JP2003338368A

JP2003338368A - エレクトロルミネッセンス表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003338368A
Application number: JP2003059146A
Authority: JP
Inventors: Mitsuki Hishida; 光起菱田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウムの陰極は欠陥が発生しやすく、
欠陥部から有機層に水分が浸入することで画面が表示で
きなくなる問題があるため、陰極欠陥の装置はすべて不
良扱いとなっていた。【解決手段】陰極上に高融点金属による保護膜を設け
る。陰極をスパッタで形成すると有機層に物理的影響を
与えるため蒸着で形成する必要があるが、陰極上の保護
膜は陰極がバッファとなるためスパッタで形成できる。
これにより、陰極と連続して外気に触れずに保護膜を形
成できるので、陰極に欠陥が生じていても、保護膜で覆
うことで、ダークスポットが低減できる利点を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロルミネ
ッセンス（Electro Luminescence：以下、「ＥＬ」と
称する。）表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＥＬ素子を用いたＥＬ表示装置
が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されて
いる。

【０００３】また、そのＥＬ素子を駆動させるスイッチ
ング素子としてＴＦＴを備えたアクティブマトリクス型
ＥＬ表示装置も研究開発されている。

【０００４】図５に有機ＥＬ表示装置の１表示画素を示
す平面図を示し、図６に有機ＥＬ表示装置の１表示画素
の等価回路図を示し、図７（ａ）に図５中のＡ−Ａ線に
沿った断面図を示し、図７（ｂ）に図５中のＢ−Ｂ線に
沿った断面図を示す。

【０００５】図５及び図６に示すように、ゲート信号線
５１とドレイン信号線５２とに囲まれた領域に表示画素
が形成されている。両信号線の交点付近にはスイッチン
グ素子である第１のＴＦＴ３０が備えられており、その
ＴＦＴ３０のソース１３ｓは後述の保持容量電極５４と
の間で容量をなす容量電極５５を兼ねるとともに、有機
ＥＬ素子を駆動する第２のＴＦＴ４０のゲート電極４１
に接続されている。第２のＴＦＴ４０のソース４３ｓは
有機ＥＬ素子の陽極６１に接続され、他方のドレイン４
３ｄは有機ＥＬ素子を駆動する駆動電源線５３に接続さ
れている。

【０００６】また、ＴＦＴの付近には、ゲート信号線５
１と並行に保持容量電極５４が配置されている。この保
持容量電極５４はクロム等から成っており、ゲート絶縁
膜１２を介して第１のＴＦＴ３０のソース１３ｓと接続
された容量電極５５との間で電荷を蓄積して容量を成し
ている。この保持容量７０は、第２のＴＦＴ４０のゲー
ト電極４１に印加される電圧を保持するために設けられ
ている。

【０００７】まず、スイッチング用のＴＦＴである第１
のＴＦＴ３０について説明する。

【０００８】図７（ａ）に示すように、石英ガラス、無
アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属、もし
くはその合金からなるゲート電極１１を兼ねたゲート信
号線５１及び保持容量電極線５４を形成する。

【０００９】続いて、ゲート絶縁膜１２、及び多結晶シ
リコン（Poly-Silicon、以下、「ｐ−Ｓｉ」と称す
る。）膜からなる能動層１３を順に形成する。、その能
動層１３には、ゲート電極１１と重なる領域にチャネル
１３ｃが設けられ、その両側にソース１３ｓおよびドレ
イン１３ｄが設けられている。

【００１０】そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層１３
上の全面には、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順
に積層された層間絶縁膜１５を設け、ドレイン１３ｄに
対応して設けたコンタクトホールにアルミニウム（Ａ
ｌ）等の金属を充填してドレイン信号線５２を兼ねたド
レイン電極１６を設ける。更に全面に例えば有機樹脂か
ら成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１７が設けられ、
ＩＴＯよりなる陽極６１が配置される。その上には、Ｅ
Ｌ層６５の各有機材料６２，６４及び陰極６６が積層さ
れている。陽極６１のエッジにおける段差によってＥＬ
層６５が分断されるのを防止するために、電子輸送層６
２の下には第２平坦化膜５６が配置される。

【００１１】次に、図７（ｂ）を用いて、有機ＥＬ素子
に電流を供給する駆動用のＴＦＴである第２のＴＦＴ４
０について説明する。

【００１２】第２のＴＦＴ４０は、石英ガラス、無アル
カリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、Ｃｒ、Ｍｏ
などの高融点金属もしくはその合金からなるゲート電極
４１を設け、ゲート絶縁膜１２、及びｐ−Ｓｉ膜からな
る能動層４３を順に形成し、その能動層４３には、ゲー
ト電極４１上方に真性又は実質的に真性であるチャネル
４３ｃと、このチャネル４３ｃの両側に、その両側にイ
オンドーピングを施してソース４３ｓ及びドレイン４３
ｄが設けられている。

【００１３】そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層４３
上の全面には、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順
に積層された層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン４３ｄ
に対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充
填して駆動電源に接続された駆動電源線５３を配置す
る。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にす
る平坦化絶縁膜１７を形成して、その平坦化絶縁膜１７
及び層間絶縁膜１５のソース４３ｓに対応した位置にコ
ンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介し
てソース４３ｓとコンタクトしたＩＴＯ（Indium Tin O
xide）等から成る第１の電極、即ち有機ＥＬ素子の陽極
６１を平坦化絶縁膜１７上に設ける。

【００１４】ＥＬ層６５は、ＩＴＯ等の透明電極から成
る陽極６１上に、ＭＴＤＡＴＡ（4,4 ‘,4 “-tris(3-m
ethylphenylphenylamino)triphenylamineから成る第１
ホール輸送層とＴＰＤ（N,N ’-diphenyl-N,N‘-di(3-m
ethylphenyl)-1,1’-biphenyl-4,4‘-diamine）からな
る第２ホール輸送層とから成るホール輸送層６２、キナ
クリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（bis
(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium）から成る
発光層６３及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層６４をこ
の順に積層したものである。更に、マグネシウム・イン
ジウム合金から成る第２の電極すなわち陰極６６が積層
形成される。この陰極６６は、図５に示した有機ＥＬ表
示装置を形成する基板１０の全面、即ち紙面の全面に設
けられ、１０００Åの膜厚を有している。

【００１５】また有機ＥＬ素子は、陽極から注入された
ホールと、陰極から注入された電子とが発光層の内部で
再結合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子
が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から
光が放たれ、この光が透明な陽極から透明絶縁基板を介
して外部へ放出されて発光する。

【００１６】ここで、有機ＥＬ素子の発光層６３の形成
について説明する。

【００１７】発光層６３は各色を発光するが、その各色
ごとに材料が異なっている。その各材料を蒸着法を用い
て第２ホール輸送層上に形成する。その際、各色、例え
ば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光材料を順に対応
する陽極６１上に島状に設ける。

【００１８】各表示画素の発光層６３は、陽極６１に対
応して順にＲ，Ｇ，Ｂの各色が繰り返し形成され、マト
リクス状に配列されている。各色の発光層の材料を蒸着
する際には、マトリクス状に開口された金属マスクを用
いて第１色を蒸着し、このマスクを横または縦に移動さ
せ、各色を順次蒸着する。（例えば、特許文献１参
照。）

【００１９】

【特許文献１】特開２０００−２３１３４６号公報
（第２頁、第４図、第６図）

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来構造においては、
陰極６６のＡｌ層の膜厚は、導伝性、ＥＬ層６５の厚み
によって生じる段切れ防止、遮光性等を考慮して、１０
００Å程度に設けられていた。

【００２１】ところが、図８（ａ）の如く、陰極６６材
料であるアルミニウム層は蒸着で形成するため、成膜さ
れた陰極６６の密度が薄く、ピンホールや、段差などの
欠陥６７が発生しやすい。例えば、上述の発光層６３を
蒸着する工程では金属マスクを各色毎にマトリクス状に
移動させるが、これにより、ホール輸送層６２に傷が付
く場合があり、その状態で、アルミニウムを蒸着する
と、ホール輸送層６２の傷により、アルミニウム層にも
欠陥６７が生じる。また、成膜中のダストによってもア
ルミニウムに欠陥６７が発生する。

【００２２】図８（ｂ）には、陰極６６の欠陥６７によ
るダークスポットをマッピングした図を示す。ここでは
一例としてマザーガラス１０１上に表示パネル１０２を
４枚配置しており、各パネルの黒点がダークスポット１
０３である。図８（ａ）の如く陰極６６に欠陥部分があ
ると、その下のＥＬ層６５が外気にふれ、水分が浸入し
てしまう。１つの画素に水分が入ると、その画素が不良
となる滅点欠陥となるだけでなく、画素に浸入した水分
が隣接する画素に次々と影響して非発光領域となるダー
クスポット１０３が増え、最終的に1つのパネルすべて
が表示できなくなるため、ＥＬ層６５と外気の遮断は必
須である。

【００２３】また、この陰極６６の欠陥は、例えば０．
３μｍ前後の大きさのものでも、ＥＬ層にとっては上述
のごとき問題となるため、ＬＣＤ等の表示装置と比較す
ると１０〜２０倍の精度での管理が必要となる。

【００２４】Ａｌ層自体を考えれば、Ａｌリフロー等で
溶融して孔をふさいでリペアする方法が考えられる。し
かし、陰極６６の前に形成されるＥＬ層６５は熱に弱い
ため、リフローによるリペアはできない。つまり、従来
では修正方法がなく、ＥＬ層６５までが正常であって
も、陰極形成後に不良扱いとなり、歩留まりが低下する
問題があった。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、基板上方に設けられた第１の電極と、第１
の電極上に設けられ発光層を有するＥＬ素子と、ＥＬ素
子を駆動する薄膜トランジスタと、ＥＬ素子上に設けら
れた第２の電極とを有するＥＬ表示装置において、第２
の電極上に、水分を遮断する保護膜を設けるＥＬ表示装
置である。

【００２６】また、基板上方に設けられた第１の電極
と、第１の電極上に設けられ発光層を有するＥＬ素子
と、ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタと、ＥＬ素子
上に設けられた第２の電極とを有するＥＬ表示装置にお
いて、第２の電極上に、高融点金属よりなる保護膜を設
けるＥＬ表示装置である。

【００２７】さらに、保護膜の膜厚は、２０Å以上で第
２の電極の膜厚以下である。

【００２８】さらに、保護膜の膜応力は、前記第２の電
極の膜応力以下である。

【００２９】さらに、第２の電極は蒸着によって形成さ
れる。

【００３０】さらに、保護膜はスパッタによって形成さ
れる。

【００３１】さらに、ＥＬ素子を発光させ、この光は第
１の電極側から放出される。

【００３２】また、表示画素をなす第１の電極と第２の
電極との間に積層された各色を発光する発光層を備えた
ＥＬ表示装置の製造方法であって、基板上方に第１電極
を形成する第１工程と、第１電極上に発光素子層を形成
する第２工程と、発光素子層上に第２電極を形成する第
３工程と、第２の電極形成上に水分を遮断する保護膜を
形成する第４工程とを有するＥＬ表示装置の製造方法で
ある。

【００３３】また、表示画素をなす第１の電極と第２の
電極との間に積層された各色を発光する発光層を備えた
ＥＬ表示装置の製造方法であって、基板上方に第１電極
を形成する第１工程と、第１電極上に発光素子層を形成
する第２工程と、発光素子層上に第２電極を形成する第
３工程と、第２の電極上に高融点金属よりなる保護膜を
形成する第４工程とを有するＥＬ表示装置の製造方法で
ある。

【００３４】さらに、第３工程から第４工程に基板を大
気にさらすことなく移行する。

【００３５】さらに、第２工程から第３工程に基板を大
気にさらすことなく移行する。

【００３６】さらに、第２工程において、第２の電極は
蒸着によって形成される。

【００３７】さらに、第３工程において、保護膜はスパ
ッタによって形成される。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明のＥＬ表示装置の実施形態
について、図１を用いて詳細に説明する。本実施形態に
おいて、等価回路図の構造については既に示した図６と
全く同様であり、平面図に関しては、図５とほぼ同様で
あるので説明を省略する。図１（ａ）は、図５における
Ａ−Ａ断面図、図１（ｂ）は、Ｂ−Ｂ断面図を示してい
る。

【００３９】まず、図１（ａ）を用いてスイッチング用
のＴＦＴである第１のＴＦＴ３０について説明する。石
英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０
上に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融
点金属もしくはその合金からなるゲート電極１１、及び
保持容量電極５４が配置される。ゲート電極１１はゲー
ト信号線５１と一体である。ゲート電極１１上にＳｉＯ
２やＳｉＮなどからなるゲート絶縁膜１２、及び多結晶
シリコン（Poly-Silicon、以下、「ｐ−Ｓｉ」と称す
る。）からなる能動層１３が配置される。その能動層１
３には、ゲート電極１１と重なる領域にチャネル１３ｃ
が設けられ、その両側にソース１３ｓおよびドレイン１
３ｄが設けられている。また、能動層１３をいわゆるＬ
ＤＤ（Li ghtly Doped Drain）構造としても良い。この
場合、チャネル１３ｃの両側にイオンを低濃度ドープす
る領域を設け、更にその両側にイオンを高濃度ドープす
る領域を設ける。

【００４０】保持容量電極５４はゲート絶縁膜１２を介
して第１のＴＦＴ３０のソース１３ｓと接続された容量
電極５５との間で保持容量７０を成している。この保持
容量７０は、第２のＴＦＴ４０のゲート電極４１に印加
される電圧を保持するために設けられている。

【００４１】そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層１３
上の全面には、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順
に積層された層間絶縁膜１５が配置され、その上にドレ
イン信号線５２と一体のドレイン電極１６が配置され
る。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にす
る平坦化絶縁膜１７が配置され、ＩＴＯよりなる陽極６
１が配置される。その上には、ＥＬ層６５の各有機材料
６２，６４が形成され、全面にアルミニウムもしくはそ
の合金よりなり４０００Å程度の厚い陰極６６、高融点
金属よりなり５００Åの保護膜８０が積層されている。
陽極６１のエッジにおける段差によってＥＬ層６５が分
断されるのを防止するために、電子輸送層６２の下には
第２平坦化膜５６が配置される。

【００４２】次に、本発明の有機ＥＬ素子の駆動用ＴＦ
Ｔの断面図を示す。図１（ｂ）に示すように、絶縁性基
板１０上に、ゲート電極１１と同層のゲート電極４１が
配置され、ゲート絶縁膜１２、および能動層１３と同層
の能動層４３が順に配置されている。その能動層４３に
は、ゲート電極４３上方に真性又は実質的に真性である
チャネル４３ｃと、このチャネル４３ｃの両側に、ソー
ス４３ｓ及びドレイン４３ｄが設けられている。

【００４３】そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層４３
上の全面には、層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン信号
線５２と同層で駆動電源５０と一体の駆動電源線５３が
配置される。更に全面に平坦化絶縁膜１７が配置され、
ソース４３ｓとコンタクトしたＩＴＯ（Indium Thin Ox
ide）等から成り画素毎に独立した第1の電極６１、即ち
有機ＥＬ素子の陽極６１が配置される。

【００４４】ＩＴＯ等の透明電極から成る陽極６１上を
覆って全面に、ＭＴＤＡＴＡ（4,4‘,4 “-tris (3-met
hylphenylphenylamino) triphenylamineから成る第１ホ
ール輸送層とＴＰＤ（N,N ’-diphenyl-N, N ‘-di (3-
methylphenyl)-1 ,1 ’-biphenyl-4,4‘-diamine）から
なる第２ホール輸送層とから成るホール輸送層６２が形
成され、その上に、画素毎に独立したキナクリドン（Qu
inacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（bis (10-hydroxy
benzo[h]quinolinato) beryllium）から成る発光層６３
及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層６４が設けられてい
る。電子輸送層６４は全面に形成してもよい。ホール輸
送層６２、発光層６３、電子輸送層６４によってＥＬ層
６５が形成される。ＥＬ層６５上を覆って全面にアルミ
ニウムから成る第２の電極すなわち陰極６６が形成さ
れ、更に陰極６６を覆って保護膜８０が配置されてい
る。この陰極６６及び保護膜８０は、図５に示した有機
ＥＬ表示装置を形成する基板１０の全面、即ち紙面の全
面に設けられている。

【００４５】ＥＬ層６５は、陽極６１から注入されたホ
ールと、陰極６６から注入された電子とが発光層６３の
内部で再結合し、発光層６３を形成する有機分子を励起
して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で
発光層６３から光が放たれ、この光が透明な陽極６１か
ら透明絶縁基板を介して外部へ放出されて発光する。

【００４６】本実施形態の特徴的な点は、陰極６６上の
全面に、保護膜８０が形成されている点である。保護膜
８０は、たとえばモリブデン（Ｍｏ）やチタン（Ｔｉ）
などの高融点金属層であり、スパッタにより設けられた
緻密な膜である。保護膜８０は陰極６６のピンホールか
らＥＬ層６５に水分が浸入するのを遮断する。

【００４７】図１（ｃ）に、陰極部分を誇張した断面図
を示す。陰極６６は有機ＥＬ層６５に接して形成する必
要があるが、陰極６６をスパッタにより形成すると、Ｅ
Ｌ層６５に物理的衝撃を与え、ＥＬ層６５が飛散するこ
ともあるため適切でない。従って、陰極６６はＡｌを蒸
着によって形成するのが好適である。蒸着によって形成
される陰極６６は、ＥＬ層６５にダメージを与えること
がほとんどない。しかし、上述したように、蒸着金属層
の陰極６６は、膜の密度が薄く、陰極６６表面にピンホ
ール等による段差がつきやすい。そこで本実施形態で
は、陰極６６材料であるＡｌ層の上にスパッタによって
形成される陰極６６より緻密な保護膜８０を設けること
により、陰極６６に生じた欠陥６７を埋め、ＥＬ層６５
に水分が浸入する事を防止する。

【００４８】保護膜８０は水分の透過性が低ければ高融
点金属に限らずＳｉＯ２やＳｉＮ、ＴＥＯＳ、アクリル
樹脂などでも良い。ただし水分を遮断する目的から、保
護膜自体に水分を含んでいる膜、水を溶媒として材料膜
を塗布し、これを乾燥させるような膜は不向きである。
特にスパッタやＣＶＤによって形成できる膜であれば、
陰極６６の蒸着と、保護膜８０の形成とをマルチチャン
バー装置を使用して、大気解放することなく形成できる
ので、好適である。特にスパッタによる高融点金属の成
膜は安価である上、ステップカバレッジが良く、緻密な
膜が成膜できる利点がある。特に高融点金属であれば、
Ａｌに比較すると抵抗が高いものの導電体であるので、
陰極６６の欠陥６７を埋めた部分では陰極６６の一部と
して機能するため、特に好適である。高融点金属として
は、上述したＭｏに限らず、例えばチタン（Ｔｉ）、ク
ロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、またはその合金な
ど他の高融点金属でも良い。この中で特にＭｏは、安価
でありＡｌとの親和性もよいため、最適である。また、
ＳｉＯ２などはＲＦスパッタで成膜可能なので安価な装
置で実現できる。しかも、保護膜８０の成膜時には陰極
６６が既に形成されているため、陰極６６が保護膜８０
を形成するときのＥＬ層６５に対する保護膜として機能
するため、スパッタによって保護膜８０を形成してもＥ
Ｌ層６５にダメージを与えることはない。

【００４９】次に、保護膜８０の膜厚について述べる。
保護膜８０の膜厚は、２０Å以上であればピンホールを
埋めることができる。ダストによる欠陥の影響を抑える
には２００Å以上にすると更に効果的である。ピンホー
ル等の段差を埋めて表面を平坦にするには５００Å以上
が好適である。また、保護膜８０としては厚くなるほど
効果がでるが、高融点金属で保護膜８０を形成する場合
には、Ａｌである陰極６６と剛性が異なるため膜はがれ
が生じる。従って、保護膜８０の厚みを陰極６６の膜厚
以下、好適には陰極６６の２分の１以下とするとよい。
あるいは、剛性は膜の材質により異なるので、保護膜８
０はその膜応力が、陰極６６の膜応力と同程度（０．５
×１０^９ｄｙｎｅ／ｃｍ^２）以下となる膜厚にするとよ
い。例えば本実施形態の如く、陰極６６が４０００Åで
あれば、保護膜８０は、２×１０ ^４ｄｙｎｅ／ｃｍの応
力を有する膜厚を上限とし、それ以下の膜厚に形成する
と良い。例えば陰極６６の膜応力以下であれば、陰極６
６の膜厚より厚い保護膜８０でも良いが、一般的に、ス
パッタで形成される高融点金属膜は、緻密であり、膜応
力が大きいので、陰極６６の２分の１以下とするのがよ
い。

【００５０】本実施形態では陰極６６を４０００Åと
し、保護膜８０を２５０Å以上２０００Å以下、最適値
として５００Åとした。５００Å±１００Å程度であれ
ば、陰極６６の欠陥６７に起因する不良と、膜剥がれに
起因する不良とがバランスし、最も歩留まりを高くする
ことができる。

【００５１】図２には、保護膜８０の周端付近の断面図
を示す。図の如くＥＬ層６５の側面は、陰極６６により
覆われ、さらに、保護膜８０により陰極６６とＥＬ層６
５の側面が覆われる。陰極６６の上方には、絶縁性基板
１０と相対向して封止基板２０が設けられ、両者はシー
ル剤２１により固着されて表示装置内部が密閉される。
また封止基板２０のＥＬ層６５側には乾燥剤（不図示）
が塗布されている。従来では、このように封止され乾燥
剤が塗布された構造であっても、製造工程における陰極
６６またはＥＬ層６５への水分の浸入は避けられず、滅
点欠陥またはダークスポット１０３の要因となってい
た。

【００５２】しかし、本実施形態の如く、陰極６６の周
端部を含んで完全に被覆する保護膜８０を設けることに
より、例え陰極６６に欠陥部分があってもＥＬ層６５へ
の水分の浸入を防ぐことができる。

【００５３】図３（ａ）には、１基板内のダークスポッ
ト数と保護膜８０の膜厚の相関図を示す。図３（ａ）で
は保護膜８０としてＭｏを用い、陰極６６はＡｌで、２
０００Å、４０００Å、８０００Åの３種類の膜厚につ
いて示す。

【００５４】まず、保護膜８０をつけない場合を見る
と、陰極６６の膜厚が厚いほどダークスポット数は少な
い。これはＡｌを蒸着して厚膜化する工程中に、多少の
ピンホール等が埋められるためである。次に、保護膜８
０を５００Å堆積した場合を見ると、陰極６６の膜厚が
いずれの厚みであっても、ダークスポットが１０個〜３
０個程度まで急激に減少している。さらに保護膜８０を
１０００Å堆積した場合を見ると、基板によってばらつ
きが見られたが、０〜数個程度となっている。そして保
護膜８０を２０００Å堆積した場合、作成したサンプル
全てでダークスポットがほとんど観察されなくなった。
つまり、この相関図によれば、保護膜８０の膜厚は２０
００Åあれば充分であり、１０００Åであれば膜厚に対
する効果が高いといえる。

【００５５】保護膜８０の膜厚は、厚ければ厚いほどピ
ンホールの発生確率は減少するが、厚膜化するためには
スパッタ期間を長くする必要があり、スループットが下
がってしまう。また、高融点金属である保護膜８０は、
厚膜化するほど膜応力が増加し、有機層との間で膜の剥
がれが生じるおそれが増大する。従って高融点金属層
は、陰極６６の膜厚以下、できれば陰極６６の膜厚の１
／２以下あるいは、陰極６６の持つ膜応力以下となる膜
厚とすると良い。図３（ａ）によれば、保護膜を５００
Å以上設けるとダークスポット数はほぼ０となるので、
本実施形態では膜厚の最適値として、陰極６６を４００
０Åと従来よりも十分厚くし、保護膜を５００Åとし
た。本実施形態では、陰極６６と保護膜８０との合計膜
厚は５０００Åであるが、密度が薄い陰極６６を８００
０Åのように厚く堆積した場合に比較して、ダークスポ
ットが著しく低減された。

【００５６】図３（ｂ）は、保護膜を設けた場合のダー
クスポットのマッピングである。図３（ｂ）では一例と
してマザーガラス２０１上に表示パネル２０２を４枚配
置しており、各パネルの黒点がダークスポット２０３で
ある。従来の陰極のみの構造の場合（図８（ｂ））と比
較してダークスポット２０３が激減しており、具体的に
は、図３（ａ）の如く、保護膜を５００Å設けること
で、基板あたりのダークスポット数が数個程度まで低減
できる。

【００５７】次に、本発明の製造工程について図１を参
照して説明する。

【００５８】第１工程：絶縁性基板１０上に、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属もしく
はその合金からなるゲート電極１１、ゲート電極４１及
び保持容量電極線５４をスパッタによって形成する。次
にＣＶＤによってゲート絶縁膜１２、非晶質シリコン膜
を全面に形成する。この非晶質シリコン膜にエキシマレ
ーザを照射することで結晶化し、多結晶シリコン膜とす
る。この多結晶シリコン膜をパターニングして島状の能
動層１３、４３を形成する。

【００５９】能動層１３には、ゲート電極１１上方のチ
ャネル１３ｃと、そのチャネル１３ｃの両側にイオン注
入してソース１３ｓ及びドレイン１３ｄを形成し、同時
に、能動層４３にも、ゲート電極４１上方のチャネル４
３ｃと、そのチャネル４３ｃの両側にイオン注入してソ
ース４３ｓ及びドレイン４３ｄを形成する。

【００６０】そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３、
４３上の全面に、ＣＶＤによってＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ膜
及びＳｉＯ₂膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形成
する。層間絶縁膜１５には、第１のＴＦＴのドレイン１
３ｄおよび第２のＴＦＴのドレイン４３ｄに対応してコ
ンタクトホールを設ける。それぞれにＡｌ等の金属を充
填して、第１のＴＦＴではドレイン信号線５２を兼ねた
ドレイン電極１６を形成し、第２のＴＦＴでは駆動電源
に接続された駆動電源線５３を形成する。

【００６１】更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を
平坦にする平坦化絶縁膜１７を形成して、その平坦化絶
縁膜１７の第２のＴＦＴのソース４３ｓに対応した位置
にコンタクトホールを形成する。このコンタクトホール
を介してソース４３ｓとコンタクトしたＩＴＯ（Indium
Thin Oxide）等から成る第１の電極、即ち陽極６１を
スパッタによって形成する。

【００６２】第２工程：陽極６１上に、ホール輸送層６
２、発光層６３、電子輸送層６４を順次蒸着によって形
成する。発光層６３は各色を発光するが、その各色ごと
に材料が異なっており、その各色、例えば赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の発光材料を順に対応する陽極６１上
に島状に設ける。各表示画素の発光層６３は、陽極６１
に対応して順にＲ，Ｇ，Ｂの各色が繰り返し形成され、
マトリクス状に配列されている。各色の発光層の材料を
蒸着する際には、マトリクス状に開口されたニッケル合
金等から成る金属マスクを用いて第１色を蒸着して発光
層６３を形成し、続いて電子輸送層６４を積層する。そ
の後、このマスクを横または縦に移動させ、各色を順次
蒸着して、発光層６３、電子輸送層６４を形成する。こ
のように、各画素毎に各色の発光層材料を蒸着してＥＬ
層６５を形成する。

【００６３】第３工程：ＥＬ層６５上には、Ａｌを蒸着
して第２電極、すなわち陰極６６を４０００Åに形成す
る。陰極６６をスパッタにより形成すると、ＥＬ層６５
に物理的衝撃を与え、ＥＬ層６５が飛散することもある
ため適切でない。このため、蒸着により基板１０の全面
に陰極６６を形成する。

【００６４】第４工程：陰極６６上に、水分を遮断する
保護膜８０をスパッタによって５００Åに形成する。保
護膜８０は、図２の如く、陰極６６の周端部までを完全
に覆うように形成する。このスパッタの時には、陰極６
６がＥＬ層６５に対する保護膜として機能し、スパッタ
の物理的衝撃はＥＬ層６５に悪影響を及ぼすことはな
い。この保護膜として機能させるときに、あまりに大き
いピンホール、欠陥６７が生じていると、その欠陥６７
からスパッタの影響がＥＬ層６５に及ぶ懸念がある。そ
の観点からも、陰極６６は従来の１０００Å程度では十
分とは言えず、本実施形態のように４０００Åのように
厚く形成するのが好適である。

【００６５】第５工程：さらに水分防止や物理的保護の
観点から、内面に乾燥剤を塗布した封止基板（図２参
照）をシール剤によって固着し、ＥＬ表示装置が完成す
る。

【００６６】ところで、この保護膜８０は、陰極６６の
蒸着後、大気解放することなく、連続して同一装置内ま
たはマルチチャンバー内など真空状態を保持したまま成
膜するのが好適である。陰極６６の蒸着と保護膜８０の
形成との間に大気解放すると、大気中の水分が陰極６６
に付着し、欠陥６７からＥＬ層６５に浸入するおそれが
ある。そこで、図４に示すようなマルチチャンバ装置１
００を用いるとよい。

【００６７】図４（ａ）に示すマルチチャンバ装置１０
０は、共通室１０１に接続された蒸着室１０２、スパッ
タ室（保護膜をＣＶＤで形成する場合はＣＶＤ室）１０
３、ロードロック１０４よりなる。ロードロック１０４
に処理基板を設置し、内部を真空とする。このときバル
ブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を解放しておき、全室同時に真空引
きしてもよい。次に基板を共通室１０１を経由して蒸着
室１０２に搬送し、バルブＶ２を閉じ、陰極６６の蒸着
を行う。蒸着ガスを除去した後バルブＶ２を解放して基
板を共通室１０１を経由してスパッタ室１０３に搬送
し、保護膜８０をスパッタで形成する。処理基板が複数
の場合は、共通室１０１に一時設置しておき、バルブＶ
２、Ｖ３を閉じて蒸着、スパッタを行うことで、複数の
基板を一度も大気解放することなく処理できる。

【００６８】同様の観点から、スパッタ室１０３の代わ
りにＥＬ蒸着室を接続し、ＥＬ層６５と陰極６６とを大
気解放なく連続して形成することも好適である。

【００６９】また、図４（ｂ）に示すマルチチャンバ装
置１１０は、図４（ａ）のマルチチャンバ装置１００
に、さらにＥＬ蒸着室１０５を連結したものである。マ
ルチチャンバ装置１１０によれば、ＥＬ層６５の蒸着か
ら保護層８０の形成まで、全て大気解放せずに連続して
行うことができ、さらに好適である。このように、ＥＬ
層６５の形成後は、できるだけ基板を大気にさらすこと
なく、連続で形成する方が好ましい。ただし、マルチチ
ャンバに接続するチャンバが多くなるほど装置メンテナ
ンスで一度に停止する工程が多くなるので、逆にスルー
プットが低下する。従って、図４（ａ）の装置を用いて
工程３と工程４とを大気解放なく連続して行うか、工程
２と工程３とを連続して行うか、図４（ｂ）の装置を用
いて工程２から工程４までを大気解放なく連続して行う
かは、歩留まりとスループットとを比較して、より効率
の高い方を選択するとよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、第２の電極、すなわち
陰極上および陰極周端部までを完全に覆って水分を遮断
する保護膜を設けるので、陰極に欠陥が生じていても、
保護膜によりダークスポットの発生を回避できる。

【００７１】また、高融点金属よりなる保護膜を設ける
ので、陰極に欠陥が生じていても、保護膜によりダーク
スポットの発生を回避できるのみならず、陰極の欠陥を
埋めて保護膜が陰極の機能を奏する。

【００７２】陰極の欠陥は、成膜中の超微細なダスト
や、ＥＬ素子層形成時の金属マスクを移動することでホ
ール輸送層に傷ができることが原因で、それらが陰極６
６に影響してピンホール等の欠陥ができるものである。
その欠陥から水分が浸入することで、１画素の滅点欠陥
から画面全体が表示できなくなるという大きな問題とな
る。つまり、ＥＬ素子やＴＦＴに異常がない製品でも、
最終工程にて不良となることで、コストもかかり歩留ま
りも低下してしまう。

【００７３】本発明によれば、アルミニウムの陰極上に
水分を遮断する保護膜を設けることで、欠陥部を覆い、
ピンホール等のステップカバレッジも良好となるので、
ダークスポットを低減できる。

【００７４】さらに、保護膜の膜厚は、２０Å以上であ
るので、陰極のピンホールを十分に埋めることができ
る。また、保護膜の膜厚は、第２の電極の膜厚以下また
は第２の電極の膜応力以下の膜厚であるので、第２の電
極と保護膜との膜応力の差による膜の剥がれを防止でき
る。より限定的には、保護膜の厚みを２００Å以上にす
ることで、ダークスポットが十分に低減できる。さらに
５００Å以上であればピンホール等によって生じる段差
を十分に覆ってステップカバレッジを良好にでき、ダー
クスポットの発生をほとんど抑えることができる。逆
に、保護膜を２０００Å程度設ければダークスポットは
全く発生しなくなるので、これ以上厚く形成する必要は
なく、２０００Å以下とするとよい。さらに、保護膜を
陰極の膜厚の１／２以下、あるいは、保護膜の応力が２
×１０^４ｄｙｎ／ｃｍ以下となる膜厚にすれば、膜剥が
れはさらに減少する。

【００７５】さらに、第２の電極は蒸着によって形成さ
れるので、第２の電極を形成することによるＥＬ層への
悪影響が少ない。

【００７６】さらに、保護膜はスパッタによって形成さ
れるので、緻密な、水分防止能力の高い保護膜とするこ
とができる。特に第２の電極を蒸着によって形成してあ
れば、スパッタで保護膜を形成しても、第２の電極がス
パッタ時の保護膜として機能するので、ＥＬ層への悪影
響が少ない。

【００７７】さらに、ＥＬ素子を発光させ、この光は第
１の電極側から放出されるボトムエミッション型構造で
あるので、第２の電極上に不透明な保護膜を設けても発
光輝度、発光率への影響は無く、最適な実施態様であ
る。

【００７８】また、第２の電極形成工程から保護膜形成
工程に基板を大気にさらすことなく移行するので、製造
工程中に第２の電極の欠陥から水分がＥＬ層に浸入する
ことが防止される。

【００７９】さらに、ＥＬ層形成工程から第２の電極形
成工程に基板を大気にさらすことなく移行するので、製
造工程中にＥＬ層が大気中の水分によって劣化すること
が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための断面図である。

【図２】本発明を説明するための断面図である。

【図３】本発明を説明するための特性図である。

【図４】本発明を説明するための概念図である。

【図５】従来技術を説明するための平面図である。

【図６】従来技術を説明するための等価回路図である。

【図７】従来技術を説明するための断面図である。

【図８】従来技術を説明するための（ａ）断面図、
（ｂ）特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上方に設けられた第１の電極と、該
第１の電極上に設けられ発光層を有するＥＬ素子と、該
ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタと、前記ＥＬ素子
上に設けられた第２の電極とを有するエレクトロルミネ
ッセンス表示装置において、前記第２の電極上に、水分を遮断する保護膜を設けるこ
とを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】基板上方に設けられた第１の電極と、該
第１の電極上に設けられ発光層を有するＥＬ素子と、該
ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタと、前記ＥＬ素子
上に設けられた第２の電極とを有するエレクトロルミネ
ッセンス表示装置において、前記第２の電極上に、高融点金属よりなる保護膜を設け
ることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装
置。
【請求項３】前記保護膜の膜厚は、２０Å以上で前記
第２の電極の膜厚以下であることを特徴とする請求項１
または請求項２のいずれかに記載のエレクトロルミネッ
センス表示装置。
【請求項４】前記保護膜の膜応力は、前記第２の電極
の膜応力以下であることを特徴とする請求項１または請
求項２のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表
示装置。
【請求項５】前記第２の電極は蒸着によって形成され
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】前記保護膜はスパッタによって形成され
ていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれ
かに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項７】前記ＥＬ素子を発光させ、この光は前記
第１の電極側から放出されることを特徴とする請求項１
乃至請求項６のいずれかに記載のエレクトロルミネッセ
ンス表示装置。
【請求項８】表示画素をなす第１の電極と第２の電極
との間に積層された各色を発光する発光層を備えたエレ
クトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、基
板上方に前記第１電極を形成する第１工程と、前記第１
電極上に発光素子層を形成する第２工程と、前記発光素
子層上に前記第２電極を形成する第３工程と、前記第２
の電極形成上に水分を遮断する保護膜を形成する第４工
程とを有することを特徴とするエレクトロルミネッセン
ス表示装置の製造方法。
【請求項９】表示画素をなす第１の電極と第２の電極
との間に積層された各色を発光する発光層を備えたエレ
クトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、基
板上方に前記第１電極を形成する第１工程と、前記第１
電極上に発光素子層を形成する第２工程と、前記発光素
子層上に前記第２電極を形成する第３工程と、前記第２
の電極上に高融点金属よりなる保護膜を形成する第４工
程とを有することを特徴とするエレクトロルミネッセン
ス表示装置の製造方法。
【請求項１０】前記第３工程から前記第４工程に前記
基板を大気にさらすことなく移行することを特徴とする
請求項８または請求項９のいずれかに記載のエレクトロ
ルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項１１】前記第２工程から前記第３工程に前記
基板を大気にさらすことなく移行することを特徴とする
請求項１０に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置
の製造方法。
【請求項１２】前記第２工程において、前記第２の電
極は蒸着によって形成されることを特徴とする請求項８
または請求項９のいずれかに記載のエレクトロルミネッ
センス表示装置の製造方法。
【請求項１３】前記第３工程において、前記保護膜は
スパッタによって形成されることを特徴とする請求項８
または請求項９のいずれかに記載のエレクトロルミネッ
センス表示装置の製造方法。