JP2006004650A - 表示素子及び光学デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】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表示素子及び光学デバイス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、第２バッファ層３１２とは異なる膜厚を有することを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

この発明は、表示素子及び光学デバイスに係り、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

有機ＥＬ素子を封止する保護層には、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及び光学デバイス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、
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膜厚を有することを特徴とする。

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、
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膜厚を有することを特徴とする。

この発明の第３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、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、
前記バッファ層の側面と基板主面との成す角度は、鋭角であることを特徴とする。

この発明の第４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、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、
前記バッファ層の側面と基板主面との成す角度は、鋭角であることを特徴とする。

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及び光学デバイス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及び光学デバイス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の３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、バッファ層３１１、３１２…と、こ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の最外層及び最内層は、バリア層であることが望ましい。このため、封止体３００は、少なくとも２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、２層のバッファ層３１１、３１２と、３層のバリア層３２０、３２１、３２２とで構成され、バリア層とバッファ層を交互に積層した構造を有しており、最内層（有効部１０６に最も近い層）にバリア層３２０を有するとともに、最外層（有効部１０６から最も離れた層）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。

バッファ層３１１、３１２…は、例えば、ＣＮｘ：Ｈなどの窒化炭素、ＣＦｘなどのフッ化炭素をはじめとする種々の有機系材料、水添ジシクロペンタジエニルジアクリレートなどのアクリル系樹脂をはじめとする種々の樹脂材料により形成されている。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、バッファ層の少なくとも一層が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く、基板表面を平坦化する平坦化層としての機能を有する。例えば、平坦化層としての機能を有するバッファ層は、２〜３μｍ程度の膜厚で形成され、隔壁と同程度あるいは隔壁よりも厚い膜厚で形成される。また、緩衝層としての機能を有するバッファ層は、１００ｎｍ〜１μｍ程度の膜厚で形成される。

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、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、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５０ｎｍ〜３００ｎｍ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。

図２に示したような少なくとも２層のバッファ層３１１及び３１２を備えた構成の封止体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膜厚を有している。

例えば、図４及び図５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４に示した例の場合には、有効部１０６の最も近くに配置された第１バッファ層３１１の膜厚は、第１バッファ層３１１より上層（有効部１０６から離れた層）に配置された第２バッファ層３１２より大きい。また、図５に示した例の場合には、有効部１０６の最も近くに配置された第１バッファ層３１１の膜厚は、第１バッファ層３１１より上層（有効部１０６から離れた層）に配置された第２バッファ層３１２より小さい。

ここで、膜厚とは、アレイ基板１００の有効部１０６を配置した主面の法線方向に沿ったバッファ層の厚さに相当し、特に、各バッファ層における最も厚い部分の膜厚として定義する。図２に示したように、有効部１０６は、凹部１０６Ｒ及び凸部１０６Ｐを有している。すなわち、有効部１０６の凸部１０６Ｐは、隔壁７０の形成部分に対応し、また、有効部１０６の凹部１０６Ｒは、隔壁７０で囲まれた有機ＥＬ素子４０の中央部分に対応する。

バッファ層は、上述したように、このような有効部１０６の凹凸を吸収してその表面を平坦化するため、少なくとも１層のバッファ層は、少なくとも隔壁７０の厚さより大きな膜厚を有することが要求される。図４及び図５に示した構造例の場合、各バッファ層は、有効部１０６の凹部１０６Ｒに対応した部分が最も厚く、この部分の厚さをバッファ層の膜厚Ｄとする。

つまり、図４に示した例の場合には、第１バッファ層３１１の膜厚Ｄ１は、第２バッファ層３１２の膜厚Ｄ２より大きく（Ｄ１＞Ｄ２）、また、図５に示した例の場合には、第１バッファ層３１１の膜厚Ｄ１は、第２バッファ層３１２の膜厚Ｄ２より小さい（Ｄ１＜Ｄ２）。

このように、封止体３００を構成する少なくとも１層のバッファ層が比較的厚い膜厚を有するように形成されることで、有効部１０６の凹凸を十分に吸収することができ、バッファ層のほぼ平坦化された表面上にバリア層を配置することが可能となる。このため、バッファ層を覆うバリア層での欠陥の発生を抑制することができ、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。

また、少なくとも１層のバッファ層が比較的厚い膜厚を有するように形成されることで、比較的薄い膜厚のバッファ層を複数積層する場合と比較して、バッファ層を少ない積層数でその表面を十分に平坦化することが可能である。このため、バッファ層の積層数を少なくすることができ、封止体３００を構成する全体の層数を低減することができる。したがって、生産性を向上することが可能となる。

一方で、少なくとも２層のバッファ層を備えて構成される封止体３００では、少なくとも１層のバッファ層が比較的厚い膜厚を有するとともに、他のバッファ層が比較的薄い膜厚を有するように形成されることが望ましい。すなわち、複数のバッファ層を比較的厚い膜厚を有するように形成することで、確実に有効部１０６の凹凸を吸収することができ、上層のバッファ層ほどその表面を平坦化することが可能である。

しかしながら、このような構成は、封止体３００全体の厚さを増す結果となり、薄型化の表示装置を実現するためには不利である。また、バッファ層材料を蒸着することで比較的厚い膜厚のバッファ層を形成する場合、複数の厚い膜厚のバッファ層を形成することは生産性の低下を招く。したがって、１層のバッファ層の膜厚を厚く形成するとともに他のバッファ層の膜厚を薄く形成することにより、装置全体の薄型化及び生産性の改善が可能となる。

また、図４に示したように、下層の第１バッファ層３１１を比較的厚い膜厚とし、上層の第２バッファ層３１２を比較的薄い膜厚とすることにより、封止体３００を形成する比較的早期の段階（有効部に近い下層を形成する段階）で有効部１０６の凹凸を十分に平坦化することができ、その後に積層されるバリア層のカバレッジ性能を向上することができる。結果として、少ない層数の封止体で十分な封止性能を実現可能である。

また、図５に示したように、下層の第１バッファ層３１１を比較的薄い膜厚とし、上層の第２バッファ層３１２を比較的厚い膜厚とすることにより、有効部１０６に配置された有機ＥＬ素子４０への水分や酸素などの影響を軽減することができる。

すなわち、図５に示したように、比較的薄い膜厚のバッファ層を有効部１０６に近接して配置するとともに比較的厚い膜厚のバッファ層を有効部１０６から離間して配置することにより、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。

なお、図４及び図５では、封止体３００が２層のバッファ層を備えて構成された例について説明したが、封止体３００は、３層以上のバッファ層を備えて構成されても良く、この場合、少なくとも１層のバッファ層が他より厚い膜厚で構成されていれば良く、厚い膜厚のバッファ層は、封止体３００を構成するいずれの層として配置されても良い。

また、図６に示すように、バッファ層３１１の側面３１１Ｓと基板１００の主面１００Ａとの成す角度θは、鋭角である。つまり、バッファ層３１１は、その上面（有効部１０６から離れた面）３１１Ｔから下面（有効部１０６に近接した面）３１１Ｂにわたって広がりを持った断面形状を有しており、その側面３１１Ｓがテーパ（順テーパ）形状をなすように形成されている。これにより、バッファ層３１１を被覆する第２バリア層３２１がバッファ層３１１の側面３１１Ｓに沿って配置され、ピンホールなどの欠陥発生を防止することができる。

また、バッファ層を被覆するバリア層での欠陥発生を確実に防止するためには、成す角度θは、できるだけ小さいことが望ましく、６０度以下、より好ましくは４５°以下であることが望ましい。このような構成により、バリア層によって被覆されるバッファ層の上面及び側面に急峻な凹凸が形成されず、バリア層は、バッファ層の上面及び側面を連続的に被覆することができる。このため、バリア層は、下層に配置されたバッファ層の影響を受けにくく、欠陥の発生を抑制することができる。

なお、封止体３００が単層のバッファ層を備えて構成される場合であっても、バッファ層の側面と基板主面とのなす角度θが鋭角であることが望ましいことは言うまでもない。

なお、上述の実施形態においては、複数のバッファ層の平面サイズが、各バッファ層毎に異なる場合について説明したが、同一マスクを用いて、同一サイズとなるよう形成してもよい。

なお、上述の実施形態においては、アレイ基板側がら光を取り出す下面発光方式を例にとり説明したが、第２電極および封止体に光透過性をもたせ、封止体側から光を取り出す上面発光方式に本発明を適用することもできる。この際、第１電極に光反射性をもたせるか、光透過性の第１電極と別層に光反射膜を備えることが望ましい。

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４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７Ａ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８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９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。バッファ層用マスクＭが所定位置に配置されることで、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の主面の所定領域ＡＲに到達する。つまり、樹脂材料は所定領域ＡＲに成膜される。

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。

封止体３００を形成する過程においては、まず、図７Ｂ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、主面に有効部１０６が形成された基板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、マスク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７Ｃ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、第１バリア層３２０が形成された基板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、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所定領域ＡＲにモノマを成膜する。この所定領域ＡＲ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。

その後、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７Ｄ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。

続いて、図７Ｅ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、第２バリア層３２１が形成された基板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、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所定領域ＡＲにモノマを成膜する。この所定領域ＡＲ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。

この第２バッファ層３１２を形成するためのモノマ成膜条件は、第１バッファ層３１１を形成するためのモノマ成膜条件とは異なる。例えば、図４に示したような構造の封止体３００では、先に形成される第１バッファ層３１１の膜厚が後に形成される第２バッファ層３２１の膜厚よりも厚い。第１バッファ層３１１は、例えば、２００Å/ｓｅｃの成膜レートでモノマを成膜したのに対して、第２バッファ層３１２は、例えば、１．３Å/ｓｅｃの成膜レートでモノマを成膜し、膜厚１００ｎｍの第１バッファ層３１１、膜厚２μｍの第２バッファ層３１２を形成した。このように、膜厚に応じて成膜レートを制御することで、平坦化性確保のための厚膜バッファ層成膜においてはタクトを確保しつつ、薄膜バッファ層においては、より緻密な膜形成を行なうことができる。

その後、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。

続いて、図７Ｆ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。以上のような工程を経て、図４に示すような構造の封止体３００が形成される。

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、複数のバッファ層を備えて構成される封止体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３１２とは異なる膜厚を有するように形成されている。このような各バッファ層は、樹脂材料を成膜するそれぞれの成膜工程において、異なる成膜条件を設定することで形成可能である。

さらに、封止体３００を構成する各バッファ層の側面と基板主面とのなす角度は、第２チャンバ６０２における樹脂材料の成膜工程において、成膜レートや、バッファ層形成ようマスクと基板主面との間の距離などを適宜設定することで制御可能である。

例えば、図９に示したような第２チャンバでは、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に構成され、基板ＳＵＢとバッファ層用マスクＭとの間隔Ｇ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も良い。

また、図１０に示したような第２チャンバは、少なくとも１つのバッファ層用マスクＭを備え、バッファ層用マスクＭの開口部ＡＰは、基板ＳＵＢに近接する側が蒸着源側より広がるような側面ＭＳによって規定されている。このような開口部ＡＰを有するようなバッファ層用マスクＭを基板ＳＵＢの主面に近接（または密着）して配置した状態で、樹脂材料を蒸着することにより、側面ＭＳと基板ＳＵＢとの成す角度に対応してバッファ層側面と基板主面とのなす角度を制御することが可能である。

さらには、図１１に示したような第２チャンバは、複数のバッファ層用マスクＭ１、Ｍ２、Ｍ３…を備え、基板ＳＵＢの主面に近接（または密着）して配置されたバッファ層用マスクＭ１は他より大きな面積の開口部ＡＰ１を有し、バッファ層用マスクＭ２は開口部ＡＰ１より小さな面積の開口部ＡＰ２を有し、バッファ層用マスクＭ３は開口部ＡＰ２より小さな面積の開口部ＡＰ３を有している。このような複数のバッファ層用マスクＭ１、Ｍ２、Ｍ３…を積層することで、基板ＳＵＢに近接する側が蒸着源側より広がるような開口部ＡＰを規定することができ、この状態で樹脂材料を蒸着することにより、バッファ層側面と基板主面とのなす角度を制御することが可能である。

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、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膜厚を有している。

このように、封止体を構成する少なくとも１層のバッファ層が比較的厚い膜厚を有するように形成されることで、有効部の凹凸を十分に吸収することができ、バッファ層のほぼ平坦化された表面上にバリア層を配置することが可能となる。このため、バッファ層を覆うバリア層での欠陥の発生を抑制することができ、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、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。

また、１層のバッファ層の膜厚を厚く形成するとともに他のバッファ層の膜厚を薄く形成することにより、装置全体の薄型化及び生産性の改善が可能となる。

さらに、この光学デバイスにおいては、封止体は、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、バッファ層の側面と基板主面とのなす角度は鋭角である。これにより、バッファ層を被覆するバリア層がバッファ層の側面に沿って配置され、ピンホールなどの欠陥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、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わ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、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４及び図５）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。

図１は、この発明の一実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した有機ＥＬ表示装置の画素構造を概略的に示す断面図である。 図３は、封止体が配置されたアレイ基板の外観を概略的に示す斜視図である。 図４は、図３に示したアレイ基板をＡ−Ｂ線で切断したときのアレイ基板及び封止体の断面構造を概略的に示す図である。 図５は、図３に示したアレイ基板をＡ−Ｂ線で切断したときの他の封止体の断面構造を概略的に示す図である。 図６は、図３に示したアレイ基板をＡ−Ｂ線で切断したときの他の封止体の断面構造を概略的に示す図である。 図７Ａは、有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明するための概略断面図である。 図７Ｂは、有機ＥＬ表示装置に適用される封止体の第１バリア層の製造方法を説明するための概略断面図である。 図７Ｃは、有機ＥＬ表示装置に適用される封止体の第１バッファ層の製造方法を説明するための概略断面図である。 図７Ｄは、有機ＥＬ表示装置に適用される封止体の第２バリア層の製造方法を説明するための概略断面図である。 図７Ｅは、有機ＥＬ表示装置に適用される封止体の第２バッファ層の製造方法を説明するための概略断面図である。 図７Ｆは、有機ＥＬ表示装置に適用される封止体の第３バリア層の製造方法を説明するための概略断面図である。 図８は、封止体を形成するための製造装置の構成を概略的に示す図である。 図９は、図８に示した製造装置における第２チャンバの構成を概略的に示す図である。 図１０は、図８に示した製造装置における第２チャンバの他の構成を概略的に示す図である。 図１１は、図８に示した製造装置における第２チャンバの他の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

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、Ｂ…バッファ層用マスク

Claims (10)

1. 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、
   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膜厚を有することを特徴とする表示素子。
2. 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、
   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膜厚を有することを特徴とする光学デバイス。
3. 前記有効部の最も近くに配置された第１バッファ層の膜厚は、前記第１バッファ層の上層に配置された第２バッファ層より大きいことを特徴とする請求項２に記載の光学デバイス。
4. 前記有効部の最も近くに配置された第１バッファ層の膜厚は、前記第１バッファ層の上層に配置された第２バッファ層より小さいことを特徴とする請求項２に記載の光学デバイス。
5. 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、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、
   前記バッファ層の側面と基板主面との成す角度は、鋭角であることを特徴とする表示素子。
6. 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、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、
   前記バッファ層の側面と基板主面との成す角度は、鋭角であることを特徴とする光学デバイス。
7. 前記バッファ層の側面と基板主面との成す角度は、６０度以下であることを特徴とする請求項６に記載の光学デバイス。
8. 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または６に記載の光学デバイス。
9. 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または６に記載の光学デバイス。
10. 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または６に記載の光学デバイス。

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