JP2004319118A

JP2004319118A - 表示装置の製造方法及びその製造装置

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Publication number: JP2004319118A
Application number: JP2003107839A
Authority: JP
Inventors: Muneharu Akiyoshi; 宗治秋吉
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】製造歩留まりを改善することができ、しかも、大画面化が可能な信頼性の高い表示装置の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【解決手段】表示装置は、アレイ基板１００と、封止基板２００とを備えている。アレイ基板１００は、マトリクス状に配置された画素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に共通に形成された第２電極６６と、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、アレイ基板１００と封止基板２００との間に所定のギャップを形成するよう配置されたスペーサ８０と、を備えている。スペーサ８０は、インクジェットヘッドから１００℃以上の融点を有する有機材料を吐出して形成することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表示装置の製造方法及び製造装置に係り、特に、複数の自己発光素子を含んで構成される表示装置の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、自発光性素子であることから、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。
【０００３】
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、アレイ基板に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有機ＥＬ素子をマトリックス状に配置することにより構成される。有機活性層は、低分子系材料や高分子系材料を用いて、蒸着法、インクジェット法、スピンコート法などにより形成される。
【０００４】
このような有機ＥＬ素子を備えたアレイ基板は、シール材を介して貼り合わせられた封止基板により封止される。封止基板は、有機ＥＬ素子に接触しないよう所定のギャップを持って配置されるが、大画面化に伴って基板サイズが大きくなるにしたがい、封止基板及びアレイ基板が撓み、封止基板が有機ＥＬ素子に接触しやすくなる。
【０００５】
このため、基板が破損したり、有機ＥＬ素子を破壊してしまうおそれがあり、表示装置としての信頼性を損なう原因となる。また、製造過程において、基板表面に偏向板を貼り付けるときや表示装置の運搬するときに加わる衝撃によって、有機ＥＬ素子を破壊してしまうおそれがあり、製造歩留まりの低下を招く原因となる。
【０００６】
一方で、液晶表示装置の技術分野では、一対の基板間にスペーサを配置して両基板間に所定のギャップを形成する技術が知られている。例えば、球状スペーサと樹脂との混合液をインクジェット法にて塗布し、乾燥することでスペーサを配置する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
しかしながら、このような球状スペーサをインクジェット法にて配置する場合、インクジェットノズルに球状スペーサが詰まることによる吐出不良に起因して所望の位置にスペーサを配置することができなくなる恐れがある。また、樹脂に球状スペーサを分散させた混合液の粘度や周辺の条件によっては、表示装置の厚み方向に球状スペーサが積層されることがあり、一定の高さのスペーサを形成することが困難である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１０５９４６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
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、製造歩留まりを改善することができ、しかも、大画面化が可能な信頼性の高い表示装置の製造方法及びその製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の様態による表示装置の製造方法は、
マトリクス状に配置された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、を備えた第１基板と、
前記第１基板に対向して配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に所定のギャップを形成するよう配置されたスペーサと、を備えた表示装置の製造方法であって、
前記スペーサは、インクジェットヘッドから１００℃以上の融点を有する有機材料を吐出して形成することを特徴とする。
【００１１】
この発明の第２の様態による表示装置の製造装置は、
表示装置用基板を載置するステージと、
前記表示装置用基板に向けてスペーサを形成するための１００℃以上の融点を有する有機材料を吐出するインクジェットヘッドとを備え、
前記インクジェットヘッドは、ノズルから吐出される有機材料をその融点以上の温度に加熱する加熱機構を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置の製造方法及びその製造装置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、表示装置として、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。
【００１３】
有機ＥＬ表示装置は、図１及び図２に示すように、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を密封する封止基板２００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。
【００１４】
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及び画素スイッチ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および駆動トランジスタは、例えば薄膜トランジスタにより構成され、ここでは、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。
【００１５】
各種有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、基本的に同一構成であり、画素毎ＰＸ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、によって構成される。
【００１６】
また、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。さらに、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に走査信号を供給する走査線駆動回路１０７と、信号線Ｘｎ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。
【００１７】
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。駆動トランジスタ２０は、有機ＥＬ素子４０と直列に接続されている。また、蓄積容量素子３０は、画素スイッチ１０と直列に、且つ駆動トランジスタ２０と並列に接続されており、蓄積容量素子３０の両電極は、駆動トランジスタ２０のゲート電極及びソース電極にそれぞれ接続されている。
【００１８】
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側端は、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。
【００１９】
また、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の一端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の他端及び電源供給線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。
【００２０】
画素スイッチ１０は、対応走査線Ｙｍを介して選択されたときに対応信号線Ｘｎの映像信号を蓄積容量素子３０に書き込み、駆動トランジスタ２０の駆動を制御する。
【００２１】
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。
【００２２】
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る。この第１電極６０は、ここではＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：インジウム・ティン・オキサイド）やＩＺＯ（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、陽極として機能する。
【００２３】
有機活性層６４は、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る。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る。この発光層は、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る。
【００２４】
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る。
【００２５】
また、アレイ基板１００は、表示エリア１０２において、各画素ＲＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を分離する隔壁７０を備えている。隔壁７０は、第１電極６０の周縁に沿って格子状に配置されている。また、この隔壁７０は、親水性を有する第１絶縁層７１、及び、第１絶縁層７１上に配置され疎水性を有する第２絶縁層７２を積層した構造を有している。隔壁７０は、例えば３μｍ程度の高さ（すなわち第１絶縁層７１及び第２絶縁層の総膜厚）に形成されている。
【００２６】
第１絶縁層７１は、各画素ＰＸにおいて、実質的に表示に寄与する開口部ＡＰを規定する。すなわち、第１絶縁層７１は、配線基板１２０上に独立島状に形成された第１電極６０の周縁を例えば１乃至４μｍ程度の幅で覆うように配置され、第１電極６０を画素毎に電気的に分離する。また、第１絶縁層７１の周端面７１Ａによって囲まれた開口部ＡＰは、第１電極６０を露出し、第１電極６０上への有機活性層６４の配置を可能とする。第２電極６６は、各画素ＰＸの有機活性層６４及び隔壁７０を覆うように配置される。
【００２７】
さらに、アレイ基板１００は、表示エリア１０２において、アレイ基板１００と封止基板２００との間に所定のギャップを形成するように配置されたスペーサ８０を備えている。このスペーサ８０は、第２電極６６上に形成されている。より詳細には、スペーサ８０は、隔壁７０の真上に位置する第２電極６６上に形成されている。
【００２８】
また、このスペーサ８０は、例えば１００℃以上の融点を有する有機材料によって形成される。より望ましくは、スペーサ８０は、１５０℃以上に加熱した状態で２０ｃＰ以下の粘度を有するような有機材料によって形成される。例えば、スペーサ８０は、ワックス系の有機材料によって形成される。
【００２９】
すなわち、スペーサ８０は、有機ＥＬ表示装置を製造する過程において、高温に曝されるすべての熱処理過程後に形成されるため、１００℃以上の融点を有する材料であれば、後の工程で軟化することがなく変形を防止することができる。また、実際の使用環境下において、スペーサ８０が有機ＥＬ素子から発生する熱により加熱されたとしても４０〜６０℃程度であり、４０℃以上高い融点を有する材料であれば軟化することはない。
【００３０】
また、このスペーサ８０は、後に説明するようにインクジェット装置によって形成されるため、ノズルから吐出可能な液状材料で形成されることが要求される。すなわち、２０ｃＰ以下の粘度であれば十分な流動性をもつことができ、ノズルから吐出可能であるとともに、吐出される液状材料の吐出量も高い精度で制御可能である。
【００３１】
また、ノズルから吐出された液状材料は、目標地点に到達した時点で瞬時に硬化する必要がある。すなわち、液状材料が目標地点に到達した時点で高い粘性を持っていると、十分な高さを有したスペーサを成形することができず、また高さもばらついてしまう。このため、インクジェット装置の使用環境である常温でほとんど流動性を持たないことが要求される。
【００３２】
つまり、スペーサ８０を形成する有機材料は、１００℃以上の融点を有する（または１５０℃以上で２０ｃＰ以下の粘度を有する）ことで、１００℃以上（または１５０℃以上）の高温に加熱した状態でノズルから吐出され、常温の目標地点に到達した時点で瞬時に硬化する。これにより、高さのばらつきの少ないスペーサ８０を形成することが可能となる。
【００３３】
さらに、このスペーサ８０は、鉛筆硬度にして４〜５Ｈの硬度を有している。すなわち、スペーサ８０の硬度は、感光性樹脂レジストで形成したスペーサと同等もしくはそれ以上であり、アレイ基板１００と封止基板２００との間のギャップを維持するのに十分な硬度である。
【００３４】
このような構造のアレイ基板１００及び封止基板２００は、シール材４００によって封止されている。このシール材４００は、例えば紫外線硬化型樹脂によって形成されている。アレイ基板１００と封止基板２００との間には、隔壁７０とスペーサ８０とによって所定ギャップが形成され、このようなギャップに形成された密閉空間には、窒素ガスなどの不活性ガスが充填されている。また、この密閉空間の内部には、乾燥剤が配置され、有機ＥＬ素子４０に悪影響を与えない程度の乾燥状態に維持されている。
【００３５】
なお、スペーサ８０の高さは、スペーサ８０の配置密度（単位面積あたりのスペーサの占有面積）にもよるが、封止基板２００の接触により有機ＥＬ素子４０の破壊を防止するためには２０μｍ以上であることが望ましい。しかしながら、余りに高い高さのスペーサを形成した場合、密閉空間の体積が大きくなり、十分な乾燥状態が維持できなくなるおそれがあるため、１００μｍ以下であることが望ましい。
【００３６】
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に電子及びホールを注入し、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側から出射される。
【００３７】
ところで、上述したスペーサ８０は、表示装置の製造装置すなわち塗布装置（ここではインクジェット装置）を用いて形成される。このインクジェット装置１１３０は、例えば、図３の（ａ）に示すように、ワークとしての基板（アレイ基板または封止基板）Ｗが載置されるステージ１１３１を備えている。このステージ１１３１は、図示しない温度制御機構によって、その表面温度が１５℃以下に設定されている。これにより、ステージ１１３１上に載置された基板Ｗは、１５℃以下の温度に調整される。
【００３８】
ステージ１１３１の上方には、インクジェットヘッド１１３２が配置されている。ステージ１１３１の下方には、レール１１３３及び１１３４が互いに略直交するように配置されている。ステージ１１３１は、図示しない駆動機構によって、レール１１３３上をそれが延在する方向（Ｘ方向）に沿って移動可能である。また、レール１１３３は、ステージ１１３１とともに、図示しない駆動機構によって、レール１１３４上をそれが延在する方向（Ｙ方向）に沿って移動可能である。このような構成により、ステージ１１３１及びステージ１１３１上に載置された基板Ｗが、インクジェットヘッド１１３２に対して、互いに略直交するＸ方向及びＹ方向の双方に相対移動可能である。
【００３９】
このインクジェットヘッド１１３２は、２３０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上の熱伝導率を有する金属材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）・銀（Ａｇ）などを主に含むような金属材料によって形成される。また、このインクジェットヘッド１１３２は、図３の（ｂ）に示すように、スペーサ８０を形成するための液状の有機材料を基板Ｗに向けて吐出するノズル１１３２Ａを備えている。さらに、このインクジェットヘッド１１３２は、ノズル１１３２Ａから吐出される有機材料をその融点以上の温度に加熱する加熱機構１１３２Ｂを備えている。この加熱機構１１３２Ｂは、例えば、インクジェットヘッド１１３２に巻きつけたバンドヒータによって構成される。この加熱機構１１３２Ｂにより、熱伝導率の高いインクジェットヘッド１１３２を昇温し、供給された有機材料を最適な粘度を有する液状とする。
【００４０】
このような構成により、インクジェットヘッド１１３２は、有機材料をその融点以上の温度に加熱して十分な流動性を有する液状材料とした上で、１５℃以下の温度に調整されたステージ１１３１上に載置されている基板Ｗに向けて吐出する。これにより、インクジェットヘッド１１３２のノズル１１３２Ａから吐出された液状材料は、基板Ｗに到達した時点で瞬時に硬化し、所望する高さのスペーサ８０を形成する。
【００４１】
次に、スペーサ８０の構造例について説明する。
（第１構造例）
まず、第１構造例のスペーサ８０は、格子状に形成されている。すなわち、図４に示すように、有機ＥＬ素子４０は、格子状に形成された隔壁７０によって画素分離される。スペーサ８０は、隔壁７０の真上に位置する第２電極６６上において、例えばＸ方向に沿って連続的に延出された第１スペーサ８０Ａと、Ｙ方向に沿って延出されるとともに第１スペーサ８０Ａと交差しないように配置された第２スペーサ８０Ｂとを備えて構成される。
【００４２】
このような構造のスペーサ８０は、例えば、まず隔壁７０の真上に位置する第２電極６６に向けてインクジェットヘッド１１３２のノズル１１３２Ａを配置し、レール１１３３に沿ってＸ方向にステージ１１３１を移動しつつ液状の有機材料を連続的に吐出することで第１スペーサ８０Ａを形成する。その後、レール１１３４に沿ってＹ方向にステージ１１３１及びレール１１３３を移動しつつ液状の有機材料を所定間隔で吐出することで形成される。
【００４３】
このような第１構造例のスペーサ８０は、高さのばらつきが少なく、しかも高密度に配置することができる。このため、アレイ基板１００と封止基板２００との間に均一なギャップを形成することができ、しかも、高い機械的強度を確保することができる。
【００４４】
また、外部から加わった衝撃は、格子状のスペーサ８０に分散されるため、有機ＥＬ素子４０の破壊を防止することができる。このため、製造歩留まりの低下を招くことなく、信頼性の高い高品位な表示装置を提供することができる。なお、スペーサ８０は、隔壁７０の全体に沿って配置する必要はなく、要求される性能や画面サイズなどに応じて適当な配置密度で配置されれば良い。
【００４５】
（第２構造例）
第２構造例のスペーサ８０は、柱状に形成されている。すなわち、図５に示すように、スペーサ８０は、隔壁７０の真上に位置する第２電極６６上において、所定の配置密度で柱状に形成されている。
【００４６】
このような構造のスペーサ８０は、例えば、まず隔壁７０の真上に位置する第２電極６６に向けてインクジェットヘッド１１３２のノズル１１３２Ａを配置し、レール１１３３及び１１３４に沿ってＸ方向及びＹ方向にステージ１１３１を移動しつつ液状の有機材料を間欠的に吐出することで形成される。
【００４７】
このような第２構造例のスペーサ８０は、容易に配置密度を制御することができる。また、連続的に形成する場合よりも有機材料の使用量を抑えることができる。
【００４８】
特に、図５に示したようなアレイ基板側にスペーサ８０を配置した場合、第２電極６６上に接する底部の面積は、封止基板２００を支持する頂部の面積より大きく形成され、テーパ形状となる。このため、外部から加わった衝撃は、柱状のスペーサ８０に集中するが、有機ＥＬ素子に接する底部の面積が球状スペーサと比較して大きいために分散される。したがって、有機ＥＬ素子４０の破壊を防止することができ、製造歩留まりの低下を招くことなく、信頼性の高い高品位な表示装置を提供することができる。
【００４９】
（第３構造例）
第３構造例のスペーサ８０は、ストライプ状に形成されている。すなわち、図６に示すように、スペーサ８０は、隔壁７０の真上に位置する第２電極６６上において、Ｘ方向またはＹ方向に沿って所定の間隔でストライプ状に形成されている。
【００５０】
このような構造のスペーサ８０は、例えば、まず隔壁７０の真上に位置する第２電極６６に向けてインクジェットヘッド１１３２のノズル１１３２Ａを配置し、レール１１３３または１１３４に沿ってＸ方向またはＹ方向にステージ１１３１を移動しつつ液状の有機材料を連続的に吐出することで形成される。
【００５１】
このような第３構造例のスペーサ８０は、容易に配置密度を制御することができる。また、格子状に形成する場合よりも有機材料の使用量を抑えることができる。さらに、高さのばらつきを少なくすることができる。このため、アレイ基板１００と封止基板２００との間に均一なギャップを形成することができ、しかも、高い機械的強度を確保することができる。
【００５２】
また、外部から加わった衝撃は、ストライプ状のスペーサ８０に分散されるため、有機ＥＬ素子４０の破壊を防止することができる。このため、製造歩留まりの低下を招くことなく、信頼性の高い高品位な表示装置を提供することができる。
【００５３】
なお、図４及び図６に示したような構造例においては、スペーサ８０は、遮光性を有する有機材料によって形成されても良い。すなわち、有機ＥＬ素子４０からのＥＬ発光を封止基板２００側すなわち第２電極６６側から取り出す上面発光方式においては、格子状またストライプ状のスペーサ８０を例えば黒色に着色された遮光性を有する有機材料によって形成することで、極めて高いコントラストを実現することができ、さらに表示品位を向上することが可能となる。
【００５４】
また、図４乃至図６では、スペーサ８０をアレイ基板側に配置した例を示したが、封止基板側に配置しても良いことは言うまでもない。
【００５５】
（製造方法）
次に、有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。
【００５６】
まず、図７の（ａ）に示すように、第１電極６０を有する配線基板１２０を用意する。すなわち、金属膜及び絶縁膜の成膜、パターニングなどの処理を繰り返し、絶縁性基板上に、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の他に、信号線Ｘｎ、走査線Ｙｍ、電源供給線Ｐ等の各種配線も形成した、縦４８０画素、横６４０×３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）画素の合計９２万画素を有した有効表示エリアが対角７インチサイズの配線基板１２０を形成する。そして、各画素にＩＴＯからなる５００オングストロームの膜厚を有する第１電極６０を形成する。この第１電極６０については、一般的はフォトリソグラフィプロセスで形成しても良いし、マスクスパッタ法で形成しても良い。
【００５７】
続いて、第１電極６０を囲むように格子状に配置された親水性の第１絶縁層７１及び疎水性の第２絶縁層を有した隔壁７０を形成する。すなわち、感光性樹脂材料を一般的なフォトリソグラフィプロセスなどでパターニングした後に、約２２０℃の高温下で３０分間ベーク処理を行う。さらに、リアクティブイオンエッチング装置にて反応性フッ素含有ガスで処理して、樹脂材料全体を疎水性に膜改質する。これにより、隔壁７０が形成される。
【００５８】
続いて、図７の（ｂ）に示すように、各画素内に、有機発光層の他にホールバッファ層などを含む有機活性層６４を成膜する。すなわち、ホールバッファ層や有機発光層などを形成する高分子系発光ポリマ材料の２．０ｗｔ％重量溶液を、隔壁７０によって区画された画素内に向けて噴射し、第１電極６０上に塗布する。この溶液の塗布は、ピエゾ式インクジェットノズルを用い、発光ポリマ材料の供給量が０．０５ｍｌ／ｍｉｎの条件下で行われる。
【００５９】
このように塗布された発光ポリマ材料の溶液は、各画素の周辺に配置された隔壁７０の下部に露出した親水性の第１絶縁層７１部分により、画素内での広がりを阻害されること無く、均一に広がる。
【００６０】
そして、１００℃の高温下で１５秒間の乾燥処理を行うことで、溶液に含まれる溶媒を除去する。このようにして形成された各画素の有機活性層６４は、溶媒除去後に均一な膜厚に形成され、ここでは約１５００オングストロームの膜厚に形成される。このため、後に形成される第２電極６６と第１電極６０との間が確実に電気的に絶縁され、ショートの発生を防止することができる。
【００６１】
続いて、図７の（ｃ）に示すように、有機活性層６４上に第２電極６６を形成する。すなわち、陰極として機能する金属膜としてバリウム（Ｂａ）を１０^−７Ｐａの真空度において６００オングストロームの膜厚に蒸着し、続けて、カバーメタルとして機能する金属膜としてアルミニウム（Ａｌ）を１５００乃至３０００オングストロームの膜厚で蒸着する。これにより、有機ＥＬ素子４０が形成される。
【００６２】
続いて、図７の（ｄ）に示すように、第２電極６６上にスペーサ８０を形成する。すなわち、１５℃以下の表面温度に設定されたステージ１１３１上に配線基板１２０を載置した後、加熱機構付きピエゾ式インクジェットヘッド１１３２にワックス系の有機材料を充填し、１６０℃に加熱しながら有機材料に流動性を持たせた状態で、所望の位置に向けて液状の有機材料を吐出する。有機材料の吐出量、粘度、及び吐出のタイミングを制御することで所望する高さ及び形状のスペーサ８０が形成される。
【００６３】
続いて、アレイ基板１００上の表示エリア１０２を封止するために、封止基板２００の外周に沿って紫外線硬化型のシール材４００を塗布し、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中において、アレイ基板１００と封止基板２００とを貼り合わせる。このとき、アレイ基板１００と封止基板２００との間にスペーサ８０が挟持され、所定のギャップが形成される。これにより、有機ＥＬ素子４０は、不活性ガス雰囲気の密閉空間内に封入される。その後、紫外線を照射して、シール材３００を硬化させる。さらにその後、アレイ基板１００の外面（発光面）に偏向板を貼り付ける。
【００６４】
このようにして形成した下面発光方式のカラー表示型アクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置では、有機活性層６４の膜厚異常に起因するような表示不良のない、良好な表示が得られた。また、偏向板を貼り付ける際に基板に所定の圧力が付加されるが、スペーサ８０を配置したことにより基板が撓むことがなく、しかも、有機ＥＬ素子４０の破損も防止することができた。スペーサを配置しない従来の構造では５〜６％のデバイスで有機ＥＬ素子の破損が発生していたが、上述したような製造方法にて製造したデバイスでは有機ＥＬ素子の破損発生率は０％に抑えられた。
【００６５】
また、スペーサ８０の形成にインクジェット方式を採用しているため、スペーサ材料の使用効率は８０％程度と高く、スペーサ材料の供給系に残留したもの以外は全て有効に成膜に用いられたことが分かった。これは、通常のフォトリソグラフィプロセスによってスペーサを形成した場合と比較して格段に高い使用効率であることが確認できた。
【００６６】
以上説明したように、この実施の形態に係る表示装置及びその製造方法によれば、高分子系の発光ポリマ材料を適用することで、有機ＥＬ素子の有機活性層をインクジェット法にて選択的に成膜する方法を採用することができる。この成膜方法は、工程数が少なく、発光ポリマ材料の使用効率も格段によいといったメリットもある。
【００６７】
また、大画面化に伴って基板サイズが大型化した場合であっても、アレイ基板と封止基板との間にスペーサを配置したことにより、両基板の間に最適なギャップが保持されるとともに、外部からの応力に対する機械的強度を向上することが可能となる。また、外部からの応力をスペーサを介して分散することができ、表示装置の表面に偏向板を貼り付ける時や、表示装置を運搬する時に加わる応力による表示素子の破壊を防止することができる。
【００６８】
さらに、スペーサは、１００℃以上の融点を有する有機材料を用いて形成する。特に、ワックス系の有機材料は、加熱すると流動性が増すが、冷えると（常温で）迅速に固化する。この特徴を生かし、インクジェット装置のインクジェットヘッド部分に加熱機構を取り付けることにより、インクジェットヘッド部分に供給されたワックス系材料は、加熱されて液状となり、容易に吐出可能となる。一方で、ワークとしての基板（アレイ基板または対向基板）を載置するステージを常時低温に保持する。これにより、液状のワックス系材料が基板上の所定位置に着弾した時には冷却されて固化し、スペーサとして形成されることになる。
【００６９】
このような物理的特性を有する有機材料と、インクジェット方式とを採用することにより、通常のフォトリソグラフィプロセスとは異なり、非常に高い材料利用効率を達成することが可能であり、しかも、低コストで性能の良い表示装置を製造することが可能である。
【００７０】
さらに、インクジェット装置では、ワークとしての基板表面が平坦でなくてもスペーサの形成が可能であるため、凹凸の付いた封止基板にもスペーサの配置が可能である。なお、インクジェットヘッドの材質をアルミニウムなどの熱伝導率の良い金属材料で形成することにより、有機材料を迅速に流動化させることができ、また温度の伝達ムラも少なくなることから、吐出量の不均一性を低減することができ、常に安定した高さのスペーサを形成することが可能である。
【００７１】
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。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、製造歩留まりを改善することができ、しかも、大画面化が可能な信頼性の高い表示装置の製造方法及びその製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】図２は、図１に示した有機ＥＬ表示装置の１画素分の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図３の（ａ）は、スペーサを形成するためのインクジェット装置の構造を概略的に示す図であり、（ｂ）は、インクジェットヘッドの構造を概略的に示す図である。
【図４】図４は、図１に示した有機ＥＬ表示装置のスペーサの第１構造例を概略的に示す斜視図である。
【図５】図５は、図１に示した有機ＥＬ表示装置のスペーサの第２構造例を概略的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図１に示した有機ＥＬ表示装置のスペーサの第３構造例を概略的に示す斜視図である。
【図７】図７の（ａ）乃至（ｄ）は、配線基板上にスペーサを有する有機ＥＬ素子を形成するための製造工程を説明するための図である。
【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、７１…第１絶縁層、７２…第２絶縁層、８０…スペーサ、１００…アレイ基板、２００…封止基板、４００…シール材、ＰＸ…画素、１１３０…インクジェット装置、１１３１…ステージ、１１３２…インクジェットヘッド

Claims

マトリクス状に配置された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、を備えた第１基板と、
前記第１基板に対向して配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に所定のギャップを形成するよう配置されたスペーサと、を備えた表示装置の製造方法において、
前記スペーサは、インクジェットヘッドから１００℃以上の融点を有する有機材料を吐出して形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
前記第１基板は、前記第１電極の周縁に沿って配置され各画素を分離する隔壁を備え、
前記スペーサは、前記有機活性層及び前記隔壁を覆うように配置された前記第２電極上に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
前記スペーサは、前記隔壁の真上に位置する前記第２電極上に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の表示装置に製造方法。
前記スペーサは、ストライプ状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の表示装置の製造方法。
前記スペーサは、格子状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の表示装置の製造方法。
前記スペーサは、遮光性を有する有機材料によって形成されたことを特徴とする請求項４または５に記載の表示装置の製造方法。
前記スペーサは、柱状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の表示装置の製造方法。
表示装置用基板を載置するステージと、
前記表示装置用基板に向けてスペーサを形成するための１００℃以上の融点を有する有機材料を吐出するインクジェットヘッドとを備え、
前記インクジェットヘッドは、ノズルから吐出される有機材料をその融点以上の温度に加熱する加熱機構を備えたことを特徴とする表示装置の製造装置。
前記インクジェットヘッドは、２３０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上を有する金属材料によって構成されたことを特徴とする請求項８に記載の表示装置の製造装置。
前記インクジェットヘッドは、アルミニウム（Ａｌ）及び鉄（Ｆｅ）の少なくとも１つを含む金属材料によって構成されたことを特徴とする請求項９に記載の表示装置の製造装置。
前記ステージは、その表面温度が１５℃以下となるよう設定する温度制御機構を有することを特徴とする請求項８に記載の表示装置の製造装置。