以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(下部電極材料膜をエッチングするためのフォトレジスト膜、および画素分離絶縁膜を形成するための感光性膜を、蒸着マスクを用いて露光する例)
2.第2の実施の形態(接続孔の側面を順テーパー形状とすると共に、この接続孔を含む領域に下部電極を形成した例)
3.変形例
4.第3の実施の形態(下部電極を、蒸着マスクを用いた電子ビーム蒸着法またはスパッタ法により形成する例)
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る有機発光素子を用いた表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、極薄型の有機発光カラーディスプレイ装置などとして用いられるものであり、例えば、ガラスなどの基板11の上に、後述する複数の有機発光素子10R,10G,10Bがマトリクス状に配置されてなる表示領域110が形成されたものである。表示領域110の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130が形成されている。
表示領域110内には画素駆動回路140が形成されている。図2は、画素駆動回路140の一例を表したものである。この画素駆動回路140は、後述する下部電極13の下層に形成され、駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2と、その間のキャパシタ(保持容量)Csと、第1の電源ライン(Vcc)および第2の電源ライン(GND)の間において駆動トランジスタTr1に直列に接続された有機発光素子10R(または10G,10B)とを有するアクティブ型の駆動回路である。駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2は、一般的な薄膜トランジスタ(TFT(Thin Film Transistor))により構成され、その構成は例えば逆スタガ構造(いわゆるボトムゲート型)でもよいしスタガ構造(トップゲート型)でもよく特に限定されない。
画素駆動回路140において、列方向には信号線120Aが複数配置され、行方向には走査線130Aが複数配置されている。各信号線120Aと各走査線130Aとの交差点が、有機発光素子10R,10G,10Bのいずれか一つ(サブピクセル)に対応している。各信号線120Aは、信号線駆動回路120に接続され、この信号線駆動回路120から信号線120Aを介して書き込みトランジスタTr2のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、この走査線駆動回路130から走査線130Aを介して書き込みトランジスタTr2のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
図3は、表示領域110の断面構成の一例を表したものである。表示領域110には、赤色の光を発生する有機発光素子10Rと、緑色の光を発生する有機発光素子10Gと、青色の光を発生する有機発光素子10Bとが、順に全体としてマトリクス状に形成されている。有機発光素子10R,10G,10Bは、長方形の平面形状を有し、各色別に長手方向(列方向)に配列されている。
有機発光素子10R,10G,10Bは、それぞれ、基板11の側から、上述した画素駆動回路140の駆動トランジスタTr1および平坦化膜12を間にして、陽極としての下部電極13、画素分離絶縁膜14、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBを含む有機層15、および陰極としての上部電極16がこの順に積層された構成を有している。
このような有機発光素子10R,10G,10Bは、窒化ケイ素(SiNx )などの保護膜17により被覆され、更にこの保護膜17上に、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などよりなる接着層30を間にして、ガラスなどよりなる封止用基板20が全面にわたって貼り合わされることにより封止されている。
平坦化膜12は、画素駆動回路140が形成された基板11の表面を平坦化するためのものであり、例えば、アクリル,ポリイミド等の有機材料、あるいは酸化シリコン(SiO2 )または酸化窒素(Si3N4)などの無機材料により構成されている。平坦化膜1
2には、駆動トランジスタTr1と下部電極13との電気的接続をとるための接続孔12Aが設けられている。
下部電極13は、有機発光素子10R,10G,10Bの各々に対応して形成されている。下部電極13は、例えば、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBで発生した光を下部電極13側から取り出す場合(ボトムエミッション)には、ITO(インジウム・スズ複合酸化物;Indium Tin Oxide),IZO(インジウム・亜鉛複合酸化物),またはSnO2などの透明電極により構成されている。一方、赤色発光
層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBで発生した光を上部電極16側から取り出す場合(トップエミッション)には、下部電極13は、金(Au),白金(Pt),ニッケル(Ni),クロム(Cr),銅(Cu),タングステン(W),アルミニウム(Al),モリブデン(Mo)あるいは銀(Ag)などの金属元素の単体または合金よりなる反射電極により構成されている。また、下部電極13は、透明電極と反射電極との複合膜により構成されていてもよい。
平坦化膜12の接続孔12Aの側面は順テーパー形状とされており、下部電極13は、接続孔12Aを含む領域に形成されている。これにより、この表示装置では、接続孔12Aでの短絡を抑えると共に開口率を向上させることが可能となっている。
画素分離絶縁膜14は、下部電極13と上部電極16との絶縁性を確保すると共に発光領域を正確に所望の形状にするためのものであり、例えば、厚みが1μm程度であり、酸化シリコンまたはポリイミドなどの感光性樹脂により構成されている。画素分離絶縁膜14には、発光領域に対応して開口部が設けられている。なお、有機層15および上部電極16は、画素分離絶縁膜14の上にも連続して設けられているが、発光が生じるのは画素分離絶縁膜14の開口部だけである。
有機層15は、例えば、下部電極13の側から順に、正孔注入層および正孔輸送層15AB,赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CB、並びに電子輸送層および電子注入層15DEを積層した構成を有するが、これらのうち赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CB以外の層は必要に応じて設ければよい。また、有機層15は、有機発光素子10R,10G,10Bの発光色によってそれぞれ構成が異なっていてもよい。正孔注入層は、正孔注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔輸送層は、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBへの正孔輸送効率を高めるためのものである。赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBは、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものである。電子輸送層は、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBへの電子輸送効率を高めるためのものである。電子注入層は、例えば厚みが0.3nm程度であり、LiF,Li2 Oなどにより構成されている。なお、図3では、正孔注入層および正孔輸送層
を一層(正孔注入層および正孔輸送層15AB)、電子輸送層および電子注入層を一層(電子輸送層および電子注入層15DE)として表している。
有機発光素子10Rの正孔注入層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)あるいは4,4’,4”−トリス(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)により構成されている。有機発光素子10Rの正孔輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、ビス[(N−ナフチル)−N−フェニル]ベンジジン(α−NPD)により構成されている。有機発光素子10Rの赤色発光層15CRは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン(ADN)に2,6≡ビス[4´≡メトキシジフェニルアミノ)スチリル]≡1,5≡ジシアノナフタレン(BSN)を30重量%混合したものにより構成されている。有機発光素子10Rの電子輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、8≡ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3 )により構
成されている。
有機発光素子10Gの正孔注入層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、m−MTDATAあるいは2−TNATAにより構成されている。有機発光素子10Gの正孔輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、α−NPDにより構成されている。有機発光素子10Gの緑色発光層15CGは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、ADNにクマリン6(Coumarin6)を5体積%混合したものにより構成されている。有機発光素子10Gの電子輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、Alq3 により構成されている。
有機発光素子10Bの正孔注入層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、m−MTDATAあるいは2−TNATAにより構成されている。有機発光素子10Bの正孔輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、α−NPDにより構成されている。有機発光素子10Bの青色発光層15CBは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、ADNに4,4´≡ビス[2≡{4≡(N,N≡ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)を2.5重量%混合したものにより構成されている。有機発光素子10Bの電子輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、Alq3 により構成されている。
上部電極16は、例えば、厚みが5nm以上50nm以下であり、アルミニウム(Al),マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca),ナトリウム(Na)などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金(MgAg合金)、またはアルミニウム(Al)とリチウム(Li)との合金(AlLi合金)が好ましい。また、上部電極16は、これらの金属元素の単体または合金よりなる層と、第1電極13と同様の透明電極との複合膜により構成されていてもよい。
封止用基板20は、有機発光素子10R,10G,10Bの上部電極16の側に位置しており、接着層30と共に有機発光素子10R,10G,10Bを封止するものである。封止用基板20は、有機発光素子10R,10G,10Bで発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。
この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。
図4ないし図18は、この表示装置の製造方法を工程順に表すものである。まず、図4に示したように、上述した材料よりなる基板11の上に駆動トランジスタTr1を含む画素駆動回路140を形成する。次いで、同じく図4に示したように、基板11の全面に感光性樹脂を塗布し、露光および現像することにより、駆動トランジスタTr1に対応する位置に側面が順テーパー形状の接続孔12Aを有する平坦化膜12を形成し、焼成する。このとき、平坦化膜12の材料としてポジ型の感光性樹脂を用いることにより、容易に接続孔12Aの側面を順テーパー形状とすることができる。
続いて、同じく図4に示したように、平坦化膜12の上に、上述した下部電極13の材料よりなる下部電極材料膜13Aを形成する。
そののち、図5ないし図7に示したように、下部電極材料膜13Aの上にネガ型のフォトレジスト膜41を形成し、このフォトレジスト膜41に対して、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBを形成するための蒸着マスク51を用いて3回露光する。
まず1回目では、図5に示したように、フォトレジスト膜41に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Rの下部電極13の形成予定領域13RAに位置合わせして露光する。下部電極13の形成予定領域13RAは、接続孔12Aを含むようにする。露光の際には、開口部52よりも広めに下部電極13を形成するために、蒸着マスク51と基板11との間の距離を広くする、露光量を多くする、または露光光Lの直線性を下げるなどを行うことが好ましい。
2回目では、図6に示したように、フォトレジスト膜41に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Gの下部電極13の形成予定領域13GAに位置合わせして露光する。下部電極13の形成予定領域13GAは、接続孔12Aを含むようにする。
3回目では、図7に示したように、フォトレジスト膜41に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Bの下部電極13の形成予定領域13BAに位置合わせして露光する。下部電極13の形成予定領域13BAは、接続孔12Aを含むようにする。
このようにしてフォトレジスト膜41を蒸着マスク51を用いて3回露光したのち、フォトレジスト膜41を現像する。続いて、図8に示したように、フォトレジスト膜41をマスクとしたエッチングにより下部電極材料膜13Aを選択的に除去する。これにより、有機発光素子10R,10G,10Bの各々に対応した下部電極13を、接続孔12Aを含む領域に形成する。
下部電極13を形成したのち、図9ないし図11に示したように、基板11の全面に、上述した画素分離絶縁膜14の材料よりなる感光性膜42を形成し、この感光性膜42に対して、蒸着マスク51を用いて3回露光する。
まず1回目では、図9に示したように、感光性膜42に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Rの下部電極13に位置合わせして露光する。露光の際には、同じ露光マスク51によって、下部電極13と画素分離絶縁膜14とに重なりがあるようにする、すなわち、画素分離絶縁膜14の開口部を下部電極13よりも小さくする必要がある。そのため、蒸着マスク51と基板11との間の距離を狭くする、露光量を少なくする、または露光光Lの直線性を上げるなどを行うことが好ましい。
2回目では、図10に示したように、感光性膜42に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Gの下部電極13に位置合わせして露光する。
3回目では、図11に示したように、感光性膜42に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Bの下部電極13に位置合わせして露光する。
このようにして感光性膜42を蒸着マスク51を用いて3回露光したのち、感光性膜42を現像する。これにより、図12に示したように、下部電極13の間の領域に画素分離絶縁膜14を形成する。本実施の形態では、下部電極材料膜13Aをエッチングするためのフォトレジスト膜41、および画素分離絶縁膜14を形成するための感光性膜42を、蒸着マスク51を用いて露光するようにしたので、下部電極13および画素分離絶縁膜14と有機層15との位置ズレを小さくすることが可能となる。
画素分離絶縁膜14を形成したのち、図13に示したように、基板11の全面に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる正孔注入層および正孔輸送層15ABを形成する。続いて、同じく図13に示したように、蒸着マスク51の開口部52を有機発光素子10Rの下部電極13に位置合わせして、有機発光素子10Rの下部電極13の上に赤色発光層15CRを、蒸着マスク51を用いた蒸着法により形成する。
赤色発光層15CRを形成したのち、図14に示したように、蒸着マスク51の開口部52を有機発光素子10Gの下部電極13に位置合わせして、有機発光素子10Gの下部電極13の上に緑色発光層15CGを、蒸着マスク51を用いた蒸着法により形成する。
緑色発光層15CGを形成したのち、図15に示したように、蒸着マスク51の開口部52を有機発光素子10Bの下部電極13に位置合わせして、有機発光素子10Bの下部電極13の上に青色発光層15CBを、蒸着マスク51を用いた蒸着法により形成する。これにより、図16に示したように、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBが形成される。
そののち、図17に示したように、基板11の全面に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる電子輸送層および電子注入層15DEを形成する。これにより、有機層15が形成される。続いて、同じく図17に示したように、有機層15の上に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる上部電極16を形成する。これにより、有機発光素子10R,10G,10Bが形成される。
有機発光素子10R,10G,10Bを形成したのち、図18に示したように、有機発光素子10R,10G,10Bの上に上述した材料よりなる保護膜17を形成する。そののち、保護膜17の上に、接着層30を形成し、この接着層30を間にして封止用基板20を貼り合わせる。以上により、図3に示した表示装置が完成する。
この表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。すなわち、この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、これにより、各有機発光素子10R,10G,10Bに駆動電流Idが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、下部電極13および基板11を透過して(ボトムエミッション)、または第2電極16および封止用基板20を透過して(トップエミッション)取り出される。ここでは、接続孔12Aの側面が順テーパー形状であると共に、この接続孔12Aを含む領域に下部電極13が形成されているようにしたので、接続孔12Aでの下部電極13と上部電極16との短絡が抑えられる。これにより、従来は画素分離絶縁膜14で覆うようにしていた接続孔12Aを発光領域に含ませることができ、開口率の向上が可能となる。よって、有機発光素子10R,10G,10Bの寿命を延ばすことが可能となる。
このように本実施の形態の表示装置の製造方法では、下部電極材料膜13Aをエッチングするためのフォトレジスト膜41、および画素分離絶縁膜14を形成するための感光性膜42を、蒸着マスク51を用いて露光するようにしたので、下部電極13および画素分離絶縁膜14と有機層15との位置ズレを小さくすることが可能となる。
本実施の形態の表示装置では、接続孔12Aの側面を順テーパー形状とすると共に、この接続孔12Aを含む領域に下部電極13を形成するようにしたので、接続孔12Aでの下部電極13と上部電極16との短絡を抑えると共に開口率を向上させることが可能となる。
なお、上記実施の形態では、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBで発生した光を下部電極13側から取り出す場合(ボトムエミッション)または上部電極16側から取り出す場合(トップエミッション)について説明したが、本実施の形態は、上部電極16が半透過性反射層としての機能を有しており、下部電極13と上部電極16とにより、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBにおいて発生した光を共振させる共振器構造が構成されている場合にも適用可能である。
また、上記実施の形態では、画素分離絶縁膜14がポリイミドなどの感光性樹脂により構成されている場合について説明したが、画素分離絶縁膜14は、酸化シリコン(SiO2)または酸化窒素(Si3N4)などの無機材料により構成されていてもよい。その場合
、画素分離絶縁膜14は、例えば、次のようにして形成することができる。まず、上述した画素分離絶縁膜14の材料よりなる無機材料膜を形成する。次いで、無機材料膜の上にフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジスト膜に対して、図5ないし図7に示した工程により、蒸着マスク51を用いて3回露光したのち、フォトレジスト膜を現像する。続いて、このフォトレジスト膜をマスクとしたエッチングにより無機材料膜を選択的に除去する。これにより、画素分離絶縁膜14が形成される。
<第2の実施の形態>
図19は、本発明の第2の実施の形態に係る表示装置の表示領域110の断面構成を表したものである。この表示装置は、画素分離絶縁膜14が設けられておらず、有機層15が、下部電極13の上面13Cおよび側面13Dの全部を覆って形成されていること、および、駆動トランジスタTr1と下部電極13とが中間電極を介して接続されていることにおいて上記第1の実施の形態と異なるものである。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
基板11と、駆動トランジスタTr1を含む画素駆動回路140とについては、第1の実施の形態と同様である。
基板11と下部電極13との間には、第1平坦化膜12B、中間電極18および第2平坦化膜12Cが順に設けられている。
第1平坦化膜12Bは、駆動トランジスタTr1と中間電極18との間の層間絶縁膜としての機能を有するものであり、例えば、アクリル,ポリイミド等の有機材料、あるいは酸化シリコン(SiO2)または窒化シリコン(Si3N4)などの無機材料により構成されている。第1平坦化膜12Bには、駆動トランジスタTr1に対応する位置に、駆動トランジスタTr1と中間電極18との電気的接続をとるための接続孔12BAが設けられている。接続孔12BAは、側面が順テーパー形状となっていることが望ましい。
第2平坦化膜12Cは、画素駆動回路140が形成された基板11の表面を平坦化するためのものであり、例えば、アクリル,ポリイミド等の有機材料、あるいは酸化シリコン(SiO2)または窒化シリコン(Si3N4)などの無機材料により構成されている。第2平坦化膜12Cには、中間電極18と下部電極13との電気的接続をとるための接続孔12CAが設けられている。接続孔12CAは、中間電極18に対応する位置に設けられると共に、側面が順テーパー形状とされている。下部電極13は、接続孔12CAを含む領域に形成されている。これにより、この表示装置では、第1の実施の形態と同様に、接続孔12CAでの短絡を抑えると共に開口率を向上させることが可能となっている。
中間電極18は、第1平坦化膜12Bの接続孔12BAを含む領域に形成され、その構成材料は導電性材料であれば特に限定されない。中間電極18を設けることにより、駆動トランジスタTr1の厚いアルミニウム(Al)膜よりなる配線電極19の表面の凹凸に起因して、接続孔12CA内で下部電極13と上部電極14とが短絡するのを抑えることが可能となる。
本実施の形態では、有機層15が、下部電極13の上面13Cおよび側面13Dの全部を覆って形成されている。このようにすることにより、画素分離絶縁膜14を設ける必要がなくなり、開口率を更に高め、素子寿命を更に改善することが可能となる。ちなみに、ボトムエミッションの場合でも駆動トランジスタTr1との接続面積は軽微であり、画素分離絶縁膜14による開口率減少のほうが影響が大きい。また、画素分離絶縁膜14を形成する工程を省くことができ、工程を大幅に簡素化すると共にコスト低減が可能となる。更に、画素分離絶縁膜14の成膜およびパターニングによる下部電極13の上面13Cのダメージがなくなり、上面13Cの凹凸も発生させないので、素子特性が良好になる。加えて、画素分離絶縁膜14の厚みに起因する凹凸がなくなるので、保護膜17のカバレージが良好となり信頼性の向上につながる。
下部電極13の側面13Dは順テーパー形状であることが好ましい。下部電極13の側面13Dで有機層15が途切れるおそれが小さくなり、下部電極13と上部電極16とが短絡するのを抑えることができるからである。ここに「下部電極13の側面13Dが順テーパー形状である」とは、下部電極13の寸法が、基板11側から円錐状または角錐状に次第に減少している形状をいう。
または、下部電極13の厚みは有機層15の厚みよりも薄いことが好ましい。下部電極13が十分に薄ければ、下部電極13の側面13Dで有機層15が途切れるおそれが小さくなり、下部電極13と上部電極16とが短絡するのを抑えることができるからである。この場合は、下部電極13の側面13Dは必ずしも順テーパー形状である必要はない。具体的には、例えば40型でFHDの表示装置では、図20に示したように、1画素の大きさが153μm×459μm程度、下部電極13の大きさが143μm×449μmである。非特許文献1によれば2008年に実現できる性能として1画素に必要な最大電流は2μA程度とされ、更にその後の改善でその3分の1(1/3)程度まで必要電流が小さくなると予想されている。このときの必要電圧を5Vとすると、1画素の有機層15の抵抗は2.5MΩとなる。駆動トランジスタTr1との接続孔12CAを10μm角とし画素の中央に配置すると、接続孔12CAの対角長さは14.1μm、接続孔12CAが画素端にずれた場合の横方向のずれ量は66.5μm、縦方向のずれ量は219.5μmである。よって、画素端までの抵抗はシート抵抗の16倍以下の大きさ(√(66.52+219.52)/14.1≒16)となる。1画素内での発光輝度の差を小さくするために下部電極13のシート抵抗による電圧降下量を±0.1%までとするとシート抵抗は156Ω/□まで許容されることになる。下部電極13が抵抗率の高いITOにより構成されている場合でも、ITOの抵抗率を1.5×10-4Ω・cmとすれば、10nm以上の厚みであればよいことになる。通常の有機層15の厚みは50nm以上であり、下部電極13は有機層15に比べて十分に薄いものとなる。
この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。
図21ないし図28は、この表示装置の製造方法を工程順に表すものである。まず、図21に示したように、第1の実施の形態と同様にして、基板11の上に駆動トランジスタTr1を含む画素駆動回路140を形成する。
次いで、同じく図21に示したように、基板11の全面に感光性樹脂を塗布し、露光および現像することにより、駆動トランジスタTr1に対応する位置に側面が順テーパー形状の接続孔12BAを有する第1平坦化膜12Bを形成し、焼成する。このとき、第1平坦化膜12Bの材料としてポジ型の感光性樹脂を用いることにより、容易に接続孔12BAの側面を順テーパー形状とすることができる。
続いて、同じく図21に示したように、第1平坦化膜12Bの上に、上述した中間電極18の材料よりなる中間電極材料膜(図示せず)を形成し、例えばフォトリソグラフィにより所定の形状に成形することにより、中間電極18を形成する。
そののち、同じく図21に示したように、基板11の全面に感光性樹脂を塗布し、露光および現像することにより、中間電極18に対応する位置に側面が順テーパー形状の接続孔12CAを有する第2平坦化膜12Cを形成し、焼成する。このとき、第2平坦化膜12Cの材料としてポジ型の感光性樹脂を用いることにより、容易に接続孔12CAの側面を順テーパー形状とすることができる。
第2平坦化膜12Cを形成したのち、同じく図21に示したように、第2平坦化膜12Cの上に、上述した下部電極13の材料よりなる下部電極材料膜13Aを形成する。
下部電極材料膜13を形成したのち、図22に示したように、下部電極材料膜13Aの上にネガ型のフォトレジスト膜41を形成し、このフォトレジスト膜41に対して、露光マスク53を用いて露光し、現像する。続いて、このフォトレジスト膜41をマスクとしたエッチングにより下部電極材料膜13Aを選択的に除去する。これにより、図23に示したように、有機発光素子10R,10G,10Bの各々に対応した下部電極13を、接続孔12Aを含む領域に形成する。その際、エッチング条件の調整により、下部電極13の側面13Dを順テーパー形状とする。または、下部電極13の厚みを有機層15の厚みよりも薄くする。
下部電極13を形成したのち、図24に示したように、基板11の全面に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる正孔注入層および正孔輸送層15ABを形成する。続いて、同じく図23に示したように、蒸着マスク51の開口部52を有機発光素子10Rの下部電極13に位置合わせして、有機発光素子10Rの下部電極13の上に赤色発光層15CRを、蒸着マスク51を用いた蒸着法により形成する。
赤色発光層15CRを形成したのち、図25に示したように、蒸着マスク51の開口部52を有機発光素子10Gの下部電極13に位置合わせして、有機発光素子10Gの下部電極13の上に緑色発光層15CGを、蒸着マスク51を用いた蒸着法により形成する。
緑色発光層15CGを形成したのち、図26に示したように、蒸着マスク51の開口部52を有機発光素子10Bの下部電極13に位置合わせして、有機発光素子10Bの下部電極13の上に青色発光層15CBを、蒸着マスク51を用いた蒸着法により形成する。これにより、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBが形成される。
そののち、図27に示したように、基板11の全面に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる電子輸送層および電子注入層15DEを形成する。これにより、有機層15が形成される。続いて、同じく図27に示したように、有機層15の上に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる上部電極16を形成する。これにより、有機発光素子10R,10G,10Bが形成される。
有機発光素子10R,10G,10Bを形成したのち、図28に示したように、有機発光素子10R,10G,10Bの上に上述した材料よりなる保護膜17を形成する。そののち、保護膜17の上に、接着層30を形成し、この接着層30を間にして封止用基板20を貼り合わせる。以上により、図19に示した表示装置が完成する。
この表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。すなわち、この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、これにより、各有機発光素子10R,10G,10Bに駆動電流Idが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、下部電極13および基板11を透過して(ボトムエミッション)、または上部電極16および封止用基板20を透過して(トップエミッション)取り出される。ここでは、第1の実施の形態と同様に、接続孔12CAの側面が順テーパー形状であると共に、この接続孔12Aを含む領域に下部電極13が形成されているようにしたので、接続孔12CAでの下部電極13と上部電極16との短絡が抑えられる。これにより、従来は画素分離絶縁膜14で覆うようにしていた接続孔12CAを発光領域に含ませることができ、開口率の向上が可能となる。よって、有機発光素子10R,10G,10Bの寿命を延ばすことが可能となる。
また、有機層15が、下部電極13の上面13Cおよび側面13Dの全部を覆って形成されているので、画素分離絶縁膜14が不要となり、開口率が更に高くなる。
このように本実施の形態の表示装置では、第1の実施の形態の効果に加えて、有機層15を、下部電極13の上面13Cおよび側面13Dの全部を覆って形成するようにしたので、画素分離絶縁膜14を不要とし、開口率を更に高め、素子寿命を更に改善することが可能となる。また、画素分離絶縁膜14を形成する工程を省くことができ、工程を大幅に簡素化すると共にコスト低減が可能となる。
なお、本実施の形態もまた、第1の実施の形態と同様に、上部電極16が半透過性反射層としての機能を有しており、下部電極13と上部電極16とにより、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBにおいて発生した光を共振させる共振器構造が構成されている場合に適用可能である。
次に、第2の実施の形態の変形例について説明する。
<変形例1>
図29ないし図31は、変形例1に係る表示装置の製造方法を工程順に表したものである。本変形例は、下部電極材料膜13Aをエッチングするためのフォトレジスト膜41を、蒸着マスク51を用いて露光するようにしたことを除いては、上記第2の実施の形態の製造方法と同一である。よって、第2の実施の形態と重複する工程については図20ないし図27を参照して説明する。
まず、第2の実施の形態と同様にして、図21に示した工程により、基板11の上に駆動トランジスタTr1を含む画素駆動回路140,第1平坦化膜12B,中間電極18,第2平坦化膜12Cおよび下部電極材料膜13Aを形成する。
次いで、図29に示したように、下部電極材料膜13Aの上にネガ型のフォトレジスト膜41を形成し、このフォトレジスト膜41に対して、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBを形成するための蒸着マスク51を用いて3回露光する。このようにすることにより、第1の実施の形態と同様に、下部電極13と有機層15との位置ズレを小さくすることが可能となる。
まず1回目では、図29に示したように、フォトレジスト膜41に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Rの下部電極13の形成予定領域13RAに位置合わせして露光する。下部電極13の形成予定領域13RAは、接続孔12Aを含むようにする。露光の際には、開口部52よりも広めに下部電極13を形成するために、蒸着マスク51と基板11との間の距離を広くする、露光量を多くする、または露光光Lの直線性を下げるなどを行うことが好ましい。
2回目では、図30に示したように、フォトレジスト膜41に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Gの下部電極13の形成予定領域13GAに位置合わせして露光する。下部電極13の形成予定領域13GAは、接続孔12Aを含むようにする。
3回目では、図31に示したように、フォトレジスト膜41に対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Bの下部電極13の形成予定領域13BAに位置合わせして露光する。下部電極13の形成予定領域13BAは、接続孔12Aを含むようにする。
このようにしてフォトレジスト膜41を蒸着マスク51を用いて3回露光したのち、フォトレジスト膜41を現像する。続いて、第2の実施の形態と同様にして、図23に示した工程により、フォトレジスト膜41をマスクとしたエッチングにより下部電極材料膜13Aを選択的に除去する。これにより、有機発光素子10R,10G,10Bの各々に対応した下部電極13を、接続孔12Aを含む領域に形成する。その際、エッチング条件の調整により、下部電極13の側面13Dを順テーパー形状とする。または、下部電極13の厚みを有機層15の厚みよりも薄くする。
下部電極13を形成したのち、第2の実施の形態と同様にして、図24に示した工程により、基板11の全面に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる正孔注入層および正孔輸送層15ABを形成する。続いて、第2の実施の形態と同様にして、図24ないし図26に示した工程により、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBを、蒸着マスク51を用いた蒸着法により形成する。
赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBを形成したのち、第2の実施の形態と同様にして、図27に示した工程により、電子輸送層および電子注入層15DEと、上部電極16を形成する。これにより、有機発光素子10R,10G,10Bが形成される。
有機発光素子10R,10G,10Bを形成したのち、第2の実施の形態と同様にして、図28に示した工程により、有機発光素子10R,10G,10Bの上に保護膜17を形成する。そののち、保護膜17の上に、接着層30を形成し、この接着層30を間にして封止用基板20を貼り合わせる。以上により、図19に示した表示装置が完成する。
<変形例2>
図32は、変形例2に係る表示装置の表示領域110の断面構成を表したものである。この表示装置は、中間電極18を設けず、駆動トランジスタTr1と下部電極13とを平坦化膜12の接続孔12Aを介して接続したことを除いては第2の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。
<変形例3>
図33は、変形例3に係る表示装置の表示領域110の断面構成を表したものである。この表示装置は、正孔注入層および正孔輸送層15ABを有機発光素子10R,10G,10Bごとに形成したことを除いては第2の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有している。また、この表示装置は、正孔注入層および正孔輸送層15ABと、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBとを、蒸着マスク51を用いて形成することを除いては、第2の実施の形態と同様にして製造することができる。
<変形例4>
図34は、変形例4に係る表示装置の表示領域110の断面構成を表したものである。この表示装置は、有機層15のすべての層、すなわち、正孔注入層および正孔輸送層15ABと、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBと、電子輸送層および電子注入層15DEとを、有機発光素子10R,10G,10Bごとに形成したことを除いては第2の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有している。また、この表示装置は、有機層15のすべてを蒸着マスク51を用いて形成することを除いては、第2の実施の形態と同様にして製造することができる。なお、本変形例では、有機層15が下部電極13の上面13Cおよび側面13Dを覆うことが必要である。
<変形例5>
図35は、変形例5に係る表示装置の表示領域110の断面構成を表したものである。この表示装置は、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBに代えて白色発光層15CWを形成すると共に、封止用基板20にカラーフィルタ21R,21G,21Bおよびブラックマトリクスとしての遮光膜22を設けたことを除いては第2の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。なお、カラーフィルタ21R,21G,21Bに代えてCCM(Color Changing Medium)を設けてもよい。
<変形例6>
図36は、変形例6に係る表示装置の表示領域110の断面構成を表したものである。本変形例は、中間電極18を下部電極13と同じ領域に設けることによって、中間電極18に反射電極としての機能を付与したものである。これにより、下部電極13を透明電極により構成した場合に、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBで発生した光を上部電極16側から取り出す(トップエミッション)ことが可能となる。このことを除いては、この表示装置は第2の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。
<変形例7>
図37は、変形例7に係る表示装置の表示領域110の断面構成を表したものである。本変形例は、駆動トランジスタTr1の配線電極19を下部電極13と同じ領域に設けることによって、この配線電極19に反射電極としての機能を付与し、簡素な構成で変形例6と同様の効果を得られるようにしたものである。このことを除いては、この表示装置は第2の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。
<変形例8>
図38は、変形例8に係る表示装置の表示領域110の断面構成を表したものである。本変形例は、第2平坦化膜12Cを設けず、中間電極18の上に下部電極13を設けることによって、簡素な構成で短絡を抑えることを可能にするものである。このことを除いては、この表示装置は第2の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。
<第3の実施の形態>
図39ないし図44は、本発明の第3の実施の形態に係る表示装置の製造方法を工程順に表したものである。本実施の形態は、下部電極13を蒸着マスク51を用いて形成するようにしたものである。このことを除いては、上記第2の実施の形態の製造方法と同一である。よって、第2の実施の形態と重複する工程については図21ないし図28を参照して説明する。
まず、図39に示したように、第2の実施の形態と同様にして、図21に示した工程により、基板11の上に駆動トランジスタTr1を含む画素駆動回路140,第1平坦化膜12B,中間電極18および第2平坦化膜12Cを形成する。
次いで、図40に示したように、第2平坦化膜12Cに対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Rの下部電極13の形成予定領域13RAに位置合わせして、蒸着法またはスパッタ法などにより、下部電極13を形成する。下部電極13の形成予定領域13RAは、接続孔12CAを含むようにする。また、成膜条件の調整により、下部電極13の側面13Dを順テーパー形状とすることが好ましい。
続いて、図41に示したように、有機発光素子10Rの下部電極13の場合と同様にして、第2平坦化膜12Cに対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Gの下部電極13の形成予定領域13GAに位置合わせして、蒸着法またはスパッタ法などにより、下部電極13を形成する。
そののち、図42に示したように、有機発光素子10Rの下部電極13の場合と同様にして、第2平坦化膜12Cに対して蒸着マスク51の開口部52を、有機発光素子10Bの下部電極13の形成予定領域13BAに位置合わせして、蒸着法またはスパッタ法などにより、下部電極13を形成する。
下部電極13を形成したのち、第2の実施の形態と同様にして、図24に示した工程により、基板11の全面に、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる正孔注入層および正孔輸送層15ABを形成する。続いて、第2の実施の形態と同様にして、図24ないし図26に示した工程により、赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBを、蒸着マスク51を用いた蒸着法により形成する。
このように、下部電極13を蒸着マスク51を用いて形成することにより、大型化により開口部52の位置精度が低くなっても、下部電極13と有機層15との位置ズレを小さくすることが可能となる。
具体的には、第2の実施の形態で図20を参照して説明したように、例えば40型でFHDの表示装置では、1画素の大きさは153μm×459μm程度である。接続孔12CAを10μm角とすると、接続孔12CAと蒸着マスク51の開口部52との最大の位置合わせずれ量は、画素間スペースを10μmとして、±66.5μmでよいことになり、蒸着マスク51に要求される位置精度が非常に緩くなる。
この場合も、下部電極13の厚みは、第2の実施の形態で図20を参照して説明したのと同様に、10nm以上であればよいことになる。
これに対して、従来では、下部電極のパターニングでフォトリソグラフィを用いているので、パターンの位置精度はステッパーやミラープロジェクションアライナーの位置精度で決まり、通常の位置精度は1μm以下にすることができる。一方、有機層は蒸着マスクを用いた真空蒸着により形成される。真空蒸着では蒸着マスクの影を少なくするために、通常蒸着マスクは厚み5μm〜100μmの薄板で作製される。この蒸着マスクを高位置精度で作製するためには、蒸着マスクに張力をかけてフレームに固定する必要がある。張力が大きいほど高位置精度が得やすいので、フレームの重量が重くなる。蒸着マスクに高位置精度が要求され、フレームの重量が大きくなるので、従来では有機EL表示装置の大型化は極めて難しかった。
例えば図43および図44に示したように、蒸着マスク851の開口部852の位置がずれると、画面中央では下部電極813および画素分離絶縁膜814と開口部852とが合うが、画面端では下部電極813と開口部852とが合わなくなる。40型でFHDの場合、1画素の大きさが153μm×459μm程度であり、開口部852の位置精度が±20μmであれば、開口部852を狭くして対応することになり開口率は67%以下となってしまう。本実施の形態では、下部電極13を蒸着マスク51を用いて形成することにより、大型化により開口部52の位置精度が低くなっても、下部電極13と有機層15との位置ズレを小さくすることが可能となる。
このように赤色発光層15CR,緑色発光層15CGまたは青色発光層15CBを形成したのち、第2の実施の形態と同様にして、図26に示した工程により、電子輸送層および電子注入層15DEと、上部電極16を形成する。これにより、有機発光素子10R,10G,10Bが形成される。
有機発光素子10R,10G,10Bを形成したのち、第2の実施の形態と同様にして、図27に示した工程により、有機発光素子10R,10G,10Bの上に保護膜17を形成する。そののち、保護膜17の上に、接着層30を形成し、この接着層30を間にして封止用基板20を貼り合わせる。以上により、図19に示した表示装置が完成する。
このように本実施の形態では、下部電極13を蒸着マスク51を用いて形成し、この蒸着マスク51を用いた蒸着法により、有機層15を、下部電極13の上面13Cおよび側面13Dの全部を覆って形成するようにしたので、下部電極13と有機層15との位置ズレを小さくすることが可能となり、特に大型化に有効である。
(モジュールおよび適用例)
以下、上述した実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
(モジュール)
上記実施の形態の表示装置は、例えば、図45に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板11の一辺に、封止用基板20および接着層30から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、信号線駆動回路120および走査線駆動回路130の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
(適用例1)
図46は、上記実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例2)
図47は、上記実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例3)
図48は、上記実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例4)
図49は、上記実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例5)
図50は、上記実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
また、例えば、上記実施の形態においては、基板11の上に、下部電極13,有機層15および上部電極16を基板11の側から順で積層し、封止用基板20の側から光を取り出すようにした場合について説明したが、積層順序を逆にして、基板11の上に、上部電極16,有機層15および下部第1電極13を基板11の側から順に積層し、基板11の側から光を取り出すようにすることもできる。
更に、例えば、上記実施の形態では、下部電極13を陽極、上部電極16を陰極とする場合について説明したが、陽極および陰極を逆にして、下部電極13を陰極、上部電極16を陽極としてもよい。さらに、下部電極13を陰極、上部電極16を陽極とすると共に、基板11の上に、上部電極16,有機層15および下部電極13を基板11の側から順に積層し、基板11の側から光を取り出すようにすることもできる。
加えて、上記実施の形態では、有機発光素子10R,10G,10Bの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。
更にまた、上記実施の形態では、アクティブマトリクス型の表示装置の場合について説明したが、本発明はパッシブマトリクス型の表示装置への適用も可能である。加えてまた、アクティブマトリクス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路120や走査線駆動回路130のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
加えてまた、本発明は、蒸着法だけでなく版を用いた印刷法にも適用可能である。