CN111937490A - 有机el装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

有机EL器件(100)具有基板(1)、驱动电路层(2)、第一无机保护层(2Pa)、有机平坦化层(2Pb)、有机EL元件层(3)、第二无机保护层(2Pa2)和TFE结构(10)。TFE结构具有第一无机屏障层(12)、有机屏障层(14)和第二无机屏障层(16)。从基板的法线方向观察时，在形成有第一无机保护层的区域内形成有有机平坦化层，在形成有有机平坦化层的区域内配置有有机EL元件，TFE结构的外缘与引出配线(32)交叉，且存在于有机平坦化层的外缘与第一无机保护层的外缘之间，在引出配线上的第一无机保护层与第一无机屏障层直接接触的部分，第一无机屏障层的、与引出配线的线宽方向平行的截面的形状的侧面的锥角θ(12)小于90°。有机平坦化层具有算术平均粗糙度Ra超过50nm的表面，第二无机保护层具有算术平均粗糙度Ra为50nm以下的表面。

Description

有机EL装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及有机EL装置(例如，有机EL显示装置以及有机EL照明装置)及其制造方法。
背景技术
有机EL(ElectroLuminescence，电致发光)显示装置已开始实用化。有机EL显示装置的一个特征例举出：可以获得柔性显示装置。有机EL显示装置具有：针对每个像素至少一个有机EL元件(OrganicLightEmittingDiode：OLED，有机发光二极管)和控制向每个OLED供给的电流的至少一个TFT(ThinFilmTransistor，薄膜晶体管)。以下，将有机EL显示装置称为OLED显示装置。如上所述，针对每个OLED，具有TFT等开关元件的OLED显示装置被称为有源矩阵型OLED显示装置。另外，形成TFT和OLED的基板被称为元件基板。
OLED(特别是有机发光层和阴极电极材料)受到水分的影响容易劣化，且容易产生显示不均。作为保护OLED免受水分并且提供不损害柔性的密封结构的技术，开发了薄膜密封(Thin Film Encapsulation，TFE)技术。薄膜密封技术是通过交替地层叠无机屏障层和有机屏障层来获得足够的水蒸气屏障性的薄膜。从OLED显示装置的耐湿可靠性的观点来看，作为薄膜密封结构的WVTR(Water Vapor Transmission Rate，水蒸气透过率)，通常要求为1×10-4g/m2/天以下。
目前市面上出售的OLED显示装置所使用的薄膜密封结构具有厚度约5μm至约20μm的有机屏障层(高分子屏障层)。这样相对较厚的有机屏障层也起到使元件基板的表面平坦化的作用。然而，当有机屏障层厚时，存在OLED显示装置的弯曲性受到限制的问题。
此外，也存在量产性低的问题。上述的比较厚的有机屏障层使用喷墨法、微喷射法等印刷技术而形成。另一方面，无机屏障层使用薄膜成膜技术在真空(例如1Pa以下)气氛下形成。由于使用了印刷技术的有机屏障层的形成在大气中或氮气气氛中进行，无机屏障层的形成是在真空中进行，因此在形成薄膜密封结构的过程中，将元件基板从真空室取出放入，因而量产性低。
对此，例如，如专利文献1所公开的，开发了可以连续制造无机屏障层和有机屏障层的成膜装置。
此外，专利文献2中公开有如下薄膜密封结构：当从元件基板侧依次形成第一无机材料层、第一树脂材料和第二无机材料层时，第一树脂材料不均匀地分布在第一无机材料层的凸部(覆盖凸部的第一无机材料层)的周围。根据专利文献2，通过使第一树脂材料不均匀地分布在可能被第一无机材料层充分覆盖的凸部周围，从而抑制水分和氧气从该部分侵入。此外，第一树脂材料作为第二无机材料层的基底层发挥功能，因而可以适当地形成第二无机材料层，且可以适当地以期望的膜厚涂布第一无机材料层的侧面。第一树脂材料如下形成。将加热汽化后的雾状有机材料供给到维持在室温以下的温度的元件基板上，并且有机材料在基板上凝聚并液滴化。液滴化的有机材料由于毛细管现象或表面张力而在基板上移动，并且偏向存在于第一无机材料层的凸部的侧面与基板表面之间的边界部。之后，通过使有机材料固化，在边界部形成第一树脂材料。专利文献3中也公开了具有同样的薄膜封装结构的OLED显示装置。此外，专利文献4公开了用于OLED显示装置的制造的成膜装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2013-186971号公报
专利文献2：国际公开第2014/196137号
专利文献3：特开2016-39120号公报
专利文献4：特开2013-64187号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
专利文献2或者3中记载的薄膜密封结构不具有厚的有机屏障层，因此，OLED显示装置的弯曲性得到改善。此外，由于能够连续地形成无机屏障层和有机屏障层，因此量产性也得到改善。
然而，根据本发明人的研究，若通过专利文献2或3中记载的方法形成有机屏障层，则有时会产生无法获得充分的耐湿可靠性的问题。
在使用喷墨法等印刷法形成有机屏障层的情况下，有机屏障层可以仅在元件基板上的有源区域(或称为“元件形成区域”或“显示区域”)形成，而不形成于有源区域以外的区域。因此，在有源区域的周边(外侧)，存在第一无机材料层与第二无机材料层直接接触的区域，有机屏障层被第一无机材料层与第二无机材料层完全包围，与周围隔绝。
与此相对，在专利文献2或3所记载的有机屏障层的形成方法中，向元件基板的整个面供给树脂(有机材料)，利用液态的树脂的表面张力，使树脂偏向存在于元件基板的表面的凸部的侧面与基板表面的边界部。因此，在有源区域外的区域(也称为“周边区域”)，即，在形成有配置多个端子的端子区域、以及形成有从有源区域到端子区域的引出配线的引出配线区域也形成有机屏障层。具体而言，例如，在引出配线和端子的侧面与基板表面的边界部不均匀存在树脂。这样一来，沿引出配线形成的有机屏障层的部分的端部不被第一无机屏障层和第二无机屏障层包围而暴露于大气(周边气氛)。
有机屏障层与无机屏障层相比，对水蒸气屏障性低，因此，沿引出配线形成的有机屏障层成为将大气中的水蒸气导入有源区域内的路径。
在此，这里说明了有机EL显示装置所具有的薄膜密封结构的问题，但薄膜密封结构不仅限于有机EL显示装置，还用于有机EL照明装置等其他有机EL设备。
本发明是为了解决上述问题而完成的，目的在于，提供一种具备薄膜密封结构的有机EL装置及其制造方法，该薄膜密封结构改善了量产性和耐湿可靠性，且具有比较薄的有机屏障层。
用于解决技术问题的技术方案
根据本发明的一实施方式的有机EL装置包括：基板、驱动电路层、第一无机保护层、有机平坦化层、第二无机保护层、有机EL元件层、薄膜密封结构，所述驱动电路层包括：多个TFT，其形成在所述基板上；多条栅极总线和多条源极总线，其分别与所述多个TFT的任一个连接；多个端子；多条引出配线，其使所述多个端子与所述多条栅极总线或所述多条源极总线的任一条连接，所述第一无机保护层形成于所述驱动电路层上，至少露出所述多个端子，所述有机平坦化层是形成在所述第一无机保护层上的有机平坦化层，且具有算术平均粗糙度Ra超过50nm的表面，所述第二无机保护层是形成于所述有机平坦化层上的第二无机保护层，且具有算术平均粗糙度Ra为50nm以下的表面，所述有机EL元件层形成在所述第二无机保护层上，且具有分别与所述多个TFT的任一个连接的多个有机EL元件，所述薄膜密封结构以覆盖所述有机EL元件层的方式形成，具有第一无机屏障层、与所述第一无机屏障层的上表面接触的有机屏障层以及与所述有机屏障层的上表面接触的第二无机屏障层，所述有机屏障层形成在由无机屏障层连接部包围的区域内，所述无机屏障层连接部与所述第一无机屏障层和所述第二无机屏障层直接接触，从所述基板的法线方向观察时，在形成有所述第一无机保护层的区域内形成有所述有机平坦化层，在形成有所述有机平坦化层的区域内配置有所述多个有机EL元件，所述薄膜密封结构的外缘与所述多条引出配线交叉，且存在于所述有机平坦化层的外缘与所述第一无机保护层的外缘之间，在所述多条引出配线上所述第一无机保护层与所述第一无机屏障层直接接触的部分中，所述第一无机屏障层的、与所述多条引出配线的线宽方向平行的截面形状中的侧面的锥角小于90°。
在一实施方式中，所述第一无机屏障层的所述侧面的所述锥角小于70°。
在一实施方式中，所述有机平坦化层由不具有感光性的树脂形成。
在一实施方式中，所述有机平坦化层由聚酰亚胺形成。
根据本发明的一实施方式，有机EL装置的制造方法是权利要求1至4中任一项所述的有机EL装置的制造方法，其包括：工序A，在所述基板上形成所述驱动电路层；工序B，在驱动电路层上形成第一无机保护膜；工序C，在所述第一无机保护膜上形成有机平坦化膜；工序D，在所述有机平坦化膜上形成第二无机保护膜；工序E，对所述第二无机保护膜的表面实施化学机械研磨；工序F，通过对所述第一无机保护膜、所述有机平坦化膜及所述第二无机保护膜进行图案化，得到所述第一无机保护层、所述有机平坦化层及所述第二无机保护层；工序G，将所述有机平坦化层加热至100℃以上的温度；工序H，在所述工序G之后，在上述第二无机保护层上形成上述有机EL元件所包含的有机层。
一实施方式中，所述工序F包含一并形成贯通所述第一无机保护膜有机平坦化膜及所述第二无机保护膜的接触孔的工序。
一实施方式中，所述制造方法进一步包含：在所述工序F之后且所述工序G之前，还包括：形成覆盖所述有机平坦化层的正型光致抗蚀剂膜的工序F1；以及通过将所述光致抗蚀剂膜进行整面曝光后进行显影来除去所述光致抗蚀剂膜的工序F2。
一实施方式中，还包括在所述工序Fl与所述工序F2之间还包括保管或搬运所述光致抗蚀剂膜形成的所述基板的工序。
一实施方式中，还包括：工序I，在所述工序H之后，在形成有所述多个有机EL元件的有源区域选择性地形成所述第一无机屏障层；工序J，在所述工序F之后，将所述基板配置于腔室内，向所述腔室内供给光固化性树脂的蒸气或雾状的光固化性树脂；工序K，在所述第一无机屏障层上使光固化性树脂凝聚的工序；以使所述光固化性树脂不存在于所述锥角小于90°的所述第一无机屏障层的部分上的方式，使所述光固化性树脂冷凝；工序L，在所述工序J之后，通过向被冷凝的所述光固化性树脂照射光，形成由光固化树脂构成的所述有机屏障层。
一实施方式中，所述制造方法进一步包含：工序I，在所述工序G之后，在形成有所述多个有机EL元件的有源区域选择性地形成所述第一无机屏障层；工序J，在所述工序G之后，将所述基板配置于腔室内，向所述腔室内供给光固化性树脂的蒸汽或雾状的光固化性树脂；工序K，在所述第一无机屏障层上使所述光固化性树脂冷凝，形成液态膜；工序L，通过对所述光固化性树脂的所述液态膜照射光，形成光固化树脂层；工序M，通过对所述光固化树脂层进行局部灰化而形成所述有机屏障层。
有益效果
根据本发明的实施方式，提供了一种改善了耐湿可靠性的、具备薄膜密封结构的有机EL设备及其制造方法，该薄膜密封结构具有较薄有机屏障层的。
附图说明
图1(a)是根据本发明的实施方式的OLED显示装置100的有源区域的示意性局部截面图，图1(b)是形成于OLED3上的TFE结构10的局部截面图。
图2是示意性示出根据本发明的实施方式的OLED显示装置100A的俯视图。
图3的(a)和(b)是OLED显示装置100A的示意性截面图，且(a)是沿着图2中的3A-3A’线的剖视图，(b)是沿着图2中的3B-3B’线的剖视图，(c)是示出各层的侧面的锥角θ的截面图。
图4的(a)至(d)是OLED显示装置100A的示意性截面图，且(a)是沿着图2中的4A-4A’线的截面图，(b)是沿着图2中的4B-4B’线的截面图，(c)是沿着图2中的4C-4C’线的截面图，(d)是沿着图2中的44D-4D’线的截面图。
图5的(a)及(b)是比较例的OLED显示装置100B1及100B2中的与图4的(b)对应的示意性截面图。
图6是比较例的OLED显示装置100C的示意性俯视图。
图7的(a)和(b)是OLED显示装置100C的示意性截面图，且(a)是沿着图6中的7A-7A’线的截面图，(b)是沿着图6中的7B-7B’线的截面图。
图8的(a)至(c)是OLED显示装置100C的示意性截面图，且(a)是沿着图6中的8A-8A’线的截面图，(b)是沿着图6中的8B-8B’线的截面图，(c)是沿着图6中的8C-8C’线的截面图。
图9的(a)和(b)是分别示出实施方式的OLED显示装置所能够具有的TFT的例子的示意性的截面图。
图10的(a)～(c)是实施方式的另一OLED显示装置的示意性剖视图，分别与图4的(b)～(d)对应。
图11的(a)～(c)是实施方式的又一OLED显示装置的示意性截面图。
图12的(a)及(b)是示意性地示出成膜装置200的构成的图，(a)表示在第一无机屏障层上使光固化性树脂冷凝的工序中的成膜装置200的状态，(b)表示使光固化性树脂固化的工序中的成膜装置200的状态。
具体实施方式
以下，参照附图说明根据本发明的实施方式的有机EL显示装置及其制造方法。以下，例示具有柔性基板的OLED显示装置，但本发明的实施方式并不限于有机EL显示装置，也可以是有机EL照明装置等其他有机EL器件，并不限定于以下例示的实施方式。
首先，参照图1的(a)和(b)说明根据本发明的实施方式的OLED显示装置100的基本构成。图1(a)是根据本发明的实施方式的OLED显示装置100的有源区域的示意性局部截面图，图1(b)是形成于OLED3上的TFE结构10的局部截面图。
OLED显示装置100具有多个像素，并且每个像素具有至少一个有机EL元件(OLED)。在此，为了简化，将说明一个OLED对应的结构。
如图1的(a)所示，OLED显示装置100具有：柔性基板(以下，有时仅称为“基板”)1、包含形成于基板1上的TFT的电路(也称为“驱动电路”或“底板电路”。)2、在电路2上形成的无机保护层(第一无机保护层)2Pa、在无机保护层2Pa上形成的有机平坦化层2Pb、在有机平坦化层2Pb上形成的OLED3、在OLED3上形成的TFE结构10。以下，会将基板1、形成于基板1上的电路2、无机保护层2Pa、有机平坦化层2Pb以及OLED3称为元件基板20。即，将基板1和配置于基板1上的比TFE结构10更靠近基板1的一侧的结构要素统称为元件基板。
OLED3例如为顶发射型。OLED3的最上部例如为上部电极或盖层(折射率调整层)。有时将排列有多个OLED3的层称为OLED层3。在TFE结构10上配置有可选的偏光板4。此外，电路2和OLED层3也可以共用一部分的构成要素。此外，例如，也可以在TFE结构10与偏光板4之间配置负责触摸面板功能的层。即，OLED显示装置100能够改变为外嵌型的带触摸面板的显示装置。
基板1例如是厚度为15μm的聚酰亚胺膜。此外，包含TFT的电路2的厚度是例如4μm。无机保护层2Pa例如为SiNx层(500nm)/SiO2层(100nm)(上层/下层)。除此之外无机保护层2Pa还例如可以是SiO2层/SiNx层/SiO2层这3层的构成，各层的厚度例如为200nm/300nm/100nm。此外，无机保护层2Pa也可以是SiNx层(200nm)的单层。有机平坦化层2Pb例如是厚度为4μm的丙烯酸树脂层、环氧树脂层或聚酰亚胺层。有机平坦化层2Pb既可以使用不具有感光性的树脂形成，也可以使用感光性树脂形成。OLED3的厚度例如是1μm。TFE结构10的厚度例如是2.5μm以下。
图1的(b)是形成于OLED3上的TFE结构10的局部截面图。在OLED3的正上方形成有第一无机屏障层(例如SiNx层)12，在第一无机屏障层12上形成有有机屏障层(例如丙烯酸树脂层)14，在有机屏障层14上形成有第二无机屏障层(例如SiNx层)16。
例如，第一无机屏障层12是例如厚度为1.5μm的SiNx层，第二无机屏障层16是例如厚度为800nm的SiNx层，有机屏障层14是例如厚度不到100nm的丙烯树脂层。第一无机屏障层12和第二无机屏障层16的厚度分别独立地为200nm以上且1500nm以下，有机屏障层14的厚度为50nm以上且小于200nm。TFE结构10的厚度优选为400nm以上且小于3μm，更优选为400nm以上且2.5μm以下。
TFE结构10被形成为保护OLED显示装置100的有源区域(参照图2中的有源区域R1)，如上所述，至少在有源区域R1中，从靠近OLED3的一侧开始依次具有第一无机屏障层12、有机屏障层14和第二无机屏障层16。另外，有机屏障层14不是作为覆盖整个有源区域的膜而存在，而是具有开口部。在有机屏障层14内除了开口部之外实际存在有机膜的部分被称为“实心部”。例如，可以通过专利文献1或2中记载的方法，或使用后述的成膜装置200来形成有机屏障层14。
此外，在“开口部”(也称为“非实心部”。)无需被实心部包围，包括切口等，在开口部，第一无机屏障层12与第二无机屏障层16直接接触。以下，第一无机屏障层12与第二无机屏障层16直接接触的部分称为“无机屏障层连接部”。
以下，参照图2至图3说明根据本发明的实施方式的OLED显示装置100A的结构及其制造方法。
图2是示意性示出根据本发明的实施方式的OLED显示装置100A的俯视图。此外，参照图3的(a)～(c)和图4的(a)～(d)，说明OLED显示装置100A的截面结构。图3的(a)和(b)是OLED显示装置100A的示意性截面图，且图3的(a)是沿着图2中的3A-3A’线的截面图，图3的(b)是沿着图2中的3B-3B’线的截面图。图3的(c)是示出各层的侧面的锥角θ的截面图。图4的(a)至(d)是OLED显示装置100A的示意性截面图，且图4的(a)是沿着图2中的4A-4A’线的截面图，图4的(b)是沿着图2中的4B-4B’线的截面图，图4的(c)是沿着图2中的4C-4C’线的截面图，图4的(d)是沿着图2中的4D-4D’线的截面图。
首先，参照图2。在基板1上形成的电路2具有多个TFT(未图示)、和分别与多个TFT(未图示)中的任一个连接的多条栅极总线(未图示)和多条源极总线(未图示)。电路2可以是用于驱动多个OLED3的公知的电路。多个OLED3与电路2所具有的多个TFT中的任一个连接。OLED3也可以是公知的OLED。
电路2还具有：多个端子34，其被配置在配置有多个OLED3的有源区域(图2中的虚线所包围的区域)R1外侧的周边区域R2中；以及多条引出配线32，其连接多个端子34、与多条栅极总线或多条源极总线的任一个。电路2包含多个TFT、多条栅极总线、多条源极总线、多条引出布线32和多个端子34，将整个电路2称为驱动电路层2。此外，在驱动电路层2内，将在有源区域R1内形成的部分标记为驱动电路层2A。
另外，在图2等中，作为驱动电路层2的构成要素，仅图示出引出配线32及/或端子34，但驱动电路层2不仅具有包括引出配线32和端子34的导电层，还具有一个以上的导电层、一个以上的绝缘层和一个以上的半导体层。驱动电路层2所含的导电层、绝缘层、半导体层的构成例如可以通过后述图9的(a)及(b)所例示的TFT的构成而变化。此外，也可以在基板1上形成绝缘膜(底涂膜)作为驱动电路层2的基底膜。
当从基板1的法线方向观察时，在形成有无机保护层2Pa的区域内形成有有机平坦化层2Pb，在形成有有机平坦化层2Pb的区域内配置有有源区域R1(2A、3)。TFE结构10的外缘与多条引出配线32交叉，且存在于有机平坦化层2Pb的外缘与无机保护层2Pa的外缘之间。因此，有机平坦化层2Pb与OLED层3—起被无机保护层2Pa与第一无机屏障层12直接接触的连接部包围(参照图3的(b)以及图4(b))。无机保护层2Pa例如利用使用了掩模(例如金属掩模)的等离子体CVD法，以至少使多个端子34露出的方式形成。或者，也可以先以覆盖端子34的方式利用等离子体CVD法形成无机保护膜后，通过光刻工艺(包括干蚀刻工序)进行图案化，形成使端子34露出的开口部，从而得到无机保护层2Pa。另外，如后所述，当在有机平坦化层2Pb上形成第二无机保护层2Pa2时(参照图11的(b))，优选对无机保护膜2Pa(第一无机保护膜2Pa1)、有机平坦化膜2Pb以及第二无机保护层2Pa2一并进行包含接触孔的形成的图案化。
无机保护层2Pa保护驱动电路层2。有机平坦化层2Pb将形成有OLED层3的基底的表面平坦化。与有机屏障层14同样地，有机平坦化层2Pb比无机保护层2Pa、无机屏障层12、16的水蒸气屏障性低。因此，如图6～图8所示的比较例的OLED显示装置100C的有机平坦化层2Pbc那样，如果有机平坦化层2Pbc的一部分暴露于大气(周边气氛)，则从此处吸收水分。其结果，有机平坦化层2Pbc将成为将大气中的水蒸气向有源区域R1内引导的路径。如上所述，在实施方式的OLED显示装置100中，有机平坦化层2Pb被无机保护层2Pa与第一无机屏障层12直接接触的连接部包围，因此，防止水分从有机平坦化层2Pb导入有源区域R1内。
有机平坦化层2Pb由有机树脂所形成。可适宜地使用丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂作为有机树脂。有机平坦化层2Pb是通过对使用各种涂布法或印刷法形成的有机树脂膜进行图案化而得到的。有机树脂膜例如使用不具有感光性的树脂而形成。但是，也可以使用具有感光性的树脂。作为感光性树脂，优选使用正型的感光性树脂。使用感光性树脂时，在光刻工艺中，能够仅在规定的区域内形成有机树脂膜。例如，在对元件基板上的几乎整个面赋予感光性树脂后，通过对感光性树脂进行曝光、显影，能够在除了元件基板的周边部以外的规定的区域(例如，参照图11的(c))形成有机树脂膜。
在形成形成于有机平坦化层2Pb上的第二无机保护层2Pa2时(参照图11的(b))，有机树脂膜的图案化优选对无机保护膜2Pa(第一无机保护膜2Pa1)、有机平坦化膜2Pb以及第二无机保护层2Pa2一并进行包含接触孔的形成。
有机树脂容易含有水分。另一方面，如上所述，OLED(特别是有机发光层和阴极电极材料)受到水分的影响容易劣化。因此，在有机平坦化层2Pb上形成OLED层3之前，为了除去有机平坦化层2Pb所含的水分，优选进行加热(烘干)。加热温度优选为例如100℃以上(例如1小时以上)，更优选为250℃以上(例如15分钟以上)。气氛可以在大气压下。如果在减压气氛下进行加热，则能够缩短加热时间。为了在该加热(烘烤)工序中不产生热劣化，优选耐热性高的树脂材料，例如优选聚酰亚胺。
另外，在形成了有机平坦化层2Pb之后，在形成OLED层3之前，有时会保管或搬运元件基板。即，在制作了形成有驱动电路层2、无机保护层2Pa及有机平坦化层2Pb的元件基板之后，直至形成OLED层3为止，有时会空出时间(例如，保管一天以上至数天之间)，或者移动至其他工厂。在此期间，作为防止有机平坦化层2Pb的表面被污染、或防止移动时粉尘附着的方法，例如形成覆盖有机平坦化层2Pb的正型的光致抗蚀剂膜即可。该光致抗蚀剂膜优选通过在赋予光致抗蚀剂溶液后进行预烘烤(溶剂的挥发去除：例如在约90℃以上且约110℃以下的温度范围内进行约5分钟～约30分钟左右的加热)而形成。在保管或移动后，在即将形成OLED层3之前，通过除去光致抗蚀剂膜，能够得到有机平坦化层2Pb的清洁的表面。光致抗蚀剂膜的除去优选在对光致抗蚀剂膜的整个面进行曝光之后，不进行通常的后烘烤而进行显影，或者进行了预烘烤之后，不进行整面曝光而用剥离液剥离。作为形成正型光致抗蚀剂膜的材料，例如能够适当地使用东京应化株式会社制的产品名为OFPR-800的正型光致抗蚀剂。
另外，如参照图11的(b)后述那样，在形成OLED层3的过程中，会形成堤层。在形成下部电极后，且在形成有机层(有机EL层)前形成堤层。堤层由有机树脂(例如聚酰亚胺)形成，因此容易包含水分且与有机层接触。因此，优选为了除去堤层的水分而进行加热。在此，在形成了有机平坦化层2Pb之后，进行了下部电极的形成以及沟道层的形成之后，也可以如上述那样形成保护元件基板的表面的正型光致抗蚀剂膜。在必要的保管和/或搬运后，如上所述地除去光致抗蚀剂膜，在即将形成有机层之前，通过进行加热，除去有机平坦化层2Pb及堤层中所含的水分。这样，可以兼用于除去有机平坦化层2Pb中含有的水分的加热工序和用于除去堤层中所含的水分的加热工序。当然，如上所述，在利用正型光致抗蚀剂膜保护有机平坦化层2Pb，除去正型光致抗蚀剂膜后，进行用于除去有机平坦化层2Pb中含有的水分的加热工序，其后，在形成下部电极和堤层之后、形成有机层之前，也可以进行用于除去堤层中所含的水分的加热工序。
接着，参照图3的(a)～(c)以及图4的(a)～(d)，进一步详细地说明OLED显示装置100A的截面结构。
如图3的(a)、(b)和图4(a)、(b)所示，TFE结构10A具有：形成在OLED3上的第一无机屏障层12、有机屏障层14、与有机屏障层14相接的第二无机屏障层16。第一无机屏障层12和第二无机屏障层16例如为SiNx层，且通过使用掩模的等离子体CVD法，选择性地仅在规定区域上形成以覆盖有源区域R1。
例如，可以通过专利文献2或3中记载的方法来形成有机屏障层14。例如，在腔室内，将有机材料(例如丙烯酸单体)的蒸汽或雾状的有机材料供给到维持在室温以下的温度的元件基板上，且在元件基板上凝聚，通过变为液态的有机材料的毛细管现象或表面张力，不均匀地分布在第一无机屏障层12的凸部的侧面与平坦部之间的边界部。之后，通过对有机材料照射例如紫外线，在凸部周边的边界部形成有机屏障层(例如丙烯酸树脂层)14的实心部。通过该方法形成的有机屏障层14在平坦部上实质上不存在实心部。关于有机屏障层的形成方法，为了参考，在本说明书中引用专利文献2和3的公开内容。
有机屏障层14还可以通过调节使用成膜装置200形成的树脂层的初始厚度(例如，小于100nm)和/或对暂时形成的树脂层进行灰化处理来形成。如后详述，例如，可以通过使用N2O、O2和O3中的至少一种气体的等离子体灰化来进行灰化处理。
图3的(a)是沿着图2中的3A-3A’线的截面图，且示出包含粒子P的部分。微粒P是在OLED显示装置的制造工艺中产生的微细的垃圾，例如是玻璃的微细的碎片、金属的粒子、有机物的粒子。如果使用掩模蒸镀法，则特别容易产生微粒。
如图3的(a)所示，有机屏障层(实心部)14可以仅形成于微粒P的周边。这是因为，形成第一无机屏障层12后赋予的丙烯酸类单体在微粒P上的第一无机屏障层12a的表面(锥角θ为90°以上)的周边凝聚而不均匀分布。第一无机屏障层12的平坦部上成为有机屏障层14的开口部(非实心部)。
如果存在微粒(例如直径为约1μm以上)P，则会在第一无机屏障层12形成裂纹(缺陷)12c。认为这是由于从微粒P的表面生长的SiNx层12a与从OLED3的表面的平坦部分生长的SiNx层12b碰撞(撞击)而产生的。若存在这样的裂纹12c，则TFE结构10A的屏障性降低。
在OLED显示装置100A的TFE结构10A中，如图3的(a)所示，有机屏障层14以填充第一无机屏障层12的裂纹12c的方式形成，并且，有机屏障层14的表面将微粒P上的第一无机屏障层12a的表面和OLED3的平坦部上的第一无机屏障层12b的表面连续地平滑地连结。因此，在微粒P上的第一无机屏障层12和形成于有机屏障层14上的第二无机屏障层16上不会形成缺陷，而形成致密的膜。这样，通过有机屏障层14，即使存在微粒P，也能够保持TFE结构10A的屏障性。
接着，参照图3的(b)以及图4(a)～(d)，说明引出配线32以及端子34上的截面结构。
如图3的(b)所示，在基板1上一体地形成有引出配线32和端子34，在引出配线32上形成有无机保护层2Pa，以使端子34露出。无机保护层2Pa上形成有机平坦化层2Pb，有机平坦化层2Pb上形成有OLED层3。TFE结构10A以覆盖OLED层3和有机平坦化层2Pb的方式形成，OLED层3和有机平坦化层2Pb被无机保护层2Pa与第一无机屏障层12直接接触的连接部包围。另外，TFE结构10A的第一无机屏障层12与第二无机屏障层16之间的有机屏障层(实心部)14仅形成于颗粒等凸部的周围，因此在此未图示。有机屏障层(实心部)14被第一无机屏障层12与第二无机屏障层16直接接触的无机屏障层连接部包围。
如图4的(a)所示，在接近有源区域R1的区域(图2中的沿4A-4A’线的截面)中，在引出配线32上形成有无机保护层2Pa、有机平坦化层2Pb和TFE结构10A。
如图4的(b)所示，在沿着图2中的4B-4B’线的截面上，无机保护层2Pa与第一无机屏障层12直接接触，有机平坦化层2Pb被无机保护层2Pa与第一无机屏障层12直接接触的连接部包围(参照图2、图3的(b))。
如图4的(c)所示，在接近端子34的区域中，引出配线32上仅形成有无机保护层2Pa。
如图4的(d)所示，端子34也从无机保护层2Pa露出，用于与外部电路(例如，FPC(Flexible Printed Circuits))的电连接。
由于包含图4(b)～(d)所示的部分的区域未被有机平坦化层2Pb覆盖，因此在形成TFE结构10A的有机屏障层14的过程中，能够形成有机屏障层(实心部)。例如，若引出配线32的与线宽方向平行的截面形状中的侧面具有90°以上的锥角θ，则可沿着引出配线32的侧面形成有机屏障层。但是，如图
Figure BDA0002695290490000171
所示，实施方式的OLED显示装置100A至少在这些区域中，引出配线32和端子34的截面形状的侧面的锥角θ设为小于90°，光固化性树脂不会不均匀存在。因此，不会沿着引出配线32和端子34的侧面形成有机屏障层(实心部)。
在此，参照图3的(c)，说明各层的侧面的锥角θ。图3的(c)是示出各层的侧面的锥角θ的截面图，例如与图4(b)所示的截面图对应。如图3的(c)所示，将与引出配线32的宽度方向平行的截面形状中的侧面的锥角θ表示为θ(32)，其他层的侧面的锥角θ也同样地用θ(构成要素的参照附图标记)表示。
这样，形成在引出配线32上的无机保护层2Pa、形成在无机保护层2Pa上的TFE结构10A的第一无机屏障层12的侧面和第二无机屏障层16的侧面的各锥角θ满足θ(32)≥θ(2Pa)≥θ(12)≥θ(16)的关系。因此，若引出配线32的侧面的锥角θ(32)小于90°，则无机保护层2Pa的侧面的锥角θ(2Pa)及第一无机屏障层12的侧面的锥角θ(12)也小于90°。
若侧面的锥角θ为90°以上，则在专利文献2或3所记载的有机屏障层的形成方法中，有机材料(例如丙烯酸单体)的蒸气或雾状的有机材料沿着侧面与平坦的表面的边界(形成90°以下的角)凝聚，形成有机屏障层(实心部)。这样一来，例如沿着引出配线形成的有机屏障层(实心部)成为将大气中的水蒸气导入有源区域内的路径。
例如，如图5的(a)的比较例的OLED显示装置100B1中的与图4(b)对应的示意性截面图所示，若引出配线32B1的侧面的锥角θ(32B1)及第一无机屏障层12B1的侧面的锥角θ(12B1)为90°以上，则沿着TFE结构10B1的第一无机屏障层12B1的侧面，在第一无机屏障层12B1与第二无机屏障层16B1之间形成有有机屏障层(实心部)14B1。另外，OLED显示装置100B1例如也可以省略实施方式的OLED显示装置100中的无机保护层2Pa，且将引出配线32的侧面的锥角θ(32)和第一无机屏障层12的侧面的锥角θ(12)改变为90°以上。
此外，如图5(b)的比较例的OLED显示装置100B2中的与图4(b)对应的示意性剖视图所示，若引出配线32B2、无机保护层2PaB2及第一无机屏障层12B2的侧面的锥角θ(32B2)、θ(2PaB2)及θ(12B2)为90°以上，则沿着TFE结构10B2的第一无机屏障层12B2的侧面，在第一无机屏障层12B2与第二无机屏障层16B2之间形成有有机屏障层(实心部)14B2。另外，OLED显示装置100B2例如可以将实施方式的OLED显示装置100A中的引出配线32的侧面锥角θ(32)和第一无机屏障层12的侧面锥角θ(12)改变为90°以上。
OLED显示装置100B2与OLED显示装置100B1不同，由于具有无机保护层2PaB2，因此，第一无机屏障层12B2的侧面锥角θ(12B2)容易小于OLED显示装置100B1的第一无机屏障层12B1的侧面锥角θ(12B1)。
图4(b)～(d)所示的本发明的实施方式的OLED显示装置100A中的引出配线32、无机保护层2Pa及第一无机屏障层12的侧面的锥角θ(32)、θ(2Pa)及θ(12)均小于90°，不会沿这些侧面形成有机屏障层14。因此，大气中的水分不会经由有机屏障层(实心部)14到达有源区域R1内，从而能够具有优异的耐湿可靠性。在此，尽管示出了锥角θ(32)、θ(2Pa)以及θ(12)均小于90°的示例，但不限于此，只要至少构成有机屏障层14的正下方的表面的第一无机屏障层12的侧面的锥角θ(12)小于90°，则形成图4(b)所示的层叠结构(无机保护层2Pa与第一无机屏障层12直接接触的部分(不存在有机平坦化层2Pb)以及第一无机屏障层12与第二无机屏障层16直接接触的部分(不存在有机屏障层14))，因此在有源区域R1内，能够抑制、防止大气中的水分经由有机平坦化层2Pb或有机屏障层14侵入。此外，由于具有无机保护层2Pa，能够降低第一无机屏障层12的锥角θ(12)，因此，即使使引出配线32的锥角θ(32)比较大(例如90°)，也能够使第一无机屏障层12的锥角θ(12)小于90°。即，由于能够使引出配线32的锥角θ(32)成为90°或接近90°，因此，能够得到可减小引出配线32的L/S的优点。
另外，在侧面的锥角θ为70°以上且小于90°的范围内，有时沿侧面形成有机屏障层(实心部)14。当然，如果进行灰化处理，则能够除去沿着倾斜的侧面不均匀存在的树脂，但灰化处理所需的时间变长。例如，在将形成于平坦的表面上的树脂除去后也需要长时间的灰化处理。或者，形成于微粒P的周边的有机屏障层(实心部)被过度灰化(除去)，其结果，会产生无法充分发挥形成有机屏障层的效果这样的问题。为了抑制、防止该问题，优选将第一无机屏障层12的锥角θ(12)设为小于70°，进一步优选小于60°。
接着，参照图6至图8，说明比较例的OLED显示装置100C的构造。图6是OLED显示装置100C的示意性俯视图。图7(a)和(b)是OLED显示装置100C的示意性截面图，且图7(a)是沿着图6中的7A-7A’线的截面图，图7(b)是沿着图6中的7B-7B’线的截面图。图8(a)至(c)是OLED显示装置100C的示意性截面图，且图8(a)是沿着图6中的8A-8A’线的截面图，图8(b)是沿着图6中的8B-8B'线的截面图，图8(c)是沿着图6中的8C-8C'线的截面图。
OLED显示装置100C在不具有无机保护层2Pa这点、以及有机平坦化层2Pbc延伸设置至未被TFE结构10C覆盖的区域这点上，与实施方式的OLED显示装置100不同。另外，对与OLED显示装置100A所具有的构成要素实质上相同的构成要素标注相同附图标记并省略说明。
例如，由图6、图7(b)及图8(b)可知，有机平坦化层2Pbc的一部分被暴露于大气(周边气氛)。由此，有机平坦化层2Pbc将成为从暴露于大气的部分吸收水分，将大气中的水蒸气向有源区域R1内引导的路径。与此相对，如图3的(b)及图4(b)所示，在实施方式的OLED显示装置100A中，有机平坦化层2Pb与OLED层3—起被无机保护层2Pa和第一无机屏障层12直接接触的连接部包围。因此，能够解决比较例的OLED显示装置100C所具有的上述的问题。
接着，参照图9以及图10，对用于OLED显示装置100A的TFT的例子、使用制作TFT时的栅极金属层和源极金属层形成的引出配线和端子的例子进行说明。以下说明的TFT、引出配线和端子的结构能够用于上述实施方式的OLED显示装置100A。
在高清晰度的中小型OLED显示装置中，优选使用移动度高的低温多晶硅(简称“LTPS”)TFT或氧化物TFT(例如，包括In(铟)、Ga(镓)、Zn(锌)、O(氧)的四元系(In-Ga-Zn-O系)氧化物TFT)。由于LTPS-TFT和In-Ga-Zn-O系TFT的结构和制造方法是众所周知的，因此以下仅给出简单的说明。
图9的(a)是LTPS-TFT2PT的示意性截面图，TFT2PT可以包含在OLED显示装置100A的电路2中。LTPS-TFT2PT是顶栅型的TFT。
TFT2PT形成在底涂膜2Pp(例如聚酰亚胺膜)1上。尽管省略了上述说明，但是优选在基板1上形成由无机绝缘体形成的底涂膜。
TFT2PT具有：形成在底涂膜2Pp上的多晶硅层2Pse、形成在多晶硅层2Pse上的栅极绝缘层2Pgi、形成在栅极绝缘层2Pgi上的栅极电极2Pg、形成在栅极电极2Pg上的层间绝缘层2Pi、形成在层间绝缘层2Pi上的源极电极2Pss和漏极电极2Psd。源极电极2Pss和漏极电极2Psd在形成于层间绝缘层2Pi和栅极绝缘层2Pgi的接触孔内，分别连接到多晶硅层2Pse的源极区域和漏极区域。
栅极电极2Pg被包含在与栅极总线相同的栅极金属层中，源极电极2Pss和漏极电极2Psd被包含在与源极总线相同的源极金属层中。可以使用栅极金属层和源极金属层来形成引出配线和端子(参照图10后述)。
TFT2PT例如通过以下方式制作。
作为基板1例如准备厚度为15μm的聚酰亚胺膜。
通过等离子体CVD法将底涂膜2Pp(SiO2膜：250nm/SiNx膜：50nm/SiO2膜：500nm(上层/中间层/下层))及a-Si膜(40nm)成膜。
进行a-Si膜的脱氢处理(例如450℃、180分钟退火)。
通过准分子激光退火(ELA)法将a-Si膜多晶硅化。
通过在光刻工序中对a-Si膜进行图案化，从而形成活性层(半导体岛)。
用等离子体CVD法将栅极绝缘膜(SiO2膜：50nm)成膜。
对活性层的沟道区域进行掺杂(B+)。
通过溅射法将栅极金属(Mo：250nm)成膜，并通过光刻工序(包括干蚀刻工序)进行图案化(形成栅极电极2Pg和栅极总线等)。
在活性层的源极区域和漏极区域进行掺杂(P+)。
进行活性化退火(例如450℃、45分钟退火)。如此得到多晶硅层2Pse。
用等离子体CVD法将层间绝缘膜(例如SiO2膜：300nm/SiNx膜：300nm(上层/下层))成膜。
在栅极绝缘膜和层间绝缘膜上通过干蚀刻形成接触孔。这样，可得到层间绝缘层2Pi和栅极绝缘层2Pgi。
用溅射法将源极金属(Ti膜：100nm/Al膜：300nm/Ti膜：30nm)成膜，并通过光刻工序(包括干蚀刻工序)进行图案化(形成源电极2Pss、漏电极2Psd以及源极总线等)。
其后，通过例如等离子体CVD法形成上述的无机保护层2Pa(参照图2及图3)。
图9的(b)为In-Ga-Zn-O系TFT2OT的示意性截面图，TFT2OT可包含于OLED显示装置100A的电路2。TFT2OT是底栅型的TFT。
TFT2OT形成于基板(例如聚酰亚胺膜)1上的底涂膜2Op上。TFT2OT具有：形成在底涂膜2Op上的栅极电极2Og；形成在栅极电极2Og上的栅极绝缘层2Ogi；形成在栅极绝缘层2Ogi上的氧化物半导体层2Ose；以及分别连接在氧化物半导体层2Ose的源极区域上和漏极区域上的源极电极2Oss和漏极电极2Osd。源极电极2Oss和漏极电极2Osd被层间绝缘层2Oi覆盖。
栅极电极2Og被包含在与栅极总线相同的栅极金属层中，源极电极2Oss和漏极电极2Osd被包含在与源极总线相同的源极金属层中。使用栅极金属层和源极金属层形成引出配线和端子，得到具有参照图10后述的结构。
TFT20T例如以如下方式制作。
作为基板1例如准备厚度为15μm的聚酰亚胺膜。
通过等离子体CVD法将底涂膜2Op(SiO2膜：250nm/SiNx膜：50nm/SiO2膜：500nm(上层/中间层/下层)))成膜。
通过溅射法将栅极金属(Cu膜：300nm/Ti膜：30nm(上层/下层))成膜，并通过光刻工序(包括干蚀刻工序)进行图案化(形成栅极电极2Og和栅极总线等)。
用等离子体CVD法将栅极绝缘膜(例如SiO2膜：30nm/SiNx膜：300nm(上层/下层))成膜。
通过溅射法使氧化物半导体膜(In-Ga-Zn-O系半导体膜：100nm)成膜，并通过光刻工序(包括湿蚀刻工序)进行图案化，从而形成活性层(半导体岛)。
用溅射法将源极金属(Ti膜：100nm/Al膜：300nm/Ti膜：30nm(上层/中间层/下层))成膜，并通过光刻工序(包括干蚀刻工序)进行图案化(形成源电极2Oss、漏电极2Osd以及源极总线等)。
进行活性化退火(例如300℃、120分钟退火)。如此得到氧化物半导体层2Ose。
其后，作为保护膜，用等离子体CVD法成膜层间绝缘膜2Oi(例如SiNx膜：300nm/SiO2膜：300nm(上层/下层))。该层间绝缘层2Oi能够兼作上述的无机保护层2Pa(参照图2以及图3)。当然，也可以在层间绝缘层20i上进一步形成无机保护层2Pa。
接着，参照图10(a)～(c)说明根据本发明的另一实施方式的另一OLED显示装置的结构。该OLED显示装置的电路(底板)2具有图9的(a)所示的TFT2PT或图9的(b)所示的TFT2OT，使用制作TFT2PT或TFT2OT时的栅极金属层和源极金属层形成引出配线32A和端子34A。图10的(a)～(c)分别与图4的(b)～(d)对应，对对应的构成要素的参照附图标记加上“A”。此外，图10中的底涂膜2p对应于图9的(a)中的底涂膜2Pp以及图9的(b)中的底涂膜2Op，图10中的栅极绝缘层2gi对应于图9的(a)中的栅极绝缘层2Pgi以及图9的(b)中的栅极绝缘层2Ogi，图10中的层间绝缘层2i与图9的(a)中的层间绝缘层2Pi以及图9的(b)中的层间绝缘层2Oi分别对应。
如图10的(a)～(c)所示，栅极金属层2g及源极金属层2s形成在形成于基板1上的底涂层2p上。虽然图3和图4中省略，但是优选在基板1上形成由无机绝缘体形成的底涂膜2p。
如图10(a)～(c)所示，引出配线32A和端子34A形成为栅极金属层2g和源极金属层2s的层叠体。由引出配线32A和端子34A的由栅极金属层2g形成的部分例如具有与栅极总线相同的截面形状，引出配线32A和端子34A的由源极金属层2s形成的部分例如具有与源极总线相同的截面形状。例如，500ppi的5.7型显示装置的情况，由栅极金属层2g形成的部分的线宽例如为10μm，相邻间距离为16μm(L/S＝10/16)，由源极金属层2s形成的部分的线宽例如为16μm，相邻间距离为10μm(L/S＝16/10)。锥角θ均小于90°，优选小于70°，进一步优选在60°以下。另外，形成于有机平坦化层Pb之下的部分的锥角也可以是90°以上。
接着，参照图11说明根据本发明的另一实施方式的OLED显示装置的结构及其制造方法。图11所示的OOLED显示装置具有图9的(a)所示的LTPS-TFT2PT。当然，也可以代替LTPS-TFT2PT而使用图9的(b)所示的In-Ga-Zn-O系TFT2OT，也可以使用其他公知的TFT。此外，在图11的(a)和(b)中，一并图示了与OLED的上部电极(共用电极)46电连接的共用配线2Pc及接触部2Pcv。
本实施方式的OLED显示装置100D还具有形成于有机平坦化层2Pb上的第二无机保护层2Pa2，在第二无机保护层2Pa2的表面的算术平均粗糙度Ra为50nm以下的方面，与之前的实施方式不同。
OLED3的下部电极、有机层(也称为有机EL层，至少包括有机发光层。)要求高平坦性。平坦性低时，例如OLED3的发光效率降低。有机平坦化层2Pb由在元件基板(制造过程中为了简便而称为元件基板。)的表面上赋予的液态有机树脂材料(可以含有溶剂)形成，因此能够吸收有机平坦化层2Pb的基底的凹凸(高低差)，形成平坦的表面。然而，由液状的树脂材料形成的有机树脂膜的表面具有算术平均粗糙度Ra超过100nm直至300nm左右的粗糙度(可表现为“波纹”)(参照图11的(a))。若在具有这样的表面粗糙度的有机平坦化层2Pb上形成OLED3，则无法充分提高发光效率。例如，即使采用微小共振器结构，也存在无法充分地显现其效果的问题。
因此，在本发明的实施方式中，在如上所述地形成的有机树脂膜上形成第二无机保护膜，对第二无机保护膜的表面实施化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing：CMP，以下称为“CMP”。)。通过实施CMP，将第二无机保护膜的算术平均粗糙度Ra控制为50nm以下，优选为30nm以下。算术平均粗糙度Ra优选较小，下限值不受限制，但考虑到CMP所需的成本、时间与效果的关系，算术平均粗糙度Ra可以为10nm以上，也可以为20nm以上。
另外，表面粗糙度可以使用例如共聚焦激光显微镜或原子力显微镜(AFM)来测量。测量范围优选包含像素的中心附近，基准长度根据表面粗糙度而适当设定。
在本说明书中，为了区别基于有机平坦化层2Pb的平坦化和基于CMP的平坦化，将基于CMP的平坦化称为“平滑化”。
图11的(a)示意性地示出在驱动电路层2上刚形成第一无机保护膜2Pa1、有机平坦化膜2Pb以及第二无机保护膜2Pa2之后的状态，该第一无机保护膜2Pa1成为第一无机保护层2Pa1，该有机平坦化膜2Pb成为有机平坦化层2Pb，该第二无机保护膜2Pa2成为第二无机保护层2Pa2。第一无机保护膜2Pa1和第二无机保护膜2Pa2通过金属掩模选择性地成膜在期望的区域。此外，有机平坦化膜2Pb选择性地涂布形成于元件基板20的所期望的区域，先整面形成后，除去不需要的部分。第一无机保护膜2Pa1以及第二无机保护膜2Pa2分别在不具有接触孔等的开口部这点上，与第一无机保护层2Pa1及第二无机保护层2Pa2不同，但为了简便，以相同的参照附图标记表示。同样地，有机平坦化膜2Pb在不具有接触孔等开口部的方面与有机平坦化层2Pb不同，但为了简化，用相同的参照附图标记表示。另外，第一无机保护层2Pa1、第二无机保护层2Pa2与上述的无机保护层2Pa同样地形成。
有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sa具有算术平均粗糙度Ra超过100nm至300nm左右的粗糙度。如果使用不具有感光性的树脂形成，则与使用感光性树脂形成相比，通过流平剂的添加效果等能够得到算术平均粗糙度小的表面，算术平均粗糙度Ra超过50nm。
这样的形成于有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sa上的第二无机保护膜2Pa2的表面2Pa2_Sa的表面粗糙度反映有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sa的表面粗糙度，其算术平均粗糙度Ra超过50nm。
因此，在本发明的实施方式的OLED显示装置100D中，如图11的(b)所示，第二无机保护膜2Pa2的表面2Pa2_Sb被平滑化，算术平均粗糙度Ra被控制在50nm以下。
第二无机保护膜2Pa2成膜时的厚度(图11的(a))为有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sa的算术平均粗糙度Ra的大约3倍以上，通过对其表面进行CMP，得到算术平均粗糙度Ra为50nm以下的表面2Pa2_Sb。表面2Pa2_Sb的算术平均粗糙度Ra优选为30nm以下。算术平均粗糙度Ra优选较小，下限值不受限制，但考虑到CMP所需的成本、时间与效果的关系，算术平均粗糙度Ra可以为10nm以上，也可以为20nm以上。
例如，在用SiNx膜的单层通过等离子体CVD法形成第二无机保护膜2Pa2的情况下，例如，如果以不超过10nm/s的成膜速度形成SiNx膜，则得到基本直接反映作为其基底的有机平坦化膜2Pb的表面2Pb_Sa的算术平均粗糙度Ra的第二无机保护膜2Pa2的表面2Pa2_Sa。通过实施之后的CMP，第二无机保护膜2Pa2的表面2Pa2_Sb被平滑化为算术平均粗糙度Ra为50nm以下。
CMP例如使用含有中性的二氧化铈(CeO2)系的研磨剂的浆液、或者含有气相二氧化硅系、胶态二氧化硅系的研磨剂的浆液来进行。或者，也可以使用包含氧化铝(Al2O3)粉末的浆料。作为药液，在中性的水溶液、醇的基础上，当基板1是玻璃基板时，可以使用KOH水溶液。在基板1为聚酰亚胺膜的情况下，优选中性的药液。研磨垫的载荷优选为50g/cm2以上150g/cm2以下，转速优选为20rpm以上40rpm以下。研磨所需的时间为约30秒至约150秒。
根据本发明的实施方式的OLED显示装置中，为了抑制发光效率的降低所需要的平滑化水平与超LSI的光刻工艺、光学透镜的表面所要求的平滑化水平相比，低1个数量级左右(算术平均粗糙度Ra的值大10倍左右)，因此，可以广泛使用在一般的CMP中使用的公知的研磨剂。
通过使第二无机保护层2Pa2的表面平滑化，能够使形成于第二无机保护层2Pa2上的OLED3的下部电极、有机层以及上部电极平滑，因此能够提高OLED显示装置的发光效率。
接着，通过对形成在元件基板20的期望区域的第一无机保护膜2Pa1、有机平坦化膜2Pb以及第二无机保护膜2Pa2进行一并图案化，从而形成接触孔CH1、CH2等开口部。该图案化例如可以通过使用O2和CF4的混合气体的干蚀刻来进行。因此，形成有机平坦化膜2Pb的树脂可以不具有感光性。另外，如图11的(c)所示，为了形成第一无机保护层2Pa1与构成TFE结构10D的第一无机屏障层(未图示)直接接触的部分，仅第一无机保护层2Pa1的剩余部分例如可通过使用多灰度掩模来形成。
接着，形成下部电极42和上部电极用接触部43。下部电极42在接触孔CH1内与漏极电极2Psd电连接。
接着，形成界定多个像素Pix的每一个的堤层48。堤层48具有与像素Pix对应的开口部，开口部的侧面包括具有正锥形侧面部分的斜面。堤层48的斜面包围各像素的周围。堤层48例如优选使用感光性树脂(例如聚酰亚胺或丙烯酸树脂)形成。堤层48的厚度例如为1μm以上且2μm以下。堤层48的斜面的倾斜角为60°以下。当堤层48的斜面的倾斜角θb超过60°时，存在位于堤层48之上的层产生缺陷的情况。
如上所述，为了除去包含在堤层48中的水分以及包含在有机平坦化层2Pb中的水分，优选加热(烘干)。加热温度优选为例如100℃以上(例如1小时以上)，更优选为250℃以上(例如15分钟以上)。气氛可以在大气压下。如果在减压气氛下进行加热，则能够缩短加热时间。为了在该加热(烘烤)工序中不产生热劣化，堤层48和有机平坦化层2Pb优选以耐热性高的树脂材料形成，例如优选以聚酰亚胺形成。
其后，会有中断元件基板的制造，保管或搬运元件基板的情况。在这种情况下，如上所述，形成覆盖形成至堤层48的元件基板的表面的正型光致抗蚀剂膜即可。在保管或移动后，在即将形成有机层44之前，通过除去光致抗蚀剂膜，能够得到清洁的表面。此外，在即将形成有机层44之前，通过加热去除有机平坦化层2Pb及堤层48所含的水分。
接着，在下部电极42之上形成有机层44。有机层44例如通过蒸镀法形成。在有机层44之上形成上部电极46。上部电极46与上部电极用接触部43接触，经由接触部2Pcv与公共配线2Pc电连接。
下部电极42和上部电极46例如分别构成阳极和阴极。上部电极46是在有源区域的像素整体形成的共用的电极，下部电极(像素电极)42按每个像素形成。若在下部电极42和有机层44之间存在堤层48，则不从下部电极42向有机层44注入空穴。因此，由于存在堤层48的区域不作为像素Pix发挥功能，因此堤层48界定像素Pix的外缘。堤层48也称为PDL(PixelDefining Layer，像素定义层)。
这样形成了OLED3后，形成TFE结构10D。TFE结构10D具有与上述TFE结构10A同样的结构。即，TFE结构10D从接近OLED3的一侧起具有第一无机屏障层(例如SiNx层)12、有机屏障层14以及第二无机屏障层(例如SiNx层)16。如图11的(c)所示，第一无机屏障层12与第二无机保护层2Pa2的上表面以及倾斜侧面、有机平坦化层2Pb的倾斜侧面以及第一无机保护层2Pa1的上表面接触。即，OLED显示装置100D在其端部具有与图3的(b)所示的OLED显示装置100A同样的结构，具有优异的耐湿可靠性。
接着，参照图12的(a)和(b)，说明用于形成有机屏障层的成膜装置200和使用该成膜装置200的成膜方法。图12的(a)及(b)是示意性地示出成膜装置200的构成的图，图12的(a)示出了在包含光固化性树脂的蒸气或雾状的光固化性树脂的腔室内，在第一无机屏障层上使光固化性树脂凝聚的工序中的成膜装置200的状态，图12的(b)示出了照射使光固化性树脂感光的光而使光固化性树脂固化的工序中的成膜装置200的状态。
成膜装置200具有腔室210、将腔室210的内部分割为两个空间的间隔壁234。在腔室210的内部中被间隔壁234隔开的一个空间中，配置有载置台212和喷淋板220。在由间隔壁234隔开的另一个空间中配置有紫外线照射装置230。腔室210将其内部的空间控制为规定的压力(真空度)和温度。载置台212具有接收元件基板20的上表面，能够将上表面冷却至例如-20℃，其中元件基板20具有多个形成有第一无机屏障层的OLED3。
喷淋板220以在其与间隔壁234之间形成间隙部224的方式配置，具有多个贯通孔222。间隙部224的铅垂方向尺寸例如可以为100mm以上且1000mm以下。供给至间隙部224的丙烯酸类单体(蒸汽或雾状)从喷淋板220的多个贯通孔222供给至腔室210内的载置台212侧的空间。根据需要，丙烯酸单体被加热。丙烯酸单体的蒸汽或雾状的丙烯酸单体26p附着或接触元件基板20的第一无机屏障层。丙烯酸单体26从容器202以规定的流量被供给到腔室210内。经由配管206向容器202供给丙烯酸单体26，并且从配管204向容器202供给氮气。向容器202的丙烯酸单体的流量由质量流量控制器208控制。由喷淋板220、容器202、配管204、206以及质量流量控制器208等构成原料供给装置。
紫外线照射装置230具有紫外线光源和可选的光学元件。紫外线光源例如也可以是紫外线灯(例如水银灯(包括高压、超高压)、水银氙灯或者金属卤化物灯)。光学元件例如是反射镜、棱镜、透镜以及衍射元件。
紫外线照射装置230配置在规定位置时，向载置台212的上表面射出具有规定的波长及强度的光。间隔壁234和喷淋板220优选由紫外线的透过率高的材料、例如石英形成。
能够使用成膜装置200例如以下那样形成有机屏障层14。在此，说明使用丙烯酸单体作为光固化性树脂的例子。
向腔室210内供给丙烯酸单体26p。元件基板20在载置台212上被冷却为例如-15℃。丙烯酸单体26p在元件基板20的第一无机屏障层12上冷凝。通过控制此时的条件，从而能够使液状的丙烯酸单体仅偏向存在于第一无机屏障层12所具有的凸部的周围。或者，控制条件，以使在第一无机屏障层12上凝聚了的丙烯酸单体形成液膜。
通过调整液态的光固化性树脂的粘度及/或表面张力，能够控制液膜的厚度、第一无机屏障层12的与凸部接触的部分的形状(凹形状)。例如，粘度和表面张力由于依赖于温度，因此，能够通过调节元件基板的温度来控制。例如，存在于平坦部上的实心部的大小可以通过液膜的与第一无机屏障层12的凸部接触的部分的形状(凹形状)以及之后进行的灰化处理的条件来控制。
接着，使用紫外线照射装置230，典型地，通过对元件基板20的整个上表面照射紫外线232以使第一无机屏障层12上的丙烯酸单体固化。作为紫外线光源，例如使用在365nm处具有主峰值的高压汞灯，作为紫外线强度，例如以12mW/cm2，照射约10秒。
由如此方式形成由丙烯酸树脂构成的有机屏障层14。该有机屏障层14的形成工序的产距时间例如低于约30秒，量产性非常高。
也可以在固化液膜状的光固化性树脂后，经过灰化处理，仅在凸部的周围形成有机屏障层14。此外，在通过使不均匀存在的光固化性树脂固化以形成有机屏障层14时，也可以实施灰化处理。通过灰化处理，能够提高有机屏障层14与第二无机屏障层16的粘接性。即，灰化处理不仅用于除去暂时形成的有机屏障层的多余部分，还可以用于对有机屏障层14的表面进行改性(亲水化)。
灰化可以使用公知的等离子体灰化装置、光激发灰化装置、UV臭氧灰化装置进行。例如，可以通过使用N2O、O2及O3中的至少一种气体的等离子体灰化，或者在这些气体中进一步组合紫外线照射来进行。在通过CVD法将SiNx膜作为第一无机屏障层12和第二无机屏障层16成膜的情况下，使用N2O作为原料气体，因此，在将N2O用于灰化时，得到能够简化装置这样的优点。
进行灰化时，有机屏障层14的表面被氧化，被改性为亲水性。此外，有机屏障层14的表面被大致均匀地切削同时形成极其微细的凹凸，表面积增大。关于进行灰化时的表面积增大效果，相比于对作为无机材料的第一无机屏障层12，对有机屏障层14的表面而言更大。因此，当有机屏障层14的表面被改性为亲水性时，表面积增大，因而与第二无机屏障层16的密合性提高。
其后，输送至用于形成第二无机屏障层16的CVD腔室，例如在与第一无机屏障层12相同的条件下形成第二无机屏障层16。第二无机屏障层16形成于形成有第一无机屏障层12的区域，因此在有机屏障层14的非实心部形成有第一无机屏障层12与第二无机屏障层16直接接触的无机屏障层连接部。因此，如上所述，抑制、防止大气中的水蒸气经由有机屏障层到达有源区域内。
另外，第一无机屏障层12和第二无机屏障层16例如以以下方式形成。通过使用SiH4和N2O气体的等离子体CVD法，例如，在将成膜对象的基板(OLED3)的温度控制为80℃以下的状态下，能够以400nm/min的成膜速度形成厚度400nm的无机屏障层。这样得到的无机屏障层的折射率为1.84中，400nm可见光的透射率为90％(厚度400nm)。此外，膜应力的绝对值为50MPa。
另外，作为无机屏障层，除了SiNx层之外，还可以使用SiO2层、SiOxNy(x>y)层、SiNxOy(x>y)层、Al2O3层等。光固化性树脂例如包含含有乙烯基的单体。其中，优选使用丙烯酸单体。丙烯酸单体根据需要可以混合光聚合引发剂。可以使用公知的各种丙烯酸酯单体。也可以将多种丙烯酸单体混合。例如，也可以将双官能单体和三官能以上的多官能单体混合。此外，也可以混合低聚物。光固化性树脂的固化前的室温(例如25℃)的粘度优选不超过10Pa·s，特别优选1～100mPa·s。粘度高时，有时难以形成厚度为500nm以下的薄液膜。
在上述中，虽然说明了具有柔性基板的OLED显示装置及其制造方法，但是本发明的实施方式不限于例示的实施方式，能够广泛适用于具有：在不具有柔软性的基板(例如玻璃基板)上形成的有机EL元件、在有机EL元件上形成的薄膜密封结构的有机EL装置(例如有机EL照明装置)。
工业上的实用性
本发明的实施方式用于有机EL装置及其制造方法。本发明的实施方式尤其适用于柔性的有机EL显示装置及其制造方法。
附图标记说明
1：柔性基板
2：底板(电路)
2Pa：无机保护层(第一无机保护层)、无机保护膜(第一无机保护膜)
2Pa1：第一无机保护层、第一无机保护膜
2Pa2：第二无机保护层、第二无机保护膜
Pb：有机平坦化层、有机平坦化膜
3：有机EL元件
4：偏光板；
10薄膜密封结构(TFE结构)
12：第一无机屏障层(SiNx层)
14有机屏障层(丙烯酸树脂层)
16：第二无机屏障层(SiNx层)
20：元件基板
26：丙烯酸单体
26p：丙烯酸单体的蒸汽或雾状的丙烯酸单体
100、100A、100D：有机EL显示装置
200成膜装置

Claims (10)

1.一种有机EL装置，其特征在于，其包括：
基板、驱动电路层、第一无机保护层、有机平坦化层、第二无机保护层、有机EL元件层、薄膜密封结构，
所述驱动电路层包括：
多个TFT，其形成在所述基板上；
多条栅极总线和多条源极总线，其分别与所述多个TFT的任一个连接；
多个端子；
多条引出配线，其使所述多个端子与所述多条栅极总线或所述多条源极总线的任一条连接，所述第一无机保护层形成于所述驱动电路层上，至少露出所述多个端子，
所述有机平坦化层是形成在所述第一无机保护层上的有机平坦化层，且具有算术平均粗糙度Ra超过50nm的表面，
所述第二无机保护层是形成于所述有机平坦化层上的第二无机保护层，且具有算术平均粗糙度Ra为50nm以下的表面，
所述有机EL元件层形成在所述第二无机保护层上，且具有分别与所述多个TFT的任一个连接的多个有机EL元件，
所述薄膜密封结构以覆盖所述有机EL元件层的方式形成，具有第一无机屏障层、与所述第一无机屏障层的上表面接触的有机屏障层以及与所述有机屏障层的上表面接触的第二无机屏障层，所述有机屏障层形成在由无机屏障层连接部包围的区域内，所述无机屏障层连接部与所述第一无机屏障层和所述第二无机屏障层直接接触，
从所述基板的法线方向观察时，在形成有所述第一无机保护层的区域内形成有所述有机平坦化层，在形成有所述有机平坦化层的区域内配置有所述多个有机EL元件，所述薄膜密封结构的外缘与所述多条引出配线交叉，且存在于所述有机平坦化层的外缘与所述第一无机保护层的外缘之间，
在所述多条引出配线上所述第一无机保护层与所述第一无机屏障层直接接触的部分中，所述第一无机屏障层的、与所述多条引出配线的线宽方向平行的截面形状中的侧面的锥角小于90°。
2.根据权利要求1所述的有机EL装置，其特征在于，所述第一无机屏障层的所述侧面的所述锥角小于70°。
3.根据权利要求1或2所述的有机EL装置，其特征在于，所述有机平坦化层由不具有感光性的树脂形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的有机EL装置，其特征在于，所述有机平坦化层由聚酰亚胺形成。
5.一种制造方法，是权利要求1至4中任一项所述的有机EL装置的制造方法，其特征在于，
所述制造方法包括：
工序A，在所述基板上形成所述驱动电路层；
工序B，在驱动电路层上形成第一无机保护膜；
工序C，在所述第一无机保护膜上形成有机平坦化膜；
工序D，在所述有机平坦化膜上形成第二无机保护膜；
工序E，对所述第二无机保护膜的表面实施化学机械研磨；
工序F，通过对所述第一无机保护膜、所述有机平坦化膜及所述第二无机保护膜进行图案化，得到所述第一无机保护层、所述有机平坦化层及所述第二无机保护层；
工序G，将所述有机平坦化层加热至100℃以上的温度；
工序H，在所述工序G之后，在上述第二无机保护层上形成上述有机EL元件所包含的有机层。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述工序F包含一并形成贯通所述第一无机保护膜、所述有机平坦化膜及所述第二无机保护膜的接触孔的工序。
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其特征在于，
在所述工序F之后且所述工序G之前，还包括：
形成覆盖所述有机平坦化层的正型光致抗蚀剂膜的工序F1；以及
通过将所述光致抗蚀剂膜进行整面曝光后进行显影来除去所述光致抗蚀剂膜的工序F2。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，
在所述工序Fl与所述工序F2之间还包括保管或搬运所述光致抗蚀剂膜形成的所述基板的工序。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的制造方法，其特征在于，
所述制造方法还包括：
工序I，在所述工序H之后，在形成有所述多个有机EL元件的有源区域选择性地形成所述第一无机屏障层；
工序J，在所述工序F之后，将所述基板配置于腔室内，向所述腔室内供给光固化性树脂的蒸气或雾状的光固化性树脂；
工序K，在所述第一无机屏障层上使光固化性树脂凝聚的工序，以使所述光固化性树脂不存在于所述锥角小于90°的所述第一无机屏障层的部分上的方式，使所述光固化性树脂冷凝；
工序L，在所述工序J之后，通过向被冷凝的所述光固化性树脂照射光，形成由光固化树脂构成的所述有机屏障层。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的制造方法，其特征在于，
工序I，在所述工序G之后，在形成有所述多个有机EL元件的有源区域选择性地形成所述第一无机屏障层；
工序J，在所述工序G之后，将所述基板配置于腔室内，向所述腔室内供给光固化性树脂的蒸汽或雾状的光固化性树脂；
工序K，在所述第一无机屏障层上使所述光固化性树脂冷凝，形成液态膜；
工序L，通过对所述光固化性树脂的所述液态膜照射光，形成光固化树脂层；
工序M，通过对所述光固化树脂层进行局部灰化来形成所述有机屏障层。
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