(57)【要約】【課題】トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置の性能および信頼性を確保しつつ、構造を単純化して製造工程を減らし、製造原価を低減する。【解決手段】基板上１に半導体層３と半導体層を覆うゲート絶縁膜４とゲート電極５によって、ＴＦＴを形成し。ＴＦＴを覆って層間絶縁膜６を形成し、層間絶縁膜６上に形成された多層膜からなるＳＤ配線７１、７２、７３、７４のうちの下層部分７２、７１を有機ＥＬ層９の下部電極とし、前記ＴＦＴと前記ＳＤ配線を覆うパッシベーション膜８に画素を分離するバンクの役割を持たせる。ＳＤ配線の最上層７４を化学的に安定な金属酸化膜とし、このＳＤ層をそのまま端子部に用いる。一方、有機ＥＬ層の下部電極としてはＳＤ配線の上層を除去して、ＳＤ配線のうちのＡｌ−Ｓｉ合金７２を使用する。これによって、有機ＥＬの性能を保ち、かつ信頼性を保ったまま、工程短縮による原価低減をすることができる。【選択図】図４
2008015293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極となる上部電極と陰極となる下部電極との間に有機ＥＬ層が形成され、前記有機ＥＬ層に電流を流すことによる発光を利用する有機ＥＬ表示装置であって、基板上に半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極を有するＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴを覆って、層間絶縁膜が形成され、ＳＤ配線は前記ＴＦＴの半導体層と接続するとともに、前記層間絶縁膜上に延在して前記有機ＥＬ層の前記下部電極となり、前記ＳＤ配線は光を反射する金属または金属合金の層を含み、前記上部電極は透明電極からなり、前期基板上には前記ＴＦＴ、前記上部電極と接続する端子部が形成され、前記端子部は前記ＳＤ配線と同じ層で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記ＳＤ配線は複数の層からなり、最上層は透明導電膜で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記ＳＤ配線の最上層の透明導電膜はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３、またはＭｏＯ３であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記ＳＤ配線は複数の層からなり、最上層はＴｉまたはＴｉＮで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記ＳＤ配線の前記半導体層と接する層はＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらのひとつの金属を有する合金であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記ＳＤ配線の光を反射する金属または金属合金の層はＡｌ、またはＡｌとＳｉもしくはＣｕとの合金、または、Ａｌとランタノイド系元素との合金、またはＡｇであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
陽極となる上部電極と陰極となる下部電極との間に有機ＥＬ層が形成され、前記有機ＥＬ層に電流を流すことによる発光を利用する有機ＥＬ表示装置であって、基板上に半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極を有するＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴを覆って、層間絶縁膜が形成され、ＳＤ配線は前記ＴＦＴの半導体層と接続するとともに、前記層間絶縁膜上に延在して前記有機ＥＬ層の前記下部電極となり、前記ＳＤ配線は光を反射する金属または金属合金の層を含み、前記上部電極は透明電極からなり、前期基板上には前記ＴＦＴ、前記上部電極と接続する端子部が形成され、前記端子部は前記ゲート電極と同じ層で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記ゲート電極は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらのひとつの金属を有する合金であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項９】
前記ゲート電極は複数の層からなり、最上層はＴｉ、ＴｉＮ、ＩＴＯ、ＩＺＯのいずれかで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
上部電極と下部電極との間に有機ＥＬ層が形成され、前記有機ＥＬ層に電流を流すことによる発光を利用する有機ＥＬ表示装置であって、基板上に半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極を有するＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴを覆って層間絶縁膜が形成され、複数の層から形成されるＳＤ配線は前記ＴＦＴの半導体層と接続し、前記ＳＤ配線の複数の層のうちの一部は前記層間絶縁膜上に延在して前記有機ＥＬ層の前記下部電極となり、前記ＳＤ配線は光を反射する金属または金属合金の層を含み、前記上部電極は透明電極からなり、前期基板上には前記ＴＦＴ、前記上部電極と接続する端子部が形成され、前記端子部は前記ＳＤ配線と同じ層で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１１】
前記ＳＤ配線の最上層はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３、またはＭｏＯ３で形成され、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３、またはＭｏＯ３は前記有機ＥＬ層の下部電極を構成しないことを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１２】
前記ＳＤ配線は複数の層からなり、最上層はＴｉまたはＴｉＮで形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１３】
前記ＳＤ配線の前記半導体層と接する層はＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらのひとつの金属を有する合金であることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１４】
前記ＳＤ配線の光を反射する金属または金属合金の層はＡｌ、またはＡｌとＳｉもしくはＣｕとの合金、または、Ａｌとランタノイド系元素との合金、またはＡｇであることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１５】
前記ＳＤ配線のうち、前記有機ＥＬ層と接して下部電極となる層はＡｌ、またはＡｌとＳｉもしくはＣｕとの合金、または、Ａｌとランタノイド系元素との合金、またはＡｇであることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置のうち、特にトップエミッションタイプの画素構造および端子構造に関連する。
【背景技術】
【０００２】
従来表示装置の主流はＣＲＴであったが、これに替わって、フラットデスプレイ装置である、液晶表示装置、プラズマ表示装置等が実用化され、需要が増大している。さらにこれらの表示装置に加え、有機エレクトロルミネッセンスを用いた表示装置（以下有機ＥＬ表示装置という）や、フィールドエミッションを利用する電子源をマトリクス状に配置して陽極に配置された蛍光体を光らすことによって画像を形成する表示装置（以後ＦＥＤ表示装置という）の開発、実用化も進んでいる。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は（１）液晶と比較して自発光型であるので、バックライトが不要である、（２）発光に必要な電圧が１０Ｖ以下と低く、消費電力を小さくできる可能性がある、（３）プラズマ表示装置やＦＥＤ表示装置と比較して、真空構造が不要であり、軽量化、薄型化に適している、（４）応答時間が数マイクロ秒と短く、動画特性がすぐれている、（５）視野角が１７０度以上と広い、等の特徴がある。
【０００４】
図１１は従来から開発が進められているボトムエミッションタイプと称する有機ＥＬ表示装置の画素構造の断面図である。図１１は薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）をスイッチング素子として有機ＥＬを駆動する表示装置の画素部の断面図である。図１１において、ガラス基板１の上に、アンダーコート２が施されている。このアンダーコート２はガラス基板からの不純物がＴＦＴや有機ＥＬを汚染するのを防止する役目を有する。半導体層３にはソース部、チャンネル部、ドレイン部が形成されている。半導体層３を覆ってゲート絶縁膜４が形成されており、このゲート絶縁膜の上にはゲート電極５が形成され、このゲート電極５を覆って層間絶縁膜６が形成される。この層間絶縁膜６の上には、ＳＤ配線７が形成されるが、このＳＤ配線７は層間絶縁膜６に形成されたスルーホールを通して、半導体層３に形成されているソース部またはドレイン部と接続し、ＴＦＴから信号を取り出す役割をもつ。このＳＤ配線７を覆って、ＴＦＴ全体を保護するためのパッシベーション膜８が形成される。
【０００５】
有機ＥＬ層の下部電極となる、透明電極（ＩＴＯ）１２がパッシベーション膜８上に形成されるが、この透明電極１２はパッシベーション膜８に形成されたスルーホールを介してＳＤ配線７とつながる。さらに、透明電極１２およびパッシベーション膜８上には、各画素を分離するためのバンク１１が形成される。バンク１１が形成されていない部分には発光部である有機ＥＬ層９が堆積される。そして、有機ＥＬ層９の上には上部電極となる金属層１０が形成される。有機ＥＬ層９は一般には複数層となっているが、陰極と陽極の間に電圧を印加することによって発光する。ここで、下部電極は透明電極で形成されており、パッシベーション膜８、層間絶縁膜６、アンダーコート２のいずれも透明であるので、有機ＥＬ層９で発した光は図１２の矢印Ｌの方向に向かう（ボトムエミッション）。一方、上部電極１０へ向かう光は上部電極である金属１０で反射されてやはり図１１の矢印Ｌの方向に向かうことになる。
【０００６】
ボトムエミッションでの問題点は、ＴＦＴ等スイッチング素子との関係で、発光有効領域に制限がある、ＥＬからの光がスイッチング素子であるＴＦＴの動作に影響を与える可能性がある、ＥＬからの光がパッシベーション膜８、層間絶縁膜６、アンダーコート２、ガラス基板１等、いくつもの層を通過しなければならないため、各層での光の吸収、各層間の反射等によって、光の取り出し効率が低下する等である。
【０００７】
トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置は上記ボトムエミッションタイプの問題点のいくつかは解決できるが、依然として、構造が複雑で、製造コストが高い、信頼性が十分でない等の課題を持っている。
【０００８】
なお、「特許文献１」には上記説明した構造と類似で、トップエミッションタイプの構造に適用できる有機ＥＬ表示装置の画素構造が記載されている。また、「特許文献２」には、ＳＤ配線と同様の層を有機ＥＬ層の陽極として使用する構成が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−５６６５０号公報
【特許文献２】特開２００３−２３４１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
有機ＥＬ表示装置が他のフラットデスプレイを凌駕するためには、製造コストの削減、明るさの向上、信頼性の向上等の課題を克服することは必須である。トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬによる発光部分の位置、面積等については、比較的自由度があり、また、発光層からの光が透過する層数は減らすことができるので、明るさについては、ボトムエミッションに比較して向上させることができるが、画素構造は上記説明したものと本質的には変化ないため、製造コストの抜本的な低減にはならない。すなわち、形成する層数が多いためにプロセスも長くなり、これがコストを押し上げることになる。
【００１１】
一方、有機ＥＬを駆動させる電気信号を供給するための端子部は導電層が外気に曝されるため、安定性が問題になる。この端子部は、導電性をもって、かつ安定な金属酸化物等で形成しようとした場合、従来は端子部のために、特別な材料を用い、かつ、追加プロセスを用いていた。したがって、この端子部の構造も製造コストを押し上げる要因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、トップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置の動作の信頼性を保ったまま、製造コストを抑える手段を提供するものであり、具体的な手段は次のようである。
【００１３】
（１）陽極となる上部電極と陰極となる下部電極との間に有機ＥＬ層が形成され、前記有機ＥＬ層に電流を流すことによる発光を利用する有機ＥＬ表示装置であって、基板上に半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極を有するＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴを覆って、層間絶縁膜が形成され、ＳＤ配線は前記ＴＦＴの半導体層と接続するとともに、前記層間絶縁膜上に延在して前記有機ＥＬ層の前記下部電極となり、前記ＳＤ配線は光を反射する金属または金属合金の層を含み、前記上部電極は透明電極からなり、前期基板上には前記ＴＦＴ、前記上部電極と接続する端子部が形成され、前記端子部は前記ＳＤ配線と同じ層で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（２）前記ＳＤ配線は複数の層からなり、最上層は透明導電膜で形成されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（３）前記ＳＤ配線の最上層となる透明導電膜はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３、またはＭｏＯ３であることを特徴とする（２）に記載の有機ＥＬ表示装置
（４）前記ＳＤ配線は複数の層からなり、最上層はＴｉまたはＴｉＮで形成されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（５）前記ＳＤ配線の前記半導体層と接する層はＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらのひとつの金属を有する合金であることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（６）前記ＳＤ配線の光を反射する金属または金属合金の層はＡｌまたはＡｌ―Ｓｉの合金であることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。
【００１４】
（７）陽極となる上部電極と陰極となる下部電極との間に有機ＥＬ層が形成され、前記有機ＥＬ層に電流を流すことによる発光を利用する有機ＥＬ表示装置であって、基板上に半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極を有するＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴを覆って、層間絶縁膜が形成され、ＳＤ配線は前記ＴＦＴの半導体層と接続するとともに、前記層間絶縁膜上に延在して前記有機ＥＬ層の前記下部電極となり、前記ＳＤ配線は光を反射する金属または金属合金の層を含み、前記上部電極は透明電極からなり、前期基板上には前記ＴＦＴ、前記上部電極と接続する端子部が形成され、前記端子部は前記ゲート電極と同じ層で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（８）前記ゲート電極は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらのひとつの金属を有する合金であることを特徴とする（７）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（９）前記ゲート電極は複数の層からなり、最上層はＴｉ、ＴｉＮ、ＩＴＯ、ＩＺＯのいずれかで形成されていることを特徴とする（７）に記載の有機ＥＬ表示装置。
【００１５】
（１０）上部電極と下部電極との間に有機ＥＬ層が形成され、前記有機ＥＬ層に電流を流すことによる発光を利用する有機ＥＬ表示装置であって、基板上に半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極を有するＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴを覆って層間絶縁膜が形成され、複数の層から形成されるＳＤ配線は前記ＴＦＴの半導体層と接続し、前記ＳＤ配線の複数の層のうちの一部は前記層間絶縁膜上に延在して前記有機ＥＬ層の前記下部電極となり、前記ＳＤ配線は光を反射する金属または金属合金の層を含み、前記上部電極は透明電極からなり、前期基板上には前記ＴＦＴ、前記上部電極と接続する端子部が形成され、前記端子部は前記ＳＤ配線と同じ層で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
（１１）前記ＳＤ配線の最上層はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３、またはＭｏＯ３で形成され、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３、またはＭｏＯ３は前記有機ＥＬ層の下部電極を構成しないことを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１２）前記ＳＤ配線は複数の層からなり、最上層はＴｉまたはＴｉＮで形成されていることを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１３）前記ＳＤ配線の前記半導体層と接する層はＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらのひとつの金属を有する合金であることを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。
（１４）前記ＳＤ配線の光を反射する金属または金属合金の層はＡｌまたはＡｌ―Ｓｉの合金であることを特徴とする（１０）に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の効果】
【００１６】
上記の手段ごとの効果は次のようである。
【００１７】
手段（１）によれば、ＳＤ配線を有機ＥＬ層の下部電極とし、パッシベーション膜が各画素間を分離するバンクを兼用するので、有機ＥＬ層の下部電極を別途形成する工程、バンクを別途形成する工程を省略できるので、有機ＥＬ表示装置の製造コストの大幅な削減になる。また、端子部にＳＤ配線と同じ層を用いるので、端子部として別途配線を形成する必要がないので、さらに製造コストの削減になる。
手段（２）によれば、手段（１）の効果に加え、端子部の最上層は化学的に安定な透明導電膜で形成されているので、端子部の信頼性を保つことができる。
手段（３）によれば、手段（１）の効果に加え、端子部の最上層は、化学的に安定で、容易に入手可能な、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３、またはＭｏＯ３を用いるので、端子部の信頼性を保つとともに、製造コストを抑制できる。
手段（４）によれば、手段（１）の効果に加え、端子部の最上層は化学的に安定な、ＴｉまたはＴｉＮで形成されているので、端子部の信頼性を保つことができる。
手段（５）によれば、手段（１）の効果に加え、ＳＤ配線が半導体層と接する面は半導体層の汚染をしない金属であるため、ＴＦＴの動作を安定化できる。
手段（６）によれば、手段（１）の効果に加え、ＳＤ配線の反射金属として、ＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ合金等を使用するので、配線としては電気抵抗が小さく、有機ＥＬ層の下部電極としては反射率の高い金属を使用することができ、有機ＥＬ表示装置として高い性能を発揮できる。
【００１８】
手段（７）によれば、（１）の効果に加え、端子部にゲート電極と同じ層を用いるので、端子部として別途配線を形成する必要がないので、さらに製造コストの削減になる。
手段（８）によれば、手段（１）の効果に加え、ゲート電極は高融点の金属であり、ＴＦＴの他の層を汚染することが無い。また、ゲート端子の金属として使用しても安定である。
手段（９）によれば、手段（１）の効果に加え、端子部の最上層は化学的に安定なＴｉ、ＴｉＮ、ＩＴＯ、ＩＺＯのいずれかで形成されているので、端子部の信頼性を保つことができる。
【００１９】
手段（１０）によれば、ＳＤ配線を複数の層で形成し、その1部の層を有機ＥＬ層の下部電極とし、パッシベーション膜に各画素間を分離するバンクを兼用するので、有機ＥＬ層の下部電極を別途形成する工程、バンクを別途形成する工程を省略できるので、有機ＥＬ表示装置の製造コストの大幅な削減になる。また、複数のＳＤ配線層のうち、とくに有機ＥＬ層の陰極として適した材料を有機ＥＬ層の下部電極として用いることができるので、有機ＥＬの特性を高く維持できる。さらに、端子部にＳＤ配線と同じ層を用いるので、端子部として別途配線を形成する必要がないため、さらに製造コストの削減になる。
手段（１１）によれば、手段（１０）の効果に加え、端子部の最上層は化学的に安定な金属酸化物を使用するので、端子部の安定性を向上することができる。
手段（１２）によれば、手段（１０）の効果に加え、端子部の最上層は化学的に安定なＴｉまたはＴｉＮを使用するので、端子部の安定性を向上することができる。
手段（１３）によれば、手段（１０）の効果に加え、ＳＤ配線が半導体層と接する面は半導体層を汚染しない金属であるため、ＴＦＴの動作を安定化できる。
手段（１４）によれば、手段（１０）の効果に加え、ＳＤ配線の反射金属として、ＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ合金を使用するので、配線としては電気抵抗が小さく、有機ＥＬ層の下部電極としては反射率の高い金属を使用することができ、有機ＥＬ表示装置として高い性能を発揮できる。
手段（１５）によれば、手段（１０）の効果に加え、有機ＥＬ層の下部電極として、陰極として優れた特性と持つＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ合金層等を使用するので、有機ＥＬ表示装置として高い性能を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明によるトップエミッションタイプの有機ＥＬ表示装置の画素部の断面構造であり、図２は端子部１２の断面構造である。図１において、基板１は本実施例においてはガラスを用いる。しかし、トップエミッションの場合は、基板１は光を透過させる必要は無いので、ガラスに限る必要は無く、ＳＵＳなどの金属や、ＰＥＴ、ＰＥＳ等のプラスチック材料を用いることもできる。アンダーコート２は基板１からの不順物に対するバリアとしての役割をもつ。一方、アンダーコート２は、その上に形成される半導体層３との密着性も重要である。本実施例においては、酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜またはそれらの積層膜が用いられる。アンダーコート２として２層膜が用いられる場合は、膜厚は例えば、下層の窒化シリコンが１５０ｎｍ、上層の酸化シリコンが１００ｎｍである。
【００２２】
半導体層３はＣＶＤ法によって形成されるアモーファスＳｉ膜、またはアモーファスＳｉ膜をレーザーによってアニールすることによって形成されるポリシリコン膜が用いられる。該半導体層３の両側にはイオンインプランテーションによって、導電性が付与されたソース部あるいはドレイン部が形成される。この半導体層３の膜厚は例えば、５０ｎｍである。
【００２３】
半導体層３を覆って、ゲート絶縁膜４が形成される。ゲート絶縁膜４にはＣＶＤ法で形成される酸化シリコンあるいは窒化シリコン、またはそれらの積層膜がもちいられる。ゲート絶縁膜４の膜厚は例えば、１００ｎｍである。ゲート絶縁膜４の上にゲート電極５となるゲート金属層がスパッタリング等によって形成される。この金属層をパターニングすることにより、ゲート電極５を形成するだけでなく、ゲート配線層も形成する。さらに本実施例では、図２に示すように、端子部１２として使用する場合もある。ゲート金属層はＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ等の高融点金属、あるいはこれらの金属の合金が適している。さらには、これらの金属あるいは合金との積層膜を用いてもよい。ゲート金属層を端子部１２としても使用する場合は最上層はＴｉ、ＴｉＮ、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の安定な材料とする必要がある。ゲート電極５の膜厚は例えば、１５０ｎｍである。
【００２４】
ゲート電極５を覆って層間絶縁膜６が形成される。この層間絶縁膜６はゲート電極５と接続されるゲート配線と、ＳＤ配線７と接続される信号配線との絶縁をする役目をもつ。層間絶縁膜６はＣＶＤで形成される酸化シリコンあるいは、窒化シリコンがもちいられる。層間絶縁膜６の膜厚は例えば、５００ｎｍである。
【００２５】
この層間絶縁膜６をおおって、ＳＤ配線層７となるＳＤ金属層がスパッタリング等によって形成される。このＳＤ金属層が本発明では重要な役割を持つ。ＳＤ金属層はパターニングされて信号線になるとともに、層間絶縁層に形成されたスルーホールを介して半導体層３のソース部あるいはドレイン部と接続する。そして、本発明ではこのＳＤ配線層７は有機ＥＬ層の下まで伸びて、有機ＥＬ層９の下部電極として使用される。有機ＥＬ層９の下部電極として使用されるためにはＳＤ配線層７は高反射率を有する物質でかつ、導電性を有していなければならない。また、ＳＤ配線層７が積層膜で出来ている場合は、少なくとも１層は高い反射率を持つ物質でなければならない。そして、ＳＤ配線層７のうち、有機ＥＬ等の下部電極となる層は有機ＥＬ層９の陰極材料として適した仕事関数の小さな材料であることが望ましい。本実施例でのＳＤ配線層７としては、Ａｌ、Ｓｉ、ＣｕとＡｌの合金、ランタノイド系元素とＡｌの合金、Ａｇ等が使用できる。
【００２６】
ＳＤ配線７は半導体層３と直接接することになるため、半導体層３と接する部分のＳＤ配線層７の材料は半導体を汚染しない材料とする必要がある。したがって、この部分のＳＤ配線層７の材料はＴｉ、ＴｉＮ、Ｗ、またはこれらの合金、あるいはＭｏまたはその合金を使用するのがよい。
【００２７】
また、本発明においては、ＳＤ配線層７を端子部１２としても使用する場合がある。すなわち、図２では端子部１２はゲート金属を用いるとしたが、ゲート金属に替えてＳＤ配線層７を用いることもできる。このような場合、ＳＤ配線層７を多層化して、最上層に安定な金属あるいは金属酸化物を形成する。例えば、この場合の上層としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＷＯ３、またはＭｏＯ３等を用いることができる。したがって、ＳＤ配線層７を端子としても用いる場合は、ＳＤ配線層７は、ＥＬ下部電極としての高い反射特性、半導体の汚染の危険がないことに加えて、少なくとも最上層は外気に対して安定であるという性質を有する必要がある。このような物質はＳＤ配線層７を積層構造とすることによって得ることができる。
【００２８】
その後、ＳＤ配線層７と外部との絶縁を保つため、および、ＴＦＴへの外部からの汚染を防止するためのパッシベーション膜８が形成される。本実施例ではＣＶＤ法により形成した窒化シリコン膜が用いられる。この窒化シリコン膜の膜厚は例えば、３００ｎｍである。本実施例においては、このパッシベーション膜８は上記の役割と同時に、各画素を他の画素から分離するためのバンクの役割ももたせている。このパッシベーション膜８は有機ＥＬが形成される部分はエッチングによって除去され、残った部分が他の画素と分離するためのバンクとなる。さらに、ＳＤ配線７が多層膜で形成されている場合、上層部をエッチングによって除去し、有機ＥＬ層に電子を注入し易い層、例えば、Ａｌ、またはＡｌ合金等の層を有機ＥＬ層９の下部電極とすることも出来る。
【００２９】
図３に発光部となる有機ＥＬ層９の１例である断面模式図を示す。図３において、下部電極であるＳＤ配線層７の上に電荷注入層９１が形成される。電荷注入層９１は、例えば、ＬｉＦを０．５ｎｍ真空蒸着によって形成する。電荷注入層９１の役割は下部電極である陰極からの電子の注入を容易にするものである。電荷注入層９１の上には電子輸送層９２が形成される。電荷輸送層９２は例えば、真空蒸着によりトリス（８−キノリノール）アルミニューム（以下Ａｌｑと略す）を２０ｎｍの厚さに形成する。この層の役割は電子を発光層９３まで、出来るだけ抵抗なしに、効率よく運ぶ役割を持つ。その上には発光層９３が形成される。この発光層９３において、電子とホールが再結合することによるＥＬ発光が生ずる。発光層９３は、例えば、Ａｌｑとキナクリドン（Ｑｃと略す）の共蒸着膜を２０ｎｍの厚さに形成する。ＡｌｑとＱｃの蒸着速度の比は４０：１である。発光層９３の上にはホール輸送層９４が形成される。このホール輸送層９４は陽極から供給されたホールをできるだけ抵抗無しに効率よく発光層９３に運ぶ役割をもつ。ホール輸送層９４はα―ＮＰＤを蒸着により５０ｎｍの厚さに形成する。ホール輸送層９４の上にはホール注入層９５が形成される。このホール注入層９５は、陽極からのホールの注入を容易にするものである。ホール注入層９５は銅フタロシアニンを蒸着により５０ｎｍの厚さに形成する。ホール注入層９５の上に陽極である、上部電極１０が形成される。なお、ホール注入層９５と上部電極１０の間に、バッファー層として透明金属酸化物をＥＢ蒸着等によって１５ｎｍの厚さに形成する場合もある。このバッファー層としての金属酸化物の材料としてはＶ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＷＯ３等があげられる。バッファー層の主たる役割は陽極材料をスパッタリングするさいに、有機ＥＬ層がダメージを受けるのを防止するためである。
【００３０】
本発明はトップエミッションタイプであるため、陽極となる上部電極１０は透明電極である必要がある。有機ＥＬで発光した光は図１の矢印Ｌの方向に出射する。上部電極１０は有機ＥＬ層９に対して一定の直流電圧を加えるものであるため、画素毎に分離しなくともよい。画素毎に分離した場合であっても共通端子から電圧を供給することができる。また、外気にさらされる機会もあるために、化学的にも安定である必要がある。さらに長期間にわたって、抵抗等の電気的特性も安定である必要がある。本実施例に用いることができる上部電極１０材料としては、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＩＴＯ、ＩＺＯ等である。
【００３１】
以上のように、本実施例によれば、（１）ＳＤ配線７とは別個に形成されていた有機ＥＬ層９の下部電極の形成、パターニングの工程を省略できること、（２）パッシベーション膜８にバンクとしての役目をもたせているので、バンク形成のための別工程が省略できこと、さらに（３）端子部１２をＳＤ配線層７または、ゲート配線層で形成するために、端子部１２のためのプロセスも省略することができるために大幅な製造コストの削減をすることができる。そして、本実施例ではＳＤ配線層７、あるいは、ゲート配線層に対して、本実施例に最適な材料、膜構造、あるいは積層構造とすることによって、信頼性、あるいは、表示特性を低下させること無しに、コスト低減を実現することができる。
【実施例２】
【００３２】
図４および図５に本発明の第２の実施例をしめす。本実施例においては、基板１はガラス基板１を用いる、ガラス基板１上にＣＶＤ法により、アンダーコート２として窒化シリコン膜を形成する。アンダーコート２上にプラズマＣＶＤ法により、アモーファスシリコン層を形成する。このアモーファスシリコン層をレーザーアニール法によって、ポリシリコン層に変え、フォトリソグラフィーによるパターニングによって半導体層３を形成する。半導体層３上にプラズマＣＶＤ法により、ゲート絶縁層を形成する。
【００３３】
ゲート絶縁層上にスパッタリングにより、Ｍｏ−Ｗ合金層を積層し、フォトリソグラフィーによるパターニングによってゲート電極５およびゲート配線層を形成する。ゲート電極５を覆って、層間絶縁膜６としての酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィーによるパターニングによってスルーホールを形成し、ＳＤ配線７と半導体層３とのコンタクトホールとする。
【００３４】
層間絶縁膜６の上に、スパッタリングによって、Ｔｉ/Ａｌ−Ｓｉ合金/Ｔｉ/ＩＴＯの４層の積層膜を形成し、フォトリソグラフィーによるパターニングによってＳＤ配線層７を形成する。本実施例では、図５に示すように、ＳＤ配線層７を端子部１２の金属としても使用する。ここで、下部Ｔｉ層７１はＳＤ配線層７による半導体層３の汚染を防止する役割を持ち、Ａｌ−Ｓｉ合金層７２は配線抵抗を下げる役目を持つ。また、Ａｌ−Ｓｉ合金層７２は有機ＥＬ層９の下部電極として用いられるため、高反射率の電極としての働きをする。上部Ｔｉ層７３はＩＴＯ７４とＡｌ−Ｓｉ層７２との反応を防止する役割を持つ。そして、ＩＴＯ層７４はＳＤ配線層７が端子として使用されるので、端子部１２では最外層部となって、端子部１２の腐食を防止する役割をもつ。
【００３５】
その後、パッシベーションの役割を持つ窒化シリコンをプラズマＣＶＤによって堆積する。次に有機ＥＬが堆積されることになる発光部、および端子部１２から窒化シリコンを除去する。端子部１２はＩＴＯが表面に残ることになる。さらに発光部からＴｉを除去する。これによって、Ａｌ−Ｓｉの合金が、有機ＥＬの下部電極、すなわち陰極となる。
【００３６】
その後蒸着により、発光部に有機ＥＬ層９を形成する。有機ＥＬ層９は実施例１と同じように複数層形成される。さらに、有機ＥＬ層９の上部に上部電極１０、すなわち陽極となるＩＺＯをスパッタリングによって形成する。しがたって、本実施例では、有機ＥＬ層９の陰極となる下部電極はＡｌ−Ｓｉ合金膜７２で、陽極となる上部電極１０はＩＺＯ膜である。ＩＺＯは透明であり、有機ＥＬ層９からの光はこのＩＺＯを通して外部に出て行くことになる。
【００３７】
本実施例の発明によれば、有機ＥＬ層９の下部電極を別途形成するプロセスを省けること、また、層間絶縁膜６を画素分離のためのバンクとして使用するために、バンクを別途形成するプロセスを省けることから、大幅なコスト削減になる。さらに、端子部１２にＳＤ配線層７として形成した金属層をそのまま使用するために、端子構造を別途形成するプロセスを省略できるので、この点からも製造コスト削減の効果がある。
【実施例３】
【００３８】
図６および図７に本発明の第３の実施例を示す。本実施例は、層間絶縁膜６の形成までは実施例２と同じである。実施例３では、層間絶縁膜６に半導体層３とのコンタクトを取るためのスルーホールを形成したあと、ＳＤ配線層７として、Ｔｉ/Ａｌ−Ｓｉ合金/Ｔｉを順にスパッタリングによって堆積してＳＤ金属層とする。すなわち、本実施例ではＳＤ配線層７は３層である。その後、フォトリソグラフィーによるパターニングによって、ＳＤ配線層７および端子部１２を形成する。図６および図７に示すように、ＳＤ配線層７と端子部１２の層は同じ層によって形成されている。端子部１２の表面には上部Ｔｉ層７３が存在することになるが、Ｔｉは大気中でも安定して存在できるため、端子部１２の信頼性が損なわれることは無い。
【００３９】
その後、基板１全面にＣＶＤ法により、パッシベーション膜８である窒化シリコン膜を形成する。その後、有機ＥＬ層９が形成されることになる発光部から窒化シリコン膜を除去し、続いて発光部から上部Ｔｉを除去する。その後、端子部１２から窒化シリコンを除去する。端子部１２の窒化シリコンを最後に除去するのは発光部から上部Ｔｉを除去するさいに、端子部１２の上部Ｔｉが除去されるのを防止するためである。
【００４０】
その後、蒸着により、発光部に有機ＥＬ層９を形成する。有機ＥＬ層９は実施例１と同じように複数層形成される。さらに、有機ＥＬ層９の上部に上部電極１０、すなわち陽極となるＩＺＯをスパッタリングによって形成する。しがたって、本実施例では、有機ＥＬ層９の陰極となる下部電極はＡｌ−Ｓｉ合金膜７２で、陽極となる上部電極１０はＩＺＯ膜である。ＩＺＯは透明であり、有機ＥＬ層９からの光はこのＩＺＯを通して外部に出て行くことになる。
【００４１】
本実施例の発明によれば、有機ＥＬ層９の下部電極を別途形成するプロセスを省けること、また、層間絶縁膜６を画素分離のためのバンクとして使用するために、バンクを別途形成するプロセスを省けることから、大幅なコスト削減になる。さらに、端子部１２にＳＤ配線層７として形成した金属層をそのまま使用するために、端子構造を別途形成するプロセスを省略できるので、この点からも製造コスト削減の効果がある。本実施例では、実施例２に比較して、ＩＴＯの被着工程、および、発光部からのＩＴＯの除去プロセスを省略することが出来るので、この面からも製造コストの削減となる。
【実施例４】
【００４２】
図８および図９に本発明の第４の実施例をしめす。本実施例はゲート絶縁膜４を形成するまでの工程は実施例２と同じである。本実施例では、ゲート絶縁膜４を形成した後、ゲート電極層５として、Ｍｏ―Ｗ合金膜５１とＩＴＯ膜５２の積層構造とする。この積層構造となっているゲート電極層５を端子部１２として用いる。端子部１２は表面がＩＴＯ膜５２に覆われることになるため、端子部１２が腐食する危険は防止することができる。
【００４３】
その後、層間絶縁膜６を形成し、コンタクト用スルーホールを形成することは、実施例２と同じである。本実施例では、ＳＤ配線層７として、Ｔｉ/ＡＬ−Ｓｉ合金の２層膜を用いる。本実施例においては、端子部１２には、ＳＤ配線層７は用いず、ゲート電極５と同じ層を用いるので、ＳＤ層の表面に、化学的に安定なＩＴＯ膜あるいはＴｉ膜を用いる必要はないからである。
【００４４】
その後、基板１全面にＣＶＤ法により、パッシベーション膜８である窒化シリコン膜を形成した後、有機ＥＬ層９が形成されることになる発光部、および端子部１２から窒化シリコン膜を除去する。そして発光部には蒸着により、有機ＥＬ層９を形成する。有機ＥＬ層９は実施例１と同じように複数層形成される。さらに、有機ＥＬ層９の上部に上部電極１０、すなわち陽極となるＩＺＯをスパッタリングによって形成する。しがたって、本実施例でも、有機ＥＬ層９の陰極となる下部電極はＡｌ−Ｓｉ合金膜７２で、陽極となる上部電極１０はＩＺＯ膜である。ＩＺＯは透明であり、有機ＥＬ層９からの光はこのＩＺＯを通して外部に出て行くことになる。
【００４５】
本実施例の発明によれば、有機ＥＬ層９の下部電極を別途形成するプロセスを省けること、また、層間絶縁膜６を画素分離のためのバンクとして使用するために、バンクを別途形成するプロセスを省けることから、大幅なコスト削減になる。さらに、端子部１２にゲート電極５として形成した金属層をそのまま使用するために、端子構造を別途形成するプロセスを省略できるので、この点からも製造コスト削減の効果がある。本実施例では、実施例２に比較して、ゲート電極５を２層としてＩＴＯを被着する工程は増すものの、ＳＤ部におけるＩＴＯの被着工程、Ｔｉの被着工程、および、発光部におけるＩＴＯおよび、Ｔｉの除去プロセスを省略することが出来るので、この面からも製造コストの削減となる。
【実施例５】
【００４６】
本実施例の画素部の断面構造を図１０に示す。端子部１２の構造は実施例２の端子構造である図５と同じである。本実施例は、図１０に示すように、有機ＥＬ層９の下部電極となるＳＤ配線７に対し、発光部においてはＩＴＯを除去する。したがって、本実施例においては、Ｔｉが陰極として使用される。Ｔｉの仕事関数は４．３３ｅＶであり、ＡＬの仕事関数４．２８ｅＶと比較してもそれほど大きくはない。したがって、電子注入層の材料、構成を適切に設計することによって有機ＥＬ層９の下部電極、すなわち、陰極として使用することができる。
【００４７】
本実施例においては、発光部以外のＳＤ配線の最上部はＩＴＯで覆われており、端子部の最上層はＩＴＯで覆われているため、端子部においてＴｉ以下の層が大気にさらされて腐食することはない。したがって、Ｔｉ以外でも、陰極材料として適当であり、かつ、ＩＴＯと反応して性質が変化するような材料でなければ、他の金属、あるいは合金を使用することもできる。
【００４８】
本実施例の発明によれば、有機ＥＬ層９の下部電極を別途形成するプロセスを省けること、また、層間絶縁膜６を画素分離のためのバンクとして使用するために、バンクを別途形成するプロセスを省けることから、大幅なコスト削減になる。さらに、端子部１２にＳＤ配線層７として形成した金属層をそのまま使用するために、端子部を別途形成するプロセスを要しない。また、端子部の表面はＩＴＯによって覆われているために、端子部の信頼性が高い。さらに、発光部においてもＩＴＯ一層を除去するだけなので、実施例１に比しても製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の画素部の断面図である。
【図２】本発明の端子部の断面図である。
【図３】有機ＥＬ層の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例による画素部の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例による端子部の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例による画素部の断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例による端子部の断面図である。
【図８】本発明の第４の実施例による画素部の断面図である。
【図９】本発明の第４の実施例による端子部の断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施例による画素部の断面図である。
【図１１】従来例の画素部の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…基板、２…アンダーコート、  ３…半導体層、  ４…ゲート絶縁膜、  ５…ゲート電極、  ６…層間絶縁膜、  ７…ＳＤ配線、  ８…パッシベーション膜、    ９…有機ＥＬ層、  １０…上部電極、  １１…バンク、  １２…端子部、  ５１…Ｍｏ−Ｗ合金層、  ５２…ＩＴＯ層、  ７１…下部Ｔｉ層、  ７２…Ａｌ−Ｓｉ合金層、７３…上部Ｔｉ層、  ７４…ＩＴＯ層、  ９１…電子注入層、９２…電子輸送層、  ９３…発光層、  ９４…ホール輸送層、  ９５…ホール注入層。
【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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