JP4188807B2 - 表示装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置および表示装置の製造方法に関する。特に、アクティブマトリクス型の表示装置に関する。

有機材料のエレクトロルミネッセンス(Electro Luｍinescence：以下、略してＥＬと言う)を利用した有機ＥＬ素子は、有機正孔輸送層と有機発光層とが積層された有機ＥＬ層が陽極と陰極との間に挟まれている構成を含む。有機ＥＬ素子は、低電圧の直流駆動による高輝度の発光が可能な発光素子として注目されている。

有機ＥＬ素子を表示素子として用いた表示装置のうち、有機ＥＬ素子を駆動するための薄膜トランジスタ（Thin Filｍ Transistor：以下、略してＴＦＴと言う）が画素ごとに形成されたアクティブマトリックス型の表示装置は、基板上に形成されたＴＦＴや配線などを備える。ＴＦＴや配線などの上面には、これらを覆うように平坦化絶縁膜が形成され、この平坦化絶縁膜の上側に有機ＥＬ素子が形成されている。また、有機ＥＬ素子の陽極となる画素電極は、平坦化絶縁膜に形成されたスルーホールを介して、ＴＦＴに接続されている。

平坦化絶縁膜としては、樹脂材料をスピンコート法によって塗布したものが用いられている。平坦化絶縁膜は、その大部分が有機材料で形成されているか、または、有機材料を含んでいるために吸水性が高いという性質を有する。たとえば、市販されているコーティング液を用いて塗布されたポリイミド膜の吸水率は１％から３％程度にもなる。ところが、発光する有機ＥＬ層は、吸湿によって劣化が生じる。この結果、有機ＥＬ素子の発光強度が低下したり、駆動電圧が上昇したりするなどの不具合が発生し易い。特に、上記のような吸湿性の高い材料が平坦化絶縁膜として用いられる場合には、平坦化絶縁膜から徐々に放出される水分が、有機ＥＬ素子の発光性能に対して悪影響を与える。このため、使用時間が長くなるにつれて表示品位が悪化して、表示装置としての十分な長期信頼性を得ることができなかった。

特開２００１−３５６７１１号公報には、層間絶縁膜が、有機物を含む材料から形成され、基板上の凹凸を埋め込む状態で形成された平坦化絶縁層と、無機材料からなり平坦化絶縁層の表面を覆う状態で形成されたコート層とを備える表示装置が開示されている。この表示装置では、コート層を無機材料で形成したことで、平坦化絶縁層を構成する有機物から放出されるガス成分（主に水蒸気）に対してコート層が遮蔽部材となり、コート層上に設けられた表示素子側へのガス成分の供給が防止され、表示素子の吸湿による劣化が防止されるとしている。
特開２００１−３５６７１１号公報（第３−６頁、第１−４図）

特開２００１−３５６７１１号公報において、コート層としての無機材料膜は、プラズマＣＶＤ（Cheｍical Vapor Deposition）によって平坦化絶縁膜の表面に成膜される。この際、平坦化絶縁膜の表面がプラズマダメージを受けて変質するため、無機材料膜の成長に悪影響を与える。この結果、形成されるコート層の緻密性が悪化して、ガス成分に対する遮蔽性が不十分になるという問題があった。

また、コート層を成膜する時の温度が平坦化絶縁層の材料である樹脂の耐熱温度以下に制限されるため、十分に温度を上げることができず、コート層の緻密性が悪くなるという問題があった。さらには、温度が制限されるため、形成したコート層の応力が大きくなって、コート層が剥がれやすくなったり、クラックが生じやすくなったりするという問題があった。このように、平坦化絶縁層の上面に無機材料からなるコート層を形成した場合には、ガス成分に対する遮蔽性が不十分であるという問題があった。

また、有機ＥＬ素子を用いた表示装置以外の表示装置、たとえば液晶表示装置においては、ＴＦＴが形成された基板の上側に平坦化膜が形成され、平坦化膜の上面に電極などが形成されて、液晶が封入された構成を備える。液晶に水分が混入すると電圧保持率が低下して表示品位が悪化するなどの問題が生じる。このように、他の表示装置においても平坦化膜に含まれる水分が平坦化膜の外部に移動しないように形成することが好ましい。

本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、長期間使用しても表示品位が優れている表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく表示装置は、平面的に見て複数の画素領域を有する表示装置であって、基板の表面に形成された下地膜と、上記下地膜に形成された駆動素子と、上記駆動素子および上記下地膜のうち少なくともいずれか一方を覆うように形成された平坦化絶縁膜と、上記平坦化絶縁膜の表面に形成された電極層と、上記下地膜の表面または上記駆動素子の表面に、平面的に見て画素領域を取囲むように、無機材料で形成された水分遮断構造物とを備える。上記電極層が上記水分遮断構造物に接触して、隣り合う上記電極層同士の絶縁が上記水分遮断構造物を介して形成されている構成を備える。

上記目的を達成するため、本発明に基づく表示装置の製造方法は、基板の表面に下地膜を形成する工程と、上記下地膜の表面に、平面的に見て画素領域を取囲むように無機材料からなる水分遮断構造物を形成する水分遮断構造物形成工程と、上記水分遮断構造物形成工程の後に、上記下地膜の表面に平坦化絶縁膜を形成する工程とを含む。

本発明によれば、長期間使用しても表示品位が優れている表示装置を提供することができる。

（実施の形態１）
（装置の構成）
図１から図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態１における表示装置およびその製造方法について説明する。

図１に、本実施の形態における表示装置の断面図を示す。本実施の形態における表示装置は、有機ＥＬ素子を用いた表示装置である。また、本実施の形態における表示装置は、平面的に見て複数の画素を有するアクティブマトリックス型の表示装置である。

基板１１は、ガラス材料などから形成されている。基板１１の上側には、駆動素子としてのＴＦＴ１６ａが形成されている。ＴＦＴ１６ａは、半導体薄膜１とゲート電極２とを含む。また、半導体薄膜１の内部に電流を流すためのドレイン電極３ａおよびソース電極４を含む。本実施の形態におけるＴＦＴ１６ａは、ゲート電極２が下向きに配置されたボトムゲート型のＴＦＴである。

基板１１の主表面には、ゲート電極２とゲート絶縁膜１２とが形成されている。ゲート電極２の上方のゲート絶縁膜１２の表面には、半導体薄膜１が形成されている。ゲート絶縁膜１２および半導体薄膜１の上側を一括して覆うように、無機材料からなる層間絶縁膜１３が形成されている。ＴＦＴ１６ａの半導体薄膜１の上側に配置された層間絶縁膜１３を貫通するようにドレイン電極３ａおよびソース電極４が形成されている。ドレイン電極３ａは、層間絶縁膜１３の上面において、ＴＦＴ１６ａの側方に延びるように形成されている。ＴＦＴ１６ａの上面は、ゲート電極２などの形状に沿って凹凸を有している。また、図１においては、ドレイン電極３ａが層間絶縁膜１３の上面で延在して画素電極７ａと接続されているが、画素電極７ａとソース電極とが接続されるための配線が別途形成されていてもよい。

本実施の形態においては、下地膜として、ゲート絶縁膜１２と層間絶縁膜１３との積層膜が形成されている。下地膜とは、層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、またはガラス基板からの不純物混入を防止する無機絶縁膜、およびこれらの積層膜などを示し、ＴＦＴまたは表示装置の構成物として基板の表面に形成する膜であって、材料や構造などに特に限定はない。また、駆動素子は、下地膜の表面または内部に形成されていてもよいし、本実施の形態のように、一部が下地膜の内部に配置されるように形成されていてもよい。

ＴＦＴ１６ａおよび層間絶縁膜１３の上方には平坦化絶縁膜６ａが形成されている。本実施の形態における平坦化絶縁膜６ａは、スピンコート法などの塗布法によって形成された塗布膜である。平坦化絶縁膜６ａは、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、有機シリカ膜樹脂、またはＳＯＧ（Spin On Glass）のような、有機材料が用いられて形成されている。平坦化絶縁膜６ａは、ＴＦＴや配線の凹凸を覆って上面が平坦になるために必要な厚さを有する。本実施の形態における平坦化絶縁膜は、ＴＦＴと層間絶縁膜との両方を覆うように形成されているが、少なくとも一方を覆うように形成されていればよい。

平坦化絶縁膜６ａの上面には、平坦化絶縁膜６ａを覆うように電極層としての画素電極７ａが形成されている。ドレイン電極３ａの上側の一部には、平坦化絶縁膜６ａを貫通するように、スルーホール１５ａが形成されている。画素電極７ａは、スルーホール１５ａの側壁に沿うように形成され、スルーホール１５ａの底部においてドレイン電極３ａと電気的に接続している。

それぞれの画素には、有機ＥＬ層が共通電極と画素電極とに接しながら挟まれている有機ＥＬ素子の領域である画素領域３０が形成されている。画素領域３０は有機ＥＬ素子がＲＧＢのそれぞれの色を発する部分である。画素領域３０における画素電極７ａは、平面的に形成されている。画素領域３０においては、素子分離膜１０ａの開口部が形成され、少なくともこの開口部に有機ＥＬ層が形成されている。有機ＥＬ層８は、画素電極７ａの上面全体を覆うように形成されている。

本実施の形態においては、層間絶縁膜１３の上面に平面的に見て画素領域３０を取り囲むように水分遮断構造物２０ａが形成されている。水分遮断構造物２０ａは、無機材料から形成され、層間絶縁膜１３の上面に直接形成されている。水分遮断構造物２０ａは、平坦化絶縁膜６ａからの放出ガスに対して遮蔽性のある絶縁材料から形成されている。水分遮断構造物２０ａは、たとえば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、または窒化アルミニウムなどの無機材料から形成されている。本実施の形態における水分遮断構造物は、単一の材料から形成されているが、複数の材料が積層されて形成されていてもよい。

本実施の形態における水分遮断構造物２０ａは、基板１１の主表面に垂直な断面が長方形になるように形成されている。水分遮断構造物２０ａの上面には、それぞれの画素における画素電極７ａが接触している。画素電極７ａは、水分遮断構造物２０ａの上面において、隣り合う画素の画素電極と接触しないように、絶縁部２２ａが形成されている。本実施の形態においては、平坦化絶縁膜６ａの高さが水分遮断構造物２０ａの高さよりも高くなるように形成されている。

図２（ａ）に、本実施の形態における表示装置を平面的に見たときの各部分の位置関係の説明図を、図２（ｂ）に水分遮断構造物２０ａのみを取り出したときの斜視図を示す。それぞれの画素の中には、ＴＦＴや画素電極が形成されている。図２（ａ）においては、簡略化のため、共通電極、有機ＥＬ層、ソース電極、ドレイン電極などは省略して位置関係を示している。それぞれの画素において、破線で囲まれる領域の内側には、平坦化絶縁膜が形成されている。平坦化絶縁膜にはスルーホール１５ａが形成されている。それぞれの画素の平坦化絶縁膜を区切るように水分遮断構造物２０ａが形成されている。水分遮断構造物２０ａは、壁がマトリクス状に形成された形状をしている。また、水分遮断構造物２０ａは、平面的に見て画素領域を取囲むように形成されている。本実施の形態における水分遮断構造物２０ａは、平面的に見て、駆動素子としてのＴＦＴを取囲むように閉じて形成されている。また、それぞれの画素を仕切るように形成されている。

図１において、画素電極または水分遮断構造物２０ａの上側には、素子分離膜１０ａが形成されている。有機ＥＬ層の上面（開口部とその周辺のみに有機ＥＬ層が形成されている場合においては有機ＥＬ層の上面および素子分離膜の上面）には、共通電極が形成されている。共通電極９は、光学的に透明な電極である。画素領域３０の側方においては、画素電極７ａと有機ＥＬ層８との間に、素子分離膜１０ａが形成されている。

（装置の作用・効果）
本実施の形態における表示装置は、基板１１が配置されている側の反対側に向かって、光を発する上面発光型の有機ＥＬ表示装置である。有機ＥＬ層８を挟み込む電極のうち、共通電極９はコモン電位に設定されている。これに対して、画素電極７ａは、それぞれの画素ごとに形成されているＴＦＴ１６ａのドレイン電極３ａに接続され、ＴＦＴ１６ａが駆動することによって、画素電極７ａと共通電極９との間に電圧あるいは電流が印加され、画素領域３０において有機ＥＬ層８が発光する。有機ＥＬ層８は、画素電極および共通電極から注入されるそれぞれの電荷が再結合することによって発光する。

画素電極７ａは、水分遮断構造物２０ａの上面において、絶縁部２２ａが形成されていることによって、隣り合う画素の画素電極との絶縁が維持されている。

本実施の形態においては、層間絶縁膜１３の上面に、平面的に見て画素領域３０を取囲むように水分遮断構造物２０ａが無機材料で形成されている。また、それぞれの画素の画素電極７ａが、水分遮断構造物２０ａに接触している。ここで、水分遮断構造物２０ａは無機材料で形成され、画素電極の絶縁は水分遮断構造物２０ａを介して形成されている。このため、平坦化絶縁膜６ａは、水分遮断構造物２０ａ、画素電極７ａ、層間絶縁膜１３、ＴＦＴ１６ａ、および層間絶縁膜１３の表面に形成された配線によって、閉じた空間に形成されている。平坦化絶縁膜６ａに含まれる水分は、この空間に閉じ込められることになる。したがって、平坦化絶縁膜６ａに含まれる水分が有機ＥＬ層８に混入することを防止でき、表示装置を長期間駆動しても、有機ＥＬ層に水分が混入することはなく、表示品位が優れた表示装置を提供することができる。また、製造時における歩留まりが向上する。特に、本実施の形態においては、画素電極７ａの端は水分遮断構造物２０ａの一部を覆うところまで延在している。この構成を採用することによって、画素電極７ａと水分遮断構造物２０ａの境界から水分が漏出することを、より確実に防止できる。

本実施の形態における水分遮断構造物２０ａは、無機材料からなる層間絶縁膜１３に接して形成されている。このため、水分遮断構造物２０ａを先に形成したのちに、平坦化絶縁膜６ａを形成することができる。したがって、平坦化絶縁膜６ａが形成された状態でプラズマＣＶＤなどを行なう必要はなく、平坦化絶縁膜６ａへのプラズマダメージを防止することができる。たとえば、ポリイミドを材質として平坦化絶縁膜を形成した場合、３００℃程度のプラズマＣＶＤ雰囲気中に２０分間程度、平坦化絶縁膜を配置するとポリイミドが分解して変質してしまう。しかし、本実施の形態においては、先に水分遮断構造物２０ａを形成するため、このような平坦化絶縁膜の変質を回避できる。

また、水分遮断構造物２０ａは、温度を高くして適正な温度の雰囲気下にて形成することができる。この結果、形成される水分遮断構造物２０ａは緻密なものとなり、ガス成分に対する遮蔽性が高くなる。また、水分遮断構造物２０ａにピンホールなどが生じることも防止できる。したがって、平坦化絶縁膜において、画素電極で覆われていない部分から有機ＥＬ層への水分の移動は、水分遮断構造物によって防止することができる。

このように、有機ＥＬ層に対して、平坦化絶縁膜からの水分の混入を防止することによって、吸湿に伴う有機ＥＬ層の劣化を抑制することができる。また、長期間表示装置を使用しても表示品位が優れているアクティブマトリックス型の表示装置を提供することができる。

また、本実施の形態における水分遮断構造物は、平面的に見て駆動素子を囲むように閉じて形成されている。この構成を採用することによって、それぞれの１つの画素における平坦化絶縁膜６ａは、層間絶縁膜１３、ＴＦＴ１６ａおよび画素電極７ａに取囲まれて完全に閉じた構成となる。したがって、画素電極のパターニング工程、分離膜の形成・パターニング工程および画素電極表面の洗浄工程などの製造工程中に、平坦化絶縁膜に水分などの溶液が浸入することを防止でき、結果として有機ＥＬ層の劣化を抑制することができる。または、製造時における歩留まりが向上する。

本実施の形態においては、画素領域３０の画素電極７ａの上側に有機ＥＬ層８が形成されている。この構成を採用することにより、本発明を有機ＥＬ表示装置に適用することができる。

また、本実施の形態における平坦化絶縁膜６ａは、有機材料から形成された塗布膜を含む。この構成を採用することによって、平坦化絶縁膜６ａの上面が平坦性に優れたものになり、表示の均一性が向上するとともに、安定した表示特性を示す表示装置を提供することができる。

本実施の形態においては、層間絶縁膜１３の上面に接するように水分遮断構造物２０ｃが形成されているが、特にこの形態に限られず、図３に示すように、駆動素子の上面に水分遮断構造物２０ｃが形成されていてもよい。または、層間絶縁膜１３の表面に形成された配線の上面に水分遮断構造物２０ｃが形成されていてもよい。図３においては、水分遮断構造物２０ｃの一部が、ＴＦＴ１６ｂのうち層間絶縁膜１３の表面に延在したドレイン電極３ｂの上面に形成されている。素子分離膜１０ｃ、スルーホール１５ｃおよび絶縁部２２ｃなどは、図１における表示装置と同様に形成されている。この構成においても、平坦化絶縁膜６ｃは、ドレイン電極３ｂ、画素電極７ｃおよび水分遮断構造物２０ｃなどに密閉されている。

図４は、水分遮断構造物の一例を示す斜視図である。本実施の形態における水分遮断構造物は、平面的に見て、それぞれの画素を取囲んで閉じるように形成されている。これに対して、水分遮断構造物は、平面的に見て完全に閉じている必要はなく、図４の水分遮断構造物２０ｄに示すように、その一部に開口が形成されていても、平坦化絶縁膜から放出されるガス成分が有機ＥＬ層に混入することを抑制する効果を有する。

また、本実施の形態における表示装置は、上面発光型の有機ＥＬ表示装置であるが、基板が配置されている側から光を取出す下面発光型の有機ＥＬ表示装置についても本発明を適用することができる。

また、本実施の形態におけるＴＦＴは、ゲート電極が下向きに配置されたボトムゲート型のＴＦＴであるが、ＴＦＴの構造は特にこれに限定されない。

また、本実施の形態における水分遮断構造物は、基板の主表面に垂直な断面が長方形になるように形成されているが、水分遮断構造の断面形状に対して特に制限は無く、たとえば、断面形状が正テーパ形状または逆テーパ形状などになっていても構わない。

次に、本実施の形態における駆動試験結果を示す。駆動試験においては、上記の構成の表示装置における表示素子（有機ＥＬ素子）の駆動電圧、駆動電流、初期駆動時の発光輝度、および大気中で１００時間駆動した時の発光輝度を測定した。さらに従来の技術に基づく表示装置に相当する比較例として、平坦化絶縁膜の上面を、基板の温度１７０℃の条件下でプラズマＣＶＤによって作製した膜厚５００ｎｍのＳｉＮｘからなる遮蔽層で覆った構成を有する有機ＥＬ素子に関して上記の各値を測定した。測定結果を以下の表１に示す。なお、比較例における平坦化絶縁膜および有機ＥＬ素子の材料は、本実施の形態における表示装置における各部材と同様に形成した。

表１に示すように、初期駆動時の輝度（初期の輝度）を比較すると、実施の形態１の有機ＥＬ素子の方が、比較例の有機ＥＬ素子よりも大きい。さらに、１００時間後の輝度において、実施の形態１の有機ＥＬ素子は、初期の輝度から幾分低下するものの、大きな低下は見られず、有機ＥＬ素子の劣化は進行していないことを示している。一方で、比較例の有機ＥＬ素子では、初期輝度に対して１００時間後の輝度が著しく低下しており、劣化が進行していることが分かる。比較例においては、画素領域の周辺（発光エリア周縁）が暗くなって発光状態が悪くなった。このことは、比較例の有機ＥＬ素子では、平坦化絶縁膜の上面に形成した遮蔽層が、十分に放出されるガス成分を遮蔽しておらず、有機ＥＬ素子に水分が混入していることを示している。

このように、本実施の形態の表示装置においては、画素電極の境界部分に水分遮断構造物を形成する構成としたことで、長期間の駆動に対しても平坦化絶縁膜から有機ＥＬ素子へ水分の移動が抑制されて、吸湿による有機ＥＬ素子の劣化を防止することが確認できた。

（製造方法）
図５から図１１の工程断面図を参照して、本実施の形態における表示装置の製造方法を説明する。

図５に示すように、たとえば透明ガラスで形成された基板１１の上面に、ゲート電極２および、ゲート絶縁膜１２を形成する。次に、ゲート絶縁膜１２の上面のうち、ゲート電極２の上方に半導体薄膜１を形成する。次に、ゲート絶縁膜１２および半導体薄膜１を覆うように層間絶縁膜１３を形成する。次に、ゲート電極２の側方において、半導体薄膜１の真上に、層間絶縁膜１３を貫通するコンタクトホール１４を形成する。コンタクトホール１４の内部を通って、半導体薄膜１と電気的に接続するようにドレイン電極３ａおよびソース電極４を形成する。ここで、ドレイン電極３ａおよびソース電極４としては、層間絶縁膜１３の主表面に沿って延在するように、たとえば０．５μｍ程度の厚さを有するアルミニウム薄膜のパターンを形成する。または、必要に応じて、別に配線パターンを形成する。これらの電極は、ＴＦＴ同士またはＴＦＴと後の工程で形成する画素電極とを接続するためのものである。これらの電極を含むＴＦＴや配線による段差が、上面の凹凸の要因になる。このように、基板１１の上側にドレイン電極３ａおよびソース電極４を含むボトムゲート型のＴＦＴを形成する。

次に、図６に示すように、隣り合う画素同士の間に水分遮断構造物を形成する水分遮断物形成形成工程を行なう。ここでは、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法によって、窒化シリコンＳｉＮｘを材料とする水分遮断構造物２０ａを形成する。この際、たとえば、反応ガスとしてシラン（ＳｉＨ_４）およびアンモニア（ＮＨ_３）を用いて、成膜温度が２８０℃、成膜雰囲気内のガス圧力が１３０Ｐａの条件下にて、印加パワーを１ｋＷにして成膜を行なう。膜厚については、ここでは１．５μｍにした。次に、ＳｉＮｘの膜上にレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクにして画素の内部となる領域に対して、ＳｉＮｘの膜の一部をエッチングによって除去する。ＳｉＮｘ膜のエッチングは、フッ素系ガス（たとえば四フッ化メタン：ＣＦ_４）を用いたドライエッチングなどによって行なう。たとえば、ＣＦ_４／Ｏ_２／Ａｒ＝１００／５００／１０sccm、真空度２０Ｐａ、ＲＦ出力３００Ｗにてエッチングを行なう。エッチングの後に、たとえば、Ｏ_２系ガスを用いたアッシングによってレジスト膜の除去を行なう。このように、隣り合う画素同士の間に水分遮断構造物２０ａを形成する。

なお、図６においては、図示を省略しているが、水分遮断構造物の真下に配線などの突起物がある場合には、形成される上面の凹凸を緩和するために、水分遮断構造物２０ａをＣＶＤ（Cheｍical Vapor Deposition）法によって成膜して、ポリマーコーティングを行った後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって全面エッチバックする方法を適用しても構わない。この他にも、水分遮断構造物を形成する方法はプラズマＣＶＤ法に限定されず、各種スパッタ法などを用いることができる。この際には、十分なガス遮蔽性を有する緻密な膜を形成することができる成膜方法を適用することが好ましい。

次に、図７に示すように、ＴＦＴおよび配線などによる表面凹凸を平坦化するために、層間絶縁膜１３の上面に、上記の凹凸を埋め込むように平坦化絶縁膜６ａを形成する。この平坦化絶縁膜６ａは、ポジ型の感光性アクリル樹脂から形成している。平坦化絶縁膜６ａの形成は、この感光性アクリル樹脂をスピンコート法によって行なう。本実施の形態においては、回転数１０００ｒｐｍで回転させながら塗布する方法で行なっている。感光性アクリル樹脂を塗布した後に、直ちにクリーンオーブンにて９０℃、１０分のプリベークを行なう。塗布する感光性アクリル樹脂の厚さは、プリベーク後における平坦化絶縁膜６ａの塗布膜厚が１．９μｍ程度になるようにしておく。このように、平坦化絶縁膜６ａを形成して、ＴＦＴや配線などを埋め込む。

次に、露光装置を用いて平坦化絶縁膜６ａに対してパターン露光を行ない、露光部分を現像液に対して可溶の状態にする。このパターン露光は、周知の投影露光装置を用いることができ、露光量はたとえば３００ｍＪにする。次に、パターン露光後の平坦化絶縁膜６ａに対して、ディップ式現像装置を用いて現像処理を行なう。露光した部分を現像液に溶解させて除去する。現像液としては、たとえば、ＴＭＡＨ（TetraMethylAｍｍoniuｍ Hydroxide）０．３ｗｔ％水溶液を用いて、９０秒程度の現像を行なう。

このような一連のリソグラフィー処理によって、平坦化絶縁膜６ａを所定の形状にパターニングすることによって、平坦化絶縁膜６ａを貫通するスルーホール１５ａを形成する。さらに、水分遮断構造物２０ａの上面の一部から平坦化絶縁膜を除去して開口部を形成する。

その後、平坦化絶縁膜６ａを構成する感光性アクリル樹脂のポストベークをクリーンオーブンにて行なう。この際、温度が２２０℃で６０分の焼成を行なう。なお、焼成後における平坦化絶縁膜の膜厚は１．６μｍ程度になる。形成後の平坦化絶縁膜６ａの表面の平坦性（凸部と凹部の最大の高低差）は０．２μｍ程度であり、平坦性の高い平坦化絶縁膜６ａを得ることができる。

ここで、平坦化絶縁膜は、スピンコート法やその他の塗布法によって形成される塗布膜であれば、上記の感光性アクリル樹脂からなるものに限定されることはなく、たとえば、感光性を有さない樹脂材料膜やＳＯＧ膜であってもよい。感光性を持たない材料で平坦化絶縁膜を形成する場合には、平坦化絶縁膜を形成した後に、この平坦化絶縁膜の上面にレジストパターンを形成して、このレジストパターンをマスクにしてエッチングを行なうことで開口部などを形成することができる。

次に、図８に示すように、スルーホール１５ａの内側壁を含んだ平坦化絶縁膜６ａの表面を覆うように画素電極７ａを形成する。たとえば、画素電極７ａとして金属膜（たとえばＣｒ膜）を形成する。この画素電極７ａは、有機ＥＬ素子の陽極として機能する。この画素電極を形成するには、先ず、ＤＣマグネトロンスパッタ法によって、膜厚１００ｎｍのＣｒ膜（クロム膜）を成膜する。この際、たとえば、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用い、スパッタ雰囲気内圧力が０．１５Ｐａ、ＤＣ出力が２ｋＷの条件で成膜を行なう。次に、周知のリソグラフィー技術を用いて形成したレジストパターンをマスクに用いてＣｒ膜をエッチングする。このエッチングによって所定形状にパターニングされたＣｒからなる画素電極を形成する。この際、水分遮断構造物２０ａの上面においては、画素毎に画素電極が離れているように、画素電極同士の間に隙間を形成する。

Ｃｒ膜のエッチングには、たとえば、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合水溶液系のエッチング液を用いたウェットエッチングを行なう。または、エッチングガスとして塩素(Ｃｌ₂)と酸素（Ｏ₂）との混合ガスを用いたドライエッチングを行なう。

次に、図９に示すように、水分遮断構造物２０ａの上面に形成された画素電極同士の隙間の部分とこの隙間の部分の周りを覆うように素子分離膜１０ａを形成する。素子分離膜１０ａを形成することによって、隣り合う画素の画素電極同士の絶縁部２２ａが形成される。素子分離膜１０ａの材料は、絶縁性を有していればよく、特に限定はない。たとえば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）のような無機材料、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、有機シリカ膜樹脂やＳＯＧ（Spin On Glass）のような有機材料、または、これらの積層膜を用いることができる。

ここでは、素子分離膜１０ａの材料として、感光性ポリイミド系樹脂を用いている。この素子分離膜１０ａを形成するには、先ず、この感光性ポリイミド樹脂を回転数１０００ｒｐｍのスピンコート法によって塗布する。塗布後、直ちにクリーンオーブンにて１２０℃、１０分のプリベークを行なう。素子分離膜１０ａの厚さは、プリベーク後における素子分離膜の膜厚が１．０μｍ程度になるように行なう。

この後、露光装置を用いて素子分離膜１０ａに対してパターン露光を行なって、露光部分を現像液に対して可溶にする。このパターン露光は、周知の投影露光装置を用いて行なうことができ、露光量はたとえば１５０ｍＪにする。次に、パターン露光後の素子分離膜１０ａに対してシャワー回転式現像装置を用いて現像処理を行なって、露光部を現像液に溶解させて除去する。この際、現像液として、ＴＭＡＨ（Tetraｍethylaｍｍoniuｍ Hydroxide）２．３８ｗｔ％水溶液を用いて、現像時間を３０秒程度にする。

以上の一連のリソグラフィ処理によって、素子分離膜１０ａを所定の形状にパターニングして、スルーホール１５ａの側壁に形成された画素電極７ａの上面および画素電極７ａの露出すべき部分の周りを覆うように形成する。

次に、素子分離膜１０ａを構成する感光性ポリイミド樹脂のポストベークをクリーンオーブンにて行なう。ポストベークは、窒素雰囲気中にて２３０℃で６０分の焼成を行なう。本実施の形態においては、本焼成後における素子分離膜１０ａの膜厚は０．８μｍ程度である。素子分離膜１０ａを形成することによって、画素電極７ａと以降の工程で形成する共通電極との間の短絡をより確実に防止することができ、また、画素領域３０以外での発光を防止することができる。素子分離膜１０ａの開口部の領域が有機ＥＬ層の発光部分となる。また、素子分離膜１０ａを形成することによって、発光色を塗り分ける工程において隣接する画素へ有機層が拡散することを防止できる。

次に、素子分離膜１０ａが形成された基板を真空蒸着装置（図示せず）内に搬入して、図１０に示すように、少なくとも画素電極７ａの露出している部分が完全に覆われるように有機ＥＬ層８を形成する。有機ＥＬ層８は、たとえば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層などを下側から順に積層して形成する（図示せず）。有機ＥＬ層の一例としては、有機正孔注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を膜厚３０ｎｍの厚さで形成し、有機正孔輸送層として〔ビス（Ｎ-ナフチル）-Ｎ-フェニルベンジジン〕（α−ＮＰＤ）を膜厚３０ｎｍの厚さで形成し、有機発光層兼電子輸送層として８-キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）を膜厚５０ｎｍの厚さで形成する。

また、こうした有機ＥＬ層８を構成する上記の各層のうち、いずれかの層に対して、シャドーマスクを表面の直上に配置して、選択した画素群のみに対して真空蒸着する工程をを繰り返す塗り分け工程を適用してもよい。たとえば、ＲＧＢの発光層を、それぞれの色に対応するシャドーマスクを用いて形成する。有機ＥＬ層の真空蒸着においては、たとえば、それぞれの材料０．２ｇを抵抗加熱用の各ボートに充填して真空蒸着装置の所定の蒸発源電極に取り付け、蒸着雰囲気内を１０×１０^−４Ｐａにまで減圧する。この後、各ボートに通電して加熱を行なうことで、各ボート内の材料を順次蒸着させる。シャドーマスクとしては、金属マスクを用いることができる。

次に、図１１に示すように、有機ＥＬ層８の上面に有機ＥＬ層８を覆うように共通電極９を形成する。有機ＥＬ層が素子分離膜１０ａの表面全体に形成されていない場合には、この有機ＥＬ層の上面および素子分離膜１０ａの上面に共通電極を形成する。共通電極９は、配列した画素が集まる表示エリアのみに配置するように、該当エリアに大きな開口部を有するマスクを用いて、真空蒸着によって形成する。共通電極９は、有機ＥＬ素子における陰極として機能する。本実施の形態における共通電極９は、下層部と上層部を含む。下層部としては、たとえばフッ化リチウム（ＬｉＦ）とアルミニウム（Ａｌ）との積層膜を形成する。下層部は、ＬｉＦ膜を有機ＥＬ層８の上面に形成して、続いて、その表面にＡｌ膜を形成することによって形成する。下層部の形成は、有機ＥＬ層８の真空蒸着を行なった真空蒸着装置内にて連続して行なうことができる。下層部の膜厚は、たとえばＬｉＦを１ｎｍ、Ａｌを１５ｎｍにする。この下層部の真空蒸着においては、ＬｉＦを０．１ｇ、Ａｌを０．４ｇ各ボートに充填して真空蒸着装置の所定の電極に取り付けて、蒸着雰囲気内を１０×１０^−４Ｐａにまで減圧した後、各ボートを通電加熱することで、各ボート内の材料を順次蒸着させて積層することができる。

次に、共通電極９の下層部の表面に、上層部としての透明電極膜を形成する。ここでは、透明電極膜として、室温成膜で良好な導電性を有するインジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）系の透明導電性材料を用いる。このような材料からなる透明電極膜は、たとえばＤＣマグネトロンスパッタ法によって形成する。この際の成膜条件の一例としては、スパッタガスにアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ_２）との混合ガス（体積比Ａｒ：Ｏ_２＝１０００：５）を用いて、スパッタ雰囲気内の圧力を０．３Ｐａ、ＤＣ出力を４０Ｗに設定しながら、膜厚２００ｎｍの透明電極膜を成膜する。

上述のように、画素電極（陽極）、有機ＥＬ層、共通電極（陰極と透明電極）を順に積層して形成される有機ＥＬ素子を、表示素子として平坦化絶縁膜の上側に形成する。有機ＥＬ素子は、たとえば、ＲＧＢの有機ＥＬ素子を１つの集合体として、この集合体を複数形成する。これらの有機ＥＬ素子は、平坦化絶縁膜に形成されたスルーホールや配線を介して各ＴＦＴに接続されたものとなる。

また、以上のように、表示素子として設けられた有機ＥＬ素子に、有機ＥＬ素子を駆動するためのＴＦＴが接続されたアクティブマトリックス型の表示装置を製造することができる。なお、本製造工程はあくまでも一例であって、特にこれに制限される訳ではない。

このように、基板の表面に下地膜を形成する工程と、下地膜の表面に、平面的に見て画像領域を取囲むように無機材料からなる水分遮断構造物を形成する水分遮断構造物形成工程と、水分遮断構造物形成工程の後に下地膜の上側に平坦化絶縁膜を形成する工程とを含むことによって、平坦化絶縁膜から放出されるガス成分を実効的に遮断することができ、長期間使用しても表示品位が優れている表示装置を提供することができる。

上述した表示装置では、平坦化絶縁膜が、たとえばスピンコート法のような塗布法によって形成されたものである。この方法を採用することによって、平坦性に優れた上面に有機ＥＬ素子を形成することができる。有機ＥＬ素子としては、有機ＥＬ層の内部に形成される複数の有機層が膜厚の均一性に優れたものになる。したがって、画素電極と共通電極との間の短絡を確実に防止できるとともに、発光面内における発光の均一性が向上し、安定した表示特性を示す表示装置を提供することができる。

平坦化絶縁膜を画素電極で覆って、画素電極の開口部となる部分に、ガス成分に対する遮蔽性に優れた無機材料で形成した水分遮断構造物を配置することによって、平坦化絶縁膜の中に存在するガス成分を平坦化絶縁膜の内部に閉じ込めることができ、有機ＥＬ層の側に向かって、ガス成分が拡散することを防止できる。

特に、水分遮断構造物は、ＳｉＮｘなどのガス成分の遮断性の高い無機材料で形成することが好ましい。水分遮断構造物を上面に形成する下地膜は、配線や層間絶縁膜などの無機材料で形成されているため、プラズマＣＶＤなどを行なう膜形成工程においても、下地膜の表面はダメージを受けることがない。さらに、無機材料からなる下地膜は高温にも耐え得るので、水分遮断構造物の形成時には温度を上げて適正な温度で蒸着を行なうことができ、水分遮断構造物として、緻密性に優れ、剥がれやクラックが生じないものを形成することができる。したがって、平坦化絶縁膜から放出されるガス成分を遮断する能力が優れた水分遮断構造物を形成することができる。また、長期間の駆動に対しても、有機ＥＬ素子の吸湿による劣化を防止することができ、長期間、高品位で映像を表示することができるアクティブマトリックス型の表示装置を提供することができる。また、製造時における歩留まりが向上する。

なお、本実施の形態においては、基板が配置されている側と反対側に向かって発光する上面発光型の有機ＥＬ表示装置を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、基板が配置されている側に向かって発光する下面発光型の有機ＥＬ表示装置にも適用することができる。

（実施の形態２）
（装置の構成）
図１２から図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態２における表示装置およびその製造方法について説明する。

図１２は、本実施の形態における表示装置の断面図である。基板１１の表面上にＴＦＴ１６ａが形成され、その上側に、平坦化絶縁膜６ｂ、画素電極７ｂ、有機ＥＬ層８および共通電極９が形成されていることは、実施の形態１における表示装置と同様である。

本実施の形態においては、水分遮断構造物２０ｂの高さが、平坦化絶縁膜６ｂの高さよりも高くなっている。画素領域３０の側方において、層間絶縁膜１３の上面には、水分遮断構造物２０ｂが形成されている。画素電極７ｂは、平坦化絶縁膜６ｂの表面を覆うように配置され、水分遮断構造物２０ｂに接触している。本実施の形態においては、水分遮断構造物２０ｂの一部を覆うところまで延在するように形成されている。平坦化絶縁膜６ｂにおいて、ＴＦＴ１６ａのドレイン電極３ａの上側には、スルーホール１５ｂが形成され、スルーホール１５ｂの側壁には、画素電極７ｂが形成されている。画素電極７ｂは、スルーホール１５ｂの底部において、ドレイン電極３ａと接触して電気的に接続されている。画素電極７ｂは、水分遮断構造物２０ｂの上面において、隣り合う画素の画素電極７ｂと離れるように形成され、電気的に絶縁された絶縁部２２ｂが形成されている。素子分離膜１０ｂは、水分遮断構造物２０ｂの形状に対応して形成されている。

その他の装置の構成については、実施の形態１における表示装置と同様であるのでここでは説明を繰返さない。

（装置の作用・効果）
図１２において、画素電極７ｂと共通電極との間に電圧あるいは電流が印加され、画素領域３０において有機ＥＬ層８が発光することは、実施の形態１における表示装置と同様である。

画素電極７ｂは、平坦化絶縁膜６ｂの上面を覆うように形成され、水分遮断構造物２０ｂに接触している。この構成を採用することによって、平坦化絶縁膜６ｂは、層間絶縁膜１３、ＴＦＴ１６ａ、水分遮断構造物２０ｂおよび画素電極７ｂに隙間なく取囲まれている。したがって、平坦化絶縁膜６ｂの内部の水分が、外部に漏れ出すことを防止でき、有機ＥＬ層８に水分が混入して、表示品位が劣化することを防止できる。また、製造時における歩留まりが向上する。

次に、本実施の形態における駆動試験結果を示す。本実施の形態における表示装置を形成して、駆動試験においては、上記の構成の表示装置における表示素子（有機ＥＬ素子）の駆動電圧、駆動電流、初期駆動時の発光輝度、および大気中で１００時間駆動した時の発光輝度を測定した。さらに従来の技術に基づく表示装置に相当する比較例としては、実施の形態１と同じものを用いた。駆動試験結果を表２に示す。

表２に示すように、初期駆動時の輝度（初期の輝度）を比較すると、実施の形態２の有機ＥＬ素子の方が、比較例の有機ＥＬ素子よりも大きい。さらに、１００時間後の輝度において、実施の形態２の有機ＥＬ素子は、初期の輝度から幾分低下するものの、大きな低下は見られず、素子の劣化は進行していないことを示している。一方で、比較例の有機ＥＬ素子では、初期輝度に対して１００時間後の輝度が著しく低下しており、劣化が進行していることが分かる。その他、実施の形態１における有機ＥＬ素子と同等の性能を有する有機ＥＬ素子を得ることができている。

この結果から、実施の形態２の表示装置においては、画素電極の境界部分に水分遮断構造物を形成する構成としたことで、長期間の駆動に際しても平坦化絶縁膜から有機ＥＬ素子へ水分が移動することを抑制して、吸湿による有機ＥＬ素子の劣化を防止することが確認できた。

その他の作用・効果については、実施の形態１における表示装置と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。

（製造方法）
図１３から図１６の工程断面図を参照して、本実施の形態における製造方法について説明する。

図１３に示すように、実施の形態１と同様に、基板１１の表面にドレイン電極３ａとソース電極４とを含むＴＦＴ１６ａおよび層間絶縁膜１３を形成する。

次に、図１４に示すように、実施の形態１と同様に、層間絶縁膜１３の表面上における画素同士の間となるべき位置に水分遮断構造物２０ｂを形成する。本実施の形態においては、高さが１．７μｍ程度になるように形成する。

次に、図１５に示すように、ＴＦＴや配線などによる表面の凹凸を埋め込むように平坦化絶縁膜６ｂを形成する。本実施の形態において、平坦化絶縁膜６ｂは、ポジ型の感光性アクリル樹脂から形成されている。平坦化絶縁膜６ｂの形成においては、感光性アクリル樹脂を回転数１０００ｒｐｍのスピンコート法によって塗布する。また、塗布後、直ちにクリーンオーブンを用いて、温度９０℃の条件下で１０分間のプリベークを行なう。プリベーク後における平坦化絶縁膜６ｂの塗布膜厚は１．９μｍ程度になるように、感光性アクリル樹脂を塗布する。

この後、露光装置を用いて平坦化絶縁膜６ｂに対してパターン露光を行なって、露光部分を現像液に対して可溶にする。このパターン露光においては、露光装置を用いて、露光量を、たとえば３００ｍJにする。次に、パターン露光後の平坦化絶縁膜６ｂに対して、ディップ式現像装置を用いて現像処理を行なう。現像処理を行なうことによって、露光部を現像液に溶解させて除去する。この際、現像液として、ＴＭＡＨ０．３ｗｔ％水溶液を用い、現像時間を９０秒程度にする。上記の一連のリソグラフィー処理によって、平坦化絶縁膜６ｂを所定形状にパターニングする。さらに、ドレイン電極３ａに達するスルーホール１５ｂを形成する。

その後、平坦化絶縁膜６ｂを構成する感光性アクリル樹脂のポストベークをクリーンオーブンにて行なう。ポストベークは、窒素雰囲気中にて２２０℃の条件下で６０分間の焼成を行なう。焼成後における平坦化絶縁膜６ｂの膜厚は１．６μｍ程度となり、この平坦化絶縁膜６ｂによって層間絶縁膜１３の上面に形成された配線などが覆われる。これに対して、水分遮断構造物２０ｂの高さは１．７μｍであることから、平坦化絶縁膜６ｂの高さは、水分遮断構造物２０ｂよりおよそ０．１μｍ低いこととなる。

次に、図１６に示すように、スルーホール１５ｂの内側壁を含む平坦化絶縁膜の表面を覆うように、画素電極７ｂを形成する。画素電極７ｂは、平坦化絶縁膜６ｂの上面を覆って、さらに、水分遮断構造物２０ｂに接触するように形成する。また、水分遮断構造物２０ｂの表面において、隣り合う画素の画素電極と接触しないように隙間を形成する。本実施の形態においては、水分遮断構造物２０ｂの側面および上面の一部を覆うように形成している。画素電極７ｂの製造方法については、実施の形態１と同様である。

図１６に示す工程以降の素子分離膜、有機ＥＬ層および共通電極の構成や製造工程は実施の形態１と同様である。

以上のようにして、画素電極（陽極）、有機ＥＬ層および共通電極（陰極）を順次積層して形成される有機ＥＬ素子を、表示素子として平坦化絶縁膜の主表面上に形成する。これらの有機ＥＬ素子は、平坦化絶縁膜に形成されたスルーホールおよび配線を介して各ＴＦＴに接続されたものとなる。

上述したように、各表示画素の構成を含む表示装置を形成することによって、長期間駆動しても、表示品位が優れているアクティブマトリックス型の表示装置を提供することができる。また、上述した実施の形態においては、有機ＥＬ素子を備える表示装置について説明を行なったが、特にこの形態に限られず、例えば、液晶表示装置にも適用することができる。すなわち、無機材料からなるいずれかの下地膜の上面に、水分遮断構造物を形成して、上述の実施の形態と同様の構成を採用することによって、液晶に水分が混入することを防止できる。

なお、本明細書における上面、上側または下面などの方向の意を含む用語においては、絶対的な方向（たとえば鉛直方向のうち上側）を示すものではなく、部位などの相対的な位置関係を示すものである。

また、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、表示装置に適用されうる。特に、ＴＦＴを含み平坦化膜を含む構成を有する表示装置に有利に適用されうる。

実施の形態１における第１の表示装置の断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における水分遮断構造物を説明する図である。 実施の形態１における第２の表示装置の断面図である。 実施の形態１における水分遮断構造物の一例を示す斜視図である。 実施の形態１における製造方法の第１の工程図である。 実施の形態１における製造方法の第２の工程図である。 実施の形態１における製造方法の第３の工程図である。 実施の形態１における製造方法の第４の工程図である。 実施の形態１における製造方法の第５の工程図である。 実施の形態１における製造方法の第６の工程図である。 実施の形態１における製造方法の第７の工程図である。 実施の形態２における表示装置の断面図である。 実施の形態２における製造方法の第１の工程図である。 実施の形態２における製造方法の第２の工程図である。 実施の形態２における製造方法の第３の工程図である。 実施の形態２における製造方法の第４の工程図である。

符号の説明

１ 半導体薄膜、２ ゲート電極、３ａ，３ｂ ドレイン電極、４ ソース電極、６ａ，６ｂ，６ｃ 平坦化絶縁膜、７ａ，７ｂ，７ｃ 画素電極、８ 有機ＥＬ層、９ 共通電極、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 素子分離膜、１１ 基板、１２ ゲート絶縁膜、１３ 層間絶縁膜、１４ コンタクトホール、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ スルーホール、１６ａ，１６ｂ ＴＦＴ、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 水分遮断構造物、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 絶縁部、３０ 画素領域。

Claims (5)

1. 平面的に見て複数の画素領域を有する表示装置であって、
   基板の表面に形成された下地膜と、
   前記下地膜に形成された駆動素子と、
   前記駆動素子および前記下地膜のうち少なくともいずれか一方を覆うように形成された平坦化絶縁膜と、
   前記平坦化絶縁膜の表面に形成された電極層と、
   前記下地膜の表面または前記駆動素子の表面に、平面的に見て画素領域を取囲むように、無機材料で形成された水分遮断構造物と
   を備え、
   前記電極層が前記水分遮断構造物に接触して、隣り合う前記電極層同士の絶縁が前記水分遮断構造物を介して形成されている構成を備える、表示装置。
2. 前記水分遮断構造物は、平面的に見て前記駆動素子を囲むように閉じて形成されている、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記平坦化絶縁膜は、有機材料から形成された塗布膜を含む、請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記画素領域においては、前記電極層の表面に有機ＥＬ層が形成された、請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
5. 基板の表面に下地膜を形成する工程と、
   前記下地膜の表面に、平面的に見て画素領域を取囲むように無機材料からなる水分遮断構造物を形成する水分遮断構造物形成工程と、
   前記水分遮断構造物形成工程の後に、前記下地膜の表面に平坦化絶縁膜を形成する工程と
   を含む、表示装置の製造方法。

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