JP2005353398A - 表示素子、光学デバイス、及び光学デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】封止性に優れ、良好な表示性能を維持することができる表示装置及び表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板主面100Aに形成され、画像を表示するための複数の表示素子を備えた有効部106と、基板主面100Aの少なくとも有効部106を覆うように配置された封止体300と、を備え、封止体300は、少なくとも2層のバッファ層311及び312と、バッファ層311及び312より大きなパターンであってしかも各バッファ層311及び312を被覆するバリア層320、321、322と、を積層した構造を有し、第1バッファ層311は、その上層に配置された第2バッファ層312とは異なるサイズのパターンを有し、第2バッファ層312は、その外縁部312Aが基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより内側に位置するように積層されたことを特徴とする。
【選択図】 図4A
【解決手段】 基板主面100Aに形成され、画像を表示するための複数の表示素子を備えた有効部106と、基板主面100Aの少なくとも有効部106を覆うように配置された封止体300と、を備え、封止体300は、少なくとも2層のバッファ層311及び312と、バッファ層311及び312より大きなパターンであってしかも各バッファ層311及び312を被覆するバリア層320、321、322と、を積層した構造を有し、第1バッファ層311は、その上層に配置された第2バッファ層312とは異なるサイズのパターンを有し、第2バッファ層312は、その外縁部312Aが基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより内側に位置するように積層されたことを特徴とする。
【選択図】 図4A
Description
この発明は、表示素子、光学デバイス、及び、光学デバイスの製造方法に係り、特に、複数の自己発光素子などの表示素子を含んで構成される光学デバイス及びその製造方法に関する。
近年、平面表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置が注目されている。この有機EL表示装置は、自己発光素子を備えた表示装置であることから、視野角が広く、バックライトを必要とせず薄型化が可能であり、消費電力が抑えられ、且つ応答速度が速いといった特徴を有している。
これらの特徴から、有機EL表示装置は、液晶表示装置に代わる、次世代平面表示装置の有力候補として注目を集めている。このような有機EL表示装置は、自己発光素子として有機EL素子をマトリックス状に配置して構成されたアレイ基板を備えている。有機EL素子は、陽極と陰極との間に、発光機能を有する有機化合物を含む有機活性層を挟持した構造を有している。
有機EL素子は、外気に含まれる水分や酸素に触れると、その発光特性が急速に劣化する。このため、アレイ基板上の有機EL素子を配置した主面を、外気との接触から遮蔽し封止する技術が各種提案されている。このような技術は各種提案されており、例えば、有機EL素子の表面側に配置された電極上に、有機膜と無機膜とを積層成膜する膜封止技術が開示されている(例えば、非特許文献1参照)。
柳雄二,「薄型,大型,フレキシブル基板の量産に対応」,フラットパネル・ディスプレイ2003,日経BP社,2002年12月27日,p.264−270
柳雄二,「薄型,大型,フレキシブル基板の量産に対応」,フラットパネル・ディスプレイ2003,日経BP社,2002年12月27日,p.264−270
有機EL素子を封止するには、良好な段差被覆性を有し、ピンホールやクラックなどの欠陥のない膜を成膜することが要求される。しかし、完全な無欠陥膜を得ることは現実には困難である。このため、有機EL素子を外気から完全に遮蔽することができず、長期にわたって十分な性能を維持することが困難となる。
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、封止性に優れ、良好な表示性能を維持することができる表示素子、光学デバイス、及び光学デバイスの製造方法を提供することにある。
この発明の第1の様態による表示素子は、
基板主面に形成された表示素子であって、
前記表示素子を覆うように配置された封止体を備え、
前記封止体は、少なくとも2層のバッファ層と、前記バッファ層より大きなパターンであってしかも各バッファ層を被覆するバリア層と、を積層した構造を有し、
第1バッファ層は、その上層に配置された第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする。
基板主面に形成された表示素子であって、
前記表示素子を覆うように配置された封止体を備え、
前記封止体は、少なくとも2層のバッファ層と、前記バッファ層より大きなパターンであってしかも各バッファ層を被覆するバリア層と、を積層した構造を有し、
第1バッファ層は、その上層に配置された第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする。
この発明の第2の様態による光学デバイスは、
基板主面に形成され、複数の表示素子を備えた有効部と、
基板主面の少なくとも前記有効部を覆うように配置された封止体と、を備え、
前記封止体は、少なくとも2層のバッファ層と、前記バッファ層より大きなパターンであってしかも各バッファ層を被覆するバリア層と、を積層した構造を有し、
第1バッファ層は、その上層に配置された第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする。
基板主面に形成され、複数の表示素子を備えた有効部と、
基板主面の少なくとも前記有効部を覆うように配置された封止体と、を備え、
前記封止体は、少なくとも2層のバッファ層と、前記バッファ層より大きなパターンであってしかも各バッファ層を被覆するバリア層と、を積層した構造を有し、
第1バッファ層は、その上層に配置された第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする。
この発明の第3の様態による光学デバイスの製造方法は、
基板主面に、複数の画素を備えた有効部を形成し、
基板主面の少なくとも前記有効部を覆うように封止体を配置する、光学デバイスの製造方法であって、
前記封止体の製造工程は、
前記有効部に対応して第1バッファ層を形成する工程と、
前記第1バッファ層より大きなパターンであって前記第1バッファ層を被覆するバリア層を形成する工程と、
前記バリア層上において前記有効部に対応して第2バッファ層を形成する工程と、を備え、
前記第1バッファ層及び前記第2バッファ層を形成する工程は、同一パターンのマスクを介して樹脂材料を成膜する成膜工程を含み、それぞれの成膜工程では、基板主面から前記マスクまでの間隔が異なるように位置合わせし、
前記第1バッファ層は、前記第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有するように形成され、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする。
基板主面に、複数の画素を備えた有効部を形成し、
基板主面の少なくとも前記有効部を覆うように封止体を配置する、光学デバイスの製造方法であって、
前記封止体の製造工程は、
前記有効部に対応して第1バッファ層を形成する工程と、
前記第1バッファ層より大きなパターンであって前記第1バッファ層を被覆するバリア層を形成する工程と、
前記バリア層上において前記有効部に対応して第2バッファ層を形成する工程と、を備え、
前記第1バッファ層及び前記第2バッファ層を形成する工程は、同一パターンのマスクを介して樹脂材料を成膜する成膜工程を含み、それぞれの成膜工程では、基板主面から前記マスクまでの間隔が異なるように位置合わせし、
前記第1バッファ層は、前記第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有するように形成され、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする。
この発明によれば、封止性に優れ、良好な表示性能を維持することができる表示素子、光学デバイス、及び、光学デバイスの製造方法を提供することができる。
以下、この発明の一実施の形態に係る表示素子、光学デバイス、及び、光学デバイスの製造方法について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態では、光学デバイスとして、自己発光型表示装置、例えば有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置を例にして説明する。
図1及び図2に示すように、有機EL表示装置1は、画像を表示する表示エリア102を有するアレイ基板100と、アレイ基板100の少なくとも表示エリア102を密封する封止体300とを備えて構成されている。アレイ基板100の表示エリア102は、マトリクス状に配置された複数の画素PX(R、G、B)によって構成されている。
各画素PX(R、G、B)は、オン画素とオフ画素とを電気的に分離しかつオン画素への映像信号を保持する機能を有する画素スイッチ10と、画素スイッチ10を介して供給される映像信号に基づき表示素子へ所望の駆動電流を供給する駆動トランジスタ20と、駆動トランジスタ20のゲート−ソース間電位を所定期間保持する蓄積容量素子30とを備えている。これら画素スイッチ10及び駆動トランジスタ20は、例えば薄膜トランジスタにより構成され、ここではそれらの半導体層にポリシリコンを用いている。
また、各画素PX(R、G、B)は、表示素子としての有機EL素子40(R、G、B)をそれぞれ備えている。すなわち、赤色画素PXRは、赤色に発光する有機EL素子40Rを備え、緑色画素PXGは、緑色に発光する有機EL素子40Gを備え、さらに、青色画素PXBは、青色に発光する有機EL素子40Bを備えている。
各種有機EL素子40(R、G、B)の構成は、基本的に同一であって、有機EL素子40は、マトリクス状に配置され画素PX毎に独立島状に形成された第1電極60と、第1電極60に対向して配置され全画素PXに共通に形成された第2電極66と、これら第1電極60と第2電極66との間に保持された有機活性層64と、によって構成されている。
アレイ基板100は、画素PXの行方向(すなわち図1のY方向)に沿って配置された複数の走査線Ym(m=1、2、…)と、走査線Ymと略直交する方向(すなわち図1のX方向)に沿って配置された複数の信号線Xn(n=1、2、…)と、有機EL素子40の第1電極60側に電源を供給するための電源供給線Pと、を備えている。
電源供給線Pは、表示エリア102の周囲に配置された図示しない第1電極電源線に接続されている。有機EL素子40の第2電極66側は、表示エリア102の周囲に配置されコモン電位(ここでは接地電位)を供給する図示しない第2電極電源線に接続されている。
また、アレイ基板100は、表示エリア102の外周に沿った周辺エリア104に、走査線Ymのそれぞれに走査信号を供給する走査線駆動回路107と、信号線Xnのそれぞれに映像信号を供給する信号線駆動回路108と、を備えている。すべての走査線Ymは、走査線駆動回路107に接続されている。また、すべての信号線Xnは、信号線駆動回路108に接続されている。
画素スイッチ10は、ここでは走査線Ymと信号線Xnとの交差部近傍に配置されている。画素スイッチ10のゲート電極は走査線Ymに接続され、ソース電極は信号線Xnに接続され、ドレイン電極は蓄積容量素子30を構成する一方の電極及び駆動トランジスタ20のゲート電極に接続されている。駆動トランジスタ20のソース電極は蓄積容量素子30を構成する他方の電極及び電源供給線Pに接続され、ドレイン電極は有機EL素子40の第1電極60に接続されている。
図2に示すように、アレイ基板100は、配線基板120上に配置された表示素子すなわち有機EL素子40を備えている。なお、配線基板120は、ガラス基板やプラスチックシートなどの絶縁性支持基板上に、画素スイッチ10、駆動トランジスタ20、蓄積容量素子30、走査線駆動回路107、信号線駆動回路108、各種配線(走査線、信号線、電源供給線等)などを備えて構成されたものとする。
有機EL素子40を構成する第1電極60は、配線基板120表面の絶縁膜上に配置されている。この第1電極60は、ここではITO(Indium Tin Oxide:インジウム・ティン・オキサイド)やIZO(Indium Zinc Oxide:インジウム・ジンク・オキサイド)などの光透過性導電部材によって形成され、陽極として機能している。
有機活性層64は、少なくとも発光機能を有する有機化合物を含んで構成され、各色共通に形成されるホールバッファ層、エレクトロンバッファ層、及び各色毎に形成される有機発光層などの多層積層で構成されても良く、機能的に複合された2層または単層で構成されても良い。例えば、ホールバッファ層は、陽極および有機発光層間に配置され、芳香族アミン誘導体やポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体などの薄膜によって形成されている。有機発光層は、赤、緑、または青に発光する発光機能を有する有機化合物によって形成されている。この有機発光層は、例えば高分子系の発光材料を採用する場合には、PPV(ポリパラフェニレンビニレン)やポリフルオレン誘導体またはその前駆体などの薄膜により構成されている。
第2電極66は、有機活性層64上に各有機EL素子40に共通に配置されている。この第2電極66は、例えばCa(カルシウム)、Al(アルミニウム)、Ba(バリウム)、Ag(銀)、Yb(イッテルビウム)などの電子注入機能を有する金属膜によって形成され、陰極として機能している。この第2電極66は、陰極として機能する金属膜の表面をカバーメタルで被覆した2層構造であっても良い。カバーメタルは、例えばアルミニウムによって形成されている。
この第2電極66の表面は、乾燥剤として吸湿性を有する材料で被覆されることが望ましい。すなわち、有機EL素子40は、水分に触れると、その発光特性が急速に劣化する。このため、有機EL素子40を水分から保護する目的で、その表面に相当する第2電極66上に乾燥剤68が配置されている。この乾燥剤68は、吸湿性を有する材料であれば良く、例えばリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)などのアルカリ金属単体またはその酸化物、あるいは、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)などのアルカリ土類金属またはその酸化物などで形成されている。
また、アレイ基板100は、表示エリア102において、少なくとも隣接する色毎に画素RX(R、G、B)間を分離する隔壁70を備えている。隔壁70は、各画素を分離するよう形成することが望ましく、ここでは、隔壁70は、各第1電極60の周縁に沿って格子状に配置され、第1画素電極を露出する隔壁の開口形状が円形または多角形となるよう形成されている。この隔壁70は、樹脂材料によって形成されるが、例えば、親液性を有する有機材料によって形成された第1絶縁層、及び、第1絶縁層上に配置され疎液性を有する有機材料によって形成された第2絶縁層を積層した構造を有している。
このように構成された有機EL素子40では、第1電極60と第2電極66との間に挟持された有機活性層64にホール及び電子を注入し、これらを再結合させることにより励起子を生成し、この励起子の失活時に生じる所定波長の光放出により発光する。ここでは、このEL発光は、アレイ基板100の下面側すなわち第1電極60側から出射され、表示画面を構成する。
ところで、アレイ基板100は、配線基板120の主面に形成された有効部106を備えている。この有効部106は、ここでは少なくとも画像を表示するための有機EL素子(表示素子)40をそれぞれ有する複数の画素PX(R、G、B)を備えた表示エリア102を含むものとするが、走査線駆動回路107や信号線駆動回路108などを備えた周辺エリア104を含んでも良い。
封止体300は、図2及び図3に示すように、アレイ基板100の主面すなわち有機EL素子40が形成された表面のうち、少なくとも有効部106を覆うように配置されている。この封止体300の表面は、ほぼ平坦化されている。
封止部材200は、図2に示すように、封止体300の表面全体に塗布された接着剤により封止体300に接着されている。この封止部材200は、例えばプラスチックシートなどの光透過性を有する絶縁性フィルムや、ダイアモンドライクカーボン等によって構成されている。
封止体300は、少なくとも2層のバッファ層311、312…と、これらのバッファ層より形成面積が大きなパターンであってしかも各バッファ層を外気から遮蔽するよう被覆するバリア層321、322…と、を積層した構造を有している。封止体300の最内層は、バリア層であることが望ましく、ここでは、最内層にバリア層320を備えている。このため、封止体300は、少なくとも3層のバリア層を有している。図2に示した例では、封止体300は、最内層にバリア層320を有するとともに、最外層にバリア層322を有している。また、各バリア層は、その周囲で下層のバッファ層の側面を含む全体を被覆することが望ましい。つまり、バリア層同士の密着性及び封止体としての封止性能を考慮すると、バリア層がそれぞれの周縁部で積層されることが望ましい。
各バッファ層311、312…は、例えばアクリル系樹脂などの有機系材料(樹脂材料)により、例えば0.1〜5μm程度の膜厚で形成されている。各バッファ層311、312…は、少なくとも有効部106と同等のサイズ、より望ましくはそれ以上のサイズのパターンを有している。ここでは、これらのバッファ層311、312…を形成する材料としては、比較的粘性の低い液体の状態で塗布され、下層の凹凸を吸収した状態で硬化するような材料を選択することが望ましい。このような材料を用いて形成されたバッファ層311、312…は、それらの表面を平坦化する平坦化層としての機能を有する。
各バリア層320、321、322…は、例えば、アルミニウムやチタンなどの金属材料、ITOやIZOなどの金属酸化物材料、または、アルミナなどのセラミック系材料などの無機系材料により、例えば500オングストローム〜3μm程度、望ましくは2000オングストローム程度の膜厚で形成される。EL発光を第1電極60側から取り出す下面発光方式の場合、バリア層320、321、322…の少なくとも1層として適用される材料は、遮光性及び光反射性を有していることが望ましい。また、EL発光を第2電極66側から取り出す上面発光方式の場合、バリア層320、321、322…として適用される材料は光透過性を有していることが望ましい。上面発光方式の場合、バッファ層311、312…として適用される材料も同様に光透過性を有していることが望ましい。
このような構成の封止体300においては、少なくとも1層のバッファ層は、他のバッファ層とは異なるサイズのパターンを有している。しかも、少なくとも1層のバッファ層は、その外縁部が基板主面内において、他のバッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されている。
例えば、図4A及び図4Bに示すように、封止体300は、有効部106を被覆するように配置された第1バリア層320と、第1バリア層320上において有効部106に対応して配置された第1バッファ層311と、第1バッファ層311より大きなパターンであって第1バッファ層311を被覆するように配置された第2バリア層321と、第2バリア層321上において有効部106に対応して配置された第2バッファ層312と、第2バッファ層312より大きなパターンであって第2バッファ層312を被覆するように配置された第3バリア層322と、を備えて構成されている。
図4A及び図4Bに示した例の場合、第1バッファ層311は、その上層に配置された第2バッファ層312より大きいサイズのパターンを有し、しかも、第2バッファ層312の外縁部312Aは、基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより内側に位置するように積層されている。
より具体的に説明すると、封止体300が配置されたアレイ基板100をその主面の法線方向から観察したとき、第2バッファ層312の外縁部312Aは、第1バッファ層311の外縁部311Aより、有効部106の端部106Aの近くに位置する。すなわち、封止体300が配置されたアレイ基板100を平面的に見た場合、第1バッファ層311の外縁部311Aから有効部106の端部106Aまでの間隔D1は、第2バッファ層312の外縁部312Aから有効部106の端部106Aまでの間隔D2とは異なり、ここでは、間隔D1が間隔D2より大きい。
つまり、この第2バッファ層312は、第1バッファ層311と完全に一致するような位置に形成されず、その外縁部312Aは、第1バッファ層311の外縁部311Aに対して相対的にずれた状態で重なる。
積層される2層のバッファ層すべてが完全に一致するような位置に形成された場合、各バッファ層の外縁部がほぼ同じ位置で重なるため、封止体300の周縁は、アレイ基板100の主面に対する法線とほぼ平行な急峻な斜面によって形成されることになる。このような構造の場合、各バッファ層を被覆するバリア層の膜厚は、バッファ層の膜厚の1/1〜1/10程度であるため、上層のバッファ層を被覆するバリア層ほどバッファ層の周縁を被覆しにくくなり、カバレッジ不良を招くおそれがある。
このため、封止体300を構成する複数のバッファ層は、すべて同程度の膜厚で形成されており、少なくともバッファ層の膜厚程度、望ましくはバッファ層の膜厚の10倍程度を目安に互いの外縁部がずれた状態で積層されている。バッファ層外縁部のずれ量は、例えば、(D1−D2)で規定される。
例えば、これらバッファ層が10μmオーダの膜厚で形成されている場合、第1バッファ層311の外縁部311Aと第2バッファ層312の外縁部312Aとは10μm程度のオーダでずれた状態で重なっている。
なお、これらバッファ層のずれ量が1桁小さい1μm程度のオーダの場合、ずれ量が各バッファ層形成時のマージンに吸収されてしまい、複数のバッファ層をずらして積層したことによる効果が十分に得られない可能性がある。また、これらバッファ層のずれ量が1桁大きい100μm程度のオーダの場合、積層するバッファ層の層数が多くなるにしたがって有効部106の周縁からアレイ基板100の周縁までの額縁幅を十分に大きく確保する必要があり、狭額縁化には不利である。したがって、ここでは、各バッファ層のずれ量は10〜100μm程度のオーダが望ましい。つまり、各バッファ層のずれ量は、各バッファ層の膜厚や、積層するバッファ層の層数、狭額縁化を実現可能な額縁幅などに基づいて適宜決定される。
つまり、第1バッファ層311、及び、第2バッファ層312は、それぞれ有効部106を覆うように配置されつつ、それぞれの外縁部が互いにずれた状態で積層される。これにより、各バッファ層のいずれの辺もほぼ同じ位置で重なることがなく、封止体300の周縁が緩やかな斜面300Sによって形成される。
これにより、上層のバッファ層を被覆するバリア層を形成する場合でも各バッファ層の外縁部を確実に被覆することができ、カバレッジ不良の発生を防止することができる。このため、水分や酸素などの有機EL素子内への侵入を防止することができ、有機EL素子の劣化を抑制することができる。したがって、長期にわたって良好な表示性能を維持することができる。
なお、図4A及び図4Bに示した例では、封止体300が2層のバッファ層を備えて構成された場合について説明したが、3層以上のバッファ層を備える場合には、上層のバッファ層ほど(アレイ基板100から離間したバッファ層ほど)小さいサイズのパターンを有することが望ましい。しかしながら、少なくとも1層のバッファ層が他のバッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、しかも、互いの外縁部がずれた状態で積層されることで、封止体300の周縁が緩やかな斜面300Sによって形成されるので、上述したのと同様の効果が得られる。
図5A及び図5Bに示した封止体300は、有効部106を被覆するように配置された第1バリア層320と、第1バリア層320上において有効部106に対応して配置された第1バッファ層311と、第1バッファ層311より大きなパターンであって第1バッファ層311を被覆するように配置された第2バリア層321と、第2バリア層321上において有効部106に対応して配置された第2バッファ層312と、第2バッファ層312より大きなパターンであって第2バッファ層312を被覆するように配置された第3バリア層322と、を備えて構成されている。
図5A及び図5Bに示した例の場合、第1バッファ層311は、その上層に配置された第2バッファ層312より大きいサイズのパターンを有し、しかも、第2バッファ層312の外縁部312Aは、基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより外側に位置するように積層されている。
より具体的に説明すると、封止体300が配置されたアレイ基板100をその主面の法線方向から観察したとき、第1バッファ層311の外縁部311Aは、第2バッファ層312の外縁部312Aより、有効部106の端部106Aの近くに位置する。すなわち、封止体300が配置されたアレイ基板100を平面的に見た場合、第1バッファ層311の外縁部311Aから有効部106の端部106Aまでの間隔D1は、第2バッファ層312の外縁部312Aから有効部106の端部106Aまでの間隔D2とは異なり、ここでは、間隔D1が間隔D2より小さい。
つまり、この第2バッファ層312は、第1バッファ層311と完全に一致するような位置に形成されず、その外縁部312Aは、第1バッファ層311の外縁部311Aに対して相対的にずれた状態で重なる。図4A及び図4Bに示した例と同様に、封止体300を構成する複数のバッファ層は、すべて同程度の膜厚で形成されており、少なくともバッファ層の膜厚程度、望ましくはバッファ層の膜厚の10倍程度を目安に互いの外縁部がずれた状態で積層されている。バッファ層外縁部のずれ量は、例えば、(D2−D1)で規定される。複数のバッファ層をずらして積層したことによる効果、及び、狭額縁化を考慮した場合、各バッファ層のずれ量は10〜100μm程度のオーダが望ましい。
このように、第1バッファ層311、及び、第2バッファ層312は、それぞれ有効部106を覆うように配置されつつ、それぞれの外縁部が互いにずれた状態で積層される。特に、上層のバッファ層が下層のバッファ層を被覆するように配置されるため、封止体としての封止性能を向上することができる。このため、水分や酸素などの有機EL素子内への侵入を防止することができ、有機EL素子の劣化を抑制することができる。したがって、長期にわたって良好な表示性能を維持することができる。
なお、図5A及び図5Bに示した例では、封止体300が2層のバッファ層を備えて構成された場合について説明したが、3層以上のバッファ層を備える場合には、上層のバッファ層ほど(アレイ基板100から離間したバッファ層ほど)大きいサイズのパターンを有することが望ましい。しかしながら、少なくとも1層のバッファ層が他のバッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、しかも、互いの外縁部がずれた状態で積層されることで、上層のバッファ層が確実に下層のバッファ層を被覆できるので、上述したのと同様の効果が得られる。
なお、図4A及び図4B、及び、図5A及び図5Bに図示したいずれの例においてもすべてのバリア層を同一サイズに形成したが、特にこのような構造に限定されるものではなく、各層でサイズが異なっても良い。
次に、有機EL表示装置の製造方法について説明する。ここでは、説明を簡略化するために、図4A及び図4Bに示した構造の封止体を備えた有機EL表示装置の製造方法について説明する。
まず、図6Aに示すように、主面上に有効部106を形成した基板SUBを用意する。この有効部106は、金属膜及び絶縁膜の成膜やパターニングなどの処理を繰り返すことによって形成された、画素スイッチ10、駆動トランジスタ20、蓄積容量素子30、走査線駆動回路107、信号線駆動回路108の他に、信号線Xn、走査線Ym、電源供給線P等の各種配線、さらには、それぞれ有機EL素子40を備えた複数の画素PXを含むものとする。
続いて、基板SUBの主面の少なくとも有効部106を覆うように封止体300を配置する。
この封止体300は、例えば図7に示すような構成の製造装置600によって形成される。すなわち、製造装置600は、バリア層を形成するための第1チャンバ601、バッファ層用の樹脂材料を成膜するための第2チャンバ602、及び、成膜された樹脂材料を硬化するための第3チャンバ603を備えている。
この封止体300は、例えば図7に示すような構成の製造装置600によって形成される。すなわち、製造装置600は、バリア層を形成するための第1チャンバ601、バッファ層用の樹脂材料を成膜するための第2チャンバ602、及び、成膜された樹脂材料を硬化するための第3チャンバ603を備えている。
第1チャンバ601では、バリア層として機能する金属材料が、所定形状の開口部を有するバリア層用マスクを介して蒸着される。ここで適用されるバリア層用マスクは、有効部106を蒸着源側に向けて導入された基板SUBに対して所定の位置関係で位置合わせされるように第1チャンバ601内に設置されても良いし、有効部106を形成した基板SUBに対して予め所定の位置関係で位置合わせされた状態で装着されても良い。
第2チャンバ602では、バッファ層として機能する樹脂材料の液体モノマを蒸発させ、所定形状の開口部を有するバッファ層用マスクを介して成膜する。この第2チャンバ602は、図8に示すように、バッファ層を形成するための材料源Sと基板SUBの有効部106が形成された主面との間にバッファ層用マスクMを備えている。このバッファ層用マスクMは、基板SUBの主面に対して平行な状態で基板SUBの法線方向に移動可能である。
すなわち、この第2チャンバ602では、基板SUBとバッファ層用マスクMとの間隔が広がると、基板SUBの主面に成膜されるパターンがバッファ層用マスクMの開口部APよりも広がることを利用している。
例えば、バッファ層用マスクMが基板SUBの主面から比較的離れた第1位置P1に位置決めされた場合、基板SUBとバッファ層用マスクMとの間に比較的大きい第1間隔G1が形成される。このような第1位置P1にバッファ層用マスクMを配置することで、材料源Sから飛散する樹脂材料の基板SUB主面への到達が規制され、開口部APを通過した樹脂材料が基板SUBの主面の第1領域AR1に到達する。つまり、樹脂材料は第1領域AR1に成膜される。
これに対して、バッファ層用マスクMが基板SUBの主面に比較的近い第2位置P2に位置決めされた場合、基板SUBとバッファ層用マスクMとの間に比較的小さい第2間隔G2が形成される。このような第2位置P2にバッファ層用マスクMを配置することで、材料源Sから飛散する樹脂材料の基板SUB主面への到達がさらに規制され、開口部APを通過した樹脂材料が基板SUBの主面の第2領域AR2に到達する。つまり、樹脂材料は第1領域AR1より小さな第2領域AR2に成膜される。
要するに、封止体300を構成する各バッファ層を形成するに当たり、同一パターンの開口部APを有するマスクMを介して樹脂材料を成膜する際、それぞれの成膜工程において、基板SUBの主面からマスクMまでの間隔が異なるように位置合わせすることにより、それぞれ異なるサイズのパターンを有するバッファ層を形成することができる。このため、異なるサイズのパターンを有する複数のバッファ層を形成するために、複数のマスクを用意する必要がなく、製造コストの削減が可能となる。
第3チャンバ603では、成膜されたモノマをポリマ化することによって樹脂材料を硬化する。モノマとして、感光性樹脂材料(例えば紫外線硬化型樹脂材料)が適用された場合、第3チャンバ603は、所定波長(例えば紫外線波長)の光源を備えている。このような第3チャンバ603においては、成膜されたモノマを所定露光量で露光することにより、モノマがポリマ化されることで硬化し、バッファ層が形成される。
また、モノマとして、電子線硬化型樹脂材料が適用された場合、第3チャンバ603は、電子線源を備えている。このような第3チャンバ603においては、成膜されたモノマに電子ビームを照射することにより、モノマがポリマ化されることで硬化し、バッファ層が形成される。
ここでは、バッファ層を形成するために、成膜用の第2チャンバ602と硬化用の第3チャンバ603とを用意したが、第2チャンバ602が所定波長の光源または電子線源などを備え、第2チャンバ602にて成膜工程と硬化工程とを同時に行っても良い。また、第2チャンバ602にて気相でポリマ化する樹脂材料を蒸着することで、硬化工程(第3チャンバ)を不要とすることも可能である。
ここで説明する封止体300の形成過程においては、バリア層用マスクは、有効部106を形成した基板SUBに対して予め所定の位置関係で位置合わせされた状態で装着されているものとする。
まず、図6Bに示すように、基板SUBの主面において、有効部106を外気から遮蔽する第1バリア層320を形成する。すなわち、有効部106が形成された主面にバリア層用マスクBMを備えた基板SUBは、第1チャンバ601に導入される。第1バリア層320は、第1チャンバ601において、バリア層用マスクBMを介して金属材料を蒸着することによって形成される。このとき、第1バリア層320は、基板SUBの主面において、有効部106を含み、且つ、有効部106より大きな範囲にわたって形成される。
続いて、図6Cに示すように、第1バリア層320上において、少なくとも有効部106より大きなパターンの第1バッファ層311を有効部106に対応して形成する。すなわち、バリア層用マスクBMを備えた基板SUBは、第2チャンバ602に導入される。第2チャンバ602においては、バッファ層用マスクMは、第1位置P1に位置決めされ、基板SUBの主面とバッファ層用マスクMとの間に比較的大きい第1間隔G1が形成される。そして、樹脂材料として、例えば紫外線硬化型樹脂材料の液体モノマを蒸発させ、バッファ層用マスクMを介して基板主面の第1領域AR1にモノマを成膜する。この第1領域AR1は、直下の第1バリア層320より小さな範囲であって、且つ、有効部106を含みしかも有効部106よりも大きな範囲である。
そして、バリア層用マスクBMを備えた基板SUBは、第3チャンバ603に導入される。第3チャンバ603においては、基板SUBの主面に成膜されたモノマを紫外線波長の光によって所定露光量で露光する。これにより、モノマがポリマ化されて硬化し、第1バッファ層311が形成される。
続いて、図6Dに示すように、基板SUBの主面において、第1バリア層320と同様に、第1チャンバ601において第1バッファ層311及び第1バリア層320の表面を外気から遮蔽する第2バリア層321を形成する。この第2バリア層321は、直下の第1バッファ層311より大きな範囲にわたって形成される。また、この第2バリア層321は、基板SUBに装着されたバリア層用マスクBMを介して形成されるため、第1バリア層320と同一パターンとして形成される。
続いて、図6Eに示すように、第2バリア層321上において、少なくとも有効部106より大きなパターンの第2バッファ層312を有効部106に対応して形成する。すなわち、バリア層用マスクBMを備えた基板SUBは、第2チャンバ602に導入される。第2チャンバ602においては、バッファ層用マスクMは、第1位置P1から基板SUBの主面に対する法線方向に平行移動され、第2位置P2に位置決めされる。これにより、基板SUBの主面とバッファ層用マスクMとの間に比較的小さい第2間隔G2が形成される。そして、紫外線硬化型樹脂材料の液体モノマを蒸発させ、バッファ層用マスクMを介して基板主面の第2領域AR2にモノマを成膜する。この第2領域AR2は、直下の第2バリア層321より小さな範囲であって、且つ、有効部106を含みしかも有効部106よりも大きな範囲である。
そして、バリア層用マスクBMを備えた基板SUBは、第3チャンバ603に導入される。第3チャンバ603においては、基板SUBの主面に成膜されたモノマを紫外線波長の光によって所定露光量で露光する。これにより、モノマがポリマ化されて硬化し、第2バッファ層312が形成される。
この第2バッファ層312は、第1バッファ層311を形成した場合に適用したのと同一のバッファ層用マスクMを用いて形成されているため、第1バッファ層311と相似形となる。また、第2バッファ層312は、バッファ層用マスクMを、第1位置P1から基板SUBの主面に対する法線方向に平行移動した第2位置P2に位置決めした状態で形成されるため、その重心O2が第1バッファ層311の重心O1と一致する(O2がO2を通る基板主面の法線N上に位置する)。
第2バッファ層312を形成するためにバッファ層用マスクMを位置決めした第2位置P2は、第1バッファ層311を形成するために位置決めされた第1位置P1に対して、基板SUBの主面に対する法線方向に平行移動され
この第2バッファ層312は、その下層に配置された第1バッファ層311より小さいサイズのパターンを有するように形成され、しかも、第2バッファ層312の外縁部312Aは、基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより内側に位置するように積層されている。
この第2バッファ層312は、その下層に配置された第1バッファ層311より小さいサイズのパターンを有するように形成され、しかも、第2バッファ層312の外縁部312Aは、基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより内側に位置するように積層されている。
続いて、図6Fに示すように、基板SUBの主面において、第1バリア層320と同様に、第1チャンバ601において第2バッファ層312及び第2バリア層321の表面を外気から遮蔽する第3バリア層322を形成する。この第3バリア層322は、直下の第2バッファ層312より大きな範囲にわたって形成される。また、この第3バリア層322は、基板SUBに装着されたバリア層用マスクBMを介して形成されるため、第1バリア層320及び第2バリア層321と同一パターンとして形成される。以上のような工程を経て、図4A及び図4Bに示すような構造の封止体300が形成される。封止体300が形成された後には、バリア層用マスクBMは、基板SUBから取り外される。
続いて、封止体300の表面、すなわち第2バリア層321の表面全体に接着剤を塗布し、封止部材200を接着する。また、必要に応じてEL発光を取り出す側の表面に偏光板を貼り付けても良い。
なお、マザー基板上に複数のアレイ部を形成した場合には、この後、マザー基板をアレイ部毎に単個サイズに切り出す。これにより、マザー基板SUBから封止体300及び封止部材200を取り付けられた単個のアレイ基板100が形成される。また、マザー基板を用いることなく基板上に単個のアレイ部を形成した場合には、単個サイズに切り出す工程は不要であり、この場合、基板SUBを用いて封止体300及び封止部材200を取り付けられた単個のアレイ基板100が直接形成される。
上述したような製造工程によって製造された有機EL表示装置1によれば、下層の影響を受けにくく有効部106に形成された有機EL素子40を確実に被覆することができる。また、これらバッファ層またはバリア層のいずれかに微小な間隙が形成されたとしても、複数層を積層したことにより、有機EL素子40へ到達するまでのルートが長くなり、長寿命化に対して十分な効果がある。したがって、有機EL素子40を外気から遮蔽することができ、長期にわたって十分な性能を維持することができる。また、封止体300上に接着剤によって封止部材200を接着する際、あるいは、封止部材200上に接着剤によって偏光板を接着する際に、接着剤に含まれる不純物の有機EL素子40内への侵入を防止することができ、有機EL素子40の性能の劣化を防止することができる。
また、第1バッファ層311は、その上層に配置された第2バッファ層312とは異なるサイズのパターンを有するように形成され、しかも、第2バッファ層312は、その外縁部312Aが基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより内側または外側に位置するように積層される。このような各バッファ層は、同一パターンのバッファ層用マスクを介して樹脂材料を成膜するそれぞれの成膜工程において、基板主面からバッファ層用マスクまでの間隔が異なるように位置合わせすることで形成可能である。
図4A及び図4Bに示した封止体300のように、第2バッファ層312がその下層の第1バッファ層311より小さいサイズのパターンを有する場合、第2バッファ層312の外縁部312Aは、基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより内側に位置する。このような構造は、第2バッファ層312を形成するための成膜工程での基板SUBの主面からバッファ層用マスクMまでの間隔G2を、第1バッファ層311を形成するための成膜工程での間隔G1より小さく設定することで形成される。
つまり、封止体300を構成する各バッファ層のサイズが上層ほど小さいような構造は、各バッファ層の成膜工程において基板主面からバッファ層用マスク間での間隔を順次小さくする(上層のバッファ層成膜工程での基板−マスク間の間隔を下層のバッファ層成膜工程より小さくする)ことで形成可能である。
また、図5A及び図5Bに示した封止体300のように、第2バッファ層312がその下層の第1バッファ層311より大きいサイズのパターンを有する場合、第2バッファ層312の外縁部312Aは、基板主面内において、第1バッファ層311の外縁部311Aより外側に位置する。このような構造は、第2バッファ層312を形成するための成膜工程での基板SUBの主面からバッファ層用マスクMまでの間隔G2を、第1バッファ層311を形成するための成膜工程での間隔G1より大きく設定することで形成される。
すなわち、図6Eに示したように、第1バッファ層311を形成するために第2位置P2に位置決めしたバッファ層用マスクMを介した成膜工程及び硬化工程を経た後に、図6Cに示したように、第2バッファ層312を形成するために第1位置P1に位置決めしたバッファ層用マスクMを介した成膜工程及び硬化工程を行う。
つまり、封止体300を構成する各バッファ層のサイズが上層ほど大きいような構造は、各バッファ層の成膜工程において基板主面からバッファ層用マスク間での間隔を順次大きくする(上層のバッファ層成膜工程での基板−マスク間の間隔を下層のバッファ層成膜工程より大きくする)ことで形成可能である。
以上説明したように、この実施の形態によれば、基板主面に形成され画像を表示するための複数の画素を備えたほぼ矩形状の有効部と、基板主面の少なくとも有効部を覆うように配置された封止体と、を備えた光学デバイスが提供される。この光学デバイスにおいて、封止体は、少なくとも2層のバッファ層及びバッファ層より大きなパターンであって各バッファ層を被覆するバリア層を積層した構造を有している。しかも、第1バッファ層は、その上層に配置された第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、且つ、第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されている。
このため、有効部に形成された表示素子を確実に被覆することができる。しかも、上層に積層されるバッファ層ほど小さいサイズのパターンを有して互いの外縁部がずれた状態で重ねられた構造の場合、封止体の周縁を緩やかな斜面として形成することができる。これにより、バリア層によりバッファ層の外縁部を含めた全体を確実に被覆することができ、カバレッジ不良の発生を防止することができる。また、上層に積層されるバッファ層ほど大きいサイズのパターンを有して互いの外縁部がずれた状態で重ねられた構造の場合、上層のバッファ層が下層のバッファ層を被覆するように配置されるため、封止体としての封止性能を向上することができる。したがって、外部からの不純物や外気に対して高い遮蔽性を確保することができ、長期にわたって良好な表示性能を維持することができる。
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
上述した実施の形態では、基板主面からバッファ層用マスクまでの間隔を異ならせるために、第2チャンバ内において、バッファ層用マスクを基板主面の法線方向に移動させたが、この例に限定されるものではない。例えば、基板をその法線方向に移動させることでバッファ層用マスクまでの間隔を異ならせても良いし、基板とバッファ層用マスクとの両者を基板法線方向に移動させても良い。
また、基板主面からバッファ層用マスクまでの間隔を異ならせるために、第2チャンバ内において、バッファ層用マスク及び基板の少なくとも一方を基板法線方向に移動させて所定位置に位置決めしたが、基板主面とバッファ層用マスクとの間隔を精度よくコントロールするために、これらの間に所定の高さを有するスペーサを挿入するように構成しても良い。
また、上述した実施の形態では、封止体を構成するバッファ層が2層でバリア層が3層の場合(図4A及び図5A)を例に説明したが、それぞれの層数の組み合わせはこの例に限定されるものではない。なお、封止体を10層以上の薄膜を積層して構成するような場合は工程数が多すぎて生産性が低下する。このため、積層する薄膜の層数は、2層以上10層未満であって、望ましくは3乃至5層に設定される。
1…有機EL表示装置、10…画素スイッチ、20…駆動トランジスタ、30…蓄積容量素子、40…有機EL素子、60…第1電極、64…有機活性層、66…第2電極、70…隔壁、100…アレイ基板、106…有効部、120…配線基板、200…封止部材、300…封止体、311…第1バッファ層、312…第2バッファ層、320…第1バリア層、321…第2バリア層、322…第3バリア層、PX…画素、M…バッファ層用マスク、BM…バリア層用マスク
Claims (12)
- 基板主面に形成された表示素子であって、
前記表示素子を覆うように配置された封止体を備え、
前記封止体は、少なくとも2層のバッファ層と、前記バッファ層より大きなパターンであってしかも各バッファ層を被覆するバリア層と、を積層した構造を有し、
第1バッファ層は、その上層に配置された第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする表示素子。 - 基板主面に形成され、複数の表示素子を備えた有効部と、
基板主面の少なくとも前記有効部を覆うように配置された封止体と、を備え、
前記封止体は、少なくとも2層のバッファ層と、前記バッファ層より大きなパターンであってしかも各バッファ層を被覆するバリア層と、を積層した構造を有し、
第1バッファ層は、その上層に配置された第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする光学デバイス。 - 前記第1バッファ層は、前記第2バッファ層より大きいサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層の外縁部は、基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側に位置することを特徴とする請求項2に記載の光学デバイス。 - 前記第1バッファ層は、前記第2バッファ層より小さいサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層の外縁部は、基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より外側に位置することを特徴とする請求項2に記載の光学デバイス。 - 前記有効部は、マトリクス状に配置され画素毎に独立島状に形成された第1電極と、前記第1電極に対向して配置され全画素に共通に形成された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に保持された有機活性層と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の光学デバイス。
- 前記バリア層は、金属材料、金属酸化物材料、または、セラミック系材料によって形成されたことを特徴とする請求項2に記載の光学デバイス。
- 前記バッファ層は、樹脂材料によって形成されたことを特徴とする請求項2に記載の光学デバイス。
- 基板主面に、複数の画素を備えた有効部を形成し、
基板主面の少なくとも前記有効部を覆うように封止体を配置する、光学デバイスの製造方法であって、
前記封止体の製造工程は、
前記有効部に対応して第1バッファ層を形成する工程と、
前記第1バッファ層より大きなパターンであって前記第1バッファ層を被覆するバリア層を形成する工程と、
前記バリア層上において前記有効部に対応して第2バッファ層を形成する工程と、を備え、
前記第1バッファ層及び前記第2バッファ層を形成する工程は、同一パターンのマスクを介して樹脂材料を成膜する成膜工程を含み、それぞれの成膜工程では、基板主面から前記マスクまでの間隔が異なるように位置合わせし、
前記第1バッファ層は、前記第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有するように形成され、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする光学デバイスの製造方法。 - 前記第2バッファ層を形成するための前記成膜工程での基板主面から前記マスクまでの間隔は、前記第1バッファ層を形成するための前記成膜工程より小さく設定し、
前記第2バッファ層は、前記第1バッファ層より小さいサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層の外縁部は、基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側に位置することを特徴とする請求項8に記載の光学デバイスの製造方法。 - 前記第2バッファ層を形成するための前記成膜工程での基板主面から前記マスクまでの間隔は、前記第1バッファ層を形成するための前記成膜工程より大きく設定し、
前記第2バッファ層は、前記第1バッファ層より大きいサイズのパターンを有し、
前記第2バッファ層の外縁部は、基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より外側に位置することを特徴とする請求項8に記載の光学デバイスの製造方法。 - 基板主面に、複数の画素を備えた有効部を形成し、
基板主面の少なくとも前記有効部を覆うように封止体を配置する、光学デバイスの製造方法であって、
前記封止体の製造工程は、
前記有効部が形成された基板主面にバリア層用マスクを装着する工程と、
前記バリア層用マスクを介して少なくとも前記有効部を被覆する第1バリア層を形成する工程と、
前記第1バリア層上において前記有効部に対応して第1バッファ層を形成する工程と、
前記バリア層用マスクを介して前記第1バッファ層より大きなパターンであって前記第1バッファ層を被覆する第2バリア層を形成する工程と、
前記第2バリア層上において前記有効部に対応して第2バッファ層を形成する工程と、
前記バリア層用マスクを介して前記第2バッファ層より大きなパターンであって前記第2バッファ層を被覆する第3バリア層を形成する工程と、を備え、
前記第1バッファ層及び前記第2バッファ層を形成する工程は、同一パターンのマスクを介して樹脂材料を成膜する成膜工程を含み、それぞれの成膜工程では、基板主面から前記マスクまでの間隔が異なるように位置合わせし、
前記第1バッファ層は、前記第2バッファ層とは異なるサイズのパターンを有するように形成され、
前記第2バッファ層は、その外縁部が基板主面内において、前記第1バッファ層の外縁部より内側または外側に位置するように積層されたことを特徴とする光学デバイスの製造方法。 - 基板主面に形成され、画像を表示するための複数の画素を備えた表示領域と、
前記表示領域を覆うように配置された第1薄膜と、
前記第1薄膜を被覆する第2薄膜と、
前記表示領域を覆い、かつ、前記第2薄膜を部分的に被覆する第3薄膜と、
前記第3薄膜を被覆する第4薄膜と、を積層してなる積層体と、を備え、
前記1薄膜及び前記第3薄膜は、平面形状が互いに異なることを特徴とする光学デバイス。
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