JP6457879B2 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の画素を含む表示装置に関する。特に、有機発光層を含む発光素子を各画素に備えた表示装置に関する。
従来、基板上に形成された複数の画素を有する表示装置が知られている。このような表示装置の代表例としては、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイなどが挙げられる。特に、近年、応答特性や視野角特性に優れたＯＬＥＤディスプレイの開発が急がれている。
ＯＬＥＤディスプレイとは、エレクトロルミネセンス現象を利用する発光素子を各画素に備えた表示装置である。発光素子として有機発光層を用いた表示装置は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置とも呼ばれる。このような表示装置は、発光層を構成する発光材料の選択により様々な波長の色で発光させることが可能である。
一般的に、基板上に形成された各画素は、発光素子と、発光素子を駆動するための電流を供給する駆動用トランジスタとを含む。駆動用トランジスタは、基板上に形成された後、有機樹脂材料で構成される絶縁層によって覆われ、その絶縁層の上に発光素子が形成される。この絶縁層は、トランジスタに起因する起伏を緩和するための平坦化膜として用いられる。典型例としては、例えば、特許文献１に記載された構造の表示装置が知られている。
例えば、特許文献１の図２２に記載された表示装置は、駆動用トランジスタ７００１の上に平坦化膜として樹脂層７０１７が設けられている。樹脂層７０１７には、駆動用トランジスタ７００１の一部を構成する電極に達するコンタクトホールが設けられている。そして、そのコンタクトホールを含めて樹脂層７０１７全体を覆うように窒化シリコンで構成される第２の保護絶縁層７０１８が設けられている。つまり、樹脂層７０１７は第２の保護絶縁層７０１８によって密封された状態となっている。
ところで、本発明者らの経験では、平坦化膜としての樹脂層を形成した後の製造過程において、加熱等に起因して樹脂層から水分を含むガスが発生する場合があることが分かっている。そのため、特許文献１に記載された前述の構造とした場合、樹脂層から発生したガスが逃げ場を失い、樹脂層とその上の保護層との界面に水分が溜まったり、保護層がピーリングしたりするおそれがある。このような問題は、表示装置の信頼性を損ねる結果を招く。
本発明の課題の一つは、製造プロセスを増加させることなく、信頼性の高い表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明の一実施形態における表示装置は、第１導体と、前記第１導体の一部を露出させる第１コンタクトホールを有する第１絶縁層と、前記第１コンタクトホールの少なくとも一部及び前記第１絶縁層の表面の一部を露出させる第２コンタクトホールを有する第２絶縁層と、前記第２コンタクトホールの一部に重なるとともに前記第１導体に電気的に接続された画素電極と、前記第２コンタクトホールを介して前記第１絶縁層に接する第３絶縁層と、を含む。前記画素電極は、前記第１導体に接する第２導体を介して、前記第１導体に電気的に接続されてもよい。
本発明の一実施形態における表示装置の製造方法は、第１導体を形成すること、前記第１導体の一部を露出させるように第１コンタクトホールが設けられた第１絶縁層を形成すること、前記第１コンタクトホールの少なくとも一部及び前記第１絶縁層の表面の一部を露出させるように第２コンタクトホールが設けられた第２絶縁層を形成すること、前記第２コンタクトホールの一部に重なるとともに前記第１導体に電気的に接続される画素電極を形成すること、並びに、前記第２コンタクトホールを介して前記第１絶縁層に接する第３絶縁層を形成すること、を含む。さらに、前記第１コンタクトホールを形成した後、前記第１コンタクトホールの全体を覆うように、前記第１導体に電気的に接続される第２導体を形成すること、を含み、前記画素電極は、前記第２導体を介して前記第１導体に電気的に接続されてもよい。
以下、本発明の各実施の形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する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。
また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
（第１実施形態）
＜表示装置の構成＞
図１は、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置における構成を示す図である。具体的には、ＥＬ表示装置を平面視した場合における概略の構成を示している。なお、本明細書では、ＥＬ表示装置を画面（表示領域）に垂直な方向から見た様子を「平面視」と呼ぶ。図１に示すように、ＥＬ表示装置１００は、基板１０１上に形成された、画素部（表示領域）１０２、走査線駆動回路１０３、データ線駆動回路１０４、及びドライバＩＣ１０５を備えている。ドライバＩＣ１０５は、走査線駆動回路１０３及びデータ線駆動回路１０４に信号を与える制御部として機能する。
＜表示装置の構成＞
図１は、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置における構成を示す図である。具体的には、ＥＬ表示装置を平面視した場合における概略の構成を示している。なお、本明細書では、ＥＬ表示装置を画面（表示領域）に垂直な方向から見た様子を「平面視」と呼ぶ。図１に示すように、ＥＬ表示装置１００は、基板１０１上に形成された、画素部（表示領域）１０２、走査線駆動回路１０３、データ線駆動回路１０４、及びドライバＩＣ１０５を備えている。ドライバＩＣ１０５は、走査線駆動回路１０３及びデータ線駆動回路１０４に信号を与える制御部として機能する。
なお、データ線駆動回路１０４は、ドライバＩＣ１０５に含まれる場合もある。図１では、基板１０１上にドライバＩＣ１０５を一体形成した例を示しているが、ＩＣチップのような形態で別途基板１０１上に配置してもよい。また、ドライバＩＣ１０５をＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）に設けて外付けする形態を採用してもよい。
図１に示す画素部１０２には、複数の画素がマトリクス状に配置される。各画素には、データ線駆動回路１０４から画像データに応じたデータ信号が与えられる。それらデータ信号に従って、各画素内に設けられたトランジスタを駆動し、画像データに応じた画面表示を行うことができる。トランジスタとしては、典型的には、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）を用いることができる。但し、薄膜トランジスタに限らず、電流制御機能を備える素子であれば、如何なる素子を用いても良い。また、薄膜トランジスタは、Ｎチャネル型であってもＰチャネル型であってもよい。本実施形態では、表示部１０２に用いる薄膜トランジスタをＮチャネル型とする。
図２は、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置における画素部の構成を示す図である。具体的には、画素部１０２の一部として、４つの画素２０１を平面視した構成を示している。なお、図２では、４つの画素について例示しているが、実際には、数百万個以上の画素がマトリクス状に配置されている。また、画素内部の構成は、図２に示した構成に限定されない。
画素２０１は、その内部に薄膜トランジスタ２０２を有する。後述するように、薄膜トランジスタ２０２は、発光素子に対して適切な電流を供給する電流制御素子として機能する。つまり、薄膜トランジスタ２０２のソース電極又はドレイン電極に対して画素電極２０３が電気的に接続され、画素電極をアノードとする発光素子に電流が供給される構成となっている。なお、ここでは説明を省略するが、画素２０１の内部に、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタを設けてもよく、画素が複数のトランジスタを用いて構成されても良い。
本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、画素電極２０３に隣接して水抜き用の開口部２０４が設けられている。開口部２０４は、平坦化膜として機能する樹脂層から発生する水分を含むガスなどを放出させるために、その樹脂層を覆う無機絶縁層に設けられる。具体的な構成については後述する。
なお、本実施形態では、画素配列として、画素がストライプ配列された例を示したが、その他デルタ配列やベイヤー配列、又はペンタイル構造を実現する配列であってもよい。
図３は、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置における画素の構成を示す図である。具体的には、図２に示した画素２０１をIII−III’で切断した断面の構成を示す図である。図３において、第１基板３０１上には、下地層３０２として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料で構成される絶縁層が設けられ、その上に薄膜トランジスタ２０２が形成されている。下地層３０２としては、例えば、酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層構造とすることも可能である。この構成は、第１基板３０１との密着性や、薄膜トランジスタ２０２に対するガスバリア性を考慮して適宜決定すれば良い。
第１基板３０１としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板（ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板）を用いることができる。第１基板３０１が透光性を有する必要がない場合には、金属基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることも可能である。特に、基板としてフレキシブル基板を用いる場合には、前述のような積層構造を有する下地層を設けて外部からの保護機能を高めることが望ましい。
薄膜トランジスタ２０２は、公知の方法で形成すればよい。薄膜トランジスタ２０２の構造は、トップゲート型であってもボトムゲート型であってもよい。本実施形態では、薄膜トランジスタ２０２は、下地層３０２上に設けられた半導体層３０３、半導体層３０３を覆うゲート絶縁膜３０４、ゲート絶縁膜３０４上に設けられたゲート電極３０５、ゲート電極３０５を覆う層間絶縁膜３０６、並びに、層間絶縁膜３０６上に設けられ、それぞれ半導体層３０３に接続されたソース電極及びドレイン電極３０７、３０８を含む。
なお、薄膜トランジスタ２０２を構成する各層の材料は、公知の材料を用いればよく、特に限定はない。例えば、半導体層３０３としては、典型的にはポリシリコンまたはアモルファスシリコンを用いることができる。ゲート絶縁膜３０４としては、酸化シリコンを用いることができる。層間絶縁膜３０６としては、酸化シリコンまたは窒化シリコンを用いたり、それらを積層して用いたりすることができる。
以上のように構成される薄膜トランジスタ２０２の上には、平坦化膜として機能する第１絶縁層３０９が設けられる。本実施形態では、第１絶縁層３０９として、樹脂材料で構成される薄膜を用いる。例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等の公知の有機樹脂材料を用いることができる。これらの材料は、溶液塗布法により膜形成が可能であり、平坦化効果が高いという特長がある。
第１絶縁層３０９は、ソース電極又はドレイン電極３０８の一部を露出させる（すなわち、ソース電極又はドレイン電極３０８の一部に重なる）第１コンタクトホール３１０を有する。ここで、ドレイン電極３０８と第１コンタクトホール３１０との位置関係について図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置における画素の一部の構成を示す図である。具体的には、図２において、開口部２０４の近傍を平面視した拡大図を示している。
第１コンタクトホール３１０は、後述する画素電極３１３とソース電極又はドレイン電極３０８とを電気的に接続するための開口部である。したがって、図４に示すように、第１コンタクトホール３１０は、ソース電極又はドレイン電極３０８の外形の内側に設けられ、第１コンタクトホール３１０を形成した時点において、第１コンタクトホール３１０の底面には、ソース電極又はドレイン電極３０８が露出した状態となる。
なお、本実施形態におけるソース電極又はドレイン電極は、特許請求の範囲における「第１導体」に対応する。ただし、「第１導体」は、ソース電極又はドレイン電極に限定されるものではなく、画素電極に電気的に接続される如何なる導体であってもよい。
第１絶縁層３０９の上には、保護層として機能する第２絶縁層３１１が設けられる。本実施形態では、第２絶縁層３１１として、無機材料で構成される薄膜を用いる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン等の公知の無機材料を用いることができる。特に、窒化シリコン膜は、ガスバリア性に優れるため、保護層として有用である。
第２絶縁層３１１は、第１コンタクトホール３１０の一部と第１絶縁層３０９の表面の一部に重なる第２コンタクトホール３１２を有する。図３及び図４に示されるように、第２コンタクトホール３１２は、第１コンタクトホール３１０の一部と重なることにより、ソース電極又はドレイン電極３０８の一部を露出させる。また、第１絶縁層３０９の表面の一部にも重なるため、第１絶縁層３０９の表面の一部をも露出させる。このように、本実施形態の第２コンタクトホール３１２は、第１コンタクトホール３１０の内部から第１絶縁層３０９の表面上にまたがって設けられる。
画素電極３１３は、第２コンタクトホール３１２の一部と重なり、ソース電極又はドレイン電極３０８に電気的に接続されるように設けられる。本実施形態の場合、画素電極３１３は、第２コンタクトホール３１２の一部と重なるため、重なっていない部分には、第１絶縁層３０９の表面の一部が露出したままとなる。この露出した第１絶縁層３０９の一部分（図４において斜線で示した領域２０４）が、図２に示した水抜き用の開口部２０４に対応する。
本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００において、画素電極３１３は、有機ＥＬ素子を構成する陽極（アノード）として機能する。画素電極３１３は、トップエミッション型であるかボトムエミッション型であるかで異なる構成とする。例えば、トップエミッション型である場合、画素電極３１３として反射率の高い金属膜を用いるか、酸化インジウム系透明導電膜（例えばＩＴＯ）や酸化亜鉛系透明導電膜（例えばＩＺＯ、ＺｎＯ）といった仕事関数の高い透明導電膜と金属膜との積層構造を用いれば良い。逆に、ボトムエミッション型である場合、画素電極３１３として上述した透明導電膜を用いれば良い。本実施形態では、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置を例に挙げて説明する。
隣接する画素電極３１３の間には、樹脂材料で構成される第３絶縁層３１４が配置される。第３絶縁層３１４は、画素の発光領域となる部分に開口部を有する。すなわち、第３絶縁層３１４は、薄膜トランジスタ２０２の上方や画素電極３１３の縁部（エッジ部）を覆うように設けられている。このように第３絶縁層３１４は、各画素を区画する部材として機能するため、一般的に「隔壁」、「バンク」とも呼ばれる。第３絶縁層３１４の開口部は、内壁がテーパー形状となるようにしておくことが好ましい。これにより後述する発光層の形成時に、画素電極３１３の端部におけるカバレッジ不良を低減することができる。
なお、第３絶縁層３１４は、画素電極３１３の端部を覆うだけでなく、第１コンタクトホール３１０に起因する凹部を埋める充填材として機能させてもよい。第３絶縁層３１４としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系といった公知の樹脂材料を用いることができる。
ここで、本実施形態の構成とした場合、第３絶縁層３１４が、前述の水抜き用の開口部２０４を介して第１絶縁層３０９に接する。したがって、第３絶縁層３１４を形成した後（つまり、後述する発光層を形成する前）における第１絶縁層３０９の脱水処理（具体的には、加熱処理）において、第１絶縁層３０９内で発生した水分を含むガスは、開口部２０４を介して第３絶縁層３１４側へ抜け、第３絶縁層３１４内を通過して外部に放出される。つまり、従来技術のように第１絶縁層３０９内に水分が閉じ込められることはなく、保護層としての第２絶縁層３１１を設けた後においても脱水処理を行うことが可能である。これにより、信頼性の高い表示装置を実現することができる。
画素電極３１３及び第３絶縁層３１４の上には、エレクトロルミネセンス層（ＥＬ層）３１５が設けられる。ＥＬ層３１５は、少なくとも有機材料で構成される発光層を有し、有機ＥＬ素子の発光部として機能する。ＥＬ層３１５には、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層といった各種の電荷輸送層も含まれ得る。
なお、本実施形態では、白色光を発光するＥＬ層３１５を設け、カラーフィルタを通してＲＧＢの各色を表示する構成とする。ＥＬ層３１５には、公知の構造や公知の材料を用いることが可能であり、特に本実施形態の構成に限定されるものではない。また、ＥＬ層３１５は、各画素電極３１３上のみに形成されてもよい。すなわち、第３絶縁層３１４上には形成せず、画素ごとに塗り分けてもよい。
ＥＬ層３１５の上には、有機ＥＬ素子の陰極（カソード）として機能する共通電極３１６が設けられる。本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、トップエミッション型であるため、共通電極３１６としては透明電極を用いる。透明電極を構成する薄膜としては、ＭｇＡｇ薄膜もしくは透明導電膜（ＩＴＯやＩＺＯ）を用いる。共通電極３１６は、各画素間を跨いで画素部１０２の全面に設けられる。また、共通電極３１６は、表示部１０２の端部付近の周辺領域において下層の導電層を介して外部端子へと電気的に接続される。
本実施形態では、画素電極３１３、ＥＬ層３１５及び共通電極３１６によってＥＬ素子が構成される。さらに、ＥＬ素子を外部の水分等から保護するため、無機材料で構成される第４絶縁層３１７が設けられる。第４絶縁層３１７としては、窒化シリコン膜など緻密性の良い無機絶縁膜を用いることが好ましい。
以上説明した第１基板３０１から第４絶縁層３１７までをまとめて、本実施形態ではアレイ基板と呼ぶ。
アレイ基板上には、接着材及び保護材として機能する充填材（フィル材）３１８を介して対向基板が設けられる。充填材３１８としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系の公知の樹脂材料を用いることができる。充填材３１８には、アレイ基板と対向基板との間の間隙を確保するためにスペーサを設けてもよい。このようなスペーサは、充填材に混ぜてもよいし、アレイ基板上に樹脂等により形成してもよい。また、基板周辺部分で十分な封止、及びアレイ基板と対向基板とのギャップ保持が実現できるのであれば、充填材３１８を用いず、中空封止とすることもできる。
なお、本実施形態において、「対向基板」とは、第２基板３１９、第２基板３１９の主面（第１基板３０１に対向する面）に設けられたＲＧＢの各色にそれぞれ対応するカラーフィルタ３２０、及び、カラーフィルタ間に設けられたブラックマスク３２１を含む。ブラックマスク３２１としては、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）など反射率が相対的に他の金属よりも低い金属材料、または黒色もしくはそれに準じる色の着色材を含有させた樹脂で形成することができる。
ただし、対向基板の構造はこれに限定されるものではない。例えば、カラーフィルタ３２０及びブラックマスク３２１を設けた後に、平坦化を兼ねてオーバーコート層を設けてもよい。また、ブラックマスク３２１を省略してもよいし、ＥＬ層３１５をＲＧＢＷの各色で画素ごとに分けて設ければ、対向基板からカラーフィルタを省略することも可能である。さらに、カラーフィルタを省略するか第１基板３０１側に形成すれば、対向基板そのものを省略することも可能である。
以上のように構成された本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、第２絶縁層３１１に対して設けられた第２コンタクトホール３１２が、ソース電極又はドレイン電極３０８と画素電極３１３とを電気的に接続するための開口部としての機能と、水抜き用の開口部としての機能との両方を兼ねている。これにより、第２コンタクトホール３１２を設けるだけでドレイン電極３０８と画素電極３１３との電気的接続が可能となるとともに、平坦化膜からの水分を含むガスを放出させることが可能となり、有機ＥＬ表示装置としての信頼性を向上させることができる。
なお、ソース電極又はドレイン電極を露出させるための開口部と水抜き用の開口部とを別々に設けることも可能であるが、その場合には、各開口部のためにそれぞれ設計マージンを取る必要があるため、全体として開口部を確保するための面積が大きくなってしまうおそれがある。本実施形態の場合には、単一の開口部によりソース電極又はドレイン電極と画素電極との電気的接続と、水抜き用の開口部の形成の両方が達成できるため、それぞれ別々に設ける場合に比べて非常にコンパクトな構造で済むというメリットがある。
例えば、図５Ａは、ソース電極又はドレイン電極を露出させるための開口部４０１と水抜き用の開口部４０２とを別々に設けた場合の一例（比較例１）を示す図である。それに対し、図５Ｂは、本実施形態による開口部２０４を設けた場合の一例（実施例１）を示す図であり、図５Ｃは、本実施形態による開口部２０４を設けた場合の他の例（実施例２）を示す図である。
図５Ａの場合には、開口部４０１と開口部４０２の両方において設計マージンを確保する必要があり、高密度に集積化することが困難である。しかし、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、本実施形態による開口部２０４は、単一の開口部でドレイン電極と画素電極との電気的接続と水抜き用の開口部の確保とを兼ねることができる。そのため、例えば画素サイズが同じであれば、図５Ｂの発光領域４０４の幅（Ｘ’）を図５Ａの発光領域４０３の幅（Ｘ）よりも大きくすることができる。これにより、画素の開口率を上げることができ、表示装置の輝度向上に寄与することができる。また、例えば発光領域の幅が同じであれば、図５Ｃの画素ピッチ（Ｙ’）を図５Ａの画素ピッチ（Ｙ）よりも狭くすることができる。これにより、画素のレイアウト密度を上げることができ、表示装置の高精細化に寄与することができる。
以下、上述した構成を備える本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００におけるアレイ基板の製造工程について、図６〜８を参照して説明する。
＜表示装置の製造方法＞
まず、図６Ａに示すように、第１基板３０１上に下地層３０２を形成し、その上に公知の方法により薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０２を形成する。第１基板３０１としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板（ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板）等を用いることができる。第１基板３０１が透光性を有する必要がない場合には、金属基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることも可能である。
まず、図６Ａに示すように、第１基板３０１上に下地層３０２を形成し、その上に公知の方法により薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０２を形成する。第１基板３０１としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板（ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板）等を用いることができる。第１基板３０１が透光性を有する必要がない場合には、金属基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることも可能である。
下地層３０２としては、典型的には、酸化シリコンもしくは窒化シリコンで構成される絶縁層、またはそれらの積層膜を用いることができる。下地層３０２は、第１基板３０１からの汚染物質の侵入を防いだり、第１基板３０１の伸縮により発生する応力を緩和したりする機能を有する。
薄膜トランジスタ２０２は、前述のように公知の方法により形成すればよい。例えば、下地層３０２上にシリコンで構成される半導体層３０３を形成し、半導体層３０３を覆うように酸化シリコンで構成されるゲート絶縁膜３０４を形成する。ゲート絶縁膜３０４の上には、金属材料で構成されるゲート電極３０５を形成し、ゲート電極３０５を覆うように層間絶縁膜３０６を形成する。層間絶縁膜３０６としては、酸化シリコンもしくは窒化シリコンで構成される絶縁層、またはそれらの積層膜を用いることができる。さらに、層間絶縁膜３０６及びゲート絶縁膜３０４に半導体層３０３に達するコンタクトホールを形成した後、金属材料で構成されるソース電極及びドレイン電極３０７、３０８を形成する。
以上のプロセスにより薄膜トランジスタ２０２が形成される。なお、本実施形態では、薄膜トランジスタ２０２としてトップゲート型薄膜トランジスタを形成する例を示したが、公知の方法によりボトムゲート型薄膜トランジスタを形成してもよい。
薄膜トランジスタ２０２を形成した後、図６Ｂに示すように、第１絶縁層３０９を形成し、ソース電極又はドレイン電極３０８に達する第１コンタクトホール３１０を形成する。本実施形態では、第１絶縁層３０９として、感光性アクリル樹脂で構成される樹脂層を形成し、フォトマスクを用いた露光により第１コンタクトホール３１０を形成する。なお、第１絶縁層３０９は平坦化膜として用いるため、膜厚を１〜３μｍとすることが好ましい。
次に、図７Ａに示すように、第１コンタクトホール３１０が設けられた第１絶縁層３０９を覆うように第２絶縁層３１１を形成する。本実施形態では、第２絶縁層３１１として、窒化シリコン層を用いるが、酸化シリコン層としてもよい。膜厚は、水分等のバリア性を考慮して３０〜３００ｎｍの範囲で適宜設定すればよい。第２絶縁層３１１には、通常のフォトリソグラフィによりパターニングが施され、第２コンタクトホール３１２が設けられる。第２コンタクトホール３１２は、図４に示したように、第１コンタクトホール３１０の一部と第１絶縁層３０９の一部にまたがって矩形状に設けられる。
第２絶縁層３１１に対して第２コンタクトホール３１２を形成したら、図７Ｂに示すように、画素電極３１３を形成する。なお、画素電極３１３は、複数の画素に対応する位置にそれぞれ対応するように形成される。さらに、画素電極３１３は、第１コンタクトホール３１０の全体と第２コンタクトホール３１２の一部を覆うように形成される。本実施形態の場合、具体的には、ＩＴＯ薄膜で銀薄膜を挟んだ三層構造の導電層を形成し、その導電層をパターニングして画素電極３１３を形成する。本実施形態では、表示装置の上方（第１基板３０１から遠ざかる方向を上とする）に向かって光を取り出す構成とするため、銀薄膜を反射層として利用する。このように形成された画素電極３１３は、本実施形態の有機ＥＬ表素子における陽極（アノード）として機能する。
次に、図８に示すように、バンクとして機能する第３絶縁層３１４を形成する。第３絶縁層３１４は、膜厚１μｍ程度の樹脂層を形成した後、画素の発光領域に対応する部分に開口部を形成することにより得ることができる。つまり、第３絶縁層３１４は、薄膜トランジスタ２０２の上方や画素電極３１３の縁部（エッジ部）を覆うように形成される。その結果、第３絶縁層３１４の一部は、第２コンタクトホール３１２の一部を介して第１絶縁層３０９に接する。
第３絶縁層３１４を形成したら、画素電極３１３及び第３絶縁層３１４の上にＥＬ層３１５を形成する。本実施形態では、ＥＬ層３１５として、白色光を発する層をすべての画素に対して共通に形成する。これにより、製造プロセスを簡略化でき、生産性の高い製造プロセスを構築することができる。なお、ＥＬ層３１５には、発光層以外に、電荷注入層、電荷輸送層、またはそれらの両方が含まれていてもよい。また、ＥＬ層３１５は、公知の方法で形成することができる。例えば、低分子のＥＬ材料を蒸着により形成したり、高分子のＥＬ材料をインクジェット法やスピンコート法等により形成したりしてもよい。
次に、有機ＥＬ素子の陰極として機能する共通電極３１６を形成する。本実施形態において、共通電極３１６としては、スパッタ法で形成したＩＴＯ膜又はＩＺＯ膜を用いる。勿論、他の透明導電膜を用いてもよいし、ＭｇＡｇを光が透過する程度の薄膜として形成するといった金属膜を用いてもよい。その後、保護膜として窒化シリコンで構成される第４絶縁層３１７を形成する。このとき、共通電極３１６と第４絶縁層３１７とを外気に触れさせることなく連続形成することが望ましい。
以上のようにして、本実施形態の有機ＥＬ表示装置のアレイ基板が完成する。さらに完成したアレイ基板に対し、図３に示した対向基板（第２基板３１９、カラーフィルタ３２０及びブラックマスク３２１で構成される基板）を充填材３１８により貼り合わせれば、図３に示した有機ＥＬ表示装置１００を得ることができる。
（第２の実施形態）
図９は、第２実施形態の有機ＥＬ表示装置２００の画素の構成を示す図である。図１０は、第２実施形態の有機ＥＬ表示装置２００の画素の一部の構成を示す図である。第１実施形態との違いは、第２実施形態の有機ＥＬ表示装置では、第１コンタクトホール３１０の全部の範囲に重なるように第２コンタクトホール４０１が設けられる点である。その他の構成については、第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置１００と同じであるため、詳細な説明は省略する。
図９は、第２実施形態の有機ＥＬ表示装置２００の画素の構成を示す図である。図１０は、第２実施形態の有機ＥＬ表示装置２００の画素の一部の構成を示す図である。第１実施形態との違いは、第２実施形態の有機ＥＬ表示装置では、第１コンタクトホール３１０の全部の範囲に重なるように第２コンタクトホール４０１が設けられる点である。その他の構成については、第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置１００と同じであるため、詳細な説明は省略する。
第１実施形態において図３に示した構造では、第２絶縁層３１１に設けた第２コンタクトホール３１２が、第１絶縁層３０９に設けられた第１コンタクトホール３１０の一部に重なる例を示した。本実施形態の場合、図９に示すように、第１コンタクトホール３１０内の第２絶縁層３１１はすべて除去され、第２コンタクトホール４０１が第１コンタクトホール３１０の全部の範囲に重なる。つまり、第２コンタクトホール４０１となる領域が、第１コンタクトホール３１０となる領域を包含する。
また、図１０に示す平面図によれば、第１コンタクトホール３１０は、第２コンタクトホール３１２の内側に設けられる。そのため、第１コンタクトホール３１０の底面の全域において、その下に配置されたソース電極又はドレイン電極３０８の一部が露出する。
図４と図１０とを比較すれば明らかなように、本実施形態の構造とした場合には、ソース電極又はドレイン電極３０８と画素電極３１３との接触面積が増加するため、両者の電気的接続を良好なものとすることができる。さらに、第２コンタクトホール３１２の面積が大きくなったことに伴って水抜き用の開口部４０２の面積も大きくなり、第１絶縁層３０９からの水分を含むガスの放出性能がさらに向上する。
以上のように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置２００は、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００について説明した効果に加えて、ドレイン電極３０８と画素電極３１３との電気的な接続と、第１絶縁層３０９からの水分を含むガスの放出性能とをさらに良好なものとすることができる。
（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態の有機ＥＬ表示装置３００の画素の構成を示す図である。図１２及び図１３は、第３実施形態の有機ＥＬ表示装置３００の製造工程を示す図である。第１実施形態との違いは、第３実施形態の有機ＥＬ表示装置では、第１コンタクトホール３１０を覆うように第２導体を設け、さらに有機ＥＬ素子の下方に容量電極を設けた点である。その他の構成については、第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置１００と同じであるため、詳細な説明は省略する。
図１１は、第３実施形態の有機ＥＬ表示装置３００の画素の構成を示す図である。図１２及び図１３は、第３実施形態の有機ＥＬ表示装置３００の製造工程を示す図である。第１実施形態との違いは、第３実施形態の有機ＥＬ表示装置では、第１コンタクトホール３１０を覆うように第２導体を設け、さらに有機ＥＬ素子の下方に容量電極を設けた点である。その他の構成については、第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置１００と同じであるため、詳細な説明は省略する。
本実施形態の有機ＥＬ表示装置３００においては、図１１に示すように、第１コンタクトホール３１０の上に第２導体５０１が設けられる。第２導体５０１は、ソース電極又はドレイン電極３０８と画素電極３１３とを電気的に接続するための電極として機能する。第２導体５０１は、公知の導電材料で構成することができるが、後述する容量電極５０２を構成する導電材料との間で、エッチング選択比が確保できる材料を用いることが望ましい。本実施形態では、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも１つを含む透明導電材料で第２導体５０１を構成することができる。これにより、第２導体５０１は、容量電極５０２を形成する際のエッチングストッパーとして機能させることができる。
さらに、本実施形態の有機ＥＬ表示装置３００においては、画素電極３１３と第１絶縁層３０９との間に第３導体５０２が設けられる。第３導体５０２は、画素電極３０８と対になって容量電極として機能する。すなわち、容量電極５０２と画素電極３０８との間に誘電体として第２絶縁層３１１が配置される構造となるため、第３導体５０２は、ＥＬ素子に接続された容量の一方の電極として機能する。なお、第３導体５０２は、電源線と電気的に接続されていてもよいし、共通電極３１６と電気的に接続されていてもよい。
第３導体５０２は、公知の導電材料で構成することができる。本実施形態では、モリブデン（Ｍｏ）薄膜でアルミニウム（Ａｌ）薄膜を挟んだ積層構造とするが、この構成に限定されるものではない。
次に、第３実施形態の有機ＥＬ表示装置３００の製造工程について説明する。なお、第１コンタクトホール３１０を形成する前までのプロセスと、画素電極３１３を形成した後のプロセスは、第１実施形態と同様であるため、ここでの説明を省略する。
第１実施形態と同様のプロセスにより第１コンタクトホール３１０を形成した後、本実施形態では、図１２Ａに示すように、ＩＴＯで構成される薄膜をスパッタ法により形成し、形成された薄膜をパターニングして第２導体５０１を形成する。このとき、第２導体５０１の形状は、有機ＥＬ表示装置３００を上から見た場合に第１コンタクトホール３１０の全部の範囲と重なるように形成される。
第２導体５０１が形成されたら、次に、図１２Ｂに示すように、第３導体５０２を形成する。具体的には、第２導体５０１及び第１絶縁層３０９を覆うように、モリブデン薄膜、アルミニウム薄膜及びモリブデン薄膜の順に積層し、これらをパターニングして第３導体５０２を形成する。このとき、第２導体５０１と第３導体５０２とは、第３導体５０２をエッチングする際に用いるエッチャントに対して十分な選択比を有するため、第２導体５０１がエッチングされて除去されることはない。
なお、仮に第２導体５０１が設けられていないとした場合、その下にはアルミニウム等を含む金属材料で構成されるソース電極又はドレイン電極３０８が存在する。したがって、第３導体５０２をエッチングする際にソース電極又はドレイン電極３０８をもエッチングしてしまうおそれがある。本実施形態の構造とした場合、第２導体５０１がエッチングストッパーとして機能するため、第３導体５０２の形成に際してソース電極又はドレイン電極３０８までエッチングされてしまうことがない。
第３導体５０２が形成されたら、図１３Ａに示すように、第２コンタクトホール３１２を有する第２絶縁層３１１を形成する。第２コンタクトホール３１２は、第１実施形態と同様に、第１コンタクトホール３１０の一部及び第１絶縁層３０９の一部にまたがって重なるように形成される。ただし、第１実施形態と異なり、第２コンタクトホール３１２を形成してもソース電極又はドレイン電極３０８は露出せず、代わりに第２導体５０１が露出する。
第２絶縁層３１１を形成した後、次に、図１３Ｂに示すように、画素電極３１３を形成する。画素電極３１３は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも１つを含む透明導電材料で形成することができる。本実施形態においても、画素電極３１３は、第１コンタクトホール３１０の全体と第２コンタクトホール３１２の一部を覆うように形成される。なお、図１３Ｂでは、画素電極３１３が第２導体５０１の端部を覆うように形成されているが、端部を露出させるように形成されていてもよい。
以上のように、本実施形態によれば、画素電極３１３の下方に容量電極として機能する第３導体５０２を設けることにより、画素のほぼ全域を容量として活用することができる。また、そのような容量を形成するに当たり、第１コンタクトホール３１０の上方にエッチングストッパーとして機能する第２導体５０１を設けることにより、ソース電極又はドレイン電極３０８をエッチングすることなく第３導体５０２を形成することができる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１００：有機ＥＬ表示装置
１０２：画素部
１０３：走査線駆動回路
１０４：データ線駆動回路
１０５：ドライバＩＣ
２０１：画素
２０２：薄膜トランジスタ
２０３：画素電極
２０４：開口部
３０１：第１基板
３０２：下地層
３０３：半導体層
３０４：ゲート絶縁膜
３０５：ゲート電極
３０６：層間絶縁膜
３０７、３０８：ソース電極又はドレイン電極
３０９：第１絶縁層
３１０：第１コンタクトホール
３１１：第２絶縁層
３１２：第２コンタクトホール
３１３：画素電極（アノード）
３１４：第３絶縁層（バンク）
３１５：ＥＬ層
３１６：共通電極（カソード）
３１７：第４絶縁層
３１８：充填材
３１９：第２基板
３２０：カラーフィルタ
３２１：ブラックマスク
１０２：画素部
１０３：走査線駆動回路
１０４：データ線駆動回路
１０５：ドライバＩＣ
２０１：画素
２０２：薄膜トランジスタ
２０３：画素電極
２０４：開口部
３０１：第１基板
３０２：下地層
３０３：半導体層
３０４：ゲート絶縁膜
３０５：ゲート電極
３０６：層間絶縁膜
３０７、３０８：ソース電極又はドレイン電極
３０９：第１絶縁層
３１０：第１コンタクトホール
３１１：第２絶縁層
３１２：第２コンタクトホール
３１３：画素電極（アノード）
３１４：第３絶縁層（バンク）
３１５：ＥＬ層
３１６：共通電極（カソード）
３１７：第４絶縁層
３１８：充填材
３１９：第２基板
３２０：カラーフィルタ
３２１：ブラックマスク
Claims (18)
- 第１導体と、
前記第１導体の一部を露出させる第１コンタクトホールを有する第１絶縁層と、
前記第１コンタクトホールの少なくとも一部及び前記第１絶縁層の表面の一部を露出させる第２コンタクトホールを有する第２絶縁層と、
前記第２コンタクトホールの一部に重なるとともに前記第１導体に電気的に接続された画素電極と、
前記第２コンタクトホールの他の一部を介して前記第１絶縁層に接する第３絶縁層と、
を含み、
前記第３絶縁層が前記第１絶縁層に接する領域は、平面視で前記画素電極と重畳しない、表示装置。 - 前記画素電極は、前記第１導体に接する第２導体を介して前記第１導体に電気的に接続される、請求項１に記載の表示装置。
- 前記第２導体は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも一つを含む透明導電材料で構成される、請求項２に記載の表示装置。
- 平面視において、前記第２コンタクトホールは、前記第１コンタクトホールの一部分と重なる、請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置。
- 平面視において、前記第２コンタクトホールは、前記第１コンタクトホールの全体と重なる、請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第１絶縁層及び前記第３絶縁層は、樹脂材料で構成され、
前記第２絶縁層は、無機材料で構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記無機材料は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含む、請求項６に記載の表示装置。
- 前記第１導体は、Ｍｏ、Ａｌ、Ｗ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一つを含む金属材料で構成され、
前記画素電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも一つを含む透明導電材料で構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の表示装置。 - さらに、前記第３絶縁層に設けられた前記画素電極を露出させる開口部内に、発光層が設けられている、請求項１から８のいずれか一項に記載の表示装置。
- 第１導体を形成すること、
前記第１導体の一部を露出させるように第１コンタクトホールが設けられた第１絶縁層を形成すること、
前記第１コンタクトホールの少なくとも一部及び前記第１絶縁層の表面の一部を露出させるように第２コンタクトホールが設けられた第２絶縁層を形成すること、
前記第２コンタクトホールの一部に重なるとともに前記第１導体に電気的に接続される画素電極を形成すること、並びに、
前記第２コンタクトホールの他の一部を介して前記第１絶縁層に接する第３絶縁層を形成すること、
を含み、
前記第３絶縁層が前記第１絶縁層に接する領域は、平面視で前記画素電極と重畳しないように設けられる、表示装置の製造方法。 - さらに、前記第１コンタクトホールを形成した後、前記第１コンタクトホールの全体を覆うように、前記第１導体に電気的に接続される第２導体を形成すること、
を含み、
前記画素電極は、前記第２導体を介して前記第１導体に電気的に接続される、請求項１０に記載の表示装置の製造方法。 - 前記第２導体は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも一つを含む透明導電材料で構成される、請求項１１に記載の表示装置の製造方法。
- 前記第２コンタクトホールは、前記第１コンタクトホールの一部分と重なるように形成される、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
- 前記第２コンタクトホールは、前記第１コンタクトホールの全体と重なるように形成される、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
- 前記第１絶縁層及び前記第３絶縁層は、樹脂材料で構成され、
前記第２絶縁層は、無機材料で構成される、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。 - 前記無機材料は、酸化シリコン又は窒化シリコンを含む、請求項１５に記載の表示装置の製造方法。
- 前記第１導体は、Ｍｏ、Ａｌ、Ｗ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一つを含む金属材料で構成され、
前記画素電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも一つを含む透明導電材料で構成される、請求項１０から１６のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。 - さらに、前記第３絶縁層に前記画素電極を露出させる開口部を形成すること、及び、前記開口部内に、発光層を形成すること、を含む、請求項１０から１７のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
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