JP6550967B2 - 有機el装置、有機el装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents

有機el装置、有機el装置の製造方法、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、有機EL装置、有機EL装置の製造方法、及び電子機器に関する。
上記有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置は、陽極(画素電極)と陰極(対向電極)との間に有機発光材料からなる発光層が挟持された発光素子を有している。有機EL装置は、例えば、特許文献1に記載のように、発光素子の上層に、封止層を介してカラーフィルターが配置されている。
カラーフィルターは、例えば、赤色着色層と、緑色着色層と、青色着色層と、を有して構成されている。また、図13に示すように、カラーフィルター36の周縁部に、青色着色層36B1、緑色着色層36G1、及び赤色着色層36R1を積層することにより遮光部(黒色)として機能させている有機EL装置1も知られている。
図13に示す有機EL装置1の製造方法は、カラーフィルター36を形成した後、例えば、カラーフィルター36の中央部に接着剤42を滴下し、対向基板41で接着剤42を押圧することにより、接着剤42をカラーフィルター36の全面に広げて貼り合わせる。
特開2014−89804号公報
しかしながら、接着剤42を介してカラーフィルター36と対向基板41とを貼り合わせる際、接着剤42が広がる過程において、カラーフィルター36の表示領域(単色の青色着色層36B、緑色着色層36G、赤色着色層36Rが形成されている領域)と、非表示領域(青色着色層36B1、緑色着色層36G1、赤色着色層36R1が積層されている領域)と、の境界付近、言い換えれば、段差が大きい部分の接着剤42の中に気泡2が発生し(気泡2を巻き込み)、気泡2に起因して表示品質が劣化するという課題がある。また、気泡2の発生に起因して、カラーフィルター36と接着剤42との密着性が悪く、対向基板41が剥離するという課題がある。
本発明の態様は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る有機EL装置は、第1基板と、前記第1基板上に設けられた画素電極と、前記画素電極上に設けられた有機発光層と、前記有機発光層上に設けられた共通電極と、前記共通電極上に設けられ少なくとも1層からなる保護層と、前記保護層上に設けられた着色層を備えたカラーフィルターと、前記カラーフィルターと接着剤を介して貼り合わされた第2基板と、を有する有機EL装置であって、前記着色層は、第1着色層、第2着色層、及び第3着色層を有し、前記カラーフィルターは、前記第1着色層、前記第2着色層、及び前記第3着色層がそれぞれ単色で配置された第1領域と、前記第1着色層、前記第2着色層、及び前記第3着色層が積層して配置された第2領域と、を有し、前記カラーフィルターと前記接着剤との間に、前記第1領域と前記第2領域との前記着色層の段差を緩和する段差緩和層が設けられていることを特徴とする。
本適用例によれば、カラーフィルターの上に段差緩和層が設けられているので、カラーフィルターにおける第1領域と第2領域との境界の段差が大きい場合でも、カラーフィルター上の表面(段差緩和層の表面)の段差をなだらかにすることができる。よって、接着剤を介して第1基板側と第2基板とを貼り合わせた際、接着剤を基板の中央から周囲に押し広げやすくすることが可能となり、接着剤の中に気泡を巻き込むことを抑えることができる。この結果、気泡に起因して表示品質が劣化することを抑えることができる。更に、気泡の発生に起因して、第2基板の密着性が悪くなり、第2基板が剥離することを抑えることができる。
[適用例2]上記適用例に係る有機EL装置において、前記カラーフィルターは、前記第1着色層と前記第2着色層との間、前記第2着色層と前記第3着色層との間、前記第3着色層と前記第1着色層との間、に透過性を有するバンクが配置されており、前記段差緩和層は、前記バンクと同じ材料で形成されていることが好ましい。
本適用例によれば、バンクと同じ材料を用いて段差緩和層を形成するので、新たな材料で形成する場合と比較して、用いる材料の種類を少なくすることができ、効率よく形成することができる。
[適用例3]上記適用例に係る有機EL装置において、前記第2領域の前記段差緩和層の厚みと比較して、前記第1領域の前記段差緩和層の厚みが薄いことが好ましい。
本適用例によれば、段差緩和層の中央の領域の厚みが外側の領域の厚みより薄い、言い換えれば、凹状になっているので、第1基板側と第2基板とを貼り合わせる前に、接着剤をカラーフィルター上に留めておくことができる。また、下地のカラーフィルターの段差関係に倣っているので、例えば、スピンコート法などを用いるだけで凹状の段差緩和層を形成することができる。
[適用例4]上記適用例に係る有機EL装置において、前記第2領域の前記段差緩和層の厚みと比較して、前記第1領域の前記段差緩和層の厚みが厚いことが好ましい。
本適用例によれば、段差緩和層の中央の領域の厚みが外側の領域の厚みより厚い、言い換えれば、凸状になっているので、段差緩和層の中央の領域に供給した接着剤を外側に広げやすくすることができる。また、段差緩和層の表面が凹状になっている場合と比較して、空気の留まりやすい部分がないため、気泡の発生をより少なくすることができる。
[適用例5]本適用例に係る有機EL装置は、第1基板の第1領域に設けられた第1画素電極及び第2画素電極と、共通電極と、前記第1画素電極と前記共通電極との間、および前記第2画素電極と前記共通電極との間に介在する有機発光層と、平面視で前記第1画素電極と重なる領域に形成された第1着色層と、平面視で前記第2画素電極と重なる領域に形成された第2着色層と、前記第1着色層と前記共通電極との間、および前記第2着色層と前記共通電極との間に介在する保護層と、前記第1領域の周囲に設けられ、前記第1着色層と同層の第1膜及び前記第2着色層と同層の第2膜が少なくとも積層された遮光部と、前記第1着色層又は第2着色層と前記遮光部との間を覆うように形成された段差緩和層と、第2基板と、前記段差緩和層と前記第2基板との間を介在する接着剤と、を備えることを特徴とする。
本適用例によれば、第1領域と遮光部との段差を埋めるように段差緩和層が設けられているので、第1領域と遮光部との境界の段差が大きい場合でも、段差緩和層の表面の段差をなだらかにすることができる。よって、接着剤を介して第1基板側と第2基板とを貼り合わせた際、接着剤を基板の中央から周囲に押し広げやすくすることが可能となり、接着剤の中に気泡を巻き込むことを抑えることができる。この結果、気泡に起因して表示品質が劣化することを抑えることができる。更に、気泡の発生に起因して、第2基板の密着性が悪くなり、第2基板が剥離することを抑えることができる。更に、着色層が2色の場合(例えば、赤(R)色及び青(B)色のみ)の液晶装置に適用することができる。
[適用例6]本適用例に係る有機EL装置の製造方法は、第1基板上に画素電極を形成する工程と、前記画素電極上に有機発光層を形成する工程と、前記有機発光層上に共通電極を形成する工程と、前記共通電極上に少なくとも1層からなる保護層を形成する工程と、前記保護層上に、第1着色層、第2着色層、及び第3着色層を有する着色層を備えると共に、前記第1着色層、前記第2着色層、及び前記第3着色層がそれぞれ単色のまま配置される第1領域と、前記第1着色層、前記第2着色層、及び前記第3着色層が積層して配置される第2領域と、を有するカラーフィルターを形成する工程と、前記カラーフィルター上に、前記第1領域と前記第2領域との前記着色層の段差を緩和する段差緩和層を形成する工程と、前記段差緩和層の中央の領域に接着剤を供給する工程と、前記接着剤を押圧しながら第2基板を前記段差緩和層に貼り合わせる工程と、を有することを特徴とする。
本適用例によれば、カラーフィルターの上に段差緩和層を形成するので、カラーフィルターにおける第1領域と第2領域との境界の段差が大きい場合でも、カラーフィルター上の表面(段差緩和層の表面)の段差をなだらかにすることができる。よって、接着剤を介して第1基板側と第2基板とを貼り合わせた際、接着剤を基板の中央から周囲に押し広げやすくすることが可能となり、接着剤の中に気泡を巻き込むことを抑えることができる。この結果、気泡に起因して表示品質が劣化することを抑えることができる。更に、気泡の発生に起因して、第2基板の密着性が悪くなり、第2基板が剥離することを抑えることができる。
[適用例7]上記適用例に係る有機EL装置の製造方法において、前記カラーフィルターを形成する工程は、前記第1着色層と前記第2着色層との間、前記第2着色層と前記第3着色層との間、前記第3着色層と前記第1着色層との間、に透過性を有するバンクを形成する工程を有し、前記段差緩和層を形成する工程は、前記バンクの材料と同じ材料で前記段差緩和層を形成することが好ましい。
本適用例によれば、バンクと同じ材料を用いて段差緩和層を形成するので、新たな材料で形成する場合と比較して、用いる材料の種類を少なくすることができ、効率よく形成することができる。
[適用例8]上記適用例に係る有機EL装置の製造方法において、前記段差緩和層を形成する工程は、前記第2領域の前記段差緩和層の厚みと比較して、前記第1領域の前記段差緩和層の厚みが薄くなるように形成することが好ましい。
本適用例によれば、段差緩和層の中央の領域の厚みが外側の領域の厚みより薄い、言い換えれば、凹状に形成するので、第1基板側と第2基板とを貼り合わせる前に、接着剤をカラーフィルター上に留めておくことができる。また、下地のカラーフィルターの段差関係に倣っているので、例えば、スピンコート法などを用いるだけで凹状の段差緩和層を形成することができる。
[適用例9]上記適用例に係る有機EL装置の製造方法において、前記段差緩和層を形成する工程は、前記第2領域の前記段差緩和層の厚みと比較して、前記第1領域の前記段差緩和層の厚みが厚くなるように形成することが好ましい。
本適用例によれば、段差緩和層の中央の領域の厚みが外側の領域の厚みより厚い、言い換えれば、凸状に形成するので、段差緩和層の中央の領域に供給した接着剤を外側に広げやすくすることができる。また、段差緩和層の表面を凹状に形成する場合と比較して、空気の留まりやすい部分がないため、気泡の発生をより少なくすることができる。
[適用例10]本適用例に係る電子機器は、上記に記載の有機EL装置を備えることを特徴とする。
本適用例によれば、上記に記載の有機EL装置を備えているので、表示品質を向上させることが可能な電子機器を提供することができる。
有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図。 有機EL装置の構成を示す概略平面図。 カラーフィルター及びサブ画素の配置を示す概略平面図。 有機EL装置の全体構造を示す概略断面図。 図3のA−A’線に沿ったサブ画素の構造を示す概略断面図。 有機EL装置の製造方法を示すフローチャート。 有機EL装置の製造方法のうち一部の製造工程を示す概略断面図。 有機EL装置の製造方法のうち一部の製造工程を示す概略断面図。 有機EL装置の製造方法のうち一部の製造工程を示す概略断面図。 電子機器としてのヘッドマウントディスプレイの構成を示す概略図。 変形例の有機EL装置の構造を示す概略断面図。 変形例の有機EL装置の構造を示す概略断面図。 従来の有機EL装置の構造を示す概略断面図。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載され、特別な記載がなければ、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を含んでいるものとする。
<有機EL装置>
まず、本実施形態の有機EL装置について、図1〜図5を参照して説明する。図1は有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図、図2は有機EL装置の構成を示す概略平面図、図3はカラーフィルター及びサブ画素の配置を示す概略平面図、図4は有機EL装置の全体構造を示す概略断面図、図5は図3のA−A’線に沿ったサブ画素の構造を示す概略断面図である。
図1に示すように、本実施形態の有機EL装置100は、互いに交差する複数の走査線12及び複数のデータ線13と、複数のデータ線13のそれぞれに対して並列する複数の電源線14とを有している。複数の走査線12が接続される走査線駆動回路16と、複数のデータ線13が接続されるデータ線駆動回路15とを有している。また、複数の走査線12と複数のデータ線13との各交差部に対応してマトリクス状に配置された複数のサブ画素18を有している。
サブ画素18は、発光素子としての有機EL素子30と、有機EL素子30の駆動を制御する画素回路20とを有している。
有機EL素子30は、画素電極31と、共通電極としての対向電極33と、画素電極31と対向電極33との間に設けられた有機発光層としての機能層32とを有している。このような有機EL素子30は電気的にダイオードとして表記することができる。なお、詳しくは後述するが、対向電極33は複数のサブ画素18に亘る共通陰極として形成されている。
画素回路20は、スイッチング用トランジスター21と、蓄積容量22と、駆動用トランジスター23とを含んでいる。2つのトランジスター21,23は、例えばnチャネル型もしくはpチャネル型の薄膜トランジスター(TFT:Thin Film transistor)やMOSトランジスターを用いて構成することができる。
スイッチング用トランジスター21のゲートは走査線12に接続され、ソースまたはドレインのうち一方がデータ線13に接続され、ソースまたはドレインのうち他方が駆動用トランジスター23のゲートに接続されている。
駆動用トランジスター23のソースまたはドレインのうち一方が有機EL素子30の画素電極31に接続され、ソースまたはドレインのうち他方が電源線14に接続されている。駆動用トランジスター23のゲートと電源線14との間に蓄積容量22が接続されている。
走査線12が駆動されてスイッチング用トランジスター21がオン状態になると、そのときにデータ線13から供給される画像信号に基づく電位がスイッチング用トランジスター21を介して蓄積容量22に保持される。
該蓄積容量22の電位すなわち駆動用トランジスター23のゲート電位に応じて、駆動用トランジスター23のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用トランジスター23がオン状態になると、電源線14から駆動用トランジスター23を介して画素電極31と対向電極33とに挟まれた機能層32にゲート電位に応じた量の電流が流れる。有機EL素子30は、機能層32を流れる電流量に応じて発光する。
図2に示すように、有機EL装置100は、素子基板10を有している。素子基板10には、表示領域E0(図中、一点鎖線で表示)と、表示領域E0の外側に非表示領域E3とが設けられている。表示領域E0は、実表示領域E1(図中、二点鎖線で表示)と、実表示領域E1を囲むダミー領域E2とを有している。
実表示領域E1には、発光画素としてのサブ画素18がマトリックス状に配置されている。サブ画素18は、前述したように発光素子としての有機EL素子30を備えており、スイッチング用トランジスター21及び駆動用トランジスター23の動作に伴って、青(B)、緑(G)、赤(R)のうちいずれかの色の発光が得られる構成となっている。
本実施形態では、同色の発光が得られるサブ画素18が第1の方向に配列し、異なる色の発光が得られるサブ画素18が第1の方向に対して交差(直交)する第2の方向に配列した、所謂ストライプ方式のサブ画素18の配置となっている。以降、上記第1の方向をY方向とし、上記第2の方向をX方向として説明する。なお、素子基板10におけるサブ画素18の配置はストライプ方式に限定されず、モザイク方式、デルタ方式であってもよい。
ダミー領域E2には、主として各サブ画素18の有機EL素子30を発光させるための周辺回路が設けられている。例えば、図2に示すように、X方向において実表示領域E1を挟んだ位置にY方向に延在して一対の走査線駆動回路16が設けられている。一対の走査線駆動回路16の間で実表示領域E1に沿った位置に検査回路17が設けられている。
素子基板10のX方向に平行な一辺部(図中の下方の辺部)に、外部駆動回路との電気的な接続を図るためのフレキシブル回路基板(FPC)43が接続されている。FPC43には、FPC43の配線を介して素子基板10側の周辺回路と接続される駆動用IC44が実装されている。駆動用IC44は前述したデータ線駆動回路15を含むものであり、素子基板10側のデータ線13や電源線14は、フレキシブル回路基板43を介して駆動用IC44に電気的に接続されている。
表示領域E0と素子基板10の外縁との間、つまり非表示領域E3には、例えば各サブ画素18の有機EL素子30の対向電極33に電位を与えるための配線29などが形成されている。配線29は、FPC43が接続される素子基板10の辺部を除いて、表示領域E0を囲むように素子基板10に設けられている。
次に、図3を参照してサブ画素18の平面的な配置、主に着色層36(36B,36G,36R)及び透明バンク36aの平面的な配置について説明する。
図3に示すように、赤(R)の発光が得られるサブ画素18R、緑(G)の発光が得られるサブ画素18G、青(B)の発光が得られるサブ画素18BがX方向に順に配列している。同色の発光が得られるサブ画素18はY方向に隣り合って配列している。X方向に配列した3つのサブ画素18B,18G,18Rを1つの画素19として表示がなされる構成になっている。
サブ画素18における画素電極31は略矩形状であって、長手方向がY方向に沿って配置されている。画素電極31を発光色に対応させて画素電極31B,31G,31R(図5参照)と呼ぶこともある。各画素電極31B,31G,31Rの外縁を覆って絶縁膜28(図5参照)が形成されている。これによって、各画素電極31B,31G,31R上に開口部28aが形成され、開口部28a内において画素電極31B,31G,31Rのそれぞれが露出している。開口部28aの平面形状もまた略矩形状となっている。
なお、図3では、異なる色のサブ画素18B,18G,18Rの配置は、X方向において左側から赤(R)、緑(G)、青(B)の順になっているが、これに限定されるものではない。例えば、X方向において、左側から青(B)、緑(G)、赤(R)の順であってもよい。
次に、有機EL装置の構造について、図4及び図5を参照して説明する。図4は、有機EL装置の全体構造を示す概略断面図である。図5は、有機EL装置のサブ画素の構造を示す概略断面図である。
図4に示すように、有機EL装置100は、上記したように、素子基板10を構成する第1基板としての基材11上に駆動用トランジスター23(図5参照)などが形成され、更に有機発光層などを有する機能層32が設けられている。機能層32は、陰極として機能する対向電極33(図5参照)によって覆われている。
対向電極33上には、対向電極33上及び基材11上の全体に亘って、保護層としての封止層34が形成されている。封止層34の上には、平面視で機能層32の領域を含むようにカラーフィルター36が形成されている。
カラーフィルター36は、光透過性の透明バンク36aの間に、赤色着色層36R(第1着色層)、緑色着色層36G(第2着色層)、青色着色層36B(第3着色層)などの着色層36が配置されている。透明バンク36aの材質は、例えば、エポキシ樹脂である。
着色層は、少なくともピーク波長近傍の帯域の光を透過し、他の帯域の光を吸収するものである。また、カラーフィルター36は、サブ画素18R,18G,18B毎、画素電極31R,31G,31Bとカラーフィルター36(各着色層36R,36G,36B)とが重なるものである。
カラーフィルター36の外周側(非表示領域側)は、青色着色層36B1、緑色着色層36G1、赤色着色層36R1が積層され、表示領域の単色の着色層(36R,36G,36B)が配置された部分より膜厚が厚くなっている。
単色の着色層36B,36G,36Rが形成された領域(表示領域)を領域B(第1領域)とする。また、着色層36B1,36G1,36R1が積層された領域(非表示領域)を領域C(第2領域)とする。領域Cでは、入射した光を吸収することができる。領域Cの着色層36B1,36G1,36R1は、領域Bの有機EL素子30から光や外部から入射した光を吸収する。
領域Bの着色層36B,36G,36Rの高さは、例えば、1.2μmである。好ましい範囲としては、0.5μm〜2μm程度である。領域Cの着色層36B1,36G1,36R1の総高さは、例えば、2μm〜3μmである。好ましい範囲としては、1μm〜5μm程度である。
カラーフィルター36の上には、段差緩和層45が形成されている。段差緩和層45は、カラーフィルター36における単色の着色層36R,36G,36Bの領域Bと、積層された着色層36B1,36G1,36R1の領域Cとの段差を緩和するために設けられている。
段差緩和層45は、例えば、領域Cと比べて領域Bが凹んだ形状になっている。具体的には、なだらかなテーパーになるように形成されている。
段差緩和層45は、例えば、透明樹脂で構成されている。透明樹脂としては、例えば、透明バンク36aや平坦化層34bの材料と同じエポキシ樹脂を用いるようにしてもよい。また、透明なアクリル樹脂を用いるようにしてもよい。段差緩和層45の膜厚は、例えば、1μmである。好ましい範囲としては、0.5μm〜10μmである。
段差緩和層45の上には、接着剤42を介して第2基板としての対向基板41が配置されている。接着剤42としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。接着剤42の膜厚は、例えば、5μm〜10μmである。好ましい範囲としては、2μm〜30μm程度である。
このように段差緩和層45を設けることにより、素子基板10と対向基板41とを接着剤42を介して貼り合わせる際、接着剤42の中に気泡2(図13参照)を発生しにくくすることが可能となり、表示品質が劣化することを抑えることができる。
次に、図5を参照してサブ画素18R,18G,18Bの構造について説明する。図5に示すように、有機EL装置100は、基材11上に順に形成された、画素回路20と、有機EL素子30と、複数の有機EL素子30を封止する封止層34と、カラーフィルター36と、を含む素子基板10を備えている。また、素子基板10に対して対向配置された対向基板41を備えている。
対向基板41は、例えばガラスなどの透明基板からなり、素子基板10において封止層34上に形成されたカラーフィルター36を保護すべく、接着剤42を介して素子基板10に対向配置されている。
サブ画素18R,18G,18Bの機能層32からの発光は、後述する反射層25で反射されると共に、カラーフィルター36を透過して対向基板41側から取り出される。すなわち、有機EL装置100はトップエミッション型の発光装置である。
基材11は、有機EL装置100がトップエミッション型のため、ガラスなどの透明基板や、シリコンやセラミックスなどの不透明な基板を用いることができる。以降、画素回路20に薄膜トランジスターを用いた場合を例に説明する。
基材11の表面を覆って第1絶縁膜27aが形成される。画素回路20における例えば駆動用トランジスター23の半導体層23aが第1絶縁膜27a上に形成される。半導体層23aを覆ってゲート絶縁膜として機能する第2絶縁膜27bが形成される。第2絶縁膜27bを介して半導体層23aのチャネル領域と対向する位置にゲート電極23gが形成される。ゲート電極23gを覆って第1層間絶縁膜24が300nm〜2μmの膜厚で形成される。
第1層間絶縁膜24は、画素回路20の駆動用トランジスター23などを覆うことによって生じた表面の凹凸を無くすように平坦化処理が施される。半導体層23aのソース領域23sとドレイン領域23dとにそれぞれ対応して、第2絶縁膜27bと第1層間絶縁膜24とを貫通するコンタクトホールが形成される。
これらのコンタクトホールを埋めるようにして導電膜が形成され、パターニングされて駆動用トランジスター23に接続される電極や配線が形成される。また、上記導電膜は、光反射性の例えばアルミニウム、あるいはアルミニムとAg(銀)やCu(銅)との合金などを用いて形成され、これをパターニングすることによって、サブ画素18ごとに独立した反射層25が形成される。
図5では図示を省略したが、画素回路20におけるスイッチング用トランジスター21や蓄積容量22も基材11上に形成される。
反射層25と第1層間絶縁膜24とを覆って10nm〜2μmの膜厚で第2層間絶縁膜26が形成される。また、後に画素電極31と駆動用トランジスター23とを電気的に接続させるためのコンタクトホールが第2層間絶縁膜26を貫通して形成される。
第1絶縁膜27a、第2絶縁膜27b、第1層間絶縁膜24、第2層間絶縁膜26を構成する材料としては、例えばシリコンの酸化物や窒化物、あるいはシリコンの酸窒化物を用いることができる。
第2層間絶縁膜26に形成されたコンタクトホールを埋めるように、第2層間絶縁膜26を覆って導電膜が成膜され、この導電膜をパターニングすることによって画素電極31(31R,31G,31B)が形成される。
画素電極31(31R,31G,31B)は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜を用いて形成される。なお、サブ画素18ごとに反射層25を設けない場合は、画素電極31(31R,31G,31B)を光反射性を有するアルミニムやその合金を用いて形成してもよい。
各画素電極31R,31G,31Bの外縁部を覆って絶縁膜28が形成される。これによって画素電極31R,31G,31B上に開口部28aが形成される。絶縁膜28は例えばアクリル系の感光性樹脂を用いて、1μm程度の高さで各画素電極31R,31G,31Bをそれぞれ区画するように形成される。
なお、本実施形態では、各画素電極31R,31G,31Bを互いに絶縁状態とするために感光性樹脂からなる絶縁膜28を形成したが、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いて各画素電極31R,31G,31Bを区画してもよい。
機能層32は、各画素電極31R,31G,31Bに接するように、真空蒸着法やイオンプレーティング法などの気相プロセスを用いて形成され、絶縁膜28の表面も機能層32で覆われる。なお、機能層32は絶縁膜28のすべての表面を覆う必要はなく、絶縁膜28で区画された領域に機能層32が形成されればよいので、絶縁膜28の頭頂部は機能層32で覆われる必要はない。
機能層32は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層を有する。本実施形態では、画素電極31に対して、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層をそれぞれ気相プロセスを用いて成膜し、順に積層することによって機能層32が形成されている。なお、機能層32の層構成は、これに限定されず、キャリアである正孔や電子の移動を制御する中間層を含んでいてもよい。
有機発光層は、白色発光が得られる構成であればよく、例えば、赤色の発光が得られる有機発光層と、緑色の発光が得られる有機発光層と、青色の発光が得られる有機発光層とを組み合わせた構成を採用することができる。
機能層32を覆って対向電極33が形成される。対向電極33は、例えばMgとAgとの合金を光透過性と光反射性とが得られる程度の膜厚(例えば10nm〜30nm)で成膜することによって形成される。これによって、複数の有機EL素子30ができあがる。
なお、対向電極33を光透過性と光反射性とを有する状態に形成することによって、サブ画素18R,18G,18Bごとの反射層25と対向電極33との間で光共振器を構成してもよい。
次に、水や酸素などが浸入しないように複数の有機EL素子30を覆う封止層34が形成される。本実施形態の封止層34は、対向電極33側から順に、第1封止層34a、平坦化層34b、第2封止層34cが積層されたものである。
第1封止層34a及び第2封止層34cとしては、光透過性を有すると共に優れたガスバリア性を有するシリコン系の材料、例えば、酸窒化シリコン(SiON)などを用いることが好ましい。なお、SiO2を用いるようにしてもよい。
第1封止層34a及び第2封止層34cの形成方法としては、真空蒸着法やスパッタ法を挙げることができる。第1封止層34aや第2封止層34cの膜厚を厚くすることで高いガスバリア性を実現できるが、その一方で膨張や収縮によってクラックが生じ易い。したがって、200nm〜400nm程度の膜厚に制御することが好ましく、本実施形態では平坦化層34bを挟んで第1封止層34aと第2封止層34cとを重ねることで高いガスバリア性を実現している。
平坦化層34bは、熱安定性に優れた例えばエポキシ系樹脂や塗布型の無機材料(酸化シリコンなど)を用いて形成することができる。また、平坦化層34bをスクリーンなどの印刷法や定量吐出法などにより塗布形成すれば、平坦化層34bの表面を平坦化することができる。つまり、平坦化層34bは第1封止層34aの表面の凹凸を緩和する平坦化層としても機能させることができる。平坦化層34bの厚みは、1μm〜5μmである。
封止層34の上には、カラーフィルター36を構成する透明バンク36aが形成されている。具体的には、カラーフィルター36を構成する各色着色層36(赤色着色層36R、緑色着色層36G、青色着色層36B)の間に、光透過性の透明バンク36aが形成されている。
透明バンク36aは、例えば、図3に示すように、平面視でマトリクス状に形成されている。透明バンク36aの断面形状は、例えば、図5に示すように、封止層34に接する底面が頭頂部よりも大きい台形状である。透明バンク36aは、例えば、着色材料を含まない感光性樹脂材料からなる。
隣り合う透明バンク36aと透明バンク36aとのピッチ(サブ画素18のピッチ)は、例えば、2.5μmである。透明バンク36aの断面寸法は、底面の幅が1μm程度であり、頭頂部の幅が0.7μm程度である。
封止層34上には、各色のサブ画素18R,18G,18Bに対応した着色層36R,36G,36Bが形成される。着色層36R,36G,36Bを含むカラーフィルター36の形成方法としては、色材を含む感光性樹脂材料を塗布して感光性樹脂層を形成し、これをフォトリソグラフィ法で露光/現像して形成する方法が挙げられる。
着色層36R,36G,36Bの材料としては、有機顔料をエポキシ系・アクリル系・ポリイミド系・ウレタン系・ポリエステル系・ポリビニル系などの樹脂に分散した感光性樹脂である。有機顔料としてはフタロシアニン系・アジレーキ系・縮合アゾ系・キナクリドン系・ペリレン系及びペロノン系等が使用される。
より具体的には、赤色(R)は、アクリル系樹脂にジアントラキン系顔料を分散した着色感光性樹脂である。緑色(G)は、アクリル系樹脂にフタロシアニングリーン系を分散した着色感光性樹脂である。青色(B)は、アクリル系樹脂にフタロシアニンブルー系を分散した着色感光性樹脂である。
カラーフィルター36の上には、段差緩和層45が設けられている。素子基板10は、接着剤42を介して対向基板41と貼り合わされている。接着剤としては、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材料を挙げることができる。
<有機EL装置の製造方法>
次に、有機EL装置の製造方法について、図6〜図9を参照して説明する。図6は、有機EL装置の製造方法を示すフローチャートである。図7〜図9は、有機EL装置の製造方法のうち一部の製造工程を示す概略断面図である。
図6に示すように、本実施形態の有機EL装置100の製造方法は、封止層形成工程(ステップS11)と、カラーフィルター形成工程(ステップS12)と、段差緩和層形成工程(ステップS13)と、接着剤供給工程(ステップS14)と、基板貼り合わせ工程(ステップS15)と、を備えている。なお、基材11上に画素回路20や有機EL素子30などを形成する方法は、公知の方法を採用することができる。
したがって、図7〜図9では、基材11上における画素回路20の駆動用トランジスター23などの構成の表示を省略している。以降、本発明の特徴部分の工程前後を重点的に説明する。
まず、図6に示すように、ステップS11では、対向電極33を覆うように封止層34を形成する。具体的には、図7(a)及び図5に示すように、対向電極33を覆うように、第1封止層34aを形成し、第1封止層34aの上に平坦化層34bを形成し、平坦化層34bの上に第2封止層34cを形成する。
上記したように、第1封止層34aと第2封止層34cとは、酸化シリコンなどの無機材料を用いて形成する。第1封止層34a及び第2封止層34cを形成する方法としては、例えば、真空蒸着法が挙げられる。第1封止層34a及び第2封止層34cの膜厚は、およそ200nm〜400nmである。
平坦化層34bの形成方法としては、例えば、透明性を有するエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の溶媒とを含む溶液を用い、印刷法やスピンコート法で該溶液を塗布して乾燥することにより、エポキシ樹脂からなる平坦化層34bを形成する。平坦化層34bの膜厚は、例えば、1μm〜5μmである。
ステップS12では、カラーフィルター36を形成する。具体的には、図7(b)に示すように、封止層34の上に透明バンク36aを形成する。透明バンク36aの形成方法としては、まず、着色材料を含まない感光性樹脂材料をスピンコート法を用いて塗布してプレベークすることにより、膜厚がおよそ1μm程度の感光性樹脂層を形成する。感光性樹脂材料はポジタイプでもネガタイプでもよい。
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、感光性樹脂層を露光/現像することにより、図7(b)に示すように、封止層34上に透明バンク36aを形成する。これにより、カラーフィルター36を構成する各色着色層36R,36G,36Bの間に、透明バンク36aが形成される。本実施形態では、マトリクス状に透明バンク36aが形成されている。
次に、各色着色層36R,36G,36Bを形成する。まず、図7(c)に示すように、透明バンク36aを覆って、色材を含む感光性樹脂をスピンコート法などを用いて基材11の全面に塗布する(図7(c)では、青色着色層36B1)。
次に、図7(d)に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて露光/現像を行うことにより着色層36B,36B1を形成する。
次に、図8(e)に示すように、スピンコート法、及びフォトリフォグラフィ法を用いて着色層36G,36G1を形成する。
次に、図8(f)に示すように、スピンコート法、及びフォトリフォグラフィ法を用いて着色層36R,36R1を形成する。以上により、透明バンク36a間に各色着色層36R,36G,36Bが形成される。また、カラーフィルター36の外周側には、3層の着色層36B1,36G1,36R1が積層される。
ステップS13では、段差緩和層45を形成する。具体的には、図8(g)に示すように、カラーフィルター36上に段差緩和層45を形成する。段差緩和層45の形成方法は、例えば、スピンコート法を用いることができる。段差緩和層45の材料としては、有機膜であれば、透明バンク36aや封止層34を構成する平坦化層34bと同様に、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
ステップS14では、接着剤42を供給する。具体的には、図8(h)に示すように、凹状の段差緩和層45の中央部分に、接着剤42aを供給する。接着剤42aとしては、上記したように、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂を用いることができる。
ステップS15では、基板を貼り合わせる。具体的には、図9(i)に示すように、対向基板41を素子基板10側に押し付けていく。更に、対向基板41を押圧して、図9(j)に示すように、接着剤42aを段差緩和層45の周囲の方に広げていく。
このとき、カラーフィルター36の上に段差緩和層45が形成され、接着剤42aが外側に広がりやすくなっているので、接着剤42aを外側に押し広げていく際、接着剤42aの中に気泡を巻き込むことを抑えることができる(接着剤42aの中に気泡が発生することを抑えることができる)。以上により、図9(k)に示すように、有機EL装置100が完成する。
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器について、図10を参照して説明する。図10は、電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ(HMD)の構成を示す概略図である。
図10に示すように、ヘッドマウントディスプレイ1000は、上記有機EL装置100を備えたものであり、眼鏡のような形状を有する本体部115と、使用者の手で持つことが可能な程度の大きさを有する制御部200と、を備える。
本体部115と制御部200とは、有線または無線で、通信可能に接続される。本実施形態では、本体部115と制御部200とがケーブル300で通信可能に接続されている。そして、本体部115と制御部200とは、このケーブル300を介して、画像信号や制御信号を通信する。
本体部115は、右目用表示部115Aと、左目用表示部115Bとを備えている。右目用表示部115Aは、右目用画像の画像光を形成する画像形成部120Aを備える。左目用表示部115Bは、左目用画像の画像光を形成する画像形成部120Bを備える。
画像形成部120Aは、眼鏡型の本体部115において眼鏡のつる部分(右側)に収容されている。一方、画像形成部120Bは、眼鏡型の本体部115において眼鏡のつる部分(左側)に収容されている。
本体部115には、光透過性を有する視認部131Aが設けられている。視認部131Aは、右目用画像の画像光を使用者の右目に向けて射出する。また、ヘッドマウントディスプレイ1000においては、視認部131Aが光透過性を有し、視認部131Aを介して周囲を視認可能となっている。
また、本体部115には、光透過性を有する視認部131Bが設けられている。視認部131Bは、左目用画像の画像光を使用者の左目に向けて射出する。また、ヘッドマウントディスプレイ1000においては、視認部131Bが光透過性を有し、視認部131Bを介して周囲を視認可能となっている。
制御部200は、操作部210と、操作ボタン部220、を備える。使用者は、制御部200の操作部210や操作ボタン部220に対して操作入力を行い、本体部115に対する指示を行う。
このような電子機器によれば、上記有機EL装置100を備えているので、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
なお、上記有機EL装置100が搭載される電子機器としては、ヘッドマウントディスプレイ1000の他、例えば、ヘッドアップディスプレイ(HUD)、プロジェクター、スマートフォン、EVF(Electrical View Finder)、携帯電話、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、照明機器など各種電子機器に用いることができる。
以上詳述したように、本実施形態の有機EL装置100、有機EL装置100の製造方法、及び電子機器によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)本実施形態の有機EL装置100、及び有機EL装置100の製造方法によれば、カラーフィルター36の上に段差緩和層45を形成するので、カラーフィルター36における領域Bと領域Cとの境界の段差が大きい場合でも、カラーフィルター36上の表面(段差緩和層45の表面)の段差をなだらかにすることができる。よって、接着剤42aを介して素子基板10と対向基板41とを貼り合わせた際、接着剤42aを段差緩和層45の中央から周囲に押し広げやすくすることが可能となり、接着剤42aの中に気泡を巻き込むことを抑えることができる。この結果、気泡2に起因して表示品質が劣化することを抑えることができる。また、非表示領域に気泡2が発生した場合のように、光の散乱によって表示不良となることを抑えることができる。更に、気泡2の発生に起因して、対向基板41の密着性が悪くなり、対向基板41が剥離することを抑えることができる。
(2)本実施形態の有機EL装置100、及び有機EL装置100の製造方法によれば、透明バンク36aと同じ材料を用いて段差緩和層45を形成するので、新たな材料で段差緩和層45を形成する場合と比較して、用いる材料の種類を少なくすることができ、効率よく形成することができる。
(3)本実施形態の有機EL装置100、及び有機EL装置100の製造方法によれば、段差緩和層45の表面が凹状になっているので、素子基板10と対向基板41とを貼り合わせる前に、接着剤42aをカラーフィルター36上に留めておくことができる。また、下地のカラーフィルター36の段差関係に倣って形成できるので、例えば、スピンコート法などを用いるだけで凹状の段差緩和層45を形成することができる。具体的には、CMP(Chemical Mechanical Polishing)研磨工程を用いることなく形成することができる。加えて、下地の形状に倣って形成するので、使用する材料を少なくすることができる。
(4)本実施形態の電子機器によれば、上記に記載の有機EL装置100を備えているので、表示品質を向上させることができる。
なお、本発明の態様は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、本発明の態様の技術範囲に含まれるものである。また、以下のような形態で実施することもできる。
(変形例1)
上記したように、段差緩和層45の形状は、凹状になっていることに限定されず、例えば、以下のような形状でもよい。図11及び図12は、変形例の段差緩和層45b,45c(素子基板101,102)の構造を示す概略断面図である。
図11に示す段差緩和層45bは、外周側の領域の段差緩和層45bの厚みと比較して、中央の領域の段差緩和層45bの厚みが厚くなっている、言い換えれば、凸状になっている。これによれば、段差緩和層45bの中央の領域に供給した接着剤42aを外側に広げやすくすることができる。また、段差緩和層45bの表面が凹状になっている場合と比較して、空気の留まりやすい部分がないため、気泡2の発生をより少なくすることができる。凸状に形成する方法としては、表面張力の高い接着剤42aを印刷法(スクリーン印刷)などを用いて形成することが好ましい。
図12に示す段差緩和層45cは、中央の領域から外側の領域の全面に亘って平坦化されている。これによれば、凹状の段差緩和層45の場合と比較して、接着剤42aの中の気泡の発生を少なくすることができる。更に、平坦化するので、屈折率の影響を受けにくくすることができる。段差緩和層45cの表面を平坦に形成する方法としては、透明樹脂材料を塗布した後にCMP研磨法を用いて形成することが好ましい。
(変形例2)
上記したように、段差緩和層45の材料としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂のような樹脂材料であることに限定されず、酸化シリコン(SiO2)やポシラザンのような無機材料を用いるようにしてもよい。酸化シリコンの製造方法としては、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いることができる。
(変形例3)
上記したように、カラーフィルター36は、第1着色層36R、第2着色層36G、第3着色層36Bを備えていたが、これに限定されず、少なくとも何れかの着色層は省略されてもよい。具体的には、例えば、サブ画素18R,18G,18Bの色は3色(RGB)であり、カラーフィルターが2色(R、Bのカラーフィルターあり、Gはカラーフィルター無しで発光素子からの出力光そのままを用いる)のようにしてもよい。更に、サブ画素18R,18G,18Bの色は3色であったが、これに限定されず、2色でもよいし、4色以上でもよい。
(変形例4)
上記したように、領域Cには、着色層36B1,36G1,36R1が積層されていたが、これに限定されず、いずれかの着色層が省略され、2層の着色層が積層されてもよい。また、4層以上の着色層が積層されてもよい。
(変形例5)
上記したように、上記構成の有機EL装置100に適用することに限定されず、共振構造を有する有機EL装置に適用するようにしてもよい。共振構造とは、反射層と半反射半透過層との間の光路長が発光画素毎異なり、発光画素のピーク波長が異なるものであり、光取り出し方向が基板に垂直な方向であれば、その方向に光路長が設定され、垂直からずれた方向では共振構造の設定波長がずれるものである。
10…素子基板、11…第1基板としての基材、12…走査線、13…データ線、14…電源線、15…データ線駆動回路、16…走査線駆動回路、17…検査回路、18,18B,18G,18R…サブ画素、19…画素、20…画素回路、21,23…トランジスター、22…蓄積容量、23a…半導体層、23d…ドレイン領域、23g…ゲート電極、23s…ソース領域、24…第1層間絶縁膜、25…反射層、26…第2層間絶縁膜、27a…第1絶縁膜、27b…第2絶縁膜、28…絶縁膜、28a…開口部、29…配線、30…有機EL素子、31,31B,31G,31R…画素電極、32…有機発光層としての機能層、33…共通電極としての対向電極、34…保護層としての封止層、34a…第1封止層、34b…平坦化層、34c…第2封止層、36,36R,36G,36B…着色層(36R…第1着色層、36G…第2着色層、36B…第3着色層)、36a…透明バンク、41…第2基板としての対向基板、42…接着剤、42a…接着剤、43…FPC、44…駆動用IC、45,45b,45c…段差緩和層、100…有機EL装置、101,102…素子基板、115…本体部、115A…右目用表示部、115B…左目用表示部、120A…画像形成部、120B…画像形成部、131A…視認部、131B…視認部、200…制御部、210…操作部、220…操作ボタン部、300…ケーブル、1000…ヘッドマウントディスプレイ。

Claims (7)

  1. 第1基板と、
    前記第1基板上に設けられた画素電極と、
    前記画素電極上に設けられた有機発光層と、
    前記有機発光層上に設けられた共通電極と、
    前記共通電極上に設けられた少なくとも1層からなる保護層と、
    前記保護層上に設けられた着色層を備えたカラーフィルターと、
    前記カラーフィルターと接着剤を介して貼り合わされた第2基板と、
    を有する有機EL装置であって、
    前記着色層は、第1着色層、第2着色層、及び第3着色層を有し、
    前記カラーフィルターは、前記第1着色層、前記第2着色層、及び前記第3着色層がそれぞれ単色で配置された第1領域と、前記第1着色層、前記第2着色層、及び前記第3着色層が積層して配置された第2領域と、を有し、
    さらに、前記カラーフィルターは、前記第1着色層と前記第2着色層との間、前記第2着色層と前記第3着色層との間、前記第3着色層と前記第1着色層との間、に光透過性を有するバンクが配置されており、
    前記カラーフィルターと前記接着剤との間に、前記第1領域と前記第2領域との前記着色層の段差を緩和する段差緩和層が設けられており、
    前記段差緩和層は、前記バンクと同じ材料で形成されていることを特徴とする有機EL装置。
  2. 請求項1に有機EL装置であって、
    前記第2領域の前記段差緩和層の厚みと比較して、前記第1領域の前記段差緩和層の厚
    みが厚いことを特徴とする有機EL装置。
  3. 第1基板の第1領域に設けられた第1画素電極及び第2画素電極と、
    共通電極と、
    前記第1画素電極と前記共通電極との間、および前記第2画素電極と前記共通電極との間に介在する有機発光層と、
    平面視で前記第1画素電極と重なる領域に形成された第1着色層と、
    平面視で前記第2画素電極と重なる領域に形成された第2着色層と、
    前記第1着色層と前記第2着色層との間に形成された、光透過性を有するバンクと、
    前記第1着色層と前記共通電極との間、および前記第2着色層と前記共通電極との間に介在する保護層と、
    前記第1領域の周囲に設けられ、前記第1着色層と同層の第1膜及び前記第2着色層と同層の第2膜が少なくとも積層された遮光部と、
    前記第1着色層の上面、前記第2着色層の上面、及び前記遮光部の上面に形成された段差緩和層と、
    第2基板と、前記段差緩和層と前記第2基板との間を介在する接着剤と、
    を備え
    前記段差緩和層は、前記バンクと同じ材料で形成されていることを特徴とする有機EL装置。
  4. 第1基板上に画素電極を形成する工程と、
    前記画素電極上に有機発光層を形成する工程と、
    前記有機発光層上に共通電極を形成する工程と、
    前記共通電極上に少なくとも1層からなる保護層を形成する工程と、
    前記保護層上に、第1着色層、第2着色層、及び第3着色層を有する着色層を備えると共に、前記第1着色層、前記第2着色層、及び前記第3着色層がそれぞれ単色のまま配置される第1領域と、前記第1着色層、前記第2着色層、及び前記第3着色層が積層して配置される第2領域と、を有するカラーフィルターを形成する工程と、
    前記カラーフィルター上に、前記第1領域と前記第2領域との前記着色層の段差を緩和する段差緩和層を形成する工程と、
    前記段差緩和層の中央の領域に接着剤を供給する工程と、
    前記接着剤を押圧しながら第2基板を前記段差緩和層に貼り合わせる工程と、
    を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。
  5. 請求項に記載の有機EL装置の製造方法であって、
    前記カラーフィルターを形成する工程は、前記第1着色層と前記第2着色層との間、前記第2着色層と前記第3着色層との間、前記第3着色層と前記第1着色層との間、に透過性を有するバンクを形成する工程を有し、
    前記段差緩和層を形成する工程は、前記バンクの材料と同じ材料で前記段差緩和層を形成することを特徴とする有機EL装置の製造方法。
  6. 請求項4又は5に記載の有機EL装置の製造方法であって、
    前記段差緩和層を形成する工程は、前記第2領域の前記段差緩和層の厚みと比較して、前記第1領域の前記段差緩和層の厚みが厚くなるように形成することを特徴とする有機EL装置の製造方法。
  7. 請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の有機EL装置を備えることを特徴とする電子機器。
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