(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子が配列形成されると共にこれを覆う状態で保護膜が設けられた第１基板と、
前記第１基板における前記保護膜側に対向配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に狭持されたスペーサと
を備え、
前記保護膜が、
窒素（Ｎ）／シリコン（Ｓｉ）組成比が１．３３未満である、シリコンリッチな下層側の第１の窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜と、
Ｎ／Ｓｉ組成比が１．３３以上である、窒素リッチな上層側の第２の窒化シリコン膜と
を含む２層以上の窒素シリコン膜が積層されてなる積層構造膜であると共に、
前記保護膜の総膜厚が１μｍ以上かつ１０μｍ以下であり、
前記スペーサの支持部における前記保護膜を最表面とする前記第１基板の表面硬さが、インデンテーション法による測定においての圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で２ＧＰａ以上となっている
表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の表示装置において、
前記保護膜が、厚みが１μｍである前記第１の窒化シリコン膜と、厚みが１μｍである前記第２の窒化シリコン膜とが積層されてなる２層構造の窒化シリコン膜であると共に、
前記保護膜の総膜厚が２μｍである
表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
前記スペーサは、前記発光素子間、および当該発光素子が配列形成された表示領域の外側の少なくとも一方に配置されている
表示装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記第１基板と第２基板との間には、接着剤層が充填されている
表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記第１基板と前記第２基板との間には、前記発光素子が配列形成された表示領域の外側を囲んで封止樹脂層が設けられ、
前記スペーサは、前記封止樹脂層の外側における前記第１基板と前記第２基板との間に設けられている
表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記第１基板と第２基板との間は、前記スペーサによって所定間隔に保たれている
表示装置。
【請求項７】
第１基板上に発光素子を配列形成する工程と、
前記発光素子を覆う状態で前記第１基板上に保護膜を形成する工程と、
前記第１基板における前記保護膜の成膜面側にスペーサを介して第２基板を貼り合わせる工程と
を含み、
前記保護膜を、
窒素（Ｎ）／シリコン（Ｓｉ）組成比が１．３３未満である、シリコンリッチな下層側の第１の窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜と、
Ｎ／Ｓｉ組成比が１．３３以上である、窒素リッチな上層側の第２の窒化シリコン膜と
を含む２層以上の窒素シリコン膜が積層されてなる積層構造膜とすると共に、
前記保護膜の総膜厚を１μｍ以上かつ１０μｍ以下とし、
前記スペーサの支持部における前記保護膜を最表面とする前記第１基板の表面硬さが、インデンテーション法による測定においての圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で２ＧＰａ以上となるようにする
表示装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の表示装置の製造方法において、
前記保護膜を、厚みが１μｍである前記第１の窒化シリコン膜と、厚みが１μｍである前記第２の窒化シリコン膜とが積層されてなる２層構造の窒化シリコン膜とすると共に、
前記保護膜の総膜厚を２μｍとする
表示装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の表示装置の製造方法において、
前記第１基板と第２基板とを貼り合わせる工程では、当該第１基板と第２基板とを互いに押し圧する
表示装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法において、
前記第１基板と第２基板とを貼り合わせる工程の前に、前記第２基板上にスペーサを立設する工程を含む
表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および表示装置の製造方法に関し、特には複数の発光素子を２枚の基板間に狭持してなる表示装置および表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネルディスプレイの一つとして、有機電界発光素子を配列形成してなる有機発光ディスプレイが注目されている。有機発光ディスプレイは、自発光型の有機電界発光素子を用いたことにより、視野角が広く消費電力が低いという特性を有し、また、高精細度の高速ビデオ信号に対しても十分な応答性を有するものと考えられており、実用化に向けて開発が進められている。
【０００３】
有機電界発光素子は、２枚の電極間に、発光層を含む１層以上の有機層を狭持しており、発光層で生じた発生光を少なくとも１方の電極側から取り出す構成となっている。このような構成の有機電界発光素子を用いた表示装置は、例えば有機電界発光素子が配列形成された第１基板と第２基板とが、樹脂などを介して貼り合わせられている。
【０００４】
以上のような表示装置においては、第１基板と第２基板との間にスペーサ（支柱）を狭持させることにより、第１基板と第２基板との貼り合わせ時およびその後の第１基板と第２基板との接触による有機電界発光素子の破壊を防止する構成が提案されている（以上、下記特許文献１，２参照）。
【０００５】
また、スペーサを第２基板上に形成することにより、スペーサ形成プロセスによる有機電界発光素子へのダメージを回避できる構成も提案されている（以上、下記特許文献３〜５参照）。
【０００６】
すなわち、第１基板上の有機電界発光素子を覆う状態で設けられた保護膜上において、第２基板上に形成されたスペーサが支持される構成において、この保護膜は、２Ｈ以上の膜硬度を有する材料で形成されることが好ましいとされている。また、スペーサに弾力性を持たせることにより、基板間に発生する応力が緩和されるとしている（以上、下記特許文献３，４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１-２９７４７７号公報（第８段落および第１７段落参照）
【特許文献２】特開２００２-１５１２５２号公報（第１１段落参照）
【特許文献３】特許第３５０１１４８号公報（第１８段落、および第２２段落参照）
【特許文献４】特開２００３-２４３１５４号公報（第３２段落、および５３段落参照）
【特許文献５】特開２００３-２５７６５８号公報（第７段落参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したようなスペーサを設けた表示装置においては、スペーサが配置される位置により、保護膜の下地構成が著しく異なる。例えば、有機電界発光素子間であっても、保護膜の下地に弾力性を有する有機層が設けられる場合もある。そして、このような下地が弾力性を有する箇所にスペーサが配置された場合には、基板間に発生する応力がスペーサに集中することで保護膜にクラック（割れ）が発生し易くなる。
【０００９】
一方、スペーサに弾力性を持たせることにより、基板間に発生する応力が緩和されて保護膜にクラックが発生し難くなる。このようなスペーサを構成する材料としては、単位構造の中に剛直基を含まない高分子材料やシリコーンゴム、各種合成ゴムが用いられる（上記特許文献３）。ところが、このような材料を用いてスペーサを構成した場合には、スペーサからの不純物成分の染み出しや、スペーサ形成時における硬化条件を甘くすることによって誘発される不純物成分の染み出しが発生し易くなる。そして、染み出した不純物成分は、表示装置内の汚染を汚染する要因となり、特に有機電界発光素子のシミやダークスポット等の表示不良の要因となり易い。
【００１０】
そこで本発明は、硬質材料からなるスペーサを用いた場合であっても発光素子を覆う保護膜の破壊を確実に防止することができ、これにより発光素子の特性を維持することが可能な表示装置、およびこの表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の表示装置は、発光素子が配列形成されると共にこれを覆う状態で保護膜が設けられた第１基板と、この第１基板の保護膜側に対向配置された第２基板と、当該第１基板と第２基板との間に狭持されたスペーサとを備えている。ここで、保護膜は、窒素（Ｎ）／シリコン（Ｓｉ）組成比が１．３３未満であるシリコンリッチな下層側の第１の窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜と、Ｎ／Ｓｉ組成比が１．３３以上である窒素リッチな上層側の第２の窒化シリコン膜とを含む２層以上の窒素シリコン膜が積層されてなる積層構造膜であると共に、この保護膜の総膜厚が１μｍ以上かつ１０μｍ以下となっている。また、スペーサの支持部における保護膜を最表面とする第１基板の表面硬さが、インデンテーション法による測定においての圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で２ＧＰａ以上となっている。
本発明の表示装置の製造方法は、第１基板上に発光素子を配列形成する工程と、発光素子を覆う状態で第１基板上に保護膜を形成する工程と、第１基板における保護膜の成膜面側にスペーサを介して第２基板を貼り合わせる工程とを含むようにしたものである。ここで、保護膜を、窒素（Ｎ）／シリコン（Ｓｉ）組成比が１．３３未満であるシリコンリッチな下層側の第１の窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜と、Ｎ／Ｓｉ組成比が１．３３以上である窒素リッチな上層側の第２の窒化シリコン膜とを含む２層以上の窒素シリコン膜が積層されてなる積層構造膜とすると共に、この保護膜の総膜厚を１μｍ以上かつ１０μｍ以下とする。また、スペーサの支持部における保護膜を最表面とする第１基板の表面硬さが、インデンテーション法による測定においての圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で２ＧＰａ以上となるようにする。
【００１２】
本発明の表示装置および表示装置の製造方法においては、スペーサの支持により保護膜が破壊されることはなく、保護膜によって発光素子を保護し、発光素子の特性を維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の表示装置および表示装置の製造方法によれば、下地の状態やスペーサの材質によらずに保護膜の破壊を防止でき、これにより不純物の染みだしの無いスペーサを用いることで汚染を防止しつつ、発光素子を保護膜で完全に保護することが可能となるため、発光素子の特性を維持して信頼性の高い表示を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の表示装置およびその製造方法の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。各実施形態においては、発光素子として有機電界発光素子を用いた上面発光型の表示装置について、その構成を製造工程順に説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の表示装置の製造工程を示す断面工程図である。また図２は、ここで作製する表示装置の主要構成部材を示した一部切り欠き平面図である。以下、図１に基づき図２を参照しつつ第１実施形態の表示装置の製造方法を説明する。
【００１６】
先ずは、以下のように通常の工程を行う。すなわち、図１（１）に示すように、ガラス、プラスチック、石英などからなる絶縁性基板を用意し、これを第１基板１とする。尚、図３に示すように、この第１基板１は、複数の装置領域Ａが設定された大型の基板であっても良い。
【００１７】
次に、ここでの図示は省略したが、この第１基板１に設定された複数の装置領域Ａ上に、薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）を備えた発光素子の駆動回路を形成し、これらの駆動回路を覆う状態で平坦化絶縁膜を形成する。平坦化絶縁膜は、例えばポリイミドからなり、スピンコート法により形成する。その後、この平坦化絶縁膜に対して、パターン露光と現像処理を行うことにより、ＴＦＴに達する接続孔（図示省略）を形成する。
【００１８】
続いて先の図１（１）に示すように、上記平坦化絶縁膜で覆われた第１基板１上に下部電極７を形成する。この場合、例えば蒸着法またはスパッタ法により、上記接続孔を埋め込む状態で導電膜を形成し、この導電膜をパターニングすることにより、接続孔を介してＴＦＴに接続された下部電極７を形成する。この下部電極７は、ここで作製する発光素子の陽極として用いられるものであり、ＣｒやＡｌ合金及びＡｇ合金等の反射膜上に、ＩＴＯ膜を積層した層構造を有して画素毎にパターン形成されていることとする。尚、ここでの図示は省略したが、下部電極７の形成と同一工程で、隣接する下部電極７間に補助電極を形成する。この補助電極は、下部電極７と絶縁された状態で、例えば格子状に配置されることとする。また下部電極７は、各装置領域の中央に設定された表示領域１ａに配列形成される。
【００１９】
次に、各下部電極７の周縁を覆う状態で、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる素子分離膜９を形成する。この素子分離膜９は、下部電極７の中央を露出する状態で形成され、この露出部分が画素開口９ａとなる。また、この素子分離膜９は、補助電極の表面も露出させる形状にパターン形成される。このような形状の素子分離膜９は、先ず、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン膜を成膜した後、この酸化シリコン膜に開口部を形成するパターンエッチングすることにより形成される。
【００２０】
以上の後、画素開口９ａ内に露出する下部電極７を覆う状態で、表示領域１ａに有機層１１を形成する。この有機層１１は、少なくとも有機発光層を備えたものであり、必要に応じてこの有機発光層の下部電極７側に正孔注入層、正孔輸送層が積層され、また有機発光層の上面側に電子輸送層が積層された層構造となっている。このような有機層１１は、例えば蒸着成膜により形成され、白色発光する発光素子であれば図示したように表示領域１ａの全面に同一膜として成膜されて良い。また、各画素開口９ａに対応させて、赤色発光用の有機層、緑色発光用の有機層、さらには青色発光用の有機層を個別に蒸着成膜しても良い。
【００２１】
尚、補助電極上の全面を覆う状態で有機層１１が形成された場合には、有機層１１の一部をパターンエッチングすることにより補助電極の一部を露出させる工程を行うこととする。
【００２２】
次に、有機層１１を覆う状態で、各表示領域１ａに上部電極１３を形成する。この上部電極１３は、各発光素子に共通の陰極として形成される。この上部電極１３は、ここで作成する発光素子が微量共振器として構成される場合には半反射半透明性のあるＭｇやＡｇ合金が用いられる。また４００から８００ｎｍの波長領域で５０％以上の透過性を有する透明性電極であるＩＺＯやＩＴＯ等の電極や、ＭｇＡｇ等の合金の積層膜でも構わない。一例としては、無機材料のフッ化リチウムからなる電子注入層（図示省略）を約１ｎｍの膜厚で形成した後、この電子注入層上に例えばマグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）とを１０：１の比率で混合した半透過性のＭｇＡｇ合金からなる上部電極１３を約１０ｎｍの膜厚で形成する。
【００２３】
以上のようにして、各画素開口部９ａに、陽極となる下部電極７と、陰極となる上部電極１３との間に有機層１１を狭持してなる発光素子（有機電界発光素子）ＥＬを形成する。
【００２４】
そして、このような構成の発光素子ＥＬを形成した後、これらの発光素子ＥＬを覆う状態で、第１基板１上の全面に保護膜１５を形成する。この保護膜１５は、４００から８００ｎｍの波長領域で５０％以上の透過性を有する材料のうち、防湿性に優れた材料を用いて構成されることが好ましい。このような材料として、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が用いられる。そして本発明においては、この保護膜１５が、次に説明する表面硬さによって規定されているところに特徴がある。
【００２５】
つまり、この保護膜１５は、第１基板１側の最表面を構成する層となり、この保護膜１５表面が、後述する第２基板側に設けた柱状スペーサを支持する面となる。このため、保護膜１５は、柱状スペーサの支持部における保護膜１５を最表面とする第１基板１側の表面硬さが所定値となるように、層構造や膜厚が設定されているのである。ここでの表面硬さは、インデンテーション法による圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で２ＧＰａ以上であることとする。尚、ここでは、厚さ数μｍの保護膜１５を最表面とする表面硬さを測定するため、圧子の侵入量をナノメートル（ｎｍ）単位の精度で制御できる装置を用いる。
【００２６】
ここで、保護膜１５を設けた状態での第１基板１側における柱状スペーサの支持部は、発光素子ＥＬが設けられていない部分に設定される。具体的には、表示領域１ａ内における発光素子ＥＬ間（画素間ａ）、表示領域１ａを囲む額縁領域１ｂにおける内周部ｂ、および額縁領域１ｂにおける最外周部ｃである。これらの各部分ａ〜ｃは、保護膜５の下地状態がそれぞれ異なる。このため、同一の保護膜１５を形成した場合であっても、下地状態に左右されて表面硬さに差が生じる。
【００２７】
そこで、保護膜１５の構成を決定する前には、上述した各部分ａ〜ｃと同様の下地構造を有する部分上に、保護膜１５を形成したサンプルを実験的に作製する。ここでは、サンプルとして、実際の表示装置と同様の製造工程を経て第１基板１上に保護膜１５までを形成したものを用いることとする。そして、各サンプルにおける各部分ａ〜ｃの保護膜１５の表面硬さをインデンテーション法によって測定する。この測定結果から、各部分ａ〜ｃの圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で２ＧＰａ以上となっていることが確認された場合に、確認された構成の保護膜１５を本表示装置における保護膜１５の構成として採用する。
【００２８】
ここで、保護膜１５を構成する材料として採用される窒化シリコン膜は、通常ＣＶＤ法によって成膜されるが、このようにして得られる窒化シリコン膜は、窒素（Ｎ）／シリコン（Ｓｉ）組成の化学量論比１．３３（Ｓｉ3Ｎ4）とすると、Ｎ／Ｓｉ組成比１．３３以上の窒素リッチな膜は、膜強度および防湿性に優れるがカバレッジ性が劣る。一方、Ｎ／Ｓｉ組成比１．３３未満のシリコンリッチな膜はカバレッジ性能に優れるが膜強度および防湿性が劣る。このため、Ｎ／Ｓｉ組成比１．３３未満のシリコンリッチな窒化シリコン膜の上部に、Ｎ／Ｓｉ組成比１．３３以上の窒素リッチな窒化シリコン膜を積層した保護膜１５を形成することとする。このような積層構造の保護膜１５は、同一ＣＶＤ成膜装置内で成膜条件を変更した成膜を行うことで形成される。
【００２９】
また、窒化シリコン膜からなる保護膜１５を形成する場合、その厚みが薄ければ上部電極１３直上の微小異物等のカバレッジが悪くなり、異物起因のシミ不良を誘発の可能性が高い。一方、保護膜１５の厚みを厚くすると、応力やＣＶＤ等のダメージによって発光素子ＥＬの素子特性悪化を引き起こす。このような理由により、窒化シリコン膜からなる保護膜１５の総膜厚は、１μｍ〜１０μｍが適当である。そして以上の観点から、Ｎ／Ｓｉ組成比が１．３３未満の窒化シリコン膜１μｍ上に、Ｎ／Ｓｉ組成比が１．３３以上の窒化シリコン膜１μｍを積層し、総膜厚を２μｍとした構成の窒化シリコン膜を、保護膜１５として設計する。
【００３０】
そして、以上のように設計された上記積層構造の窒化シリコン膜を保護膜１５として成膜した上記サンプルを実験的に作製する。そして、このサンプルにおいて、上述した各部分ａ〜ｃについてインデンテーション法による膜評価を行う。この結果から、各部分ａ〜ｃの圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で、表面硬さが２ＧＰａ以上となっていれば、上記層構造の窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を保護膜１５として採用し、第１基板１上に成膜する。
【００３１】
尚、保護膜１５としては、上述した２層構造の窒化シリコン膜に限定されることはない。すなわち、保護膜１５は、上述した測定方法による表面硬さを有していれば、Ｎ／Ｓｉ組成比１．３３未満のシリコンリッチな膜を、窒素リッチな膜でサンドイッチした窒化シリコン膜の積層構造膜であっても良い。また、同一組成比の窒化シリコン膜からなる単層膜や、窒化シリコン膜で樹脂膜をサンドイッチ構造にした積層膜であっても良い。
【００３２】
ここで図４には、上記サンプルにおける画素開口９ａについて、インデンテーション法による膜評価を行った結果として、圧子の荷重−侵入深さ曲線のグラフを示す。
【００３３】
尚、上記インデンテーション法の測定条件は、例えば下記の通りである。
測定装置      ；Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製  ＴｒｉｂｏＩｎｄｅｎｔｅｒ
圧子          ；Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ（三角錐形）
測定モード    ；単一押し込み測定
圧子の侵入深さ；２００ｎｍ／４００ｎｍ／６００ｎｍ／８００ｎｍ／１０００ｎｍ
【００３４】
このグラフに示すように、インデンテーション法において圧子を押し込んでいくと、荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点が発生する。この点は、最表面を構成する保護膜が破壊された点であり、本グラフにおいては４００ｎｍの押し込み位置において保護膜（窒化シリコン膜）の破壊が生じている。この結果は、柱状スペーサを支持する部分ａ，ｂ、ｃでほぼ同様であった。尚、図４は、圧子の侵入深さ（Displacement）０ｎｍから６００ｎｍまでと、さらに連続して６００ｎｍから１５０ｎｍ付近までの荷重（Force）を示している。
【００３５】
また図５には、上記サンプルの各部分ａ〜ｃについて、上記設計の保護膜１５を最表面としたインデンテーション法による測定結果から算出した、各圧子の侵入深さ位置における弾性率（Ｅｒ）と表面硬さ(Haedness）を示す。尚、比較として、画素開口９ａについて保護膜１５の表面硬さを算出した結果も、合わせて示す。
【００３６】
各部分ａ〜ｃ，９ａにおいては、保護膜１５の膜厚２μｍの１／５である４００ｎｍ以上に圧子の侵入深さが達した位置において、荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点が発生し、膜破壊が生じている。そして図５を参照し、各部分ａ〜ｃにおける圧子の侵入深さ４００ｎｍにおける表面硬さ(Haedness）は、全て２ＧＰａ以上となっている。したがって、上述のように設計の窒化シリコン膜の積層構造からなる保護膜１５は、本表示装置の保護膜１５として適する構造であると判断される。これにより上記の保護膜１５を実際の表示装置における保護膜１５の構成として採用し、第１基板１上に形成する。
【００３７】
尚、図４の荷重〜侵入深さ曲線の不連続点から、保護膜（窒化シリコン膜）の耐荷重を求めることが出来る。すなわち、荷重＝５５００μＮ、変位＝４００ｎｍで破壊点に達したので、今回使用したダイアモンド圧子は先端１２０°であったため、保護膜にめり込んだ跡についた円錐は半径約６８０ｎｍになる。よって単位面積あたり、５５００μＮ÷（６８０×６８０×円周率）＝３８００μＮ／μｍ2の耐圧をもっている。このため、各柱状スペーサ１本あたりに、この耐圧以上の圧力が掛からなければ、窒化シリコン膜は破壊されることはない。
【００３８】
一方、上述した第１基板１側とは別に、ガラス、プラスチック、石英などの透明材料からなり、第１基板１とほぼ同一形状の第２基板２１を用意する。
【００３９】
次に、この第２基板２１に設定された複数の装置領域上に、ブラックマトリックス２３を形成する。このブラックマトリックス２３は、表示領域１ａにおいては画素間に対応して設けられ、また額縁領域１ｂにおいてはその全面を覆う状態で設けられる。このようなブラックマトリックス２３の形成は、先ず、第２基板２１上に、感光性の黒色樹脂をスピンコート法等により塗布し、この塗布膜を露光、現像、焼成処理することにより形成する。また、ブラックマトリックス２３は、黒色樹脂を用いたものに限定されることはなく、クロム（Ｃｒ）等の４００〜８００ｎｍの波長域で透過率５０％以下の材料であれば、特に制限無く用いることができる。ただし、クロムを用いる場合には、蒸着成膜したクロム膜をパターンエッチングすることでブラックマトリックス２３が形成される。
【００４０】
次に、ブラックマトリックス２３が形成された第２基板２１上に、各色のカラーフィルタ２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂを形成する。ここでは、例えば赤色の顔料を分散させたレジストをスピンコート法等を用いて第２基板２１上全面に塗布し、赤を着色したい部分に光が照射されるようなフォトマスクを介して照射し、現像することにより赤のカラーフィルタ２５Ｒを形成する。同様に、緑のカラーフィルタ２５Ｇと、青のカラーフィルタ２５Ｂとを順次形成した後、これらのカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを焼成する。
【００４１】
次いで、ブラックマトリックス２３、およびカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂが形成された第２基板２１上に、オーバーコート膜２７を形成する。このオーバーコート膜２７は、ブラックマトリックス２３、およびカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂが形成された第２基板２１上の平坦化と、カラーフィルタ材からの脱ガス等による発光素子ＥＬのダメージ軽減のために形成される。このようなオーバーコート膜２７は、例えば透明樹脂をスピンコート法により第２基板２１の全面に塗布成膜し、さらに露光・焼成等によって硬化させて形成する。ここでの透明樹脂とは、４００〜８００ｎｍの波長域で透過率が５０％以上であれば良い。また、このような透過率を有していれば、窒化シリコン等の無機材料からなるオーバーコート膜２７を形成しても良い。ただし、表面の平坦性を確保するためには、成膜方法に制限はないが、ブラックマトリックス２３の２倍程度の膜厚で形成することが好ましい。
【００４２】
以上の後、オーバーコート膜２７上に、ブラックマトリックス２３に重なる状態で複数の柱状スペーサ２９を形成する。
【００４３】
柱状スペーサ２９の形成箇所は、表示領域１ａ内においては、画素間ａに相当する部分の全てに配置するのではなく、数画素毎に配置することが好ましい。また、表示領域１ａ内における柱状スペーサ２９の配置状態は、配置間隔が等間隔ではなくランダムであっても良い。例えば、表示領域１ａが大画面化されている場合には、表示領域１ａの中央部において特に第１基板１−第２基板２１の基板間隔が狭くなりやすい。したがって、表示領域１ａの中央部に偏って多くの柱状スペーサ２９を配置することが、表示領域の全域において第１基板１−第２基板２１の基板間隔を均一化する上で有利となる。また、柱状スペーサ２９は、額縁領域１ｂの内周部ｂのみならず、額物領域１ｂの最外周部にも配置することで、表示領域の全域において第１基板１および第２基板２１の基板間隔のバラツキが抑制される。
【００４４】
これらの柱状スペーサ２９を構成する材料は、ダイアモンド以下の硬度であれば限定されることはなく、有機材料でも無機材料でも良い。有機材料であれば、例えばレジスト材料であっても良く、ゴム系フォトレジスト、環化ポリイソブレン系フォトレジスト、ポリイミド系フォトレジスト等が用いられる。環化ポリイソブレン系フォトレジストとしては、ＯＭＲ−８３［東京応化（株）製］やＣＢＲ−Ｍ９０１［ＪＳＲ社製］等が例示される。ポリイミド系レジストであれば、ＨＴＰＲ−１１００［東レ（株）製］等が例示される。一方、無機材料であれば、ＳｉＯ2等が好適に用いられる。
【００４５】
また柱状スペーサ２９は、例えば黒色顔料により黒色に着色したＮＮ７００（ＪＳＲ社製）により形成しても構わない。これにより、柱状スペーサ２９は黒色となり、ブラックマトリックス２３から外れた位置に柱状スペーサ２９が形成されたとしても、外観上の表示品位に与える影響を抑えることが出来る。
【００４６】
以上のような材質からなる柱状スペーサ２９の形状は、第２基板２１と平行方向における断面形状が、四角形や三角形等の多角形、円、楕円、ストライプ状等で形状に制限はない。また、以降に説明する第１基板１と第２基板２１との貼り合わせ時の位置精度出しを考慮した場合には、柱状スペーサ２９の径が第２基板２１側から先端に向かって細くなる順テーパー形状であることが望ましい。一方、上記貼り合わせ時およびその後に第１基板１側に生じる応力を考慮した場合には、柱状スペーサ２９の径が第２基板２１側から先端に向かって太くなる逆テーパーであることが、第１基板１側に与える応力を小さく抑える上で望ましい。また、柱状スペーサ２９が表示に対して影響を与えることがないように、ブラックマトリックス２３上からはみ出さないように、柱状スペーサ２９を形成することが好ましい。
【００４７】
さらに柱状スペーサ２９の高さは、上記貼り合わせ時およびその後における第１基板１側と第２基板２１側の接触回避のため、５μｍ以上であることが好ましい。また、第１基板１と第２基板２１との基板間隔が離れすぎると、貼り合わせ精度によっては発光素子ＥＬで発生した光の光漏れ不良が発生するため、１００μｍ以下である必要がある。ここでは、上記２つの不良が発生しないことを考慮し、第１基板１側の最上部と第２基板２１側の最上部との間隔が１５μｍ程度となるように、各柱状スペーサ２９の高さが設定されることする。この場合、表示領域１ａ内よりも、額縁領域１ｂに配置される柱状スペーサ２９を高くすることにより、柱状スペーサ２９を発光素子ＥＬ側で狭持した状態で第１基板１と第２基板２１とを貼り合わせた状態で、第１基板１と第２基板２１とが平行となるようにする。
【００４８】
次に、図１（２）に示すように、以上のように柱状スペーサ２９を設けた第２基板２１と、発光素子ＥＬを保護膜１５で覆ってなる第１基板１との貼り合わせを行う。
【００４９】
この際先ず、第１基板１の保護膜１５上または第２基板２１のオーバーコート膜２７上に、各表示領域１ａをそれぞれ囲む状態で、粘度の高い未硬化の封止樹脂を土手状に形成した封止樹脂層３１を形成する。この封止樹脂層３１は、エポキシやアクリル等を主材とする熱硬化もしくは光硬化性の樹脂を、ディスペンサー方式もしくは、シルクスクリーン方式等により表示領域１ａを囲むように額物領域１ｂに供給することで形成する。尚、この樹脂中には、額縁部においても第１基板１と第２基板２１との間隔を均一に保つため、スペーサを分散させても良い。スペーサとしては、ガラス繊維や、ガラスビーズもしくは、シリカ等の無機ビーズ、もしくはミクロパールＳＰ（積水化学製）等の有機系ビーズが用いられる。ここでは例えば、シリカタイプのミクロパールＳＩ（積水化学製）が用いられる。
【００５０】
次に、封止樹脂層３１で囲まれた第１基板１上の全面に、４００〜８００ｎｍの波長域で５０％以上の透過性を有する粘度の低い未硬化の熱硬化性樹脂もしくは光硬化性樹脂からなる接着剤層３３を塗布する。
【００５１】
その後、第１基板１の保護膜１５側と、第２基板２１側に形成した柱状スペーサ２９側とを対向配置した状態で、第１基板と第２基板２１とを位置合わせしながら、これらの基板１，２１を貼り合わせる。この際、第１基板１と第２基板２１が接触した状態で、これらの位置合わせを実施すると、第２基板２１側に形成した柱状スペーサ２９で保護膜１５に傷をつけ、ダークスポット等の表示不良発生を誘発する。よって、第１基板１と第２基板２１とを５００μｍ程度離間させた状態で第１回目の位置合わせを行い、次に第１基板１と第２基板２１とを所定の圧力で押圧して貼り合わせた状態で、最終的な位置合わせを行う。尚、この状態においては、第２基板２１側に形成した柱状スペーサ２９は、第１基板１における保護膜１５上において、画素間ａ、額縁領域１ｂの内周部ｂ、および額縁領域１ｂの最外周部ｃで支持された状態となる。
【００５２】
上記貼り合わせの後、加熱もしくは露光を行うことにより、封止樹脂層３１と接着剤層３３とを硬化させ、これにより第１基板１と第２基板２１とを、この間に発光素子ＥＬを狭持させた状態で完全固体封止する。
【００５３】
尚、本実施例では、額縁領域１ｂを封止樹脂層３１を設ける構成としたが、水蒸気等の外的ダメージに対する信頼性に問題がないのであれば、封止樹脂層３１を設けずに透過性を有する樹脂だけで、全面固体封止しても構わない。
【００５４】
そして、以上のように第１基板１と第２基板２１とを貼り合わせて完全固体封止を行った後、第１基板１と第２基板２１とを、図３に示した装置領域Ａ毎に分割して表示装置３５を完成させる。
【００５５】
このようにして得られた表示装置３５は、柱状スペーサ２９の支持部における保護膜１５を最表面とする第１基板１側の表面硬さが、インデンテーション法による測定においての圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で２ＧＰａ以上となるように保護膜１５が構成されたものとなる。
【００５６】
このような構成の表示装置３５においては、保護膜１５の下層に弾力性を有する有機層などの材料層が設けられている場合であっても、保護膜１５の下地状態を考慮してその表面硬さが規定されていることになる。そして、インデンテーション法による測定値で規定される保護膜１５を最表面とする第１基板１の表面硬さは、圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点の硬度を２ＧＰａ以上と規定している。このような表面硬さが２ＧＰａ以上であれば、以下に示すように、保護膜１５によって発光素子ＥＬが完全に保護され、発光素子ＥＬに表示不良が生じることはない。
【００５７】
下記表１には、インデンテーション法によって測定した保護膜の表面硬度と、発光素子の表示不良の一つである、「シミ不良」との関係を示す。尚、表面硬度は、インデンテーション法による測定においての圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点（侵入深さ４００ｎｍ）で算出した値である。また測定は、保護膜の表面硬度が最も弱くなると考えられる下地構造の上部（すなわち発光素子部）で測定した値である。
【表１】
0004742730.tif 000002
【００５８】
上述したように、保護膜の表面硬度は、当該保護膜が同一の膜硬度であっても、その下地構造によって異なる値となるが、この表１に示されるように、表面硬度２ＧＰａ以上に保たれている保護膜であれば、スペーサの支持により保護膜が破壊されることはなく、この保護膜によって発光素子が保護され、その結果として表示不良の発生が抑えられることが確認された。
【００５９】
したがって、下地の状態やスペーサ（ここでは柱状スペーサ２９）の材質によらずに保護膜１５の破壊を防止でき、これにより不純物の染みだしの無い柱状スペーサ２９を用いることで汚染を防止しつつ、発光素子ＥＬを保護膜１５で完全に保護することが可能となるため、発光素子ＥＬの特性を維持して信頼性の高い表示を行うことが可能となる。
【００６０】
また、硬質の柱状スペーサ２９を用いても保護膜１５の破壊を防止できるため、柱状スペーサ２９によって第１基板１と第２基板２１との間隔を維持することも可能になる。
【００６１】
尚、図６には、シリコン基板上に成膜したそれぞれの膜厚（２μｍ、５μｍ）の窒化シリコン膜について、インデンテーション法による測定結果から得られた圧子の侵入深さと表面硬さとの関係を示す。これらの窒化シリコン膜は、ラザフォード後方散乱法によってＮ／Ｓｉ組成比が１．３３の化学量論比であることが確認された膜である。図６のグラフに示すように、窒化シリコン膜の下地が、シリコン基板のような硬質材料からなる場合には、圧子の押し込み深さが膜厚の１／５を越えても、表面硬さはほとんど変化しない。このことからも、表面硬さは、最表面層の下地の構成によって左右されるのであり、上述したように、柱状スペーサが支持される各部の表面硬さにより、保護膜の構成を規定することの重要性が分かる。
【００６２】
尚、上記インデンテーション法の測定条件は、下記の通りである。
測定装置      ；ＭＴＳ社製、Ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔｅｒ  ＸＰ
圧子          ；Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ（三角錐形）
測定モード    ；単一押し込み測定
圧子の侵入深さ；最大押し込み深さ１μｍ
最大荷重      ；７００ｍＮ
測定条件    ；連続剛性測定（ＭＴＳ社システムズ社特許技術）
【００６３】
＜第２実施形態＞
図７は第２実施形態の表示装置の製造工程を示す断面工程図である。この図に示す第２実施形態が、上述した第１実施形態と異なるところは、第２基板２１側にオーバーコート膜を設けず、ブラックマトリックス２３上に直接、柱状スペーサ２９を設けるところにあり、他の構成は同様である。
【００６４】
すなわち、図７（１）に示すように、第１実施形態と同様にして、第１基板１側に、発光素子ＥＬを形成してこれを保護膜１５で覆う。保護膜１５は、第１実施形態と同様に、柱状スペーサの支持部における保護膜１５を最表面とする第１基板１側の表面硬さが、インデンテーション法による測定においての圧子の荷重−侵入深さ曲線が不連続となる点で２ＧＰａ以上となることが確認された構成で形成される。
【００６５】
一方、第２基板２１側には、第１実施形態と同様にブラックマトリックス２３を形成し、次いでカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを形成した後、オーバーコート膜を設けずに柱状スペーサ２９を形成する。この柱状スペーサ２９は、第１実施形態と同様に形成される。
【００６６】
その後、図７（２）に示すように、第１実施形態と同様にして、第１基板１と第２基板２１とを貼り合わせる工程、および各装置領域を分割する工程を行う。これにより表示装置３５’を完成させる。
【００６７】
以上のようにして得られた構成の表示装置３５’であっても、保護膜１５が第１実施形態と同様に構成されていることから、第１実施形態と同様に、下地の状態やスペーサ（ここでは柱状スペーサ２９）の材質によらずに保護膜１５の破壊を防止でき、これにより不純物の染みだしの無い柱状スペーサ２９を用いることで汚染を防止しつつ、発光素子ＥＬを保護膜１５で完全に保護することが可能となるため、発光素子ＥＬの特性を維持して信頼性の高い表示を行うことが可能となる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
図８は第３実施形態の表示装置の製造工程を示す断面工程図である。この図に示す第３実施形態が、上述した第１実施形態と異なるところは、第２基板側に設けた柱状スペーサの構成にあり、第１基板１側の構成は同様である。
【００６９】
すなわち、第２基板２１側には、第１実施形態と同様のカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂが設けられていると共に、これらのカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを積層してなる疑似ブラックマトリックスが柱状スペーサを兼ねて設けられているのである。
【００７０】
ここでは先ず図８（１）に示すように、第２基板２１上に、ブラックマトリックスを形成せずに、第１実施形態で説明したと同様の手順で各色のカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを形成し、これらを焼成する。この際、画素開口に対応する領域以外の領域には、全色のカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを重ねて形成する。これにより、画素間ａおよび額縁領域１ｂには、全色のカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを重ねた疑似ブラックマトリックス４１が設けられる。
【００７１】
そして、この疑似ブラックマトリックス４１の部分が、全色のカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを重ねたことにより他の部分よりも高く形成されるため、柱状スペーサの役割も果たすものとして形成される。
【００７２】
その後、図８（２）に示すように、第１実施形態と同様にして、第１基板１と第２基板２１とを貼り合わせる工程、および各装置領域を分割する工程を行う。これにより表示装置４３を完成させる。
【００７３】
このような構成の表示装置４３であっても、保護膜１５が第１実施形態と同様に構成されていることから、第１実施形態と同様に、下地の状態やスペーサ（ここでは疑似ブラックマトリックス４１を兼ねる柱状スペーサ）の材質によらずに保護膜１５の破壊を防止でき、これにより不純物の染みだしの無い柱状スペーサを用いることで汚染を防止しつつ、発光素子ＥＬを保護膜１５で完全に保護することが可能となるため、発光素子ＥＬの特性を維持して信頼性の高い表示を行うことが可能となる。
【００７４】
＜第４実施形態＞
図９は第４実施形態の表示装置の製造工程を示す断面工程図である。この図に示す第４実施形態が、上述した第３実施形態と異なるところは、全色のカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを重ねた疑似ブラックマトリックス４１の上部に、柱状スペーサ２９を設けたところにあり、第１基板１側の構成は同様である。
【００７５】
すなわち先ず、図９（１）に示すように、第３実施形態において図８（１）を用いて説明したと同様にして、第２基板２１上に各色のカラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを形成し、これらを重ねた疑似ブラックマトリックス４１を形成する。
【００７６】
その後、この疑似ブラックマトリックス４１上に、柱状スペーサ２９を形成する。柱状スペーサ２９の形成は、第１実施形態と同様であることとする。尚、柱状スペーサ２９の高さは、疑似ブラックマトリックス４１の高さを引いた高さであっても良い。尚、擬似ブラックマトリックス４１を形成した後、これを覆う状態で平坦化のためのオーバーコート膜を形成しても良い。オーバーコート膜の上部に第１実施形態と同様に柱状スペーサ２９を形成する。
【００７７】
以上の後、図９（２）に示すように、第１実施形態と同様にして、第１基板１と第２基板２１とを貼り合わせる工程、および各装置領域を分割する工程を行う。これにより表示装置４３’を完成させる。
【００７８】
このような構成の表示装置４３’であっても、保護膜１５が第１実施形態と同様に構成されていることから、第１実施形態と同様に、下地の状態やスペーサ（ここでは柱状スペーサ２９）の材質によらずに保護膜１５の破壊を防止でき、これにより不純物の染みだしの無い柱状スペーサを用いることで汚染を防止しつつ、発光素子ＥＬを保護膜１５で完全に保護することが可能となるため、発光素子ＥＬの特性を維持して信頼性の高い表示を行うことが可能となる。
【００７９】
以上説明した第１〜第４実施形態のようにして得られた表示装置については、−３０から８０℃を反復するヒートサイクル試験を実施したが、第１基板１側に形成したＴＦＴ等の素子欠陥もなく、保護膜１５の破壊によるダークスポットの発生もないことが確認された。
【００８０】
尚、上述した第１実施形態〜第４実施形態においては、第１基板１と第２基板との間隔を規定するためのスペーサとして、柱状スペーサを設けた構成を説明した。しかしながら、本発明の表示装置は、これに限定されることはなく、ビーズ状のスペーサを封止樹脂中に分散させて用いても良い。この場合、画素開口内にスペーサが配置される可能性もあるため、画素開口における保護膜の表面硬さも、上述のように規定した値となるように保護膜を構成することが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１実施形態を説明する断面工程図である。
【図２】表示装置の平面図である。
【図３】第１基板の構成図である。
【図４】窒化シリコン膜を最表面としたインデンテーション法による測定を行った結果として得られた圧子の荷重−侵入深さ曲線のグラフである。
【図５】保護膜を最表面としたインデンテーション法による測定結果から算出した圧子の侵入深さ位置における弾性率（Ｅｒ）と表面硬さ(Haedness）を示すフラ府である。
【図６】シリコン基板上に成膜した窒化シリコン膜についてインデンテーション法による測定結果から得られた圧子の侵入深さと表面硬さとの関係を示すグラフである。
【図７】第２実施形態を説明する断面工程図である。
【図８】第３実施形態を説明する断面工程図である。
【図９】第４実施形態を説明する断面工程図である。
【符号の説明】
【００８２】
１…第１基板、１５…保護膜、２１…第２基板、２９…柱状スペーサ（スペーサ）、３１…封止樹脂層、３３…接着剤層、３５，３５’，４３，４３’…表示装置、ＥＬ…発光素子
【図１】
0004742730.tif 000003
【図２】
0004742730.tif 000004
【図３】
0004742730.tif 000005
【図４】
0004742730.tif 000006
【図５】
0004742730.tif 000007
【図６】
0004742730.tif 000008
【図７】
0004742730.tif 000009
【図８】
0004742730.tif 000010
【図９】
0004742730.tif 000011