説明

発光装置、発光装置の製造方法及び電子機器

【課題】発光装置の品質向上を図る。
【解決手段】表示装置100の画素形成領域Rpxにおける配線交差領域Rxの近傍に、トランジスタTr11、Tr12を構成するゲート電極Tr11g、Tr12g、半導体膜SMC、チャネル保護膜BL、不純物半導体膜OHM、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dと同じ材料からなる突起層PL11〜PL15、画素電極16と同じ材料からなる突起層PL16、電源ラインLaと同じ材料からなる突起層PL17等を積層して形成した突出部PLA、PLB、PLC、PLDを設けて、対向基板20が押圧された場合に、その押圧力が突出部PLA、PLB、PLC、PLDに集中させるようにすることで、配線交差領域Rxで交差している選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaに押圧力が加わることがないようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置、発光装置の製造方法及び電子機器に係り、特に、発光素子を含む複数の画素を配列した発光装置およびその製造方法、その発光装置を実装した電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、発光素子としてEL(Electro Luminescence)素子を用いたELディスプレイ装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
発光装置であるELディスプレイ装置には複数のEL素子が備えられており、例えば、各EL素子に供給する電流を制御するアクティブマトリクス駆動方式によって、ELディスプレイ装置は様々な画像や映像を表示する。アクティブマトリクス駆動方式を適用したELディスプレイ装置は、複数の画素ごとにEL素子の発光を制御するスイッチング素子としての薄膜トランジスタを備えている。
【0003】
このようなELディスプレイ装置においては、基板の一面側に画素を構成するEL素子および薄膜トランジスタや各種配線等が形成されており、さらに、EL素子が水分や酸素などによって劣化してしまわないよう保護するために、基板の一面側に封止基板を貼り合わせて、基板と封止基板の間にEL素子等を封止する構造がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2001−147659号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来技術の場合、基板に封止基板を貼り合わせる際に、基板に対して封止基板を押し付けたときや、基板と封止基板とを貼り合わせて製造したELディスプレイ装置において、外部から封止基板に力が加えられたときに、封止基板が基板の一面側を押圧してしまうことがある。
その封止基板の押圧によって配線が損傷してしまうと、EL素子の発光に不具合が生じるなどして、ELディスプレイ装置の品質低下を招いてしまうという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、発光装置の品質向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以上の課題を解決するため、本発明の一の態様は、発光装置であって、第1基板と、前記第1基板の一面上に配列された複数の画素と、前記第1基板の一面側に対向して設けられて、前記各画素を前記第1基板との間に封止する第2基板と、を備え、前記各画素は、発光素子と、前記発光素子の発光を制御するトランジスタと、前記トランジスタに接続され、互いに交差する少なくとも二本の配線と、少なくとも、前記二本の配線が交差することによって前記二本の配線のそれぞれを境界線として分割される四つの領域のうち、前記二本の配線の頂点(交点)の対頂角の関係にある二つの領域に配置され、前記第1基板の一面側から前記第2基板に向けて前記複数の配線の頂点(交点)となる位置よりも突出するように形成された複数の突出部と、を有することを特徴とする。
好ましくは、前記トランジスタは、電極と絶縁膜と半導体膜とを有して構成され、前記突出部は、前記電極と前記絶縁膜と前記半導体膜と同じ材料からなる層を積層した積層構造を有する。
好ましくは、前記突出部の前記積層構造は、前記配線と同じ材料からなる層を含む。
そして、上記発光装置が実装された電子機器は良好に機能する。
【0008】
本発明の他の態様は、発光装置の製造方法であって、発光素子と、前記発光素子の発光を制御するトランジスタと、前記トランジスタに接続され、互いに交差する少なくとも二本の配線と、を有する複数の画素が配列された発光装置の製造方法であって、第1基板の一面上に、電極と絶縁膜と半導体膜とを有する前記トランジスタを形成する工程と、少なくとも、前記二本の配線が交差することによって前記二本の配線のそれぞれを境界線として分割される四つの領域のうち、前記二本の配線の頂点(交点)の対頂角の関係にある二つの領域に、前記第1基板の一面側から前記複数の配線の頂点(交点)となる位置よりも突出するように複数の突出部を形成する工程と、前記各画素を前記第1基板との間に封止するように、前記第1基板の一面側に第2基板を接合する工程と、を含み、前記突出部を形成する工程は、前記トランジスタを形成する工程と同時に、前記トランジスタを構成する前記電極と前記絶縁膜と前記半導体膜と同じ材料からなる層を積層して、少なくとも前記突出部の一部を成す積層構造を形成する工程を含むことを特徴とする。
好ましくは、前記突出部を形成する工程は、前記配線と同じ材料からなる層を形成して、前記積層構造の一部を形成する工程を含む。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、発光装置の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施形態に係る表示装置を示す概略ブロック図である。
【図2】本実施形態に係る表示装置に適用される画素の等価回路図である。
【図3】本実施形態に係る表示装置の表示パネルの構成を示す概略平面図である。
【図4】図3のIV−IV線に沿った面の断面図である。
【図5】本実施形態に係る表示装置に適用される画素の一例を示す平面図である。
【図6】図5のVI−VI線に沿った面の断面図である。
【図7】図5のVII−VII線に沿った面の断面図である。
【図8】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図9】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図10】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図11】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図12】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図13】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図14】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図15】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図16】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図17】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図18】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図19】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図20】本実施形態に係る表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図21】本実施形態に係る表示装置の対向基板に、押圧力を付与した状態を示す説明図である。
【図22】表示装置を実装した携帯電話機の一例を示す正面図である。
【図23】表示装置を実装したデジタルカメラの一例を示す正面側斜視図(a)と、後面側斜視図(b)である。
【図24】表示装置を実装したパーソナルコンピュータの一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【0012】
(表示装置)
図1は、本実施形態に係る表示装置を示す概略ブロック図であり、図2は、本実施形態に係る表示装置に適用される画素の等価回路図である。
また、図3は、本実施形態に係る表示装置の表示パネルの全体構成を示す概略平面図であり、図4は、図3のIV−IV線に沿った面の断面図である。
【0013】
図1に示すように、発光装置としての表示装置100は、概略、複数の画素PIXが二次元配列された表示パネル110と、各画素PIXを選択状態に設定するための選択ドライバ(選択駆動回路)120と、各画素PIXに画像データに応じた階調信号を供給するためのデータドライバ(信号駆動回路)130と、コントローラ140と、を備えている。
【0014】
ここで、本実施形態に適用される表示パネル110(表示装置100)は、図3、図4に示すように、第1基板である基板11と第2基板である対向基板20とが対向して配置された構成を有している。
この基板11の一面側(図4中、上面側)に複数の画素PIXが二次元配列された画素アレイ111が設けられており、画素アレイ111の周辺領域には、各画素PIXを駆動するための信号を供給するための引き出し線Lrが設けられている。引き出し線Lrは、一端側が画素アレイ111(各画素PIX)に接続され、他端側が例えば基板11の端部に設けられた接続端子TMに接続されている。接続端子TMは、フィルム基板(フレキシブルプリント基板)FPC等を介して、基板11の外部に設けられた選択ドライバ120やデータドライバ130、或いは、これらのドライバ機能を備えたドライバチップに接続されている。
そして、対向して配置された基板11と対向基板20は、図3、図4に示すように、画素アレイ111の周囲領域に設けられたシール材30を介して接合され、画素アレイ111(各画素PIX)が基板11と対向基板20の間に封止されて外的環境の影響を受けないように保護されている。シール材30内には基板11と対向基板20との間のギャップ(間隙)を設定するためのギャップ材(図示せず)が設けられている。これによって、基板11の一面側と対向基板20との間隙は、対向基板20の対向面(図4中、基板11側に向いた下面)が画素アレイ111の上面に接触しない程度の値に設定されている。
【0015】
また、本実施形態の表示パネル110(表示装置100)に配列される画素PIXは、例えば、図2に示すように、発光駆動回路DCと、電流駆動型の発光素子である有機EL素子OELと、を備えている。
発光駆動回路DCは、画像データに応じた電流値の発光駆動電流を生成して、有機EL素子OELに供給する。
有機EL素子OELは、発光駆動回路DCから供給される発光駆動電流に基づいて、画像データに応じた輝度階調で発光する。
【0016】
発光駆動回路DCは、例えば、図2に示すように、スイッチング素子であるトランジスタTr11、Tr12とキャパシタCsとを備えている。
トランジスタ(選択トランジスタ)Tr11は、ゲート端子が選択ラインLsに接続され、ドレイン端子がデータラインLdに接続され、ソース端子が接点N11に接続されている。
トランジスタ(駆動トランジスタ)Tr12は、ゲート端子は接点N11に接続され、ドレイン端子が電源ラインLa(高電位の電源電圧Vsa)に接続され、ソース端子が接点N12に接続されている。
キャパシタCsは、トランジスタTr12のゲート端子(接点N11)とソース端子(接点N12)の間に接続されている。
なお、選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaはそれぞれトランジスタTr11、Tr12に接続されて、有機EL素子OELを発光させるための各種信号を伝送する配線として機能する。
【0017】
また、有機EL素子OELは、アノード(後述するアノード電極となる画素電極)が発光駆動回路DCの接点N12に接続され、カソード(後述するカソード電極となる対向電極)が所定の低電位電源(基準電圧Vsc;例えば接地電位Vgnd)に接続されている。
【0018】
ここでは、トランジスタTr11、Tr12はいずれも、nチャネル型の薄膜トランジスタを適用することができる。なお、トランジスタTr11、Tr12がPチャネル型であれば、ソース端子及びドレイン端子が互いに逆になる。また、キャパシタCsは、トランジスタTr12のゲート−ソース間に形成される寄生容量、または、そのゲート−ソース間に付加的に設けられた補助容量、もしくは、寄生容量と補助容量からなる容量成分である。
【0019】
画素PIXに接続された選択ラインLsは、例えば表示パネル110(表示装置100)の行方向(図1中、左右方向)に配設されて、選択ドライバ120に接続されている。そして、選択ラインLsには、選択ドライバ120から選択レベルまたは非選択レベルの選択電圧(選択信号)Vselが印加される。また、画素PIXに接続されたデータラインLdは、例えば表示パネル110(表示装置100)の列方向(図1中、上下方向)に配設されて、データドライバ130に接続されている。データラインLdには、データドライバ130から画像データに応じた階調電圧(選択信号)Vdataが印加される。また、画素PIXに接続された電源ラインLaには、電源電圧(電圧信号)Vsaが印加される。
【0020】
コントローラ140は、表示装置100の外部から供給される画像データに基づいて、輝度階調データを含むデジタルデータからなる表示データを生成して、データドライバ130に供給する。また、コントローラ140は、画像データに基づいて生成または抽出されるタイミング信号に基づいて、選択ドライバ120及びデータドライバ130の動作状態を制御して、表示パネル110(表示装置100)における所定の画像表示動作を実行するための選択制御信号及びデータ制御信号を生成して出力する。
【0021】
これにより、選択ドライバ120は、選択制御信号に基づいて、各行の選択ラインLsに所定のタイミングで選択レベルの選択電圧Vselを印加することにより、各行の画素PIXを選択状態に設定する。データドライバ130は、データ制御信号に基づいて、画像データに応じた階調電圧Vdataを生成して、各データラインLdを介して、選択状態に設定された画素PIXに供給する。
【0022】
そして、このような回路構成を有する画素PIXを備えた表示装置100の表示駆動動作は、まず、所定の選択期間に、選択ドライバ120から選択ラインLsに対して、選択レベル(ハイレベル)の選択電圧Vselを印加することにより、トランジスタTr11をオン動作させて、画素PIXを選択状態に設定する。このタイミングに同期して、データドライバ130から画像データに応じた電圧値の階調電圧VdataをデータラインLdに印加することにより、トランジスタTr11を介して接点N11に、階調電圧Vdataに応じた電位が印加される。
【0023】
これにより、トランジスタTr12が階調電圧Vdataに応じた導通状態でオン動作して、ドレイン−ソース間に所定の電流値の発光駆動電流が流れ、有機EL素子OELは、階調電圧Vdata(すなわち画像データ)に応じた輝度階調で発光する。このとき、トランジスタTr12のゲート−ソース間に接続されたキャパシタCsには、接点N11に印加された階調電圧Vdataに基づいて電荷が蓄積(充電)される。
【0024】
次いで、選択期間終了後の非選択期間において、選択ドライバ120から選択ラインLsに対して、非選択レベル(ローレベル)の選択電圧Vselを印加することにより、トランジスタTr11をオフ動作させて、画素PIXを非選択状態に設定する。このとき、キャパシタCsに蓄積された電荷(すなわち、ゲート−ソース間の電位差)が保持されて、トランジスタTr12のゲート端子に階調電圧Vdataに相当する電圧が印加される。したがって、トランジスタTr12のドレイン−ソース間に発光動作状態(選択期間)と同等の電流値の発光駆動電流が流れて、有機EL素子OELは発光状態を継続する。
そして、このような表示駆動動作を、表示パネル110(表示装置100)に二次元配列された全ての画素PIXについて、例えば各行ごとに順次実行することにより、所望の画像情報が表示される。
【0025】
(画素のデバイス構造)
次に、前述したような回路構成を有する画素(発光駆動回路及び有機EL素子)の具体的なデバイス構造について説明する。ここでは、有機EL素子OELの有機EL層において発光した光が、透明な基板11を透過して視野側(基板11の下面側)に出射されるボトムエミッション型の発光構造を有する表示パネル110(表示装置100)について示す。
【0026】
図5は、本実施形態に係る表示装置に適用される画素の一例を示す平面図である。また、図6は、図5のVI−VI線に沿った面の断面図であり、図7は、図5のVII−VII線に沿った面の断面図である。
【0027】
画素PIXは、図5〜図7に示すように、ガラス等の透明な絶縁性の基板(第1基板)11の一面側(図6中、上面側)に設定された画素形成領域Rpxごとに設けられている。この画素形成領域Rpxには、少なくとも、有機EL素子OELの形成領域(EL素子形成領域)Relと、隣接する画素PIXとの間の境界領域とが設定されている。さらに、画素形成領域Rpxは、各種配線(選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLa)が絶縁された状態で立体交差する配線交差領域Rxを含んでいる。
【0028】
図5に示した画素PIXにおいて、画素形成領域Rpxの縁辺(図中、下側)には、各々、行方向(図中、左右方向)に延在するように選択ラインLs及び電源ラインLaが配設されている。また、画素形成領域Rpxの縁辺(図中、右側)には、選択ラインLs及び電源ラインLaに直交して、列方向(図中、上下方向)に延在するようにデータラインLdが配設されている。
【0029】
また、図5に示した表示装置100(画素PIX)においては、例えば図6に示すように、画素形成領域Rpx内のEL素子形成領域Relに開口部が設けられた隔壁層15が設けられている。すなわち、図5に示した表示装置100(画素PIX)において、行方向(図中、左右方向)および列方向(図中、上下方向)に隣接して配列される各画素PIXの境界領域に、図6に示すように、基板11の表面に連続的な厚みを有する隔壁層15が設けられている。そして、この隔壁層15により囲まれ、かつ、画素電極16が露出した領域(すなわち、隔壁層15の開口部)がEL素子形成領域Relとして画定されている。
【0030】
選択ラインLsは、図5〜図7に示すように、データラインLd及び電源ラインLaよりも下層側となる基板11の上面に設けられている。選択ラインLsは、トランジスタTr11、Tr12のゲート電極Tr11g、Tr12gを形成するためのゲートメタル層をパターニングすることによって、ゲート電極Tr11g、Tr12gと同じ工程で一括して形成される。特に、選択ラインLsは、図5に示すように、トランジスタTr11のゲート電極Tr11gと一体的に形成されている。
【0031】
また、データラインLdは、図5〜図7に示すように、電源ラインLaよりも下層側となるゲート絶縁膜12の上面に設けられている。データラインLdは、トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dと同様に層間絶縁膜13に覆われて設けられている。すなわち、データラインLdは、トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dを形成するためのソース−ドレインメタル層をパターニングすることによって、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dと同じ工程で一括して形成される。特に、データラインLdは、図5に示すように、トランジスタTr11のドレイン電極Tr11dと一体的に形成されている。
【0032】
また、電源ラインLaは、図5〜図7に示すように、データラインLd及び電源ラインLaよりも上層側であって、トランジスタTr11、Tr12を覆う層間絶縁膜13の上面に設けられている。電源ラインLaは、図5に示すように、層間絶縁膜13に設けられたコンタクトホールHL12を介して、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dに接続されている。
【0033】
また、図5に示した画素PIXにおいては、発光駆動回路DCに設けられているトランジスタTr11、Tr12が、例えば、データラインLdに沿って列方向(図中、上下方向)に並んで配置されている。具体的には、トランジスタTr11、Tr12のチャネルの幅方向が、データラインLdに平行に延在する向きに設けられている。また、トランジスタTr11、Tr12はいずれも図6に示すような電界効果型の薄膜トランジスタ構造を有している。なお、以下のトランジスタTr11についての説明では、図示の都合上、図6に示したトランジスタTr12の断面構造を参照しながら説明するものとする。
【0034】
トランジスタTr11、Tr12は、図5、図6に示すように、基板11上に形成されたゲート電極Tr11g、Tr12gを被覆するように、ゲート絶縁膜12が設けられ、そのゲート絶縁膜12上の、ゲート電極Tr11g、Tr12gに対応する領域に半導体膜SMC(図5では省略)が設けられている。また、半導体膜SMCに形成されるチャネル領域上には絶縁膜であるチャネル保護膜BLが設けられ、チャネル保護膜BLを挟んで対向するようにソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dが設けられている。ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dと半導体膜SMCとの間には不純物半導体膜OHMが設けられ、これにより、半導体膜SMCとソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dが各々オーミック接続している。
【0035】
そして、図2に示した発光駆動回路DCの回路構成に対応するように、トランジスタTr11は、ゲート電極Tr11gが選択ラインLsと一体的に形成されている。また、ドレイン電極Tr11dは、図5に示すように、データラインLdと一体的に形成されている。また、ソース電極Tr11sは、図5に示すように、ゲート絶縁膜12に設けられたコンタクトホールHL11を介して、トランジスタTr12のゲート電極Tr12gに接続されている。ここで、コンタクトホールHL11は、図2に示した発光駆動回路DCの接点N11に対応する。
【0036】
また、トランジスタTr12は、図5に示すように、ゲート電極Tr12gがゲート絶縁膜12に設けられたコンタクトホールHL11を介して、トランジスタTr11のソース電極Tr11sに接続されている。また、ドレイン電極Tr12dは、図5に示すように、層間絶縁膜13に設けられたコンタクトホールHL12を介して、電源ラインLaに接続されている。また、ソース電極Tr12sは、図5、図6に示すように、有機EL素子OELの画素電極16に接続されている。
【0037】
有機EL素子OELは、図5、図6に示すように、画素電極(アノード電極)16と、有機EL層(発光機能層)17と、対向電極(カソード電極)18と、を順次積層した素子構造を有している。ここで、本実施形態においては、有機EL素子OELは、ボトムエミッション型の発光構造を有しているので、画素電極16は、錫ドープ酸化インジウム(ITO)等の透光性(高い光透過率)を有する透明な電極材料により形成されている。一方、対向電極18は、アルミニウム単体やアルミニウム合金等の光反射率の高い電極材料を含んで形成されている。
【0038】
画素電極16は、図5、図6に示すように、トランジスタTr12のソース電極Tr12sに接続されている。
有機EL層17は、図5、図6に示すように、基板11上に形成された隔壁層15に設けられた開口部により画定されるEL素子形成領域Relに露出する画素電極16上に形成される。有機EL層17は、例えば、正孔注入層17a及び電子輸送性発光層17bから形成されている。
【0039】
対向電極18は、基板11上に二次元配列された各画素PIXの画素電極16に対して、共通に対向するように、単一の電極層(べた電極)により形成されている。また、対向電極18は、図5、図6に示すように、各画素PIXのEL素子形成領域Relだけでなく、そのEL素子形成領域Relを画定する隔壁層15上にも延在するように設けられている。さらに、対向電極18は、図示を省略したコンタクト部や引き出し線を介して、低電位電源(基準電圧Vsc)に接続されている。
【0040】
隔壁層15は、図5、図6に示すように、基板11上に配列された画素PIX相互の境界領域に形成された層間絶縁膜13、および層間絶縁膜13上の電源ラインLaを被覆する保護絶縁膜14を被覆するように、基板11表面に厚みを持って設けられている。隔壁層15には、有機EL素子OELの画素電極16が露出する開口部が設けられている。ここで、隔壁層15は、例えばドライエッチング法を用いてパターニングが可能な絶縁材料、例えば感光性の絶縁材料であるポリイミド系の樹脂材料により形成される。
【0041】
そして、発光駆動回路DC、有機EL素子OEL及び隔壁層15が形成された基板11の一面側には、ガラス等の対向基板(第2基板)20が基板11の一面側と所定の間隙を有するように貼り合わされて、画素PIX等が封止されている。
【0042】
このようなデバイス構造を有する画素PIXにおいて、本実施形態では、図5、図7に示すように、各画素形成領域Rpx内の選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaの近傍であって、選択ラインLsとデータラインLdと電源ラインLaとが絶縁された状態で立体交差する配線交差領域Rx(配線の交点、頂点)を取り囲むように、複数(本実施形態では4つ)の突出部PLA、PLB、PLC、PLDが設けられている。ここで、突出部PLA、PLB、PLC、PLDの基板11表面からの高さ(突出寸法)は、画素形成領域Rpx内の他の素子(例えばトランジスタTr11、Tr12)よりも高くなるように形成されている。そして、突出部PLA、PLB、PLC、PLDが設けられた領域は、選択ラインLsとデータラインLdと電源ラインLaとが交差する配線交差領域Rxよりも厚く形成されており、その突出部PLA、PLB、PLC、PLDが設けられた領域は、対向基板20に最も近接した領域となっている。
【0043】
これにより、基板11に対向基板20を貼り合わせるために対向基板20を基板11側に押圧したとき、あるいは、表示装置100の使用時に対向基板20に外部から押圧力が加えられたときに、各画素形成領域Rpx内の突出部PLA、PLB、PLC、PLD部分が対向基板20に当接しても、選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaに押圧力が加わることがない。したがって、基板11に対向基板20を接合する際に負荷される押圧力や、表示装置100の使用時に対向基板20に外部から負荷される押圧力は、突出部PLA、PLB、PLC、PLDに集中し、その押圧力が選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaに加わることはないので、選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaが損傷(断線)したり、ショートしたりすることを防止することができる。
なお、突出部PLA、PLB、PLC、PLDは、その4つのうち少なくとも1つを配線交差領域Rxの近傍に設ければよい。好ましくは、配線交差領域Rxを挟む方向に沿った少なくとも2箇所(例えば、突出部PLBとPLD、または突出部PLAとPLC)に設ければよい。そして、配線交差領域Rxを囲む4箇所に突出部PLA、PLB、PLC、PLDを設けることがより好ましい。
【0044】
突出部PLA、PLB、PLC、PLDは、具体的には、図5、図7に示すように、基板11上に、突起層PL11、ゲート絶縁膜12、突起層PL12〜PL16、層間絶縁膜13、突起層PL17および保護絶縁膜14が順次積層された積層構造を有している。
ここで、突起層PL11は、トランジスタTr11、Tr12のゲート電極Tr11g、Tr12gをなすゲートメタル層(導電層)からなり、ゲートメタル層をパターニングすることによって、ゲート電極Tr11g、Tr12g及び選択ラインLsと同じ工程で一括して形成される。また、突起層PL12〜PL14は、各々、トランジスタTr11、Tr12の半導体膜SMC、チャネル保護膜BL、不純物半導体膜OHMと同じ材料からなり、各々同じ工程で一括して形成される。また、突起層PL15は、トランジスタTr11、Tr12のソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dをなすソース−ドレインメタル層(導電層)からなり、ソース−ドレインメタル層をパターニングすることによって、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dとデータラインLdと同じ工程で一括して形成される。また、突起層PL16は、有機EL素子OELの画素電極16と同じ材料からなり、同じ工程で一括して形成される。また、突起層PL17は、電源ラインLaをなす配線メタル層からなり、配線メタル層をパターニングすることによって、電源ラインLaと同じ工程で一括して形成される。
このように、突出部PLA、PLB、PLC、PLDはいずれも、ゲートメタル層やソース−ドレインメタル層、配線メタル層、半導体層、絶縁層からなる各突起層をその一部に含む積層構造を有している。尚、突出部PLA、PLB、PLC、PLDを形成する突起層PL11〜17は発光駆動回路DCを構成するトランジスタTr11、Tr12、キャパシタCs、各種配線La、Ls、Ld、有機EL素子OELとは電気的に接続していない。
【0045】
そして、以上のようなデバイス構造を有する表示パネル110(表示装置100)において、画像データ(階調電圧Vdata)に応じた所定の電流値の発光駆動電流がトランジスタTr12のドレイン−ソース間に流れて画素電極16に供給されることにより、有機EL素子OELが、その画像データに応じた所定の輝度階調で発光動作する。
このとき、表示パネル110(表示装置100)の画素電極16が高い光透過率を有し、対向電極18が高い光反射率を有することにより、各画素PIXの有機EL層17において発光した光は、画素電極16を直接透過して、あるいは、対向基板18で反射した後基板11を透過して、視野側である基板11の下面側から出射される。
【0046】
(表示装置の製造方法)
次に、本実施形態にかかる表示装置の製造方法について説明する。
図8〜図20は、表示装置の製造方法(製造工程)を示す工程断面図である。図中左側が図6に対応するトランジスタTr12の断面部分、図中右側が図7に対応する配線交差領域の断面部分である。
【0047】
まず、基板11の一面側に、例えば蒸着法やスパッタリング法等のPVD法(Physical Vapor Deposition:物理気相成長法)を用いて、ゲートメタル層を成膜する。その後、フォトリソグラフィ法を用いて所望の平面パターンを有するレジストを形成し、ウェットエッチング法またはドライエッチング法を用いて、ゲートメタル層をパターニングすることにより、図8に示すように、ゲート電極Tr12g(Tr11g)及び選択ラインLs、並びに突起層PL11を同時に形成する。
なお、ゲート電極Tr12g、Tr11g及び選択ラインLsを形成するためのゲートメタル層は、例えばアルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、ニオブ、モリブデン、銀、タンタル、タングステン等の金属単体又はこれらのいずれかを含む合金からなる金属材料、又はこれらのいずれかを含む化合物材料等を用いることができる。このゲートメタル層は、例えば100nm(1000Å)程度の膜厚に形成する。
【0048】
次いで、ゲート電極Tr12g(Tr11g)、選択ラインLs、突起層PL11が形成された基板11上に、例えばプラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)を用いて、窒化シリコン(SiN)等からなるゲート絶縁膜12、アモルファスシリコンを含む半導体層SMCx、および窒化シリコン(SiN)等からなる絶縁膜を連続的に成膜する。なお、ゲート絶縁膜12は、例えば400nm(4000Å)程度の膜厚に形成し、半導体層SMCxは、例えば50nm(500Å)程度の膜厚に形成し、半導体層SMCx上の絶縁膜は、例えば200nm(2000Å)程度の膜厚に形成する。
そして、半導体層SMCx上の絶縁膜を、フォトリソグラフィ法・エッチング法等によってパターニングして、図9に示すように、チャネル保護膜(エッチングストッパー)BLを形成する。この絶縁膜をパターニングしてチャネル保護膜BLを形成する際に、同時に突起層PL13を形成する。このチャネル保護膜BLは、半導体層SMCxにおけるチャネルとなる領域を覆う位置に形成されており、突起層PL13は、突起層PL11の上方に対応する位置に形成されている。
【0049】
次いで、図10に示すように、チャネル保護膜BL、突起層PL13が形成された基板11の半導体層SMCx上に、例えばプラズマCVD法を用いて、n型アモルファスシリコンを含む不純物層OHMxを成膜する。なお、不純物層OHMxは、例えば20nm(200Å)程度の膜厚に形成する。
【0050】
次いで、図11に示すように、不純物層OHMxと半導体層SMCxを、フォトリソグラフィ法・エッチング法等によって一括してパターニングして、不純物半導体膜OHMと半導体膜SMCを形成する。このパターニングによって不純物半導体膜OHMと半導体膜SMCを形成する際に、同時に突起層PL14と突起層PL12を形成する。突起層PL14は突起層PL13の上に、突起層PL12は突起層PL13の下に形成される。
また、このパターニングによって、トランジスタTr12のゲート電極Tr12g上のゲート絶縁膜12の所定位置にコンタクトホールHL11(図5参照)を形成し、ゲート電極Tr12gの一部を露出させる。
【0051】
次いで、図12に示すように、不純物半導体膜OHM、半導体膜SMCが形成された基板11のゲート絶縁膜12上に、例えばPVD法を用いて、ソース・ドレインメタル層SDxを成膜する。なお、ソース・ドレインメタル層SDxは、例えば200nm(2000Å)程度の膜厚に形成される。このソース・ドレインメタル層SDxは、前述したゲートメタル層と同等の金属材料を用いることができる。また、ソース・ドレインメタル層SDxは、コンタクトホールHL11内にも形成されて、トランジスタTr12のゲート電極Tr12gと電気的に接続される。
【0052】
次いで、図13に示すように、フォトリソグラフィ法・エッチング法等によって、ソース・ドレインメタル層SDxをパターニングすることにより、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12d、並びにデータラインLdを同時に形成する。
そして、基板11上に、ゲート電極Tr11g、Tr12g、半導体膜SMC、チャネル保護膜BL、不純物半導体膜OHM、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dからなるトランジスタTr11、Tr12が形成される。なお、トランジスタTr11のソース電極Tr11sはコンタクトホールHL11を介して、トランジスタTr12のゲート電極Tr12gと電気的に接続している(図5参照)。
また、ソース電極Tr11s、Tr12s、ドレイン電極Tr11d、Tr12d、データラインLdの形成と同時に、突起層PL14上に突起層PL15が形成される。
【0053】
次いで、トランジスタTr11、Tr12やデータラインLdが形成された基板11のゲート絶縁膜12上に、例えば錫ドープ酸化インジウム(ITO)等からなる透明電極膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法等を用いてパターニングすることにより、図14に示すように、各画素PIXのEL素子形成領域Relにおけるゲート絶縁膜12上に、例えば略矩形形状を呈する画素電極(アノード電極)16を形成する。この画素電極16は、その一部がトランジスタTr12のソース電極Tr12sに重なるように形成され、ソース電極Tr12sと直接接続される。
また、画素電極16の形成と同時に、突起層PL15上に突起層PL16が形成される。なお、画素電極16を形成するための透明電極膜は、例えば200nm(2000Å)程度の膜厚に形成される。
【0054】
次いで、基板11の上面側に、窒化シリコン(SiN)等からなる絶縁膜を成膜した後、その絶縁膜をパターニングすることによって、図15に示すように、各画素PIXのEL素子形成領域Relに画素電極16が露出する開口部を有する層間絶縁膜13を形成する。なお、層間絶縁膜13を形成するための絶縁膜の膜厚は、例えば400nm(4000Å)程度の膜厚に形成される。
また、このパターニングによって、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12d上の層間絶縁膜13の所定位置にコンタクトホールHL12(図5参照)を形成し、ドレイン電極Tr12dの一部を露出させる。
【0055】
次いで、層間絶縁膜13が形成された基板11の上面側に、例えばPVD法を用いて、配線メタル層を成膜する。なお、配線メタル層は、例えば400nm(4000Å)程度の膜厚に形成される。この配線メタル層は、前述したゲートメタル層やソース・ドレインメタル層と同等の金属材料を用いることができる。また、配線メタル層は、コンタクトホールHL12内にも形成されて、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dと電気的に接続される。
この配線メタル層を、フォトリソグラフィ法・エッチング法等によってパターニングすることにより、図16に示すように、層間絶縁膜13上に電源ラインLaを形成する。なお、電源ラインLaはコンタクトホールHL12を介して、トランジスタTr12のドレイン電極Tr12dと電気的に接続している(図5参照)。
また、電源ラインLaの形成と同時に、突起層PL11〜PL16の上方に対応する層間絶縁膜13上に突起層PL17が形成される。これら突起層PL11〜PL17が、突出部PLA〜PLDの主要部を構成する。
【0056】
次いで、基板11の上面側に、窒化シリコン(SiN)等からなる絶縁膜を成膜した後、その絶縁膜をパターニングすることによって、図17に示すように、各画素PIXのEL素子形成領域Relに画素電極16が露出する開口部を有する保護絶縁膜(オーバーコート絶縁膜)14を形成する。なお、保護絶縁膜14を形成するための絶縁膜の膜厚は、例えば200nm(2000Å)程度の膜厚に形成される。
【0057】
次いで、基板11の上面側に、例えばポリイミド系やアクリル系等の感光性の有機樹脂材料を塗布して樹脂層を形成した後、その樹脂層をパターニングすることにより、図18に示すように、各画素PIXのEL素子形成領域Relに画素電極16が露出する開口部15hを有する隔壁層15を形成する。これにより、各画素形成領域Rpxにおいて、隔壁層15に形成された開口部15h内に画素電極16が露出する領域が各画素PIXのEL素子形成領域Relにとして画定される。なお、隔壁層15は、例えば1.5μm程度の厚み(高さ)に形成されている。
【0058】
次いで、隔壁層15が形成された基板11を純水で洗浄した後、基板11の上面側に、例えば酸素プラズマ処理またはUVオゾン処理等を施すことによって、各EL素子形成領域Relに露出した画素電極16の表面を、後述する有機化合物含有液に対して親液化する処理を施す。
このように、隔壁層15により有機化合物含有液を塗布する領域(EL素子形成領域Rel)を画定し、加えて、各画素PIX(有機EL素子OEL)の画素電極16の表面を親液化することにより、後述するように、有機化合物含有液をノズルプリンティング法やインクジェット法を用いて塗布し、有機EL層17の発光層(正孔注入層17a、電子輸送性発光層17b)を形成する場合であっても、隣接して配置される異なる色の画素PIXのEL素子形成領域Relへの有機化合物含有液の漏出や乗り越えを抑制することができる。従って、カラー表示に対応した表示パネル110(表示装置100)を製造する場合であっても、隣接画素相互の混色を防止して、赤(R)、緑(G)、青(B)色の発光材料の塗り分けを良好に行うことができる。
【0059】
次いで、図19に示すように、各画素PIXのEL素子形成領域Relにおける、隔壁層15の開口部15h内で露出している画素電極16上に、例えば正孔注入層(担体輸送層)17a及び電子輸送性発光層(担体輸送層)17bが積層された有機EL層(発光機能層)17を形成する。
【0060】
まず、各画素PIXのEL素子形成領域Relに対して、連続した溶液を吐出するノズルプリンティング(又はノズルコート)法、または、互いに分離した不連続の複数の液滴を所定位置に吐出するインクジェット法等を用いて、正孔輸送材料の溶液又は分散液を塗布した後、加熱乾燥させて、画素電極16上に正孔注入層17aを形成する。
具体的には、有機高分子系の正孔輸送材料(担体輸送性材料)を含む有機化合物含有液として、例えばポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液(PEDOT/PSS:導電性ポリマーであるポリエチレンジオキシチオフェンPEDOTと、ドーパントであるポリスチレンスルホン酸PSSを水系溶媒に分散させた分散液)を、EL素子形成領域Relに塗布する。その後、基板11が載置されているステージを100℃以上の温度条件で加熱して乾燥処理を行って、残留溶媒を除去することにより、各EL素子形成領域Relに露出する画素電極16上に有機高分子系の正孔輸送材料を定着させて、正孔注入層17aを形成する。
さらに、各EL素子形成領域Relの画素電極16上に形成された正孔注入層17a上に、ノズルプリンティング法又はインクジェット法等を用いて、電子輸送性発光材料の溶液又は分散液を塗布した後、加熱乾燥させて、正孔注入層17aに重ねた電子輸送性発光層17bを形成する。
具体的には、有機高分子系の電子輸送性発光材料(担体輸送性材料)を含む有機化合物含有液として、例えばポリパラフェニレンビニレン系やポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む赤(R)、緑(G)、青(B)色の発光材料を、適宜水系溶媒あるいはテトラリン、テトラメチルベンゼン、メシチレン、キシレン等の有機溶媒に溶解又は分散させた0.1wt%〜5wt%の溶液を、正孔注入層17a上に塗布する。その後、窒素雰囲気中でステージを加熱して乾燥処理を行って、残留溶媒を除去することにより、正孔注入層17a上に有機高分子系の電子輸送性発光材料を定着させて、電子輸送性発光層17bを形成する。
【0061】
次いで、図20に示すように、隔壁層15及び有機EL層17(正孔注入層17a、電子輸送性発光層17b)が形成された基板11の上面側に、光反射率が高く、かつ各画素PIXの有機EL層17を介して画素電極16に共通に対向する対向電極(カソード電極)18を形成する。この対向電極18は、例えば真空蒸着法を用いて、蒸着マスクを介して純アルミニウムからなる電極層を基板11上面に成膜することにより形成される。
次いで、対向電極18が形成された基板11の一面側に直接、あるいは、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等からなる封止層を基板11の一面側に形成して基板面を封止した後、ガラス等の対向基板20を基板11の一面側(上面側)に対向するように接合することにより、表示パネル110(表示装置100)が完成する。
【0062】
このように、本実施形態の表示装置100においては、画素形成領域Rpxにおける配線交差領域Rxの近傍に突出部PLA、PLB、PLC、PLDが設けられている。
この突出部PLA〜PLDは、トランジスタTr11、Tr12を構成するゲート電極Tr11g、Tr12g、半導体膜SMC、チャネル保護膜BL、不純物半導体膜OHM、ソース電極Tr11s、Tr12s及びドレイン電極Tr11d、Tr12dと同じ材料からなる突起層PL11〜PL15、画素電極16と同じ材料からなる突起層PL16、電源ラインLaと同じ材料からなる突起層PL17、および突起層間等に設けられたゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、保護絶縁膜14、隔壁層15等が積層されて形成されている。
つまり、表示装置100を製造する過程で、トランジスタTr11、Tr12や有機EL素子OELや各種配線(選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLa)を形成する際のプロセスにおいて同時に複数の突起層PL11〜PL17が積層された突出部PLA〜PLDを形成することができる。
従って、表示装置100を製造工程の変更や、工程数の増加を伴うことなく、表示装置100の画素形成領域Rpxに突出部PLA〜PLDを形成することができる。
【0063】
この突出部PLA、PLB、PLC、PLDが設けられた領域は、選択ラインLsとデータラインLdと電源ラインLaとが交差する配線交差領域Rxよりも厚く形成されており、その突出部PLA、PLB、PLC、PLDが設けられた領域は、対向基板20に最も近接した領域となっている。
そして、基板11に対向基板20を接合するために、対向基板20を基板11側に押圧したとき、あるいは、表示装置100の使用時に対向基板20に外部から押圧力が加えられたとき、例えば、図21に示すように、押圧力(図中矢印で表記)によって基板11側に近接した対向基板20が突出部PLA、PLB、PLC、PLDに当接しても、基板11の表面からの高さが最高となる突出部PLA、PLB、PLC、PLDが設けられた領域に押圧力が集中して、選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaに押圧力が加わることがない。
これにより、基板11に対向基板20を接合する際に負荷される押圧力や、表示装置100の使用時に対向基板20に外部から負荷される押圧力は、突出部PLA、PLB、PLC、PLDに集中し、その押圧力が選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaに加わることはないので、選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLaが損傷(断線)したり、ショートしたりすることを防止することができる。
こうして表示装置100における各種配線(選択ラインLs、データラインLd、電源ラインLa)の損傷を防ぐことで、表示装置100の発光表示性能を低下させないようにして、表示装置100の品質向上を図ることができる。
【0064】
そして、以上のように形成されて製造された表示装置100は、各種電子機器に実装されて、その電子機器の表示パネルとして用いられる。
例えば、図22に示す、携帯電話機200の表示パネル1aや、図23(a)(b)に示す、デジタルカメラ300の表示パネル1bや、図24に示す、パーソナルコンピュータ400の表示パネル1cに、表示装置100を適用することができる。
【0065】
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0066】
11 基板(第1基板)
12 ゲート絶縁膜
13 層間絶縁膜
14 保護絶縁膜
15 隔壁層
16 画素電極
20 対向基板(第2基板)
100 表示装置(発光装置)
110 表示パネル
Tr11、Tr12 トランジスタ
Tr11g、Tr12g ゲート電極
Tr11s、Tr12s ソース電極
Tr11d、Tr12d ドレイン電極
SMC 半導体膜
BL チャネル保護膜
OHM 不純物半導体膜
Ls 選択ライン(配線)
Ld データライン(配線)
La 電源ライン(配線)
PLA、PLB、PLC、PLD 突出部
PL11〜PL17 突起層
OEL 有機EL素子(発光素子)
PIX 画素
Rpx 画素形成領域
Rx 配線交差領域(交点、頂点)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1基板と、
前記第1基板の一面上に配列された複数の画素と、
前記第1基板の一面側に対向して設けられて、前記各画素を前記第1基板との間に封止する第2基板と、
を備え、
前記各画素は、
発光素子と、
前記発光素子の発光を制御するトランジスタと、
前記トランジスタに接続され、互いに交差する少なくとも二本の配線と、
少なくとも、前記二本の配線が交差することによって前記二本の配線のそれぞれを境界線として分割される四つの領域のうち、前記二本の配線の頂点の対頂角の関係にある二つの領域に配置され、前記第1基板の一面側から前記第2基板に向けて前記複数の配線の頂点となる位置よりも突出するように形成された複数の突出部と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記トランジスタは、電極と絶縁膜と半導体膜とを有して構成され、
前記突出部は、前記電極と前記絶縁膜と前記半導体膜と同じ材料からなる層を積層した積層構造を有することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記突出部の前記積層構造は、前記配線と同じ材料からなる層を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
【請求項4】
請求項1〜3の何れかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする電子機器。
【請求項5】
発光素子と、前記発光素子の発光を制御するトランジスタと、前記トランジスタに接続されて互いに交差する少なくとも二本の配線と、を有する複数の画素が配列された発光装置の製造方法であって、
第1基板の一面上に、電極と絶縁膜と半導体膜とを有する前記トランジスタを形成する工程と、
少なくとも、前記二本の配線が交差することによって前記二本の配線のそれぞれを境界線として分割される四つの領域のうち、前記二本の配線の頂点の対頂角の関係にある二つの領域に、前記第1基板の一面側から前記複数の配線の頂点となる位置よりも突出するように複数の突出部を形成する工程と、
前記各画素を前記第1基板との間に封止するように、前記第1基板の一面側に第2基板を接合する工程と、
を含み、
前記突出部を形成する工程は、前記トランジスタを形成する工程と同時に、前記トランジスタを構成する前記電極と前記絶縁膜と前記半導体膜と同じ材料からなる層を積層して、少なくとも前記突出部の一部を成す積層構造を形成する工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項6】
前記突出部を形成する工程は、前記配線と同じ材料からなる層を形成して、前記積層構造の一部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の発光装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【公開番号】特開2012−74428(P2012−74428A)
【公開日】平成24年4月12日(2012.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−216363(P2010−216363)
【出願日】平成22年9月28日(2010.9.28)
【出願人】(000001443)カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Fターム(参考)】