(57)【要約】【課題】工程数を増加させることなく、信頼性の向上が可能な機能性素子を提供する。【解決手段】無機物で形成された基板上に、下地有機膜、下部電極、機能性薄膜及び上部電極が上記基板側からこの順に積層された機能性素子であって、上記下部電極は、断面視したときに、上記基板側に向かって幅がより広くなるテーパ形状を有し、上記下部電極の材料は、球状の結晶粒で構成された多結晶インジウム錫酸化物であり、上記機能性薄膜は、上記下部電極の端部を直接覆う機能性素子である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機物で形成された基板上に、下地有機膜、下部電極、機能性薄膜及び上部電極が該基板側からこの順に積層された機能性素子であって、
該下部電極は、断面視したときに、該基板側に向かって幅がより広くなるテーパ形状を有し、
該下部電極の材料は、球状の結晶粒で構成された多結晶インジウム錫酸化物であり、
該機能性薄膜は、該下部電極の端部を直接覆うことを特徴とする機能性素子。
【請求項２】
前記下地有機膜の材料は、樹脂であることを特徴とする請求項１記載の機能性素子。
【請求項３】
前記樹脂は、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂及びノボラック樹脂からなる群より選択される少なくとも一つの樹脂であることを特徴とする請求項２記載の機能性素子。
【請求項４】
前記球状の結晶粒の平均径は、前記機能性薄膜の平均膜厚以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の機能性素子。
【請求項５】
前記球状の結晶粒は、長径をａ１、短径をｂ１としたとき、（ａ１−ｂ１）／ａ１≦０．２５の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の機能性素子。
【請求項６】
前記球状の結晶粒は、長径をａ１、最大曲率半径をａ２、短径をｂ１、最小曲率半径をｂ２としたとき、ａ２≦ａ１の関係と、ｂ２≧ｂ１／８の関係とを満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の機能性素子。
【請求項７】
前記下部電極の表面粗さのＲｍａｘは、前記機能性薄膜の平均膜厚の１５％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の機能性素子。
【請求項８】
前記機能性素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の機能性素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の機能性素子を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性素子及び表示装置に関する。より詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」ともいう。）表示装置に使用される有機ＥＬ素子に好適な機能性素子と、有機ＥＬ表示装置に好適な表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部材の薄層軽量化やフレキシブル化を目的として、機能性薄膜を備える機能性素子の開発が盛んに行われている。機能性素子の中でも、有機ＥＬ素子は、薄型化が可能な有機ＥＬ表示装置への需要の高まりを受けて、積極的に研究されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に発光層が挟持された構造を有しており、発光層に電流を流すことにより、発光を呈する。このように、発光層は機能性薄膜としての機能を有する。また、有機ＥＬ素子の性能向上を目的として、発光層以外の機能性薄膜（電子注入層等）が、陽極と陰極との間に更に挿入されることもある。
【０００４】
有機ＥＬ素子に使用される機能性薄膜である有機層は、膜厚が非常に薄いことから、有機層が形成される領域の表面状態（表面凹凸）の影響を受け易い。したがって、基板上に配置された電極（陽極又は陰極。以下、下部電極とも言う。）を覆うように有機層を形成すると、基板と下部電極との段差により、下部電極の端部周辺は有機層に被覆されにくいという傾向がある。これにより、下部電極の端部周辺では、下部電極が有機層によって覆われていない領域が発生したり、有機層の膜厚が薄くなるといった、有機層の被覆不良が発生するという課題があった。下部電極が有機層によって覆われていない領域が発生すると、陽極と陰極とが短絡し、発光層に必要な電流が流れなくなるため、設定された発光輝度を得ることができなくなる。また、有機層の膜厚が薄くなると、リーク電流の増加や、有機層の破壊が懸念される。
【０００５】
下部電極の端部周辺における有機層の被覆不良の発生を抑制する方法としては、下部電極の端部周辺を覆う部材であるエッジカバーを利用する方法が知られている。
【０００６】
また、特許文献１には、柱状晶の結晶粒がランダム配向した構造を有する多結晶インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）膜を液晶表示装置の透明導電膜として使用することで、透明導電膜の段差を他の膜が乗り越える場合に、上層膜の良好な付周りを確保する技術が開示されている。特許文献１においては、透明導電膜の端部は、テーパ形状に加工されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１９４２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図２３は、エッジカバーを備えた有機ＥＬ素子の断面模式図である。図２３に示すように、基板１０１上に、下部電極１０２、有機層１０３及び上部電極１０４が形成され、下部電極１０２の端部は、エッジカバー１０５で覆われている。すなわち、有機ＥＬ層１０３が下部電極１０２の端部を覆う必要が無い。これにより、下部電極１０２の端部周辺で有機層１０３の被覆不良が発生することを防止することができる。しかしながら、この方法では、エッジカバー１０５を形成する工程が追加で必要となるため、コストの増加、スループットの低下、歩留りの低下の要因となるという点で改善の余地があった。
【０００９】
また、エッジカバーを用いずに基板と下部電極との段差を低減する方法として、特許文献１で開示されている方法と同様に、下部電極をテーパ形状に加工する方法が検討されている。この方法によれば、下部電極の端部が切り立った形状の場合と比較して、基板と下部電極との段差を低減することができ、下部電極の端部周辺における機能性薄膜の被覆不良の発生を抑制することができる。図２４は、テーパ形状を有する下部電極を備えた有機ＥＬ素子の断面模式図である。図２４に示すように、基板１０１上に、下部電極２０２、有機層１０３及び上部電極１０４が形成され、下部電極２０２は、テーパ形状を有する。しかしながら、下部電極をテーパ形状にするのみでは、下部電極の端部周辺における有機層の被覆不良の発生を充分に抑制することはできず、有機ＥＬ素子の信頼性が低下するという点で改善の余地があった。
【００１０】
なお、以上述べてきた課題は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が設けられた基板上に有機ＥＬ素子を形成した場合であっても同様に発生する。
【００１１】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、工程数を増加させることなく、信頼性の向上が可能な機能性素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、工程数を増加させることなく、信頼性の向上が可能な機能性素子について種々検討したところ、下部電極（機能性薄膜に覆われる電極）の材料に着目した。
【００１３】
ボトムエミッション型有機ＥＬディスプレイ用の有機ＥＬ素子の場合、下部電極に用いられる材料としては、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）等が知られている。この中でも、ＩＴＯは、電気的な抵抗値が低いため、下部電極の材料として最も一般的に使用されている。
【００１４】
本発明者らの検討の結果、下部電極の材料としてＩＴＯを使用した場合、ＩＺＯを使用した場合と比較して、下部電極の端部周辺における有機層の被覆不良が発生し易い傾向があることが判明した。図２５は、テーパ形状を有する下部電極の断面模式図である。図２５に示すように、下部電極２０２を構成する結晶粒（グレイン）２０２ａの形状が柱状の場合、下部電極２のＧ部、Ｈ部で特に有機層の被覆不良が発生し易かった。
【００１５】
一般的に、下部電極をパターン形成する工程では、下部電極は、下部電極を構成する結晶粒の形状に沿ってエッチングされやすい。したがって、下部電極が柱状グレインで構成されている場合、下部電極をテーパ形状に加工すると、下部電極の側面の表面凹凸が大きくなり、また、下部電極の端部の角度が急峻になる。図２６は、柱状グレインで構成された下部電極の断面を示す図であり、（ａ）は断面模式図であり、（ｂ）はＳＥＭ写真である。下部電極上に配置される有機層は膜厚が薄いため、このような下部電極の表面状態の影響を受けて、有機層の被覆不良が発生すると考えられる。
【００１６】
ＩＺＯは結晶構造がアモルファスであるため、下部電極の材料としてＩＺＯを用いた場合には、下部電極をテーパ形状に加工したとしても、下部電極の端部の角度が緩やかな、なめらかな形状を得ることができる。これに対し、ＩＴＯは、通常、複数の結晶粒で構成された多結晶構造を有している。したがって、下部電極の材料としてＩＴＯを用いた場合には、下部電極をテーパ形状に加工すると、下部電極の端部の角度が急峻となりやすい。これにより、下部電極の端部周辺で有機層の被覆不良が発生すると考えられる。
【００１７】
そして、本発明者らが更なる検討を行った結果、ＩＴＯを用いて下部電極を形成する場合、ＩＴＯの結晶構造は成膜条件によって変化し、特に、下部電極が形成される領域に配置された層の表面状態の影響を受けることが判明した。具体的には、表面構造が規則的なガラス等の無機物で形成された基板の表面に下部電極を形成する場合、ＩＴＯを構成する結晶粒が規則的に成長し、柱状の結晶粒が得られ、他方、不規則な表面構造を有する下地有機膜の表面上に下部電極を形成すると、ＩＴＯを構成する結晶粒が不規則に成長し、球状の結晶粒が得られることを見出した。図２７は、球状グレインで構成された下部電極の断面を示す図であり、（ａ）は断面模式図であり、（ｂ）はＳＥＭ写真である。図２７に示すように、下部電極が球状グレインで構成された場合には、柱状グレインで構成された場合と比較して、下部電極の端部の角度が大きくなる。これにより、下部電極の材料としてＩＴＯを使用し、下部電極の端部をテーパ形状に加工した場合であっても、下部電極の端部の形状をなめらかにすることができ、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１８】
すなわち、本発明は、無機物で形成された基板上に、下地有機膜、下部電極、機能性薄膜及び上部電極が上記基板側からこの順に積層された機能性素子であって、上記下部電極は、断面視したときに、上記基板側に向かって幅がより広くなるテーパ形状を有し、上記下部電極の材料は、球状の結晶粒で構成された多結晶インジウム錫酸化物であり、上記機能性薄膜は、上記下部電極の端部を直接覆う機能性素子である。
【００１９】
なお、本発明の機能性素子は、機能性薄膜と下部電極の端部とが接していることから、下部電極の端部を覆うための部材、いわゆるエッジカバーは設けられない。
【００２０】
本発明の機能性素子の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明の機能性素子における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
【００２１】
多結晶ＩＴＯを構成する結晶粒は、全てが球状であることが好ましいが、本発明の効果を充分に発揮するという観点からは、多結晶ＩＴＯを構成する結晶粒の９０％以上が球状であればよい。多結晶ＩＴＯを構成する結晶粒の９０％以上が球状であれば、例えば、本発明の機能性素子を有機ＥＬ素子に適用し、有機ＥＬ表示装置を作製した場合であっても、下部電極の端部に起因するパネル欠陥の割合を実用上問題がない水準にすることができる。
【００２２】
上記下地有機膜の材料としては、不規則に配向した表面構造を得ることができる材料であればよく、特に限定されない。このような要件を満たし、かつ、入手が容易である材料としては、樹脂が挙げられる。すなわち、上記下地有機膜の材料は、樹脂であることが好ましい。
【００２３】
下部電極をテーパ形状に加工する工程では、一般的に、フォト工程が使用される。したがって、下地有機膜の材料は、フォト工程で使用される薬品や、熱処理に対する耐性を有することが好ましい。また、その他の好ましい特性として、基板との密着性が高いこと、吸湿性が低いことも挙げられる。このような要求を満たす材料としては、樹脂の中でも、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂及びノボラック樹脂が挙げられる。すなわち、上記樹脂は、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂及びノボラック樹脂からなる群より選択される少なくとも一つの樹脂であることが好ましい。なお、下地有機膜の材料として、ここで挙げた樹脂を複数使用してもよい。すなわち、下地有機膜の材料は、共重合体であってもよい。
【００２４】
テーパ形状を有する下部電極と基板との段差は、下部電極の材料を構成する結晶粒の大きさの影響を受けやすい。したがって、上記球状の結晶粒の平均径は、上記機能性薄膜の平均膜厚以下であることが好ましい。これにより、下部電極と基板との段差を効果的に低減することができる。
【００２５】
上記球状の結晶粒は、完全な球であることが好ましいが、楕円体のように、多少完全な球から変形した形状であってもよい。この場合、本発明の効果を充分に確保するという観点からは、図２８（ａ）に示すように、上記球状の結晶粒は、長径（長軸の長さ）をａ１、短径（短軸の長さ）をｂ１としたとき、（ａ１−ｂ１）／ａ１≦０．２５の関係（以下、第一関係とも言う。）を満たしていればよい。また、同様の観点から、図２８（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記球状の結晶粒は、長径をａ１、最大曲率半径をａ２、短径をｂ１、最小曲率半径をｂ２としたとき、ａ２≦ａ１の関係（以下、第二関係とも言う。）と、ｂ２≧ｂ１／８の関係（以下、第三関係とも言う。）とを満たしていればよい。更に、本発明の効果を効率よく発揮するという観点から、上記球状の結晶粒は、第一〜第三関係を全て満たす形状であることが好ましい。
【００２６】
上記下部電極の表面粗さのＲｍａｘは、上記機能性薄膜の平均膜厚の１５％以下であることが好ましい。これにより、下部電極の端部を覆う機能性薄膜の被覆不良の発生をより抑制することができる。
【００２７】
上記機能性素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。これにより、信頼性の高い有機ＥＬ素子を実現することができる。この場合、機能性薄膜は、有機ＥＬ素子の有機層として機能する。有機層の例としては、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等が挙げられる。
【００２８】
本発明はまた、本発明の機能性素子を備える表示装置でもある。上述したように、本発明の機能素子は、機能性薄膜の被覆不良の発生が抑制されることで、高い信頼性を獲得している。したがって、この機能素子を表示装置に適用することで、パネル欠陥の少ない表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の機能素子によれば、工程数を増加させることなく、信頼性の向上が可能な機能性素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態１の有機ＥＬ素子を示す斜視模式図である。
【図２】図１中のＡ１−Ａ２線に沿った断面模式図である。
【図３】高分子型有機ＥＬ素子の構造例を示す断面模式図である。
【図４】低分子型有機ＥＬ素子の構造例を示す断面模式図である。
【図５】実施形態２の有機ＥＬ表示装置の一つの画素を示す模式図である。
【図６】実施形態２の有機ＥＬ表示装置の画素構成を示す模式図である。
【図７】図５中のＢ１−Ｂ２線に沿った断面模式図であり、実施形態２の有機ＥＬ表示装置がアクティブマトリックス駆動方式で構成される場合を示す。
【図８】図５中のＢ１−Ｂ２線に沿った断面模式図であり、実施形態２の有機ＥＬ表示装置がパッシブマトリックス駆動方式で構成される場合を示す。
【図９】実施形態１の有機ＥＬ素子の封止構造を示す断面模式図である。
【図１０】マスク蒸着法の概念を示す模式図である。
【図１１】実施形態１の有機ＥＬ素子の駆動回路図である。
【図１２】実施形態２の有機ＥＬ表示装置の駆動回路を示す模式図である。
【図１３】実施形態２の有機ＥＬ表示装置の絵素部を示す平面模式図である。
【図１４】図１３中のＣ１−Ｃ２線に沿った断面模式図である。
【図１５】図１３中のＤ１−Ｄ２線に沿った断面模式図である。
【図１６】下部電極の端部周辺を示す断面模式図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は、実施例１の有機ＥＬ表示装置が備えるＴＦＴ基板の製造工程を示す模式図である。
【図１８】（ｅ）〜（ｇ）は、実施例１の有機ＥＬ表示装置が備えるＴＦＴ基板の製造工程を示す模式図である。
【図１９】（ｈ）〜（ｊ）は、実施例１の有機ＥＬ表示装置が備える有機ＥＬ素子の製造工程を示す模式図である。
【図２０】（ｋ）は、実施例１の有機ＥＬ表示装置を示す断面模式図である。
【図２１】実施例２の有機ＥＬ表示装置を示す平面模式図である。
【図２２】実施例２の有機ＥＬ表示装置を示す断面模式図である。
【図２３】エッジカバーを備えた有機ＥＬ素子の断面模式図である。
【図２４】テーパ形状を有する下部電極を備えた有機ＥＬ素子の断面模式図である。
【図２５】テーパ形状を有する下部電極の断面模式図である。
【図２６】柱状グレインで構成された下部電極の断面を示す図であり、（ａ）は断面模式図であり、（ｂ）はＳＥＭ写真である。
【図２７】球状グレインで構成された下部電極の断面を示す図であり、（ａ）は断面模式図であり、（ｂ）はＳＥＭ写真である。
【図２８】（ａ）及び（ｂ）は、下部電極の材料を構成する結晶粒の好ましい形状を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本明細書において、下部電極とは、機能性薄膜を挟持する電極対の内、機能性薄膜の基板側に配置された電極を言う。また、上部電極とは、機能性薄膜を挟持する電極対の内、機能性薄膜の基板とは逆側に配置された電極を言う。
【００３２】
多結晶ＩＴＯに含まれる球状の結晶粒の割合は、下部電極の断面のＳＥＭで観察することにより、確認することができる。具体的には、本発明の機能性素子を含むパネルを直線上に割り、露出した下部電極の断面をＳＥＭで観察し、下部電極が形成された基板の平面方向にそって直線状に０．５μｍの長さの領域に含まれる結晶粒の形状を調べる。この方法で下部電極の断面の任意の５点を観察した結果から、多結晶ＩＴＯに含まれる球状の結晶粒の割合を判断する。
【００３３】
球状の結晶粒の平均径は、下部電極の断面の任意の５点をＳＥＭで観察し、得られた結晶粒の大きさ（グレインサイズ）の平均値をとることで、確認することができる。グレインサイズの測定は、ＳＥＭ観察を行った点毎に、下部電極が形成された基板の平面方向にそって直線状に０．５μｍの長さの領域に含まれる結晶粒を一つずつ測定し、その平均値をとることにより、行うことができる。なお、結晶粒が長軸と短軸とを有する場合は、長軸の長さと短軸の長さとの平均値をグレインサイズとする。
【００３４】
機能性薄膜の平均膜厚は、機能性薄膜の断面の任意の５点をＳＥＭで観察し、得られた膜厚の平均値をとることで、確認することができる。
【００３５】
Ｒｍａｘとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９８２の規格で定められた最大断面高さを言う。Ｒｍａｘは、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＡＦＭ）法によって測定することができる。本発明の効果を確実に確保するという観点からは、２μｍ／点の条件で、機能性薄膜側の下部電極の表面を５点測定し、その５点全てが機能性薄膜の平均膜厚の１５％以下であることが好ましい。
【００３６】
以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記している。
【００３７】
（実施形態１）
まず、本発明の機能性素子を有機ＥＬ素子に適用した実施形態１について説明する。図１は、実施形態１の有機ＥＬ素子を示す斜視模式図である。図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ素子の基本構造は、基板１上に、下部電極２を形成し、その上に有機層３を形成し、その上に上部電極４を形成している。電源を用いて下部電極２と上部電極４の間に電流を流すことにより、有機層３が発光する。また、下部電極２及び上部電極４の少なくとも一方を透光性の電極（透明電極）とし、有機層３からの発光を基板１の上側又は下側に取り出す。有機層３からの発光を基板１の下側（有機層３の下部電極２側）に取り出す方式をボトムエミッション、他方、有機層３からの発光を基板１の上側（有機層３の上部電極４側）電極４側の有機ＥＬ素子形成面側に取り出すことをトップエミッションという。
【００３８】
有機ＥＬ素子は、例えば、下部電極２を陽極として、下部電極２から有機層３にプラス電荷（以下、正孔とも言う。）を流し、上部電極４を陰極として、上部電極４から有機層３にマイナス電荷（以下、電子とも言う。）を流す場合、有機層３でこれらの正孔と電子が結合し、発生したエネルギーにより有機層３の分子が励起され、励起された分子が元の安定な状態に戻るときにエネルギーを光として放出することで、発光する。
【００３９】
図２は図１中のＡ１−Ａ２線に沿った断面模式図である。有機ＥＬ素子は、下部電極２と上部電極４とに挟まれた部分の有機層３が発光する。有機ＥＬ素子の性能を向上させるため、有機層３は、少なくとも発光層を含む２層以上の多層構造であることが好ましい。
【００４０】
有機ＥＬ素子は、有機層３中の発光層に用いられる有機材料の分子量により、高分子型と低分子型に分けられる。一般的に、発光層３の有機材料が分子量１万以上の有機ＥＬ素子は高分子型、発光層の有機材料が分子量１万未満の有機ＥＬ素子は低分子型と呼ばれる。以下、多層構造で形成された有機層３の例として、高分子型有機ＥＬ素子の場合と、低分子型有機ＥＬ素子の場合とについて説明する。
【００４１】
図３は、高分子型有機ＥＬ素子の構造例を示す断面模式図である。高分子型有機ＥＬ素子は、性能改善のため、有機層３が、有機層３ａ、３ｂの２層で構成されている。下部電極２を陽極、上部電極４を陰極とした場合、有機層３ｂは発光層であり、有機層３ａは、発光層への正孔輸送効率を改善する機能を有する正孔輸送層である。これにより、有機ＥＬ素子の発光輝度、発光効率、素子寿命が向上する。
【００４２】
図４は、低分子型有機ＥＬ素子の構造例を示す断面模式図である。低分子型有機ＥＬ素子は、性能改善のため、有機層３が、有機層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅの５層で構成されている。下部電極２を陽極、上部電極４を陰極とした場合、有機層３ｃは正孔注入層であり、有機層３ａは正孔輸送層であり、有機層３ｂは発光層であり、有機層３ｄは電子輸送層であり、有機層３ｅは電子注入層である。電子注入層は陰極と機能を兼ねている場合もある。正孔輸送層は、正孔を効率よく発光層へ輸送する機能を有する。電子輸送層は、電子を効率よく発光層へ輸送する機能を有する。正孔注入層は、陽極から正孔輸送層へ効率よく正孔注入する機能を有する。電子注入層は、陰極から電子輸送層へ効率よく電子を注入する機能を有する。発光層は、正孔と電子の結合エネルギーにより、所定の色や輝度で発光する機能を有する。
【００４３】
（実施形態２）
次に、実施形態２として、実施形態１の有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の概要を説明する。図５は、実施形態２の有機ＥＬ表示装置の一つの画素を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置においては、赤色（Ｒｅｄ：以下、Ｒと記載）の絵素５Ｒと、緑色（Ｇｒｅｅｎ：以下、Ｇと記載）の絵素５Ｇと、青色（Ｂｌｕｅ：以下、Ｂと記載）の絵素５Ｂとを一組として一つの画素５が構成される。以後、画素５を画素単位という。したがって、本実施形態の有機ＥＬ表示装置に使用される有機ＥＬ素子は、絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ毎に発光層の材料を変えて形成される。すなわち、一つの画素５には３つの有機ＥＬ素子が配置される。発光層以外の有機層については、色毎に個別に形成しても良いし、共通化して全面的に形成してもよい。
【００４４】
図６は、実施形態２の有機ＥＬ表示装置の画素構成を示す模式図である。図６は、模式的に３×３画素単位の例を示した。図６に示すように、基板１上に、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに３つの画素単位がマトリクス状に並んでいる。なお、フルハイビジョンの液晶パネルであれば、Ｘ方向に１９２０個、Ｙ方向に１０８０個の画素単位が並んでいる。このような画素単位の並べ方は、並置方式と呼ばれる。他にもデルタ配列方式を始めとする多くの方式があるが、ここでは説明を省略する。なお、本実施形態の有機ＥＬ素子は、並置方式以外の方式を採用した表示装置にも適用可能である。
【００４５】
図７は、図５中のＢ１−Ｂ２線に沿った断面模式図であり、実施形態２の有機ＥＬ表示装置がアクティブマトリックス駆動方式で構成される場合を示す。アクティブマトリクス駆動では、薄膜トランジスタ６（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴと記載）がパネル駆動に使用される。基板１上には、ＴＦＴ６の他、駆動回路用パターン、走査線、データ線、電源線等が形成されている。下部電極２と基板１との間には、樹脂材料で形成された平坦化絶縁膜７が配置される。平坦化絶縁膜７は、下部電極２側に、不規則に配向した表面構造を有する。また、平坦化絶縁膜７はスルーホール８を有しており、スルーホール８を介して駆動回路と下部電極２とが接続される。下部電極２は、各画素５中の絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ毎にパターン形成されている。また、有機層３は、絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ毎に発光層材料を変えて形成されている。以後、絵素５Ｒに形成される有機層３を有機層３Ｒ、絵素５Ｇに形成される有機層３を有機層３Ｇ、絵素５Ｂに形成される有機層３を有機層３Ｂと表記する。下部電極４は、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の表示領域全面を含んで形成されている。有機ＥＬ表示装置の駆動回路により、所定のタイミングで電流値が各下部電極２に与えられ、各下部電極２を通じて電荷が有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに流される。このようにして、下部電極２と上部電極４とに挟まれた部分の有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが発光する。絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂには、それぞれの色に合わせて予め設定された信号データによって、最適な電流が流れる。
【００４６】
図８は、図５中のＢ１−Ｂ２線に沿った断面模式図であり、実施形態２の有機ＥＬ表示装置がパッシブマトリックス駆動方式で構成される場合を示す。図８に示すように、パッシブマトリックス駆動方式で構成される有機ＥＬ表示装置は、図７に示したアクティブマトリックス駆動方式で構成される有機ＥＬ表示装置からＴＦＴ６を除いた構成である。下部電極２は、図６のＹ方向に沿ってストライプ状に形成される。上部電極４は、図６のＸ方向に沿って、下部電極２と直交するようにストライプ状に形成される。絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、下部電極２と上部電極４との交点に形成される。パッシブマトリックス駆動方式の場合も、アクティブマトリックス駆動方式の場合と同様に、有機ＥＬ表示装置の駆動回路により、所定のタイミングで電流値が各下部電極２に与えられ、各下部電極２を通じて電荷が有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに流される。このようにして、下部電極２と上部電極４とに挟まれた部分の有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが発光する。
【００４７】
以下、実施形態１の有機ＥＬ素子の材料について説明する。
【００４８】
基板１は、有機ＥＬ素子の機械的耐久性を担保する機能、及び、有機層３に外部から水分や酸素が進入することを抑制する機能を有する必要がある。基板１の材料としては、絶縁性を有する無機物であるガラスや石英等を使用することができる。なお、本実施形態の有機ＥＬ素子がボトムエミッション方式である場合は、基板１の材料として、ガラス等の光透過率の高い無機材料を使用することが好ましい。
【００４９】
陽極は、有機層３にホール（正孔）を注入する機能を有する。陽極の材料としては、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、カルシウム（Ｃａ）、チタン（Ｔｉ）、イットリウム（Ｙ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、マンガン（Ｍｎ）、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等の金属材料、マグネシウム（Ｍｇ）／銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）／銀（Ａｇ）、ナトリウム（Ｎａ）／カリウム（Ｋ）、アスタチン（Ａｔ）／酸化アスタチン（ＡｔＯ２）、リチウム（Ｌｉ）／アルミニウム（Ａｌ）、リチウム（Ｌｉ）／カルシウム（Ｃａ）／アルミニウム（Ａｌ）、又はフッ化リチウム（ＬｉＦ）／カルシウム（Ｃａ）／アルミニウム（Ａｌ）等の合金、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物等を使用することができる。なお、陽極はこれらの材料からなる層を複数積層して形成してもよい。陽極の材料としては、仕事関数の大きい材料であることが好ましい。これにより、有機層３への正孔注入効率を向上させることができる。仕事関数の大きな材料としては、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等が挙げられる。
【００５０】
正孔注入層は、陽極バッファ層とも呼ばれ、陽極と有機層３のエネルギーレベルを近づけ、陽極から有機層３への正孔注入効率を改善する機能を有する。正孔注入層の材料としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体等を挙げることができる。
【００５１】
正孔輸送層は、陽極から発光層への正孔の輸送効率を向上させる機能を有する。正孔輸送層の材料としては、ポルフィリン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリシラン、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミン置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、水素化アモルファスシリコン、水素化アモルファス炭化シリコン、硫化亜鉛、又はセレン化亜鉛等が挙げられる。
【００５２】
発光層は、陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子とを再結合させて光を出射させる機能を有する。発光層の材料としては、金属オキシノイド化合物［８−ヒドロキシキノリン金属錯体］、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ジフェニルエチレン誘導体、ビニルアセトン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、スチリル誘導体、スチリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、トリススチリルベンゼン誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、アミノピレン誘導体、ピリジン誘導体、ローダミン誘導体、アクイジン誘導体、フェノキサゾン、キナクリドン誘導体、ルブレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリシラン等が挙げられる。
【００５３】
電子輸送層は、電子を発光層まで効率良く移動させる機能を有する。電子輸送層の材料としては、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、シロール誘導体、金属オキシノイド化合物等の有機化合物等が挙げられる。
【００５４】
電子注入層は、陰極と有機層３のエネルギーレベルを近づけ、陰極から有機層３へ電子が注入される効率を向上させる機能を有する。これにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることが可能となる。電子注入層は陰極バッファ層とも呼ばれる。電子注入の材料としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）等の無機アルカリ化合物や、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ等が挙げられる。
【００５５】
陰極は有機層３に電子を注入する機能を有する。陰極の材料としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、カルシウム（Ｃａ）、チタン（Ｔｉ）、イットリウム（Ｙ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、マンガン（Ｍｎ）、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等の金属材料や、マグネシウム（Ｍｇ）／銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）／銀（Ａｇ）、ナトリウム（Ｎａ）／カリウム（Ｋ）、アスタチン（Ａｔ）／酸化アスタチン（ＡｔＯ２）、リチウム（Ｌｉ）／アルミニウム（Ａｌ）、リチウム（Ｌｉ）／カルシウム（Ｃａ）／アルミニウム（Ａｌ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）／カルシウム（Ｃａ）／アルミニウム（Ａｌ）等の合金、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物等を使用することができる。なお、陰極はこれらの材料からなる層を複数積層して形成してもよい。陰極の材料は、仕事関数の小さい材料が好ましい。これにより、有機ＥＬ層への電子注入効率を向上させることができる。仕事関数が小さい材料としては、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、マグネシウム（Ｍｇ）／銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）／銀（Ａｇ）、ナトリウム（Ｎａ）／カリウム（Ｋ）、リチウム（Ｌｉ）／アルミニウム（Ａｌ）、リチウム（Ｌｉ）／カルシウム（Ｃａ）／アルミニウム（Ａｌ）、又はフッ化リチウム（ＬｉＦ）／カルシウム（Ｃａ）／アルミニウム（Ａｌ）等が挙げられる。
【００５６】
次に、実施形態１の有機ＥＬ素子の封止構造について説明する。図９は、実施形態１の有機ＥＬ素子の封止構造を示す断面模式図である。基板１と封止基板１０とは、封止樹脂１１によって接着固定されている。基板１と封止基板１０とで封止された領域には、不活性ガス１３が充填されている。
【００５７】
基板１上には、ＴＦＴ６と、下部電極２と、有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、上部電極４と、封止膜９とが配置されている。下部電極２は、絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂとなる領域毎にストライプ状に配置される。有機層３Ｒは、赤色の発光を呈する機能を有し、絵素５Ｒとなる領域に配置される。有機層３Ｇは、緑色の発光を呈する機能を有し、絵素５Ｇとなる領域に配置される。有機層３Ｂは、青色の発光を呈する機能を有する。絵素５Ｂとなる領域に配置される。上部電極４は、絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂとなる領域を一体として覆うように配置される。このように、基板１上には、下部電極２、有機層３Ｒ及び上部電極４を含んで構成される有機ＥＬ素子と、下部電極２、有機層３Ｇ及び上部電極４を含んで構成される有機ＥＬ素子と、下部電極２、有機層３Ｂ及び上部電極４を含んで構成される有機ＥＬ素子とが配置される。
【００５８】
下部電極２は、球状の結晶粒で構成された多結晶ＩＴＯを材料として、フォトリソ法によって形成する。すなわち、下部電極２は透明電極である。下部電極２の膜厚は、１００ｎｍ程度であればよい。
【００５９】
有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、正孔注入層兼正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層兼電子注入層とが積層された構造を有する。正孔注入層兼正孔輸送層の材料としては、例えば、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｅｎｅ）を使用することができる。電子輸送層兼電子注入層の材料としては、例えば、Ａｌｑ３（アルミニウムキノリノール錯体（ａｌｕｍｉｎａｔｏ−ｔｒｉｓ−８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌａｔｅ））を使用することができる。正孔注入層兼正孔輸送層及び電子輸送層兼電子注入層の膜厚は、それぞれ３０ｎｍ程度であればよい。本実施形態では、発光層の材料として、分子量が１万未満の有機材料を使用する。すなわち、基板１上に配置される有機ＥＬ素子は、低分子型である。
【００６０】
上部電極４は、通常の蒸着法でベタパターンに形成する。上部電極４の材料については特に限定されず、一般的な電極材料を使用することができる。
【００６１】
有機層３は、マスク蒸着法で、Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に塗り分けて形成する。マスク蒸着法とは、蒸発源として成膜材料を入れたるつぼを加熱し、成膜材料を蒸発させることで、マスクを介して薄膜を基板に形成する方法である。図１０は、マスク蒸着法の概念を示す模式図である。図１０に示された部材は、一つの真空蒸着装置内に配置されている。図１０に示すように、るつぼ１５に成膜材料１４（有機層３の材料）をセットし、また基板ホルダーに有機ＥＬ素子形成基板（基板１）をセットしておき、雰囲気圧力が１０−４Ｐａになるまで真空引きする。るつぼ１５と基板１の間にはシャッター１７が設置されている。シャッター１７は、最初は閉じている。シャッター１７と基板１の間には蒸着マスク１６があり、蒸着マスク１６は基板１に近接して設置される。蒸着マスク１６には、開口部１６ａが設けられている。成膜材料１４は開口部１６ａを通って基板１上に形成される。図１０ではマスク蒸着法の概念を説明しているため、開口部１６ａは１箇所のみであるが、実際は、有機層３が形成される領域毎に開口部１６ａが設けられる。開口部１６ａは、有機層３を形成する領域に対してあらかじめ位置合わせをしておく。その後、るつぼ１５を加熱し、シャッター１７を短時間開閉することで有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂをそれぞれの材料毎に形成する。なお、図１０では、基板１上に有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが直接形成されているが、実際は、基板１の蒸着マスク１６側の面には、上述のＴＦＴ６、下部電極２等が形成されている。
【００６２】
封止膜９は、少なくとも表示領域を含む領域に形成される。封止膜９の材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を使用することができる。封止膜９の膜厚は、５００ｎｍ程度であればよい。封止膜９は、公知の方法で形成することができる。例として、スパッタ装置を用いて封止膜９を形成する場合について説明する。まず、チャンバー内に基板１をセットし、適切な形状の基板ホルダーを用いることで、成膜領域を、少なくとも表示領域を含む領域とする。そして、アルゴン（Ａｒ）ガスを１９０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）ガスを１０ｓｃｃｍ流し、雰囲気ガス圧を０．３Ｐａにし、ＳｉＯ２ターゲットを使用して０．２ｋＷで３０分成膜し、その後２ｋＷの出力で２時間成膜することで、封止膜９として機能するＳｉＯ２層を５００ｎｍの膜厚で形成することができる。
【００６３】
封止基板１０は、有機ＥＬ素子に酸素や水分が進入することを防止する機能を有する。封止基板１０としては、ガラス基板や石英基板等を使用することができる。有機ＥＬ素子がボトムエミッション構造の場合は、封止基板１０は透光性を有する必要はないが、トップエミッション構造である場合は、透光性を有するガラス基板等を使用する必要がある。また、ボトムエミッション構造の場合に限り、封止基板１０の有機ＥＬ素子側に乾燥剤１２を形成する場合がある。乾燥剤１２を形成した場合は、有機ＥＬ素子の素子寿命が向上する。乾燥剤１２として、例えば、酸化バリウム、酸化カルシウムを使用することができる。本実施形態の有機ＥＬ素子は、ボトムエミッション構造であり、封止基板１０として、ガラス基板（封止ガラス）を使用する。
【００６４】
封止樹脂１１は、基板１と封止基板１０とを接着固定する機能を有する。封止樹脂１１の材料としては、エポキシ樹脂等の酸素透過性及び透湿性の低い材料を用いることができる。
【００６５】
次に、実施形態１の有機ＥＬ素子及び実施形態２の有機ＥＬ表示装置の駆動回路について説明する。図１１は、実施形態１の有機ＥＬ素子の駆動回路図である。図１２は、実施形態２の有機ＥＬ表示装置の駆動回路を示す模式図である。
【００６６】
図１１に示すように、データ線（ソース線）１８と走査線（ゲート線）１９とが縦横の方向に配置され、スイッチング用ＴＦＴ６ａと駆動用ＴＦＴ６ｂとが設けられる。駆動用ＴＦＴ６ｂには、電源回路Ｖｐ、Ｖｃｏｍと、保持容量２０とが接続される。有機ＥＬ素子２１は、駆動用ＴＦＴ６ｂによって駆動する。このように、一つの有機ＥＬ素子２１に対して、スイッチング用ＴＦＴ６ａと駆動用ＴＦＴ６ｂとが設けられる。すなわち、実施形態２の有機ＥＬ表示装置では、一つの絵素毎に二つのＴＦＴが設けられる。なお、一つの絵素に対してＴＦＴを３つ以上設けてもよい。
【００６７】
図１２に示すように、実施形態２の有機ＥＬ表示装置では、表示領域に絵素回路２２が多数並べられ、額縁領域に走査線駆動回路２３、データ線駆動回路２４、電源回路Ｖｃｏｍ、Ｖｐが配置される。絵素回路２２は、図１１で示した有機ＥＬ素子の駆動回路を意味する。データ線駆動回路２４や走査線駆動回路２３の信号に基づき各絵素のスイッチング用ＴＦＴ６ａが作動し、これにより各画素の駆動用ＴＦＴ６ｂが駆動され、有機ＥＬ素子２１に電流が流れる。これにより、有機ＥＬ素子２１が発光し、画像が表示される。
【００６８】
図１３は、実施形態２の有機ＥＬ表示装置の絵素部を示す平面模式図である。図１３のようなパターンが絵素毎に形成されており、一つの画素に対して３色の絵素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が配置される。図１４は、図１３中のＣ１−Ｃ２線に沿った断面模式図である。図１５は、図１３中のＤ１−Ｄ２線に沿った断面模式図である。
【００６９】
ストライプ状に形成されたソース配線１８ａ（データ線）は、スイッチング用ＴＦＴ６ａに電気的に接続されており、スイッチング用ＴＦＴ６ａにデータ信号を入力する。ゲート配線１９ａ（走査線）は、ソース配線１８ａの延伸方向と交差する方向に延伸して形成される。ゲート配線１９ａは、ゲート配線１９ａの延伸方向と直交する方向に突き出た突出部を有し、この突出部がスイッチング用ＴＦＴ６ａのゲート電極として機能して、スイッチング用ＴＦＴ６ａに走査信号を入力する。スイッチング用ＴＦＴ６ａのドレイン領域はゲート配線１９ｂに接続されている。ゲート配線１９ｂは駆動用ＴＦＴ６ｂのゲート電極として機能し、ソース配線１８ｂとゲート配線１９ｂとの重なる部分で保持容量（Ｃｓ）２０を形成している。また、ソース配線１８ｂは、駆動用ＴＦＴ６ｂのソース領域に接続されている。駆動用ＴＦＴ６ｂのドレイン領域は下部電極２と電気的に接続されている。
【００７０】
スイッチング用ＴＦＴ６ａは、ソース配線１８ａ及びゲート配線１９ａから入力された信号に基づいて保持容量（Ｃｓ）２０に電荷を与え、駆動用ＴＦＴ６ｂを動作させる。駆動用ＴＦＴ６ｂからの入力信号に基づいて、下部電極２に電流が供給される。
【００７１】
ソース配線１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、ゲート配線１９ａ、１９ｂとは、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）等の導電性材料により形成することができる。
【００７２】
図１４は、スイッチング用ＴＦＴ６ａ及び駆動用ＴＦＴ６ｂが配置された領域の断面を示している。スイッチング用ＴＦＴ６ａ及び駆動用ＴＦＴ６ｂは公知の方法で形成することができる。基板１上には、保護膜２６、ゲート絶縁膜２７、層間絶縁膜２８、平坦化膜７が基板１側からこの順に積層されている。保護膜２６上に配置される半導体膜２５は、ゲート絶縁膜２７に覆われている。半導体膜２５は、半導体膜スイッチング用ＴＦＴ６ａ又は駆動用ＴＦＴ６ｂのチャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を有する。半導体膜２５の材料としては、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、ポリシリコン、酸化亜鉛等の酸化物半導体を使用することができる。ゲート絶縁膜２７上に配置されるゲート配線１９ａ、１９ｂは、層間絶縁膜２８に覆われている。層間絶縁膜２８上に配置されるソース配線１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、平坦化膜7に覆われている。平坦化膜７上には下部電極２が配置され、コンタクトホール８を介して下部電極２とソース配線１８ｃとが電気的に接続される。
【００７３】
なお、図１４では、スイッチング用ＴＦＴ６ａ及び駆動用ＴＦＴ６ｂがトップゲート構造の場合を示したが、ボトムゲート構造であってもよい。
【００７４】
図１５は、絵素として機能する有機ＥＬ素子が配置された領域の断面を示している。
【００７５】
以下、実施形態１の有機ＥＬ素子及び実施形態２の有機ＥＬ表示装置の効果について説明する。図１６は、下部電極の端部周辺を示す断面模式図である。図１６に示すように、下部電極２は、球状の結晶粒２ａで構成された多結晶ＩＴＯを用いて形成されている。これにより、下部電極２を、表面凹凸の少ない緻密な膜にすることができる。その結果、従来は必須であった下部電極２の端部を覆うエッジカバーを省略したとしても、下部電極２の端部周辺において有機層３の被覆不良が発生することなく、有機ＥＬ素子の信頼性を向上させることができる。また、従来は特に有機層３の被覆不良が発生しやすかった下部電極２の端部（図１６中のＥ部、Ｆ部）でも、有機層３の被覆不良の発生を抑制することができる。更に、有機ＥＬ素子の信頼性が向上することで、有機ＥＬ表示装置のパネル欠陥の発生を抑制することができる。
【００７６】
以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７７】
（実施例１）
上述の図９を用いて実施例１の有機ＥＬ表示装置の構成について説明する。実施例１の有機ＥＬ表示装置は、互いに対向して配置された基板１と封止基板１０とが封止樹脂１１によって貼り合わされた構造を有する。基板１上には、平坦化絶縁膜（下地有機膜）７、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）６、下部電極２、有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、上部電極４及び封止膜９が形成されている。すなわち、基板１は、ＴＦＴ基板である。一方、封止基板１０の基板１側の表面には、乾燥剤１２が形成されている。封止樹脂１１によって封止された領域には、不活性ガス１３が充填されている。このように、本実施例の有機ＥＬ表示装置の駆動方式は、アクティブマトリクス方式である。
【００７８】
平坦化絶縁膜７には、ＴＦＴ６と下部電極２とを電気的に接続するためのスルーホール８が絵素毎に形成されている。下部電極２は、球状の結晶粒で構成されて多結晶ＩＴＯを用いて形成した。下部電極２は、断面がテーパ形状となるように加工した。有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、下部電極２よりも大きなパターンで、それぞれ絵素のＲＧＢに合わせて形成した。上部電極４は、有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを覆うように表示領域全体にベタパターンで形成した。図９では、５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの３つの絵素のみを図示しているが、実際には３つ以上の絵素が形成されている。その後、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で、乾燥剤１２を形成した封止基板１０を、封止樹脂１２を介して基板１と貼り合わせる。このとき、封止基板１０の乾燥剤１２が形成された側の面が、基板１の有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが形成された面と対向するように貼り合せる。このようにして、図９に示した構成を得ることができる。
【００７９】
以下、本実施例の有機ＥＬ表示装置の詳細について、製造方法とともに説明する。
【００８０】
まず、ＴＦＴ６の製造方法について説明する。図１７、１８は、実施例１の有機ＥＬ表示装置が備えるＴＦＴの製造工程を示す模式図である。図１７は、ＴＦＴが形成されるまでの工程を示し、図１８は、ＴＦＴ形成後に配線等を形成する工程を示す。なお、図１７、１８に示された領域は、図１３中のＣ１−Ｃ２線に沿った断面に相当する。
【００８１】
図１７（ａ）に示すように、基板１上に、保護膜２６、半導体膜２５を形成する。具体的には、まず、基板１として無アルカリガラス基板を準備する。基板１は、あらかじめＩＰＡ超音波洗浄、純水洗浄などの方法により、有機物などの異物を除去しておく。その後、保護膜２６として、公知のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）を基板１の表面全体に成膜した。この保護膜２６は、基板１からの不純物の拡散を防ぐために設けられる。保護膜２６の膜厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍであればよい。次に、半導体膜２５を形成する。半導体膜２５の形成方法としては、まず、プラズマＣＶＤ法により、アモルファスシリコンを保護膜２６上に成膜し、得られたアモルファスシリコン膜に結晶化を助長する金属触媒を塗布法や成膜法により添加した後、基板１が歪まない温度で加熱処理を行うことによって、金属添加物を起点として結晶質シリコンが形成される。次に、この結晶性シリコンをレーザ処理によってアニールすることで得られた多結晶ポリシリコンを、半導体膜２５として使用する。半導体膜２５の膜厚は、５０ｎｍ程度であればよい。以上の工程を経て、図１７（ａ）で示した状態となる。
【００８２】
次に、図１７（ｂ）に示すように、半導体膜２５をパターニングする。具体的には、フォトレジストを用いた公知のフォトプロセスによって半導体膜２５上に所定のマスクパターンを形成した後、半導体膜２５の一部をドライエッチング法によって除去する。その後、使用したフォトレジストを除去する。以上の工程を経て、図１７（ｂ）で示した状態となる。
【００８３】
次に、図１７（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２７を形成する。具体的には、公知のＣＶＤ法を用いて、半導体膜２５を覆うように酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を成膜することで、ゲート絶縁膜２７を形成した。ゲート絶縁膜２７の膜厚は、５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度であればよい。その後、ＴＦＴ６のしきい値を調整するため、イオンドーピング法により半導体膜２５に不純物を注入した。
【００８４】
次に、図１７（ｄ）に示すように、ゲート配線１９ａ、１９ｂを形成する。具体的には、ゲート絶縁膜２７上にゲート膜として高融点金属膜を全面デポしてから、フォトレジストを公知のフォトプロセスで所定のパターンに形成した後、公知の方法でドライエッチングを行い、使用したフォトレジストを除去することで、ゲート配線１９ａ、１９ｂを形成した。その後、半導体膜２５にソース・ドレイン領域を形成するため、イオンドーピング法により半導体膜２５に高濃度の不純物を注入した。以上の工程を経て、ＴＦＴ６を形成することができた。
【００８５】
次に、図１８を用いて、ＴＦＴ基板の製造工程の後半について説明する。
【００８６】
図１８（ｅ）に示すように、層間絶縁膜２８を形成する。具体的には、公知のＣＶＤ法を用いて、ケイ素系絶縁膜をゲート絶縁膜２７上に成膜することで、層間絶縁膜２８を形成した。層間絶縁膜２８の膜厚は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ程度であればよい。
【００８７】
次に、図１８（ｆ）に示すように、ソース配線１８ａ、１８ｂ、１８ｃを形成する。具体的には、まず、公知のフォトプロセスにより、フォトレジストをパターン形成し、ドライエッチング法によりコンタクトホール２９が形成される部分の層間絶縁膜２７をエッチングしてから、フォトレジストを除去することにより、層間絶縁膜２７にコンタクトホール２９を形成した。次に、スパッタ法により、低抵抗なアルミニウム系金属を含む多層膜を全面に形成し、公知のフォトエッチプロセスにより多層膜をパターニングすることで、ソース配線１８ａ、１８ｂ、１８ｃを形成した。その後、高温熱処理で水素化処理を行い、ＴＦＴ６の活性化領域（半導体膜２５のチャネル領域）とゲート絶縁膜２７との界面に水素原子を供給した。これにより、ＴＦＴ６の特性を劣化させる不対結合手を低減することができる。
【００８８】
次に、図１８（ｇ）に示すように、平坦化絶縁膜７、スルーホール８及び下部電極２を形成する。具体的には、まず、感光性のアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂をスピンコート法により全面に塗布した後、所定のパターンで露光する。その後、アルカリ溶液等の現像液で現像し、２００℃以上の高温炉でベークすることにより、スルーホール８を有する平坦化絶縁膜７を形成した。平坦化絶縁膜の膜厚は、１μｍ〜４μｍ程度であればよい。次に、スパッタ法により、酸化錫（ＳｎＯ２）を５ｗｔ％〜２０ｗｔ％含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）から成る酸化物ターゲットをＩＴＯターゲットとし、マグネトロンＤＣスパッタ装置で成膜することで、ＩＴＯ膜を形成した。基板温度は１２０℃〜２３０℃とし、チャンバー内は、到達真空度１．３ｍＰａ以下とし、酸素を１ｖｏｌ％〜５ｖｏｌ％含むアルゴン（Ａｒ）の混合ガスを１５０ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍ流し、ガス圧１３ｍＰａ〜１３０ｍＰａの雰囲気とし、投入電力を１Ｗ／ｃｍ２〜３Ｗ／ｃｍ２とした。本実施例では、ＩＴＯターゲットと基板１との間の距離は約１０ｃｍである。成膜時間は、ＩＴＯ膜の膜厚に合わせて適宜調節する。本実施例では、ＩＴＯ膜の膜厚を２００ｎｍとした。その後、基板１を２００℃以上の高温で１〜２時間熱処理した。
【００８９】
次に、下部電極２上に感光性のフォトレジストをスピンコート法で塗布し、所定のパターンに露光後、アルカリ溶液で現像する。次に、前記基板を３５〜４５℃の塩化第二鉄（濃度３９％）溶液に５分間浸し、純水で５分間水洗する。その後、フォトレジストをアッシング法や剥離液で除去する。このようにして、図１８（ｇ）に示すように、テーパ形状を有する下部電極２を形成した。
【００９０】
上記条件で形成された下部電極２の断面をＳＥＭで観察すると、多結晶ＩＴＯを構成する結晶粒の９０％以上が、図２７（ｂ）で示したような形状であった。すなわち、多結晶ＩＴＯを構成する結晶粒の９０％以上が球状グレインであった。多結晶ＩＴＯを構成する結晶粒は、成膜条件によって、その形状（グレイン形状）や大きさ（グレイン径）を変えることができる。そこで、比較対象として、グレイン形状を柱状にしたものと、グレイン径を１５ｎｍ〜１５０ｎｍまで変化させたものを作製した。比較評価の結果については後述する。
【００９１】
なお、本実施例では、トップゲート型ＴＦＴの例を示したが、ボトムゲート型ＴＦＴであっても同一の効果を奏することができる。
【００９２】
以下、絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂとして機能する有機ＥＬ素子の形成工程について説明する。図１９は、実施例１の有機ＥＬ表示装置が備える有機ＥＬ素子の製造工程を示す模式図である。なお、図１９に示された領域は、図１３中のＤ１−Ｄ２線に沿った断面に相当する。
【００９３】
図１９（ｈ）は、図１８（ｇ）で説明した工程が行われた後の基板１を示している。すなわち、基板１上に、保護膜２６、ゲート絶縁膜２７、層間絶縁膜２８及び平坦化絶縁膜７が積層されている。また、層間絶縁膜２８上にはソース配線１８ａ、１８ｂが配置され、平坦化絶縁膜７上には下部電極２が配置されている。この状態の基板１に対して、後述する工程により、有機ＥＬ素子を形成することで、本実施例の有機ＥＬ表示装置が完成する。以下、有機ＥＬ素子の製造工程について詳述する。
【００９４】
まず、図１９（ｉ）に示すように、有機層３及び上部電極４を形成する。有機層３は、有機層３ｆ、３ｂ、３ｇの３層で構成されている。有機層３ｆは、正孔注入層兼正孔輸送層として機能する。有機層３ｂは、発光層として機能する。有機層３ｇは、電子輸送層兼電子注入層として機能する。本実施例では、正孔注入層兼正孔輸送層の材料として、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｅｎｅ）を使用し、電子輸送層兼電子注入層の材料としてＡｌｑ３（アルミニウムキノリノール錯体（ａｌｕｍｉｎａｔｏ−ｔｒｉｓ−８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌａｔｅ））を使用した。発光層の材料は、絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ毎に適した公知の材料を使用することができる。正孔注入層兼正孔輸送層の膜厚は３０ｎｍとし、発光層の膜厚は３０ｎｍとし、電子輸送層兼電子注入層の膜厚は４０ｎｍとした。すなわち、有機層３の膜厚は、１００ｎｍとした。
【００９５】
有機層３は、図１０で示したマスク蒸着法を用いて、上述の条件により、Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に塗り分けて形成した。すなわち、有機層３は、絵素５Ｒ、５Ｇ、５Ｂのそれぞれに独立して形成した。
【００９６】
上部電極４は、通常の蒸着法により、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に塗りわけすることなく、表示領域を少なくとも含む領域にベタパターンで形成する。本実施例では、上部電極４の材料として、マグネシウム・銀（Ｍｇ・Ａｇ）を使用した。これにより、上部電極４を半透明の陰極にすることができる。上部電極４の膜厚は１〜２０ｎｍであればよく、本実施例では５ｎｍとした。
【００９７】
次に、図１９（ｊ）に示すように、少なくとも表示領域を含む領域に、封止膜９を形成する。具体的には、スパッタ装置により、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を５００ｎｍの膜厚に成膜することで、封止膜９を形成した。以下、封止膜９を形成する手順を詳細に説明する。まず、チャンバー内に基板１をセットし、基板ホルダーの形状を適切にすることで、成膜領域を、少なくとも表示領域を含む領域とする。そして、チャンバー内にアルゴン（Ａｒ）ガスを１９０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）ガスを１０ｓｃｃｍ流し、雰囲気ガス圧を０．３Ｐａにし、ＳｉＯ２ターゲットを使用して、０．２ｋＷで３０分成膜する。その後、更に、２ｋＷの出力（投入電力）で２時間成膜することにより、５００ｎｍの膜厚のＳｉＯ２膜（封止膜９）を形成した。
【００９８】
なお、図１９では、１ドット（１絵素）分のみを示しているが、実際のパネルでは、この絵素が多数集まってパネルを構成している。
【００９９】
次に、有機ＥＬ素子の封止工程について説明する。図２０は、実施例１の有機ＥＬ表示装置を示す断面模式図である。なお、図２０に示された領域は、図１３中のＤ１−Ｄ２線に沿った断面に相当する。
【０１００】
封止基板１０は、有機層３に酸素や水分が進入することを防止する機能を有する。本実施例では、封止基板１０として、無アルカリガラスで形成した封止ガラスを使用した。封止基板１０は封止樹脂１１により接着固定されている。封止樹脂１１の材料としては、エポキシ樹脂を用いた。本実施例では、有機ＥＬ素子がボトムエミッション構造である。したがって、封止基板１０の基板１側には、乾燥剤１２を形成した。これにより、有機ＥＬ素子の素子寿命を向上することができる。乾燥剤１２の材料としては、酸化バリウムを用いた。また、封止基板１０で封止した領域には、不活性ガス１３を充填した。
【０１０１】
このようにして作製した有機ＥＬ表示装置を、図６に示した回路構成で全面をベタ表示させ、パネル仕様上の最大輝度まで発光させた状態で、室温で１時間放置した。その後、非発光部等のパネル欠陥について不良解析を行った。本実施例の有機ＥＬ表示装置では、下部電極２の材料である多結晶ＩＴＯを構成する結晶粒の９０％以上が球状（球状グレイン）である。比較対象として、柱状グレインで構成された場合のサンプルと、結晶粒の平均径（平均グレイン径）とを変更した場合のサンプルとを作成し、パネル欠陥の割合を調査した。その結果を表１に示す。但し、パネル欠陥は、不良原因が下部電極２の端部に起因するものをカウントした。
【０１０２】
以下、柱状グレインと球状グレインとを作りわける方法について説明する。スパッタ法により、ＳｎＯ２を１０ｗｔ％程度含むＩｎ２Ｏ３から成る酸化物ターゲットをＩＴＯターゲットとし、基板温度は１５０℃、成膜時圧力は０．０４Ｐａ、ガス流量は２００ｓｃｃｍの２ｖｏｌ％酸素含有のアルゴン混合ガスを用いた場合に、１．５Ｗ／ｃｍ２以下の出力では柱状グレインを形成することができ、２．０Ｗ／ｃｍ２以上の出力では球状グレインを形成することができる。平均グレイン径は、下部電極の断面をＳＥＭで観測した結果から算出した。表１に示した複数のサンプルは、出力以外の成膜条件も変更して作製しているが、結晶粒の形状、平均グレイン径以外の条件については同一である。
【０１０３】
【表１】
2010225293.tif 000003
【０１０４】
表１より、多結晶ＩＴＯのグレイン形状が球状（球状グレイン）の場合、多結晶ＩＴＯのグレイン形状が柱状（柱状グレイン）の場合と比較して、パネル欠陥の割合が減少することが分かる。発光点の全体の数に対してパネル欠陥の割合が０．０１％以下であれば、表示品位への影響は無く、実用上問題がない。本実施例では、有機層３の膜厚が１００ｎｍと非常に薄い。したがって、柱状グレインの場合には、下部電極２の表面凹凸が大きくなり、下部電極２の端部周辺で有機層３の被覆不良が発生することで、パネル欠陥が増加していると考えられる。すなわち、柱状グレインの場合には、下部電極２の端部をエッジカバーで覆うことが必須であると言える。なお、表１には示していないが、エッジカバーを使用した場合には、多結晶ＩＴＯのグレイン形状や平均グレイン径に関わり無く、パネル欠陥の割合は実用上問題がない水準であった。
【０１０５】
本実施例の有機ＥＬ表示装置では、下部電極２の材料として、球状グレインで構成された多結晶ＩＴＯを使用している。したがって、エッジカバーを形成する工程を省略しながら、パネル欠陥の割合を低減することができる。エッジカバーを形成する工程を省略できるという点は、コスト、歩留まり、生産性の観点から利点が大きい。
【０１０６】
また、表１より、球状グレインであっても、平均グレイン径が１００ｎｍを超えると、パネル欠陥の割合が実用上問題とされる水準となった。したがって、本実施例において、パネル欠陥の割合を０．０１％以下にするためには、平均グレイン径を１００ｎｍ以下にすることが必要である。本実施例の有機層３の膜厚（平均膜厚）は１００ｎｍであるので、好ましい平均グレイン径は、有機層３の平均膜厚以下であると言える。これは、エッチングによって形成された下部電極２の最終端（図１６のＦ部）の形状が、最終的に下部電極２を構成する結晶粒２ａの大きさによって決定されるためであると考えられる。したがって、平均グレイン径が大きい場合には、下部電極２と基板１との段差が大きくなり、有機層３の被覆不良が発生し易くなるため、パネル欠陥の割合が増加したと考えられる。
【０１０７】
なお、下部電極２と基板１との段差をより低減する方法としては、平均グレイン径を更に小さくする方法や、アモルファス構造のＩＴＯを使用する方法も考えられる。しかしながら、これらの方法を用いた場合、エッチングむら、エッチング残渣、パターン荒れの問題が生じるため、実用化は困難である。本実施例では、ＩＴＯを成膜した後、ベークによってＩＴＯを多結晶状態にしてから、下部電極２のパターン形成を行っているため、このような問題は生じない。
【０１０８】
また、平均グレイン径が小さくなると、下部電極２の抵抗値が高くなり、有機層３に必要な電流が流れなくなるおそれがある。例えば、本実施例では、実用上の最大膜厚と思われる２００ｎｍでＩＴＯ膜（下部電極２）を形成した場合、平均グレイン径が２５ｎｍのとき、抵抗値は７０〜８０Ω／□であったが、平均グレイン径が１５ｎｍのとき、抵抗値は１００〜１１０Ω／□であった。なお、これらの抵抗値は、柱状グレインであっても球状グレインであっても同程度であった。抵抗値が８０Ω／□を越えると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下するという問題が生じる。したがって、平均グレイン径は、２５ｎｍ以上であることが好ましい。
【０１０９】
（実施例２）
以下、実施例２の有機ＥＬ表示装置について説明する。図２１は、実施例２の有機ＥＬ表示装置を示す平面模式図である。図２２は、実施例２の有機ＥＬ表示装置を示す断面模式図である。なお、実施例１と同一の部材については、同一の符号を付記する。
【０１１０】
実施例２の有機ＥＬ表示装置の駆動方式は、パッシブマトリクス方式である。図２１に示した下部電極２と上部電極４との交点が、それぞれ絵素として機能する。図２１では６点×６点の絵素構成を示したが、実際は、より多くの絵素により構成されている。
【０１１１】
下部電極２と上部電極２とはそれぞれストライプ状に形成されている。下部電極２は球状の結晶粒で構成された多結晶ＩＴＯで形成されている。上部電極４は下部電極２と直交するように形成される。下部電極２と上部電極の間には、有機層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが形成される。本実施例の有機ＥＬ表示装置では、下部電極２と基板１との間に、下地有機膜として、平坦化絶縁層７が形成されている。比較対象として、平坦化絶縁膜７を形成しないものを作製した。比較評価の結果については後述する。
【０１１２】
以下、実施例２の有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。なお、ここで述べた以外の工程については、実施例１と同一である。
【０１１３】
基板１として無アルカリガラス基板を用いる。事前にＩＰＡ超音波洗浄、純水洗浄などの方法により、基板１から有機物などの異物を除去しておく。次に、モリブデン（Ｍｏ）により、有機ＥＬ素子のＲ、Ｇ、Ｂ塗りわけ用のマーカーを形成する。具体的には、まず、スパッタ法によりＭｏを基板１の全面に成膜し、スピンコート法で感光性のフォトレジストを塗布する。その後、所定のパターンで露光後、アルカリ溶液で現像してから、ドライエッチング法でＭｏをエッチングする。そして、アッシング装置や剥離液により、フォトレジストを除去する。このようにして、有機ＥＬ素子のＲ、Ｇ、Ｂ塗りわけ用のマーカーを形成した。
【０１１４】
次に、アクリル樹脂をスピンコート法で塗布することで、下地有機膜として機能する平坦化絶縁膜７を形成した。その後、パターンを形成する場合は、露光してアルカリ溶液で現像し、焼成炉で２００℃以上の高温でベークした。パターンを形成しない場合は、露光や現像なしで、焼成炉で２００℃以上の高温でベークした。その後、実施例１と同一の方法により、多結晶ＩＴＯを用いて下部電極２を形成した。その他の工程についても実施例１と同様にして行うことで、図２２に示すように、実施例２の有機ＥＬ表示装置が完成した。下部電極２は、実施例１と同様にテーパ形状を有する。また、比較対象として、平坦化絶縁膜７を有しないサンプルも作製した。このサンプルは、下地有機膜として機能する平坦化絶縁膜７を有しない点を除いて、実施例２の有機ＥＬ表示装置と同一の構成を有する。
【０１１５】
下地有機膜を有する場合と、有しない場合とについて、多結晶ＩＴＯを構成する結晶粒のグレイン形状毎の割合を比較した。その結果を表２に示す。表２で示したサンプルは、ＳｎＯ２を１０ｗｔ％程度含むＩｎ２Ｏ３から成る酸化物ターゲットをＩＴＯターゲットとし、基板温度は１５０℃、成膜時圧力は０．０４Ｐａ、ガス流量は２００ｓｃｃｍの２ｖｏｌ％酸素含有のアルゴン混合ガスを用いて形成したものである。スパッタパワー（出力）は、１．０Ｗ/ｃｍ２〜３．０Ｗ／ｃｍ２まで変化させた。表２においては、上記第一〜第三関係の少なくとも一つを満たす形状の結晶粒を、球状グレインとした。また、球状グレインを除き、基板の平面に対して略直交する方向に成長した結晶粒（例えば、図２６（ｂ）のＳＥＭ写真で示した形状の結晶粒）を柱状グレインとした。柱状グレイン及び球状グレインのどちらにも属さない形状の結晶粒は、その他のグレイン形状とした。
【０１１６】
【表２】
2010225293.tif 000004
【０１１７】
表２より、下地有機膜を有しない場合は、下地有機膜を有する場合と比較して、球状グレインの割合が少ないことが分かる。このことから、不規則な表面構造を有する下地有機膜を使用することで、球状グレインが形成されやすくなることが分かる。球状グレインの割合が少なくなると、下部電極２の端部に起因するパネル欠陥が発生し易くなる。したがって、球状グレインの割合は多い方が好ましい。このように、下地有機膜を使用することで、球状グレインを容易に形成することができ、有機ＥＬ素子の信頼性を容易に向上させることができる。
【０１１８】
（評価試験１）
下部電極の表面凹凸とパネル欠陥の発生割合との関係を検証するため、以下に示す方法で作製した有機ＥＬ表示装置の評価試験を行った。
【０１１９】
評価試験１に用いる有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。まず、ガラス基板上にアクリル樹脂をスピンコート法により塗布後、窒素ガス雰囲気のオーブン内でガラス基板を２３０℃で１時間焼成することで、ガラス基板上にアクリル樹脂からなる下地有機膜を形成した。焼成後の下地有機膜の膜厚は２μｍとした。その後、先ほどのガラス基板に対して、スパッタ法により、酸化錫（ＳｎＯ２）を５ｗｔ％〜２０ｗｔ％含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）から成る酸化物ターゲットをＩＴＯターゲットとし、マグネトロンＤＣスパッタ装置で成膜することで、下地有機膜上にＩＴＯ膜（下部電極）を形成した。基板温度は１２０℃〜２３０℃とし、チャンバー内は、到達真空度１．３ｍＰａ以下とし、酸素を１ｖｏｌ％〜５ｖｏｌ％含むアルゴン（Ａｒ）の混合ガスを１５０ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍ流し、ガス圧１３ｍＰａ〜１３０ｍＰａの雰囲気とし、投入電力を１Ｗ／ｃｍ２〜３Ｗ／ｃｍ２とした。これらの範囲内でプロセス条件を変更し、複数のサンプルを作製した。ＩＴＯターゲットとガラス基板との間の距離は約１０ｃｍとした。また、ＩＴＯ膜の膜厚を１００ｎｍとした。その後、ＩＴＯ膜が形成された先ほどのガラス基板を２００℃の大気雰囲気中で１時間焼成した。
【０１２０】
その後、実施例２と同様の方法で有機ＥＬ表示装置を作製し、所定の回路構成で全面をベタ表示させ、パネル仕様上の最大輝度まで発光させた状態で、室温で１時間放置した。その後、非発光部等のパネル欠陥について不良解析を行った。そして、ＩＴＯ膜の表面粗さのＲｍａｘと、パネル欠陥の割合との関係を調査した。その結果を表３に示す。但し、パネル欠陥は、不良原因が下部電極（ＩＴＯ膜）の端部に起因するものをカウントした。なお、評価試験１で使用した有機ＥＬ表示装置の有機層の平均膜厚は１００ｎｍである。
【０１２１】
【表３】
2010225293.tif 000005
【０１２２】
表３より、ＩＴＯ膜の表面粗さのＲｍａｘが小さくなるにつれて、パネル欠陥の割合が減少することが分かる。発光点の全体の数に対してパネル欠陥の割合が０．０１％以下であれば、表示品位への影響は無く、実用上問題がないとされている。すなわち、ＩＴＯ膜の表面粗さＲｍａｘは、１５ｎｍ以下であることが好ましい。また、今回の評価試験で使用した有機ＥＬ表示装置の有機層の平均膜厚は１００ｎｍであることから、ＩＴＯ膜の表面粗さＲｍａｘは、有機層の膜厚の１５％以下であることが好ましい。
【０１２３】
（評価試験２）
下部電極の表面凹凸に対する下地有機膜の影響を検証するため、下地電極が下地有機膜上に形成された有機ＥＬ表示装置と、下部電極がガラス基板上に形成された有機ＥＬ表示装置とを作製し、それぞれの有機ＥＬ表示装置における下部電極のＲｍａｘ値を比較した。
【０１２４】
下部電極が下地有機膜上に形成された有機ＥＬ表示装置は、上記評価試験１と同様の方法で作製した。また、下部電極がガラス基板上に形成された有機ＥＬ表示装置は、アクリル樹脂を用いて下地有機膜を形成する工程を省略し、ガラス基板上に直接ＩＴＯ膜（下部電極）を形成することを除いて、上記評価試験１と同様の方法で作製した。そして、それぞれの有機ＥＬ表示装置におけるＩＴＯ膜の表面粗さのＲｍａｘを測定した。その結果を表４に示す。
【０１２５】
【表４】
2010225293.tif 000006
【０１２６】
表４に示すように、下地有機膜上に形成されたＩＴＯ膜は、ガラス基板上に形成されたＩＴＯ膜と比較して、Ｒｍａｘ値が小さいことが分かる。すなわち、下地有機膜上に形成されたＩＴＯ膜は、ガラス基板上に形成されたＩＴＯ膜よりも、よりなめらかな表面形状を有していることが分かる。表３に示すように、ＩＴＯ膜のＲｍａｘ値が小さくなるにつれてパネル欠陥は少なくなる。従って、下地有機膜上にＩＴＯ膜を形成することで、よりパネル欠陥が少ない有機ＥＬ表示装置を作製可能であることが分かる。
【０１２７】
（評価試験３）
ＩＴＯ膜（下部電極）に含まれる球状グレインの割合と、有機ＥＬ表示装置におけるパネル欠陥の発生割合との関係を検証するため、球状グレインの割合が異なるＩＴＯ膜をそれぞれ備える複数の有機ＥＬ表示装置を作製し、パネル欠陥（点欠陥）の発生割合を比較した。その結果を表５に示す。ＩＴＯ膜に含まれる球状グレインの割合は、ＩＴＯ膜の形成時のスパッタパワーを変更することによって調節した。ＩＴＯ膜以外の製造方法については、評価試験１と同様の方法により、評価試験３に用いる有機ＥＬ表示装置を作製した。
【０１２８】
【表５】
2010225293.tif 000007
【０１２９】
表５は、上記の方法で作製した有機ＥＬ表示装置の中から、対角２．４インチの３２０画素×２４０画素（ＲＧＢ１組で１画素を形成）、対角３．６インチの６４０画素×３６０画素の有機ＥＬ表示装置を任意に選び調べた結果である。但し、パネル欠陥は、不良原因が下部電極（ＩＴＯ膜）の端部に起因するものをカウントした。市販製品のカタログ等に記載されているように、パネル欠陥の割合が０．０１％以下であれば、実用上問題が無いことが一般的に知られている。従って、表５より、ＩＴＯ膜に含まれる球状グレインの割合が９０％以上であれば、パネル欠陥の割合が実用上問題がない水準となることが分かる。
【符号の説明】
【０１３０】
１、１０１：基板
２、１０２、２０２：下部電極
２ａ、１０２ａ、２０２ａ：結晶粒（グレイン）
３、３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、１０３：有機層
３ａ：有機層（正孔輸送層）
３ｂ：有機層（発光層）
３ｃ：有機層（正孔注入層）
３ｄ：有機層（電子輸送層）
３ｅ：有機層（電子注入層）
３ｆ：有機層（正孔注入層兼正孔輸送層）
３ｇ：有機層（電子注入層兼電子輸送層）
４、１０４：上部電極
５：画素
５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、：絵素
６：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
７：平坦化絶縁膜（下地有機膜）
８：スルーホール
９：封止膜
１０：封止基板
１１：封止樹脂
１２：乾燥剤
１３：不活性ガス
１４：成膜材料
１５：るつぼ
１６：マスク
１６ａ：開口部
１７：シャッター
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ：データ線（ソース配線）
１９、１９ａ、１９ｂ：走査線（ゲート配線）
２０：保持容量（Ｃｓ）
２１：有機ＥＬ素子
２２：絵素回路
２３：走査線駆動回路
２４：データ線駆動回路
２５：半導体膜
２６：ゲート絶縁膜
２７：層間絶縁膜
２８：保護膜
２９：コンタクトホール
【図１】
2010225293.tif 000008
【図２】
2010225293.tif 000009
【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】
2010225293.tif 000017
【図１１】
2010225293.tif 000018
【図１２】
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【図１３】
2010225293.tif 000020
【図１４】
2010225293.tif 000021
【図１５】
2010225293.tif 000022
【図１６】
2010225293.tif 000023
【図１７】
2010225293.tif 000024
【図１８】
2010225293.tif 000025
【図１９】
2010225293.tif 000026
【図２０】
2010225293.tif 000027
【図２１】
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【図２２】
2010225293.tif 000029
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2010225293.tif 000032
【図２８】
2010225293.tif 000033
【図２６】
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【図２７】
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