JP6701777B2 - 電気光学装置、電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、電気光学装置、電子機器に関するものである。

電気光学装置の一例として、有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)素子を用いた画素が素子基板の表示領域にマトリックス状に配置された有機EL装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。

具体的に、特許文献1には、反射層、第1の電極(画素電極)、発光層及び第2の電極(対向電極)が順に積層された有機EL素子を有するトップエミッション構造の有機EL装置が開示されている。

ところで、特許文献1に記載の有機EL装置では、表示領域の外側の周辺領域に、データ線駆動回路や走査線駆動回路などを実装するための実装端子、外部接続用端子等を含む複数の端子が配列されている。これらの端子は、上述した反射層と同一プロセスで成膜されるアルミニウム(Al)などの反射導電材料と、第1の電極と同一プロセスで成膜される酸化インジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide)などの透明導電材料とを積層した構造を有している。

特開2014−089803号公報

特許文献1では、発光素子が封止膜により封止され、当該封止膜の上面にカラーフィルターが形成された、いわゆるトップエミッション方式のOCCF(On-chip Collor Filter)構造において、カラーフィルターあるは絶縁層をマスクに用いて、実装端子上の封止膜のエッチングを行っている。この場合、複数の実装端子を跨る領域を過度にエッチングすると、実装端子の側面などがエッチングされて、実装端子の下層にある反射電極(Al膜)が露出する可能性がある。一方、実装端子ごとに封止膜のエッチングを行う場合には、封止膜と下層の絶縁膜との界面で、外部接続基板の実装後に剥離が生じる場合があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、封止膜と下層の絶縁膜との界面において乖離が生じるのを防ぎ、外部接続基板の接合強度を高めることのできる、電気光学装置、電子機器を提供することを目的の一つとしている。

本発明における電気光学装置の一態様は、複数の発光素子がマトリックス状に配列された表示領域と、前記表示領域の外側に複数の実装端子が配置された端子領域と、含む素子基板と、前記素子基板の前記複数の発光素子側に対向する保護基板と、前記素子基板の端子領域に接合される外部接続基板と、を備え、前記素子基板には、前記複数の発光素子を封止する封止膜が前記端子領域にも形成されており、前記端子領域のうち前記外部接続基板と対向する領域に存在する前記封止膜は、前記複数の実装端子のそれぞれに対応する位置に設けられた複数の第1の開口孔と、前記実装端子の上以外であって前記実装端子同士の間に設けられた複数の第2の開口孔と、を有し、前記素子基板上には、前記第1の開口孔および前記第2の開口孔により前記封止膜のない部分が存在する。

これによれば、端子領域における封止膜のない部分において、外部接続基板の実装強度を高めることができる。これにより、素子基板に対する外部接続基板の接合を長期的に維持することができる。

また、本発明における電気光学装置の一態様において、前記第2の開口孔は凹状の溝からなり、その溝深さは前記第1の開口孔よりも深い構成としてもよい。
また、本発明における電気光学装置の一態様において、前記複数の実装端子の間に前記
封止膜のない部分が存在する構成としてもよい。

これによれば、外部接続基板の接合に寄与する部分(実装端子の間)の封止膜をなくすことによって、外部接続基板の接合強度を高めることができる。

また、本発明における電気光学装置の一態様において、前記実装端子の前記表示領域側に前記封止膜のない部分が存在する構成としてもよい。

これによれば、封止膜のない部分が、実装端子の表示領域側であっても、外部接続基板の接合強度を高めることができる。

また、本発明における電気光学装置の一態様において、前記封止膜のない前記第2の開口孔の部分では、当該封止膜よりも下層側に設けられた層間絶縁膜の少なくとも一部が露出している構成としてもよい。

これによれば、層間絶縁膜の一部を露出させることで、外部接続基板を接合する際の接着剤に対する素子基板側の表面積を増やすことができる。

本発明の電子機器の一態様は、上記の電気光学装置を備えている。

これによれば、素子基板と外部接続基板との接合強度の高い電気光学装置を備えたことにより、電子機器の品質を長期的に維持することができる。

本発明の電気光学装置の製造方法の一態様は、素子基板の表示領域に複数の発光素子を形成する工程と、前記素子基板の前記表示領域の外側の端子領域に複数の実装端子を形成する工程と、前記複数の発光素子及び前記複数の実装端子を覆うように封止膜を形成する工程と、前記実装端子の上の前記封止膜を除去する工程と、前記端子領域に存在する前記封止膜のうち、前記実装端子の上以外の部分の前記封止膜を除去する。

また、本発明の電気光学装置の製造方法の一態様において、前記素子基板に外部接続基板を接続する工程を有し、前記封止膜を除去する工程において、前記端子領域のうち前記外部接続基板と対向する領域に、前記封止膜が存在しない部分を形成すべく、所定部分の前記封止膜を除去する。

また、本発明の電気光学装置の製造方法の一態様において、前記端子領域の前記外部接続基板と対向する領域のうち、前記実装端子の前記表示領域側に前記封止膜が存在しない部分を形成すべく、所定部分の前記封止膜を除去する。

また、本発明の電気光学装置の製造方法の一態様において、前記封止膜を除去する工程において、前記封止膜よりも下層側に設けられた層間絶縁膜の少なくとも一部を露出させる。

また、本発明の電気光学装置の製造方法の一態様において、前記表示領域にカラーフィルターを形成する工程を有し、前記カラーフィルターと同じ材料、あるいは前記カラーフィルターを区画する絶縁層と同じ材料、を用いて前記端子領域にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクにして前記封止膜を除去する。

有機EL装置100の構成を模式的に示す平面図。 素子基板10の構成を示す回路図。 画素回路110の構成を示す回路図。 図1に示す有機EL装置のE−E線に沿う断面図。 図1に示す有機EL装置のF−F線に沿う断面図。 図1に示す有機EL装置のE−E線に沿う、素子基板の断面図。 図1に示す有機EL装置のF−F線に沿う、素子基板の断面図。 有機EL装置100の製造方法を示すフローチャート。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 有機EL装置100の製造方法を示す工程図。 電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ(HMD)を示す概略図。

(有機EL装置)
先ず、本発明の一実施形態として図1に示す有機EL装置(電気光学装置)100について説明する。
有機EL装置100は、本発明における「電気光学装置」の一例として示す自発光型の表示装置である。なお、図1は、有機EL装置100の構成を模式的に示す平面図である。

有機EL装置100は、図1に示すように、素子基板10と、封止用基板(保護基板)70とを有している。素子基板10と封止用基板70とは、互いに対向した状態で、図示を省略する接着剤によって接合されている。なお、接着剤には、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などを使用することができる。

素子基板10は、発光素子として、青色(B)光を発する有機EL素子(発光素子)30Bが配置されたサブ画素20Bと、緑色(G)の光を発する有機EL素子30Gが配置されたサブ画素20Gと、赤色(R)の光を発する有機EL素子30Rが配置されたサブ画素20Rとがマトリックス状に配列された表示領域E1を有している。

有機EL装置100では、サブ画素20Bとサブ画素20Gとサブ画素20Rとが表示単位となってフルカラーの表示が提供される。なお、以降の説明では、サブ画素20B、サブ画素20G及びサブ画素20Rをまとめて画素20として扱う場合があり、有機EL素子30B、有機EL素子30G及び有機EL素子30Rをまとめて有機EL素子30として扱う場合がある。

表示領域E1には、カラーフィルター50が設けられている。カラーフィルター50のうち、サブ画素20Bの有機EL素子30Bの上には、青色の着色層50Bが配置され、サブ画素20Gの有機EL素子30Gの上には、緑色の着色層50Gが配置され、サブ画素20Rの有機EL素子30Rの上には、赤色の着色層50Rが配置されている。サブ画素20Bの有機EL素子30Bから発せられた光は青色の着色層50Bを透過し、緑色の着色層50G及び赤色の着色層50Rにて遮光される。同様に、サブ画素20Gの有機EL素子30Gから発せられた光は緑色の着色層50Gを透過し、青色の着色層50B及び赤色の着色層50Rにて遮光され、サブ画素20Rの有機EL素子30Rから発せられた光は赤色の着色層50Rを透過し、青色の着色層50B及び緑色の着色層50Gにて遮光される。したがって、各有機EL素子30の位置とカラーフィルター50の各着色層の位置により、有機EL装置100から取り出される光の方向が規定される。

本実施形態では、同色の発光が得られる画素20がY方向(第1の方向)に配列し、異なる色の発光が得られる画素20がY方向に対して交差(直交)するX方向(第2の方向)に配列している。したがって、画素20の配置は、所謂ストライプ方式となっている。
この画素の配列に応じて、有機EL素子30B、有機EL素子30G及び有機EL素子30Rはそれぞれストライプ状に配置されており、青色の着色層50B、緑色の着色層50G、赤色の着色層50Rもまたストライプ状に配置されている。なお、画素20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。

有機EL装置100は、トップエミッション構造を有している。したがって、有機EL素子30で発せられた光は、素子基板10のカラーフィルター50を透過して封止用基板70の側から表示光として射出される。

有機EL装置100がトップエミッション構造であることから、素子基板10の基材には、透明な石英基板やガラス基板などに加えて、不透明なセラミック基板や半導体基板などを用いることができる。本実施形態では、素子基板10の基材として、シリコン基板(半導体基板)を使用している。

表示領域E1の外側には、実装端子103が配列された周辺領域Fが設けられている。周辺領域Fには、素子基板10の長辺側の一辺に沿って、複数の実装端子103が配列されている。また、複数の実装端子103と表示領域E1との間には、データ線駆動回路101が設けられている。また、素子基板10の短辺側の二辺と表示領域E1との間には、走査線駆動回路102が設けられている。なお、以降の説明では、素子基板10の長辺に沿った方向をX方向とし、素子基板10の短辺に沿った方向をY方向とし、封止用基板70から素子基板10に向かう方向をZ(+)方向とする。

封止用基板70は、素子基板10よりも小さく、実装端子103が露出されるように素子基板10と対向して配置されている。封止用基板70は、透光性の基板であり、石英基板やガラス基板などを使用することができる。封止用基板70は、表示領域E1に配置された有機EL素子30が傷つかないように保護する役割を有し、表示領域E1よりも広く設けられている。

図2は、素子基板10の構成を示す回路図である。素子基板10には、図2に示すように、m行の走査線12がX方向に延在して設けられ、n列のデータ線14がY方向に延在して設けられている。また、素子基板10には、データ線14に沿って列毎に電源線19がY方向に延在して設けられている。

素子基板10には、m行の走査線12とn列のデータ線14との交差部に対応して、画素回路110が設けられている。画素回路110は、画素20の一部をなす。表示領域E1には、m行×n列の画素回路110が、マトリックス状に配列されている。

電源線19には、初期化用のリセット電位Vorstが供給(給電)されている。さらに、図示を省略するが、制御信号Gcmp,Gel,Gorstを供給する3つの制御線が、走査線12に並行して設けられている。

走査線12は、走査線駆動回路102に電気的に接続されている。データ線14は、データ線駆動回路101に電気的に接続されている。走査線駆動回路102には、走査線駆動回路102を制御するための制御信号Ctr1が供給されている。データ線駆動回路101には、データ線駆動回路101を制御するための制御信号Ctr2が供給されている。

走査線駆動回路102は、フレームの期間にわたって走査線12を1行毎に走査するための走査信号Gwr(1)、Gwr(2)、Gwr(3)、…、Gwr(m− 1)、Gwr(m)を、制御信号Ctr1に従って生成する。さらに、走査線駆動回路102は、走査信号Gwrの他に、制御信号Gcmp,Gel,Gorstを制御線に供給する。なお、フレームの期間とは、有機EL装置100で1カット(コマ)分の画像が表示される期間であり、例えば同期信号に含まれる垂直同期信号の周波数が120Hzであれば、1フレームの期間は約8.3ミリ秒となる。

データ線駆動回路101は、走査線駆動回路102によって選択された行に位置する画素回路110に対し、当該画素回路110の諧調データに応じた電位のデータ信号Vd(1)、Vd(2)、…、Vd(n)を、1、2、…、n列目のデータ線14に供給する。

図3は、画素回路110の構成を示す回路図である。画素回路110は、図3に示すように、PチャネルMOS型のトランジスター121,122,123,124,125と、有機EL素子30と、容量21とを有している。画素回路110には、上述した走査信号Gwrや制御信号Gcmp,Gel,Gorstなどが供給される。

有機EL素子30は、互いに対向する画素電極(第1の電極)31と対向電極(第2の電極)33とで発光機能層(発光層)32を挟持した構造を有している。

画素電極31は、発光機能層32に正孔を供給するアノードであり、光透過性有する導電材料により形成されている。本実施形態では、画素電極31として、例えば膜厚200nmのITO(Indium Tin Oxide)膜を形成している。画素電極31は、トランジスター124のドレイン及びトランジスター125のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。

共通電極33は、発光機能層32に電子を供給するカソードであり、例えばマグネシウム(Mg)と銀(Ag)との合金などの光透過性と光反射性とを有する導電材料により形成されている。共通電極33は、複数の画素20に跨って設けられた共通電極であり、電源線8に電気的に接続されている。電源線8には、画素回路110において電源の低位側となる電位Vctが供給されている。

発光機能層32は、画素電極31の側から順に積層された正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、及び電子輸送層などを有している。有機EL素子30では、画素電極31から供給される正孔と、共通電極33から供給される電子とが、発光機能層32の中で結合することによって、発光機能層32が発光する。

また、素子基板10には、各電源線19に交差して電源線6がX方向に延在して設けられている。なお、電源線6はY方向に延在して設けられてもよいし、X方向及びY方向の両方に延在するように設けられてもよい。トランジスター121は、ソースが電源線6に電気的に接続され、ドレインがトランジスター123のソース又はドレインの他方と、トランジスター124のソースとにそれぞれ電気的に接続されている。また、電源線6には、画素回路110において電源の高位側となる電位Velが供給されている。また、電源線6には、容量21の一端が電気的に接続されている。トランジスター121は、トランジスター121(T)のゲート及びソース間の電圧に応じた電流を流す駆動トランジスターとして機能する。

トランジスター122は、ゲートが走査線12に電気的に接続され、ソース又はドレインの一方がデータ線14に電気的に接続されている。また、トランジスター122は、ソース又はドレインの他方が、トランジスター121のゲートと、容量21の他端と、トランジスター123のソース又はドレインの一方とに、それぞれ電気的に接続されている。
トランジスター122は、トランジスター121のゲートとデータ線14との間に電気的に接続され、トランジスター121のゲートとデータ線14との間の電気的な接続を制御する書込トランジスターとして機能する。

トランジスター123は、ゲートが制御線に電気的に接続され、制御信号Gcmpが供給される。トランジスター123は、トランジスター121のゲート及びドレインの間の電気的な接続を制御する、閾値補償トランジスターとして機能する。

トランジスター124は、ゲートが制御線に電気的に接続され、制御信号Gelが供給される。トランジスター124は、ドレインがトランジスター125のソース又はドレインの一方と有機EL素子30の画素電極31とにそれぞれ電気的に接続されている。トランジスター124は、トランジスター121のドレインと、有機EL素子30の画素電極31との間の電気的な接続を制御する、発光制御トランジスターとして機能する。

トランジスター125は、ゲートが制御線に電気的に接続され、制御信号Gorstが供給される。また、トランジスター125のソース又はドレインの他方は、電源線19に電気的に接続され、リセット電位Vorstが供給されている。トランジスター125は、電源線19と、有機EL素子30の画素電極31との間の電気的な接続を制御する初期化トランジスターとして機能する。

なお、以下の説明において、トランジスター122,123,124,125について、単にトランジスターTと呼ぶこともある。

図4は、図1に示す有機EL装置のE−E線に沿う断面図である。
図5は、図1に示す有機EL装置のF−F線に沿う断面図である。
なお、図4及び図5においては、複数の導電体の各々を、1層の金属層もしくは2〜3層の金属層の積層膜として図示している。

有機EL装置100は、図4及び図5に示すように、基材11と、基材11上に順に形成された、画素回路110を含む回路層5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50と、充填剤42と、を含む素子基板10と、封止用基板70と、を備えている。

封止用基板70は、例えば石英ガラスなどの可視光領域に対して透明な基板からなり、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50を保護すべく、充填剤42を介して素子基板10に対向して配置されている。

サブ画素20R,20G,20B(図1)の発光機能層32からの発光は、後述する導電体71で反射されると共に、カラーフィルター50を通過して封止用基板70の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、石英ガラスなどの透明基板のみならず、シリコン(Si)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、基材11としてシリコン基板(半導体基板)を用い、画素回路110にトランジスターを用いた場合を例に説明する。

図4に示すように、基材11の表面のうち、表示領域E1内に画素回路110のトランジスターTが形成され、端子領域E2内にデータ線駆動回路(不図示)のトランジスター(不図示)が形成される。トランジスターTは、基材11の表面に形成された能動領域(ソース/ドレイン領域)と、基材11の表面を被覆する層間絶縁膜L(ゲート絶縁膜)と、層間絶縁膜L上に形成されたゲートGと、を含んで構成される。能動領域(不図示)は、基材11内に不純物イオンが注入されたイオン注入領域で構成される。画素回路110のトランジスターTのチャネル領域はソース領域とドレイン領域との間に存在する。チャネル領域には、能動領域とは別種類のイオンが注入されるが、図示は省略する。各トランジスターTのゲートGは、層間絶縁膜Lを挟んでチャネル領域に対向する位置に配置される。

図4に示すように、各トランジスターTのゲートGが形成された層間絶縁膜L上には、複数の層間絶縁膜(L〜L)と複数の配線層(W〜W)とを交互に積層した多層配線層が形成される。各層間絶縁膜L〜Lは、例えばシリコン化合物(典型的には窒化シリコンや酸化シリコン)等の絶縁性の無機材料で形成される。各配線層W〜Wは、アルミニウムや銀等を含有する低抵抗の導電材料で形成される。

層間絶縁膜Lの上面のうち表示領域E1の画素領域内には、(Ti)/AlCu(アルミニウム・銅合金)の積層膜からなる導電体71が設けられている。導電体71は、画素回路110を構成するトランジスターTの一方の電極と電気的に接続されている。
層間絶縁膜Lの上面のうち、端子領域E2には、導電体71と同じ光反射性の材料からなる導電体72が設けられている。導電体72は、データ線駆動回路101を構成するトランジスターTの一方の電極と電気的に接続されている。

層間絶縁膜LEの上面には、導電体71,72を覆うようにして、SiNからなるCav調整層61が形成されている。Cav調整層61の上には、SiOからなる平坦化層37及びTiNからなる遮光層39が形成されている。第1光学調整層62及び第2光学調整層63は、平坦化層37及び遮光層39を覆うようにしてCav調整層61の上に積層されている。第1光学調整層62及び第2光学調整層63は、Cav調整層61上にこの順で積層され、それぞれがSiOから構成されている。

画素電極31は、第2光学調整層63の上面に形成されている。実装端子103は、導電体72の上面に形成されている。実装端子103は、導電体72と、該導電体72よりも下層側の複数の配線層と、によって、外部接続基板104に対する接続端子として機能する。

画素電極31を含む第2光学調整層63の上面には、画素電極31の一部を露出させるとともに隣り合うサブ画素20R,20G,20B(図1)を分離させる画素分離層38が形成されている。画素分離層38は端子領域E2にも形成されており、開口孔35Aを介して実装端子103の表面の一部を露出させている。

発光機能層32は、画素電極31に接するように、真空蒸着法などの気相プロセスを用いて形成され、画素分離層38の表面の一部も覆う。なお、画素分離層38で区画された領域に発光機能層32が形成されればよい。

発光機能層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、電子注入層を有する。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、電子注入層を、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発光機能層32が形成されている。なお、発光機能層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さら含んでも良いし、例えば有機発光層に電子輸送層の機能を持たせて、層数を減らすこともできる。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。

共通電極33は、複数の有機EL素子30の共通陰極であり、発光機能層32を覆って形成される。共通電極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。本実施形態において、共通電極33の光透過率は好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上であり、共通電極33の光反射率は好ましくは20%以上、より好ましくは50%以上である。これによって、複数の有機EL素子30ができあがる。

共通電極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20R,20G,20Bごとの導電体71と共通電極33との間で光共振器を構成してもよい。光共振器は、サブ画素20R,20G,20Bごとに、導電体71と共通電極33との間の光学的距離を異ならせることにより、特定の共振波長の光が取り出されるものである。これによって、各サブ画素20R,20G,20Bからの発光の色純度を高めることができる。上記光学的距離は、光共振器を構成する導電体71と共通電極33との間に挟まれた各種の機能膜の屈折率と膜厚との積の合計として求められる。したがって、上記光学的距離をサブ画素20R,20G,20Bごとに異ならせる方法としては、画素電極31の膜厚を色毎に異ならせる方法や、導電体71と画素電極31との間の第1光学調整層62及び第2光学調整層63の膜厚を異ならせる方法がある。上記のように有機EL素子30が共振構造を有する場合、有機EL素子30から発せられた光は、共通電極33から後述の封止層34側に出射される光であり、発光機能層32の内部で発せられる光のスペクトルとは異なるスペクトルの光である。

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、共通電極33側から順に、第1封止膜(封止膜)34a、緩衝膜34b、第2封止膜(封止膜)34cが積層されたものである。

なお、封止層34のガスバリア性としては、有機EL素子30を大気中の酸素および水等から保護することが可能な程度であれば特に限定されないが、酸素透過度が0.01cc/m/day以下であることが好ましく、水蒸気透過度が7×10−3g/m/day以下、中でも5×10−4g/m/day以下、特に5×10−6g/m/day以下であることが好ましい。封止層34の光の透過率は、共通電極33からの射出光に対し80%以上であることが好ましい。

第1封止膜34a及び第2封止膜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無機材料である例えば、シリコン酸化膜(SiO)、シリコン窒化膜(Si)、シリコン酸窒化膜(SiO)およびこれらを主成分としたものが好ましい。

第1封止膜34a及び第2封止膜34cの形成方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、イオンプレーティング法などを挙げることができる。第1封止膜34aや第2封止膜34cの膜厚を厚くするほど、高いガスバリア性を実現できるが、その一方で膜の膨張や収縮によって生じる膜応力によりクラックが生じ易い。したがって、それぞれ200nm〜1000nm程度の膜厚に制御することが好ましく、本実施形態では緩衝膜34bを挟んで、第1封止膜34aと第2封止膜34cとを重ねることで高いガスバリア性を実現している。

緩衝膜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、緩衝膜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、緩衝膜34bの表面を平坦化することができる。つまり、緩衝膜34bは第1封止膜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。緩衝膜34bの厚みは、1μm〜5μm、より好ましくは1.5μm〜2.0μmの範囲である。

本実施形態では、図4に示すように、端子領域E2における封止構造は、第1封止膜34aと第2封止膜34cとで主に構成されており、表示領域E1のように第1封止膜34aと第2封止膜34cとで緩衝膜34bを挟んだ構成になっていない。表示領域E1においては画素回路110や有機EL素子30などの構造物により、少なからず凹凸が生じてしまうため、緩衝膜34bを挟むことにより凹凸を緩和させる必要がある。他方で、端子領域E2においては有機EL素子30等が存在しないために、下地の凹凸をそれほど考慮しなくても良いからである。

端子領域E2に存在する第1封止膜34a及び第2封止膜34cには、複数の実装端子103のそれぞれに対応する位置に開口孔35Aが形成されている。これら第1封止膜34a及び第2封止膜34cに設けられた開口孔35Aを介して、各実装端子103の少なくとも一部の表面が外部に露出している。

封止層34上には、各色のサブ画素20R,20G,20Bに対応した着色層50R,50G,50Bが形成される。着色層50R,50G,50Bで構成されるカラーフィルター50の形成方法としては、各色に対応した染料や顔料などの色材が溶剤に分散された感光性樹脂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ー法で露光・現像して形成する方法が挙げられる。

着色層50R,50G,50Bの膜厚は、どの色も同じでもよいし、少なくとも1色を他の色と異ならせてもよい。いずれにしても、有機EL素子30からの発光が各着色層(50R、50G、50B)を通過した際に、適度な色度やホワイトバランスが得られるような膜厚が設定される。

封止用基板70は、素子基板10の表示領域E1に充填剤42を介して素子基板10と貼り合わされている。充填剤42の機能としては、封止用基板70と素子基板10との濡れ性および接着性を良好なものとし、また、有機EL素子30からの発光に対して透明であることが必要とされる。そのため、充填剤42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。充填剤42の厚みは、例えば10μm〜100μmである。

外部接続基板104は、素子基板10の端子領域E2に対向して配置され、異方性導電接着剤(ACF:Anisotropic Conductive Film、導電性接着フィルム)106を介して素子基板10に固定されている。あるいは、ペースト状の異方性導電接着剤(ACP:Anisotropic conductive paste)を用いてもよい。異方性導電接着剤106は、熱硬化性樹脂106aに微細な金属粒子106bを混ぜ合わせたもので、これら金属粒子106bを介して、素子基板10側の実装端子103と、外部接続基板104の外部接続端子108と、が電気的に接続される。

次に、本実施形態の特徴部分について述べる。
図6は、図1に示す有機EL装置のE−E線に沿う、素子基板の断面図である。
図7は、図1に示す有機EL装置のF−F線に沿う、素子基板の断面図である。
図6及び図7に示すように、本実施形態の有機EL装置100では、端子領域E2において、実装端子103の上以外で第1封止膜34a及び第2封止膜34cのない部分が存在する。具体的には、端子領域E2にX方向に並んで配列された多数の実装端子103同士の間に開口孔35Bが設けられている。

開口孔35Bは、端子領域E2の第1封止膜34a及び第2封止膜34cに開口孔35Aを形成するのと同時に形成される。開口孔35Bは、第1封止膜34a及び第2封止膜34cだけでなく、これらよりも下層側の複数層を含んで構成されている。開口孔35Bは、第2封止膜34cから回路層5を構成する層間絶縁膜Lにかけて形成され、回路層5の上層側に位置する層間絶縁膜L及び層間絶縁膜Lの一部を含む凹状の溝からなる。

開口孔35Bの溝深さは、開口孔35Aよりも深く、開口孔35A側よりも多くの異方性導電接着剤106が充填されている。

素子基板10の面法線方向から見たときの開口孔35Bの大きさは適宜設定され、実装端子103の長手方向に沿って形成されていることが好ましい。開口孔35Bの長手方向(Y方向)長さは、実装端子103と同じでもよいし、実装端子103よりも長さを有していてもよい。

なお、本実施形態では、隣り合う実装端子103の間に開口孔35Bを設けたが、この構成に限られず、端子領域E2のうち外部接続基板104と対向する領域に封止膜(34a,34c)がない部分が存在していればよい。例えば、実装端子103の表示領域E1側であって、表示領域E1と実装端子103との間の領域に封止膜(34a,34c)のない部分(例えば、開口孔35B)を設けてもよい。

<有機EL装置の製造方法>
次に、本実施形態の有機EL装置の製造方法について説明する。
ここでは、本発明の特徴部分である、開口孔35Bの形成方法を詳しく説明する。
図8は有機EL装置100の製造方法を示すフローチャートである。
図9〜図18は有機EL装置100の製造方法を示す概略断面図である。
なお、図9、図11,図13,図15,図17は、図4に対応した領域の概略断面図である。また、図10,図12,図14,図16,図18は、図5に対応した領域の概略断面図である。

図8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S1と、カラーフィルター形成工程S2と、充填剤塗布工程S3と、基板貼り合せ工程S4と、封止膜エッチング工程S5と、アッシング工程S6と、外部接続基板貼り合せ工程S7と、を含んでいる。

なお、基材11上に画素回路110、その他周辺回路、信号配線などを含む回路層5、画素電極31および画素分離層38を形成する方法は、公知の成膜技術、穴埋め技術、平坦化技術その他付随するプロセスを採用することができる。このようにして、図9及び図10に示すように、基材11上の表示領域E1及び端子領域E2に回路層5から画素電極31および画素分離層38までを形成する。

その後、図11に示すように、各サブ画素内に有機EL素子30を形成する。

<封止層形成工程S1>
図11及び図12に示すように、まず、表示領域E1(共通電極33)と端子領域E2(実装端子103)とを覆う第1封止膜34aを形成する。第1封止膜34aを形成する方法としては、例えばシリコン酸化膜(SiO)、シリコン窒化膜(Si)やシリコン酸窒化物(SiO)を真空蒸着法、スパッタ法、CVD法、イオンプレーティング法などで成膜する方法が挙げられる。第1封止膜34aの膜厚はおよそ200nm〜1000nmの範囲であることが望ましく、この場合、400nmとした。

次に、第1封止膜34aを覆う緩衝膜34bを形成する。緩衝膜34bは、表示領域E1と端子領域E2との境界に掛からず、表示領域E1に収まるように形成することが望ましい。緩衝膜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、印刷法や定量吐出法で該溶液を塗布し、乾燥させることにより、エポキシ樹脂からなる緩衝膜34bを形成する。緩衝膜34bの膜厚は1μm〜5μmが好ましく、より好ましくは1.5μm〜2.0μmである。この場合、2μmとした。

なお、緩衝膜34bは、エポキシ樹脂などの有機材料を用いて形成することに限定されない。例えば、塗布型の無機材料を印刷法により塗布し、これを乾燥・焼成することによって、膜厚がおよそ2μmの酸化シリコン膜を、緩衝膜34bとして形成してもよい。

続いて、表示領域E1及び端子領域E2に、緩衝膜34bを覆う第2封止膜34cを形成する。第2封止膜34cの形成方法は、第1封止膜34aと同じであって、例えばシリコン酸化膜(SiO)、シリコン窒化膜(Si)やシリコン酸窒化物(SiO)を真空蒸着法、スパッタ法、CVD法、イオンプレーティング法などで成膜する方法が挙げられる。第2封止膜34cの膜厚もおよそ200nm〜1000nmの範囲であることが望ましく、この場合は800nmとした。

<カラーフィルター形成工程S2>
まず、図13及び図14に示すように、第2封止膜34cの表面に絶縁層43を形成する。絶縁層43は、異なる色の着色層50R,50G,50Bを区分するものである。絶縁層43は、色材を含まない感光性樹脂材料からなる。まず、色材を含まない感光性樹脂材料をスピンコート法などを用いて基材11の全面に亘って塗布して感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を露光・現像することで、絶縁層43を形成する。この際、基材11上に形成された実装端子103と平面視で重なる領域に開口部43Aをパターン形成する。本実施形態では、実装端子103に対応する領域を露出させる開口部43Aを形成するように、感光性樹脂層をパターニングする。このようにして絶縁層43を形成する。

次に、図13に示すように、表示領域E1内にカラーフィルター50を形成する。
まず、絶縁層43を覆うようにして、例えば緑の色材を含む感光性樹脂をスピンコート法で塗布して乾燥させることにより感光性樹脂層を形成する。続いて、該感光性樹脂層を露光・現像することにより、図13に示すように緑(G)の着色層50Gを形成する。本実施形態においては、適度な光学特性を得られるよう、着色層50Gの膜厚を1.0μm〜2.0μmの範囲とした。また、図示はしないが、赤および青についても同様に各色の色材を含む感光性樹脂を塗布し、露光現像を行い、図13に示すように着色層50R、50Bを形成する。すなわち、使用するカラーフィルターの色数に応じた回数分、塗布〜露光現像処理を行う必要がある。

<充填剤塗布工程S3>
図13に示すように、着色層50G(50)を覆うように充填剤42を塗布する。充填剤42には、有機EL素子30から発せられる光の透過性およびカラーフィルター50と封止用基板70との接着性を考慮して熱硬化型のエポキシ系樹脂が使用されている。その他、たとえばウレタン系、アクリル系、ポリオレフィン系などの樹脂材料でも同様の効果が得られる。充填剤42は、緩衝膜34bの効果により例えば有機EL素子30などの構造物の凹凸が低減されているため、カラーフィルター50や第2封止膜34cの表面上を流動性よく塗布することができる。なお、最終的な充填剤42の厚みはおよそ10〜100μmである。

<封止基板貼り合わせ工程S4>
図13に示すように、に示すように、充填剤42が塗布された基材11に対して、封止用基板70を所定の位置に例えば真空吸引等で対向して配置する。封止用基板70には光透過性やハンドリング性、後の封止膜エッチング工程による反応生成物の影響を考慮して、石英ガラスが使用されている。封止用基板70の厚みは0.5mm〜1.2mmが好適である。本実施形態においては0.7mmの基板を用いている。

対向して配置された封止用基板70を所定の押し圧で加圧し、基材11と封止用基板70とに挟まれて、いまだ固化していない充填剤42を平面視でまんべんなく押し広げる。この際、封止用基板70の端部(端子領域E2との境界面)から充填剤42がはみ出て端子領域E2にかかり、実装端子103まで覆ってしまうことも懸念される。したがって、充填剤42の塗布量の調整、封止用基板70の平面積、加圧の程度により、充填剤42が端子領域E2にはみ出さないように管理することが好ましい。ちなみに、充填剤42の内部に気泡の残りがあると表示不良を引き起こす可能性もあるので、真空(大気圧以下)雰囲気の元で押し圧作業を行うことがより好ましい。

上記作業の後、充填剤42の硬化条件となる温度および時間にて充填剤42を固化し、素子基板10と封止用基板70とを接着する。なお、封止用基板70を加圧することにより充填剤42を平面的に延在させるため、前述した充填剤塗布工程S3にて充填剤42を表示領域E1全体に塗布することは特に求めない。

<封止膜エッチング工程S5>
図13及び図14に示す絶縁層43をマスクとして、開口部43A内の第1封止膜34a及び第2封止膜34cをエッチングにより除去する。このようにして、図15及び図16に示すように、実装端子103上の第1封止膜34a及び第2封止膜34cを部分的に除去し、実装端子103を露出させる開口孔35Aを形成するとともに、層間絶縁膜Lを露出させる開口孔35Bを形成する。

シリコン酸化膜(SiO)、シリコン窒化膜(Si)およびシリコン酸窒化膜(SiO)などの無機膜からなる第1封止膜34a及び第2封止膜34cを選択的にエッチングする方法として、CHF(三フッ化メタン)、CF(四フッ化炭素)、NF(三フッ化窒素)、SF(六フッ化硫黄)などのフッ素系処理ガスを用いたドライエッチングが挙げられる。

ドライエッチングは、所定のガス流量、チャンバー圧力のもと高周波電圧を印加することにより行われる。ガス種に応じたプラズマ粒子が封止膜(34a,34c)や封止用基板70などに照射されることで、プラズマ粒子と被照射物である封止膜(34a、34c)などとが化学反応を起こし揮発性物質を生成することにより、被照射物を削り取る。

端子領域E2のうち、実装端子103に対応する領域、および隣り合う実装端子103の間の領域では、第1封止膜34aと第2封止膜34cとが重なっている。そして双方の封止膜(34a,34c)は、共にシリコン酸化膜(SiO)、シリコン窒化膜(Si)やシリコン酸窒化膜(SiO)のいずれかであり、SiまたはSiOを主成分としている。よって、同種のエッチングガスで第1封止膜34aと第2封止膜34cとを一括除去することが可能となる。

実装端子103には先に述べたようにアルミニウム(Al)や酸化インジウムスズ(ITO)が使用されている。よって、実装端子103を覆う封止膜(34a,34c)を選択的に除去した後には、実装端子103自体が良好なエッチングストップ材となり、実装端子103は封止膜エッチング工程に対して保護される。

次に、第1封止膜34a及び第2封止膜34cに対して開口孔35A及び開口孔35Bを形成した後、封止用基板70をマスクにしてエッチングを行い、端子領域E2内に存在する絶縁層43を全て除去する。

<外部接続基板貼り合せ工程S7>
上記のプロセスで素子基板10の第2封止膜34cの表面を露出させたのち、図17及び図18に示すように、異方性導電接着剤106を介して、素子基板10の端子領域E2に対して外部接続基板104を貼り合わせて固定する。これにより、素子基板10側の実装端子103と外部接続基板104の接続端子105とが、開口孔35A内の異方性導電接着剤106を介して電気的に接続される。本実施形態では、複数の開口孔35B内にも異方性導電接着剤106が充填されている。開口孔35Bの深さは開口孔35Aよりも深いことから、開口孔35Aよりも多くの異方性導電接着剤106が充填される。
このようにして有機EL装置100が完成する。

有機EL装置100では、素子基板10の端子領域E2における実装端子103間の領域が、外部接続基板104の接合強度に大きく寄与している。つまり、実装端子103の間の領域の接着性が弱いと、外部接続基板104が素子基板10から外れてしまうことになる。画素回路110と同じ膜構成を利用して実装端子103を形成する構成の場合、実装端子103の間の領域において、外部接続基板104の剥離が生じやすいという問題があった。具体的には、外部接続基板104を実装した後において、素子基板10の封止性を高めるために形成した第1封止膜34aと、これよりも下層側の画素分離層38との界面で乖離が生じやすい。画素分離層38の表面は、有機EL素子30の形成工程におけるエッチング液等による有機汚染によって不安定になっており、画素分離層38上に積層される第1封止膜34aとの接着性が弱くなってしまう。特に、端子領域E2のうち、外部接続基板104が対向する領域では外部接続基板104の実装に伴う負荷が大きく、界面乖離が生じやすかった。

これに対して本実施形態では、素子基板10の実装端子103の間の領域に複数の開口孔35Bを形成し、外部接続基板104の貼合後に界面乖離が生じやすい積層構造を除去する構成とした。外部接続基板104の剥離を引き起こす構成要素を予め選択的に除去して減らしておくことで、外部接続基板104の接合強度を高めることができる。

また、素子基板10の最表面に複数の開口孔35Bを設けることによって、異方性導電接着剤106に接する表面積が増し、素子基板10に対する外部接続基板104の接着性を向上させることができる。本実施形態では、開口孔35Bを構成する凹部を、回路層5の絶縁膜まで掘り下げているがこれに限らない。画素分離層38と第1封止膜34aとの界面で乖離が生じやすいため、所定領域の第1封止膜34a及び第2封止膜34cだけを除去するだけでもよい。ただ、多数の薄膜が積層されている部分を除去して膜厚の大きい絶縁膜まで掘り下げる方が、外部接続基板104の接合強度を高めることができる。

なお、実際には、開口孔35B側には実装端子103のようなエッチングストッパーとして機能する膜が存在しないため、回路層5の絶縁膜までエッチングされる。

また、開口孔35Bを設けることで第1封止膜34a及び第2封止膜34cの膜応力が低くなり、外部接続基板104の接合強度を低下させる背反が生じにくくなる。そのため、外部接続基板104の固定状態を長期的に維持することができる。

なお、本実施形態の製造方法では、絶縁層43をマスクにして第1封止膜34a及び第2封止膜34cのエッチングを行っているが、カラーフィルター50と同じ材料を用いてレジストマスクを形成してもよい。例えば、カラーフィルター50を形成する際の感光性樹脂層を用いて端子領域E2にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクにして第1封止膜34a及び第2封止膜34cのエッチングを行うようにしてもよい。

[電子機器]
次に、本発明に係る電子機器の実施形態について説明する。
図19は、電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ(HMD)を示す概略図である。
図19に示すように、本実施形態の電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ(電子機器)1000は、左右の目に対応して設けられた2つの表示部1001を有している。観察者Mはヘッドマウントディスプレイ1000を眼鏡のように頭部に装着することにより、表示部1001に表示された文字や画像などを見ることができる。例えば、左右の表示部1001に視差を考慮した画像を表示すれば、立体的な映像を見て楽しむこともできる。

表示部1001には、上記実施形態の有機EL装置100が搭載されている。したがって、優れた表示品質を有すると共に、高い生産性を有しているのでコストパフォーマンスに優れ小型で軽量なヘッドマウントディスプレイ1000を提供することができる。

ヘッドマウントディスプレイ1000は、2つの表示部1001を有することに限定されず、左右のいずれかに対応させた1つの表示部1001を備える構成としてもよい。

なお、上記有機EL装置100が搭載される電子機器は、ヘッドマウントディスプレイ1000に限定されない。例えば、パーソナルコンピューターや携帯型情報端末、ナビゲーター、ビューワー、ヘッドアップディスプレイなどの表示部を有する電子機器が挙げられる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

(変形例)
例えば、上記実施形態においては、赤(R)、緑(G)、青(B)の色表現をするためカラーフィルター50を用いた有機EL装置100について記載したが、これに拘るものでは無い。例えば、3原色(R,G,B)の発光をする有機EL素子30を用いたRGB塗り分け方式、青(B)発光から蛍光体の色変換層を通して赤(R)、緑(G)の発光を得る色変換方式など、その他の多様な色表現方法を有する有機EL装置に本発明を適用することが可能である。

10…素子基板、30B…有機EL素子(発光素子)、34a…第1封止膜(封止膜)、34c…第2封止膜(封止膜)、50…カラーフィルター、70…封止用基板(保護基板)、100…有機EL装置(電気光学装置)、103…実装端子、104…外部接続基板、1000…ヘッドマウントディスプレイ(電子機器)、E1…表示領域、E2…端子領域、L0〜LE…層間絶縁膜

Claims (5)

  1. 複数の発光素子がマトリックス状に配列された表示領域と、前記表示領域の外側に複数の実装端子が配置された端子領域と、含む素子基板と、
    前記素子基板の前記複数の発光素子側に対向する保護基板と、
    前記素子基板の端子領域に接合される外部接続基板と、を備え、
    前記素子基板には、前記複数の発光素子を封止する封止膜が前記端子領域にも形成されており、
    前記端子領域のうち前記外部接続基板と対向する領域に存在する前記封止膜は、前記複数の実装端子のそれぞれに対応する位置に設けられた複数の第1の開口孔と、前記実装端子の上以外であって前記実装端子同士の間に設けられた複数の第2の開口孔と、を有し、
    前記素子基板上には、前記第1の開口孔および前記第2の開口孔により前記封止膜のない部分が存在する、電気光学装置。
  2. 前記第2の開口孔は凹状の溝からなり、その溝深さは前記第1の開口孔よりも深い、
    請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記実装端子の前記表示領域側に前記封止膜のない部分が存在する、請求項1または2に記載の電気光学装置。
  4. 前記封止膜のない前記第2の開口孔の部分では、当該封止膜よりも下層側に設けられた層間絶縁膜の少なくとも一部が露出している、請求項1から3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えた、電子機器。
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