(57)【要約】  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、駆動回路を覆うことによって基板の表面を平坦化する平坦化膜と、平坦化膜の表面上に形成され、駆動回路と電気的に接続された有機発光素子と、を備え、平坦化膜は、駆動回路の上に積層された第１無機絶縁膜、第１無機絶縁膜の上に積層された有機絶縁膜、及び、有機絶縁膜の上に積層された第２無機絶縁膜を含んでおり、第２無機絶縁膜における有機絶縁膜と反対方向を向く表面が、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有している。
2019186806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記駆動回路と電気的に接続された有機発光素子と、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、前記第１無機絶縁膜の上に積層された有機絶縁膜、及び、前記有機絶縁膜の上に積層された第２無機絶縁膜を含んでおり、
前記第２無機絶縁膜における前記有機絶縁膜と反対方向を向く表面が、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有している、有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記第２無機絶縁膜における前記表面が、２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有している、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記有機絶縁膜は感光体を含まないアクリル樹脂、又は感光体を含まないポリイミド樹脂である、請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機絶縁膜における前記第２無機絶縁膜を向く表面が、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の算術平均粗さを有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記有機絶縁膜が、前記有機絶縁膜の前記表面における平坦性を向上させる添加剤を０.５質量％以上、５質量％以下の含有率で含んでいる、請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記駆動回路と前記有機発光素子とは、前記第１無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、及び、前記第２無機絶縁膜を一括して貫くコンタクト孔に埋め込まれた金属を介して接続されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記第２無機絶縁膜の厚さは、前記有機絶縁膜おける前記第２無機絶縁膜を向く表面の凹凸に基づいて変動し、かつ、前記有機絶縁膜の前記表面の全面において前記凹凸の最大高低差の１倍以上、３倍以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
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、有機絶縁膜及び第２無機絶縁膜を形成する工程と、
前記第２無機絶縁膜の表面を研磨する工程と、
前記第２無機絶縁膜、前記有機絶縁膜及び前記第１無機絶縁膜に、前記駆動回路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。
【請求項９】
前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、セリウム、コロイダルシリカ、又はヒュームドシリカを含む中性のスラリーを研磨剤として用いるＣＭＰ研磨によって、前記第２無機絶縁膜の前記表面を５０ｎｍ以下の算術平均粗さに研磨する、請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、前記第２無機絶縁膜の前記表面を２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の算術平均粗さに研磨する、請求項９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、中性アルコール液を前記研磨剤と共に用いて前記第２無機絶縁膜の前記表面を研磨する、請求項９または１０に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２無機絶縁膜の形成において、前記有機絶縁膜における前記第２無機絶縁膜を向く表面の凹凸における最大高低差の２倍以上の厚さに前記第２無機絶縁膜を形成し、
前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、前記研磨による前記第２無機絶縁膜の厚さの減少量が少なくとも部分的に前記最大高低差の１倍以上、２倍未満となるように前記第２無機絶縁膜を研磨する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２無機絶縁膜の形成において、前記最大高低差の２倍以上、３倍以下の厚さに前記第２無機絶縁膜を形成する、請求項１２に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１４】
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８〜１３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記有機発光層を形成すべき領域と、前記基板の厚さ方向において重ならない領域に前記コンタクト孔を形成する、請求項８〜１４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ表示装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ受信機などへの応用が進む有機ＥＬ表示装置は、画素毎に形成された有機発光素子、及び、所望の電流で有機発光素子を発光させる駆動回路を備えている。アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置では、駆動回路を構成する薄膜トランジスタが、マトリクス状に設けられる画素毎に、ガラス基板などの表面上に形成され、その薄膜トランジスタを覆う絶縁膜の上に有機発光素子が形成される。特許文献１には、このようなアクティブマトリクス型のディスプレイにおいて画素に対する薄膜トランジスタの占有面積を低減すべく、多層構造の薄膜トランジスタを形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機ＥＬ表示装置では、例えば画素毎に、又は、表示画面における任意の領域毎に輝度ムラ又は色ムラ（以下「輝度ムラ及び／又は色ムラ」を纏めて「表示ムラ」ともいう）などが生じると表示品位が低下し、その製品価値が低下してしまう。そのため、有機ＥＬ表示装置では、表示ムラに対する補償回路が駆動回路に追加されたり、初期の表示状態を観察したうえで画素毎又は一定の領域毎に有機発光素子の駆動電流を補正する補正手段が設けられたりすることがある。しかし、例えば画素毎に設けられる補償回路を構成する回路素子がばらつきを有していたり、表示ムラへの対策を講ずることによってサイズ又はコストの増大を招いたりすることがある。【０００５】
そこで本発明は、たとえ補償回路などを備えていなくても表示ムラの少ない有機ＥＬ表示装置、及び、そのように表示ムラの少ない有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１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、前記駆動回路と電気的に接続された有機発光素子と、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、前記第１無機絶縁膜の上に積層された有機絶縁膜、及び、前記有機絶縁膜の上に積層された第２無機絶縁膜を含んでおり、前記第２無機絶縁膜における前記有機絶縁膜と反対方向を向く表面が、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有している。【０００７】
本発明の第２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、有機絶縁膜及び第２無機絶縁膜を形成する工程と、前記第２無機絶縁膜の表面を研磨する工程と、前記第２無機絶縁膜、前記有機絶縁膜及び前記第１無機絶縁膜に、前記駆動回路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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１及び第２の実施形態によれば、有機ＥＬ表示装置において輝度ムラ又は色ムラなどを少なくすることができ、そのように表示ムラの少ない有機ＥＬ表示装置を適切に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の駆動回路の一例を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置における有機発光素子及び薄膜トランジスタの一例を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法のフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による製造途上の有機ＥＬ表示装置を模式的に示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による製造途上の有機ＥＬ表示装置を模式的に示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による製造途上の有機ＥＬ表示装置を模式的に示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による製造途上の有機ＥＬ表示装置を模式的に示す断面図である。
【図４Ｅ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による製造途上の有機ＥＬ表示装置を模式的に示す断面図である。
【図４Ｆ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による製造途上の有機ＥＬ表示装置を模式的に示す断面図である。
【図４Ｇ】本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法による製造途上の有機ＥＬ表示装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者は、有機ＥＬ表示装置において表示ムラを生じさせる原因の追究のために鋭意検討を重ねた。そして、本発明者は、基板の表面に形成されている薄膜トランジスタなどを含む駆動回路の表面の凹凸が有機発光素子内の有機膜における膜厚のばらつきなどを生じさせ、その結果、輝度ムラや色ムラなどが生じ得ることを見出した。詳述すると、駆動回路と有機発光素子との間には前述したように絶縁膜が設けられており、この絶縁膜によって、両者の電気的分離及び水分などの遮断と共に有機発光素子の下地の平坦化が図られている。しかしこの平坦化が、優れた表示品位を得るという観点からは必ずしも十分ではないことを本発明者は見出したのである。
【００１１】
薄膜トランジスタが形成される基板の表面には、薄膜トランジスタ及び各種の配線が形成されることによって段差が生じ、さらに、個々の薄膜トランジスタの表面においても、ゲート電極などが形成される領域であるか否かなどによって段差が生じる。例えば３００ｎｍを超える高低差を有する段差も生じ得る。このような基板の表面に従来通り単に平坦化膜を形成するだけでは、有機ＥＬ表示装置において表示ムラを生じさせない程度の平坦性が得られていないことを本発明者は突き止めた。この点に関して平面型ディスプレイの分野では、液晶表示装置においても薄膜トランジスタの上に画素電極が形成されるが、画素電極の表面の僅かな凹凸が液晶分子の配向などに影響を及ぼすことは殆ど無く、その下地に厳密な平坦性は求められていなかった。しかし、有機発光素子では、平坦化膜の表面が十分に平坦でない場合、その上に電極を介して形成される有機膜の膜厚がばらつくことによって輝度ムラが生じたり、電極表面の僅かな傾きによって出射光のピーク強度を示す方向がばらつく若しくは表示面の法線方向からずれたりする。その結果、表示ムラが生じることを本発明者は見出したのである。
【００１２】
薄膜トランジスタは、有機発光素子の光が基板と反対方向に向けて放射されるトップエミッション型（ＴＥ型）の有機ＥＬ表示装置では、基板の表面において平面視で画素の中央部分にも重なり得る任意の領域に、例えば発光領域全体にさえ、形成され得る。一方、ボトムエミッション型（ＢＥ型）の有機ＥＬ表示装置では、有機発光素子の光がなるべく遮られないように、通常、画素の縁部付近に薄膜トランジスタが形成される。しかし、ＴＥ型はもとよりＢＥ型においても、薄膜トランジスタなどによる基板の表面の凹凸が、画素の発光領域と重なる領域において平坦化膜の表面にまで起伏となって現れ、その微小な起伏が表示ムラを引き起こしていることが分かった。そして本発明者は、有機発光素子の下地となる平坦化膜の表面のさらなる平坦化を図ることによって、輝度ムラ及び色ムラの発生を抑制することができることを見出したのである。
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態の有機ＥＬ表示装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する。なお、以下に説明される実施形態における各構成要素の材質、形状、及び、それらの相対的な位置関係などはあくまで例示に過ぎない。本発明の有機ＥＬ表示装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法はこれらによって限定的に解釈されるものではない。
【００１４】
〔有機ＥＬ表示装置〕
図１には、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１における駆動回路２の構成の一例が、それぞれ模式的に示されている有機ＥＬ表示パネル３、データ線ドライバ１ｄ及び走査線ドライバ１ｇと共に示されている。有機ＥＬ表示パネル３は、マトリクス状に配置された複数の画素３ａを有し、各画素３ａに有機発光素子４０及び駆動回路２が設けられている。図１の例では、各駆動回路２は、有機発光素子４０の通電状態を切り換える駆動ＴＦＴ２０、駆動ＴＦＴ２０のオン／オフを切り換えるスイッチングＴＦＴ２ａ、及び駆動ＴＦＴ２０のゲート−ソース間電圧を保持する保持容量２ｂを含んでいる。駆動ＴＦＴ２０のドレインが電源線２ｐに、ソースが有機発光素子４０のアノードに、そして、ゲートがスイッチングＴＦＴ２ａのソースにそれぞれ接続されており、有機発光素子４０のカソードは陰極配線２７を介してグランドに接続されている。
【００１５】
走査線ドライバ１ｇから各スイッチングＴＦＴ２ａにゲート信号が送られると共に、データ線ドライバ１ｄから各スイッチングＴＦＴ２ａを介して各駆動ＴＦＴ２０のゲートに表示画像のデータ信号が印加される。そのデータ信号の電圧に基づく電流が有機発光素子４０に流れ、保持容量２ｂの作用によって１フレーム期間中所定の輝度で有機発光素子４０が発光する。以下、一つの画素３ａを含む有機ＥＬ表示パネル３の断面を示す図２を参照しながら、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１の構造が説明される。なお、以下の説明では、駆動ＴＦＴ２０は単に「薄膜トランジスタ２０（ＴＦＴ２０）」と称される。また、上記及び以下の説明及び各図面において参照される「画素」は、表示画面の最小構成要素（単位要素）であり正確には「サブ画素」であるが、説明の簡潔化のため「画素」と称される。また、以下の説明において「表面」は、特にその区別が記載されていない場合、有機ＥＬ表示装置１を構成する基板１０以外の各構成要素における基板１０（図２参照）と反対方向を向く表面を意味している。また、基板１０に関して「表面」は、特にその区別が記載されていない場合、有機発光素子４０を向く表面を意味している。
【００１６】
図２には、有機ＥＬ表示パネル３の断面が拡大して示されており、特に、ＴＦＴ２０及び有機発光素子４０の断面の一例が、有機発光素子４０の陰極コンタクト（第１コンタクト２８及び第２コンタクト４５）と共に示されている。図２に示されるように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１は、薄膜トランジスタ２０を含む駆動回路２が形成された表面を有する基板１０と、駆動回路２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２と電気的に接続された有機発光素子４０と、を備えている。ＴＦＴ２０は、図２の例ではＮｃｈ電界効果型トランジスタであり、チャネル２１ｃを含む半導体層２１と、ゲート絶縁膜２２を介してチャネル２１ｃの上に形成されたゲート電極２３と、半導体層２１のソース２１ｓ及びドレイン２１ｄにそれぞれ接続されているソース電極２５及びドレイン電極２６とを含んでいる。ソース電極２５及びドレイン電極２６は層間絶縁膜２４によってゲート電極２３との間を絶縁されている。有機発光素子４０は、図２の例ではトップエミッション型（ＴＥ型）の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であり、平坦化膜３０上に形成された第１電極（例えば陽極）４１、第１電極４１を囲む絶縁バンク４２、絶縁バンク４２内に形成された有機発光層４３、有機発光層４３上を含めて基板１０全体に形成された第２電極（例えば陰極）４４を有している。平坦化膜３０は、駆動回路２の上に積層された第１無機絶縁膜３１、第１無機絶縁膜３１の上に積層された有機絶縁膜３２、及び、有機絶縁膜３２の上に積層された第２無機絶縁膜３３を含んでいる。そして、第２無機絶縁膜３３における有機絶縁膜３２と反対方向を向く表面が、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有している。また、図２の例では、絶縁バンク４２で規定される有機発光層４３は、ソース電極２５と第１電極４１を電気的に接続するためのコンタクト孔３０ａと平面視で重ならない領域に形成されている。
【００１７】
すなわち、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１では、駆動回路２の形成によって凹凸を有する基板１０の表面が、第１無機絶縁膜３１、有機絶縁膜３２及び第２無機絶縁膜３３の積層構造を有する平坦化膜３０で覆われ、その表面が算術平均粗さ（Ｒａ）で５０ｎｍ以下にされている。例えば平坦化膜３０は、各絶縁膜の積層後に研磨されることによってその表面を５０ｎｍ以下の算術平均粗さにされてもよい。また、図２の例では、コンタクト孔３０ａと平面視で重ならない領域に有機発光層４３が形成されている。
【００１８】
前述したように、本発明者は、有機ＥＬ表示装置において表示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、有機発光素子における有機発光層の表面が完全な平坦面ではなく細かな凹凸を含み、微視的には傾いている部分があることを見出した。有機発光層の表面が傾いていると、その法線方向が、有機ＥＬ表示装置における表示面の法線方向に対して傾くことになり、そのような有機発光層から斜め方向に出射する光は表示面の正面からは認識し難くなる。そのため、輝度の低下、又は、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の光の強度で定まる色度の変化が生じていたのである。
【００１９】
従来、表示ムラの原因として、駆動回路を構成するＴＦＴ及び有機発光素子（ＯＬＥＤ）の特性ばらつきが問題視され、これらのばらつきに対する対策が講じられていた。例えば、画素毎に設けられる駆動回路それぞれに、ＴＦＴ及び／又はＯＬＥＤの特性ばらつきを補償する回路が付加されていた。しかし、このような対策では、駆動回路の構成要素が増えるためコスト及びサイズが増大したり、補償回路自体のばらつきの抑制のためにさらに追加回路が必要となったりすることがあった。そもそもこのような対策は、本発明者に見出された表示ムラの対策として有効に機能するものではなく、むしろ駆動回路の構成要素の増加によって基板の表面の凹凸を増大させる虞すらあった。また、有機ＥＬ表示装置の検査工程などで画面の輝度分布が把握され、その均一化のための補正データに基づいて個々の有機発光素子に流す電流が制御されることもあった。しかし、このような対策も、有機ＥＬ表示装置の製造工程の煩雑化、及び、複雑な制御を必要とした。
【００２０】
これに対し本実施形態では、前述したように、新たに見出された表示ムラの原因を排除するため、すなわち、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の表面が、５０ｎｍ以下の算術平均粗さにされている。そうすることで、輝度ムラ及び色ムラの極めて少ない表示画像を得ることができる。また、有機発光層４３の厚さが安定するため、出射光の強度及びＲ、Ｇ、Ｂ各色の純度の向上に有効なマイクロキャビティ構造の採用による効果を安定して得ることができる。従って、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１の各画素（サブ画素）には、マイクロキャビティ構造を採用することが好ましい。さらに、図２の例では、コンタクト孔３０ａの直上を避けて、コンタクト孔３０ａと平面視で重ならない領域に有機発光層４３が形成されている。そのため、後述するようにコンタクト孔３０ａに起因する表示ムラも生じ難い。
【００２１】
平坦化膜３０の表面粗さは小さいほど好ましいが、半導体装置の製造プロセスにおける層間絶縁膜の研磨工程で目標とされるような、例えば２０ｎｍを下回るほどの算術平均粗さは必ずしも求められない。このような半導体装置の研磨工程における厳密な平坦性は、その後のフォトリソグラフィ工程における露光に用いられる光源の浅い焦点深度への対応のために求められるもので、有機ＥＬ表示装置の表示ムラの抑制とは全く異なる目的に対して求められているものである。すなわち、有機ＥＬ表示装置１の表示ムラを抑制するという観点では、平坦化膜３０の表面が算術平均粗さで５０ｎｍ以下であればよく、その場合、人に感知されるような表示ムラが殆ど生じないことを本発明者は見出したのである。また、画面サイズ及び解像度のバリエーション、有機発光素子４０の製造ばらつきなどを勘案しても、２０ｎｍを下回る表面粗さは必要無く、むしろ、実現の容易性の面では２０ｎｍ以上の算術平均粗さが好ましいことが見出された。すなわち、平坦化膜３０の表面粗さ、具体的には、第２無機絶縁膜３３における有機絶縁膜３２と反対方向を向く表面が、２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有していることが、表示品位に影響し得る表示ムラの効果的な抑制と簡便な製造との両立の面で好ましい。
【００２２】
有機ＥＬ表示装置１の各構成要素について、図２を参照して、さらに説明する。基板１０には、主に、ガラス基板又はポリイミドフィルムなどが用いられる。有機ＥＬ表示装置１が図２の例と異なりボトムエミッション型（ＢＥ型）である場合には、透光性の材料、すなわちガラス基板、さらに透明ポリイミドフィルムなどが用いられる。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１を容易に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。
【００２３】
ＴＦＴ２０が形成される基板１０の表面には、バリア膜として、ベースコート層１１が形成されている。例えばプラズマＣＶＤ法によって、主に５００ｎｍ程度の厚さのＳｉＯ2膜及び５０ｎｍ程度の厚さのＳｉＮX膜からなる下層と、主に２５０ｎｍ程度の厚さのＳｉＯ2膜からなる上層とを有するベースコート層１１が形成される。
【００２４】
ベースコート層１１の上にＴＦＴ２０を含む駆動回路２が形成されている。陰極配線２７もベースコート層１１の上に形成されている。図２では省略されているが、走査線及びデータ線用の配線なども陰極配線２７と同様に形成されている。また、図２では、発光素子４０を駆動するＴＦＴ２０のみが示されているが、前述したスイッチングＴＦＴ２ａもベースコート層１１上に形成されており、さらに他のＴＦＴが形成されていてもよい。駆動回路２は、有機ＥＬ表示装置１が、図２の例のようにＴＥ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。一方、ＢＥ型では、有機発光素子４０の発光領域の下方にＴＦＴ２０などを形成することはできないため、ＴＦＴ２０などは発光領域と平面的に重なる部分の周縁部に形成される。しかしこの場合でも、周縁部のＴＦＴ２０又は各配線などが形成される部分と発光領域の下のＴＦＴなどが形成されない部分との境界部に傾斜面ができる。そのため、発光領域の周縁部に凹凸が生じ、前述したように表示品位を低下させる。従って、ＴＥ型はもとより、ＢＥ型においても、そのような凹凸を埋没させ、表示ムラを生じさせない程度の平坦性をその表面に有する平坦化膜３０が求められる。
【００２５】
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、主に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などの膜の成膜後のパターニングなどによって形成されている。ゲート電極２３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とそれぞれ接続するソース電極２５及びドレイン電極２６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、並びに陰極配線２７は、例えばボロンイオンのドーピングによって不純物濃度を高められ、アニーリングによる活性化によって低抵抗化されている。さらに具体的な構造は、後述される有機ＥＬ表示装置の製造方法の説明において詳述される。なお、図２は、ゲート電極２３と基板１０との間に半導体層２１が設けられるトップゲート構造の例を示しているが、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１が備えるＴＦＴ２０はボトムゲート構造を有していてもよい。
【００２６】
ＴＦＴ２０を含む駆動回路２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が形成されており、第１無機絶縁膜３１の上に有機絶縁膜３２が形成され、さらに、第２無機絶縁膜３３が形成されている。すなわち、無機膜＋有機膜＋無機膜の３層の積層構造を有する平坦化膜３０が形成されている。平坦化膜３０には、第１無機絶縁膜３１、有機絶縁膜３２、及び、第２無機絶縁膜３３を一括して貫くコンタクト孔３０ａが形成されている。コンタクト孔３０ａには、後述するように、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、及び銀（Ａｇ）又はＡＰＣ（銀＋パラジウム＋銅）などの金属が埋め込まれ、この金属を介して、駆動回路２と有機発光素子４０とが接続されている。
【００２７】
有機絶縁膜３２は、例えば１μｍ以上、２μｍ以下程度の厚さを有している。有機絶縁膜３２によって、駆動回路２の形成による基板１０の表面の凹凸が大幅に軽減される。有機絶縁膜３２は、例えばポリイミド樹脂又はアクリル樹脂を用いて形成される。また、有機絶縁膜３２は、有機絶縁膜３２の表面の平坦性を向上させる添加剤（レベリング向上剤）を含んでいることが好ましい。有機絶縁膜３２は、コンタクト孔３０ａがマスク露光及び現像で形成され得るように、感光性の樹脂を用いて形成されていてもよい。しかし、例えばミヒラーズケトン、クロロチオキサントン、イソプロピルチオキサントンなどのような光重合開始剤が、前述したレベリング向上剤などの効果を弱めたり、レベリング向上剤が光重合を阻害したりすることがある。従って、有機絶縁膜３２には、光重合開始剤のような感光体を含まない材料を用いることが好ましい。その場合でも、コンタクト孔３０ａは、後述するようにドライエッチングなどによって形成され得る。そして、そのようにコンタクト孔３０ａの形成に関して感光性を利用しない方法を選択することによって、アクリル樹脂のように純度の高い有機材料を有機絶縁膜３２の材料として用いることも可能になる。また、光重合への影響に懸念することなく、有機絶縁膜３２に必要十分な量のレベリング向上剤を添加することができたり、光重合開始剤の影響が無くなるためレベリング向上剤の必要量を少なくできたりする。従って、レベリング向上剤の添加量の選択幅が広がる。例えば、有機絶縁膜３２は、有機絶縁膜３２における第２無機絶縁膜３３を向く表面の平坦性を向上させる添加剤を０.５質量％以上、５質量％以下の含有率で含んでいることが好ましい。この程度の量のレベリング向上剤を有機絶縁膜３２が含んでいると、５０ｎｍ以下の算術平均粗さの表面を有する平坦化膜３０の形成が容易になり、しかも、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂などに求められている特性への影響も少ない。このようなレベリング向上剤としては、シリコーン系、炭化水素系、又はフッ素系の界面活性剤などが例示される。
【００２８】
アクリル樹脂は、純度だけではなく有機絶縁膜３２の表面の平坦性の観点からも、界面活性剤などと良好に馴染み、かつ、高い平坦性を有するため有機絶縁膜３２の材料として好ましい。一方、有機ＥＬ表示装置１の製造工程が２００℃以上の高温プロセスなどを含む場合は、高い耐熱性を有するポリイミド樹脂が好ましい。従って、有機絶縁膜３２は、光重合開始剤などのような感光体を含まないアクリル樹脂、又は、感光体を含まないポリイミド樹脂であることが好ましい。そして、有機絶縁膜３２における第２無機絶縁膜３３を向く表面は、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の算術平均粗さを有していることが好ましい。その場合、前述したように表面において５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有する平坦化膜３０の形成が容易になることがあり、しかも、有機絶縁膜３２におけるレベリング向上剤の含有量を過剰とならない程度に留めることができる。
【００２９】
第２無機絶縁膜３３は、前述したように、有機絶縁膜３２と反対方向を向く表面において５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有しており、そのため有機ＥＬ表示装置１の表示ムラが抑制される。第２無機絶縁膜３３は、例えばＳｉＮX又はＳｉＯ2などで形成されるが、水分遮断性の点でＳｉＮXが好ましい。すなわち、第２無機絶縁層３３によって、平坦化膜３０における水分に対するバリア性能が高められる。
【００３０】
第２無機絶縁膜３３は、有機ＥＬ表示装置１の使用時だけでなく製造時の水分の遮断作用も有し得る。すなわち、後述するように、平坦化膜３０の表面は、５０ｎｍ以下の表面粗さを有するべく製造工程において研磨されることがあり、研磨後には研磨剤などの除去のために洗浄が行われ得る。第２無機絶縁膜３３が形成されない場合は、有機絶縁膜３２の表面が研磨され、さらに洗浄剤に晒される。その場合、この洗浄剤が有機絶縁膜３２内に浸透し、そのまま残存してＴＦＴ２０の劣化などを引き起こすことがある。しかし、第２無機絶縁膜３３が形成されることによって、このような有機絶縁膜３２への洗浄剤の浸透及びＴＦＴ２０の劣化が防がれる。
【００３１】
第２無機絶縁膜３３は、例えば１００ｎｍ以上、６００ｎｍ以下程度の厚さに形成される。しかし、第２無機絶縁膜３３の厚さは、有機絶縁膜３２の表面に現れる凹凸の大きさと関係する。すなわち、第２無機絶縁膜３３は有機絶縁膜３２における凹凸を有する表面上に形成され、かつ、第２無機絶縁膜３３の表面は算術平均粗さで５０ｎｍ以下という平坦性を有するため、第２無機絶縁膜３３の厚さは、有機絶縁膜３２における第２無機絶縁膜３３を向く表面の凹凸に基づいて変動する。
【００３２】
第２無機絶縁層３３は、有機絶縁膜３２の表面の凹凸を第２無機絶縁層３３内に十分に埋没させ得るように、例えば、有機絶縁膜３２の表面の凹凸における最大高低差ＤＴの３倍以上の厚さに形成されることが好ましい。そして、必要に応じて、第２無機絶縁膜３３の表面を、最大高低差ＤＴ以上であって最大高低差ＤＴの２倍未満の長さ（厚さ）ぶん研磨することが好ましい。そうすることによって、有機絶縁膜３２を露出させることなく有機絶縁膜３２の表面の凸部に基づく第２無機絶縁膜３３の表面の凸部を削り取ることができ、平坦化膜３０の表面を略確実に５０ｎｍ以下の算術平均粗さにすることができる。その場合、第２無機絶縁膜３３は、有機絶縁膜３２の表面の全面において、その表面の凹凸の最大高低差ＤＴの１倍以上、３倍以下の厚さを有し得る。例えば、図２において、第２無機絶縁膜３３の最大の厚さＴＬは、有機絶縁膜３２の凹凸の最大高低差ＤＴの２倍以上、３倍以下であり、第２無機絶縁膜３３の最小の厚さＴＭは、有機絶縁膜３２の凹凸の最大高低差ＤＴの１倍以上、２倍以下である。特に図２の例では、第２無機絶縁膜３３の最大の厚さＴＬは、有機絶縁膜３２の凹凸の最大高低差ＤＴの略２倍であり、その最小の厚さＴＭは、有機絶縁膜３２の凹凸の最大高低差ＤＴと略同じである。
【００３３】
コンタクト孔３０ａは、前述したように平坦化膜３０を構成する各絶縁膜を一括して貫通している。そのため、コンタクト孔３０ａの内壁に顕著な段差などが無く、従って、コンタクト孔３０ａ内への金属の埋め込みが容易になる。また、その金属においてクラックなども生じ難い。平坦化膜３０には、陰極コンタクトのうちの第２コンタクト４５を形成するためのコンタクト孔３０ｂも形成されており、コンタクト孔３０ｂも平坦化膜３０を構成する各絶縁膜を一括して貫通している。
【００３４】
有機発光素子４０の第１電極４１は、コンタクト孔３０ａ内に埋め込まれた金属と一体的に形成されている。すなわち、例えばスパッタリングなどによってコンタクト孔３０ａ内にＩＴＯとＡｇ又はＡＰＣなどの金属とＩＴＯとが埋め込まれると共に、平坦化膜３０の表面にも同じＩＴＯ膜、Ａｇ又はＡＰＣなどの金属膜、及びＩＴＯ膜がそれぞれ形成される。それらが所定の形状にパターニングされることによって、上層及び下層がＩＴＯ膜で、その間にＡｇ又はＡＰＣなどの金属膜が介在する第１電極４１が形成される。第１電極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、前述したようなＩＴＯ、及びＡｇ又はＡＰＣが用いられる。ＩＴＯ膜は１０ｎｍ程度の厚さに形成され、Ａｇ又はＡＰＣ膜は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、例えば３００ｎｍ〜１μｍ程度の厚さのＩＴＯ膜だけが形成される。
【００３５】
第１電極４１の表面におけるコンタクト孔３０ａの真上の部分には、コンタクト孔３０ａがＩＴＯなどによって完全に埋められない場合に、図２に示されるような窪みが生じ得る。しかし図２の例では、第１電極４１は、コンタクト孔３０ａと平面視で重ならない領域を有機発光層４３の形成に十分な大きさで有しており、このコンタクト孔３０ａと重ならない領域上に有機発光層４３が形成されている。そのため、有機発光層４３における厚さのムラ、及び、その表面における窪みが生じ難く、コンタクト孔３０ａに起因する表示ムラが生じ難い。
【００３６】
第１電極４１の周縁部には、各画素を区画すると共に、第１電極４１と第２電極４４との間を絶縁する絶縁バンク４２が形成されている。図２の例では絶縁バンク４２によって第１電極４１の表面の窪みが覆われている。そして絶縁バンク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。有機発光素子４０の発光領域となる有機発光層４３は、好ましくは図２の例のように、コンタクト孔３０ａと平面視で重ならない領域に形成される。その場合、前述したようにコンタクト孔３０ａに起因する表示ムラが生じ難い。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ることによって複数の有機層で形成される。有機発光層４３は、蒸発又は昇華させた有機材料をマスクによって選択的に必要な部分のみに付着させる蒸着、又は印刷などによって形成される。
【００３７】
具体的には、例えば第１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。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形成される。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。さらに発光層の上には、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などによって形成され得る。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って有機発光層４３の積層膜が形成される。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てもよい。
【００３８】
第２電極４４は有機発光層４３の上に形成されている。図２の例では、第２電極４４は、全画素に亘って共通となるように連続的に形成され、平坦化膜３０に形成された第２コンタクト４５、及びゲート絶縁膜２２及び層間絶縁膜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膜により形成されている。第２電極４４に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く、さらに安定性の付与のために、４.２５ｅＶ程度の小さい仕事関数を有するＡｇが１０質量％程度の割合で共蒸着されている。ＢＥ型では、第２電極４４は反射板となるため、第２電極４４としてＡｌが厚く形成される。
【００３９】
第２電極４４の上には、第２電極４４への水分の到達を阻止する被覆層（ＴＦＥ）４６が形成されている。被覆層４６は、例えばＳｉＮX、ＳｉＯ2などの無機絶縁膜からなり、単層膜、又は二層以上の積層膜を成膜することによって形成される。例えば一層の厚さが０.１μｍから０.５μｍ程度の二層程度の積層膜が被覆層４６として形成される。被覆層４６は、一つの層にピンホールなどができても水分などに対する十分なバリア性が得られるように、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ている。なお、被覆層４６は、二層の無機絶縁膜の間に有機絶縁膜を備えていてもよい。
【００４０】
〔有機ＥＬ表示装置の製造方法〕
次に、図２に示される有機ＥＬ表示装置１を例に、一実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造方法が、図３のフローチャート及び図４Ａ〜図４Ｇに示される断面図を参照しながら説明される。
【００４１】
図４Ａに示されるように、基板１０の上に、薄膜トランジスタ２０を含む駆動回路２が形成される（図３のＳ１）。具体的には、例えばベースコート層１１が、プラズマＣＶＤ法を用いて基板１０の表面上に形成される。ベースコート層１１は、図４Ａでは単層構造で示されているが、例えば５００ｎｍ程度の厚さのＳｉＯ2層、その上に５０ｎｍ程度の厚さのＳｉＮX層、さらにその上に２５０ｎｍ程度の厚さのＳｉＯ2層を積層することによって形成される。
【００４２】
その後、例えばプラズマＣＶＤ法を用いてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層からなる半導体膜がベースコート層１１の表面に全面に亘って形成される。この半導体膜には、例えば３５０℃程度の温度下での４５分間程度のアニール処理によって脱水素化の処理が行われる。そして、この半導体膜が数十ｎｓｅｃ程度のエキシマレーザの照射によってアニールされ、ａ−Ｓｉがポリシリコンに変換される。ポリシリコン化された半導体膜は、例えばフォトリソグラフィによるマスク形成及びドライエッチングによってパターニングされる。その結果、所定の幅及び長さを有する半導体層２１、並びに所定の形状を有する陰極配線２７が形成される。この際、陰極配線２７以外の走査線及びデータ線などの各配線（図示せず）も適宜形成され得る。その後、半導体層２１などを覆うゲート絶縁膜２２が成膜される。ゲート絶縁膜２２は、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて５０ｎｍ程度の厚さのＳｉＯ2膜を成膜することによって形成される。
【００４３】
ゲート絶縁膜２２上に、例えばスパッタリングなどによってＭｏ膜を２５０ｎｍ程度の厚さに成膜し、ドライエッチングでパターニングすることによってゲート電極２３が形成される。そして、ゲート電極２３をマスクとして不純物イオン（例えばボロン）がゲート絶縁膜２２を通して半導体層２１に高濃度でドーピングされ、さらに、注入された不純物イオンがアニールによって活性化される。その結果、半導体層２１において不純物イオンがドーピングされた領域が低抵抗化され、半導体層２１に、低抵抗化された領域からなるソース２１ｓ及びドレイン２１ｄ、並びにゲート２３直下の領域からなるチャネル２１ｃが設けられる。アニールは例えば３５０℃程度の温度で４５分間程度行われる。この際、陰極配線２７及び陰極配線２７以外に適宜形成された各配線もイオンドーピング及びアニールによって低抵抗化される。
【００４４】
その後、ゲート絶縁膜２２及びゲート電極２３の全面に層間絶縁膜２４が形成され、ソース２１ｓ及びドレイン２１ｄの一部を露出させるコンタクト孔２４ａが形成される。層間絶縁膜２４は、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて、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を成膜すること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選択露光及び現像とによってマスクを形成し、ドライエッチングなどを行うことによって形成される。
【００４５】
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。ソース電極２５及びドレイン電極２６の金属膜は、例えばスパッタリングなどを用いて、３００ｎｍ程度のＴｉ膜と３００ｎｍ程度のＡｌ膜とを積層し、さらにその上に１００ｎｍ程度のＴｉ膜を積層することによって形成される。この金属膜をフォトリソグラフィ及びドライエッチングを用い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及びドレイン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、ソース電極２５及びドレイン電極２６の形成と同様の方法で、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、ＴＦＴ２０を含む駆動回路２、すなわちバックプレーンと呼ばれる部分が形成される。なお、この駆動回路２の形成方法は、図２に例示されるトップゲート型ポリシリコンＴＦＴに関する一例に過ぎず、ボトムゲート型のＴＦＴが形成されてもよく、ポリシリコンＴＦＴではなくアモルファスシリコンＴＦＴが、他の任意の方法で形成されてもよい。
【００４６】
その後、図４Ｂに示されるように、第１無機絶縁膜３１、有機絶縁膜３２及び第２無機絶縁膜３３が駆動回路２（図４Ａ参照）の表面に形成される（図３のＳ２）。第１無機絶縁膜３１は、例えばプラズマＣＶＤ法によって２００ｎｍ程度の厚さのＳｉＮX又はＳｉＯ2などの膜を成膜することによって形成される。第１無機絶縁膜３１は、有機絶縁膜３２の成分がＴＦＴ２０に接触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などの形成による凹凸を埋め込むもので、液状又は低粘度のペースト状の樹脂を塗布することによって形成される。液状の樹脂が用いられると、有機絶縁膜３２の表面が平坦になり易い。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例示されるが、その両方を組み合わせたスリット＆スピンコート法であってもよい。有機絶縁膜３２は１μｍ以上、２μｍ以下程度の厚さに形成される。有機絶縁膜３２の材料としては、例えばポリイミド樹脂又はアクリル樹脂などが用いられ得る。これらの樹脂にミヒラーズケトン、クロロチオキサントン、又はイソプロピルチオキサントンなどの光重合開始剤（感光体）が添加された感光性樹脂が用いられてもよい。しかし、感光体を含まない非感光性樹脂は、純度が高く、しかも有機絶縁膜３２の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。
【００４７】
第２無機絶縁膜３３は、第１無機絶縁膜３１と同様に、例えばプラズマＣＶＤなどを用いてＳｉＮX又はＳｉＯ2などからなる膜を成膜することによって形成される。第２無機絶縁膜３３を形成することによって、後工程で用いられ得る洗浄剤などの各種溶剤の有機絶縁膜３２への浸透、及び、その結果生じ得るＴＦＴ２０の劣化などが防がれる。
【００４８】
第２無機絶縁膜３３は、基板１０の表面の凹凸などによって生じ得る有機絶縁膜３２の表面の凹凸が平坦化膜３０の表面（第２無機絶縁膜３３の表面）において現れないようにするためのものである。従って、第２無機絶縁膜３３は、有機絶縁膜３２の表面の凹凸の最大高低差ＤＴに基づいて選択された厚さに形成されることが好ましい。例えば第２無機絶縁膜３３は、有機絶縁膜３２における第２無機絶縁膜３３を向く表面の凹凸における最大高低差ＤＴの２倍以上の厚さに形成される。そうすることで、有機絶縁膜３２の表面の凹みを第２無機絶縁膜３３の一部で確実に埋め込むことができる。また、第２無機絶縁層３３は、有機絶縁膜３２の表面における凹凸の最大高低差ＤＴの２倍以上、３倍以下の厚さに形成されることが、さらに好ましい。そうすることで、前述したように有機絶縁膜３２の凹みを確実に埋めることができる。さらに、第２無機絶縁膜３３を必要以上に厚くすることなく、第２無機絶縁膜３３の成膜後にその表面に現れ得る有機絶縁膜３２の表面の凹凸に基づく凹凸を後述する研磨工程で確実に均すことができ、しかも、研磨後における有機絶縁膜３２の露出を略確実に防ぐことができる。
【００４９】
次に、図４Ｃに示されるように、第２無機絶縁膜３３の表面が研磨される（図３のＳ３）。前述したように、有機発光素子４０（図２参照）の下地となる平坦化膜３０の表面が十分に平坦でない場合、有機ＥＬ表示装置に表示ムラが生じ得ることが本発明者によって見出された。そのため、平坦化膜３０の表面を構成する第２無機絶縁膜３３の表面が研磨される。例えば第２無機絶縁膜３３の表面は、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有するように研磨される。その程度の表面粗さに研磨することによって、前述したように、人に感知されるような表示ムラを殆ど生じないようにすることができる。また、平坦化膜３０の表面の平坦化においては、半導体装置の製造プロセスにおいて目標とされるような２０ｎｍを下回るほどの算術平均粗さは必ずしも求められない。むしろ、表面粗さの検査を含めて煩雑で時間のかかる研磨工程の回避のためには、第２無機絶縁膜３３の表面は、２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の算術平均粗さに研磨されることが好ましい。
【００５０】
第２無機絶縁膜３３は、第２無機絶縁膜３３の表面の研磨において、例えば研磨量（研磨による第２無機絶縁膜３３の厚さの減少量）が少なくとも部分的に有機絶縁膜３２の表面における凹凸の最大高低差ＤＴの１倍以上、２倍未満となるように研磨される。そうすることによって、前述したように第２無機絶縁層３３が有機絶縁膜３２の凹凸の最大高低差ＤＴの２倍以上の厚さに形成された場合に、有機絶縁膜３２の凹凸に基づいて成膜後の第２無機絶縁膜３３の表面に現れ得る凹凸を確実に均すことができ、しかも、研磨による有機絶縁膜３２の露出を略確実に防ぐことができる。例えば図４Ｃの例では、成膜後に第２無機絶縁膜３３の表面において凸状部であった領域（例えばＴＦＴ２０が形成されている領域）における研磨量Ｐ１は、有機絶縁膜３２の表面における凹凸の最大高低差ＤＴの略２倍である。また、図４Ｃの例では、成膜後に第２無機絶縁膜３３の表面において凹状部であった領域（例えばＴＦＴ２０が形成されていない領域）における研磨量Ｐ２は、有機絶縁膜３２の凹凸の最大高低差ＤＴと略同じであるものの僅かに下回る量である。
【００５１】
第２無機絶縁膜３３の研磨の方法は、特に限定されない。しかし、５０ｎｍ以下の算術平均粗さの達成のためには、セリウム、コロイダルシリカ、又はヒュームドシリカを含む中性のスラリーを研磨剤として用いるＣＭＰ研磨によって研磨することが好ましい。ＣＭＰ研磨であれば、例えば研磨剤が有する表面化学作用によって機械的な研磨の効果を増大させ、平滑な研磨面を速やかに得ることができる。セリウムは、高い硬度を有し、その酸化物であるセリア（ＣｅＯ2）がガラスと化学反応を起こすため、ＳｉＯ2などで形成される第２無機絶縁膜３３に対する有効な研磨剤となり得る。コロイダルシリカは、通常１０ｎｍ〜３００ｎｍの粒子径を有するＳｉＯ2又はその水和物のコロイドであり、ヒュームドシリカ（乾式シリカ又は高分散シリカとも呼ばれる）は、１０ｎｍ〜３０ｎｍの粒径を有する真球状のＳｉＯ2粒子が凝集（粒径１００ｎｍ〜４００ｎｍ）したものであり、いずれも研磨剤として有効に機能する。
【００５２】
また、第２無機絶縁膜３３の研磨には、中性の水溶性アルコール又は水酸化カリウムの水溶液が、前述した研磨剤と共に用いられる。特に基板１０がポリイミド樹脂で形成されている場合、基板１０の腐食を防ぐ観点から、中性アルコール液を、前述した研磨剤と共に用いて第２無機絶縁膜３３の表面を研磨することが好ましい。
【００５３】
図４Ｄに示されるように、第２無機絶縁膜３３、有機絶縁膜３２及び第１無機絶縁膜３１に、駆動回路２（図４Ａ参照）に達するコンタクト孔３０ａが形成される（図３のＳ４）。好ましくは、これら３つの絶縁膜を一括して貫くコンタクト孔３０ａが形成される。コンタクト孔３０ａは、好ましくは、後述する有機発光層４３（図４Ｆ参照）の形成において有機発光層４３が形成されるべき領域と、基板１０の厚さ方向において重ならない領域に形成される。そうすることで、前述したように表示ムラの発生が防がれる。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、例えばレジストマスクを形成したうえでドライエッチングによって行われる。平坦化膜３０のように、無機膜と有機膜とが混在する膜に孔を形成する場合、ウェットエッチングを用いると両者のエッチングレートが異なるので孔の内壁に段差が生じることがある。その場合、後述する工程においてコンタクト孔３０ａ内が金属によって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。しかし、ドライエッチングを用いることによって、無機膜と有機膜とが混在する平坦化膜３０に、段差の少ない内壁を有するコンタクト孔３０ａを形成することができる。なお、コンタクト孔３０ａの形成時に、平坦化膜３０における第１コンタクト２８の上方の部分にも、第１コンタクト４５（図２参照）用のコンタクト孔３０ｂがコンタクト孔３０ａと同様の方法で形成される。
【００５４】
図４Ｅ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（図２参照）の第１電極４１が形成される（図３のＳ５）。具体的には、例えばスパッタリングなどを用いて、１０ｎｍ厚程度のＩＴＯ膜、及び１００ｎｍ厚程度のＡｇ膜若しくはＡＰＣ膜が積層された下層と、主に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の内部に金属が埋め込まれると共に、平坦化膜３０の表面に、ＩＴＯ膜、Ａｇ膜若しくはＡＰＣ膜、及びＩＴＯ膜の積層膜が形成される。その後、そ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。この積層膜は、好ましくは図４Ｅに示されるように、コンタクト孔３０ａと平面視で重ならず且つ有機発光層４３の形成に関して十分な大きさの領域を第１電極４１が有するようにパターニングされる。なお、コンタクト孔３０ａへの金属の埋め込みの際に、コンタクト孔３０ｂが少なくともＩＴＯ膜、及び、Ａｇ膜若しくはＡＰＣ膜で埋め込まれることによって第２コンタクト４５が形成される。
【００５５】
図４Ｆ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（図３の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第１電極４１と第２電極４４（図２参照）の接触を防止する絶縁バンク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。例えばこれらの絶縁膜が平坦化膜３０及び第１電極４１の全面に成膜され、そのパターニングによって第１電極４１の所定の領域が露出される。好ましくは、コンタクト孔３０ａと基板１０の厚さ方向において重ならない、第１電極４１の領域が露出される。絶縁バンク４２は１μｍ程度の高さに形成される。前述したように有機発光層４３の形成において各種の有機材料が積層される。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、Ｒ、Ｇ、Ｂなどの所望のサブ画素に対応する開口を有する蒸着マスクを介して有機材料が蒸着される。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てもよい。なお、蒸着ではなくインクジェット法などを用いた印刷によって有機発光層４３が形成されてもよい。
【００５６】
図４Ｇに示されるように、有機発光層４３の上に第２電極４４が形成される（図３のＳ７）。第２電極４４は、例えば共蒸着によって薄膜のＭｇ-Ａｇ共晶膜を成膜することによって形成される。第２電極４４は第２コンタクト４５上にも形成され、第２コンタクト４５及び第１コンタクト２８を介して陰極配線２７に接続されている。Ｍｇ-Ａｇ共晶膜は、融点が異なるため別々のるつぼから気化又は昇華されて成膜時に共晶化したＭｇとＡｇとの共晶膜であり、例えばＭｇが９０質量％程度でＡｇが１０質量％程度の割合で含まれている。第２電極４４は、例えば１０〜２０ｎｍ程度の厚さに形成される。
【００５７】
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（図２参照）が形成される。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又はＳｉＮXなどの無機絶縁膜をプラズマＣＶＤ法などを用いて成膜することによって形成される。被覆層４６は、好ましくは、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。無機膜同士の接合のため両者が密着性良く接合されるからである。そうすることによって、水分などの浸入をより確実に防止することができる。以上の工程を経ることによって、図２に示される有機ＥＬ表示装置１が製造され得る。
【００５８】
〔まとめ〕
（１）本発明の第１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、前記駆動回路と電気的に接続された有機発光素子と、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、前記第１無機絶縁膜の上に積層された有機絶縁膜、及び、前記有機絶縁膜の上に積層された第２無機絶縁膜を含んでおり、前記第２無機絶縁膜における前記有機絶縁膜と反対方向を向く表面が、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有している。
【００５９】
（１）の構成によれば、有機ＥＬ表示装置において輝度ムラ又は色ムラなどを少なくすることができる。
【００６０】
（２）上記（１）の有機ＥＬ表示装置において、前記第２無機絶縁膜における前記表面が、２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有していてもよい。その場合、表示品位に影響し得る表示ムラの効果的な抑制と簡便な製造とが両立され易い。
【００６１】
（３）上記（１）又は（２）の有機ＥＬ表示装置において、前記有機絶縁膜は感光体を含まないアクリル樹脂、又は感光体を含まないポリイミド樹脂であってもよい。その場合、表面の平坦性の高い有機絶縁膜が得られ易く、５０ｎｍ以下の算術平均粗さの表面を有する平坦化膜が得られ易い。
【００６２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの有機ＥＬ表示装置において、前記有機絶縁膜における前記第２無機絶縁膜を向く表面が、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の算術平均粗さを有していてもよい。その場合、５０ｎｍ以下の算術平均粗さの表面を有する平坦化膜の形成が容易になることがあり、しかも、有機絶縁膜におけるレベリング向上剤の含有量を過剰とならない程度に留めることができる。
【００６３】
（５）上記（４）の有機ＥＬ表示装置において、前記有機絶縁膜が、前記有機絶縁膜の前記表面における平坦性を向上させる添加剤を０.５質量％以上、５質量％以下の含有率で含んでいてもよい。その場合、５０ｎｍ以下の算術平均粗さの表面を有する平坦化膜の形成が容易になり、しかも、有機絶縁膜を構成する樹脂材料に求められる特性が影響を受けること殆どない。
【００６４】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの有機ＥＬ表示装置において、前記駆動回路と前記有機発光素子とは、前記第１無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、及び、前記第２無機絶縁膜を一括して貫くコンタクト孔に埋め込まれた金属を介して接続されていてもよい。その場合、駆動回路と有機発光素子とが、良好な導電性を有する経路で確実に接続される。
【００６５】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかの有機ＥＬ表示装置において、前記第２無機絶縁膜の厚さは、前記有機絶縁膜おける前記第２無機絶縁膜を向く表面の凹凸に基づいて変動し、かつ、前記有機絶縁膜の前記表面の全面において前記凹凸の最大高低差の１倍以上、３倍以下であってもよい。その場合、有機絶縁膜が露出されることなく、有機絶縁膜の表面の凹凸が平坦化膜の表面において均され得る。
【００６６】
（８）本発明の第２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、有機絶縁膜及び第２無機絶縁膜を形成する工程と、前記第２無機絶縁膜の表面を研磨する工程と、前記第２無機絶縁膜、前記有機絶縁膜及び前記第１無機絶縁膜に、前記駆動回路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。
【００６７】
（８）の構成によれば、輝度ムラ又は色ムラなどの少ない有機ＥＬ表示装置を適切に製造することができる。
【００６８】
（９）上記（８）の有機ＥＬ表示装置の製造方法では、前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、セリウム、コロイダルシリカ、又はヒュームドシリカを含む中性のスラリーを研磨剤として用いるＣＭＰ研磨によって、前記第２無機絶縁膜の前記表面を５０ｎｍ以下の算術平均粗さに研磨してもよい。そうすることによって、表示ムラを略生じさせない程度の表面粗さに平坦化膜の表面を速やかに研磨することができる。
【００６９】
（１０）上記（９）の有機ＥＬ表示装置の製造方法では、前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、前記第２無機絶縁膜の前記表面を２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の算術平均粗さに研磨してもよい。そうすることによって、平坦化膜において表示ムラを略生じさせない程度の表面粗さを得ることができ、しかも、長時間を要する煩雑な研磨工程を回避することができる。
【００７０】
（１１）上記（９）又は（１０）の有機ＥＬ表示装置の製造方法では、前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、中性アルコール液を前記研磨剤と共に用いて前記第２無機絶縁膜の前記表面を研磨してもよい。そうすることで、基板にポリイミドなどの樹脂を用いている場合でも、その腐食を防止することができる。
【００７１】
（１２）上記（８）〜（１１）のいずれかの有機ＥＬ表示装置の製造方法では、前記第２無機絶縁膜の形成において、前記有機絶縁膜における前記第２無機絶縁膜を向く表面の凹凸における最大高低差の２倍以上の厚さに前記第２無機絶縁膜を形成し、前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、前記研磨による前記第２無機絶縁膜の厚さの減少量が少なくとも部分的に前記最大高低差の１倍以上、２倍未満となるように前記第２無機絶縁膜を研磨してもよい。そうすることで、有機絶縁膜の凹凸に基づいて成膜後の第２無機絶縁膜の表面に現れ得る凹凸を確実に均すことができ、しかも、研磨による有機絶縁膜の露出を略確実に防ぐことができる。
【００７２】
（１３）上記（１２）の有機ＥＬ表示装置の製造方法では、前記第２無機絶縁膜の形成において、前記最大高低差の２倍以上、３倍以下の厚さに前記第２無機絶縁膜を形成してもよい。そうすることで、第２無機絶縁膜を必要以上に厚くすることなく有機絶縁膜の凹みを確実に埋めることができる。
【００７３】
（１４）上記（８）〜（１３）のいずれかの有機ＥＬ表示装置の製造方法において、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ってもよい。そうすることで、コンタクト孔の内壁に段差が生じ難いため有機発光素子と駆動回路との接触抵抗の増大を防止することができる。
【００７４】
（１５）上記（８）〜（１４）のいずれかの有機ＥＬ表示装置の製造方法において、前記有機発光層を形成すべき領域と前記基板の厚さ方向において重ならない領域に前記コンタクト孔を形成してもよい。そうすることによって、有機発光層の表面に凹みが生じることを防ぐことができ、表示品位の低下を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００７５】
１    有機ＥＬ表示装置
２    駆動回路
３    有機ＥＬ表示パネル
１０  基板
２０    薄膜トランジスタ（駆動ＴＦＴ、ＴＦＴ）
２３    ゲート電極
２５    ソース電極
２６    ドレイン電極
３０    平坦化膜
３０ａ、３０ｂ  コンタクト孔
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（ＯＬＥＤ）
４１    第１電極
４３    有機発光層
４４    第２電極
【図１】
2019186806.tif 000003
【図２】
2019186806.tif 000004
【図３】
2019186806.tif 000005
【図４Ａ】
2019186806.tif 000006
【図４Ｂ】
2019186806.tif 000007
【図４Ｃ】
2019186806.tif 000008
【図４Ｄ】
2019186806.tif 000009
【図４Ｅ】
2019186806.tif 000010
【図４Ｆ】
2019186806.tif 000011
【図４Ｇ】
2019186806.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月8日(2019.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記駆動回路と電気的に接続された有機発光素子と、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、前記第１無機絶縁膜の上に積層された有機絶縁膜、及び、前記有機絶縁膜の上に積層された第２無機絶縁膜を含んでおり、
前記第２無機絶縁膜における前記有機絶縁膜と反対方向を向く表面が、２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の算術平均粗さを有している、有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記有機絶縁膜は感光体を含まないアクリル樹脂、又は感光体を含まない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。
【請求項３】
前記有機絶縁膜における前記第２無機絶縁膜を向く表面が、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の算術平均粗さを有している、請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機絶縁膜が、前記有機絶縁膜の前記表面における平坦性を向上させる添加剤を０.５質量％以上、５質量％以下の含有率で含んでいる、請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記駆動回路と前記有機発光素子とは、前記第１無機絶縁膜、前記有機絶縁膜、及び、前記第２無機絶縁膜を一括して貫くコンタクト孔に埋め込まれた金属を介して接続されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記第２無機絶縁膜の厚さは、前記有機絶縁膜おける前記第２無機絶縁膜を向く表面の凹凸に基づいて変動し、かつ、前記有機絶縁膜の前記表面の全面において前記凹凸の最大高低差の１倍以上、３倍以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項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、有機絶縁膜及び第２無機絶縁膜を形成する工程と、
前記第２無機絶縁膜の表面を研磨する工程と、
前記第２無機絶縁膜、前記有機絶縁膜及び前記第１無機絶縁膜に、前記駆動回路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、
を含み、
前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、セリウム、コロイダルシリカ、又はヒュームドシリカを含む中性のスラリーを研磨剤として用いるＣＭＰ研磨によって、前記第２無機絶縁膜の前記表面を５０ｎｍ以下の算術平均粗さに研磨し、
前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、前記第２無機絶縁膜の前記表面を２０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の算術平均粗さに研磨する、有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、中性アルコール液を前記研磨剤と共に用いて前記第２無機絶縁膜の前記表面を研磨する、請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２無機絶縁膜の形成において、前記有機絶縁膜における前記第２無機絶縁膜を向く表面の凹凸における最大高低差の２倍以上の厚さに前記第２無機絶縁膜を形成し、
前記第２無機絶縁膜の前記表面の研磨において、前記研磨による前記第２無機絶縁膜の厚さの減少量が少なくとも部分的に前記最大高低差の１倍以上、２倍未満となるように前記第２無機絶縁膜を研磨する、請求項７または８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２無機絶縁膜の形成において、前記最大高低差の２倍以上、３倍以下の厚さに前記第２無機絶縁膜を形成する、請求項９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１１】
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７〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記有機発光層を形成すべき領域と、前記基板の厚さ方向において重ならない領域に前記コンタクト孔を形成する、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【国際調査報告】
2019186806.tif 000013
2019186806.tif 000014