JP4554367B2 - 表示装置の作製方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略す）素子を基板上に作り込んで形成された表示装置に関する。特に有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【技術背景】
【０００２】
近年、自発光型の発光素子としてＥＬ素子を有した表示装置の研究が活発化しており、特に、ＥＬ材料として有機材料を用いた表示装置が注目されている。この表示装置はＥＬディスプレイとも呼ばれ、液晶表示装置と異なり自発光型であるため視野角の問題がないという特徴がある。
【０００３】
ＥＬ素子は一対の電極間に有機物を含む層（ＥＬ層）が挟まれた構造となっており、ＥＬ層は通常、積層構造となっている。陽極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層の順に積層する構造が現在、一般的に採用されている。また、発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。これらの層は、低分子系の材料を用いて形成しても良いし、高分子系の材料を用いて形成しても良い。
【０００４】
なお、本明細書において、陽極と陰極との間に設けられる全ての層を総称して有機物を含む層（ＥＬ層）という。したがって、上述した正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てＥＬ層に含まれるものとする。これらの有機化合物の成膜方法には、蒸着法、スピンコーティング法、インクジェット法といった方法が知られている。
【０００５】
また、ＥＬ素子には、互いに直交するように設けられた２種類のストライプ状電極の間にＥＬ層を形成する方式（単純マトリクス方式）、又は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す）に接続されマトリクス状に配列された画素電極と対向電極との間にＥＬ層を形成する方式（アクティブマトリクス方式）の２種類がある。画素密度が増えた場合には、画素（又は１ドット）毎にスイッチが設けられているアクティブマトリクス型の方が低電圧駆動できるので有利であると考えられている。
【０００６】
有機ＥＬ素子は、主に水分や酸素が原因で劣化して、部分的な輝度の低下や非発光領域を生じることがある。劣化のパターンの１つに、非駆動の保存時、及び、駆動時において、時間の経過と共に非発光領域が拡大し、最終的には全て非発光領域となってしまう不良がある。非発光領域は発光領域の周縁部から発生しやすく、拡大するとあたかも発光領域が収縮するように見えることから、この不良モードをシュリンクと呼んでいる。なお、図４（Ａ）にはＥＬ素子作製直後の発光状態を示しており、ＥＬ素子作製直後から時間が経ちシュリンクが発生した様子を図４（Ｂ）に示している。
【０００７】
特にアクティブマトリクス型のＥＬ素子のように発光領域の最小表示単位（画素）が小さい面積である場合、画素内でシュリンクが発生するとすぐに画素全体が暗くなってしまう。従って、有機ＥＬ素子を用いた表示装置の場合、シュリンクが発生すると、高精細（画素ピッチが小さい）、且つ、信頼性の高い表示を得ることが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
シュリンクの起こる過程として、絶縁膜の表面が粗く陰極のカバレッジが十分でない為、そこに空いた穴から外部の水分が浸入しＥＬ層に達する過程と、絶縁膜などの有機物に吸収されている水分が高温保存時に蒸発しＥＬ層へ達する過程と、基板表面全体に吸着している水分が徐々にＥＬ層に達して劣化を起こさせる過程が考えられる。
【０００９】
上記絶縁膜とは、土手や隔壁と呼ばれるものであり、マトリクス方式で表示装置を作製する際、隣り合う画素間や配線の絶縁を保つために陽極の端部を覆うように形成するものである（図１（Ｂ）の３０、図２（Ａ）の１１１）。
【００１０】
シュリンクの起こる過程のうち外部から浸入する水分に関しては、絶縁膜の表面の荒れを少なくし、且つ、緩やかなテーパー形状、望ましくは上端部または下端部に曲率半径を有する曲面を備えた形状（図６（Ａ）または（Ｂ）にその例を示す）とすることによって陰極のカバレッジを良好なものとして解決している。
【００１１】
また、絶縁膜などに吸収されている水分と基板表面に付着した水分に関しては、前処理として真空加熱を行うことにより取り除くことができる。しかし、シュリンクを発生させない為に十分な真空加熱を行うには、基板の加熱、冷却に加えて、装置の真空排気、設定温度までの加熱に長い時間がかかり、大量生産時の律速点に成り得る。なお、本明細書でいう前処理とは、有機物を含む層の蒸着の直前に行い、且つ、蒸着まで一貫して真空下で行う処理のことをいう。
【００１２】
従来技術として、基板の前処理としてアルゴン雰囲気下で高周波電圧を印加し、プラズマ処理をしたところ、基板上の有機物を除去して発光ムラがなくなるだけでなく、シュリンクの発生を抑える効果があることが報告されている（特許文献１）。しかし、アルゴン雰囲気下で高周波電圧を印加し、プラズマ処理を行うと、ＩＴＯの仕事関数が低下するという報告もされている（非特許文献２）。また、酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うと、陽極の端部に設けられたアクリルなど有機物の絶縁膜は削られてしまう。絶縁膜が過剰に削られると陰極と陽極が接しショートする。
【特許文献１】
特開平７−１４２１６８号広報
【非特許文献１】
Ｋｉｙｏｓｈｉ Ｓｕｇｉｙａｍａ， Ｈｉｓａｏ Ｉｓｈｉｉ ａｎｄ Ｙｕｋｉｏ Ｏｕｃｈｉ ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８７．１．２９５−２９８ （２０００）
【００１３】
そこで、本発明は、有機ＥＬ素子における上記のシュリンク等の不良モードの発生を抑える目的でプラズマ処理を行うためにその問題点を解決し、前処理に必要とされる時間を短縮することが目的として考え出された。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、有機化合物を含む層を形成する前に、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中で高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、発生したプラズマを第１の電極及び絶縁膜に衝突させて水やごみ等をたたき出して洗浄をすることによって、基板の前処理にかかる時間を短時間にすることができ、またシュリンクや発光ムラを抑えることができ、且つ、絶縁膜が過剰に削れないということを見出した。さらに、第１の電極がＩＴＯであった場合、陽極としてのＩＴＯ膜の仕事関数が低下しないことを見出した。
【００１５】
本発明は、薄膜トランジスタと、発光素子とを有し、前記発光素子は前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域と電気的に接続された第１の電極と、前記第１の電極上に形成された有機化合物を含む層と、前記有機化合物を含む層上に形成された第２の電極とを有する表示装置の作製方法において、前記ソース領域またはドレイン領域と電気的に接続された前記第１の電極を形成し、前記第１の電極の端部を覆うように前記絶縁膜を形成し、前記第１の電極と前記絶縁膜に対し、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行った後、前記第１の電極及び前記絶縁膜上に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層上に第２の電極を形成することによって前記発光素子形成することを特徴とする表示装置の作製方法である。ここで、有機化合物を含む層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を含む。
【００１６】
アルゴン及び酸素を含む雰囲気中で行うプラズマ処理のアルゴンガスと酸素ガスの流量比はアルゴン対酸素が１対９から９対１までの範囲とする。また、前記の絶縁膜をアクリルなどの有機材料で形成するときは、そこに吸着された水分を完全に除去するために、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行う直前に、真空加熱を行ってもよい。
【００１７】
前記真空加熱の温度は、１００℃〜２５０℃、真空度は、１×１０^−３Ｐａ以下、好ましくは１×１０^−４Ｐａ以下であることを特徴としている。また、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行う前の洗浄度を一定に保つことができるため、前記真空加熱の他に湿式洗浄法やＵＶ／オゾン洗浄等の他の洗浄と組み合わせることが好ましい。
【００１８】
上記構成において、前記真空加熱を行う工程と、前記アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行う工程と、前記有機化合物を含む層を形成する工程と、前記第２の電極を形成する工程は、大気にふれることなく、真空状態またはアルゴン及び酸素を含む雰囲気中において、連続的に順次行うことが好ましく、さらに望ましくは封止する工程まで大気にふれることなく連続的に行うことによって、水分や酸素の侵入を抑え、信頼性を向上させる。また、上記構成において、前記第２の電極を形成する工程は、抵抗加熱法またはスパッタ法であることを特徴としており、ＴＦＴへのダメージの少ないものとする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、基板に悪影響を与えずに、シュリンクや発光ムラの発生を抑える為の前処理としてアルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を用いることできる。それにより前処理を短時間で行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について、図１を用いて、以下に説明する。
【００２１】
（実施の形態）
図１（Ａ）はアクティブマトリクス型表示装置の上面図であり、図１（Ｂ）は鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図である。
【００２２】
図１（Ａ）において、１はソース信号線駆動回路、２は画素部、３はゲート信号線駆動回路である。また、４は封止基板、５はシール剤であり、シール剤５で囲まれた内側は、乾燥剤（図示しない）により乾燥された不活性気体が充填された空間になっている。７は、各発光素子に共通する上部電極と基板上の配線とを接続する接続領域である。
【００２３】
なお、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における表示装置には、表示装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００２４】
ソース信号線駆動回路１はｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。ｎチャネル型ＴＦＴは、ゲート電極の上下層とゲート絶縁膜１５を挟んで重なるチャネル形成領域と、ゲート電極の下層とゲート絶縁膜１５を挟んで重なる低濃度不純物領域と、ゲート電極の下層と重ならない低濃度不純物領域と、ソース領域またはドレイン領域となる高濃度不純物領域とを有している。
【００２５】
また、ｐチャネル型ＴＦＴは、ゲート電極の上層とゲート絶縁膜１５を挟んで重なるチャネル形成領域と、ゲート電極の下層とゲート絶縁膜１５を挟んで重なる低濃度不純物領域６２ｄと、ゲート電極の下層と重ならない低濃度不純物領域と、ソース領域またはドレイン領域となる高濃度不純物領域とを有している。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本明細書では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【００２６】
図１（Ｂ）では電流制御用ＴＦＴ５０と、スイッチング用ＴＦＴ４０と、容量４１の断面図を示した。図１（Ｂ）では、スイッチング用ＴＦＴ４０として、ゲート絶縁膜１５を間に挟んでゲート電極６４と重なる複数のチャネル形成領域６０ａを有するｎチャネル型ＴＦＴを用いた一例を示している。なお、４７、４８はソース配線またはドレイン配線、６０ｂはソース領域またはドレイン領域、６０ｃはゲート電極６４と重ならない低濃度不純物領域である。容量４１は、層間絶縁膜２２、２０を誘電体とし、電極４６と電極６３とで保持容量を形成し、さらにゲート絶縁膜１５を誘電体とし、電極６３と半導体膜４２とでも保持容量を形成している。
【００２７】
また、画素部２には、スイッチング用ＴＦＴ４０と、第１の電極（陽極）２８と接続している電流制御用ＴＦＴ５０とそのドレイン領域またはソース領域（高濃度不純物領域）６２ｂに電気的に接続された下部電極となる第１の電極（陽極）２８と容量４１を含む複数の画素により形成される。一つの画素には複数のＴＦＴが形成される。電流制御用ＴＦＴ５０は、ゲート電極の上層６６ｂ及びゲート電極の下層６６ａとゲート絶縁膜１５を挟んで重なるチャネル形成領域６２ａと、ゲート電極の下層６６ａとゲート絶縁膜１５を挟んで重なる低濃度不純物領域６２ｄと、ゲート電極の下層６６ａと重ならない低濃度不純物領域６２ｃとを有している。なお、２３、２４はソース電極またはドレイン電極であって、２４は第１の電極（陽極）２８と高濃度不純物領域６２ｂとを接続する接続電極である。
【００２８】
また、層間絶縁膜２０、２１、２２としては、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、スパッタ法やＣＶＤ法や塗布法による無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、またはこれらの積層などを用いることができる。図１（Ｂ）においては、ゲート電極およびゲート絶縁膜１５を覆って窒化珪素膜からなる無機絶縁膜２０を設けており、この無機絶縁膜２０は、膜中に水素を含ませる条件で成膜を行い、加熱処理を行うことによって半導体層のダングリングボンドを終端する水素化のために設けられた無機絶縁膜である。酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１５の存在に関係なく下方に存在する半導体層を水素化することができる。
【００２９】
また、層間絶縁膜２１は、感光性の有機材料を塗布法により成膜した後、ウエットエッチングまたはドライエッチングによって上端部が曲率半径を有する曲面となるように選択的にエッチングしている。また、層間絶縁膜２１として有機材料を用いる場合には、層間絶縁膜２１中からの水分やガスや不純物が拡散し、後に形成する発光素子を劣化させないようにブロッキングするため、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、またはこれらの積層からなる層間絶縁膜２２で覆うことが好ましい。また、層間絶縁膜２２は基板１０から発光素子への不純物の拡散や発光素子からＴＦＴへの不純物の拡散などをブロッキングすることもできる。
【００３０】
また、層間絶縁膜２１として、吸湿性を有する有機材料を用いる場合、後の工程で他のパターニングで使用する剥離液などの溶液に晒されると膨潤するため、再度ベークする必要があるが、層間絶縁膜２２で覆うことによって層間絶縁膜２１を膨潤させないようにすることができる。
【００３１】
また、層間絶縁膜２０〜２２として無機絶縁膜を用いる場合には、ＰＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて成膜すればよいが、特にＲＦスパッタ法でシリコンをターゲットとして用い、基板温度を室温〜３５０℃、成膜圧力を０．１Ｐａ〜１．５Ｐａ、１３．５６ＭＨｚの高周波電力（５〜２０Ｗ／ｃｍ^２）を印加して、窒素ガスのみ、あるいは窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスにより形成した窒化珪素膜は、Ｎａ、Ｌｉその他の周期表の１族もしくは２族に属する元素に対するブロッキング効果が極めて強く、これらの可動イオン等の拡散を効果的に抑制することができる。
【００３２】
本発明に用いる第２の電極（陰極）３２としては、アルミニウムに０．２〜１．５ｗｔ％（好ましくは０．５〜１．０ｗｔ％）のリチウムを添加した金属膜が電荷注入性およびその他の点で好適であるが、リチウムを含む材料を第２の電極（陰極）３２として用いる場合、リチウムの拡散によってトランジスタの動作に害を及ぼすことが懸念されるが、層間絶縁膜２２がＲＦスパッタ法による窒化珪素膜であれば、リチウムがＴＦＴに拡散することを防ぐことができる。
【００３３】
層間絶縁膜２１として、感光性の有機樹脂材料を用いた場合は、図１（Ｂ）に示すように上端部に曲率半径を有する曲面を有するコンタクトホールとなりやすいが、層間絶縁膜２２として、非感光性の有機樹脂材料、または無機材料を用いた場合には、図２（Ａ）、（Ｂ）に示したコンタクトホールの断面図となる。
【００３４】
また、第１の電極（陽極）２８の両端には絶縁膜（バンク、隔壁、障壁、土手などとも呼ばれる）３０が形成され、第１の電極（陽極）２８上には有機化合物を含む層（ＥＬ層とも呼ぶ）３１が形成される。第１の電極（陽極）２８としては、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ_２Ｏ_３―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）を用いればよい。
【００３５】
有機化合物を含む層３１は、極めて薄いため、第１の電極（陽極）２８の表面は平坦であることが好ましく、例えば、第１の電極（陽極）２８のパターニング前、またはパターニング後に化学的及び機械的に研磨する処理（代表的にはＣＭＰ技術）等により平坦化を行えばよい。ＣＭＰを行う場合には、電極２４または絶縁膜３０の膜厚を薄くする、或いは電極２４の端部をテーパー形状として行えば、さらに第１の電極（陽極）２８の平坦性を向上させることができる。
【００３６】
また、第１の電極（陽極）２８の平坦性を向上させるために層間絶縁膜２１として有機樹脂膜を用いた場合、層間絶縁膜２２として無機絶縁膜を設けることによってクラックの発生を防止して作製直後の非発光領域の発生や点欠陥の発生を抑えることが好ましい。
【００３７】
また、絶縁膜３０としては、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、ＣＶＤ法やスパッタ法や塗布法による無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、またはこれらの積層などを用いることができる。
【００３８】
また、絶縁膜３０として感光性の有機材料を用いる場合、感光性の有機材料は大きく分けて２種類、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型があるが、どちらも適宜使用することができる。また、有機材料からなる絶縁膜３０とした場合、絶縁膜３０を無機絶縁膜（スパッタ法の窒化珪素膜など）で覆ってもよい。
【００３９】
また、第１の電極（陽極）２８の表面における清浄度を向上させるため、絶縁膜３０の形成前、または形成後に異物（ゴミなど）をクリーニングするための洗浄（ブラシ洗浄やスポンジ洗浄）を行い、ダークスポットや点欠陥の発生を低減させる。スポンジ洗浄などの湿式洗浄を行った後は、大気圧で１００〜２５０℃のオーブンで３０分〜２時間加熱し、基板の水分を除去する。冷却後、ＵＶ／オゾン処理を行う。
【００４０】
次いで、基板を成膜装置内に移し、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中で高周波電圧を印加することにより、プラズマを発生させ、発生したプラズマを第１の電極（陽極）２８及び絶縁膜３０等に対して衝突させる。このアルゴン及び酸素を含む雰囲気中で行うプラズマ処理により、第１の電極（陽極）２８と絶縁膜３０等の中にある水やごみ等をたたき出し、シュリンク、発光ムラの発生を抑えることが出来るという効果がある。さらに、前処理工程を従来よりも短時間で行うことができる。
【００４１】
また、ＴＦＴ及び絶縁膜中に取り込まれた水分を完全に除去するために、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中で行うプラズマ処理の前に、真空加熱を行っても良い。その場合、洗浄後にオーブンで加熱した直後、５×１０^−３Ｔｏｒｒ（０．６６５Ｐａ）以下、好ましくは１０^−４Ｐａ以下まで真空排気して、１００℃〜２５０℃、好ましくは１５０℃〜２００℃、例えば２０分以上の加熱を行った後、２０分の自然冷却を行って吸着水分を除去する。なお、中には２５０℃の熱処理に耐えない材料もあるため、真空加熱の条件は、層間絶縁膜材料や配線材料によって適宜設定することが必要である。
【００４２】
次いで、５×１０^−３Ｔｏｒｒ（０．６６５Ｐａ）以下、好ましくは１０^−４Ｐａ以下まで真空排気した蒸着室で蒸着を行い、有機化合物を含む層（ＥＬ層）３１を形成し、有機化合物を含む層３１上に第２の電極（陰極）３２を蒸着法（抵抗加熱法）またはスパッタ法により形成する。これにより、第１の電極（陽極）２８、有機化合物を含む層（ＥＬ層）３１、及び第２の電極（陰極）３２を有する発光素子が形成される。
【００４３】
有機化合物を含む層（ＥＬ層）３１としては、高分子材料、低分子材料、無機材料、またはこれらを混合させた層、またはこれらを分散させた層、またはこれらの層を適宜組み合わせた積層とすればよい。なお、有機化合物を含む層（ＥＬ層）３１の形成後に、真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。
【００４４】
有機化合物を含む層（ＥＬ層）３１からの発光を、白色発光として、カラーフィルターや色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示可能な発光表示装置としてもよい。また、簡単な表示のみを行う表示装置、照明装置として使用する場合、単色発光（代表的には白色発光）とすればよい。
【００４５】
例えば、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）、クマリン６、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（ＤＣＭ１）、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。また、赤色発光する有機化合物膜や緑色発光する有機化合物膜や青色発光する有機化合物膜を適宜選択し、重ねて混色させることによって全体として白色発光を得ることも可能である。
【００４６】
なお、第２の電極（陰極）３２は、電子ビームを使用する蒸着法では蒸着の際に放出されるＸ線によってＴＦＴにダメージを与えてしまうため、抵抗加熱法を用いて蒸着を行うことが好ましい。第２の電極（陰極）３２の材料としては、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ_２、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜を１００ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚範囲用いればよい。第２の電極（陰極）３２の膜厚が厚いほうが、有機化合物を含む層への水分や酸素の拡散をブロックすることができる。
【００４７】
発光素子を白色発光とする場合、着色層とブラックマトリクスからなるカラーフィルター（簡略化のため、ここでは図示しない）を基板１０に設ける。
【００４８】
第２の電極（陰極）３２は、全画素に共通の配線としても機能し、配線を経由してＦＰＣ９に電気的に接続されている。なお、図１（Ａ）、（Ｂ）には、第２の電極（陰極）３２と配線４５を接続させる接続領域７を示しており、この配線４５を引き回してＦＰＣ９に電気的に接続させる。
【００４９】
また、端子部は、ゲート電極と同一工程で形成される電極と、ソース電極またはドレイン電極と同一工程で形成される電極と、第１の電極（陽極）２８と同一工程で形成される電極との積層からなる端子電極がＦＰＣ９と導電性接着剤などの接着剤で貼りつけられている。なお、端子部の構成は特に限定されず、適宜形成すればよい。
【００５０】
また、基板１０上に形成された発光素子を封止するためにフィラーを含むシール剤５により封止基板４を貼り合わせる。なお、封止基板４と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤５の内側の空間には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤５はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質（乾燥剤など）を設けても良い。
【００５１】
また、本発明では封止基板４を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤５を用いて封止基板４を接着した後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【００５２】
以上のようにして発光素子を閉空間に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、シュリンクが発生しない信頼性の高い表示装置を得ることができる。
【００５３】
また、本発明は図１（Ｂ）の画素部のスイッチングＴＦＴ４０の構造は上述のものに限定されず、例えば、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重ならない低濃度不純物領域６０ｃの他に、ゲート電極と重なる低濃度不純物領域６０ｂをチャネル形成領域６０ａとドレイン領域（またはソース領域）との間に設けてもよい。また、ゲート電極形状も限定されず、単層のゲート電極としてもよい。
【００５４】
加えて、ここではトップゲート型ＴＦＴを例として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴに適用することが可能である。
【００５５】
また、図１（Ｂ）では、ソース領域またはドレイン領域に接する接続電極２４を形成した後、第１の電極（陽極）２８を形成した構造を示したが、特に限定されず、例えば、第１の電極（陽極）２８を形成した後に、ソース領域またはドレイン領域に接する接続電極を形成してもよい。
【００５６】
また、ソース領域またはドレイン領域と接する電極を覆う層間絶縁膜をさらに設け、コンタクトホールを形成した後、その層間絶縁膜上に電極と接続する第１の電極を形成してもよい。
【実施例】
【００５７】
ここではＴＦＴと接続する第１の電極は陽極であり、第１の電極（陽極）がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板上に有機化合物を含む層、および第２の電極（陰極）を形成する例を以下に示す（図２）。
【００５８】
まず、絶縁表面を有する基板１００上にＴＦＴを形成する。ＴＦＴはゲート電極１０５と、ゲート絶縁膜１０６ａと、チャネル形成領域１０２と、ドレイン領域またはソース領域１０３、１０４と、ソース電極またはドレイン電極１０７、１０８と、絶縁膜１０６ｂ、１０６ｃとからなる。第１の電極１１０としては、仕事関数の大きい金属（Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ）、本実施例ではスパッタ法で成膜されたＩＴＯからなる導電膜を用いる。本実施例ではＴＦＴとしてチャネル形成領域が結晶構造を有する半導体膜（代表的にはポリシリコン膜）であるｐチャネル型ＴＦＴを用いる。
【００５９】
なお、ＴＦＴの層間絶縁膜の最上層、即ち、第１の電極（陽極）１１０と下面で接する絶縁層１０６ｃは無機絶縁膜（代表的にはＲＦスパッタ法ので成膜された窒化珪素膜）とする。カバレッジの良好な無機絶縁膜を設けることによって、上に形成する第１の電極（陽極）１１０のクラックをなくす。また、無機絶縁膜とすることで表面の吸着水分を低減することができるため、後に有機化合物を含む層の成膜を行ってもシュリンクの発生を抑えることができる。
【００６０】
このＲＦスパッタ法で成膜されたの窒化珪素膜は、シリコンをターゲットとして用いた緻密な膜であり、ＬＡＬ５００を用いたエッチング速度が０．７７ｎｍ／ｍｉｎ〜８．６ｎｍ／ｍｉｎと遅く、膜中の水素濃度がＳＩＭＳ測定で１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。なお、ＬＡＬ５００とは、橋本化成株式会社製「ＬＡＬ５００ ＳＡバッファードフッ酸」であり、ＮＨ_４ＨＦ_２（７．１３％）とＮＨ_４Ｆ（１５．４％）を含む水溶液である。また、このＲＦスパッタ法の窒化珪素膜は、ＢＴストレス試験後におけるＣ−Ｖ特性のシフトは差がなく、アルカリ金属や不純物のブロッキングができる。
【００６１】
また、層間絶縁膜１０６ｂとして有機樹脂膜を用いることで平坦性を向上させることができる。また、有機樹脂膜に代えて、ＰＣＶＤ法やスパッタ法による酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜を用いた場合には、発光素子作製直後の非発光領域の発生、および非発光領域の拡大が生じず、第１の電極（陽極）１１０のクラックもなくすことができる。
【００６２】
次いで、第１の電極（陽極）１１０の端部を覆う絶縁膜１１１を形成する（図２（Ａ））。絶縁膜１１１は、ＴＦＴのコンタクトホールや配線１０９を覆い、隣り合う画素間や配線との絶縁を保つために形成するものである。絶縁膜１１１としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはこれらの積層などを用いることができる。光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型の感光性アクリルを用い、絶縁膜１１１の上端部に第１の曲率半径を有する曲面、および下端部に第２の曲率半径を有する曲面を持たせる。前記第１の曲率半径および前記第２の曲率半径は、０．２μｍ〜３μｍとすることが好ましい。
【００６３】
また、本実施例は、光によってエッチャントに溶解性となるポジ型の有機樹脂を用いている。この場合、絶縁膜１１１の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせることができる。絶縁膜１１１の上端部または下端部に曲率半径を有する曲面を持たせることによって、発光素子作製直後の非発光領域が生じなくなるが、絶縁膜１１１の形状としてはどちらでもよい。
【００６４】
また、絶縁膜１１１を窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。無機絶縁膜からなる保護膜で覆うことによって表面の吸着水分を低減することができるため、後に有機化合物を含む層の成膜を行ってもシュリンクの発生を抑えることができる。
【００６５】
ここで、絶縁膜の上端部または下端部に曲率半径を有する曲面を持たせることの効果について図３を用いて説明をする。図３において、２００は基板、２０１は下地絶縁膜、２０２はゲート絶縁膜、２０３は層間絶縁膜、２０４は窒化珪素膜、２０５は第１の電極（陽極）、２０６は絶縁膜、２０７は有機化合物を含む層、２０８は第２の電極（陰極）である。
【００６６】
そして、絶縁膜２０６は、上端部２０６ａ（図３（Ａ）中で丸で囲んだ領域）に曲面を有し、下端部２０６ｂ（図３中で丸で囲んだ領域）にも曲面を有しており、基板面と絶縁膜２０６の側面とのなす角（テーパー角）θｔ（θｔ＝３５°〜７０°）を有しているため、なだらかであり、その上に形成される有機化合物を含む層２０７、第２の電極（陰極）２０８のカバレッジが良好なものとなる効果がある。
【００６７】
絶縁膜１１１を形成した後、第１の電極（陽極）１１０表面に点在する微小な粒を除去するために、多孔質なスポンジ（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製）に界面活性剤（弱アルカリ性）を含ませ、第１の電極（陽極）１１０表面を擦って洗浄する。その後、２００℃のオーブンで大気圧のまま１時間加熱する。自然冷却後、ＵＶ／オゾン処理を３７０秒行い、基板を成膜装置にセットし、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行う。本実施例では、成膜装置のチャンバー内を１×１０^−５Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した後、８．３×１０^−２Ｔｏｒｒ（１１Ｐａ）になるまで、流量比のＡｒ：Ｏ_２＝６７ｓｃｃｍ：１３３ｓｃｃｍ（３：７）でガスを導入し、７５Ｗ、Ｇａｐ５０ｍｍで９０秒間、高周波電圧を印加することで、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行なった。
【００６８】
有機化合物を含む層１１２としては、フルカラー表示とする場合、具体的には赤色、緑色、青色の発光を示す材料層をそれぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法などによって適宜、選択的に成膜すればよい。
【００６９】
本実施例では、緑色の発光を示す有機化合物を含む層１１２を形成した。正孔注入層として、ＣｕＰｃを２０ｎｍ、正孔注入層として、芳香族アミン系材料である４，４−ビス−［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと略す）を４０ｎｍ成膜した後、同一の蒸着マスクを用いて、緑色の発光層としてジメチルキナクリドン（ＤＭＱＤ）が添加されたトリス−６−キノリラトアルミニウム錯体（以下、Ａｌｑ_３と略す）を４０ｎｍ成膜し、電子輸送層としてＡｌｑ_３を４０ｎｍ成膜し、電子注入層としてＣａＦ_２を１ｎｍ成膜した。
【００７０】
また、青色の発光を示す有機化合物を含む層１１２を形成する場合、正孔注入層として、ＣｕＰｃを２０ｎｍ、正孔注入層及び発光層として、α―ＮＰＤを４０ｎｍ成膜した後、同一のマスクを用いて、ブロッキング層としてバソキュプロイン（ＢＣＰ）１０ｎｍ成膜し、電子輸送層としてＡｌｑ_３を４０ｎｍ成膜し、電子注入層としてＣａＦ_２を１ｎｍ成膜する。
【００７１】
また、赤色の発光を示す有機化合物を含む層１１２を形成する場合、正孔注入層として、ＣｕＰｃを２０ｎｍ、正孔注入層として、α―ＮＰＤを４０ｎｍ成膜した後、同一のマスクを用いて、赤色の発光層としてＤＣＭ１が添加されたＡｌｑ_３を４０ｎｍ成膜し、電子輸送層としてＡｌｑ_３を４０ｎｍ成膜し、電子注入層としてＣａＦ_２を１ｎｍ成膜する。
【００７２】
なお、第２の電極（陰極）１１３は、電子ビームを使用する蒸着法では蒸着の際に放出されるＸ線によってＴＦＴにダメージを与えてしまうため、抵抗加熱法を用いて蒸着を行うことが好ましい。第２の電極（陰極）１１３の材料としては、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ_２、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜を１００ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚範囲用いればよい。第２の電極（陰極）の膜厚が厚いほうが、有機化合物を含む層への水分や酸素の拡散をブロックすることができる。本実施例ではアルミニウムのみを抵抗加熱法で２００ｎｍ成膜した（図２（Ｂ））。
【００７３】
アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行う工程から封止工程まで真空下で行う以上の工程により、短時間で、シュリンクが無く、且つ、発光ムラのない発光素子を形成することができ、、この工程を用いて有機ＥＬ素子を作製する。
【００７４】
以下に実施例と有機化合物を含む層（ＥＬ層）を形成する前の前処理工程の条件を変えたものとをシュリンク、発光ムラについて比較を行った。
【００７５】
（比較例１）前処理工程として、成膜装置内のチャンバーを１×１０^−３Ｐａ以下に減圧した後、１７０℃で加熱を３０分、自然冷却３０分、行った。真空加熱から封止工程まで真空を破ることなく、実施例と同様に有機ＥＬ素子を作製することが出来る。
【００７６】
（比較例２）ＵＶ／オゾン洗浄後に、前処理工程として真空加熱やアルゴン及び酸素を含む雰囲気中でのプラズマ処理などを一切行わずに蒸着から封止工程まで真空を破ることなく、実施例と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
【００７７】
上記の前処理工程で形成した実施例１および比較例１、２の有機ＥＬ素子に対し、初期状態の発光の状態と、６５℃、湿度９５％の雰囲気下において１９０時間保存した後のシュリンクの発生を観察した。
【００７８】
評価の結果を図５、表１に示す。表中、○は良好、×は悪いを示す。
【００７９】
また、図５の（Ａ）には実施例の結果を示し、左側には初期状態の発光の状態の写真であり、右側には６５℃、湿度９５％の雰囲気下において１９０時間保存した後の写真である。同様に、図５の（Ｂ）には比較例１の結果を示し、左側には初期状態の発光の状態の写真であり、右側には６５℃、湿度９５％の雰囲気下において１９０時間保存した後の写真である。図５の（Ｃ）には比較例２の結果を示し、左側には初期状態の発光の状態の写真であり、右側には６５℃、湿度９５％の雰囲気下において１９０時間保存した後の写真である。
【表１】
【００８０】
これらの結果から、前処理として短時間アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行った素子は、真空加熱を長時間行った素子と同程度に高温高湿保存後のシュリンクの発生が抑えられることが分かった。さらに、プラズマ処理によって真空加熱のみでは除去できなかった第１の電極（陽極）上に残った有機材料を除去できるので発光ムラのない有機ＥＬ素子が得られる（図５）。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明により、基板に悪影響を与えずに、シュリンクや発光ムラの発生を抑える為の前処理としてアルゴン及び酸素を含む雰囲気中のプラズマ処理を用いることにより、前処理を短時間で行うことが出来る。これにより、表示装置を大量生産する際に、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】 図１は、実施の形態を示す上面図および断面図である。
【図２】 図２は、実施例１を示す工程図である。
【図３】 図３は、実施例１を示す図である。
【図４】 図４は、時間とともに拡大するシュリンクの様子を示す図である。
【図５】 図５は、本発明と従来とを比較するためのシュリンクの様子を写した写真である。
【図６】 図６は、実施の形態を示すＴＥＭ写真である。

Claims (8)

1. 薄膜トランジスタと、発光素子とを有する表示装置の作製方法において、
   前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域と電気的に接続された第１の電極を形成する第１の工程と、
   前記第１の工程後、前記第１の電極の端部を覆うように絶縁膜を形成する第２の工程と、
   前記第２の工程後、前記第１の電極の表面を多孔質なスポンジで洗浄した後、加熱を行う第３の工程と、
   前記第３の工程後、前記第１の電極及び前記絶縁膜に対し、真空加熱を行う第４の工程と、
   前記第４の工程後、前記第１の電極及び前記絶縁膜に対し、アルゴン及び酸素を含む雰囲気中でプラズマ処理を行う第５の工程と、
   前記第５の工程後、前記第１の電極及び前記絶縁膜上に有機化合物を含む層を形成する第６の工程と、
   前記第６の工程後、前記有機化合物を含む層上に第２の電極を形成して前記発光素子を形成する第７の工程と、を有し、
   前記第４の工程から前記第７の工程は、真空状態またはアルゴン及び酸素を含む雰囲気中で、連続的に順次行うことを特徴とする表示装置の作製方法。
2. 請求項１において、
   前記第２の電極は、抵抗加熱法またはスパッタ法で形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記絶縁膜は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテンであることを特徴とする表示装置の作製方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記絶縁膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、または酸化窒化シリコンであることを特徴とする表示装置の作製方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   前記プラズマ処理において、前記アルゴン及び前記酸素の流量比を１対９から９対１までの範囲とすることを特徴とする表示装置の作製方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   前記第１の電極として、酸化インジウム酸化スズ合金、酸化インジウム酸化亜鉛合金、または酸化亜鉛を用いることを特徴とする表示装置の作製方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
   前記絶縁膜の形成において、前記絶縁膜の上端部に第１の曲率半径を有する曲面、および前記絶縁膜の下端部に第２の曲率半径を有する曲面を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
8. 請求項７において、
   前記第１の曲率半径および前記第２の曲率半径は、０．２μｍ〜３μｍとなることを特徴とする表示装置の作製方法。

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