(57)【要約】【課題】異なる層上に配設された有機ＥＬ素子と発光制御回路とを接続する配線構造が良好な電気伝導性を有する画像表示装置を実現すること。【解決手段】基板１上に発光制御回路を構成する薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５等が配設されている。基板１、薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５上には導電層５の一部領域上に穴構造を備えた平坦化層６が配設されている。また、平坦化層６の一部領域上には有機ＥＬ素子１３が配設されると共に、平坦化層６に設けられた穴構造に沿ってコンタクト部１４が配設される。コンタクト部１４は、接続補助層８、ダイヤモンド状炭素薄膜１０、カソード配線層１２ｂが順次積層された構造を有し、接続補助層８とカソード配線層１２ｂとが直接接触することを防止し、微量の酸素、水分等が浸入した場合であってもカソード配線層１２ｂの酸化、腐食が促進されることを抑制している。【選択図】　　　図１
2004119210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも一部が配設された発光制御回路と、前記基板および前記発光制御回路上に配設された絶縁層と、該絶縁層上に配設され、カソード配線層およびアノード配線層を有する発光素子とを備えた画像表示装置であって、
前記アノード配線層と同一の導電材料によって形成される第１の導電層と、
前記カソード配線層と電気的に接続され、前記カソード配線層と同一の導電材料によって形成される第２の導電層と、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配設された第１のダイヤモンド状炭素薄膜と、
を有し、前記発光制御回路と前記発光素子とを電気的に接続するコンタクト配線構造を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記発光素子は、電流注入によって光を出力する発光層を備え、前記発光層と前記アノード配線層との間に第２のダイヤモンド状炭素薄膜がさらに配設されたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１および第２のダイヤモンド状炭素薄膜は、フッ素を含有することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記アノード配線層および前記第１の導電層は、ＡｌまたはＣｕによって形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記発光層と前記カソード配線層との間に第３のダイヤモンド状炭素薄膜がさらに配設されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記カソード配線層および前記アノード配線層は、ほぼ等しい仕事関数を有する金属材料によって形成されることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記カソード配線層および前記アノード配線層は、同一の導電材料によって形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記カソード配線層および前記アノード配線層は、ＡｌまたはＣｕによって形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記発光制御回路は、
走査信号を供給する走査線と、
表示信号を供給する信号線と、
前記有機ＥＬ素子に対して電流を供給する電源線と、
前記有機ＥＬ素子に供給される電流を制御するドライバ素子と、
供給された前記走査信号および前記表示信号に基づいて前記ドライバ素子を制御するスイッチング素子と、
を備え、前記コンタクト配線構造は、前記ドライバ素子に電気的に接続することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
電流注入により発光する有機材料を備えた有機ＥＬ素子であって、
前記有機材料によって形成される発光層と、
前記発光層に対してアノード側に配設されたアノード電極と、
前記発光層に対してカソード側に配設されたカソード電極と、
前記発光層と前記アノード電極との間に配設され、前記発光層に対して正孔を供給するダイヤモンド状炭素薄膜と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記発光層とカソード電極との間に配設され、前記発光層に対して電子を供給するダイヤモンド状炭素薄膜をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記カソード電極および前記アノード電極は、ＡｌまたはＣｕによって形成されることを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
基板上に発光制御回路を形成する回路形成工程と、
前記基板および前記発光制御回路上に平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
前記平坦化層上の一部領域にアノード配線層を堆積し、前記平坦化層上の他の領域に第１の導電層を堆積するアノード堆積工程と、
前記第１の導電層上に第１のダイヤモンド状炭素薄膜を、前記アノード配線層上に第２のダイヤモンド状炭素薄膜を、それぞれ堆積する第１のダイヤモンド状炭素堆積工程と、
前記第２のダイヤモンド状炭素薄膜上に発光層を堆積する発光層堆積工程と、
前記発光層と前記第１のダイヤモンド状炭素薄膜とを導通させるようカソード配線層を堆積するカソード堆積工程と、
を含むことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記アノード堆積工程および前記第１のダイヤモンド状炭素堆積工程において、前記平坦化層上に導電材料およびダイヤモンド状炭素を順次堆積した後、単一のマスクパターンを用いてエッチングすることによって前記アノード配線層、前記第１の導電層、前記第１および第２のダイヤモンド状炭素薄膜を形成することを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記カソード配線層の下層に第３のダイヤモンド状炭素薄膜を堆積する第２のダイヤモンド状炭素堆積工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第２のダイヤモンド状炭素堆積工程および前記カソード堆積工程において、ダイヤモンド状炭素および導電材料を順次堆積した後、単一のマスクパターンを用いてエッチングすることによって前記第３のダイヤモンド状炭素薄膜および前記カソード配線層を形成することを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第２のダイヤモンド状炭素堆積工程および前記カソード堆積工程は、前記発光層を形成する有機材料のガラス転移温度よりも低い温度で行われることを特徴とする請求項１５または１６に記載の画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板上に少なくとも一部が配設された発光制御回路と、基板および発光制御回路上に配設された絶縁層と、絶縁層上に配設され、カソード配線層およびアノード配線層を有する発光素子とを備えた画像表示装置、発光素子を構成する有機ＥＬ素子および画像表示装置の製造方法に関し、特に、発光制御回路と発光素子とを接続するコンタクト配線構造において、酸化、腐食による抵抗値の増大もしくは断線が生じることのない画像表示装置、任意の電極材料を用いることのできる有機ＥＬ素子および画像表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、画像表示等を行うディスプレイの分野において、液晶表示装置にかわって有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置が注目されている。液晶表示装置と比較すると、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置は、自発光性のためバックライトが不要であり、優れた応答速度とコントラスト、視認性を有するなど、液晶をしのぐ機能を有する。また、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置は構造も比較的単純なことから、製造コストの面でも有利と考えられている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は電流注入によって発光するメカニズムを有する。そのため、特に大型のディスプレイを実現する際には、表示領域上に多数設けられた有機ＥＬ素子について、電流源によって印加される電位が基板上の位置によって変動することを抑制する必要が生じる。従って、近年、いわゆる有機ＥＬ素子を用いたトップエミッション構造の画像表示装置において、有機ＥＬ素子のアノード電極をそのまま電流源まで延伸させるいわゆるアノードライン構造を用いたものが有望視されている。低抵抗のアノード電極を延伸させて電流源と電気的に接続することで、電流源から有機ＥＬ素子までの間の電圧降下を抑制できるためである。
【０００４】
図９は、アノードライン構造を用いた画像表示装置の従来例の一部構造を示す断面図である。かかる画像表示装置は、回路素子が配設された基板上に平坦化層を備え、平坦化層上に有機ＥＬ素子を配設した立体構造を備える。具体的には、図９に示すように、有機ＥＬ素子１０９に対してそれぞれスイッチング素子、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０２、１０３等の回路素子が基板１０１上に配設されるのに対し、有機ＥＬ素子１０９は、平坦化層１０６上に配設されている。さらに、有機ＥＬ素子１０９のアノード側には図示を省略した電源線まで延伸した構造を有し、アノード電極および配線構造として機能するアノード配線層１０７が配設され、カソード側にはカソード配線層１１０が配線されている。
【０００５】
有機ＥＬ素子１０４と薄膜トランジスタ１０３との間を電気的に接続するため、平坦化層１０６は、導電層１０５の一部領域を露出させるための穴構造を有する。そして、カソード配線層１１０はかかる穴構造の底の導電層１０５が露出した領域まで延伸して、導電層１０５と電気的に接続した構造を有する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
有機ＥＬ素子１０４から発せられる光は鉛直上方に出力されるため、有機ＥＬ素子１０４上に配設されるカソード配線層１１０は良好な光透過特性を備える必要がある。従って、かかる材料を用いて良好な光透過性を確保するために、カソード配線層１１０は非常に薄く形成され、１０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。一方、平坦化層１０６は寄生容量を低減するため膜厚を大きくする必要があり、一般には２〜５μｍ程度の膜厚を有する。このため、カソード配線層１１０を穴構造まで延伸させた場合、特に穴構造の側面において断線するおそれが生じることから、断線を防止するため、穴構造の側面を含む領域において、カソード配線層１１０の下層に十分な膜厚を有する接続補助層１０８を配設している。
【０００７】
接続補助層１０８は、アノード配線層１０７と同一工程によって形成することが可能なため、接続補助層１０８を新たに設けることで新たな工程を必要としない。従って、製造コストが上昇することなしに、有機ＥＬ素子１０４と発光制御回路との間の断線を防止することができる。
【０００８】
【非特許文献１】
ササオカ（Ｔ．　Ｓａｓａｏｋａ）等，　トップエミッティング構造および画素回路に適応性電流モードを備えた１３インチアクティブマトリックス駆動有機ＥＬディスプレイ（Ａ　１３．０−ｉｎｃｈ　ＡＭ−ＯＬＥＤ　Ｄｉｓｐｌａｙ　ｗｉｔｈ　Ｔｏｐ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｍｏｄｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ　Ｐｉｘｅｌ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　（ＴＡＣ）），　”　３８４　・　ＳＩＤ　０１　ＤＩＧＥＳＴ　ＩＳＳＮ／０００１−０９６６Ｘ／０１／３２０１−０３８４−＄１．００＋．００　ｃ　２００１　ＳＩＤ”，　２４．４Ｌ
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示す構造で画像表示装置を構成した場合、種々の問題点が存在することが明らかになっている。まず、第１の問題点として、接続補助層１０８とカソード配線層１１０との間の接触界面における電気伝導性の劣化が生じることについて説明する。
【００１０】
平坦化層１０６に設けられた穴構造近傍においてカソード配線層１１０を補強する接続補助層１０８は、平坦化層１０６を基板１０１上に堆積した後、上記したように、アノード配線層１０７と同時に形成される。従って、接続補助層１０８は、アノード配線層１０７と同じ材料によって形成されており、接続補助層１０８は、アノード配線層１０７と同じ化学的特性を示す。
【００１１】
アノード配線層１０７は、有機ＥＬ素子１０９に対して単に電極としてのみならず、正孔注入層としての機能も備える。そのため、有機ＥＬ素子１０９に対して正孔を効率的に注入可能なように、Ｐｔ等の仕事関数が大きい金属材料によって形成される。そして、接続補助層１０８はアノード配線層１０７と同一の材料によって形成されるため、接続補助層１０８も仕事関数が大きな材料によって形成される。
【００１２】
一方、カソード配線層１１０は、有機ＥＬ素子１０９に対してカソード電極としてのみならず、電子注入層としての機能も備える。従って、有機ＥＬ素子１０９に対して電子を効率的に注入可能なように、仕事関数の小さな材料によって形成されている。従って、接続補助層１０８とカソード配線層１１０とは仕事関数が大きく異なることとなり、仕事関数が著しく相違する金属材料同士が接触することとなる。これにより、非常に微量の酸素、水分等が浸入した場合、仕事関数の小さい金属材料によって形成されるカソード配線層１１０の酸化、腐食が促進され、配線構造における抵抗値の増大もしくは断線が生じることとなる。特に、カソード配線層１１０および接続補助層１０８に対しては、有機ＥＬ素子１０９中を流れた電流がそのまま流れ込むことから、酸化還元反応は電流によって促進される。
【００１３】
カソード配線層１１０と接続補助層１０８の界面において酸化還元反応が生じることによって、界面における電気的接触が破壊され、有機ＥＬ素子１０９と薄膜トランジスタ１０３との間が断線することとなる。これにより、有機ＥＬ素子１０９はもはや発光素子としての機能を果たすことが不可能となる。
【００１４】
第２の問題は、一般的な有機ＥＬ素子に関するものである。上記したように、有機ＥＬ素子に付着したカソード電極およびアノード電極は、それぞれキャリア注入を効率的に行うために所定の仕事関数を有する材料によって形成する必要がある。このため、カソード電極およびアノード電極に使用する材料の選択の余地は狭くなり、他の特性に関して必ずしも優れていない材料を用いる必要がある。例えば、仕事関数が小さく、カソード電極として使用される金属材料は、例えばＭｇ、Ｃａ等のように外気中の水分、酸素等と容易に反応する。かかる金属材料を使用した場合、１ｐｐｍ程度の水分、酸素によって容易に酸化されるため、カソード電極を外気から完全に遮蔽する必要がある。
【００１５】
また、仕事関数が大きく、アノード電極として使用される金属材料は、Ｐｔ、Ｉｒ等、通常の導電層に用いられるＡｌ等の金属材料よりも高価なものが多い。さらに、これらの金属材料はポリマー等によって形成される平坦化層１０６との密着性が良好とはいえず、経年変化によってアノード配線層１０７が平坦化層１０６から剥離するおそれがある。
【００１６】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、発光制御回路と発光素子とを接続するコンタクト配線構造において、酸化、腐食による抵抗値の増大もしくは断線が生じることのない画像表示装置、任意の電極材料を用いることのできる有機ＥＬ素子および画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる画像表示装置は、基板上に少なくとも一部が配設された発光制御回路と、前記基板および前記発光制御回路上に配設された絶縁層と、該絶縁層上に配設され、カソード配線層およびアノード配線層を有する発光素子とを備えた画像表示装置であって、前記アノード配線層と同一の導電材料によって形成される第１の導電層と、前記カソード配線層と電気的に接続され、前記カソード配線層と同一の導電材料によって形成される第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配設された第１のダイヤモンド状炭素薄膜とを有し、前記発光制御回路と前記発光素子とを電気的に接続するコンタクト配線構造を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この請求項１の発明によれば、コンタクト配線構造において、第１の導電層と第２の導電層との間にダイヤモンド状炭素薄膜を配設する構造としたため、カソード配線層と同一の導電材料で形成された第２の導電層が第１の導電層と直接接触することを防止でき、当該画像表示装置内に浸入した微量の水分、酸素等によって第２の導電層の酸化、腐食が促進されることを抑制できる。
【００１９】
また、請求項２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記発光素子は、電流注入によって光を出力する発光層を備え、前記発光層と前記アノード配線層との間に第２のダイヤモンド状炭素薄膜がさらに配設されたことを特徴とする。
【００２０】
この請求項２の発明によれば、画像表示装置を構成する発光素子において、発光層とアノード配線層との間に仕事関数が高い値を有し、正孔注入機能を備えたダイヤモンド状炭素薄膜を配設することとしたため、アノード配線層を形成する材料の選択を任意に行うことが可能となり、さらに、アノード配線層と同一材料で形成される第１の導電層についても任意の材料によって形成することができる。
【００２１】
また、請求項３にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記第１および第２のダイヤモンド状炭素薄膜は、フッ素を含有することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項４にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記アノード配線層および前記第１の導電層は、ＡｌまたはＣｕによって形成されることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項５にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記発光層と前記カソード配線層との間に第３のダイヤモンド状炭素薄膜がさらに配設されたことを特徴とする。
【００２４】
この請求項５の発明によれば、画像表示装置を構成する発光素子において、発光層とカソード配線層との間に仕事関数が低い値を有し、電子注入機能を有するダイヤモンド状炭素薄膜を配設することとしたため、カソード配線層の材料を任意に選択することが可能となり、さらに、カソード配線層と同一の材料によって形成される第２の導電層についても任意の材料を用いることができる。
【００２５】
また、請求項６にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記カソード配線層および前記アノード配線層は、ほぼ等しい仕事関数を有する金属材料によって形成されることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項７にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記カソード配線層および前記アノード配線層は、同一の導電材料によって形成されることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項８にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記カソード配線層および前記アノード配線層は、ＡｌまたはＣｕによって形成されることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項９にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記発光制御回路は、走査信号を供給する走査線と、表示信号を供給する信号線と、前記有機ＥＬ素子に対して電流を供給する電源線と、前記有機ＥＬ素子に供給される電流を制御するドライバ素子と、供給された前記走査信号および前記表示信号に基づいて前記ドライバ素子を制御するスイッチング素子とを備え、前記コンタクト配線構造は、前記ドライバ素子に電気的に接続することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１０にかかる有機ＥＬ素子は、電流注入により発光する有機材料を備えた有機ＥＬ素子であって、前記有機材料によって形成される発光層と、前記発光層に対してアノード側に配設されたアノード電極と、前記発光層に対してカソード側に配設されたカソード電極と、前記発光層と前記アノード電極との間に配設され、前記発光層に対して正孔を供給するダイヤモンド状炭素薄膜とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１１にかかる有機ＥＬ素子は、上記の発明において、前記発光層とカソード電極との間に配設され、前記発光層に対して電子を供給するダイヤモンド状炭素薄膜をさらに備えたことを特徴とする。
【００３１】
また、請求項１２にかかる有機ＥＬ素子は、上記の発明において、前記カソード電極および前記アノード電極は、ＡｌまたはＣｕによって形成されることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項１３にかかる画像表示装置の製造方法は、基板上に発光制御回路を形成する回路形成工程と、前記基板および前記発光制御回路上に平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、前記平坦化層上の一部領域にアノード配線層を堆積し、前記平坦化層上の他の領域に第１の導電層を堆積するアノード堆積工程と、前記第１の導電層上に第１のダイヤモンド状炭素薄膜を、前記アノード配線層上に第２のダイヤモンド状炭素薄膜を、それぞれ堆積する第１のダイヤモンド状炭素堆積工程と、前記第２のダイヤモンド状炭素薄膜上に発光層を堆積する発光層堆積工程と、前記発光層と前記第１のダイヤモンド状炭素薄膜とを導通させるようカソード配線層を堆積するカソード堆積工程とを含むことを特徴とする。
【００３３】
この請求項１３の発明によれば、アノード配線層と第１の導電層とを同一工程で堆積し、第１のダイヤモンド状炭素薄膜と第２のダイヤモンド状炭素薄膜とを同一工程で堆積することとしたため、画像表示装置を効率的に製造することが可能となる。
【００３４】
また、請求項１４にかかる画像表示装置の製造方法は、上記の発明において、前記アノード堆積工程および前記第１のダイヤモンド状炭素堆積工程において、前記平坦化層上に導電材料およびダイヤモンド状炭素を順次堆積した後、単一のマスクパターンを用いてエッチングすることによって前記アノード配線層、前記第１の導電層、前記第１および第２のダイヤモンド状炭素薄膜を形成することを特徴とする。
【００３５】
この請求項１４の発明によれば、単一のマスクパターンを用いてアノード配線層、第１の導電層、第１および第２のダイヤモンド状炭素薄膜を一度に形成できることから効率的な製造が可能となると共に、ダイヤモンド状炭素薄膜を備えない、従来構造の画像表示装置と比べてマスクパターンの数およびエッチング工程を増やすことなく製造が可能となる。また、単一のマスクパターンを用いて第１の導電層および第１のダイヤモンド状炭素薄膜を形成することとしたため、第１の導電層と第１のダイヤモンド状炭素薄膜とで位置ずれを生じることがなく、位置ずれによって第１の導電層と第２の導電層とが接触することを防止することができる。
【００３６】
また、請求項１５にかかる画像表示装置の製造方法は、上記の発明において、前記カソード配線層の下層に第３のダイヤモンド状炭素薄膜を堆積する第２のダイヤモンド状炭素堆積工程をさらに含むことを特徴とする。
【００３７】
また、請求項１６にかかる画像表示装置の製造方法は、上記の発明において、前記第２のダイヤモンド状炭素堆積工程および前記カソード堆積工程において、ダイヤモンド状炭素および導電材料を順次堆積した後、単一のマスクパターンを用いてエッチングすることによって前記第３のダイヤモンド状炭素薄膜および前記カソード配線層を形成することを特徴とする。
【００３８】
この請求項１６の発明によれば、単一のマスクパターンによって第３のダイヤモンド状炭素薄膜およびカソード配線構造を形成することとしたため、効率的に画像表示装置を製造することができる。
【００３９】
また、請求項１７にかかる画像表示装置の製造方法は、上記の発明において、前記第２のダイヤモンド状炭素堆積工程および前記カソード堆積工程は、前記発光層を形成する有機材料のガラス転移温度よりも低い温度で行われることを特徴とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置、有機ＥＬ素子および画像表示装置の製造方法について説明する。図面の記載において、同一または類似部分には同一あるいは類似の符号、名称を付している。なお、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意が必要である。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。また、薄膜トランジスタを構成する電極について、ソース電極、ドレイン電極の区別をする必要性に乏しいため、ゲート電極を除いた２つの電極を共にソース／ドレイン電極と称する。
【００４１】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１にかかる画像表示装置について説明する。実施の形態１にかかる画像表示装置は、発光制御回路と発光素子とが異なる層上に積層された構造を有する。また、発光制御回路と発光素子との間の電気的接続を発光素子のアノード電極を構成する材料とカソード電極を構成する材料とを積層した立体配線構造を有する。そして、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、発光素子において発光層とアノード電極との間にダイヤモンド状炭素薄膜を配設し、回路素子と発光素子との間の電気的接続においても、アノード電極を構成する材料とカソード電極を構成する材料との間にダイヤモンド状炭素薄膜を配設した構造を有する。
【００４２】
図１は、実施の形態１にかかる画像表示装置の画素近傍の構造を示す断面図である。以下、図１を参照して実施の形態１にかかる画像表示装置の構造を詳細に説明する。
【００４３】
本実施の形態１にかかる画像表示装置は、基板１上に発光制御回路を構成する薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５等が配設されている。そして、基板１、薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５上には導電層５の一部領域上に穴構造を備えた平坦化層６が配設されている。また、平坦化層６の一部領域上には有機ＥＬ素子１３が配設されると共に、平坦化層６に設けられた穴構造に沿ってコンタクト部１４が配設される。さらに、コンタクト部１４は有機ＥＬ素子１３のカソード側と導電層５とを電気的に接続するよう配設されている。
【００４４】
薄膜トランジスタ２、３は、有機ＥＬ素子１３に対してそれぞれスイッチング素子、ドライバ素子として機能するためのものである。具体的には、薄膜トランジスタ３は、図示を省略した所定の信号線および走査線に接続され、かかる信号線および走査線を介して供給される表示信号および操作信号に基づいて有機ＥＬ素子１３に流れる電流値を制御することで、有機ＥＬ素子１３の発光状態を制御している。
【００４５】
平坦化層６は、薄膜トランジスタ２、３等によって構成される発光制御回路と、有機ＥＬ素子１３によって構成される発光素子とを立体的に配設するために設けられたものである。平坦化層６はポリマー等によって形成され、上面が平坦な構造を有する。平坦化層６を配設し、かつ平坦化層６上に発光層１１を配設した構造を採用することで、発光層１１を配設する面積を広くすることが可能となり、表示面積の大きな画像表示装置を実現することができる。なお、基板１上に配設される配線構造と平坦化層６上面上に配設される配線構造との間の寄生容量を十分に低い値に抑制するため平坦化層６の膜厚は大きくする必要があり、一般に、平坦化層６の膜厚は２〜５μｍ程度とすることが好ましい。
【００４６】
有機ＥＬ素子１３は、発光素子として機能するためのものである。具体的には、有機ＥＬ素子１３は、アノード配線層７、ダイヤモンド状炭素薄膜９、発光層１１およびカソード配線層１２ａが順次積層された構造を有する。なお、図示は省略したが、必要に応じて発光層のアノード側に正孔輸送層を設け、発光層のカソード側に電子輸送層を設けた構造としても良い。
【００４７】
カソード配線層１２ａは、カソード電極としての機能と、有機ＥＬ素子１３とコンタクト部１４とを接続する配線としての機能を有する。カソード電極として機能するため、カソード配線層１２ａは、仕事関数の小さな金属材料、例えば、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ等によって形成される。また、発光層１１から発する光は、カソード配線層１２ａを通過して上方に出力される構造を有するため、十分な光透過性を備える必要がある。このため、カソード配線層１２ａは、約５ｎｍ〜４０ｎｍ程度の非常に薄い膜厚の薄膜構造によって形成される。
【００４８】
発光層１１は、有機ＥＬ素子１３に対して入力された電流に基づいて実際に光を発するためのものである。具体的には、カソード側から注入される電子と、アノード側から注入されるホールとが発光層内部で再結合することによって光を発する。発光層は、フタルシアニン、トリスアルミニウム錯体、ベンゾキノリノラト、ベリリウム錯体等の有機系の材料によって形成され、必要に応じて所定の不純物が添加された構造を有する。
【００４９】
アノード配線層７は、有機ＥＬ素子１３のアノード電極として機能すると共に、有機ＥＬ素子１３のアノード側と、電源線とを接続するためのものである。本実施の形態１において、アノード配線層７は、Ａｌ、Ｃｕ等の金属材料によって形成される。
【００５０】
ダイヤモンド状炭素薄膜９は、発光層１１に対して正孔を供給する正孔注入層として機能するためのものであって、ダイヤモンド状炭素によって形成される。ダイヤモンド状炭素は、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ）、非晶質炭素等とも称し、アモルファス構造を有する。ダイヤモンド状炭素内部における炭素原子の結合状態は、ダイヤモンド構造（ＳＰ３結合）とグラファイト構造（ＳＰ２結合）の両者から成り立っており、必要に応じて部分的に水素と結合した構造を有する。また、成膜条件によっては一定の割合で炭素、水素以外の不純物も含有する。なお、水素と部分的に結合した構造を有する場合、ダイヤモンド状炭素は、水素化非晶質炭素、水素化ダイヤモンド状炭素とも称する。
【００５１】
ダイヤモンド状炭素は、ダイヤモンド構造とグラファイト構造の比率等を変化させることによって仕事関数の値を０．５ｅＶ〜５．６ｅＶ程度の範囲で変化させることが可能な特性を有する。具体的には、例えば、成膜時に炭素と共に原料として供給する水素の量を調整することでダイヤモンド構造とグラファイト構造の割合を変化させ、仕事関数の値を変化させている。また、仕事関数の値を高くする観点からはフッ素を添加することも有効であり、本実施の形態１では、ダイヤモンド状炭素薄膜９は、所定量のフッ素を添加したアモルファス構造を有する。
【００５２】
図２は、ダイヤモンド状炭素の仕事関数の上限値および下限値と、主な金属材料の仕事関数の値とを比較するためのグラフである。図２に示すように、ダイヤモンド状炭素の仕事関数は０．５ｅＶ程度〜５．６ｅＶ程度の値を有する。一方、主な金属材料の仕事関数は、最も低い値を有するカリウム（Ｋ）でも２ｅＶより大きく、最も高い値を有する白金（Ｐｔ）であっても５．７ｅＶ程度である。従って、ほぼすべての金属材料における仕事関数の値が、ダイヤモンド状炭素における仕事関数の変動の範囲内となり、図２に示す金属材料に変わってダイヤモンド状炭素を用いることが可能である。
【００５３】
本実施の形態１では、ダイヤモンド状炭素薄膜９は、仕事関数が５．６ｅＶ程度の値を有するよう形成されている。仕事関数の値が高いダイヤモンド状炭素薄膜を用いることとしたのは、ダイヤモンド状炭素薄膜９が、発光層１１に対してアノード側に配設されることに起因する。すなわち、有機ＥＬ素子１３は、アノード側から正孔が注入される構造を有するため、発光層１１に対して十分な量の正孔を供給するために、発光層１１に接する部分は高い仕事関数の値を有する必要があるからである。
【００５４】
図３は、成膜条件を変化させて実際に形成したダイヤモンド状炭素薄膜９のイオン化ポテンシャルについて、他のアノード電極材料または正孔注入層の材料と比較したグラフである。具体的には、図３では、他の材料としてＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｈｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）、ＮＰＢと、所定のパラメータをそれぞれ変化させた成膜条件１〜４に基づいて形成されたダイヤモンド状炭素薄膜のイオン化ポテンシャルとを比較している。
【００５５】
図３にも示すように、ダイヤモンド状炭素薄膜９のイオン化ポテンシャルは最低でも５．３ｅＶ程度のイオン化ポテンシャルを有し、最もイオン化ポテンシャルが低いダイヤモンド状炭素薄膜であってもＩＴＯ、ＣｕＰｃよりも高いイオン化ポテンシャルを実現することができる。また、代表的な正孔注入層の材料であるＮＰＢと比較しても、成膜条件１の下で形成したダイヤモンド状炭素薄膜は高いイオン化ポテンシャルを有することが図３のグラフから明らかである。このため、ダイヤモンド状炭素薄膜の成膜条件を最適化することによって、従来のものより高いイオン化ポテンシャルを有し、より優れた正孔注入機能を有する正孔注入層を形成することが可能である。
【００５６】
また、ダイヤモンド状炭素薄膜９を配設する構造とすることで、ダイヤモンド状炭素薄膜９の下層に配設されたアノード配線層７を任意の金属材料によって形成することが可能である。従来は、アノード配線層が直接発光層に接触する構造を採用していたことから、アノード配線層は正孔注入機能を果たすために仕事関数の値が大きいＰｔ、Ｉｒ等の金属材料を使用する必要があった。しかし、本実施の形態１ではダイヤモンド状炭素薄膜９が正孔注入機能を果たすことから、アノード配線層７を形成する材料の仕事関数の値について制限はなく、任意の材料を使用することが可能となる。このため、本実施の形態１では、アノード配線層７の材料として電気伝導性に優れ、平坦化層６との密着性に優れたＡｌ、Ｃｕ等の金属材料を使用することができる。
【００５７】
つぎに、コンタクト部１４について説明する。コンタクト部１４は、有機ＥＬ素子１３と、基板１上に配設された発光制御回路、具体的には発光制御回路の一部である導電層５とを接続するためのものである。コンタクト部１４は、接続補助層８、ダイヤモンド状炭素薄膜１０およびカソード配線層１２ｂが順次配設された構造からなり、接続補助層８が導電層５と接触し、カソード配線層１２ｂがカソード配線層１２ａと接続することで有機ＥＬ素子１３と基板１上の発光制御回路とを電気的に接続する機能を有する。
【００５８】
カソード配線層１２ｂは、コンタクト部１４と有機ＥＬ素子１３とを電気的に接続するためのものである。カソード配線層１２ｂは、後述するようにカソード配線層１２ａと同一工程によって形成される。従って、カソード配線層１２ｂは、カソード配線層１２ａと同一の材料によって形成され、カソード配線層１２ａにあわせて膜厚も約５ｎｍ〜４０ｎｍ程度と非常に薄く形成されている。なお、本実施の形態１において、カソード配線層１２ａ、１２ｂは実際には一体的に形成されるが、発明の理解を容易にするため、カソード配線層１２ａ、１２ｂと分けて説明している。カソード配線層１２ａ、１２ｂをまとめて扱う場合には、カソード配線層１２と称する。
【００５９】
接続補助層８は、コンタクト部１４における電気的接続を補助するためのものである。カソード配線層１２ｂは非常に膜厚が薄いため、特に穴構造の側面においては、カソード配線層１２ｂのみで十分な電気伝導性を確保することは困難なためである。なお、接続補助層８は、後述するようにアノード配線層７と同一工程によって形成されているため、アノード配線層７と同一の膜厚であって、同一の材料によって形成されている。
【００６０】
ダイヤモンド状炭素薄膜１０は、カソード配線層１２ｂの劣化を抑制するためのものである。ダイヤモンド状炭素薄膜１０は、後述するようにダイヤモンド状炭素薄膜９と同一工程によって形成され、ダイヤモンド状炭素薄膜９と同様に、所定量のフッ素を含有し、高い仕事関数を有する。
【００６１】
本実施の形態１においてコンタクト部１４がかかる構造を有することで、以下に示す利点が生じる。まず、接続補助層８とカソード配線層１２ｂとの間にダイヤモンド状炭素薄膜１０が配設される構造としたことで、カソード配線層１２ｂの劣化を抑制できるという利点がある。すなわち、本実施の形態１にかかる画像表示装置では、コンタクト部１４において接続補助層８とカソード配線層１２ｂとが直接接触することを防止できる。このため、微量の酸素、水分等が画像表示装置内部に浸入した場合であってもカソード配線層１２ｂの酸化、腐食が促進されることを抑制でき、コンタクト部２６において良好な電気伝導性を確保することが可能である。なお、間に挟まれたダイヤモンド状炭素薄膜１０は金属材料によって形成されるのではないため、カソード配線層１２の酸化を促進することはない。従って、ダイヤモンド状炭素薄膜１０とカソード配線層１２とが直接接触することによってコンタクト部１４の電気伝導特性が悪化することはない。
【００６２】
また、接続補助層８を配設することによって、発光層１１と基板１上の発光制御回路を形成する導電層５との間を確実に接続することが可能となる。発光層１１で生じる光を鉛直上方に出力するためには、カソード配線層１２は十分薄い膜厚で形成される必要がある。一方、平坦化層６は、２〜５μｍ程度の膜厚を有することから、コンタクト部１４においてカソード配線層１２ｂは、２〜５μｍ程度の段差に渡って配設されることとなり、カソード配線層１２ｂはかかる段差（穴構造の側面）において段切れを生じ、断線するおそれがある。これに対し、カソード配線層１２の下部に接続補助層８を配設することで、コンタクト部１４における断線を防止し、有機ＥＬ素子１３と基板１上の導電層５との良好な電気的接続を実現することができる。
【００６３】
なお、Ａｌ、Ｃｕ等によってアノード配線層７を形成した場合、上記したように接続補助層８もアノード配線層７と同じ材料によって形成されることとなる。接続補助層８も平坦化層６に形成された穴構造に密着して配設されることから、有機ＥＬ素子１３におけるアノード配線層７の場合と同様の理由によって平坦化層６に対する接続補助層８の密着性も向上する。従って、経年変化による膜剥がれ等を防止することができる。また、Ａｌ、Ｃｕを用いることで接続補助層８の電気伝導性も向上することから、コンタクト部１４全体の電気抵抗を抑制できるという利点を有する。
【００６４】
つぎに、薄膜トランジスタ２、３および有機ＥＬ素子１３等の相互の間の具体的な接続関係について説明する。図４は、薄膜トランジスタ２、３および有機ＥＬ素子１３との具体的な接続態様を示す等価回路図である。図４に示すように、有機ＥＬ素子１３のカソード側と薄膜トランジスタ３は、薄膜トランジスタ３の一方のソース／ドレイン電極を介して接続され、有機ＥＬ素子１３の発光状態を制御するドライバ素子として機能する。なお、有機ＥＬ素子１３と薄膜トランジスタ３との間は、図１に示したようにコンタクト部１４と導電層５によって接続されている。また、薄膜トランジスタ２の一方のソース／ドレイン電極は、薄膜トランジスタ３のゲート電極と接続されており、薄膜トランジスタ２は、薄膜トランジスタ３のオン・オフを制御することによってスイッチング素子として機能する。
【００６５】
さらに、薄膜トランジスタ２のゲート電極は、走査線１６に接続され、他方のソース／ドレイン電極は信号線１８に接続される。また、有機ＥＬ素子１３のアノード側は電源線２０に接続されると共に、薄膜トランジスタ２の他方のソース／ドレイン電極と電源線２０との間には、コンデンサ２１が配設されている。さらに走査線１６、信号線１８、電源線２０は、それぞれ走査信号を供給する走査線駆動回路１５、表示信号を供給する信号線駆動回路１７、電流を供給する電源線駆動回路１９に接続された回路構造を有する。
【００６６】
そして、供給される走査信号および表示信号に基づいて薄膜トランジスタ２からコンデンサ２１に対して所定の電荷が書き込まれ、書き込まれた電荷量に基づいて薄膜トランジスタ３が電源線駆動回路１９から有機ＥＬ素子１３に供給される電流の値を制御する。かかる制御によって有機ＥＬ素子１３の発光状態が決定され、所定の画像を表示することが可能となる。
【００６７】
つぎに、本実施の形態１にかかる画像表示装置の製造方法について説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）および図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本実施の形態１にかかる画像表示装置の製造工程を示す図であり、以下、図面を適宜参照して説明する。
【００６８】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１上に薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５等の発光制御回路を形成した後、スピンコート法等によって平坦化層６を堆積する。平坦化層６を形成するにあたっては、一旦基板１全面に渡って、例えばポリマーを積層した後、導電層５の一部に対応した位置に開口部を有するマスクパターンをフォトリソグラフィ法によって形成し、エッチングを行うことで導電層５の一部領域が露出した穴構造を形成する。
【００６９】
そして、図５（ｂ）に示すように、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相堆積）法等によって導電層２２、ダイヤモンド状炭素薄膜２３を順次積層する。ダイヤモンド状炭素薄膜２３は、高い仕事関数の値を有するよう水素およびフッ素を供給する原料気体の量を調整した上で積層する。
【００７０】
その後、図５（ｃ）に示すように、所定のマスクパターン２４を形成し、エッチングを行うことでアノード配線層７、接続補助層８、ダイヤモンド状炭素薄膜９、１０を形成する。具体的には、フォトレジストをスピンコート法等によってダイヤモンド状炭素薄膜２３上の全体に渡って塗布する。そして、フォトリソグラフィ法によって、所定領域に開口部を有するマスクパターン２４を形成する。そして、形成したマスクパターン２４を用いてエッチングを行うことによって、アノード配線層７、接続補助層８、ダイヤモンド状炭素薄膜９、１０が形成される。なお、本工程終了後、マスクパターン２４は除去される。
【００７１】
そして、図６（ａ）に示すように、素子分離のための絶縁層３３を堆積する。かかる絶縁層は、ＣＶＤ法等によって全面に渡って絶縁材料を積層した後、所定のエッチングを施すことによって図６（ａ）に示す形状となる。
【００７２】
その後、図６（ｂ）に示すように、発光層１１を形成する。具体的には、所定のシャドウマスクを用いて、所定の材料を蒸着等によって堆積する。ここで、蒸着によって発光層１１を形成することとしたのは、発光層１１を構成する有機材料のガラス転移温度が１２０℃程度であって、これより高い温度で積層した場合、発光層１１として機能させることが困難なためである。従って、カラス転移温度以下で堆積することが可能であれば、蒸着以外の手法を用いても良い。
【００７３】
最後に、図６（ｃ）に示すように、カソード配線層１２を形成する。既に発光層１１が積層されていることから、カソード配線層１２も発光層１１のガラス転移温度よりも低い温度で形成する必要がある。このため、本工程においても、例えば所定のシャドウマスクを用いた蒸着によってカソード配線層１２を積層する。以上の工程によって、本実施の形態１にかかる画像表示装置が製造される。
【００７４】
このような画像表示装置の製造方法を用いることによって、以下の利点が生じる。まず、本製造方法は、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、導電層２２およびダイヤモンド状炭素薄膜２３を堆積した後、単一のマスクパターン２４によってアノード配線層７、接続補助層８およびダイヤモンド状炭素薄膜９、１０を形成している。このため、ダイヤモンド状炭素薄膜９、１０を新たに配設したにも関わらず、製造に必要とするマスクパターンは従来と同様のものを使用することが可能であり、製造コストの上昇を抑制することができる。
【００７５】
また、単一のマスクパターン２４によって一度にエッチングを行うことでマスクの位置合わせにずれが生じることを防止できる。上記したように、ダイヤモンド状炭素薄膜１０上に配設されるカソード配線層１２ｂが接続補助層８と直接接触した場合、カソード配線層１２ｂの酸化、腐食が促進されることとなる。このため、ダイヤモンド状炭素薄膜１０は、接続補助層８を覆うよう配設される必要があるが、異なるマスクパターンに基づいて接続補助層８、ダイヤモンド状炭素薄膜１０を形成した場合、位置合わせにずれが生じることで接続補助層８の一部表面が露出するおそれがある。本製造方法では、同一のマスクパターンで一度にエッチングを行うこととしたため、このような事態が生じることはなく、接続補助層８とカソード配線層１２ｂとの直接的な接触を防止することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態１にかかる画像表示装置の製造方法について、導電層２２およびダイヤモンド状炭素薄膜２３を堆積した後に、別々のマスクパターンによってエッチングを行うことで、例えば、ダイヤモンド状炭素薄膜９が発光層１１の下部にのみ残存する構造としても良い。また、導電層２２およびダイヤモンド状炭素薄膜２３を堆積する方法として、ＣＶＤ法以外にも、蒸着や、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法等を用いても良い。
【００７７】
（実施の形態２）
つぎに、実施の形態２にかかる画像表示装置について説明する。本実施の形態２にかかる画像表示装置は、実施の形態１と比較して、ダイヤモンド状炭素薄膜９、１０を省略する替わりに、カソード配線層の下層に新たにダイヤモンド状炭素薄膜を配設した構造を有する。以下において、実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し、特に言及しない限り同等の構造および機能を有するものとする。
【００７８】
図７は、実施の形態２にかかる画像表示装置の構造を示す断面図である。図７に示すように、実施の形態２にかかる画像表示装置は、基板１上に発光制御回路を構成する薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５が配設されている。そして、基板１、薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５上には導電層５の一部領域上に穴構造を備えた平坦化層６が配設されている。また、平坦化層６上面の一部領域上には有機ＥＬ素子２５が配設されると共に、平坦化層６に設けられた穴構造に沿ってコンタクト部２６が配設される。コンタクト部２６は、有機ＥＬ素子２５のカソード側と導電層５とを電気的に接続するよう配設されている。
【００７９】
有機ＥＬ素子２５は、発光素子として機能するためのものである。具体的には、有機ＥＬ素子２５は、順次アノード配線層２７、発光層１１、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａ、カソード配線層２９ａが積層された構造を有する。なお、実施の形態１と同様に必要に応じて正孔輸送層、電子輸送層等を設けた構造としても良い。
【００８０】
アノード配線層２７は、アノード電極としての機能と、有機ＥＬ素子２５と図示を省略した電源線とを接続する機能とを有する。アノード電極として機能するため、アノード配線層２７は、仕事関数の大きな、例えばＰｔ、Ｉｒ等によって形成される。
【００８１】
ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａは、発光層１１に対して電子を供給する電子注入層として機能するためのものである。ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａは、所定量の水素が添加され、ダイヤモンド構造とグラファイト構造が混在したアモルファス構造を有する点では実施の形態１と同様であるが、電子供給機能を果たすため、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａは仕事関数の値が低く抑えられている。具体的には、仕事関数の値が例えば０．５ｅＶ程度となるようダイヤモンド状炭素薄膜２８ａは構成されている。なお、本実施の形態２にかかる画像表示装置では、発光層１１で発せられる光は上方に出力される構造を有するが、発光層１１の上に配設されるダイヤモンド状炭素薄膜２８ａが光の透過を妨げることはない。ダイヤモンド状炭素は所定量の水素を添加することによって光透過性が向上する特性を有し、また、本実施の形態２にかかる画像表示装置においては、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａは光を透過するに十分薄い膜厚で構成されているためである。
【００８２】
カソード配線層２９ａは、有機ＥＬ素子２５とコンタクト部２６とを接続するためのものである。ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａ、２８ｂのみによって接続することも可能であるが、接続抵抗を低減する観点からはカソード配線層２９ａを配設する必要がある。
【００８３】
ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａが電子供給機能を果たすことから、カソード配線層２９ａは任意の金属材料を用いて形成することが可能である。本実施の形態２においては、良好な電気伝導性を確保する観点から、低抵抗のＡｌ、Ｃｕ等によってカソード配線層２９ａは形成されている。なお、実施の形態１と同様に、発光層１１から発せられる光は、カソード配線層２９ａを通過して外部に出力されるため、カソード配線層２９ａは非常に薄い膜厚を有し、具体的には約５ｎｍ〜４０ｎｍ程度の膜厚を有する。
【００８４】
つぎに、コンタクト部２６について説明する。コンタクト部２６は、有機ＥＬ素子２５と、基板１上に配設された発光制御回路の一部である導電層５とを接続するためのものである。具体的には、コンタクト部２６は、接続補助層３０、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ｂ、カソード配線層２９ｂを順次積層した構造を有する。
【００８５】
カソード配線層２９ｂは、有機ＥＬ素子２５とコンタクト部２６とを接続するためのものである。カソード配線層２９ｂは、実施の形態１と同様にカソード配線層２９ａと同一工程によって形成され、カソード配線層２９ａと同一材料で構成され、同一の膜厚を有する。そのため、カソード配線層２９ｂは、具体的にはＡｌ、Ｃｕ等の電気伝導性に優れた材料によって形成され、膜厚は約５ｎｍ〜４０ｎｍ程度である。なお、カソード配線層２９ｂは、実際にはカソード配線層２９ａと一体的に形成されるが、説明の便宜上カソード配線層２９ａ、２９ｂとに分けて説明している。
【００８６】
接続補助層３０は、コンタクト部２６における電気的接続を補助するためのものである。カソード配線層２９ｂの膜厚は非常に薄く、実施の形態１と同様に特に穴構造側面においてカソード配線層２９ｂの段切れを防止し、十分な電気伝導性を確保する必要があるためである。なお、接続補助層３０はアノード配線層２７と同一工程によって形成され、構成する材料および膜厚についてはアノード配線層２７と同一である。
【００８７】
ダイヤモンド状炭素薄膜２８ｂは、接続補助層３０とカソード配線層２９ｂとが直接接触することを防ぐためのものである。仕事関数の異なる金属材料同士が直接接触した場合、酸化等によって電気伝導性が悪化する場合があるため、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ｂを配設することで良好な電気伝導性を維持している。なお、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ｂは、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａと同一工程によって形成され、実際にはダイヤモンド状炭素薄膜２８ａと一体的に形成されている。従って、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ｂの膜厚および材料はダイヤモンド状炭素薄膜２８ａと同一となるため、ここでは説明を省略する。
【００８８】
以上説明したように、実施の形態２にかかる画像表示装置は、有機ＥＬ素子２５においてカソード配線層２９ａの下層にダイヤモンド状炭素薄膜２８ａが配設された構造を有し、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａは仕事関数が０．５ｅＶ程度と一般の金属材料よりも低いため、より効果的に電子注入機能を果たすことが可能である。また、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａを配設したことで、カソード配線層２９ａを仕事関数の低い材料によって形成する必要がなく、任意の材料を用いることが可能となる。従って、カソード配線層２９ａは、例えば電気伝導性および他の材料との密着性に優れたＡｌ、Ｃｕ等を用いることが可能となる。
【００８９】
また、コンタクト部２６において接続補助層３０とカソード配線層２９ｂとの間にダイヤモンド状炭素薄膜２８ｂを配設したことで、仕事関数の値が大きく異なる金属層同士が接触することを抑制できる。このため、微量の酸素、水分が画像表示装置内部に浸入した場合であってもカソード配線層２９ｂの酸化、腐食が促進されることを抑制でき、コンタクト部２６において良好な電気伝導性を確保することが可能である。また、有機ＥＬ素子２５においてカソード配線層２９ａが任意の材料で形成可能であることに対応して、同一材料で形成されるカソード配線層２９ｂについて、酸化、腐食が生じにくい材料を用いることが可能となり、コンタクト部２６は、さらに良好な電気伝導性を確保することができる。
【００９０】
なお、実施の形態２にかかる画像表示装置は、基本的には実施の形態１で説明した製造方法と同様の工程を行うことで製造可能である。ただし、実施の形態２にかかる画像表示装置は、アノード配線層上にダイヤモンド状炭素薄膜を有さず、カソード配線層２９ａ、２９ｂ下層にダイヤモンド状炭素薄膜２８ａ、２８ｂを備えた構造を有する。そのため、図５（ｂ）に示す工程においてダイヤモンド状炭素薄膜２３を堆積する必要がない替わりに、図６（ｃ）に示す工程でカソード配線層を配設する前にダイヤモンド状炭素薄膜２８ａ、２８ｂを配設する必要がある。従って、本実施の形態２にかかる画像表示装置を製造する際には、発光層１１を堆積した後、単一のシャドウマスク等を用いてダイヤモンド状炭素薄膜および導電層を連続的に堆積することによって形成する。かかる方法を用いることで、従来と比較してシャドウマスク等のパターン数を増やすことなく画像表示装置を製造することができる。なお、ダイヤモンド状炭素薄膜は発光層１１を形成した後に堆積することから、堆積の際の温度条件は発光層１１を構成する有機材料のガラス転移点以下であることが必要となる。このため、かかる低温条件でも良質の薄膜を形成可能な蒸着等によってダイヤモンド状炭素薄膜２８ａ、２８ｂを堆積することが好ましい。
【００９１】
（実施の形態３）
つぎに、実施の形態３について説明する。実施の形態３にかかる画像表示装置は、有機ＥＬ素子について、発光層のアノード側およびカソード側にダイヤモンド状炭素薄膜を配設した構造を有し、コンタクト部において接続補助層とカソード配線層との間に少なくとも２層のダイヤモンド状炭素薄膜を配設した構造を有する。なお、実施の形態１または実施の形態２と同一の部分については同一の符号を付し、特に言及しない限り同等の構造および機能を有するものとする。
【００９２】
図８は、実施の形態３にかかる画像表示装置の一部構造を示す断面図である。図８に示すように、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、基板１上に発光制御回路を構成する薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５が配設されている。そして、基板１、薄膜トランジスタ２、３および導電層４、５上には導電層５の一部領域上に穴構造を備えた平坦化層６が配設されている。また、平坦化層６の一部領域上には有機ＥＬ素子３１が配設され、平坦化層６に設けられた穴構造に沿ってコンタクト部３２が配設される。コンタクト部３２は、有機ＥＬ素子３１のカソード側と導電層５とを電気的に接続するよう配設されている。
【００９３】
有機ＥＬ素子３１は、実施の形態１、２と同様発光素子として機能するためのものである。具体的には、有機ＥＬ素子３１は、図８に示すようにアノード配線層７、ダイヤモンド状炭素薄膜９、発光層１１、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａ、カソード配線層２９ａが順次積層された構造を有する。なお、実施の形態１、２と同様に必要に応じて正孔輸送層、電子輸送層等を設けた構造としても良い。
【００９４】
アノード配線層７はアノード電極としての機能および有機ＥＬ素子３１と図示を省略した電源線とを接続する機能を有し、ダイヤモンド状炭素薄膜９は発光層１１に対して正孔を注入する機能を有する。かかる機能を果たすため、ダイヤモンド状炭素薄膜９は仕事関数が高くなるよう形成されている。
【００９５】
また、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａは、発光層１１に対して電子を注入する機能を有するものであり、仕事関数が低くなるよう形成されている。さらに、カソード配線層２９ａは、カソード電極として機能すると共に、有機ＥＬ素子３１とコンタクト部３２とを電気的に接続させる機能を有する。
【００９６】
本実施の形態３において、正孔注入機能および電子注入機能はダイヤモンド状炭素薄膜９、２８ａがそれぞれ果たすことから、アノード配線層７およびカソード配線層２９ａはそれぞれ任意の材料によって形成することが可能である。このため、アノード配線層７およびカソード配線層２９ａは例えばＡｌ、Ｃｕによって形成される。
【００９７】
つぎに、コンタクト部３２について説明する。コンタクト部３２は、具体的には接続補助層８、ダイヤモンド状炭素薄膜１０、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ｂ、カソード配線層２９ｂが順次積層された構造を有する。すなわち、接続補助層８とカソード配線層２９ｂとの間にダイヤモンド状炭素薄膜１０、２８ｂを配設した構造を有する。従って、接続補助層８とカソード配線層２９ｂとを形成するそれぞれの材料の仕事関数の値が相違する場合であっても、実施の形態１および実施の形態２と同様の理由によってカソード配線層２９ｂが酸化、腐食することを抑制することができる。
【００９８】
なお、接続補助層８は、実施の形態１と同様に、アノード配線層７と同一工程で形成され、同一の膜厚、材料で形成されている。さらに、カソード配線層２９ｂは、実施の形態２と同様に、カソード配線層２９ａと一体的に形成され、同一の膜厚、材料で形成される。有機ＥＬ素子３１の説明において上記したように、アノード配線層７およびカソード配線層２９ａは任意の材料で形成することが可能であるから、接続補助層８、カソード配線層２９ｂも任意の材料で形成することが可能である。
【００９９】
本実施の形態３においては接続補助層８を構成する材料と、カソード配線層２９ｂを構成する材料は、少なくとも互いの仕事関数が等しいものを用いることが好ましい。上記したように、接続補助層８とカソード配線層２９ｂとは、ダイヤモンド状炭素薄膜１０、２９ｂが配設されることで互いに接触することはない。しかし、例えばダイヤモンド状炭素薄膜１０、２９ｂの膜厚が非常に薄い場合には、接続補助層８とカソード配線層２９ｂとは実質的には接触した状態となり、カソード配線層２９ｂは酸化、腐食することとなる。従って、接続補助層８とカソード配線層２９ｂとが実質的に接触した場合にカソード配線層２９ｂの酸化、腐食を防止するために、本実施の形態３では接続補助層８とカソード配線層２９ｂとが少なくともほぼ等しい仕事関数を有する材料を用いて形成することが好ましい。仕事関数の値の差が小さい場合には、実質的に直接接触した場合であっても接続補助層８がカソード配線層２９ｂの酸化、腐食を促進することはないためである。
【０１００】
最も簡単な材料の選択としては、接続補助層８とカソード配線層２９ｂとを形成する材料を同一のものとすることである。この場合、仕事関数が完全に等しくなるだけではなく、製造工程上の煩雑さを低減することもできる。もちろん、異なる材料であっても、例えばＺｎとＡｌのように、ほぼ等しい仕事関数を有する材料であればカソード配線層２９ｂの酸化、腐食を防止できる。
【０１０１】
なお、図８と図１、図７とを比較すれば明らかなように、実施の形態にかかる画像表示装置は、実施の形態１にかかる画像表示装置と、実施の形態２にかかる画像表示装置とを組み合わせた構造を有する。このため、実施の形態１で説明した利点と、実施の形態２で説明した利点とを併せ持つことは明らかである。
【０１０２】
以上、実施の形態１〜３に渡って本発明について説明してきたが、この開示の一部をなす論述および図面は本発明を限定するものではないことはもちろんである。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかになると思われる。例えば、実施の形態１および実施の形態３において、アノード配線層７とダイヤモンド状炭素薄膜９とは同一マスクを用いることで同一領域上に配設される構造としているが、ダイヤモンド状炭素薄膜９が発光層１１下層にのみ配設された構造としても良い。ダイヤモンド状炭素薄膜９は、主として正孔注入機能を果たすためのものであり、電源線まで延伸させる必要は必ずしもないためである。ただし、ダイヤモンド状炭素薄膜９をかかる構造とした場合にはアノード配線層７形成時と異なるマスクパターンが必要となるため、製造工程を簡略化する観点からは図１、図８に示す構造が好ましい。また、同様にダイヤモンド状炭素薄膜１０について、接続補助層８とカソード配線層１２とが重なり合う領域にのみ配設した構造としても良い。
【０１０３】
実施の形態２および実施の形態３についても同様である。図７、図８において、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａとカソード配線層２９ａとが完全に重なり合うよう配設されているが、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ａを発光層１１の上部のみに配設する構造としても良い。また、ダイヤモンド状炭素薄膜２８ｂについても、接続補助層３０とカソード配線層２９ｂとが重なり合う領域にのみ配設する構造としても良い。さらに、実施の形態１〜３において、接続補助層とカソード配線層との間にダイヤモンド状炭素薄膜以外の膜構造を配設しても良いし、ダイヤモンド状炭素薄膜を３層以上配設する構造としても良い。
【０１０４】
また、実施の形態１〜３にかかる画像表示装置は、図４に示すようにいわゆるアクティブマトリックス駆動方式で画像を表示する構造としているが、いわゆるパッシブマトリックス駆動方式で画像を表示する構造としても良い。本発明は発光制御回路と発光素子とが異なる層上に配設された構造であった場合には、駆動方式に関わらず適用することが可能である。また、発光制御回路の一部が発光素子と同一層上に配設された場合であっても、発光制御回路と有機ＥＬ素子との電気的接続が立体的になされる場合には実施の形態１〜３に示すコンタクト部が必要となるため、本発明の適用が可能なのはもちろんである。
【０１０５】
また、発光制御回路と発光素子とが同一層上に配設された構造であっても、有機ＥＬ素子に正孔もしくは電子注入層としてダイヤモンド状炭素薄膜を組み込む構造は有効である。同一層上に配設された場合であっても、ダイヤモンド状炭素薄膜によって正孔または電子を供給する機能を実現させることによって、キャリア注入機能に優れる等上記した有機ＥＬ素子に関する利点を享受することが可能である。
【０１０６】
また、有機ＥＬ素子について、実施の形態１〜３においてはダイヤモンド状炭素薄膜は正孔もしくは電子注入層としてのみ機能することとし、別途アノード電極およびカソード電極を配設する構造を例として説明している。しかし、かかる構造に限定して解釈する必要はなく、ダイヤモンド状炭素薄膜がキャリア注入機能を備えたアノード電極またはカソード電極とした構造についても本発明に包含されることは言うまでもない。
【０１０７】
さらに、実施の形態１〜３においては、有機ＥＬ素子について下層側がアノード側となり、上層側がカソード側となる構造について説明したが、上層側がアノード側となり、下層側がカソード側になる構造についても本発明を適用することは可能である。かかる構造の場合であってもコンタクト部において仕事関数のことなるダイヤモンド状炭素薄膜によって金属材料同士が直接接触することを防止することで、酸化、腐食の促進を抑制できるという利点を有する。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、コンタクト配線構造において、第１の導電層と第２の導電層との間にダイヤモンド状炭素薄膜を配設した構成としたため、カソード配線層と同一の導電材料で形成された第２の導電層が第１の導電層と直接接触することを防止できるという効果を奏すると共に、当該画像表示装置内に浸入した微量の水分、酸素等によって第２の導電層の酸化、腐食が促進されることを抑制できるという効果を奏する。
【０１０９】
また、この発明によれば、画像表示装置を構成する発光素子において、発光層とアノード配線層との間に仕事関数が高い値を有し、正孔注入機能を備えたダイヤモンド状炭素薄膜を配設する構成としたため、アノード配線層を形成する材料の選択を任意に行うことが可能となり、さらに、アノード配線層と同一材料で形成される第１の導電層についても任意の材料によって形成することができるという効果を奏する。
【０１１０】
また、この発明によれば、画像表示装置を構成する発光素子において、発光層とカソード配線層との間に仕事関数が低い値を有し、電子注入機能を有するダイヤモンド状炭素薄膜を配設する構成としたため、カソード配線層の材料を任意に選択することが可能となり、さらに、カソード配線層と同一の材料によって形成される第２の導電層についても任意の材料を用いることができるという効果を奏する。
【０１１１】
また、この発明によれば、アノード配線層と第１の導電層とを同一工程で堆積し、第１のダイヤモンド状炭素薄膜と第２のダイヤモンド状炭素薄膜とを同一工程で堆積することとしたため、画像表示装置を効率的に製造できるという効果を奏する。
【０１１２】
また、この発明によれば、単一のマスクパターンを用いてアノード配線層、第１の導電層、第１および第２のダイヤモンド状炭素薄膜を一度に形成できることから効率的な製造が可能となると共に、ダイヤモンド状炭素薄膜を備えない、従来構造の画像表示装置と比べてマスクパターンの数およびエッチング工程を増やすことなく製造できるという効果を奏する。また、単一のマスクパターンを用いて第１の導電層および第１のダイヤモンド状炭素薄膜を形成することとしたため、第１の導電層と第１のダイヤモンド状炭素薄膜とで位置ずれを生じることがなく、位置ずれによって第１の導電層と第２の導電層とが接触することを防止することができるという効果を奏する。
【０１１３】
また、この発明によれば、単一のマスクパターンによって第３のダイヤモンド状炭素薄膜およびカソード配線構造を形成する構成としたため、効率的に画像表示装置を製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる画像表示装置の一部の構造を示す断面図である。
【図２】ダイヤモンド状炭素の仕事関数の変動範囲と一般的な金属の仕事関数とを比較したグラフである。
【図３】ダイヤモンド状炭素と従来のアノード電極の材料および正孔注入層のイオン化ポテンシャルを比較したグラフである。
【図４】実施の形態１にかかる画像表示装置の具体的な配線構造を説明するための等価回路図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１にかかる画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１にかかる画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図７】実施の形態２にかかる画像表示装置の一部の構造を示す断面図である。
【図８】実施の形態３にかかる画像表示装置の一部の構造を示す断面図である。
【図９】従来技術にかかる画像表示装置の一部の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　基板
２、３　薄膜トランジスタ
４、５　導電層
６　　　　　平坦化層
７　　　　　アノード配線層
８　　　　　接続補助層
９　　　　　ダイヤモンド状炭素薄膜
１０　　　ダイヤモンド状炭素薄膜
１１　　　発光層
１２、１２ａ、１２ｂ　カソード配線層
１３　　　有機ＥＬ素子
１４　　　コンタクト部
１５　　　走査線駆動回路
１６　　　走査線
１７　　　信号線駆動回路
１８　　　信号線
１９　　　電源線駆動回路
２０　　　電源線
２１　　　コンデンサ
２２　　　導電層
２３　　　ダイヤモンド状炭素薄膜
２４　　マスクパターン
２５　　　有機ＥＬ素子
２６　　　コンタクト部
２７　　　アノード配線層
２８ａ、２８ｂ　　ダイヤモンド状炭素薄膜
２９ａ、２９ｂ　　カソード配線層
３０　　　接続補助層
３１　　　有機ＥＬ素子
３２　　　コンタクト部
３３　　絶縁層
【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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