JP2016018734A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、表示ムラの発生を抑制することができる表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一実施形態による表示装置は、第１基板と、第１基板の上方において各々の画素に配置された画素電極と、画素電極の端部を覆うように配置された第１隔壁と、画素電極の端部を覆うように配置され、第１隔壁よりも低い第２隔壁と、第１隔壁及び第２隔壁の上方に配置された固体の充填材と、第１基板に対向し、第１隔壁、第２隔壁、及び充填材によって間隔を保持された第２基板と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置及び表示装置の製造方法に関し、開示される一実施形態は貼り合せられた基板間の構造に関する。

近年、モバイル用途の発光表示装置において、高精細化や低消費電力化に対する要求が強くなってきている。モバイル用途の表示装置としては、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display Device）や、有機ＥＬ表示装置等の自発光素子（ＯＬＥＤ：Organic Light-Emitting Diode）を利用した表示装置や、電子ペーパー等が採用されている。

その中でも、有機ＥＬ表示装置や電子ペーパーは液晶表示装置で必要であったバックライトや偏光板が不要であり、さらに発光素子の駆動電圧が低いため、低消費電力かつ薄型発光表示装置として非常に注目を集めている。特に、発光素子として白色の発光素子を使用し、カラーフィルタを使用することでフルカラーを実現する上面出射型（トップエミッション型ともいう）の有機ＥＬ表示装置の開発が進められている。上記のトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、画素の開口率の向上と高精細化とを両立することができるため、非常に注目を集めている。

高精細のトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置において、発光層と対向基板との距離が異なると、光路長の差に起因した表示ムラが発生することが知られている。したがって、上記の表示ムラを抑制するために、発光層やトランジスタ層が配置されたアレイ基板と対向基板との間にスペーサを配置する技術が進められている（例えば、特許文献１）。ここで、スペーサの高さがアレイ基板と対向基板との間に充填される充填材の厚さと同等又は高い場合は、アレイ基板と対向基板との間隔はスペーサの高さで制御することができる。

一方で、高精細な表示装置では、アレイ基板と対向基板の間の充填材が厚いと、発光層から放出された光が隣接する画素から外部に放出されてしまう現象が問題となる。特に、対向基板側にカラーフィルタが配置された構造では、隣接する画素間の光漏れによる混色が発生してしまう。混色を抑制するためには発光層とカラーフィルタの距離を短くする必要があり、例えば、従来使用されていたスペーサの代わりに画素を画定する隔壁及び充填材をスペーサとする構造が開発されている。この構造においては、アレイ基板と対向基板との間隔はスペーサの高さとスペーサ上の充填材の厚さとを基板面内で均一に制御する必要がある。

特開２００６−２５２９８８号公報

本発明は、表示ムラの発生を抑制することができる表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態による表示装置は、第１基板と、第１基板の上方において各々の画素に配置された画素電極と、画素電極の端部を覆うように配置された第１隔壁と、画素電極の端部を覆うように配置され、第１隔壁よりも低い第２隔壁と、第１隔壁及び第２隔壁の上方に配置された固体の充填材と、第１基板に対向し、第１隔壁、第２隔壁、及び充填材によって間隔を保持された第２基板と、を有する。

また、別の好ましい態様において、第２隔壁上の充填材は、第１隔壁上の充填材に比べて厚くてもよい。

また、別の好ましい態様において、第１隔壁は、第２隔壁によって囲まれた領域の内側及び外側の領域に配置されていてもよい。

また、別の好ましい態様において、第２隔壁は、環状に配置されていてもよい。

また、別の好ましい態様において、充填材の周囲に配置されたシール材をさらに有してもよい。

また、別の好ましい態様において、第２隔壁は、シール材に沿って配置されていてもよい。

また、別の好ましい態様において、充填材と第２基板との間に、画素に対応して配置された、特定波長の光を透過するカラーフィルタと、をさらに有し、隣接するカラーフィルタの透過する光の波長は異ってもよい。

また、別の好ましい態様において、隣接する画素間には遮光層が配置されていてもよい。

また、別の好ましい態様において、発光層は白色光を放出してもよい。

本発明の一実施形態による表示装置の製造方法は、第１基板の上方に各々の画素に配置された画素電極を形成し、画素電極の端部を覆うように、第１隔壁と、第１隔壁よりも低い第２隔壁とを形成し、第２基板の上方に充填材を形成し、第１隔壁、第２隔壁、及び充填材によって間隔が保持されるように、第１基板と第２基板とを貼り合せる。

また、別の好ましい態様において、第１隔壁及び第２隔壁は、同一工程で形成されてもよい。

また、別の好ましい態様において、第１隔壁及び第２隔壁は、多階調マスクを使用して形成されてもよい。

また、別の好ましい態様において、第１基板及び第２基板を貼り合せたときに、第２隔壁の配置された位置の充填材が第１隔壁の配置された位置の充填材よりも厚くなるように充填材を形成する位置を調整してもよい。

本発明の実施形態１における表示装置の平面図を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置のＡ−Ｂ断面図を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置の製造方法のフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、アレイ基板上にトランジスタ層及び画素電極を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、多階調マスクを使用して樹脂層を露光する工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、隔壁を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、発光層及び共通電極を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、保護層を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、対向基板側に充填材を形成する工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、アレイ基板と対向基板とを貼り合せる工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、対向基板上にシール材を塗布する工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、対向基板上に充填材を塗布する工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、アレイ基板と対向基板とを真空中で貼り合せる工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、アレイ基板を対向基板に押圧して充填材を伸延させる工程を示す図である。 本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、アレイ基板と対向基板とを大気圧で押圧する工程を示す図である。 比較例における表示装置の平面図を示す図である。 比較例における表示装置のＣ−Ｄ断面図を示す図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

〈実施形態１〉
［実施形態１における表示装置１０の構成］
図１及び２を用いて、本発明の実施形態１における表示装置１０の構成を説明する。実施形態１の表示装置１０は、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置において、隔壁及び充填材を使用してアレイ基板と対向基板との間隔を保持する構造について説明する。

図１は、本発明の実施形態１における表示装置の平面図を示す図である。図１に示すように、表示装置１０は、アレイ基板と対向基板とが貼り合せられた貼り合せ基板９００の周辺部にシール材１１０が配置され、シール材１１０の内側に充填材１２０が配置されている。換言すると、表示装置１０は、充填材１２０の周囲に配置されたシール材１１０を有する。ここで、充填材１２０は貼り合せ基板９００の内側から、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３に分けられる。図１では、第１乃至第３領域は境界線（点線）によって分離されているが、これらの領域間の境界は必ずしも明確である必要はない。上記の第１乃至第３領域の構造上の相違点について、図２を用いて詳細に説明する。

ここで、実施形態１で説明するように、シール材１１０及び充填材１２０をアレイ基板１００又は対向基板２００に形成してから、アレイ基板１００及び対向基板２００を貼り合せる製造方法で表示装置１０を作製する場合、第２領域１２２の充填材１２０が第１領域１２１及び第３領域１２３の充填材１２０に比べて厚く形成されてしまう。

図２は、本発明の実施形態１における表示装置のＡ−Ｂ断面図を示す図である。図２によると、表示装置１０は、アレイ基板１００と、アレイ基板１００の上方において各々の画素に配置されたトランジスタ層１３０及び画素電極１４０と、各々の画素を画定し、画素電極１４０のパターン端部を覆うように配置された隔壁１５０と、画素電極１４０及び隔壁１５０の上方に配置された光を放出する発光層１６０及び発光層１６０に電力を供給する共通電極３４０と、発光層１６０及び共通電極３４０の上方に配置された透湿性の低い保護層１７０と、保護層１７０上、つまり隔壁１５０の上方に配置された固体の充填材１８０と、アレイ基板１００に対向し、隔壁１５０及び充填材１８０によって間隔を保持された対向基板２００とを有する。図２において、対向基板２００は、隣接する画素間に配置された遮光層２１０と、各々の画素に対応して配置され、特定波長の光を透過するカラーフィルタ２３０と、遮光層２１０及びカラーフィルタ２３０を覆うオーバーコート層２５０とを有する。

オーバーコート層２５０は、対向基板２００上（図２では、対向基板２００の紙面下方）に形成された、遮光層２１０と、カラーフィルタ２２０、２３０、２４０とによって形成された凹凸を緩和する。つまり、オーバーコート層２５０は、貼り合せ前の対向基板２００側の上面を平坦化する。

ここで、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３のトランジスタ層１３０をそれぞれトランジスタ層１３１、１３２、１３３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３の画素電極１４０をそれぞれ画素電極１４１、１４２、１４３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３の隔壁１５０をそれぞれ隔壁１５１、１５２、１５３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３の発光層１６０をそれぞれ発光層１６１、１６２、１６３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３の共通電極３４０をそれぞれ共通電極３４１、３４２、３４３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３の保護層１７０をそれぞれ保護層１７１、１７２、１７３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３の充填材１８０をそれぞれ充填材１８１、１８２、１８３という。ここで、隔壁１５１の上方の充填材１８１の厚さを充填材厚さ１８４といい、隔壁１５２の上方の充填材１８２の厚さを充填材厚さ１８５といい、隔壁１５３の上方の充填材１８３の厚さを充填材厚さ１８６という。

また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３の遮光層２１０をそれぞれ遮光層２１１、２１２、２１３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３のカラーフィルタ（Ｂ）２２０をそれぞれカラーフィルタ（Ｂ）２２１、２２２、２２３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３のカラーフィルタ（Ｇ）２３０をそれぞれカラーフィルタ（Ｇ）２３１、２３２、２３３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３のカラーフィルタ（Ｒ）２４０をそれぞれカラーフィルタ（Ｒ）２４１、２４２、２４３という。また、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３のオーバーコート層２５０をそれぞれオーバーコート層２５１、２５２、２５３という。

ここで、隔壁１５２は、隔壁１５１及び隔壁１５３よりも低い。また、充填材厚さ１８５は、充填材厚さ１８４及び充填材厚さ１８６に比べて厚い。上記のように、第１乃至第３領域の隔壁の高さ及び充填材の厚さが異なることによって、充填材１８１、１８２、及び１８３の上面（オーバーコート層２５０と接する面）は、略一定の高さとなっている。

隔壁１５１及び１５３は、断面形状、平面形状共にほぼ同じであるので、両者を区別しないこともある。つまり、隔壁１５１及び１５３を併せて第１隔壁ということもある。一方、隔壁１５１及び１５３よりも低い隔壁１５２を第２隔壁ということもある。また、充填材１８１及び１８３は、ほぼ同じ厚さで形成されるので、両者を区別しないこともある。つまり、充填材１８１及び１８３を併せて第１充填材ということもある。一方、充填材１８１及び１８３よりも厚い充填材１８２を第２充填材ということもある。

ここで、アレイ基板１００とトランジスタ層１３０との間に、アレイ基板１００からの不純物がトランジスタ層１３０に拡散することを抑制するバリア層を配置してもよい。バリア層としては、窒化シリコン膜（ＳｉＮ_ｘ膜）、酸化ケイ素膜（ＳｉＯ_ｘ膜）、窒化酸化シリコン膜（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ膜）、酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ膜）、窒化アルミニウム膜（ＡｌＮ_ｘ膜）、酸化アルミニウム膜（ＡｌＯ_ｘ膜）、窒化酸化アルミニウム膜（ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ膜）、酸化窒化アルミニウム膜（ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ膜）などを使用することができる（ｘ、ｙは任意）。また、これらの膜を積層した構造を使用してもよい。

また、トランジスタ層１３０に使用するトランジスタとして、一般的なものを使用することができ、例えば、トランジスタのチャネル層にアモルファスシリコン、ポリシリコン、単結晶シリコン、酸化物半導体、有機半導体等を用いた、ボトムゲート型トランジスタやトップゲート型トランジスタを使用することができる。

また、画素電極１４０に使用する導電層として、一般的な導電性材料を使用することができる。実施形態１に示す表示装置はトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置であるので、画素電極１４０として反射率が高い材質を選択することができる。例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、またはこれらの合金を使用することができる。また、上記の材料を使用した膜を積層させた構造であってもよい。

また、実施形態１では、説明の便宜上トランジスタ層１３０及び画素電極１４０が同じ形状を有するように描かれているが、トランジスタ層１３０及び画素電極１４０が同一の平面形状であることに限定するものではない。つまり、トランジスタ層１３０と画素電極１４０とが異なる平面形状を有していてもよく、例えば、トランジスタ層１３０が存在しない領域に画素電極１４０が形成されていてもよい。

また、発光層１６０は白色光を放出する材料を使用し、発光層１６０から放出された白色光はカラーフィルタ（Ｂ）２２０、カラーフィルタ（Ｇ）２３０、カラーフィルタ（Ｒ）２４０を通過して、青色光、緑色光、赤色光として使用者に視認される。上記のように、表示装置１０において、隣接する画素のカラーフィルタの透過する光の波長は異なる。

また、白色光を放出する発光層１６０は、単層の有機ＥＬ層で構成されていてもよく、複数の有機ＥＬ層が積層されて構成されていてもよい。複数の有機ＥＬ層が積層された構造として、例えば、青色光と黄色光とを放出する有機ＥＬ層を積層させた構造や、青色光と緑色光と赤色光とを放出する有機ＥＬ層を積層させた構造を使用することができる。また、上記の構造に限定されず、複数の発光色の積層構造で白色光を放出する発光層を構成することができる。ここで、白色光とは、少なくとも青色光、緑色光、赤色光のそれぞれの波長を有する光であればよく、厳密な意味で白色であることに限定するものではない。

実施形態１に示すような、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置における共通電極３４０は、透光性が高い導電性材料を使用することができる。透光性が高い導電性材料として、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＩＺＯ（酸化インジウム・スズと酸化亜鉛の複合材料）などを使用することができる。

また、保護層１７０は少なくとも発光層１６０を覆うように配置され、水分や不純物に対するブロッキング能力が高い材料を使用することができる。例えば、アレイ基板１００とトランジスタ層１３０との間に配置されるバリア層と同様に、ＳｉＮ_ｘ膜、ＳｉＯ_ｘ膜、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ膜、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ膜、ＡｌＮ_ｘ膜、ＡｌＯ_ｘ膜、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ膜、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ膜などを使用することができる（ｘ、ｙは任意）。また、これらの膜を積層した構造を使用してもよい。

また、遮光層２１０としては、Ｃｒなどの金属材料を用いてもよく、黒色に着色された樹脂材料を用いてもよい。遮光層２１０は画素が配置された表示領域及び駆動回路が配置された周辺領域に配置される。表示領域においては、各画素を画定する領域に、配線やトランジスタ等と重なるように配置される。また、周辺領域においては、表示領域とシール材との間の領域に配置される。

また、上記では、各々の画素はＲＧＢの３色の光を使用者に視認させる構成を例示したが、この構成に限定されず、ＲＧＢの他に白色光Ｗを使用者に視認させる構成であってもよい。白色光Ｗを使用者に視認させる画素は、カラーフィルタ等を設けない構造であってもよく、また、白色の色度を調整するフィルタが設けられた構造であってもよい。また、図２では、カラーフィルタ２２０、２３０、２４０が互いに重畳しない構造を例示したが、この構造に限定されず、隣接するカラーフィルタが互いに重畳する構造であってもよい。例えば、カラーフィルタ２２０と２３０が遮光層２１０上でオーバーラップしていてもよい。

図２では、遮光層２１０の上にカラーフィルタ２２０、２３０、２４０が配置された構造について説明したが、これに限定されず、カラーフィルタ２２０、２３０、２４０の上に遮光層２１０が配置されてもよい。また、対向基板２００と遮光層２１０またはカラーフィルタ２２０、２３０、２４０との間に他の層が配置されてもよく、遮光層２１０とカラーフィルタ２２０、２３０、２４０との間に他の層が配置されてもよい。また、カラーフィルタ２２０、２３０、２４０は少なくともＲ、Ｇ、Ｂの３種類が配置されるが、３種類のカラーフィルタのいずれかの間に遮光層が配置されてもよい。例えば、対向基板２００上にカラーフィルタ（Ｒ）２４０、カラーフィルタ（Ｇ）２３０が配置され、これらの上に遮光層２１０が配置され、その上にカラーフィルタ（Ｂ）２２０が配置されてもよい。

また、オーバーコート層２５０上に、発光素子の劣化の原因となるガスや水分をブロックする保護膜が配置されてもよい。保護膜としては、アレイ基板１００とトランジスタ層１３０との間に形成するバリア層と同様に、ＳｉＮ_ｘ膜、ＳｉＯ_ｘ膜、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ膜、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ膜、ＡｌＮ_ｘ膜、ＡｌＯ_ｘ膜、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ膜、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ膜などを使用することができる（ｘ、ｙは任意）。また、これらの膜を積層した構造を使用してもよい。

次に、図１及び図２の両方を参照して、隔壁１５１、１５２、及び１５３の配置について説明する。図１及び図２によると、隔壁１５１及び充填材１８１は、隔壁１５２及び充填材１８２が配置された第２領域１２２の内側の第１領域１２１に配置され、隔壁１５３及び充填材１８３は、第２領域１２２の外側の第３領域１２３に配置されている。ここで、上記のように隔壁１５１及び１５３を併せて第１隔壁、隔壁１５２を第２隔壁といい、充填材１８１及び１８３を併せて第１充填材、充填材１８２を第２充填材という場合は、第１隔壁及び第１充填材は、第２隔壁及び第２充填材が配置された第２領域１２２の内側及び外側の第１領域１２１及び第３領域１２３に配置されている、ともいう。

また、図１及び図２によると、隔壁１５２及び充填材１８２は、第２領域１２２に環状に配置されている、ということもできる。また、換言すると、隔壁１５２及び充填材１８２はシール材１１０に沿って配置されている、ということもできる。

以上のように、本発明の実施形態１に係る表示装置によると、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３において、発光層１６０と対向基板２００との距離が略一定に保たれる。つまり、光が発生する発光層１６０から表示装置１０の外部に放出される対向基板２００の裏面側までの光路長が面内で略一定となり、表示ムラを抑制することができる。上記の構成によって、混色を抑制するために隔壁と充填材でスペーサとする高精細な表示装置において、基板面内で充填材１８０の厚さに分布が発生してしまう場合であっても、その分布を緩和するように隔壁１５０の高さを調整することで、表示ムラを抑制することができる。

［実施形態１における表示装置１０の製造方法］
図３乃至１０を用いて、本発明の実施形態１における表示装置１０の製造方法について説明する。図３は、本発明の実施形態１における表示装置の製造方法のフローチャートを示す図である。また、図４乃至１０には、図３に示すステップＳ３０１乃至Ｓ３０６、Ｓ３１１乃至Ｓ３１５、及びＳ３２１の各々のプロセスにおける断面図を示す。以降、図３に示す各ステップについて、図４乃至１０を用いて説明する。

まず、図４乃至８を用いて、アレイ基板１００側の製造方法について説明する。図４は、発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、アレイ基板上にトランジスタ層及び画素電極を形成する工程を示す図である。図４に示すように、まずはアレイ基板１００を準備し（ステップＳ３０１）、アレイ基板１００上にトランジスタ層１３０を形成し（ステップＳ３０２）、トランジスタ層１３０上に画素電極１４０を形成する（ステップＳ３０３）。

画素電極１４０は、導電層を全面に形成した後、残したい部分をレジストで覆い、それ以外の部分をエッチングして除去することで形成する。エッチングの方法は画素電極の材料によって適宜選択することができる。例えば、アルミニウムに対しては、リン酸、酢酸をベースとしたエッチャントによるウェットエッチングを使用することができる。また、チタンに対しては、塩素系ガスやフッ素系ガスを用いたドライエッチングを使用することができる。いずれのエッチング方法においても、画素電極１４０と画素電極１４０の下層との選択比が大きいエッチング条件で処理することが好ましい。ただし、エッチング条件は上記の選択比が大きい条件に限定されず、例えば上記の選択比が小さいエッチング条件を使用して、画素電極１４０の下層をオーバーエッチングする条件を使用してもよい。

また、実施形態１では、説明の便宜上トランジスタ層１３０及び画素電極１４０が同じ形状を有するように描かれているが、トランジスタ層１３０及び画素電極１４０が同一の平面形状であることに限定するものではない。つまり、トランジスタ層１３０と画素電極１４０とが異なる平面形状を有していてもよく、例えば、トランジスタ層１３０が存在しない領域に画素電極１４０が形成されていてもよい。

次に、隔壁１５０を形成する工程（ステップＳ３０４）について説明する。図５は、本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、多階調マスクを使用して樹脂層を露光する工程を示す図である。また、図６は、本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、隔壁を形成する工程を示す図である。図６に示すように、隔壁１５０は、トランジスタ層１３０及び画素電極１４０のパターン端部を覆うように形成される（ステップＳ３０４）。

ここで、図５を用いて隔壁１５０の形成方法について詳細に説明する。まず、後に隔壁となる樹脂材料をスピンコート法などの方法で所望の厚さで形成する。樹脂材料は溶媒に溶けており、樹脂材料や添加剤の濃度調整によりその粘度を制御し、さらに塗布時の基板の回転速度を調整することで膜厚を制御することができる。樹脂材料をアレイ基板１００に塗布した後、加熱して溶媒を蒸発させることで、隔壁１５０の元となる樹脂層１５９が形成される。ここで、樹脂材料としては、例えば、感光性樹脂を使用することができる。ここでは、樹脂材料として感光性樹脂を使用した例について説明する。

樹脂層１５９をパターニングして隔壁１５０を形成するために、フォトマスクを用いて露光・現像を行う。ここで、フォトマスクとして、多階調マスクを使用した例について説明する。多階調マスクとして、グレートーンマスクやハーフトーンマスクが挙げられる。グレートーンマスクは、露光機の解像度以下のスリットを作り、そのスリット部が光の一部を遮り、中間露光を実現する。一方、ハーフトーンマスクは「半透過」の膜を利用し、中間露光を行う。いずれも、１回の露光で「露光部分」、「中間露光部分」、及び「未露光部分」の３つの露光レベルを表現し、現像後に複数の種類の厚さの感光性樹脂を作ることができる。ここで、「中間露光部分」は、光が通過又は透過する量を調整することで複数の階調の露光を行うことができる。つまり、１回の露光で３つ以上の露光レベルを表現することができる。図５では、ハーフトーンマスクを使用してポジ型の感光性樹脂を露光した例について説明する。

図５に示すように、ハーフトーンマスク１９０の開口部１９１に対応する領域の樹脂層１５９は、深さ方向に全て感光される。一方、ハーフトーンマスク１９０の半透過領域１９２に対応する樹脂層１５９は、照射される光の強度が弱いため、表面から一定の深さまでしか感光されない。その結果、樹脂層１５９よりも薄い、感光されない樹脂層１５７が形成される。ここで、樹脂層１５７の高さは、半透過領域１９２の透過率や露光条件によって制御される。また、ハーフトーンマスク１９０の遮光領域１９３に対応する樹脂層１５９は、光が照射されないため感光されず、樹脂層１５８が形成される。

上記のように、ハーフトーンマスク１９０を使用して露光した樹脂層１５９を現像処理することで、感光されて現像液に対して可溶性に変化した樹脂層が除去され、感光されていない樹脂層１５７、１５８が残る。ここで、半透過領域１９２に対応する樹脂層１５９の上層部は感光されているので、現像処理によって除去される。その結果、現像処理後の樹脂層１５７と樹脂層１５８との高さは異なる。図５では、ハーフトーンマスクを使用して高さの異なる樹脂層を形成するプロセスを例示したが、このプロセスに限定されず、グレートーンマスクやその他の多階調マスクを使用して高さの異なる樹脂層を形成するプロセスであってもよい。

図５に示す方法で露光された樹脂層１５９を現像処理、熱処理を行うことで、図６に示すように、各々の画素を画定し、画素電極１４０のパターン端部を覆うように配置された隔壁１５０を得ることができる。ここで、樹脂層１５８は隔壁１５１、１５３に対応し、樹脂層１５７は隔壁１５２に対応する。つまり、隔壁１５２の高さは、半透過領域１９２の光の透過量によって決定される。このように、図５及び６に示す方法によると、高さが異なる隔壁１５１、１５３と、隔壁１５２とを多階調マスクを用いて同一工程で形成することができる。

図７は、本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、発光層及び共通電極を形成する工程を示す図である。図７に示すように、隔壁１５０を形成した後、単数又は複数の膜から構成される発光層１６０及び共通電極３４０を表示領域に形成する（ステップＳ３０５）。白色発光素子の場合、発光層はパターニングする必要がなく、表示領域の全面に形成することができる。また、発光層１６０が低分子材料の場合は、表示領域に相当する部分が開口されたメタルマスクを用いた蒸着により形成することができる。

このとき、隔壁１５０はメタルマスクのスペーサ（突き当て部材）として使用しても良い。また、発光層１６０が高分子材料の場合はインクジェット方式等で形成することができる。また、各画素にＲＧＢの発光素子を形成する場合は、それぞれの画素に対してＲＧＢの発光色を有する発光層を形成する。発光層が低分子材料の場合は、微細パターンが加工されたメタルマスク等を用いて、それぞれの画素に異なる発光色を有する発光層を形成する。特に、画素毎に異なる発光層をメタルマスクを用いて形成する場合、隔壁１５０をメタルマスクと発光層を形成する基板とのスペーサとして使用することで、メタルマスクのパターンをより正確に反映した発光層を形成することができる。

また、共通電極３４０を形成する際に、発光層にできるだけダメージを与えないように、プラズマが基板に直接触れないタイプのイオンプレーティング装置、又は対向ターゲット型スパッタ装置などを用いることができる。また、発光層上に薄い金属膜を蒸着し、その薄い金属膜の上に共通電極３４０をスパッタリング法によって形成してもよい。この場合、薄い金属膜が保護層として機能するため、共通電極３４０をスパッタリング法で形成しても反射層へのダメージを低減することができる。

図８は、本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、保護層を形成する工程を示す図である。図８に示すように、発光層１６０及び共通電極３４０を形成した後に、発光層１６０を覆うように保護層１７０を形成する（ステップＳ３０６）。ここで、保護層１７０の形成は発光層１６０の形成後に行われるため、発光層１６０に使用される有機ＥＬ層のガラス転移温度以下の温度で形成することが好ましい。

また、上記のような無機材料による保護層１７０は、下地構造の段差部分（例えば、画素電極１４０と隔壁１５０との境界部）において密度が低い領域が形成されることがある。膜密度が低い領域は、そこから水分や不純物が混入し、トランジスタ特性の変動や、発光層の劣化などを引き起こすため、そのような箇所においても被覆性良く保護層１７０を形成することが重要である。

次に、図９を用いて対向基板２００側の製造方法について説明する。図９は、本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、対向基板側に充填材を形成する工程を示す図である。図９に示すように、まずは対向基板２００を準備し（ステップＳ３１１）、対向基板２００上に光を遮断する遮光層２１０をそれぞれの画素を開口するように形成し（ステップＳ３１２）、対向基板２００及び遮光層２１０上にそれぞれの画素の色に対応したカラーフィルタ（Ｂ）２２０、カラーフィルタ（Ｇ）２３０、カラーフィルタ（Ｒ）２４０を形成し（ステップＳ３１２）、遮光層２１０及びカラーフィルタ２２０、２３０、２４０を覆うようにオーバーコート層２５０を形成する（ステップＳ３１３）。そして、図９では図示しないが、対向基板２００の周辺領域のオーバーコート層２５０上にシール材を形成し（ステップＳ３１４）、対向基板２００の表示領域のオーバーコート層２５０上に充填材２８０（充填材２８１、２８２、２８３）を形成する（ステップＳ３１５）。対向基板への充填材の形成方法及びアレイ基板と対向基板との貼り合せ方法については、後で詳細に説明する。

図９では、遮光層２１０の上にカラーフィルタ２２０、２３０、２４０を形成する製造方法について説明したが、これに限定されず、先にカラーフィルタ２２０、２３０、２４０を形成し、その上に遮光層２１０を形成してもよい。また、対向基板２００と遮光層２１０またはカラーフィルタ２２０、２３０、２４０との間に他の層を形成してもよく、遮光層２１０とカラーフィルタ２２０、２３０、２４０との間に他の層を形成してもよい。また、カラーフィルタ２２０、２３０、２４０は少なくともＲ、Ｇ、Ｂの３種類を形成するが、３種類のカラーフィルタのいずれかの間に遮光層を形成してもよい。例えば、まず対向基板２００上にカラーフィルタ（Ｒ）２４０、カラーフィルタ（Ｇ）２３０を形成し、これらの上に遮光層２１０を形成し、その上にカラーフィルタ（Ｂ）２２０を形成してもよい。

充填材２８０としては、樹脂材料を使用することができる。充填材２８０として使用する樹脂材料としては、紫外線や熱によって徐々に硬化する遅延硬化型の樹脂材料を使用することができる。例えば、図９に示した状態の充填材２８０に対して紫外線を照射し、充填材２８０が硬化する前にアレイ基板１００と対向基板２００とを貼り合せる（ステップＳ３２１）。

図１０は、本発明の実施形態１における表示装置の製造方法において、アレイ基板と対向基板とを貼り合せる工程を示す図である。ステップＳ３２１の貼り合せによって、図９の塊状の未硬化状態の充填材２８０から図１０に示すような層状の硬化した充填材１８０を得ることができる。ここで、第２領域１２２の充填材１８２は、第１領域１２１及び第３領域１２３の充填材１８１及び１８３に比べて厚く形成される。しかし、第２領域１２２の隔壁１５２は第１領域１２１及び第３領域１２３の隔壁１５１及び１５３に比べて低く形成されているため、充填材１８２と充填材１８１、１８３との表面がほぼ同じ高さになる。つまり、第１領域１２１、第２領域１２２、第３領域１２３において、発光層１６０と対向基板２００との距離が略一定に保たれる。

以上のように、多階調マスクを使用して高さの異なる隔壁を同一工程で作製することで、プロセスを短縮することができる。その結果、より低い製造コストで表示ムラが抑制された表示装置を作製することができる。

［実施形態１における表示装置１０の貼り合せ方法］
図１１乃至１５を用いて、本発明の実施形態１における表示装置の貼り合せ方法について詳細に説明する。特に対向基板２００へのシール材１１０及び充填材１２０の形成方法、及びアレイ基板１００と対向基板２００との貼り合せ方法について詳細に説明する。図１１乃至１５において、各図面の紙面上方に平面図を示し、各図面の紙面下方に平面図におけるＥ−Ｆ断面図を示す。また、図１１乃至１５では、説明の便宜上、アレイ基板上のトランジスタ層、画素電極、発光層、及び保護層は省略されている。また、対向基板上の遮光層、カラーフィルタ、及びオーバーコート層は省略されている。

図１１は、本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、対向基板上にシール材を塗布する工程を示す図である。まず、アレイ基板１００と対向基板２００を接着させるためのシール材１１０を対向基板２００の周辺部に形成する。シール材１１０の厚さは、例えば５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲で適宜調整することができる。ここで、シール材１１０はスペーサとなる粒子を有していてもよい。該粒子は直径が２μｍ以上１０μｍ以下の大きさのものを使用することができる。ただし、シール材１１０及び粒子は上記の範囲外であっても、目的に応じて適宜調整することができる。以降、シール材１１０の厚さを約１５０μｍ、粒子のサイズを約４．５μｍとした場合について説明する。

図１２は、本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、対向基板上に充填材を塗布する工程を示す図である。図１２に示すように、対向基板２００に形成される充填材２８０は、複数の領域に塊状で形成される。ここで、充填材２８０を塗布する位置は、アレイ基板１００及び対向基板２００を貼り合せたときに、第２領域１２２の隔壁１５２の配置された位置の充填材が第１領域１２１の隔壁１５１の配置された位置の充填材よりも厚くなるように調整されてもよい。例えば、隣接する塊状の充填材２８０を等間隔で配置してもよい。ここで、充填材２８０として使用する樹脂材料としては、紫外線や熱によって徐々に硬化する遅延硬化型の樹脂材料を使用することができる。ここでは、液滴滴下直後の塊状の充填材２８０の高さは約２００μｍである。

図１３は、本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、アレイ基板と対向基板とを真空中で貼り合せる工程を示す図である。貼り合せの前（図１２に示す状態）に充填材２８０に紫外線を照射し、充填材２８０が硬化する前にアレイ基板１００と対向基板２００とを位置合わせをして貼り合せる。ここで、アレイ基板１００と対向基板２００との貼り合せは真空中で行われる。また、図１３に示す状態でアレイ基板１００と対向基板２００との位置合わせを追加で行ってもよい。

図１４は、本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、アレイ基板を対向基板に押圧して充填材を伸長させる工程を示す図である。図１３に示す状態から、アレイ基板１００と対向基板２００とを互いが近づく方向に押圧することで、図１３に示す充填材２８０及びシール材１１０は両基板の基板面方向に伸長される。その結果、両基板の周辺領域を封止するシール材１１０と、両基板及びシール材１１０によって囲まれた領域を充填する層状の充填材１８０とが形成される。図１４に示す両基板を押圧する工程も真空中で行われる。真空中で押圧することで、塊状の充填材２８０が伸長して層状の充填材１８０が形成される際に、両基板間に気泡が形成されることを抑制することができる。ここで、両基板の押圧によって、シール材１１０の厚さは約１５０μｍから約１００μｍに薄くなる。

図１５は、本発明の実施形態１における表示装置のアレイ基板と対向基板との貼り合せ工程において、アレイ基板と対向基板とを大気圧で押圧する工程を示す図である。図１４に示す状態の貼り合せ基板の雰囲気を真空から大気圧にすることで、アレイ基板１００及び対向基板２００が大気圧で押圧され、シール材１１０及び充填材１８０は圧縮されてさらに薄くなる。ここで、大気圧による押圧によって、シール材１１０は、シール材１１０に含まれる粒子によって支持されるまで薄くなる。つまり、シール材１１０の厚さは約１００μｍから約４．５μｍに薄くなる。

上記のように、アレイ基板１００と対向基板２００との貼り合せ後の押圧に大気圧を利用することによって、基板面内を均一な力で押圧することができる。その結果、両基板を押圧する力の大きさの差に起因する充填材１８０の膜厚分布を抑制することができる。

〈比較例〉
ここで、図１６及び１７を用いて、本発明の実施形態１の比較例について説明する。図１６は、比較例における表示装置の平面図を示す図である。図１６は、図１と同様なので詳細な説明は省略するが、第２領域１２２の充填材１２０が第１領域１２１及び第３領域１２３の充填材１２０に比べて厚く形成されている。

図１７は、比較例における表示装置のＣ−Ｄ断面図を示す図である。図１７は、図２と類似するが、第２領域１２２の隔壁３５２の高さは第１領域１２１及び第３領域１２３の隔壁３５１及び３５３の高さと略同一である点において、図２とは相違する。隔壁３５１乃至３５３の高さが略同一であり、第２領域１２２の充填材３８２の充填材厚さ３８５が第１領域１２１及び第３領域１２３の充填材３８１及び３８３の充填材厚さ３８４及び３８６に比べて厚いため、充填材３８２の表面位置が充填材３８１及び３８３の表面位置に比べて高くなっている。つまり、光が発生する発光層１６０から表示装置１１の外部に放出される対向基板２００の裏面側までの光路長が、第２領域１２２と第１領域１２１及び第３領域１２３とで異なっている。その影響で、比較例における表示装置１１では、上記の光路長の違いに起因した表示ムラが発生してしまう。

以上のように、比較例の表示装置によると、第２領域１２２と第１領域１２１及び第３領域１２３との充填材の厚さの違いによって、表示ムラが発生してしまう。一方、本発明に係る表示装置によると、実施形態１で説明したように、充填材の厚さの違いに応じて隔壁の高さを変化させることで表示ムラを抑制することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０、１１：表示装置
１００：アレイ基板
１１０：シール材
１２０：充填材
１２１：第１領域
１２２：第２領域
１２３：第３領域
１３０、１３１、１３２、１３３：トランジスタ層
１４０、１４１、１４２、１４３：画素電極
１５０、１５１、１５２、１５３、３５１、３５２、３５３：隔壁
１５７、１５８、１５９：樹脂層
１６０、１６１、１６２、１６３：発光層
１７０、１７１、１７２、１７３：保護層
１８０、１８１、１８２、１８３、２８０、２８１、２８２、２８３、３８１、３８２、３８３：充填材
１９０：ハーフトーンマスク
１９１：開口部
１９２：半透過領域
１９３：遮光領域
２００：対向基板
２１０、２１１、２１２、２１３：遮光層
２２０、２３０、２４０：カラーフィルタ
２５０、２５１、２５２、２５３：オーバーコート層
３４０、３４１、３４２、３４３：共通電極
９００：貼り合せ基板

Claims (13)

1. 第１基板と、
   前記第１基板の上方において各々の画素に配置された画素電極と、
   前記画素電極の端部を覆うように配置された第１隔壁と、
   前記画素電極の端部を覆うように配置され、前記第１隔壁よりも低い第２隔壁と、
   前記第１隔壁及び前記第２隔壁の上方に配置された固体の充填材と、
   前記第１基板に対向し、前記第１隔壁、前記第２隔壁、及び前記充填材によって間隔を保持された第２基板と、
   を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記第２隔壁上の前記充填材は、前記第１隔壁上の前記充填材に比べて厚いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１隔壁は、前記第２隔壁によって囲まれた領域の内側及び外側の領域に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第２隔壁は、環状に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記充填材の周囲に配置されたシール材をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記第２隔壁は、前記シール材に沿って配置されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記充填材と前記第２基板との間に、前記画素に対応して配置された、特定波長の光を透過するカラーフィルタと、
   をさらに有し、
   隣接する前記カラーフィルタの透過する光の波長は異なることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の表示装置。
8. 隣接する前記画素間には遮光層が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記画素は白色光を放出することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 第１基板の上方に各々の画素に配置された画素電極を形成し、
    前記画素電極の端部を覆うように、第１隔壁と、前記第１隔壁よりも低い第２隔壁とを形成し、
    第２基板の上方に充填材を形成し、
    前記第１隔壁、前記第２隔壁、及び前記充填材によって間隔が保持されるように、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合せることを特徴とする表示装置の製造方法。
11. 前記第１隔壁及び前記第２隔壁は、同一工程で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記第１隔壁及び前記第２隔壁は、多階調マスクを使用して形成されることを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記第１基板及び前記第２基板を貼り合せたときに、前記第２隔壁の配置された位置の前記充填材が前記第１隔壁の配置された位置の前記充填材よりも厚くなるように前記充填材を形成する位置を調整することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
    

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