JP4439260B2 - 表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は表示装置、特に微小共振器構造を備えたカラー表示装置に関する。
近年、薄型で小型化の可能なフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が注目されており、このＦＰＤの中でも代表的な液晶表示装置は、既に様々な機器に採用されている。また、現在、自発光型のエレクトロルミネッセンス（以下ＥＬという）素子を用いた発光装置（表示装置や光源）、特に採用する有機化合物材料によって多様な発光色で高輝度発光の可能な有機ＥＬ表示装置については、その研究開発が盛んに行われている。
この有機ＥＬ表示装置では、液晶表示装置のようにバックライトからの光の透過率をその前面にライトバルブとして配置した液晶パネルが制御する方式と異なり、上述のように自発光型であるため、本質的に光の利用効率、すなわち外部への光の取り出し効率が高いため高輝度発光が可能である。
しかし、現在提案されている有機ＥＬ素子の発光輝度はまだ十分でなく、また、発光輝度を向上させるために有機層への注入電流を増大させると有機層の劣化が早まってしまうという問題がある。
このような問題を解消するための方法として、下記特許文献１や、非特許文献１などに提案されているように、ＥＬ表示装置に微小共振器を採用し、特定波長における光強度を増強する方法が考えられる。
特開平０６−２７５３８１号公報 中山隆博、角田敦 「光共振機構造を導入した素子」応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会 １９９３年第３回講習会ｐ１３５−ｐ１４３
有機ＥＬ素子に上記微小共振器構造を採用する場合、素子の背面側の電極に、反射鏡として機能する金属電極（例えば陰極）を設け、素子の前面（基板側）に半透過鏡を設け、この半透過鏡と金属電極との間の光学長Ｌが発光波長λに対し、下記式（１）
２ｎＬ＝（ｍ＋ １／２）λ ・・・（１）
の関係を示すように設計することで、波長λを選択的に増強して外部に射出することが可能となる。なお、ここでｎは、屈折率、ｍは、整数（０，１，２，３・・・）である。
このような関係は、射出波長が単一波長、つまり、モノクロの有機ＥＬ表示装置や、平面光源として採用する場合には設計が比較的容易である。
しかし、フルカラーの有機ＥＬ表示装置を製造する場合、１つの表示パネル内で増強すべき波長が、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３種類存在する。従って、画素毎に異なる波長の光を増強する必要があり、そのためには射出する波長毎に画素の半透過鏡と金属電極との光学長Ｌを変えなければならない。
一方で、表示装置においては、集積回路などに採用される半導体デバイスとは異なり、その表示自体が観察者に視認されるため、全ての画素において高い表示品質を安定して達成しなければ、表示装置として実際に採用することができない。
そのため、例えば上記共振器構造は、理論上、フルカラーの表示装置であれば射出波長毎に画素の光学長を設定すれば良いが、それぞれ異なる厚さとなるように各画素を別々に製造したのでは、製造の工程数の増加、製造の複雑化が避けられず、深刻な品質の低下とばらつきを招いてしまう。特に有機ＥＬ表示装置では、現在、表示品質の安定性に課題を残していることから、単純に共振器構造を採用すると、表示装置の量産をする際に、歩留りの低下と、製造コストの増大が著しくなってしまう。したがって、ＥＬ表示装置への微小共振器は、研究レベルから進展していなかった。
本発明は、微小共振器を実現するためになされ、複数の画素を備え、各画素は、下部反射膜と、該下部反射膜の上方に、間に少なくとも１層の有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、該微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が、射出波長に応じて画素間で異なり、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造方法であって、前記下部反射膜の形成後、前記有機発光素子層の形成前に、少なくとも２種類の射出波長の画素において同一の材料からなる多結晶層と、非晶質層を含む透明導電性金属酸化物の多層積層体を形成すると共に、１種類の射出波長の画素について前記多層積層体を前記多結晶層と、非晶質層のエッチングレートの相違を利用して前記非晶質層をエッチングで除去し、少なくとも２種類の射出波長の異なる画素間で、透明導電性金属酸化物層の残存層数を変え、前記光学長を調整するための前記導電性共振スペーサ層としての合計厚を変える。
本発明の他の態様では、上記製造方法において、前記透明導電性金属酸化物層は、積層後、フォトリソグラフィによって画素毎の形状にパターニングする。
本発明の他の態様では、上記製造方法において、前記透明導電性金属酸化物層は、非晶質状態で形成し、この層をアニールして得た多結晶透明導電性金属酸化物層をエッチングストッパとして用い、該多結晶透明導電性金属酸化物層の上に形成される非晶質の透明導電性金属酸化物層を前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素領域から選択的にエッチング除去する。
本発明の他の態様では、複数の画素を備え、各画素は、下部反射膜と、該下部反射膜の上方に、間に少なくとも１層の有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、該微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が、射出波長に応じて画素間で異なり、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造方法であって、前記下部反射膜の形成後、前記有機発光素子層の形成前に、前記画素毎に、透明導電性金属酸化物を含み、前記光学長を調整する導電性共振スペーサ層を形成し、該導電性共振スペーサ層の形成に際し、前記下部反射膜の形成後、各画素領域に、非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの非晶質スペーサ層を形成し、前記非晶質スペーサ層を多結晶化アニールして多結晶スペーサ層を形成し、前記多結晶スペーサ層の上に、さらに前記多結晶スペーサ層を構成する導電性金属酸化物と同一材料の非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの非晶質スペーサ層を形成し、前記複数の画素のうち少なくとも一部の画素領域において、前記多結晶スペーサ層をエッチングストッパとして、前記非晶質スペーサ層をエッチング除去し、少なくとも、前記非晶質スペーサ層の除去された画素領域と、前記多結晶スペーサ層及び前記非晶質スペーサ層を残した画素領域とで、前記導電性共振スペーサ層の最終的な合計厚を変える。

本発明の他の態様では、複数の画素を備え、各画素は、下部反射膜と、該下部反射膜の上方に、間に少なくとも１層の有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、該微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が、射出波長に応じて画素間で異なり、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造方法であって、前記下部反射膜の形成後、前記有機発光素子層の形成前に、前記画素毎に、透明導電性金属酸化物を含み、前記光学長を調整する導電性共振スペーサ層を形成し、該導電性共振スペーサ層の形成に際し、前記下部反射膜の形成後、各画素領域に、非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの第１スペーサ層を形成し、前記第１スペーサ層をアニールして前記導電性金属酸化物を多結晶化し多結晶の第１スペーサ層を形成した後、非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの第２スペーサ層を形成し、前記複数の画素のうち少なくとも一部の画素領域において、前記多結晶の第１スペーサ層をエッチングストッパとして、前記非晶質の第２スペーサ層をエッチング除去し、前記非晶質の第２スペーサ層をアニールして多結晶の第２スペーサ層を形成した後、さらに非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの第３スペーサ層を形成し、前記複数の画素のうちの一部の画素領域において、前記第３スペーサ層の下層に形成されている前記多結晶の第２スペーサ層又は前記多結晶の第１スペーサ層をエッチングストッパとして、前記第３スペーサ層をエッチング除去し、前記第３スペーサ層及び第２スペーサ層及び第１スペーサ層の積層体を有する画素領域と、前記第２スペーサ層及び前記第１スペーサ層の積層体又は前記第３スペーサ層及び第１スペーサ層の積層体を有する画素領域と、前記第１スペーサ層のみを有する画素領域とで、最終的に少なくとも３種類の厚さの前記導電性共振スペーサ層を同一表示装置内に形成する。
本発明の他の態様では、上記表示装置の製造方法において、前記非晶質の各スペーサ層は、積層後、フォトリソグラフィによって画素毎の形状にパターニングする。
本発明の他の態様では、上記表示装置の製造方法において、前記透明導電性金属酸化物は、インジウムスズ酸化物である。
本発明の他の態様では、上記表示装置の製造方法において、前記導電性共振スペーサ層の形成時において、同一のエッチング剤に対する非晶質の透明導電性金属酸化物層又は非晶質のスペーサ層のエッチングレートが、多結晶の透明導電性金属酸化物層又は多結晶のスペーサ層のエッチングレートの１０倍以上であり、前記エッチング剤に対し、前記多結晶の透明導電性金属酸化物又は多結晶のスペーサ層をエッチングストッパとして用いる。
本発明の他の態様では、上記表示装置の製造方法において、多結晶透明導電性金属酸化物層又は多結晶スペーサ層をエッチングストッパとしたエッチングは、塩酸及び硝酸を含む水溶液を用いたウエットエッチングである。
本発明の他の態様では、上記表示装置の製造方法において、前記下部反射膜を形成した後、大気に曝すことなく、前記下部反射膜上に一層目のスペーサ層として、非晶質状態の導電性金属酸化物層を形成すること。
本発明の他の態様では、上記表示装置の製造方法において、前記下部反射膜は、銀、金、白金、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金を含む。
本発明の他の態様では、上記表示装置の製造方法において、前記導電性共振スペーサ層は、前記下部反射膜と前記有機発光素子層との間に設けられ、前記有機発光素子層に電荷を供給する電極である。
本発明によれば、表示装置の各画素に、射出波長（増強波長）毎に微小光共振器を容易かつ正確に形成することができる。特にフォトリソグラフィによって導電性共振スペーサ層を位置精度良く形成できる。また、この導電性共振スペーサ層を複数の例えば導電性金属酸化物層の積層数又は残存数を変えることで、射出波長に応じて該スペーサ層の合計厚さを容易に変えることができる。
導電性金属酸化物層の積層数又は残存数については、非晶質導電性金属酸化物と多結晶導電性金属酸化物とのエッチングレートの差を利用し、下層に形成した多結晶導電性金属酸化物層をエッチングストッパとして用いて上層に形成した非晶質導電性金属酸化物層を選択的に除去することで、高い厚さ精度でかつ容易に変えることができる。
以下、本発明の実施のための最良の形態（以下、実施形態という）について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る微小共振器構造を備えた表示装置の概略断面構造を示す。表示装置としては、自発光表示素子を各画素に備えた発光表示装置であり、以下では表示素子として有機ＥＬ素子を採用した有機ＥＬ表示装置を例に説明する。
有機ＥＬ素子１００は、第１電極２００と第２電極２４０との間に、有機化合物、特に有機発光材料を少なくとも含む有機発光素子層１２０を備えた積層構造であり、有機層に陽極から正孔を注入し陰極からは電子を注入し、有機層中で注入された正孔と電子とが再結合し、得られた再結合エネルギによって有機発光材料が励起され、基底状態に戻る際に発光が起こる原理を利用している。
第１電極２００としては、導電性金属酸化物材料であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を用い、第２電極２４０としては、上部反射膜として機能するＡｌやその合金などを用いる。さらに、第１電極２００の下層には、上部反射膜との間に微小共振器構造を構成するための下部反射膜１１０を備える。
有機発光素子層１２０で得られた光を透明な第１電極２００側から基板１０を透過させて外部に射出するいわゆるボトムエミッション型の表示装置とする場合には、下部反射膜１１０は、発光素子層１２０からの光を一部透過可能ないわゆる半透過性とする必要がある。この下部反射膜１１０には、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌのいずれかやそれらの合金膜を用いることができるが、光を透過可能な程度の薄膜とするか、あるいは、網目状、格子状など、開口部を備えたパターンとする。
有機発光素子層１２０は、少なくとも有機発光分子を含む発光層を備え、材料に応じて、単層、又は２層、３層、又は４層以上の多層積層構造から構成される場合もある。図１の例では、陽極として機能する第１電極２００側から、正孔注入層１２２、正孔輸送層１２４、発光層１２６、電子輸送層１２８、電子注入層１３０が、順に真空蒸着法の連続成膜などによって積層され、電子注入層１３０の上に、ここでは陰極として機能する第２電極２４０が有機発光素子層１２０と同様の真空蒸着法によって該素子層１２０と連続して形成されている。
有機ＥＬ素子の発光光は、有機発光分子に起因しており、Ｒ，Ｇ，Ｂを備えたカラー表示装置の場合、画素毎に発光層１２６を個別パターンとして、Ｒ，Ｇ，Ｂ用にそれぞれ異なる発光材料を用いることも可能である。この場合、発光層１２６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎、少なくとも混色を防ぐために、Ｒ，Ｇ，Ｂで分離したパターンとし、それぞれ別工程で成膜する。本実施形態では、これには限定されるものではないが、発光層１２６として、全画素同一の発光材料を用い、かつ各画素とも同一の白色発光層を採用している。具体的には、発光層１２６として互いに補色関係にある、オレンジ色発光層と青色発光層との積層構造を採用し、加色による白色発光を実現している。
全画素に白色発光ＥＬ素子を用いる場合、有機発光素子層１２０の全ての層は全画素共通で形成することができるが、画素毎の発光制御をより確実としてコントラストを高めるなどのため、各画素個別パターンとしても良い。マスクを用いて成膜（例えば真空蒸着法）すれば、白色の発光層１２６を画素毎に個別パターンに成膜と同時に形成することができる。図１の例では、同一の白色発光層１２６を各画素個別パターンに形成している。また、他の正孔注入層１２２、正孔輸送層１２４、電子輸送層１２８、電子注入層１３０は、ここでは、いずれも全画素共通で形成され（マスクを用いて所望の大きさで画素毎に個別パターンとしてもよい）、さらに第２電極２４０についても各画素共通で形成されている。
なお、有機発光素子層１２０は、正孔又は電子を輸送する機能を有するが、高抵抗であり、有機発光素子層１２０を挟んで第１電極２００と第２電極２４０とが直接対向している領域のみ有機発光素子層１２０に電荷が注入され、有機ＥＬ素子１００の発光領域は、この第１電極２００と第２電極２４０の対向領域となる。より正確には、第１電極２００の端部領域は平坦化絶縁層１４０で覆われており、この平坦化絶縁層１４０の第１電極２００上の開口領域が有機ＥＬ素子１００の発光領域となる。
本実施形態に係る微小共振器構造は、このような透明な第１電極２００と第２電極２４０とが有機発光素子層１２０を挟んで対向する領域に、第１電極２００の下層の下部反射膜１１０と、上記第２電極２４０が兼用する上部反射膜との間の層間に構成されている。ここで、この微小共振器の光学長Ｌは、正確には、下部反射膜１１０と、上部反射膜２４０との層間距離（厚さ）と、下部反射膜１１０及び上部反射膜２４０の光の染み込み距離に応じた長さであり、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長λ（λｒ、λｇ、λｂ）に対し、上述の式（１）で示されるような光学長Ｌ（Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂ）をＲ，Ｇ，Ｂの各画素に形成している。なお、ここでは、下部及び上部反射膜１１０，２４０に金属材料を用いており、これらの膜での光の染み込み距離はほぼ０である。これにより、例えば同一構成の白色発光層１２６から射出される白色光に対し、各画素の光学長Ｌに応じて、それぞれ対応するＲ，Ｇ，Ｂの波長の光のみ共振して増強され外部に射出される。もちろん、発光層１２６の発光色が、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎でそれぞれ対応するＲ，Ｇ，Ｂの場合でも、その波長成分中、各画素に形成された微小共振器の光学長Ｌに応じた波長λが増強され射出される。また、このような微小共振器構造により、射出光の指向性、特に表示装置の観察側正面方向への指向性が高くなるため、この正面位置における発光輝度を高くすることができる。
本実施形態では、各画素で射出波長λに応じて光学長Ｌを変更するために、下部反射膜１１０と上部反射膜２４０との層間に存在する第１電極２００と、有機発光素子層１２０のうち、第１電極２００を導電性共振スペーサ層としてその厚さを変更している。
また、画素毎に個別パターンで、かつ、射出波長毎（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）でそれぞれ厚さの異なる導電性共振スペーサ層２００を形成する際に、本実施形態では、パターン精度の高いフォトリソグラフィ法を用いてパターニングする。一方で、互いに厚さの異なる導電性共振スペーサ層２００をそれぞれ別工程で形成するのではなく、所定厚さのＩＴＯスペーサ層を複数回積層し、積層数又は残存層数を変更することで、導電性共振スペーサ層２００として要求される厚さを射出波長の異なる画素毎に変えている。複数積層した各ＩＴＯスペーサ層の残存層数は、形成済みのＩＴＯスペーサ層の上に重ねて積層したＩＴＯスペーサ層を選択的に除去するかどうかで制御することができる。
２層のＩＴＯスペーサ層の積層体から上層のＩＴＯスペーサ層のみを選択的に除去するために、本実施形態では、非晶質ＩＴＯ（ａ−ＩＴＯ）と多結晶ＩＴＯ（ｐ−ＩＴＯ）とのエッチング剤（エッチャント）に対するエッチングレート（エッチング速度）の差を利用する。例えば、ＩＴＯのウエットエッチングに用いられるエッチャント（一例として、ＨＣｌ、ＨＮＯ3、Ｈ2Ｏの混合液：即ち、ＨＣｌ、ＨＮＯ3の水溶液）に対して、ａ−ＩＴＯのエッチング速度は、ｐ−ＩＴＯの１０倍以上、より正確には数１０倍以上大きく、上記のようなエッチング剤を用いた場合、下層のｐ−ＩＴＯ層に対する上層ａ−ＩＴＯ層のエッチング速度の比である選択比は極めて大きくなる。
したがって、全画素共通で下から順にｐ−ＩＴＯ層／ａ−ＩＴＯ層の積層体を形成し、所定画素領域でａ−ＩＴＯ層上をマスクし、上記のような選択比のとれるエッチング剤を用いてエッチングすることで、マスクされていない画素領域においてａ−ＩＴＯ層だけがエッチング除去され、ｐ−ＩＴＯ層の上面が露出するとエッチングが自動停止する。このようにｐ−ＩＴＯ層をエッチングストッパとして用いることができるので、ｐ−ＩＴＯ層の上にａ−ＩＴＯ層が残る領域と、ａ−ＩＴＯ層が除去される領域、つまりａ−ＩＴＯ層の厚さ分だけ、合計厚の異なる導電性共振スペーサ層２００を正確に形成することができる。なお、エッチングされずに残ったａ−ＩＴＯ層は、有機発光素子層１２０の成膜前までに行われるアニール処理によりｐ−ＩＴＯ層とし、最終的に有機ＥＬ素子１００の第１電極２００を構成するＩＴＯ層は、全て多結晶化する。
更に、ａ−ＩＴＯ層だけでなく、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）についても、そのエッチング剤（例えばＨＦ、ＨＮＯ3、ＣＨＣＨＯＯＨ、Ｈ2Ｏの混合液：フッ酸、硝酸及び酢酸の水溶液）に対しても、ｐ−ＩＴＯ層をエッチングストッパとして用いることができる。そこで、導電性共振スペーサ層２００をＩＴＯ層の積層構造だけでなく、後述する図７に示すように、ＩＴＯ層２０２ｐ、２０６ｐとＳｉＮｘ層２１０との積層構造を利用し、射出波長の異なる画素間で、導電性共振スペーサ層２００の厚さを変更することができる。
ここで、導電性共振スペーサ層２００は、下部反射膜１１０と上部反射膜２４０との間に位置し、有機発光素子層１２０からの光を透過させる必要がある。したがって、ＩＴＯと共に導電性共振スペーサ層２００を構成する層は少なくとも光透過層であることが必要である。さらに、導電性共振スペーサ層２００をＩＴＯ層とＩＴＯ以外の材料を用いた層との積層構造とする場合、各層の屈折率を出来る限り等しくすることが望ましい。隣接する層で屈折率が大きく異なると、界面で光の反射・散乱が発生し、有機発光素子層１２０で得られた光の損失が生ずるからである。少なくともＩＴＯ層の屈折率との差が±２５％以内の屈折率であることが必要で、±２０％以内の差であることがより望ましい。ＩＴＯの屈折率は、約１．９であるのに対し、ＳｉＮｘ層の屈折率も約１．９である。したがって、ＳｉＮｘ層をＩＴＯ層との界面では光の反射等が発生せず、両層を積層して導電性共振スペーサ層２００を構成することが可能である。
上記導電性共振スペーサ層２００を構成するＩＴＯ層は、それぞれ例えばスパッタリング法で形成することができ、そのほか、真空蒸着法を採用して形成することも出来る。図７に示すＳｉＮｘ層２１０は、例えばスパッタリング法、或いはプラズマＣＶＤ法を用いて形成することが出来る。
また、本実施形態において、上記導電性共振スペーサ層（第１電極）２００の下層に形成されている下部反射膜１１０は、例えばＡｇなど高反射率の金属薄膜を採用することが好ましく、また、成膜後、大気にさらすことなく第１電極２００の形成工程に移行する。これにより、下部反射膜１１０の表面が自然酸化膜に覆われたり、下部反射膜１１０と第１電極２００との界面に不純物が付着するなどにより、反射率の低下を招いたり第１電極２００の下部反射膜１１０への密着性低下を確実に防止できる。
本実施形態に係る微小共振器は、上記のようなボトムエミッション型に限られず、トップエミッション型のＥＬ表示装置にも採用することができる。
図２は、有機発光素子層１２０で得られた光を第２電極２４０側から射出するトップエミッション型表示装置に微小共振器構造を採用した構成を示している。トップエミッション型の場合には、下部反射膜１１０としてほぼ１００％の光反射膜（鏡）を用いる。この場合でも、下部反射膜１１０は、上記半透過性の下部反射膜１１０と同一材料を用いて十分な厚さとするか開口部のない膜とすることで対応できる。
第２電極２４０は光透過性とする必要があり、この第２電極２４０が陰極として機能する場合には、電子注入性を維持するため仕事関数の小さいＡｇやＡｕなどの金属薄膜２４０ｍを有機発光素子層１２０との界面側に設け、この薄膜を光透過可能な程度の薄膜とするか、又は網目状、格子状の開口部を有するパターンとし、その薄膜を覆ってＩＴＯなどからなる透明導電層２４０ｔを形成し、第２電極２４０とする。また、下部反射膜１１０との間で微小共振器を構成するための上部反射膜は、この第２電極２４０の有機発光素子層１２０との界面側に形成された上記半透過性の金属薄膜２４０ｍを利用することができる。
本実施形態では、以上のボトムエミッション型、トップエミッション型のいずれの表示装置であっても、上述のように下部反射膜１１０と上部反射膜２４０との間に微小共振器構造を形成する。さらに、いずれの場合も、ｐ−ＩＴＯをエッチングストッパとして利用し、ＩＴＯスペーサ層の単層、又は多層（ＳｉＮとの多層を含む）構造によって第１電極２００の厚さを射出波長毎に異なる厚さとし、光学長Ｌを調整するための導電共振スペーサ層として用いている。
さらに、本実施形態では、各画素にスイッチ素子を設けて有機ＥＬ素子を個別に制御するいわゆるアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置を採用することができる。第１電極２００は、対応するスイッチ素子に電気的に接続され、そして、各画素毎に独立したパターンに形成されている。このように、画素毎に個別パターンとする第１電極２００であれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎に異なる厚さとしても、他の色の画素の構造に影響を与えることがなく、確実かつ容易に、画素の光学長Ｌを調整することができる。なお、各画素にスイッチ素子のないいわゆるパッシマトリクス型の表示装置の場合には、ストライプ状に複数本並べて形成される第１電極２００の厚さを各ラインごとに変更することが製造工程及びデバイスの構造を簡易且つ高信頼性とする観点などから好ましい。
光学長Ｌを変更するには、他の要素、例えば有機発光素子層１２０の厚さを射出波長の異なる画素毎に変更してもよい。しかし、有機発光素子層１２０のうち、各画素共通で形成される層は、同時に形成することが望ましい。これは、単に、製造工程を簡素化する観点だけでなく、有機ＥＬ素子は、その有機層が、水分や酸素、パーティクルによって劣化することが知られており、積層構造の有機発光素子層１２０の形成に際しては、最小限の工程数で、かつ真空状態を破ることなく連続して成膜することが劣化を防止する上で非常に重要であるためである。
図３は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置の概略回路構成図である。回路構成は 図３には限られないが、一例として、各画素は、有機ＥＬ素子１００、スイッチングＴＦＴ１，ＥＬ駆動ＴＦＴ２、保持容量Ｃscを有する。ＴＦＴ１のゲート電極は、表示装置の水平方向に延び、走査信号が供給されるゲートラインＧＬに電気的に接続され、そのソース（又はドレイン）は、垂直方向に延びデータ信号が供給されるデータラインＤＬに接続されている。保持容量Ｃscは、スイッチングＴＦＴ１のドレイン（又はソース）に接続され、走査信号が出力されてＴＦＴ１がオンした時に、ＴＦＴ１のソースドレインを介して供給されるデータラインＤＬのデータ信号電圧に応じた電圧を、次にこの画素が選択されるまで保持する。保持容量Ｃscに保持された電圧は、ＥＬ駆動ＴＦＴ２のゲート電極に印加され、ＴＦＴ２は、そのゲート電極に印加される電圧に応じて、電源（ＰＶｄｄ）ラインＰＬから、有機ＥＬ素子１００の第１電極２００（ここでは陽極）に電流を供給する。
図１及び図２において、有機ＥＬ素子１００の第１電極２００に接続されているＴＦＴは、上記図３のＥＬ駆動ＴＦＴ２に相当し、図１及び図２において、スイッチングＴＦＴ１及び保持容量Ｃscは省略している。しかし、ＴＦＴ１及びＴＦＴ２のいずれも、ガラス基板８０上に形成された能動層８２としてアモルファスシリコンをレーザアニールによって多結晶化して同時に形成した多結晶シリコン膜を用い、また、ゲート絶縁膜８４、ゲート電極８６などＴＦＴに必要な要素は、ほぼ同時に、同一工程を経て形成されている。なお、保持容量Ｃscの一方の電極は、上記ＴＦＴ１の半導体膜８２が兼用し、他方の電極はゲート絶縁膜８４を挟んで対向しゲート電極８６と同一金属材料からなり所定の容量電圧Ｖscが印加される容量電極ラインによって構成されている。
これら保持容量Ｃsc、ＴＦＴ１，及びＴＦＴ２は、層間絶縁膜８８に覆われている。層間絶縁膜８８を貫通して形成されたコンタクトホール９０で、ＴＦＴ１のソース（又はドレイン）には、データラインＤＬが接続され、ＴＦＴ２のソース（又はドレイン）には電源ラインＰＬが接続されている。層間絶縁膜８８及びデータラインＤＬ、電源ラインＰＬを覆ってさらに樹脂などからなる平坦化絶縁層９２が形成され、平坦化絶縁層９０と層間絶縁膜８８を貫通して形成されたコンタクトホール９４においてＴＦＴ２のドレイン（又はソース）に第１電極２００が接続されている。
ここで、図１及び図２に示すように、第１電極２００は共振スペーサ層を兼用し透明であるため、その下層、すなわち第１電極２００よりも先に下部反射膜１１０が上記平坦化絶縁層９２の上に形成されている。コンタクトホール９４においてＴＦＴと第１電極２００との接続の信頼性を一層高めるためには、図１及び図２に示すように、コンタクトホール９４内には、下部反射膜１１０が形成されていないことが好ましく、その場合、下部反射膜１１０の成膜時に、コンタクトホール９４の領域が遮蔽されたパターンのマスクを用いればよい。ただし、コンタクトが確実にえられる場合には、下部反射膜１１０をコンタクトホール９４内にも形成し、その上に第１電極２００を形成してもよい。
図１及び２に示すように、コンタクトホール９４の形成領域では、第１電極２００の表面がこのホール９４の存在により他の位置の表面よりも低くなることがある。上述のように本実施形態では、射出波長（共振波長）λを決定する上で共振器内の光学長Ｌを正確に設定することが重要であるため、表面が平坦にならない、すなわち、１画素内で光学長Ｌにばらつきを発生させやすいこのコンタクトホール９４の上方領域は第１電極２００の端部付近をカバーする平坦化絶縁層１４０で覆うことが好適である。
次に、射出波長毎に厚さの異なる導電性共振スペーサ層２００の製造方法の一例についてまず図４及び図５を参照して説明する。なお、基板上には、図１及び図２に示したようにＴＦＴ及びこれを覆う層間絶縁膜（８８）、平坦化絶縁膜（９２）が既に形成されている。平坦化絶縁膜の上に、下部反射膜１１０として、ここでは、Ａｇ膜を真空蒸着法によって形成する。なお、スパッタリング法により形成してもよい。成膜時に画素領域毎に開口したマスクを用いれば成膜と同時にパターニングすることが出来る。なお、基板全面にＡｇ膜を形成した後、フォトリソグラフィー法を用いて画素毎の形状にパターニングしてもよい。下部反射膜１１０としては、上述のようにＡｇの他、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌのいずれかやそれらの合金膜を用いることができる。図４の下側（基板側）から外部に光を射出する場合には、この下部反射膜１１０は、成膜時間の制御により、光透過可能な程度の薄膜とするか、または、成膜時にマスクを用いたり、或いは画素毎の形状へのパターニングと同時に、網目状、格子状など、１画素領域内に複数の開口部を備えたパターンにする。
図４（ａ）に示すように画素毎のパターンに下部反射膜１１０を形成した後、この下部反射膜１１０の表面が大気に曝されないよう、連続して下部反射膜１１０を覆う基板全面に、スパッタリングにより非晶質状態のＩＴＯ（ａ−ＩＴＯ）層２０２ａを形成する。
次に、このａ−ＩＴＯ層２０２ａの上にレジスト層を形成して露光し、例えば図４（ｂ）のように、各画素領域でａ−ＩＴＯ層２０２ａを覆うパターンとなるよう上記レジストマスク層を残し、いわゆるフォトリソグラフィ法によりエッチングマスク２０４ｍ１を得る。
次に、エッチャントとして、例えば上述のＨＣｌ、ＨＮＯ3の水溶液を用い、ａ−ＩＴＯ層２０２ａのエッチングマスク２０４ｍ１に覆われていない領域をエッチング除去し、その後、エッチングマスク２０４ｍ１を除去し、図４（ｃ）に示すように、下部反射膜１１０の上に画素毎のパターンのａ−ＩＴＯ層２０２ａを残す。エッチングマスク２０４ｍ１は、ａ−ＩＴＯ層２０２ａのエッチング後、マスク除去用のエッチャントで除去する。
ａ−ＩＴＯ層２０２ａのパターニング後、ＩＴＯ層を多結晶化するための多結晶化アニールを行う。非晶質ＩＴＯを多結晶ＩＴＯに変えるには、非晶質層を１５０℃以上の温度でアニールすることが必要である。そこで、このアニール温度（雰囲気温度：但し、比較的長時間のアニールを実行するので、膜温度もほぼ同一温度）は、２００℃以上に設定することが好ましく、より好適には２２０℃程度に設定する。また、アニール時間（昇温及び降温期間を除く正味アニール時間）は、非晶質ＩＴＯが多結晶化するのに必要な時間であればよく、特に限定される物ではないが、例えば１０分程度〜６時間程度、一例として２時間に設定する。この多結晶化アニール処理は、ＩＴＯ層の表面変質を防止するなどの観点から、乾燥窒素雰囲気中で実行し、また、処理基板を上記２２０℃程度の雰囲気温度に設定したチャンバー内に配置するか又はランプアニールなどを施すことで実行する。このような多結晶化アニール処理により、ａ−ＩＴＯ層２０２ａは、多結晶化されて図４（ｄ）に示すようにｐ−ＩＴＯ層２０２ｐが得られる。
ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを得た後、図４（ｅ）に示すように、このｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを覆って、所定の厚さのａ−ＩＴＯ層２０６ａをスパッタリングなどによって、基板全面に形成する。次に、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐよりも厚い導電性共振スペーサ層を形成する画素領域（ここでは、Ｇ画素領域、Ｒ画素領域）の上のみを覆うようにエッチングマスク２０４ｍ２をフォトリソグラフィ法により形成する。
上記エッチングマスク２０４ｍ２をマスクとして、ａ−ＩＴＯ層２０６ａをｐ−ＩＴＯ層２０２ｐより数１０倍速く除去できるエッチャント、例えば上述のＨＣｌ、ＨＮＯ3の水溶液を用いてエッチングを行う。このようなエッチャントによってエッチング処理を行うことで、上述のように、エッチングマスク２０４ｍ２で覆われていないａ−ＩＴＯ層２０６ａが高選択比で除去され、ａ−ＩＴＯ層２０６ａの下層に形成されているｐ−ＩＴＯ層２０２ｐはこのエッチャントによっては、ほとんど除去されない。したがって、ａ−ＩＴＯ層２０６ａのエッチングは、下層にｐ−ＩＴＯ層２０２ｐが存在する画素領域（ここではＢ画素領域）において、ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上面が露出すると自動的に停止する。これにより、ａ−ＩＴＯ層２０６ａが選択的にｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上からエッチング除去される。ａ−ＩＴＯ層２０６ａのエッチング後、エッチングマスク２０４ｍ２を除去し、これによりエッチングマスク２０４ｍ２の存在していた画素領域（ここではＧ，Ｒ画素領域）のみ、図４（ｆ）に示すように、ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上層にａ−ＩＴＯ層２０６ａが残った積層構造となり、マスク２０４ｍ２に覆われていなかった画素領域（Ｂ領域）では、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの単層構造が得られる。
次に、ａ−ＩＴＯ層２０６ａを多結晶化するためのアニール処理を上述の一層目のａ−ＩＴＯ層２０２ａのアニール処理と同じ条件で実行することで、図４（ｆ）の例では右側２つの画素領域（Ｇ，Ｒ画素領域）において、ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上に形成されているａ−ＩＴＯ層２０６ａが多結晶化される。このようにして、図５（ａ）に示すように、図の右側２つの画素領域で、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐと二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐとの積層構造が得られる。なお、２層目のａ−ＩＴＯ層２０６ａを多結晶化した後には、下層のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐと上層のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐとの境界は明確ではなく、２層分の厚さのｐ−ＩＴＯ層となる。
二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐを形成した後、図５（ｂ）に示すように、さらにこのｐ−ＩＴＯ層２０６ｐを覆う基板全面に、所定厚さのａ−ＩＴＯ層２０８ａをスパッタリングなどによって形成する。さらに、このａ−ＩＴＯ層２０８ａを残す画素領域、ここではＲ画素領域のみ覆うように、フォトリソグラフィ法によってエッチングマスク２０４ｍ３を形成する。そして、このエッチングマスク２０４ｍ３をマスクとし、ａ−ＩＴＯ層２０８ａをｐ−ＩＴＯをエッチングストッパとして除去できる上記と同様のエッチャントを用いてエッチングを行う。これにより、エッチングマスク２０４ｍ３で覆われていない領域のａ−ＩＴＯ層２０８ａのみが選択的に除去される。この例ではＧ画素領域では下層のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐ、Ｂ画素領域では下層のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐがそれぞれ露出した時点でａ−ＩＴＯ層２０８ａのエッチングが自動的に停止する。その後、エッチングマスク２０４ｍ３を除去し、これにより、図５（ｃ）に示すように、エッチングマスク２０４ｍ３に覆われていたＲ画素領域のみに三層目のａ−ＩＴＯ層２０８ａが残る。
次に、このａ−ＩＴＯ層２０８ａを多結晶化するためのアニールを、上述の二層目及び一層目のａ−ＩＴＯ層に対する多結晶化処理と同じ条件で実行し、これにより、図５（ｄ）に示すように、Ｒ画素領域においてのみ、二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐの上にｐ−ＩＴＯ層２０８ｐが形成される。なお、二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐと三層目のｐ−ＩＴＯ層２０８ｐの境界についても、一層目と二層目のｐ−ＩＴＯ層の境界と同様、多結晶化後には残らず、この例においてＲ画素領域では、全体として、他の色領域よりも厚く、かつ全体が一様に多結晶化したＩＴＯ層となる。
以上のようにして、本実施形態では、射出波長の異なるＲ，Ｇ，Ｂの各画素領域において、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする際に、下層に存在するｐ−ＩＴＯ層をエッチングストッパとして上層のａ−ＩＴＯ層を選択的に除去して、最終的なｐ−ＩＴＯ層の積層数（合計厚さ）を変えている。これにより、容易にかつ正確に、図５（ｄ）に示すように、導電性共振スペーサ層２００の厚さｈr、ｈg、ｈbをＲ，Ｇ，Ｂでそれぞれを変える。このようにして、３種類の厚さの導電性共振スペーサ層２００を形成するためにエッチングマスクとして、３種類（２０４ｍ１，２０４ｍ２，２０４ｍ３）を用い、Ｒ，Ｇ，Ｂでそれぞれ異なる厚さの導電性共振スペーサ層２００を形成することが可能である。
なお、一層目から三層目の各ＩＴＯ層の厚さは、互いに等しくする必要はなく、各層の厚さは、最終的に導電性共振スペーサ層２００として要求される厚さｈb、ｈg、ｈrを１層のみ、２層構造、３層構造でそれぞれ達成するために最適な厚さとなるよう、例えば各層の成膜時間を調整すればよい。
具体的には、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの厚さは、ここでは最も薄いＢ画素について要求される導電性共振スペーサ層２００の厚さｈbと同じ厚さとする。二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐの厚さは、Ｇ画素について要求される導電性共振スペーサ層２００の厚さｈgに対し、「ｈg−ｈb」を満たす厚さとする。そして、三層目のＩＴＯ層２０８ｐの厚さは、Ｒ画素について要求される導電性共振スペーサ層２００の厚さｈrに対し、「ｈr−ｈg−ｈb」を満たす厚さとする。
射出波長毎に異なる厚さの導電性共振スペーサ層２００を形成した後は、上記図１及び図２に示したように、まず、各スペーサ層２００の端部を覆うように例えばアクリル樹脂などを用いた平坦化絶縁層１４０を形成し、その後、発光層を含む有機発光素子層１２０、上部反射膜を兼用する第２電極２４０を各画素共通で形成する。これにより、射出波長毎に光学長Ｌの異なる微小共振器構造を備えた有機ＥＬ素子を画素毎に得ることが出来る。
図６は、上記図４及び５に示した製造方法の他の例を示している。なお、図６は、図４（ｄ）より後の工程の例を示しており、この例では図４（ａ）から（ｄ）までの工程は、図４と同じである。即ち、まず、下部反射膜１１０の上に画素毎にａ−ＩＴＯ層を形成しこれを多結晶化してｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを形成する。
次に図６（ａ）に示すように、ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを覆う基板全面にａ−ＩＴＯ層２０６ａを形成し、Ｒ画素領域においてのみ、ａ−ＩＴＯ層２０６ａの上にフォトリソグラフィ法によって、エッチングマスク２１４ｍ２を残してマスクする。次に、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐがエッチングストッパとなる上述のようなエッチャントを用いて、ａ−ＩＴＯ層２０６ａをエッチングする。
これにより、図６（ｂ）に示すように、エッチングマスク２１４ｍ２で覆われたＲ画素領域においてのみ、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上に二層目のａ−ＩＴＯ層２０６ａが残り、他のＧ，Ｂ画素領域では、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐが露出する。次に、二層目のａ−ＩＴＯ層２０６ａを上述の多結晶化アニールと同じ条件で、アニールし、このａ−ＩＴＯ層２０６ａを多結晶し、図６（ｃ）に示すように、Ｒ画素領域のみｐ−ＩＴＯ層２０２ｐとｐ−ＩＴＯ層２０６ｐとの２層構造とする。
次に、図６（ｄ）に示すように、三層目のａ−ＩＴＯ層２０８ａを基板全面に形成し、この例では、Ｇ画素領域とＲ画素領域のみ、フォトリソグラフィー法により、ａ−ＩＴＯ層２０８ａの上にエッチングマスク２１４ｍ３を残す。さらに、下層に存在するｐ−ＩＴＯ層をエッチングストッパとするエッチャントを用い、ａ−ＩＴＯ層２０８ａをエッチング除去する。これにより、図６（ｅ）に示すように、Ｇ画素領域では、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上に３層目のａ−ＩＴＯ層２０８ａが積層され、Ｒ画素領域では、２層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐの上に三層目のａ−ＩＴＯ層２０８ａが積層され、また、Ｂ画素領域では、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐのみが形成されている。
三層目のａ−ＩＴＯ層２０８ａをパターニングした後、このａ−ＩＴＯ層２０８ａを多結晶化するためのアニールを行う。これにより、図６（ｆ）に示すように、Ｇ画素領域では、ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上にｐ−ＩＴＯ層２０８ｐが形成され、Ｒ画素領域では、ｐ−ＩＴＯ層２０６ｐの上にｐ−ＩＴＯ層２０８ｐが形成される。図６に示す方法によっても最終的に、３種類の厚さの導電性共振スペーサ層２００を形成するためにエッチングマスクとして、３種類（２０４ｍ１（図４），２１４ｍ２，２１４ｍ３）を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂでそれぞれ異なる厚さの導電性共振スペーサ層２００を形成することが可能である。
また、図６のような製造方法の場合、一層目から三層目の各ＩＴＯ層の厚さは以下のように設定する。まず、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの厚さは、上述と同様に、最も薄いＢ画素について要求される導電性共振スペーサ層２００の厚さｈbに設定する。三層目のＩＴＯ層２０８ｐの厚さは、Ｇ画素について要求される導電性共振スペーサ層２００の厚さｈgに対し、「ｈg−ｈb」を満たす厚さとする。そして、二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐの厚さは、Ｒ画素について要求される導電性共振スペーサ層２００の厚さｈrに対し、「ｈr−ｈg−ｈb」を満たす厚さとする。
図７は、例えばＲ，Ｇ，Ｂのうち、最も厚くすることが要求されるＲ画素領域における導電性共振スペーサ層２００を、上述のようにＩＴＯ層の積層体だけからではなく、ＩＴＯと類似した屈折率を有し、かつ、ｐ−ＩＴＯ層に対してａ−ＩＴＯ層と同様なエッチャントに対する選択比を有する光透過層２１０との積層体とした場合の例を示している。より具体的には、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上にＳｉＮｘからなる光透過層２１０を形成し、さらにその上にｐ−ＩＴＯ層２０６ｐを形成し、導電性共振スペーサ層２００をこのＩＴＯ／ＳｉＮｘ／ＩＴＯの３層から構成している。
また、図７の例においても、導電性共振スペーサ層２００は、有機ＥＬ素子１００の第１電極としても機能させている。そこで、図７に示すように、絶縁性のＳｉＮｘからなる光透過層２１０をスペーサ層２００に採用する場合には、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを完全に覆わないようにすることが必要であり、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐと二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐとが直接接する領域を設け、両層の電気的導通を図っている。この光透過層２１０を設けない領域では、下部反射膜１２０と上部反射膜２４０との間の光学長Ｌが、目的とする長さより小さくなる。よって、微小共振器の増強波長が目的波長からずれることとなる。例えば図７に示すように、光透過層２１０を不在として上層と下層のＩＴＯ層とを接続する領域を第１電極２００の端部付近や、ＴＦＴ２とのコンタクト領域付近とすれば、発光領域面積に悪影響を及ぼすことなく、上層と下層のＩＴＯ層を接続することが出来る。例えば、ＴＦＴ２と第１電極２００とのコンタクト領域では、コンタクトホールに起因して、第１電極２００の上面に窪みができやすく、このような窪みの形成された領域では微小共振器の光学長Ｌが他の位置と異なることになり、１画素領域で増強されて射出される光に異なる波長の光が混ざる可能性がある。よって、光学長Ｌが目的とする長さにならない可能性がある領域は非発光領域とすることが好ましい。さらに、第１電極２００の端部の段差によって上層の有機発光素子層１２０がとぎれたり、第２電極２４０と第１電極２００とが短絡するなどを防止するため、第１電極２００の端部を平坦化絶縁層１４０で覆うことが好ましい。つまり、これらコンタクト領域や第１電極２００の端部は、平坦化膜１４０によって第１電極２００の表面を覆うので非発光領域となる。したがって、これらの領域であれば、光学長Ｌを調整するための光透過層２１０が存在しなくても、発光しないので、射出波長に悪影響を与えずにすむ。
図８は、図７に示すように間に絶縁性の光透過層２１０を利用して、射出波長毎に導電性共振スペーサ層２００の厚さを変える場合の製造方法を示している。下部反射膜１１０の上に一層目のａ−ＩＴＯ層を形成しこれを画素毎のパターンとし、さらに、多結晶化してｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを形成するまでの工程は、上述の図４（ｄ）までと同一であり、説明を省略する。
図８の例では、画素毎にｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを形成した後、図８（ａ）に示すようにｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを覆う基板全面にＳｉＮｘからなる光透過層（以下ＳｉＮｘ層）２１０を形成する。このＳｉＮｘ層２１０は、例えばスパッタリング法によって形成する。次に、このＳｉＮｘ層２１０の上にレジスト材料を形成しフォトリソグラフィ法によって所望パターンのエッチングマスク２２４ｍ２を形成する。図８（ａ）の場合には、Ｒ画素領域におけるＳｉＮｘ層２１０の上のみにこのエッチングマスク２２４ｍ２を形成する。
次に、このＳｉＮｘ層２１０のエッチングマスク２２４ｍ２で覆われていない領域をエッチングする。ここでＳｉＮｘ層２１０は、例えばフッ酸、硝酸及び酢酸の水溶液からなるエッチャントを用いることで、ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐをエッチングストッパとして除去することができ、さらに、このエッチャントによるＳｉＮｘ層２１０のエッチング速度は、ｐ−ＩＴＯ層の速度の１０倍以上、より正確には数１０倍以上となる。したがって、ａ−ＩＴＯ層をエッチングする場合と同様、下層のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐをエッチングストッパとしてこのＳｉＮｘ層２１０をｐ−ＩＴＯ層の上から選択的に除去することが出来る。このようなエッチングを実行することで、エッチングマスク２２４ｍ２の形成されている領域のみにおいて、ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上にＳｉＮ層２１０が残り、マスクされていない画素領域では、ＳｉＮ層２１０が除去されてｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上面が露出するとエッチングが自動的に停止する。
ＳｉＮ層２１０のエッチング終了後、エッチングマスク２２４ｍ２を除去すると図８（ｂ）に示すように、マスクされていたＲ画素領域にのみｐ−ＩＴＯ層２０２ｐとＳｉＮ層２１０との積層構造が形成され、マスクされていなかったＢ画素領域とＧ画素領域ではｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの単層構造が形成される。
次に、このＳｉＮ層２１０及び露出したｐ−ＩＴＯ層２０２ｐを覆うように、図８（ｃ）に示すように、基板全面にａ−ＩＴＯ層２０６ａを形成し、さらに、エッチングマスク２２４ｍ３を所定画素領域のみ残すようにフォトリソグラフィ法によってパターニングする。図８（ｃ）の例では、このエッチングマスク２２４ｍ３は、Ｇ画素領域とＲ画素領域においてａ−ＩＴＯ層２０６ａを覆うように形成パターニングされている。
次に、ａ−ＩＴＯ層２０６ａをｐ−ＩＴＯ層２０２ｐをエッチングストッパとして除去できる上述のようなエッチャント（ＨＣｌ、ＨＮＯ3の水溶液）を用いてエッチングすることで、図８（ｄ）に示すように、エッチングマスク２２４ｍ３に覆われていなかった領域、即ち図ではＢ画素領域においては、ａ−ＩＴＯ層２０６ａが除去される。そして、このエッチングは、ｐ−ＩＴＯ層２０２ｐが露出した時点で停止させることが出来る。
次に、上記エッチング処理によって、図８（ｄ）においてＧ画素領域とＲ画素領域にそれぞれ残ったａ−ＩＴＯ層２０６ａを多結晶化のために上述の多結晶化アニールと同一の条件でアニールすることで、図８（ｅ）に示すように、ａ−ＩＴＯ層２０６ｐが形成され、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素領域毎に厚さの異なる導電性共振スペーサ層２００が得られる。ここで、Ｂ画素領域ではｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの単独層、Ｇ画素領域では、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上に二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐが形成された二層構造、そして、Ｒ画素領域では、一層目のｐ−ＩＴＯ層２０２ｐの上にＳｉＮｘ層２１０が形成され、その上に二層目のｐ−ＩＴＯ層２０６ｐが形成された三層構造が形成され、それぞれ導電性共振スペーサ層２００として異なる厚さが得られている。なお、Ｇ画素領域のように、下層ｐ−ＩＴＯと上層ｐ−ＩＴＯとが直接積層されている構造では、両ＩＴＯ層が多結晶化された後には層の界面は明瞭ではなく、全体として一つの多結晶ＩＴＯ層が得られている。
以上のような方法によってもＲ，Ｇ，Ｂ毎にそれぞれ厚さの異なる導電性共振スペーサ層２００を位置精度の高いフォトリソグラフィ法を用いながら最低限の工程数で形成することができる。また、上述のように、ＳｉＮ層２１０の光屈折率は、ｐ−ＩＴＯ層の光屈折率と等しいので、層間での光の反射・散乱は防止することが出来る。
なお、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉＮ層２１０をＩＴＯ層の上に直接形成すると、金属酸化物であるこのＩＴＯの表面が多少還元されて色が付く場合があるが、これを防止するためには、上記のようなスパッタリング法を用いて成膜するか、或いは非常に薄い例えばＳｉＯ2膜をＩＴＯ層の上に形成してからその上にＳｉＮ層２１０をプラズマＣＶＤ法で形成することが好ましい。但し、ここで、ＳｉＯ2の屈折率は、１．５程度であるため、ＳｉＯ２とＩＴＯ及びＳｉＮ層２１０との界面で多少の光の反射・散乱が起きるが、ＩＴＯの屈折率との差が±２５％以内であり射出光量を大きく損なうことは防がれている。またＳｉＯ2の薄膜は、下層のｐ−ＩＴＯ層をエッチングストッパとしたＳｉＮｘ層のエッチング時に、このＳｉＮｘ層と同時に除去することができ、例えばＢ画素領域の導電性共振スペーサ層２００の表面や、Ｇ画素領域の導電性共振スペーサ層２００の層内に絶縁性のこのＳｉＯ2薄膜が残存することがない。
なお、以上の説明では、Ｒ，Ｇ，Ｂの三色を射出するカラー表示装置を例に挙げて説明したが、本実施形態は、Ｒ，Ｇ，Ｂの他に更に他の色の画素を設ける等、射出波長が例えば４種類またはそれ以上の表示装置の場合にも採用することができる。この場合に、導電性共振スペーサ層２００は、その射出波長の種類及びその波長を増強するかどうかの要求に応じ、１表示装置内で４種類又はそれ以上の厚さとする。また、導電性共振スペーサ層２００の厚さを４種類又はそれ以上とするには、ａ−ＩＴＯ層をエッチングするための上記エッチングマスクとして４種類又はそれ以上を順次用い、後は下層のｐ−ＩＴＯ層をエッチングストッパとして上層のａ−ＩＴＯ層又はＳｉＮｘ層を選択的に除去する工程を繰り返せばよい。
微小共振器機構を備えた表示装置の製造に利用できる。
本発明の実施形態に係る微小共振器構造を備えた表示装置の概略断面構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る微小共振器構造を備えた表示装置の他の概略断面構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置の概略回路を示す図である。 本発明の実施形態に係る導電性共振スペーサ層の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る導電性共振スペーサ層の図４に続く製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る導電性共振スペーサ層の他の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係るＩＴＯとＳｉＮｘの積層構造を有する導電性共振スペーサ層の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るＩＴＯとＳｉＮｘを利用した導電性共振スペーサ層の製造工程を示す図である。
符号の説明
８０ 基板、８２ 能動層（多結晶シリコン膜）、８４ ゲート絶縁膜、８６ ゲート電極、８８ 層間絶縁膜、９０、９４ コンタクトホール、９２ 平坦化絶縁層、１１０ 下部反射膜、１２０ 有機発光素子層、１２２ 正孔注入層、１２４ 正孔輸送層、１２６ 発光層、１２８ 電子輸送層、１４０ 平坦化絶縁層、２００ 第１電極（導電性共振スペーサ層）、２０２ａ，２０６ａ，２０８ａ 非晶質ＩＴＯ（ａ−ＩＴＯ）層、２０２ｐ，２０６ｐ，２０８ｐ 多結晶ＩＴＯ（ｐ−ＩＴＯ）層、２１０ 光透過層（ＳｉＮｘ層）、２０４ｍ１，２０４ｍ２，２０４ｍ３，２１４ｍ２，２１４ｍ３，２２４ｍ２，２２４ｍ３ エッチングマスク、２４０ 第２電極（上部反射膜）、２４０ｍ 金属薄膜、２４０ｔ 透明導電層。

Claims (12)

  1. 複数の画素を備え、各画素は、下部反射膜と、該下部反射膜の上方に、間に少なくとも１層の有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、該微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が、射出波長に応じて画素間で異なり、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造方法であって、
    前記下部反射膜の形成後、前記有機発光素子層の形成前に、少なくとも２種類の射出波長の画素において同一の材料からなる多結晶層と、非晶質層を含む透明導電性金属酸化物の多層積層体を形成すると共に、１種類の射出波長の画素について前記多層積層体を前記多結晶層と、非晶質層のエッチングレートの相違を利用して前記非晶質層をエッチングで除去し、
    少なくとも２種類の射出波長の異なる画素間で、透明導電性金属酸化物層の残存層数を変え、前記光学長を調整するための前記導電性共振スペーサ層としての合計厚を変えること特徴とする表示装置の製造方法。
  2. 請求項１に記載の表示装置の製造方法において、
    前記透明導電性金属酸化物層は、積層後、フォトリソグラフィによって画素毎の形状にパターニングすることを特徴とする表示装置の製造方法。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の表示装置の製造方法において、
    前記透明導電性金属酸化物層は、非晶質状態で形成し、この層をアニールして得た多結晶透明導電性金属酸化物層をエッチングストッパとして用い、該多結晶透明導電性金属酸化物層の上に形成される非晶質の透明導電性金属酸化物層を前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素領域から選択的にエッチング除去することを特徴とする表示装置の製造方法。
  4. 複数の画素を備え、各画素は、下部反射膜と、該下部反射膜の上方に、間に少なくとも１層の有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、該微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が、射出波長に応じて画素間で異なり、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造方法であって、
    前記下部反射膜の形成後、前記有機発光素子層の形成前に、前記画素毎に、透明導電性金属酸化物を含み、前記光学長を調整する導電性共振スペーサ層を形成し、
    該導電性共振スペーサ層の形成に際し、
    前記下部反射膜の形成後、各画素領域に、非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの非晶質スペーサ層を形成し、
    前記非晶質スペーサ層を多結晶化アニールして多結晶スペーサ層を形成し、
    前記多結晶スペーサ層の上に、さらに前記多結晶スペーサ層を構成する導電性金属酸化物と同一材料の非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの非晶質スペーサ層を形成し、前記複数の画素のうち少なくとも一部の画素領域において、前記多結晶スペーサ層をエッチングストッパとして、前記非晶質スペーサ層をエッチング除去し、
    少なくとも、前記非晶質スペーサ層の除去された画素領域と、前記多結晶スペーサ層及び前記非晶質スペーサ層を残した画素領域とで、前記導電性共振スペーサ層の最終的な合計厚を変えることを特徴とする表示装置の製造方法。
  5. 複数の画素を備え、各画素は、下部反射膜と、該下部反射膜の上方に、間に少なくとも１層の有機発光素子層を挟んで形成された上部反射膜と、の間に構成された微小共振器を備え、該微小共振器の前記下部反射膜と前記上部反射膜との層間距離に応じた光学長が、射出波長に応じて画素間で異なり、少なくとも２種類の波長の射出光によりカラー表示を行う表示装置の製造方法であって、
    前記下部反射膜の形成後、前記有機発光素子層の形成前に、前記画素毎に、透明導電性金属酸化物を含み、前記光学長を調整する導電性共振スペーサ層を形成し、
    該導電性共振スペーサ層の形成に際し、
    前記下部反射膜の形成後、各画素領域に、非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの第１スペーサ層を形成し、
    前記第１スペーサ層をアニールして前記導電性金属酸化物を多結晶化し多結晶の第１スペーサ層を形成した後、非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの第２スペーサ層を形成し、
    前記複数の画素のうち少なくとも一部の画素領域において、前記多結晶の第１スペーサ層をエッチングストッパとして、前記非晶質の第２スペーサ層をエッチング除去し、
    前記非晶質の第２スペーサ層をアニールして多結晶の第２スペーサ層を形成した後、さらに非晶質の導電性金属酸化物からなる所定厚さの第３スペーサ層を形成し、
    前記複数の画素のうちの一部の画素領域において、前記第３スペーサ層の下層に形成されている前記多結晶の第２スペーサ層又は前記多結晶の第１スペーサ層をエッチングストッパとして、前記第３スペーサ層をエッチング除去し、
    前記第３スペーサ層及び第２スペーサ層及び第１スペーサ層の積層体を有する画素領域と、前記第２スペーサ層及び前記第１スペーサ層の積層体又は前記第３スペーサ層及び第１スペーサ層の積層体を有する画素領域と、前記第１スペーサ層のみを有する画素領域とで、最終的に少なくとも３種類の厚さの前記導電性共振スペーサ層を同一表示装置内に形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
  6. 請求項４又は請求項５に記載の表示装置の製造方法において、
    前記非晶質の各スペーサ層は、積層後、フォトリソグラフィによって画素毎の形状にパターニングすることを特徴とする表示装置の製造方法。
  7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法において、
    前記透明導電性金属酸化物は、インジウムスズ酸化物であることを特徴とする表示装置の製造方法。
  8. 請求項３〜請求項７のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法において、
    前記導電性共振スペーサ層の形成時において、同一のエッチング剤に対する非晶質の透明導電性金属酸化物層又は非晶質スペーサ層のエッチングレートが、多結晶の透明導電性金属酸化物層又は多結晶スペーサ層のエッチングレートの１０倍以上であり、
    前記エッチング剤に対し、前記多結晶の透明導電性金属酸化物又は前記多結晶スペーサ層をエッチングストッパとして用いることを特徴とする表示装置の製造方法。
  9. 請求項３〜請求項８のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法において、
    前記多結晶の透明導電性金属酸化物層又は前記多結晶スペーサ層をエッチングストッパとしたエッチングは、塩酸及び硝酸を含む水溶液を用いたウエットエッチングであることを特徴とする表示装置の製造方法。
  10. 請求項３〜請求項６のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法において、
    前記下部反射膜を形成した後、大気に曝すことなく、前記下部反射膜上に第１層目のスペーサ層として、非晶質状態の導電性金属酸化物層を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
  11. 請求項１０に記載の表示装置の製造方法において、
    前記下部反射膜は、銀、金、白金、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
  12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法において、
    前記導電性共振スペーサ層は、前記下部反射膜と前記有機発光素子層との間に設けられ、前記有機発光素子層に電荷を供給する電極であることを特徴とする表示装置の製造方法。
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