JPWO2015166651A1 - 薄膜トランジスタ装置、及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

薄膜トランジスタ装置、及びそれを用いた表示装置 Download PDF

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Abstract

表示装置において、基板上の発光部が存する領域外まで延出された金属からなる引出配線層パターン(207)と、基板上の領域外であって引出配線層パターン(207)と平面視において重なる位置にコンタクト孔(216a)が開設されているパッシベーション層(216)と、パッシベーション層(216)の上面、コンタクト孔(216a)の内周面、及びコンタクト孔(216a)内の引出配線層パターン(207)上面に連続して配されている接続配線層パターン(237)と、接続配線層パターン(237)のコンタクト孔(216a)内に存する部分を覆う封止層パターン(217)と、接続配線層パターン(237)の上方に配され封止層パターン(217)を覆う上部封止層パターン(219)とを備えた。

Description

本発明は、薄膜トランジスタ装置、及びそれを用いた表示装置に関する。
近年、デジタルテレビ等の表示装置に用いられる表示パネルとして、基板上に、例えば有機発光素子等の発光素子からなる画素を行列方向に複数配列した表示パネルが実用化されている。この表示パネルの構成として、基板の上にアクティブ素子として複数の薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)素子からなる駆動回路が行列状に配され、その駆動回路の上に絶縁層が設けられ、さらに複数の発光素子が各駆動回路毎に接続されて配列されてなるものが一般的に知られている。このような表示パネルでは、通常、基板上に行列状に配された複数の薄膜トランジスタから行列方向に各々引き出された各々複数本のソース及びゲートラインが、基板周縁部に設けられた外部接続端子を介して駆動用ドライバの出力に接続される(例えば、特許文献1)。
図15は、従来の表示装置に用いられている基板のソースラインに沿った方向の断面を示した断面図の一例である。図15に示すように、基板1100の上面に設けられた金属配線層パターン1207と、その上の絶縁層1216の上面に設けられた例えば、酸化インジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide)等からなる接続配線層パターン1237とが、絶縁層1216に設けられたコンタクト孔216aを介して電気的に接続されている。金属配線層パターン1207は図面右方に位置する薄膜トランジスタのソース電極1107に接続され、ソース電極1107は図面左方に位置する接続配線層パターン1237の接続端子部1237aを介してソースドライバの出力端子(不図示)に電気的に接続されている。
特開2004−247533号公報
しかしながら、上記のような構成では、基板上に薄膜トランジスタを形成した後、その上に、例えば発光素子の画素電極等をエッチングによりパターンニングする際、エッチャントがコンタクト孔内の接続配線層パターンを通して下部まで染み込み、基板上面に設けられた金属配線層パターンを腐食するおそれがある。このような場合には、接続配線層パターンと金属配線層パターンとの電気抵抗の増加や接続不良が生じ、表示装置の動作安定性が低下することがあった。
本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、基板上に設けられた金属配線層パターンと接続配線層パターンとの接続部分における金属配線層パターンの腐食を防止し、表示装置の動作安定性を向上する薄膜トランジスタ装置、及びそれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る表示装置は、基板と、前記基板上に配された発光部と、前記発光部を駆動するトランジスタと、前記トランジスタのソース、ドレイン、又はゲートの何れかから前記基板上の発光部が存する領域外まで延出された金属からなる引出配線層パターンと、前記基板上に前記引出配線層パターンを覆うように配され、前記基板上の前記領域外であって前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置にコンタクト孔が開設されているパッシベーション層と、前記パッシベーション層の上面、前記コンタクト孔の内周面、及び前記コンタクト孔内の前記引出配線層パターン上面に連続して配されている接続配線層パターンと、前記接続配線層パターン上に配され、前記接続配線層パターンの前記コンタクト孔内に存する部分を覆う封止層パターンと、前記接続配線層パターンの上方に配され前記封止層パターンを覆う上部封止層パターンとを備えたことを特徴とする。
本発明の一態様に係る薄膜トランジスタ装置、及びそれを用いた表示装置では、基板上に設けられた金属からなる引出配線層パターンと接続配線層パターンとの接続部分における引出配線層パターンの腐食を防止し、表示装置の動作安定性を向上することができる。
実施の形態1に係る表示装置1の構成を示す模式ブロック図である。 表示装置1に用いる表示パネル10の各画素10aにおける回路構成を示す模式回路図である。 表示パネル10の回路構成を示す模式回路図である。 表示パネル10の各画素10aにおける構成を示す模式断面図である。 表示パネル10の接続領域10bにおける配線接続部220(CNdat)及び接続端子部237a(TMdat)を平面視した拡大平面図である。 表示パネル10の配線接続部220(CNdat)の配線方向に沿って切断した拡大断面図である。 (a)〜(f)は、表示パネル10の製造における各工程での状態を示す模式断面図である。 (a)〜(d)は、表示パネル10の製造における各工程での状態を示す模式断面図である。 実施の形態2に係る表示パネル10の配線接続部の配線方向に沿って切断した拡大断面図である。 (a)は実施の形態2に係る表示パネルの配線抵抗の測定結果、(b)は、比較例に係る表示パネルの配線抵抗の測定結果である。 比較例に係る表示パネルの上部封止層パターン319上面の配線接続部を平面視した拡大写真である。 図11におけるB部の拡大写真である。 図12におけるC部の直線方向に沿って切断した断面写真ある。 図13における一部の拡大写真である。 従来の表示パネルの配線接続部の配線方向に沿って切断した拡大断面図である。
≪本発明を実施するための形態の概要≫
本発明の一態様に係る表示装置は、基板と、前記基板上に配された発光部と、前記発光部を駆動するトランジスタと、前記トランジスタのソース、ドレイン、又はゲートの何れかから前記基板上の発光部が存する領域外まで延出された金属からなる引出配線層パターンと、前記基板上に前記引出配線層パターンを覆うように配され、前記基板上の前記領域外であって前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置にコンタクト孔が開設されているパッシベーション層と、前記パッシベーション層の上面、前記コンタクト孔の内周面、及び前記コンタクト孔内の前記引出配線層パターン上面に連続して配されている接続配線層パターンと、前記接続配線層パターン上に配され、前記接続配線層パターンの前記コンタクト孔内に存する部分を覆う封止層パターンと、前記接続配線層パターンの上方に配され前記封止層パターンを覆う上部封止層パターンとを備えたことを特徴とする。
また、別の態様では、前記接続配線層パターンの前記パッシベーション層の上面に配された部分は外部からの配線を接続するための接続端子部を有している構成としてもよい。
また、別の態様では、前記封止層パターン及び前記上部封止層パターンは導電性を有し、前記上部封止層パターンは、前記パッシベーション層の上方において前記接続配線層パターンに沿って前記接続端子部又はその近傍まで延出されている構成としてもよい。
また、別の態様では、前記接続配線層パターンは前記基板の周縁部又はその近傍まで延出され、前記接続端子部は前記接続配線層パターンの前記基板の周縁部側終端部に形成されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記封止層パターンは、当該封止層パターンの上部が前記コンタクト孔から若干はみ出す程度に前記コンタクト孔に埋設され前記コンタクト孔を埋めている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記パッシベーション層には、単一の前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置に前記コンタクト孔が複数開設されており、各々の前記コンタクト孔に配設される前記封止層パターン同士は互いに分離して配置されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記パッシベーション層には、単一の前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置に前記コンタクト孔が複数開設されており、前記複数のコンタクト孔に対して連続した状態で前記封止層パターンが配設されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記引出配線層パターンは、銅を含む層を積層してなる積層金属膜、または銅を含む合金層である構成であってもよい。
また、別の態様では、前記封止層パターンは、銅を含む層を積層してなる積層金属膜、または銅を含む合金層である構成であってもよい。
また、別の態様では、前記上部封止層パターンは、タングステンからなる薄膜と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる薄膜とを順に積層した金属膜である構成であってもよい。 本発明の一態様に係る薄膜トランジスタ装置は、基板と、前記基板上に配された発光部を駆動するトランジスタと、前記トランジスタのソース、ドレイン、又はゲートの何れかから前記基板上の発光部が存する領域外まで延出された金属からなる引出配線層パターンと、前記基板上に前記引出配線層パターンを少なくとも覆うように配され、前記基板上の前記領域外であって前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置にコンタクト孔が開設されているパッシベーション層と、前記パッシベーション層の上面、前記コンタクト孔の内周面、及び前記コンタクト孔内の前記引出配線層パターン上面に連続して配されている接続配線層パターンと、前記接続配線層パターン上に配され、前記接続配線層パターンの前記コンタクト孔内に存する部分を覆う封止層パターンと、前記接続配線層パターンの上方に配され前記封止層パターンを覆う上部封止層パターンとを備えたことを特徴とする。
また、別の態様では、前記接続配線層パターンの前記パッシベーション層の上面に配された部分は外部からの配線を接続するための接続端子部を有している構成であってもよい。
また、別の態様では、前記封止層パターン及び前記上部封止層パターンは導電性を有し、前記上部封止層パターンは、前記パッシベーション層の上方において前記接続配線層パターンに沿って前記接続端子部又はその近傍まで延出されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記接続配線層パターンは前記基板の周縁部又はその近傍まで延出され、前記接続端子部は前記接続配線層パターンの前記基板の周縁部側終端部に形成されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記封止層パターンは、当該封止層パターンの上部が前記コンタクト孔からはみ出す程度に前記コンタクト孔に埋設され前記コンタクト孔を埋めている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記パッシベーション層には、単一の前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置に前記コンタクト孔が複数開設されており、各々の前記コンタクト孔に配設される前記封止層パターン同士は互いに分離して配置されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記パッシベーション層には、単一の前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置に前記コンタクト孔が複数開設されており、前記複数のコンタクト孔に対して連続した状態で前記封止層パターンが配設されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記引出配線層パターンは、銅を含む層を積層してなる積層金属膜、または銅を含む合金層である構成であってもよい。
また、別の態様では、前記封止層パターンは、銅を含む層を積層してなる積層金属膜、または銅を含む合金層である構成であってもよい。
また、別の態様では、前記上部封止層パターンは、タングステンからなる薄膜と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる薄膜とを順に積層した金属膜である構成であってもよい。
≪実施の形態1≫
1.表示装置1の全体構成
以下では、実施の形態1に係る表示装置1の全体構成について、図1を用い説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係る表示装置1は、表示パネル10と、これに接続された駆動制御回路部20とを有し構成されている。
表示パネル10は、有機材料の電界発光現象を利用した有機EL(Electro Luminescence)パネルであって、複数の有機EL素子が、例えば、マトリクス状に配列され構成されている。駆動制御回路部20は、4つの駆動回路21〜24と制御回路25とにより構成されている。
なお、表示装置1において、表示パネル10に対する駆動制御回路部20の各回路の配置形態については、図1に示した形態に限定されない。
2.表示パネル10における回路構成
表示パネル10における各画素10aの回路構成について、図2を用い説明する。
図2に示すように、本実施の形態に係る表示パネル10では、各画素10aが2つのトランジスタTr1、Tr2と一つの容量C、および発光部としてのEL素子部ELとを有し構成されている。2つのトランジスタTr1、Tr2のうちの一方のトランジスタTr1は、駆動トランジスタであり、他方のトランジスタTr2は、スイッチングトランジスタである。
スイッチングトランジスタTr2のゲートG2は、走査ラインVscnに接続され、ソースS2は、データラインVdatに接続されている。スイッチングトランジスタTr2のドレインD2は、駆動トランジスタTr1のゲートG1に接続されている。
駆動トランジスタTr1のドレインD1は、電源ラインVaに接続されており、ソースS 1は、EL素子部ELのアノードに接続されている。EL素子部ELにおけるカソードは、接地ラインVcatに接続されている。
なお、容量Cは、スイッチングトランジスタTr2のドレインD2および駆動トランジスタTr1のゲートG1と、電源ラインVaとを結ぶように設けられている。
図3は、表示パネル10の回路構成を示す模式回路図の一例である。表示パネル10においては、図2に示すような回路構成を有する画素10aがマトリクス状に配されて画素が存する画素領域10Aを構成している。
図3に示すように、マトリクス状に配された各画素のゲートG2からゲートラインGLが各々引き出され、表示パネル10の外部から接続される走査ラインVscn(表示パネル10外部の構成であるため不図示)に接続されている。具体的には、各ゲートラインGL−1〜nは、画素領域10A外に存する接続領域10bにおいて、配線接続部CNscn−1〜nを介して外部接続端子TMscn−1〜nに接続され、走査ラインVscn−1〜nに接続されている。
同様に、各画素のソースS2からソースラインSL−1〜mが各々引き出され、接続領域10bにおいて配線接続部CNdat−1〜mを介して外部接続端子TMdat−1〜mに接続され、表示パネル10の外部から接続されるデータラインVdat−1〜m(表示パネル10外部の構成であるため不図示)に接続されている。
また、各画素の電源ラインVaは集約され、接続領域10bにおいて配線接続部CNaを介して外部接続端子TMaに接続されている。各画素の接地ラインVcatは共通の引出配線層パターンに集約され、接続領域10bにおいて配線接続部CNcatを介して外部接続端子TMcatに接続されている。
なお、カラー表示を行う表示装置においては、隣接する複数の画素10a(例えば、赤色(R)と緑色(G)と青色(B)の発光色の3つの画素10a)をサブ画素として、これらの複数の画素10aを組合せて一の画素を構成してもよい。
3.表示パネル10の構成
表示パネル10の構成について、図4の模式断面図を用い説明する。
本実施の形態に係る表示パネル10は、トップエミッション型の有機EL表示パネルであって、Z軸方向下方にTFT装置が構成され、その上にEL素子部が構成されている。
(1)TFT装置
図4に示すように、基板100上には、ゲート電極101、102が互いに間隔をあけて形成され、ゲート電極101、102および基板100の表面を被覆するように、ゲート絶縁層103が形成されている。ゲート絶縁層103上には、ゲート電極101、102のそれぞれに対応してチャネル層104、105が形成されている。そして、チャネル層104、105およびゲート絶縁層103の表面を被覆するように、チャネル保護層106が形成されている。
チャネル保護層106上には、ゲート電極101およびチャネル層104に対応して、ソース電極107およびドレイン電極108が互いに間隔をあけて形成され、同様に、ゲート電極102およびチャネル層105に対応して、ソース電極110およびドレイン電極109が互いに間隔をあけて形成されている。
各ソース電極107、110および各ドレイン電極108、109の下部には、チャネル保護層106を挿通してソース下部電極111、115およびドレイン下部電極112、114が設けられている。ソース下部電極111およびドレイン下部電極112は、Z軸方向下部において、チャネル層104に接触し、ドレイン下部電極114およびソース下部電極115は、Z軸方向下部において、チャネル層105に接触している。
また、ドレイン電極108とゲート電極102とは、ゲート絶縁層103およびチャネル保護層106を挿通して設けられたコンタクトプラグ113により接続されている。
なお、ゲート電極101が図2のゲートG2に対応し、ソース電極107が図2のソースS2に対応し、ドレイン電極108が図2のドレインD2に対応している。同様に、ゲート電極102が図2のゲートG1に対応し、ソース電極110が図2のソースS1に対応し、ドレイン電極109が図2のドレインD1に対応している。よって、図3におけるY軸方向左側にスイッチングトランジスタTr2が形成され、それよりもY軸方向右側に駆動トランジスタTr1が形成されている。ただし、各トランジスタTr1、Tr2の配置形態については、これに限定されるものではない。
ソース電極107、110およびドレイン電極108、109およびチャネル保護層106の上を被覆するように、パッシベーション層116が形成されている。パッシベーション層116には、ソース電極110の上方の一部にコンタクト孔116aが開設され、コンタクト孔116aの側壁に沿うように下部接続電極層137及び上部接続電極層117がこの順に積層されて設けられている。
下部接続電極層137は、Z軸方向下部において、ソース電極110に接続され、上部の一部がパッシベーション層116の上に乗り上げた状態となっている。上部接続電極層117およびパッシベーション層116の上を被覆するように、上部パッシベーション層136が形成されている。上部パッシベーション層136上には、層間絶縁層118が堆積されている。
(2)発光素子部
層間絶縁層118上には、画素10a単位でアノード119が設けられている。アノード119は、層間絶縁層118における上部接続電極層117の上方に開設されたコンタクト孔を通して、上部接続電極層117に接続されている。
アノード119上には、ホール注入層120が形成され、ホール注入層120の端縁を被覆するようにバンク121が形成されている。バンク121の囲繞により、各画素10aに対応する開口が形成されている。
バンク121により規定された開口内には、Z軸方向下側から順に、ホール輸送層122、発光層123、および電子輸送層124が形成されている。ホール輸送層122は、Z軸方向下部において、ホール注入層120に接触している。
電子輸送層124上およびバンク121上を被覆するように、カソード125および封止層126が順に積層形成されている。カソード125については、表示パネル10全体に連続した状態で形成され、ピクセル単位あるいは数ピクセル単位でバスバー配線に接続されている(図示を省略)。
封止層126のZ軸方向上方には、Z軸方向下側の主面にカラーフィルタ層128および遮光層129が形成された基板130が配されており、接合層127により接合されている。
(3)接続領域10bの構成
上述のとおり、表示パネル10では、各画素のゲートソースS2からソースラインSLが各々引き出され、画素領域10Aの外に存する接続領域10bおいて、配線接続部CNdat−1〜mを介して外部接続端子TMdat−1〜mに接続されている。図5は、表示パネル10の接続領域10bにおける配線接続部220(CNdat)及び接続端子部237a(TMdat)を平面視した拡大平面図であり、一例として、配線接続部CNdat−1〜4、接続端子部TMdat−1〜4を示したものである。図6は、表示パネル10の配線接続部220(CNdat)の配線方向に沿って切断した拡大断面図であり、図5における断面A−Aにおいて切断した断面を示したものである。
(引出配線層パターン207、パッシベーション層216、接続配線層パターン237)
図5及び図6に示すように、各画素のソース電極107から引き出された複数本のソースラインSLを構成する引出配線層パターン207は、配線接続部220(CNdat)においてパッシベーション層216上に存する複数の接続配線層パターン237とコンタクト孔216a内において各々電気的に接続されている。接続領域10bにおいて、配線接続部220(CNdat)は引出配線層パターン207の長手方向に沿った2箇所に設けられており、接続端子部237a(TMdat)は両配線接続部220(CNdat)に挟まれた領域に配されている。配線接続部220(CNdat)を複数の設けることにより何れか一方が破損した場合にも他方により接続機能が損なわれないよう接続に冗長性を持たせることができる。各接続配線層パターン237は基板100の周縁部又はその近傍まで延出され各終端部に形成された接続端子部237a(TMdat)においてデータラインVdatと接続されている。本実施形態では、各引出配線層パターン207は互いに平行であり、各配線接続部220においてコンタクト孔216aは10個開設されている。また、各引出配線層パターン207と接続配線層パターン237とも平行である。但し、各電極層パターンの形状や、コンタクト孔216aの個数はこれに限定されるものではなく、適宜定めることができる。また、接続端子部237a(TMdat)は接続配線層パターン237の終端部に形成される構成としてもよい。
図6に示すように、基板100の上面に引出配線層パターン207、引出配線層パターン207上にパッシベーション層216、パッシベーション層216上に接続配線層パターン237が形成されている。接続配線層パターン237は上述の画素領域10Aにおける下部接続電極層137と同じ材料から構成されている。各接続配線層パターン237は、上述のとおり、基板100の周縁部又はその近傍まで延出され、各終端部に形成された部接続端子部237a(TMdat)においてデータラインVdatが接続される。
コンタクト孔216aは、平面視において、図5に示すように、パッシベーション237層における引出配線層パターン207と接続配線層パターン237とが平面視において重なる領域内に存する配線接続部220に形成されている。接続配線層パターン237は、断面方向において、図6に示すように、パッシベーション層216の上面、コンタクト孔216aの内周面、及びコンタクト孔216a内の引出配線層パターン207上面に連続して配され、引出配線層パターン207と接続配線層パターン237とはコンタクト孔216a内において電気的に接続されている。なお、図6は、図5における断面A−Aにおいて切断した断面の形状を示したものであるが、配線接続部220(CNdat)中、図6に示されないコンタクト孔216a周辺についても、図6と同じ断面形状を有するものである。
(封止層パターン217)
各コンタクト孔216aには、接続配線層パターン237のコンタクト孔216a内に存する部分を覆う封止層パターン217が配されている。封止層パターン217は、上述した上部接続電極層117と同じ導電性材料から構成されている。この封止層パターン217により接続配線層パターン237のコンタクト孔216a内に存する部分は封止されている。ここで、封止層パターン217はコンタクト孔216aを完全に埋め上部がコンタクト孔216aから若干はみ出す程度に埋設される構成とすることが好ましい。封止を確実に行えるからである。また、各々のコンタクト孔216に配設される封止層パターン217同士は分離して配置されている。封止に必要な最少の材料で封止層パターン217を構成できる。ただし、複数のコンタクト孔216に対して連続した状態で封止層パターン217が配設されていてもよい。この場合には、封止層パターン217製造時のパターンニングが容易となる。
(上部封止層パターン219)
接続配線層パターン237上に封止層パターン217を覆う上部封止層パターン219が配されている。この上部封止層パターン219により、封止層パターン217及び接続配線層パターン237のコンタクト孔216a内に存する部分は封止されている。上部封止層パターン219は、上述したアノード119と同じ導電性材料から構成されている。これにより、封止層パターン217を形成した後、その上に、例えば発光部ELの形成においてエッチング、現像、焼成等を行う際、封止層パターン217を上部封止層パターン319により封止することができ、封止層パターン217がエンチャントや熱により損傷を受けることを防止できる。
(その他の事項)
なお、各画素のゲート電極101から引き出されたゲートラインGLから引き出された電極層パターンについても上記と同様の構成を採る。ゲートラインGLから引き出された電極層パターンは、配線接続部220(CNscn)においてパッシベーション層216上に存する複数の接続配線層パターン237とコンタクト孔216a内で各々電気的に接続され、各接続配線層パターン237は基板100の周縁部又はその近傍まで延出され終端部に形成された接続端子部237a(TMscn)にて走査ラインVscnに接続されている。電源ラインVa、接地ラインVcatから引き出された電極層パターンについても同様の構成を採る。
(4)各部の構成材料
図3に示す各部の構成材料について、一例を示す。
(i)基板100、130
基板100、130としては、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素基などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。
プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルベンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオ共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、プリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、変形ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち1種、または2種以上を積層した積層体を用いることができる。
(ii)ゲート電極101、102
ゲート電極101、102としては、例えば、銅(Cu)とモリブデン(Mo)との積層体(Cu:約200[nm]+Mo:約20[nm])を採用している。ただし、ゲート電極101、102の構成については、これに限定されず、例えば、Cu、Cu/Wなどを採用することもできるし、次のような材料を採用することも可能である。
それ以外に採用することが可能な材料としては、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、銀(Ag)、金(Au)、プラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、インジウム(In)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)などの金属もしくはそれらの合金、または、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ガリウムなどの導電性金属酸化物もしくは酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化アルミニウム亜鉛(AZO)、酸化ガリウム亜鉛(GZO)などの導電性金属複合酸化物、または、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどの導電性高分子もしくはそれらに、塩酸、硫酸、スルホン酸などの酸、六フッ化リン、五フッ化ヒ素、塩化鉄などのルイス酸、ヨウ素などのハロゲン原子、ナトリウム、カリウムなどの金属原子などのドーパントを添加したもの、もしくは、カーボンブラックや金属粒子を分散した導電性の複合材料などが挙げられる。また、金属微粒子とグラファイトのような導電性粒子を含むポリマー混合物を用いてもよい。これらは、1種または2種以上を組み合わせて用いることもできる。
(iii)ゲート絶縁層103
ゲート絶縁層103としては、例えば、酸化シリコン(SiO2)と窒化シリコン(SiNx)との積層体(SiO:約80[nm]+SiN:約70[nm])を採用している。ただし、ゲート絶縁層103の構成は、これに限定されるものではなく、ゲート絶縁層の構成材料としては、例えば、電気絶縁性を有する材料であれば、公知の有機材料や無機材料のいずれも用いることができる。
有機材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂などを用い形成することができる。
また、無機材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化コバルトなどの金属酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ジルコニウム、窒化セリウム、窒化亜鉛、窒化コバルト、窒化チタン、窒化タンタルなどの金属窒化物、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウムチタン酸鉛などの金属複合酸化物が挙げられる。これらは、1 種または2 種以上組み合わせて用いることができる。
さらに、表面処理剤(ODTS OTS HMDS βPTS)などでその表面を処理したものも含まれる。
(iv)チャネル層104、105
チャネル層104、105としては、例えば、アモルファス酸化インジウムガリウム亜鉛(IGZO)からなる層厚が約50[nm]の層を採用している。チャネル層104、105の構成材料は、これに限定されるものではなく、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種を含む酸化物半導体を採用することができる。
また、チャネル層104、105の層厚については、20[nm]〜200[nm]の範囲とすることができ、チャネル層104とチャネル層105とで互いに層厚が異なるように設定することもできる。
(v)チャネル保護層106
チャネル保護層106としては、例えば、酸化シリコン(SiO2)からなる層厚が約130[nm]の層を採用している。チャネル保護層106の構成材料は、これに限定されるものではなく、例えば、酸窒化シリコン(SiON)、窒化シリコン(SiN)、あるいは酸化アルミニウム(AlOx)を用いることができる。また、上記のような材料を用いた層を複数積層することで構成することもできる。
また、チャネル保護層106の層厚については、50[nm]〜500[nm]の範囲とすることができる。
(vi)ソース電極107、110、ドレイン電極108、109、引出配線層パターン207
ソース電極107、110、ドレイン電極108、109、引出配線層207パターンとしては、銅マンガン(CuMn)と銅(Cu)とモリブデン(Mo)の積層体(CuMn:約65[nm]+Cu:約300[nm]+Mo:約20[nm])を採用している。ただし、各層の層厚は、これに限定されるものではなく、例えば、銅マンガン(CuMn)の層厚は、5[nm]〜200[nm]の範囲、銅(Cu)の層厚は、50[nm]〜800[nm]の範囲、モリブデン(Mo)の層厚は、5[nm]〜200[nm]の範囲とすることができる。また、引出配線層パターン207は、銅を含む合金層であってもよい。
また、ソース下部電極111、115およびドレイン下部電極112、114についても、同様の材料を用い構成することができる。さらに、ソース電極107とソース下部電極111、ドレイン電極108とドレイン下部電極112、ドレイン電極109とドレイン下部電極114、ソース電極110とソース下部電極115とを、それぞれ一体形成することもできる。
(vii)パッシベーション層116、216
本実施の形態に係る表示パネル10では、下部絶縁層1161、バリア層1162、上部絶縁層1163、最上部絶縁層1164、がZ軸方向下側から順に積層されてなる積層構成を有する。
下部絶縁層1161は、酸化シリコン(SiO2)からなる層厚が約200[nm]の層である。バリア層1162は、酸化アルミニウム(AlOx)からなる層厚が約30[nm]の層である。上部絶縁層1163は、酸化シリコン(SiO2)からなる層厚が約200[nm]の層である。最上部絶縁層1164は、窒化シリコン(SiN)からなる層厚が約160[nm]の層である。ただし、各層の層厚は、これに限定されるものではなく、例えば、下部絶縁層1161は、50[nm]〜400[nm]の範囲、バリア層1162は、5[nm]〜100[nm]の範囲、上部絶縁層1163は、50[nm]〜400[nm]の範囲、最上部絶縁層1164は、50[nm]〜300[nm]の範囲とすることができる。また、パッシベーション層116の層厚に関しては、200[nm]〜1000[nm]の範囲とすることができる。
図4に示すように、バリア層1162は、下部絶縁層1161と上部絶縁層1163との間に介挿され、下部絶縁層1161は、ソース電極107、110およびドレイン電極108、109に接触している。
ここで、酸化シリコンからなる下部絶縁層1161は、上記材料からなるソース電極107、110およびドレイン電極108、109との密着性に優れ、層中における水素の含有量が少ないことが望ましい。
バリア層1162は、水分および水素の侵入を抑制し、酸化物半導体(IGZOなど)からなるチャネル層104、105の劣化を抑制する機能を有する。水分および水素の侵入を抑制するという機能を付与するために、バリア層1162の層密度については、2.80g/cm3以上であることが望ましい。即ち、バリア層1162の層密度が2.80g/cm3未満になると、水分および水素の侵入を抑制する機能が急激に低下し、チャネル層104、105の劣化(シート抵抗値の低下)が顕著になる。
また、バリア層1162の層密度については、3.25g/cm3以下とすることが望ましい。これは、上部接続電極層117を形成するためのコンタクト孔を形成する際に、バリア層1162に対してはウェットエッチング法を用いるのであるが、層密度が3.25g/cm3を超える範囲では、エッチングレートがきわめて小さく、生産効率という観点から3.25g/cm3以下とすることが望ましい。
なお、下部絶縁層1161については、上記材料の他、窒化シリコン(SiN)や酸窒化シリコン(SiON)を用いることができ、上部絶縁層1163については、上記材料の他、酸化シリコン(SiO)や酸窒化シリコン(SiON)を用いることもできる。
(viii)下部接続電極層137、接続配線層パターン237
下部接続電極層137、接続配線層パターン237としては、酸化インジウムスズ(ITO)(ITO:約50[nm])を採用している。ただし、層厚は、これに限定されるものではなく、例えば、5[nm]〜200[nm]の範囲とすることができる。なお、下部接続電極層137、237に用いる材料としては、これに限定されるものではなく、導電性を有する材料から適宜選択することが可能である。
(ix)上部接続電極層117、封止層パターン217
上部接続電極層117、封止層パターン217としては、モリブデン(Mo)と銅(Cu)と銅マンガン(CuMn)との積層体(Mo:約20[nm]+Cu:約375[nm]+CuMn:約65[nm])を採用している。ただし、各層の層厚は、これに限定されるものではなく、例えば、モリブデン(Mo)の層厚は、5[nm]〜200[nm]の範囲、銅(Cu)の層厚は、50[nm]〜800[nm]の範囲、銅マンガン(CuMn)の層厚は、5[nm]〜200[nm]の範囲とすることができる。または、封止層パターン217は、銅を含む合金層であってもよい。なお、上部接続電極層117、217の構成に用いる材料としては、これに限定されるものではなく、導電性を有する材料から適宜選択することが可能である。
(x)上部パッシベーション層136
本実施の形態に係る表示パネル10では、上部パッシベーション層136は、窒化シリコン(SiN)からなる層厚が約100[nm]の層である。ただし、層厚は、これに限定されるものではなく、例えば、50[nm]〜300[nm]の範囲とすることができる。
(xi)層間絶縁層118
層間絶縁層118は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル系樹脂材料などの有機化合物を用い形成されており、層厚が約4000[nm]の層である。ただし、層厚は、これに限定されるものではなく、例えば、2000[nm]〜8000[nm]の範囲とすることができる。
(xii)アノード119、上部封止層パターン219
アノード119及び上部封止層パターン219は、金属材料から構成されている。トップエミッション型の本実施の形態に係る表示パネル10の場合には、その表面部が高い反射性を有することが好ましい。本実施の形態に係る表示パネル10では、アノード119及び上部封止層パターン219は、タングステン(W)とアルミニウム(Al)又はアルミニウム合金との積層体(W:約40[nm]+Al:約200[nm])を採用している。ただし、各層の層厚は、これに限定されるものではなく、例えば、タングステン(W)の層厚は、5[nm]〜200[nm]の範囲、Alの層厚は、50[nm]〜800[nm]の範囲とすることができる。
なお、アノード119及び上部封止層パターン219については、上記に示した構成だけではなく、金属層や合金層、透明導電層の単層を採用することもできる。また、金属層、合金層、透明導電膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であってもよい。金属層としては、例えば、銀(Ag)またはアルミニウム(Al)を含む金属材料から構成することができる。合金層としては、例えば、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)等を用いることができる。透明導電層の構成材料としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用いることができる。
(xi)ホール注入層120
ホール注入層120は、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料からなる層である。なお、図4に示す本実施の形態に係る表示パネル10では、金属酸化物からなるホール注入層120を構成することを想定しているが、この場合には、PEDOTなどの導電性ポリマー材料を用いる場合に比べて、ホールを安定的に、またはホールの生成を補助して、有機発光層123に対しホールを注入する機能を有し、大きな仕事関数を有する。
ここで、ホール注入層120を遷移金属の酸化物から構成する場合には、複数の酸化数をとるためこれにより複数の準位をとることができ、その結果、ホール注入が容易になり駆動電圧を低減することができる。特に、酸化タングステン(WOX)を用いることが、ホールを安定的に注入し、且つ、ホールの生成を補助するという機能を有するという観点から望ましい。本実施の形態に係る表示パネル10では、酸化タングステン(WOx)(WOx:約10[nm])を採用している。ただし、層厚は、これに限定されるものではなく、例えば、酸化タングステン(WOx)の層厚は、5[nm]〜30[nm]の範囲とすることができる。
(xiii)バンク121
バンク121は、樹脂等の有機材料を用い形成されており絶縁性を有する。バンク121の形成に用いる有機材料の例としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等があげられる。バンク121は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。さらに、バンク121は、製造工程中において、エッチング処理、ベーク処理など施されることがあるので、それらの処理に対して過度に変形、変質などをしないような耐性の高い材料で形成されることが好ましい。また、表面に撥水性をもたせるために、表面をフッ素処理することもできる。
なお、バンク121を親液性の材料を用い形成した場合には、バンク121の表面と発光層123の表面との親液性/撥液性の差異が小さくなり、発光層123を形成するために有機物質を含んだインクを、バンク121が規定する開口部内に選択的に保持させることが困難となってしまうためである。
さらに、バンク121の構造については、図4に示すような一層構造だけでなく、二層以上の多層構造を採用することもできる。この場合には、層毎に上記材料を組み合わせることもできるし、層毎に無機材料と有機材料とを用いることもできる。
(xiv)ホール輸送層122
ホール輸送層122は、親水基を備えない高分子化合物を用い形成されている。例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物であって、親水基を備えないものなどを用いることができる。
(xv)発光層123
発光層123は、上述のように、ホールと電子とが注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。発光層123の形成に用いる材料は、湿式印刷法を用い製膜できる発光性の有機材料を用いることが必要である。
具体的には、例えば、特許公開公報(日本国・特開平5−163488号公報)に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、2−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体などの蛍光物質で形成されることが好ましい。
(xvi) 電子輸送層124
電子輸送層124は、カソード125から注入された電子を発光層123へ輸送する機能を有し、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などを用い形成されている。
(xvii) カソード125
カソード125は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)若しくは酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用い形成される。本実施の形態のように、トップエミッション型の本実施の形態に係る表示パネル10の場合においては、光透過性の材料で形成されることが必要となる。光透過性については、透過率が80[%]以上とすることが好ましい。
(xviii)封止層126
封止層126は、発光層123などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの材料を用い形成される。また、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
封止層126は、トップエミッション型である本実施の形態に係る表示パネル10の場合においては、光透過性の材料で形成されることが必要となる。
4.表示パネル10の製造方法
4.1 画素領域10A
表示パネル10の画素領域10Aの製造方法について説明する。
(1)ゲート電極101、102の形成
基板100のZ軸方向上側の表面に、互いに間隔をあけたゲート電極101、102を形成する。ゲート電極101、102の形成は、基板100の表面に対して、メタルスパッタリング法を用いてCuからなる金属薄膜とMoからなる金属薄膜とを順に積層形成し、その上にホトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成する。次に、ウェットエッチングを実施した後、レジストパターンを除去する。これにより、ゲート電極101、102の形成がなされる。
(2)ゲート絶縁層103およびチャネル層104、105の形成
ゲート電極101、102および基板100の表面を被覆するように、ゲート絶縁層103を形成し、ゲート絶縁層103の表面に互いに間隔をあけたチャネル層104、105を形成する。ゲート絶縁層103形成は、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法あるいはスパッタリング法を用いてなされる。チャネル層104、105の形成は、スパッタリング法を用い、酸化物半導体膜を形成し、ホトリソグラフィー法およびウェットエッチング法を用いてパターニングすることでなされる。
(3)チャネル保護層106の形成
チャネル層104、105およびゲート絶縁層103の表面を被覆するように、チャネル保護層106を積層形成する。チャネル保護層106の形成は、プラズマCVD法あるいはスパッタリング法を用い、SiOからなる層を積層形成し、成膜後にドライエアまたは酸素雰囲気下で、成膜温度以上の温度でアニール処理を実行することでなされる。
(4)ソース電極107、110およびドレイン電極108、109の形成
チャネル保護層106の表面に、ソース電極107、110およびドレイン電極108、109を形成する。また、ソース電極107、110およびドレイン電極108、109に各々に対応してソース下部電極111、115およびドレイン下部電極112、114およびコンタクトプラグ113を形成する。
先ず、チャネル保護層106の該当部分にコンタクト孔をあける。コンタクト孔の形成は、ホトリソグラフィー法を用いパターン形成した後、ドライエッチング法を用いエッチングを実行することでなされる。次に、スパッタリング法を用い、Moからなる金属薄膜と、Cuからなる金属薄膜と、CuMnからなる金属薄膜とを順に積層する。そして、ホトリソグラフィー法およびウェットエッチング法を用い、ソース電極107、110およびドレイン電極108、109をパターニング形成する。エッチングには、エンチャントとして、過流酸化系エッチング液、過酸化水素系エッチング液、塩化銅又は塩化鉄系エッチング液を用いることができる。例えば、過酸化水素系エッチング液を用いた場合には、過酸化水素水による酸化・溶解、有機酸による溶解現象にてエッチングが行われる。
(5)パッシベーション層116の形成
ソース電極107、110およびドレイン電極108、109およびチャネル保護層106を被覆するように、下部絶縁層1161と、バリア層1162と、上部絶縁層1163、最上部絶縁層1164とを順に積層してパッシベーション層116を形成する。下部絶縁層1161の形成は、プラズマCVD法あるいはスパッタリング法を用いて成膜した後、ドライエアあるいは酸素雰囲気下でアニール処理を行うことでなされる。バリア層1162の形成は、CVD法、ALD(Atomic Layer Deposition)法、あるいはスパッタリング法を用い成膜することでなされる。上部絶縁層1163、最上部絶縁層1164の形成は、プラズマCVD法あるいはスパッタリング法を用いなされる。
(6)パッシベーション層116へのコンタクト孔116aの開設
パッシベーション層116におけるソース電極110上の箇所に、コンタクト孔116aを開設する。コンタクト孔116aは、その底部にソース電極110の表面が露出するように形成される。コンタクト孔116aの開設は、次のように実行される。
ドライエッチング法を用い、上部絶縁層1163に孔を開設する。この孔においては、その底部にバリア層1162の表面が露出する。
次に、ウェットエッチング法を用い、バリア層1162に孔を開設する。この孔においては、その底部に下部絶縁層1161の表面が露出する。
次に、ドライエッチング法を用い、下部絶縁層1161に孔を開設して、コンタクト孔116aを完成させる。上述のように、コンタクト孔116aにおいては、その底部にソース電極110の表面が露出する。
以上のようにして、パッシベーション層116へのコンタクト孔116aの開設がなされる。
(7)下部接続電極層137の形成
パッシベーション層116の上を被覆するように、かつ、パッシベーション層116に開設されたコンタクト孔116aの内壁に沿って下部接続電極層137を形成する。下部接続電極層137としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)を用いることができ、真空蒸着法により形成することができる。
(8)上部接続電極層117の形成
パッシベーション層116に開設されたコンタクト孔116aの内壁に沿って下部接続電極層137に積層して上部接続電極層117を形成する。上部接続電極層117の上部は、その一部が上部絶縁層1163上に配される。
上部接続電極層117の形成は、スパッタリング法を用い、Moからなる金属薄膜と、Cuからなる金属薄膜と、CuMnからなる金属薄膜とを順に積層して金属膜を成膜した後、ホトリソグラフィー法およびウェットエッチング法を用いパターニングすることがなされる。
(9)上部パッシベーション層136の形成
上部接続電極層117およびパッシベーション層116を被覆するように、上部パッシベーション層136を形成する。上部パッシベーション層136の形成は、プラズマCVD法あるいはスパッタリング法を用いなされる。
(10)層間絶縁層118の形成
パッシベーション層116を被覆するように、層間絶縁層118を積層形成する。層間絶縁層118の形成は、上記有機材料を塗布し、表面を平坦化することによりなされる。
(11)アノード119の形成
層間絶縁層118における上部接続電極層117上にコンタクト孔を開設し、アノード119を形成する。
アノード119の形成は、スパッタリング法あるいは真空蒸着法などを用い、タングステン(W)からなる薄膜とアルミニウム(Al)又はアルミニウム合金からなる薄膜とを順に積層して金属膜を成膜した後、ホトリソグラフィー法およびエッチング法を用いパターニングすることでなされる。エッチングには、エンチャントとして、過流酸化系エッチング液、過酸化水素系エッチング液、塩化銅又は塩化鉄系エッチング液を用いることができる。なお、アノード119は、上部接続電極層117と電気的に接続された状態となる。
(12)ホール注入層120およびバンク121の形成
アノード119上に対して、ホール注入層120を形成し、その縁部を覆うようにバンク121を形成する。バンク121は、各サブピクセルを規定する開口を囲繞し、その底部にホール注入層120の表面が露出するように設けられる。
ホール注入層120は、スパッタリング法を用い酸化金属(例えば、酸化タングステン(WOx))からなる膜を形成した後、ホトリソグラフィー法およびエッチング法を用い各サブピクセル単位にパターニングすることで形成される。
バンク121の形成は、先ず、ホール注入層120上に、スピンコート法などを用い、バンク121の構成材料(例えば、感光性樹脂材料)からなる膜を積層形成する。そして、樹脂膜をパターニングして開口を開設する。開口部の形成は、樹脂膜の上方にマスクを配して露光し、その後で現像することによりなされる。
(13)ホール輸送層122、発光層123、および電子輸送層124の形成は、バンク121で規定された各開口部内に、ホール注入層120側から順に、ホール輸送層122、発光層123、および電子輸送層124を積層形成する。
ホール輸送層122の形成は、印刷法を用い、構成材料を含むインクをバンク121により規定される開口部内に塗布した後、焼成することによりなされる。同様に、発光層123についても、印刷法を用い、構成材料を含むインクをホール輸送層122の上に塗布した後、焼成することにより形成される。
(14)カソード125および封止層126の形成
電子輸送層124およびバンク121の頂部を被覆するように、カソード125および封止層126を順に積層形成する。
カソード125および封止層126は、スパッタリング法などを用い形成できる。
この後、カラーフィルタ−層128などが形成された基板130を、接合層127を間に介挿して張り合わせ表示パネル10が完成する。
4.2 接続領域10b
表示パネル10の接続領域10bの製造方法について、図面を用い説明する。図7(a)〜(f)、図8(a)〜(d)、図9(a)〜(c)は、表示パネル10の製造における各工程での状態を示す模式断面図である。
(1)ソース電極107からの引出配線層パターン207の形成
本工程は、上述の画素領域10Aにおけるソース電極107の形成と同時に行い、基板100上面に、ソース電極107からの引出配線層パターン207を形成する。
先ず、図7(a)に示すように、例えば、スパッタリング法を用い、Moからなる金属薄膜と、Cuからなる金属薄膜と、CuMnからなる金属薄膜とを順に積層する(207x)。そして、図7(b)に示すように、例えば、ホトリソグラフィー法およびウェットエッチング法を用い、引出配線層パターン207をパターニング形成する。
(2)パッシベーション層216の形成
パッシベーション層216は、下部絶縁層およびバリア層および上部絶縁層(不図示)から構成され、パッシベーション層216の形成工程は、上述の画素領域10Aにおけるパッシベーション層116(下部絶縁層1161、バリア層1162、上部絶縁層1163および最上部絶縁層1164)の形成工程と同時に行う。図7(c)に示すように、引出配線層パターン207を被覆するように、パッシベーション層216を下部絶縁層と、バリア層と、上部絶縁層、再上部絶縁層とを順に積層形成する(216x)。
(3)パッシベーション層216へのコンタクト孔216aの開設
コンタクト孔216aの形成工程は、上述の画素領域10Aにおけるコンタクト孔116aの形成工程と同時に行う。パッシベーション層216における引出配線層パターン207上の箇所に、コンタクト孔216aを開設する。図7(d)に示すように、コンタクト孔216aは、その底部に引出配線層パターン207の表面が露出するように形成される。コンタクト孔216aの開設は、コンタクト孔116aと同様に、例えば、ドライエッチング法を用いて最上部絶縁層及び上部絶縁層に孔を開設し、例えば、ウェットエッチング法を用いてバリア層に孔を開設し、例えば、ドライエッチング法を用いて下部絶縁層に孔を開設することにより行う。これにより、コンタクト孔216aにおいては、その底部にソース電極110の表面が露出する。
(4)接続配線層パターン237の形成
接続配線層パターン237の形成工程は、上述の画素領域10Aにおける下部接続電極層137の形成工程と同時に行う。図7(e)に示すように、パッシベーション層116の上を被覆するように、接続配線層237xを真空蒸着法により製膜する。図7(f)に示すように、例えば、ホトリソグラフィー法およびウェットエッチング法を用い、接続配線層パターン237をパターニング形成する。
接続配線層パターン237のエッチングには、例えば、ITOから構成されている場合には、エンチャントとして蓚酸エッチング液を用いることができる。蓚酸エッチング液でインジウムと蓚酸の錯化現象にてエッチングを行うものである。
(5)封止層パターン217の形成
封止層パターン217の形成工程は、上述の画素領域10Aにおける上部接続電極層117の形成工程と同時に行う。パッシベーション層216に開設されたコンタクト孔216aの内壁に沿って封止層パターン217を形成する。封止層パターン217の上部は、その一部がパッシベーション層216の上部絶縁層上に配される。
封止層パターン217の形成は、例えば、ホトリソグラフィー法およびウェットエッチング法を用い、引出配線層パターン207をパターニング形成する。図8(a)に示すように、例えば、スパッタリング法を用い、Moからなる金属薄膜と、Cuからなる金属薄膜と、CuMnからなる金属薄膜とを順に積層して金属膜217xを成膜する。その後、図8(b)に示すように、例えば、ホトリソグラフィー法およびウェットエッチング法を用いパターニングすることがなされる。
(6)上部封止層パターン219の形成
上部封止層パターン219の形成工程は、上述の画素領域10Aにおけるアノード119の形成工程と同時に行う。
接続配線層パターン237における配線接続部220上に封止層パターン217の上を被覆するように上部封止層パターン219を形成する。
上部封止層パターン219の形成は、図8(c)に示すように、例えば、スパッタリング法あるいは真空蒸着法などを用いタングステン(W)からなる薄膜とアルミニウム(Al)又はアルミニウム合金からなる薄膜とを順に積層して金属膜219xを形成し、その後、図8(d)に示すように、ホトリソグラフィー法およびエッチング法を用いパターニングすることでなされる。なお、上部封止層パターン219は、封止層パターン217と電気的に接続された状態となる。
5.効 果
以上説明したように、実施の形態1に係る表示装置は、基板100と、基板100上に配された発光部ELと、発光部ELを駆動するトランジスタ(Tr1、Tr2)と、トランジスタ(Tr1、Tr2)のソースS2、ドレインD1、又はゲートG2の何れかから基板上の発光部が存する画素領域10A外まで延出された金属からなる引出配線層パターン207と、基板100上に引出配線層パターン207を少なくとも覆うように配され、基板上の画素領域10A外であって引出配線層パターン207と平面視において重なる位置にコンタクト孔216aが開設されているパッシベーション層216と、パッシベーション層216の上面、コンタクト孔216aの内周面、及びコンタクト孔216a内の引出配線層パターン207上面に連続して配されている接続配線層パターン237と、接続配線層パターン237上に配され、接続配線層パターン237のコンタクト孔216a内に存する部分を覆う導電性を有する封止層パターン217と、接続配線層パターン237の上方に配され封止層パターン217を覆う導電性を有する上部封止層パターン219とを備えたことを特徴とする。また、接続配線層パターン237のパッシベーション層216の上面に配された部分は外部からの配線を接続するための接続端子部237aを有している構成としてもよい。
一般に、ITOは、過酸化水素系エッチング液で錯化現象が起きずエッチングされないことから、例えば、アノード119のエッチングにおいて、過酸化水素系エッチング液を使用した場合には、ITOは、接続配線層パターン237に対するカバーメタルとして使用することができるとも考えられる。しかしながら、接続配線層パターン237は、上述のとおり、その厚みが、例えば、5[nm]〜200[nm]の範囲と薄く構成されていることから、カバーメタルとしての機能は十分とはいえない。また、過酸化水素系エッチング液以外のエンチャントを用いた場合も同様にカバーメタルとしての機能は十分とはいえない。特にシュウ酸系エッチング液の場合にはITOが溶解する。そのため、例えば、アノード119のエッチングにおいて、エッチャントがコンタクト孔216a内の接続配線層パターン237を通して下部まで染み込み、基板100上面に設けられた引出配線層パターン207を腐食させる場合があり得る。
これに対し、上記実施の形態1に係る構成を採ることにより、基板上に接続配線層パターン237を形成した後、その上に、例えば発光部ELのアノード119をエッチングによりパターンニングする際に、コンタクト孔216aを封止層パターン217により封止することができ、コンタクト孔216aにエッチャントが浸入することを防止できる。そのため、基板100上面に設けられた引出配線層パターン207を腐食させることができ、引出配線層パターン207と接続配線層パターン237の接続部の劣化を抑制しながら、高い歩留まりでの生産が可能である。その結果、接続配線層パターン237と引出配線層パターン207との電気抵抗の増加や接続不良を防止し、表示装置1の動作安定性を向上することができる。
また、本実施の形態に係る表示パネルでは、上部封止層パターン319が封止層パターン217を覆ことにより、封止層パターン217を形成した後、その上に、例えば発光部ELの形成においてエッチング、現像、焼成等を行う際、封止層パターン217を上部封止層パターン319により封止することができ、封止層パターン217がエンチャントや熱により損傷を受けることを防止できる。そのため、封止層パターン217の劣化を抑制しながら、高い歩留まりでの生産が可能である。
≪実施の形態2≫
本発明の実施の形態2に係る表示パネルの構成について、図9を用い説明する。図9では、表示パネルの一部構成だけを抜き出して図示しており、図示を省略している部分の構成については、上記実施の形態1に係る表示パネル10と同一構成を採用している。また、図9においても、上記実施の形態1に係る表示パネル10と同一構成の部位については、同一の符号を付している。
図9に示すように、本実施の形態に係る表示パネルでは、上部封止層パターン319は、パッシベーション層216の上方において接続配線層パターン237に沿って接続端子部237aまで延出されていることを特徴とする。上部封止層パターン319を接続配線層パターン237に沿って接続端子部237aまで延出することにより、シート抵抗を軽減することができる。接続配線層パターン237は、上述のとおり、その厚みが、例えば、5[nm]〜200[nm]の範囲と薄く構成されていることから、導電層の総厚を増すことによりシート抵抗の軽減が可能となる。
また、上部封止層パターン319を接続配線層パターン237と共に接続端子部237aまで延出することにより、パッシベーション層216の上面において上部封止層パターン319のみを接続端子部237aまで延出した場合と較べて、抵抗値のばらつきを軽減することができる。図10(a)は、実施の形態2に係る表示パネルの配線抵抗の測定結果、(b)は、パッシベーション層216の上面において上部封止層パターン319のみを接続端子部237aまで延出した比較例に係る表示パネルの配線抵抗の測定結果である。図10(a)(b)に示すように、実施の形態2では、比較例に比べて抵抗値の変動幅が約10%に減少していることがわかる。R及びLは基板上の測定位置を示す。
次に、抵抗値変動が大きい傾向を示した比較例に係る表示パネルの上部封止層パターン319上面の観察を行った。図11は、比較例に係る表示パネルの上部封止層パターン319上面の配線接続部を平面視した拡大写真である。図12は、図11におけるB部の拡大写真である。図13は、図12におけるC部の直線方向に沿って切断した断面写真ある。図14は、図13における一部の拡大写真である。図12に示すように、上部封止層パターン319上面に粒状の突起が観察される。図13及び図14に示すように、上部封止層パターン319上面の突起の下部には、パッシベーション層216と上部封止層パターン319との界面に粒状物があり、この粒状物が突起の要因であることがわかる。この粒状物は、パッシベーション層216上の接続配線層パターン237をエッチングにより除去した際の残渣であると推定される。ITOはエッチングにより完全には除去しにくく、パッシベーション層216と上部封止層パターン319との界面に生じた粒状の残渣が抵抗値変動の要因となっていると考えられる。
以上、説明したとおり、上部封止層パターン319を接続配線層パターン237に沿って接続端子部237aまで延出することによりシート抵抗を軽減するとともに、上部封止層パターン319のみを接続端子部237aまで延出した場合に較べて、抵抗値のばらつきを軽減することができる。
≪その他の事項≫
上記実施の形態1、2では、引出配線層パターン207はソース電極107から引き出されている場合を例として説明した。しかしながら、本実施形態に係る引出配線層パターンは、ソース電極107からの引出配線層パターンに限定されるものではなく、例えば、ゲート電極101、ドレイン電極109、カソード125からの引出配線層パターンや、画素を構成する発光部を駆動する駆動素子から引出される電極パターンの全てに適用されるものであることはいうまでもない。
また、上記実施の形態1〜2では、トップエミッション型のEL表示パネルを一例としたが、本発明はこれに限定を受けるものではない。例えば、ボトムエミッション型の表示パネルなどに適用することもできるし、液晶パネルや電界放出表示パネル、あるいは電子ペーパなどに適用することもできる。
また、上記実施の形態1〜2では、一つの画素10aに対して2つのトランジスタTr 1、Tr2が設けられてなる構成を採用したが、本発明はこれに限定を受けるものではない。例えば、一つのサブピクセルに対して一つのトランジスタを備える構成でもよいし、三つ以上のトランジスタを備える構成でもよい。
また、各部位の構成材料については、適宜変更することができる。例えば、パッシベーション層におけるバリア層については、AlOxに限らず、Alを含む窒化物、あるいは酸窒化物を採用することもできる。
また、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の構成材料についても、例えば、Moからなる層と、Alからなる層との積層構成とすることや、Moからなる層と、Al−Ndからなる合金層との積層構成とすることなどもできる。
さらに、上記実施の形態1〜2では、EL素子部の下部にアノードが配され、TFT装置のソース電極110にアノード119を接続する構成を採用したが、EL素子部の下部にカソード、上部にアノードが配された構成を採用することもできる。この場合には、TFT装置におけるドレインに対して、下部に配されたカソードを接続することになる。
さらに、各構成部位の材料には、公知の材料を適宜採用することができる。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、上記の工程が実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記工程の一部が、他の工程と同時(並列)に実行されてもよい。
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
また、各実施の形態及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
本発明は、高い電気的特性を有するとともに、高い加工性により生産における歩留まり向上を図ることができる薄膜トランジスタ装置、及びそれを用いた表示装置を実現するのに有用である。
1 表示装置
10 表示パネル
10a 画素
10A 画素領域
100 基板
101 ゲート電極
102 ゲート絶縁層
104、105 チャネル層
106 チャネル保護層
107、110 ソース電極
108、109 ドレイン電極
111 ソース下部電極
112 ドレイン下部電極
113 コンタクトプラグ
116、216 パッシベーション層
117 上部接続電極層
118 層間絶縁層
119 アノード
120 ホール注入層
121 バンク
122 ホール輸送層
123 発光層
124 電子輸送層
125 カソード
126 封止層
127 接合層
128 カラーフィルタ層
129 遮光層
136 上部パッシベーション層
137 下部接続電極層
207 引出配線層パターン
217 封止層パターン
219 上部封止層パターン
237 接続配線層パターン
EL.EL素子部
Tr1.駆動トランジスタ
Tr2.スイッチングトランジスタ
C.容量

Claims (20)

  1. 基板と、
    前記基板上に配された発光部と、
    前記発光部を駆動するトランジスタと、
    前記トランジスタのソース、ドレイン、又はゲートの何れかから前記基板上の発光部が存する領域外まで延出された金属からなる引出配線層パターンと、
    前記基板上に前記引出配線層パターンを覆うように配され、前記基板上の前記領域外であって前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置にコンタクト孔が開設されているパッシベーション層と、
    前記パッシベーション層の上面、前記コンタクト孔の内周面、及び前記コンタクト孔内の前記引出配線層パターン上面に連続して配されている接続配線層パターンと、
    前記接続配線層パターン上に配され、前記接続配線層パターンの前記コンタクト孔内に存する部分を覆う封止層パターンと、
    前記接続配線層パターンの上方に配され前記封止層パターンを覆う上部封止層パターンとを備えた
    表示装置。
  2. 前記接続配線層パターンの前記パッシベーション層の上面に配された部分は外部からの配線を接続するための接続端子部を有している
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記封止層パターン及び前記上部封止層パターンは導電性を有し、
    前記上部封止層パターンは、前記パッシベーション層の上方において前記接続配線層パターンに沿って前記接続端子部又はその近傍まで延出されている
    請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記接続配線層パターンは前記基板の周縁部又はその近傍まで延出され、
    前記接続端子部は前記接続配線層パターンの前記基板の周縁部側終端部に形成されている
    請求項2に記載の表示装置。
  5. 前記封止層パターンは、当該封止層パターンの上部が前記コンタクト孔からはみ出す程度に前記コンタクト孔に埋設され前記コンタクト孔を埋めている
    請求項1から4の何れか1項に記載の表示装置。
  6. 前記パッシベーション層には、単一の前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置に前記コンタクト孔が複数開設されており、各々の前記コンタクト孔に配設される前記封止層パターン同士は互いに分離して配置されている
    請求項1から5の何れか1項に記載の表示装置。
  7. 前記パッシベーション層には、単一の前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置に前記コンタクト孔が複数開設されており、前記複数のコンタクト孔に対して連続した状態で前記封止層パターンが配設されている
    請求項1から5の何れか1項に記載の表示装置。
  8. 前記引出配線層パターンは、銅を含む層を積層してなる積層金属膜、または銅を含む合金層である
    請求項1から7の何れか1項に記載の表示装置。
  9. 前記封止層パターンは、銅を含む層を積層してなる積層金属膜、または銅を含む合金層である
    請求項1から8の何れか1項に記載の表示装置。
  10. 前記上部封止層パターンは、タングステンからなる薄膜と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる薄膜とを順に積層した金属膜である
    請求項1から9の何れか1項に記載の表示装置。
  11. 基板と、
    前記基板上に配された発光部を駆動するトランジスタと、
    前記トランジスタのソース、ドレイン、又はゲートの何れかから前記基板上の発光部が存する領域外まで延出された金属からなる引出配線層パターンと、
    前記基板上に前記引出配線層パターンを少なくとも覆うように配され、前記基板上の前記領域外であって前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置にコンタクト孔が開設されているパッシベーション層と、
    前記パッシベーション層の上面、前記コンタクト孔の内周面、及び前記コンタクト孔内の前記引出配線層パターン上面に連続して配されている接続配線層パターンと、
    前記接続配線層パターン上に配され、前記接続配線層パターンの前記コンタクト孔内に存する部分を覆う封止層パターンと、
    前記接続配線層パターンの上方に配され前記封止層パターンを覆う上部封止層パターンとを備えた
    薄膜トランジスタ装置。
  12. 前記接続配線層パターンの前記パッシベーション層の上面に配された部分は外部からの配線を接続するための接続端子部を有している
    請求項11に記載の薄膜トランジスタ装置。
  13. 前記封止層パターン及び前記上部封止層パターンは導電性を有し、
    前記上部封止層パターンは、前記パッシベーション層の上方において前記接続配線層パターンに沿って前記接続端子部又はその近傍まで延出されている
    請求項11に記載の薄膜トランジスタ装置。
  14. 前記接続配線層パターンは前記基板の周縁部又はその近傍まで延出され、
    前記接続端子部は前記接続配線層パターンの前記基板の周縁部側終端部に形成されている
    請求項12に記載の薄膜トランジスタ装置。
  15. 前記封止層パターンは、当該封止層パターンの上部が前記コンタクト孔からはみ出す程度に前記コンタクト孔に埋設され前記コンタクト孔を埋めている
    請求項11から14の何れか1項に記載の薄膜トランジスタ装置。
  16. 前記パッシベーション層には、単一の前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置に前記コンタクト孔が複数開設されており、各々の前記コンタクト孔に配設される前記封止層パターン同士は互いに分離して配置されている
    請求項11から15の何れか1項に記載の薄膜トランジスタ装置。
  17. 前記パッシベーション層には、単一の前記引出配線層パターンと平面視において重なる位置に前記コンタクト孔が複数開設されており、前記複数のコンタクト孔に対して連続した状態で前記封止層パターンが配設されている
    請求項11から15の何れか1項に記載の薄膜トランジスタ装置。
  18. 前記引出配線層パターンは、銅を含む層を積層してなる積層金属膜、または銅を含む合金層である
    請求項11から17の何れか1項に記載の薄膜トランジスタ装置。
  19. 前記封止層パターンは、銅を含む層を積層してなる積層金属膜、または銅を含む合金層である
    請求項11から18の何れか1項に記載の薄膜トランジスタ装置。
  20. 前記上部封止層パターンは、タングステンからなる薄膜と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる薄膜とを順に積層した金属膜である
    請求項11から19の何れか1項に記載の薄膜トランジスタ装置。
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