JP2005085487A - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 陰極を低抵抗化させるとともにガスバリア性を有する薄層を形成し、その薄層の下地を平坦化させて薄層への応力集中を緩和させるようにした電気光学装置及びその製造方法、及び電子機器を提供する。
【解決手段】 基体２００上に、複数の第１電極２３と、第１電極２３の形成位置に対応した複数の開口部２２１ａを有するバンク構造体２２１と、開口部２２１のそれぞれに配置される電気光学層６０と、バンク構造体２２１及び電気光学層６０を覆う第２電極５０とを有する電気光学装置１において、第２電極５０を覆うとともに略平坦な上面が形成された緩衝層２１０と、緩衝層２１０を覆うとともに第２電極５０と導通する導電層３０を備えるようにした。
【選択図】 図８

Description

本発明は、電気光学装置及びその製造方法と、この電気光学装置を備えた電子機器に関するものである。

電気光学装置の分野では、酸素や水分等に対する耐久性向上が課題となっている。例えば、上記電気光学装置の一例である有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと略記する）表示装置では、発光層（電気光学層）を構成する電気光学材料（有機ＥＬ材料，正孔注入注入材料，電子注入材料等）の酸素や水分等による劣化や、陰極の酸素や水分等による導電性低下等により、ダークスポットと呼ばれる非発光領域が発生してしまい、発光素子としての寿命が短くなるという課題がある。
このような課題を解決するために、表示装置の基板にガラスや金属の蓋を取り付けて水分等を封止する方法が採られてきた。そして、近年では、表示装置の大型化及び軽薄化に対応するために、発光素子上に透明でガスバリア性に優れた珪素窒化物、珪素酸化物、セラミックス等の薄膜を高密度プラズマ成膜法（例えば、イオンプレーティング、ＥＣＲプラズマスパッタ、ＥＣＲプラズマＣＶＤ、表面波プラズマＣＶＤ、ＩＣＰ−ＣＶＤ等）により成膜させる薄膜封止と呼ばれる技術が用いられている。
特開２００１−２８４０４１号公報

しかしながら、上述した技術により成膜される薄層は、緻密で非常に硬い膜であるため、薄層が被膜する表面上に凸凹や急峻な段差が存在すると、成膜された薄層に外部応力が集中してクラックや剥離が生じ、かえって遮断性が低下してしまうという問題がある。特に、バンクと呼ばれる隔壁を設けて、複数の発光層を区分けしている場合には、薄層が被膜する表面がバンクの存在により凸凹状に形成されてしまうため、特に問題となる。
また、陰極を形成する無機酸化物は、抵抗値が高い材料であり、しかも薄膜として形成されるので、陰極が電気を通し難い構造になってしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、陰極を低抵抗化させるとともにガスバリア性を有する薄層を形成し、その薄層の下地を平坦化させて薄層への応力集中を緩和させるようにした電気光学装置及びその製造方法、及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、基体上に、複数の第１電極と、第１電極の形成位置に対応した複数の開口部を有するバンク構造体と、開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、バンク構造体及び電気光学層を覆う第２電極と、を有する電気光学装置において、第２電極を覆うとともに略平坦な上面が形成された緩衝層と、緩衝層を覆うとともに第２電極と導通する導電層とを備えるようにした。この発明によれば、緩衝層が、基体側から発生する反りや体積変化により発生する応力を緩和する。したがって、不安定なバンク構造体からの第２電極の剥離を防止することができる。また、緩衝層の上面が略平坦化されるので、緩衝層上に形成される硬い被膜からなる導電層が平坦化されるので、導電層に応力が集中する部位がなくなる。これにより、導電層へのクラックの発生を防止できる。更に、導電層が第２電極と導通するので、第２電極を低抵抗化することができ、消費電力を低減させるとともに、発熱を抑えることができる。

また、第２電極と緩衝層との間には、第２電極の腐食を防止する保護層が設けられるものでは、製造プロセス時に第２陰極の腐食が防止することができ、第２陰極が良好な導電性を維持することができる。
また、導電層が、ガスバリア性を有するものでは、第２電極や発光層を酸素や水分等から保護することができる。
また、緩衝層に、導電層と第２電極とを導通させるコンタクトホールが設けられるものでは、導電層と第２電極との接点が増えるので、導電層と第２電極と導通性を向上させ、より第２電極を低抵抗化させることができる。
また、コンタクトホールが、バンク構造体の上部に設けられるものでは、発光層から発生する光の光路を遮ることがないので、良好な発光性能を維持することができる。
また、バンク構造体における開口部を形成する壁面が、基体と１１０度から１７０度の角度を有するように形成されるものでは、発光層が開口部に配置されやすくなるので、発光層を良好に形成することができる。
また、バンク構造体における開口部を形成する壁面が、少なくともその表面が撥液性を有するように形成されるものでは、発光層を開口部に確実に配置することができる。
また、緩衝層が、バンク構造体が露出しないように、バンク構造体よりも広い範囲を被覆するものでは、バンク構造体の影響により第２電極の表面に形成される凸凹形の形状を漏れなく平坦化させることができる。
また、導電層が、緩衝層が露出しないように、緩衝層よりも広い範囲を被覆するものでは、ガスバリア層を略全面にわたり平坦化させることができる。
また、導電層及び／又は保護層が、基体の外周部の絶縁層に接触するように形成されるものでは、第２電極を水分等から遮断することができる。
また、保護層或いは保護層と導電層とが、基体の外周部において接触するように形成されるものでは、第２電極を水分等から略完全に遮断することができるとともに、導電層と保護層或いは保護層との導電性を確保することができる。

第２の発明は、基体上に、複数の第１電極と、第１電極の形成位置に対応した複数の開口部を有するバンク構造体と、開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、バンク構造体及び電気光学層を覆う第２電極とを有する電気光学装置の製造方法において、ウエットプロセスにより第２電極上に緩衝層を配置するとともに略平坦な上面を形成する工程と、緩衝層上に第２電極と導通する導電層を形成する工程とを有するようにした。この発明によれば、緩衝層が、基体側から発生する反りや体積変化により発生する応力を緩和する。したがって、不安定なバンク構造体からの第２電極の剥離を防止することができる。また、緩衝層の上面が略平坦化されるので、緩衝層上に形成される硬い被膜からなる導電層が平坦化されるので、導電層に応力が集中する部位がなくなる。これにより、導電層へのクラックの発生を防止できる。更に、導電層が第２電極と導通するので、第２電極を低抵抗化することができ、消費電力を低減させるとともに、発熱を抑えることができる。

第３の発明は、電子機器が、第１の発明の電気光学装置、或いは第２の発明の製造方法により得られた電気光学装置を備えるようにした。この発明によれば、ガスバリア層が剥離したり、クラックが発生したりしないので、水分等による発光層の劣化が防止される。したがって、鮮やかな画像を長時間表示することができる電子機器を得ることができる。

以下、本発明の電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器の実施形態について図を参照して説明する。
電気光学装置として、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、ＥＬ表示装置１の配線構造を示す図である。ＥＬ表示装置１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴと略記する）を用いたアクティブマトリクス型のＥＬ表示装置である。

ＥＬ表示装置（電気光学装置）１は、図１に示すように、複数の走査線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１０２と、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線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が設けられる。
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が接続される。

さらに、画素領域Ｘの各々には、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ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から供給される画素信号を保持する保持容量１１３と、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ＴＦＴ１２３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該電源線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極（電極）２３と、この画素電極２３と陰極（電極）５０との間に挟み込まれた機能層１１０とが設けられる。画素電極２３と陰極５０と機能層１１０により、発光素子（有機ＥＬ素子）が構成される。

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、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、さらに機能層１１０を介して陰極５０に電流が流れる。機能層１１０は、これを流れる電流量に応じて発光する。

次に、ＥＬ表示装置１の具体的な構成について図２〜図５を参照して説明する。
ＥＬ表示装置１は、図２に示すように電気絶縁性を備えた基板２０と、スイッチング用ＴＦＴ（図示せず）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てなる画素電極域（図示せず）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（図示せず）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２中一点鎖線枠内）とを具備して構成されたアクティブマトリクス型のものである。
なお、本発明においては、基板２０と後述するようにこれの上に形成されるスイッチング用ＴＦＴや各種回路、及び層間絶縁膜などを含めて、基体と称している。（図３、４中では符号２００で示している。）

画素部３は、中央部分の実表示領域４（図２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）とに区画される。
実表示領域４には、それぞれ画素電極を有する表示領域Ｒ、Ｇ、ＢがＡ−Ｂ方向およびＣ−Ｄ方向にそれぞれ離間してマトリックス状に配置される。
また、実表示領域４の図２中両側には、走査線駆動回路８０、８０が配置される。これら走査線駆動回路８０、８０は、ダミー領域５の下側に配置されたものである。

さらに、実表示領域４の図２中上側には、検査回路９０が配置される。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検査情報出力手段（図示せず）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たものである。なお、この検査回路９０も、ダミー領域５の下側に配置されたものである。

走査線駆動回路８０および検査回路９０は、その駆動電圧が、所定の電源部から駆動電圧導通部３１０（図３参照）および駆動電圧導通部３４０（図４参照）を介して、印加されるよう構成される。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の作動制御を行う所定のメインドライバなどから駆動制御信号導通部３２０（図３参照）および駆動電圧導通部３５０（図４参照）を介して、送信および印加される。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。

また、ＥＬ表示装置１は、図３、図４に示すように基体２００上に画素電極２３と発光層６０と陰極５０とを備えた発光素子（有機ＥＬ素子）を多数形成し、さらにこれらを覆って緩衝層２１０、導電層３０等を形成させたものである。
なお、発光層６０としては、代表的には発光層（エレクトロルミネッセンス層）であり、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などのキャリア注入層またはキャリア輸送層を備えるもの。さらには、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子阻止層（エレクトロン阻止層）を備えるものであってもよい。

基体２００を構成する基板２０としては、いわゆるトップエミッション型のＥＬ表示装置の場合、この基板２０の対向側である導電層３０側から発光光を取り出す構成であるので、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、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、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。

また、いわゆるボトムエミッション型のＥＬ表示装置の場合には、基板２０側から発光光を取り出す構成であるので、基板２０としては、透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。なお、本実施形態では、導電層３０側から発光光を取り出すトップエミッション型とし、よって基板２０としては上述した不透明基板、例えば不透明のプラスチックフィルムなどが用いられる。

また、基板２０上には、画素電極２３を駆動するための駆動用ＴＦＴ１２３などを含む回路部１１が形成されており、その上に発光素子（有機ＥＬ素子）が多数設けられる。発光素子は、図５に示すように、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、電気光学物質の一つである有機ＥＬ物質を備える発光層６０と、陰極５０とが順に形成されたことによって構成されたものである。
このような構成のもとに、発光素子はその発光層６０において、正孔輸送層７０から注入された正孔と陰極５０からの電子とが結合することにより発光する。

画素電極２３は、本実施形態ではトップエミッション型であることから透明である必要がなく、したがって適宜な導電材料によって形成される。
正孔輸送層７０の形成材料としては、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などが用いられる。具体的には、３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液などが用いられる。

発光層６０を形成するための材料としては、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を用いることができる。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や、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もできる。
なお、上述した高分子材料に代えて、従来公知の低分子材料を用いることもできる。
また、必要に応じて、このような発光層６０の上に電子注入層を形成してもよい。

また、本実施形態において正孔輸送層７０と発光層６０とは、図３〜図５に示すように基体２００上にて格子状に形成された親液性制御層２５と有機バンク層２２１とによって囲まれて配置され、これにより囲まれた正孔輸送層７０および発光層６０は単一の発光素子（有機ＥＬ素子）を構成する素子層となる。
なお、有機バンク層２２１の開口部２２１ａの各壁面の基体２００表面に対する角度θが、１１０度以上から１７０度以下となっている（図５参照）。このような角度としたのは、発光層６０をウエットプロセスにより形成する際に、開口部２２１ａ内に配置されやすくするためである。

陰極５０は、図３〜図５に示すように、実表示領域４およびダミー領域５の総面積より広い面積を備え、それぞれを覆うように形成されたもので、発光層６０と有機バンク層２２１の上面、さらには有機バンク層２２１の外側部を形成する壁面を覆った状態で基体２００上に形成されたものである。なお、この陰極５０は、図４に示すように有機バンク層２２１の外側で基体２００の外周部に形成された陰極用配線２０２に接続される。この陰極用配線２０２にはフレキシブル基板２０３が接続されており、これによって陰極５０は、陰極用配線２０２を介してフレキシブル基板２０３上の図示しない駆動ＩＣ（駆動回路）に接続される。

陰極５０を形成するための材料としては、本実施形態はトップエミッション型であることから光透過性である必要があり、したがって透明導電材料が用いられる。透明導電材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）が好適とされるが、これ以外にも、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（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー）（登録商標）等を用いることができる。アルミニウム、銀、マグネシウムなどの一般的に陰極に用いられる材料を１００ｎｍ以下の薄膜にて形成して、半透明電極としてもよい。なお、本実施形態ではＩＴＯを用いるものとする。

陰極５０の上層部には、陰極保護層５５を形成してもよい。陰極保護層５５は、製造プロセス時に陰極５０が腐食されてしまうことを防止するために設けられる層であり、無機化合物、例えば、ＩＴＯ、ＩＣＯ（酸化インジウムセリウム）、やＩＺＯ（登録商標）、珪素化合物により形成される。陰極５０を無機化合物からなる陰極保護層５５で覆うことにより、無機酸化物からなる陰極５０への酸素等の侵入を良好に防止することができる。なお、陰極保護層５５は、基板２００の外周部の絶縁層２８４上まで、１０ｎｍから３００ｎｍ程度の厚みに形成される。

陰極５０の上には、有機バンク層２２１よりも広い範囲で、かつ陰極５０の外側部以外の部位を覆った状態で緩衝層２１０が設けられる。緩衝層２１０は、有機バンク層２２１の形状の影響により、凸凹状に形成された陰極５０の凸凹部分を埋めるように配置され、更に、その上面は略平坦に形成される。
緩衝層２１０は、基板２００側から発生する反りや体積変化により発生する応力を緩和し、不安定な有機バンク層２２１からの陰極５０の剥離を防止する機能を有する。また、緩衝層２１０の上面が略平坦化されるので、緩衝層２１０上に形成される硬い被膜からなる導電層３０も平坦化されるので、応力が集中する部位がなくなり、これにより、導電層３０へのクラックの発生を防止する。
緩衝層２１０としては、親油性で低吸水性を有する高分子材料、例えば、ポリオレフィン系またはポリエーテル系が好ましい。また、メチルトリメトキシシランなどのアルコキシシランを加水分解させて縮合させた有機珪素ポリマーでもよい。更に、シランカップリング剤等の珪素化合物を含んだ高分子を用いることにより、陰極５０及び導電層３０との界面の接着性を向上させることができる。
なお、緩衝層２１０における有機バンク層２２１の上面、すなわち、開口部２１１ａ以外の部分には、コンタクトホール２１２が設けられることが好ましい。コンタクトホール２１２は、後述する導電層３０が成膜されることにより、陰極５０と導電層３０とが導通するようになるため、陰極５０の配線抵抗が低減される。コンタクトホールの開口形状は、円形や楕円形、長方形などの形状で形成される。そして、コンタクトホール２１２に導電層３０が入り込み易くするために、コンタクトホール２１２の上部側を下部側よりも大きな開口に形成することが望ましい。

更に、このような緩衝層２１０の上には、緩衝層２１０の基体２００上で露出する部位を覆った状態で導電層３０が設けられる。そして、導電層３０は、基板２００の外周部の絶縁層２８４上まで形成される。なお、絶縁層２８４上において、陰極保護層５５と接触するようにしてもよい。
導電層３０は、導電性を備えるとともに陰極５０と連結しているので、陰極５０と一体となって電流を流す。これにより、陰極５０の導電効率が向上し、陰極５０を低抵抗化させる。
また、導電層３０は、ＥＬ表示装置１の内側に酸素や水分が浸入するのを防止するためガスバリア性を有し、これにより陰極５０や発光層６０への酸素や水分の浸入を防止し、酸素や水分による陰極５０や発光層６０の劣化等を抑える。

導電層３０を形成するための材料としては、本実施形態はトップエミッション型であることから光透過性である必要があり、したがって陰極５０と同様に、透明導電材料、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＣＯ（酸化インジウムセリウム）が用いられる。
このように導電層３０が金属酸化物で形成されていれば、特に陰極５０がＩＴＯで形成されることにより、導電層３０と陰極５０との密着性がよくなり、導電性が向上する。更に、導電層３０が欠陥のない緻密な層となって酸素や水分に対するバリア性がより良好になる。
また、このような導電層３０の厚さとしては、１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であるのが好ましい。１０ｎｍ未満であると、膜の欠陥や膜厚のバラツキなどによって部分的に貫通孔が形成されてしまい、ガスバリア性が損なわれてしまうおそれがあるからであり、５００ｎｍを越えると、応力による割れが生じてしまうおそれがあるからである。

更に、導電層３０の外側には、導電層３０を覆う保護層２０４が設けられる（図８参照）。この保護層２０４は、導電層３０側に設けられた接着層２０５と表面保護層２０６とからなる。
接着層２０５は、導電層３０上に表面保護層２０６を固定させ、かつ外部からの機械的衝撃に対して緩衝機能を有するもので、例えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ポリオレフィン系などの樹脂で、後述する表面保護層２０６より柔軟でガラス転移点の低い材料からなる接着剤によって形成されたものである。なお、このような接着剤には、シランカップリング剤またはアルコキシシランを添加しておくのが好ましく、このようにすれば、形成される接着層２０５と導電層３０との密着性がより良好になり、したがって機械的衝撃に対する緩衝機能が高くなる。

表面保護層２０６は、接着層２０５上に設けられて、保護層２０４の表面側を構成するものであり、耐圧性や耐摩耗性、外部光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能の少なくとも一つを有してなる層である。具体的には、高分子層（プラスチックフィルム）やＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）層、ガラスなどによって形成されるものである。
なお、この例のＥＬ表示装置においては、トップエミッション型にする場合に表面保護層２０６、接着層２０５を共に透光性のものにする必要があるが、ボトムエミッション型とする場合にはその必要はない。

上述の発光素子の下方には、図５に示したように回路部１１が設けられる。この回路部１１は、基板２０上に形成されて基体２００を構成するものである。すなわち、基板２０の表面には下地としてＳｉＯ_２を主体とする下地保護層２８１が形成され、その上にはシリコン層２４１が形成される。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ_２および／またはＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成される。

また、シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされる。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線１０１の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ_２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成される。

また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain）構造を形成する。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続される。このソース電極２４３は、上述した電源線１０３（図１参照、図５においてはソース電極２４３の位置に紙面垂直方向に延在する）の一部として構成される。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続される。

ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層は、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする第２層間絶縁層２８４によって覆われている。この第２層間絶縁層２８４は、アクリル系の絶縁膜以外の材料、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２などを用いることもできる。そして、ＩＴＯからなる画素電極２３が、この第２層間絶縁層２８４の表面上に形成されるとともに、第２層間絶縁層２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４に接続される。すなわち、画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続される。

なお、走査線駆動回路８０および検査回路９０に含まれるＴＦＴ（駆動回路用ＴＦＴ）、すなわち、例えばこれらの駆動回路のうち、シフトレジスタに含まれるインバータを構成するＮチャネル型又はＰチャネル型のＴＦＴは、画素電極２３と接続されていない点を除いて駆動用ＴＦＴ１２３と同様の構造とされる。

画素電極２３が形成された第２層間絶縁層２８４の表面には、画素電極２３と、上述した親液性制御層２５及び有機バンク層２２１とが設けられる。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するものであり、有機バンク層２２１は、アクリルやポリイミドなどからなるものである。そして、画素電極２３の上には、親液性制御層２５に設けられた開口部２５ａ、および有機バンク層２２１に囲まれてなる開口部２２１ａの内部に、正孔輸送層７０と発光層６０とがこの順に積層される。なお、本実施形態における親液性制御層２５の「親液性」とは、少なくとも有機バンク層２２１を構成するアクリル、ポリイミド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。
以上に説明した基板２０上の第２層間絶縁層２８４までの層が、回路部１１を構成する。

ここで、本実施形態のＥＬ表示装置１は、カラー表示を行うべく、各発光層６０が、その発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応して形成される。例えば、発光層６０として、発光波長帯域が赤色に対応した赤色用発光層６０Ｒ、緑色に対応した緑色用発光層６０Ｇ、青色に対応した青色用有機ＥＬ層６０Ｂとをそれぞれに対応する表示領域Ｒ、Ｇ、Ｂに設け、これら表示領域Ｒ、Ｇ、Ｂをもってカラー表示を行う１画素が構成される。また、各色表示領域の境界には、金属クロムをスパッタリングなどにて成膜した図示略のＢＭ（ブラックマトリクス）が、例えば有機バンク層２２１と親液性制御層２５との間に形成される。

次に、本実施形態に係るＥＬ表示装置１の製造方法の一例を、図６，７を参照して説明する。図６，７に示す各断面図は、図２中のＡ−Ｂ線の断面図に対応した図である。
なお、本実施形態においては、電気光学装置としてのＥＬ表示装置１がトップエミッション型である場合であり、また、基板２０の表面に回路部１１を形成させる工程については、従来技術と変わらないので説明を省略する。

まず、図６（ａ）に示すように、表面に回路部１１が形成された基板２０の全面を覆うように、画素電極２３となる導電膜を形成され、更に、この透明導電膜をパターニングすることにより、第２層間絶縁層２８４のコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４と導通する画素電極２３を形成すると同時に、ダミー領域のダミーパターン２６も形成する。
なお、図３、４では、これら画素電極２３、ダミーパターン２６を総称して画素電極２３としている。ダミーパターン２６は、第２層間絶縁層２８４を介して下層のメタル配線へ接続しない構成とされる。すなわち、ダミーパターン２６は、島状に配置され、実表示領域に形成されている画素電極２３の形状とほぼ同一の形状を有する。もちろん、表示領域に形成されている画素電極２３の形状と異なる構造であってもよい。なお、この場合、ダミーパターン２６は少なくとも駆動電圧導通部３１０（３４０）の上方に位置するものも含むものとする。

次いで、図６（ｂ）に示すように、画素電極２３、ダミーパターン２６上、および第２層間絶縁膜上に絶縁層である親液性制御層２５を形成する。なお、画素電極２３においては一部が開口する態様にて親液性制御層２５を形成し、開口部２５ａ（図３も参照）において画素電極２３からの正孔移動が可能とされている。逆に、開口部２５ａを設けないダミーパターン２６においては、絶縁層（親液性制御層）２５が正孔移動遮蔽層となって正孔移動が生じないものとされている。続いて、親液性制御層２５において、異なる２つの画素電極２３の間に位置して形成された凹状部に不図示のＢＭ（ブラックマトリックス）を形成する。具体的には、親液性制御層２５の凹状部に対して、金属クロムを用いスパッタリング法にて成膜する。

そして、図６（ｃ）に示すように、親液性制御層２５の所定位置、詳しくは上述したＢＭを覆うように有機バンク層２２１を形成する。具体的な有機バンク層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解したものを、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、しかもエッチング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。

更に、有機質層をフォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用いてパターニングし、有機質層に開口部２２１ａを形成することにより、開口部２２１ａに壁面を有した有機バンク層２２１を形成する。ここで、開口部２２１を形成する壁面について、基体２００表面に対する角度θを１１０度以上から１７０度以下となるように形成する。
なお、この場合、有機バンク層２２１は、少なくとも駆動制御信号導通部３２０の上方に位置するものを含むものとする。

次いで、有機バンク層２２１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、プラズマ処理によって各領域を形成する。具体的には、プラズマ処理を、予備加熱工程と、有機バンク層２２１の上面および開口部２２１ａの壁面ならびに画素電極２３の電極面２３ｃ、親液性制御層２５の上面をそれぞれ親液性にする親インク化工程と、有機バンク層２２１の上面および開口部２２１ａの壁面を撥液性にする撥インク化工程と、冷却工程とで構成する。

すなわち、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、次いで親インク化工程として大気雰囲気中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。次いで、撥インク化工程として大気雰囲気中で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。

なお、このＣＦ_４プラズマ処理においては、画素電極２３の電極面２３ｃ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。

次いで、正孔輸送層形成工程によって正孔輸送層７０の形成を行う。この正孔輸送層形成工程では、例えばインクジェット法等の液滴吐出法や、スピンコート法などにより、正孔輸送層材料を電極面２３ｃ上に塗布し、その後、乾燥処理および熱処理を行い、電極２３上に正孔輸送層７０を形成する。正孔輸送層材料を例えばインクジェット法で選択的に塗布する場合には、まず、インクジェットヘッド（図示略）に正孔輸送層材料を充填し、インクジェットヘッドの吐出ノズルを親液性制御層２５に形成された開口部２５ａ内に位置する電極面２３ｃに対向させ、インクジェットヘッドと基材（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電極面２３ｃに吐出する。次に、吐出後の液滴を乾燥処理し、正孔輸送層材料に含まれる分散媒や溶媒を蒸発させることにより、正孔輸送層７０を形成する。

ここで、吐出ノズルから吐出された液滴は、親液性処理がなされた電極面２３ｃ上にて広がり、親液性制御層２５の開口部２５ａ内に満たされる。その一方で、撥インク処理された有機バンク層２２１の上面では、液滴がはじかれて付着しない。したがって、液滴が所定の吐出位置からはずれて有機バンク層２２１の上面に吐出されたとしても、該上面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴が親液性制御層２５の開口部２５ａ内に転がり込む。
なお、この正孔輸送層形成工程以降は、正孔輸送層７０および発光層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のが好ましい。

次いで、発光層形成工程によって発光層６０の形成を行う。この発光層形成工程では、例えばインクジェット法により、発光層形成材料を正孔輸送層７０上に吐出し、その後、乾燥処理および熱処理を行うことにより、有機バンク層２２１に形成された開口部２２１ａ内に発光層６０を形成する。この発光層形成工程では、正孔輸送層７０の再溶解を防止するため、発光層形成材料に用いる溶媒として、正孔輸送層７０に対して不溶な無極性溶媒を用いる。
なお、この発光層形成工程では、インクジェット法によって例えば青色（Ｂ）の発光層形成材料を青色の表示領域に選択的に塗布し、乾燥処理した後、同様にして緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）についてもそれぞれその表示領域に選択的に塗布し、乾燥処理する。
また、必要に応じて、上述したようにこのような発光層６０の上に電子注入層を形成してもよい。

次いで、図７（ｄ）に示すように、陰極層形成工程によって陰極５０の形成を行う。この陰極層形成工程では、例えば蒸着法等の物理的気相蒸着法によりＩＴＯを成膜して、陰極５０とする。このとき、この陰極５０については、発光層６０と有機バンク層２２１の上面を覆うのはもちろん、有機バンク層２２１の外側部を形成する壁面についてもこれを覆った状態となるように形成する。
なお、陰極５０上に陰極保護層５５を形成させる場合には、蒸着法等の物理的気相蒸着法によりシリコン酸化物等を陰極５０上に成膜させる。

次いで、図７（ｅ）に示すように、緩衝層２１０は、塗布方式、すなわちウエットプロセスにより形成する。例えばインクジェット法で形成する場合には、まず、インクジェットヘッド（図示略）に緩衝層材料を充填し、インクジェットヘッドの吐出ノズルを陰極５０に対向させ、インクジェットヘッドと基材（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陰極５０に吐出する。次に、吐出後の液滴を乾燥処理し、緩衝層材料に含まれる分散媒や溶媒を蒸発させることにより、緩衝層２１０を形成する。
また、スリットコート（或いはカーテンコート）法により、緩衝層材料を塗布してもよい。また、緩衝層２１０と同時にコンタクトホール２１２を形成するために、緩衝層２１０をスクリーン印刷法により形成してもよい。更に、形成後の緩衝層２１０にフォトレジストを塗布して、コンタクトホール２１２を形成してもよい。

次いで、図７（ｇ）に示すように、陰極５０及び緩衝層２１０を覆って、すなわち基体２００上にて露出する陰極５０の全ての部位を覆った状態に導電層３０を形成する。これにより、陰極５０の外周部及びコンタクトホール２１２部分において、陰極５０と導電層３０とが接続する。
ここで、この導電層３０の形成方法としては、先にスパッタリング法やイオンプレーティング法等の物理的気相蒸着法で成膜を行い、次いで、プラズマＣＶＤ法等の化学的気相蒸着法で成膜を行うのが好ましい。スパッタリング法やイオンプレーティング法等の物理的気相蒸着法は、一般に異質な基板表面に対しても比較的密着性の良い膜が得られるものの、得られる膜に関しては粒塊状で欠陥が発生しやすく、また応力の大きい被膜になりやすいなどの欠点がある。一方、化学的気相蒸着法では、応力が少なくステップカバーレッジ性に優れた欠陥が少なく緻密で良好な膜質のものが得られるものの、一般に異質な基板表面に対する密着性や造膜性が得られにくいといった欠点がある。そこで、初期の成膜については物理的気相蒸着法を採用して例えば必要な膜厚の半分あるいはそれ以上を形成し、後期の成膜において化学的気相蒸着法を用いることにより、先に形成した膜の欠陥を補うようにすれば、全体としてガスバリア性（酸素や水分に対するバリア性）に優れた導電層３０を比較的短時間で形成することができる。

また、導電層３０の形成については、同一の材料によって単層で形成してもよく、また異なる材料で複数の層に積層して形成してもよく、さらには、単層で形成するものの、その組成を膜厚方向で連続的あるいは非連続的に変化させるようにして形成してもよい。
異なる材料で複数の層に積層して形成する場合、例えば、上述したように物理的気相蒸着法で形成する内側の層（陰極５０側の層）を金属酸化物とし、化学的気相蒸着法で形成する外側の層を珪素酸窒化物や珪素酸化物などとするのが好ましい。

更に、物理的気相蒸着法で内側の層を形成する際、成膜装置内に供給する酸素量を最初は少なくし、以下、連続的あるいは非連続的に増やすことにより、形成する導電層３０中の酸素濃度を陰極５０側（内側）で低くし、外側ではこれより高くなるように形成してもよい。
なお、導電層３０の形成については単一の成膜法で行ってもよいのはもちろんであり、その場合にも、上述したように酸素濃度を陰極５０側（内側）で低くなるように形成するのが好ましい。

そして、図８に示すように、導電層３０上に接着層２０５と表面保護層２０６からなる保護層２０４が設けられる。接着層２０５は、スリットコート法などにより導電層３０上に略均一に塗布され、その上に表面保護層２０６が貼り合わされる。
このように導電層３０上に保護層２０４を設ければ、表面保護層２０６が耐圧性や耐摩耗性、光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能を有していることにより、発光層６０や陰極５０、さらにはガスバリア層もこの表面保護層２０６によって保護することができ、したがって発光素子の長寿命化を図ることができる。
また、接着層２０５が機械的衝撃に対して緩衝機能を発揮するので、外部から機械的衝撃が加わった場合に、導電層３０やこの内側の発光素子への機械的衝撃を緩和し、この機械的衝撃による発光素子の機能劣化を防止することができる。

以上のようにして、ＥＬ表示装置１が形成される。
このようなＥＬ表示装置１にあっては、陰極５０と導電層３０との間に、陰極５０を覆うとともに略平坦な上面が形成された緩衝層２１０が配置されるので、緩衝層２１０が基板２００側から発生する反りや体積変化により発生する応力を緩和し、不安定な有機バンク層２２１からの陰極５０の剥離を防止することができる。
更に、緩衝層２１０の上面が略平坦化されているので、緩衝層２１０上に形成される硬い被膜からなる導電層３０が平坦化されるので、導電層３０に応力が集中する部位がなくなり、これにより、導電層３０へのクラックの発生を防止できる。
また、導電層３０が陰極５０と導通するので、陰極５０を低抵抗化することができ、消費電力を低減させるとともに、発熱を抑えることができる。

なお、上述した実施形態では、トップエミッション型のＥＬ表示装置１を例にして説明したが、本発明はこれに限定されることなく、ボトムエミッション型にも、また、両側に発光光を出射するタイプのものにも適用可能である。

また、ボトムエミッション型、あるいは両側に発光光を出射するタイプのものとした場合、基体２００に形成するスイッチング用ＴＦＴ１１２や駆動用ＴＦＴ１２３については、発光素子の直下ではなく、親液性制御層２５および有機バンク層２２１の直下に形成するようにし、開口率を高めるのが好ましい。
また、ＥＬ表示装置１では本発明における第１の電極を陽極として機能させ、第２の電極を陰極として機能させたが、これらを逆にして第１の電極を陰極、第２の電極を陽極としてそれぞれ機能させるよう構成してもよい。ただし、その場合には、発光層６０と正孔輸送層７０との形成位置を入れ替えるようにする必要がある。

また、本実施形態では、電気光学装置にＥＬ表示装置１を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、基本的に第２電極が基体の外側に設けられるものであれば、どのような形態の電気光学装置にも適用可能である。

次に、本発明の電子機器について説明する。電子機器は、上述したＥＬ表示装置（電気光学装置）１を表示部として有したものであり、具体的には図９に示すものが挙げられる。
図９（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図９（ａ）において、携帯電話１０００は、上述したＥＬ表示装置１を用いた表示部１００１を備える。
図９（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図９（ｂ）において、時計１１００は、上述したＥＬ表示装置１を用いた表示部１１０１を備える。
図９（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９（ｃ）において、情報処理装置１２００は、キーボードなどの入力部１２０１、上述したＥＬ表示装置１を用いた表示部１２０２、情報処理装置本体（筐体）１２０３を備える。
図９（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、上述したＥＬ表示装置（電気光学装置）１を有した表示部１００１，１１０１，１２０２を備えているので、表示部を構成するＥＬ表示装置の発光素子の長寿命化が図られたものとなる。

ＥＬ表示装置の配線構造を示す図 ＥＬ表示装置の構成を示す模式図 図２のＡ−Ｂ線に沿う断面図 図２のＣ−Ｄ線に沿う断面図 図３の要部拡大断面図 ＥＬ表示装置の製造方法を工程順に示す図 図６に続く工程を示す図 図７に続く工程を示す図 電子機器を示す図

符号の説明

１ 表示装置（電気光学装置）、 ２３ 画素電極（第１電極）、 ３０ 導電層、 ５０ 陰極（第２電極）、 ５５ 陰極保護層（保護層）、 ６０ 発光層（電気光学層）、 ２００ 基体、 ２１０ 緩衝層、 ２２１ 有機バンク層（バンク構造体）、 ２２１ａ 開口部、 １０００ 携帯電話（電子機器）、１１００ 時計（電子機器）、 １２００ 情報処理装置（電子機器）、 １００１，１１０１，１２０２ 表示部（電気光学装置）

Claims (13)

1. 基体上に、複数の第１電極と、前記第１電極の形成位置に対応した複数の開口部を有するバンク構造体と、前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、前記バンク構造体及び前記電気光学層を覆う第２電極と、を有する電気光学装置において、
   前記第２電極を覆うとともに略平坦な上面が形成された緩衝層と、
   前記緩衝層を覆うとともに前記第２電極と導通する導電層と、
   を備えることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記第２電極と前記緩衝層との間には、前記第２電極の腐食を防止する保護層が設けられることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記導電層は、ガスバリア性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記緩衝層に、前記導電層と前記第２電極とを導通させるコンタクトホールが設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記コンタクトホールは、前記バンク構造体の上部に設けられることを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
6. 前記バンク構造体における前記開口部を形成する壁面は、前記基体と１１０度から１７０度の角度を有するように形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
7. 前記バンク構造体における前記開口部を形成する壁面は、少なくともその表面が撥液性を有するように形成されることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
8. 前記緩衝層は、前記バンク構造体が露出しないように、前記バンク構造体よりも広い範囲を被覆することを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
9. 前記導電層は、前記緩衝層が露出しないように、前記緩衝層よりも広い範囲を被覆することを特徴とする請求項８に記載の電気光学装置。
10. 前記導電層及び／又は前記保護層は、前記基体の外周部の絶縁層に接触するように形成されることを特徴とする請求項９に記載の電気光学装置。
11. 前記保護層或いは陰極と前記導電層とは、前記基体の外周部において接触するように形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電気光学装置。
12. 基体上に、複数の第１電極と、前記第１電極の形成位置に対応した複数の開口部を有するバンク構造体と、前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、前記バンク構造体及び前記電気光学層を覆う第２電極と、を有する電気光学装置の製造方法において、
    ウエットプロセスにより前記第２電極上に緩衝層を配置するとともに略平坦な上面を形成する工程と、
    前記緩衝層上に前記第２電極と導通する導電層を形成する工程と、
    を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
13. 請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載の電気光学装置、或いは請求項１２に記載の製造方法により得られた電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
    
    
    

Images