JP2004303646A

JP2004303646A - 電気光学装置、及び電気光学装置の製造方法、並びに電子機器

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Publication number: JP2004303646A
Application number: JP2003097259A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kayano; 祐治茅野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP4470385B2

Abstract

【課題】良好な有機ＥＬ素子を形成するために、液体吐出法で有機ＥＬ素子を形成することが容易になる電気光学装置、及び電気光学装置の製造方法、並びに電子機器を提供する。
【解決手段】基板２０上に設けられている駆動素子１１２、１１３、１２３および画素電極２３を有する電気光学装置１であって、基板２０は駆動素子１１２、１１３、１２３の位置に対応して形成された凹部７７を有し、さらにスイッチング素子及び配線と画素電極２３の間に平坦化絶縁膜７５を有していることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置、及び電気光学装置の製造方法、並びに電子機器に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
従来、基板上に複数の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す。）と、このＴＦＴによって駆動される有機ＥＬ素子とを有した有機ＥＬ表示装置が知られている。また、このような有機ＥＬ表示装置においては、ＴＦＴと有機ＥＬ素子との間に層間絶縁膜が形成されており、良好な電気絶縁性が得られた構成となっている。
【０００３】
このような有機ＥＬ表示装置の中でも、有機ＥＬ素子を形成する方法としては、蒸着法を用いるのが一般的であったが、近年では湿式法による形成方法が提案され、その中でも液体吐出法が注目されている。当該液体吐出法は、各種材料を液状化させた液体材料を微細な領域に正確に吐出して定着させることができるので、フォトリソグラフィが不要になり、材料の無駄が発生せず、製造コストの低減が可能になる。
【０００４】
上記の湿式法によれば、液体材料が配置される部位が凹凸面を有した場合に、当該液体材料が凹部に偏って配置され、その膜厚が不均一になり、発光特性のバラツキや、有機ＥＬ表示装置の短寿命化を招くという課題がある。そのため、湿式法を施す前に下地の層間絶縁膜等の表面を高精度に平坦化する必要がある。
【０００５】
層間絶縁膜等の表面を平坦化する技術として、予め基板に溝を設け、ＴＦＴ等の駆動素子を当該溝に埋設する技術が提案されている（特許文献１〜７参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０３−１５９１７５号公報
【特許文献２】
特開平０６−０９５１５５号公報
【特許文献３】
特開平０６−１３０４１８号公報
【特許文献４】
特開平０８−０９５０６２号公報
【特許文献５】
特開平１０−２６８３４３号公報
【特許文献６】
特開平１０−３３９８７３号公報
【特許文献７】
特開２０００−２１４４８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献の技術によれば、ゲート電極（駆動素子）だけを埋め込んでも、他の回路及び配線（駆動素子）が突起となり平坦化が困難であるという問題があった。また、大画面パネルの場合、配線抵抗の影響を軽減するために配線幅を広げるだけでなく、ある程度の厚みで配線を形成する必要があるため、平坦化が困難になるという問題があった。また、コンデンサ（駆動素子）を形成する場合には、配線を重ねる必要があり、平坦化が更に困難になるという問題あった。
【０００８】
また、図９に示すように、基板５００に溝５１０を設け、当該溝５１０に薄膜層（多結晶シリコン層、配線等）５２０を形成する場合に、理想的には図９（ａ）及び（ｂ）に示すように基板表面５００ａが平坦となるように溝５１０に薄膜層５２０が形成されることが好ましいが、一般的なフォトリソプロセスでは基板表面５００ａの平坦化は困難であり、図９（ｃ）及び（ｄ）に示すようにスイッチング素子のパターンの位置ズレや寸法ズレによって隙間５５０や突起部５６０が形成されてしまい、完全な平坦化を実現することができないという問題があった。
【０００９】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、良好な有機ＥＬ素子を形成するために、液体吐出法で有機ＥＬ素子を形成することが容易になる電気光学装置、及び電気光学装置の製造方法、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、本発明の電気光学装置は、基板上に設けられている駆動素子および画素電極を有する電気光学装置であって、前記基板は前記駆動素子の位置に対応して形成された凹部を有し、さらにスイッチング素子及び配線と画素電極の間に平坦化絶縁膜を有していることを特徴とする。
ここで、駆動素子とは、スイッチング素子、各種電極、各種配線、各種絶縁膜、保持容量等からなり、電気光学装置の駆動信号（走査信号、画素信号、駆動制御信号等）に応じて、発光層を狭持する対向電極間に電圧を付与するものであり、当該駆動信号に応じて発光層を発光する機能を備えた素子である。
また、発光層とは、画素電極と対向電極から供給される正孔と電子が結合し、励起状態から失活することにより、発光現象が生ずる性質を有したものである。また、凹部とは、駆動素子のうちいずれかを埋設するために、基板に形成された部位であり、当該凹部の位置は駆動素子の位置に対応して形成されている。更に、従来まで基板面から突起した駆動素子が埋設されるので、所望に平坦化された平坦面が形成される。
また、平坦化絶縁膜とは、凹部に埋設された駆動素子の上方に形成される層間絶縁膜であり、また、上記所望に平坦化された平坦面に対して更に高精度な平坦化を補完的に行い、で画素電極や発光層等の発光機能層が形成される下地膜を意味する。
従って本発明によれば、駆動素子を基板に埋設して得られる平坦面を、平坦化絶縁膜によって更に高精度に平坦化することができるので、平坦化絶縁膜の上層に形成される発光層等の発光機能層が均一に形成され、発光特性のバラツキが生じず、良好な発光特性が得られ、長寿命化が達成された電気光学装置を提供することができる。
また本発明は先に記載の電気光学装置であり、前記平坦化絶縁膜の材料が有機材料であることを特徴とする。
有機材料はフォトリソプロセスによってパターンを容易に形成できるだけでなく、感光性を持たせてフォト工程のみでパターンを形成することができる。そのため、無機材料と比べて工程短縮・コスト削減という効果が得られる。
また本発明は先に記載の電気光学装置であり、前記有機材料は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂のうちいずれかを含んでいることを特徴とする。
これらの材料は、有機材料の特徴を有するのみならず、耐熱性にすぐれ、電気光学装置製造プロセスの加工条件（温度）を高く設定することができるので、他の材料を使った場合に比べて高信頼性の電気光学装置を提供することができる。
また本発明の電気光学装置の製造方法は、基板上に、駆動素子と、平坦化絶縁膜と、画素電極と、発光層と、対向電極とを順に形成する電気光学装置の製造方法であって、基板に凹部を形成し、当該凹部に駆動素子を埋設して平坦面を形成する工程と、平坦面を補完する平坦化絶縁膜を形成する工程とを具備することを特徴とする。
従って本発明によれば、所望に平坦化された平坦面が平坦化絶縁膜によって更に高精度に平坦化されるので、平坦化絶縁膜の上層に形成される発光層等の発光機能層が均一に形成され、発光特性のバラツキが生じず、良好な発光特性が得られ、長寿命化が達成された電気光学装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明は先に記載の電気光学装置の製造方法であり、平坦化絶縁膜を形成する工程は、耐熱性感光性樹脂を塗布する工程と、前記耐熱性感光性樹脂を乾燥させる工程と、平坦化膜パターンの露光用マスクを通して前記耐熱性感光性樹脂に対して紫外線を照射する工程と、現像液によって前記耐熱性感光性樹脂の不要部分を溶解除去する工程と、前記耐熱性感光性樹脂を焼成する工程とを具備していることを特徴とする。
有機材料のパターニングによって平坦化絶縁膜を形成する場合、耐熱性感光性樹脂を用いるのが最も簡便で低コスト化が可能である。従って、高信頼性の電気光学装置を低コストで提供することができる。
また、本発明は先に記載の電気光学装置の製造方法であり、前記耐熱性感光性樹脂が、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂のうちいずれかを含んでいることを特徴とする。
これらの耐熱性感光樹脂は、表示体分野、半導体分野等で広く使われており、容易に入手でき、コストも類似材料の中では比較的安い。従って高信頼性の電気光学装置を低コストで提供することができる。
【００１２】
また、本発明は先に記載の電気光学装置の製造方法であり、発光層を形成する工程は湿式法を施す工程を具備することを特徴とする。ここで、湿式法の中でも液体吐出法であることが好ましい。
従って、本発明によれば、液体吐出装置に設定されたパターンの電子データに応じて、吐出量が制御された液体材料を微細な領域に正確に吐出して定着させることができるので、マスクパターンを転写するフォトプロセスが不要になり、材料の無駄が発生せず、製造コストの低減が可能になる。
また、平坦化絶縁膜が高精度な平坦面を有しているので、上記方法で吐出された発光層の液体材料は均一になり、また、液体吐出法により一滴あたりの液体材料の吐出量が一定に管理されているので、発光層の膜厚が均一になり、先に記載の製造方法と同様の効果を奏する。
【００１３】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とするものである。
従って、本発明の電子機器としては、例えば、携帯電話機、移動体情報端末、時計、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置などを例示することができる。このように電子機器の表示部に、本発明の電気光学装置を採用することによって、良好な発光特性及び発光寿命の表示部を備え、低コストの電子機器となる。
これらの電子機器を製造するには、電気光学装置を携帯電話、携帯型情報処理装置、腕時計型電子機器等の各種電子機器の表示部に組み込むことにより製造される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明に係る電気光学装置、及び電気光学装置の製造方法、並びに電子機器の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、係る実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。なお、以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
【００１５】
（第１の実施形態）
（ＥＬ表示装置）
まず、第１の実施形態として本発明の製造方法によって製造される電気光学装置について説明する。そこで、電気光学物質の一例である電界発光型物質、中でも有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料を用いたＥＬ表示装置について説明する。図１は本実施形態に係るＥＬ表示装置の配線構造を示す模式図である。
【００１６】
図１に示すＥＬ表示装置（電気光学装置）１は、薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下では、ＴＦＴと略記する）を用いたアクティブマトリクス方式のＥＬ表示装置である。
【００１７】
このＥＬ表示装置１は、複数の走査線（配線）１０１…と、各走査線１０１に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線（配線）１０２…と、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線（配線）１０３…とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線１０１…と信号線１０２…の各交点付近に、画素領域Ｘ…が設けられている。
【００１８】
信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路１００が接続されている。また、走査線１０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路８０が接続されている。
【００１９】
更に、画素領域Ｘ各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ（駆動素子）１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から共有される画素信号を保持する保持容量（駆動素子）１１３と、当該保持容量１１３によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ（駆動素子）１２３と、この駆動用ＴＦＴ１２３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに当該電源線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極２３と、当該画素電極２３と陰極５０との間に挟み込まれた発光機能層１３とが設けられている。
【００２０】
このＥＬ表示装置１によれば、走査線１０１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１１２がオン状態になると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量１１３に保持され、当該保持容量１１３の状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１２３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１２３のチャネルを介して、電源線１０３から画素電極２３に電流が流れ、更に発光機能層１３を介して陰極５０に電流が流れる。発光機能層１３は、これを流れる電流量に応じて発光する。
【００２１】
次に、本実施形態のＥＬ表示装置１の全体的な態様について説明する。
図２に示すＥＬ表示装置１は、電気絶縁性を備える基板２０と、図示略のスイッチング用ＴＦＴに接続された画素電極が基板２０上にマトリックス状に配置される図示略の画素電極域と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線１０３…と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部３（図中一点鎖線枠内）とを具備して構成されている。また画素部３は、中央部分の実表示領域４（図中二点鎖線枠内）と、実表示領域４の周囲に配置されたダミー領域５（一点鎖線および二点鎖線の間の領域）とに区画されている。
【００２２】
実表示領域４には、図１に示した画素領域Ｘに対応して画素Ｒ、Ｇ、Ｂが複数配置されている。また、実表示領域４の図中両側には、走査線駆動回路８０、８０が配置されている。この走査線駆動回路８０、８０はダミー領域５の下層側に位置して設けられている。
【００２３】
更に、実表示領域４の図中上側には、検査回路９０が配置されている。この検査回路９０はダミー領域５の下層側に位置して設けられている。この検査回路９０は、ＥＬ表示装置１の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する不図示の検査情報出力手段を備え、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。
【００２４】
走査線駆動回路８０および検査回路９０の駆動電圧は、所定の電源部から駆動電圧導通部を介して印加されている。また、これら走査線駆動回路８０および検査回路９０への駆動制御信号および駆動電圧は、このＥＬ表示装置１の作動制御を司る所定のメインドライバなどから駆動制御信号導通部及び駆動電圧導通部を介して送信および印加されるようになっている。
なお、この場合の駆動制御信号とは、走査線駆動回路８０および検査回路９０が信号を出力する際の制御に関連するメインドライバなどからの指令信号である。
【００２５】
次に、図３及び図４を参照し、ＥＬ表示装置１の中でも画素Ｒ、Ｇ、Ｂを構成している画素領域Ｘについて説明する。図３はＥＬ表示装置１の要部断面図、図４は図３のＡ−Ａ’平面図である。なお、図３は図４のＢ−Ｂ’断面に対応している。また、図３及び図４においては、配線や絶縁膜の境界線が重なっている部分を拡大分離して表示している。
ＥＬ表示装置１は、基板２０上に、回路部（駆動素子）と、層間絶縁層１２と、発光機能層１３とを備えた構成となっている。次に、本実施形態においては、回路部、層間絶縁層１２、発光機能層１３を順に説明する。
【００２６】
（回路部）
回路部は、基板２０に形成された凹部７７に埋設されており、スイッチング用ＴＦＴ（駆動素子）１１２と、駆動用ＴＦＴ（駆動素子）１２３と、保持容量（駆動素子）１１３とを備えている。なお、凹部７７を含む基板２０の表面には不図示の下地保護層が形成されている。
【００２７】
基板２０は、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。なお、凹部７７をエッチング法により形成する場合には、エッチング性が良好な材料が好ましい。
【００２８】
図４に示すように、スイッチング用ＴＦＴ１１２は、ゲート電極１１２Ｇと、ソース領域１１２Ｓと、ドレイン領域１１２Ｄとを有しており、これらは凹部７７に埋設されている。これらは、ポリシリコン等の半導体材料からなり、イオン注入法によりＰ（リン）イオン等の不純物が混入されている。ソース領域１１２Ｓとドレイン領域１１２Ｄとの間には不図示のチャネル領域が形成されており、当該チャネル領域はゲート電極１１２Ｇの電界の作用によってソース領域１１２Ｓとドレイン領域１１２Ｄとは導通状態となる。ゲート電極１１２Ｇと走査線１０１とは同一部材であるので、走査線駆動回路８０の走査信号がゲート電極１１２Ｇに供給されるようになっている。また、ソース領域１１２Ｓ及び信号線１０２、ドレイン領域１１２Ｄ及びドレイン電極ＤＲは、コンタクトホールＣを介して電気的に接続されている。
【００２９】
駆動用ＴＦＴ１２３は、ゲート電極１２３Ｇと、ソース領域１２３Ｓと、ドレイン領域１２３Ｄとを有しており、これらは凹部７７に埋設されている。これらは、ポリシリコン等の半導体材料からなり、イオン注入法によりＰ（リン）イオン等の不純物が混入されている。ソース領域１２３Ｓとドレイン領域１２３Ｄとの間には不図示のチャネル領域が形成されており、当該チャネル領域はゲート電極１２３Ｇの電界の作用によってソース領域１２３Ｓとドレイン領域１２３Ｄとは導通状態となる。ゲート電極１２３Ｇは、ドレイン電極ＤＲとコンタクトホールを介して電気的に接続されていると共に、下層電極４１と同一部材で一体形成されている。また、ソース領域１２３Ｓ及び電源線１０３、ドレイン領域１２３Ｄ及び画素電極２３は、コンタクトホールＣ及び中継電極１０を介して電気的に接続されている。ここで、中継電極１０は、層間絶縁層１２（後述）に形成されたコンタクトホールＣを埋設するように形成されている。
【００３０】
保持容量（駆動素子）１１３は、電源線１０３と下層電極４１とからなり、下層電極４１が凹部７７に埋設されている。下層電極４１はゲート電極１２３Ｇ及びドレイン電極ＤＲと接続されているので、ドレイン領域１１２Ｄを介して供給される画像信号を保持し、当該保持された画像信号がゲート電極１２３Ｇに供給されるようになっている。
このような回路部においては、凹部７７によって基板２０の内部に埋設されるので、その表面は所望に平坦化された平坦面となる。
【００３１】
（層間絶縁層）
層間絶縁層１２は、第１層間絶縁層７１と、第２層間絶縁層７２と、平坦化絶縁層（平坦化絶縁膜）７５とを備えている。
第１層間絶縁層７１は、下層電極４１と電源線１０３とを絶縁するものであり、ドレイン電極ＤＲ及び信号線１０２および電源線１０３の側面を埋めるように形成されている。
第２層間絶縁層７２は、ドレイン電極ＤＲ、信号線１０２、電源線１０３及び第１層間絶縁層７１を完全に覆うように形成されている。
平坦化絶縁層７５は、層間絶縁層１２の最上部に位置する層膜であり、上記回路部の埋設により形成された平坦面に対して、補完的に高精度に平坦化するための層膜である。
なお、第１層間絶縁層７１と、第２層間絶縁層７２とは一括して形成してもよい。
【００３２】
このような層間絶縁層１２の材料としては、種種の材料が採用され、特に、平坦化絶縁層７５は有機材料を用いて形成されている。当該有機材料としてはアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等が好適に採用される。第１層間絶縁層７１及び第２層間絶縁層７２の材料は、製造プロセスや完成後の信頼性等に問題がなければ平坦化絶縁層７５と同じ材料であることが好ましいが、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機絶縁膜でもかまわない。
【００３３】
（発光機能層）
発光機能層１３は、正孔を注入／輸送可能な正孔注入／輸送層７０と、電気光学物質の一つである有機ＥＬ物質を備える有機ＥＬ層（発光層）６０と、有機ＥＬ層６０に対して電子を注入する電子注入層５２とが順に形成されたものであり、画素電極２３と陰極５０とによって狭持されている。
【００３４】
画素電極２３は、中継電極１０と電気的に接続された部位である。その材料としては、アルミ（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等の金属やＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ（登録商標））（出光興産社製）等の透明性金属等によって形成されており、これらの材料の単層構造や２層構造が好適に採用される。トップエミッション型の場合、画素電極としてＣｒ等を採用した場合、発光光を好適に反射するため、発光効率を向上させることができる。また、画素電極がＴｉとＩＴＯとの積層膜の場合、ＩＴＯ、正孔注入／輸送層７０や有機ＥＬ層６０、陰極５０の屈折率／反射率から各層の膜厚を最適化することにより、入射光の反射を抑制して実表示領域４を黒色化してコントラストを改善することができる。
【００３５】
正孔注入／輸送層７０は、画素電極２３から有機ＥＬ層６０に正孔を注入するものであり、その材料としては、例えば、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、または、それらのドーピング体等の材料が採用される。より具体的には、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの一種であるバイトロン−ｐ（Ｂｙｔｒｏｎ−ｐ：バイエル社製）などを好適に用いることができる。正孔注入／輸送層７０の形成方法としては、液体吐出法が好適に用いられる。当該液体吐出法においては、各種材料と揮発性液体とを混合させた液体材料を微細な領域に正確に吐出して定着させることができるので、フォトリソグラフィが不要になり、材料の無駄が発生せず、製造コストの低減が可能になる。
【００３６】
有機ＥＬ層６０は、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が採用される。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料、例えば、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることができる。また、有機ＥＬ層６０の膜厚は、５０〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。有機ＥＬ層６０の形成方法としては、正孔注入／輸送層７０と同様に液体吐出法が用いられる。
【００３７】
電子注入層５２は、陰極５０から有機ＥＬ層６０に電子を注入するものであり、バソクプロインとＣｓの共蒸着膜、ＣａまたはＭｇ−Ａｇ合金のような低仕事関数金属を光が十分透過する程度の厚さ（概ね５〜２０ｎｍ）に形成した薄膜等の材料が採用される。また、電子注入層５２は、上記材料を蒸発源とする蒸着法、又は上記金属化合物のターゲット材を用いたプラズマダメージが少ないスパッタリング法などにより形成される。
【００３８】
陰極５０は、実表示領域４（図２参照）を覆うように形成されている。
陰極５０を形成するための材料としては、透明性を備えた公知の材料として、ＩＴＯが好適に採用される。その他の透明性を備えた金属として、金属酸化物に亜鉛（Ｚｎ）を含有した材料、例えば、酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー）（登録商標））（出光興産社製）等を採用することができる。
このような陰極５０は、上記の材料のターゲット材を用いたスパッタリング法、或いは上記材料を含有する反応性ガスを用いるＣＶＤ法などにより形成される。
【００３９】
また、上記正孔注入／輸送層７０と有機ＥＬ層６０の側部には、画素電極２３と接触するように配置された親液性制御層２５と、バンク５１とが形成されている。親液性制御層２５は、例えばＳｉＯ_２などの親液性材料を主体とした材料によって形成されており、絶縁材料であることが好ましい。また、バンク５１は、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等の材料によって形成されており、各画素領域Ｘを囲うように形成してもよいし、同色の列または行の画素を繋げるように形成してもよい。親液性制御層２５が親液性を有することにより、正孔注入／輸送層７０と有機ＥＬ層６０とを液体吐出法により形成する場合（後述）に、液体材料が一様に濡れ広がるので、陰極と陽極間とのショート等の欠陥発生を防止することができる。
なお、本実施形態における親液性制御層２５の「親液性」とは、少なくともバンク５１を構成するアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの材料と比べて親液性が高いことを意味するものとする。
【００４０】
更に、陰極５０上には、不図示の保護膜、接着層、カバー基板が形成されている。保護膜は、ＥＬ表示装置１の外部から侵入する水分や酸素に対するガスバリア性を備えた部材である。保護膜の材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等が採用される。
接着層は、保護膜にカバー基板を接着すると共に、カバー基板の外部からの衝撃を緩衝する緩衝材としての機能を有するものである。
カバー基板は、電気絶縁性を有する種種の板状部材であって、ガラス基板等が好適である。また、ＥＬ表示装置の形態によってはフレキシブル基板でもよい。
【００４１】
このように構成されたＥＬ表示装置１においては、まず、走査線駆動回路８０が走査信号を発した際に、ゲート電極１１２Ｇに電流が流れ、ゲート電極１１２Ｇ近傍への電界の作用により、ソース領域１１２Ｓとドレイン領域１１２Ｄとが導通状態となる。ここで、データ線駆動回路１００が駆動信号を発した際には、信号線１０２から、ソース領域１１２Ｓとドレイン領域１１２Ｄを介してドレイン電極ＤＲ及びゲート電極１２３Ｇへ電流が流れる。更に、ゲート電極１２３Ｇ近傍への電界の作用により、ソース領域１２３Ｓとドレイン領域１２３Ｄとが導通状態となり、電源線１０３の電流がソース領域１２３Ｓとドレイン領域１２３Ｄと中継電極１０を介して、画素電極２３に供給される。更に、ドレイン電極ＤＲは下層電極４１と接続されているので、駆動信号は保持容量１１３によって保持される。
【００４２】
画素電極２３に電流が供給されることにより、画素電極２３と陰極５０には所定の電圧が供給される。これに伴って、有機ＥＬ層６０に対して正孔注入／輸送層７０から正孔が注入され、電子注入層５２から電子が注入される。有機ＥＬ層６０において正孔と電子が結合し、励起状態から失活することにより、発光現象が生ずる。ここで発光光は、陰極５０側に出射する。
【００４３】
上述したように、ＥＬ表示装置１においては、凹部７７に回路部が埋設されることにより、その表面は所望に平坦化された平坦面となる。更に、平坦化絶縁層７５が形成されるので、補完的に高精度に平坦化される。従って、画素電極２３の面積を駆動素子の上層側まで広げても画素電極２３の表面も高精度に平坦化されているため、正孔注入／輸送層７０及び有機ＥＬ層６０を液体吐出法によって均一に形成することが可能になる。よって、画素内における有機ＥＬ６０の発光量のバラツキが生じることがなく、良好な発光特性を得ることが可能になる。更に、画素電極２３の面積を広げて開口率が向上しているため、パネルの輝度を下げることなく各画素の単位面積あたりの発光輝度を低くすることができ、長寿命のＥＬ表示装置となる。
【００４４】
（ＥＬ表示装置の製造方法）
次に、本実施形態に係るＥＬ表示装置１の製造方法の一例として、トップエミッション型ＥＬ表示装置の製造方法について、図５から図７を参照して説明する。なお、図５から図７に示す各断面図は、図３の断面図に対応しており、各製造工程順に示している。
【００４５】
まず、図５（ａ）に示すように、基板２０にエッチングにより第１の凹部７７ａ（７７）を形成する。基板２０表面から第１の凹部７７ａ（７７）の底部までの深さは、スイッチング用ＴＦＴ１１２及び駆動用ＴＦＴ１２３のソース領域１１２Ｓ、１２３Ｓ及びドレイン領域１１２Ｄ、１２３Ｄの膜厚と同じにする。
【００４６】
次に、図５（ｂ）に示すように、基板２０に第２の凹部７７ｂ（７７）を形成する。基板２０表面から第２の凹部７７ｂ（７７）の底部までの深さは、ゲート電極１１２Ｇ、１２３Ｇと、その下層のチャネル領域との膜厚の合計と同じにする。
次に、図５（ｃ）に示すように、基板２０に第３の凹部７７ｃ（７７）を形成する。基板２０表面から第３の凹部７７ｃ（７７）の底部までの深さは、ソース領域１２３Ｓと、後に形成するゲート絶縁膜８０、下層電極４１の膜厚の合計と同じにする。
【００４７】
このような一連の凹部７７の形成方法は、レジスト塗布工程、露光工程、現像工程、エッチング工程等の一連のフォトリソグラフィ法を施すことにより行われる。従って、基板２０にレジストを塗布した後に、凹部７７のマスクパターンによる露光が行われ、これを現像することにより、マスクパターンに対応してレジストが除去され、基板２０の一部分が露出状態となる。更に、ドライ又はウエットのドライエッチング法を施すことにより、凹部７７が形成される。ここで、凹部７７のパターンは、後に形成される回路部のいずれかの部位に対応している。なお、エッチング法においては、エッチング処理時間、エッチング液の種類やエッチングガスの種類等の条件を設定することにより、凹部７７の深さ、テーパ角度等を所望に設定することが可能である。
【００４８】
次に、凹部７７を含む基板２０の表面に、必要に応じて不図示の下地保護層を形成する。この下地保護層は、基板２０が不純物を有する場合にポリシリコン層へのドーピングを防ぐものである。当該下地保護層の形成方法は、テトラエトキシシラン（以下ＴＥＯＳ）や酸素等を原料ガスとして、プラズマＣＶＤ法により形成される。
【００４９】
次に、図５（ｄ）に示すように、ポリシリコン層を形成する。ポリシリコン層は、プラズマＣＶＤ法によってアルモファスシリコン膜からなる半導体膜を形成後、レーザーアニール法又は固定成長法などの結晶化工程を行い、半導体膜を結晶化することにより形成される。更に、ポリシリコン層をフォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、ＴＦＴとなるポリシリコンパターンパターン２０１が形成される。ここで、ポリシリコンパターン２０１上面位置が基板２０上面と同位置となるように、ポリシリコンパターン２０１の膜厚が決定される。
ポリシリコンパターン２０１は、後の工程でソース領域１１２Ｓ、１２３Ｓ、ドレイン領域１１２Ｄ、１２３Ｄとなる。
【００５０】
次に、図５（ｅ）に示すように、ゲート絶縁膜１４０を形成する。
当該ゲート絶縁膜１４０の形成方法は、ＴＥＯＳや酸素等を原料ガスとして、プラズマＣＶＤ法により成膜し、その後にフォトリソグラフィ法によりパターニングすることで形成される。
【００５１】
次に、図５（ｆ）に示すように、ゲート電極１１２Ｇ、１２３Ｇ、下層電極４１を形成する。
当該ゲート電極１１２Ｇ、１２３Ｇ及び下層電極４１の形成方法は、アルミ、タンタル、モリブデン、チタン、タングステン等の金属膜からなる導電膜をスパッタ法によって形成し、その後にフォトリソグラフィ法によりパターニングが行われる。この際に、走査線１０１（図１、図４参照）も同時に形成する。
【００５２】
次に、高濃度のリンイオンを打ち込んで、ゲート電極１１２Ｇ、１２３Ｇに対してセルフアライン（自己整合）的にソース領域１１２Ｓ、１２３Ｓ、ドレイン領域１１２Ｄ、１２３Ｄを形成する。
当該工程においてはイオン注入法が施され、例えば、リンイオンを約１×１０^１５ｃｍ^−２のドーズ量でイオン注入することにより、露出状態のポリシリコンパターン２０１にリンイオンがドーピングされる。なお、本工程においては、イオン注入選択マスクを用いてもよい。更に、リンイオンが注入されなかった部分、即ち、ゲート電極１１２Ｇ、１２３Ｇの下方部分がチャネル領域となる。
【００５３】
次に、図５（ｇ）に示すように、第１層間絶縁層７１を形成する。
当該第１層間層７１の形成方法としては、スピンコート等の湿式法が用いられる。スピンコート法により液体材料を塗布した後には、熱処理によりプレベークが行われる。
更に、第１層間層７１に対して、フォトリソグラフィ法を施すことによりコンタクトホールＣがパターニングされる。
【００５４】
次に、図６（ｈ）に示すように、データ線１０２（図１、図４参照）、ドレイン電極ＤＲ、電源線１０３及び中継電極１０の下層部分１０ａを形成する。
当該工程においては、アルミ、タンタル、モリブデン、チタン、タングステン等の金属膜をスパッタ法によって形成し、その後にフォトリソグラフィ法によりパターニングが行われる。
【００５５】
次に、図６（ｉ）に示すように、第２層間絶縁層７２を形成し、中継電極１０に相当する部分にコンタクトホールＣを形成する。
当該第２層間層７２、コンタクトホールＣの形成方法は、第１層間絶縁層７１と同様であり、説明を省略する。
次に、コンタクトホールＣに対して中継電極１０の中層部１０ｂを形成する。当該中層部１０ｂの形成方法は、下層部分１０ａと同様であり、説明を省略する。
【００５６】
次に、図６（ｊ）に示すように、平坦化絶縁層７５を形成し、第２層間絶縁層７２表面の平坦性が補完される。
当該平坦化絶縁層７５の形成方法においては、スピンコート法等の湿式法が採用される。従って、第２層間絶縁層７２上に上述の感光性有機材料を塗布し、更に、プレベークを行うことにより平坦化絶縁層７５が乾燥される。その後、露光、現像、リンス、乾燥、焼成の各プロセスを経て平坦化絶縁膜が硬化される。
なお、本実施形態においては、スピンコート法を限定することなく、インクジェット法（液体吐出法）等を用いてもよい。インクジェット法を用いる場合には、第２層間絶縁層７２表面の凹凸を測定し、測定結果に基づいて液体吐出パターン（例えば、ビットマップデータ）を作成し、当該パターンに応じて液体を吐出して第２層間絶縁層７２表面の凹部を埋設する。即ち、第２層間絶縁層７２の平坦化を補完することができる。
【００５７】
次に、中継電極１０の上層部１０ｃを形成する。
当該形成方法は、上記の他の中継電極１０の下層部１０ａおよび中層部１０ｂと同様であり、説明を省略する。
【００５８】
次に、図６（ｋ）に示すように、画素電極２３を形成する。
当該工程においては、アルミ、タンタル、モリブデン、チタン、タングステン等の金属膜、及びＩＴＯ等の透明導電膜をスパッタ法等により積層した後に、フォトリソグラフィ法によりパターニングすることで行われる。
ここで、上述した平坦化絶縁層７５が形成されているので、当該画素電極２３を形成することにより、その表面も同じように平坦化される。
【００５９】
次に、図６（ｌ）に示すように、画素電極２３、及び平坦化絶縁層７５上に絶縁層である親液性制御層２５を形成する。
従って、親液性制御層２５を形成することにより、画素電極２３の一部が開口した状態になる。
【００６０】
次に、図７（ｍ）に示すように、親液性制御層２５を覆うようにバンク５１を形成する。当該バンク５１の形成方法としては、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などのレジストを溶媒に溶かしたものを、スピンコート法、ディップコート法などの各種塗布法により塗布して有機質層を形成する。なお、有機質層の構成材料は、後述するインクの溶媒に溶解せず、しかも露光現像プロセスなどによってパターニングし易いものであればどのようなものでもよい。
【００６１】
次に、バンク５１の表面に、親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とを形成する。本実施形態においてはプラズマ処理工程により、各領域を形成するものとしている。具体的には、当該プラズマ処理工程は、予備加熱工程と、バンク５１の上面及び壁面並びに画素電極２３の上面、親液性制御層２５の上面を親液性にする親インク化工程と、有機バンク層の上面および開口部の壁面を撥液性にする撥インク化工程と、冷却工程とを具備している。
【００６２】
即ち、基材（バンクなどを含む基板２０）を所定温度、例えば７０〜８０℃程度に加熱し、次に親インク化工程として大気圧下で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ_２プラズマ処理）を行う。次に、撥インク化工程として大気圧下で４フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ_４プラズマ処理）を行い、その後、プラズマ処理のために加熱された基材を室温まで冷却することで、親液性および撥液性が所定箇所に付与されることとなる。
【００６３】
なお、このＣＦ_４プラズマ処理においては、画素電極２３の表面および親液性制御層２５についても多少の影響を受けるが、画素電極２３の材料であるＩＴＯおよび親液性制御層２５の構成材料であるＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２などはフッ素に対する親和性に乏しいため、親インク化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることがなく親液性が保たれる。
【００６４】
次に、図７（ｎ）に示すように、正孔注入／輸送層７０を形成する。
当該正孔注入／輸送層７０形成工程では、インクジェット法により正孔注入／輸送層材料を含む材料インクを画素電極２３上に吐出した後に、乾燥処理および熱処理を行い、画素電極２３上に正孔注入／輸送層７０を形成する。なお、この正孔注入／輸送層形成工程以降は、正孔注入／輸送層７０および有機ＥＬ層６０の酸化を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
このようなインクジェット法によれば、インクジェットヘッド（図示略、吐出ヘッド）に正孔注入／輸送層７０の液体材料を充填し、インクジェットヘッドの吐出ノズルを画素電極２３に対向させ、インクジェットヘッドと基板２０とを相対移動させながら、吐出ノズルから１滴当たりの液量が制御された液滴を画素電極２３上に吐出する。ここで、吐出された液滴は、親インク処理された画素電極２３表面に広がる。その一方で、撥インク処理されたバンク５１の上面では、液滴がはじかれて付着しない。従って、液滴が所定の吐出位置からずれて、バンク５１の上面に液滴の一部がかかったとしても、当該上面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴がバンクの開口部内に引き込まれる。更に、上述の平坦化絶縁層７５が形成されているので、インクジェット法により正孔注入／輸送層７０を形成しても、その膜厚は均一になる。
次に、吐出後の液滴を乾燥処理して材料インクに含まれる極性溶媒を蒸発させることにより、正孔注入／輸送層７０が形成される。
【００６５】
次に、図７（ｏ）に示すように、有機ＥＬ層６０を形成する。
当該有機ＥＬ層６０の形成工程においては、上記同様のインクジェット法により有機ＥＬ層６０の液体材料を正孔注入／輸送層７０上に吐出した後に乾燥処理及び熱処理する。特に、本工程においては、正孔注入／輸送層７０の再溶解を防止するために、有機ＥＬ層６０形成の際に用いる材料材料の溶媒として、正孔注入／輸送層７０が不溶な無極性溶媒を用いる。
【００６６】
吐出された液滴は、正孔注入／輸送層７０上に広がり、親液性制御層２５間、バンク５１間に満たされる。その一方で、撥インク処理されたバンク５１上面では、液滴が弾かれて付着しない。これにより、液滴が所定の吐出位置からずれて、バンク５１の上面に液滴の一部がかかったとしても、当該上面が液滴で濡れることがなく、液滴がバンク５１バンク５１の開口部内に引き込まれる。次に、吐出後の液滴を乾燥処理することにより材料インクに含まれる無極性溶媒が蒸発し、有機ＥＬ層６０が形成される。なお、各色の有機ＥＬ層６０は、それぞれ各色表示領域Ｒ、Ｇ、Ｂに対応して液滴が滴下される。更に、上記の平坦化絶縁層７５が形成されているので、液滴が面内を均一に濡れ広がる。
ここで、正孔注入／輸送層７０、有機ＥＬ層６０をそれぞれインクジェットプロセスにより形成するが、この際、インクジェットヘッドは発光ドット間のピッチにより傾き方向を制御している。
【００６７】
次に、図７（ｐ）に示すように、電子注入層５２を形成する。
当該電子注入層５２の形成工程においては、蒸着法が用いられる。ここで、蒸着法とは、所定の温度及び圧力に保たれた真空容器内で金属を蒸発させ、金属分子を所望の基板に堆積させて薄膜を形成する方法であり、高品質の薄膜を形成するだけでなく、ナノメートルオーダーの薄膜を容易に形成する方法である。
【００６８】
続いて、図７（ｑ）に示すように、陰極５０を形成する。
当該陰極の形成工程においては、スパッタリング法が用いられ、陰極５０の材料としては透明導電膜となるＩＴＯが用いられ、膜厚が１００ｎｍとなるように形成される。
【００６９】
最後に、透明保護膜、接着層、カバー基板を順に形成することにより、ＥＬ表示装置１が完成となる。この工程は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００７０】
このような製造方法によれば、平坦化絶縁層７５を形成することにより平坦性が補完され、正孔注入／輸送層７０及び有機ＥＬ層６０を均一に形成することが可能になる。即ち、上述したＥＬ表示装置１と同様の効果を奏する。
【００７１】
（第２の実施形態）
以下、第１の実施形態のＥＬ表示装置を備えた電子機器の具体例について図８に基づき説明する。
図８（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記のＥＬ表示装置（電気光学装置）１を用いた表示部を示している。
図８（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記のＥＬ表示装置（電気光学装置）１を用いた表示部を示している。
図８（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図８（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０１はキーボードなどの入力部、符号１２０２は前記のＥＬ表示装置（電気光学装置）１を用いた表示部、符号１２０３は情報処理装置本体を示している。
【００７２】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、前記の第１の実施形態のＥＬ表示装置を用いた表示部を備えたものであり、先の第１の実施形態のＥＬ表示装置の特徴を有するので、好適かつ長寿命の電子機器となる。
これらの電子機器を製造するには、ＥＬ表示装置１を、携帯電話、携帯型情報処理装置、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部に組み込むことにより製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ表示装置の配線構造を示す模式図。
【図２】本発明のＥＬ表示装置の構成を模式的に示す平面図。
【図３】本発明のＥＬ表示装置の画素領域Ｘの要部断面図。
【図４】本発明のＥＬ表示装置の画素領域Ｘの平面図。
【図５】本発明のＥＬ表示装置の製造方法を説明する工程図。
【図６】図５に続く本発明のＥＬ表示装置の製造方法を説明する工程図。
【図７】図６に続く本発明のＥＬ表示装置の製造方法を説明する工程図。
【図８】本発明の実施形態の電子装置を示す斜視図。
【図９】従来技術の問題点を説明するための説明図。
【符号の説明】
１ＥＬ表示装置（電気光学装置）、２０基板、１１２スイッチング用ＴＦＴ（駆動素子）、１１３保持容量（駆動素子）、１２３駆動用ＴＦＴ（駆動素子）、７５平坦化絶縁層（平坦化絶縁膜）、７７凹部、１０００、１１００、１２００電子機器

Claims

基板上に設けられている駆動素子および画素電極を有する電気光学装置であって、前記基板は前記駆動素子の位置に対応して形成された凹部を有し、さらにスイッチング素子及び配線と画素電極の間に平坦化絶縁膜を有していることを特徴とする電気光学装置。
前記平坦化絶縁膜の材料が有機材料であることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
前記有機材料は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂のうちいずれかを含んでいることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
基板上に、駆動素子と、平坦化絶縁膜と、画素電極と、発光層と、対向電極とを順に形成する電気光学装置の製造方法であって、
前記基板に凹部を形成し、当該凹部に前記駆動素子を埋設して平坦面を形成する工程と、
前記平坦面を補完する平坦化絶縁膜を形成する工程と、
を具備することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
前記平坦化絶縁膜を形成する工程は、耐熱性感光性樹脂を塗布する工程と、前記耐熱性感光性樹脂を乾燥させる工程と、平坦化膜パターンの露光用マスクを通して前記耐熱性感光性樹脂に対して紫外線を照射する工程と、現像液によって前記耐熱性感光性樹脂の不要部分を溶解除去する工程と、前記耐熱性感光性樹脂を焼成する工程とを具備していることを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置の製造方法。
前記耐熱性感光性樹脂が、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂のうちいずれかを含んでいることを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置の製造方法。
前記発光層を形成する工程は湿式法を施す工程を具備することを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置の製造方法。
前記湿式法は液体吐出法であることを特徴とする請求項７に記載の電気光学装置の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。