JP4792717B2 - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents
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Description
このような課題を解決するために、表示装置の基板にガラスや金属の蓋を取り付けて水分等を封止する方法が一般的に採用されてきた。しかし、ディスプレイの大型化及び薄型化/軽量化に伴い、外部応力に耐えるパネル強度を保持するため、中空構造からソリッド構造に切り替える必要が出てきている。また、大型化に伴ってTFTや配線回路の面積を十分に確保するため、回路基板の反対側から発光させるトップエミッション構造を用いる必要も提案されている。このような要求を達成するために、封止構造においては、透明でかつ軽量、耐強度性に優れた薄い構造を採用する必要があり、また、乾燥剤を除いても防湿性能が得られる構造が求められている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ガスバリア層の剥離やクラックに金する水分の侵入を抑制した電気光学装置及びその製造方法、及び電子機器を提供することを目的とする。
具体的に説明すると、ガスバリア層のエッジ部分においては、ガスバリア層が緩やかな傾斜を有しながら基体に接触している。このような接触部分にガスバリア層が緻密に形成されると、ガスバリア層にクラックが生じ、そこから水分が浸入してしまう。ここで、クラックが生じるのは、ガスバリア層自体が水蒸気等のガス遮断性を得るため緻密な膜質を有しているために、ガスバリア層において基体を押さえつける力が生じてしまい、換言すればガスバリア層に圧縮応力が生じてしまい、基体からガスバリア層が剥離してしまうことに起因している。このようなクラックは、特に段差のある周辺エッジ部分において生じやすい。また、このようなクラックを抑制するには、ガスバリア層を薄くして、圧縮応力の発生を低減することが考えられるが、ガスバリア層を薄くすると、表面の微細な凹凸の影響を受けやすく、ピンホール欠陥も生じやすくなってしまう。即ち、ガスバリア層の下地の凹凸を埋めるためにも、ガスバリア層を所定の膜厚で形成する必要がある。
このように、本発明者らは、ガスバリア層を厚膜化した場合の問題点と、薄膜化した場合の問題点を見出し、単に緻密で高い応力のガスバリア層を形成しただけでは、水分の浸入を抑制することができないことを見出した。
そこで、本発明者らは、上記に基づいて以下の手段を有する本発明を想到した。
本発明の電気光学装置は、基体上に、複数の第1電極と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁と、前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆う第2電極と、前記第2電極上に設けられた有機緩衝層と、前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に設けられた無機緩衝層と、前記無機緩衝層上に設けられたガスバリア層と、を備え、前記無機緩衝層および前記ガスバリア層は、同一の材料からなり、前記無機緩衝層は、前記ガスバリア層よりも膜密度が小さいことを特徴とする。
本発明の電気光学装置は、基体上に、複数の第1電極と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁と、前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆う第2電極と、前記第2電極上に設けられた有機緩衝層と、前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に設けられた無機緩衝層と、前記無機緩衝層上に設けられたガスバリア層と、を備え、前記無機緩衝層および前記ガスバリア層は、同一の材料からなり、前記無機緩衝層は、前記ガスバリア層よりも酸素含有量が大きいことを特徴とする。
本発明の電気光学装置は、基体上に、複数の第1電極と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁と、前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆う第2電極と、前記第2電極上に設けられた有機緩衝層と、前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に設けられた無機緩衝層と、前記無機緩衝層上に設けられたガスバリア層と、を備え、前記無機緩衝層および前記ガスバリア層は、同一の材料からなり、前記ガスバリア層は、前記無機緩衝層よりも窒素含有量が大きいことを特徴とする。
本発明の電気光学装置は、基体上に、複数の第1電極と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁と、前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆う第2電極と、前記第2電極上に設けられた有機緩衝層と、前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に設けられた無機緩衝層と、前記無機緩衝層上に設けられたガスバリア層と、を備え、前記無機緩衝層および前記ガスバリア層は、同一の材料からなり、前記無機緩衝層は、非晶質または多孔質からなる膜で形成されていることを特徴とする。
本発明の電気光学装置は、基体上に、複数の第1電極と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁と、前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆う第2電極と、前記第2電極上に設けられた有機緩衝層と、前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に設けられた無機緩衝層と、前記無機緩衝層上に設けられたガスバリア層と、を備え、前記無機緩衝層および前記ガスバリア層は、同一の材料からなり、前記無機緩衝層は、前記ガスバリア層よりも酸素含有量が大きく、前記ガスバリア層は、前記無機緩衝層よりも窒素含有量が大きいことを特徴とする。
また、無機緩衝層は、ガスバリア層よりも膜密度が小さいことが好ましい。なお、無機緩衝層はガスバリア層と同じ珪素化合物からなることがさらに好ましい。
また、本発明におけるガスバリア層と無機緩衝層の各々は、ガスバリア機能を有する部分(層膜)と、応力に対する緩衝機能を有する部分(層膜)を意味しており、界面を介して配置された部分でもよいし、ガスバリア層及び無機緩衝層の構成原子の濃度勾配を有して配置された部分でもよい。ここで、後者の濃度勾配を有する場合においては、構成原子の濃度の大小によってガスバリア層と無機緩衝層が規定される。
また、ガスバリア層と無機緩衝層は、共に無機材料からなるので、両者の密着性は高く、互いに剥離することがない。ガスバリア層と無機緩衝層は、共に珪素化合物から形成することにより、さらに両者の密着性を向上させることができる。また、このような無機緩衝層を設けたことにより、ガスバリア層の膜厚を従来よりも薄くできる。これにより、ガスバリア層を厚膜に形成した場合の基体の反りを抑制できる。また、ガスバリア層の薄膜化を単に施しただけでは、ピンホールなどの膜欠陥が生じて一般的に水分に対する遮断性が低下してしまうが、上記のように無機緩衝層が形成されることによって、無機緩衝層が水分に対する遮蔽性を補完するので、ガスバリア層が薄膜となっても、十分に水分を遮蔽できる。
また、有機緩衝層を設けたことにより、隔壁の平坦化と共に、基体側から発生する反りや体積変化により発生する応力が分散され、無機緩衝層及びガスバリア層に発生するクラックや剥離を防止する。また、有機緩衝層を設けたことにより、不安定な隔壁からの第2電極の剥離を防止できる。また、有機緩衝層の上面が略平坦化されるので、有機緩衝層上に形成される無機緩衝層やガスバリア層が平坦化され、ガスバリア層における応力集中が生じる部位がなくなり、ガスバリア層のクラック発生を防止できる。
また、有機緩衝層は、第2電極を形成した後に付着する微細なパーティクルを埋めるので、当該パーティクルがあったとしても、無機緩衝層やガスバリア層の平坦化を実現できる。
このように、無機緩衝層の内部に酸素原子が入り込むことで、無機緩衝層の緻密さが低下するので、ガスバリア層の圧縮応力を効果的に緩和できる。
特に無機緩衝層とガスバリア層を珪素化合物で形成する場合には、無機緩衝層の酸素含有量がガスバリア層の酸素含有量より多くすることにより、無機緩衝層の圧縮応力をガスバリア層の圧縮応力よりも小さく抑えることができる。
また、無機緩衝層が酸素原子を含むことにより、当該酸素原子を含んでいない場合と比較して、無機緩衝層の屈折率が変化する。従って、酸素原子の含有量を調整することで、無機緩衝層が所望の屈折率、即ち、所望の膜密度を有するように調整できる。
また、前記電気光学装置においては、前記無機緩衝層は、水素原子を含むことを特徴としている。
このように、無機緩衝層の内部に水素原子が入り込むことで、無機緩衝層の緻密さが低下するので、ガスバリア層の圧縮応力を効果的に緩和できる。特に無機緩衝層とガスバリア層を珪素化合物で形成する場合には、無機緩衝層の水素含有量がガスバリア層の水素含有量より多くすることにより、無機緩衝層の圧縮応力をガスバリア層の圧縮応力よりも小さく抑えることができるとともに、無機緩衝層の水素含有量を制御することにより圧縮応力から引張応力の範囲にて制御することができる。無機緩衝層の水素含有量を有機緩衝層側からガスバリア層側に向け連続的、もしくは、段階的に少なくすることにより、無機緩衝層の応力を有機緩衝層側からガスバリア層側に向け、引張応力から圧縮応力に段階的もしくは連続的に変えて形成することができる。また、無機緩衝層が水素原子を含んだとしても、無機緩衝層の屈折率が変わらないので、屈折率を変えずに膜質の緻密さを調整できる。
このようにすれば、ガスバリア層が基体上の無機材料と直接接触することなく、無機緩衝層を介してガスバリア層が無機材料上に形成されることとなる。従って、ガスバリア層の圧縮応力が無機緩衝層によって緩和されるので、基体上の無機材料の形成部分におけるガスバリア層の剥離やクラックを抑制できる。従って、当該剥離やクラックに起因する水分の浸入を抑制できる。
このようにすれば、ガスバリア層が保護されるので、ガスバリア層の破壊や損傷を抑制できる。
このようにすれば、電極保護層によって第2電極が保護されるので、有機緩衝層を形成する際の有機溶剤や残留水分によるダメージを抑制できる。
また、前記電気光学装置においては、前記電極保護層は、前記基体と接触していることを特徴とする。
また、前記電気光学装置においては、前記電極保護層、前記無機緩衝層、および前記ガスバリア層は同一の材料からなることを特徴とする。
また、前記電気光学装置においては、前記無機緩衝層は、前記有機緩衝層を被覆すると共に前記電極保護層と接触して形成されていることを特徴としている。
このようにすれば、ガスバリア層が電極保護層と直接接触することなく、無機緩衝層を介してガスバリア層が電極保護層上に形成されることとなる。従って、ガスバリア層の圧縮応力が無機緩衝層によって緩和されるので、電極保護層上に形成されるガスバリア層の剥離やクラックを抑制できる。従って、当該剥離やクラックに起因する水分の浸入を抑制できる。
ここで、無機緩衝層やガスバリア層は、このような有機緩衝層の形状に倣って形成される。このようにすれば、無機緩衝層やガスバリア層は、急峻な形状ではなく、緩やかな形状を有するので、当該無機緩衝層やガスバリア層における応力を低減できる。従って、無機緩衝層やガスバリア層に荷重が付与されたとしても、剥離やクラックが生じることがなく、水分の侵入を抑制できる。
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、基体上に、複数の第1電極を形成する工程と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁を形成する工程と、前記開口部のそれぞれに電気光学層を形成する工程と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆うように第2電極を形成する工程と、前記第2電極上に有機緩衝層を形成する工程と、前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に無機緩衝層を形成する工程と、前記無機緩衝層上に前記無機緩衝層と同一材料からなるガスバリア層を形成する工程と、を備え、前記ガスバリア層を形成する工程は、前記無機緩衝層よりも窒素含有量が大きくなるように前記ガスバリア層を形成する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、基体上に、複数の第1電極を形成する工程と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁を形成する工程と、前記開口部のそれぞれに電気光学層を形成する工程と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆うように第2電極を形成する工程と、前記第2電極上に有機緩衝層を形成する工程と、前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に無機緩衝層を形成する工程と、前記無機緩衝層上に前記無機緩衝層と同一材料からなるガスバリア層を形成する工程と、を備え、前記無機緩衝層を形成する工程は、前記無機緩衝層を、非晶質または多孔質からなる膜で形成する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、基体上に、複数の第1電極と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁と、前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆う第2電極と、を有する電気光学装置の製造方法において、前記第2電極を覆うと共に略平坦な有機緩衝層を形成する工程と、当該有機緩衝層を覆うと共に当該有機緩衝層よりも広い面積を有する無機緩衝層を形成する工程と、当該無機緩衝層を覆うガスバリア層を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、基体上に、複数の第1電極を形成する工程と、前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁を形成する工程と、前記開口部のそれぞれに電気光学層を形成する工程と、前記隔壁及び前記電気光学層を覆うように第2電極を形成する工程と、前記第2電極上に有機緩衝層を形成する工程と、前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に無機緩衝層を形成する工程と、前記無機緩衝層上に前記無機緩衝層と同一材料からなるガスバリア層を形成する工程と、を備え、前記無機緩衝層を形成する工程は、前記ガスバリア層よりも酸素含有量が大きくなるように前記無機緩衝層を形成する工程を含み、前記ガスバリア層を形成する工程は、前記無機緩衝層よりも窒素含有量が大きくなるように前記ガスバリア層を形成する工程を含むことを特徴とする。
また、有機緩衝層を形成することにより、基体側から発生する反りや体積変化により発生する応力を緩和できる。従って、不安定な隔壁からの第2電極の剥離を防止できる。また、有機緩衝層の上面が略平坦化されるので、有機緩衝層上に形成される無機緩衝層やガスバリア層が平坦化され、ガスバリア層における応力集中が生じる部位がなくなり、ガスバリア層のクラック発生を防止できる。
また、有機緩衝層は、第2電極を形成した後に付着する微細なパーティクルを埋めるので、当該パーティクルがあったとしても、無機緩衝層やガスバリア層の平坦化を実現できる。
このようにすれば、真空雰囲気で形成する場合と比較して、安価かつ容易に平坦性に優れた有機緩衝層を形成できる。
このようにすれば、大気圧雰囲気に戻すことなく無機緩衝層とガスバリア層が形成されるので、生産性を向上させることができる。また、大気雰囲気に戻す場合には、大気中に含まれる水分が無機緩衝層とガスバリア層の間に入り込んでしまうが、同一の真空雰囲気において一括して成膜することにより、水分を抑制できる。
このような電子機器としては、例えば、携帯電話機、移動体情報端末、時計、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置、プリンタ等を例示できる。また、大型の表示画面を有するテレビや、大型モニタ等を例示できる。このように電子機器の表示部に、本発明の電気光学装置を採用することによって、長寿命で表示特性が良好な表示部を備える電子機器を提供できる。また、プリンタなどの光源に適用してもよい。
電気光学装置として、電気光学物質の一例である電界発光型物質、中でも有機エレクトロルミネッセンス(EL)材料を用いたEL表示装置について説明する。
図1は、EL表示装置1の配線構造を示す図である。EL表示装置1は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTと略記する)を用いたアクティブマトリクス型のEL表示装置である。
なお、以下の説明では、EL表示装置1を構成する各部位や各層膜を認識可能とするために、各々の縮尺を異ならせている。
信号線102には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路100が接続される。また、走査線101には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路80が接続される。
EL表示装置1は、図2に示すように電気絶縁性を備えた基板20と、スイッチング用TFT(図示せず)に接続された画素電極が基板20上にマトリックス状に配置されてなる画素電極域(図示せず)と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線(図示せず)と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部3(図2中一点鎖線枠内)とを具備して構成されたアクティブマトリクス型のものである。
なお、本発明においては、基板20と後述するようにこれの上に形成されるスイッチング用TFTや各種回路、及び層間絶縁膜などを含めて、基体と称している。(図3、4中では符号200で示している。)
実表示領域4には、それぞれ画素電極を有する表示領域R、G、BがA−B方向およびC−D方向にそれぞれ離間してマトリックス状に配置される。
また、実表示領域4の図2中両側には、走査線駆動回路80、80が配置される。これら走査線駆動回路80、80は、ダミー領域5の下側に配置されたものである。
なお、発光層60としては、代表的には発光層(エレクトロルミネッセンス層)であり、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などのキャリア注入層またはキャリア輸送層を備えるもの。さらには、正孔阻止層(ホールブロッキング層)、電子阻止層(エレクトロン阻止層)を備えるものであってもよい。
このような構成のもとに、発光素子はその発光層60において、正孔輸送層70から注入された正孔と陰極50からの電子とが結合することにより発光する。
正孔輸送層70の形成材料としては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、またはそれらのドーピング体などが用いられる。具体的には、3,4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に3,4−ポリエチレンジオシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液などを用いて正孔輸送層70を形成することができる。
また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
なお、上述した高分子材料に代えて、従来公知の低分子材料を用いることもできる。
また、必要に応じて、このような発光層60の上に電子注入層を形成してもよい。
なお、有機隔壁層221の開口部221aの各壁面の基体200表面に対する角度θが、110度以上から170度以下となっている(図6参照)。このような角度としたのは、発光層60をウエットプロセスにより形成する際に、開口部221a内に配置されやすくするためである。
なお、陰極保護層55は、基板200の外周部の絶縁層284上まで、10nmから300nm程度の厚みに形成される。
有機緩衝層210aとしては、親油性で低吸水性を有する高分子材料、例えば、ポリオレフィン系またはポリエーテル系が好ましい。また、メチルトリメトキシシランやテトラエトキシシランなどのアルコキシシランを加水分解させて縮合させた有機珪素ポリマーでもよい。また、アクリルポリオールやメタクリポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール、を主成分とし、トリレンジイソシアネートやキシリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物を重合した高分子誘導体やビスフェノール系エポキシとアミン化合物を重合した高分子誘導体等を採用してもよい。
更に、3−アミノプロピルトリメトキシシランや3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤等の珪素化合物を含んだ高分子を用いることにより、陰極50やガスバリア層30等の無機材料との界面の接着性を向上させることができる。
また、有機緩衝層210aとしては、低温で硬化する材料が好ましく、メタクリレート樹脂やエポキシ樹脂などを主成分とする紫外線硬化型樹脂を用いることもできる。紫外線硬化型樹脂を用いることにより、加熱処理を行うことなく有機緩衝層210aが成膜されるので、加熱による発光層60への悪影響を抑えることができる。この場合には、陰極保護層55が紫外線吸収材料により形成されるようにすることが望ましく、例えば酸化チタンや酸化亜鉛、インジウム錫酸化物(ITO)などのエネルギーバンドギャップが2〜4eVの酸化物半導体材料が陰極保護層の少なくとも一部に使われることで、有機緩衝層210aを透過した紫外線を陰極保護層55で吸収させることにより、有機緩衝層210aに照射した紫外線が発光層60に悪影響を与えることを防止する。また、硬化収縮を防止する微粒子等の添加剤が混入されていてもよい。
これらの有機緩衝層材料は、親油性の有機溶媒等で希釈することで平坦塗布しやすい粘度範囲に調整されて塗布形成する。これらの有機溶媒は、塗布後に減圧乾燥等で除去される。
図5は、図3における有機緩衝層210aの端部を示す拡大図である。図5に示すように、有機緩衝層210aは、陰極保護層55上に形成されるようになっており、その端部においては陰極保護層55の表面と接触角αで接触している。ここで、接触角αは45°以下であり、より好ましくは、10°〜20°程度であることが好ましい。このように有機緩衝層210aが形成されることにより、当該有機緩衝層210aの上層に形成される無機緩衝層210bやバリア層30は有機緩衝層210aの形状に倣って、形成される。
無機緩衝層210bは、ガスバリア層30よりも膜密度が低く圧縮応力の小さい、即ち、緻密さが低い材料からなるものである。例えば、珪素窒素酸化物やアルミニウム酸化物等の化学的に安定で、有機材料との密着性に優れた材料を主成分にすることが好ましい。また、その材料は、有機緩衝層210aとガスバリア層30に対して、密着性が良好に得られるものが適宜採用される。
一般に、ガスバリア層30はガスバリア性を付与するため緻密性が必要であり、圧縮応力を有している。また、有機緩衝層は有機材料を重合させて形成するため小さい引張応力を有している。したがって、無機緩衝層210bは有機緩衝層210a側からガスバリア層30側に向け、引張応力から圧縮応力に段階的もしくは連続的に形成されていることにより、無機緩衝層210bと有機緩衝層210a、もしくは、無機緩衝層210bとガスバリア層30との密着性を向上させることができる。また、ガスバリア層30との密着性が向上させるために、ガスバリア層30と同じ珪素系の材料を採用することが好ましい。具体的には、珪素酸化物や珪素酸窒化物が採用される。ここで、酸素や窒素の含有量をガスバリア層30と比較して異ならせて、膜形成時の圧縮応力を調整しながら形成されたものが好ましい。また、ガスバリア層30と無機緩衝層210bは共に、珪素酸化物や珪素酸窒化物により形成され、無機緩衝層210bの酸素含有量がガスバリア層30の酸素含有量より多くすることにより圧縮応力を低減させることができる。
また、無機緩衝層210bは、圧縮応力を発生させないように、比較的非晶質な膜もしくは多孔質な膜であることが好ましく、水素原子を膜中に導入して、共有結合を分断するような構造を用いてもよい。また、水素原子と共に酸素原子を膜中に導入してもよい。また、ガスバリア層30と無機緩衝層210bは共に、珪素酸化物や珪素酸窒化物により形成され、無機緩衝層210bの水素含有量がガスバリア層30の水素含有量より多くすることにより圧縮応力を低減させることができる。
また、有機緩衝層210a側の無機緩衝層210bはシリコーン樹脂もしくはシラザンなどの有機シランにより形成することにより、無機緩衝層210bとガスバリア層30との密着性をより向上させることができる。
また、無機緩衝層210bは有機緩衝層210aよりも広い面積で形成されることが好ましい。これにより、有機緩衝層210aは無機緩衝層210bによって被覆された状態となる。
ガスバリア層30は、絶縁層284に接触することなく、無機緩衝層210b上に形成されるものである。ガスバリア層30は、その内側に酸素や水分が浸入するのを防止するためのもので、これにより陰極50や発光層60への酸素や水分の浸入を防止し、酸素や水分による陰極50や発光層60の劣化等を抑えるようにしたものである。
また、ガスバリア層30は、例えば無機化合物からなるもので、好ましくは珪素化合物、すなわち珪素窒化物や珪素酸窒化物、珪素酸化物などによって形成される。更に、水蒸気などのガスを遮断するため緻密で欠陥の無い被膜にする必要があり、好適には低温で緻密な膜を形成できる高密度プラズマ成膜法を用いて形成する。このようにガスバリア層30が無機緩衝層と同じ珪素化合物から形成されることで、ガスバリア層30と無機緩衝層210bの密着性がよくなり、したがってガスバリア層30が欠陥のない緻密な層となって酸素や水分に対するバリア性がより良好になる。ただし、珪素化合物以外でも、例えばアルミナや酸化タンタル、酸化チタン、さらには他のセラミックスなどからなっていてもよい。
また、このようなガスバリア層30の厚さとしては、10nm以上、200nm以下であるのが好ましい。10nm未満であると、膜の欠陥や膜厚のバラツキなどによって部分的に貫通孔が形成されてしまい、ガスバリア性が損なわれてしまうおそれがあるからであり、200nmを越えると、応力による割れが生じてしまうおそれがあるからである。また、同様の問題から、無機緩衝層とガスバリア層の合計膜厚は500nm以下にすることが好ましい。
また、本実施形態ではトップエミッション型としていることから、ガスバリア層30は透光性を有する必要があり、したがってその材質や膜厚を適宜に調整することにより、本実施形態では可視光領域における光線透過率を例えば80%以上にしている。
接着層205は、ガスバリア層30上に表面保護基板206を固定させ、かつ外部からの機械的衝撃に対して緩衝機能を有し、発光層60やガスバリア層30の保護をするものである。当該接着層205に表面保護基板206が貼り合わされることで、保護層204が形成されている。接着層205は、例えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ポリオレフィン系などの樹脂で、表面保護基板206より柔軟でガラス転移点の低い材料からなる接着剤によって形成されたものである。また、透明樹脂材料が好ましい。また、低温で硬化させるため硬化剤を添加する2液混合型の材料によって形成されたものでもよい。
なお、このような接着層205には、シランカップリング剤またはアルコキシシランを添加しておくのが好ましく、このようにすれば、形成される接着層205とガスバリア層30との密着性がより良好になり、したがって機械的衝撃に対する緩衝機能が高くなる。
また、特にガスバリア層30が珪素化合物で形成されている場合などでは、シランカップリング剤やアルコキシシランによってこのガスバリア層30との密着性を向上させることができ、したがってガスバリア層30のガスバリア性を高めることができる。
表面保護基板206の材質は、ガラス、DLC(ダイアモンドライクカーボン)層、透明プラスチック、透明プラスチックフィルムが採用される。ここで、プラスチック材料としては、例えば、PET、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等が採用される。更に、当該表面保護基板206には、紫外線遮断/吸収層や光反射防止層、放熱層、レンズやミラー等の光学構造が設けられていてもよい。
なお、この例のEL表示装置においては、トップエミッション型にする場合に表面保護基板206、接着層205を共に透光性のものにする必要があるが、ボトムエミッション型とする場合にはその必要はない。
以上に説明した基板20上の第2層間絶縁層284までの層が、回路部11を構成する。
なお、本実施形態においては、電気光学装置としてのEL表示装置1がトップエミッション型である場合であり、また、基板20の表面に回路部11を形成させる工程については、従来技術と変わらないので説明を省略する。
なお、図3及び図4では、これら画素電極23、ダミーパターン26を総称して画素電極23としている。ダミーパターン26は、第2層間絶縁層284を介して下層のメタル配線へ接続しない構成とされる。すなわち、ダミーパターン26は、島状に配置され、実表示領域に形成されている画素電極23の形状とほぼ同一の形状を有する。もちろん、表示領域に形成されている画素電極23の形状と異なる構造であってもよい。なお、この場合、ダミーパターン26は少なくとも駆動電圧導通部310(340)の上方に位置するものも含むものとする。
なお、この場合、有機隔壁層221は、少なくとも駆動制御信号導通部320の上方に位置するものを含むものとする。
なお、この正孔輸送層形成工程以降は、正孔輸送層70および発光層60の酸化を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うのが好ましい。
なお、この発光層形成工程では、インクジェット法によって例えば青色(B)の発光層形成材料を青色の表示領域に選択的に塗布し、乾燥処理した後、同様にして緑色(G)、赤色(R)についてもそれぞれその表示領域に選択的に塗布し、乾燥処理する。
また、必要に応じて、上述したようにこのような発光層60の上に電子注入層を形成してもよい。
次に、陰極50上に陰極保護層55を形成する。当該陰極保護層55を形成する方法としては、イオンプレーティング法等の物理気相成長法を用いることが好ましい。
また、有機緩衝層210aを形成する方法としては、インクジェット法だけでなく、大面積に均一塗布が可能なスリットコート法、カーテンコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等の方法を採用することもできる。
また、有機緩衝層210aが平坦性を有するために、塗布時の粘度は、低粘度であることが好ましく、例えば100mPa・s以下が好ましい。また、粘度を下げるために有機溶剤等で希釈することが好ましく、例えば、陰極や有機発光層は水分を嫌うため、トルエンやキシレン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、酢酸エチル等の親油性有機溶剤で希釈されたものが好ましい。
有機緩衝層の膜厚は、平坦化と凹凸によって生じる応力緩和を目的にしているため、隔壁層や画素隔壁の高さよりも厚くする必要があり、例えば、5〜20μm程度が好ましい。応力はないことが好ましいが、わずかに引張応力が生じてもよい。膜密度は、極力応力を少なくするために比較的多孔質な膜であることが好ましく、0.8〜1.8g/cm3が好適である。
有機緩衝層210aの塗布後の乾燥は、膜中の残存水分を完全に除去するため、減圧雰囲気下または乾燥窒素雰囲気下で50〜80℃の硬化温度で乾燥する。その後の吸湿を防ぐため、大気圧に戻すことなく、次の、無機緩衝層210bの形成プロセスへ移ることが好ましい。
当該無機緩衝層210bを形成する方法としては、高密度プラズマ成膜法が用いられる。当該無機緩衝層210bの材料としては、酸素を有する透明な無機酸化物を主成分とするものが好ましい。ここで、膜密度は1.8〜2.3g/cm3が好ましい。応力はないことが好ましいが、200MPa以下の引張応力または圧縮応力でもよい。膜厚は、有機緩衝層の表面粗さや付着したパーティクル径によって変わるが、50〜400nmが好適である。
ガスバリア層は、減圧下の高密度プラズマ成膜法等により形成される窒素を有する窒素化合物であり、主に珪素化合物又は珪素酸窒化物からなる透明な薄膜が好ましい。また、小さな分子の水蒸気を完全に遮断するため緻密性を持たせており、200〜1000MPaの圧縮応力を持つことが好ましい。好ましい膜密度は、2.3/cm3以上、膜厚は無機緩衝層と合わせて500nm以下にすることが好ましく、50〜100nmが好適である。
このようにガスバリア層30上に保護層204を設ければ、表面保護基板206が耐圧性や耐摩耗性、光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能を有していることにより、発光層60や陰極50、さらにはガスバリア層もこの表面保護基板206によって保護することができ、したがって発光素子の長寿命化を図ることができる。
また、接着層205が機械的衝撃に対して緩衝機能を発揮するので、外部から機械的衝撃が加わった場合に、ガスバリア層30やこの内側の発光素子への機械的衝撃を緩和し、この機械的衝撃による発光素子の機能劣化を防止することができる。
このようなEL表示装置1にあっては、陰極50とガスバリア層30との間に、陰極50を覆うとともに略平坦な上面が形成された有機緩衝層210aが配置されるので、有機緩衝層210aが基板200側から発生する反りや体積膨張により発生する応力を緩和し、不安定な有機隔壁層221からの陰極50の剥離を防止することができる。
更に、有機緩衝層210aの上面が略平坦化されているので、有機緩衝層210a上に形成される硬い被膜からなるガスバリア層30が平坦化されるので、ガスバリア層30に応力が集中する部位がなくなり、これにより、ガスバリア層30へのクラックの発生を防止できる。
また、EL表示装置1では本発明における第1の電極を陽極として機能させ、第2の電極を陰極として機能させたが、これらを逆にして第1の電極を陰極、第2の電極を陽極としてそれぞれ機能させるよう構成してもよい。ただし、その場合には、発光層60と正孔輸送層70との形成位置を入れ替えるようにする必要がある。
また、ガスバリア層30と無機緩衝層210bは、共に無機材料からなるので、両者の密着性は高く、互いに剥離することがない。また、このような無機緩衝層210bを設けたことにより、ガスバリア層30の膜厚を従来よりも薄くできる。これにより、ガスバリア層30を厚膜に形成した場合の基板20の反りを抑制できる。また、ガスバリア層30の薄膜化を単に施しただけでは、一般的に水分に対する遮断性が低下してしまうが、上記のように無機緩衝層210bが形成されることによって、無機緩衝層210bが水分に対する遮蔽性を補完するので、ガスバリア層30が薄膜となっても、十分に水分を遮蔽できる。
また、有機緩衝層210aを設けたことにより、基板20側の有機隔壁層221等から発生する反りや体積変化により発生する応力が分散され、無機緩衝層210b及びガスバリア層30に発生するクラックや剥離を防止する。また、有機緩衝層210aを設けたことにより、不安定な隔壁からの陰極50の剥離を防止できる。また、有機緩衝層210aの上面が略平坦化されるので、有機緩衝層210a上に形成される無機緩衝層210bやガスバリア層30が平坦化され、ガスバリア層30における応力集中が生じる部位がなくなり、ガスバリア層30のクラック発生を防止できる。
また、有機緩衝層210aは、陰極50を形成した後に付着する微細なパーティクルを埋めるので、当該パーティクルがあったとしても、無機緩衝層210bやガスバリア層30の平坦化を実現できる。
また、無機緩衝層210bは、有機緩衝層210aを被覆すると共に、陰極保護層55を始めとする基板20上の無機材料と接触して形成されているので、ガスバリア層30が陰極保護層55等と直接接触することなく、無機緩衝層210bを介してガスバリア層30が陰極保護層55等の上方に形成されることとなる。従って、ガスバリア層30の圧縮応力が無機緩衝層210bによって緩和されるので、陰極保護層55を始めとする基板20上の無機材料におけるガスバリア層30の剥離やクラックを抑制できる。従って、当該剥離やクラックに起因する水分の浸入を抑制できる。
また、ガスバリア層30を覆う接着層205と、表面保護基板206とが設けられているので、ガスバリア層30が保護され、破壊や損傷を抑制できる。
電子機器は、上述したEL表示装置(電気光学装置)1を表示部として有したものであり、具体的には図9に示すものが挙げられる。
図9(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図9(a)において、携帯電話1000は、上述したEL表示装置1を用いた表示部1001を備える。
図9(b)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図9(b)において、時計1100は、上述したEL表示装置1を用いた表示部1101を備える。
図9(c)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図9(c)において、情報処理装置1200は、キーボードなどの入力部1201、上述したEL表示装置1を用いた表示部1202、情報処理装置本体(筐体)1203を備える。
図9(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器は、上述したEL表示装置(電気光学装置)1を有した表示部1001,1101,1202を備えているので、表示部を構成するEL表示装置の発光素子の長寿命化が図られたものとなる。
Claims (11)
- 基体上に、複数の第1電極と、
前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁と、
前記開口部のそれぞれに配置される電気光学層と、
前記隔壁及び前記電気光学層を覆う第2電極と、
前記第2電極上に設けられた有機緩衝層と、
前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に設けられた無機緩衝層と、
前記無機緩衝層上に設けられたガスバリア層と、を備え、
前記無機緩衝層および前記ガスバリア層は、同一の材料からなり、
前記無機緩衝層は、前記ガスバリア層よりも酸素含有量が大きく、
前記ガスバリア層は、前記無機緩衝層よりも窒素含有量が大きいことを特徴とする電気光学装置。 - 前記第2電極と前記有機緩衝層との間に、電極保護層が設けられ、
前記無機緩衝層は、前記電極保護層と接触していることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記電極保護層は、前記基体と接触していることを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
- 前記電極保護層、前記無機緩衝層、および前記ガスバリア層は同一の材料からなることを特徴とする請求項2または3に記載の電気光学装置。
- 前記無機緩衝層は、前記ガスバリア層よりも水素含有量が多いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記ガスバリア層を覆う樹脂接着層と、前記樹脂接着層を覆う保護基体と、が設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記有機緩衝層の側面端部の角度は、45°以下で形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 基体上に、複数の第1電極を形成する工程と、
前記第1電極の形成位置に対応した複数の開口部を有する隔壁を形成する工程と、
前記開口部のそれぞれに電気光学層を形成する工程と、
前記隔壁及び前記電気光学層を覆うように第2電極を形成する工程と、
前記第2電極上に有機緩衝層を形成する工程と、
前記有機緩衝層よりも広い範囲を覆うように前記有機緩衝層上に無機緩衝層を形成する工程と、
前記無機緩衝層上に前記無機緩衝層と同一材料からなるガスバリア層を形成する工程と、を備え、
前記無機緩衝層を形成する工程は、
前記ガスバリア層よりも酸素含有量が大きくなるように前記無機緩衝層を形成する工程を含み、
前記ガスバリア層を形成する工程は、
前記無機緩衝層よりも窒素含有量が大きくなるように前記ガスバリア層を形成する工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記有機緩衝層を形成する工程は、大気圧雰囲気下における液相法を利用することを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記無機緩衝層及び前記ガスバリア層を形成する工程は、真空雰囲気において連続して行うことを特徴とする請求項8または9に記載の電気光学装置の製造方法。
- 請求項1から請求項7のいずれかに記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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