以下、本発明に係る表示装置及びその製造方法について、実施の形態を示して詳しく説明する。ここで、以下に示す実施形態においては、表示画素を構成する発光素子として、高分子系の有機材料を有する有機EL層を備えた有機EL素子を適用した場合について説明する。
<第1の実施形態>
(表示パネル)
まず、本発明に係る表示装置に適用される表示パネル(有機ELパネル)及び表示画素について説明する。
図1は、本発明に係る表示装置に適用される表示パネルの画素配列状態の一例を示す概略平面図であり、図2は、本発明に係る表示装置の表示パネルに2次元配列される各表示画素(発光素子及び画素駆動回路)の回路構成例を示す等価回路図である。なお、図1に示す平面図においては、説明の都合上、表示パネル(絶縁性基板)を視野側から見た場合の、各表示画素(色画素)に設けられる画素電極と、各配線層並びに各表示画素の形成領域を画定するバンクとの配置(配設)の関係のみを示し、各表示画素の有機EL素子(発光素子)を発光駆動するために、各表示画素に設けられる図2に示す画素駆動回路内のトランジスタ等の表示を省略した。また、図1においては、画素電極及び各配線層、バンクの配置を明瞭にするために、便宜的にハッチングを施して示した。また、図2においては、上述した従来技術(図14(b)参照)と同等の回路素子については、同一又は同等の符号を付して示した。
本発明に係る表示装置(表示パネル)は、図1に示すように、ガラス基板等の絶縁性基板11の一面側に、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色からなる色画素PXr、PXg、PXbが行方向(図面左右方向)に繰り返し複数(3の倍数)配列されるとともに、列方向(図面上下方向)に同一色の色画素PXr、PXg、PXbが複数配列されている。ここでは、隣接するRGB3色の色画素PXr、PXg、PXbを一組として一の表示画素PIXが形成されている。
表示パネル10は、絶縁性基板11の一面側から突出し、柵状又は格子状の平面パターンを有して連続的に配設され、共通電圧ライン(第1の電圧供給線)Lcとして兼用されるバンク(隔壁)19により、列方向に配列された同一色の複数の色画素PXr、PXg、又は、PXbの画素形成領域からなる各色画素領域が画定される。また、各色画素領域に含まれる各色画素PXr、PXg、又は、PXbの画素形成領域には、画素電極(例えばアノード電極)15が形成されているとともに、上記バンク19の配設方向に並行して列方向(図面上下方向)にデータラインLdが配設され、また、当該データラインLdに直交して行方向(図面左右方向)に選択ラインLsが配設され、電源電圧ライン(例えばアノードライン;第2の電圧供給線)Laが後述する図3に示すトランジスタTr12のドレイン電極Tr12dに接続されるとともに列方向(図面上下方向)に延在するように当該ドレイン電極Tr12d上に設けられている。
また、共通電圧ラインLcは、各々、一方の端部で例えば共通の共通電圧端子TLcに接続、又は、共通電圧端子TLcと一体的に形成されている。電源電圧ラインLaは、各々、一方の端部で電源電圧端子TLaに接続、又は、電源電圧端子TLaと一体的に形成されている。選択ラインLsは各々一方の端部で個別の選択端子TLsとなっている。各選択端子TLsはシフトレジスタを有する選択ドライバに接続され、選択ドライバからの選択信号Sselによって順次各選択ラインLsが排他的に選択される。また、絶縁性基板11上に2次元配列された複数の表示画素PIX(各画素電極15)に対して共通に対向するように、単一の平面電極(べた電極)を有する対向電極(例えばカソード電極)17が形成され、共通電圧ラインLc(バンク19)を介して共通電圧端子TLcに接続されている。
表示画素PIXの各色画素PXr、PXg、PXbの具体的な回路構成としては、例えば図2に示すように、絶縁性基板11上に1乃至複数のトランジスタ(例えばアモルファスシリコン薄膜トランジスタ等)を有する画素駆動回路(又は画素回路)DCと、当該画素駆動回路DCにより生成される発光駆動電流が、上記画素電極15に供給されることにより発光動作する有機EL素子(発光素子)OLEDと、を備えている。以下では、複数のトランジスタがnチャネル型トランジスタとして動作する例として説明する。
電源電圧ラインLaは、例えば所定の高電位電源に直接又は間接的に接続され、各表示画素PIX(色画素PXr、PXg、PXb)に設けられる有機EL素子OLEDの画素電極(例えばアノード電極)15に表示データに応じた発光駆動電流が流れるための所定の電圧(電源電圧Vdd;第2の電圧)が印加され、対向電極17は、共通電圧ラインLcを介して、例えば所定の低電位電源に直接又は間接的に接続され、複数の有機EL素子OLEDに所定の電圧(共通電圧Vcom、例えば接地電位GND;第1の電圧)が印加されるように設定されている。
画素駆動回路DCは、例えば図2に示すように、ゲート端子が選択ラインLsに、ドレイン端子が表示パネル10の列方向に配設されたデータラインLdに、ソース端子が接点N11に各々接続されたトランジスタTr11と、ゲート端子が接点N11に、ドレイン端子が電源電圧ラインLaに、ソース端子が接点N12に各々接続されたトランジスタTr12と、接点N11とトランジスタTr12のソース端子間に接続されたキャパシタCsと、を備えている。
有機EL素子OLEDは、アノード端子(アノード電極となる画素電極15)が上記画素駆動回路DCの接点N12に接続され、カソード端子(カソード電極となる対向電極17)には各表示画素PIXに共通の共通電圧Vcom(例えば接地電位GND)が供給されている。なお、トランジスタTr11、Tr12はいずれもnチャネル型の薄膜トランジスタが適用されているが、トランジスタTr11、Tr12がpチャネル型であれば、ソース端子及びドレイン端子が互いに逆になる。また、キャパシタCsはトランジスタTr12のゲート−ソース間に形成される寄生容量、又は、該ゲート−ソース間に付加的に設けられる補助容量である。
なお、図2に示した表示画素PIX(画素駆動回路DC及び有機EL素子OLED)において、選択ラインLsは、例えば図示を省略した選択ドライバに接続され、所定のタイミングで表示パネル10の行方向に配列された複数の表示画素PIX(色画素PXr、PXg、PXb)を選択状態に設定するための選択信号Sselが印加される。また、各データラインLdは、図示を省略したデータドライバに接続され、上記表示画素PIXの選択状態に同期するタイミングで表示データに応じた階調信号Vpixがデータドライバから印加される。
そして、このような回路構成を有する表示画素PIXにおける駆動制御動作は、まず、図示を省略した選択ドライバから選択ラインLsに対して、選択レベル(オンレベル;例えばハイレベル)の選択信号Sselを印加することにより、トランジスタTr11がオン動作して選択状態に設定される。このタイミングに同期して、図示を省略したデータドライバから表示データに応じた電圧値を有する階調信号VpixをデータラインLdに印加するように制御する。
これにより、トランジスタTr11を介して、階調信号Vpixに応じた電位が接点N11(すなわち、トランジスタTr12のゲート端子)に印加されて、トランジスタTr12は、そのゲート−ソース間の電圧が設定され、このゲート−ソース間の電圧(つまり、接点N11と接点N12との電位差)に応じて、ドレイン−ソース間に流れる電流の電流値が設定される。
すなわち、高電位側の電源電圧VddからトランジスタTr12及び有機EL素子OLEDを介して低電位側の共通電圧Vcom(接地電位GND)に設定された状態で、データラインLdから階調信号Vpixが出力されると、階調信号Vpixの電圧値にしたがって、トランジスタTr12のドレイン−ソース間に流れる電流の電流値、つまり、有機EL素子OLEDに流れる電流の電流値を制御することができ、この電流値にしたがった輝度階調で有機EL素子OLEDが発光動作する。また、このとき、接点N11に印加された階調信号Vpixに基づいて、トランジスタTr12のゲート−ソース間のキャパシタCsに担体(電荷)が蓄積される。
次いで、選択ラインLsに非選択レベル(オフレベル;例えばローレベル)の選択信号Sselを印加することにより、表示画素PIXのトランジスタTr11がオフ動作して非選択状態に設定され、データラインLdと画素駆動回路DCとが電気的に遮断される。このとき、上記キャパシタCsに蓄積された電荷が保持されることにより、トランジスタTr12では、ゲート端子に階調信号Vpixに相当する電圧が保持された状態となる。
したがって、上記選択状態における発光動作と同様に、電源電圧VddからトランジスタTr12を介して有機EL素子OLEDに所定の発光駆動電流が流れて、発光動作状態が継続される。この発光動作状態は、次の1フレーム期間の当該表示画素の選択される期間になるまで、つまり次に選択レベルの選択信号Sselが当該表示画素に入力され、階調信号Vpixが印加される(書き込まれる)まで、維持される。そして、このような駆動制御動作を、表示パネル10に2次元配列された全ての表示画素PIX(各色画素PXr、PXg、PXb)について、例えば各行ごとに順次実行することにより、所望の画像情報を表示する画像表示動作を実行することができる。
なお、図2においては、表示画素PIXに設けられる画素駆動回路DCとして、表示データに応じて各表示画素PIX(具体的には、画素駆動回路DCのトランジスタTr12のゲート端子;接点N11)に書き込む階調信号Vpixの電圧値を調整(指定)することにより、有機EL素子OLEDに流す発光駆動電流の電流値を制御して、所定の輝度階調で発光動作させる電圧指定型の階調制御方法に対応した回路構成を示したが、表示データに応じて各表示画素PIXに書き込む電流値を調整(指定)することにより、有機EL素子OLEDに流す発光駆動電流の電流値を制御して、所定の輝度階調で発光動作させる電流指定型の階調制御方法に対応した回路構成を有するものであってもよい。
(表示画素のデバイス構造)
次いで、上述したような回路構成を有する表示画素(発光駆動回路及び有機EL素子)の具体的なデバイス構造(平面レイアウト及び断面構造)について説明する。ここでは、有機EL層において発光した光を、絶縁性基板を介すことなく視野側(封止基板側)に出射するトップエミッション型の発光構造を有する表示パネル(有機ELパネル)について示す。
図3は、第1の実施形態に係る表示装置(表示パネル)に適用可能な表示画素の一例を示す平面レイアウト図である。ここでは、図1に示した表示画素PIXの赤(R)、緑(G)、青(B)の各色画素PXr、PXg、PXbのうちの、特定の一の色画素の平面レイアウトを示す。なお、図3においては、画素駆動回路DCの各トランジスタ及び配線等が形成された層を中心に示す。また、図4は、図3に示した平面レイアウトを有する表示画素PIXにおけるA−A断面及びB−B断面を示す概略断面図である。
図2に示した表示画素PIX(色画素PXr、PXg、PXb)は、具体的には、絶縁性基板11の一面側に設定された画素形成領域(各色画素PXr、PXg、PXbにおける有機EL素子の形成領域;図4中、Rpxとして表記)において、例えば図3に示すような平面レイアウトの上方の縁辺領域に行方向(図面左右方向)に延在するように選択ラインLsが配設されるとともに、該選択ラインLsに直交するように、上記平面レイアウトの左方の縁辺領域に列方向(図面上下方向)に延在するようにデータラインLdが配設され、平面レイアウトの右方の縁辺領域に列方向(図面上下方向)に延在するように電源電圧ラインLaが配列されている。また、上記平面レイアウトの右方の縁辺領域には、列方向に延在し、例えば後述する下地絶縁膜18を介して上記電源電圧ラインLaに平面的に重なるように共通電圧ラインLcとしての機能を有するバンク19が配設されている。
ここで、例えば図3、図4に示すように、選択ラインLsは、ゲート絶縁膜12を介してデータラインLdよりも下層側(絶縁性基板11側)に設けられ、また、データラインLdは、電源電圧ラインLaよりも下層側に設けられている。なお、選択ラインLsは、トランジスタTr11、Tr12のゲート電極Tr11g、Tr12gを形成するためのゲートメタル層をパターニングすることによって当該ゲート電極と同じ工程で形成される。また、データラインLdは、トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s、ドレイン電極Tr11d、Tr12dを形成するためのソース、ドレインメタル層をパターニングすることによって当該ソース電極、ドレイン電極と同じ工程で形成される。
すなわち、表示画素PIXは、図4に示すように、絶縁性基板11上に表示画素PIX内に設けられる画素駆動回路DC(図2参照)の複数のトランジスタTr11、Tr12や、選択ラインLs及びデータラインLdを含む各種配線層が設けられ、当該トランジスタTr11、Tr12及び配線層を被覆するように順次形成された保護絶縁膜13及び平坦化膜14を介して、その上層に、画素駆動回路DCに接続されて所定の発光駆動電流が供給される画素電極(例えばアノード電極)15、画素電極15上に設けられた正孔輸送層16a(担体輸送層)と電子輸送性発光層16b(担体輸送層)を有する有機EL層16、及び、有機EL層16上に設けられた共通電圧Vcom(接地電位GND)が印加される対向電極(例えばカソード電極)17を備えた有機EL素子OELが形成されている。
画素駆動回路DCは、より具体的には、例えば図3に示すように、図2に示したトランジスタTr11が行方向に配設された選択ラインLs(又はデータラインLdから行方向に突出して形成された信号配線層Ldx)に沿って延在するように配置され、また、トランジスタTr12が電源電圧ラインLaに沿って延在するように配置されている。
ここで、各トランジスタTr11、Tr12は、周知の電界効果型の薄膜トランジスタ構造を有し、各々、ゲート電極Tr11g、Tr12gと、ゲート絶縁膜12を介して各ゲート電極Tr11g、Tr12gに対応する領域に形成された半導体層SMCと、該半導体層SMCの両端部に延在するように形成されたソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dと、を有している。
なお、各トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12sとドレイン電極Tr11d、Tr12dが対向する半導体層SMC上には当該半導体層SMCへのエッチングダメージを防止するための酸化シリコン又は窒化シリコン等の絶縁部材からなるブロック保護層BLが形成され、また、ソース電極及びドレイン電極が接触する半導体層SMC上には、それぞれ当該半導体層SMCとソース電極及びドレイン電極とのオーミック接続を実現するための不純物層OHMが形成されている。トランジスタTr11、Tr12のゲート電極Tr11g、Tr12gはいずれも同一のゲートメタル層をパターニングすることによって形成されている。トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dはいずれも同一のソース、ドレインメタル層をパターニングすることによって形成されている。
そして、図2に示した画素駆動回路DCの回路構成に対応するように、トランジスタTr11は、図3に示すように、ゲート電極Tr11gが選択ラインLsと一体的に形成され、同ドレイン電極Tr11dがデータラインLdと一体的に形成された信号配線層Ldxに接続されている。
また、トランジスタTr12は、図3、図4に示すように、ゲート電極Tr12gが、ゲート絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して上記トランジスタTr11のソース電極Tr11sに接続され、同ドレイン電極Tr12dが上面において電源電圧ラインLaに接触することによって接続され、ソース電極Tr12sが保護絶縁膜13及び平坦化膜14に形成されたコンタクトホールHLa(コンタクトメタルMTL)を介して有機EL素子OLEDの画素電極15に接続されている。
各電源電圧ライン(アノードライン)Laは、図3、図4に示すように、保護絶縁膜13及び平坦化膜14に形成された列方向に延在している配線溝HLbに埋め込まれた厚膜配線構造を有し、図1に示すように、表示パネル10全体にわたって列方向に延在されることになるものであり、上記コンタクトホールHLaに埋め込まれるコンタクトメタルMTLと同じ工程で形成される。
そして、各画素形成領域Rpxの平坦化膜14上には、図4に示すように、コンタクトホールHLa(コンタクトメタルMTL)を介して画素駆動回路DCのトランジスタTr12(ソース電極Tr12s)に接続された画素電極15、正孔輸送層(担体輸送層)16a及び電子輸送性発光層(担体輸送層)16bを有する有機EL層16、及び、対向電極17を順次積層した有機EL素子OLEDが設けられている。
ここで、本実施形態においては、表示パネル10(有機EL素子OEL)がトップエミッション型の発光構造を有しているので、画素電極15が少なくとも光反射特性を有するとともに、対向電極17が光透過性を有している。画素電極15は、具体的には後述する製造方法(図5〜図8参照)において説明するように、下層側の反射金属層15aと上層側の透明な酸化金属層15bを有する積層構造を有している。
対向電極17は、少なくとも各画素形成領域Rpxにおける画素電極15に対して有機EL層16を介して共通に対向するように、単一の平面電極(べた電極)により形成されている。
また、各画素形成領域Rpx間(各表示画素PIXの有機EL素子OELの形成領域相互の境界領域)の列方向には、有機EL素子OLEDの形成領域(厳密には、有機EL層16の形成領域)を画定するためのバンク(隔壁)19が平坦化膜14の上面から連続的に突出して設けられている。
ここで、本実施形態においてバンク19は、例えば図4(a)に示すように、行方向に隣接した各画素形成領域Rpxに形成される画素電極15間において、画素電極15の列方向の周縁部を覆うように形成されたシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等からなる絶縁膜(下地層)18上に、チタンやクロム等の薄膜からなる下層金属層(下部導電層;以下、「チタン薄膜」を代表例として示す)19aと、アルミニウムや銅等の薄膜からなる上層金属層(上部導電層;以下、「銅薄膜」を代表例として示す)19bとを積層した構造を有し、絶縁性基板11(平坦化膜14)の表面から連続的に突出するように設けられている。
特に、バンク19を形成する上層金属層(銅薄膜)19bは、図1に示したように、表示パネル10(絶縁性基板11)上に柵状又は格子状に配設された低抵抗の共通電圧ラインLcとして適用され、また、下層金属層(チタン薄膜)19aは、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜18と上層金属層(銅薄膜)19bとの接合性を改善するための介在層として適用され、上層金属層19bと略同一の柵状又は格子状になっている。
絶縁膜18は、下層金属層19a及び上層金属層19bが、他の配線とショートしないように、下層金属層19a及び上層金属層19bより幅広に設けられている。
そして、図4(a)に示すように、各表示画素PIXに共通に設けられる対向電極17が、各画素形成領域Rpxの画素電極15上だけでなく、当該画素形成領域Rpxを画定するバンク19上にも延在するように設けられることにより、上記上層金属層(銅薄膜)19bと電気的に接続するように接合されている。これにより、上層金属層(銅薄膜)19bを共通電圧Vcomが印加される共通電圧ライン(例えばカソードライン)Lcとして兼用することができる。
また、図1に示したように、上記積層構造を有するバンク19を表示パネル10(絶縁性基板11)上に柵状又は格子状の平面パターンを有するように配設することにより、列方向(図面上下方向)に配列された複数の表示画素PIXの画素形成領域Rpx(すなわち、後述する製造方法において、各画素形成領域Rpxの画素電極15上に有機EL層16を形成する際の有機化合物材料(有機化合物含有液)の塗布領域)が画定される。
なお、上記画素駆動回路DC、有機EL素子OLED及びバンク19が形成された絶縁性基板11上には、例えば図4に示すように、透明な封止層20が被覆形成されている。
そして、このような表示パネル10においては、有機EL素子OLEDの絶縁性基板11側の層に設けられたトランジスタTr11、Tr12等の機能素子、選択ラインLsやデータラインLd、電源電圧ライン(アノードライン)La等の配線層を有する画素駆動回路DCにおいて、データラインLdを介して供給された表示データに応じた階調信号Vpixに基づいて、所定の電流値を有する発光駆動電流がトランジスタTr12のドレイン−ソース間に流れ、当該トランジスタTr12(ソース電極Tr12s)からコンタクトホールHLa(コンタクトメタルMTL)を介して、有機EL素子OLEDの画素電極15に供給されることにより、各表示画素PIX(各色画素PXr、PXg、PXb)の有機EL素子OLEDが上記表示データに応じた所望の輝度階調で発光動作する。
このとき、本実施形態に示した表示パネル10において、画素電極15が光反射特性を有し、対向電極17が光透過性を有することにより(すなわち、有機EL素子OLEDがトップエミッション型の発光構造を有することにより)、各表示画素PIX(各色画素PXr、PXg、PXb)の有機EL層16において発光した光は、光透過性を有する対向電極17を介して直接、あるいは、光反射特性を有する画素電極15で反射して、絶縁性基板11を介することなく、絶縁性基板11(表示パネル10)の一面側(図4の図面上方)に設定された視野側に出射される。
このようなパネル構造を有する表示装置によれば、共通電圧ライン(例えばカソードライン)として、下地層(下地絶縁膜)との接合性の高いチタン薄膜と抵抗率の低い銅薄膜とを積層した配線構造を適用することができるので、表示パネルを高輝度化や大画面化、高精細化した場合であっても、共通電圧ラインの配線抵抗に起因する信号遅延や電圧降下を抑制することができる。これにより、各表示画素に印加される電圧の変動を抑制して、輝度の低下やバラツキ、クロストーク等の発生を防止することができるので、表示データに対応した適切な輝度階調で良好に発光動作させることができ、表示画質や製品品質に優れた表示装置を実現することができる。
(表示装置の製造方法)
次に、本実施形態に係る表示装置(表示パネル)の製造方法について説明する。
図5乃至図8は、本実施形態に係る表示装置(表示パネル)の製造方法の一例を示す工程断面図である。ここでは、本実施形態に係る表示装置の製造方法の特徴を明確にするために、図4(a)に示したA−A矢視断面のパネル構造並びに図1に示した共通電圧ラインLcの端部に設けられる共通電圧端子TLcを便宜的に示して説明する。また、電源電圧ラインLaは、配線抵抗の低減を図るため、上述したように積層かつ厚膜の配線構造を有し、さらに、当該配線が保護絶縁膜13及び平坦化膜14に完全に被覆された埋込配線構造を有する場合について説明する。
上述した表示装置(表示パネル)の製造方法は、まず、図5(a)に示すように、ガラス基板等の絶縁性基板11の一面側(図面上面側)に設定された表示画素PIX(各色画素PXr、PXg、PXb)の形成領域(以下、「画素形成領域」と記す)Rpxごとに、上述した画素駆動回路DC(図2、図3参照)のトランジスタTr11、Tr12、選択ラインLsやデータラインLd(信号配線層Ldxを含む)等の配線層を形成する(図4(a)、(b)参照)。
具体的には、透明な絶縁性基板11上に、ゲート電極Tr11g、Tr12g、及び、ゲート電極Tr11gと同層に設けられる選択ラインLs(図3、図4(b)参照)及び当該選択ラインLsの一方の端部に設けられる選択端子TLsを同一のゲートメタル層をパターニングすることによって同時に形成する。
次いで、絶縁性基板の全域にゲート絶縁膜12、アモルファスシリコンやポリシリコン等からなる半導体層SMCとなる半導体膜、チャネル保護層BLとなる窒化シリコン等の絶縁膜を連続して積層する。さらに、上記ゲート絶縁膜12上のゲート電極Tr12gに対応する領域に、上記絶縁膜をパターニングしてチャネル保護層BLを形成後、不純物層OHMとなる不純物膜を成膜し、フォトレジストマスクによってチャネル保護層BL上で不純物層OHMが分離するようにパターニングされる。このとき半導体層SMCも同時にパターニングされるため、当該半導体層SMCの両端部にオーミック接続のための両不純物層OHMは、ともに外側端部が半導体層SMCの外側端部の位置と一致している。半導体層SMCは、各不純物層OHMを介して接続されるようにソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dを形成する。
このとき、同一のソース、ドレインメタル層をパターニングすることによってドレイン電極Tr11dと接続されたデータラインLd及び信号配線層Ldx(図3参照)、表示パネル10(絶縁性基板11)の外周領域に設けられ、後述する共通電圧ラインLcに電気的に接続される共通電圧端子TLcの下層部TL01も同時に形成される。なお、図示及び以下における説明を省略するが、電源電圧ラインLaに電気的に接続される電源電圧端子TLaの形成領域にも、共通電圧端子TLcと同様の下層部(以下の説明では積層電極構造)がソース、ドレインメタル層によって形成される。
ここで、ゲート電極Tr12g上のゲート絶縁膜12には図示を省略したコンタクトホールが設けられ、このコンタクトホール上にソース電極Tr11sが跨るように形成されることにより、ソース電極Tr11sとゲート電極Tr12gとが電気的に接続されている。
なお、上述したトランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12d、データラインLd(信号配線層Ldxを含む)、共通電圧端子TLcの下層部TL01(図示を省略した電源電圧端子TLaの下層部を含む)は、配線抵抗を低減し、かつ、マイグレーションを低減する目的で、図4(a)、(b)、図5(a)に示すように、上層として例えばアルミニウム単体やアルミニウム−チタン等の合金等の低抵抗金属層と、上層とゲート絶縁膜との間に配置される下層として例えばクロム(Cr)等の遷移金属層と、を積層した配線構造を有しているものであってもよい。
次いで、図5(b)に示すように、上記トランジスタTr11、Tr12、選択ラインLs及びデータラインLdを含む絶縁性基板11の一面側全域を被覆するように、50〜200nm程度の膜厚を有する窒化シリコン(SiN)等による保護絶縁膜(パッシベーション膜)13、及び、表面が平坦化されるように2μm〜4μm程度の膜厚を有する感光性の有機材料等による平坦化膜14を順次積層形成した後、当該平坦化膜14及び保護絶縁膜13をエッチングして、トランジスタTr12のソース電極Tr12dの上面が露出するコンタクトホールHLa、及び、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dの上面が露出し、かつ、列方向に延在する電源電圧ラインLaの配線パターンに対応した配線溝HLbを形成する。
次いで、図5(c)に示すように、無電解メッキ法等を用いて上記コンタクトホールHLaに金属材料を埋め込んでコンタクトメタルMTLを形成するとともに、配線溝HLbに厚膜配線構造を有する電源電圧ラインLaを埋め込み形成した後、図5(d)に示すように、各画素形成領域Rpx(各色画素PXr、PXg、PXbの形成領域)ごとに、コンタクトメタルMTLに電気的に接続された画素電極15を形成する。
ここで、画素電極15は、具体的には、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、銀(Ag)、パラジウム銀(AgPd)系の合金等の光反射特性を有する反射金属膜を薄膜形成し、所定の形状にパターニングすることによりコンタクトメタルMTLに電気的に接続された下層側の反射金属層15aを形成する。その後、当該反射金属層15aを含む絶縁性基板11の一面側全域を被覆するように、錫ドープ酸化インジウム(Indium Thin Oxide;ITO)や亜鉛ドープ酸化インジウム(Indium Zinc Oxide;IZO)、タングステン亜鉛ドープ酸化インジウム(Indium Tungsten Zinc
Oxide;IWZO)等の透明電極材料により(光透過特性を有する)酸化金属膜を薄膜形成し、上記反射金属層15aの上面や端面が露出しないようにパターニングすることにより上層側の導電性の酸化金属層15bを形成する。
このように、上層側の酸化金属膜をパターニングする際に、下層側の反射金属層15aが露出しないようにすることにより、酸化金属膜と反射金属層15aとの間で電池反応を引き起こさないようにすることができるとともに、下層側の反射金属層15aがオーバーエッチングされたり、エッチングダメージを受けたりすることを防止することができる。
このとき、上記画素電極15(反射金属層15a、酸化金属層15b)とともに、表示パネル10の外周領域に設けられ、共通電圧ラインLcに接続された共通電圧端子TLcの下層部TL01上に、反射金属層15a及び酸化金属層15bを積層してなる下層部TL02が同時に形成される。
次いで、反射金属層15a及び酸化金属層15bにより形成された上記画素電極15を含む絶縁性基板11の一面側全域を被覆するように、化学気相成長法(CVD法)等を用いて、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機の絶縁性材料により絶縁層を形成した後パターニングして、図4、図6(a)に示すように、行方向に隣接する表示画素PIXに形成された画素電極15の間の領域(すなわち、隣接する表示画素PIXとの境界領域)に、後述するバンク19の下地層となる下地絶縁膜18を列方向に沿って形成する。ここで、下地絶縁膜18は、画素電極15の列方向の周縁部と一部重なって形成されている。
次いで、図6(b)に示すように、下地絶縁膜18が形成された絶縁性基板11上に、例えばチタン(Ti)薄膜等の保護金属膜19x、銅(Cu)薄膜19y、例えばチタン(Ti)薄膜等の保護金属膜19zを順次積層形成する。具体的には、スパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法、メッキ法等を用いてチタンやその合金、銅やその合金等の金属材料により、上記3層の金属薄膜を連続して成膜する。各金属薄膜は、例えば、保護金属膜19x、保護金属膜19zとして0.01〜0.05μm、銅薄膜19yとして0.3μm以上の膜厚で形成する。
ここで、最下層となる金属薄膜(保護金属膜19x)は、チタンに限定されるものではなく、下層の下地絶縁膜18となるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、平坦化膜14となる感光性の有機材料との接合性が良好な金属材料であればよく、また、最上層となる金属薄膜(保護金属膜19z)は、チタンに限定されるものではなく、後述する工程(図6(c)参照)において形成されるフォトレジストとの接合性が良好な金属材料であればよく、かつ、いずれの金属薄膜(保護金属膜19x、保護金属膜19z)も中間層となる金属薄膜(銅薄膜19y)との接合性が良好な金属材料であればよい。
次いで、図6(c)に示すように、上記3層の金属薄膜19x〜19zが形成された絶縁性基板11上にフォトレジストを形成し、プリベーク後、露光、現像処理を施して、表示画素PIX(有機EL素子OEL)間の境界領域(すなわち、後述するバンク19の形成領域)、及び、表示パネル10の外周領域に設けられる共通電圧端子TLcの形成領域の保護金属膜19z上にフォトレジストを残留させてエッチングマスクMSKを形成する。
次いで、図7(a)に示すように、上記フォトレジストからなるエッチングマスクMSKを用いて、チタンエッチング液(例えば旭電化工業製のアデカテックWTI/W−A12、B19等)により最上層の保護金属膜19zをエッチングし、引き続き上記エッチングマスクMSKを用いて、銅エッチング液(例えば旭電化工業製のアデカスーパーケルミカWAD−5011等)により中間層の銅薄膜19yをエッチングする。
これにより、画素電極15上、及び画素電極15の周囲の下地絶縁膜18上に保護金属膜19xが残っており、表示画素PIX(有機EL素子OEL)間の境界領域上に、最上層の保護金属膜19c及び中間層の銅薄膜19bが残り、また、表示パネル10の外周領域に設けられる共通電圧端子TLcの形成領域上に、最上層のチタン薄膜TLc3及び中間層の銅薄膜TLc2が残る。
次いで、図7(b)に示すように、エッチングマスクMSKを剥離液(例えば三菱瓦斯化学製のR−100や旭電化工業製のアデカリムーバー等)を用いて除去する。これにより、表示画素PIX(有機EL素子OEL)間の境界領域に保護金属膜19c及び銅薄膜19bが残され、共通電圧端子TLcの形成領域上に、最上層のチタン薄膜TLc3及び中間層の銅薄膜TLc2が残るとともに、当該境界領域を含む絶縁性基板11の全域に保護金属膜19xが被覆形成された状態、換言すれば、表示画素PIX間の境界領域及び共通電圧端子TLcの形成領域以外の領域に保護金属膜19xが露出した状態となる。したがって、エッチングマスクMSKの残渣が画素形成領域Rpxに堆積されても、画素電極15の表面や下地絶縁膜18の表面に堆積されることはない。そして、銅薄膜19bの上面には保護金属膜19cが覆っているので、保護金属膜19cが、エッチングマスクMSKの剥離液等の酸化要因から銅薄膜19bの表面の酸化を防止している。
次いで、図7(c)に示すように、表示画素PIX(有機EL素子OEL)間の境界領域に形成された銅薄膜19b上の保護金属膜19cと、共通電圧端子TLcの形成領域に残された銅薄膜TLc2上のチタン薄膜TLc3と、各表示画素PIXの形成領域(厳密には、表示画素PIX間の境界領域及び共通電圧端子TLcの形成領域以外の領域)に露出する保護金属膜19xとを、上記と同様のチタンエッチング液(例えば旭電化工業製のアデカテックWTI/W−A12、B19等)に浸漬することによりエッチングして、各画素形成領域Rpxの画素電極15の上面及び銅薄膜19b、TLc2の上面を露出させるとともに、銅薄膜19b直下に保護金属膜19xをパターニングした下層金属層19aを残す。
したがって、仮に画素形成領域RpxにエッチングマスクMSKの残渣があったとしても、上面に残渣が堆積された保護金属膜19xとともに除去されるので、画素電極15の表面や下地絶縁膜18の表面には、エッチングマスクMSKの残渣が付着されることを防止できる。また、保護金属膜19z及び保護金属膜19xがいずれも同じ材料で形成されているので(ここではチタン薄膜)、保護金属膜19cと、露出された保護金属膜19xとを容易に一括してエッチング除去することができる。
これにより、行方向に隣接する表示画素PIX間の境界領域に形成された下地絶縁膜18上に下層金属層19a及び銅薄膜19bが積層されたバンク19が形成され、このバンク19により囲まれた領域が表示画素PIXの画素形成領域Rpxとして画定されるとともに、行方向に隣接する他の色の表示画素PIXの画素形成領域Rpxと隔離される。このとき、列方向に形成された各画素電極15間の領域には平坦化膜14が露出する。ここで、バンク19(特に銅薄膜19b)は、表示パネル10に2次元配列された各表示画素PIXに共通電圧Vcomを印加するための共通電圧ラインLcとしても兼用される。また、表示パネル10の外周領域にチタン薄膜TLc1及び銅薄膜TLc2が積層された共通電圧端子TLcの上層部が形成され、上記下層部TL01、TL02及びこの上層部(チタン薄膜TLc1及び銅薄膜TLc2)により積層電極構造を有する共通電圧端子TLcが形成される。
次いで、各画素形成領域(有機EL素子OELの形成領域)Rpxに露出する画素電極15(酸化金属層15b)及び下地絶縁膜18の表面を、後述する有機EL層16の形成工程において使用する正孔輸送材料や電子輸送性発光材料の有機化合物含有液に対して馴染みやすくするための親液化処理、及び、表示画素PIX間の境界領域に形成されたバンク19(銅薄膜19b)の表面が、上記正孔輸送材料や電子輸送性発光材料の有機化合物含有液をはじくようにするための撥液化処理を施す。
このように、上面が撥液化処理されたバンク19により各表示画素PIX(有機EL素子OEL)の画素形成領域Rpxを画定することにより、後述する有機EL層16となる発光層(電子輸送性発光層16b)を形成する際に、当該発光材料の溶液又は分散液(液状材料)を塗布する場合であっても、隣接する表示画素PIX(色画素PXr、PXg、PXb)間で発光材料が混合することがなく、隣接する色画素相互での混色を防止することができる。
なお、本実施形態において使用する「撥液性」とは、後述する正孔輸送層となる正孔輸送材料を含有する有機化合物含有液や、電子輸送性発光層となる電子輸送性発光材料を含有する有機化合物含有液、もしくは、これらの溶液に用いる有機溶媒を、絶縁性基板上等に滴下して、接触角の測定を行った場合に、当該接触角が50°以上になる状態と規定する。また、「撥液性」に対峙する「親液性」とは、本実施形態においては、上記接触角が40°以下になる状態と規定する。
次いで、図8(a)に示すように、各色の画素形成領域(有機EL素子OELの形成領域)Rpxに対して、互いに分離した複数の液滴を所定位置に吐出するインクジェット法、又は、連続した溶液を吐出するノズルプリント法等を適用して同一工程で、正孔輸送材料の溶液又は分散液を塗布した後、加熱乾燥させて正孔輸送層(担体輸送層)16aを形成する。続いて、インクジェット法又はノズルプリント法等を適用して、各色の画素形成領域Rpxに形成された上記正孔輸送層16a上に電子輸送性発光材料の溶液又は分散液を塗布した後、加熱乾燥させて電子輸送性発光層(担体輸送層)16bを形成する。これにより、画素電極15上に正孔輸送層16a及び電子輸送性発光層16bを有する有機EL層16が積層形成される。
具体的には、有機高分子系の正孔輸送材料(担体輸送性材料)を含む有機化合物含有液として、例えばポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液(PEDOT/PSS;導電性ポリマーであるポリエチレンジオキシチオフェンPEDOTと、ドーパントであるポリスチレンスルホン酸PSSを水系溶媒に分散させた分散液)を、上記画素電極15(酸化金属層15b)上に塗布した後、絶縁性基板11を載置しているステップを100℃以上の温度条件で加熱乾燥処理を行って残留溶媒を除去することにより、当該画素電極15上に有機高分子系の正孔輸送材料を定着させて、担体輸送層である正孔輸送層16aを形成する。
ここで、画素電極15及びその周辺の下地絶縁膜18の表面は、上述した親液化処理により上記有機化合物含有液(PEDOT/PSS)に対して親液性を有しているので、バンク19により画定された画素形成領域Rpxに塗布された有機化合物含有液は当該領域内(画素電極15上)に充分馴染んで広がる。一方、バンク19(銅薄膜19b)の上面は、上述した撥液化処理により上記有機化合物含有液(PEDOT/PSS)に対して撥液性を有しているので、塗布された有機化合物含有液の隣接する画素形成領域への漏出や乗り越えを防止することができる。
また、有機高分子系の電子輸送性発光材料(担体輸送性材料)を含む有機化合物含有液として、例えばポリパラフェニレンビニレン系やポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む発光材料を、テトラリン、テトラメチルベンゼン、メシチレン、キシレン等の有機溶媒或いは水に溶解した溶液を、上記正孔輸送層16a上に塗布した後、窒素雰囲気中でステージ及び/又はステージ上の雰囲気を加熱乾燥処理して残留溶媒を除去することにより、正孔輸送層16a上に有機高分子系の電子輸送性発光材料を定着させて、担体輸送層であり発光層でもある電子輸送性発光層16bを形成する。
この場合においても、上述した正孔輸送層16aと同様に、画素電極15上の正孔輸送層16aの表面は、上記有機化合物含有液に対して親液性を有しているので、バンク19により画定された画素形成領域Rpxに塗布された有機化合物含有液は当該領域内(正孔輸送層16a)に充分馴染んで広がる。一方、バンク19(銅薄膜19b)の上面は、上記有機化合物含有液に対して撥液性を有しているので、隣接する画素形成領域への有機化合物含有液の漏出や乗り越えを防止することができる。
その後、図8(b)に示すように、少なくとも各画素形成領域Rpxを含む絶縁性基板11上に光透過性を有する導電層(透明電極層)を形成し、上記有機EL層16(正孔輸送層16a及び電子輸送性発光層16b)を介して各画素電極15に対向する共通の対向電極(例えばカソード電極)17を形成する。ここで、対向電極17は、例えば蒸着法やスパッタリング法等を用いて電子注入層となるバリウム、マグネシウム、リチウム等の金属材料やその合金の薄膜を形成した後、その上層にスパッタリング法等を用いてITO等の透明電極層又はアルミニウム等の薄膜を積層形成した、厚さ方向に透明な膜構造を適用することができる。
また、対向電極17は、図4、図8(b)に示すように、上記画素電極15に対向する領域のみならず、各画素形成領域Rpx(有機EL素子OELの形成領域)を画定するバンク19上にまで延在する単一の導電層(平面電極;べた電極)として形成されるとともに、バンク19を形成する銅薄膜19bと電気的に接続されるように接合される。これにより、バンク19(銅薄膜19b)を各表示画素PIXに共通に接続された共通電圧ライン(カソードライン)Lcとして適用することができる。このように、有機EL素子OLED間に対向電極17と等電位のバンク19(銅薄膜19b)を網羅することによってカソード全体のシート抵抗を下げ、表示パネル10全体で均一な表示特性を実現することができる。
次いで、上記対向電極17を形成した後、絶縁性基板11の一面側全域に保護絶縁膜(パッシベーション膜)として、CVD法等を用いてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の透明な封止層20を形成することにより、図4に示したような断面構造を有する表示パネル10が完成する。なお、上記封止層20に加えて、又は、封止層20に替えて、UV硬化又は熱硬化接着剤を用いて、封止蓋や封止基板を接合するものであってもよい。
また、図1に示したように、例えば、表示パネル10の外周領域に形成された電源電圧端子TLa、共通電圧端子TLc及び選択端子TLs上に被覆形成された上記封止層20には、各電源電圧端子TLa、共通電圧端子TLc及び選択端子TLsの上面が露出するように開口部が設けられ、図示を省略した電源ドライバ、共通電圧Vcom(接地電位GND)供給配線、選択ドライバ端子にそれぞれ接続される。
上述したように、本実施形態に係る表示装置及びその製造方法によれば、表示パネル10上に2次元配列される表示画素PIX間の境界領域に、各画素形成領域Rpxを画定するためのバンク19を有し、当該バンク19を形成する工程において、下地層となる下地絶縁膜18を含む絶縁性基板11上に、保護金属膜19x、銅薄膜19y及び保護金属膜19zを順次積層形成した後、フォトレジストからなるエッチングマスクMSKを形成し、この状態で、保護金属膜19z及び銅薄膜19yを順次エッチングして、各画素形成領域Rpxに画素電極15及び下地絶縁膜18が露出しないように画素電極15上に保護金属膜19xを残すとともに、境界領域に保護金属膜19c及び銅薄膜19bを残し、さらに、エッチングマスクMSKの除去後、各画素形成領域Rpxに露出する保護金属膜19xと境界領域の保護金属膜19cを同時にエッチングして、各画素形成領域Rpxに画素電極15を露出させるとともに、境界領域に銅薄膜19b及び下層金属層19aを積層したバンク19を形成する製造方法を有している。
これにより、共通電圧ライン(カソードライン)Lcとなる銅薄膜19y(銅薄膜19b)上に、フォトレジストとの密着性の高い保護金属膜19z(保護金属膜19c)を介在させているので、バンク19の形成工程において施されるウェットエッチングの際に、エッチング液が層間に浸入してエッチングマスクMSK(フォトレジスト)が保護金属膜19zから剥離する現象を抑制することができ、例えば10μm程度の微細な配線幅を有する共通電圧ライン(カソードライン)Lcを良好に形成することができるとともに、保護金属膜19z、保護金属膜19xをエッチングする際に用いるエッチング液による銅薄膜19y(銅薄膜19b)へのダメージを抑制することができる。
また、シリコン窒化膜等により形成され、バンク19の下地層となる下地絶縁膜18と共通電圧ライン(カソードライン)Lcとなる銅薄膜19y(銅薄膜19b)との間に、当該下地絶縁膜18との接合性が高い保護金属膜19x(下層金属層19a)を介在させているので、銅薄膜と下地絶縁膜とを直接積層した構造に比較して接合性を大幅に向上させることができ、バンク19の形成工程において施されるウェットエッチングの際に、エッチング液が層間に浸入して層間剥離やクラック等が生じる現象を抑制することができる。
また、保護金属膜19z(保護金属膜19c)及び銅薄膜19y(銅薄膜19b)のエッチング後に、エッチングマスクMSKを除去した際に、保護金属膜19cの上面にレジスト残渣が残っている場合であっても、各画素形成領域Rpxに露出する保護金属膜19xとともに、当該保護金属膜19cを除去することができるので、レジスト残渣に起因する対向電極17とバンク19(銅薄膜19b)との電気的な接続不良の発生を防止できる。また、保護金属膜19x上にレジスト残渣が残っても保護金属膜19xとともにレジスト残渣を除去できるので画素電極15上にレジスト残渣が付着することがない。このため、画素電極15上に有機EL層16を成膜したときに、有機EL層16にレジスト残渣による段差やピンホールが生じない。したがって、表示パネルの製造歩留まりを向上させることができる。
<第2の実施形態>
次に、本発明に係る表示装置及びその製造方法の第2の実施形態について説明する。ここで、表示パネルの画素配列状態や各表示画素の回路構成及び平面レイアウトは、上述した第1の実施形態と同等のものを適用することができるので、図1〜図3を適宜参照しながら、第2の実施形態に係る具体的なデバイス構造(断面構造)について説明する。
(表示画素のデバイス構造)
図9は、第2の実施形態に係る表示パネル(表示画素)の断面構造の一例を示す概略断面図である。ここでは、上述した第1の実施形態と同等の平面レイアウト(図3)を有する表示画素におけるA−A断面及びB−B断面を示す。また、本実施形態においても、有機EL層において発光した光を、絶縁性基板を介すことなく視野側(封止基板側)に出射するトップエミッション型の発光構造を有する表示パネル(有機ELパネル)について示す。なお、上述した第1の実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
上述した第1の実施形態においては、図1に示した表示パネルに配設された共通電圧ラインLc(バンク19と兼用)として、各画素形成領域Rpx間の境界領域に、下地層となる下地絶縁膜18との接合性に優れたチタンの下層金属層19aを介在させて低抵抗の銅薄膜19bを積層した配線構造を適用した場合について説明したが、第2の実施形態においては、少なくとも、各表示画素PIX(画素駆動回路DC)に電源電圧Vddを印加する電源電圧ラインLaとして、下地配線部との接合性に優れた介在層としてのチタン薄膜と低抵抗の配線層としての銅薄膜とを積層した配線構造を有する場合について説明する。
すなわち、本実施形態に係る表示パネル10(表示画素PIX)は、例えば図9(a)、(b)に示すように、第1の実施形態に示したパネル構造(図4)において、有機EL素子OLEDの絶縁性基板11側に設けられた電源電圧ラインLa及びデータラインLd、並びに、トランジスタTr12(ソース電極Tr12s)と有機EL素子OLED(画素電極15)とを電気的に接続するコンタクトホールHLaに設けられたコンタクトバッファ部(接続部)BFが、各々、下層金属層(第1の配線層)La1、Ld1、Lb1と、中間金属層(第2の配線層)La2、Ld2、Lb2と、上層金属層(第3の配線層)La3、Ld3、Lb3と、を積層した配線構造を有している。
より具体的には、電源電圧ラインLaは、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dの上面に電気的に接続され、下層金属層La1と中間金属層La2と上層金属層La3とが積層された配線構造を有している。また、データラインLd(信号配線層Ldxを含む)は、トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dと同層、又は、一体的に設けられた下地配線部Ld0と、当該下地配線部Ld0上に下層金属層Ld1と中間金属層Ld2と上層金属層Ld3とが積層された配線構造を有している。また、コンタクトバッファ部BFは、トランジスタTr12のソース電極Tr12sの上面に電気的に接続されるとともに、コンタクトホールHLa内に露出し、下層金属層Lb1と中間金属層Lb2と上層金属層Lb3とが積層された断面構造を有している。
ここで、下層金属層La1、Ld1、Lb1は、各々、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12d、下地配線部Ld0及びトランジスタTr12のソース電極Tr12s、並びに、中間金属層La2、Ld2、Lb2との接合性が良好なチタンやクロム等の金属材料が適用される。また、上層金属層La3、Ld3、Lb3は、電源電圧ラインLa及びデータラインLd、コンタクトバッファ部BFをパターニング形成する際のエッチングマスク、並びに、中間金属層La2、Ld2、Lb2との密着性及び接合性が良好であって、かつ、中間金属層La2、Ld2、Lb2の酸化を防止する機能を有するチタンやクロム等の金属材料が適用される。また、中間金属層La2、Ld2、Lb2は、低抵抗率を有し、配線抵抗を低減するため銅やアルミニウム等の金属材料が適用される。
なお、トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12d、並びに、下地配線部Ld0は、上述した第1の実施形態と同様に、各々、例えば配線抵抗を低減するためのアルミニウム合金層とマイグレーションを低減するためのクロム層を積層した配線構造を有している。
有機EL素子OLEDは、上述した第1の実施形態と同様に、例えばアノード電極となる画素電極15、正孔輸送層(担体輸送層)16a及び電子輸送性発光層(担体輸送層)16bを有する有機EL層16、及び、例えばカソード電極となる対向電極17を順次積層した素子構造を有し、画素電極15が光反射特性を有するとともに、対向電極17が光透過性を有している。ここで、画素電極15は、図9(a)に示すように、画素形成領域Rpxの平坦化膜14上に延在し、コンタクトホールHLa内に露出し、上述したように下層金属層Lb1と中間金属層Lb2と上層金属層Lb3とを積層した構造を有するコンタクトバッファ部BFを介して、画素駆動回路DCのトランジスタTr12のソース電極Tr12sに接続されている。
また、各表示画素PIXの画素形成領域Rpxを画定するバンク19(共通電圧ラインLc)は、上述した第1の実施形態と同様に、各画素形成領域Rpx間の境界領域の列方向に形成された下地絶縁膜18上に、チタンやクロム等の薄膜からなる下層金属層19aと、アルミニウムや銅等の薄膜からなる上層金属層19bとを積層した構造を有し、絶縁性基板11(平坦化膜14)の表面から連続的に突出するように設けられている。
そして、このような表示パネル10においては、各表示画素PIXの画素駆動回路DCにおいて、表示データに応じた所定の電流値を有する発光駆動電流が生成され、発光駆動用のトランジスタTr12(ソース電極Tr12s)からコンタクトバッファ部BF及びコンタクトホールHLaを介して、平坦化膜14上の画素電極15に供給されることにより、各表示画素PIXの有機EL素子OLEDが表示データに応じた所望の輝度階調で発光動作する。
このようなパネル構造を有する表示装置によれば、少なくとも、電源電圧ライン(例えばアノードライン)Laとして、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dとの接合性の高い下層金属層La1と、抵抗率の低い中間金属層La2と、電源電圧ラインLaをパターニング形成する際のエッチングマスクとの密着性が高く、かつ、中間金属層La2の酸化を防止する機能を有する上層金属層La3、Ld3、Lb3とを積層した配線構造を適用することができるので、表示パネルを高輝度化や大画面化、高精細化した場合であっても、電源電圧ラインの配線抵抗に起因する信号遅延や電圧降下を抑制することができる。これにより、各表示画素に印加される電圧の変動を抑制して、輝度の低下やバラツキ、クロストーク等の発生を防止することができるので、表示データに対応した適切な輝度階調で良好に発光動作させることができ、表示画質や製品品質に優れた表示装置を実現することができる。
(表示装置の製造方法)
次に、本実施形態に係る表示装置(表示パネル)の製造方法について説明する。
図10乃至図13は、本実施形態に係る表示装置(表示パネル)の製造方法の一例を示す工程断面図である。ここでは、本実施形態に係る表示装置の製造方法に特徴的な工程のみを詳しく説明し、上述した第1の実施形態と同等の工程についてはその説明を簡略化する。また、図1に示した電源電圧端子TLa、共通電圧端子TLc及び選択端子TLsの製造方法については、上述した第1の実施形態と同等であるので、その説明を省略する。
上述した表示装置(表示パネル)の製造方法は、まず、第1の実施形態と同様に、図10(a)に示すように、ガラス基板等の絶縁性基板11の一面側(図面上面側)に設定された各表示画素PIXの画素形成領域Rpxごとに、画素駆動回路DC(図2、図3参照)のトランジスタTr11、Tr12、選択ラインLs、データラインLd(信号配線層Ldxを含む)の下地配線部Ld0を形成する(図9(a)、(b)参照)。
次いで、図10(b)に示すように、トランジスタTr11、Tr12及び下地配線部Ld0を含む絶縁性基板11の一面側全域を被覆するように、窒化シリコン(SiN)等からなる保護絶縁膜13を形成した後、当該保護絶縁膜13をエッチングして、少なくともトランジスタTr12のソース電極Tr12s及びドレイン電極Tr12d、下地配線部Ld0の上面が露出する開口部を形成する。
次いで、図10(c)に示すように、保護絶縁膜13が形成された絶縁性基板11上に、例えばチタン薄膜からなる保護金属膜Ly1、銅薄膜Ly2、チタン薄膜からなる保護金属膜Ly3を順次積層形成する。具体的には、スパッタリング法やイオンプレーティング法、真空蒸着法、メッキ法等を用いてチタンやその合金、銅やその合金等の金属材料により上記3層の金属薄膜を連続して成膜する。各金属薄膜は、例えば、保護金属膜Ly1、Ly3として各々0.01〜0.05μm程度、銅薄膜Ly2として0.3μm程度の膜厚で形成する。
次いで、図10(d)に示すように、上記3層の金属薄膜Ly1〜Ly3上にフォトレジストを形成し、露光、現像処理を施して、電源電圧ラインLa及びデータラインLd、コンタクトバッファ部BFの平面パターンに対応する領域にフォトレジストを残留させてエッチングマスクMSaを形成する。
次いで、上記エッチングマスクMSaを用いて、チタンエッチング液(例えば旭電化工業製のアデカテックWTI/W−A12、B19等)により最上層の保護金属膜Ly3をエッチングし、引き続き、銅エッチング液(例えば旭電化工業製のアデカスーパーケミカルWAD−5011等)により中間層の銅薄膜Ly2をエッチングし、さらに、上述したチタンエッチング液により最下層の保護金属膜Ly1をエッチングする。
これにより、図11(a)に示すように、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dの上面に、保護金属膜La1、銅薄膜La2及び保護金属膜La3からなる電源電圧ラインLaが接合して形成され、下地配線部Ld0の上面に、保護金属膜Ld1、銅薄膜Ld2及び保護金属膜Ld3が接合されたデータラインLdが形成され、トランジスタTr12のソース電極Tr12sの上面に、保護金属膜Lb1、銅薄膜Lb2及び保護金属膜Lb3からなるコンタクトバッファ部BFが接合して形成される。
次いで、剥離液(例えば三菱瓦斯化学製のR―100や旭電化工業製のアデカリムーバー等)を用いて、電源電圧ラインLa及びデータラインLd、コンタクトバッファ部BF上のエッチングマスクMSaを除去した後、上記電源電圧ラインLa及びデータラインLd、コンタクトバッファ部BFを含む絶縁性基板11の一面側全域を被覆するように、CVD法等を用いて、例えば光透過特性を有する感光性の有機材料等により平坦化膜14を形成する。その後、当該平坦化膜14をエッチングして、図11(b)に示すように、上記トランジスタTr12のソース電極Tr12s上に形成されたコンタクトバッファ部BFの上面が露出するコンタクトホールHLaを形成する。
このように、平坦化膜14をエッチングしてコンタクトホールHLaを形成する際に、トランジスタTr12のソース電極Tr12s上に、上記3層の金属薄膜を積層してなるコンタクトバッファ部BFを形成しておくことにより(すなわち、コンタクトホールHLa内にソース電極Tr12sの上面が露出しないようにすることにより)、平坦化膜14のエッチング液によりソース電極Tr12sの表面がエッチングダメージを受けることを防止することができる。
次いで、上述した第1の実施形態と同様に、図11(c)に示すように、各画素形成領域Rpx(各色画素PXr、PXg、PXbの形成領域)ごとに、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)等の光反射特性を有する反射金属層15aと、ITOやIZO等の光透過特性を有する酸化金属層15bとを積層してなる画素電極15を形成する。ここで、画素電極15(例えば酸化金属層15b)の一部は、上記コンタクトホールHLa内に露出するコンタクトバッファ部BFに接続されるように埋め込み形成される。これにより、画素電極15は、コンタクトホールHLa内のコンタクトバッファ部BFを介してトランジスタTr12のソース電極Tr12sに電気的に接続される。
その後、行方向に隣接する表示画素PIX(画素形成領域Rpx)に形成された画素電極15間の領域(すなわち、隣接する表示画素PIXとの境界領域)に、各画素電極15の列方向の周縁部と一部重なるように、下地絶縁膜18を列方向に沿って形成するとともに、各画素形成領域Rpxに画素電極15の上面を露出させる。
以下、上述した第1の実施形態に示した製造方法(図6(b)〜図8(b)参照)と同様に、図12(a)に示すように、下地絶縁膜18が形成された絶縁性基板11上に、例えば保護金属膜19x、銅薄膜19y、保護金属膜19zを順次積層形成した後、図12(b)に示すように、表示画素PIX(有機EL素子OEL)間の境界領域(バンク19の形成領域)に形成したエッチングマスクMSKを用いて、保護金属膜19z及び銅薄膜19yをエッチングする。
次いで、エッチングマスクMSKを除去した後、図13(a)に示すように、表示画素PIX間の境界領域に形成された銅薄膜19b上の保護金属膜19cと、各表示画素PIXの形成領域(画素形成領域Rpx)に露出する保護金属膜19xとを、チタンエッチング液に浸漬してエッチングすることにより、各画素形成領域Rpxの画素電極15及び銅薄膜19bの上面を露出させるとともに、銅薄膜19b直下に下層金属層19aを残す。
これにより、表示画素PIX間の境界領域に形成された下地絶縁膜18上に下層金属層19a及び銅薄膜19bが積層されたバンク19が形成され、このバンク19により囲まれた領域が表示画素PIXの画素形成領域Rpxとして画定されるとともに、当該バンク19(銅薄膜19b)が、共通電圧ラインLcとして兼用される。
次いで、少なくとも、各画素形成領域(有機EL素子OELの形成領域)Rpxに露出する画素電極15(酸化金属層15b)表面を親液化処理し、境界領域に形成されたバンク19(銅薄膜19b)の表面を撥液化処理する。その後、図13(b)に示すように、各画素形成領域(有機EL素子OELの形成領域)Rpxに対して、正孔輸送材料の溶液又は分散液を塗布して正孔輸送層16aを形成し、続いて、当該正孔輸送層16a上に電子輸送性発光材料の溶液又は分散液を塗布して電子輸送性発光層16bを形成することにより、画素電極15上に正孔輸送層16a及び電子輸送性発光層16bを有する有機EL層16が積層形成される。
そして、各画素形成領域Rpxを含む絶縁性基板11上に、光透過性を有し、かつ、バンク19(銅薄膜19b)と電気的に接続された対向電極(例えばカソード電極)17を形成した後、透明な封止層20を形成することにより、図9に示したような断面構造を有する表示パネル10が完成する。
上述したように、本実施形態に係る表示装置及びその製造方法によれば、第1の実施形態に示したパネル構造に加え、表示パネル10に配設される電源電圧ラインLaやデータラインLd等の配線層として、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dや下層配線部Ld0との接合性が良好なチタン薄膜からなる保護金属膜La1、Ld1と、低抵抗率を有する銅薄膜La2、Ld2と、電源電圧ラインLaやデータラインLdをパターニングする際のエッチングマスクMSa(フォトレジスト)との密着性が良好で、かつ、電源電圧ラインLaやデータラインLdを被覆して形成される平坦化膜14に含まれる酸素に起因して上記銅薄膜La2、Ld2が酸化して膨張する現象を抑制するためのチタン薄膜からなる保護金属膜La3、Ld3と、を積層した配線構造を有している。
これにより、電源電圧ライン(アノードライン)LaやデータラインLdの形成工程において施されるウェットエッチングの際に、エッチング液が層間に浸入してエッチングマスクMSa(フォトレジスト)が剥離する現象を抑制することができ、所望の配線幅を有する微細な配線層を良好に形成することができるとともに、保護金属膜La3、Ld3、La1、Ld1のエッチングの際の銅薄膜La2、Ld2へのダメージを抑制することができる。
また、画素駆動回路DC(トランジスタTr12のソース電極Tr12s)と有機EL素子OLED(画素電極15)とを電気的に接続するコンタクトホールHLa内に、コンタクトバッファ部BFとして、上記電源電圧ラインLaやデータラインLd等の配線層と同様に、トランジスタTr12のソース電極Tr12sとの接合性が良好な保護金属膜Lb1と、低抵抗率を有する銅薄膜Lb2と、コンタクトバッファ部BFをパターニングする際のエッチングマスクMSa(フォトレジスト)との密着性が良好で、かつ、平坦化膜14に含まれる酸素に起因する上記銅薄膜Lb2の酸化を抑制するための保護金属膜Lb3と、を積層した配線構造を有している。
これにより、平坦化膜14にコンタクトホールHLaを形成する工程や、画素電極15(反射金属層15a)をパターニングする工程において、トランジスタTr12のソース電極Tr12sへのエッチングダメージを防止することができ、上記コンタクト部における接触抵抗の上昇や断線を防止することができる。さらに、画素電極15の酸化金属層15bに用いられるITO等の透明電極材料は、トランジスタTr12のソース電極Tr12sに用いられるアルミニウムやその合金との接合性が悪いため、上記コンタクトバッファ部BFを介在層として用いることにより、良好な電気的接続を実現することもできる。
なお、上述した第2の実施形態においては、電源電圧ラインLa及びデータラインLdとして、保護金属膜、銅薄膜、保護金属膜を積層した配線構造を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、表示パネル10に配設される配線層のレイアウトやパネル構造に応じて、選択ラインLs等の他の配線層についても上記と同様の配線構造を適用するものであってもよい。
また、上述した第1及び第2の実施形態においては、バンク19及び電源電圧ラインLa等の配線層の断面構造として、保護金属膜と銅薄膜を積層した2層構造、又は、保護金属膜と銅薄膜と保護金属膜を積層した3層構造を適用した場合について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えばクロム薄膜(保護金属膜)と銅薄膜の代替としてアルミニウム薄膜、又は、クロム薄膜(保護金属膜)とアルミニウム薄膜(銅薄膜の代替)とクロム薄膜(保護金属膜)の組み合わせや、チタン薄膜とアルミニウム薄膜、又は、チタン薄膜とアルミニウム薄膜とチタン薄膜の組み合わせ等、他の金属材料の組み合わせを適用するものであってもよい。ここで、表示パネル10の外周領域に設けられ、電源電圧ライン(アノードライン)LaやデータラインLd、選択ラインLs、共通電圧ライン(カソードライン)Lcに接続されて(又は、一体的に)形成される電源電圧端子TLaやデータ端子(図示を省略)、選択端子TLs、共通電圧端子TLcについても同様の積層電極構造を適用することができる。
また、上述した第1及び第2の実施形態においては、トップエミッション型の発光構造を有する表示パネルについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボトムエミッション型の発光構造を有するものであってもよい。この場合、画素電極はITO等の光透過特性を有する導電性材料のみにより形成され、対向電極はアルミニウムやクロム等の光反射特性を有する導電性材料により形成されていればよい。
また、上述した第1及び第2の実施形態においては、有機EL素子OLEDの素子構造として、有機EL層が正孔輸送層及び電子輸送性発光層を有する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば正孔輸送兼電子輸送性発光層のみでもよく、正孔輸送性発光層及び電子輸送層でもよく、また、間に適宜担体輸送層が介在してもよく、その他の担体輸送層の組合せであってもよい。
また、上述した各実施形態においては、画素電極をアノードとしたが、これに限らずカソードとしてもよい。このとき、有機EL層は、画素電極に接する担体輸送層が電子輸送性の層であればよい。