(57)【要約】【課題】実際の製造工程において有機ＥＬ素子がどの程度不純物により汚染されているのか、適切に評価する手法は確立されていないことが問題となっている。【解決手段】複数の画素が配列する画素領域と、画素領域の外側に配置されたコンタクト領域と、複数の画素のそれぞれに対応して配置された第１電極と、複数の画素に亘って配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間の有機層と、コンタクト領域に配置されたカソード配線と、を有し、第２電極は、コンタクト領域に延設され、且つカソード配線と積層され、第２電極とカソード配線との界面における質量数１３の元素のイオン強度に対する不純物元素の相対的なイオン強度は２以下である表示装置が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配列する画素領域と、
前記画素領域の外側に配置されたコンタクト領域と、
前記複数の画素のそれぞれに対応して配置された第１電極と、
前記複数の画素に亘って配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の有機層と、
前記コンタクト領域に配置されたカソード配線と、
を有し、
前記第２電極は、前記コンタクト領域に延設され、且つ前記カソード配線と積層され、
前記第２電極と前記カソード配線との界面における質量数１３の元素のイオン強度に対する不純物元素の相対的なイオン強度は２以下であること、
を特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記不純物元素が酸素、ハロゲン、酸化リンから選ばれた一種又は複数種である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記不純物元素がＯ、ＯＨ、Ｆから選ばれた一種又は複数種である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記不純物元素がＣｌ、ＣＨＯ2から選ばれた一種又は複数種であり、前記質量数１３の元素のイオン強度に対する相対的なイオン強度が１以下である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記不純物元素がＰＯ2、ＳＯ2、ＰＯ3から選ばれた一種又は複数種であり、前記質量数１３の元素のイオン強度に対する相対的なイオン強度が０．５以下である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記不純物元素が79Ｂｒであり、前記質量数１３の元素のイオン強度に対する相対的なイオン強度が０．００５以下である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記イオン強度は、飛行時間型二次イオン質量分析法によって測定された値である、請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記有機層は電子注入層を含み、前記第２電極と前記カソード配線との間に電子注入層をさらに含む、請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記電子注入層が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙｂから選ばれた少なくとも一種の元素を含む、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記画素領域及び前記コンタクト領域が基板上に配置され、前記基板が有機樹脂フィルムである、請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機エレクトロルミネセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」という。）が画素に配列された表示装置に関する。本明細書によって開示される発明の一実施形態は、有機ＥＬ素子の品質を評価するパターンを含む表示装置のパネル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示領域に配列される各画素に、有機ＥＬ素子を配置させた表示装置が開発されている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極として区別される一対の電極間に有機エレクトロルミネセンス材料を含む有機層が配設された構造を有している。有機層は、機能別にホール注入層、ホール輸送層、電子ブロック層、発光層、ホールブロック層、電子輸送層、電子注入層に分類される。有機ＥＬ素子は、これら機能別に分類される有機層を適宜積層して形成される。
【０００３】
有機ＥＬ素子の発光原理は、陽極側から注入されたホールと、陰極側から注入された電子が有機層の中で再結合すると励起子が生成され、この励起子が基底状態に戻るとき発光する。有機ＥＬ素子は、発光時間と共に輝度が低下することが問題とされている。このような有機ＥＬ素子の劣化に対し、様々な対策が検討されている。例えば、有機層を真空蒸着法で形成する際に、成膜装置内で取り込まれる可塑剤の濃度を１００ｐｐｍ以下にすることで、有機ＥＬ素子の長寿命化を図る試みがなされている（例えば、特許文献１参照。）。また、有機半導体中のハロゲン含有量を２０ｐｐｍ以下にすることで、有機ＥＬ素子等の有機電子デバイスの耐用年数を向上させる試みがなされている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９５７５９号公報
【特許文献２】特表２００８−５１６４２１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、各画素に配置される有機ＥＬ素子は微小であるため、実際の製造工程において有機ＥＬ素子がどの程度不純物により汚染されているのか、適切に評価する手法は確立されていないのが現状である。そのため、有機ＥＬ素子にどのような不純物が、どの程度含まれていると信頼性に影響を及ぼすのか、実際の製造工程に基づいて評価することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、複数の画素が配列する画素領域と、画素領域の外側に配置されたコンタクト領域と、複数の画素のそれぞれに対応して配置された第１電極と、複数の画素に亘って配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間の有機層と、コンタクト領域に配置されたカソード配線と、を有し、第２電極は、コンタクト領域に延設され、且つカソード配線と積層され、第２電極とカソード配線との界面における質量数１３の元素のイオン強度に対する不純物元素の相対的なイオン強度は２以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る表示装置に設けられる有機ＥＬ素子の構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る表示装置に設けられるコンタクト領域の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
【０００９】
本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、断面視においては、基板の一主面に対して画素領域、タッチセンサが配置される側を「上方」に該当するとして説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００の構成を示す。表示装置１００は、基板１０２上に、画素領域１０４、第１駆動回路１０８、第２駆動回路、端子領域１１４が配置されている。画素領域１０４には複数の画素１０６が配列される。第１駆動回路１０８は、画素領域１０４の各画素１０６に走査信号を出力し、第２駆動回路１１０は映像信号を出力する。端子領域１１４の端子電極１１６には、外部回路から表示装置１００を駆動する信号及び電力が入力される。
【００１１】
図１では詳細に示されないが、画素１０６は有機ＥＬ素子を含む。有機ＥＬ素子の詳細は後述されるが、有機ＥＬ素子は各画素１０６に対応して個別に形成される第１電極と、画素領域１０４の略一面に形成される第２電極と、第１電極と第２電極との間の有機層を含む。画素領域１０４の外側にコンタクト領域１１２が設けられる。コンタクト領域１１２は、有機ＥＬ素子の第２電極が、端子電極１１６と接続される配線と電気的に接続される領域となる。
【００１２】
図２は、画素１０６とコンタクト領域１１２の詳細を示す。図２は、図１においてＡ−Ｂ線に対応する断面構造を示す。図２に示すように、画素１０６は基板１０２上に配置される。画素１０６はトランジスタ１１８と有機ＥＬ素子１２０を含んで構成される。
【００１３】
基板１０２としては、ガラス基板、有機樹脂フィルム等が適用される。基板１０２の第１面にはベースコート層１２２が設けられる。ベースコート層１２２は無機絶縁膜で形成される。トランジスタ１１８は、半導体層１２４、ゲート絶縁層１２６及びゲート電極１２８が積層された構造を有する。トランジスタ１１８は、半導体層１２４とゲート電極１２８とが重畳する領域がチャネル形成領域となり、その外側に一導電型を付与する不純物元素が添加されたソース・ドレイン領域１３０を有する。
【００１４】
有機ＥＬ素子１２０は、第１電極１４２、有機層１４６、第２電極１４８が積層された構造を有する。本実施形態においては、第１電極１４２がアノード、第２電極１４８がカソードであるものとする。第１電極１４２は、各画素１０６に個別に配置され、トランジスタ１１８と電気的に接続される。具体的に第１電極１４２は、ソース・ドレイン電極１３４と電気的に接続される。ソース・ドレイン電極１３４は、またトランジスタ１１８のソース・ドレイン領域１３０と電気的に接続される。これにより、有機ＥＬ素子１２０は実質的にトランジスタ１１８と電気的に接続された状態となる。有機ＥＬ素子１２０はトランジスタ１１８によって発光が制御される。第２電極１４８は、画素領域１０４の略一面に形成され、画素領域１０４の外側のコンタクト領域１１２でカソード配線１３６と電気的に接続されている。
【００１５】
なお、トランジスタ１１８のゲート電極１２８とソース・ドレイン電極１３４との間には層間絶縁層１３２が設けられている。また、ソース・ドレイン電極１３４と第１電極１４２との間には平坦化層１３８が設けられている。さらに、平坦化層１３８上には、第１電極１４２の周縁部を覆う隔壁層１４４が設けられている。
【００１６】
図２で示す積層構造において、ベースコート層１２２、ゲート絶縁層１２６、層間絶縁層１３２は無機絶縁膜で形成される。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等が用いられる。一方、平坦化層１３８、隔壁層１４４は、有機絶縁膜で形成される。有機絶縁膜としては、例えば、ポリイミド膜、アクリル膜、エポキシ膜等が用いられる。また、半導体層１２４は、シリコン半導体、又は酸化物半導体によって形成される。ゲート電極１２８は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン−タングステン合金（ＭｏＷ）等の金属材料で形成される。ソース・ドレイン電極１３４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜の下層側及び上層側にチタン（Ｔｉ）膜が積層された構造を有する。また、カソード配線１３６は、ソース・ドレイン電極１３４と同じ導電層、又はゲート電極１２８と同じ導電層で形成される。図２は、カソード配線１３６が、ソース・ドレイン電極１３４と同じ導電層で設けられる態様を示す。
【００１７】
コンタクト領域１１２において、カソード配線１３６は平坦化層１３８及び隔壁層１４４の下層側に配置される。このためカソード配線１３６は、平坦化層１３８及び隔壁層１４４に形成された開口部１４０によって上面が露出される。第２電極１４８は、画素領域１０４から延長され、開口部１４０においてカソード配線１３６と電気的に接続される。
【００１８】
有機ＥＬ素子１２０の上層側には封止層１５０が設けられる。封止層１５０は、複数の膜が積層された構造を有する。図２は、封止層１５０として、第１無機絶縁膜１５２、有機樹脂膜１５４及び第２無機絶縁膜１５６が積層された構造を有する。封止層１５０は、異なる素材を組み合わせた積層構造により、封止性能を高められている。例えば、第１無機絶縁膜１５２に欠陥が含まれても、有機樹脂膜１５４がその欠陥部分を埋め込み、さらに第２無機絶縁膜１５６を設けることで当該欠陥による封止性能の劣化を補うことのできる構造を有している。
【００１９】
図３は、有機ＥＬ素子１２０の詳細を示す。有機ＥＬ素子１２０は、有機層１４６が第１電極１４２と第２電極１４８とに挟まれた構造を有する。有機層１４６は、有機エレクトロルミネセンス材料を含む発光層１６４に加え、キャリア輸送特性（例えば、キャリアの移動度）が異なる複数の層が積層されていてもよい。例えば、有機層１４６は、第１電極１４２側から、ホール注入層、ホール輸送層１６０、電子ブロック層１６２、発光層１６４、ホールブロック層１６６、電子輸送層１６８、電子注入層１７０が積層された構造を有していてもよい。
【００２０】
有機ＥＬ素子１２０の第１電極１４２はアノードであり、有機層１４６にホールを注入するため、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）導電性材料で形成される。例えば、第１電極１４２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物材料を用いて作製することができる。第１電極１４２は導電性金属酸化物材料を用いてスパッタリング法や真空蒸着法により作製される。なお、発光層１６４における発光を第２電極１４８側に出射する、所謂トップエミッション型の画素構造を有する場合には、第１電極１４２が光反射性を有することが好ましい態様となる。この場合、第１電極１４２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜に重ねてアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）などの金属膜が設けられてもよい。
【００２１】
ホール注入層１５８は、第１電極１４２から発光層１６４へのホールの注入障壁を下げると共に、第１電極１４２とホール輸送層１６０とのエネルギーレベルの相違を緩和し、ホールの注入を容易にするために設けることが好ましい。ホール注入層１５８は、フタロシアニン系、アミン系、カルバゾール系の有機材料が用いられる。ホール注入層１５８は、例えば、銅フタロシアニンやアリールアミン誘導体等の有機材料を用いて形成することができる。
【００２２】
ホール輸送層１６０は、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物等のホール移動度が高い有機材料が用いられる。ホール輸送層１６０は、例えば、ビス（ジ（ｐ−トリル）アミノフェニル）−１，１−シクロヘキサン、ＴＰＤ、Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−Ｎ−Ｎ−ビス（１−ナフチル）−１,１’−ビフェニル）−４,４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）等のトリフェニルジアミン類や、芳香族アミン誘導体等の有機材料を用いて形成することができる。
【００２３】
発光層１６４は、ホスト材料とゲスト材料を組み合わせて形成することができる。このような、ホスト材料とゲスト材料の組み合わせを用いると、励起状態のホスト分子のエネルギーがゲスト分子へ移動してゲスト分子がエネルギーを放出して発光する。ホスト化合物として、電子輸送材料、正孔輸送材料を用いることができる。例えば、Ａｌｑ３等のキノリノール金属錯体に４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルユロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）等のピラン系誘導体、２，３−キナクリドン等のキナクリドン誘導体や、３−（２'−ベンゾチアゾール）−７−ジエチルアミノクマリン等のクマリン誘導体をドープしたもの、後述する電子輸送材料のビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリン）−４−フェニルフェノール−アルミニウム錯体に、ペリレン等の縮合多環芳香族をドープしたもの、あるいはホール輸送材料の４，４'−ビス（ｍ−トリルフェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）にルブレン等をドープしたもの、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル  (ＣＢＰ)、４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−２，２’−ジメチルビフェニル（ＣＤＢＰ）等のカルバゾール系化合物に、トリス−（２フェリニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）（緑色）、ビス（４,６-ジ-フルオロフェニル）-ピリジネート−Ｎ，Ｃ２）イリジウム（ピコリネート）（ＦＩｒ（ｐｉｃ））（青色）、ビス（２−２’−ベンゾチエニル）−ピリジネート−Ｎ，Ｃ３イリジウム（アセチルアセトネート）（Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ））（赤色）、トリス−（ピコリネート）イリジウム（Ｉｒ（ｐｉｃ）３）（赤色）、ビス（２−フェニルベンゾチオゾラト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム（アセチルアセトネート）（Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ））（黄色）等のイリジウム錯体や白金錯体をドープしたもの等を用いることができる。
【００２４】
なお、発光層１６４は、上述のような材料を用いて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応して設けられていてもよいし、白色発光を得るために、赤（Ｒ）色に対応する層、緑（Ｇ）色に対応する層、青（Ｂ）に対応する層が積層された構造、又は青（Ｇ）と黄色（Ｙ）に対応する層が積層された構造を有していてもよい。
【００２５】
電子輸送層１６８は、例えば、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（Ｂｕ−ＰＢＤ）、ＯＸＤ−７等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、キノリノール系の金属錯体等の有機物質を用いて形成することができる。
【００２６】
電子注入層１７０は、第２電極１４８として用いられるアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の金属、マグネシウム銀（ＭｇＡｇ）等の合金、酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物材料の仕事関数と、電子輸送層１６８の電子親和力（ＬＵＭＯ準位）のエネルギー差が大きいことに起因して電子の注入が困難になるのを緩和するために設けられる。具体的に電子注入層１７０は、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、カルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類金属、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類、又はリチウム（Ｌｉ）等と電子輸送材料との共蒸着膜、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、炭酸セシウム（ＣｓＣＯ3）等のフッ化物、酸化物や炭酸塩などから選択される仕事関数の小さい物質で形成することができる。
【００２７】
ホールブロック層１６６、電子ブロック層１６２は、発光層１６４を挟むように設けられる。ホールブロック層１６６は、第１電極１４２の側から発光層１６４を通過して第２電極１４８側へホールが移動することを抑制し、電子ブロック層１６２は、第２電極１４８の側から発光層１６４を通過して第１電極１４２側へ電子が移動することを抑制するために設けられる。このようなホールブロック層１６６及び電子ブロック層１６２を設けることにより、発光層１６４でホールと電子が再結合する確率を向上させ、発光効率（内部量子効率）の増加を期待することができる。
【００２８】
電子ブロック層１６２としては、ＬＵＭＯレベルが高く（電子親和力の小さい）、ＨＯＭＯ準位が正孔輸送層のＨＯＭＯに近い材料で形成されることが好ましく、例えば、４，４’，４”−トリス〔３−メチルフェニル（フェニル）アミノ〕トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス〔１−ナフチル（フェニル）アミノ〕トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス〔２−ナフチル（フェニル）アミノ〕トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス〔９，９−ジメチルフルオレン−２−イル（フェニル）アミノ〕トリフェニルアミン（ＴＦＡＴＡ）等のスターバーストアミン系材料、ＴＰＤ等の有機材料を用いて形成することができる。
【００２９】
ホールブロック層１６６としては、ＨＯＭＯレベルが低く（イオン化ポテンシャルの大きい）、ＬＵＭＯ準位が電子輸送層のＬＵＭＯに近い材料で形成されることが好ましく、例えば、２，９‐ジメチル‐４，７‐ジフェニル‐１，１０‐フェナントロリン（ＢＣＰ）、１，３，５―トリ（４−フルオロビフェニルー４’−イル）ベンゼン（Ｆ−ＴＢＢ）やトリアリールボラン誘導体等、ＢＡｌｑ等の有機材料を用いて形成することができる。
【００３０】
第２電極１４８は、発光層１６４の光を出射する側の電極として、酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透光性の導電性金属酸化物材料を用いて形成される。これらの材料は、仕事関数が高いが、上述のように電子注入層１７０を設けることで、有機層１４６への電子を注入することが可能となる。
【００３１】
なお、上記で例示される有機材料は一例に過ぎず、上記以外にも公知の材料を用いることができる。また、有機層１４６の積層構造も図３に示す構造に限定されず、例えば、ホール注入層、ホールブロック層１６６、電子ブロック層１６２等が適宜省略された構造を有していてもよい。
【００３２】
有機層１４６に用いられる有機材料のうち、特に発光層１６４に用いられる有機材料は水分等で劣化することから、有機層１４６及び第２電極１４８の形成は、減圧下で連続的に行われる。図４に示すように、有機層１４６の作製は、例えば、真空蒸着法によって行われる。真空蒸着は、第１電極１４２上に隔壁層１４４が形成された状態で行われる。有機層１４６は封止層１５０の内側に配置されるようにするため、シャドーマスク１７２を用いて画素領域１０４以外の領域に有機層１４６が堆積しないようにして作製される。また、コンタクト領域１１２においては、平坦化層１３８に開口部１４０が形成され、カソード配線１３６が露出された状態で行われる。コンタクト領域１１２に有機層１４６が付着すると、カソード配線１３６と第２電極１４８との接触抵抗が増大するので、領域においても有機層１４６が直接的に堆積されないように、シャドーマスクで覆われている。
【００３３】
なお、カソード配線１３６は、有機層１４６を成膜する前段階で、平坦化層１３８に開口部１４０が形成され、表面が露出する。別言すれば、有機層１４６を成膜する前段階までは平坦化層１３８に覆われているため、意図しない不純物によって汚染されない状態にあるといえる。第１電極１４２の上面及びカソード配線１３６の上面は、成膜装置の真空チャンバ内でプラズマ処理等の処理がなされて成膜工程の初期段階では清浄化される。
【００３４】
一方、図５に示すように、第２電極１４８を形成する段階では、コンタクト領域１１２が露出するように、有機層１４６を成膜するときに用いるシャドーマスク１７２とは異なる開口幅のシャドーマスク１７４を用いて成膜が行われる。開口部の異なる２種類のシャドーマスクを用いることにより、第２電極１４８は有機層１４６を覆い、コンタクト領域１１２においてカソード配線１３６と電気的に導通するように形成される。
【００３５】
ところで、有機ＥＬ素子１２０は、前処理や成膜工程中の不純物汚染によって特性が低下する。具体的には、有機層１４６の中に不純物が含まれると、特性に悪影響を与える。有機層１４６に対する汚染源は、真空チャンバの中の残留気体、内壁や治具から放出される残留気体、基板１０２等の部材から放出されるガス状物質等が考えられる。例えば、基板１０２が樹脂材料であると、水分や可塑剤の放出が問題となる。しかしながら、画素領域１０４の画素１０６は微細であり、元素分析を行うには計測面積を十分にとれず、解析が困難である。また、有機層１４６に含まれる不純物の解析は、破壊検査となるため、製品毎に分析するのは困難である。
【００３６】
これに対し、本実施形態に係る表示装置１００は、カソード配線１３６が露出するコンタクト領域１１２を設けておくことにより、有機層１４６を成膜する段階で発生する不純物の解析が可能となっている。すなわち、有機層１４６の成膜中に、コンタクト領域１１２のカソード配線１３６が露出していることから、真空チャンバの中で付着する不純物は、カソード配線１３６の表面にも付着することとなる。したがって、本実施形態によれば、コンタクト領域１１２における不純物を解析することで、有機ＥＬ素子１２０にとって、どのような不純物が、どの程度取り込まれると特性に悪影響を及ぼすかを、解析することができる。
【００３７】
図６（Ａ）は、コンタクト領域１１２において、カソード配線１３６と第２電極１４８が積層された状態を示す。仮に、有機層１４６の成膜段階において、成膜装置の真空チャンバの中で、カソード配線１３６の表面に不純物元素が吸着すると、カソード配線１３６と第２電極１４８との界面の領域（図中→で示す領域）から不純物が検出される。また、図６（Ｂ）は、コンタクト領域１１２において、カソード配線１３６と、電子注入層１７０及び第２電極１４８が積層された状態を示す。この場合には、電子注入層１７０に、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属などの金属元素が用いられることにより、酸素等の残留気体と反応する。これにより、カソード配線１３６と電子注入層１７０との界面、又は電子注入層１７０から確実に不純物が検出されることが期待される。
【００３８】
コンタクト領域１１２における不純物元素の解析は、例えば、二次イオン質量分析法により行うことができる。表１は、有機層１４６の成膜段階で、不純物が多く取り込まれる可能性がある場合（条件１）と、不純物の発生を低減するようにした場合（条件２）との試料を、飛行時間型二次イオン質量分析法（TOF-SIMS：Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)で元素分析を行った結果を示す。なお、条件２とは、条件１にない処理として、真空蒸着機の真空チャンバ内を、アルコール等で拭浄し、希ガスによるプラズマ処理、オゾン洗浄を行った後、成膜処理を行った試料である。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１において、条件１及び条件２で示される各元素に対する数値は、質量数１３の元素（ＣＨ）のイオン強度で規格化された、相対的なイオン強度を示す。表１は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳによって検出されたイオンのうち、Ｏ、ＯＨ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＨＯ2、ＰＯ2、ＳＯ2、79Ｂｒ、ＰＯ3の相対強度を示す。また、比率は、条件２に対する条件１の不純物元素割合であり、数値が大きいほど条件１における不純物量が多いことを示す。表１で示されるように、比率として求められた値は全て１以上であり、条件１に対して条件２の試料の不純物量が低減されていることがわかる。
【００４１】
次に、表２は、条件１及び条件２で作製された有機ＥＬ素子の、発光強度が初期値から５％低下するまでの時間（以下、「ＬＴ９５」という。）を示す。条件１で作製された有機ＥＬ素子のＬＴ９５は４００時間であるのに対し、条件２で作製された有機ＥＬ素子のＬＴ９５は８００時間となっている。このように、不純物元素が低減された条件２で作製された有機ＥＬ素子は、ＬＴ９５の時間が２倍となっており、信頼性が改善されていることが実証されている。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
表１及び表２の結果より、不純物元素はＣＨのイオン強度に対する相対イオン強度に対して、Ｏ、ＯＨ、Ｆは２以下であることが好ましいといえる。また、Ｃｌ、ＣＨＯ2は１以下であることが好ましい結果となっている。さらに、ＰＯ2、ＳＯ2、ＰＯ3は０．５以下であることが好ましく、79Ｂｒは０．００５以下であることが好ましいといえる。
【００４４】
また、条件１と条件２との比率において、ＬＴ９５の特性に影響を与える割合が高いのは、ＰＯ2、ＰＯ3のような酸化リンであるということができる。これらの元素は有機樹脂フィルムに含まれる可塑剤であるとも考えられる。したがって、酸化リン系の不純物を低減するには、基板１０２からの脱ガスを低減すればよいと考察される。例えば、不純物を低減するために、有機層１４６を成膜する前に真空チャンバ内で、基板１０２の脱ガス処理を行えばよいといえる。いずれにしても、表１と表２の結果は、有機ＥＬ素子の信頼性を高めるためには、酸素、ハロゲン、酸化リン等の不純物元素を低減すればよいことを示している。
【００４５】
このように、本発明の一実施形態によれば、第２電極１４８（カソード）のコンタクト領域１１２における不純物元素を代用特性として調べ、この部分から検出される不純物元素の量を低減することで、有機ＲＬ素子の信頼性を向上させることができる。コンタクト領域１１２の面積が、一つの画素１０６の面積よりも広い面積を設けることができるので、不純物元素を分析する際に測定精度を高めることができる。また、ＴＯＦ−ＳＩＭＳによって不純物を検出する際の、一次イオンのラスター領域は５００μｍ〜５０μｍ程度であるので、コンタクト領域１１２の電気的特性にほとんど影響を与えることなく、試料の分析が可能である。さらに、本実施形態で示す分析手法は、表示装置１００の製造工程におけるプロセス管理、表示装置１００の品質管理に適用することができ、生産性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１００・・・表示装置、１０２・・・基板、１０４・・・画素領域、１０６・・・画素、１０８・・・第１駆動回路、１１０・・・第２駆動回路、１１２・・・コンタクト領域、１１４・・・端子領域、１１６・・・端子電極、１１８・・・トランジスタ、１２０・・・有機ＥＬ素子、１２２・・・ベースコート層、１２４・・・半導体層、１２６・・・ゲート絶縁層、１２８・・・ゲート電極、１３０・・・ソース・ドレイン領域、１３２・・・層間絶縁層、１３４・・・ソース・ドレイン電極、１３６・・・カソード配線、１３８・・・平坦化層、１４０・・・開口部、１４２・・・第１電極、１４４・・・隔壁層、１４６・・・有機層、１４８・・・第２電極、１５０・・・封止層、１５２・・・第１無機絶縁膜、１５４・・・有機樹脂膜、１５６・・・第２無機絶縁膜、１５８・・・ホール注入層、１６０・・・ホール輸送層、１６２・・・電子ブロック層、１６４・・・発光層、１６６・・・ホールブロック層、１６８・・・電子輸送層、１７０・・・電子注入層、１７２・・・シャドーマスク、１７４・・・シャドーマスク
【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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