JP5088709B2 - 電気光学装置、半導体装置、電気光学装置用基板、およびそれらの製造方法、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
また、区画領域内に延設された第1隔壁層は斜面形状を成しているため、区画領域の面方向への第1隔壁層の突出長さを抑えつつその表面積を増加させることができるので、機能薄膜の形成領域を大きく確保することができる。特に、機能薄膜が発光素子の場合は明るい表示を得ることに効果を奏する。更には、機能薄膜層の膜厚のばらつきに起因した品質低下のない、高品質な電気光学装置を提供できる。
また本製造方法において形成される斜面部は、基体の面方向における第1隔壁層の延出長さを抑えつつ延設部分の表面積は増加させることができるため、機能層の形成領域を狭めることなく液体材料の均一な濡れ性を確保し得るものとなる。
<電気光学装置、半導体装置、電気光学装置用基板>
図1は、本実施例にかかる電気光学装置の配線構造の平面模式図である。この図に示されるように、電気光学装置1は、複数の走査線101と、走査線101に対して空間を隔てて略直角に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。そして、走査線101と信号線102の各交点に、マトリックス状に画素領域Aが設けられている。
次に、本発明にかかる電気光学装置の製造方法について説明する。図4は、本実施例にかかる電気光学装置1の製造工程を示すフローチャートであり、図5−1〜図5−12は、その製造工程を模式的に示す断面図である。この電気光学装置の製造方法は、図4に示すように、駆動素子部形成工程(S1)と、画素電極(陽極)形成工程(S2)と、第1隔壁形成工程(S3)と、第2隔壁形成工程(S4)と、親液性調整工程(S5)と、機能層形成工程(S6)と、対向電極(陰極)形成工程(S7)と、シール層形成工程(S8)とを含んでいる。
その結果、発光層45bは、第1隔壁43に囲まれた領域(第1隔壁43の開口部領域)の角部の隅々まで、全体的に膜厚が均一な状態で形成され、発光層45bの膜厚のばらつきに起因した1つの画素内における発光輝度の不均一、ばらつきを生じることが防止される。
また、本発明は上記の変形例として図6に示すような構成とすることもできる。図6においては図3に示した画素の構成において、第1隔壁43の開口部の角部近傍、すなわち機能層45の角部近傍に形成された略円弧状の第1隔壁の平坦面43b´に、薄膜材料液の液溜まりとして凹部48を設けた構成としている。このように略円弧状の第1隔壁の平坦面43b´に凹部48を設けることにより、薄膜材料液が乾燥する際に第1隔壁の平坦面43b´上の薄膜材料液が凹部48に溜まり、薄膜材料液がより強く略円弧状の第1隔壁の平坦面43b´側に引っ張られる。これにより、薄膜材料液は略円弧状の角側により強く引っ張られながら乾燥するため、該薄膜材料液は表面張力により開口部の中央部に集まることが防止されながら乾燥する。その結果、第1隔壁43に囲まれた領域(第1隔壁43の開口部領域)の角隅々まで、膜厚が均一な状態で発光層45bを形成することができる。
したがって、発光層45bの膜厚のばらつきに起因して1つの画素内において発光輝度の不均一が生じることを確実に防止することができ、高品質な電気光学装置を作製することができる。
また、上記の他の変形例として図9に示すような構成とすることもできる。図9は、図3に示した画素の構成において、略長方形を呈する画素電極(陽極)41の長辺方向の第1隔壁の平坦面43bを無くして、画素電極(陽極)41の角部周辺にのみ略円弧状の第1隔壁の平坦面43b´を形成した構成である。図9の線分A−A´における断面形状は図10のようになり、第1隔壁の傾斜部43aと第2隔壁44の傾斜部44aとが、第1隔壁の平坦面43bを有さない状態で連続した側面を形成している。なお、図9では理解の容易のため対向電極(陰極)46及びシール層47を形成していない状態、すなわち電気光学装置用基板の状態を示している。また、図10では、図9の線分A−A´における断面形状のうち第1隔壁43及び第2隔壁44の傾斜部43a、44aを示している。
したがって、全体的に膜厚が均一な発光層45bをより確実に形成することができるため、発光層45bの膜厚のばらつきに起因した発光輝度の不均一がない高品質の電気光学装置を作製することができる。
<電気光学装置>
図11及び図12は、本実施例にかかる電気光学装置1の画素領域B(図1)の構造を模式的に示す断面図であり、図11は、図1における機能層45および駆動用TFT113の部分のより詳細な構造を示す断面図である。また、図12は、画素領域Aのうち1つの画素を模式的に示す平面図である。図12に示すように1つの画素は細長い形状を呈し、長手方向の両端が円弧状形状とされる。そして後述する第1隔壁52に囲まれた領域が発光領域とされている。この電気光学装置1は、基板10と、この基板10上にTFTなどの能動素子や配線が形成された駆動素子部20と、有機EL薄膜が形成される機能素子部40とからなる。
次に、本実施例にかかる電気光学装置1の製造方法の一例について説明する。製造方法の基本的な流れは上述した実施例1と同様であるため、実施例1と異なる部分について説明する。
ここで、第2隔壁53は、上部から見て第1隔壁52の上面部が露出するように、第1隔壁の平坦面52b、52b´を露出させて第1隔壁52上に形成される。そして、第2隔壁53は、第1隔壁52の開口部の長手方向の両端部、すなわち機能層45の長手方向の両端部近傍を略半円状とするようにパターニングして形成する。このように第2隔壁53を形成することにより、開口部の長手方向の両端部近傍の第1隔壁の平坦面52b´は、開口部の直線部(長辺部)近傍の第1隔壁の平坦面52bよりも面積が大とされ、親液性の第1隔壁52の面積を広く確保することができる。
その結果、発光層45bは、第1隔壁52に囲まれた領域の隅々まで膜厚が均一な状態で形成され、膜厚のばらつきに起因する1つの画素内における発光輝度の不均一が生じることがない。
また、上記の変形例として図14に示すような構成とすることもできる。図14は、第1隔壁52の開口両端の略半円状の平坦面52b´に、薄膜材料液の液溜まり部として開口部の両端形状に沿った弓状の凹部55を設けている。このように凹部55を設けることにより、凹部55にも液滴が溜まり、薄膜材料液がより強く略半円状の第1隔壁の平坦面52b´側に引っ張られる。このため薄膜材料は両端方向により強く引っ張られながら乾燥するため、材料が開口部の中央部に集まることが防止される。その結果、第1隔壁52に囲まれた領域(第1隔壁52の開口部領域)内では、膜厚が均一な発光層45bを形成することができ、発光層45b(機能層45)の膜厚のばらつきに起因した品質低下のない、高品質な電気光学装置を作製することができる。
また、他の変形例として図15に示すような構成とすることもできる。図15に示した例は、図12に示した画素構成の、開口中央の直線部(長辺部)では第1隔壁の平坦面52bの面積が小となり、第1隔壁52の開口の長手方向の両端部では第1隔壁の平坦面52b´の面積が大となるように第1隔壁の平坦面52b、52b´の外周部を曲線状に形成している。この場合も、上記の場合と同様の効果を得ることができ、第1隔壁52に囲まれた領域の隅々まで、膜厚が均一な状態で発光層45bを形成することができる。したがって、発光層45b(機能層45)の膜厚のばらつきに起因した品質低下のない、高品質な電気光学装置を作製することができる。
<電気光学装置>
図17は、本実施形態の有機EL装置1に備えられた各画素領域Aの平面構造を示す図である。図の(a)は図16の画素領域Aのうち、主にTFT等の画素駆動部分を示す図であり、図の(b)は画素間を区画する隔壁(仕切部材)等を示す図である。また図18は、図17(a)のX−X線に沿う断面構成を示しており、図19は、同Y−Y線に沿う断面構成を示している。
なお、基板10と有機EL素子200との間に形成された下地絶縁膜210から第2層間絶縁膜240までが、本発明に係る有機EL装置の回路層を構成している。
このような液体材料に対する親和性の差異を発現させるには、上記の如く無機隔壁149と隔壁150の材質を互いに異ならせ、これらの隔壁149,150に対してプラズマ処理等の表面改質処理を施す方法を例示できる。またプラズマ処理によらず、隔壁150を形成する有機材料にフッ化物を混入して隔壁150自体に撥液性を付与した構成も適用できる。
画素電極141は、基板10を介して光を取り出すボトムエミッション型の場合には、ITO(インジウム錫酸化物)等の透光性導電材料により形成される。トップエミッション型の場合には透光性である必要はなく、金属材料等の適宜な導電材料によって形成できる。本実施形態に係る正孔注入層140Aは液相法により形成されるため、画素電極141の表面は親液性であることが好ましく、正孔注入層140Aの形成材料としては水系のインクを用いることが多いため、親水性であることがより好ましい。
次に、液滴吐出装置(IJ)を用いた有機EL装置(電気光学装置)1の製造方法について、図23及び図24を参照しながら説明する。なお、図23、図24には、説明を簡略化するために単一の画素領域A(図19に示した断面構成に相当する図)のみが示されている。本発明に係る有機EL装置では、有機EL素子の光を基板側から取り出す構成(ボトムエミッション)、及び基板と反対側から取り出す構成(トップエミッション)のいずれも採用できるが、本実施形態ではボトムエミッション型の有機EL装置として説明する。
次に、図23(b)に示すように、第1層間絶縁膜230、及び各配線の上面を覆うように第2層間絶縁膜240を形成する。このとき、走査線131及び信号線132上の領域の第2層間絶縁膜240は部分的に基板10の図示上方へ突出されて凸状部240aを形成する。すなわち、第2層間絶縁膜240は、第1層間絶縁膜230上の走査線131等による凹凸を平坦化しない程度の膜厚にて形成する。
このとき無機バンク149は凸状部240aに被さるように形成する。これにより、凸状部240aの断面形状に倣う斜面部149aを有する無機バンク149を形成することができる。具体的には、画素電極141及び第2層間絶縁膜240を覆うように酸化シリコン膜を形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて画素電極141上の所定領域(図に符号141aで示す領域)の酸化シリコン膜を選択除去し、画素電極141の表面を部分的に露出させる。
バンク150の高さは、例えば1〜2μm程度に設定され、基板10上で有機EL素子の仕切部材として機能する。このような構成のもと、有機EL素子の正孔注入層や発光層の形成場所、すなわちこれらの形成材料の塗布位置とその周囲のバンク150との間に十分な高さの段差からなる区画領域151が形成される。
また、このバンク150を形成するに際して、区画領域151を構成するバンク150壁面の位置を、無機バンク149の斜面部149aより後退させて形成する。このようにして区画領域151内に無機バンク149の斜面部149aを露出させておくことで、後段の工程でバンク150内に配する液体材料の濡れ広がりを良好なものとすることができる。
係る撥液処理として、例えばバンクの表面をフッ素系化合物などで表面処理するといった方法を採用できる。フッ素化合物としては、例えばCF4、SF6、CHF3などがあり、表面処理としては、例えばプラズマ処理、UV照射処理などが挙げられる。
あるいは、バンク150の形成材料にフッ化物を添加した樹脂材料を用いても同様の撥液性を具備したバンク150を形成できる。
この発光層形成材料としては、例えば共役系高分子有機化合物の前駆体と、得られる発光層の発光特性を変化させるための蛍光色素とを含んでなるものを好適に用いることができる。共役系高分子有機化合物の前駆体は、蛍光色素等とともに液滴吐出ヘッドから吐出されて薄膜に成形された後、加熱硬化されることによって共役系高分子有機EL層となる発光層を生成し得るものをいい、例えば前駆体のスルホニウム塩の場合、加熱処理されることによりスルホニウム基が脱離し、共役系高分子有機化合物となるもの等である。
上記実施の形態では、凸状部240aが、下層側に設けられた配線(走査線131、信号線132等)の凹凸形状に起因するものである場合について説明したが、本発明に係る電気光学装置にあっては、凸状部240aを設けるために画素電極141より下層側(基板側)にダミー配線等の導電部材を設けた構成とすることもできる。
図20(a)は、このようなダミー配線を備えた有機EL装置の画素構成を示す平面構成図である。図20(b)は、(a)図のZ−Z線に沿う断面構成図であり、基板やTFTに接続された配線等は図示を省略している。なお、図20において図16から図19と同一の構成要素には、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
前記実施形態では、画素電極141を平面視で取り囲むようにダミー配線136,137を配した場合について説明したが、ダミー配線136,137は、駆動部を構成する走査線や信号線と異なり、その配置にはほとんど制限がない。そこでこれらのダミー配線を画素電極141の周囲で局所的に形成した構成とすることもできる。図21は、このようなダミー配線の配置のバリエーションを示す平面構成図である。図21(a)は、ダミー配線137,137を、画素電極141の長軸方向両端に配した場合を示している。また図21(b)は、ダミー配線138を画素電極141の頂部近傍に配した場合を示している。
図22は、本発明の他の実施形態の有機EL装置を示す図であり、先の実施形態にて示した図20(b)に相当する断面構成図である。
上記各実施の形態では、画素電極141より下層側に設けた配線(走査線、信号線、ダミー配線等)によって形成した凸状部240aを利用して斜面部149aを有する無機バンク149を形成する場合について説明したが、図22に示すように、第2層間絶縁膜240に凹部240bを形成することにより、その周囲に凸状部240aを形成することもできる。この場合、その下層側にTFT等が形成された第1層間絶縁膜230上を第2層間絶縁膜240により平坦化し、この第2層間絶縁膜240の所定位置に凹部240bをエッチングによって形成する。
実施例4では、実施例1、2及び3において説明した電気光学装置を備える電子機器の具体例について説明する。図25〜図27は、それぞれ、上述した本発明にかかる電気光学装置を搭載した電子機器の例である。図25は、携帯電話の一例を示す斜視図である。100は携帯電話本体を示し、そのうち108はこの発明にかかる電気光学装置からなる表示部である。図26は、腕時計型の電子機器の一例を示す斜視図である。110は時計機能を内蔵した時計本体を示し、111はこの発明にかかる電気光学装置からなる表示部である。そして、図27は、ワードプロセッサ機やパーソナルコンピュータなどの携帯型情報処理装置の一例を示す斜視図である。この図27において、120は携帯型情報処理装置を示し、122はキーボードなどの入力部、124は演算手段や記憶手段などが格納されている情報処理装置本体部、126はこの発明にかかる電気光学装置からなる表示部である。
Claims (13)
- 基板上に設けられた隔壁によって囲まれた区画領域に薄膜材料液を塗布して形成された薄膜を有する電気光学装置であって、
走査線と、
前記走査線と交差する信号線と、
電源線と、
前記走査線と前記信号線との交点に設けられた画素領域と、
前記画素領域に設けられた画素電極と、
対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に配置された少なくとも発光層を含む機能層と、
を有する発光素子部と、
前記発光素子部を駆動するための駆動部と、を備え、
前記隔壁は、表面が前記薄膜材料液に対して親液性を有する第1隔壁と、前記第1隔壁上に積層形成され、表面が前記薄膜材料液に対して撥液性を有する第2隔壁とからなり、
前記第1隔壁は、前記第2隔壁によって被覆されていない露出部分を有し、
前記区画領域のうち前記第1隔壁で囲まれた領域内に前記薄膜を備え、
前記基板の表面を覆う層間絶縁膜を有し、
前記層間絶縁膜は、前記走査線と前記信号線上に形成されることにより突出してなる凸状部を有し、前記凸状部により前記区画領域に対応した凹部を有し、
前記第2隔壁は前記凹部を囲む前記第1隔壁上に設けられ、
前記第1隔壁は前記第2隔壁によって被覆されない前記露出部分として前記凹部の内壁を覆う部分を有することを特徴とする電気光学装置。 - 基板上に設けられた隔壁によって囲まれた区画領域に薄膜材料液を塗布して形成された薄膜を有する電気光学装置であって、
走査線と、
前記走査線と交差する信号線と、
電源線と、
前記走査線と前記信号線との交点に設けられた画素領域と、
前記画素領域に設けられた画素電極と、
対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に配置された少なくとも発光層を含む機能層と、
を有する発光素子部と、
前記発光素子部を駆動するための駆動部と、を備え、
前記隔壁は、表面が前記薄膜材料液に対して親液性を有する第1隔壁と、前記第1隔壁上に積層形成され、表面が前記薄膜材料液に対して撥液性を有する第2隔壁とからなり、
前記第1隔壁は、前記第2隔壁によって被覆されていない露出部分を有し、
前記区画領域のうち前記第1隔壁で囲まれた領域内に前記薄膜を備え、
前記基板の表面を覆う層間絶縁膜を有し、
前記層間絶縁膜は、前記走査線と前記信号線上とは異なるダミー配線上に形成されることにより突出してなる凸状部を有し、前記凸状部により前記区画領域に対応した凹部を有し、 前記第2隔壁は前記凹部を囲む前記第1隔壁上に設けられ、
前記第1隔壁は前記第2隔壁によって被覆されない前記露出部分として前記凹部の内壁を覆う部分を有することを特徴とする電気光学装置。 - 前記層間絶縁膜の前記凹部の内壁は、前記基板の表面に対して傾斜していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気光学装置。
- 前記区画領域は、平面視で略矩形状であり、
前記層間絶縁膜の前記凹部の内壁は、前記区画領域の対向する短辺部に沿った部分において傾斜していることを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置。 - 前記第1隔壁が無機材料を主体としてなり、前記第2隔壁が有機材料を主体としてなるものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記薄膜が有機エレクトロルミネッセンス膜であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 基板上の薄膜形成領域に薄膜を有する電気光学装置の製造方法であって、
前記薄膜形成領域を囲むと共に、表面が薄膜材料液に対して親液性を有する第1隔壁を形成する第1隔壁形成工程と、
前記第1隔壁の一部を露出させた状態で前記薄膜形成領域を含む区画領域を囲むと共に、表面が前記薄膜材料液に対して撥液性を有する第2隔壁を前記第1隔壁上に形成する第2隔壁形成工程と、
前記第2隔壁で囲まれた前記区画領域に前記薄膜材料液を充填し、その後乾燥して前記第1隔壁で囲まれた前記薄膜形成領域に前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、
を含み、
前記第1隔壁形成工程の前に、前記基板の表面を覆うと共に前記区画領域に対応した凹部を有する層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程を備え、
前記層間絶縁膜は、走査線と信号線上に形成されることにより突出してなる凸状部を形成し、前記凸状部に囲まれた前記区画領域が相対的に凹部となるように形成され、
前記第1隔壁形成工程は、前記凹部の内壁を覆うように前記第1隔壁を形成し、
前記第2隔壁形成工程は、前記第1隔壁の前記凹部の内壁を覆った部分を露出させた状態で前記第1隔壁上に前記第2隔壁を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 基板上の薄膜形成領域に薄膜を有する電気光学装置の製造方法であって、
前記薄膜形成領域を囲むと共に、表面が薄膜材料液に対して親液性を有する第1隔壁を形成する第1隔壁形成工程と、
前記第1隔壁の一部を露出させた状態で前記薄膜形成領域を含む区画領域を囲むと共に、表面が前記薄膜材料液に対して撥液性を有する第2隔壁を前記第1隔壁上に形成する第2隔壁形成工程と、
前記第2隔壁で囲まれた前記区画領域に前記薄膜材料液を充填し、その後乾燥して前記第1隔壁で囲まれた前記薄膜形成領域に前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、
を含み、
前記第1隔壁形成工程の前に、前記基板の表面を覆うと共に前記区画領域に対応した凹部を有する層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程を備え、
前記層間絶縁膜は、ダミー配線上に形成されることにより突出してなる凸状部を形成し、前記凸状部に囲まれた前記区画領域が相対的に凹部となるように形成され、
前記第1隔壁形成工程は、前記凹部の内壁を覆うように前記第1隔壁を形成し、
前記第2隔壁形成工程は、前記第1隔壁の前記凹部の内壁を覆った部分を露出させた状態で前記第1隔壁上に前記第2隔壁を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
- 前記層間絶縁膜形成工程は、前記凹部の内壁が、前記基板の表面に対して傾斜するように前記凹部を有する前記層間絶縁膜を形成することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記区画領域は、平面視で略矩形状であり、
前記層間絶縁膜形成工程は、前記凹部の内壁が、前記区画領域の対向する短辺部に沿った部分において傾斜するように前記凹部を有する前記層間絶縁膜を形成することを特徴とする請求項9に記載の電気光学装置の製造方法。 - 前記区画領域は、平面視で略矩形状であり、
前記層間絶縁膜形成工程は、前記凹部の内壁が、前記区画領域の角部において傾斜するように前記凹部を有する前記層間絶縁膜を形成することを特徴とする請求項9に記載の電気光学装置の製造方法。 - 前記薄膜形成工程は、有機エレクトロルミネッセンス膜を形成す
ることを特徴とする請求項7乃至11のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一項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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