JPWO2019186805A1 - 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法 - Google Patents

有機ｅｌ表示装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019186805A1
JPWO2019186805A1 JP2019516721A JP2019516721A JPWO2019186805A1 JP WO2019186805 A1 JPWO2019186805 A1 JP WO2019186805A1 JP 2019516721 A JP2019516721 A JP 2019516721A JP 2019516721 A JP2019516721 A JP 2019516721A JP WO2019186805 A1 JPWO2019186805 A1 JP WO2019186805A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic
insulating film
light emitting
electrode
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019516721A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6603826B1 (ja
Inventor
克彦 岸本
克彦 岸本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sakai Display Products Corp
Original Assignee
Sakai Display Products Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sakai Display Products Corp filed Critical Sakai Display Products Corp
Priority to JP2019188070A priority Critical patent/JP6926169B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6603826B1 publication Critical patent/JP6603826B1/ja
Publication of JPWO2019186805A1 publication Critical patent/JPWO2019186805A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/124—Insulating layers formed between TFT elements and OLED elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1248—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition or shape of the interlayer dielectric specially adapted to the circuit arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/121—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
    • H10K59/1213—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements the pixel elements being TFTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
    • H01L27/127—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement
    • H01L27/1274—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
    • H01L29/6675—Amorphous silicon or polysilicon transistors
    • H01L29/66757—Lateral single gate single channel transistors with non-inverted structure, i.e. the channel layer is formed before the gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78651—Silicon transistors
    • H01L29/7866—Non-monocrystalline silicon transistors
    • H01L29/78672—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor
    • H01L29/78675—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor with normal-type structure, e.g. with top gate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/1201—Manufacture or treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

ＴＦＴ（２０）を含む駆動回路が形成された表面を有する基板（１０）と、駆動回路を覆うことによって基板（１０）の表面を平坦化する平坦化膜（３０）と、平坦化膜の表面上に形成され、駆動回路と接続された第１電極（４１）、第１電極の上に形成された有機発光層（４３）、及び有機発光層の上に形成された第２電極（４４）を有する有機発光素子（４０）と、を備えている。そして、平坦化膜（３０）は、駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜（３１）及び有機絶縁膜（３２）を含んでおり、有機絶縁膜（３２）の表面が、算術平面粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成されている。

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置及びその製造方法に関する。
近年、大形のテレビジョン、携帯機器などで、有機ＥＬ表示装置が採用される傾向にある。有機ＥＬ表示装置は、絶縁基板の上に、各画素の領域にスイッチング素子、駆動素子などの能動素子としての薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴともいう）を用いた駆動回路が形成され、その上に各画素の有機発光素子がＴＦＴと接続するように形成されることによって構成されている。有機ＥＬ表示装置としては、発光素子の正面を表示面とするトップエミッション型と、絶縁基板の裏面を表示面とするボトムエミッション型とがあり、トップエミッション型では、有機発光素子の表示領域によらず、その下方に前述の駆動回路が形成される。一方、ボトムエミッション型では、表示領域の周縁部に駆動回路が形成される。そのため、駆動回路を形成するスペースが少ない携帯機器などの小型の有機ＥＬ表示装置では、トップエミッション型、すなわち、表示領域のほぼ全面の下方にＴＦＴなどの駆動回路が形成されるような構成が多用される。一方、ボトムエミッション型では、画素間のスペースに多少余裕のある大形のテレビジョンなどに適している。
ＴＦＴなどによって駆動回路が形成されるとその表面が凸凹になる。その上に有機発光素子が形成されるので、駆動回路の上を、樹脂材料などで被覆することによって平坦化膜を形成している。そうすることによって、表面の平坦化が行われている。この平坦化膜は、従来、ＴＦＴが形成された後に、バリア層とする第１無機絶縁膜が形成され、前述の有機発光素子とＴＦＴとを接続するコンタクト孔をフォトリソグラフィ工程によって形成し、その上に感光性の有機絶縁膜を成膜して、フォトリソグラフィ工程と、ウェット現像によるコンタクト孔の形成によって得られていた。このように有機絶縁膜を形成することによって、ＴＦＴなどの形成による表面の凸凹が平坦化されている。
特許文献１には、アクティブマトリクス型表示装置のピクセルごとのスイッチング素子などに好適な、小さな専有面積と優れたトランジスタ特性とを両立したＴＦＴ及びその製造方法が開示されている。これは、同一構成のＴＦＴをＣＭＰ処理によって表面の凹凸を２０ｎｍ以下とされた層間絶縁膜を介して、垂直に複数層のＴＦＴを一体的に形成するものである。すなわち、微細なＴＦＴを形成する際に、浅い焦点深度に対応するために層間絶縁膜の表面の平坦度を２０ｎｍ以下にするもので、ＴＦＴの上に有機発光素子を形成するための平坦化ではない。
特開２０１７−１１１７３号公報
一方、有機ＥＬ表示装置を視認する場合、画素によって、色ムラが生じたり、輝度ムラが発生したりして視認特性が低下する場合がある。本発明者は、この色ムラ又は輝度ムラが生じる原因について鋭意検討を重ねて調べた結果、有機発光層の表面の平坦性の欠如に起因していることを見出した。すなわち、有機発光素子は、前述のように、駆動回路が形成されたＴＦＴなどの上に、表面を平坦にする平坦化膜の上に形成される。この有機絶縁膜の表面は、一応平坦になっており、従来は、これで問題はないと考えられていた。しかし、本発明者が鋭意検討を重ねて調べた結果、有機絶縁膜表面は、非感光性の樹脂を用いても、算術平均粗さのＲａで、１００〜３００ｎｍ程度であり、従来一般的に用いられている感光性樹脂では、これよりもさらに凹凸が生じていることが分り、この表面に有機発光素子の電極及び有機発光層を形成すると、有機発光層の表面も同程度の表面粗さになっていた。有機発光層の表面に凸凹が生じると、微視的に見た光の進む向きは区々になる。そのため、正面から表示画面を見ると、斜め方向に進む光は視認され難くなり、色ムラ及び／又は輝度ムラになることを見出した。
表示装置の表示画面で、たとえ、不点灯領域、常時点灯領域又は輝線といった明確な表示上の欠陥が無くても、前述したような輝度ムラ及び／又は色ムラに起因する表示ムラが生じると、表示品位が低下するという問題がある。
さらに、有機発光層の表面に反射率の大きい層を設けてマイクロキャビティにすることによって発光出力を高めることも行われるが、有機発光層の表面に凹凸があると、反射層にも凹凸が形成され、乱反射して完全な共振器とすることができず、出力の増大を得ることができなくなるという問題もある。
一方、微細なＴＦＴを製造するための平坦性を必要とするものではないので、前述の特許文献１に記載されているような表面平坦度が２０ｎｍ以下という厳しい平坦度でなくても、有機発光層で発光する光が、ほぼ正面を中心に発光する程度に平坦になっていればよい。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、有機ＥＬ表示装置の色ムラ及び／又は輝度ムラを抑制することで表示品位を向上させた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置は、薄膜トランジスタを含む駆動回路が形成された表面を有する基板と、前記駆動回路を覆うことによって前記基板の前記表面を平坦化する平坦化膜と、前記平坦化膜の表面上に形成され、前記駆動回路と接続された第１電極、前記第１電極の上に形成された有機発光層、及び前記有機発光層の上に形成された第２電極を有する有機発光素子と、を備え、前記平坦化膜は、前記駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜及び有機絶縁膜を含んでおり、前記有機絶縁膜の表面が、算術平面粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成されている。
本発明の他の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、基板の上に、薄膜トランジスタを含む駆動回路を形成する工程と、前記駆動回路の表面に第１無機絶縁膜及び有機絶縁膜を形成する工程と、前記有機絶縁膜の表面をＣＭＰ研磨する工程と、前記有機絶縁膜及び前記第１無機絶縁膜に、前記ＴＦＴに達するコンタクト孔を形成する工程と、前記コンタクト孔の内部に金属を埋め込むと共に、所定の領域に第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上に有機発光層を形成する工程と、前記有機発光層の上に第２電極を形成する工程と、を含んでいる。
本発明の実施形態によれば、ＴＦＴを含む駆動回路の凸凹の表面に有機絶縁膜が形成され、その表面がＣＭＰによって研磨されることで、その表面が算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下の平坦度になるように平坦化されている。その結果、微視的に斜め方向に進む光が大幅に抑制され、色ムラ及び／又は輝度ムラの発生を抑制し、有機ＥＬ表示装置の表示品位を大幅に向上させることができる。
本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の断面図である。 図１の第２無機絶縁膜のない実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示すフローチャートである。 図２Ａの工程をさらに詳細に説明するフローチャートである。 図１の第２無機絶縁膜のない実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示す断面図である。 図１の第２無機絶縁膜のない実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示す断面図である。 図１の第２無機絶縁膜のない実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示す断面図である。 図１の第２無機絶縁膜のない実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示す断面図である。 図１の第２無機絶縁膜のない実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示す断面図である。 図１の第２無機絶縁膜のない実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示す断面図である。 図１の第２無機絶縁膜のない実施例１の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示す断面図である。 図１の有機ＥＬ表示装置の実施例２の製造工程を示す断面図である。 図１の有機ＥＬ表示装置の実施例２の製造工程を示す断面図である。 図１の有機ＥＬ表示装置の実施例２の製造工程を示す断面図である。 図１の有機ＥＬ表示装置の実施例２の製造工程を示す断面図である。 図１の有機ＥＬ表示装置の実施例２の製造工程を示す断面図である。
次に、図面を参照しながら本発明の一実施形態である有機ＥＬ表示装置が説明される。図１に一実施形態の有機ＥＬ表示装置の一画素（厳密には、一画素中の赤、緑、青のサブ画素であるが、本明細書では、これらのサブ画素も含めて一画素ということもある）分の概略の断面図が示されている。
本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置は、図１にその断面の説明図が示されるように、ＴＦＴ２０を含む駆動回路が形成された表面を有する基板１０と、駆動回路を覆うことによって基板１０の表面を平坦化する平坦化膜３０と、平坦化膜３０の表面上に形成され、駆動回路と接続された第１電極４１、第１電極４１の上に形成された有機発光層４３、及び有機発光層４３の上に形成された第２電極４４を有する有機発光素子４０と、を備えている。そして、平坦化膜３０は、駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜３１及び有機絶縁膜３２を含んでおり、有機絶縁膜３２の表面が、算術平面粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成されている。さらに、有機発光層４３がコンタクト孔３０ａの直上を避けて形成されている。
すなわち、本実施形態の有機ＥＬ表示装置では、駆動回路が形成されることによって、基板１０の表面が凸凹にされたのを無機絶縁膜３１と有機絶縁膜３２との積層による平坦化膜３０を形成し、さらにその表面がＣＭＰ研磨されることによって、算術平面粗さＲａで５０ｎｍ以下の平坦度に形成されていることに一つの特徴がある。なお、この有機絶縁膜３２の表面にさらに第２無機絶縁膜３３を形成することによって平坦化膜３０とすることができ、図１に示される例では、この第２無機絶縁膜３３も形成されている。さらには、本実施形態の有機ＥＬ表示装置では、駆動回路と第１電極４１とを接続するコンタクト孔３０ａの直上ではない領域に有機発光層４３が形成されていることにもう一つの特徴がある。
前述したように、本発明者は、有機ＥＬ表示装置の色ムラ及び／又は輝度ムラが生じる原因について鋭意検討を重ねて調べた結果、有機発光素子４０の有機発光層４３の面に凹凸があり、微視的には、有機発光層４３の表面が完全な平坦ではなく、微視的にみると傾いている部分があり、傾いていると、有機発光層４３の表面の法線方向が表示面の法線方向に対して傾くことになる。そうすると、表示面と垂直方向から視認する場合、発光した光が斜め方向に進む画素の光は認識し難くなり、輝度の低下又は混色の色が変化することになる。すなわち、発光する光は、その法線方向に最も輝度が大きく法線方向から傾くにつれてその輝度は低下する。スマートフォンなどの小型の表示装置では、このサブ画素の大きさは、一辺が数十μｍ程度と非常に小さい。そのため、僅かな凹凸があっても有機発光層４３の表面に凸凹のあるサブ画素では、正面に対する発光が非常に弱くなる。
従来は、このような色ムラ及び／又は輝度ムラの対策としては、表示パネルの外縁にＴＦＴを作り込んでおいて、製品になった後の検査で色ムラ及び／又は輝度ムラがある画素の輝度を回路によって調整することが行われている。そのため、駆動回路が複雑になるという問題もある。
本実施形態では、前述したように、色ムラ及び／又は輝度ムラの原因を突き止めたため、その有機発光層４３の表面の平坦度を向上させるため、その下地となる平坦化膜３０の表面を５０ｎｍ以下にすると共に、コンタクト孔３０ａの直上を避けて、有機発光層４３を形成することで、殆ど色ムラ及び／又は輝度ムラが発生しないことを見出した。表面粗さは、小さいほど好ましいが、前述した特許文献１に示されるように、２０ｎｍ以下という平坦度にする必要はなく、算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以上であっても、色ムラ又は輝度ムラが殆ど現れないことを見出した。すなわち、表面粗さは小さいほど好ましいので下限は設定されないが、表面粗さを小さくするには、研磨作業が大変になるので、２０ｎｍ以上で、５０ｎｍ以下の表面粗さにすることが好ましい。
具体的には、従来の方法では、この平坦化膜は、無機バリア膜を形成してからドライエッチングによってコンタクト孔を形成し、その上に有機絶縁膜（感光性樹脂）を成膜してウェットエッチングによってコンタクト孔の形成が行われていた。すなわち、前述したように、有機絶縁膜は液状の樹脂を塗布して形成されるため、表面は平坦になり、問題ないと考えられていた。しかし、この有機絶縁膜の表面の平坦度は、非感光性樹脂を用いても、算術平均粗さＲａで１００〜３００ｎｍ程度あり、感光性樹脂ではこれよりもさらに大きくなり、本発明者は、この程度の平坦化では十分でないことを突き止めた。この場合、感光性樹脂が用いられると、混入される光重合開始剤の影響によって、さらに表面粗さが大きくなる。そして、前述したように、有機絶縁膜３２の表面をＣＭＰ研磨することによって、表面粗さを算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下にすることによって、色ムラ及び／又は輝度ムラの発生を殆ど抑制し得ることを見出した。すなわち、前述の特許文献１に記載されているような２０ｎｍ以下の平坦度にする必要はないが、５０ｎｍ程度以下にする必要がある。
（有機ＥＬ表示装置の構造）
次に、図１に示される有機ＥＬ表示装置及びその製造方法について具体的に説明がされる。
基板１０は、基板面を表示面として表示画像を視認するボトムエミッション型の場合には、有機発光層４３で発光した光を透過させる必要があり、透光性の材料で、絶縁性の基板が用いられる。具体的には、ガラス基板又は、ポリイミドなどの樹脂フィルムが用いられる。樹脂フィルムが用いられることによって、有機ＥＬ表示装置を可撓性にすることができ、曲面などに貼り付けることも可能になる。
基板１０がガラス基板の場合は必要ないが、基板１０がポリイミドのような樹脂フィルムの場合には、表面が結晶性でなく、半導体層を直接形成し難いため、ベースコート層１１が形成される。ベースコート層１１としては、例えばプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ2を５００ｎｍ厚／ＳｉＮxを５０ｎｍ厚／ＳｉＯ2を２５０ｎｍ厚程度の積層体が形成される。
ベースコート層１１の上にＴＦＴ２０を含む駆動回路が形成されている。図１では、陰極配線２７のみが示されているが、その他のゲート配線及び信号配線なども同様に形成されている。そして、その上にＴＦＴ２０が形成されている。図１では、発光素子４０を駆動するＴＦＴ２０のみが示されているが、その他のスイッチングＴＦＴなど、他のＴＦＴも同様に形成されている。この駆動回路は、有機ＥＬ表示装置が基板１０と反対面を表示面とするトップエミッション型の場合は、有機発光素子４０の発光領域の下方の全面に亘って形成され得る。しかし、基板１０側を表示面とするボトムエミッション型では、有機発光素子４０の発光領域の下方にＴＦＴなどを形成することはできない。そのため、ＴＦＴなどは発光領域と平面的に重なる部分の周囲に形成される必要がある。この場合、周囲のＴＦＴ又は配線が形成される領域と発光領域の下のＴＦＴなどが形成されない領域との境界部に傾斜面ができるため、発光領域の周縁部で凹凸ができ、表示品位を低下させる原因になる。従って、ボトムエミッション型でも、同様の平坦度が求められる。なお、キャパシタも各画素に形成されるが、広い面積で厚さは薄く発光領域の下に形成されても殆ど微細な凸凹の原因にはならない。
ＴＦＴ２０は、ソース２１ｓ、チャネル２１ｃ、及びドレイン２１ｄを有する半導体層２１と、ゲート絶縁膜２２とゲート電極２３と層間絶縁膜２４とソース電極２５とドレイン電極２６とで形成されている。ゲート絶縁膜２２は、５０ｎｍ厚程度のＳｉＯ2などからなり、ゲート電極２３は、２５０ｎｍ厚程度のＭｏなどの成膜後のパターニングなどによって形成されている。その上には３００ｎｍ厚程度のＳｉＯ2膜と３００ｎｍ厚程度のＳｉＮx膜からなる層間絶縁膜２４が形成され、ソース２１ｓ及びドレイン２１ｄと接続するようにソース電極２５及びドレイン電極２６が形成されることによってＴＦＴ２０を含む駆動回路が形成されている。なお、層間絶縁膜２４が形成される前に、ソース２１ｓ及びドレイン２１ｄの電極接続部には、ボロンがドーピングされてｐ+化され、アニールによって活性化されている。さらに具体的な構造に関しては、後述される製造方法の具体例で説明される。なお、図１に示される例では、ゲート電極２３が半導体層２１の基板１０と反対側に形成されるトップゲートの構造であるが、基板１０上にゲート電極２３が形成されるボトムゲートの構造でも同様である。
このＴＦＴ２０を含む駆動回路の表面にバリア層としての２００ｎｍ厚程度のＳｉＮxなどからなる第１無機絶縁膜３１と、例えばポリイミド又はアクリル樹脂からなる有機絶縁膜３２を２μｍ程度成膜して表面がＣＭＰ研磨されることによって、表面粗さが算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下にされている。この有機絶縁膜は、光重合開始剤を混入した感光性の有機絶縁膜でもよい。感光性の有機絶縁膜であれば、第１無機絶縁膜３１の形成後に有機絶縁膜３２が形成され、フォトリソグラフィ工程による露光と現像でコンタクト孔３０ａが形成される。この場合、コンタクト孔３０ａが形成された後にＣＭＰ研磨がなされてもよい。有機絶縁膜３２をＣＭＰ研磨する際に、コンタクト孔３０ａ内にＣＭＰの研磨剤入り込んでも、コンタクト孔の大きさは、研磨剤の粒径より遥かに大きい（例えば５０倍程度）ので、洗浄で除去することができ、特に問題は生じない。有機絶縁膜３２が非感光性の場合には、第１無機絶縁膜３１と一括してコンタクト孔３０ａが形成される。この際、有機ＥＬ表示装置の陰極（第２電極）を陰極配線２７と接続するための第２コンタクト４５を形成するためのコンタクト孔３０ｂも同時に平坦化膜３０に形成されている。
図１に示される例では、この有機絶縁膜３２の上に例えばＳｉＮxなどからなる４００ｎｍ厚程度の第２無機絶縁膜３３が形成されている。この第２無機絶縁膜３３が形成されることによって、コンタクト孔３０ａを形成するエッチングの際に、エッチャントによる有機絶縁膜の腐食を防止することができるので好ましい。また、無機絶縁膜は、その下地の平坦性をそのまま維持するので、研磨をする必要もない。この第２無機絶縁膜３３の形成後に、３層を一括してエッチングすることによってコンタクト孔３０ａが形成されている。
そして、例えばＩＴＯとＡｇ又はＡＰＣなどの金属とＩＴＯがスパッタリングなどによって成膜されることによって、コンタクト孔３０ａ内にＡｇなどの金属が埋め込まれると共に、有機絶縁膜３２又は第２無機絶縁膜３３（第２無機絶縁膜３３が形成される場合）、すなわち平坦化膜３０の表面に同じＡｇ又はＡＰＣなどの金属とＩＴＯの導電層が形成された後にパターニングによって、表面と最下層がＩＴＯ膜で、その間にＡｇ又はＡＰＣがサンドイッチされたＩＴＯ／Ａｇ又はＡＰＣ／ＩＴＯの積層膜などにより第１電極（陽極）４１が形成される。この第１電極４１は、コンタクト孔３０ａの内部に埋め込まれた導体層と連続して形成されるが、コンタクト孔３０ａの上の凹みが生じやすい場所を避けて、表面が平坦にされた平坦化膜３０の表面に位置するようにパターニングして形成されている。これによって第１電極４１の表面も平坦化膜３０の表面と同程度の平坦度にされ、その上の有機発光層４３の表面も同程度の平坦になる。
第１電極（陽極）４１は、有機発光層４３との関係で、仕事関数が５ｅＶ程度のものが好ましく、トップエミッション型の場合、上記材料が用いられる。ＩＴＯ膜は１０ｎｍ程度の厚さに形成され、Ａｇ又はＡＰＣは１００ｎｍ程度の厚さに形成される。ボトムエミッション型の場合には、ＩＴＯ膜が３００ｎｍ〜１μｍ程度の厚さに形成される。その第１電極４１の周縁部に各画素を区画すると共に、陽極と陰極の絶縁を図るための絶縁材料からなる絶縁バンク４２が形成されており、その絶縁バンク４２によって囲まれる第１電極４１の上に有機発光層４３が積層されている。
有機発光層４３は、絶縁バンク４２に囲われて露出する第１電極４１の上に積層される。この有機発光層４３は、図１などでは一層で示されているが、種々の材料が積層されて複数層で形成される。また、この有機発光層４３は水分に弱く全面に形成してからパターニングをすることができないため、蒸着マスクを用いて、蒸発又は昇華させた有機材料を選択的に必要な部分のみに蒸着することによって形成される。又は印刷によって有機発光層４３が形成されてもよい。
具体的には、例えば第１電極（陽極電極）４１に接する層として、正孔の注入性を向上させるイオン化エネルギーの整合性の良い材料からなる正孔注入層が設けられる場合がある。この正孔注入層上に、正孔の安定な輸送を向上させると共に、発光層への電子の閉じ込め（エネルギー障壁）が可能な正孔輸送層が、例えばアミン系材料により形成される。さらに、その上に発光波長に応じて選択される発光層が、例えば赤色、緑色に対してはＡｌｑ3に赤色又は緑色の有機物蛍光材料がドーピングされて形成される。また、青色系の材料としては、ＤＳＡ系の有機材料が用いられる。一方、図示しないカラーフィルタで着色される場合には、発光層は全てドーピングすることなく同じ材料で形成され得る。発光層の上には、さらに電子の注入性を向上させると共に、電子を安定に輸送する電子輸送層が、Ａｌｑ3などにより形成される。これらの各層がそれぞれ数十ｎｍ程度ずつ積層されることにより有機発光層４３の積層膜が形成されている。なお、この有機発光層４３と第２電極４４との間にＬｉＦやＬｉｑなどの電子の注入性を向上させる電子注入層が設けられることもある。これは有機層ではないが、本明細書では、有機層によって発光させるものとして、有機発光層４３内に含めている。
前述したように、有機発光層４３の積層膜のうち、発光層は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に応じた材料の有機材料が堆積されないで、カラーフィルタによってカラーの表示装置にされてもよい。すなわち、発光層が同じ有機材料で形成され、図示しないカラーフィルタにより発光色が特定されてもよい。また、正孔輸送層、電子輸送層などは、発光性能を重視すれば、発光層に適した材料で別々に堆積されることが好ましい。しかし、材料コストの面を勘案して、Ｒ、Ｇ、Ｂの２色又は３色に共通して同じ材料で積層される場合もある。
ＬｉＦ層などの電子注入層などを含む全ての有機発光層４３の積層膜が形成された後に、その表面に第２電極４４が形成されている。具体的には、第２電極（例えば陰極）４４が有機発光層４３の上に形成される。この第２電極（陰極）４４は、全画素に亘って、共通で連続して形成されている。この陰極４４は、平坦化膜３０に形成された第２コンタクト４５及びＴＦＴ２０の絶縁膜２２、２４に形成された第１コンタクト２８を介して、陰極配線２７に接続されている。第２電極４４は透光性の材料、例えば、薄膜のＭｇ-Ａｇ共晶膜により形成され、水分で腐食しやすいので、その表面に設けられる被覆層４６によって被覆されている。陰極材料は仕事関数の小さい材料が好ましく、アルカリ金属又はアルカリ土類金属などが用いられ得る。Ｍｇは仕事関数が３.６ｅＶと小さいので好ましいが、活性で安定しないので、仕事関数が４.２５ｅＶのＡｇが１０質量％程度の割合で共蒸着されている。Ａｌも仕事関数は４.２５ｅＶ程度と小さく、下地にＬｉＦが用いられることによって陰極材料として十分に使用し得る。そのため、ボトムエミッション型では、この第２電極４４にＡｌを厚く形成し得る。
被覆層（ＴＦＥ：Thin Film Encapsulation）４６は、例えばＳｉＮx、ＳｉＯ2などの無機絶縁膜からなり、一層、又は二層以上の積層膜によって形成され得る。例えば一層の厚さが０.１μｍから０.５μｍ程度で、好ましくは二層程度の積層膜で形成される。この被覆層４６は、異なる材料で多層に形成されるのが好ましい。被覆層４６は、複数層で形成されることによって、ピンホールなどができても、複数層でピンホールが完全に一致することは殆ど無く、外気から完全に遮断する。前述のように、この被覆層４６は、有機発光層４３及び第２電極４４を完全に被覆するように形成される。なお、二層の無機絶縁膜の間に有機絶縁材料を備えていてもよい。
（有機ＥＬ表示装置の製造方法）
実施例１
次に、図１に示される有機ＥＬ表示装置の第２無機絶縁膜３３のない有機ＥＬ表示装置の製造方法が、図２Ａ〜２Ｂのフローチャート及び図３Ａ〜３Ｇの製造工程の図を参照しながら説明される。
まず、図３Ａに示されるように、基板１０の上に、ＴＦＴ２０を含む駆動回路が形成される（図２ＡのＳ１）。具体的には、図２Ｂにフローチャートが示されるように、基板１０の上にベースコート層１１が形成される（Ｓ１１）。ベースコート層１１は、例えばプラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＯ2層を５００ｎｍ程度の厚さに形成し、その上にＳｉＮx層を５０ｎｍ程度の厚さに形成することによって下層を積層し、さらにその上層としてＳｉＯ2層を２５０ｎｍ程度の厚さに積層することによって形成される。
その後、ベースコート層１１の上に、例えば減圧プラズマＣＶＤ法によってアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）層からなる半導体層２１が形成される（Ｓ１２）。その後、例えば窒素雰囲気下、４５０℃程度で４５分間程度のアニール処理行うことによって、ポリシリコン化（ＬＴＰＳ：Low Temperature Poly Silicon）が行われる（Ｓ１３）。
次に、フォトリソグラフィ工程によって、レジストマスクが形成され、ドライエッチングなどによって半導体層２１がパターニングされ、ＴＦＴ２０となる部分の半導体層２１と陰極配線２７などの配線が形成される（Ｓ１４）。その後にゲート絶縁膜２２が成膜される（Ｓ１５）。ゲート絶縁膜２２は、プラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＯ2を５０ｎｍ程度成膜することで形成される。
その後、例えばスパッタ法によって、モリブデン（Ｍｏ）などの金属膜が２５０ｎｍ程度の厚さに成膜され、フォトリソグラフィ工程によって、レジストマスクの形成後にドライエッチングがなされることによって、パターニングされることでゲート電極２３が形成される（Ｓ１６）。
その後、半導体層２１にソース２１ｓ、ドレイン２１ｄが形成される。具体的には、例えばボロン（Ｂ+）をドーピングした後、４００℃程度で１時間程度のアニール処理をすることによって活性化することで、ソース２１ｓ、ドレイン２１ｄの低抵抗化が図られて形成される（Ｓ１７）。ゲート電極２３がマスクになるので、チャネル２１ｃにはボロンイオンは打ち込まれず、ソース２１ｓ、ドレイン２１ｄのみに打ち込まれて低抵抗化される。
その後、全面に層間絶縁膜２４が形成され、ソース２１ｓ、ドレイン２１ｄの一部を露出させるコンタクト孔２４ａが形成される（Ｓ１８）。層間絶縁膜２４は、例えば減圧プラズマＣＶＤ法によって、主にＳｉＯ2からなる３００ｎｍ程度の厚さの下層と、主にＳｉＮxからなる３００ｎｍ程度の厚さの上層との積層膜によって形成される。コンタクト孔２４ａは、レジスト膜の形成とフォトリソグラフィ工程によってマスクを形成し、ウェットエッチングを行うことで形成される。
その後、金属を成膜することで、コンタクト孔２４ａ内に金属が埋め込まれると共に、層間絶縁膜２４の表面にソース電極２５及びドレイン電極２６の金属膜が形成される（Ｓ１９）。ソース電極２５及びドレイン電極２６の形成は、例えばスパッタリングなどによって、Ｔｉ膜を３００ｎｍ程度と、Ａｌ膜を３００ｎｍ程度積層し、その上にＴｉを１００ｎｍ程度積層することによって形成される。層間絶縁膜２４の上に形成された金属膜を前述と同様のフォトリソグラフィ工程とウェットエッチングによってパターニングすることによって、半導体層２１のソース２１ｓ、ドレイン２１ｄにそれぞれ接続されたソース電極２５及びドレイン電極２６が形成される。なお、このソース電極２５及びドレイン電極２６の形成と同じ工程で全く同様の方法によって、陰極配線２７に接続される第１コンタクト２８が形成される。
以上の工程によって、トップゲート型で、トップコンタクト型のＬＴＰＳを用いたＴＦＴ２０を含む駆動回路、すなわちバックプレーンと呼ばれる部分が形成される。しかし、ＴＦＴ２０はこの構造に限定されず、トップゲートでボトムコンタクト構造、ボトムゲートでトップコンタクト構造、又はボトムゲートでボトムコンタクト構造などの他の構造でも用いられ得る。
その後、図３Ｂに示されるように、駆動回路の表面に第１無機絶縁膜３１と有機絶縁膜３２とが形成される（図２Ａに戻りＳ２）。第１無機絶縁膜３１は、例えばプラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮxを２００ｎｍ程度の厚さに形成される。これは、有機絶縁膜３２の成分がＴＦＴ２０の方に侵入するのを防止するバリア層として機能する。また、有機絶縁膜３２は、ＴＦＴ２０などの形成によって表面に凹凸のある部分に埋め込むもので、液状の樹脂を塗布することで有機絶縁膜３２の表面が平坦化しやすい。塗布法としては、スリットコートやスピンコートなどの方法があるが、両方を合せたスリット・アンド・スピンコート法であってもよい。この有機絶縁膜３２は２μｍ程度の厚さになるように形成され、例えばポリイミド樹脂又はや、アクリル樹脂が用いられ得る。これらの樹脂に光重合開始剤を混入させた感光性樹脂でもよい。しかし、光重合開始剤を含まない非感光性樹脂であれば、純度が高く、しかも表面平滑性が高いので好ましい。特に、アクリル樹脂が好ましい。
次に、図３Ｃに示されるように、この有機絶縁膜３２の表面がＣＭＰ研磨される（Ｓ３）。有機絶縁膜３２は、液状の樹脂を塗布して乾燥させるため、表面が平坦になりやすく、前述したように、この表面は、算術平均の表面粗さＲａで１００〜３００ｎｍ程度に形成されている。しかし、前述したように、この有機絶縁膜３２の塗布だけの平坦度では、色ムラ及び／又は輝度ムラが現れ、発光特性を十分に満足し得ないことを本発明者は見出した。そのため、ＣＭＰ研磨によって、その表面の平坦度を算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下になるように研磨している。この平坦度は小さいほど好ましいが、特許文献１に示されるような２０ｎｍ以下という非常に平坦性を要求されるものではない。５０ｎｍ程度以下であれば、色ムラ及び／又は輝度ムラが問題になるほどには現れなかった。このＣＭＰ研磨は、例えばセリア（ＣｅＯ2）系のスラリー又はヒュームドシリカ系スラリーを水とアルコールと共に供給しながら、有機絶縁膜３２の表面を研磨することによってなされる。
その後、図３Ｄに示されるように、この平坦化膜３０にＴＦＴ２０に達するコンタクト孔３０ａが形成される（Ｓ４）。このコンタクト孔３０ａの形成は、前述したコンタクト孔２４ａなどと同様に、レジストマスクを形成して、ドライエッチングなどのエッチングによって行われる。なお、この平坦化膜３０のように、無機絶縁膜と有機絶縁膜とが混在する層を纏めてエッチングをする場合には、両者のエッチングレートが異なるので、特にドライエッチングによってエッチングすることで、両者の界面に段差が生じ難いので好ましい。段差が生じると、コンタクト孔３０ａ内に埋め込む金属が完全に埋め込まれず、ソース電極２５などとの接触抵抗が増大するという問題を発生しやすい。
その後、図３Ｅに示されるように、コンタクト孔３０ａの内部に金属が埋め込まれると共に、所定の領域に有機発光素子４０用の第１電極４１が形成される（Ｓ５）。具体的には、例えばスパッタリングなどによって、ＩＴＯ膜を１０ｎｍ程度とＡｇ膜又はＡＰＣ膜を１００ｎｍ程度積層した下層と、１０ｎｍ厚程度のＩＴＯ膜からなる上層が成膜される。その結果、コンタクト孔３０ａの内部にＩＴＯと金属が埋め込まれると共に、平坦化膜３０の表面にＩＴＯと金属膜とＩＴＯ膜の積層膜が形成される。その後、そのＩＴＯと金属の積層膜をパターニングすることによって、第１電極４１が形成される。
その後、図３Ｆに示されるように、第１電極４１の上に有機発光層４３が形成される（Ｓ６）。具体的には、第１電極４１の周縁部に各画素を区画すると共に、陰極と陽極の接触を防止するための絶縁バンク４２が形成される。絶縁バンク４２は、ＳｉＯ2などの無機絶縁膜でもよいし、ポリイミド又はアクリル樹脂などの有機絶縁膜でもよい。全面に成膜され、第１電極４１の所定の場所が露出するように形成される。絶縁バンク４２の高さは、１μｍ程度に形成される。前述したように、有機発光層４３は、各種の有機材料が積層されるが、有機材料の積層は、例えば真空蒸着によって行われ、その場合には、蒸着マスクの開口を通してＲ、Ｇ、Ｂなどの所望のサブ画素を開口した蒸着マスクを介して形成される。有機発光層４３の表面には、電子の注入性を向上させるＬｉＦなどの層が形成され得る。なお、蒸着によらないで、インクジェット法などによる印刷によっても形成され得る。第１電極４１にＡｇ又はＡＰＣを用いるのは、有機発光層４３で発光した光を反射させてトップエミッション型として使用するためである。
その後、図３Ｇに示されるように、有機発光層４３の上に、第２電極（陰極）４４が形成される（Ｓ７）。第２電極４４は、薄膜のＭｇ-Ａｇ共晶膜を蒸着などによって全面に形成して陰極とされる。なお、この第２電極４４は、第２コンタクト４５上にも形成されることで第２コンタクト４５、第１コンタクト２８を介して陰極配線２７に接続されている。このＭｇ-Ａｇ共晶膜は、ＭｇとＡｇの融点が異なるので、別々のるつぼから蒸発させて成膜時に共晶化する。Ｍｇが９０質量％程度でＡｇが１０質量％程度の割合で、１０〜２０ｎｍ程度の厚さに形成される。
この第２電極４４の上には、第２電極４４及び有機発光層４３を水分又は酸素などから護る被覆層４６が形成される。この被覆層４６は、水分又は酸素に弱い第２電極４４及び有機発光層４３を保護するため、水分などを吸収し難い、ＳｉＯ2、ＳｉＮxなどの無機絶縁膜がＣＶＤ法などによって形成される。しかも、この被覆層４６は、その端部が第２無機絶縁膜３３などの無機膜と密着するように形成される。無機膜同士の接合であれば、密着性良く接合されるが、有機膜とでは、完全な密着性のよい接合を得にくいからである。従って、図１に示される第２無機絶縁膜３３が無い場合には、有機絶縁膜３２の一部を除去して、その下層の第１無機絶縁膜と接合させることが好ましい。そうすることによって、水分などの浸入を完全に防止し得る。
実施例２
図２Ａ〜２Ｂ及び図３Ａ〜３Ｇに示される実施例１の製造方法は、平坦化膜３０が第１無機絶縁膜３１と有機絶縁膜３２によって形成されていた（図１の構造の第２無機絶縁膜３３が無い構造）。このような構造でも、有機絶縁膜３２の表面が研磨されており、その表面に第１電極４１が形成されている。そのため、平坦化膜３０の表面は平坦になっていて問題はない。しかし、コンタクト孔３０ａを形成する際に、ウェットエッチングなどを行うと水分などが有機絶縁膜３２に浸入しやすく、ドライエッチングで行っても、エッチングガスなどが浸入しやすいという問題がある。水分などが浸入すると、発光素子が形成されて動作しているときに、浸み出してくると有機発光層４３又は第２電極４４の材料を劣化させる恐れがある。そのため、第２無機絶縁膜３３が有機絶縁膜３２の表面に形成されることが好ましく、図１にはその構造が示されている。その製造方法が図４Ａ〜４Ｅを参照しながら説明される。
前述の図３Ｃに示される工程までは、実施例１と同様に行われる。すなわち、有機絶縁膜３２の表面がＣＭＰ研磨によって、平坦化されている。その後、図４Ａに示されるように第２無機絶縁膜３３が、第１無機絶縁膜３１と同様に、ＳｉＮxをプラズマＣＶＤなどによって、２００ｎｍ程度の厚さで形成される。この第２無機絶縁膜３３は、前述の通りプラズマＣＶＤなどの方法で、無機材料の堆積によって形成され、しかも非常に薄いため、有機絶縁膜３２の研磨された表面の平坦度をそのまま維持する。従って、この第２無機絶縁膜３３の表面も算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下の平坦度が得られる。すなわち、この第２実施例では、平坦化膜３０が第１無機絶縁膜３１と有機絶縁膜３２と第２無機絶縁膜３３とで構成されているが、その平坦化膜３０の表面は、算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下の平坦面に形成されている。
以下の工程は、前述の実施例１と同様であるが、図４Ｂに示されるように、平坦化膜３０にコンタクト孔３０ａが形成される。形成方法は、実施例１と同じであり、その説明は省略される。
その後、図４Ｃに示されるように、コンタクト孔３０ａの内部に金属を埋め込むと共に、平坦化膜３０の表面に、有機発光素子４０の第１電極４１を形成する。この方法も前述した図３Ｅの工程と同じであり、その説明は省略される。
その後、図４Ｄに示されるように、絶縁バンク４２が形成された後、有機発光層４３が、例えば真空蒸着などの方法によって形成される。この方法も前述した実施例１の図３Ｆに示される工程と同じであり、その詳細な説明は省略される。
その後、図４Ｅに示されるように、全面に第２電極４４が形成される。この工程も前述した実施例１の図３Ｇに示される工程と同じであり、同様の方法で形成することができる。その後、この表面に被覆層４６が形成されることによって、図１に示される有機ＥＬ表示装置が得られる。
（まとめ）
（１）本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、薄膜トランジスタを含む駆動回路が形成された表面を有する基板と、前記駆動回路を覆うことによって前記基板の前記表面を平坦化する平坦化膜と、前記平坦化膜の表面上に形成され、前記駆動回路と接続された第１電極、前記第１電極の上に形成された有機発光層、及び前記有機発光層の上に形成された第２電極を有する有機発光素子と、を備え、前記平坦化膜は、前記駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜及び有機絶縁膜を含んでおり、前記有機絶縁膜の表面が、算術平面粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成されている。
本実施形態によれば、平坦化膜の表面を有機絶縁膜で形成された表面のまま、有機発光素子の第１電極を形成するのではなく、有機絶縁膜の表面がＣＭＰ研磨によって、表面が算術平面粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成され、さらに、有機発光層がコンタクト孔の直上を避けて形成されている。その結果、微視的な平面状態でも、凹凸が無く、小さなサブ画素の有機発光層の表面の法線方向が表示面の法線方向と一致する。その結果、小さなサブ画素の一部の光が斜め方向に進むという問題は無くなり、輝度ムラ、色ムラなどの表示品位を低下させる要因が無くなる。その結果、非常に表示品位の優れた有機ＥＬ表示装置が得られる。
（２）前記有機絶縁膜が、アクリル樹脂、又はポリイミド樹脂であることが、耐熱性もあり、安定した絶縁膜になるので好ましい。
（３）前記有機絶縁膜が非感光性樹脂であることが、表面を凸凹にしやすい光重合開始剤を含まないので、表面の平坦性が十分に得られやすく好ましい。
（４）前記平坦化膜が、前記有機絶縁膜の上に第２無機絶縁膜が形成されることによって３層構造であることが、コンタクト孔の形成の際などにも、水分などが有機絶縁膜に侵入することを阻止しやすいので好ましい。
（５）前記コンタクト孔が、前記３層構造に一括して形成されていることによって、有機絶縁膜がエッチング雰囲気に晒されることが無く、有機絶縁膜への水分などの侵入を抑制し得る点で好ましい。
（６）前記有機発光素子は、前記薄膜トランジスタが前記有機発光層の投影領域には形成されないで、前記基板側から光を取り出すボトムエミッション型の発光素子、又は前記薄膜トランジスタが前記有機発光層の投影領域にも形成され、前記第２電極から光を取り出すトップエミッション型の発光素子でのいずれの構造にもすることができる。すなわち、いずれの構造にしても、平坦化膜の平坦性によって、輝度ムラ、色ムラなどの表示品位を低下させる要因が無くなり、非常に表示品位の優れた有機ＥＬ表示装置が得られる。
（７）本発明の他の実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、基板の上に、薄膜トランジスタを含む駆動回路を形成する工程と、前記駆動回路の表面に第１無機絶縁膜及び有機絶縁膜を形成する工程と、前記有機絶縁膜の表面をＣＭＰ研磨する工程と、前記有機絶縁膜及び前記第１無機絶縁膜に、前記ＴＦＴに達するコンタクト孔を形成する工程と、前記コンタクト孔の内部に金属を埋め込むと共に、所定の領域に第１電極を形成する工程と、前記第１電極の上に有機発光層を形成する工程と、前記有機発光層の上に第２電極を形成する工程と、含んでいる。
本実施形態によれば、有機絶縁膜の表面をＣＭＰ研磨しているので、平坦化膜の表面が微視的に見ても平坦になっている。そのため、有機発光層の表面の法線方向が表示面の法線方向と異なり、色ムラ、輝度ムラの原因となることが抑制される。
（８）前記有機絶縁膜の上に第２無機絶縁膜を形成し、前記第２無機絶縁膜、前記有機絶縁膜及び前記第１絶縁膜の３層を一括して前記コンタクト孔を形成することが、コンタクト孔の形成工程が簡単であるのみならず、有機絶縁膜が無機絶縁膜で保護されているので、水分などの侵入を抑制し得る点で好ましい。
（９）前記平坦化の工程を、中性のセリア系研磨材、又はヒュームドシリカ系スラリーを水とアルコールと共に供給しながら研磨することによって、表面平坦度を算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下に研磨することが、有機絶縁膜を平坦に研磨することができるので好ましい。
（１０）前記コンタクト孔の形成を、ドライエッチングによって行うことが、エッチングレートの異なる無機絶縁膜と有機絶縁膜との界面にも段差が生じることなくエッチングできるので好ましい。無機絶縁膜と有機絶縁膜の境界面に段差ができると、コンタクト孔内にきれいに金属が埋め込まれず、接触抵抗の増大などを招きやすい。
１０ 基板
２０ ＴＦＴ
２１ 半導体層
３０ 平坦化膜
３１ 第１無機絶縁膜
３２ 有機絶縁膜
３３ 第２無機絶縁膜
４０ 有機発光素子
４１ 第１電極（陽極）
４３ 有機発光層
４４ 第２電極（陰極）
本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置は、薄膜トランジスタを含む駆動回路が形成された表面を有する基板と、前記駆動回路を覆うことによって前記基板の前記表面を平坦化する平坦化膜と、前記平坦化膜の表面上に形成され、前記駆動回路と接続された第１電極、前記第１電極の上に形成された有機発光層、及び前記有機発光層の上に形成された第２電極を有する有機発光素子と、を備え、前記平坦化膜は、前記駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜及び有機絶縁膜を含んでおり、前記有機絶縁膜の表面が、算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成されている。
本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置は、図１にその断面の説明図が示されるように、ＴＦＴ２０を含む駆動回路が形成された表面を有する基板１０と、駆動回路を覆うことによって基板１０の表面を平坦化する平坦化膜３０と、平坦化膜３０の表面上に形成され、駆動回路と接続された第１電極４１、第１電極４１の上に形成された有機発光層４３、及び有機発光層４３の上に形成された第２電極４４を有する有機発光素子４０と、を備えている。そして、平坦化膜３０は、駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜３１及び有機絶縁膜３２を含んでおり、有機絶縁膜３２の表面が、算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成されている。さらに、有機発光層４３がコンタクト孔３０ａの直上を避けて形成されている。
すなわち、本実施形態の有機ＥＬ表示装置では、駆動回路が形成されることによって、基板１０の表面が凸凹にされたのを無機絶縁膜３１と有機絶縁膜３２との積層による平坦化膜３０を形成し、さらにその表面がＣＭＰ研磨されることによって、算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下の平坦度に形成されていることに一つの特徴がある。なお、この有機絶縁膜３２の表面にさらに第２無機絶縁膜３３を形成することによって平坦化膜３０とすることができ、図１に示される例では、この第２無機絶縁膜３３も形成されている。さらには、本実施形態の有機ＥＬ表示装置では、駆動回路と第１電極４１とを接続するコンタクト孔３０ａの直上ではない領域に有機発光層４３が形成されていることにもう一つの特徴がある。
その後、図３Ｂに示されるように、駆動回路の表面に第１無機絶縁膜３１と有機絶縁膜３２とが形成される（図２Ａに戻りＳ２）。第１無機絶縁膜３１は、例えばプラズマＣＶＤ法によって、ＳｉＮｘを２００ｎｍ程度の厚さに形成される。これは、有機絶縁膜３２の成分がＴＦＴ２０の方に侵入するのを防止するバリア層として機能する。また、有機絶縁膜３２は、ＴＦＴ２０などの形成によって表面に凹凸のある部分に埋め込むもので、液状の樹脂を塗布することで有機絶縁膜３２の表面が平坦化しやすい。塗布法としては、スリットコートやスピンコートなどの方法があるが、両方を合せたスリット・アンド・スピンコート法であってもよい。この有機絶縁膜３２は２μｍ程度の厚さになるように形成され、例えばポリイミド樹脂又は、アクリル樹脂が用いられ得る。これらの樹脂に光重合開始剤を混入させた感光性樹脂でもよい。しかし、光重合開始剤を含まない非感光性樹脂であれば、純度が高く、しかも表面平滑性が高いので好ましい。特に、アクリル樹脂が好ましい。
（まとめ）
（１）本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、薄膜トランジスタを含む駆動回路が形成された表面を有する基板と、前記駆動回路を覆うことによって前記基板の前記表面を平坦化する平坦化膜と、前記平坦化膜の表面上に形成され、前記駆動回路と接続された第１電極、前記第１電極の上に形成された有機発光層、及び前記有機発光層の上に形成された第２電極を有する有機発光素子と、を備え、前記平坦化膜は、前記駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜及び有機絶縁膜を含んでおり、前記有機絶縁膜の表面が、算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成されている。
本実施形態によれば、平坦化膜の表面を有機絶縁膜で形成された表面のまま、有機発光素子の第１電極を形成するのではなく、有機絶縁膜の表面がＣＭＰ研磨によって、表面が算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成され、さらに、有機発光層がコンタクト孔の直上を避けて形成されている。その結果、微視的な平面状態でも、凹凸が無く、小さなサブ画素の有機発光層の表面の法線方向が表示面の法線方向と一致する。その結果、小さなサブ画素の一部の光が斜め方向に進むという問題は無くなり、輝度ムラ、色ムラなどの表示品位を低下させる要因が無くなる。その結果、非常に表示品位の優れた有機ＥＬ表示装置が得られる。

Claims (10)

  1. 薄膜トランジスタを含む駆動回路が形成された表面を有する基板と、
    前記駆動回路を覆うことによって前記基板の前記表面を平坦化する平坦化膜と、
    前記平坦化膜の表面上に形成され、前記駆動回路と接続された第１電極、前記第１電極の上に形成された有機発光層、及び前記有機発光層の上に形成された第２電極を有する有機発光素子と、
    を備え、
    前記平坦化膜は、前記駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜及び有機絶縁膜を含んでおり、
    前記有機絶縁膜の表面が、算術平面粗さＲａで５０ｎｍ以下に形成されている、有機ＥＬ表示装置。
  2. 前記有機絶縁膜が、アクリル樹脂、又はポリイミド樹脂である、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
  3. 前記有機絶縁膜が非感光性樹脂である、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ表示装置。
  4. 前記平坦化膜が、前記有機絶縁膜の上に第２無機絶縁膜が形成されることによって３層構造である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
  5. 前記コンタクト孔が、前記３層構造に一括して形成されている、請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
  6. 前記有機発光素子は、前記薄膜トランジスタが前記有機発光層の投影領域には形成されないで、前記基板側から光を取り出すボトムエミッション型の発光素子、又は前記薄膜トランジスタが前記有機発光層の投影領域にも形成され、前記第２電極から光を取り出すトップエミッション型の発光素子である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
  7. 基板の上に、薄膜トランジスタを含む駆動回路を形成する工程と、
    前記駆動回路の表面に第１無機絶縁膜及び有機絶縁膜を形成する工程と、
    前記有機絶縁膜の表面をＣＭＰ研磨する工程と、
    前記有機絶縁膜及び前記第１無機絶縁膜に、前記ＴＦＴに達するコンタクト孔を形成する工程と、
    前記コンタクト孔の内部に金属を埋め込むと共に、所定の領域に第１電極を形成する工程と、
    前記第１電極の上に有機発光層を形成する工程と、
    前記有機発光層の上に第２電極を形成する工程と、
    を含む、有機ＥＬ表示装置の製造方法。
  8. 前記有機絶縁膜の上に第２無機絶縁膜を形成し、前記第２無機絶縁膜、前記有機絶縁膜及び前記第１絶縁膜の３層を一括して前記コンタクト孔を形成する、請求項７に記載の製造方法。
  9. 前記平坦化の工程を、中性のセリア系研磨材、又はヒュームドシリカ系スラリーを水とアルコールと共に行うことによって、表面平坦度を算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下に研磨する、請求項７又８に記載の製造方法。
  10. 前記コンタクト孔の形成を、ドライエッチングによって行う請求項７〜９のいずれか１項に記載の製造方法。
JP2019516721A 2018-03-28 2018-03-28 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法 Active JP6603826B1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019188070A JP6926169B2 (ja) 2018-03-28 2019-10-11 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/012906 WO2019186805A1 (ja) 2018-03-28 2018-03-28 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019188070A Division JP6926169B2 (ja) 2018-03-28 2019-10-11 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6603826B1 JP6603826B1 (ja) 2019-11-06
JPWO2019186805A1 true JPWO2019186805A1 (ja) 2020-04-30

Family

ID=68061081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019516721A Active JP6603826B1 (ja) 2018-03-28 2018-03-28 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (3) US11114517B2 (ja)
JP (1) JP6603826B1 (ja)
CN (1) CN111886701A (ja)
WO (1) WO2019186805A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019186807A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 堺ディスプレイプロダクト株式会社 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法
CN111886701A (zh) * 2018-03-28 2020-11-03 堺显示器制品株式会社 有机el显示装置及其制造方法
KR20200115852A (ko) * 2019-03-28 2020-10-08 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN113497090B (zh) * 2020-03-20 2023-09-22 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种显示基板及其制作方法、显示面板
CN113161396B (zh) * 2021-03-19 2023-05-02 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板、其制作方法及显示装置

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3694060B2 (ja) * 1995-05-11 2005-09-14 勝美 吉野 有機発光ダイオード及びその製造方法
JP3967081B2 (ja) * 2000-02-03 2007-08-29 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置及びその作製方法
JP4831873B2 (ja) * 2000-02-22 2011-12-07 株式会社半導体エネルギー研究所 自発光装置及びその作製方法
JP4677085B2 (ja) * 2000-10-12 2011-04-27 キヤノン株式会社 光学素子の製造方法
JP4581187B2 (ja) * 2000-06-13 2010-11-17 ソニー株式会社 表示装置の製造方法
JP2002083691A (ja) 2000-09-06 2002-03-22 Sharp Corp アクティブマトリックス駆動型有機ｌｅｄ表示装置及びその製造方法
JP2003308971A (ja) * 2002-04-17 2003-10-31 Seiko Instruments Inc 有機ｅｌ素子の製造方法
JP4493931B2 (ja) * 2002-05-13 2010-06-30 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
TWI255432B (en) 2002-06-03 2006-05-21 Lg Philips Lcd Co Ltd Active matrix organic electroluminescent display device and fabricating method thereof
JP4483235B2 (ja) 2003-09-01 2010-06-16 カシオ計算機株式会社 トランジスタアレイ基板の製造方法及びトランジスタアレイ基板
US7226819B2 (en) 2003-10-28 2007-06-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Methods for forming wiring and manufacturing thin film transistor and droplet discharging method
JP4393968B2 (ja) * 2003-10-28 2010-01-06 株式会社半導体エネルギー研究所 配線の作製方法及び半導体装置の作製方法
JP4420391B2 (ja) 2004-05-28 2010-02-24 三井金属鉱業株式会社 セリウム系研摩材
WO2008035556A1 (fr) 2006-09-19 2008-03-27 Sharp Kabushiki Kaisha Écran électroluminescent organique et procédé de fabrication de celui-ci
JP5007246B2 (ja) 2008-01-31 2012-08-22 三菱電機株式会社 有機電界発光型表示装置及びその製造方法
JP5819036B2 (ja) 2008-03-25 2015-11-18 三井金属鉱業株式会社 セリウム系研摩材スラリー
JP2010139920A (ja) 2008-12-15 2010-06-24 Seiko Epson Corp 電気的固体装置、電気光学装置、電気的固体装置の製造方法、および電子機器
JP5322787B2 (ja) 2009-06-11 2013-10-23 富士フイルム株式会社 薄膜トランジスタ及びその製造方法、電気光学装置、並びにセンサー
JP2012178268A (ja) 2011-02-25 2012-09-13 Mitsubishi Chemicals Corp 有機電界発光素子、有機電界発光モジュール、有機電界発光表示装置、及び有機電界発光照明
TWI616873B (zh) 2011-05-20 2018-03-01 半導體能源研究所股份有限公司 儲存裝置及信號處理電路
KR101407310B1 (ko) * 2011-12-30 2014-06-16 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법
WO2014126037A1 (ja) 2013-02-12 2014-08-21 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置
JP6256482B2 (ja) * 2013-12-26 2018-01-10 日立化成株式会社 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法
JP6520489B2 (ja) * 2014-07-17 2019-05-29 株式会社リコー 電子回路装置、及び表示素子
JP2016153888A (ja) 2015-02-18 2016-08-25 株式会社リコー 画像表示装置
JP6583812B2 (ja) 2015-06-24 2019-10-02 国立研究開発法人物質・材料研究機構 多層構成の薄膜トランジスタの製造方法
KR102458660B1 (ko) 2016-08-03 2022-10-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치 및 전자 기기
CN106206622B (zh) * 2016-09-23 2019-05-10 京东方科技集团股份有限公司 一种阵列基板及其制备方法、显示装置
KR20180057805A (ko) * 2016-11-22 2018-05-31 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치용 백플레인 및 이의 제조 방법
KR102426624B1 (ko) * 2017-11-23 2022-07-28 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법
KR102014179B1 (ko) * 2017-12-08 2019-08-26 엘지디스플레이 주식회사 유기발광 표시장치와 그의 제조방법
WO2019186807A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 堺ディスプレイプロダクト株式会社 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法
CN111886701A (zh) * 2018-03-28 2020-11-03 堺显示器制品株式会社 有机el显示装置及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6603826B1 (ja) 2019-11-06
US20230354652A1 (en) 2023-11-02
US11758774B2 (en) 2023-09-12
WO2019186805A1 (ja) 2019-10-03
CN111886701A (zh) 2020-11-03
US11114517B2 (en) 2021-09-07
US20200411617A1 (en) 2020-12-31
US20210367018A1 (en) 2021-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6585322B1 (ja) 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法
US10693106B2 (en) Display device
JP6603826B1 (ja) 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法
TWI539591B (zh) 有機電致發光裝置及其製造方法
JP6606309B1 (ja) 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法
US20210225973A1 (en) Organic el display device and manufacturing method for organic el display device
JP7410242B2 (ja) 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法
JP2019204967A (ja) 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法
JP6564965B1 (ja) 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法
JP6694988B2 (ja) 有機ｅｌ表示装置及び有機ｅｌ表示装置の製造方法
US20230209937A1 (en) Organic light emitting display device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190327

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190327

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20190327

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20190415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190618

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190729

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190827

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190925

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191011

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6603826

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250