JP4055171B2 - カラーフィルタ基板の製造方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器 - Google Patents
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Description
なお、有機EL素子形成用組成物としては、例えば発光層ないし正孔注入/輸送層等の機能層形成材料、詳しくは機能層形成有機材料を所定の溶媒に分散又は溶解したものを用いることができる。また、液状体の吐出は、例えば液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置にて行うことができる。
以下、本発明の電気光学装置の第1実施形態たる有機EL表示装置について、及び有機EL表示装置の製造方法について説明する。
図1は、本実施形態の有機EL表示装置の配線構造を示す説明図であって、図2は、本実施形態の有機EL表示装置の平面模式図(a)及び断面模式図(b)である。
図1に示すように、本実施形態の有機EL表示装置1は、複数の走査線101と、走査線101に対して交差する方向に延びる複数の信号線102と、信号線102に並列に延びる複数の電源線103とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線101及び信号線102の各交点付近に、画素領域Aが設けられている。
さらに、画素領域Aの各々には、走査線101を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ112と、このスイッチング用の薄膜トランジスタ112を介して信号線102から供給される画素信号を保持する保持容量capと、該保持容量capによって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ113と、この駆動用薄膜トランジスタ113を介して電源線103に電気的に接続したときに当該電源線103から駆動電流が流れ込む画素電極(電極)111と、この画素電極111と陰極(対向電極(電極))12との間に挟み込まれた機能層110とが設けられている。なお、電極111と対向電極12と機能層110により、発光素子が構成されている。
基体2は、例えばガラス等の透明基板であり、基体2の中央に位置する表示領域2aと、基体2の周縁に位置して表示領域2aの外側に配置された非表示領域2bとに区画されている。
表示領域2aは、マトリックス状に配置された発光素子によって形成される領域であり、有効表示領域若しくは機能領域とも言う。また、非表示領域2bは、表示領域2aに隣接して形成され、表示に寄与しないダミー領域(非機能領域)として構成されている。
また、陰極12は、その一端が基体2上に形成された陰極用配線(図示略)に接続しており、この配線の一端部12aがフレキシブル基板5上の配線5aに接続されている。また、配線5aは、フレキシブル基板5上に備えられた駆動IC6(駆動回路)に接続されている。
また、図2(a)に示した表示領域2aの図示両横側には、前述の走査側駆動回路105、105が配置されている。この走査側駆動回路105、105はダミー領域2bの下側の回路素子部14内に設けられている。さらに回路素子部14内には、走査側駆動回路105、105に接続される駆動回路用制御信号配線105aと駆動回路用電源配線105bとが設けられている。
さらに図2(a)に示した表示領域2aの図示上側には検査回路106が配置されている。この検査回路106により、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができる。
この封止樹脂603は、基体2の周囲に環状に塗布されており、例えば、マイクロディスペンサ等により塗布されたものである。この封止樹脂603は、基体2と缶封止基板604を接合するもので、基体2と缶封止基板604の間から缶封止基板604内部への水又は酸素の侵入を防いで、陰極12または発光素子部11内に形成された発光層の酸化を防止する。
缶封止基板604は、ガラス又は金属からなるもので、封止樹脂603を介して基体2に接合されており、その内側には表示素子10を収納する凹部604aが設けられている。また凹部604aには水、酸素等を吸収するゲッター剤605が貼り付けられており、缶封止基板604の内部に侵入した水又は酸素を吸収できるようになっている。なお、このゲッター剤605は省略しても良い。
表示装置1においては、機能層110から基体2側に発した光が、回路素子部14及び基体2を透過して基体2の下側(観測者側)に出射されるとともに、機能層110から基体2の反対側に発した光が陰極12により反射されて、回路素子部14及び基体2を透過して基体2の下側(観測者側)に出射されるようになっている。
なお、陰極12として、透明な材料を用いることにより陰極側から発光する光を出射させることができる。透明な材料としては、ITO、Pt、Ir、Ni、もしくはPdを用いる事ができる。膜厚としては75nmほどの膜厚にする事が好ましく、この膜厚よりも薄くした方がより好ましい。
また、有機物隔壁層112bには、上部開口部112dが形成されている。この上部開口部112dは、画素電極111の形成位置及び下部開口部112cに対応するように設けられている。上部開口部112dは、図3に示すように、下部開口部112cより広く、画素電極111より狭く形成されている。また、上部開口部112dの上部の位置と、画素電極111の端部とがほぼ同じ位置になるように形成される場合もある。この場合は、図3に示すように、有機物隔壁層112bの上部開口部112dの断面が傾斜する形状となる。
そして隔壁部122には、下部開口部112c及び上部開口部112dが連通することにより、無機物隔壁層112a及び有機物隔壁層112bを貫通する開口部112gが形成されている。
本実施形態の表示装置は、基板上に隔壁部を形成する隔壁部形成工程、隔壁の表面を処理するプラズマ処理工程、隔壁部の内側に機能層を形成する機能層形成工程、さらには対向電極形成工程、及び封止工程を含むものとされている。なお、本発明の製造方法はこれに限られるものではなく必要に応じてその他の工程が除かれる場合、また追加される場合もある。
隔壁部形成工程は、基体2上に隔壁部112を形成する工程である。隔壁部112は、第1の隔壁層として無機物隔壁層112aが形成され、第2の隔壁層として有機物隔壁層112bが形成された構造である。以下に各層の形成方法について説明する。
まず、図4に示すように、層間絶縁膜144a,144b等を形成した基体2の所定位置に、所定パターンの無機物隔壁層112aを形成する。無機物隔壁層112aが形成される位置は、第2層間絶縁膜144b上及び電極(ここでは画素電極)111上である。ここで、表示領域2aには薄膜トランジスタ113が形成されているが、ダミー領域2bには、必ずしも薄膜トランジスタ113を形成する必要はない。
さらに、無機物隔壁層112aの膜厚は50nm〜200nmの範囲が好ましく、特に150nmがよい。
無機物隔壁層112aは、層間絶縁層114及び画素電極111の全面に無機物膜を形成し、その後無機物膜をフォトリソグラフィ法等によりパターニングすることにより、開口部を有する無機物隔壁層112aが形成される。開口部は、画素電極111の電極面111aの形成位置に対応するもので、図4に示すように下部開口部112cとして設けられる。
このとき、無機物隔壁層112aは画素電極111の周縁部(一部)と重なるように形成される。図4に示すように、画素電極111の一部と無機物隔壁層112aとが重なるように無機物隔壁層112aを形成することにより、発光層110の発光領域を制御することができる。
次に、第2隔壁層としての有機物隔壁層112bを形成する。
図5に示すように、表示領域2a及びダミー領域2bに形成した無機物隔壁層112a上に有機物隔壁層112bを形成する。有機物隔壁層112bとして、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶剤性を有する材料を用いる。これらの材料を用い、有機物隔壁層112bをフォトリソグラフィ技術等によりパターニングして形成される。なお、パターニングする際、有機物隔壁層112bに上部開口部112dを形成する。上部開口部112dは、電極面111a及び下部開口部112cに対応する位置に設けられる。
このようにして、有機物隔壁層112bに形成された上部開口部112d、無機物隔壁層112aに形成された下部開口部112cを連通させることにより、無機物隔壁層112a及び有機物隔壁層112bを貫通する開口部112gが形成され、表示領域2a及びダミー領域2bに対してそれぞれ隔壁部122が形成されることとなる。
すなわち、厚さが0.1μm未満では、後述する正孔注入/輸送層及び発光層の合計厚より有機物隔壁層112bが薄くなり、発光層110bが上部開口部112dから溢れてしまう惧れがあるので好ましくない。また、厚さが3.5μmを越えると、上部開口部112dによる段差が大きくなり、上部開口部112dにおける陰極12のステップカバレッジが確保できなくなるので好ましくない。また、有機物隔壁層112bの厚さを2μm以上にすれば、陰極12と駆動用の薄膜トランジスタ113との絶縁を高めることができる点で好ましい。
次にプラズマ処理工程では、画素電極111の表面を活性化すること、さらに隔壁部122の表面を表面処理する事を目的として行われる。特に活性化工程では、画素電極111(ITO)上の洗浄、さらに仕事関数の調整を主な目的として行っている。さらに、画素電極111の表面の親液化処理(親液化工程)、隔壁部122表面の撥液化処理(撥液化工程)を行う。
図6に示すプラズマ処理装置50は、予備加熱処理室51、第1プラズマ処理室52、第2プラズマ処理室53、冷却処理室54、これらの各処理室51〜54に基体2を搬送する搬送装置55とから構成されている。各処理室51〜54は、搬送装置55を中心として放射状に配置されている。
以下に、それぞれの工程について詳細に説明する。
予備加熱工程は予備加熱処理室51により行う。この処理室51において、隔壁部122を含む基体2を所定の温度まで加熱する。
基体2の加熱方法は、例えば処理室51内にて基体2を載せるステージにヒータを取り付け、このヒータで当該ステージごと基体2を加熱する方法がとられている。なお、これ以外の方法を採用することも可能である。
予備加熱処理室51において、例えば70℃〜80℃の範囲に基体2を加熱する。この温度は次工程であるプラズマ処理における処理温度であり、次の工程に合わせて基体2を事前に加熱し、基体2の温度ばらつきを解消することを目的としている。
プラズマ処理工程においては、第1,第2プラズマ処理装置52,53内の試料ステージ上に基体2を載置した状態で親液化工程または撥液化工程を行う場合に、予備加熱温度を、親液化工程または撥液化工程を連続して行う試料ステージ56の温度にほぼ一致させることが好ましい。例えば、第1,第2プラズマ処理装置52,53内の試料ステージが上昇する温度、例えば70℃〜80℃まで予め基板母材を予備加熱することにより、多数の基板にプラズマ処理を連続的に行った場合でも、処理開始直後と処理終了直前でのプラズマ処理条件をほぼ一定にすることができる。これにより、基体2の表面処理条件を同一にし、隔壁部122の組成物に対する濡れ性を均一化することができ、一定の品質を有する表示装置を製造することができる。また、基体2を予め予備加熱しておくことにより、後のプラズマ処理における処理時間を短縮することができる。
次に第1プラズマ処理室52では、活性化処理が行われる。活性化処理には、画素電極111における仕事関数の調整、制御、画素電極表面の洗浄、画素電極表面の親液化工程が含まれる。
親液化工程として、大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするプラズマ処理(O2プラズマ処理)を行う。図7は第1プラズマ処理の態様を説明するための模式図である。図7に示すように、隔壁部122を含む基体2は加熱ヒータ内蔵の試料ステージ56上に載置され、基体2の上側にはギャップ間隔0.5mm〜2mm程度の距離をおいてプラズマ放電電極57が基体2に対向して配置されている。基体2は、試料ステージ56によって加熱されつつ、試料ステージ56は図示矢印方向に向けて所定の搬送速度で搬送され、その間に基体2に対してプラズマ状態の酸素が照射される。
O2プラズマ処理の条件は、例えば、プラズマパワー100kW〜800kW、酸素ガス流量50ml/min〜100ml/min、板搬送速度0.5mm/sec〜10mm/sec、基体温度70℃〜90℃の条件で行われる。なお、試料ステージ56による加熱は、主として予備加熱された基体2の保温のために行われる。
次に、第2プラズマ処理室53では、撥液化工程として、大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理(CF4プラズマ処理)を行う。第2プラズマ処理室53の内部構造は図7に示した第1プラズマ処理室52の内部構造と同じである。即ち、基体2は、試料ステージによって加熱されつつ、試料ステージごと所定の搬送速度で搬送され、その間に基体2に対してプラズマ状態のテトラフルオロメタン(四フッ化炭素)が照射される。
CF4プラズマ処理の条件は、例えば、プラズマパワー100kW〜800kW、4フッ化メタンガス流量50ml/min〜100ml/min、基体搬送速度0.5mm/sec〜1020mm/sec、基体温度70℃〜90℃の条件で行われる。なお、加熱ステージによる加熱は、第1プラズマ処理室52の場合と同様に、主として予備加熱された基体2の保温のために行われる。また、処理ガスは、テトラフルオロメタン(四フッ化炭素)に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることができる。
次に冷却工程として、冷却処理室54を用い、プラズマ処理のために加熱された基体2を管理温度まで冷却する。これは、以降の工程である液滴吐出工程(機能層形成工程)の管理温度まで冷却するために行う工程である。
この冷却処理室54は、基体2を配置するためのプレートを有し、そのプレートは基体2を冷却するように水冷装置が内蔵された構造となっている。
また、プラズマ処理後の基体2を室温、または所定の温度(例えば液滴吐出工程を行う管理温度)まで冷却することにより、次の機能層形成工程において、基板母材の温度が一定となり、基体2の温度変化が無い均一な温度で次工程を行うことができる。したがって、このような冷却工程を加えることにより、液滴吐出法等の吐出手段により吐出された材料を均一に形成できる。例えば、機能層としての正孔注入/輸送層を形成するための材料を含む第1組成物を吐出させる際に、第1組成物を一定の容積で連続して吐出させることができ、該正孔注入/輸送層を均一に形成することができるのである。
なお、プラズマ処理工程に用いるプラズマ処理装置は、図6に示したものに限られず、例えば図10に示すようなプラズマ処理装置60を用いてもよい。
図10に示すプラズマ処理装置60は、予備加熱処理室61と、第1プラズマ処理室62と、第2プラズマ処理室63と、冷却処理室64と、これらの各処理室61〜64に基体2を搬送する搬送装置65とから構成され、各処理室61〜64が、搬送装置65の搬送方向両側(図中矢印方向両側)に配置されてなるものである。
このプラズマ処理装置60では、図6に示したプラズマ処理装置50と同様に、隔壁部形成工程から搬送された基体2を、予備加熱処理室61、第1,第2プラズマ処理室62,63、冷却処理室64に順次搬送して各処理室にて上記と同様な処理を行った後、基体2を次の正孔注入/輸送層形成工程(機能層形成工程)に搬送する。
また,上記プラズマ装置は,大気圧下の装置でなくとも,真空下のプラズマ装置を用いても良い。
正孔注入/輸送層形成工程では、インクジェット装置(液滴吐出装置)を用いたインクジェット法(液滴吐出法)により、正孔注入/輸送層形成材料を含む第1組成物(液状体)を電極面111a上に吐出し、その後に乾燥処理及び熱処理を行い、画素電極111上及び無機物隔壁層112a上に正孔注入/輸送層110aを形成する。なお、正孔注入/輸送層110aが形成された無機物隔壁層112aをここでは第1積層部112eという。この正孔注入/輸送層形成工程を含めこれ以降の工程は、水、酸素の無い雰囲気とする事が好ましい。例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。なお、正孔注入/輸送層110aは第1積層部112e上に形成されないこともある。すなわち、画素電極111上にのみ正孔注入/輸送層が形成される形態もある。液滴吐出法による製造方法は以下の通りである。
さらに図17(c)に示すように、液滴吐出ヘッドH1を図示X方向に僅かに走査させるとともに、図示Y方向にシフトさせることによってノズルn1a〜n3aを再び各画素領域A1〜A3上に位置させる。そして、各ノズルn1a〜n3aから第1組成物の3滴目の液滴110c3を画素領域A1〜A3に向けて吐出する。
極性溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール(IPA)、ノルマルブタノール、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン(NMP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)及びその誘導体、カルビト−ルアセテート、ブチルカルビト−ルアセテート等のグリコールエーテル類等を挙げることができる。
なお、正孔注入/輸送層形成材料は、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光層110b1〜110b3に対して同じ材料を用いても良く、各発光層毎に異なるものを用いても良い。
乾燥処理後は、窒素中、好ましくは真空中、200℃で10分程度加熱する熱処理を行って、正孔注入/輸送層110a内に残存する極性溶媒や水を除去することが好ましい。
次に発光層形成工程は、表面改質工程、発光層形成材料吐出工程、および乾燥工程、とからなる。
まず、正孔注入/輸送層110aの表面を改質するために表面改質工程を行う。次に、前述の正孔注入/輸送層形成工程と同様、液滴吐出法により発光層形成材料を含む第2組成物を正孔注入/輸送層110a上に吐出する(発光層形成材料吐出工程)。その後、吐出した第2組成物を乾燥処理(及び熱処理)して、正孔注入/輸送層110a上に発光層110bを形成する(乾燥工程)。なお、発光層形成材料吐出工程においても、第1組成物を吐出した場合と同様に、ダミー領域2bに対して、表示領域2aよりも相対的に多い容量(単位面積当りの容量)の溶媒を吐出するものとしている。
次に対向電極形成工程では、図24に示すように、発光層110b及び有機物隔壁層112bの全面に陰極(対向電極)12を形成する。なお、陰極12は複数の材料を積層して形成しても良い。例えば、発光層に近い側には仕事関数が小さい材料を形成することが好ましく、例えばCa、Ba等を用いることが可能であり、また材料によっては下層にフッ化リチウム等を薄く形成した方が良い場合もある。また、上部側(封止側)には下部側よりも仕事関数が高い材料、例えばAlを用いる事もできる。
最後に封止工程は、機能層110を含む発光素子が形成された基体2と封止基板604(図2参照)とを封止樹脂603により封止する工程である。例えば、熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封止樹脂603を基体2の全面に塗布し、封止樹脂603上に封止基板604を積層する。この工程により基体2上に封止部3を形成する。
封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、陰極12にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極12に侵入して陰極12が酸化される惧れがあるので好ましくない。
さらに、図2に例示した基板5の配線5aに陰極12を接続するとともに、駆動IC6に回路素子部14の配線を接続し、本実施形態の表示装置1が得られる。
まず、図26に示すように、ダミー領域2bにおける吐出領域の面積(つまり隔壁部122に囲まれてできる開口部の面積)を、表示領域2aにおける吐出領域の面積よりも大きく構成することで、吐出量をダミー領域2bにおいて相対的に多くすることができる。特に、矩形状に形成された表示領域2aの角部に位置するダミー領域2cにおいて、その他のダミー領域2bよりも吐出量を多くすることが好ましい。
次に、第1の実施形態の表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。図30は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図30において、符号600は携帯電話本体を示し、符号601は表示装置1を用いた表示部を示している。このような電子機器は、第1の実施形態の表示装置1を用いた表示部を備えたものであり、先の第1の実施形態の表示装置1の特徴を有するので、表示ムラの少ない表示品質に優れた効果を有する電子機器となる。
Claims (4)
- 画素毎に電気光学素子が機能する機能領域と、該機能領域の周辺に形成される非機能領域とを有する電気光学装置の製造方法であって、
基板上に、前記電気光学素子を構成する機能材料を溶媒に溶解ないし分散させた液状体を液滴吐出法にて吐出する吐出工程を含み、
該吐出工程に先立って、前記基板上の前記機能領域及び前記非機能領域に対し、液状体及び/又は溶媒が吐出される液受容領域を形成する工程を含み、
該液受容領域の形成工程では、前記機能領域における前記液受容領域の面積を、前記非機能領域における前記液受容領域の面積よりも大きく形成するとともに、前記機能領域に対し前記非機能領域に前記液受容領域を密に配設し、
前記吐出工程では、前記非機能領域における吐出量を前記機能領域における吐出量よりも相対的に多くすることを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記液受容領域の形成工程では、前記非機能領域における前記液受容領域が、前記機能領域における前記液受容領域と同一列及び/又は同一行となるように形成することを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする電気光学装置。
- 請求項3に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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