JP4846265B2 - 表示装置用素子基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は表示装置用素子基板及びその製造方法に係り、更に詳しくは、有機ＥＬディスプレイや液晶表示装置などに使用される表示装置用素子基板及びその製造方法に関する。

有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイや液晶表示装置などの表示装置は情報機器などへ急速にその用途を拡大している。近年、プラスチックフィルムを基板として使用するフレキシブルディスプレイが注目されている。そのようなフレキシブルディスプレイは、丸めて収納できて持ち運びに便利な超薄型・軽量のモバイル用ばかりではなく、大型ディスプレイ用としても利用できる。

しかし、プラスチックフィルムは、剛性が弱く、また熱変形温度が低いため、熱処理を伴う製造工程において反りや膨張収縮のような熱変形が生じ易い。このため、プラスチックフィルム上に直接各種素子を形成する製造方法では、熱処理を伴う製造工程などの条件が制限され、また高精度の位置合わせが困難になるので、所望の特性を有する素子基板を製造できなくなる場合がある。

このような問題を回避するために、耐熱性で剛性のガラス基板の上に製造条件が制限されないで透明電極やカラーフィルタ層などを高精度で位置合わせして形成して転写層とした後、この転写層をプラスチックフィルム上に転写・形成することにより、液晶装置用素子基板を製造する方法がある（特許文献１）。

また、有機ＥＬディスプレイでは、有機ＥＬ素子に水蒸気が侵入するとそれを構成する金属電極が劣化するなどして非発光の表示欠陥が発生しやすい。この対策として、特許文献２及び３には、基板の表面にシリコン窒化層などのバリア層を形成することにより、有機ＥＬ素子への水蒸気の侵入をブロックすることが記載されている。
特開２００３−１３１１９９号公報 特開２００４−１１９１３８号公報 特開２００３−２５５８５７号公報

特に、プラスチックフィルムを基板として使用する有機ＥＬディスプレイでは、外気から侵入する水蒸気ばかりではなく、プラスチックフィルム自身に含まれる水分が有機ＥＬ素子に浸入しないようにバリア性を強化する必要がある。

また、プラスチックフィルムを基板として使用する液晶表示装置においても、同様に、液晶層に水蒸気やガスが侵入することによって表示特性が劣化するおそれがある。

しかしながら、バリア層としてのシリコン窒化層などの無機絶縁層は、ピンホールのような微細欠陥を伴って成膜されることが多く、その欠陥によって十分な水蒸気のブロック性を得られない場合があり、必ずしも表示装置の表示特性の劣化を十分に防止できないといった問題がある。

本発明は上記した問題点を鑑みて創作されたものであり、プラスチックフィルムを基板に使用する表示装置用素子基板において、水蒸気などの侵入による表示特性の劣化を防止できる表示装置用素子基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明は表示装置用素子基板に係り、プラスチックフィルムと、前記プラスチックフィルムの上に形成された接着層と、前記接着層に埋設されて形成されたカラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層の上に形成された保護層と、前記保護層の上に形成されたバリア絶縁層と、前記バリア絶縁層の上に形成され、表示信号が供給される電極と、前記電極よりも上側に形成され、前記電極の主要部上を除いて複数の前記電極のパターン間上に形成されたバリア絶縁層パターンと、前記バリア絶縁層パターンの上にパターニングされて形成された突起状樹脂層とを有することを特徴とする。

本発明の表示装置用素子基板は転写技術によって製造されるものであり、まず、耐熱性で剛性の仮基板（ガラス基板など）上に第１バリア絶縁層、電極及び第２バリア絶縁層を含む転写層が仮基板から剥離可能な状態で形成される。次いで、その転写層が上下反転した状態でプラスチックフィルム上に接着層を介して転写・形成される。さらに、最上の第１バリア絶縁層がパターニングされて電極のパターン間上にバリア絶縁層パターンが形成される。

本発明の表示装置用素子基板が有機ＥＬディスプレイに適用される場合、電極（陽極）上に有機ＥＬ層が形成され、有機ＥＬ層に上側電極（陰極）が接続され、さらに上側電極（陰極）上に保護材が形成される。

前述したように、有機ＥＬ素子は水蒸気の侵入によって表示欠陥が発生しやすい特性を有する。このため、本発明では、有機ＥＬ層の下に電極（ＩＴＯ膜など）が形成され、有機ＥＬ層の横方向（電極のパターン間上）にバリア絶縁層パターンが形成されている。このバリア絶縁層パターンは外気（水蒸気）やプラスチックに含有される水分が有機ＥＬ層に侵入することをブロックするバリア層として機能する。さらに、有機ＥＬ層の下に形成された電極も水蒸気をブロックするバリア層として機能する。

しかも、電極及びバリア絶縁層パターンの下にはバリア絶縁層がさらに形成されており、バリア層が多層化されて構成されている。シリコン窒化層などのバリア絶縁層は欠陥をもって成膜されることが多いが、バリア層を二重にして形成するようにしたので、欠陥密度を実質的に低くすることができ、水蒸気のバリア性を十分なものとすることができる。

従って、有機ＥＬ層の下方（外気やプラスチックフィルム）から侵入する水蒸気は、バリア絶縁層及びその上の電極やバリア絶縁層パターンによって隙間なくブロックされるので、有機ＥＬ層の水蒸気による劣化を十分に防止することができる。

さらには、バリア絶縁層パターンは、電極の主要部（発光部）上には形成されないので、十分なバリア性をもたせるためにバリア絶縁層パターンの膜厚を厚くして有色になるとしても、発光部では高い透過率が得られ、表示特性に悪影響を及ぼすおそれはない。

上記した発明において、バリア絶縁層パターンの上に突起状樹脂層がパターニングされていることが好ましい。この態様の場合、有機ＥＬ層の外側周辺部上には突起状樹脂層が立設されているので、有機ＥＬ層を外部からの衝撃や汚染から保護することができる。また、バリア絶縁層パターンに傷や応力によるクラックなどの損傷が生じないように保護することができる。

本発明の表示装置用素子基板の電極は、単純マトリクス駆動用の画素電極あってもよいし、あるいは、アクティブ・マトリクス駆動用の画素電極であってもよい。

さらには、本発明の表示装置用素子基板を液晶表示装置の素子基板として使用してもよい。この態様の場合は、液晶層への水蒸気の侵入をブロックするだけではなく、ガスバリアとしても有効に機能する。

また、上記した課題を解決するため、本発明は表示装置用素子基板の製造方法に係り、仮基板の上に剥離層を形成する工程と、前記剥離層上にマスク金属層をパターニングする工程と、前記マスク金属層を被覆する樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層の上に第１バリア絶縁層を形成する工程と、前記第１バリア絶縁層の上に、表示信号が供給される電極を形成する工程と、前記電極を被覆する第２バリア絶縁層を形成する工程と、前記第２バリア絶縁層の上に保護層を形成する工程と、前記保護層の上にカラーフィルタ層を形成する工程と、前記カラーフィルタ層の上に、接着層を介して、プラスチックフィルムを接着する工程と、前記仮基板を前記剥離層との界面から剥離することにより、前記プラスチックフィルムの上に、前記接着層を介して、前記カラーフィルタ層、前記保護層、前記第２バリア絶縁層、前記電極、前記第１バリア絶縁層、前記樹脂層、前記マスク金属層及び前記剥離層を転写・形成する工程と、前記剥離層を除去する工程と、前記マスク金属層をマスクにして、前記樹脂層及び前記第１バリア絶縁層を順次パターニングすることにより、前記電極よりも上側に、かつ前記電極の主要部上を除いて前記電極のパターン間上にバリア絶縁層パターンを形成すると共に、前記バリア絶縁層パターン上に突起状樹脂層を形成する工程と、前記マスク金属層を除去する工程とを有することを特徴とする。

本発明の製造方法を使用することにより、何ら不具合が発生することなくプラスチックフィルム上に所望特性の電極などを形成できると共に、上記した二重バリア層構造の表示装置用素子基板を容易に製造することができる。

また、上記した発明において、プラスチックフィルムと第２バリア絶縁層との間にカラーフィルタ層が形成されるようにしてもよい。

なお、特許文献２及び３では、有機ＥＬディスプレイにおいて基板の表面にバリア層を設けることが記載されているものの、転写技術によってプラスチックフィルム上に電極を含む二重のバリア層を形成する技術思想はない。また、特許文献１では、転写技術によって液晶表示装置用の素子基板を製造することが記載されているが、水蒸気の侵入を防止することに関しては何ら考慮されていない。

以上説明したように、本発明では、転写技術によってプラスチックフィルム上に電極を含む二重のバリア層が形成されるので、水蒸気の侵入を十分にブロックすることができ、有機ＥＬディスプレイなどの表示特性の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１〜図４は本発明の第１実施形態の表示装置用素子基板の製造方法を順に示す断面図、図５は図４（ｃ）を含む全体の様子を平面方向からみた平面図、図６は本発明の第１実施形態の表示装置用素子基板を示す断面図、図７は同じく第１実施形態の変形例の表示装置用素子基板を示す断面図である。

本実施形態の表示装置用素子基板として、有機ＥＬディスプレイに適用される素子基板を例に挙げて説明する。

本発明の第１実施形態の表示装置用素子基板の製造方法は、図１（ａ）に示すように、まず、仮基板として耐熱性及び剛性を有するガラス基板２０を用意し、このガラス基板２０上に膜厚が４μｍ程度のポリイミド樹脂などからなる剥離層２２を形成する。

続いて、図１（ｂ）に示すように、スパッタ又は蒸着などにより、剥離層２２上にアルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）などよりなる金属層２４ａを形成する。さらに、図１（ｃ）に示すように、金属層２４ａをフォトリソグラフィ及びエッチングでパターニングすることによりマスク金属層２４を形成する。このとき、マスク金属層２４は、後に形成される複数の陽極のパターン間に対応する部分にパターニングされる。

次いで、図１（ｄ）に示すように、剥離層２２及びマスク金属層２４上にポリイミド樹脂などからなる膜厚が１〜２μｍ程度の樹脂層２６ａを形成する。樹脂層２６ａは、後にマスク金属層２４をマスクにしてパターニングされて突起状樹脂層となり、その膜厚は有機ＥＬディスプレイの特性に合わせて適宜調整される。

続いて、図２（ａ）に示すように、樹脂層２６ａ上に膜厚が例えば３０〜５００ｎｍの第１バリア絶縁層２８ａを形成する。第１バリア絶縁層２８ａとしては、水蒸気の侵入をブロックできるシリコン酸化層（ＳｉＯ_X）、シリコン窒化層（ＳｉＮ_X）又はシリコン酸化窒化層（ＳｉＯＮ）などの無機絶縁層が好適に使用され、ＣＶＤ法やスパッタ法によって形成される。なお、ＳｉＯ_X層、ＳｉＮ_X層及びＳｉＯＮ層から２つ以上選択して積層してもよい。あるいは、後述するカラーフィルタ層の遮光層を兼ねる場合は、水蒸気の侵入をブロックできる黒色の絶縁層を使用してもよい。

次いで、図２（ｂ）に示すように、第１バリア絶縁層２８ａ上にＴＦＴ素子やＭＩＭ素子などのアクティブ素子（不図示）とそれに接続されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）よりなる陽極３０（画素電極）とを形成する。陽極３０は、マスク金属層２４のパターン間に対応する第１バリア絶縁層２８ａ上に形成される。

本実施形態では、表示信号が供給される電極として、アクティブ素子（不図示）に接続された陽極３０が例示されている。特に図示しないが、ＴＦＴ素子を用いる場合は、まず、第１バリア絶縁層２８ａ上に島状にパターニングされたｎ型の多結晶シリコン層が形成される。その後、多結晶シリコン層上にゲート絶縁層が形成され、続いてゲート絶縁層上にＡｌ層などからなるゲート電極が形成される。次いで、このゲート電極をマスクにしてｐ型の導電性不純物が導入されることでソース部及びドレイン部が形成されてｐチャネルのＴＦＴ素子が得られる。そして、上記した陽極３０はＴＦＴ素子のソース部に電気的に接続される。

なお、単純マトリクスタイプの表示装置用素子基板を製造する場合は、陽極３０は単純マトリクス駆動用のストライプ状の透明電極（画素電極）となる。

陽極３０を構成するＩＴＯ膜は耐熱性のガラス基板２０上に形成されることから、成膜温度が２００℃程度のスパッタ法などを採用することができる。このため、結晶性でかつ低抵抗（シート抵抗値：１０〜１５Ω／口（膜厚：１３０ｎｍ）のＩＴＯ膜が得られる。後述するように、陽極３０などは最終的に可撓性のプラスチックフィルム上に転写・形成される。プラスチックフィルム上に形成される各種の膜は傷つきやすいので、結晶性の硬質の陽極３０（ＩＴＯ膜）を使用できることは、陽極３０に傷がつきにくくなるという観点からも都合がよい。

続いて、図２（ｃ）に示すように、陽極３０を被覆する膜厚が例えば３０〜５００ｎｍの第２バリア絶縁層３８を形成する。第２バリア絶縁層３８は、第１バリア絶縁層２８ａと同様に、水蒸気の侵入をブロックできるシリコン酸化層（ＳｉＯ_X）、シリコン窒化層（ＳｉＮ_X）又はシリコン酸化窒化層（ＳｉＯＮ）などの無機絶縁層が好適に使用され、ＣＶＤ法やスパッタ法によって形成される。

さらに、図２（ｄ）に示すように、第２バリア絶縁層３８上にアクリル樹脂などよりなる膜厚が２〜５μｍ程度の保護層３１を形成する。なお。保護層３１は必ずしも設ける必要はない。

本実施形態では、有機ＥＬ層として白色発光層を使用し、カラーフィルタ層を組み合わせてカラー表示を行うタイプの有機ＥＬディスプレイを例示するので、次の工程でカラーフィルタ層３３が形成される。詳しく説明すると、図３（ａ）に示すように、まず、保護層３１上の陽極３０のパターン間上に遮光層３３ｄをパターニングする。続いて、赤色画素部を構成する部分に赤色カラーフィルタ層３３ａをパターニングする。次いで、緑色画素部を構成する部分に緑色カラーフィルタ層３３ｂをパターニングする。その後に、青色画素部を構成する部分に青色カラーフィルタ層３３ｃをパターニングする。

このようにして、赤色カラーフィルタ層３３ａ、緑色カラーフィルタ層３３ｂ、青色カラーフィルタ層３３ｃ及び遮光層３３ｄにより構成されるカラーフィルタ層３３が形成される。各色のカラーフィルタ層３３ａ〜３３ｄは、例えば顔料分散タイプの感光性塗布膜がフォトリソグラフィによりパターニングされて形成される。

なお、有機ＥＬ層として赤色、緑色及び青色の３色の発光層を使用する場合は、カラーフィルタ層３３を形成する必要はない。

次いで、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）の構造体の上面に接着層３５を介してプラスチックフィルム１０を対向させて配置する。プラスチックフィルム１０としては、膜厚が１００〜２００μｍのポリエーテルスルホンフィルムやポリカーボネートフィルムなどが好適に使用される。

さらに、熱処理することにより接着層３５を硬化させて、図３（ａ）の構造体上にプラスチックフィルム１０を接着する。このとき、カラーフィルタ層３３の段差は接着層３５により埋め込まれて平坦化される。続いて、同じく図３（ｂ）に示すように、プラスチックフィルム１０の一端にロール４０を固定し、このロール４０を回転させながらガラス基板２０を剥離する。このとき、ガラス基板２０と剥離層２２との界面（図３（ｂ）のＡ部）に沿って剥離され、ガラス基板２０が廃棄される。

なお、カラーフィルタ層３３を省略する場合は、保護層３１を省略し、第２バリア絶縁層３８上に接着層３５が形成されるようにしてもよい。

これにより、図３（ｃ）に示すように、プラスチックフィルム１０上に、下から順に、接着層３５、カラーフィルタ層３３、保護層３１、第２バリア絶縁層３８、アクティブ素子に接続された陽極３０（又はストライプ状の透明電極）、第１バリア絶縁層２８ａ、樹脂層２６ａ、マスク金属層２４及び剥離層２２により構成される転写層Ｔが転写・形成される。

このように、本実施形態では、耐熱性で剛性のガラス基板２０上に所望の各種素子を含む転写層Ｔを精度よく形成した後に、その転写層Ｔをプラスチックフィルム１０上に転写・形成する手法を採用している。このため、プラスチックフィルム１０上に所望の各種素子を高い位置合わせ精度で形成することができる。

次いで、図４（ａ）に示すように、プラスチックフィルム１０上の剥離層２２を酸素プラズマやコリン系などのアルカリ溶液を用いてエッチングすることにより除去する。これにより、プラスチックフィルム１０の最上面にマスク金属層２４及び樹脂層２６ａが露出する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、マスク金属層２４をマスクして樹脂層２６ａを第１バリア絶縁層２８ａの上面が露出するまでエッチングすることにより突起状樹脂層２６を形成する。樹脂層２６ａとしてポリイミド樹脂を使用する場合は、樹脂層２６ａは酸素プラズマやコリン系などのアルカリ溶液によってマスク金属層２４及び第１バリア絶縁層２８ａに対して選択的にエッチングされる。

続いて、図４（ｃ）に示すように、マスク金属層２４及び突起状樹脂層２６をマスクにして、第１バリア絶縁層２８ａを陽極３０の上面が露出するまでエッチングすることにより、第１バリア絶縁層パターン２８を形成する。第１バリア絶縁層２８ａとしてＳｉＮ_X層を使用する場合は、ＣＦ₄プラズマやバッファードフッ酸により第１バリア絶縁層２８ａが陽極３０に対して選択的にエッチングされる。

その後に、マスク金属層２４が突起状樹脂層２６、第１バリア絶縁層パターン２８及び陽極３０に対して選択的に除去される。マスク金属層としてＡｌ層を使用する場合は、燐酸を含む溶液を使用するウェットエッチングが採用される。

これにより、複数の陽極３０のパターン間上に第１バリア絶縁層パターン２８及び突起状樹脂層２６が形成される。つまり、バリア絶縁層２８ａ及び樹脂層２６ａは陽極３０上に開口部２５が設けられるようにパターニングされる。

図５には図４（ｃ）を含む全体を平面方向からみた様子が描かれている。図５には、説明を簡易にするために単純マトリクスタイプに対応するストライプ状の陽極３０が例示されており、陽極３０は一端側の外部接続部３０ａに繋がっている。ストライプ状の複数の陽極３０が配置された領域が表示領域Ｂ（鎖線で囲まれた領域）となっている。そして、第１バリア絶縁層パターン２８及び突起状樹脂層２６は、表示領域Ｂの各陽極３０上に開口部２５がそれぞれ設けられた状態で、陽極３０のパターン間上に形成されているばかりではなく、外部接続部３０ａを除く表示装置用素子基板の主要部全体にわたって形成されている。

好適には、図５に示すように、第１バリア絶縁層パターン２８は、陽極３０のパターン間から後に形成される保護フィルム３９が配置される領域まで延在して形成される（図５の塗りつぶし部）。また、開口部２５はストライプ状の陽極３０の幅より小さい幅で形成される。なお、アクティブマトリクスタイプとする場合は、開口部２５が陽極３０（画素電極）の面積より小さい面積で形成されるようにする。

後に説明するように、陽極３０のパターン間から外側周辺部まで第１バリア絶縁層パターン２８が形成されているので、下方から侵入する水蒸気は陽極３０及びバリア絶縁層パターン２８によって完全にブロックされる。ＩＴＯよりなる陽極３０も水蒸気をブロックするバリア層として機能するため、水蒸気が侵入する隙間がなくなるからである。

しかも、本実施形態では、第１バリア絶縁層パターン２８及び陽極３０の下には第２バリア絶縁層３８が形成されており、バリア層が多層化されて形成されていることになる。このため、第１バリア絶縁層パターン２８及び第２バリア絶縁層３８がそれらに欠陥が発生した状態で成膜されるとしても、相互に欠陥を補うことによって欠陥密度を実質的に低く抑えることができ、単層でバリア層を構成する場合よりも水蒸気のバリア性を飛躍的に向上させることができる。

さらには、バリア絶縁層パターン２８は、陽極３０（発光部）上には形成されず陽極３０のパターン間上に形成されるので、十分なバリア性をもたせるように膜厚を厚く設定して有色になったとしても表示特性を劣化させることもない。

なお、必ずしも突起状樹脂層２６を形成する必要はなく、突起状樹脂層２６を省略する場合は、マスク金属層２４上に第１バリア絶縁層２８ａを直接形成し、マスク金属層２４をマスクにバリア絶縁層２８ａをパターニングするようにしてもよい。あるいは、マスク金属層２４をさらに省略し、剥離層２２を形成した直後に第１バリア絶縁層２８ａを形成し、フォトリソグラフィによりバリア絶縁層２８ａをパターニングするようにしてもよい。

次いで、図４（ｄ）に示すように、開口部２５に露出する陽極３０上に正孔輸送層、白色発光層及び電子輸送層をインクジェット法や印刷などにより順次形成して有機ＥＬ層３２を得る。このとき、有機ＥＬ層３２は開口部２５の底部（陽極３０上）に自己整合的に形成され、有機ＥＬ層３２の外側周辺部上に突起状樹脂層２６が配置されることになる。

次いで、図６に示すように、有機ＥＬ層３２に接続される陰極３４（上側電極）を素子形成部の全面にわたって形成する。なお、単純マトリクスタイプの場合は、ストライプ状の陽極３０（透明電極）と直交するストライプ状の陰極（上側電極）が形成される。このようして、有機ＥＬ層３２が陽極３０と陰極３４とによって挟まれた構造を有する有機ＥＬ素子３６が形成される。

その後に、同じく図６に示すように、陰極３４上に保護フィルム３９（保護材）を接着する。この保護フィルム３９は外部からの酸化雰囲気や水蒸気による有機ＥＬ素子３６の劣化を防止するために設けられる。保護フィルム３９は前述した図５に示されるように第１バリア絶縁層パターン２８が形成された領域を含む領域に形成される。

本実施形態では、有機ＥＬ層３２を取り囲むように突起状樹脂層２６が形成されているので、保護フィルム３９と有機ＥＬ層３２とが直接接触しない構成とすることができる。従って、保護フィルム３９が外部から衝撃を受ける場合、有機ＥＬ層３２は突起状樹脂層２６で保護されるので、有機ＥＬ層３２にダメージが入ることが防止される。

また、第１バリア絶縁層パターン２８上には突起状樹脂層２６が形成されているので、第１バリア絶縁層パターン２８に傷や応力によるクラックなどの損傷が生じないように保護することができる。なお、突起状樹脂層２６間のスペース４１は、接着層で充填されるようにしてもよいし、空洞であってもよい。

以上により、第１実施形態の表示装置用素子基板１（有機ＥＬディスプレイ）が完成する。

本実施形態の表示装置用素子基板１では、有機ＥＬ素子３６の陽極３０に正の電圧、陰極３４に負の電圧を印加することにより、陽極３０から正孔輸送層を介して注入される正孔と、陰極３４から電子輸送層を介して注入される電子とが有機ＥＬ層３２の内部で再結合することにより白色光が放出される。そして、この白色光がカラーフィルタ層３３などを透過して外部に放出されてカラー画像が得られる（図６の矢印の方向）。

本実施形態の表示装置用素子基板１では、図６に示すように、プラスチックフィルム１０上に接着層３５が設けられており、接着層３５の中にはカラーフィルタ層３３が埋設されている。カラーフィルタ３３上には保護層３１が形成され、その上に第２バリア絶縁層３８が形成されている。第２バリア絶縁層３８の上にはＩＴＯよりなる陽極３０が形成されている。さらに、陽極３０のパターン間上に第１バリア絶縁層パターン２８と突起状樹脂層２６が形成され、陽極３０上に開口部２５が設けられた構成となっている。

また、開口部２５内の陽極３０上には有機ＥＬ層３２が形成され、さらに有機ＥＬ層３２上に陰極３４が素子形成部の全体にわたって形成されている。陽極３０、有機ＥＬ層３２及び陰極３４により有機ＥＬ素子３６が構成されている。さらに、有機ＥＬ素子３６の陰極３４の上には保護フィルム３９が設けられている。

このように、本実施形態の表示装置用素子基板１では、有機ＥＬ層３２の下にＩＴＯよりなる陽極３０が形成され、有機ＥＬ層３２の横方向（陽極３０のパターン間上）に第１バリア絶縁層パターン２８が形成されている。第１バリア絶縁層パターン２８は、外気やプラスチック１０からの水蒸気が有機ＥＬ層３２に侵入することをブロックするバリア層として機能する。また、有機ＥＬ層３２の下に形成された陽極３０（ＩＴＯ）も水蒸気をブロックするバリア層として機能する。さらに、陽極３０及び第１バリア絶縁層パターン２８の下にも同様に水蒸気の侵入をブロックする第２バリア絶縁層３８が形成されている。

以上のように、本実施形態の表示装置用素子基板１では、水蒸気をブロックするバリア層が多層化されて形成されているので、第１バリア絶縁層パターン２８及び第２バリア絶縁層３８がそれぞれ欠陥をもって成膜されたとしても、相互作用によってバリア層全体の欠陥密度を低く抑えることができる。従って、有機ＥＬ層３２の下方（外気やプラスチックフィルム）から侵入する水蒸気は、第２バリア絶縁層３８と陽極３０及び第１バリア絶縁層パターン２８とによって完全にブロックされるので、有機ＥＬ素子３６の水蒸気による劣化を十分に防止することができる。

さらには、第１バリア絶縁層パターン２８は、陽極３０の主要部（発光部）上には形成されないので、十分なバリア性をもたせるために第１バリア絶縁層パターン２８の膜厚を厚くして有色になるとしても、発光部では高い透過率が得られ、表示特性に悪影響を及ぼすおそれはない。

また、有機ＥＬ層３２の直下には陽極３０と第２バリア絶縁層３８が多層化され、有機ＥＬ素子３２の横方向には第１バリア絶縁層パターン２８と第２バリア絶縁層３８が多層化されているので、カラーフィルタ層３３や保護層３１が水分を含有する場合であってもそれらから侵入する水蒸気をもブロックすることができる。

本願発明者は、本発明の効果を確認するため、上記した実施形態の二重バリア層構造（図６）のサンプル１と、陽極３０の横方向に第１バリア絶縁層パターン２８を設けずに陽極３０の下に第２バリア絶縁層３８のみを設けたサンプル２とを作成し、ＥＬ発光面積の経時変化を比較調査した。

その結果によれば、陽極３０の下に第２バリア絶縁層３８のみを設けたサンプル２では、第２バリア絶縁層３８の欠陥から水蒸気が侵入することに起因してサンプル作成から４日後にはほとんど発光しなくなった。これに対して、本実施形態の二重バリア層構造のサンプル１では、サンプル作成から４５日経っても発光面積の顕著な減少は見られなかった。このように、本実施形態の表示装置用素子基板１では、二重バリア層構造とすることにより欠陥密度を低下させることができ、水蒸気の侵入がブロックされてＥＬ発光の高寿命化を図ることができることが確認された。

また、有機ＥＬ層３２の外側周辺部上には突起状樹脂層２６が立設されていることから、保護フィルム３９が外部衝撃を受けることがあっても、有機ＥＬ層３２は突起状樹脂層２６によって保護されるので、有機ＥＬ層３２にダメージが入りにくくなり、有機ＥＬディスプレイの信頼性を向上させることができる。

さらに、第１バリア絶縁層パターン２８が突起状樹脂層２６によって保護されるので、第１バリア絶縁層パターン２８に傷や応力によるクラックなどの損傷が生じることが防止される。

図７には、本実施形態の変形例の表示装置用素子基板１ａ（有機ＥＬディスプレイ）が示されている。変形例の表示装置用素子基板１ａでは、突起状樹脂層２６が省略されており、有機ＥＬ素子３６の陰極３４上に接着層（不図示）を介して保護フィルム３９が接着されている。その他の要素は図５と同一であるのでその説明を省略する。

変形例の表示装置用素子基板１ａにおいても、同様に、２重バリア層構造となっているので、下方から侵入する水蒸気による有機ＥＬ素子３６の劣化が防止される。

（第２の実施の形態）
図８は本発明の第２実施形態の表示装置用素子基板を示す断面図、図９は図８の表示装置用素子基板を使用して構成される液晶表示装置を示す断面図、図１０は同じく変形例の液晶表示装置を示す断面図である。

第２実施形態は、本発明の表示装置用素子基板を液晶表示装置の素子基板に適用する形態である。第２実施形態では、第１実施形態と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図８に示される第２実施形態の第１の表示装置用素子基板１ｂは、第１実施形態で説明した図４（ｃ）の構造体と同様に基本構成されている。すなわち、図８に示すように、プラスチックフィルム１０上に接着層３５が設けられており、接着層３５の中にはカラーフィルタ層３３が埋設されている。カラーフィルタ３３上には保護層３１及び第２バリア絶縁層３８が形成され、第２バリア絶縁層３８上にＩＴＯよりなるストライプ状の透明電極２９が形成されている。

複数の透明電極２９のパターン間上にはバリア絶縁層パターン２８及び突起状樹脂層２６がパターニングされており、透明電極２９上に開口部２５が設けられた構成となっている。第２実施形態では、さらに透明電極２９及び突起状樹脂層２６上には液晶材料を配向させるための配向膜４２が形成されている。

図８の例では、透明電極２９として、単純マトリクスタイプに適用されるストライプ状のものが例示されているが、ＴＦＴ素子やＭＩＭ素子に接続されるアクティブマトリクスタイプに使用されるものを用いてもよい。

第２実施形態では、突起状樹脂層２６が液晶表示装置の二つの素子基板の間隔を確保するためのスペーサとして機能する。突起状樹脂層２６の高さは、液晶表示装置の二つの素子基板の間隔に応じて適宜調整されるが、例えば１０〜１００μｍに設定される。

さらに、図９に示すように、第１の表示装置用素子基板１ｂの対向基板である第２の表示装置用素子基板１ｃが用意される。第２の表示装置用素子基板１ｃでは、プラスチックフィルム１０ｘ上に、接着層３５ｘ、第２バリア絶縁層３８ｘ、透明電極２９ｘ及び第１バリア絶縁層パターン２８ｘが順に形成されている。第１バリア絶縁層パターン２８ｘは、第１の表示装置用素子基板１ｂと同様に、複数の透明電極２９ｘのパターン間上などに形成されている。さらに、透明電極２９ｘ及び第１バリア絶縁層パターン２８ｘ上には液晶材料を配向させるための配向膜４２ｘが形成されている。

第１の表示装置用素子基板１ｂと第２の表示装置用素子基板１ｃとは、それぞれの各透明電極２９，２９ｘが直交するように対向して配置され、周縁部に設けられたシール材４４によって接着されている。そして、第１の表示装置用素子基板１ｂと第２の表示装置用素子基板１ｃとの間には液晶層４６が封入されている。

このようにして、液晶表示装置２が構成されており、第１の表示装置用素子基板１ｂの突起状樹脂層２６によって、第１及び第２の表示装置用素子基板１ｂ，１ｃの間隔が確保されている。

本実施形態に係る液晶表示装置２では、突起状樹脂層２６によって２つの素子基板１ｂ，１ｃの間隔が確保されるようにしたので、従来技術のようなスペーサを散布して間隔を確保する方法よりも、外圧に対して強い液晶表示装置とすることができる。

また、第１及び第２の表示装置用素子基板１ｂ，１ｃでは、第１実施形態と同様に、複数の透明電極２９のパターン間上に第１バリア絶縁層パターン２８が形成され、それらの下に第２バリア絶縁層３８が形成されて、２重バリア層構造となっている。これにより、外気やプラスチックフィルム１０，１０ｘからの水分やガスは、第２バリア絶縁層３８，３８ｘ、透明電極２９，２９ｘ及びバリア絶縁層パターン２８，２８ｘによって十分にブロックされるようになる。

従って、液晶層４６に水分やガスが透過することが防止され、液晶表示装置の表示特性の信頼性を向上させることができる。第１バリア絶縁層パターン２８，２８ｘ及び第２バリア絶縁層３８，３８ｘは、第１実施形態と同様に、表示領域だけでなくその外側周辺部にも形成されるようにしてもよい。

なお、第１の表示装置用素子基板１ｂにカラーフィルタ層３３を設ける代わりに、第２の表示装置用素子基板１ｃの例えば第２バリア絶縁層３８ｘと接着層３５ｘとの間にカラーフィルタ層を設けた形態としてもよい。

図１０には、第２実施形態の変形例の液晶表示装置２ａが示されている。図１０に示すように、変形例の液晶表示装置２ａは、図９の液晶表示装置２において、突起状樹脂層２６が省略された形態であり、第１及び第２の表示装置用素子基板１ｂ，１ｃはスペーサ（不図示）によってそれらの間隔が確保されている。図１０において他の要素は図９と同一であるので、その説明を省略する。

変形例の液晶表示装置２ａにおいても、同様に、液晶層４６に水分やガスが透過することが防止され、表示特性の劣化を防止することができる。

以上、第１及び第２実施形態により、表示装置用素子基板を有機ＥＬディスプレイ及び液晶表示装置に適用する形態を例示したが、その他の各種表示装置に適用することができる。また、表示信号が供給される電極としては、単純マトリクスタイプに対応するストライプ状の画素電極、アクティブマトリクスタイプに対応するＴＦＴ素子などの各種の３端子型素子やＭＩＭ素子などの各種の２端子型素子に関係をもたせた画素電極を使用することができる。

図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施形態の表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施形態の表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態の表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その３）である。 図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施形態の表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その４）である 図５は図４（ｃ）を含む全体の様子を平面方向からみた平面図である。 図６は本発明の第１実施形態の表示装置用素子基板（有機ＥＬディスプレイ）を示す断面図である。 図７は本発明の第１実施形態の変形例の表示装置用素子基板（有機ＥＬディスプレイ）を示す断面図である。 図８は本発明の第２実施形態の第１の表示装置用素子基板を示す断面図である。 図９は図８の表示装置用素子基板を使用して構成される液晶表示装置を示す断面図である。 図１０は本発明の第２実施形態の変形例の液晶表示装置を示す断面図である。

符号の説明

１，１ａ…表示装置用素子基板（有機ＥＬディスプレイ）、１ｂ，１ｃ…表示装置用素子基板（液晶表示装置用）、２，２ａ…液晶表示装置、１０…プラスチックフィルム、２０…ガラス基板、２２…剥離層、２４ａ…金属層、２４…マスク金属層、２６ａ…樹脂層、２６…突起状樹脂層、２８ａ…第１バリア絶縁層、２８，２８ｘ…第１バリア絶縁層パターン、２９，２９ｘ…透明電極、３０…陽極、３１…保護層、３２…有機ＥＬ層、３３…カラーフィルタ層、３３ａ…赤色カラーフィルタ層、３３ｂ…緑色カラーフィルタ層、３３ｃ…青色カラーフィルタ層、３３ｄ…遮光層、３４…陰極、３５，３５ｘ…接着層、３６…有機ＥＬ素子、３８，３８ｘ…第２バリア絶縁層、３９…保護フィルム、４０…ロール、４１…スペース、４２，４２ｘ……配向膜、４４…シール層、４６…液晶層。

Claims (8)

1. プラスチックフィルムと、
   前記プラスチックフィルムの上に形成された接着層と、
   前記接着層に埋設されて形成されたカラーフィルタ層と、
   前記カラーフィルタ層の上に形成された保護層と、
   前記保護層の上に形成されたバリア絶縁層と、
   前記バリア絶縁層の上に形成され、表示信号が供給される電極と、
   前記電極よりも上側に形成され、前記電極の主要部上を除いて複数の前記電極のパターン間上に形成されたバリア絶縁層パターンと、
   前記バリア絶縁層パターンの上にパターニングされて形成された突起状樹脂層とを有することを特徴とする表示装置用素子基板。
2. 前記電極の上に形成された有機ＥＬ層と、
   前記有機ＥＬ層に接続された上側電極とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置用素子基板。
3. 前記電極の上に形成された有機ＥＬ層と、
   前記有機ＥＬ層に接続された上側電極と、
   前記上側電極上に形成された保護材とをさらに有し、
   前記有機ＥＬ層の上面は、前記突起状樹脂層の上面よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用素子基板。
4. 前記バリア絶縁層パターンは、前記電極のパターン間上の他に、前記複数の電極が配置された表示領域から外側周辺部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置用素子基板。
5. 前記表示装置用素子基板は、液晶表示装置の少なくとも一方の素子基板に適用されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用素子基板。
6. 前記表示装置用素子基板は、液晶表示装置の一方の素子基板に適用され、前記突起状樹脂層は液晶表示装置の２つの基板間のスペーサとして機能することを特徴とする請求項１に記載の表示装置用素子基板。
7. 仮基板の上に剥離層を形成する工程と、
   前記剥離層上にマスク金属層をパターニングする工程と、
   前記マスク金属層を被覆する樹脂層を形成する工程と、
   前記樹脂層の上に第１バリア絶縁層を形成する工程と、
   前記第１バリア絶縁層の上に、表示信号が供給される電極を形成する工程と、
   前記電極を被覆する第２バリア絶縁層を形成する工程と、
   前記第２バリア絶縁層の上に保護層を形成する工程と、
   前記保護層の上にカラーフィルタ層を形成する工程と、
   前記カラーフィルタ層の上に、接着層を介して、プラスチックフィルムを接着する工程と、
   前記仮基板を前記剥離層との界面から剥離することにより、前記プラスチックフィルムの上に、前記接着層を介して、前記カラーフィルタ層、前記保護層、前記第２バリア絶縁層、前記電極、前記第１バリア絶縁層、前記樹脂層、前記マスク金属層及び前記剥離層を転写・形成する工程と、
   前記剥離層を除去する工程と、
   前記マスク金属層をマスクにして、前記樹脂層及び前記第１バリア絶縁層を順次パターニングすることにより、前記電極よりも上側に、かつ前記電極の主要部上を除いて前記電極のパターン間上にバリア絶縁層パターンを形成すると共に、前記バリア絶縁層パターン上に突起状樹脂層を形成する工程と、
   前記マスク金属層を除去する工程とを有することを特徴とする表示装置用素子基板の製造方法。
8. 前記マスク金属層を除去する工程の後に、
   前記電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、
   前記有機ＥＬ層に接続される上側電極を形成する工程と、
   前記上側電極を被覆する保護材を形成する工程とをさらに有することを特徴とする請求項７に記載の表示装置用素子基板の製造方法。

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