JP2004303671A - Manufacturing method of electro-optical device, electro-optical device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置の製造方法と、この方法により製造された電気光学装置及びこれを備えた電子機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
複数の層を積層してなる電気光学装置では、各層の密着性がその電気光学特性に大きな影響を与える。例えば、有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略記する)装置では、画素を仕切る樹脂バンクや発光層となる有機EL層の上に金属電極(陰極)が積層されるが、この接触界面における異種材料の密着状態が、後工程で構築される電極部分だけでなく、素子全体の性能及び安定性に大きな影響を与える。
このため、有機物である樹脂バンクや有機EL層と無機物である陰極との間に、これらの密着性を高めるための層(密着付与層)を設ける必要がある。従来、このような密着付与層は、各種金属元素を上記有機材料の上に蒸着することにより形成されていた(例えば、特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−280184号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように金属薄膜を蒸着する方法では蒸着マスクが必要となり、大型基板に適用することは困難である。
本発明は上記課題に鑑み創案されたものであり、密着付与層を蒸着に依らずに形成できるようにした電気光学装置の製造方法、及び、この方法により製造された電気光学装置、更に、この電気光学装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電気光学装置の製造方法は、基板上に第1の電極を形成する工程と、上記第1の電極の上に電気光学層を形成する工程と、窒素プラズマ処理により上記電気光学層の表面改質を行なう工程と、上記電気光学層の上に第2の電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
本製造方法では、電気光学層を形成した後、窒素プラズマ処理を施すことで、電気光学層の表面に窒化膜を形成している。窒化膜は無機物との間で良好な密着性を有することから、上記窒化膜は、電気光学層と第2の電極との間の密着性を高める密着付与層として機能する。このように本製造方法では、蒸着マスクを用いることなく窒素プラズマ処理を施すのみで、電気光学層表面に密着付与層を形成できるため、大型基板プロセスに対して容易に適用可能となる。
【0006】
なお、上記電気光学層には、液晶やエレクトロルミネッセンス(EL)材料等の種々の電気光学材料を適用することができる。また、電気光学層は、単一の層のみならず、複数の機能層の積層膜として構成することができる。例えば、第1の電極と第2の電極との間に、正孔注入層,正孔輸送層,EL発光層,電子輸送層,電子注入層等の複数の機能層を積層して設けることで、電気光学素子としてEL発光素子を形成することができる。
【0007】
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、基板上に第1の電極を複数形成する工程と、上記基板上に上記第1の電極の形成位置に対応した複数の開口部を有するバンク構造体を形成する工程と、上記バンク構造体の各開口部にそれぞれ電気光学層を形成する工程と、窒素プラズマ処理により上記バンク構造体及び上記電気光学層の表面改質を行なう工程と、上記バンク構造体及び上記各電気光学層を覆うように第2の電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【0008】
本製造方法は、電気光学素子がバンク構造体により互いに仕切られた状態で基板上に複数設けられた電気光学装置の製造方法である。本製造方法では、窒素プラズマ処理により電気光学層及びバンク構造体の表面が窒素改質され(即ち、窒化膜からなる密着付与層が形成され)、第2の電極との間で良好な密着性が得られる。なお、第2の電極を形成する際に、バンク構造体の外側部が基板に対して垂直又は逆テーパ形状となっていると、ここで上記電極に段切れが生じる虞がある。このため、バンク構造体の外側部を構成する面の、基板表面に対する角度は110°以上であることが好ましい。
【0009】
上記各製造方法では、上記電気光学層と第2の電極との間で良好な密着性が得られるように、上記電気光学層やバンク構造体の表面に形成される改質膜(密着付与層)の膜厚を0.1nm以上とすることが好ましい。一方、改質膜の厚みをあまり厚くすると第2の電極からの電荷注入効率が損なわれるため、上記膜厚は10nm以下であることが好ましい。
【0010】
また、酸素や水分等に対する耐久性を高めるために、上記第2の電極の上にはガスバリア層を形成することが好ましい。この際、無機物である第2の電極との密着性を高めるために、ガスバリア層を酸化珪素,窒化珪素,酸窒化珪素等の珪素化合物で形成することが好ましい。特に、珪素窒化物や珪素酸窒化物は絶縁性に優れることから、ガスバリア層をこのような材料で構成することで、通電時の漏電を防ぐ効果も得られる。
【0011】
また、上記電極や電気光学層等を保護するために、ガスバリア層を形成した後に、このガスバリア層を覆うように保護層を設けることが望ましい。この際、表面側に表面保護層を設けるようにすることが好ましい。このようにすれば、例えば表面保護層として耐圧性や耐摩耗性、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する層を設けることにより、発光層や電極、さらにはガスバリア層もこの表面保護層によって保護することができ、発光素子の長寿命化をより一層図ることができる。
【0012】
また、本発明の電気光学装置は上述の方法により製造されたことを特徴とする。また、本発明の電子機器は、上述の電気光学装置を備えたことを特徴とする。これにより、高性能且つ信頼性の高い大型の表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
図1〜図7を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る電気光学装置について説明する。
まず、本発明の電気光学装置の製造方法を説明するに先立ち、本発明の製造方法が適用され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)材料を用いたEL表示装置について説明する。
本例のEL表示装置の配線構造を、図1を参照して説明する。
図1に示すEL表示装置(電気光学装置)1は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下では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。
【0014】
このEL表示装置1は、図1に示すように、複数の走査線101…と、各走査線101に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線102…と、各信号線102に並列に延びる複数の電源線103…とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線101…と信号線102…の各交点付近に、画素領域X…が設けられている。
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が接続されている。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が接続されている。
【0015】
さらに、画素領域X各々には、走査線101を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用TFT112と、このスイッチング用TFT112を介して信号線102から共有される画素信号を保持する保持容量113と、該保持容量113によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用TFT123と、この駆動用TFT123を介して電源線103に電気的に接続したときに該電源線103から駆動電流が流れ込む画素電極(電極)23と、この画素電極23と陰極(電極)50との間に挟み込まれた電気光学層110とが設けられている。画素電極23と陰極50と電気光学層110により、発光素子(有機EL素子)が構成されている。
【0016】
このEL表示装置1によれば、走査線101が駆動されてスイッチング用TFT112がオン状態になると、そのときの信号線102の電位が保持容量113に保持され、該保持容量113の状態に応じて、駆動用TFT123のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用TFT123のチャネルを介して、電源線103から画素電極23に電流が流れ、さらに電気光学層110を介して陰極50に電流が流れる。電気光学層110は、これを流れる電流量に応じて発光する。
【0017】
次に、本例のEL表示装置1の具体的な構成を図2〜図5を参照して説明する。
本例の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。)
【0018】
画素部3は、中央部分の実表示領域4(図2中二点鎖線枠内)と、実表示領域4の周囲に配置されたダミー領域5(一点鎖線および二点鎖線の間の領域)とに区画されている。
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ている。
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が配置されている。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。
【0019】
さらに、実表示領域4の図2中上側には、検査回路90が配置されている。この検査回路90は、EL表示装置1の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段(図示せず)を備え、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されたものである。なお、この検査回路90も、ダミー領域5の下側に配置されたものである。
【0020】
走査線駆動回路80および検査回路90は、その駆動電圧が、所定の電源部から駆動電圧導通部310(図3参照)および駆動電圧導通部340(図4参照)を介して、印加されるよう構成されている。また、これら走査線駆動回路80および検査回路90への駆動制御信号および駆動電圧は、このEL表示装置1の作動制御を行う所定のメインドライバなどから駆動制御信号導通部320(図3参照)および駆動電圧導通部350(図4参照)を介して、送信および印加されるようになっている。なお、この場合の駆動制御信号とは、走査線駆動回路80および検査回路90が信号を出力する際の制御に関連するメインドライバなどからの指令信号である。
【0021】
また、このEL表示装置1は、図3、図4に示すように基体200上に画素電極(第1の電極)23と発光層(電気光学層)60と陰極(第2の電極)50とを備えた発光素子(有機EL素子)を多数形成したものである。
なお、図3,図4では電気光学層として発光層60のみ示したが、このように電気光学層を単一の層として構成する代わりに、複数の層を積層した積層膜として構成することもできる。実際に本実施形態では、後述するように、電気光学層を、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又はキャリア輸送層や正孔阻止層(ホールブロッキング層),電子阻止層(エレクトロン阻止層)と、上記発光層との積層膜としている。
【0022】
基体200を構成する基板本体20としては、いわゆるトップエミッション型のEL表示装置の場合、この基板20の対向側である封止缶604側から表示光を取り出す構成であるので、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム(プラスチックフィルム)などが挙げられる。
【0023】
また、いわゆるバックエミッション型のEL表示装置の場合には、基板20側から表示光を取り出す構成であるので、基板20としては、透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂(プラスチック、プラスチックフィルム)等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。なお、本実施形態では、基板本体20側から発光光を取り出すバックエミッション型としている。
【0024】
また、基板20上には、画素電極23を駆動するための駆動用TFT123などを含む回路部11が形成されており、その上に発光素子(有機EL素子)が多数設けられている。発光素子は、図5に示すように、陽極として機能する画素電極(第1の電極)23と、この画素電極23からの正孔を注入/輸送する正孔輸送層70と、電気光学材料の一つである有機EL物質を備える発光層60と、陰極(第2の電極)50とが順に形成されたことによって構成されたものである。
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、発光光を生じるようになっている。
【0025】
画素電極23は、本例ではバックエミッション型であることから、ITO(インジウム錫酸化物)や酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜(Indium Zinc Oxide :IZO/アイ・ゼット・オー)(登録商標))(出光興産社製)等の透光性を有する導電材料によって形成されている。
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−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)[商品名;バイトロン−p(Bytron−p):バイエル社製]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−ポリエチレンジオキ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が用いられる。
【0026】
発光層60を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料を用いることができる。具体的には、(ポリ)フルオレン誘導体(PF)、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)などのポリシラン系などが好適に用いられる。
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、前記の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。
【0027】
また、図3〜図5に示すように、本実施形態において正孔輸送層70と発光層60とは、親液性制御層25と有機バンク層221とからなるバンク構造体により互いに仕切られた状態で基板200上に配置されている。すなわち、親液性制御層25,有機バンク層221は、基板200上にマトリクス状に配置された各画素電極23に対応する位置に開口部を有し、正孔輸送層70,発光層60は各開口部のそれぞれに設けられている。なお、格子状に形成された親液性制御層25および有機バンク層221にあって、特に最外周を形成する部分、すなわち発光層60の最外周位置のものの外側部を覆った状態でこれを囲む部分が、囲み部材201となっている。そして、この囲み部材201により囲まれた略矩形の領域が実表示領域4となっている。
【0028】
ここで、囲み部材201については、特にその上部を形成する有機バンク層221における、外側部を形成する面201aの基体200表面に対する角度θが、110度以上となっている。このような角度としたのは、後述するようにこの上に形成する陰極50のステップカバレージ性を良好にし、外側部上での陰極の連続性を確保するためである。
【0029】
陰極50は、図3〜図5に示すように、実表示領域4およびダミー領域5の総面積より広い面積を備え、それぞれを覆うように形成されたもので、前記発光層60と有機バンク層221及び囲み部材201の上面、さらには囲み部材201の外側部を形成する面201aを覆った状態で基体200上に形成されたものである。なお、この陰極50は、図4に示すように前記囲み部材201の面201aの外側で基体200の外周部に形成された陰極用配線202に接続されている。この陰極用配線202にはフレキシブル基板203が接続されており、これによって陰極50は、陰極用配線202を介してフレキシブル基板203上の図示しない駆動IC(駆動回路)に接続されたものとなっている。
【0030】
陰極50を形成するための材料としては、本例はバックエミッション型であることから例えばAl(アルミニウム)やAg(銀)等の高反射率の金属材料が用いられている。
なお、発光層60及び陰極50の表面には窒素プラズマ処理による改質膜30が形成されている。このような窒化膜は無機物との間で良好な密着性を有することから、上記改質膜30は、有機物である発光層60やバンク構造体と、無機物である陰極50との間の密着性を高める密着付与層として機能する。この改質膜30は、薄すぎると十分な密着性が得られず、又、厚すぎると陰極50からの電荷注入に支障をきたすため、その膜厚は0.1nm以上10nm以下に設定されている。
【0031】
前記の発光素子の下方には、図5に示したように回路部11が設けられている。この回路部11は、基板20上に形成されて基体200を構成するものである。すなわち、基板20の表面にはSiO2 を主体とする下地保護層281が下地として形成され、その上にはシリコン層241が形成されている。このシリコン層241の表面には、SiO2 および/またはSiNを主体とするゲート絶縁層282が形成されている。
【0032】
また、前記シリコン層241のうち、ゲート絶縁層282を挟んでゲート電極242と重なる領域がチャネル領域241aとされている。なお、このゲート電極242は、図示しない走査線101の一部である。一方、シリコン層241を覆い、ゲート電極242を形成したゲート絶縁層282の表面には、SiO2を主体とする第1層間絶縁層283が形成されている。
【0033】
また、シリコン層241のうち、チャネル領域241aのソース側には、低濃度ソース領域241bおよび高濃度ソース領域241Sが設けられる一方、チャネル領域241aのドレイン側には低濃度ドレイン領域241cおよび高濃度ドレイン領域241Dが設けられて、いわゆるLDD(Light Doped Drain )構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域241Sは、ゲート絶縁層282と第1層間絶縁層283とにわたって開孔するコンタクトホール243aを介して、ソース電極243に接続されている。このソース電極243は、前述した電源線103(図1参照、図5においてはソース電極243の位置に紙面垂直方向に延在する)の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域241Dは、ゲート絶縁層282と第1層間絶縁層283とにわたって開孔するコンタクトホール244aを介して、ソース電極243と同一層からなるドレイン電極244に接続されている。
【0034】
ソース電極243およびドレイン電極244が形成された第1層間絶縁層283の上層は、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする第2層間絶縁層284によって覆われている。この第2層間絶縁層284は、アクリル系の絶縁膜以外の材料、例えば、SiN、SiO2 などの窒素化合物を用いることもできる。このように第2層間絶縁膜282にガスバリア性の高い窒素化合物を用いると、基板本体20を透湿性の高い樹脂基板とした場合でも、基板側から発光層60へ酸素や水分等が浸入することを防止でき、発光素子の寿命を長くすることができる。
そして、この第2層間絶縁層284の表面上には、ITOからなる画素電極23が形成されるとともに、該第2層間絶縁層284に設けられたコンタクトホール23aを介してドレイン電極244に接続されている。すなわち、画素電極23は、ドレイン電極244を介して、シリコン層241の高濃度ドレイン領域241Dに接続されている。
【0035】
なお、走査線駆動回路80および検査回路90に含まれるTFT(駆動回路用TFT)、すなわち、例えばこれらの駆動回路のうち、シフトレジスタに含まれるインバータを構成するNチャネル型又はPチャネル型のTFTは、画素電極23と接続されていない点を除いて前記駆動用TFT123と同様の構造とされている。
【0036】
画素電極23が形成された第2層間絶縁層284の表面には、画素電極23と、前記した親液性制御層25及び有機バンク層221とからなるバンク構造体が設けられている。親液性制御層25は、例えばSiO2 などの親液性材料を主体とするものであり、有機バンク層221は、例えばアクリルやポリイミドなどからなるものである。そして、画素電極23の上には、親液性制御層25に設けられた開口部25a、および有機バンク221に囲まれてなる開口部221aの内部に、正孔輸送層70と発光層60とがこの順に積層されている。なお、本例における親液性制御層25の「親液性」とは、少なくとも有機バンク層221を構成するアクリル、ポリイミドなどの材料と比べて親液性が高いことを意味するものとする。
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を構成するものとなっている。
【0037】
ここで、本例のEL表示装置1は、カラー表示を行うべく、各発光層60が、その発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応して形成されている。例えば、発光層60として、発光波長帯域が赤色に対応した赤色用発光層60R、緑色に対応した緑色用発光層60G、青色に対応した青色用有機EL層60Bとをそれぞれに対応する表示領域R、G、Bに設け、これら表示領域R、G、Bをもってカラー表示を行う1画素が構成されている。また、各色表示領域の境界には、金属クロムをスパッタリングなどにて成膜した図示略のBM(ブラックマトリクス)が、例えば有機バンク層221と親液性化制御層25との間に形成されている。
【0038】
このような基板200の表面には、発光層60や陰極50を酸素や水分等から保護するための封止缶604が設けられている。封止缶604は、ガラスや金属からなるもので、基板200の周囲に環状に形成された封止樹脂603を介して基板200に接合されている。また、封止缶603は、その内側にバンク構造体や陰極50等を収納する凹部604aが形成されており、この凹部604aには、酸素や水分を吸収するゲッター材605が貼り付けられている。これにより、封止缶603内部に侵入した水或いは酸素等のガスを吸収し、これらのガスによる素子の劣化を防止している。
【0039】
次に、本発明の一実施形態として、前記EL表示装置1の製造方法の一例を、図6,図7を参照して説明する。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について説明する。また、図6,図7に示す各断面図は、図2中のA−B線の断面図に対応した図である。
【0040】
まず、図6(a)に示すように、ガラス等からなる基板本体20の上に公知の方法により各種配線,スイッチング素子,層間絶縁膜等を有する回路部11及び画素電極23を形成する。
【0041】
次いで、図6(b)に示すように、画素電極23上および第2層間絶縁膜282上に絶縁層である親液性制御層25を形成する。なお、画素電極23においては一部が開口する態様にて親液性制御層25を形成し、開口部25a(図3も参照)において画素電極23からの正孔移動が可能とされている。続いて、親液性制御層25において、異なる2つの画素電極23の間に位置して形成された凹状部にBM(図示せず)を形成する。具体的には、親液性制御層25の前記凹状部に対して、金属クロムを用いスパッタリング法にて成膜する。
【0042】
次いで、図6(c)に示すように、親液性制御層25の所定位置、詳しくは前記BMを覆うように有機バンク層221を形成する。具体的な有機バンク層の形成方法としては、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などのレジストを溶媒に溶解したものを、スピンコート法、ディップコート法などの各種塗布法により塗布して有機質層を形成する。なお、有機質層の構成材料は、後述するインクの溶媒に溶解せず、しかもエッチングなどによってパターニングし易いものであればどのようなものでもよい。
【0043】
続いて、有機質層をフォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用いてパターニングし、有機質層にバンク開口部221aを形成することにより、開口部221aに壁面を有した有機バンク層221を形成する。ここで、この有機バンク層221にあたっては、特にその最外周を形成する部分、すなわち前述した本発明における囲み部材201の外側部を形成する面201aについて、その基体200表面に対する角度θを110度以上となるように形成するのが好ましい。このような角度に形成することにより、この上に形成する陰極50のステップカバレージ性を良好にすることができる。
【0044】
次いで、有機バンク層221の表面に、親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とを形成する。本実施形態においては、プラズマ処理によって各領域を形成するものとする。具体的には、該プラズマ処理を、予備加熱工程と、有機バンク層221の上面および開口部221aの壁面ならびに画素電極23の電極面23c、親液性制御層25の上面をそれぞれ親液性にする親インク化工程と、有機バンク層の上面および開口部の壁面を撥液性にする撥インク化工程と、冷却工程とで構成する。
【0045】
すなわち、基材(バンクなどを含む基板20)を所定温度、例えば70〜80℃程度に加熱し、次いで親インク化工程として大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理(O2 プラズマ処理)を行う。次いで、撥インク化工程として大気雰囲気中で4フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理(CF4 プラズマ処理)を行い、その後、プラズマ処理のために加熱された基材を室温まで冷却することで、親液性および撥液性が所定箇所に付与されることとなる。
【0046】
なお、このCF4 プラズマ処理においては、画素電極23の電極面23cおよび親液性制御層25についても多少の影響を受けるが、画素電極23の材料であるITOおよび親液性制御層25の構成材料であるSiO2 、TiO2 などはフッ素に対する親和性に乏しいため、親インク化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることがなく、親液性が保たれる。
【0047】
次いで、正孔輸送層形成工程によって正孔輸送層70の形成を行う。この正孔輸送層形成工程では、例えばインクジェット法等の液滴吐出法や、スピンコート法などにより、正孔輸送層材料を電極面23c上に塗布し、その後、乾燥処理および熱処理を行い、電極23上に正孔輸送層70を形成する。正孔輸送層材料を例えばインクジェット法で選択的に塗布する場合には、まず、インクジェットヘッド(図示略)に正孔輸送層材料を充填し、インクジェットヘッドの吐出ノズルを親液性制御層25に形成された前記開口部25a内に位置する電極面23cに対向させ、インクジェットヘッドと基材(基板20)とを相対移動させながら、吐出ノズルから1滴当たりの液量が制御された液滴を電極面23cに吐出する。次に、吐出後の液滴を乾燥処理し、正孔輸送層材料に含まれる分散媒や溶媒を蒸発させることにより、正孔輸送層70を形成する。
【0048】
ここで、吐出ノズルから吐出された液滴は、親液性処理がなされた電極面23c上にて広がり、親液性制御層25の開口部25a内に満たされる。その一方で、撥インク処理された有機バンク層221の上面では、液滴がはじかれて付着しない。したがって、液滴が所定の吐出位置からはずれて有機バンク層221の上面に吐出されたとしても、該上面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴が親液性制御層25の開口部25a内に転がり込む。
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。
【0049】
次いで、発光層形成工程によって発光層60の形成を行う。この発光層形成工程では、例えば前記のインクジェット法により、発光層形成材料を正孔輸送層70上に吐出し、その後、乾燥処理および熱処理を行うことにより、有機バンク層221に形成された開口部221a内に発光層60を形成する。この発光層形成工程では、正孔輸送層70の再溶解を防止するため、発光層形成材料に用いる溶媒として、正孔輸送層70に対して不溶な無極性溶媒を用いる。
なお、この発光層形成工程では、前記の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、前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。
【0050】
次いで、図7(d)に示すように、常圧下又は減圧下で基板200に窒素プラズマ処理を行ない、有機バンク層221(囲み部材201を含む)及び発光層60の表面に窒素改質膜30を形成する。この改質膜30は、陰極50からの電荷注入効率を損なうことなく十分な密着性を得るために、その膜厚を0.1nm以上10nm以下とする。具体的には、ECRプラズマ、RFプラズマ、容量結合型プラズマおよび誘導結合プラズマなどにより、窒素プラズマを発生させ、発光層に窒素改質膜30を形成する。なお、この表面改質工程では、導入ガスとして上記窒素以外にアルゴンやヘリウム等の不活性ガスを加えてもよい。
【0051】
次に、図7(e)に示すように、陰極層形成工程によって陰極50の形成を行う。この陰極層形成工程では、例えば蒸着法等の物理的気相蒸着法によって減圧下でAl等の高反射率の金属膜を成膜し、陰極50とする。このとき、この陰極50については、前記発光層60と有機バンク層221及び囲み部材201の上面を覆うのはもちろん、囲み部材201の外側部を形成する面201aについてもこれを覆った状態となるように形成する。
【0052】
そして、最後に、封止工程によって、発光素子の形成された基板200の表面を封止する。この封止工程では、例えば、熱硬化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂からなる封止樹脂604を基板200の周縁部に塗布し、この封止樹脂604を介して基板200と封止缶603とを接合する。なお、この封止工程は、窒素,アルゴン,ヘリウム等の不活性ガス雰囲気下で行なうことが好ましい。
【0053】
このようなEL表示装置1の製造方法にあっては、有機物である発光層60やバンク構造体の表面を窒素プラズマ処理により窒化した状態で陰極50を形成しているため、上記発光層60,バンク構造体と陰極50との間で良好な密着性が得られる。これにより、陰極50の成膜状態が向上し、電子的機能の長期的な持続が可能となる。なお、この密着付与層としての改質膜30の膜厚は極めて薄いため、電気的特性に支障をきたすことはない。
また、上記改質膜30はプラズマ処理により形成されるため、蒸着法と異なりマスクが不要であり、大型基板に比較的容易に対応できる。
【0054】
[第2実施形態]
次に、図8を参照しながら、本発明の第2実施形態に係る電気光学装置について説明する。
本実施形態の電気光学装置1′は、上記第1実施形態の構成において、基板表面を缶封止する代わりに、陰極50′の上にガスバリア層40を設け、更にこのガスバリア層40の上に保護層204を設けている。なお、本電気光学装置1′は陰極側から発光光を取り出すトップエミッション型のEL表示装置であり、陰極50′,ガスバリア層40,保護層204には透明な部材が用いられている。例えば、陰極50′としてはITOやIZO等の金属酸化物が用いられている。
【0055】
ガスバリア層40は、その内側に酸素や水分等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。このガスバリア層40は、低温プラズマ雰囲気下の減圧気相成長法(スパッタ、プラズマCVD等)によって形成された透光性の無機化合物からなるもので、好ましくは珪素化合物、例えば珪素窒化物や珪素酸窒化物、珪素酸化物などよって形成されている。このようにガスバリア層40を珪素化合物で形成することにより、ガスバリア層が緻密な膜となり、良好なガスバリア性能が得られる。
このガスバリア層40は、陰極50′全体を覆い且つ第2層間絶縁膜282に接触するように形成されている。このような構成において、例えば第2層間絶縁膜282をSiO2やSiN等のガスバリア性能の高い珪素化合物で構成することで、発光素子部分の上層,下層,側部の全てが上記珪素化合物で包まれることとなり、装置の耐湿性や耐酸素性を格段に高めることができる。
【0056】
保護層204は、ガスバリア層40側に設けられた緩衝層205と、この上に設けられた表面保護層206とからなっている。緩衝層205は、前記ガスバリア層40に密着し、かつ外部からの機械的衝撃に対して緩衝機能を有するもので、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透明樹脂で、後述する表面保護層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。なお、このような接着剤には、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、形成される緩衝層205とガスバリア層40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40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40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のガスバリア性を高めることができる。
【0057】
表面保護層206は、緩衝層205上に設けられることにより、保護層204の表面側を構成するものであり、耐圧性や耐摩耗性、外部光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能の少なくとも一つを有してなる透明な層である。具体的には、高分子層(プラスチックフィルム)やDLC(ダイアモンドライクカーボン)層、ガラスなどによって形成されている。
【0058】
このようにガスバリア層40上に保護層204を設ければ、表面保護層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40もこの表面保護層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、緩衝層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40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。
【0059】
次に、本発明の電子機器を説明する。本発明の電子機器は、前記のEL表示装置(電気光学装置)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は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図9において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は前記のEL表示装置を用いた表示部を示している。
図9に示す電子機器は、前記EL表示装置(電気光学装置)を有した表示部を備えているので、電気的性能が高く高品質な表示が得られる。
【0060】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記第1実施形態ではボトムエミッション型の構成、第2実施形態ではトップエミッション型の構成を採用したが、いずれを採用するかは任意に決めることができる。また、基板本体側及び陰極側の両方から発光光を取り出す構成とすることも可能である。この場合、陽極,陰極の双方に透明導電材料を用いる必要がある。
【0061】
また、各実施形態のEL表示装置では、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必要がある。
さらに、上記各実施形態で示した回路部11の構成はほんの一例であり、これ以外の構成を採用することも勿論可能である。
【0062】
また、前記実施形態では本発明の電気光学装置にEL表示装置1を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、複数の層が積層されて電気的機能を発現するものであれば、どのようなものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る電気光学装置の配線構造を示す模式図である。
【図2】同、電気光学装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図3】図2のA−B線に沿う断面図である。
【図4】図2のC−D線に沿う断面図である。
【図5】図3の要部拡大断面図である。
【図6】同、電気光学装置の製造方法を工程順に説明する断面図である。
【図7】図6に続く工程を説明するための断面図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係る電気光学装置の断面図である。
【図9】本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,1′…EL表示装置(電気光学装置)、23…画素電極(第1の電極)、30…改質膜、40…ガスバリア層、50,50′…陰極(第2の電極)、60…発光層(電気光学層)、200…基板、204…保護層、205…緩衝層、206…表面保護層、1000…携帯電話(電子機器)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an electro-optical device, an electro-optical device manufactured by the method, and an electronic apparatus including the same.
[0002]
[Prior art]
In an electro-optical device in which a plurality of layers are stacked, the adhesiveness of each layer has a great effect on its electro-optical characteristics. For example, in an organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as “organic EL”) device, a metal electrode (cathode) is laminated on a resin bank separating pixels and an organic EL layer serving as a light emitting layer. Has a great effect on the performance and stability of not only the electrode portion constructed in the subsequent process but also the entire device.
For this reason, it is necessary to provide a layer (adhesion-imparting layer) for increasing the adhesion between the organic resin bank or the organic EL layer and the inorganic cathode. Conventionally, such an adhesion-imparting layer has been formed by evaporating various metal elements on the organic material (for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-280184
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of depositing a metal thin film as described above requires a deposition mask, and it is difficult to apply the method to a large substrate.
The present invention has been made in view of the above problems, a method for manufacturing an electro-optical device capable of forming an adhesion-imparting layer without relying on vapor deposition, and an electro-optical device manufactured by this method, and furthermore, It is an object to provide an electronic device including an electro-optical device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an electro-optical device according to the present invention includes a step of forming a first electrode on a substrate; a step of forming an electro-optical layer on the first electrode; A step of performing a surface modification of the electro-optic layer by plasma treatment; and a step of forming a second electrode on the electro-optic layer.
In the present manufacturing method, a nitride film is formed on the surface of the electro-optic layer by performing a nitrogen plasma treatment after forming the electro-optic layer. Since the nitride film has good adhesion with an inorganic substance, the nitride film functions as an adhesion imparting layer that enhances the adhesion between the electro-optic layer and the second electrode. As described above, in the present manufacturing method, the adhesion-imparting layer can be formed on the surface of the electro-optical layer only by performing the nitrogen plasma treatment without using the evaporation mask, so that the method can be easily applied to a large-sized substrate process.
[0006]
Note that various electro-optical materials such as a liquid crystal and an electroluminescent (EL) material can be applied to the electro-optical layer. Further, the electro-optical layer can be configured as a laminated film of not only a single layer but also a plurality of functional layers. For example, a plurality of functional layers such as a hole injection layer, a hole transport layer, an EL light-emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are stacked and provided between the first electrode and the second electrode. An EL element can be formed as an electro-optical element.
[0007]
According to the method of manufacturing an electro-optical device of the present invention, there is provided a bank structure having a plurality of first electrodes on a substrate and a plurality of openings on the substrate corresponding to positions where the first electrodes are formed. Forming an electro-optical layer in each opening of the bank structure; performing a surface modification of the bank structure and the electro-optical layer by nitrogen plasma processing; Forming a second electrode so as to cover the structure and each of the electro-optical layers.
[0008]
This manufacturing method is a method for manufacturing an electro-optical device in which a plurality of electro-optical elements are provided on a substrate in a state where the electro-optical elements are separated from each other by a bank structure. In this manufacturing method, the surfaces of the electro-optic layer and the bank structure are nitrogen-modified by a nitrogen plasma treatment (that is, an adhesion-imparting layer made of a nitride film is formed), and good adhesion between the second electrode and the second electrode is obtained. Is obtained. Note that when forming the second electrode, if the outer portion of the bank structure has a vertical or inverted tapered shape with respect to the substrate, the electrode may be disconnected here. For this reason, it is preferable that the angle of the surface constituting the outer portion of the bank structure with respect to the substrate surface is 110 ° or more.
[0009]
In each of the above-described manufacturing methods, the modified film (the adhesion imparting layer) formed on the surface of the electro-optical layer or the bank structure so as to obtain good adhesion between the electro-optical layer and the second electrode. ) Is preferably 0.1 nm or more. On the other hand, if the thickness of the modified film is too large, the efficiency of charge injection from the second electrode is impaired. Therefore, the thickness is preferably 10 nm or less.
[0010]
Further, it is preferable to form a gas barrier layer on the second electrode in order to increase durability against oxygen, moisture, and the like. At this time, it is preferable that the gas barrier layer be formed of a silicon compound such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride in order to increase the adhesion with the second electrode which is an inorganic substance. In particular, since silicon nitride and silicon oxynitride have excellent insulation properties, the gas barrier layer made of such a material also has an effect of preventing electric leakage during energization.
[0011]
In addition, in order to protect the electrodes, the electro-optical layer, and the like, it is desirable to provide a protective layer so as to cover the gas barrier layer after forming the gas barrier layer. At this time, it is preferable to provide a surface protective layer on the surface side. In this way, for example, by providing a layer having a function such as pressure resistance and abrasion resistance, antireflection properties, gas barrier properties, and ultraviolet blocking properties as a surface protective layer, the light emitting layer and the electrode, and further, the gas barrier layer is also provided. The light-emitting element can be protected by the surface protective layer, and the life of the light-emitting element can be further increased.
[0012]
Further, an electro-optical device according to the present invention is manufactured by the above-described method. According to another aspect of the invention, an electronic apparatus includes the above-described electro-optical device. Accordingly, an electronic device including a large-sized display portion with high performance and high reliability can be provided.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
An electro-optical device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, prior to describing the method for manufacturing the electro-optical device of the present invention, an EL display device using an organic electroluminescent (EL) material will be described as an example of the electro-optical device to which the method of the present invention is applied.
The wiring structure of the EL display device of this example will be described with reference to FIG.
An EL display device (electro-optical device) 1 shown in FIG. 1 is an active matrix EL display device using a thin film transistor (hereinafter, abbreviated as TFT) as a switching element.
[0014]
As shown in FIG. 1, the
The data
[0015]
Further, in each of the pixel regions X, a switching
[0016]
According to the
[0017]
Next, a specific configuration of the
As shown in FIG. 2, the
[0018]
The
In the
Further, scanning
[0019]
Further, an
[0020]
The scanning
[0021]
In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, the
Although only the
[0022]
In the case of a so-called top emission type EL display device, the substrate
[0023]
Further, in the case of a so-called back emission type EL display device, since the display light is extracted from the
[0024]
Further, a
Under such a configuration, the light emitting element emits light by combining the holes injected from the
[0025]
Since the
As a material for forming the
[0026]
As a material for forming the
Further, these polymer materials include polymer materials such as perylene dyes, coumarin dyes, and rhodamine dyes, rubrene, perylene, 9,10-diphenylanthracene, tetraphenylbutadiene, nile red, coumarin 6, and quinacridone. , Etc., can be used.
It should be noted that a conventionally known low molecular material can be used instead of the above polymer material. Further, an electron injection layer may be formed on such a
[0027]
In addition, as shown in FIGS. 3 to 5, in the present embodiment, the
[0028]
Here, regarding the surrounding
[0029]
As shown in FIGS. 3 to 5, the
[0030]
As a material for forming the
The modified
[0031]
A
[0032]
In the
[0033]
In the
[0034]
The upper layer of the first
The
[0035]
Note that TFTs (TFTs for driving circuits) included in the scanning
[0036]
On the surface of the second
The layers up to the second
[0037]
Here, in the
[0038]
On the surface of such a
[0039]
Next, as one embodiment of the present invention, an example of a method of manufacturing the
[0040]
First, as shown in FIG. 6A, a
[0041]
Next, as shown in FIG. 6B, a
[0042]
Next, as shown in FIG. 6C, an
[0043]
Subsequently, the organic layer is patterned using a photolithography technique and an etching technique, and a
[0044]
Next, a region showing lyophilicity and a region showing lyophobicity are formed on the surface of the
[0045]
That is, a substrate (the
[0046]
Note that this CF 4 In the plasma treatment, the electrode surface 23c of the
[0047]
Next, the
[0048]
Here, the droplet discharged from the discharge nozzle spreads on the electrode surface 23 c on which the lyophilic processing has been performed, and fills the opening 25 a of the
Note that, after the hole transport layer forming step, it is preferable to perform the step in an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere in order to prevent oxidation of the
[0049]
Next, the
In this light-emitting layer forming step, for example, a blue (B) light-emitting layer forming material is selectively applied to the blue display region by the above-described ink-jet method, dried, and then green (G) and red in the same manner. (R) is also selectively applied to its display area and dried.
If necessary, an electron injection layer may be formed on such a
[0050]
Next, as shown in FIG. 7D, a nitrogen plasma treatment is performed on the
[0051]
Next, as shown in FIG. 7E, a
[0052]
Then, finally, the surface of the
[0053]
In the method of manufacturing such an
Further, since the modified
[0054]
[Second embodiment]
Next, an electro-optical device according to a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
The electro-
[0055]
The
The
[0056]
The
[0057]
The surface
[0058]
When the
Further, since the
[0059]
Next, the electronic device of the present invention will be described. An electronic apparatus according to an embodiment of the invention includes the above-described EL display device (electro-optical device) as a display unit, and specifically includes an electronic device illustrated in FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 9,
Since the electronic device illustrated in FIG. 9 includes the display unit including the EL display device (electro-optical device), a high-quality display with high electric performance can be obtained.
[0060]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modifications without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the first embodiment, the bottom emission type configuration is used, and in the second embodiment, the top emission type configuration is adopted. However, which one to adopt can be arbitrarily determined. It is also possible to adopt a configuration in which emitted light is extracted from both the substrate body side and the cathode side. In this case, it is necessary to use a transparent conductive material for both the anode and the cathode.
[0061]
In the EL display device of each embodiment, the first electrode functions as an anode and the second electrode functions as a cathode in the present invention. May be configured to function as the anodes. However, in that case, it is necessary to switch the formation positions of the
Furthermore, the configuration of the
[0062]
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a wiring structure of an electro-optical device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a configuration of the electro-optical device.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AB in FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line CD of FIG. 2;
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 3;
FIG. 6 is a sectional view for explaining a method of manufacturing the electro-optical device in the order of steps.
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view of an electro-optical device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 9 is a perspective view illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
[Explanation of symbols]
1, 1 'EL display device (electro-optical device), 23 pixel electrode (first electrode), 30 modified film, 40 gas barrier layer, 50, 50' cathode (second electrode), 60 ... Emission layer (electro-optic layer), 200 ... Substrate, 204 ... Protective layer, 205 ... Buffer layer, 206 ... Surface protective layer, 1000 ... Mobile phone (electronic equipment)
Claims (11)
上記第1の電極の上に電気光学層を形成する工程と、
窒素プラズマ処理により上記電気光学層の表面改質を行なう工程と、
上記電気光学層の上に第2の電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする、電気光学装置の製造方法。Forming a first electrode on the substrate;
Forming an electro-optic layer on the first electrode;
Performing a surface modification of the electro-optical layer by a nitrogen plasma treatment;
Forming a second electrode on the electro-optic layer.
上記基板上に、上記第1の電極の形成位置に対応した複数の開口部を有するバンク構造体を形成する工程と、
上記バンク構造体の各開口部にそれぞれ電気光学層を形成する工程と、
窒素プラズマ処理により上記バンク構造体及び上記電気光学層の表面改質を行なう工程と、
上記バンク構造体及び上記各電気光学層を覆うように第2の電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする、電気光学装置の製造方法。Forming a plurality of first electrodes on the substrate;
Forming a bank structure having a plurality of openings corresponding to the formation position of the first electrode on the substrate;
Forming an electro-optic layer in each opening of the bank structure,
Performing a surface modification of the bank structure and the electro-optical layer by nitrogen plasma processing;
Forming a second electrode so as to cover the bank structure and each of the electro-optical layers.
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