JP2016218473A

JP2016218473A - 電子機器および携帯電話

Info

Publication number: JP2016218473A
Application number: JP2016168867A
Authority: JP
Inventors: 山崎　舜平; Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; 英臣須澤; Hideomi Suzawa; 上原　一郎; Ichiro Uehara; 一郎上原
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2016-12-22
Also published as: US20020074936A1; JP5235241B2; US20130285062A1; US7514868B2; US20140183576A1; JP5223024B2; JP2015053286A; US6995511B2; US20110133635A1; JP5386605B2; JP5668127B2; JP2012238614A; JP2017152402A; JP2010067620A; US8421352B2; JP2019186224A; US20040195964A1; US20090243464A1; US8618732B2; JP6393007B2

Abstract

【課題】ＥＬ膜、陰極の断線を防止する技術を提供することを課題とする。陰極と陽極に
挟まれた部分で、ＥＬ膜の膜厚が局所的に薄くなることを抑えることができ、ＥＬ膜に局
所的に電界が集中することを防ぐことができる。
【解決手段】陽極１００上に絶縁膜１０１を形成し、絶縁膜１０１上にＥＬ膜１０２、陰
極１０３を形成したＥＬ素子において、絶縁膜１０１の下端部、上端部を曲面形状とする
。また、絶縁膜１０１の中央部のテーパー角を３５°以上７０°以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：
以下ＥＬと記す）が得られる化合物からなる薄膜（以下、「ＥＬ膜」と記載）を電極間に
挟んだ素子（以下、「ＥＬ素子」と記載）を含む表示装置及びその作製方法に関する。

ＥＬには、三重項励起状態から基底状態へと遷移するときに発光されるりん光
（phosphporescence）や、一重項励起状態から基底状態へと遷移するときに発光される蛍
光（fluorescence）がある。

ＥＬ膜は無機材料又は有機材料を用いることができる。有機ＥＬ膜とはＥＬ膜として有
機材料を用いたものである。有機ＥＬ素子とは、有機ＥＬ膜を電極間に挟んだＥＬ素子で
ある。

本明細書における薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子とは少なくとも３つの電極を有する
半導体素子をいう。これらの電極とはゲート電極、ソース電極、ドレイン電極であり、ソ
ース電極、ゲート電極は配線としての機能を兼ねることもある。

有機ＥＬ膜を用いた表示装置は、従来のＣＲＴと比べ軽量化や薄型化が可能であり、様
々な用途への応用が進められている。携帯電話や個人向け携帯型情報端末（Personal Dig
ital Assistant : ＰＤＡ）などは、インターネットに接続することが可能となり、映像
表示で示される情報量が飛躍的に増え、表示装置にはカラー化や高精細化の要求が高まっ
ている。

表示装置を高精細化する手段として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような能動素子に
より、ＥＬ膜に電圧を印加する手段が採用されている。

また、ＥＬ素子で画素部を形成した表示装置は自発光型であり、液晶表示装置のように
バックライトなどの光源を必要としないので、軽量化や薄型化を実現する手段として有望
視されている。

ＥＬ素子は画素毎に形成された陽極上にＥＬ膜が形成され、ＥＬ膜上に共通電極として
陰極が形成される構成が一般的である。しかし、抵抗を小さくするために、膜厚を２００
ｎｍ程度と厚くした陽極上に、膜厚が３０ｎｍ〜１５０ｎｍと薄いＥＬ膜が形成されるた
め、陽極の側面において、ＥＬ膜の断線が発生していた。ＥＬ膜の断線が起こると、その
断線した部分で陽極と陰極が短絡してしまいＥＬ膜が発光せず、黒点の欠陥となる。

そこで、図１８のような断面構造が提案されている。図１８は従来のＥＬ素子の断面で
ある。ＥＬ膜１００２の断線を防ぐために、陽極１０００の端部を絶縁膜１００１で覆う
ことにより、陽極の端部における、陽極と陰極１００３の短絡を防止することを目的とし
ている。陽極の端部に設けられた絶縁膜は一般にバンプと呼ばれている。

しかし、図１８の断面構造においても、実工程においては、いくつかの問題が見られる
。図１８のように、陽極１０００上の絶縁膜１００１の側面が直線状であるときは、陽極
の上面と絶縁膜の側面の接するところ１００４で、ＥＬ膜の断線が起こりやすい。つまり
、ＥＬ膜の成膜面の傾きが急激に変化する場所で、ＥＬ膜１００２が蒸着されず間隙がで
きる。この間隙により陽極と陰極が短絡してしまう。また、ＥＬ膜が断線しなかったとし
ても、陽極の上面と絶縁膜の側面の接するところ１００４で、ＥＬ膜が薄くなると、ＥＬ
膜が薄くなった部分に電界が集中し、ＥＬ膜が薄くなったところでしか発光が起こらない
。

さらに、絶縁膜上の陰極が絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して絶縁膜下の配線
と導通するときは、絶縁膜の側面で陰極が断線すると、陰極に電位が付与されず、表示が
行われない場合が生じる。

また、絶縁膜１００１の側面と絶縁膜の上面の接線近傍１００５において、ＥＬ膜及び
陰極の断線が発生しやすい。通常、絶縁膜（バンプ）は隣接する画素の間隙を覆って、ス
トライプ状に形成されている。このとき、バンプが画素の周囲に形成されるときは、陰極
の断線が発生し、その断線が連続的につながって閉曲線状になると、その閉曲線の内側の
陰極は電極としての機能を持たず、ＥＬ膜に電圧が印加されない。つまり点欠陥となる。

ＥＬ素子を用いた表示装置の高精細化を図るために画素数を多くしたときに、陽極と陰
極の短絡による点欠陥若しくは陰極の断線による点欠陥は歩留まり、表示品質を低下する
要因となり、早急な対応が要求されている。また、ＥＬ膜が局所的に薄くなることによる
電界の集中は、欠陥のある画素の輝度が、欠陥のない画素の輝度に対し変わってしまい視
認性を損なうため、対策が必要である。

本発明者らはバンプの形状を最適化することで、バンプ上のＥＬ膜と陰極の成膜面の傾
きががなだらかに変化して、ＥＬ膜と陰極が均一な膜厚に成膜されやすくなり、ＥＬ膜及
び陰極が断線すること、ＥＬ膜の膜厚が局所的に変化することが抑えられるのではないか
と考えた。そこで、ＥＬ膜、陰極を均一な膜厚に成膜でき、かつ優れた表示性能を確保で
きるようバンプの形状を最適化した。

本発明においてバンプの形状を示すために用いる用語を図２０を参照しながら以下に説
明する。図２０（Ａ）〜図２０（Ｂ）はバンプの形状を示す断面図の一例である。

例えば、図２０（Ａ）の断面図に示す上面１０７が平面状であるバンプの場合、絶縁膜
１０１の下部の両端が下端部１０４、絶縁膜の上部の両端が上端部１０６、絶縁膜の上面
１０７と絶縁膜下の陽極１００の上面に接する面の中間にある高さの部分を中央部１０５
という。絶縁膜の表面は平坦な上面１０７と側面１０８に区分される。

例えば、図２０（Ｂ）の断面図に示す上部が曲面状であるバンプの場合、絶縁膜２０１
の下部の両端が下端部２０４、絶縁膜の一番膜厚の厚い部分の近傍が上部２０６、絶縁膜
の上部２０６と絶縁膜下の陽極２００の上面に接する面の中間にある高さの部分を中央部
２０５という。

本発明の構成の例を図１（Ａ）に示す。図１（Ａ）はＥＬ素子の断面の一例を示す。Ｅ
Ｌ素子の一方の電極、例えば陽極１００と、陽極１００上に選択的に形成された絶縁膜（
バンプ）１０１がある。さらに、絶縁膜及び陽極上にＥＬ膜１０２が形成され、ＥＬ膜上
に陰極１０３とが形成されている。本発明は絶縁膜の形状に特徴がある。以下に、図２を
用いて絶縁膜の形状を説明する。図２はバンプの断面形状を説明する断面図である。

なお、本発明において、絶縁膜１０１の厚さ（Ｔ）とは、デバイスとして使われるとき
の絶縁膜の膜厚をいう。また、絶縁膜の厚さ（Ｔ）とは、絶縁膜の上面から絶縁膜の下面
まで下ろした垂線の長さをいう。

ＥＬ膜１０２、陰極１０３の断線を防止するために、絶縁膜の厚さは厚すぎない方が良
く、３．０μｍ以下とすることが好ましい。また、絶縁膜の厚さは、絶縁膜上に形成され
る陰極１０３と絶縁膜１０１の下方のＴＦＴ素子との寄生容量を低減するためには、少な
くとも１．０μｍ以上あることが好ましい。つまり、絶縁膜の厚さは１．０μｍ以上３．
０μｍ以下とすると良い。

（１）本発明は、ＥＬ素子において、前記ＥＬ素子の一方の電極例えば陽極１００と、
陽極上に選択的に形成された絶縁膜１０１とを有し、陽極の上面に接する絶縁膜の下端部
１０４は、絶縁膜の側面の外側に中心を有する楕円若しくは円に接し、上端部１０６は絶
縁膜の上面１０７に連続し、絶縁膜の側面１０８の内側に中心を有する楕円若しくは円に
接することを特徴とする（図２（Ｂ））。このように、絶縁膜の下端部と上端部をなめら
かな形状にしたときに、成膜面の傾きが連続的に変化してＥＬ膜１０２、陰極１０３の断
線を防止することができる。また、陰極と陽極に挟まれた部分で、ＥＬ膜の膜厚が局所的
に薄くなることを抑えることができ、ＥＬ膜に局所的に電界が集中することを防ぐことが
できる。

楕円の中心とは、楕円の短軸と長軸の交点をいう。円の中心とは、円の接線に対する垂
線を、円における位置を変えて少なくとも三本以上設けたときの交点をいう。

（２）上記（１）の構成に加えて、絶縁膜の中央部１０５が、絶縁膜の側面に接する
面と陽極の上面とのなす角度θが３５°以上７０°以下である側面を有すると、絶縁膜の
側面１０８におけるＥＬ膜、陰極の断線を防止することができる。本明細書において、「
中央部」とは絶縁膜１０１において、絶縁膜の上面と陽極の上面に接する面の中間にある
高さの部分をいう。本明細書では、以降、絶縁膜の側面に接する面を「傾斜面」と称する
。そして、傾斜面と陽極の上面とのなす角度を「傾斜面のテーパー角」と称する。

絶縁膜の中央部において傾斜面のテーパー角は３５°以上７０°以下が好ましい。傾斜
面のテーパー角が７０°を超えると、陰極の膜厚が絶縁膜の側面において薄くなり陰極の
断線が生じる恐れが大きくなる。傾斜面のテーパー角が３５°未満であると、傾斜面のテ
ーパー角の減少にともなって絶縁膜（バンプ）の膜厚が薄くなる傾向が生じる。絶縁膜の
膜厚が薄くなると絶縁膜下方のＴＦＴ素子と絶縁膜上の陰極との寄生容量が増加してしま
い好ましくない。

（３）本発明はＥＬ素子において、ＥＬ素子の一方の電極、例えば陽極１００と、陽
極上に選択的に形成された絶縁膜１０１とを有する。絶縁膜の下端部１０４は、陽極１０
０の上面に接し、陽極と前記下端部との接線の上方の曲率中心（Ｏ1）及び第１の曲率半
径（Ｒ1）により決まる曲面状の側面に接する。そして、絶縁膜の上端部１０６は、絶縁
膜の上面に連続し、上端部１０６と平坦な上面１０７との境界線の下方の曲率中心（Ｏ2
）及び第２の曲率半径（Ｒ2）により決まる曲面状の側面を有する（図２（Ａ）、図２（
Ｂ））。

絶縁膜の下端部において、ＥＬ膜の成膜面の傾きが連続的に変化するようななだらかな
曲面形状を有するため、絶縁膜の下端部に形成されるＥＬ膜のカバレッジが良くなり、下
端部におけるＥＬ膜の断線を防止することができる。これにより、ＥＬ膜の断線による陽
極と陰極の短絡が低減する。また、ＥＬ膜が部分的に薄くなることを防止でき、ＥＬ膜に
おける局部的な電界の集中を防ぐことができる。

絶縁膜の上端部１０６において、陽極１００の上面に対して絶縁膜の側面に接する面の
傾きが連続的に変化することで、絶縁膜の上面１０７と側面１０８の境界近傍におけるＥ
Ｌ膜及び陰極の断線を防ぐことができる。特に陰極の断線を防止できるため、絶縁膜を陽
極の端部を全て覆うように設けたときに、陰極の断線部が連続して、閉曲線状になること
による点欠陥が防止される。また、絶縁膜を陽極の端部の一部を覆うようにストライプ状
に設けたときに、陰極の断線により陰極の配線抵抗が増加することを防ぐことができる。
さらに、絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して陰極が絶縁膜下の配線と接する時に
コンタクトホールの側面で陰極が断線することを抑えることができる。

（４）上記（３）の構成に加えて、本発明は、第１の曲率半径は０．２μｍ以上３．
０μｍ以下であることを特徴とする。第１の曲率半径（Ｒ₁）が０．２μｍ未満であると
、陽極１００に接する絶縁膜１０１の側面が切り立った形状となるため、絶縁膜１０１の
側面において、ＥＬ膜、陰極を均一な膜厚で形成することが困難になる恐れが生じる。例
えば、ＥＬ膜の成膜面の傾きが急激に変化するため、ＥＬ膜が薄くなりその部分に局部的
に電界が集中する。また、第１の曲率半径が３．０μｍを超えると、絶縁膜の膜厚の薄い
部分が広く存在し、ＴＦＴ素子を絶縁膜で被覆することが困難になる傾向が生じる。

酸、塩基等の水溶液を用いたエッチングにしても、反応性ガスを用いたエッチングにし
ても、第１の曲率半径が０．２μｍ以上３．０μｍ以下となれば形状の制御がしやすくな
る。

（５）上記（３）、（４）の構成に加えて、絶縁膜の中央部１０５は、傾斜面のテー
パー角θが３５°以上、７０°以下であることが好ましい。

（６）上記（３）、（４）、（５）の構成に加えて、第２の曲率半径（Ｒ₂）は０．２
μｍ以上３．０μｍ以下が好ましい。第２の曲率半径（Ｒ₂）が小さすぎると、絶縁膜１
０１の上面に接する絶縁膜の側面が切り立った形となるため、絶縁膜１０１の断面形状に
おいて、上端部が曲面状になっても、ＥＬ膜の断線を防止する効果が低い。このため、第
２の曲率半径は少なくとも０．２μｍ以上は必要である。

酸、塩基等の水溶液を用いたエッチングにしろ、反応性ガスを用いたエッチングにして
も、実工程で制御可能な曲率半径として、第２の曲率半径は０．２μｍ以上３．０μｍ以
下が適当である。

絶縁膜の下端部、中央部及び上端部の側面の曲率半径又は傾斜を以上のような数値範囲
で設けることにより、絶縁膜全体として、側面形状がなだらかになり、ＥＬ膜、陰極の断
線を防ぎやすくなる。また、絶縁膜の下端部の側面において、ＥＬ膜が局所的に薄くなる
ことによる電界の集中を防ぐことができる。

ところで、陰極の断線を図１（Ａ）に対し、さらに効果的に防止できる構造を図１（Ｂ
）で示す。図１（Ｂ）は、電極、例えば陽極２００上に選択的に絶縁膜２０１が設けられ
ており、絶縁膜２０１上にＥＬ膜２０２、ＥＬ膜上に陰極２０３が形成されている。図１
（Ｂ）の特徴は絶縁膜の上部を含んで絶縁膜の側面が曲面状であることである。

図１（Ｂ）で示した絶縁膜の断面形状を図３を用いて詳細に説明する。

なお、図３における、絶縁膜の厚さ（Ｔ）とは、絶縁膜の上端部から絶縁膜の下面に下
ろした垂線の長さをいう。上端部とは、絶縁膜の表面において、絶縁膜が形成された平面
からの距離が最大である部分をいう。絶縁膜の厚さは３．０μｍ以下とすると良い。

（７）本発明は、ＥＬ素子において、前記ＥＬ素子の一方の電極例えば陽極２００と、
陽極上に選択的に形成された絶縁膜２０１とを有し、陽極の上面に接する絶縁膜の下端部
２０４は、絶縁膜の側面の外側に中心を有する楕円若しくは円に接する側面を有し、上端
部２０６は、絶縁膜の側面の内側に中心を有する楕円若しくは円に接する側面を有するこ
とを特徴とする（図３（Ｂ））。

（８）本発明は上記（７）の構成に加えて、絶縁膜の中央部２０５において、傾斜面
のテーパー角θが３５°以上７０°以下であることを特徴とする。

（９）本発明はＥＬ素子において、ＥＬ素子の一方の電極、例えば陽極２００と、陽
極上に選択的に形成された絶縁膜２０１とを有する。絶縁膜の下端部２０４は、陽極２０
０の上面に接し、陽極と前記下端部との接点の上方の曲率中心（Ｏ₁）及び第１の曲率半
径（Ｒ₁）により決まる曲面状の側面を有する。そして、絶縁膜の上端部２０６は、上端
部の下方の曲率中心（Ｏ₂）及び第２の曲率半径（Ｒ₂）により決まる曲面状の側面を有す
る。絶縁膜の下端部、上部の側面を曲面状にするだけでなく、さらに、絶縁膜の中央部２
０５において傾斜面のテーパー角を３５°以上７０°以下とすることが好ましい（図３（
Ａ）、図３（Ｂ））。

（１０）上記（９）の構成に加えて、下端部２０４の第１の曲率半径（Ｒ₁）は０．
２μｍ以上３．０μｍ以下が好ましい。第１の曲率半径（Ｒ₁）が小さすぎると、陽極２
００に接する絶縁膜２０１の側面が切り立った形となるため、絶縁膜２０１の断面形状に
おいて、下端部が曲面状になっても、ＥＬ膜の断線、ＥＬ膜が局所的に薄くなることを防
止する効果が低い。このため、第１の曲率半径は少なくとも０．２μｍ以上は必要である
。しかし、第１の曲率半径が大きすぎると、絶縁膜の膜厚が薄い領域が広く存在すること
になり、ＴＦＴ素子を絶縁膜が被覆することが難しくなる。従って、ＥＬ表示装置におい
て絶縁膜の第１の曲率半径が大きすぎても問題がある。第１の絶縁膜の曲率半径はこのた
め、３．０μｍ以下とすることが好ましい。プロセス的にも、第１の曲率半径（Ｒ₁）が
０．２μｍ以上３．０μｍ以下ならば、実工程で充分制御可能である。

（１１）上記（８）、（９）、（１０）の構成に加えて、本発明において、絶縁膜の
断面形状において、絶縁膜の上部２０６は、上部の下方の曲率中心（Ｏ₂）と、第２の曲
率中心（Ｒ₂）により決まる曲面形状である。このように、ＥＬ膜、陰極を形成する表面
をなだらかに変化させることで、絶縁膜の表面上で陰極の膜厚が薄くなることによる陰極
の断線を防止することができる。上部２０６の第２の曲率半径（Ｒ₂）は、互いに隣接す
る陽極間の距離を考慮して決定すると良い。図１（Ｂ）及び図３において、絶縁膜の上端
部２０６を曲面状にすることで、急激な角度変化による陰極層の断線を防止することがで
き効果的である。

なお、図２〜図３において、絶縁膜の側面の下端部から上端部（又は上部）において、
傾斜面のテーパー角θが、電極と絶縁膜が接する絶縁膜の端部において０°となり、絶縁
膜の側面に沿って０°以上７０°以下の範囲で連続的に変化する形状が、ＥＬ膜、陰極の
断線を防止し、ＥＬ膜が局所的に薄くなることによる電界の集中を防止できて好ましい。

なお、上述のＥＬ膜を有機材料から形成される有機ＥＬ膜とすることで、直流駆動、低電
圧駆動が可能となり、低消費電力の表示装置を作製することができる。

アクティブマトリクス型の表示装置を中心に説明をしたが、本発明は、パッシブマトリ
クス型または、アクティブマトリクス型のいずれであっても適用できる。絶縁膜の形状に
より、陰極及びＥＬ膜の断線、ＥＬ膜の膜厚が局所的に薄くなることを効果的に防止でき
るからである。

また、絶縁膜下の電極を陽極を例にして説明したが、絶縁膜下の電極を陰極とすること
も可能である。

以上、説明したように本発明を用いることで、ＥＬ素子を用いた表示装置において、電
極上のバンプの側面を曲面状にして成膜されるＥＬ膜、陰極の膜厚の均一性を向上させる
ことで、ＥＬ膜、陰極の断線を防止でき、ＥＬ素子の歩留まりを高め、表示品質の向上を
図ることができる。

本発明におけるＥＬ素子の断面を説明する断面図。本発明におけるバンプの断面を説明する断面図。本発明におけるバンプの断面を説明する断面図。本発明のバンプの作製工程を説明する断面図（実施形態）。本発明のバンプの作製工程を説明する断面図（実施形態）。本発明のバンプの作製工程を説明する断面図（実施形態）。本発明のバンプの作製工程を説明する断面図（実施形態）。表示装置の駆動回路と画素部の構成を説明する断面図（実施例１）。表示装置の画素部の構成を説明する上面図と等価回路図（実施例１）。表示装置の入力端子部の構成を説明する図（実施例１）。表示装置の入力端子部の構成を説明する図（実施例１）。本発明のＥＬ表示装置の外観を示す斜視図（実施例１）。表示装置の駆動回路と画素部の構成を説明する断面図（実施例２）。表示装置を内蔵する電子装置のシステムブロック図（実施例３）。電子装置の一例を説明する図（実施例５）。電子装置の一例を説明する図（実施例５）。ＥＬ素子の光の放射方向を示す図（実施例１）。従来例のバンプの形状を説明する図。本発明のバンプの作製工程を説明する断面図（実施形態）。本発明のバンプの形状を説明する図。

本発明の実施の形態を以下に説明する。

まず、有機材料として、非感光性のポリイミド樹脂膜、非感光性のアクリル膜を用いた
工程を示す。反応性ガスを用いて絶縁膜をエッチングするときに、反応性ガスの流量比を
徐々に変えることによって、図１（Ａ）の絶縁膜の断面形状を作製することができる。作
製方法の一例を、図４を用いて以下に示す。

基板上には、有機ＥＬ素子のスイッチング素子として、ＴＦＴ素子が形成されている。
ＴＦＴ素子は半導体層にドレイン側の電極４１６、ソース側の電極４１７が接続し、半導
体層上方にゲート電極４１１が設けられている。ＴＦＴ素子のドレイン側の電極４１６下
に、電気的に接続された有機ＥＬ素子の陽極４２２が形成されている。陽極としてはＩＴ
Ｏ（酸化インジウム・スズ）のような透明導電膜を用いることができる。

第１工程として、これら電極上に、絶縁膜３０１を成膜する。絶縁膜としては、アクリ
ル樹脂膜、ポリイミド樹脂膜を成膜することが可能である。まず、絶縁膜を基板上に塗布
する。その後、５０℃〜１５０℃の温度で１〜５分の時間熱処理をして、ポリイミド樹脂
膜中に含まれる溶媒を除去する。さらに、オーブンにより２００℃〜２５０℃の熱処理を
してポリイミド樹脂膜をイミド化する。イミド化した後のポリイミド樹脂膜の膜厚は１．
０μｍ以上、３．０μｍ以下となることが好ましい。

第２工程として、絶縁膜３０１上にレジスト膜３００をパターニングする。ポリイミド
樹脂膜上に感光性のフォトレジスト膜（以下、レジスト膜と記載）を形成する。レジスト
膜３００は、パターニング後にレジスト膜の側面と、レジスト膜の下面が５０°〜８０°
の角度をなすような、テーパーを有することが好ましい（図４（Ａ））。

第３工程として、少なくとも第１の反応性ガスと第２の反応性ガスを用いて絶縁膜をエ
ッチングをする。このとき、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスの流量比を経時変化さ
せる。エッチング用ガスに第１の反応性ガスＣＦ₄と第２の反応性ガスＯ₂と不活性ガスＨ
ｅとを用いてポリイミド樹脂膜をエッチングする方法を例示する。第１の反応性ガスＣＦ
₄のガス流量比が大きいほど、レジスト膜３０２に比べてポリイミド樹脂膜３０３がエッ
チングされやすくなる。つまり、レジスト膜３０２の側面部がレジスト膜の内側へと後退
する幅（Ｘ）に対し、ポリイミド樹脂膜３０３が膜厚方向にエッチングされる深さ（Ｙ）
の方が大きくなり、Ｙ／Ｘに依存して決まる絶縁膜の傾斜面のテーパー角が大きくなる。
つまり、第１の反応性ガスＣＦ₄のガス流量比が大きいと傾斜面のテーパー角が大きく、
きりたった形状になる。

逆に、第１の反応性ガスＣＦ₄のガス流量比が小さいと、傾斜面のテーパー角が小さく
、緩やかに傾斜した形状になる。

そこで、第１の反応性ガスＣＦ₄と第２の反応性ガスＯ₂との流量比を徐々に変えること
で、絶縁膜の傾斜面のテーパー角をなだらかに変えることができる。

第１のエッチング工程として、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法
を用い、エッチング用ガスに第１の反応性ガスＣＦ₄、第２の反応性ガスＯ₂、不活性ガス
Ｈｅを用いる。エッチングを開始するときには、ＣＦ₄とＯ₂とＨｅのガス流量比を１．５
／９８．５／４０（ｓｃｃｍ）とする。そして、エッチング時間が進むにつれて、第２の
反応性ガスＯ₂に対する第１の反応性ガスＣＦ₄のガス流量比を時間毎に増加していき、最
終的にＣＦ₄とＯ₂とＨｅとのガス流量比が７／９３／４０（ｓｃｃｍ）となるようにする
。第１の反応性ガスＣＦ₄の流量比を上げることで、絶縁膜の傾斜面のテーパー角が大き
くなる。そこで、傾斜面のテーパー角を細かいステップで連続的に変えることにより、絶
縁膜の側面が曲面状になる。この曲面の曲率半径を第１の曲率半径と称する。第１の曲率
半径は０．２μｍ以上３．０μｍ以下とすることが好ましい。このようにして絶縁膜の側
面において第１の領域３１８が形成される（図４（Ｂ））。

第１のエッチング工程で行ったエッチング条件を第１のエッチング条件という。

なお、第１のエッチング条件において、第１の反応性ガスＣＦ₄のガス流量比の時間変化
を緩やかにすると、絶縁膜の側面の傾きが徐々に変わるため、第１の曲率半径が大きくな
る。その逆に、第１のエッチングにおいて、第１の反応性ガスＣＦ₄のガス流量比の時間
変化を急峻にすることで、第１の曲率半径が小さくなる。

この後、レジスト膜を除去せずにエッチングをする。第２のエッチング工程においては
、エッチング用ガスにそのままＣＦ₄とＯ₂とＨｅとを用い、第１の反応性ガスＣＦ₄、第
２の反応性ガスＯ₂、不活性ガスＨｅのガス流量比を７／９３／４０（ｓｃｃｍ）と一定
に保ってエッチングを続ける。これにより、絶縁膜３０３の側面において、傾斜面のテー
パー角が一定の領域ができる。これにより絶縁膜の側面において、第２の領域３１９が形
成される。第１のエッチング工程の最終的なガス流量比によって、第２のエッチング工程
で形成される絶縁膜の傾斜面のテーパー角が決まる。第２の反応性ガスＯ₂に対する第１
の反応性ガスＣＦ₄の割合が大きいほど、絶縁膜の傾斜面のテーパー角が大きくなる。第
２の領域３１９において、絶縁膜の側面のテーパー角は３５°以上７０°以下となること
が好ましい。

第２のエッチング条件によるエッチングにおいて、反応性ガスによる異方性のエッチン
グを行っているため、図４（Ｂ）で形成された絶縁膜の側面の第１の領域３１８はその形
状を維持したまま、ポリイミド樹脂膜の下側に転写される。

レジスト膜３０４は、上面と側面がエッチングされて、膜厚が減り、側面がレジスト膜
の内側に後退する（図４（Ｃ））。

次いで、第３のエッチング工程を行う。レジスト膜を除去せずに第３のエッチング条件
に変え、エッチング用ガスにそのままＣＦ₄とＯ₂とＨｅとを用い、第２の反応性ガスＯ₂
に対する第１の反応性ガスＣＦ₄の比を時間毎に低下させていく。例えば、ＣＦ₄とＯ₂と
Ｈｅとのガス流量比を７／９３／４０（ｓｃｃｍ）から、１．５／９８．５／４０（ｓｃ
ｃｍ）へと時間変化させていく。これにより、絶縁膜の傾斜面のテーパー角が徐々に低減
して曲面状になる。この曲面の曲率半径を第２の曲率半径と称する。第３のエッチング条
件により絶縁膜３０７の第３の領域３２０が形成される。

レジスト膜３０６は、上面と側面がエッチングされて、膜厚が減り、側面がレジスト膜
の内側に後退する（図５（Ａ））。

第１のエッチング条件、第２のエッチング条件、第３のエッチング条件において共通し
て６５Paの圧力で５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチ
ングを行う。

以上により、絶縁膜の側面において第１の領域３１８、第２の領域３１９及び第３の領
域３２０が形成される。第１の領域は絶縁膜の下端部を含む。第２の領域は絶縁膜の中央
部を含む。第３の領域は絶縁膜の上端部を含む。

その後、第４工程としてレジスト膜３０６を除去し、第５工程として絶縁膜及び電極上
にＥＬ膜４２３を形成する。さらに、陰極４２４をＥＬ膜上に形成することでＥＬ素子が
形成される（図５（Ｂ））。

なお、図５（Ｂ）の鎖線Ｂ−Ｂ’で示す断面は、図９の上面図を鎖線Ｂ−Ｂ’で切断し
た断面に対応する。図９と同じ部位は、同じ符号が付されている。

反応性ガスを用いたエッチングでは微細加工が可能であるという利点がある。図４では
、絶縁膜として有機材料を用いた例を示したが、絶縁膜として無機材料を用いることも可
能である。例えば、絶縁膜としてＳｉＯ₂膜を用いたときは、反応性ガスとして第１の反
応性ガスにＣＨＦ₃を用いて、第２の反応性ガスにＯ₂を用いると良い。そして、前述のよ
うに第１のエッチング工程、第２のエッチング工程、第３のエッチング工程において、第
１の反応性ガス、第２の反応性ガスの流量比を変えていく。第１の反応性ガスＣＨＦ₃の
ガス流量比を上げるほど、絶縁膜の膜厚方向のエッチングが進みやすく、傾斜面のテーパ
ー角が高くなる。このようにして、前述の工程の材料を置き換えても、図５（Ａ）と同様
に、絶縁膜の第１の領域３１８、第３の領域３２０を曲面状に形成し、第２の領域３１９
の傾斜面を一定の傾きとすることが可能である。

ただし、無機絶縁膜は下方の凹凸を反映するため、無機絶縁膜の表面にＴＦＴ素子の配
線等に起因する凹凸が生じてしまう場合がある。このときは、無機絶縁膜の表面をあらか
じめ、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish : 化学的機械研磨）で研磨した後に、レジ
スト膜を形成して、無機絶縁膜をエッチングしてバンプを形成するとよい。

また、ポリイミド樹脂膜を用いて図１（Ｂ）の形状を作製する方法を図６を用いて説明
する。

なお、ポリイミド樹脂膜は熱硬化前は、ポリアミック酸を主成分とする有機膜であり、
熱硬化により脱水縮合してポリイミド膜になる。図４〜図５により説明した実施形態にお
いては、特に区別の必要がないため、熱硬化前後の樹脂膜ともポリイミド樹脂膜と記載し
た。しかし、図６により示す工程においては、ポリアミック酸とポリイミドの化学特性の
違いを利用しているため、その違いを明記して説明をする。

まず、第１工程において、電極上にポリアミック酸を主成分とする有機膜３０９を塗布
する。

その後、第２工程として５０℃〜１５０℃の温度で１〜５分の時間熱処理をして、有機
膜中の溶媒を除去する。次に、第３工程としてレジスト膜３０８を有機膜３０９上に成膜
する。レジスト膜の膜厚は０．５μｍ〜３．０μｍ程度が好ましい。そして、第４工程と
してフォトマスクを通して紫外線を照射してレジスト膜を露光する（図６（Ａ））。

そして、第５工程として、塩基性を有する現像液に、基板上のレジスト膜及び有機膜を
浸漬して現像を行う。現像液は例えば、濃度が２．０〜６．０％のテトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）現像液を用いることができる。まずレジスト膜のう
ち、紫外線が照射されて露光された部分が現像液に溶解する。その後に、塩基性を示す現
像液によりポリアミック酸を主成分とする有機膜３１１がレジスト膜をマスクとして等方
的にエッチングされる。レジスト膜３１０下のポリイミド樹脂膜３１１は、おおむねレジ
スト膜に保護されて残るが、それでも、レジスト膜の端部下方のポリイミド樹脂膜は等方
性のエッチングにより、側面が曲面状の断面になる（図６（Ｂ））。

その後、第６工程として、レジスト膜の溶剤にレジスト膜を浸漬してレジスト膜を溶解
して、除去する。レジスト膜の溶剤の例としてＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）が
挙げられる。

その後、第７工程として、１８０℃以上３５０℃以下の温度で１時間〜３時間の時間で
、有機膜を脱水縮合しイミド化する。これによりポリアミック酸を主成分とする有機膜が
ポリイミド樹脂膜に化学変化する。イミド化に伴ってポリイミド樹脂膜が内側方向に収縮
して、ポリイミド樹脂膜３１２の表面が丸みを帯びる（図６（Ｃ））。

このようにして、絶縁膜の表面に第１の領域３２１、第２の領域３２２及び第３の領域
３２３が形成される。第１の領域３２１は、絶縁膜の下端部を含む曲面形状である。第２
の領域３２２は絶縁膜の側面の中央部を含む。第３の領域３２３は絶縁膜の上端部を含む
。

第２の領域３２２は、ポリイミド膜の熱収縮により、多少丸みを帯びる。このときに、絶
縁膜の中央部において、側面に接する面と陽極４２２の上面のなす角度が３５°〜７０°
の範囲にあることが好ましい。

第３の領域３２３は、熱収縮により、丸みを帯びて、絶縁膜の側面及び上端部を含む範囲
で絶縁膜の表面が曲面形状となる。

次に第８工程として、ポリイミド樹脂膜上にＥＬ膜４２３を形成し、ＥＬ膜上に陰極４
２４を形成する（図６（Ｄ））。

図１（Ａ）の断面形状の作製方法のその他の例を示す。

例えば、絶縁膜上にレジスト膜をパターニングして、絶縁膜を等方的にエッチングした
後にレジスト膜を除去する。その後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により絶縁膜を
エッチングすると、絶縁膜の側面と上面が接する部分においては、反応性ガスがあたりや
すいため、絶縁膜の側面と上面との接線近傍を曲面状にすることができる。

図１９を用いてこの工程を説明する。図１９はバンプを形成する工程を説明する断面図
である。

まず、電極上に絶縁膜３２４を成膜し、絶縁膜３２４上にレジスト膜３２５を形成する
。絶縁膜の厚さは１〜３μｍとし、レジスト膜の厚さは０．５〜５μｍとする。絶縁膜は
ポリイミド樹脂膜、アクリル樹脂膜を塗布し、熱硬化して形成する（図１９（Ａ））。

次いで、レジスト膜を露光し現像する。レジスト膜３２７は、画素電極の端部及び隣接
する画素電極の間隙と重なって形成される。次いで、絶縁膜を等方的にエッチングする。
等方的なエッチング処理としては公知の方法を用いればよい。例えばプラズマを発生させ
てエッチングを行う場合に、エッチングをする気圧を高くするとエッチングが等方的に進
行することが知られている（実用ドライエッチング技術 REALIZE INC．ｐ．40）。エ
ッチングによりレジスト膜の端部の下方の絶縁膜が削られて、側面が曲面状の絶縁膜３２
６が残る（図１９（Ｂ））。

次いで、レジスト膜を除去する（図１９（Ｃ））。

次いで、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により絶縁膜をエッチングする。０．１
〜１Torrの気圧で、電離度０．１〜１％のプラズマを形成する。ＲＩＥ法を用いたエッチ
ングでは反応性ガスと絶縁膜が化学的に反応してエッチングが進行する。反応性ガスは、
絶縁膜の側面と上面とが接する部分（絶縁膜の上端部３２９）にあたりやすいため、絶縁
膜３２８の上端部が丸みを帯びた形状になる（図１９（Ｄ））。

次いで、ＥＬ膜４２３、陰極４２４を形成する（図１９（Ｅ））。

図１（Ａ）又は図１（Ｂ）の断面形状の作製方法のその他の例を示す。

絶縁膜として、感光性の有機材料を用いたときの作製方法を図７（Ａ）に示す。感光性
の材料を露光し、現像液によりエッチングすることで、断面形状をなだらかにすることが
できる。有機材料としては、感光性ポリイミド樹脂膜、感光性アクリル膜を用いることが
できる。感光性の有機材料はポジ型を用いることが好ましい。

例えば、感光性のポリイミド樹脂膜３１６を１．０〜３．０μｍの厚さで塗布をして、
５０℃〜１５０℃の温度で１〜５分の時間、熱処理をして、感光性のポリイミド樹脂膜中
に含まれる溶媒を除去する。その後、石英ガラス３１４にクロム膜３１５が形成されたフ
ォトマスクを通して紫外線３１３を照射して、感光性のポリイミド樹脂膜を露光する（図
７（Ａ））。

なお、本発明では露光時にあえて、フォトマスクを通過した紫外線を回折させる。通常
の露光装置ではフォトマスクを通過した光が回折により広がるため、回折によって広がっ
た光をレンズに入射させて、レンズの焦点の位置に基板を配置することで、基板上の感光
性のポリイミド樹脂膜にフォトマスクのパターンを精度良く転写する。しかし、本発明に
おいて、感光性のポリイミド樹脂膜を露光するときは、あえてレンズの焦点の位置から０
．０５〜３０μｍほど下方に基板を配置する。すると、フォトマスクを通過して回折によ
り広がった光が感光性のポリイミド樹脂膜に照射される。感光性樹脂に照射される光（紫
外線３１３）は、回折によりフォトマスクに形成されたクロム膜３１５の内側まで入り込
む。

感光性のポリイミド樹脂膜を露光するときに、回折を積極的に利用することにより、な
だらかな曲面を有する断面形状にすることができる。現像後の絶縁膜３１７の断面は、露
光時の回折光の強度分布を反映した形状になる。露光現像条件を調節することで、絶縁膜
の表面がなだらかな形状にすることができる。現像後に絶縁膜３１７をベークして、熱硬
化させる。（図７（Ｂ））。また、感光性樹脂膜を露光するときに、回折した光をフォト
マスクで遮光されている部分の感光性樹脂の表面にまで入射させることで、図１（Ａ）の
断面形状だけでなく、図１（Ｂ）の断面形状を作製することもできる。

その後、絶縁膜上にＥＬ膜４２３、陰極４２４を蒸着により形成する（図７（Ｃ））。

上述のエッチング方法は、ＥＬ表示装置や液晶表示装置のような表示装置中の絶縁膜に
コンタクトホールを形成する際にも用いることができる。

なお、上述の実施形態により作製したバンプの断面の形状は、バンプを形成した基板を
切断し、断面を電界放射形走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope :SEM）で観
察することで、容易に確認ができる。

以下、実施例により、本発明を用いたＥＬ表示装置を具体的に説明する。

本発明はＥＬ素子を用いたあらゆる表示装置に適用することができる。図８はその一例
であり、ＴＦＴを用いて作製されるアクティブマトリクス型の表示装置の例を示す。ＴＦ
Ｔはチャネル形成領域を形成する半導体膜の材質により、アモルファスシリコンＴＦＴや
ポリシリコンＴＦＴと区別されることがあるが、本発明はそのどちらにも適用することが
できる。

図８では駆動回路部４５０にｎチャネル型ＴＦＴ４５２とｐチャネル型ＴＦＴ４５３が
形成され、画素部４５１にスイッチング用ＴＦＴ４５４、電流制御用ＴＦＴ４５５が形成
されている様子を示している。これらのＴＦＴは、島状半導体層４０３〜４０６、ゲート
絶縁膜４０７、ゲート電極４０８〜４１１などを用いて形成されている。

基板４０１はコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバ
リウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板を
用いる。なお、基板４０１としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレ
ス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐え
うる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。

下地膜４０２として、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜など
の絶縁膜を用いることができる。本実施例では下地膜４０２として２層構造を用いるが、
前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。

層間絶縁膜は窒化シリコン、酸化窒化シリコンなどで形成される無機絶縁膜４１８と、ア
クリル樹脂膜またはポリイミド樹脂膜などで形成される有機絶縁膜４１９とから成ってい
る。

駆動回路部４５０の回路構成は、ゲート信号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異
なるがここでは省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ４５２及びｐチャネル型ＴＦＴ４５３には
配線４１２、配線４１３が接続され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ
回路、バッファ回路などが形成される。

画素部４５１では、データ配線４１４がスイッチング用ＴＦＴ４５４のソース側に接続
し、ドレイン側の配線４１５は電流制御用ＴＦＴ４５５のゲート電極４１１と接続してい
る。また、電流制御用ＴＦＴ４５５のソース側は電源供給配線４１７と接続し、ドレイン
側の電極４１６がＥＬ素子の陰極と接続するように配線されている。図９（Ａ）はこのよ
うな画素の上面図を示し、便宜上図８と共通する符号を用いて示している。また、図９（
Ａ）において、Ａ−Ａ'線に対応する断面が図８において示されている。

ＥＬ素子４５６は、ＭｇＡｇやＬｉＦなどの材料を用いて形成される陰極４２４、有機
ＥＬ材料を用いて作製されるＥＬ膜４２３、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）で形成され
る陽極４２２、とから成っている。バンプ４２０、４２１は、陽極４２２の端部を覆うよ
うに形成される。バンプにより、陰極と陽極との短絡、陰極４２４の断線を防ぐ。

バンプは、ＴＦＴ素子の配線を覆うようにアクリル樹脂膜やポリイミド樹脂膜などの絶
縁膜を用いて形成する。本実施例ではバンプとして感光性のポリイミド樹脂膜を用いる。
感光性のポリイミド樹脂膜を露光するときの回折を積極的に利用して、感光性樹脂膜の表
面をなだらかな曲面形状にする。露光装置の光学系を調節して回折を起こす。

ＥＬ膜を形成する材料は、低分子系材料または高分子系材料のどちらであっても構わな
い。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合はスピン
コート法や印刷法またはインクジェット法などを用いる。

高分子系材料では、π共役ポリマー材料などが知られている。その代表例は結晶質半導
体膜パラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリ
フルオレン系などが上げられる。このような材料を用いて形成されるＥＬ膜は、単層又は
積層構造で用いられるが、積層構造で用いた方が発光効率は良い。一般的には陽極上に正
孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層の順に形成されるが、正孔輸送層／発光層／
電子輸送層、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層のような
構造でも良い。本発明では公知のいずれの構造を用いても良いし、ＥＬ膜に対して蛍光性
色素等をドーピングしても良い。

有機ＥＬ材料としては、例えば、以下の米国特許又は公開公報に開示された材料を用い
ることができる。米国特許第４，３５６，４２９号、米国特許第４，５３９，５０７号、
米国特許第４，７２０，４３２号、米国特許第４，７６９，２９２号、米国特許第４，８
８５，２１１号、米国特許第４，９５０，９５０号、米国特許第５，０５９，８６１号、
米国特許第５，０４７，６８７号、米国特許第５，０７３，４４６号、米国特許第５，０
５９，８６２号、米国特許第５，０６１，６１７号、米国特許第５，１５１，６２９号、
米国特許第５，２９４，８６９号、米国特許第５，２９４，８７０号、特開平１０−１８
９５２５号公報、特開平８−２４１０４８号公報、特開平８−７８１５９号公報。

なお、カラー表示には大別して四つの方式があり、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）に対応し
た三種類のＥＬ素子を形成する方式、白色発光のＥＬ素子とカラーフィルターを組み合わ
せた方式、青色又は青緑発光のＥＬ素子と蛍光体（蛍光性の色変換層：ＣＣＭ）とを組み
合わせた方式、陰極（対向電極）に透明電極を使用してＲＧＢに対応したＥＬ素子を重ね
る方式がある。

具体的なＥＬ膜としては、赤色に発光するＥＬ膜にはシアノポリフェニレン、緑色に発
光するＥＬ膜にはポリフェニレンビニレン、青色に発光するＥＬ膜にはポリフェニレンビ
ニレンまたはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。ＥＬ膜の厚さは３０〜１５０ｎｍ
とすれば良い。

上記の例は発光層として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であり、これに限定さ
れるものではない。発光層、電荷輸送層、電荷注入層を形成するための材料は、その可能
な組合せにおいて自由に選択することができる。本実施例で示すＥＬ膜は、発光層とＰＥ
ＤＯＴ（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）から成る正孔注入層を設けた
構造とする。

ＥＬ膜４２３の上にはＥＬ素子の陰極４２４が設けられる。陰極４２４としては、仕事
関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含
む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝２０：１で混合した材
料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦ
Ａｌ電極が挙げられる。

陰極４２４はＥＬ膜４２３を形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが好
ましい。陰極４２４とＥＬ膜４２３との界面状態はＥＬ素子の発光効率に大きく影響する
からである。なお、本明細書中では、陽極（画素電極）、ＥＬ膜及び陰極で形成される発
光素子をＥＬ素子と呼ぶ。

ＥＬ膜４２３と陰極４２４とでなる積層体は、各画素で個別に形成する必要があるが、
ＥＬ膜４２３は水分に極めて弱いため、通常のフォトリソグラフィ技術を用いることがで
きない。また、アルカリ金属を用いて作製される陰極４２４は容易に酸化されてしまう。
従って、メタルマスク等の物理的なマスク材を用い、真空蒸着法、スパッタ法、プラズマ
ＣＶＤ法等の気相法で選択的に形成することが好ましい。なお、ＥＬ膜を選択的に形成す
る方法として、インクジェット法やスクリーン印刷法等を用いることも可能であるが、こ
れらは現状では陰極の連続形成ができないので、上述の方法が好ましいと言える。

また、陰極４２４上に外部の水分等から保護するための保護電極を積層しても良い。保
護電極としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）若しくは銀（Ａｇ）を含む低抵抗な
材料を用いることが好ましい。或いは、透明電極を用いることで、図８において矢印で示
す方向に光を放射させることもできる（これを便宜上、上面放射という）。その場合、有
機樹脂層間絶縁膜４１９に黒色の顔料を混合させると、偏光板を用いなくても非発光時に
黒色の画面を形成できる。この保護電極にはＥＬ膜の発熱を緩和する放熱効果も期待でき
る。また、上記ＥＬ膜４２３、陰極４２４を形成した後、大気解放しないで連続的に保護
電極まで形成することも有効である。

図１７のように、黒色の顔料を混合させた有機樹脂層間絶縁膜１１００上に、陽極１１
０１として透明導電膜を形成し、絶縁膜からなるバンプ１１０２、ＥＬ膜１１０３を形成
する。さらに、陰極１１０４としてＬｉＦＡｌ、ＭｇＡｇを１０〜５０ｎｍの厚さで形成
し、光透過性を持たせる。さらに配線抵抗を下げる目的で、透明導電膜１１０５を陰極上
に形成する。これにより、図１７において、矢印で示す方向に光を出射させることができ
る。このとき、陰極が光透過性を有するために、非発光時の表示画面のぎらつきを抑える
ことができる。

図８ではスイッチング用ＴＦＴ４５４をマルチゲート構造とし、電流制御用ＴＦＴ４５
５にはゲート電極とオーバーラップするＬＤＤを設けている。ポリシリコンを用いたＴＦ
Ｔは、高い動作速度を示すが故にホットキャリア注入などの劣化も起こりやすい。そのた
め、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴ（オフ電流の十分に低いスイッチン
グ用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴ）を形成することは、高い信
頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）表示装置を作製する上で
非常に有効である。

図９（Ｂ）は図８、図９（Ａ）に示される画素の回路図である。ゲート配線とデータ配
線の交点近傍に画素が配置され、画素にはスイッチング用ＴＦＴ４５４、電流制御用ＴＦ
Ｔ４５５、ＥＬ素子４５６が設けられている。

スイッチング用ＴＦＴ４５４は、そのゲート電極がゲート配線４１０に接続されている
。スイッチング用ＴＦＴのソース側はデータ配線４１４に接続されており、ドレイン側は
電流制御用ＴＦＴ４５５のゲート電極及びコンデンサー４５８の一方の電極に接続されて
いる。コンデンサーの他方の電極は電源供給線４１７に接続されている。電源供給線４１
７に電流制御用ＴＦＴのソース側が接続されており、ＥＬ素子４５６に電流制御用ＴＦＴ
のドレイン側が接続されている。

４５７は隣接する画素の電流制御用ＴＦＴである。電流制御用ＴＦＴ４５７のソース側
は電源供給線４１７に接続されている。隣接する画素で共通の電源供給線４１７を用いる
ことができるため、開口率を高くすることが可能となる。

図１２はこのような表示装置の外観を示す図である。画像を表示する方向はＥＬ素子の
構成によって異なるが、ここでは上方に光が放射して表示が成される。図１２で示す構成
は、ＴＦＴを用いて駆動回路部６０４、駆動回路部６０５及び画素部６０３が形成された
素子基板６０１と封止基板６０２がシール材６１０により貼り合わされている。素子基板
６０１の端には、入力端子６０８が設けられこの部分でＦＰＣ(Flexible Print Circuit)
が接続される。入力端子６０８には外部回路から画像データ信号や各種タイミング信号及
び電源を入力する端子が５００μmピッチで設けられている。そして、配線６０９で駆動
回路部と接続されている。また、必要に応じてＣＰＵ、メモリーなどを形成したＩＣチッ
プ６０７がＣＯＧ（Chip on Glass）法などにより素子基板６０１に実装されていても良
い。

入力端子は図１１で示すように、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）とから成る配
線７０５と陽極として形成したＩＴＯ７０６とを積層して形成している。図１１は、入力
端子部におけるＣ−Ｃ'線に対応する断面図を示している。素子基板７０１と封止基板７
０２はシール材７０３で貼り合わされている。駆動回路部において、ＥＬ膜７０７、陰極
７０８はバンプ７０９上に形成されるが、陰極７０８を配線とコンタクトさせるため図示
するようなコンタクト部７２０を設けている。コンタクト部７２０においても、バンプの
側面がなだらかな曲面を有するため、陰極層の断線を防ぐことができる。

このようなＥＬ素子を用いた表示装置において、バンプの側面がなだらかな曲面を有す
ることで、ＥＬ膜、陰極の断線を防ぎ、表示装置の歩留まりを高めることができる。

図１３は逆スタガ型のＴＦＴを用いた表示装置の一例を示す。使用する基板５０１やＥ
Ｌ素子５５６は実施例１と同様な構成であり、ここではその説明を省略する。

逆スタガ型のＴＦＴは、基板５０１側からゲート電極５０８〜５１１、ゲート絶縁膜５
０７、半導体膜５０３〜５０６の順に形成されている。図１３において、駆動回路部５５
０にｎチャネル型ＴＦＴ５５２とｐチャネル型ＴＦＴ５５３が形成され、画素部５５１に
スイッチング用ＴＦＴ５５４、電流制御用ＴＦＴ５５５、ＥＬ素子５５６が形成されてい
る。層間絶縁膜は窒化シリコン、酸化窒化シリコンなどで形成される無機絶縁膜５１８と
、アクリルまたはポリイミドなどで形成される有機樹脂膜５１９とから成っている。

駆動回路部５５０の回路構成は、ゲート信号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異
なるがここでは省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ５５２及びｐチャネル型ＴＦＴ５５３には
配線５１２、配線５１３が接続され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ
回路、バッファ回路などが形成される。

画素部５５１では、データ配線５１４がスイッチング用ＴＦＴ５５４のソース側に接続
し、ドレイン側の配線５１５は電流制御用ＴＦＴ５５５のゲート電極５１１と接続してい
る。また、電流制御用ＴＦＴ５５５のソース側は電源供給配線５１７と接続し、ドレイン
側の電極５１６がＥＬ素子の陽極と接続するように配線されている。

そして、これら配線を覆うようにアクリルやポリイミドなどの有機樹脂、好適には感光
性の有機樹脂を用いてバンプ５２０、５２１が形成される。感光性の樹脂を露光するとき
の、回折を積極的に利用することでバンプは側面がなだらかな曲面形状とすることができ
る。ＥＬ素子５５６は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）で形成される陽極５２２、有機
ＥＬ材料を用いて作製されるＥＬ膜５２３、ＭｇＡｇやＬｉＦなどの材料を用いて形成さ
れる陰極５２４とから成っている。バンプ５２０、５２１は、陽極５２２の端部を覆うよ
うに形成され、陰極と陽極とがショートすることを防ぐ。

陽極５２２を透明電極を用いて作製し、陰極５２４を、仕事関数の小さいマグネシウム
（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む金属材料を用いて作製す
ることで、図１３において矢印で示す方向に光が放射される。光の放射方向は、陰極に光
反射性を持たせるかどうかで任意に決定することができる。

その他、ＴＦＴの構造を省けば、画素部の構成、及び表示装置の構成は実施例１と同様
な構成となる。ポリシリコンを用いた逆スタガ型ＴＦＴは、アモルファスシリコンＴＦＴ
（通常は逆スタガ型ＴＦＴで形成される）の製造ラインを流用して作製できるという利点
がある。勿論、エキシマレーザーを用いたレーザーアニール技術を使えば、３００℃以下
のプロセス温度でもポリシリコンＴＦＴが作製可能である。

実施例１で示す表示装置を用いた電子装置の一例を図１４を用いて説明する。図１４の
表示装置は、基板上に形成されたＴＦＴによって画素９２０から成る画素部９２１、画素
部の駆動に用いるデータ信号側駆動回路９１５、ゲート信号側駆動回路９１４が形成され
ている。データ信号側駆動回路９１５はデジタル駆動の例を示しているが、シフトレジス
タ９１６、ラッチ回路９１７、９１８、バッファ回路９１９から成っている。また、ゲー
ト信号側駆動回路９１４はシフトレジスタ、バッファ等（いずれも図示せず）を有してい
る。

画素部９２１は、ＶＧＡの場合には６４０×４８０（横×縦）の画素を有し、図８また
は図９で説明したように、各画素にはスイッチング用ＴＦＴおよび電流制御用ＴＦＴが配
置されている。ＥＬ素子の動作は、ゲート配線が選択されるとスイッチング用ＴＦＴのゲ
ートが開き、ソース配線のデータ信号がコンデンサに蓄積され、電流制御用ＴＦＴのゲー
トが開く。つまり、ソース配線から入力されるデータ信号により電流制御用ＴＦＴに電流
が流れＥＬ素子が発光する。

図１４で示すシステムブロック図は、ＰＤＡなどの携帯型情報端末の形態を示すもので
ある。実施例１で示す表示装置には画素部９２１、ゲート信号側駆動回路９１４、データ
信号側駆動回路９１５が形成されている。

この表示装置に接続する外部回路の構成は、安定化電源と高速高精度のオペアンプから
なる電源回路９０１、ＵＳＢ端子などを備えた外部インターフェイスポート９０２、ＣＰ
Ｕ９０３、入力手段として用いるペン入力タブレット９１０及び検出回路９１１、クロッ
ク信号発振器９１２、コントロール回路９１３などから成っている。

ＣＰＵ９０３は映像信号処理回路９０４やペン入力タブレット９１０からの信号を入力
するタブレットインターフェイス９０５などが内蔵されている。また、ＶＲＡＭ９０６、
ＤＲＡＭ９０７、フラッシュメモリ９０８及びメモリーカード９０９が接続されている。
ＣＰＵ９０３で処理された情報は、映像信号（データ信号）として映像信号処理回路９０
４からコントロール回路９１３に出力する。コントロール回路９１３は、映像信号とクロ
ックを、データ信号側駆動回路９１５とゲート信号側駆動回路９１４のそれぞれのタイミ
ング仕様に変換する機能を持っている。

具体的には、映像信号を表示装置の各画素に対応したデータに振り分ける機能と、外部
から入力される水平同期信号及び垂直同期信号を、駆動回路のスタート信号及び内蔵電源
回路の交流化のタイミング制御信号に変換する機能を持っている。

ＰＤＡなどの携帯型情報端末はＡＣコンセントに接続しなくても、充電型のバッテリー
を電源として屋外や電車の中などでも長時間使用できることが望まれている。また、この
ような電子装置は持ち運び易さを重点において、軽量化と小型化が同時に要求されている
。電子装置の重量の大半を占めるバッテリーは容量を大きくすると重量増加してしまう。
従って、このような電子装置の消費電力を低減するために、バックライトの点灯時間を制
御したり、スタンバイモードを設定したりといった、ソフトウエア面からの対策も施す必
要がある。

例えば、ＣＰＵ９０３に対して一定時間ペン入力タブレット９１０からの入力信号がタ
ブレットインターフェイス９０５に入らない場合、スタンバイモードとなり、図１４にお
いて点線で囲んだ部分の動作を同期させて停止させる。表示装置ではＥＬ素子の発光強度
を減衰させるか、映像の表示そのものを止める。または、各画素にメモリーを備えておき
、静止画像の表示モードに切り替えるなどの処置をとる。こうして、電子装置の消費電力
を低減させる。

また、静止画像を表示するにはＣＰＵ９０３の映像信号処理回路９０４、ＶＲＡＭ９０
６のなどの機能を停止させ、消費電力の低減を図ることができる。図１４では動作をおこ
なう部分を点線で表示してある。また、コントーロラ９１３は、図１２で示すように、Ｉ
Ｃチップを用い、ＣＯＧ法で素子基板に装着してもよいし、表示装置の内部に一体形成し
てもよい。

本実施例では、ＥＬ膜として一重項励起子（シングレット）により発光する有機化合物
（以下、シングレット化合物という）および三重項励起子（トリプレット）により発光す
る有機化合物（以下、トリプレット化合物という）を併用する例について説明する。なお
、シングレット化合物とは一重項励起のみを経由して発光する化合物を指し、トリプレッ
ト化合物とは三重項励起を経由して発光する化合物を指す。

トリプレット化合物としては以下の論文に記載の有機化合物が代表的な材料として挙げ
られる。（１）T.Tsutsui, C.Adachi, S.Saito, Photochemical Processes in Organized
Molecular Systems, ed.K.Honda, (Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437.（２）M.A.
Baldo, D.F.O'Brien, Y.You, A.Shoustikov, S.Sibley, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Na
ture 395 (1998) p.151.この論文には次の式で示される有機化合物が開示されている。（
３）M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrrows, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Appl.Phys.Le
tt.,75 (1999) p.4.（４）T.Tsutsui, M.-J.Yang, M.Yahiro, K.Nakamura, T.Watanabe,
T.tsuji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Mayaguchi, Jpn.Appl.Phys., 38 (12B) (1999) L150
2.

また、上記論文に記載された発光性材料だけでなく、次の分子式で表される発光性材料
（具体的には金属錯体もしくは有機化合物）を用いることが可能であると考えている。

上記分子式において、Ｍは周期表の８〜１０族に属する元素である。Ｅｔはエチル基で
ある。上記論文では、白金、イリジウムが用いられている。また、本発明者はニッケル、
コバルトもしくはパラジウムは、白金やイリジウムに比べて安価であるため、発光装置の
製造コストを低減する上で好ましいと考えている。特に、ニッケルは錯体を形成しやすい
ため生産性も高く好ましいと考えられる。

上記トリプレット化合物は、シングレット化合物よりも発光効率が高く、同じ発光輝度
を得るにも動作電圧（ＥＬ素子を発光させるに要する電圧）を低くすることが可能である
。本実施例ではこの特徴を利用する。

低分子の有機化合物を発光層として用いる場合、現状では赤色に発光する発光層の寿命
が他の色に発光する発光層よりも短い。これは発光効率が他の色よりも劣るため、他の色
と同じ発光輝度を得るためには動作電圧を高く設定しなければならず、その分劣化の進行
も早いためである。

しかしながら、本実施例では赤色に発光する発光層として発光効率の高いトリプレット
化合物を用いているため、緑色に発光する発光層や青色に発光する発光層と同じ発光輝度
を得ながらも動作電圧を揃えることが可能である。従って、赤色に発光する発光層の劣化
が極端に早まることはなく、色ずれ等の問題を起こさずにカラー表示を行うことが可能と
なる。また、動作電圧を低く抑えることができることは、トランジスタの耐圧のマージン
を低く設定できる点からも好ましいことである。

なお、本実施例では、赤色に発光する発光層としてトリプレット化合物を用いた例を示
しているが、さらに緑色に発光する発光層もしくは青色に発光する発光層にトリプレット
化合物を用いることも可能である。

ＲＧＢカラー表示をする場合には、画素部に赤色に発光するＥＬ素子、緑色に発光する
ＥＬ素子、青色に発光するＥＬ素子を設ける必要がある。この場合、赤色に発光するＥＬ
素子にトリプレット化合物を用い、その他はシングレット化合物を用いて形成することも
可能である。

こうしてトリプレット化合物とシングレット化合物を使い分けることでそれぞれのＥＬ
素子の動作電圧をすべて同一（２０Ｖ以下、好ましくは３〜２０Ｖ）とすることが可能と
なる。従って、表示装置に必要な電源を例えば３Ｖもしくは５Ｖで統一することができる
ため、回路設計が容易となる利点がある。なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例３
のいずれの構成とも組み合わせて実施することが可能である。

本発明を実施して形成された表示装置は様々な電気器具に内蔵され、画素部は映像表示
部として用いられる。本発明の電子装置としては、携帯電話、ＰＤＡ、電子書籍、ビデオ
カメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置、例えばＤＶ
Ｄ（Digital Versatile Disc）プレーヤー、デジタルカメラ、などが挙げられる。それら
電子装置の具体例を図１５、図１６に示す。

図１５（Ａ）は携帯電話であり、表示用パネル９００１、操作用パネル９００２、接続
部９００３から成り、表示用パネル９００１には表示装置９００４、音声出力部９００５
、アンテナ９００９などが設けられている。操作パネル９００２には操作キー９００６、
電源スイッチ９００７、音声入力部９００８などが設けられている。本発明は表示装置９
００４に適用することができる。

図１５（Ｂ）も携帯電話であり、本体または筐体９１０１、表示装置９１０２、音声出
力部９１０３、音声入力部９１０４、アンテナ９１０５を備えている。表示装置９１０２
はタッチ式センサーが組み込んで、画面上でボタン操作ができるようにしても良い。本発
明において、プラスチック基板にＴＦＴ素子、ＥＬ素子を形成した表示装置を用いると、
表示装置を完成した後に基板を湾曲させることが可能である。このような特性を生かして
、人間工学に基づいて設計された３次元的な曲面を有する筐体にも違和感なく組み入れる
ことができる。

図１５（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カ
メラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成され
ている。本発明は表示装置９２０５に適用することができる。このような電子装置には、
３インチから５インチクラスの表示装置が用いられるが、本発明の表示装置を用いること
により、携帯型情報端末の軽量化を図ることができる。

図１５（Ｄ）は携帯書籍であり、本体９３０１、表示装置９３０３、記憶媒体
９３０４、操作スイッチ９３０５、アンテナ９３０６から構成されており、ミニディスク
（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものであ
る。本発明は表示装置９３０３に用いることができる。携帯書籍は、４インチから１２イ
ンチクラスの表示装置が用いられるが、本発明の表示装置を用いることにより、携帯書籍
の軽量化と薄型化を図ることができる。

図１５（Ｅ）はビデオカメラであり、本体９４０１、表示装置９４０２、音声入力部９
４０３、操作スイッチ９４０４、バッテリー９４０５などで構成されている。本発明は表
示装置９４０２に適用することができる。

図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、
表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。本発明は表示装置９６０３に適用
することができる。

図１６（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレ
ーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０
４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Digi
tal Versatile Disc）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを
行うことができる。本発明は表示装置９７０２に適用することができる。

図１６（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８
０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示装置９
８０２に適用することができる。

図１６（Ｄ）もデジタルカメラであり、本体９９０１、表示装置９９０２、受像部９９
０３、操作スイッチ９９０４、バッテリー９９０５などで構成される。本発明は表示装置
９９０２に適用することができる。本発明の有機樹脂基板を用いると、表示装置を完成し
た後に基板を湾曲させることが可能である。このような特性を生かして、人間工学に基づ
いて設計された３次元的な曲面を有する筐体にも違和感なく組み入れることができる。

また、図１５（Ａ）と（Ｂ）で示す携帯電話操作において、操作キーを使用している時
に輝度を上げ、操作スイッチの使用が終わったら輝度を下げることで低消費電力化するこ
とができる。また、着信した時に表示装置の輝度を上げ、通話中は輝度を下げることによ
っても低消費電力化することができる。また、継続的に使用している場合に、リセットし
ない限り時間制御で表示がオフになるような機能を持たせることで低消費電力化を図るこ
ともできる。なお、これらはマニュアル制御であっても良い。

ここでは図示しなかったが、本発明はその他にもナビゲーションシステムをはじめ冷蔵
庫、洗濯機、電子レンジ、固定電話機、ファクシミリなどに組み込む表示装置としても適
用することも可能である。このように本発明の適用範囲はきわめて広く、さまざまな製品
に適用することができる。

Claims

曲面形状を有する筐体と、
前記曲面形状に沿うようにカーブした表示領域を有する画面と、を有し、
前記画面上でボタン操作ができる機能を有すること特徴とする電子機器。
曲面形状を有する筐体と、
前記曲面形状に沿うようにカーブした表示領域を有する画面と、
音声出力部と、
音声入力部と、
アンテナと、を有し、
前記画面上でボタン操作ができる機能を有すること特徴とする携帯電話。
曲面形状を有する筐体と、
前記曲面形状に沿うようにカーブした表示領域を有する画面と、
音声出力部と、
音声入力部と、
アンテナと、を有し、
前記画面上でボタン操作ができる機能を有し、
一定時間に操作信号の入力がないときに、前記画面の輝度を下げる機能を有し、
着信した時に前記画面の輝度を上げ、通話中は前記画面の輝度を下げる機能を有することを特徴とする携帯電話。
請求項１において、
前記画面は、有機樹脂基板を有し、
前記有機樹脂基板上にトランジスタと、ＥＬ素子とを有し、
前記有機樹脂基板は、湾曲し、
前記ＥＬ素子は、
第１の電極と、
前記第１の電極の端部を覆う絶縁膜と、
前記第１の電極及び前記絶縁膜上にＥＬ層と、
前記ＥＬ層上に第２の電極と、を有し、
前記絶縁膜は、前記第１の電極に接する側に下端部を有し、
前記絶縁膜の下端部は、下に凸の曲線を有する断面形状を有することを特徴とする電子機器。
請求項２または３において、
前記画面は、有機樹脂基板を有し、
前記有機樹脂基板上にトランジスタと、ＥＬ素子とを有し、
前記有機樹脂基板は、湾曲し、
前記ＥＬ素子は、
第１の電極と、
前記第１の電極の端部を覆う絶縁膜と、
前記第１の電極及び前記絶縁膜上にＥＬ層と、
前記ＥＬ層上に第２の電極と、を有し、
前記絶縁膜は、前記第１の電極に接する側に下端部を有し、
前記絶縁膜の下端部は、下に凸の曲線を有する断面形状を有することを特徴とする携帯電話。