JP2010157493A - 表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アルカリ現像処理による下部電極の劣化に起因するトップエミッション型の有機電界発光素子の点灯不良を防止することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】光反射性を有する第１金属材料層２１ａ上にそれよりもアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層２１ｂを積層してなる下部電極２１と、感光性組成材料からなり、下部電極２１を露出させる開口窓７ａを有すると共に下部電極２１の周縁を覆う絶縁性パターン７と、少なくとも有機発光層を含むと共に開口窓７ａに下部電極２１上を覆うように設けられた有機層２３と、下部電極２１との間に有機層２３を狭持するように設けられた光透過性の上部電極２５とを有する表示装置１。第２金属材料層２１ｂは、有機発光層で発生した光の透過性が保たれる範囲の薄膜として構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】光反射性を有する第１金属材料層２１ａ上にそれよりもアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層２１ｂを積層してなる下部電極２１と、感光性組成材料からなり、下部電極２１を露出させる開口窓７ａを有すると共に下部電極２１の周縁を覆う絶縁性パターン７と、少なくとも有機発光層を含むと共に開口窓７ａに下部電極２１上を覆うように設けられた有機層２３と、下部電極２１との間に有機層２３を狭持するように設けられた光透過性の上部電極２５とを有する表示装置１。第２金属材料層２１ｂは、有機発光層で発生した光の透過性が保たれる範囲の薄膜として構成されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、表示装置およびその製造方法に関し、特には有機電界発光素子を設けた表示装置およびその製造方法に関する。
有機材料のエレクトロルミネッセンス（Electroluminescence ：以下ＥＬと記す）を利用した有機電界発光素子は、陽極または陰極として機能する下部電極と上部電極との間に、有機正孔輸送層や有機発光層を積層させてなる有機層を設けてなる。この有機電界発光素子は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
このような有機電界発光素子を用いたアクティブマトリックス型の表示装置においては、薄膜トランジスタを用いて構成された画素駆動回路を覆う層間絶縁膜上に有機電界発光素子を設けた構成となっている。このため、有機電界発光素子を、基板と反対側から光を取り出す、いわゆる上面光取り出し構造（以下、トップエミッション構造と記す）とすることが、画素の開口率を確保する上で有効になる。
トップエミッション構造では、下部電極としてアルミニウムや銀などの反射特性が良好な金属材料を用いることにより、有機電界発光素子での発光光の取り出し効率の向上が図られる。この場合、アルミニウムや銀は仕事関数が高い材料であるため、これらを用いた下部電極は陽極として機能するものとなる。したがって、上部電極は陰極として機能するものとして構成されることになる。
また、以上のようなトップエミッション構造の有機電界発光素子については、反射性の金属材料で構成された下部電極の表面粗さに起因し、下部電極と上部電極との間隔が極所的に狭められた部分に電界が集中し、下部電極−上部電極間に短絡が発生し易い。このため、反射性の金属材料層と、これを構成する金属材料の酸化物からなる緩衝薄膜層との積層構造として下部電極とする構成が提案されている。このような構成とすることにより、金属材料層の表面粗さが酸化物からなる緩衝薄膜によって緩和され、下部電極と上部電極との距離が均一化して電界集中による短絡が防止されるとしている（下記特許文献１参照）。
ところで、基板上に複数の有機電界発光素子を配列してなる表示装置においては、各有機電界発光素子の素子分離に絶縁性パターンを設けている。この絶縁性パターンは、下部電極を広く露出する開口窓を備えたもので、下部電極の周縁を覆う状態で設けられており、リソグラフィー工程によってパターン形成された感光性組成物で構成されている。したがって、絶縁性パターンの形成時には、下部電極がリソグラフィー工程中の現像処理で用いられるアルカリ性現像液に晒されることになる。しかしながら、反射性の下部電極を構成するアルミニウムや銀は、アルカリ性溶液耐性の低い材料であるため、この現像処理において下部電極がダメージを受け、ディスプレイの点灯不良の原因となる。
そこで本発明は、アルカリ現像処理による下部電極の劣化に起因するトップエミッション型の有機電界発光素子の点灯不良を防止することが可能な表示装置、およびその製造方法を提供することを目的とする。
このような目的を達成するための本発明の表示装置は、光反射性を有する第１金属材料層上にそれよりもアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層を積層してなる下部電極を備えている。また、感光性組成材料からなり、下部電極を露出させる開口窓を有すると共に下部電極の周縁を覆う絶縁性パターンを備えている。そして、開口窓に、少なくとも有機発光層を含むと共に下部電極上を覆うように有機層が設けられている。また、下部電極との間に有機層を狭持するように光透過性の上部電極が設けられている。
また本発明の表示装置の製造方法は、上述した表示装置の製造方法でもあり、次の工程を含む。光反射性を有する第１金属材料層上にそれよりもアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層を積層してなる下部電極をパターン形成する。リソグラフィー法により、下部電極を露出させる開口窓を有すると共に下部電極の周縁を覆う絶縁性パターンを形成する。開口窓に、下部電極上を覆うように少なくとも有機発光層を含む有機層を成膜する。下部電極との間に有機層を狭持するように光透過性の上部電極を形成する。
以上のような構成の表示装置では、下部電極と上部電極との間に有機発光層を含む有機層を狭持してなる有機電界発光素子を設けたものであり、光透過性の上部電極側から発光光が取り出される、いわゆるトップエミッション型となる。そして特に、下部電極の表面層を、光反射性を有する第１金属材料層よりもアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層とした構成である。このため、この第２金属材料層によって、絶縁性パターンを形成する際に上部電極上においてのリソグラフィー処理で用いられるアルカリ性薬液に対する耐性が確保され、第１金属材料層の材質が維持される。
以上説明したように本発明によれば、リソグラフィー処理で用いられるアルカリ性薬液に対して光反射性を有する第１金属材料層の材質を維持できる。このため、トップエミッション型の有機電界発光素子を有する表示装置において、アルカリ現像処理による下部電極の劣化による有機電界発光素子の点灯不良を防止することが可能になる。
以下本発明の各実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１実施形態
１−１．表示装置の構成
１−２．表示装置の製造方法
２．第２実施形態
２−１．表示装置の構成
２−２．表示装置の製造方法
１．第１実施形態
１−１．表示装置の構成
１−２．表示装置の製造方法
２．第２実施形態
２−１．表示装置の構成
２−２．表示装置の製造方法
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．表示装置の構成＞
図１は第１実施形態の表示装置の１画素分の構成を示す断面図である。この図に示す表示装置１は、有機電界発光素子ＥＬを設けたアクティブマトリックス型の表示装置であり、次のように構成されている。
＜１−１．表示装置の構成＞
図１は第１実施形態の表示装置の１画素分の構成を示す断面図である。この図に示す表示装置１は、有機電界発光素子ＥＬを設けたアクティブマトリックス型の表示装置であり、次のように構成されている。
すなわち、基板３上の各画素には薄膜トランジスタＴｒが設けられており、この薄膜トランジスタＴｒが層間絶縁膜５で覆われている。層間絶縁膜５には、薄膜トランジスタＴｒに達する接続孔５ａが設けられている。また層間絶縁膜５上の各画素には、接続孔５ａを介して薄膜トランジスタＴｒに接続された有機電界発光素子ＥＬが設けられている。この有機電界発光素子ＥＬは、層間絶縁膜５上に設けられた絶縁性パターン７で素子分離されている。
このうち基板３は、例えばガラス基板やプラスチック基板からなるか、さらには表面が絶縁性に保たれた他の材料基板で構成されていても良い。
薄膜トランジスタＴｒは、有機半導体材料を用いたボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタとして構成されている。このような薄膜トランジスタＴｒは、基板３上にゲート電極１１が配線されており、このゲート電極１１を覆う状態でゲート絶縁膜１３が設けられている。ゲート絶縁膜１３上にはゲート電極１１上において端部を対向配置させたソース電極１５ｓとドレイン電極１５ｄとが配線されている。そして、ソース電極１５ｓ端部からドレイン電極１５ｄ端部に掛けてのゲート電極１１上に重ねるように、有機半導体材料からなる半導体層１７がパターン形成されており、この半導体層１７をチャネル形成部とした薄膜トランジスタＴｒが構成されている。
また層間絶縁膜５は、表面平坦な平坦化絶縁膜として形成されていることが好ましい。この層間絶縁膜５に設けられた接続孔５ａは、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極１５ｄに達する位置に設けられていることとする。
そして有機電界発光素子ＥＬは、層間絶縁膜５に設けられた接続孔５ａを介して薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極１５ｄに接続された下部電極２１を備えている。そして本第１実施形態においては、この下部電極２１が金属材料層の積層構造で構成されているところが特徴的である。すなわち下部電極２１は、光反射性を有する第１金属材料層２１ａ上に、第１金属材料層２１ａよりも耐アルカリ性が高く、アルカリ性溶液に対する耐性（アルカリ性溶液耐性）の高い第２金属材料層２１ｂを積層してなる。
このうち第１金属材料層２１ａは光反射性が良好であるほど好ましく、このような第１金属材料層２１ａは、例えばアルミニウム、銀、またはそれらの合金で構成されていることとする。この第１金属材料層２１ａは、プラズマ生成のない製法により形成されるために、その製法により成膜可能な材料により形成されていることが好ましく、そのような材料は、上記したアルミニウムなどである。このようにプラズマ生成のない製法は、例えば抵抗加熱蒸着法などである。
一方、第２金属材料層２１ｂはアルカリ性溶液耐性が高いほど好ましくさらに、第１金属材料層２１ａと共通工程でのエッチングが可能な材料であることが好ましく、下部電極２１の形成プロセスの増加が防止される。また、第２金属材料層２１ｂは、第１金属材料層２１ａと同様に、プラズマ生成のない製法により成膜可能な材料により形成されていることが好ましい。そこで、例えば第１金属材料層２１ａがアルミニウムからなる場合であれば、第２金属材料層２１ｂがチタンからなるものとする。
尚、下部電極２１は、上述した第１金属材料層２１ａの上部に第２金属材料層２１ｂが積層され、第２金属材料層２１ｂによって表面を構成されれば良く、第１金属材料層２１ａの下層にさらに他の導電層が積層された構成であっても良い。この場合、他の導電層としては、例えば密着層が設けられる。このような他の層（密着層）も、第１金属材料層２１ａおよび第２金属材料層２１ｂと共通工程でのエッチングが可能な材料であればさらに好ましい。このため、例えばチタンからなる密着層を設けることが好ましい。この密着層の製法は、第１金属材料層２１ａおよび第２金属材料層２１ｂと同様である。
尚、以上のようにアルミニウムからなる第１金属材料層２１ａ上にチタンからなる第２金属材料層２１ｂを積層してなる下部電極２１は、陽極として機能するものとなる。
また第２金属材料層２１ｂは、この有機電界発光素子ＥＬで発生させる光の透過性が保たれる範囲の厚さで構成されていることが重要である。具体的には、第２金属材料層２１ｂの膜厚は、第１金属材料層２１ａでの光の反射を５０％程度まで維持できる程度の薄膜で構成されていることが好ましい。
ここで図２には、アルミニウム膜（膜厚１００ｎｍ）表面においての各波長光の反射率と、アルミニウム膜上に各膜厚のチタン膜を設けた積層膜においての各波長光の反射率のグラフを示す。このグラフに示すように、膜厚１００ｎｍのアルミニウム膜を第１金属材料層２１ａとした場合であれば、第２金属材料層２１ｂを構成するチタン膜は膜厚１５ｎｍ以下とすることで、第１金属材料層２１ａでの可視光の反射を５０％以上に維持できることが分かる。すなわち、第２金属材料層２１ｂとして膜厚１５ｎｍ以下のチタン膜を用いると、第１金属材料層２１ａでの反射を５０％以上に維持できる。このため、有機層２３（後述する有機発光層）で発生した可視光について、第１金属材料層２１ａであるアルミニウム膜の反射率を約８０％とすると、アルミニウム膜上にチタン膜を設けた積層膜では４０％以上の反射率が得られていることが分かる。そこで一例として、膜厚１００ｎｍのアルミニウム膜を第１金属材料層２１ａとし、膜厚１０ｎｍのチタン膜を第２金属材料層２１ｂとした積層構造で下部電極２１が構成されていることとする。
以上のような積層構造の下部電極２１は、各画素毎にパターン形成されていることとする。
そして、この下部電極２１の周縁は、有機電界発光素子ＥＬを素子分離するための絶縁性パターン７で覆われている。この絶縁性パターン７は、下部電極２１を広く露出させる開口窓７ａを備えており、この開口窓７ａが有機電界発光素子ＥＬの画素開口となる。このような絶縁性パターン７は、例えば感光性樹脂を用いて構成され、リソグラフィー法を適用してパターニングされたものであることとする。
そして、このような絶縁性パターン７から露出する下部電極２１上を覆う状態で、有機層２３が設けられている。この有機層２３は、少なくとも有機発光層を備えた積層構造からなり、必要に応じて陽極（ここでは下部電極２１）側から順に、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、さらには他の層を積層してなる。また有機層２３は、例えば各有機電界発光素子ＥＬで発生させる発光光の波長毎に、少なくとも有機発光層を含む層が画素毎に異なる構成でパターン形成されていることとする。また、各波長の画素で共通の層を有していても良い。さらに、この有機電界発光素子ＥＬが、微小共振器構造として構成されている場合、各有機電界発光素子ＥＬから取り出す波長に合わせて有機層２３の膜厚が調整されていることとする。
以上のような有機層２３を覆い、下部電極２１との間に有機層２３を狭持する状態で、上部電極２５が設けられている。この上部電極２５は、有機電界発光素子ＥＬの有機発光層で発生させた光を取り出す側の電極であり、光透過性を有する材料で構成されていることとする。またここでは、下部電極２１が陽極として機能するものであるため、この上部電極２５は、少なくとも有機層２３に接する側が陰極として機能する材料を用いて構成されていることとする。またこのような上部電極２５は、各画素の共通電極として設けられていて良い。さらに、この有機電界発光素子ＥＬが、微小共振器構造として構成されている場合、この上部電極２５は、半透過半反射性を有する構成であることとする。
そして、以上のような下部電極２１と上部電極２５との間に有機層２３が挟持された各画素部分が、有機電界発光素子ＥＬとして機能する部分となる。
またここでの図示は省略したが、各有機電界発光素子ＥＬの形成面側は、光透過性材料からなる封止樹脂で覆われ、さらに封止樹脂を介して光透過性材料からなる対向基板が張り合わされた状態で表示装置１が構成されている。
ここで、この表示装置１は、基板３上の各画素に、上述した構成の薄膜トランジスタＴｒとこれに接続された有機電界発光素子ＥＬとが配列されたものであり、全体の回路構成は、例えば図３の回路構成図に示すように構成されている。
この図に示すように、表示装置１の基板３上には、表示領域１ａとその周辺領域１ｂとが設定されている。表示領域１ａには、複数の走査線３１と複数の信号線３３とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。また周辺領域１ｂには、走査線３１を走査駆動する走査線駆動回路３５と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線３３に供給する信号線駆動回路３７とが配置されている。
走査線３１と信号線３３との各交差部に設けられる画素回路は、例えばスイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２、保持容量Ｃｓ、および有機電界発光素子ＥＬで構成されている。そして、走査線駆動回路３５による駆動により、スイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１を介して信号線３３から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持される。これにより、保持された信号量に応じた電流が駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２から有機電界発光素子ＥＬに供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子ＥＬが発光する。尚、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２と保持容量Ｃｓとは、共通の電源供給線（Ｖｃｃ）４９に接続されている。
図１の断面図は、以上のような画素回路において、薄膜トランジスタＴｒ２と有機電界発光素子ＥＬとが積層された部分の断面を示している。そして、画素回路に示した薄膜トランジスタＴｒ１は、薄膜トランジスタＴｒ２と同一層を用いて構成されている。また画素回路に示した保持容量Ｃｓは、薄膜トランジスタＴｒ２のゲート電極−ゲート絶縁膜−ドレイン電極の層部分を積層して構成されている。さらに、画素回路に示した走査線３１は、断面図のゲート電極１１と同一層を用いて構成され、画素回路に示した信号線３３および電源供給線４９は、断面図のソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄと同一層を用いて構成される。
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域１ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
＜１−２．表示装置の製造方法＞
次に、図１を用いて説明した表示装置の製造方法を、図４および図５の断面工程図に基づいて説明する。
次に、図１を用いて説明した表示装置の製造方法を、図４および図５の断面工程図に基づいて説明する。
先ず、図４（１）に示すように、基板３上に薄膜トランジスタＴｒのゲート電極１１を形成する。ここでは先ず、抵抗加熱蒸着法によってアルミニウム膜を成膜し、この上部にフォトレジストをスピンコートしてベークする。ベークしたフォトレジスト膜に対してマスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことでレジストパターン（図示省略）を形成する。次に、リン酸溶液をエッチャントに用いると共にレジストパターンをマスクにしてアルミニウム膜をウェットエッチングすることで、アルミニウム膜をパターニングしてなるゲート電極１１を形成する。ゲート電極１１の形成後にはレジストパターンを剥離除去する。
次に、ゲート絶縁膜１３として、ポリビニルフェノール溶液をスピンコートし、ベーク処理することで架橋させる。
その後、ゲート絶縁膜１３上にソース電極１５ｓとドレイン電極１５ｄとを形成する。ここでは先ず、フォトレジストをスピンコートしてベークし、マスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことでレジストパターン（図示省略）を形成する。次に、抵抗加熱蒸着法により金膜を成膜し、次いでレジストパターンを剥離除去する。これにより、レジストパターン上部の金膜をリフトオフしてなるソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを形成する。
次に、蒸着マスクを用いた抵抗加熱蒸着法により、ペンタセンをパターン蒸着してなる半導体層１７を形成する。
以上によって薄膜トランジスタＴｒを得る。
次に、図４（２）に示すように、薄膜トランジスタＴｒを覆う層間絶縁膜５を形成する。ここでは先ず、ＣＶＤ法によりポリパラキシリレンからなる層間絶縁膜５を成膜する。その後、この上部にフォトレジストをスピンコートしてベークする。ベークしたフォトレジスト膜に対してマスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことでレジストパターン（図示省略）を形成する。次に、酸素プラズマでポリパラキシリレンからなる層間絶縁膜５をエッチングして接続孔５ａを形成する。接続孔５ａの形成後にはレジストパターンを剥離除去する。
次に、図４（３）に示すように、接続孔５ａ内を含む層間絶縁膜５上に、抵抗加熱蒸着法により下層からチタン（Ｔｉ：１０ｎｍ）／アルミニウム（Ａｌ：１００ｎｍ）／チタン（Ｔｉ:１０ｎｍ)の積層膜を成膜する。下層のチタンは密着層（図示省略）として成膜し、アルミニウムは第１金属材料層２１ａとして成膜し、上層のチタンは第２金属材料層２１ｂとして成膜する。
その後、図４（４）に示すように、密着層を含む第１金属材料層２１ａと第２金属材料層２１ｂとの積層膜をパターニングして下部電極２１をパターン形成する。ここでは、積層膜状にフォトレジストをスピンコートしてベークする。ベークしたフォトレジスト膜に対してマスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことでレジストパターン（図示省略）を形成する。次に、フッ化アンモニウム、硝酸、硫酸の混酸をエッチャントに用いレジストパターンをマスクにして、アルミニウム膜とチタン膜からなる積層膜を一括でウェットエッチングすることで、下部電極２１をパターン形成する。下部電極２１形成後にはレジストパターンを剥離除去する。
次に、図５（１）に示すように、下部電極２１を露出する開口窓７ａを備えると共に下部電極２１の周縁を覆う形状の絶縁性パターン７を形成する。ここでは先ず、下部電極２１を覆う状態でフォトレジストのような感光性組成材料をスピンコートしてベークする。ベークしたフォトレジスト膜に対してマスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことで開口窓７ａを備えたレジストパターンを絶縁性パターン７として形成する。最後にフォトレジストからなる絶縁性パターン７を、ポストベーク処理することによって確実に硬化させる。
以上の後、図５（２）に示すように、蒸着マスクを用いた抵抗加熱蒸着法により、絶縁性パターン７の開口窓７ａ内に露出する下部電極２１上を覆う有機層２３をパターン形成する。その後、抵抗加熱蒸着法によって、基板３上の全面に上部電極２５を成膜することにより有機電界発光素子ＥＬを形成する。
以上の後には、ここでの図示を省略した封止樹脂を、上部電極２５上に塗布し、対向基板を張り合わせて封止することにより表示装置１を完成させる。
以上のような第１実施形態の表示装置１は、上部電極２５側から発光光を取り出すトップエミッション型の有機電界発光素子ＥＬを有する構成である。特に下部電極２１の構成は、光反射性を有する第１金属材料層２１ａ上にアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層２１ｂを設けた構成となっている。これにより、下部電極２１は、その表面を構成する第２金属材料層２１ｂによって、アルカリ性薬液に対する耐性が確保されたものとなる。
このため、図５（１）を用いて説明したように、リソグラフィー処理によって下部電極２１上に絶縁性パターン７を形成する際には、現像液として用いられるアルカリ性薬液に対して第２金属材料層２１ｂが第１金属材料層２１ａのバリアとなる。したがって、第１金属材料層２１ａの構成材料として、アルカリ性溶液耐性によらずに光反射性のみを考慮した材料選択を行った場合であっても、第１金属材料層２１ａの光反射性を維持することができる。また第２金属材料層２１ｂは、この有機電界発光素子ＥＬで発生させる光の透過性が保たれる範囲の厚さで構成されている。このため、下部電極２１においては第１金属材料層２１ａでの光反射性を生かすことができ、上部電極２５側からの光取り出し効率を確保することができる。
以上の結果、トップエミッション型の有機電界発光素子ＥＬを有する表示装置１において、アルカリ現像処理による下部電極２１の劣化による有機電界発光素子ＥＬの点灯不良を防止することが可能になる。
また本第１実施形態では、下部電極２１の構成を、密着層となるチタン膜、第１金属材料層２１ａとしてのアルミニウム膜、第２金属材料層２１ｂとしてのチタン膜の積層構成とし、同一のエッチャントを用いたエッチングが可能な構成とした。このため、下部電極２１を積層構成にしたことによる工程の追加はなく、表示装置１の製造工程が複雑化することを防止できる。
また、アクティブマトリックス型の表示装置において、画素駆動回路を構成する薄膜トランジスタとして、塗布成膜による安価なプロセスが適用可能な有機薄膜トランジスタを用いることにより、装置コストの削減を図ることができる。
ここで、有機薄膜トランジスタは、プラズマダメージに弱い傾向にある。このため、下部電極の形成において、例えば上述した特許文献１のように、金属材料層上に酸化物からなる緩衝薄膜を形成する工程に、プラズマ発生をともなうスパッタ法を適応することは、画素駆動回路を構成する薄膜トランジスタの特性劣化を招く要因となり易い。
この点に関して、本第１実施形態では、下部電極２１を構成するチタン膜やアルミニウム膜を、プラズマ生成のない抵抗加熱蒸着法により成膜できる。このため、これらの膜の成膜時に、層間絶縁膜５下に設けられた薄膜トランジスタＴｒに対して、プラズマ生成条件に依らずにプラズマダメージが入ることが防止され、薄膜トランジスタＴｒの特性を良好に維持することができる。
このようなプラズマに起因する問題は、シリコンなどにより形成された半導体層を有する薄膜トランジスタでも起こり得る。特に、チャネル部を構成する半導体層１７が有機材料からなる場合、プラズマ生成条件によっては、層間絶縁膜５を設けた状態でのプラズマダメージにより薄膜トランジスタＴｒが特性劣化し易い。またさらに、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタＴｒにおいては、トップゲート構造と比較して半導体層１７が層間絶縁膜５の表面側近くに配置されることからも、上記プラズマダメージにより薄膜トランジスタＴｒが特性劣化し易い。しかしながら、上述したように、下部電極２１を構成するチタン膜やアルミニウム膜は、プラズマ生成のない抵抗加熱蒸着法により成膜できる。このため、このような有機材料からなる半導体層１７を用いたボトムゲート方の薄膜トランジスタＴｒの特性劣化を防止することも可能である。
尚、抵抗加熱蒸着法により、チタンの他に白金、アルミニウムの他に銀を用いて成膜できる。また、プラズマ生成のない製法の一例としては、上述した抵抗加熱蒸着法の他に、金属膜を印刷して成膜する印刷法などがある。そして、下部電極２１を構成する金属膜を形成する場合に、種々の製法のうち、プラズマ生成のない製法を用いることにより、薄膜トランジスタＴｒに対してプラズマダメージが入ることが防止され、薄膜トランジスタＴｒの特性を良好に維持することができる。
＜２．第２実施形態＞
＜２−１．表示装置の構成＞
図６は第２実施形態の表示装置の１画素分の構成を示す断面図である。この図に示す表示装置１’は、有機電界発光素子ＥＬを設けたアクティブマトリックス型の表示装置である。この図６に示す表示装置１’が、図１を用いて説明した第１実施形態の表示装置と異なるところは、各画素に設けられた薄膜トランジスタＴｒ’の構成にあり、他の構成は第１実施形態と同様であることとする。
＜２−１．表示装置の構成＞
図６は第２実施形態の表示装置の１画素分の構成を示す断面図である。この図に示す表示装置１’は、有機電界発光素子ＥＬを設けたアクティブマトリックス型の表示装置である。この図６に示す表示装置１’が、図１を用いて説明した第１実施形態の表示装置と異なるところは、各画素に設けられた薄膜トランジスタＴｒ’の構成にあり、他の構成は第１実施形態と同様であることとする。
すなわち、この表示装置１’の各画素に設けられた薄膜トランジスタＴｒ’は、第１実施形態と同様に有機半導体材料を用いているが、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタとして構成されているところが、第１実施形態とは異なる。
このような薄膜トランジスタＴｒ’は、基板３上に端部を対向配置させたソース電極１５ｓとドレイン電極１５ｄとが配線されている。そして、ソース電極１５ｓ端部からドレイン電極１５ｄ端部に掛けて、有機半導体材料からなる半導体層１７がチャネル形成部としてパターン形成されており、これらを覆う状態でゲート絶縁膜１３が設けられている。また、ゲート絶縁膜１３上には、ソース電極１５ｓ端部からドレイン電極１５ｄ端部に掛けての半導体層１７上に重ねてゲート電極１１が配線されて、薄膜トランジスタＴｒ’が構成されている。
尚、この薄膜トランジスタＴｒ'を覆う層間絶縁膜５が、表面平坦な平坦化絶縁膜として形成されており、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極１５ｄに達する位置に接続孔５ａが設けられていることは、第１実施形態と同様である。ただし、接続孔５ａは、ゲート絶縁膜１３にも連続して設けられた構成となっている。
そしてこのような層間絶縁膜５上に設けられた有機電界発光素子ＥＬの構成は、第１実施形態と同様である。すなわち、下部電極２１が、光反射性を有する第１金属材料層２１ａ上に、第１金属材料層２１ａよりもアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層２１ｂを積層してなる構成であるところが特徴的であり、これらの材質および膜厚も第１実施形態と同様である。
また、この表示装置１’は、基板３上の各画素に、上述した構成の薄膜トランジスタＴｒ’とこれに接続された有機電界発光素子ＥＬとが配列されたものである。全体の回路構成は、例えば図３の回路構成図に示すように構成されていることも、第１実施形態と同様である。
＜２−２．表示装置の製造方法＞
以上のような図６を用いて説明した構成の表示装置１'の製造方法は、以下の工程が異なることを除き、第１実施形態の表示装置の製造方法と同様である。薄膜トランジスタＴｒ’の作製手順が異なること、薄膜トランジスタＴｒ’に達する接続孔を形成する際に層間絶縁膜５と共にゲート絶縁膜１３のエッチングも行うことである。以下、表示装置１'の製造方法を、図７および図８の断面工程図に基づいて説明する。
以上のような図６を用いて説明した構成の表示装置１'の製造方法は、以下の工程が異なることを除き、第１実施形態の表示装置の製造方法と同様である。薄膜トランジスタＴｒ’の作製手順が異なること、薄膜トランジスタＴｒ’に達する接続孔を形成する際に層間絶縁膜５と共にゲート絶縁膜１３のエッチングも行うことである。以下、表示装置１'の製造方法を、図７および図８の断面工程図に基づいて説明する。
先ず、図７（１）に示すように、基板３上に薄膜トランジスタＴｒのソース電極１５ｓとドレイン電極１５ｄとを形成する。ここでは先ず、フォトレジストをスピンコートしてベークし、マスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことでレジストパターン（図示省略）を形成する。次に、抵抗加熱蒸着法により金膜を成膜し、次いでレジストパターンを剥離除去する。これにより、レジストパターン上部の金膜をリフトオフしてなるソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを形成する。
次に、蒸着マスクを用いた抵抗加熱蒸着法により、ソース電極１５ｓ端部からドレイン電極１５ｄ端部に掛けてペンタセンをパターン蒸着してなる半導体層１７を形成する。
次いで、ゲート絶縁膜１３として、ポリビニルフェノール溶液をスピンコートし、ベーク処理することで架橋させる。
その後、半導体層１７に積層される位置のゲート絶縁膜１３上に、薄膜トランジスタＴｒのゲート電極１１を形成する。ここでは先ず、抵抗加熱蒸着法によってアルミニウム膜を成膜し、この上部にフォトレジストをスピンコートしてベークする。ベークしたフォトレジスト膜に対してマスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことでレジストパターン（図示省略）を形成する。次に、リン酸溶液をエッチャントに用いると共にレジストパターンをマスクにしてアルミニウム膜をウェットエッチングすることで、アルミニウム膜をパターニングしてなるゲート電極１１を形成する。ゲート電極１１ｂの形成後にはレジストパターンを剥離除去する。
以上によって薄膜トランジスタＴｒ’を得る。
次に、図７（２）に示すように、薄膜トランジスタＴｒを覆う層間絶縁膜５を形成する。ここでは先ず、ＣＶＤ法によりポリパラキシリレンからなる層間絶縁膜５を成膜する。その後、この上部にフォトレジストをスピンコートしてベークする。ベークしたフォトレジスト膜に対してマスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことでレジストパターン（図示省略）を形成する。次に、酸素プラズマでポリパラキシリレンからなる層間絶縁膜５をエッチングして接続孔５ａを形成する。
引き続き、図７（３）に示すように、ポリパラキシリレンからなる層間絶縁膜５のエッチングと連続した工程で、酸素プラズマによって接続孔５ａ底部のゲート絶縁膜１３をエッチング除去し、接続孔５ａをドレイン電極１５ｄに達する深さにまで掘り下げる。接続孔５ａの形成後にはレジストパターンを剥離除去する。
以上の後は、第１実施形態と同様の工程手順を行って良い。
すなわち、先ず図７（４）に示すように、接続孔５ａ内を含む層間絶縁膜５上に、抵抗加熱蒸着法により下層からチタン（Ｔｉ：１０ｎｍ）／アルミニウム（Ａｌ：１００ｎｍ）／チタン（Ｔｉ:１０ｎｍ)の積層膜を成膜する。下層のチタンは密着層（図示省略）として成膜し、アルミニウムは第１金属材料層２１ａとして成膜し、上層のチタンは第２金属材料層２１ｂとして成膜する。
その後、図７（５）に示すように、密着層を含む第１金属材料層２１ａと第２金属材料層２１ｂとの積層膜をパターニングして下部電極２１をパターン形成する。ここでは、積層膜状にフォトレジストをスピンコートしてベークする。ベークしたフォトレジスト膜に対してマスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことでレジストパターン（図示省略）を形成する。次に、フッ化アンモニウム、硝酸、硫酸の混酸をエッチャントに用いると共にレジストパターンをマスクにして、アルミニウム膜とチタン膜からなる積層膜を一括でウェットエッチングすることで、下部電極２１をパターン形成する。下部電極２１の形成後にはレジストパターンを剥離除去する。
次に、図８（１）に示すように、下部電極２１を露出する開口窓７ａを備えると共に下部電極２１の周縁を覆う形状の絶縁性パターン７を形成する。ここでは先ず、下部電極２１を覆う状態でフォトレジストのような感光性組成材料をスピンコートしてベークする。ベークしたフォトレジスト膜に対してマスクアライナーを用いたパターン露光を行い、次いで現像処理を行うことで開口窓７ａを備えたレジストパターンを絶縁性パターン７として形成する。最後にフォトレジストからなる絶縁性パターン７を、ポストベーク処理することによって確実に硬化させる。
以上の後、図８（２）に示すように、蒸着マスクを用いた抵抗加熱蒸着法により、絶縁性パターン７の開口窓７ａ内に露出する下部電極２１上を覆う有機層２３をパターン形成する。その後、抵抗加熱蒸着法によって、基板３上の全面に上部電極２５を成膜することにより有機電界発光素子ＥＬを形成する。
以上の後には、ここでの図示を省略した封止樹脂を、上部電極２５上に塗布し、対向基板を張り合わせて封止することにより表示装置１’を完成させる。
以上のような第２実施形態の表示装置１’も、第１実施形態と同様に、上部電極２５側から発光光を取り出すトップエミッション型の有機電界発光素子ＥＬを有する構成である。特に下部電極２１の構成は、光反射性を有する第１金属材料層２１ａ上にアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層２１ｂを設けた構成となっている。したがって、第１実施形態と同様に、アルカリ現像処理による下部電極２１の劣化に起因する有機電界発光素子ＥＬの点灯不良を防止することが可能になる。
また本第２実施形態でも、下部電極２１の構成を、密着層となるチタン膜、第１金属材料層２１ａとしてのアルミニウム膜、第２金属材料層２１ｂとしてのチタン膜の積層構成とし、同一のエッチャントを用いたエッチングが可能な構成とした。このため、下部電極２１を積層構成にしたことによる工程の追加はなく、表示装置１’の製造工程が複雑化することを防止できる。
さらに、下部電極２１を構成するチタン膜やアルミニウム膜は、プラズマ生成のない抵抗加熱蒸着法により成膜できる。このため、これらの膜の成膜時に、層間絶縁膜５下に設けられた薄膜トランジスタＴｒ’に対して、プラズマ生成条件に依らずにプラズマダメージが入ることが防止され、薄膜トランジスタＴｒ’の特性を良好に維持することができる。特に本第２実施形態では、薄膜トランジスタＴｒ’をトップゲート型としている。この場合において、半導体層１７は、ゲート電極１１よりも下層に配置されているため、第１実施形態と比較して、層間絶縁膜５上からのダメージが半導体層１７に対して加わり難く、薄膜トランジスタＴｒ’の特性が維持され易い構成でもある。
１，１’…表示装置、５…層間絶縁膜、５ａ…接続孔、７…絶縁性パターン、７ａ…開口窓、２１…下部電極、１７…半導体層（有機半導体層）、２１ａ…第１金属材料層、２１ｂ…第２金属材料層、２３…有機層、２５…上部電極、ＥＬ…有機電界発光素子、Ｔｒ，Ｔｒ’…薄膜トランジスタ
Claims (15)
- 光反射性を有する第１金属材料層上にそれよりもアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層を積層してなる下部電極と、
感光性組成材料からなり、前記下部電極を露出させる開口窓を有すると共に前記下部電極の周縁を覆う絶縁性パターンと、
少なくとも有機発光層を含むと共に前記開口窓に前記下部電極上を覆うように設けられた有機層と、
前記下部電極との間に前記有機層を狭持するように設けられた光透過性の上部電極と
を備えた、表示装置。 - 前記第２金属材料層は、前記有機発光層で発生した光を透過させる薄膜である、請求項１記載の表示装置。
- 前記有機発光層で可視光が発生し、
前記第２金属材料層は、前記第１金属材料層における可視光の反射を５０％以上維持する透過特性を有する、
請求項２記載の表示装置。 - 前記第１および第２金属材料層は、それぞれアルミニウムおよびチタンからなる、請求項２記載の表示装置。
- 薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う層間絶縁膜とを備え、
前記下部電極は、前記層間絶縁膜上に、それに設けた接続孔を介して前記薄膜トランジスタに接続されるように設けられており、
前記第１および第２金属材料層は、プラズマ生成のない製法により成膜可能な材料により形成されている、
請求項１記載の表示装置。 - 前記第１および第２金属材料層は、それぞれアルミニウムおよびチタンからなる、請求項５記載の表示装置。
- 有機半導体層を有すると共に前記下部電極に接続された薄膜トランジスタを備え、
前記第１および第２金属材料層は、プラズマ生成のない製法により成膜可能な材料により形成されている、
請求項１記載の表示装置。 - 前記プラズマ生成のない製法として抵抗加熱蒸着法を用いる、請求項７記載の表示装置。
- 有機半導体層を有すると共に前記下部電極に接続された薄膜トランジスタを備え、
前記第１および第２金属材料層は、それぞれアルミニウムおよびチタンからなる、
請求項１記載の表示装置。 - 前記第１金属材料層は、アルミニウムまたは銀、あるいはそれらの合金からなる、請求項１記載の表示装置。
- 光反射性を有する第１金属材料層上にそれよりもアルカリ性溶液耐性の高い第２金属材料層を積層してなる下部電極を形成し、
リソグラフィー法により、前記下部電極を露出させる開口窓を有すると共に前記下部電極の周縁を覆う絶縁性パターンを形成し、
前記開口窓に、前記下部電極上を覆うように、少なくとも有機発光層を含む有機層を成膜し、
前記下部電極との間に前記有機層を狭持するように光透過性の上部電極を形成する、
表示装置の製造方法。 - 感光性組成材料を露光すると共にアルカリ性薬液により現像して前記絶縁性パターンを形成する、請求項１１記載の表示装置の製造方法。
- 前記下部電極を形成する前に、薄膜トランジスタを形成すると共に、それを覆う層間絶縁膜を形成し、
前記層間絶縁膜上に、プラズマ生成のない製法により前記第１および第２金属材料層を形成する、
請求項１１記載の表示装置の製造方法。 - 前記下部電極を形成する前に、有機半導体層を有する薄膜トランジスタを形成すると共に、それを覆う層間絶縁膜を形成し、
アルミニウムからなる前記第１金属材料層とチタンからなる前記第２金属材料層とを積層して前記下部電極を形成する、
請求項１１記載の表示装置の製造方法。 - アルミニウムからなる前記第１金属材料層とチタンからなる前記第２金属材料層との積層膜を、同一のエッチャントを用いたウェットエッチングによってパターニングして、前記下部電極を形成する、請求項１１記載の表示装置の製造方法。
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