KR20160019368A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 밀봉막에 관계되는 공정에 기인하는 화소 회로에의 악영향이 억제되는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
기판 상에, 화소 회로와, 다층 구조를 갖는 밀봉막이 순서대로 형성되는, 표시 장치로서, 상기 밀봉막은, 제1층 - 상기 제1층은, 상기 화소 회로에 접하여 형성되고, 실리콘 함유 무기 재료로 이루어짐 - 을 포함하고, 상기 제1층은, 적어도 일부의 성분이 적층 방향을 따라 연속적으로 변화하는, 혼합 성막이다.
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Description
본 발명은 기판 상에 밀봉막이 형성되는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 유기 일렉트로 루미네센스 소자(이하, 유기 EL 소자라고 기재함)를 구비하는 표시 장치에는, 밀봉막이 사용되고 있다. 유기 EL 소자를 구비하는 표시 장치는, TFT(Thin Film Transistor) 기판과 대향 기판을 구비하고, TFT 기판 상에는, 표시 영역에 복수의 화소 회로가 형성된다. 화소 회로의 일부로서, TFT 기판 상에 유기 EL층이 형성된다. 일반적으로, 유기 EL 소자 등의 반도체 디바이스는, 공기 중의 수분이나 산소 등으로부터 악영향을 받기 쉬워, 화소 회로를 보호할 목적으로, 밀봉막이 형성된다. TFT 기판과 대향 기판이 접합되어, 표시 영역에 형성되는 복수의 화소 회로는 밀봉된다.
표시 장치는, 외부로부터 표시 화상 정보나 전원을 입력하기 위해, 외부와 접속하기 위한 단자부를 구비하고 있고, 단자부는 TFT 기판에 형성되는 것이 일반적이다. 즉, TFT 기판에는, 대향 기판과 접합되는 영역(표시 영역 및 프레임 영역) 외에, 단자부가 형성된다. 즉, TFT 기판은 접합되는 대향 기판보다도 더욱 확대되어 있다. 제조 공정에 있어서, TFT 기판 상에 형성되는 밀봉막 중, 단자부로 되는 영역에 있는 부분을 제거하게 된다.
외기로부터 화소 회로에의 수분 침입을 더욱 억제하는 등, 밀봉막의 특성을 향상시키는 것이 바람직하다. 밀봉막에 관한 기술로서, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2011-213847호 공보에, 폴리실라잔을 플라즈마 조사함으로써 형성되는 변성 영역을 포함하는 실리콘 함유 밀봉막이 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 공개 제2002/125822호 명세서에, 다층 구조의 밀봉막이 개시되어 있다.
그러나, 밀봉막을 제조하는 공정이나, 단자부로 되는 영역에 있는 밀봉막을 제거하는 공정 등에 있어서, 고온 환경하에서의 공정 작업 시간(택트 시간)이 길어지면, 표시 영역에 형성되는 화소 회로(예를 들어, 유기 EL층 등)의 신뢰성에 악영향을 미치게 된다. 그로 인해, 화소 회로에의 영향을 억제하기 위해, TFT 기판 상에 형성되는 화소 회로를 보호한다고 하는 밀봉막으로서의 기능을 유지하면서, 보다 저온의 환경하 및 보다 단시간에 밀봉막을 형성하거나, 단자부에 있는 밀봉막을 제거하는 것이 바람직하다.
그러나, 일본 특허 출원 공개 제2011-213847호 공보에 개시되는 기술과 같이, 플라즈마 조사에 의해 실리콘 함유 밀봉막에 변성 영역을 형성하면, 제조 공정에 있어서, 밀봉막 아래에 있는 유기 EL층 등에 악영향으로 된다.
미국 특허 공개 제2002/125822호 명세서에 개시되는 기술과 같이, 밀봉막이 복수의 층을 포함하는 다층 구조로 하는 경우, 밀봉막으로서의 특성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 다층 구조의 밀봉막을 형성하는 공정에 있어서, 어떤 조건하인 층을 적층하고, 다음 층을 적층할 때에, 다른 조건하로 할 필요가 발생한다. 당해 다른 조건으로 안정화하기 위해, 공정이 더 필요해져, 공정 작업 시간이 보다 필요해진다. 또한, TFT 기판 상의 단자부로 되는 영역에 있는 밀봉막을 제거하는 공정에 있어서, 어떤 조건하인 층을 제거하고, 그 아래에 있는 다음 층을 제거할 때에, 다른 조건하로 할 필요가 발생하고, 공정이 더 필요해져, 공정 작업 시간이 보다 필요해진다.
본 발명은 이러한 과제에 비추어 이루어진 것이며, 밀봉막에 관계되는 공정에 기인하는 화소 회로에의 악영향이 억제되는 표시 장치 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
(1) 본 발명에 따른 표시 장치는, 기판 상에, 화소 회로와, 다층 구조를 갖는 밀봉막이 순서대로 형성되는, 표시 장치로서, 상기 밀봉막은, 제1층 - 상기 제1층은 상기 화소 회로에 접하여 형성되고, 실리콘 함유 무기 재료로 이루어짐 - 을 포함하고, 상기 제1층은, 적어도 일부의 성분이 적층 방향을 따라 연속적으로 변화하는, 혼합 성막이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 표시 장치로서, 상기 밀봉막은, 제2층 - 상기 제2층은 상기 제1층의 상면의 적어도 일부에 형성되고, 수지 재료로 이루어짐 - 을 더 포함해도 된다.
(3) 상기 (2)에 기재된 표시 장치로서, 상기 제1층의 상면을 구성하는 조성은, 상기 제1층의 하면을 구성하는 조성과 비교하여, 상기 제2층의 하면에 대한 밀착성이 보다 높아도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 표시 장치로서, 상기 제1층의 하면을 구성하는 조성은, 질화 실리콘, 산질화 실리콘 및 산화 실리콘으로부터 선택되는 어느 하나여도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 표시 장치로서, 상기 제1층의 하면을 구성하는 조성은, 질화 실리콘이며, 상기 제1층의 상면을 구성하는 조성은, 산화 실리콘 및 비결정 실리콘으로부터 선택되는 어느 하나여도 된다.
(6) 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 표시 장치로서, 상기 제2층의 상기 수지 재료는, 유기 수지여도 된다.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 표시 장치로서, 상기 화소 회로는, 유기 일렉트로 루미네센스층을 포함하고 있어도 된다.
(8) 본 발명에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 화소 회로를 기판 상에 형성하는 공정과, 상기 화소 회로에 접하여 형성되고, 실리콘 함유 무기 재료로 이루어지는 제1층을 포함하는, 다층 구조를 갖는 밀봉막을 상기 화소 회로 상에 형성하는 공정을 구비해도 된다. 상기 밀봉막은, 적어도 일부의 성분을 적층 방향을 따라 연속적으로 변화시켜 순서대로 성막해도 된다.
(9) 상기 (8)에 기재된 표시 장치의 제조 방법으로서, 화학 기상 성장법을 이용하여 상기 제1층을 형성하고, 그 공정에 있어서, 유입되는 프로세스 가스의 종류와 각각의 유량을 연속적으로 변화시켜도 된다.
(10) 상기 (9)에 기재된 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 밀봉막은, 수지 재료로 이루어지는 제2층을 더 포함하고, 상기 제1층의 상면의 적어도 일부에, 상기 제2층을 형성해도 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 제조 공정의 도중을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 밀봉막의 구조를 도시하는 개념도.
도 6a는 본 발명의 실시 형태의 제1예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 6b는 본 발명의 실시 형태의 제1예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 6c는 본 발명의 실시 형태의 제1예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 7a는 본 발명의 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 7b는 본 발명의 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 7c는 본 발명의 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 7d는 본 발명의 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 8a는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 단면도.
도 8b는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 11a는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 11b는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 제조 공정의 도중을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 밀봉막의 구조를 도시하는 개념도.
도 6a는 본 발명의 실시 형태의 제1예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 6b는 본 발명의 실시 형태의 제1예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 6c는 본 발명의 실시 형태의 제1예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 7a는 본 발명의 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 7b는 본 발명의 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 7c는 본 발명의 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 7d는 본 발명의 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도.
도 8a는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 단면도.
도 8b는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 11a는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
도 11b는 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판의 단면도.
이하에, 본 발명의 각 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 개시는 어디까지나 일례에 지나지 않고, 당업자에 있어서, 발명의 주지를 유지한 적시 변경에 대해 용이하게 상도할 수 있는 것에 대해서는, 당연히 본 발명의 범위에 포함되는 것이다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확히 하기 위해, 실제의 형태에 비해, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대해 모식적으로 나타내어지는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서와 각 도면에 있어서, 이미 나온 도면에 관해 전술한 것과 마찬가지의 요소에는, 동일한 부호를 부여하여, 상세한 설명을 적절히 생략하는 경우가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 사시도이다. 당해 실시 형태에 따른 표시 장치는 유기 EL 표시 장치(1)이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 유기 EL 표시 장치(1)는, 화소 회로가 형성되는 TFT 기판(11)과, 컬러 필터(CF)가 형성되는 CF 기판(12)과, IC 드라이버(13)와, FPC(14)(플렉시블 프린트 기판)를 포함하고 있다. TFT 기판(11)의 상면 중, 표시 영역(DA)을 포함하는 영역에, CF 기판(12)이 접합되어 있고, 외기로부터 밀봉되어 있다. TFT 기판(11)과 CF 기판(12)으로 유기 EL 패널이 구성된다. TFT 기판(11)의 상면 중, CF 기판(12)이 접합되는 부분의 외측에, 단자부가 형성되어 있고, 복수의 단자 전극이나 복수의 배선이 노출되어 있다. 단자부 상에 IC 드라이버(13)가 설치되고, 단자부의 복수의 단자 전극 각각과 접속되는 전기 배선을 구비하는 FPC(14)가, 이방 도전 필름(Anisotropic Conductive Film:ACF)을 통해, 단자부에 열 압착에 의해 접속되어 있다.
도 2는 당해 실시 형태에 따른 표시 장치의 제조 공정의 도중을 도시하는 도면이다. 복수의 TFT 기판(11)이 나란히 배치되는 1매의 기판(어레이 기판)의 표면에, 전면에 걸쳐 밀봉막을 형성한다. 해당 기판(어레이 기판)에, 복수의 TFT 기판(11)에 대응하는 복수의 CF 기판(12)이 나란히 배치되는 1매의 기판을 접합하고(또한 연마하는 경우도 있음), 또한 개편으로 잘라내어(커트하여), 복수의 셀(3)을 형성한다. 트레이(2) 상에 복수의 셀(3)을 나란히 배치하고, 밀봉막 중 대응하는 부분을 제거하는 공정을 실시하여 TFT 기판(11) 상의 단자부로 되는 부분을 노출시킨다. 도 2는 트레이(2) 상에 복수의 셀(3)이 나란히 형성되어 있는 상태를 도시하고 있다.
도 3은 당해 실시 형태에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시하는 표시 장치를 종방향으로 자른 단면을, 즉, 단자부로부터 FPC(14)가 연장되는 방향으로 자른 단면을, 모식적으로 도시하고 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 유리 기판(20) 상에, TFT 회로층(TFTCL)이 형성되고, TFT 회로층(TFTCL) 상에 유기 EL 소자(OLED)가 형성된다. TFT 기판(11)의 상면에는, 밀봉막(33)이 형성되지만, 전술한 바와 같이, 단자부(TU)가 형성되는 영역에 있는 밀봉막은 제거되어 있고, 단자부(TU)의 단자 전극이나 배선이 노출되어 있다. 단자부(TU) 상에 IC 드라이버(13)가 설치되고, FPC(14)가 단자부(TU)에 접속되어 있다.
CF 기판(12)은, 유리 재료로 이루어지는 투명 기판(40)의 표면(도 3에 도시하는 하면)에는, 컬러 필터(41)가 형성되어 있다. 컬러 필터(41)에는, TFT 기판(11)에 형성되는 복수의 화소 회로 각각에 대응하는 색의 필터가, 당해 화소 회로에 대향하여 규칙적으로 배열되어 있다. TFT 기판(11)과 CF 기판(12)은 표시 영역(DA)의 주위에 있는 프레임 영역에 형성되는 시일재(34)(댐제)를 통해, 서로 대향하도록 접합되고, 외기로부터 밀봉된다. TFT 기판(11)과 CF 기판(12)이 밀봉되는 공간에는, 충전재(35)가 채워져 있다. 충전재(35)는 수지여도 되고, 불활성 가스여도 된다.
도 4는 당해 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판(11)의 단면도이다. 도 4는 TFT 기판(11)에 화소 회로가 구비되는 부분[표시 영역(DA)]의 단면을 나타내고 있다. 화소 회로는 TFT(박막 트랜지스터)를 포함하고 있고, 유리 기판(20) 상에 TFT가 형성되어 있다. 도 4에 도시하는 TFT는, 톱 게이트형 TFT이며, TFT의 반도체막은 저온 폴리실리콘(LTPS)이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 유리 기판(20) 상에, 소정의 형상의 반도체막(21)(LTPS)이 형성된다. 또한, 기판의 전면에 게이트 절연막(22)이 형성되고, 반도체막(21)의 채널 영역에 대향하도록, 게이트 절연막(22) 상에, 소정의 형상의 게이트 전극막(23)이 형성되고, 또한 기판의 전면에 걸쳐 절연막(24)이 형성된다. 반도체막(21)의 채널 영역의 양측에는 (p형 또는 n형의)불순물이 첨가된다. 반도체막(21)의 불순물 영역에 각각 달하도록, 절연막(24) 및 게이트 절연막(22)이 부분적으로 제거되어 있고 스루홀이 형성되어 있다. 게이트 전극막(23)의 양측 각각에, 스루홀을 매립함과 함께, 스루홀의 주변에 있는 절연막(24) 상에, 금속층(25)이 형성된다. 또한, 기판의 전면에 패시베이션막(26)이 형성되고, 패시베이션막(26) 상에, 평탄화막(27)이 형성된다. 여기서, 금속층(25) 중, 한쪽이 소스 전극, 다른 쪽이 드레인 전극으로 된다. 반도체막(21), 게이트 전극막(23) 및 금속층(25)으로, TFT를 구성하고 있다. 표시 영역(DA)에 설치되는 복수의 화소 회로 각각에, TFT는 형성된다. 또한, 도 3에 도시하는 TFT 회로층(TFTCL)은, 도 4에 도시하는 반도체막(21), 게이트 절연막(22), 게이트 전극막(23), 절연막(24), 금속층(25), 패시베이션막(26) 및 평탄화막(27)이다.
TFT의 한쪽의 금속층(25)(소스 전극/드레인 전극)에 달하도록, 평탄화막(27) 및 패시베이션막(26)이 부분적으로 제거되고 스루홀이 형성되어 있다. 각 화소 회로 각각에, 스루홀을 매립함과 함께, 소정의 형상을 갖는 양극(28)이 형성된다. 인접하는 양극(28)끼리를 절연하도록, 뱅크(29)가 형성되어 있다. 그리고, 양극(28) 및 뱅크(29)를 덮도록 전면에 걸쳐 유기 EL층(30)이, 유기 EL층(30)을 덮도록 제1 음극(31)이, 제1 음극(31)을 덮도록 제2 음극(32)이, 또한, 제2 음극(32)을 덮도록 밀봉막(33)이, 순서대로 적층된다. 여기서, 제1 음극(31)은 IZO(산화인듐아연:등록 상표)막이나 ITO막 등이며, 제2 음극(32)은 도전성 유기막이다. 이 도전성 유기막은, 폴리머아세틸렌, 폴리티오펜류, 또는 폴리머콤퍼짓을 사용할 수 있다. 또한, PEDOT:PSS[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly(styrenesulfonate)]여도 되고, 전하 발생층(CGL:Charge Generation Layer)과 동일한 재료여도 된다. 각 화소 회로에 구비되는 1개의 양극(28)과, (복수의 화소 회로에서 공통의)유기 EL층(30)과, 제1 음극(31)과, 제2 음극(32)으로, 도 3에 도시하는 1개의 유기 EL 소자(OLED)를 구성하고 있다. 즉, 화소 회로는 유기 EL 소자(OLED)를 포함하고 있다. 또한, 양극[양극(28)]이나 음극[제1 음극(31) 및 제2 음극(32)]의 투과성이나 재료는, 유기 EL 소자(OLED)의 발광형에 의해 선택하면 된다. 당해 실시 형태에 따른 유기 EL 소자(OLED)는 톱에미션형이며, 양극을 반사 전극으로, 음극을 투광성이 높은 전극으로, 각각 하고 있다. 구체적으로는, 양극(28)은, ITO막, Ag막 및 ITO막을 포함하는 3층 구조를 갖고 있다. 또한, 여기서, 음극은, IZO막을 포함하는 제1 음극(31)과, 도전성 유기막을 포함하는 제2 음극(32)의 2층 구조로 하고 있다. 제2 음극(32)을 제1 음극(31) 상에 형성함으로써, 음극을 원하는 저저항으로 할 수 있다. 그러나, 음극의 구성은 이것에 한정되지 않고, 음극을, ITO막이나 IZO막 등의 일층 구조로 해도 된다. 또한, 얇은 Ag, Al, AlMg, AlLi, MgAg 등의 저일함수의 금속층과, 이 저일함수의 금속층 상의 ITO막이나 IZO막 등의 투명 금속 산화막층과, 이 투명 금속 산화막층 상의 도전성 유기막층의 3층 구조로 해도 된다.
도 5는 당해 실시 형태에 따른 표시 장치의 밀봉막(33)의 구조를 도시하는 개념도이다. 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)은, 기판측으로부터[유리 기판(20)측] 도 5의 화살표에 나타내는 적층 방향을 따라 순서대로 적층되는, 제1층(L1), 제2층(L2) 및 제3층(L3)의 3층을 포함하는 3층 적층 구조(다층 구조)를 갖고 있다. 즉, 제1층(L1)은, 밀봉막(33)의 다층 구조 중, 최하층에 위치하는 층이며, 화소 회로에 접하여 형성된다. 여기서, 화소 회로의 최상층은, 음극[제2 음극(32)]이므로, 제1층(L1)은 음극에 접하여 형성된다. 본 발명의 주된 특징은, 밀봉막(33)의 제1층(L1)의 구성에 있고, 혼합 성막인 것에 있다. 여기서, 혼합 성막이라 함은, 성막 공정을 멈추지 않고 복수의 층을 연속적으로 형성함으로써, 계면을 갖지 않는(또는, 계면이 명확하지 않은) 1개의 층으로 되는 막을 말한다. 혼합 성막에서는, 적어도 일부의 성분이 적층 방향으로 연속적으로 변화하고 있다. 예를 들어, 화학 기상 성장(Chemical Vapor Deposition:이하, CVD)법에 의해 당해 혼합 성막을 형성하는 경우에 있어서는, 어떤 조성을 위한 프로세스 가스로부터, 성막 공정을 멈추지 않고, 당해 프로세스 가스를 서서히 감소·정지시키면서, 다른 조성을 위한 다른 프로세스 가스를 서서히 추가해 감으로써, 당해 어떤 조성으로부터 당해 다른 조성으로 연속적으로 변화하는(즉, 계면을 갖지 않는) 1개의 층이 형성된다. 또한, 혼합 성막은, 성막 공정을 멈추고, 순서대로 2층(또는 그 이상)이 형성되는 막을 포함하지 않는 것으로 한다.
당해 실시 형태에 있어서, 밀봉막(33)은, 실리콘(Si) 함유 무기 재료로 이루어지는 제1층(L1), 수지 재료로 이루어지는 제2층(L2), 및 무기 재료로 이루어지는 제3층(L3)을 포함하는 3층 구조이다. 제2층(L2)은, 예를 들어 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 유기 수지막이며, 제3층(L3)은 SiN 등의 무기막(Si 함유 무기막)이다. 당해 실시 형태에 따른 제1예에서는, 제1층(L1)은, 기판측에서 볼 때 SiN(질화 실리콘)으로부터 SiO(산화 실리콘)로 연속적으로 변화하는 혼합 성막이다. 또한, 당해 실시 형태에 따른 제2예에서는, 제1층(L1)은, 기판측에서 볼 때 SiN으로부터 a-Si(비결정 실리콘)로 연속적으로 변화하는 혼합 성막이다. 제1층(L1) 및 제3층(L3)의 막 두께는 각각, 200∼1000㎚의 범위가 바람직하고, 350㎚∼450㎚의 범위가 더욱 바람직하다. 제2층(L2)의 막 두께는 200∼1000㎚의 범위가 바람직하다. 또한, 제2층(L2)은, 후술하는 바와 같이, 제1층(L1)의 상면의 적어도 일부에 형성되고, 제1층(L1)의 상면 중 제2층(L2)이 형성되지 않는 영역도 있을 수 있다. 여기에서 말하는 제2층(L2)의 막 두께라 함은, 제2층(L2)이 형성되는 영역에 있어서 가장 큰 막 두께의 값을 말한다.
본 발명의 효과를 논의하기 위해, 당해 제1예의 제1층(L1) 대신에 SiN층 및 SiO층의 2층을 형성하는 경우를 생각한다. 이 경우, 밀봉막은, SiN층(제1 SiN층), SiO층, 아크릴 수지층 및 SiN층(제2 SiN층)이 순서대로 적층되는 4층 구조를 갖고 있다. 이러한 밀봉막을 제1 비교예로 한다.
당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)의 제1층(L1)은, 음극[제2 음극(32)] 상에 형성되어 있다. 제1층(L1)의 하면을 구성하는 조성은, 밀봉막(33)보다도 하층에 있는 음극[제2 음극(32), 제1 음극(31)]이나 유기 EL층(30)에, 수분이 침입하는 것을 억제하기 위해, SiN(SiNx라고 표기해도 됨)인 것이 바람직하다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 제1층(L1)의 하면을 구성하는 조성은, SiON(산질화 실리콘:SiOxNy라고 표기해도 됨) 또는 SiO(SiOx라고 표기해도 됨)여도 된다. 또한, 제1층(L1)의 상면은, 제1층(L1)의 상측에 적층되는 제2층(L2)과의 밀착성을 확보하기 위해, SiO나 a-Si가 바람직하지만, 제1층(L1)의 상면을 구성하는 조성은, 제1층(L1)의 하면을 구성하는 조성과 비교하여, 제2층(L2)의 하면에 대한 밀착성이 보다 높은 조성이면 된다. 마찬가지로, 제3층(L3)을 구성하는 조성은 SiN이 바람직하지만, SiON 또는 SiO여도 된다. 또한, 제2층(L2)을 구성하는 조성은 수지 재료이며, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등의 유기 수지가 바람직하지만, 실록산 등의 실리콘 수지 등의 무기 수지여도 된다. 제1층(L1)의 상면을 구성하는 조성은, 제2층(L2)에 대한 밀착성을 확보하는 관점에서 선택하면 된다.
제1 비교예에 따른 밀봉막을 CVD법에 의해 형성하는 경우, 제1 SiN층의 성막과, SiO층의 성막 사이에, 전환 스텝이 필요해진다. 구체적으로는, 챔버 내를 진공화하기 위한 시간, 프로세스 가스를 전환하여 유량을 안정화시키기 위한 시간, 및 플라즈마 상태를 안정화시키기 위한 시간 등, 실제로 성막을 행하는 처리 이외의 스텝이다. 이에 반해, 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)을 CVD법에 의해 형성하는 경우, 이러한 스텝은 불필요해져, 공정 작업 시간을 단축할 수 있으므로, 유기 EL층(30)을 구성하는 유기 EL 재료 등에 미치는 악영향을 저감시킬 수 있다. 환경 온도가 100℃를 초과하면, 유기 EL 재료의 열화가 발생하거나 결정화되기 쉬워지기 때문이다. 또한, 제1 비교예에 따른 밀봉막의 SiO층을 형성하는 경우, 10㎚ 이하의 박막으로 되는 것이 생각되고, 이러한 박막을 안정적으로 성막하기 위해 높은 제어성이 요구되어, 수율이 저하되게 된다. 이에 반해, 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)에서는, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 계면 영역[즉, 제1층(L1)의 상면 및 상면보다 하측의 매우 얇은 영역]만 SiO(또는, a-Si)이면 되고, 상측에 적층되는 층[제2층(L2)]과의 밀착성이라고 하는 관점에서는, 제1 비교예와 동일한 정도의 밀봉 효과가 얻어진다. 그럼에도 불구하고, 높은 제어성이 필요 없고, 수율이 향상된다고 하는 가일층의 효과를 발휘한다.
단자부로 되는 영역에 있는 밀봉막을 제거하는 공정에 있어서도, 예를 들어 건식 에칭에 의해 이러한 영역에 있는 밀봉막을 제거하는 경우, 에칭 레이트를 변화시키는 것만으로, 그 이외의 에칭 조건을 유지한 상태에서, 당해 실시 형태의 밀봉막(33)의 제1층(L1)을 제거할 수 있다. 이에 반해, 제1 비교예에 따른 밀봉막의 SiO층과 SiN층을 건식 에칭에 의해 제거하는 경우에 대해 생각한다. SiO에 대한 SiN의 선택비가 크므로, SiN과 동일한 에칭 조건에서는 SiO의 제거에 드는 시간이 길어진다. 또한, SiO층의 제거와 SiN층의 제거와 에칭 조건을 바꾸기 위해서는, 전환 스텝이 필요해져, 공정 작업 시간이 더욱 길어지게 된다. 따라서, 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)의 제거를, 제1 비교예에 따른 밀봉막의 제거보다도, 짧은 공정 작업 시간으로 실현할 수 있다. 이 공정에 있어서도, 유기 EL 재료 등에 미치는 악영향을 저감시킬 수 있다. 예를 들어, 건식 에칭을 이용하는 경우, 공정 작업 시간이 단축됨으로써, 에칭 가스의 사용량을 저감시킬 수 있다. 불소계 가스(특히, SF6 가스)는 환경에 대해 악영향이 크므로, 에칭 가스에 불소계 가스를 사용하는 경우에는, 환경에 대한 악영향을 억제한다고 하는 가일층의 효과를 발휘한다.
밀봉막을 형성하는 공정이나 (단자부에 있는)밀봉막을 제거하는 공정에 있어서의 공정 작업 시간을 단축할 수 있으므로, 제조 공정에 있어서 유기 패널을 낮은 온도의 환경하에 둘 수 있고, 유기 패널에의 열에 의한 악영향을 저감시킬 수 있어, 보다 높은 신뢰성의 표시 장치를 실현할 수 있다.
이하에, 당해 실시 형태에 따른 TFT 기판(11)의 제조 방법을 설명한다. 공지의 LTPS 공정에 의해, 유리 기판(20) 상에 TFT 회로층(TFTCL)[반도체막(21)으로부터 평탄화막(27)까지의 복수의 층:도 4 참조]을 형성한다.
다음으로, 유기 EL 소자(OLED)의 형성에 대해 설명한다. 평탄화막(27) 상에, 소정의 형상을 갖는 복수의 양극(28)을 형성하고, 양극(28)의 단부를 덮고, 예를 들어 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 또는 TEOS[정규산4에틸:Si(OC2H5)4] 등을 뱅크 재료로 하여, 뱅크(29)를 형성한다. 양극(28) 상이며, 뱅크(29)가 형성되지 않는 영역이 개구부이며, 개구부에 의해 발광 영역이 규정된다. 뱅크(29)는, 기판 전체에 도포법(스핀, 잉크젯 등)에 의해 뱅크 재료를 성막하고, 그 후, 포토마스크에 의해 패터닝함으로써, 뱅크(29)를 형성한다.
양극(28) 및 뱅크(29)를 덮도록 전면에 걸쳐, 증착법에 의해, 저분자 재료로 이루어지는 유기 EL층(30)을 형성한다. 유기 EL층(30)은, 전자 주입, 전자 수송, 홀 수송 등의 기능을 다층막으로 분리 분담하는 스택 구조를 갖고, 당해 유기 EL 소자(OLED)는, 기능 분리형 소자이다. 증착법 이외에는, 고분자 재료의 경우, 인쇄, 잉크젯 및 레이저 전사 등도 적용할 수 있다. 또한, 유기 EL층(30)을 덮도록 전면에 걸쳐, 제1 음극(31), 제2 음극(32) 및 밀봉막(33)을 순서대로 형성한다.
다음으로, 밀봉막(33)의 형성에 대해 설명한다. 제1층(L1) 및 제3층(L3)은, CVD법에 의해 형성된다. CVD법에 있어서의 프로세스 가스의 종류와 각각의 유량의 예에 대해서는, 표 1에 나타낸다. 유량의 단위는, slm(Standard Liters per Minute)이다. SiN, SiO 및 a-Si 각각에 의한 층을 형성할 때에, 프로세스 가스에 사용하는 가스의 종류와 각각의 유량이, 이하의 표에 나타내어져 있다. 설계로부터 실제의 제작에 있어서, 밀봉막의 성막 조건을 변경하는 경우가 있을 수 있으므로, 가스 유량에 적합한 MFC(매스 플로우 컨트롤러)를 설치하는 것이 바람직하다.
당해 실시 형태에 따른 제1층(L1)은, 기판측에서 볼 때, SiN으로부터 SiO(제1예) 또는 a-Si(제2예)로 연속적으로 변화하는 혼합 성막이다. 그로 인해, 제1예에 따른 제1층(L1)을 형성할 때, SiN을 형성하기 위해, SiH4 가스, NH3 가스, H2 가스 및 N2 가스를 각각 상기 표에 나타내는 소정의 유량으로 되도록 일정하게 유지하여, 기판측으로부터 소정의 두께 성막한다. 그리고, 성막 공정을 멈추지 않고, SiH4 가스, NH3 가스, H2 가스 및 N2 가스의 유량을 연속적으로 감소시킨다. SiH4 가스의 유량을 0.09까지 변화시킴과 함께, NH3 가스, H2 가스 및 N2 가스의 유량을 제로까지 변화시킨다. 또한, N2O 가스의 유량을 제로로부터 1.3까지 증가시킨다. 이에 의해, 질소(N)의 농도나 수소(H)의 농도가 적층 방향을 따라 연속적으로 감소함(단조 감소함)과 함께, 산소(O)의 농도가 적층 방향을 따라 연속적으로 증가한다(단조 증가함). 따라서, 제1층(L1)의 하면(및 하면으로부터 상측의 적어도 매우 얇은 영역)은 SiN에 의해 형성되고, 제1층(L1)의 상면(및 상면으로부터 적어도 하측의 적어도 매우 얇은 영역)은 SiO에 의해 형성된다. 마찬가지로, 제2예에 따른 제1층(L1)을 형성할 때, 기판측으로부터 소정의 두께의 SiN을 성막하고 나서, 성막 공정을 멈추지 않고, SiH4 가스, NH3 가스, H2 가스 및 N2 가스의 유량을 연속적으로 감소시켜, SiH4 가스의 유량을 0.33까지 변화시킴과 함께, NH3 가스, H2 가스 및 N2 가스의 유량을 제로까지 변화시킨다. 또한, Ar 가스의 유량을 제로로부터 16.5까지 증가시킨다. 이에 의해, N의 농도나 H의 농도가 적층 방향을 따라 연속적으로 감소한다(단조 감소함). 따라서, 제1층(L1)의 하면은 SiN에 의해 형성되고, 제1층(L1)의 상면은 a-Si에 의해 형성된다.
제2층(L2)은, 예를 들어 아크릴 수지 등의 유기 수지막이며, 공지의 도포 방법 등에 의해 제2층(L2)을 형성한다. 또한, 제3층(L3)을 CVD법에 의해 형성한다. 이상에 의해, TFT 기판(11)을 형성한다. 그 후에 대해, 공지의 공정에 의해, 표시 장치가 형성된다. 또한, TFT 기판(11) 상의 단자부로 되는 영역에 있는 밀봉막을 제거하는 공정에 대해서는 후술한다.
도 6a 내지 도 6c는, 당해 실시 형태의 제1예에 따른 밀봉막(33)의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도이다. 도면의 횡축은, 적층 방향을 따르는 위치(높이)를 나타내고 있고, 단위는 ㎚이다. 도면은, 우측으로부터 좌측으로 적층 방향을 따르는 위치(높이)를 나타내고 있고, 우측이 TFT 기판측이며, 좌측이 CF 기판측으로 된다. 도면의 종축은, 대응하는 성분의 농도를 대수 스케일에 의해 나타낸 것이며, 단위는 임의이다. 도 6a는 O의 농도를, 도 6b는 N의 농도를, 도 6c는 H의 농도를, 각각 나타내고 있다. 도면에 나타내는 대응하는 각 성분의 농도는, 예를 들어 SIMS 분석이나 단면 SEM-EDX 분석을 이용하여 측정하는 것이 가능하다. 즉, 예를 들어 SIMS 분석에 의해, 제1층(L1)에 있어서의 대응하는 성분이 연속적으로 농도 변화하는 상태를 측정할 수 있다. 또한, SIMS 분석에서는, 프로파일에의 영향을 고려하여 분석하는 방향을 선택할 수 있다. 통상은, 적층 방향과 반대 방향을 따르는 방향(도면의 좌측으로부터 우측을 향하는 방향:TFT 기판의 상방으로부터 하방을 향하는 방향), 즉, 순방향(front side)으로 분석하면 된다. 그러나, 목적에 따라, 적층 방향을 따르는 방향, 즉, 역방향(back side)으로 분석해도 되고, 양방향(쌍방향)으로 분석해도 된다. 역방향으로 분석하는 것을, SSDP-SIMS, 백 사이드 SIMS, 또는 이면 SIMS 등이라고 불리고 있다. 단, 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)의 분석에는, 통상(순방향)의 SIMS 분석이 적합하다.
당해 실시 형태의 제1예에 따른 밀봉막(33)에서는, 도 6a에 나타내는 O의 농도 변화가 현저하다. 적층 방향(하방으로부터 상방)을 따라, 제1층(L1)의 성막 공정에 있어서, 서서히 N2O 가스의 유량을 증가시키고 있고, 그에 수반하여, 제1층(L1)에 있어서 도 6a의 우측으로부터 좌측에 걸쳐 O의 농도가 연속적으로 상승하고 있다(단조 증가함). 구체적으로는, 제1층(L1)의 하면에 있어서 O의 농도는 저농도(실질적으로 제로)이며, N2O 가스를 사용하기 시작하여 유량을 증가시키는 것에 수반하여 제1층(L1)의 상면을 향해 연속적으로 상승하고 있다. 그리고, 제2층(L2)과의 계면에 있어서 불연속적으로 감소하고, 제2층(L2)에 있어서는 저농도(실질적으로 제로)이다. 실제의 분석 결과에는, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 계면에 있어서, O의 농도는 유한한 폭으로 급준하게 변화하고 있어, 급경사의 농도 변화가 보이지만, 제1층(L1)에 있어서의 O의 농도의 연속적인 변화(완만한 구배)와는 명백하게 다르다. 제1층(L1)에 있어서의 O의 농도의 하방으로부터 상방(계면)으로 근접시킬 때의 극한값(외삽값)과, 제2층(L2)에 있어서의 O의 농도의 상방으로부터 하방(계면)으로 근접시킬 때의 극한값이 다르다. 또한, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 계면의 전후에 있어서, O의 농도의 변화율(미분 계수)은 다른 값을 취하고, O의 농도는 유한한 폭으로 급준하게 변화하고 있어, 계면에 있어서 변화율은 실질적으로 산출 불가(특이점)로 되어 있다.
또한, 제1층(L1)의 성막 공정에 있어서, 서서히 SiH4 가스, NH3 가스, H2 가스 및 N2 가스의 유량을 연속적으로 감소시키고 있다. 따라서, 제1층(L1)에 있어서, 도 6b의 우측으로부터 좌측에 걸쳐 N의 농도가 연속적으로 하강하고 있고(단조 감소하고 있고), 도 6c의 우측으로부터 좌측에 걸쳐 H의 농도가 연속적으로 하강하고 있다(단조 감소하고 있음). 제1층(L1)의 상면 부근에 있어서, NH3 가스나 N2 가스의 유량이 실질적으로 제로로 되어 있고, N2O 가스의 유량은 낮으므로(1.3), 제1층(L1)의 상면 부근에 있어서의 N의 농도는 작다. 또한, 제2층(L2)의 N의 농도도 마찬가지로 작고, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 계면에 있어서, N의 농도는 거의 동등하다. 즉, 제1층(L1)에 있어서의 N의 농도의 하방으로부터 상방(계면)으로 근접시킬 때의 극한값과, 제2층(L2)에 있어서의 N의 농도의 상방으로부터 하방(계면)으로 근접시킬 때의 극한값은, 가까운 값 또는 동일한 값을 취한다. 그러나, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 계면의 전후에 있어서, N의 농도의 변화율(미분 계수)은 다른 값을 취하고, 계면에 있어서 변화율은 실질적으로 특이점으로 되어 있다.
마찬가지로, 제1층(L1)에 있어서, 제1층(L1)의 상면 부근에 있어서의 NH3 가스나 H2 가스의 유량이 실질적으로 제로로 되어 있고, SiO를 형성하기 위한 SiH4 가스의 유량은 낮으므로(0.09), 제1층(L1)의 상면 부근에 있어서의 H의 농도는 매우 작다. 아크릴 수지는 H를 포함하고 있으므로, 제2층(L2)의 H의 농도는 제1층(L1)의 상면 부근의 H의 농도에 비해 매우 크다. 즉, 제1층(L1)에 있어서의 H의 농도의 하방으로부터 상방(계면)으로 근접시킬 때의 극한값과, 제2층(L2)에 있어서의 H의 농도의 상방으로부터 하방(계면)으로 근접시킬 때의 극한값이 다르다. 또한, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 계면의 전후에 있어서, H의 농도의 변화율(미분 계수)은 다른 값을 취하고, 계면에 있어서 변화율은 실질적으로 산출 불가(특이점)로 되어 있다.
제1층(L1)과 제2층(L2)의 성막 공정, 및 제2층(L2)과 제3층(L3)의 성막 공정은 모두 불연속이다. 그로 인해, 제1층(L1)의 성막 공정과 제2층(L2)의 성막 공정 사이에, 전환 스텝을 포함하고 있다. 제2층(L2)의 성막 공정과 제3층(L3)의 성막 공정에 대해서도 마찬가지이다. 그로 인해, 각 성분의 농도는, 실질적으로 제로인 경우나, 가끔 성분의 농도가 일치하는 경우를 제외하고, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 계면에 있어서, 및 제2층(L2)과 제3층(L3)의 계면에 있어서, 각 성분의 농도는 불연속적으로 변화한다. 또한, 제2층(L2)은 도포법에 의해 성막하고 있으므로, 제2층(L2)에 있어서 각 성분의 농도는 거의 일정하게 유지되고, 큰 변화는 보이지 않는다. 마찬가지로, 제3층(L3)의 성막 공정에 있어서, CVD법에 사용하는 가스종과 그 유량은 일정하게 유지되므로, 제3층(L3)에 있어서 각 성분의 농도는 거의 일정하게 유지되고, 큰 변화는 보이지 않는다.
당해 실시 형태의 제1예에 대해, 제1 비교예에 따른 밀봉막의 농도 변화에 대해서도 고찰한다. 제1예에 따른 제1층(L1) 대신에, SiN층과 SiO층이 기판측으로부터 순서대로 적층되는 2층 구조로 되어 있다. 그로 인해, O의 농도는, SiN층에서 매우 작게(실질적으로 제로), SiO층에서 크게 되어 있다. 또한, N이나 H의 농도는, SiN층에서 크고, SiO층에서 매우 작게 되어 있다. 각 층의 성막 공정 각각에 있어서, CVD법에 있어서 사용하는 가스종과 그 유량은 일정하게 유지되므로, SiN층과 SiO층 각각에 있어서의 각 성분의 농도는 거의 일정해지고, SiN층과 SiO층의 계면에 있어서 불연속이다. 즉, SiN층에 있어서의 각 성분의 농도의 하방으로부터 상방(계면)으로 근접시킬 때의 극한값과, SiO층에 있어서의 각 성분의 농도의 상방으로부터 하방(계면)으로 근접시킬 때의 극한값이 다르다. 또한, SiN층과 SiO층의 계면의 전후에 있어서, 각 성분의 농도의 변화율(미분 계수)은 모두 거의 제로의 값이며, 계면에 있어서 각 성분의 변화율은 실질적으로 특이점으로 되어 있다.
따라서, 당해 실시 형태의 제1예에 있어서의 제1층(L1)의 적어도 일부의 성분의 농도가 연속적으로 변화하고 있는 것에 반해, 제1 비교예에 있어서의 제1 SiN층 및 SiO층의 성분의 농도는 불연속적으로 변화하고 있다고 할 수 있다. 여기서, 불연속이라 함은, 그 위치(높이) 전후에 있어서, 어떤 성분의 농도의 극한값이 다른 값을 취하는 것, 또는, 그 극한값이 동등한(또는, 충분히 가까운 값으로 취하는) 경우라도, 그 위치(높이) 전후에 있어서, 그 성분의 농도의 변화율이 다른 값을 취하는 것을 말한다. 또한, 적어도 일부의 성분의 농도가 불연속적으로 변화하는 위치(높이)에는, 상하의 층의 계면이 존재한다고도 할 수 있다. 즉, 당해 실시 형태에 따른 제1층(L1)은 내부에 계면을 갖고 있지 않지만, 제1 비교예에 있어서는, SiN층과 SiO층 사이에 계면이 존재하고 있다.
도 7a 내지 도 7d는, 당해 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막(33)의 농도 변화를 모식적으로 나타낸 개념도이다. 도면의 종축 및 횡축은, 도 6a 내지 도 6c의 것과 동일하다. 도 7a는 O의 농도를, 도 7b는 N의 농도를, 도 7c는 H의 농도를, 도 7d는 아르곤(Ar)의 농도를, 각각 나타내고 있다.
당해 실시 형태의 제2예에 따른 밀봉막(33)에서는, O를 포함하는 가스는 사용되어 있지 않고, 도 7a에 나타내는 O의 농도는 거의 변화가 보이지 않고 일정하다. 단, 제조 장치의 내재나 CVD법에서 사용하는 가스의 순도 등에 의해 변동할 수 있다. 제2예에 따른 밀봉막(33)에서는, 도 7d에 나타내는 Ar의 농도 변화가 현저하다. 제1층(L1)의 성막 공정에 있어서, 적층 방향을 따라 서서히 Ar 가스의 유량을 증가시키고 있고, 그에 수반하여, 제1층(L1)에 있어서 Ar의 농도가 연속적으로 상승하고 있다(단조 증가하고 있음). 그리고, 제2층(L2)과의 계면에 있어서 불연속적으로 감소하고, 제2층(L2) 및 제3층(L3)에 있어서는 저농도(실질적으로 제로)이다.
또한, 제1층(L1)의 성막 공정에 있어서, 제1예와 마찬가지로, 서서히 SiH4 가스, NH3 가스, H2 가스 및 N2 가스의 유량을 연속적으로 감소시키고 있다. 따라서, 제1층(L1)에 있어서, 적층 방향을 따라 N의 농도 및 H의 농도가 연속적으로 하강하고 있다(단조 감소하고 있음). 제1예와 달리, N2O 가스를 사용하고 있지 않으므로, 제1층(L1)의 상면(및 그 부근)에 있어서의 N의 농도는, 제1예와 비교하여 더욱 작게 되어 있다. 또한, a-Si를 형성하기 위한 SiH4 가스의 유량(0.33)은 제1예에 있어서 사용하는 SiH4 가스의 유량보다 높으므로, 제1층(L1)의 상면 부근에 있어서의 H의 농도는 작지만, 제1예와 비교하면 크다.
제2층(L2) 및 제3층(L3)의 각 성분의 농도는, 제1예와 기본적으로 동일하다. 제1예에서는, 제2층(L2)(아크릴 수지)의 N의 농도가, 제1층(L1)의 상면에 있어서의 N의 농도와 동등한 것으로 하고 있고, 제2예에 있어서의 제2층(L2)의 N의 농도가 제1예와 동일한 것으로 하면, 도 7b의 제2층(L2)에 있어서의 농도 변화는 상측의 파선으로 된다. 제2예에 있어서의 제2층(L2)의 N의 농도가 제2예에 있어서의 제1층(L1)의 상면에 있어서의 N의 농도와 동등한 것으로 하면, 도 7b의 제2층(L2)에 있어서의 농도 변화는 하측의 파선으로 된다. 이들은 제2층(L2)의 아크릴 수지의 조성에 의존하지만, 어떻게 하든, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 계면에 있어서, N의 농도는 불연속적으로 변화한다고 할 수 있다.
당해 실시 형태에서는, 제1층(L1)의 하면을 구성하는 조성이 SiN이며, 제1층(L1)의 상면을 구성하는 조성이 SiO(제1예) 또는 a-Si(제2예)이다. 이와 같이, 제1층(L1)에 있어서, 적층 방향을 따라, 어떤 조성(조성 A)으로부터 다른 조성(조성 B)으로 연속적으로 변화하는 경우, 즉, 2종류의 조성(조성 A 및 조성 B)의 사이에서 연속적으로 변화하는 경우, 각 성분은, 일정하게 유지되는 것을 제외하고, 단조 증가하거나 단조 감소하고 있다. 여기에서 말하는 단조 증가(단조 감소)는, 소위 좁은 의미의 단조 증가(단조 감소)이며, 변화의 과정에 있어서, 변화율(미분 계수)이 제로로 되는 상태를 포함하지 않고, 단조 증가(단조 감소)는 변화율(미분 계수)이 정(부)이다. 단, 조성의 변화는 제1층(L1)의 적층 방향을 따라 내부에서 시작되는 경우나 조성의 변화가 내부에서 끝나는 경우가 있다. 그로 인해, 하면으로부터 변화를 시작할 때까지, 및 변화가 종료되고 나서 상면까지는, 변화율(미분 계수)이 제로일 수는 있다.
당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)의 제1층(L1) 및 제3층(L3) 각각의 층 두께는, 전형적으로는 400㎚이다. 제1예에 따른 제1층(L1)에서는, 적층 방향을 따라, SiN으로부터 SiO로 연속적으로 변화하고 있다. 편의적으로, SiO로 되는 부분의 두께를 이하와 같이 O의 농도를 사용하여 정의한다. 도 6a에 나타내는 제1층(L1)의 하면(우측 단부)의 농도와 상면(좌측 단부)의 농도의 평균값을 구하고, 그 평균값을 취하는 위치로부터 상면까지의 거리(두께)를 SiO로 되는 부분의 두께로 한다. 제1예에 따른 제1층(L1)의 SiO로 되는 부분의 두께는, 50㎚ 이하가 바람직하고, 전형적으로는 10㎚이다. 마찬가지로, 제2예에 있어서, 편의적으로, a-Si로 되는 부분의 두께를 이하와 같이 N의 농도를 사용하여 정의한다. 도 7b에 나타내는 제1층(L1)의 하면의 농도와 상면의 농도의 평균값을 취하는 위치로부터 상면까지의 거리를 a-Si로 되는 부분의 두께로 한다. 제2예에 따른 제1층(L1)의 a-Si로 되는 부분의 두께는, 50㎚ 이하가 바람직하고, 전형적으로는 1㎚이다. a-Si로 되는 부분은, 착색하지 않는 정도의 두께가 바람직하다.
본 발명의 주된 특징은, 밀봉막에 혼합 성막을 포함하는 데 있다. 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)은 3층 구조를 갖고 있으며, 적층 방향에 대해 최하층에 있고, 음극의 상측에 형성되는 제1층(L1)이 혼합 성막이다. 밀봉막을 혼합 성막 1층에 의해 구성해도 되고, 밀봉막이 다층 구조를 갖고, 다층 중 1개 또는 그 이상의 층이 혼합 성막이어도 된다. 예를 들어, 제1층(L1) 및 제2층(L2)을 1세트(2층)의 층으로 하여, 제3층(L3)의 하층에 복수 세트의 층이 배치되는 구조로 해도 된다. 그리고, 그 혼합 성막을 형성하는 목적에 따라, 혼합 성막의 구성을 선택하면 된다.
당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)의 제1층(L1)의 하면은 SiN으로 형성된다. SiN은, 수분 침입을 방지하는 내습성이 우수하고, 음극과 접하는 제1층(L1)의 하면은 SiN으로 형성되는 것이 바람직하다. 제2층(L2)은, 이물질에 대한 보호 기능(커버리지)이나 돌기 부분에 있어서의 밀봉막에 의한 밀봉이 충분해지지 않는 개소에 있어서의 밀봉성의 향상 등을 목적으로 하여, 아크릴 수지로 형성된다. 제1층(L1)의 상면은 제2층(L2)과의 밀착성을 향상시켜, 제2층(L2)이 제1층(L1)으로부터 박리되는 것을 억제하기 위해, SiO(제1예) 또는 a-Si(제2예)로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제3층(L3)은, 제1층(L1)과 마찬가지로, 내습성을 위해 SiN으로 형성된다. 실제로는, 기판 상의 전면에 형성되는 제1층(L1)의 상면 중, 평탄성이 유지되어 있는 영역에는, 이물질이 위치되는 개소를 제외하고, 제2층(L2)은 형성되지 않거나, 형성되었다고 해도 층 두께는 매우 작게 되어 있다. 즉, 평탄성이 있고 이물질이 위치하는 개소나, 평탄성이 유지되어 있지 않은 영역(요철로 되어 있는 개소)에, 표면 에너지(습윤성)에 의해, 제2층(L2)이 섬 형상으로 형성된다. 그로 인해, 제1층(L1)이나 제3층(L3)이 비교적 균등한 층 두께로 형성되는(층 두께 분포가 거의 일정한) 것에 반해, 제2층(L2)의 층 두께는 장소에 따라 크게 다르고, 층 두께부 분포가 크다(전형적으로는, 0∼800㎚). 단, 제2층(L2)을 형성하는 재료의 양을 크게 하면, 평탄성이 유지되어 있는 영역에도 막으로서 형성된다.
이하에, 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)의 밀봉 기능에 대해 설명한다. 도 8a 및 도 8b는, 당해 실시 형태에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 8a 및 도 8b는, 표시 영역(DA)의 주변의 밀봉 개소(프레임 영역)에 있어서의 단면을 도시하고 있다. 도 8a는, 단면 SEM 관찰에 기초하여 화상화한 단면을 도시하고 있고, 도 8b는, 도 8a가 도시하는 단면을 모식적으로 도시하고 있다. 도 8b에 도시하는 바와 같이, 유리 기판(20) 상에 절연막이 형성되고, 그 위에 평탄화막(27)과 뱅크(29)가 형성된다. 여기서, 절연막은, 게이트 절연막(22)으로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 게이트 절연막(22), 절연막(24), 또는 패시베이션막(26) 중 어느 하나, 그들의 조합 등이어도 된다. 그리고, 뱅크(29)의 평탄 개소에 시일재(34)가 배치되어, TFT 기판(11)과 CF 기판(12)은 접합되고, 표시 영역(DA)이 밀봉된다. 평탄화막(27) 및 뱅크(29)는 표시 영역(DA)의 주연으로부터 더욱 연신되고, 그들의 단부는 TFT 기판(11)의 외측 테두리의 내측에 위치하고 있다.
기판의 전면에 걸쳐, 밀봉막(33)의 제1층(L1)이 형성된다. 그러나, 뱅크(29)의 단부는 절연막으로부터 입상(立上)하듯이 돌출되어 있고, 뱅크(29)의 단부와 절연막이 접하는 개소는, 제1층(L1)은 안정적으로 형성되지 않는다. 그러나, 표면 에너지에 의해, 뱅크(29)의 단부의 입상 개소 부근에, 도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 제2층(L2)이 형성된다. 여기서, 제1층(L1)의 상면은 SiO 또는 a-Si이며, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 밀착성이 확보되고, 제2층(L2)이 제1층(L1)으로부터 박리되는 것을 억제한다. 또한, 기판의 전면에 걸쳐, 제3층(L3)이 형성되고, 밀봉막(33)의 밀봉 기능이 향상되어 있다. 또한, 도 8a 및 도 8b에 도시하는 구성은 어디까지나 일례이며, 시일재(34)가 배치되는 영역(시일 위치)이나, 평탄화막(27)의 단부의 위치, 뱅크(29)의 단부의 위치는, 설계에 의해 변경할 수 있다.
도 9는 당해 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판(11)의 단면도이다. 도 9는 TFT 기판(11) 중, 표시 영역(DA)(화소 회로가 형성되는 영역)의 평탄면에 이물질(100)이 부착되어 있는 개소의 단면의 일부를 모식적으로 도시하고 있다. 전술한 바와 같이, 기판 상의 음극[제2 음극(32)] 상에, 전면에 걸쳐, 밀봉막(33)의 제1층(L1)이 형성된다. 그러나, 음극 상에 이물질(100)이 부착되어 있는 경우, 이물질(100)의 하측에는, 제1층(L1)은 거의 형성되지 않고, 이물질(100)의 상측에 제1층(L1)의 일부가 형성된다. 즉, 이러한 개소는, 음극 상에, 제1층(L1)이 안정적으로 형성되어 있지 않은 개소이다. 그러나, 이물질(100)과 기판[제1층(L1)이나 음극]의 간극 영역에, 표면 에너지에 의해, 제2층(L2)이 형성된다. 제1층(L1)의 상면은 SiO 또는 a-Si이며, 제1층(L1)과 제2층(L2)의 밀착성이 확보된다. 또한, 기판의 전면에 걸쳐, 제3층(L3)이 형성되고, 밀봉막(33)의 밀봉 기능이 향상되어 있다. 만약 밀봉막이 제2층(L2)을 포함하지 않고, 모두 SiN층을 포함하는 2층 구조를 갖고 있는 경우, 이물질(100)과 하층에 있는 SiN층의 간극 영역[도 9에 도시하는 영역(101)]에는, 충분히 밀봉막이 형성되지 않고, 간극(틈)이 발생하게 되어, 밀봉막의 이러한 개소에 있어서의 밀봉성은 충분하지 않다. 제2층(L2) 없이 밀봉성을 향상시키기 위해서는, SiN으로 이루어지는 밀봉막의 막 두께를 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)의 막 두께보다도 크게 할(예를 들어, 5㎛ 이상) 필요가 발생하게 된다. 이에 반해, 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)은, 제1층(L1)과 제3층(L3) 사이에, 제2층(L2)을 갖는 3층 구조인 것에 더하여, 제1층(L1)의 상면은 SiO로 되어 있으므로, 이물질(100)에 대한 보호 기능이 향상되어 있고, 도 9에 도시하는 영역(101)에 간극(틈)이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 10은 당해 실시 형태에 따른 표시 장치의 TFT 기판(11)의 단면도이다. 도 10은 TFT 기판(11) 중, 표시 영역(DA)(화소 회로가 형성되는 영역)에 형성되는 화소 회로의 주변 개소의 단면의 일부를 모식적으로 도시하고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 기판 상의 평탄화막(27) 상에, 소정의 형상을 갖는 양극(28)이 형성되고, 인접하는 양극(28)끼리를 절연하도록, 뱅크(29)가 형성되어 있다. 도 10에 도시하는 단면은, 양극(28)의 단부에 뱅크(29)가 형성되는 개소이다. 뱅크(29)의 단부는 양극(28)으로부터 입상하듯이 돌출되어 있고, 뱅크(29)의 단부와 양극(28)이 접하는 개소는, 제1층(L1)은 안정적으로 형성되지 않는다. 그러나, 도 8a 및 도 8b에 도시하는 단면과 마찬가지로, 이러한 개소에 밀봉막(33)의 제2층(L2)이 형성됨으로써, 밀봉성이 향상되어 있다. 밀봉막의 밀봉성이 충분하지 않으면, 유기 EL층(30) 등에 수분이 침입하고, 표시 영역(DA) 상에, 불량으로 되는 멸점이나 다크 스폿(DS)이 발생할 수 있지만, 당해 실시 형태에 따른 밀봉막(33)은 밀봉성이 향상되어 있어, 멸점이나 다크 스폿이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이하에, 당해 실시 형태에 따른 TFT 기판(11)의 단자부의 구성에 대해 설명한다. 도 11a 및 도 11b는 당해 실시 형태에 따른 TFT 기판(11)의 단면도이며, 단자부에 배치되는 복수의 단자 전극 중 1개를 도시하고 있다. 도 11a는 밀봉막(33)을 형성하는 공정 후의 단면의 일부를 나타내고 있고, 도 11b는 밀봉막(33)을 제거하는 공정 후의 단면의 일부를 나타내고 있다. TFT 기판(11)의 단부에는, 단자부가 설치되어 있다. 전술한 화소 회로를 형성하는 공정에 있어서, 단자부의 복수의 단자 전극을 형성한다. 도 11a 및 도 11b에 도시하는 단자 전극은, 4층의 전극막[제1 전극막(51), 제2 전극막(53), 제3 전극막(54) 및 제4 전극막(55)]으로 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
기판 상[게이트 절연막(22)의 상측]에, 화소 회로의 게이트 전극막(23)을 형성하는 공정에 있어서, 동일한 재료를 사용하여, 제1 전극막(51)을 형성한다. 절연막(24)을 형성하고 스루홀을 형성한 후, 화소 회로의 금속층(25)을 형성하는 공정에 있어서, 동일한 재료를 사용하여, 제2 전극막(53)을 형성한다. 화소 회로의 양극(28)을 형성하는 공정에 있어서, 제3 전극막(54) 및 제4 전극막(55)을 형성한다. 양극(28)은 ITO막, Ag막 및 ITO막을 포함하는 3층 구조를 갖고 있으며, 제3 전극막(54)은 하측의 ITO막으로, 제4 전극막(55)은 상측의 ITO막으로, 형성한다. 제3 전극막(54)과 제4 전극막(55) 사이에 Ag막을 형성해도 되고, 형성하지 않아도 된다. 그리고, TFT 기판(11)의 단자부에도, 밀봉막(33)을 형성한다(도 11a).
도 2에 도시하는 바와 같이, 트레이(2) 상에 규칙적으로 배열된 셀(3)에 대해, TFT 기판(11) 상의 단자부에 있는 밀봉막(33)을 제거하는 공정을 실시한다. 여기에서는, 건식 에칭에 의한 처리를 실시한다. CF 기판(12) 자체가 하드 마스크로 되므로, 레지스트 등으로 패터닝하지 않고, 단자부에 있는 밀봉막(33)을 건식 에칭에 의해 제거할 수 있다. 이러한 공정에서 사용하는 에칭 가스는, 불소계 가스(예를 들어, SF6, CF4, NF6 등), 및 산소(O2) 가스의 혼합 가스이다. 또한, 아르곤(Ar) 가스나 질소(N2) 가스를 첨가하는 경우도 있다. 특히, ITO에 대한 SiN의 선택비가 매우 높은 것은 특필할 만한 것이다. 그로 인해, SiN을 제거하면서, ITO막을 포함하는 제3 전극막(54) 및 제4 전극막(55)에의 대미지는 작다. ITO는, 염소계 가스로는 에칭되기 쉽지만, 불소계 가스로는 거의 에칭되지 않기 때문이다. 그로 인해, 당해 실시 형태에 있어서, 밀봉막(33)을 제거하는 공정은 건식 에칭에 의해 실시되는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않고, 습식 에칭이나 레이저 조사에 의해 단자부에 있는 밀봉막(33)을 제거해도 된다.
당해 실시 형태에 있어서는, TFT 기판(11) 및 CF 기판(12)의 양쪽을 유리 스크럽하여, 개편으로 잘라낸 후에, 단자부에 있는 밀봉막을 제거하는 공정을 실시하고 있지만, 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 대판(大判)형상[복수의 TFT 기판(11)이 형성되는 어레이 기판]이나 직사각 형상[1열로 배열되는 TFT 기판(11)이 형성됨]에 있어서, 제거하는 공정을 실시해도 된다. 어떻게 하든, 밀봉막(33)을 TFT 기판(11)의 전면에 걸쳐 형성하고, 단자부에 있는 밀봉막을 제거하게 된다. 그러나, 단자부로 되는 영역에 마스크를 하여, 밀봉막을 부분적으로[표시 영역(DA)을 포함하는 영역에] 형성하는 경우에 비해, 화소 회로[유기 EL층(30) 등]에 대한 악영향은 억제할 수 있다. 밀봉막을 부분적으로 형성하는 경우에는, 마스크를 준비하는 공정이나 마스크를 TFT 기판과 위치 정렬을 하는 공정 등이 더 필요해지기 때문이다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치에 대해 설명하였지만, 본 발명에 따른 표시 장치는, 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에 있어서, TFT 기판(11)에는 유리 기판(20)을 사용하였지만, 수지 기판, 메탈 기판 등을 사용해도 되고, 플렉시블한(가요성을 갖는) 기판으로 해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서, 기판 상에 형성되는 TFT의 반도체막은 LTPS로 하였지만, TFT의 반도체막은 a-Si나 산화물 반도체여도 되고, 유기 TFT를 사용해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서, TFT 기판에 접합하는 대향 기판이 컬러 필터를 구비하고 있지만, TFT 기판이 컬러 필터를 구비하고 있어도 된다. 본 발명은 제조 공정에 있어서 열 환경의 영향을 받기 쉬운 유기 EL 표시 장치에 최적이지만, 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 기판 상에, 화소 회로와 밀봉막이 형성되는 표시 장치에 널리 적용할 수 있다.
본 발명의 사상의 범주에 있어서, 당업자라면, 각종 변경예 및 수정예에 상도할 수 있는 것이며, 그들 변경예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 예를 들어, 전술한 각 실시 형태에 대해, 당업자가 적절히, 구성 요소의 추가, 삭제 혹은 설계 변경을 행한 것, 또는, 공정의 추가, 생략 혹은 조건 변경을 행한 것도, 본 발명의 요지를 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
이제까지 몇 가지 실시예들이 기술되었으나, 그러한 실시예들에 다양한 변형들이 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이며, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 범위 및 정신에 속하는 모든 그러한 변형들을 포함하는 것이다.
1 : 유기 EL 표시 장치
2 : 트레이
3 : 셀
11 : TFT 기판
12 : CF 기판
13 : IC 드라이버
14 : FPC
20 : 유리 기판
21 : 반도체막
22 : 게이트 절연막
23 : 게이트 전극막
24 : 절연막
25 : 금속층
26 : 패시베이션막
27 : 평탄화막
28 : 양극
29 : 뱅크
30 : 유기 EL층
31 : 제1 음극
32 : 제2 음극
33 : 밀봉막
34 : 시일재
35 : 충전재
40 : 투명 기판
41 : 컬러 필터
51 : 제1 전극막
53 : 제2 전극막
54 : 제3 전극막
55 : 제4 전극막
100 : 이물질
101 : 영역
DA : 표시 영역
L1 : 제1층
L2 : 제2층
L3 : 제3층
OLED : 유기 EL 소자
TFTCL : TFT 회로층
2 : 트레이
3 : 셀
11 : TFT 기판
12 : CF 기판
13 : IC 드라이버
14 : FPC
20 : 유리 기판
21 : 반도체막
22 : 게이트 절연막
23 : 게이트 전극막
24 : 절연막
25 : 금속층
26 : 패시베이션막
27 : 평탄화막
28 : 양극
29 : 뱅크
30 : 유기 EL층
31 : 제1 음극
32 : 제2 음극
33 : 밀봉막
34 : 시일재
35 : 충전재
40 : 투명 기판
41 : 컬러 필터
51 : 제1 전극막
53 : 제2 전극막
54 : 제3 전극막
55 : 제4 전극막
100 : 이물질
101 : 영역
DA : 표시 영역
L1 : 제1층
L2 : 제2층
L3 : 제3층
OLED : 유기 EL 소자
TFTCL : TFT 회로층
Claims (10)
- 기판 상에, 화소 회로와, 다층 구조를 갖는 밀봉막이 순서대로 형성되는, 표시 장치로서,
상기 밀봉막은, 제1층 - 상기 제1층은, 상기 화소 회로에 접하여 형성되고, 실리콘 함유 무기 재료로 이루어짐 - 을 포함하고,
상기 제1층은, 적어도 일부의 성분이 적층 방향을 따라 연속적으로 변화하는, 혼합 성막인 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 밀봉막은, 제2층 - 상기 제2층은, 상기 제1층의 상면의 적어도 일부에 형성되고, 수지 재료로 이루어짐 - 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1층의 상면을 구성하는 조성은, 상기 제1층의 하면을 구성하는 조성과 비교하여, 상기 제2층의 하면에 대한 밀착성이 보다 높은 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1층의 하면을 구성하는 조성은, 질화 실리콘, 산질화 실리콘 및 산화 실리콘으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1층의 하면을 구성하는 조성은, 질화 실리콘이며,
상기 제1층의 상면을 구성하는 조성은, 산화 실리콘 및 비결정 실리콘으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2층의 상기 수지 재료는, 유기 수지인 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화소 회로는, 유기 일렉트로 루미네센스층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 화소 회로를 기판 상에 형성하는 공정과,
상기 화소 회로에 접하여 형성되고, 실리콘 함유 무기 재료로 이루어지는 제1층을 포함하는, 다층 구조를 갖는 밀봉막을 상기 화소 기판 상에 형성하는 공정을 구비한 표시 장치의 제조 방법으로서,
상기 제1층을, 적어도 일부의 성분을 적층 방향을 따라 연속적으로 변화시켜 순서대로 성막하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
화학 기상 성장법을 이용하여 상기 제1층을 형성하고, 그 공정에 있어서, 유입되는 프로세스 가스의 종류와 각각의 유량을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 밀봉막은, 수지 재료로 이루어지는 제2층을 더 포함하고,
상기 제1층의 상면의 적어도 일부에, 상기 제2층을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
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