JP4286495B2

JP4286495B2 - 発光装置及びその作製方法

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Publication number: JP4286495B2
Application number: JP2002189422A
Authority: JP
Inventors: 智史村上
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: US20040000673A1; US20050212046A1; US7663142B2; JP2004031267A; US6909124B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界効果型トランジスタを用いたアクティブマトリクス型発光装置の技術分野に属する。特に、複数の画素のそれぞれに薄膜トランジスタを設けたエレクトロルミネセンス表示装置に係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を集積化したエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence）表示装置の開発が進んでいる。特に、複数の画素のそれぞれにトランジスタを設けたアクティブマトリクス型エレクトロルミネセンス表示装置は、その応答速度の速さから動画再生に適しており、今後のデジタルコンテンツの普及に向けて製品開発が急がれている。しかしながら、エレクトロルミネセンス表示装置の製品化において最も大きな問題として信頼性が低い点が挙げられる。
【０００３】
エレクトロルミネセンス表示装置に用いる発光材料（主に有機化合物）は、微量な電流を流すことによって発光するが、劣化が激しく、寿命が短いという欠点がある。劣化率は、流す電流量が増えると高くなる。一方、電流量を減らすと輝度が低下する。つまり、エレクトロルミネセンス表示装置は、明るい画像表示と高い信頼性との間にトレードオフの関係がある。
【０００４】
結局、如何に少ない電流量で明るい画像表示を行うかは、生成した光を如何に効率良く外部に取り出すことができるかが鍵となる。従来、発光材料そのものの性質に起因する内部量子効率の低さ等が問題となっているが、三重項励起による燐光発光材料等の開発によりその方面での改善は進んでいる。その結果、現在最も望まれている改善点は、外部取り出し効率の２０％という低さであり、多層膜や基板面における内部反射に起因する光損失を如何に抑えるかが問題となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前掲の問題に鑑みてなされたものであり、特にプロセス数を増加させることなく生成した光の外部取り出し効率を向上させるための技術を提供することを課題とする。そして、光の外部取り出し効率を向上させることにより低消費電力で明るい画像表示を達成し、信頼性を損なうことなく明るい画像表示の可能な発光装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の画素を有し、該複数の画素のそれぞれにトランジスタ及び該トランジスタに電気的に接続された画素電極を有する発光装置において、前記画素電極の下に設けられた絶縁膜は、発光領域において内側面が曲面である開口部を有することを特徴とする発光装置である。開口部は、画素電極の下に設けられた絶縁膜にエッチング等の手段により形成された開口部を指す。即ち、発光領域（画素内において光を視認できる領域をいう。）において、画素電極の下の絶縁膜には内側面が曲面である開口部が設けられ、該開口部を覆うように画素電極を形成することにより、画素電極に対して開口部の形状に沿った起伏（凹凸）を設けることを特徴とする。このため、前記画素電極の表面は、該開口部の形状に沿った曲面を有することになる。
【０００７】
本発明の要旨及び効果について、図１を用いて説明する。図１において、１０１は絶縁膜、１０２は絶縁膜１０１に設けられた開口部、１０３は画素電極、１０４は発光体、１０５は対向電極である。絶縁膜１０１としては、開口部１０２の内側面を曲面とすることができるように、感光性アクリル膜、感光性ポリイミド膜その他の感光性樹脂膜を用いることが望ましいが、エッチング条件の調節により開口部１０２の内側面を曲面とすることができるのであれば、感光性樹脂膜以外の材料を用いても良い。なお、感光性樹脂膜は、通常において薄茶色に着色しているため、脱色処理（ブリーチング処理）を施して可視光に対して透明にしておく必要がある。脱色処理は、現像後のパターン全体に対して露光に用いた光（典型的には紫外光）を照射すれば良い。
【０００８】
また、開口部１０２は、絶縁膜１０１が除去されて凹状となっている部分を中心に絶縁膜１０２が曲率をもって厚みを増していく部分を指す。この曲率は常に一定である必要はなく、連続的もしくは段階的に変化するものであっても良い。例えば、感光性樹脂膜であれば、露光及び現像により必然的に開口部の内側面は曲面となるが、本発明の構成である開口部は、このように形成された開口部をも当然含む。また、開口部の形状に特に限定はなく、溝形、円形、格子形その他の幾何学形状とすることができ、開口部を形成する位置は、規則的であっても不規則的であっても良い。
【０００９】
画素電極１０３は、可視光を透過する導電膜からなる電極であり、典型的には酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムと酸化スズの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物その他の酸化物導電膜を用いることができる。または、可視光を透過しうる薄さ（典型的には１００ｎｍ以下）の金属膜と酸化物導電膜の積層体であっても良い。画素電極１０３は、開口部１０２を設けた絶縁膜１０１上に設けられるため、図１に示すように開口部１０２を覆うことになり、その結果、画素電極１０３の表面は、開口部の形状に沿った曲面を有することになる。
【００１０】
また、発光体１０４は、発光層、キャリア注入層、キャリア輸送層、キャリア阻止層その他の発光に必要な有機化合物もしくは無機化合物を積層してなる積層体である。発光体１０４の構成は、公知の如何なる構成を用いても良い。なお、一対の電極（ここでは画素電極１０３と対向電極１０５）の間に発光体を設けた素子を発光素子という。一対の電極は、一方が陽極と呼ばれ、他方が陰極と呼ばれる。陽極は、正孔（ホール）を注入する側の電極であるため、仕事関数の比較的高い材料が用いられ、陰極は電子（エレクトロン）を注入する側の電極であるため、仕事関数の比較的低い材料が用いられる。図１の場合、画素電極１０３に酸化物導電膜を用いれば陽極となり、対向電極１０５に周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属膜を用いれば陰極となる。
【００１１】
ここで本発明の技術思想について説明する。画素電極１０３と対向電極１０５の間に電圧を印加すると発光体１０４に対して正孔及び電子が注入され、発光体１０４内部で再結合して発光する。生成された光は、放射状に進行するが、その大部分は、可視光を透過する画素電極１０３を透過して視認される。図１では、直接透過した光及び対向電極１０５で反射された光を併せて通常光と記している。また、生成された光の中には発光体１０４の内部を膜面方向に乱反射しながら伝播する光が存在するが、従来ならばこれらの伝播光は基板端まで伝播してしまい、取り出すことのできない光である。しかしながら、本発明を実施することにより画素電極１０３、発光体１０４及び対向電極１０５のすべてが曲面を持っているため、膜面方向への伝播光を下方に向けて取り出すことが可能となり、その結果、視認しうる光の量が従来構造よりも増加する。つまり、表示の輝度を向上させることが可能である。
【００１２】
以上のように、本発明は、絶縁膜に内側面が曲面である開口部を設けることにより発光素子の構造そのものに曲率を持たせ、従来ならば複数の画素に渡って伝播してしまう伝播光を、個々の画素内にとどめて取り出しうる構成とすることに特徴があり、その効果として、発光体の膜面方向に伝わる伝播光を効率良く取り出すことで、消費電力を増加させることなく（即ち信頼性を損なうことなく）、発光領域における輝度を向上させることが可能となる。また、開口部の形成は、絶縁膜にコンタクトホールを形成する際に行えば良いため、特に工程数を増加させる必要性もない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本実施の形態は、本発明のエレクトロルミネセンス表示装置の一例である。図２において、図２（Ａ）は、エレクトロルミネセンス表示装置の一画素における上面図（ただし、画素電極を形成したところまで。）であり、図２（Ｂ）はその回路図である。また、図２（Ａ）をＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した断面図に相当する図面がそれぞれ図３（Ａ）〜（Ｃ）である。
【００１４】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、エレクトロルミネセンス表示装置の画素部は、ゲート配線１１、データ配線１２及び電源配線（定電圧もしくは定電流を供給する配線）１３で囲まれた複数の画素をマトリクス配置で有し、各画素にはスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（以下、スイッチング用ＴＦＴという。）１４、発光素子を発光させるための電流もしくは電圧を供給する手段として機能するＴＦＴ（以下、駆動用ＴＦＴという。）１５、容量部１６及び発光素子１７が設けられている。発光素子１７は、ここでは図示されていなが、画素電極１８の上方に発光体を設けることにより形成することができる。そして、本発明の特徴である開口部１９は、画素電極１８の下に設けられるため点線で示してある。
【００１５】
なお、本実施の形態において、スイッチング用ＴＦＴ１４として、マルチゲート構造のｎチャネル型ＴＦＴを用い、駆動用ＴＦＴ１５として、ｐチャネル型ＴＦＴを用いているが、発光装置の画素構成はこれに限定する必要はなく、公知のどのような構成に対しても本発明を適用できる。
【００１６】
図３（Ａ）の断面図には、ｎチャネル型ＴＦＴ１４及び容量部１６が現れる。１０１は基板であり、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、シリコン基板もしくはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む。）を用いることができる。また、１０２は窒化酸化シリコン膜、１０３は酸化窒化シリコン膜であり、積層して下地膜として機能させる。勿論、これらの材料に限定する必要はない。さらに、酸化窒化シリコン膜１０３の上には、ｎチャネル型ＴＦＴ１５１の活性層が設けられ、該活性層は、ソース領域１０４、ドレイン領域１０５、ＬＤＤ領域１０６ａ〜１０６ｄ及びチャネル形成領域１０７ａ、１０７ｂを有し、ソース領域１０４とドレイン領域１０５の間に、二つのチャネル形成領域及び四つのＬＤＤ領域を有している。
【００１７】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ１４の活性層は、ゲート絶縁膜１０８に覆われ、その上にゲート電極１０９ａ、１０９ｂ及びゲート電極１１０ａ、１１０ｂが設けられている。ゲート絶縁膜１０８は、本実施の形態では酸化窒化シリコン膜を用いるが、比誘電率の高い窒化アルミニウム膜等の前掲の窒化絶縁膜を用いると、素子の占有面積を小さくできるため、集積度の向上に有効である。
【００１８】
また、ゲート電極１０９ａ及び１１０ａとしては、窒化タンタル膜を用い、ゲート電極１０９ｂ及び１１０ｂとしては、タングステン膜を用いる。これらの金属膜は相互に選択比が高いため、エッチング条件を選択することによりこのような構造とすることが可能である。このエッチング条件については、本出願人による特開２００１−３１３３９７号公報を参照すれば良い。
【００１９】
また、ゲート電極を覆う絶縁層１１１として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜が設けられ、その上に平坦化膜１１２として感光性樹脂膜が設けられている。本実施の形態では、平坦化膜としてポジ型感光性アクリル膜を用いるが、ネガ型感光性アクリル膜、ポジ型感光性ポリイミド膜を用いても良い。
【００２０】
このとき、ゲート絶縁膜１０８及び絶縁層１１１からなる積層体にはソース領域１０４上及びドレイン領域１０５上において第１コンタクト部が設けられ、平坦化膜１１２には、その内部に第１コンタクト部が収まるように第２コンタクト部コンタクト部が設けられている。このような構造は、（１）第１コンタクト部を先に形成した後、第１コンタクト部を一旦平坦化層で埋め、さらに第２コンタクト部を形成する方法、（２）平坦化層を設けた後、第２コンタクト部を形成し、その後、新たにマスクを用いて第２コンタクト部内に第１コンタクト部を形成する方法、のいずれの方法を選択しても良い。ただし、第１コンタクト部の形成にはドライエッチング法を用いることが好ましいが、平坦化膜１１２をプラズマに曝すことはできる限り避けた方が良く、その意味で上記（１）の方法が好ましいと言える。
【００２１】
なお、このとき、平坦化膜１１２に設けられる第２コンタクト部の形成と同時に、本発明の特徴である開口部が発光領域に形成される。即ち、画素電極に曲面を持たせるための開口部の形成にあたっては、特にプロセスを増加させる必要がない。勿論、第１コンタクト部を形成する際は、レジストマスク等で発光領域を覆っておけば良い。開口部の形成は、画素電極の表面に曲面を持たせることが目的であるので、平坦化膜１１２のみに開口部が形成されれば十分だからである。
【００２２】
また、データ配線１２及び接続配線（ドレイン電極に相当する。）１１３は、第１開口部及び第２開口部を介してソース領域１０４もしくはドレイン領域１０５に接続される。接続配線１１３は、駆動用ＴＦＴ１５のゲートに接続される配線である。これらデータ配線１２及び接続配線１１３は、アルミニウムや銅といった低抵抗な金属を主成分とする配線を他の金属膜で挟んだ構造やこれらの金属の合金膜を用いれば良い。
【００２３】
また、１１４は駆動用ＴＦＴ１５のソース領域であり、電源配線１３が接続される。さらに電源配線１３は、駆動用ＴＦＴ１５のゲート配線１１５に絶縁層１１１を介して対向すると共に保持容量１６ａを形成している。さらに、ゲート配線１１５は、半導体膜１１６にゲート絶縁膜１０８を介して対向すると共に保持容量１６ｂを形成している。この半導体膜１１６は、電源配線１３が半導体膜１１７に接続されているため、そこから電荷を供給されて電極として機能する。このように、容量部１６は、保持容量１６ａ及び１６ｂを並列に接続した構成となるため、非常に小さな面積で大容量を得られる。さらに、特に保持容量１６ａは、誘電体として比誘電率の高い窒化シリコン膜を用いているため、大きな容量を確保できる。
【００２４】
前掲の第１開口部及び第２開口部を形成する場合、従来に比べてフォトリソグラフィ工程で使用するマスク数が増加するが、そのマスク数の増加を逆に利用することにより、本実施の形態に示すように、新たに保持容量を形成することが可能となる。この点も本発明の特徴の一つである。この特徴は、マスク増加のデメリットを補って余りあるものであり、結果的に産業の発達に大きく寄与するものである。例えば、高精細な画像表示を得るためには、表示部において各画素の面積に対する保持容量の相対的な占有面積を減らし開口率を向上させることが必要であるが、そのためには保持容量の増加は極めて有用である。
【００２５】
また、図３（Ｂ）において、１１８は駆動用ＴＦＴ１５のドレイン領域であり、ドレイン電極１１９に接続される。そして、ドレイン電極１１９は、画素電極１８に接続されて画素を構成する。本実施の形態では、画素電極１８として可視光に対して透明な酸化物導電膜（代表的には、ＩＴＯ膜）を用いるが、これに限定されない。また、ドレイン電極１１９の形成後に画素電極１８を形成することにより画素電極１８がドレイン電極１１９の上面に接して接続される構成となる。このとき、図３（Ｂ）に示すように、平坦化膜１１２には開口部１９が確認される。開口部１９は、内側面が曲面であり、それに沿って画素電極１８の表面も曲面となっている。
【００２６】
次に、図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図３（Ｂ）、（Ｃ）に対応する図面であり、エレクトロルミネセンス表示装置を完成させた状態を示している。画素電極１８が設けられた後、発光領域を画定するための絶縁膜１２１を設ける。絶縁膜１２１は、無機絶縁膜でも樹脂膜でも良いが、平坦化膜１１２と同じ材料で形成した方が生産コストを低減する観点からは好ましいと言える。本実施の形態では、平坦化膜１１２と同様にポジ型感光性アクリル膜を用いる。
【００２７】
絶縁膜１２１を設けたら、その上には発光体１２２、対向電極１２３及び保護膜１２４が順次形成される。これらは大気解放することなく連続的に形成した方が、劣化の原因となる酸素や水分の吸着を防ぐことができるため好ましい。発光体１２２としては、公知の如何なる材料及び構造を用いても良いが、本実施の形態では画素電極として、陽極として機能する酸化物導電膜を用いているため、最下層（画素電極に接する層）に正孔注入層もしくは正孔輸送層が設けられるようにすると良い。また、逆に対向電極１２３は、陰極として機能するように、周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属膜を設ければ良い。本実施の形態では、アルミニウムとリチウムの合金膜を用いる。
【００２８】
保護膜１２４は、外部からの酸素及び水分の侵入を防止するのに十分なバリア性を有しているものが望ましく、できる限り緻密な絶縁膜を用いると良い。また、発光体１２２を設けた後なので、発光体１２２の耐熱性を考慮してスパッタ法等の室温形成可能な成膜方法を採用する必要がある。本実施の形態では、スパッタ法により窒化シリコン膜を設けるが、これに限定する必要はない。また、単層である必要もなく積層であっても構わない。
【００２９】
以上の構成を有するエレクトロルミネセンス表示装置は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、基板１０１側へ向かって光が照射されるが、図１で説明したように、平坦化膜１１２に設けられた開口部に起因する曲面が集光レンズの如き役割を果たし、発光領域の内側に光を集める効率が高くなって輝度が向上する。光の方向は、矢印で示す通りであり、従来のように直接視認できる光に加えて、画素電極１８に曲面をもった部分から発する光（伝播光を含む。）が存在する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態に示す構成で本発明を実施することにより画素内の発光領域（絶縁膜１２１で画定された領域または画素電極１８と発光体１２２が接する領域とも言える。）において画素電極１８の表面を曲面とすることが可能となり、伝播光を集める効果を付与することができる。こうして、特にプロセス数を増加させることなく生成した光の外部取り出し効率を向上させ、低消費電力で明るい画像表示を達成し、信頼性を損なうことなく明るい画像表示の可能なエレクトロルミネセンス表示装置を提供することができる。
【００３１】
〔実施の形態２〕
本実施の形態では、発光領域に設ける開口部の形状を実施の形態１と異なるものとした例について説明する。説明には図５、図６を用いるが、実施の形態１と異なる構成のみ新たな符号を設け、その他の部分は実施の形態１と同じ符号を用いることにする。
【００３２】
図５（Ａ）において、実施の形態１と異なる構成は、画素電極５０１と開口部５０２である。開口部５０２は、開口部の形状を円形としており、それを発光領域内に不規則に設けた例である。なお、必ずしも不規則である必要はなく、規則的に並べることも可能である。
【００３３】
図５（Ａ）に示す上面図をＢ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した断面図に相当する図面が図６（Ａ）、（Ｂ）である。なお、Ａ−Ａ’で切断した断面図に相当する図面は、図３（Ａ）と同じであるため、ここでの説明は省略する。図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、開口部５０２によって画素電極５０１の表面には曲面が形成され、その結果、発光体１２２から発する光（特に伝播光）は、画素電極５０１の曲面部分で下方に出射されることになり、外部への光取り出し効率の向上が図れる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態に示す構成で本発明を実施することにより画素内の発光領域において画素電極５０１の表面を曲面とすることが可能となり、伝播光を集める効果を付与することができる。こうして、特にプロセス数を増加させることなく生成した光の外部取り出し効率を向上させ、低消費電力で明るい画像表示を達成し、信頼性を損なうことなく明るい画像表示の可能なエレクトロルミネセンス表示装置を提供することができる。
【００３５】
〔実施の形態３〕
本実施の形態では、発光領域に設ける開口部の形状を実施の形態１と異なるものとした例について説明する。説明には図７、図８を用いるが、実施の形態１と異なる構成のみ新たな符号を設け、その他の部分は実施の形態１と同じ符号を用いることにする。
【００３６】
図７（Ａ）において、実施の形態１と異なる構成は、画素電極７０１と開口部７０２である。開口部７０２は、開口部の形状を格子形としており、複数の格子が発光領域内に規則的に配置されるように設けた例である。なお、必ずしも規則的である必要はなく、個々の格子の大きさが不規則であっても良い。
【００３７】
図７（Ａ）に示す上面図をＢ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した断面図に相当する図面が図８（Ａ）、（Ｂ）である。なお、Ａ−Ａ’で切断した断面図に相当する図面は、図３（Ａ）と同じであるため、ここでの説明は省略する。図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、開口部７０２によって画素電極７０１の表面には曲面が形成され、その結果、発光体１２２から発する光（特に伝播光）は、画素電極７０１の曲面部分で下方に出射されることになり、外部への光取り出し効率の向上が図れる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態に示す構成で本発明を実施することにより画素内の発光領域において画素電極７０１の表面を曲面とすることが可能となり、伝播光を集める効果を付与することができる。こうして、特にプロセス数を増加させることなく生成した光の外部取り出し効率を向上させ、低消費電力で明るい画像表示を達成し、信頼性を損なうことなく明るい画像表示の可能なエレクトロルミネセンス表示装置を提供することができる。
【００３９】
〔実施の形態４〕
本実施の形態では、実施の形態１において、平坦化膜１１２の表面（開口部１９の内側面をも含む。）を無機絶縁膜で覆った例について説明する。説明には図９を用いるが、実施の形態１と異なる構成のみ新たな符号を設け、その他の部分については実施の形態１に使用した符号を適宜必要に応じて使用する。
【００４０】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ図３（Ａ）〜（Ｃ）に相当する図面である。図９（Ａ）において、平坦化膜１１２は、その表面をバリア膜９０１で覆われている。バリア膜９０１は、開口部１９を形成した後に設けられるため、開口部１９の内側面を被覆するように形成される。また、トランジスタとのコンタクト部において、第１コンタクト部を形成する際に、バリア膜９０１もエッチングされ、開口される。このとき、図９（Ｃ）に示すように、開口部１９の底面は、特にバリア膜９０１をエッチングする必要はない。
【００４１】
本実施の形態の構成は、特に平坦化膜１１２として、溶液塗布による方法（いわゆるスピンコーティング法）で形成される絶縁膜を用いる際に有効である。代表的には、ポリイミド膜、アクリル膜その他の樹脂膜を平坦化膜として用いる際に有効であり、その効果は、平坦化膜１１２からの脱ガスの抑制である。
【００４２】
従来、スピンコーティング法により形成される絶縁膜は、膜形成のための材料を溶解させた溶媒をスピンコーティング法により塗布し、それを焼成して薄膜を形成する。焼成の際、余分な溶媒を揮発させるのだが、こういった溶媒が膜中に残存したり、膜形成後に水分を吸着していたりする場合がある。そのため、デバイス完成後に加熱によって膜中から脱ガスが起こり、発光体となる有機化合物の劣化を招いていた。
【００４３】
しかしながら、本実施の形態の構成とすると、平坦化膜１１２からの脱ガスをバリア膜９０１で抑制することができるため、平坦化膜１１２の上方に設けられた発光体に脱ガス成分が到達せず、エレクトロルミネセンス表示装置の完成後においても劣化のない信頼性の高い表示装置を得ることができる。なお、平坦化膜１１２の下に同じバリア膜を設けてトランジスタ側へ脱ガス成分が拡散することを防ぐことも効果的である。
【００４４】
バリア膜９０１としては、酸素及び水分に対してブロッキング効果を有する薄膜を用いることができ、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜もしくはダイヤモンドライクカーボン膜を用いることができる。また、バリア膜９０１の成膜時に平坦化膜１１２から脱ガスが発生するのを最小限に抑えるため、スパッタ法を用いて形成することが好ましい。
【００４５】
本実施の形態に示す構成で本発明を実施することにより特にエレクトロルミネセンス表示装置の信頼性を向上させることができる。勿論、本実施の形態は、実施の形態１〜３のいずれの構成と組み合わせても実施することが可能である。
【００４６】
〔実施の形態５〕
本実施の形態では、発光領域を画定するための絶縁膜（実施の形態１における絶縁膜１２１に相当する。）の形成位置について、図１０を用いて説明する。図１０（Ａ）において、１００１は平坦化膜であり、ちょうど開口部を切断した断面図である。１００２はバリア膜として機能する窒化シリコン膜であり、１００３は画素電極、１００４は発光領域を画定するための絶縁膜である。
【００４７】
図１０（Ａ）の場合、絶縁膜１００４の端部が開口部の中に収まるようにパターニングされている。このような構成とすると、図中点線で囲まれた領域１００５では発光が起こらないため、発光領域の外側へ向かって進行する光を減らすことができる。発光領域の外側に向かって進行する光は、輝度の増加には寄与するものの一画素の輪郭をぼかすことにもなるので、高精細な画質を得る場合には、図１０（Ａ）のような構成とすることが好ましい。
【００４８】
また、図１０（Ｂ）の場合、絶縁膜１００６が開口部の底面を隠すように設けられ、かつ、内側面の一部のみを露出させている。このような構成とすると、図中点線で囲まれた領域１００７における発光が起こらないことになる。これは平坦化膜１００１の端部（膜厚が厚くなっていく部分）で発光体の乗り越えが良好でない場合にこの部分から劣化が進行することが懸念されるため、当該領域を発光領域として用いない構成としたのである。実際、平坦化膜１００１に設けられる開口部の内側面の曲率が大きければ特に問題とならないが、小さい場合に信頼性を高める構成として有効である。勿論、図１０（Ａ）と同様に発光領域の外側へ進行する光も抑制することができるため、高精細な画質が得られるという利点もある。
【００４９】
以上、本実施の形態に示す構成で本発明を実施することによりエレクトロルミネセンス表示装置の画質の向上が図れ、さらに信頼性をも向上させることができる。勿論、本実施の形態は、実施の形態１〜４のいずれの構成と組み合わせても実施することが可能である。
【００５０】
〔実施の形態６〕
実施の形態１〜５に示した薄膜トランジスタの構成はいずれもトップゲート構造（具体的にはプレーナ構造）であるが、各実施の形態では、ボトムゲート構造（具体的には逆スタガ構造）とすることも可能である。さらに、薄膜トランジスタに限らず、シリコンウェルを用いて形成されたＭＯＳ構造のトランジスタに適用しても良い。
【００５１】
〔実施の形態７〕
本実施の形態では、本発明を適用しうるエレクトロルミネセンス表示装置の全体の構成について、図１１を用いて説明する。図１１は、薄膜トランジスタが形成された素子基板をシーリング材によって封止することによって形成されたエレクトロルミネセンス表示装置の上面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＢ−Ｂ’における断面図、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【００５２】
基板２１上には、画素部（表示部）２２、該画素部２２を囲むように設けられたデータ線駆動回路２３、ゲート線駆動回路２４ａ、２４ｂ及び保護回路２５が配置され、これらを囲むようにしてシール材２６が設けられている。画素部２２の構造については、実施の形態１〜４及びその説明を参照すれば良い。シーリング材２６としては、ガラス材、金属材（代表的にはステンレス材）、セラミックス材、プラスチック材（プラスチックフィルムも含む）を用いることができるが、実施の形態１〜４に示したように絶縁膜のみで封止することも可能である。また、ＥＬ素子からの光の放射方向によっては、透光性材料を用いる必要がある。
【００５３】
このシール材２６は、データ線駆動回路２３、ゲート線駆動回路２４ａ、２４ｂ及び保護回路２５の一部に重畳させて設けても良い。そして、該シール材２６を用いてシーリング材２７が設けられ、基板２１、シール材２６及びシーリング材２７によって密閉空間２８が形成される。シーリング材２７には予め凹部の中に吸湿剤（酸化バリウムもしくは酸化カルシウム等）２９が設けられ、上記密閉空間２８の内部において、水分や酸素等を吸着して清浄な雰囲気に保ち、ＥＬ層の劣化を抑制する役割を果たす。この凹部は目の細かいメッシュ状のカバー材３０で覆われており、該カバー材３０は、空気や水分は通し、吸湿剤２９は通さない。なお、密閉空間２８は、窒素もしくはアルゴン等の希ガスで充填しておけばよく、不活性であれば樹脂もしくは液体で充填することも可能である。
【００５４】
また、基板２１上には、データ線駆動回路２３及びゲート線駆動回路２４ａ、２４ｂに信号を伝達するための入力端子部３１が設けられ、該入力端子部３１へはＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）３２を介してビデオ信号等のデータ信号が伝達される。入力端子部３１の断面は、図１１（Ｂ）の通りであり、ゲート配線もしくはデータ配線と同時に形成された配線３３の上に酸化物導電膜３４を積層した構造の入力配線とＦＰＣ３２側に設けられた配線３５とを、導電体３６を分散させた樹脂３７を用いて電気的に接続してある。なお、導電体３６としては、球状の高分子化合物に金もしくは銀といったメッキ処理を施したものを用いれば良い。
【００５５】
また、図１１（Ｃ）において、点線で囲まれた領域３８の拡大図を図１１（Ｄ）に示す。保護回路２５は、薄膜トランジスタ３９やコンデンサ４０を組み合わせて構成すれば良く、公知の如何なる構成を用いても良い。本発明は、コンタクトホールの改善と同時に、フォトリソ工程を増加させることなく容量形成が可能である点を特徴としており、本実施の形態では、その特徴を活かしてコンデンサ４０を形成しているのである。なお、薄膜トランジスタ３９及びコンデンサ４０の構造については、実施の形態１及びその説明を参照すれば良い。
【００５６】
本実施の形態において、保護回路２５は入力端子部３１とデータ線駆動回路２３との間に設けられ、両者の間に突発的なパルス信号等の静電気が入った際に、該パルス信号を外部へ逃がす役割を果たす。その際、まず瞬間的に入る高電圧の信号をコンデンサ４０によって鈍らせ、その他の高電圧を薄膜トランジスタや薄膜ダイオードを用いて構成した回路によって外部へと逃がすことができる。勿論、保護回路は、他の場所、例えば画素部２２とデータ線駆動回路２３との間や画素部２２とゲート線駆動回路２４ａ、２４ｂの間などに設けても構わない。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、本発明を実施するにあたって、入力端子部に設けられた静電気対策等の保護回路に用いられるコンデンサを同時形成する例を示しており、実施の形態１〜６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。
【００５８】
〔実施の形態８〕
本発明の発光装置を表示部に用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１２に示す。
【００５９】
図１２（Ａ）はテレビであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明は表示部２００３に適用することができる。なお、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用のテレビが含まれる。
【００６０】
図１２（Ｂ）はデジタルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明は、表示部２１０２に適用することができる。
【００６１】
図１２（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明は、表示部２２０３に適用することができる。
【００６２】
図１２（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明は、表示部２３０２に適用することができる。
【００６３】
図１２（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明は表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に適用することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【００６４】
図１２（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明は、表示部２５０２に適用することができる。
【００６５】
図１２（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９等を含む。本発明は、表示部２６０２に適用することができる。
【００６６】
図１２（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明は、表示部２７０３に適用することができる。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
【００６７】
以上の様に、本発明を実施して得た表示装置は、あらゆる電子機器の表示部として用いても良い。なお、本実施の形態の電子機器には、実施の形態１〜７に示したいずれの構成を有したエレクトロルミネセンス表示装置を用いても良い。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は、発光領域において画素電極の表面に曲面を設けることで発光体内部を伝わる伝播光の進行方向を下方に修正し、光の外部取り出し効率を向上させることが可能である。さらに、画素電極の表面は、その下の絶縁膜に開口を設けるだけで曲面とすることが可能であり、特にプロセスの増加を招くこともない。その結果、光の外部取り出し効率を向上させることにより低消費電力で明るい画像表示を達成し、信頼性を損なうことなく明るい画像表示の可能な発光装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理の説明図。
【図２】発光装置の画素上面図及び回路図。
【図３】発光装置の画素断面図。
【図４】発光装置の画素断面図。
【図５】発光装置の画素上面図及び回路図。
【図６】発光装置の画素断面図。
【図７】発光装置の画素上面図及び回路図。
【図８】発光装置の画素断面図。
【図９】発光装置の画素断面図。
【図１０】発光装置の画素の一部の断面図。
【図１１】発光装置の外観構成図。
【図１２】電気器具の具体例を示す図。

Claims

トランジスタ上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成され、前記トランジスタの半導体層と電気的に接続された画素電極と、
前記第１の絶縁膜および前記画素電極上に形成された、第２の絶縁膜と、
を有し、
前記第１の絶縁膜は、内側面が曲面である第１の開口部と、前記半導体層と重なる位置に形成されたコンタクト部と、を有し、
前記画素電極は、前記第１の開口部を覆い、かつ前記曲面に沿った形状を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記第１の開口部上に発光領域を画定する第２の開口部を有することを特徴とする発光装置。
トランジスタ上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成されたバリア膜と、
前記バリア膜上に形成され、前記トランジスタの半導体層と電気的に接続された画素電極と、
前記バリア膜および前記画素電極上に形成された、第２の絶縁膜と、
を有し、
前記第１の絶縁膜は、内側面が曲面である第１の開口部と、前記半導体層と重なる位置に形成されたコンタクト部と、を有し、
前記バリア膜および前記画素電極は、前記第１の開口部を覆い、かつ前記曲面に沿った形状を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記第１の開口部上に発光領域を画定する第２の開口部を有することを特徴とする発光装置。
請求項１または請求項２において、
前記第１の開口部は、格子形の開口部であることを特徴とする発光装置。
トランジスタ上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成され、前記トランジスタの半導体層と電気的に接続された画素電極と、
前記第１の絶縁膜および前記画素電極上に形成された、第２の絶縁膜と、
を有し、
前記第１の絶縁膜は、内側面が曲面である複数の第１の開口部と、前記半導体層と重なる位置に形成されたコンタクト部と、を有し、
前記画素電極は、前記複数の第１の開口部を覆い、かつ前記曲面に沿った形状を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記複数の第１の開口部上に発光領域を画定する第２の開口部を有することを特徴とする発光装置。
トランジスタ上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成されたバリア膜と、
前記バリア膜上に形成され、前記トランジスタの半導体層と電気的に接続された画素電極と、
前記バリア膜および前記画素電極上に形成された、第２の絶縁膜と、
を有し、
前記第１の絶縁膜は、内側面が曲面である複数の第１の開口部と、前記半導体層と重なる位置に形成されたコンタクト部と、を有し、
前記バリア膜および前記画素電極は、前記複数の第１の開口部を覆い、かつ前記曲面に沿った形状を有し、
前記第２の絶縁膜は、前記複数の第１の開口部上に発光領域を画定する第２の開口部を有することを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記画素電極は、可視光を透過する導電膜からなり、かつ前記画素電極上に設けられた発光体を有することを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第１の絶縁膜は、感光性樹脂膜であることを特徴とする発光装置。
トランジスタ上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜に、内側面が曲面である第１の開口部と、前記トランジスタの半導体層と重なる位置に設けられたコンタクト部と、を同時に形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記コンタクト部を覆い、かつ前記半導体層と接続される配線を形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記第１の開口部を覆い、かつ前記配線と接続される画素電極を形成することによって、前記曲面に沿った形状を有する前記画素電極を形成し、
前記第１の絶縁膜および前記画素電極上に、前記第１の開口部上に発光領域を画定する第２の開口部を有する第２の絶縁膜を形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
トランジスタ上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜に、内側面が曲面である第１の開口部と、前記トランジスタの半導体層と重なる位置に設けられた第１のコンタクト部と、を同時に形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記第１のコンタクト部および前記第１の開口部を覆い、かつ前記内側面を被覆するバリア膜を形成し、
前記第１のコンタクト部を覆う前記バリア膜に第２コンタクト部を形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記第１および第２のコンタクト部を覆い、かつ前記半導体層と接続される配線を形成し、
前記バリア膜上に、前記第１の開口部を覆い、かつ前記配線と接続される画素電極を形成することによって、前記曲面に沿った形状を有する前記画素電極を形成し、
前記バリア膜および前記画素電極上に、前記第１の開口部上に発光領域を画定する第２の開口部を有する第２の絶縁膜を形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項８または請求項９において、
前記第１の開口部は、格子形の開口部であることを特徴とする発光装置の作製方法。
トランジスタ上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜に、内側面が曲面である複数の第１の開口部と、前記トランジスタの半導体層と重なる位置に設けられたコンタクト部と、を同時に形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記コンタクト部を覆い、かつ前記半導体層と接続される配線を形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記複数の第１の開口部を覆い、かつ前記配線と接続される画素電極を形成することによって、前記曲面に沿った形状を有する前記画素電極を形成し、
前記第１の絶縁膜および前記画素電極上に、前記複数の第１の開口部上に発光領域を画定する第２の開口部を有する第２の絶縁膜を形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
トランジスタ上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜に、内側面が曲面である複数の第１の開口部と、前記トランジスタの半導体層と重なる位置に設けられた第１のコンタクト部と、を同時に形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記第１のコンタクト部および前記複数の第１の開口部を覆い、かつ前記内側面を被覆するバリア膜を形成し、
前記第１のコンタクト部を覆う前記バリア膜に第２コンタクト部を形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記第１および第２のコンタクト部を覆い、かつ前記半導体層と接続される配線を形成し、
前記バリア膜上に、前記複数の第１の開口部を覆い、かつ前記配線と接続される画素電極を形成することによって、前記曲面に沿った形状を有する前記画素電極を形成し、
前記バリア膜および前記画素電極上に、前記複数の第１の開口部上に発光領域を画定する第２の開口部を有する第２の絶縁膜を形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項８乃至請求項１２のいずれか一において、
前記画素電極上に、発光体を設け、
前記画素電極は、可視光を透過する導電膜からなることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項８乃至請求項１３のいずれか一において、
前記第１の絶縁膜は、感光性樹脂膜であることを特徴とする発光装置の作製方法。