JP6220546B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置およびその作製方法、当該表示装置を具備する電子機器に関する。
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
液晶表示装置やＥＬ表示装置に代表されるように、ガラス基板等に形成されるトランジスタはアモルファスシリコン、多結晶シリコンなどによって構成されている。アモルファスシリコンを用いたトランジスタは電界効果移動度が低いもののガラス基板の大面積化に対応することができる。また、多結晶シリコンを用いたトランジスタの電界効果移動度は高いがガラス基板の大面積化には適していないという欠点を有している。
シリコンを用いたトランジスタに対して、酸化物半導体を用いてトランジスタを作製し、電子デバイスや光デバイスに応用する技術が注目されている。例えば酸化物半導体として、酸化亜鉛、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物を用いてトランジスタを作製し、表示装置の画素のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献１および特許文献２で開示されている。
また、大面積の表示を行う表示装置が普及しつつある。家庭用のテレビにおいても表示画面の対角が４０インチから５０インチクラスのテレビも普及し始めており、今後はさらに普及が加速される。酸化物半導体を用いたトランジスタは前述したように、アモルファスシリコンのトランジスタの１０倍以上の電界効果移動度が得られるため、大面積の表示を行う表示装置においても画素のスイッチング素子としては十分な性能が得られる。
また、大面積の表示を行うディスプレイを製造する際、信号線の抵抗による信号の遅延問題が顕著になってくる。従って、信号線の材料としては、電気抵抗値の低い材料を用いる。また、画素部に補助電極を設ける構成が特許文献３に開示されている。
特開２００７−１２３８６１号公報 特開２００７−９６０５５号公報 特開２００３−２８８９９４号公報
また、表示装置の表示の大面積化だけでなく、高精細化も求められている。例えば、フルハイビジョン（ＦＨＤ）や、４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋといった極めて高精細で画素数の多い表示装置の開発が進められている。一方、表示装置の大型化や高精細化が進むと、画素数が増加し、画素に信号を入力するための信号線も増加する。
ＥＬ表示装置は、大きくわけて上方射出型と下方射出型とがあるが、高精細化を実現する上では開口率が下方射出型よりも高い上方射出型が適している。上方射出型のＥＬ表示装置は、基板上に形成されたトランジスタと電気的に接続する第１の電極上に有機化合物を含む層を形成し、その上に透光性を有する第２の電極を有し、発光された光は、第２の電極を通過する構造である。
透光性を有する第２の電極の材料としては、透光性を有する導電膜（代表的にはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や酸化インジウム亜鉛など）と呼ばれる材料が用いられるが、膜抵抗が高くなりやすく、電圧降下により面内電位分布が不均一になり、発光素子の輝度にバラツキを生じるといった不具合が生じる恐れがある。
表示の大面積化を実現するＥＬ表示装置の構造を提供する。また、表示の高精細化を実現するＥＬ表示装置の構造を提供する。
そこで、透光性を有する導電膜に接して補助電極を設け、表示の大面積化を実現する。また、画素部に配置される複数の白色発光素子にカラーフィルタを重ねて、表示の高精細化を実現する。
カラーフィルタのうち、赤色の着色層は赤色用の発光領域（Ｒ）に対向して設けられ、緑色の着色層は緑色用の発光領域（Ｇ）に対向して設けられ、青色の着色層は青色用の発光領域（Ｂ）に対向して設けられる。赤色用の発光領域（Ｒ）には白色発光素子と赤色の着色層が重なり、白色発光素子から発光された光のうち、赤色の着色層を通過して取り出され、赤色の発光となる。また、発光領域以外の領域は、カラーフィルタの黒色部分、即ち遮光膜（ブラックマトリクスとも呼ばれる）によって遮光されている。なお、遮光膜は、金属膜（クロム等）または黒色顔料を含有した有機膜で構成されている。
なお、補助電極は、隣り合う第１の電極間に設けられる第１の隔壁上に形成する。第１の隔壁の側面と基板の平面とがなす角、即ちテーパ角は９０度未満とする。また、補助電極の上面及び側面に接する第２の隔壁を設け、第１の隔壁と第２の隔壁との段差を利用することで有機化合物を含む層の分断を行う構成とする。
第２の隔壁は、補助電極とともに第１の隔壁上に形成され、少なくとも補助電極の側面を覆い、第２の隔壁の側面には有機化合物を含む層が成膜されないような断面形状とする。例えば、第２の隔壁の側面と基板の平面とがなす角は９０度以上１３５度以下とする。
第２の隔壁の側面には有機化合物を含む層が成膜されないような断面形状を有する第２の隔壁とすることによって、第１の隔壁上に接して有機化合物を含む第１の層の端部が形成され、第２の隔壁上に接して有機化合物を含む第２の層が形成され、第２の隔壁の上端部と有機化合物を含む第２の層の端部がほぼ一致する場所となり、有機化合物を含む第１の層の端部と有機化合物を含む第２の層の端部とが隔離される。
第１の隔壁は、絶縁材料からなり、第１の電極の端部の周縁を覆うように形成されて、第１の電極のうち、第１の隔壁で覆われていない領域が発光領域となる。
また、補助電極は、スパッタ法や蒸着法などを用い、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、またはＭｏから選ばれた元素、またはその元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を含む膜またはそれらの積層膜で形成する。また、補助電極を蒸着法で形成する場合には蒸着マスクを用いて所望の上面形状とし、補助電極をスパッタ法で形成する場合には、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、エッチングを行って所望の上面形状とする。
本明細書に開示する本発明の構成は、絶縁表面を有する基板上にトランジスタと、トランジスタと電気的に接続する第１の電極と、第１の電極の端部の周縁を覆う第１の隔壁と、第１の電極上に有機化合物を含む層と、有機化合物を含む層上に透光性を有する第２の電極と、第１の隔壁上に補助電極である第３の電極と、第１の隔壁上に第３の電極の側面を覆う第２の隔壁とを有し、第２の隔壁は、第３の電極に達する開口を有し、該開口を介して第３の電極と第２の電極が電気的に接続されることを特徴とする表示装置である。
上記構成において、第１の隔壁上、且つ、有機化合物を含む層の端部と第２の隔壁の間に第２の電極が形成され、第２の電極は、第１の隔壁と接する。
また、透光性を有する第２の電極としては、膜厚が２０ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以上２０ｎｍ以下のＭｇＡｇ膜を用いる。第２の電極の膜厚が２０ｎｍ以下であれば、有機化合物を含む層から発光される光が通過できる透光性を有する。また、このＭｇＡｇ膜上にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や酸化インジウム亜鉛などを積層したものを第２の電極として用いてもよい。
また、上記構成において、補助電極の膜厚は、少なくとも第２の電極の膜厚よりも厚い構成とすることが好ましい。また、上記構成において、補助電極と第２の電極の両方に同一材料を用いることもできる。例えば、補助電極として厚いＭｇＡｇ膜を用い、第２の電極として薄いＭｇＡｇ膜を用いると、同一材料であるため接触抵抗を低減することができ、好ましい。
上記構成において、さらに第１の電極上に着色層を設けることでフルカラー表示を実現する。上記構成において、さらに第２の隔壁上にブラックマトリクスとして機能する遮光膜を設けることが好ましい。着色層やブラックマトリクスは、トランジスタが設けられた基板とは異なる基板に設け、その基板を用いて発光素子を封止する。また、上記構成は、上方射出型であるため、着色層やブラックマトリクスを設ける基板は、発光素子からの光が通過できる透光性を有する基板を用いる。
上記構成において、トランジスタの半導体層は、酸化物半導体材料である。酸化物半導体材料を用いたトランジスタは、アモルファスシリコンのトランジスタの１０倍以上の電界効果移動度が得られるため、大型の表示装置においても画素のスイッチング素子としては十分な性能が得られる。アモルファスシリコンのトランジスタの電界効果移動度は通常０．５ｃｍ２／Ｖｓ程度であるのに対して、酸化物半導体材料を用いたトランジスタの電界効果移動度は１０〜２０ｃｍ２／Ｖｓ、またはそれ以上の値が得られている。また、酸化物半導体材料はスパッタ法などで活性層を形成することが可能であり、多結晶シリコンを用いたトランジスタのようにレーザー装置を使用せず簡単に製造が可能である。また、アモルファスシリコンのトランジスタの既存の生産ラインを一部変更するだけで酸化物半導体材料のトランジスタを製造することができ、追加の設備投資を抑えてトランジスタの製造コストを低減することもできる。
酸化物半導体材料は、少なくともＩｎを含む酸化物半導体であり、例えば、酸化インジウム、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（前記したように、ＩＧＺＯとも表記する。）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物などを用いることができる。
なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎ以外の金属元素が含まれていてもよい。
また、上記構成において、トランジスタの半導体層は、単結晶膜、多結晶膜（ポリクリスタルともいう。）、微結晶膜、またはＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜を用いる。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結晶成分を有する酸化物半導体膜である。なお、当該結晶成分は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜には粒界（グレインバウンダリーともいう。）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶成分は、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶成分間で、それぞれａ軸およびｂ軸の向きが異なっている。即ち、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、異なる結晶成分間でｃ軸は揃っているが、ａ軸及びｂ軸が揃っていないことからエピタキシャル成長でない膜である。本明細書において、単に垂直と記載する場合、８５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。
酸化物半導体膜の膜厚は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下（好ましくは５ｎｍ以上１０ｎｍ以下）とし、スパッタリング法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。また、酸化物半導体膜は、スパッタリングターゲット表面に対し、概略垂直に複数の基板表面がセットされた状態で成膜を行うスパッタ装置を用いて成膜してもよい。
単結晶膜、多結晶膜、微結晶膜、またはＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、成膜方法の成膜条件、または成膜時の基板温度を高くする、または成膜後に加熱処理を適宜行うことで得ることができる。
また、上記構成において、発光素子の第１の電極と同一材料である第４の電極を有し、第４の電極は、端子電極と電気的に接続し、補助電極は、第４の電極上に接し、発光素子の第２の電極は、第４の電極上に接していることを特徴としている。即ち、表示装置において補助電極が下層の配線または上層の配線と異なる接続箇所を有している。具体的には、画素部においては、開口率を上げるため、補助電極は、上に形成される第２の電極と接触させて接続を行い、画素部の外側の領域では、確実に導通をとるため、広い接触面積が確保できる接続とするため、第４の電極を第１の電極と同じマスクを用いて設けることが好ましい。
トランジスタの半導体層として酸化物半導体材料を用い、発光素子と該発光素子と隣り合う発光素子の間に補助電極を配置することによって、表示の大面積化を実現できる。また、上方射出型のＥＬ表示装置とし、発光素子と該発光素子と隣り合う発光素子の間を狭くしても、それらの間に補助電極を設けることができるため、表示の高精細化も実現する。
本発明の一態様を示す断面図である。 本発明の一態様を示す上面図である。 （Ａ）は、本発明の一態様を示す断面図であり、（Ｂ）は端子部の上面図である。 電子機器を示す図。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の表示装置の一態様について、表示装置の構成を図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）を用いて以下に説明する。
図２（Ｂ）は、表示装置の全体模式図である。図２（Ｂ）は絶縁表面を有する基板１５０１上に、複数の発光素子を含む画素部１５０２を有した表示装置である。また、画素部１５０２に重なるようにカラーフィルタを有する封止基板１５０３が基板１５０１と固定されている。表示装置の外部に接続される端子はＦＰＣ１５０５、１５０６、１５０７、１５０８、１５０９、１５１０、１５１１、１５１２に接続される。なお、封止基板１５０３は、ＦＰＣと接続する端子とは重ならない。また、図２（Ｂ）には、網目状に補助電極１５１を配置する一例を示している。また、補助電極１５１はＦＰＣを介して固定電位またはグラウンド電位に設定される。
また、図２（Ｂ）は、複数の画素、即ち複数の発光素子を囲むように補助電極を形成する例であるが、図２（Ａ）に示すように発光素子を一つずつ囲むように補助電極１５１を配置してもよい。
表示装置の画素の一部分が図２（Ａ）であり、第１の基板１００を第２の電極１２２側からみた上面図を示し、図１（Ａ）は、図２（Ａ）の破線Ａ１−Ａ２の断面図に相当する。図１（Ｂ）は、図２（Ａ）の破線Ｂ１−Ｂ２の断面図に相当する。
なお、図２（Ａ）の上面図においては、表示装置の構成要素である一部（例えば、第１の隔壁１２４、第２の隔壁１２６など）を図面の煩雑を避けるために省略している。補助電極１５１は、第１の隔壁１２４上に形成されており、ソース配線１５６及びゲート配線１５４とは電気的に接続されていない。なお、第１の隔壁１２４の側面と基板１００の平面とがなす角、即ちテーパ角は９０度未満である。第１の隔壁１２４は、その上面に形成される膜が途切れないように、順テーパ形状を有していることが好ましい。
図２（Ａ）に示す表示装置は、複数のソース配線１５６が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されており、複数のゲート配線１５４が互いに平行（図中左右方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。また、ソース配線１５６と、ゲート配線１５４とによって、略長方形の領域が囲まれており、この領域が表示装置の一つの画素となり、マトリクス状に複数配置されている。また、略長方形の領域を囲むように補助電極１５１が配置されている。
また、各画素には、発光素子１３０の駆動を制御するトランジスタ１５０と、所望の画素を選択するトランジスタ１５２が形成されている。なお、発光領域の面積を狭くすることなくトランジスタを複数配置できる上方射出型の表示装置であるため、一つの画素に配置するトランジスタの個数に制限はなく、２つ以上、例えば５つ配置してもよい。また、ある画素と、その画素と隣り合う画素の間には第２の隔壁１２６が配置され、第２の隔壁１２６は、各画素間にそれぞれ配置してもよいし、一定の間隔を開けて配置してもよい。
なお、第２の隔壁１２６の側面と基板１００の平面とがなす角は９０度以上１３５度以下である。
図１（Ａ）においては、補助電極１５１の上面及び側面が第２の隔壁１２６で覆われており、第２の電極１２２と接していないが、図１（Ｂ）に示すように第２の隔壁１２６に形成された補助電極１５１に達する開口を介して補助電極１５１と第２の電極１２２は電気的に接続され、同電位である。
図１（Ｂ）は、補助電極１５１と第２の電極１２２が接続する部分を示しており、第２の隔壁１２６に形成された開口のうち、補助電極１５１上に接して有機化合物を含む層１１９が形成されていない領域で補助電極１５１上に接して第２の電極１２２が設けられている。また、第２の隔壁１２６上にも有機化合物を含む層１２１が設けられている。補助電極１５１上の有機化合物を含む層１１９は、第２の隔壁１２６によって第２の隔壁１２６上の有機化合物を含む層１２１と隔離され、第２の隔壁１２６によって第１の電極１１８上の有機化合物を含む層１２０とも隔離されている。なお、第２の隔壁１２６によって第２の隔壁１２６上の有機化合物を含む層１２１と第１の電極１１８上の有機化合物を含む層１２０も隔離されている。
補助電極１５１上の有機化合物を含む層１１９と、第１の電極１１８上の有機化合物を含む層１２０と、第２の隔壁１２６上の有機化合物を含む層１２１は同時に成膜され、第２の隔壁１２６によってそれぞれが隔離される。
また、第２の電極１２２は、第２の隔壁１２６の側面及び第１の隔壁上面にも接して形成される。第２の隔壁１２６の側面と基板１００の平面とがなす角が１３５度よりも大きい場合、または第２の隔壁１２６の膜厚が厚い場合には第２の電極１２２が第２の隔壁１２６の側面に形成されないこともある。
図１（Ａ）に示す表示装置は、第１の基板１００上に設けられた第１のバッファ層１０４と、第１のバッファ層１０４上に設けられた発光素子の駆動を制御するトランジスタ１５０と、トランジスタ１５０と電気的に接続された発光素子１３０と、発光素子１３０の発光領域を囲む第１の隔壁１２４と、第１の隔壁１２４上に形成された補助電極１５１と、補助電極１５１及び第１の隔壁１２４上に形成された第２の隔壁１２６とを有する。また、図１（Ａ）に示す表示装置は、第２の基板１６０に遮光膜１６４と、着色層１６６と、が形成され、第２の基板１６０と第１の基板１００が第１の接着層１７０及び第２の接着層により貼り合わされている。第２の接着層は図示しないが、画素部を囲み、且つ第１の接着層の側面に接して閉ループの上面形状となる。
また、トランジスタ１５０は、第１のバッファ層１０４上に形成されたゲート電極１０６と、ゲート電極１０６上に形成されたゲート絶縁層１０８と、ゲート絶縁層１０８上に形成された半導体層１１０と、半導体層１１０上に形成されたソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂと、を有している。また、トランジスタ１５０は、第１の絶縁層１１４と、第２の絶縁層１１６と、第３の絶縁層１１７により覆われている。トランジスタ１５０は、第１の絶縁層１１４及び第２の絶縁層１１６に形成された開口を介してドレイン電極１１２ｂと電気的に接続される接続電極１１５が形成され、第３の絶縁層１１７に形成された開口を介して接続電極１１５と、第３の絶縁層１１７上の第１の電極１１８が電気的に接続される。第３の絶縁層１１７上には、第１の電極１１８と、第１の電極１１８上に形成された有機化合物を含む層１２０と、有機化合物を含む層１２０上に形成された第２の電極１２２と、を有している。
また、図１（Ａ）に示す表示装置は、発光素子１３０からの光が、着色層１６６を介して第２の基板１６０側から射出される、所謂上方射出型（トップエミッション構造）の表示装置である。従って、第２の基板１６０は透光性を有する基板、例えばガラス基板やプラスチック基板を用いる。
なお、図１（Ａ）に図示していないが、図２（Ａ）に示したトランジスタ１５２は、トランジスタ１５０と同様の構成である。ただし、トランジスタのサイズ（例えば、Ｌ長、及びＷ長）や、トランジスタの接続等は、各トランジスタで実施者が適宜調整することができる。
ここでトランジスタの作製方法の一例を以下に示す。
まず、第１の基板上に第１のバッファ層１０４を形成する。第１のバッファ層１０４は、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、及び窒化酸化シリコン等を単層または多層で形成するのが好ましい。第１のバッファ層１０４は不要であれば、特に設けなくともよい。
次いで、第１のバッファ層１０４上に導電膜を形成しフォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、ゲート電極１０６を形成する。
ゲート電極１０６の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらの元素を含む合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
次いで、ゲート電極１０６上にゲート絶縁層１０８を形成する。ゲート絶縁層１０８は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、または酸化アルミニウムを単層で又は積層して形成することができる。
次いで、半導体層を形成しフォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、島状の半導体層１１０を形成する。
半導体層１１０の材料は、酸化物半導体材料を用いて形成する。酸化物半導体材料としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物などを、適宜用いることができる。ただし、半導体層１１０としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物である酸化物半導体材料を用いて、オフ電流の低い半導体層とすることで、後に形成される発光素子のオフ時のリーク電流が抑制できるため、好ましい。
次いで、ゲート絶縁層１０８、及び半導体層１１０上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂを形成する。
ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を含む金属膜、または上述した元素を含む金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）等を用いることができる。
次いで、半導体層１１０、ソース電極１１２ａ及びドレイン電極１１２ｂ上に、第１の絶縁層１１４を形成する。第１の絶縁層１１４としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
次いで、第１の絶縁層１１４上に第２の絶縁層１１６を形成する。
第２の絶縁層１１６としては、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁膜を選択するのが好適である。例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。
次いで、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、第１の絶縁層１１４、及び第２の絶縁層１１６にドレイン電極１１２ｂに達する開口部を形成する。開口方法は、ドライエッチング、ウェットエッチングなど適宜選択すれば良い。
次いで、第２の絶縁層１１６、及びドレイン電極１１２ｂ上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、接続電極１１５を形成する。以上の工程でトランジスタ１５０を作製することができる。トランジスタ１５０はｎチャネル型トランジスタである。
トランジスタ１５０に接続する発光素子１３０の作製方法の一例を以下に示す。
次いで、第２の絶縁層１１６上に第３の絶縁層１１７を形成する。第３の絶縁層１１７としては、第２の絶縁層１１６と同じ材料を用いることができ、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁膜を選択するのが好適である。
次いで、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、第３の絶縁層１１７に接続電極１１５に達する開口部を形成する。
次いで、第３の絶縁層１１７、及び接続電極１１５上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、第１の電極１１８を形成する。
第１の電極１１８としては、発光層として機能する有機化合物を含む層１２０（後に形成される）が発する光を効率よく反射する材料が好ましい。なぜなら光の取り出し効率を向上できるためである。なお、第１の電極１１８を積層構造としてもよい。例えば、有機化合物を含む層１２０に接する側に金属酸化物による導電膜、またはチタン膜等を薄く形成し、他方に反射率の高い金属膜（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を用いることができる。このような構成とすることで、有機化合物を含む層１２０と反射率の高い金属膜（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）との間に形成される絶縁膜の生成を抑制することができるので好適である。本実施の形態では、第１の電極１１８として、膜厚５０ｎｍのチタン膜上に膜厚２００ｎｍのアルミニウム膜を積層し、さらにその上に膜厚８ｎｍのチタン膜を積層した三層構造とする。
次いで、第１の電極１１８の上に第１の隔壁１２４を形成する。
第１の隔壁１２４としては、有機絶縁材料、又は無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材料を用い、第１の隔壁１２４の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
次いで、第１の隔壁１２４の上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、補助電極１５１を形成する。補助電極１５１は、スパッタ法や蒸着法などを用い、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、またはＭｏから選ばれた元素、またはその元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を含む膜またはそれらの積層膜で形成する。フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行う場合には、第１の電極１１８を残存させるエッチング条件及び材料を選択する。本実施の形態では、蒸着マスクを用いて蒸着を行い、第１の隔壁１２４の上にＭｇＡｇ膜を選択的に形成して補助電極１５１を形成する。
次いで、第１の隔壁１２４の上に第２の隔壁１２６を形成する。なお、第２の隔壁１２６の膜厚は、補助電極１５１よりも厚くする。
第２の隔壁１２６としては、のちに形成される有機化合物を含む層を分離する必要があるため、その形状が重要になる。第２の隔壁１２６の側面と第１の基板１００の平面とがなす角が９０度以上１３５度以下である断面形状を有する第２の隔壁１２６とする。例えば、本実施の形態に示す第２の隔壁１２６は、逆テーパ形状とする。ここで言う逆テーパ形状とは、底部よりも基板に平行な方向にせり出した側部、または上部を有した形状である。
第２の隔壁１２６に使用できる材料としては、無機絶縁材料、有機絶縁材料を用いて形成することができる。例えば、有機絶縁材料としては、ネガ型やポジ型の感光性を有する樹脂材料、非感光性の樹脂材料などを用いることができる。
また、第２の隔壁１２６の形成時または形成後に、補助電極１５１に達する開口を形成する。この開口は、補助電極１５１とのちに形成される第２の電極と電気的に接続する上で必要である。本実施の形態では、ネガ型のフォトレジスト材料を用いる。ネガ型の感光性樹脂はポジ型よりも高解像度であり、第２の隔壁１２６に用いると、補助電極１５１に達する開口を精密に形成することができ、開口のサイズもより小さいものも形成できる。従って、高精細な表示装置とする場合、画素と画素の間隔が狭くとも第２の隔壁１２６を形成することができ、さらに補助電極１５１に達する開口も精密に形成することができる。
次いで、第１の電極１１８、第１の隔壁１２４、及び第２の隔壁１２６上に有機化合物を含む層を形成する。有機化合物を含む層は、蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。
有機化合物を含む層は、第２の隔壁１２６により分離されて形成される。補助電極１５１上の有機化合物を含む層１１９と、第１の電極１１８上の有機化合物を含む層１２０と、第２の隔壁１２６上の有機化合物を含む層１２１は、第２の隔壁１２６によってそれぞれ分離される。発光素子１３０の発光層として機能するのは、第１の電極１１８上に形成された有機化合物を含む層１２０のみである。
第１の電極１１８上に形成された有機化合物を含む層１２０としては、単層の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良いが、有機化合物を含む層が発する光は白色であることが好ましく、赤、緑、青のそれぞれの波長領域にピークを有する光が好ましい。
次いで、有機化合物を含む層上に第２の電極１２２を形成する。第２の電極１２２は、第２の隔壁１２６により分離されず、補助電極１５１と電気的に接続される。
第２の電極１２２としては、膜厚が２０ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の金属膜を用いる。代表的にはＭｇＡｇ膜を用いる。さらにＭｇＡｇ膜上にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や酸化インジウム亜鉛などを積層したものを第２の電極として用いてもよい。
また、第２の電極１２２の他の材料として、グラフェンを少なくとも一層有する透光性を有する導電材料膜を用いてもよく、塩化鉄（ＦｅＣｌ３）の層の上下を複数のグラフェンで挟んだ積層、例えば５層のグラフェンのそれぞれの間に塩化鉄の層を用いることもできる。このグラフェンと塩化鉄の層の積層は導電膜であり、光の透過率が８０％を超える透光性を有する。
なお、第１の電極１１８、または第２の電極１２２は、いずれか一方は発光素子の陽極として機能し、他方は発光素子の陰極として機能する。陽極として機能する電極には、仕事関数の大きな物質が好ましく、陰極として機能する電極には仕事関数の小さな物質が好ましい。
以上の工程により、発光素子の駆動を制御するトランジスタ１５０、及び発光素子１３０が同一基板上に形成できる。
また、遮光膜１６４、カラーフィルタとして機能する着色層１６６、及びオーバーコート１６８が形成された第２の基板１６０の作製方法を以下に示す。
第２の基板１６０上に第２のバッファ層１６２を形成する。第２のバッファ層１６２は、先に記載した第１のバッファ層１０４と同様の材料、及び手法により形成することができる。
次いで、第２のバッファ層１６２上に材料膜を形成し、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行うことで、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜１６４を形成する。遮光膜１６４としては、チタン、クロムなどの反射率の低い金属膜、または、黒色顔料や黒色染料が含浸された有機樹脂膜などを用いることができる。
次いで、第２のバッファ層１６２、及び遮光膜１６４の上に、カラーフィルタとして機能する複数種の着色層１６６を形成する。着色層１６６は、特定の波長領域の光を透過する有色層である。例えば、赤色の波長帯域の光を透過する赤色（Ｒ）の着色層、緑色の波長帯域の光を透過する緑色（Ｇ）の着色層、青色の波長帯域の光を透過する青色（Ｂ）の着色層などを用いることができる。各着色層は、公知の材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。
なお、ここでは、ＲＧＢの３色を用いた方法について説明したが、これに限定されず、ＲＧＢＹ（黄色）等の４色を用いた構成、または、５色以上の構成としてもよい。
次いで、遮光膜１６４、及び着色層１６６の上にオーバーコート１６８を形成する。
オーバーコート１６８は、アクリル、ポリイミド等の有機樹脂膜により形成することができる。オーバーコート１６８により、着色層１６６に含有された不純物成分等を発光素子側への拡散を防止することができる。また、オーバーコート１６８は、有機樹脂膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。無機絶縁膜としては、窒化シリコン、酸化シリコンなどを用いることができる。なお、オーバーコート１６８は、設けない構成としてもよい。
以上の工程により、第２のバッファ層１６２、遮光膜１６４、着色層１６６、及びオーバーコート１６８が設けられた第２の基板１６０が形成される。
次に、第１の基板１００と、第２の基板１６０と、をアライメントして第１の接着層１７０を用いて貼り合わせを行う。
第１の接着層１７０は、特に限定はなく、接着可能な屈折率が大きい透光性の接着剤を用いることができる。また、接着剤に光の波長以下の分子サイズの構造を持ち、乾燥剤として機能する物質（ゼオライト等）や、屈折率の大きいフィラー（酸化チタンや、ジルコニウム等）を混合することにより、発光素子１３０の信頼性が向上、または発光素子１３０からの光取り出し効率が向上するため好適である。
また、第１の接着層１７０と第２の電極１２２の間に、透湿性の低い封止膜が形成されていてもよい。透湿性の低い封止膜としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等を用いることができる。
以上の工程により、アクティブマトリクス型の表示装置を作製することができる。
ここで、走査線の本数を２０００本（４０９６×２１６０画素、３８４０×２１６０画素等のいわゆる４ｋ２ｋ映像を想定）を有する表示装置を考えると、配線に起因する信号の遅延等を考慮しない場合には、１／２４００００秒（≒４．２μｓ）が行選択期間に相当する。
トランジスタの半導体層として酸化物半導体材料を用い、補助電極１５１を形成するため、走査線の本数を２０００本以上有する高精細な表示装置も実現できる。
また、補助電極１５１を配置する場合、ゲート電極やソース電極と交差する部分が生じる。また、表示の大面積化を実現しようとすると歩留まりを向上するために補助電極１５１を複数箇所で下方の電極と電気的に接続させることが好ましい。下方の電極は、ゲート電極やソース電極や接続電極と同じ工程で形成することができる。ＦＰＣを貼り付ける端子電極２１７を含む端子部２１０の断面構造及び電極間の接続の一例を図３（Ａ）に示す。
図３（Ａ）に示すように、端子部周辺において、補助電極１５１は、第１の電極１１８と同じ工程で形成される端子用配線２１６、２１８と電気的に接続させることもできる。図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）の一部拡大上面図、具体的にはＦＰＣ１５０５とＦＰＣ１５１２を貼り付ける周辺の上面図である。画素部においては、図１（Ｂ）に示すように補助電極１５１は、第２の電極１２２と接触させて接続を行うが、画素部の外側の領域では、図３（Ｂ）に示すように、補助電極１５１は、第１の電極１１８と同じ工程で形成される端子用配線２１８と電気的に接続させ、端子用配線２１８と接する第２の電極１２２と電気的に接続させる。画素部においては、開口率を上げるため、補助電極１５１は、第２の電極１２２と接触させて接続を行い、画素部の外側の領域では、確実に導通をとるため、広い接触面積が確保できる接続としている。
また、図３（Ｂ）に示すように端子用配線２１６の端部に端子電極２１７が形成され、ＦＰＣと電気的な接続を行う。端子電極２１７はＩＴＯなどの導電膜を用いて形成され、第１の隔壁１２４を形成する前にスパッタ法により形成した後、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を行う。このＩＴＯなどの導電膜は画素部の第１の電極１１８上にも選択的に形成することで光学距離を調整し、例えば、赤色用画素には形成し、青色用画素には形成しないことで有機化合物を含む層の第１の電極までの光学距離を異ならせて色純度の向上や輝度の向上を図ってもよい。
第２の接着層２１９によって第２の基板１６０は、第１の基板１００上の第３の絶縁層１１７と固定している。第２の接着層２１９は図３（Ｂ）中の鎖線で示している。第２の接着層２１９は、配線や電極を構成する金属材料と密着性が高くないため、図３（Ｂ）に示すように第２の接着層２１９と接して重ならないように端子用配線２１６と端子用配線２１８とを電極２１３を介して電気的に接続させている。また、補助電極１５１と端子用配線２１８との接続領域は画素部２２０を囲むように配置されている。なお、図３（Ｂ）には第２の電極１２２を図示していないが、補助電極１５１を覆う第２の隔壁１２６上に形成され、第２の電極１２２の端部の周縁は、補助電極１５１の外側であり、且つ、端子電極２１７よりも内側に配置する。
また、端子用配線２１６、２１８は、第２の電極１２２と接続させている。また、端子用配線２１６、２１８は、接続電極と同じ工程で形成される電極２１４、２１５と複数箇所で接続させることができる。また、電極２１５は、ゲート電極と同じ工程で形成される電極２１１や、ソース電極と同じ工程で形成される電極２１２、２１３と複数箇所で接続させることができる。また、必要であれば、端子部２１０と画素部２２０の間に酸化物半導体材料を用いた保護回路を設けてもよい。
以上のように、本実施の形態に示す表示装置は、トランジスタの半導体層として酸化物半導体材料を用い、発光素子と該発光素子と隣り合う発光素子の間に補助電極を配置することによって、表示の大面積化を実現できる。また、上方射出型のＥＬ表示装置とし、発光素子と該発光素子と隣り合う発光素子の間を狭くしても、それらの間に補助電極を設けることができるため、表示の高精細化も実現する。
（実施の形態２）
本明細書に開示する表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、遊技機（パチンコ機、スロットマシン等）、ゲーム筐体が挙げられる。これらの電子機器の具体例を図４に示す。
図４（Ａ）は、表示部を有するテーブル９０００を示している。テーブル９０００は、筐体９００１に表示部９００３が組み込まれている。本発明の一態様を用いて作製される表示装置は、表示部９００３に用いることが可能であり、表示部９００３により映像を表示することが可能である。なお、４本の脚部９００２により筐体９００１を支持した構成を示している。また、電力供給のための電源コード９００５を筐体９００１に有している。
表示部９００３は、タッチ入力機能を有しており、テーブル９０００の表示部９００３に表示された表示ボタン９００４を指などで触れることで、画面操作や、情報を入力することができ、また他の家電製品との通信を可能とする、または制御を可能とすることで、画面操作により他の家電製品をコントロールする制御装置としてもよい。
また、筐体９００１に設けられたヒンジによって、表示部９００３の画面を床に対して垂直に立てることもでき、テレビジョン装置としても利用できる。狭い部屋においては、大きな画面のテレビジョン装置は設置すると自由な空間が狭くなってしまうが、テーブルに表示部が内蔵されていれば、部屋の空間を有効に利用することができる。
図４（Ｂ）は、テレビジョン装置９１００を示している。テレビジョン装置９１００は、筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれている。本発明の一態様を用いて作製される表示装置は、表示部９１０３に用いることが可能であり、表示部９１０３により映像を表示することが可能である。なお、ここではスタンド９１０５により筐体９１０１を支持した構成を示している。
テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９１１０に、当該リモコン操作機９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。
図４（Ｂ）に示すテレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えている。テレビジョン装置９１００は、受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
先の実施の形態に示した表示装置をテレビジョン装置の表示部９１０３に用いることで、従来に比べて表示品質の高いテレビジョン装置とすることができる。
１００ 基板
１０４ 第１のバッファ層
１０６ ゲート電極
１０８ ゲート絶縁層
１１０ 半導体層
１１２ａ ソース電極
１１２ｂ ドレイン電極
１１４ 絶縁層
１１５ 接続電極
１１６ 絶縁層
１１７ 絶縁層
１１８ 第１の電極
１１９ 有機化合物を含む層
１２０ 有機化合物を含む層
１２１ 有機化合物を含む層
１２２ 第２の電極
１２４ 第１の隔壁
１２６ 第２の隔壁
１３０ 発光素子
１５０ トランジスタ
１５１ 補助電極
１５２ トランジスタ
１５４ ゲート配線
１５６ ソース配線
１６０ 基板
１６２ 第２のバッファ層
１６４ 遮光膜
１６６ 着色層
１６８ オーバーコート
１７０ 接着層
２１０ 端子部
２１１ 電極
２１２ 電極
２１４ 電極
２１３ 電極
２１５ 電極
２１６ 端子用配線
２１７ 端子電極
２１８ 端子用配線
２１９ 第２の接着層
２２０ 画素部
１５０１ 基板
１５０２ 画素部
１５０３ 封止基板
１５０５ ＦＰＣ
１５０６ ＦＰＣ
１５０７ ＦＰＣ
１５０８ ＦＰＣ
１５０９ ＦＰＣ
１５１０ ＦＰＣ
１５１１ ＦＰＣ
１５１２ ＦＰＣ
９０００ テーブル
９００１ 筐体
９００２ 脚部
９００３ 表示部
９００４ 表示ボタン
９００５ 電源コード
９１００ テレビジョン装置
９１０１ 筐体
９１０３ 表示部
９１０５ スタンド
９１０７ 表示部
９１０９ 操作キー
９１１０ リモコン操作機

Claims (8)

  1. 絶縁表面を有する基板上にトランジスタと、
    前記トランジスタと電気的に接続する第１の電極と、
    前記第１の電極の端部の周縁を覆う第１の隔壁と、
    前記第１の電極上に有機化合物を含む層と、
    前記有機化合物を含む層上に透光性を有する第２の電極と、
    前記第１の隔壁上に第３の電極と、
    前記第１の隔壁上に前記第３の電極の側面を覆う第２の隔壁と、を有し、
    前記第２の隔壁は、前記第３の電極に達する開口を有し、
    前記第２の隔壁の側面と、前記絶縁表面とのなす角が９０度以上１３５度以下である断面形状を有し、
    前記第３の電極は、前記開口を介して前記第２の電極と電気的に接続されることを特徴とする表示装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の隔壁上で、且つ、前記有機化合物を含む層の端部と前記第２の隔壁の間に前記第２の電極が形成され、
    前記第２の電極は、前記第１の隔壁と接する領域を有することを特徴とする表示装置。
  3. 請求項１又は２において、
    前記第３の電極は、Ａｇ、Ｍｇ、ＣｕまたはＭｏから選ばれた元素、またはその元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を含む膜またはそれらの積層膜であることを特徴とする表示装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第１の電極上に着色層を有することを特徴とする表示装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一において、
    前記第２の隔壁上に遮光膜を有することを特徴とする表示装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一において、
    前記トランジスタの半導体層は、酸化物半導体材料であることを特徴とする表示装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一において、
    前記第２の電極は、前記第３の電極と同一材料であることを特徴とする表示装置。
  8. 請求項１乃至６のいずれか一において、
    前記第１の電極と同一材料である第４の電極を有し、
    前記第４の電極は、端子電極と電気的に接続され、
    前記第３の電極は、前記第４の電極上に接する領域を有し、
    前記第２の電極は、前記第４の電極上に接する領域を有することを特徴とする表示装置。
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