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ），下部はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなった二重層に形成され，例えばＰＥＣＶＤやＬＰＣＶＤ法などを利用して形成する。
【００４１】
層間絶縁膜３４０内には，ソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃを各々露出させるコンタクトホール（Ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）３４１が形成される。コンタクトホール３４１内に露出されたソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃ及び層間絶縁膜３４０上に金属膜を積層してこれをパターニングすることにより，ソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃを電気的に連結させるソース／ドレイン電極３４５が形成される。
【００４２】
以上のように，半導体層３１０，ゲート電極３３０及びソース／ドレイン電極３４５は，薄膜トランジスタを構成し，各々の画素領域ａ，ｂ，ｃ上に形成される。
【００４３】
次に，基板上部の各々の画素領域ａ，ｂ，ｃの全面にわたり，薄膜トランジスタの上部にカラーフィルタ層３６０を形成する。本実施形態において，カラーフィルタ層３６０は，従来の保護膜の位置に形成し，各画素領域ａ，ｂ，ｃは，赤色画素領域（ａ），緑色画素領域（ｂ）及び青色画素領域（ｃ）に形成される。赤色画素領域（ａ）には赤色カラーフィルタ層３６０Ｒが形成され，緑色画素領域（ｂ）には緑色カラーフィルタ層３６０Ｇが形成され，青色画素領域（ｃ）には青色カラーフィルタ層３６０Ｂが形成される。カラーフィルタ層３６０は，薄膜トランジスタと後続工程により形成される第１の電極との絶縁層としても機能する。
【００４４】
また，各々のカラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂは，支持体であるアクリル樹脂以外に顔料，高分子バインダー及び機能性単量体を含むことができ，色相を具現する顔料の種類によって，赤色カラーフィルタ層３６０Ｒ，緑色カラーフィルタ層３６０Ｇ及び青色カラーフィルタ層３６０Ｂに区分することができる。赤色カラーフィルタ層３６０Ｒ，緑色カラーフィルタ層３６０Ｇ及び青色カラーフィルタ層３６０Ｂは，後続工程において形成される発光層から発光された光を，各々赤色領域の波長，緑色領域の波長及び青色領域の波長で透過させる特性を有する。このとき，各々のカラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂの構成物は，各々のＲ，Ｇ，Ｂの着色を示す。高分子バインダーは，常温で液体状態の単量体を現像液から保護し，顔料分散の安定化及びＲＧＢパターンの耐熱性，耐光性及び耐薬品などの信頼性を決定する。顔料は，耐光性，耐熱性が優秀な有機物粒子で光を散乱させ，粒子のサイズが小さいほど透明度が高くて優秀な分散特性を示す。
【００４５】
本実施形態において，蒸着により形成されるカラーフィルタ層は，例えば約１．０〜２．５μｍの厚さで形成する。カラーフィルタ層の厚さが１．０μｍ以下であると，色純度が低下してしまい，一方，２．５μｍ以上であれば，透過度が低くなり，顔料の結晶が析出されるか，カラーフィルタ層あるいはカラーフィルタにひびが入ることがある。
【００４６】
カラーフィルタ層３６０は，例えば顔料分散法または染色法を利用して形成することができるが，これに限定されるものではない。好ましくは，カラーフィルタ層３６０は，顔料分散法により形成する。顔料分散法は，透明な基板上に着色剤を含有する光重合性組成物をコーティングして形成しようとする形態のパターンを露光した後，非露光部位を溶剤により除去して熱硬化させる一連の段階を繰り返すことによりＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを製造する方法である。このような顔料分散法は，カラーフィルタの一番重要な性質である耐熱性及び耐久性を向上させてフィルムの厚さを均一に維持できるという長所を有するので，カラーフィルタの製造に多く利用されている。
【００４７】
カラーフィルタ層３６０は，薄膜トランジスタのすぐ上部に形成されることにより，封止（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）工程時に上／下基板のアラインメントマージン（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍａｒｇｉｎ）を大きくして工程安全性を高めることができ，保護膜の工程を省略して工程を単純化することができる。
【００４８】
次に，各画素領域ａ，ｂ，ｃにカラーフィルタ層３６０上部からビアホール３６５を介して薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極３４５のうちいずれの一つと接触するように，カラーフィルタ層３６０内に第１の電極３７０が形成される。
【００４９】
前記第１の電極３７０は，アノード電極である場合にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明電極により形成され，カソード電極である場合にはＭｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ａｇ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質から，厚さの薄い透過電極に形成される。第１の電極３７０は，光を放出することができる電極で形成し，好ましくは，ＩＴＯにより形成する。
【００５０】
第１の電極３７０は，スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ），イオンプレーティング（Ｉｏｎ Ｐｌａｔｉｎｇ）または真空蒸着法（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のような方法により形成する。好ましくは，第１の電極３７０は，スパッタリングの通常的な方法により形成する。第１の電極３７０は，蒸着後の写真工程のうちに形成されたフォトレジスト（ＰＲ）などのパターンを利用して選択的に除去する湿式蝕刻（Ｗｅｔ Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程通じてパターニングする。第１の電極３７０をパターニングする湿式蝕刻工程を行うことにより，第１の電極３７０とカラーフィルタ層３６０との選択比（Ｅｔｃｈ Ｒａｔｅ）が大きいエッチャント（ｅｔｃｈａｎｔ）を通じてカラーフィルタが損傷されることを防止する。
【００５１】
次に，第１の電極３７０の上部に第１の電極表面の一部を露出させる開口部３８５を有する画素定義膜（ＰＤＬ：Ｐｉｘｅｌ Ｄｅｆｉｎｅ Ｌａｙｅｒ）３８０を形成する。画素定義膜３８０は，通常，有機系としてポリイミド（ＰＩ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ），ポリアミド（ＰＡ：ｐｏｌｙａｍｉｄｅ），アクリル樹脂（Ａｃｒｙｌ Ｒｅｓｉｎ），ベンゾサイクロブテン（ＢＣＢ：Ｂｅｎｚｏ Ｃｙｃｌｏ Ｂｕｔｅｎｅ）及びフェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ｒｅｓｉｎ）よりなる群から選択される１種の物質により形成される。画素定義膜３８０は，例えばスピンコーティング（Ｓｐｉｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）法により形成することができる。
【００５２】
次に，基板全面にわたり露出した第１の電極３７０の上部に発光層３９０を形成する。発光層３９０は，単色光を放出するように形成し，その単色光は，白色光または青色光とすることができる。好ましくは，発光層は，白色光を放出する発光層に形成する。
【００５３】
発光層３９０は，相異なる色を出す発光物質とドーパント（Ｄｏｐａｎｔ）を添加して使用する，もしくはＰＶＫという高分子にＰＢＤ，ＴＰＢ，Ｃｏｕｍａｒｉｎ６，ＤＣＭ１，Ｎｉｌｅ ｒｅｄを適正の割合で混ぜることにより白色光を得ることができる。また，発光層３９０は，相異なる二つの色相の発光物質を混合した後に残りの他の発光物質を追加して白色発光物質を得ることができる。例えば，赤色発光物質と緑色発光物質を混合した後に青色発光物質を追加して白色発光物質を得る。
【００５４】
ここで，赤色発光物質は，低分子物質であるＢＳＡ−２，高分子物質であるＰＴ（Ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）及びその誘導体よりなる群から選択される一つの物質により形成される。また，緑色発光物質は，低分子物質であるＡｌｑ３，ＢｅＢｑ２及びＡｌｍｑ，高分子物質であるＰＰＶ（ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ））及びその誘導体よりなる群から選択される一つの物質により形成される。さらに，青色発光物質は，低分子物質であるＺｎＰＢＯ，Ｂａｌｑ，ＤＰＶＢｉ及びＯＸＡ−Ｄ，高分子物質であるＰＰＰ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）及びその誘導体よりなる群から選択される一つの物質により形成される。
【００５５】
有機発光層は，正孔輸送性化合物，電子輸送性化合物またはこれらの混合物であるホスト（Ｈｏｓｔ）物質を含み，正孔及び電子の注入機能，正孔及び電子の輸送機能または正孔及び電子の再結合により励起子を生成する機能を有しており，電子的に比較的中性的な化合物を含むことができる。有機発光側のホスト物質として使用される正孔輸送性化合物では，トリアゾール誘導体，イミダゾール誘導体，フェニレンジアミン誘導体，アリルアミン誘導体及び芳香族３次アミンが使用できる。好ましくは，トリフェニルジアミン誘導体のテトラアリルベンジディン化合物（ＴＰＤ：トリアリルジアミンまたはトリフェニルジアミン）を使用する。好ましくは，有機発光層のホスト物質として使用される電子輸送性化合物では，トリス（８−キノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を使用する。
【００５６】
有機発光層は，正孔輸送性化合物，電子輸送性化合物またはこれらの混合物であるホスト物質に蛍光物質であるドーパントが添加された構造を有していることが好ましい。本実施形態において，ドーパントとして含有させる蛍光物質には，好ましくは，ルブレン系化合物，クマリン系化合物，キナクリドン系化合物，ジシアノメチルピラン系化合物などの化合物よりなる群から選択される１種以上の化合物が使用される。ドーパントを少量添加することによって発光効率及び耐久性を向上させることができる。発光層３９０は，例えば真空蒸着法またはスピンコーティング方式により積層することができる。
【００５７】
一方，発光層が青色光を放出する発光層である場合，そのカラーフィルタ層の代わりに青色の色変換層（Ｃｏｌｏｒ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｅｄｉｕｍ）が形成される。
【００５８】
色変換層は，蛍光物質と高分子バインダーを含むことができる。蛍光物質は，発光層から入射された光により励起されて，転移しながら入射光より長波長の光を放出するようになる。このとき，蛍光物質の種類によって，入射光を赤色に変換する赤色の色変換層，入射光を緑色に変換する緑色の色変換層及び入射光を青色に変換する青色の色変換層に区分される。色変換層は，例えば顔料分散法または染色法等により形成することができるが，本発明はこれらの方法に限定されない。好ましくは，露光と現像を反復実行する顔料分散法を使用して色変換層を形成する。
【００５９】
次に，発光層３９０上に第２の電極４００を形成する。第２の電極４００は，第１の電極３７０がアノード電極である場合，Ｍｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ａｇ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により反射電極として形成され，第１の電極３７０がカソードである場合，ＩＴＯまたはＩＺＯのような厚い厚さを有する透明電極である反射電極として形成される。好ましくは，第２の電極４００は，Ａｌ又はＭｇＡｇにより形成される。
【００６０】
次に，第２の電極４００まで形成された基板を，一般的な方法により上部基板と合着して封止する。これにより，背面発光型能動マトリックス有機電界発光素子を完成させることができる。
【００６１】
このように形成された有機電界発光素子の駆動時に，発光層３９０は白色光を放出する。発光層３９０から放出された白色光は，透明電極である第１の電極３７０及び透明基板３００を通じて外部に取り出される。このとき，カラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂは，白色発光層３９０から外部に取り出される光が通過する経路に位置する。したがって，有機電界発光素子の駆動時，発光層３９０から放出された白色光は，赤色カラーフィルタ層３６０Ｒ，緑色カラーフィルタ層３６０Ｇ及び青色カラーフィルタ層３６０Ｂを各々通過して外部に取り出される。結果的に，有機電界発光素子は，赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のフルカラーを具現することができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に，図５に基づいて，第２の実施形態にかかる前面発光型白色発光能動マトリックス有機電界発光素子について説明する。ここで，図５は，本実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する前面発光型白色発光能動マトリックス有機電界発光素子を示す断面図である。
【００６３】
図５に示すように，前面発光型白色発光能動マトリックス有機電界発光素子は，各々の画素領域ａ，ｂ，ｃを有する基板３００上に，図４に示す第１の実施形態と同一の方法によりソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃ及びチャンネル領域３１０ｂを有する半導体層３１０と，ゲート電極３３０及びコンタクトホール３４１を通じてソース／ドレイン領域３１０ａ，３１０ｃと連結されるソース／ドレイン電極３４５を含む薄膜トランジスタと，ゲート絶縁膜３２０と，層間絶縁膜３４０と，を形成する。
【００６４】
次に，層間絶縁膜３４０の上部と第１の電極３７０に対応する下部のカラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂ領域に反射膜３５０を形成する。反射膜３５０は，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成し，高反射率の特性を有する。
【００６５】
次に，カラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂのビアホール３６５を通じてソース／ドレイン電極３４５のうちいずれの一つと接触するように，第１の電極３７０を形成する。第１の電極３７０の上部には，第１の電極３７０の表面の一部を露出させる開口部３８５を有する画素定義膜（ＰＤＬ：Ｐｉｘｅｌ Ｄｅｆｉｎｅ Ｌａｙｅｒ）３８０が形成される。画素定義膜３８０は，通常，有機系としてポリイミド（ＰＩ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ），ポリアミド（ＰＡ：ｐｏｌｙａｍｉｄｅ），アクリル樹脂（Ａｃｒｙｌ Ｒｅｓｉｎ），ベンゾサイクロブテン（ＢＣＢ：Ｂｅｎｚｏ Ｃｙｃｌｏ Ｂｕｔｅｎｅ）及びフェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ｒｅｓｉｎ）よりなる群から選択される１種の物質により形成する。
【００６６】
一方，カラーフィルタ層を有する前面発光有機電界発光素子において，画素定義膜３８０は，光が基板の反対面であるトップ（ｔｏｐ）に取り出される時に外光及び散乱光を吸収する役割をするブラックマトリックス（ＢＭ）としても使用される。より詳しくは，前面発光時にＲ，Ｇ及びＢのカラーフィルタ層から光が取り出されると，ソース／ドレイン電極などのような金属配線による光の反射を通じた隣接したカラーフィルタ層の間の混色を防止し，Ｃｒ，Ｃｒ／ＣｒＯｘの金属物質でも形成することができる。金属物質はスパッタリング法により形成し，有機膜は真空蒸着法やスピンコーティング法により形成する。
【００６７】
また，第２の電極４００は，アノードまたはカソード電極に形成できる。アノード電極である場合には，ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明電極として形成され，カソード電極である場合には，光を透過することができる厚さの薄い透過電極として形成される。
【００６８】
次に，第２の電極４００まで形成された基板を一般的な方法により上部基板と合着して封止することにより，前面発光型能動マトリックス有機電界発光素子が完成される。
【００６９】
有機電界発光素子の駆動時に，発光層３９０は白色光を放出する。発光層３９０から放出された白色光は，透明電極である第１の電極３７０を通過して反射膜３５０により反射される。反射膜３５０により反射された白色光は，さらに，第１の電極３７０を経て第２の電極４００を通じて外部に取り出される。このとき，カラーフィルタ層３６０Ｒ，３６０Ｇ，３６０Ｂは，白色発光層３９０から外部に取り出された光が通過する経路に位置する。したがって，有機電界発光素子の駆動時，発光層３９０から放出された白色光は，赤色カラーフィルタ層３６０Ｒ，緑色カラーフィルタ層３６０Ｇ及び青色カラーフィルタ層３６０Ｂを各々通過して外部に取り出される。結果的に，有機電界発光素子は，赤色（Ｒ），緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のフルカラーを具現することができる。
【００７０】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は，有機電界発光素子に適用可能であり，特に，薄膜トランジスタと第１の電極との間にカラーフィルタ層を有する有機電界発光素子に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来技術によるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図２】従来技術の一実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する前面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図３】従来技術の他の実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する前面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する背面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかるカラーフィルタ層を有する前面発光型有機電界発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
３００ 基板
３０５ ブラックマトリックス
３１０ 半導体層
３１０ａ ソース領域
３１０ｂ チャンネル領域
３１０ｃ ドレイン領域
３２０ ゲート絶縁膜
３３０ ゲート電極
３４０ 層間絶縁膜
３４１ コンタクトホール
３４５ ソース／ドレイン電極
３６０ カラーフィルタ層
３６５ ビアホール
３７０ 第１の電極
３８０ 画素定義膜
３８５ 開口部
３９０ 発光層
４００ 第２の電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素領域を有する基板と；
前記基板の各画素領域上に形成され，半導体層，ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと；
前記複数の画素領域の全面にわたり形成されるカラーフィルタ層と；
前記カラーフィルタ層内のビアホールを介して，前記薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つと接触するようにパターニングされて形成される第１の電極と；
前記第１の電極の表面の一部を露出させる開口部を有する画素定義膜と；
前記露出された第１の電極上に形成される発光層と；
前記基板全面にわたり前記発光層の上部に形成される第２の電極と；
を含むことを特徴とする，有機電界発光素子。
【請求項２】
前記画素領域は，赤色画素領域，緑色画素領域及び青色画素領域からなることを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記赤色画素領域における前記カラーフィルタ層は，赤色カラーフィルタ層からなり，
前記緑色画素領域における前記カラーフィルタ層は，緑色カラーフィルタ層からなり，
前記青色画素領域における前記カラーフィルタ層は，青色カラーフィルタ層からなることを特徴とする，請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記カラーフィルタ層の厚さは，１．０〜２．５μｍであることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記カラーフィルタ層は，アクリル樹脂，顔料，高分子バインダー及び機能性単量体を含むことを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記カラーフィルタ層は，顔料分散法または染色法のうちいずれかの方法により形成されることを特徴とする，請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記発光層は，単色光を放出することを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記単色光は，カラーフィルタ層を有する場合，白色光または青色光を放出することを特徴とする，請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記単色光は，色変換層を有する場合，青色光を放出することを特徴とする，請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記発光層は，赤色発光物質，緑色発光物質または青色発光物質からなることを特徴とする，請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記赤色発光物質，前記緑色発光物質及び前記青色発光物質は，低分子発光物質または高分子発光物質であることを特徴とする，請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記発光層は，正孔注入層，正孔伝達層及び電子伝達層のうち，少なくとも一つ以上の層をさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１１のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記第１の電極は，アノード電極またはカソード電極であることを特徴とする，請求項１〜１２のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記有機電界発光素子は，ブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
前記有機電界発光素子は，反射膜をさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１４のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
前記反射膜は，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成されることを特徴とする，請求項１５に記載の有機電界発光素子。
【請求項１７】
複数の画素領域を有する基板に対し，前記複数の画素領域上に半導体層，ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを形成する段階と；
前記複数の画素領域の全面にわたりカラーフィルタ層を形成する段階と；
前記カラーフィルタ層内のビアホールを介して，前記薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つに接触するように第１の電極をパターニングして形成する段階と；
前記第１の電極の表面の一部を露出させる開口部を有する画素定義膜を形成する段階と；
前記露出された第１の電極上に形成される段階と；
前記基板全面にわたり前記発光層の上部に第２の電極を形成する段階と；
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１８】
前記画素領域は，赤色画素領域，緑色画素領域及び青色画素領域からなることを特徴とする，請求項１７に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記赤色画素領域における前記カラーフィルタ層は，赤色カラーフィルタ層からなり，
前記緑色画素領域における前記カラーフィルタ層は，緑色カラーフィルタ層からなり，
前記青色画素領域における前記カラーフィルタ層は，青色カラーフィルタ層からなることを特徴とする，請求項１８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記カラーフィルタ層の厚さは，１．０〜２．５μｍであることを特徴とする，請求項１７〜１９のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記発光層は，単色光を放出することを特徴とする，請求項１７〜２０のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記単色光は，カラーフィルタ層を有する場合，白色光または青色光を放出することを特徴とする，請求項２１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２３】
前記単色光は，色変換層を有する場合，青色光を放出することを特徴とする，請求項２１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２４】
前記発光層は，正孔注入層，正孔伝達層及び電子伝達層のうち，少なくとも一つ以上の層をさらに含むことを特徴とする，請求項１７〜２３のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２５】
前記発光層は，赤色発光物質，緑色発光物質及び青色発光物質からなることを特徴とする，請求項２１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２６】
前記赤色発光物質，前記緑色発光物質及び前記青色発光物質は，低分子発光物質または高分子発光物質であることを特徴とする，請求項２５に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２７】
前記第１の電極は，アノード電極またはカソード電極であることを特徴とする，請求項１７〜２６のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２８】
前記有機電界発光素子は，ブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする，請求項１７〜２７のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２９】
前記有機電界発光素子は，反射膜をさらに含むことを特徴とする，請求項１７〜２８のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項３０】
前記反射膜は，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成することを特徴とする，請求項２９に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１】
複数の画素領域を有する基板と；
前記基板の各画素領域上に形成され，半導体層，ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと；
前記複数の画素領域の全面にわたり形成されるカラーフィルタ層と；
前記カラーフィルタ層内のビアホールを介して，前記薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つと接触するようにパターニングされて形成される第１の電極と；
前記第１の電極の表面の一部を露出させる開口部を有する画素定義膜と；
前記露出された第１の電極上に形成される発光層と；
前記基板全面にわたり前記発光層の上部に形成される第２の電極と；
を含むことを特徴とする，有機電界発光素子。
【請求項２】
前記画素領域は，赤色画素領域，緑色画素領域及び青色画素領域からなることを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記赤色画素領域における前記カラーフィルタ層は，赤色カラーフィルタ層からなり，
前記緑色画素領域における前記カラーフィルタ層は，緑色カラーフィルタ層からなり，
前記青色画素領域における前記カラーフィルタ層は，青色カラーフィルタ層からなることを特徴とする，請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記カラーフィルタ層の厚さは，１．０〜２．５μｍであることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記カラーフィルタ層は，アクリル樹脂，顔料，高分子バインダー及び機能性単量体を含むことを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記カラーフィルタ層は，顔料分散法または染色法のうちいずれかの方法により形成されることを特徴とする，請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記発光層は，単色光を放出することを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記単色光は，カラーフィルタ層を有する場合，白色光または青色光を放出することを特徴とする，請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記単色光は，色変換層を有する場合，青色光を放出することを特徴とする，請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記発光層は，赤色発光物質，緑色発光物質または青色発光物質からなることを特徴とする，請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記赤色発光物質，前記緑色発光物質及び前記青色発光物質は，低分子発光物質または高分子発光物質であることを特徴とする，請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記発光層は，正孔注入層，正孔伝達層及び電子伝達層のうち，少なくとも一つ以上の層をさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１１のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記第１の電極は，アノード電極またはカソード電極であることを特徴とする，請求項１〜１２のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記有機電界発光素子は，ブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
前記有機電界発光素子は，反射膜をさらに含むことを特徴とする，請求項１〜１４のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
前記反射膜は，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成されることを特徴とする，請求項１５に記載の有機電界発光素子。
【請求項１７】
複数の画素領域を有する基板に対し，前記複数の画素領域上に半導体層，ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを形成する段階と；
前記複数の画素領域の全面にわたりカラーフィルタ層を形成する段階と；
前記カラーフィルタ層内のビアホールを介して，前記薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つに接触するように第１の電極をパターニングして形成する段階と；
前記第１の電極の表面の一部を露出させる開口部を有する画素定義膜を形成する段階と；
前記露出された第１の電極上に形成される段階と；
前記基板全面にわたり前記発光層の上部に第２の電極を形成する段階と；
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１８】
前記画素領域は，赤色画素領域，緑色画素領域及び青色画素領域からなることを特徴とする，請求項１７に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記赤色画素領域における前記カラーフィルタ層は，赤色カラーフィルタ層からなり，
前記緑色画素領域における前記カラーフィルタ層は，緑色カラーフィルタ層からなり，
前記青色画素領域における前記カラーフィルタ層は，青色カラーフィルタ層からなることを特徴とする，請求項１８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記カラーフィルタ層の厚さは，１．０〜２．５μｍであることを特徴とする，請求項１７〜１９のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記発光層は，単色光を放出することを特徴とする，請求項１７〜２０のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記単色光は，カラーフィルタ層を有する場合，白色光または青色光を放出することを特徴とする，請求項２１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２３】
前記単色光は，色変換層を有する場合，青色光を放出することを特徴とする，請求項２１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２４】
前記発光層は，正孔注入層，正孔伝達層及び電子伝達層のうち，少なくとも一つ以上の層をさらに含むことを特徴とする，請求項１７〜２３のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２５】
前記発光層は，赤色発光物質，緑色発光物質及び青色発光物質からなることを特徴とする，請求項２１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２６】
前記赤色発光物質，前記緑色発光物質及び前記青色発光物質は，低分子発光物質または高分子発光物質であることを特徴とする，請求項２５に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２７】
前記第１の電極は，アノード電極またはカソード電極であることを特徴とする，請求項１７〜２６のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２８】
前記有機電界発光素子は，ブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする，請求項１７〜２７のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２９】
前記有機電界発光素子は，反射膜をさらに含むことを特徴とする，請求項１７〜２８のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項３０】
前記反射膜は，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ及びこれらの合金よりなる群から選択された１種の物質により形成することを特徴とする，請求項２９に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１７１７３９（Ｐ２００６−１７１７３９Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５６３３１（Ｐ２００５−３５６３３１）
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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