JP2006210527A

JP2006210527A - 電気光学装置の製造方法及び電子機器

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Publication number: JP2006210527A
Application number: JP2005018735A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sano; 純一佐野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: JP4513963B2

Abstract

【課題】２つの基板の貼り合わせで作製される有機ＥＬ表示装置の画素欠落を減じる。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置1は、複数の画素203が隔壁206に囲まれてマトリクス状に配列された第１の基板20と、第１の基板20に対向して配置され、画素203に導電性接続体120を介して接続される駆動回路12が複数形成された第２の基板10と、第１及び第２の基板相互間をスペーサ122を介して固定する固定手段と、を備え、スペーサ122が複数の画素203以外の領域206に配置される。
【選択図】図５

Description

本発明は有機ＥＬ表示装置などの電気光学装置に関し、特に、２枚の基板を貼り合わせて製造される電気光学装置の製造方法に関する。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路基板と有機ＥＬ基板とを別々に作って接合材料によって貼り合わせて１つの有機ＥＬ表示装置を作成する製造技術が提案されている。このようにすると、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路基板を高温プロセスで作成することができ、耐熱性の低い有機ＥＬ基板を低温プロセスで作成することができて都合がよい。また、トップエミッション構造を容易に実現することができる。例えば、特開平１１−３０４８号公報、特開２００４−９５２５１号公報には、このような例が記載されている。

上述したＴＦＴ回路基板と有機ＥＬ基板との貼り合わせに際しては、２つの基板間のギャップを一定に維持して基板相互間の電気的接続を保ち、あるいは基板同士が直接接触して損傷等が生ずることを回避する必要がある。このため、特開平１１−３０４８号公報記載のものでは、２つの基板間に柔らかい材質のもの（スペーサ）を介して貼り合わせている。また、特開２００４−９５２５１号公報記載のものでは２つの基板間の電気接続端子部を基板間のギャップ確保に利用している。
特開平１１−３０４８号公報特開２００４−９５２５１号公報

しかしながら、柔らかい材質のスペーサや端子間接続材料では大画面の表示装置を作成しようとすると、基板間のギャップにバラツキが生じやすくなり、基板相互間の電気接続の不良の原因となる。また、硬い材質のスペーサを２つの基板間に分散して２つの基板を貼り合わせた場合には、有機ＥＬ素子上に配置された硬いスペーサが有機ＥＬ素子を構成する電極層や有機ＥＬ層の薄膜を破壊し、画素欠陥の原因となる。

よって、本発明は２つの基板の貼り合わせで作製される有機ＥＬ表示装置（電気光学装置）の画素欠落を減じることを目的とする。

また、本発明は２つの基板の貼り合わせで作製される有機ＥＬ表示装置（電気光学装置）の画素欠落を減じ得る有機ＥＬの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の有機ＥＬ表示装置は、複数の画素が隔壁に囲まれてマトリクス状に配列された第１の基板と、上記第１の基板に対向して配置され、上記画素に導電性接続体を介して接続される駆動回路が複数形成された第２の基板と、上記第１及び第２の基板相互間をスペーサを介して固定する固定手段と、を備え、上記スペーサが上記複数の画素以外の領域に配置される。

かかる構成とすることによって、スペーサによる画素の破壊を回避しつつ、基板相互間のギャップを一定に保って基板相互の電気接続の断線を回避することが可能となる。

好ましくは、上記スペーサは上記隔壁上に配置される。

好ましくは、上記スペーサが上記隔壁同士が交差する部分の隔壁上に配置される。

また、本発明の電気光学装置の製造方法は、第１の基板上に隔壁に囲まれた複数の画素をマトリクス状に形成する工程と、第２の基板上に上記複数の画素を駆動する駆動回路を形成する工程と、上記第１の基板上の上記隔壁に対応する上記第２の基板上の位置に接着剤を塗布する工程と、上記第２の基板上に塗布された上記接着剤上にスペーサを分散させる工程と、上記スペーサを介して前記第１及び第２の基板を貼り合わせる工程と、を含む。

かかる製造方法を採用することによって、スペーサによる画素の破壊を回避しつつ、基板相互間のギャップを一定に保って基板相互の電気接続の断線を回避し得る電気光学装置を作成することが可能となる。

好ましくは、上記接着剤の塗布と上記スペーサの分散とがそれぞれ液滴吐出法によってなされる。先にスペーサを配置すべき部分に接着剤を塗布しておくことによって吐出あるいは散布（分散）されたスペーサの所定配置位置からの落下、移動を防止する。

好ましくは、上記接着剤の塗布と上記スペーサの分散とが液滴吐出法によって同時に行われる。接着剤が付いたスペーサを吐出することによってスペーサの予定配置位置に固定し、スペーサの移動、落下を防止する。

また、本発明の電気光学装置は電子機器の表示装置として使用される。

ここで、電気光学装置とは、例えば液晶素子、電気泳動粒子が分散した分散媒体を有する電気泳動素子、ＥＬ素子等を備えた装置であって、薄膜トランジスタなどを駆動回路に適用した装置をいい、このような電気光学装置を電子機器に適用しても良い。

また、電子機器とは、本発明に係る電気光学装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備えて構成される。その構成に特に限定は無いが、例えばＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等が含まれる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。

図５は、本発明の有機ＥＬ表示装置（電気光学装置）を示している。有機ＥＬ表示装置１は、複数の画素２０３が隔壁２０６に囲まれてマトリクス状に配列された有機ＥＬ基板（第１の基板）２０と、複数の画素２０３に導電性接続体１２０を介して接続されるべき駆動回路１２が形成されたＴＦＴ回路基板（第２の基板）１０と、ＴＦＴ回路基板１０及び有機ＥＬ基板２０を導電性接続体１２０を介して画素２０３と駆動回路１２とが接続されるように、スペーサ１２２を介して両基板の図示しない外周部で接着剤で貼り合わせる接合固定手段と、を備えている。スペーサ１２２は複数の画素２０３以外の領域である隔壁２０６上や図示しない表示パネルの外周領域やインタフェース領域に配置されている。

スペーサ１２２が画素領域以外の部分に配置されることによって、画素がスペーサによって押されてダメージを受けることが防止される。また、スペーサ１２２によって画素電極２０５、導電性接続体１２０、接続電極１１３の距離が一定に維持されて電気接続の遮断が防止される。

図１乃至図５は、本発明の有機ＥＬ装置の製造過程を説明する工程図である。図１はＴＦＴ回路基板１０を示している。また、図８はＴＦＴ回路基板１０の一部を拡大して示している。

ＴＦＴ回路基板１０は、ガラスや樹脂などの基板１０１を下地基板としている。この基板の上に絶縁保護膜１０２を形成する。保護膜１０２は、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などによって形成することができる。この保護膜１０２の上にＣＶＤ法等によって非晶質シリコン膜を成膜し、レーザ照射やランプアニールなどによる熱処理を行ってポリシリコン膜（半導体膜）１０３を形成する。このポリシリコン膜１０３を熱酸化しあるいはポリシリコン膜１０３上にＴＥＯＳ等を材料としてＣＶＤ法によってシリコン酸化膜を成膜し、ゲート絶縁膜１０４を形成する。次に、トランジスタの閾値調整用のイオン注入を行う。ポリシリコン膜１０３及びゲート絶縁膜１０４をパターニングして素子分離を行い、トランジスタ領域（アイランド）を形成する。この上にゲート配線膜を形成する。例えば、ゲート配線膜はアルミニウムなどの金属をスパッタ法、蒸着法などによって堆積し、パターニングを行ってゲート電極配線１０５を形成することができる。また、ポリシリコンを堆積し、導電性を持たせるためにイオン注入を行い、この後、パターニングを行ってゲート電極配線１０５形成してもよい。

ゲート電極１０５をマスクとして不純物イオン注入を行い、熱処理を行って不純物を活性化し、ソース・ドレイン領域１０６を形成する。更に、ゲート電極１０５、ゲート絶縁膜１０４を覆うように、基板全体にＣＶＤ法等によってシリコン酸化膜を成膜して層間絶縁膜１０８を形成する。層間絶縁膜１０８のソース・ドレインに対応する位置にコンタクトホール１０９を開口する。このコンタクトホール１０９を埋設し基板を覆うようにし、アルミニウム等の金属膜をスパッタ法、蒸着法などによって成膜し、これをパターニングして接続配線１１０を形成する。

次に、フォトレジストをスピンコートなどによって塗布し、ベークを行って平坦化膜１１１を形成する。なお、平坦化膜１１１はシリコン酸化膜を厚膜に形成し、表面を化学的機械的（ＣＭＰ）研磨等によって平坦化してもよい。平坦化膜１１１にコンタクトホール１１２を開口し、平坦化膜１１１上にアルミニウム等の金属膜をスパッタ法、蒸着法、あるいは金属メッキ法等によって成膜して導電層を形成する。この導電層をパターニングして接続電極１１３を形成する。このようにして、ＴＦＴ回路基板１０が形成される。

次に、このようにして形成されたＴＦＴ回路基板１０と後述の有機ＥＬ基板２０とを貼り合わせるべく、ＴＦＴ回路基板１０上に導電性接着剤及びスペーサを配置する。

図２に示すように、ＴＦＴ回路基板１０上の接続電極１１３上に導電性接着剤やハンダペースト等の電気的接続導体１２０をスクリーン印刷、オフセット印刷、液滴吐出法（インクジェット法）等によって形成する。導電性接着剤は金属微粒子を多量に含む樹脂や導電性ポリマによって構成される。

また、ＴＦＴ回路基板１０上の有機ＥＬ基板の画素以外の領域に対応する部分、例えば、後述の有機ＥＬ基板の画素の隔壁に対応する領域にスペーサを保持するべく粘度（接着性）の高い材料、例えば接着剤や溶剤が保持膜１２１として液滴吐出法によって塗布される。

図３に示すように、上述した保持膜１２１が塗布された、有機ＥＬ基板の画素以外の領域に対応する部分（図示の例では画素の隔壁領域に対応している。）に液滴吐出法によってスペーサ１２２を吐出する。スペーサ１２２は揮発性の溶媒に分散され、走査位置が正確に制御される液滴吐出ヘッドによって吐出される。スペーサ１２２が保持膜１２１上に配置されることによって、組立中におけるスペーサ１２２の落下や移動が防止される。なお、スペーサが分散される溶媒の粘度（接着性）を適当に設定することによってスペーサと一緒に吐出される溶媒を保持膜１２１として機能させることが可能である。

スペーサ１２２は、例えば、サイズは直径２０ミクロン程度のシリコン系粒子（ボール）やプラスチック粒子を使用することができる。このサイズは、後述の隔壁領域の幅に対応している。スペーササイズを小さくすれば、隔壁上に位置するスペーサ１２２の数が増え、より確実に基板間のギャップを保つことができる。スペーサ１２２のサイズを小さくすると、電気的接続体１２０の膜厚（高さ）をスペーサ１２２のサイズに合わせる必要がある。スクリーン印刷ではマスクの厚みと印刷位置精度はトレードオフの関係にある。スペーササイズを小さくすると、スクリーン印刷の位置精度が下がるため、単純にスペーサ１２２のサイズを小さくすればよいわけではない。そこで、実施例ではスペーサ１２２のサイズを略隔壁の幅に設定している。

図４は、上述したＴＦＴ回路基板とは別途のプロセスで製造される有機ＥＬ基板２０を示している。

同図に示された有機ＥＬ基板２０は次のようにして製造される。まず、透明なガラス又は樹脂基板２０１に保護膜２０２を形成し、ＩＴＯなどの透明な金属膜を形成し、これをパターニングして画素電極・配線２０３を形成する。次に、基板上にレジストを塗布し、パターニングして画素領域を画定する隔壁２０６を形成する。隔壁２０６で周囲が囲まれた画素電極上２０３に有機ＥＬの発光膜２０４を液滴吐出法などによって形成する。次に、発光膜２０４の上にカルシウム／アルミニウム層からなる陰極層２０５を形成し、有機ＥＬ基板２０が形成される。

次に、図５に示すように、画素の境界領域にスペーサが配置されたＴＦＴ回路基板と有機ＥＬ基板とを貼り合わせる。貼り合わせは、例えば、ＴＦＴ回路基板１０又は有機ＥＬ基板２０の外周に図示しない硬化性樹脂をスクリーン印刷やディスペンサによってシール材として塗布し、ＴＦＴ回路基板１０及び有機ＥＬ基板２０相互の位置合せを行って機械的に圧着する。あるいはＴＦＴ回路基板１０及び有機ＥＬ基板２０相互の位置合せを行った後に相互間の隙間を減圧して減圧圧着する。シール材に紫外線照射や加熱を行って硬化させて貼り合わせを完了する。この貼り合わせに際しては、非画素領域に配置されたスペーサ、例えば、図５に示された隔壁２０６上に位置するスペーサが画素を破壊することなく、ＴＦＴ回路基板１０及び有機ＥＬ基板２０相互間のギャップを一定に保つように作用する。

図６は、画素（ＩＴＯ）２０３の配列とスペーサ１２２の配置位置例を模式的に説明する説明図である。例えば、画素２０３のサイズは４５０μｍ（縦）×１５０μｍ（横）、隔壁２０６の幅は２０μｍ、スペーサ１２２の直径は２０ミクロンである。同図に示されるように、マトリクス状に配置された画素領域を画定する隔壁２０６の上に、好ましくは隔壁２０６同士の交差位置にスペーサ１２２が配置される。また、スペーサ１２２は画素群による画面表示領域以外の図示しない部分（領域）にも配置され、ＴＦＴ回路基板１０及び有機ＥＬ基板２０相互の貼り合わせの均一化が図られる。

このように、スペーサ１２２は画素２０３上に存在せず、画素表示の妨げとならない。また、画素領域の発光層を押圧してこれを破壊することがない。

図７は、図６のＡ―Ａ’方向（隔壁領域）における断面を示す断面図である。

同図において、図５と対応する部分には同一符号を付している。画素がマトリクス状に配置された画面表示領域ではスペーサ１２２が隔壁２０６上に並んでいる。
これにより、ＴＦＴ回路基板１０及び有機ＥＬ基板２０相互間の配線接続が適切なギャップを保って行われ、貼り合わせた基板に凹凸が生じていない。

なお、上述した実施例において、図２に示す電気接続体形成工程と図３に示すスペーサ配置工程とを逆の順序にしてもよい。

電気接続体１２０の形成よりも先にスペーサ１２０を基板上に配置する場合には、スペーサの配置工程をスペーサを混ぜた適当な粘度の溶媒をスクリーン印刷やオフセット印刷で行うことができる。

また、接着剤を転写する型を使用してもよい。すなわち、有機ＥＬ基板の隔壁の型を予め作製する。この型に接着剤を塗布し、型とＴＦＴ回路基板との位置合せを行って、型をＴＦＴ回路基板に押し当て（スタンプ）、接着剤をＴＦＴ回路基板に転写する。このＴＦＴ回路基板にスペーサを散布して接着剤部分にスペーサを固定し、余分のものをＴＦＴ回路基板から除く（落とす）。２つの基板を貼り合わせると隔壁部分にスペーサが配置された有機ＥＬ表示装置が得られる。

また、ＴＦＴ回路基板及び有機ＥＬ基板の作製法は実施例のものに限られない。例えば、液体シリコンプロセスなど種々の作製方法が適宜に採用できる。

上述した実施例によれば、画素欠陥のない有機ＥＬ表示装置（電気光学装置）を得ることができる。信頼性、歩留まりも向上する。

（電気光学装置及び電子機器）
上記方法により製造された電気光学装置は電子機器等に好適に用いられる。本発明の電気光学装置及び電子機器の具体例を図９を参照しながら説明する。同図は、電気光学装置１（例：有機ＥＬ表示装置）を含んで構成される各種電子機器の例を示す図である。

図９（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話５３０はアンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、および本発明の電気光学装置１を備えている。

図９（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ５４０は受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、および電気光学装置１を備えている。

図９（Ｃ）はテレビジョンへの適用例であり、当該テレビジョン５５０は電気光学装置１を備えている。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置に対しても同様に電気光学装置１を適用し得る。

図９（Ｄ）はロールアップ式テレビジョンへの適用例であり、当該ロールアップ式テレビジョン５６０は電気光学装置１を備えている。

なお、上記例では、電気光学装置の一例として有機ＥＬ表示装置を挙げたが、これに限定されるものではなく、他の種々の電気光学素子（例えば、無機ＥＬ表示装置）を用いて構成される電気光学装置の製造方法に適用することも可能である。薄膜半導体回路層（薄膜装置）の剥離転写技術を用いて形成される各種装置に広く適用することも可能である。また、電気光学装置は、上述した例に限らず、例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳など各種の電子機器に適用可能である。

図１はＴＦＴ回路基板の製造行程を説明する断面図である。図２はＴＦＴ回路基板の電極上に導電性材料を配置した例を説明する断面図である。図３はＴＦＴ回路基板の画素の境界領域上にスペーサを配置した例を説明する断面図である。図４は有機ＥＬ基板を説明する断面図である。図５はスペーサを介したＴＦＴ回路基板と有機ＥＬ基板との張り合せを説明する断面図である。図６は電気光学装置における画素配列とスペーサ配置位置例を説明する説明図である。図７は図６のＡ―Ａ’方向における電気光学装置の断面図である。図８は、ＴＦＴ回路基板の一部を拡大した説明図である。図９は、本発明の電気光学装置を使用する電子機器の例を説明する説明図である。

符号の説明

１有機ＥＬ基板（電気光学装置）、１０ＴＦＴ回路基板、２０有機ＥＬ基板１０１基板、１０２保護膜、１０３半導体膜、１０４ゲート絶縁膜、１０５ゲート電極・配線、１０６ソース領域又はドレイン領域、１０８層間絶縁膜、１１１平坦化膜、１１３接続電極、１２０電気的接続体、１２２スペーサ、２０１基板、２０３ＩＴＯ、２０４有機ＥＬ（発光）膜、２０５陰極、２０６隔壁

Claims

複数の画素が隔壁に囲まれてマトリクス状に配列された第１の基板と、
前記第１の基板に対向して配置され、前記画素に導電性接続体を介して接続される駆動回路が複数形成された第２の基板と、
前記第１及び第２の基板相互間をスペーサを介して固定する固定手段と、を備え、
前記スペーサが、前記複数の画素以外の領域に配置される、電気光学装置。
前記スペーサが、前記隔壁上に配置される、請求項１に記載の電気光学装置。
前記スペーサが、前記隔壁同士が交差する部分の隔壁上に配置される、請求項１乃至２のいずれかに記載の電気光学装置。
第１の基板上に隔壁に囲まれた複数の画素をマトリクス状に形成する工程と、
第２の基板上に前記複数の画素を駆動する駆動回路を形成する工程と、
前記第１の基板上の前記隔壁に対応する前記第２の基板上の位置に接着剤を塗布する工程と、
前記第２の基板上に塗布された前記接着剤上にスペーサを分散させる工程と、
前記スペーサを介して前記第１及び第２の基板を貼り合わせる工程と、
を含む、電気光学装置の製造方法。
前記接着剤の塗布と前記スペーサの分散とがそれぞれ液滴吐出法によってなされる、請求項４に記載の電気光学装置の製造方法。
前記接着剤の塗布と前記スペーサの分散とが液滴吐出法によって同時に行われる、請求項４に記載の電気光学装置の製造方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載の電気光学装置を表示部に使用した電子機器。