(57)【要約】【課題】水分に対するバリア特性を改善して、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を実現する。【解決手段】樹脂基板１００に発光層としての有機ＥＬ層３０が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層３０と前記樹脂基板１００の間には、下地層とＡｌＯｘを有するバリア層１０が形成され、前記下地層は前記ＡｌＯｘよりも前記樹脂基板１００側に形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。【選択図】図２
2017212038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板に発光層としての有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ表示装置であって、
前記有機ＥＬ層と前記樹脂基板の間には、下地層とＡｌＯｘを有するバリア層が形成され、
前記下地層は前記ＡｌＯｘよりも前記樹脂基板側に形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記樹脂基板はポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記下地層は金属であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記下地層はＡｌであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記下地層は、ＳｉＯ層、ＳｉＮ層、または、ＳｉＯ、ＳｉＮの積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記バリア層はさらに、ＳｉＯ層、ＳｉＮ層のいずれか、または、ＳｉＯ、ＳｉＮの積層膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記有機ＥＬ層を覆って保護フィルムが配置され、
前記保護フィルムと前記有機ＥＬ層の間には、第２の下地層と第２のＡｌＯｘを有する第２のバリア層が形成され、
前記第２の下地層は前記第２のＡｌＯｘよりも前記保護フィルム側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記第２の下地層はＡｌで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項９】
前記第２の下地層はＳｉＯ層、ＳｉＮ層のいずれか、または、ＳｉＯ、ＳｉＮの積層膜であることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
前記第２のバリア層はさらに、ＳｉＯ層、ＳｉＮ層のいずれか、または、ＳｉＯ、ＳｉＮの積層膜を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１１】
前記第２のバリア層と前記有機ＥＬ層の間にはカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１２】
前記保護フィルムと前記有機ＥＬ層の間にはポリイミド基板が形成され、前記第２のバリア層は前記ポリイミド基板に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１３】
第１の樹脂基板に白色発光層としての有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ表示装置であって、
前記第１の樹脂基板には第１の下地層と第１のＡｌＯｘを有する第１のバリア層が形成され、
前記第１の下地層は前記第１のＡｌＯｘよりも前記第１の樹脂基板側に形成され、
前記有機ＥＬ層を覆って第２の樹脂基板が配置され、前記第２の樹脂基板と前記有機ＥＬ層との間には、第２の下地層と第２のＡｌＯｘを有する第２のバリア層が形成され、
前記第２の下地層は前記第２のＡｌＯｘよりも前記第２の樹脂基板側に形成され、
前記第２のバリア層と前記有機ＥＬ層の間にはカラーフィルタが形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１４】
前記第１の樹脂基板と前記第２の樹脂基板はポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の検査装置。
【請求項１５】
前記第１の下地層または前記第２の下地層はＡｌで形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１６】
前記第１の下地層または前記第２の下地層はＳｉＯ層、ＳｉＮ層のいずれか、または、ＳｉＯ、ＳｉＮの積層膜であることを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１７】
前記第１のバリア層および前記第２のバリア層は、さらに、ＳｉＯ層、ＳｉＮ層のいずれか、または、ＳｉＯ、ＳｉＮの積層膜を含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１８】
樹脂基板に発光層としての有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ表示装置であって、
前記有機ＥＬ層は上部電極と下部電極に挟持されており、
前記下部電極は反射膜を構成する金属層とは接触しておらず、
前記下部電極と前記樹脂基板の間には、前記金属層とＡｌＯｘを有するバリア層が形成され、
前記金属層は前記ＡｌＯｘよりも前記樹脂基板側に形成されており、
前記金属層が反射膜を構成していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１９】
前記金属層はＡｌで形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項２０】
前記バリア層は、さらに、ＳｉＯ層、ＳｉＮ層のいずれか、または、ＳｉＯ、ＳｉＮの積層膜を含むことを特徴とする請求項１８に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、特に基板を湾曲させることができるフレキシブル表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置は表示装置を薄くすることによって、フレキシブルに湾曲させて使用することができる。この場合、素子を形成する基板を薄いガラスあるいは薄い樹脂によって形成する。有機ＥＬ表示装置は、バックライトを使用しないので、薄型化にはより有利である。反射型液晶表示装置についても同様である。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置において発光層を構成する有機ＥＬ材料は水分の存在によって分解し、性能が劣化する。したがって、動作寿命を確保するためには、有機ＥＬ層を水分から保護しなければならない。水分等に対するバリアとしては、シリコン酸化物ＳｉＯあるいはシリコン窒化物ＳｉＮの積層膜が使用されてきている。
【０００４】
一方、アルミニウム酸化物ＡｌＯｘ膜は透明であることから光学分野、電子機器分野で使用されている。特許文献１には、Ａｌ２Ｏ３（ＡｌＯｘに含まれる）の密度が大きくなるほど屈折率が大きくなることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】J. Vac. Sci. Technol. A 12(2), 321-322 Mar/Apr 1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バリアとして用いられてきたＳｉＯ（以後本明細書でＳｉＯという場合はＳｉＯ２を基本の構造としているが、一般には化学量論組成からずれていることを示す）やＳｉＮ（以後本明細書でＳｉＮという場合はＳｉ３Ｎ４を基本の構造としているが、一般には化学量論組成からずれていることを示す）は有機ＥＬ層を保護するバリアとしては充分でない場合がある。また、バリアとして用いている膜の膜質もバリア性能に大きな影響をあたえる。
【０００７】
ＡｌＯｘ（本明細書でＡｌＯｘという場合Ａｌ２Ｏ３を基本の構造としているが、一般には化学量論組成ｘ=1.5からずれていることを示す）をバリア膜として使用する場合も、ＡｌＯｘの膜質によっては水分に対するバリア性能が大きく異なることが本発明の発明者によって発見された。
【０００８】
本発明の課題は、有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ層を保護するバリア性能が優れ、寿命特性と信頼性の優れる有機ＥＬ表示装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。
【００１０】
（１）樹脂基板に発光層としての有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層と前記樹脂基板の間には、下地層とＡｌＯｘを有するバリア層が形成され、前記下地層は前記ＡｌＯｘよりも前記樹脂基板側に形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【００１１】
（２）第１の樹脂基板に白色発光層としての有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記第１の樹脂基板に第１の下地層と第１のＡｌＯｘを有する第１のバリア層が形成され、前記第１の下地層は前記第１のＡｌＯｘよりも前記第１の樹脂基板側に形成され、前記有機ＥＬ層を覆って第２の樹脂基板が配置され、前記第２の樹脂基板と前記有機ＥＬ層との間には、第２の下地層と第２のＡｌＯｘを有する第２のバリア層が形成され、前記第２の下地層は前記第２のＡｌＯｘよりも前記第２の樹脂基板側に形成され、前記第２のバリア層と前記有機ＥＬ層の間にはカラーフィルタが形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【００１２】
（３）樹脂基板に発光層としての有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層は上部電極と下部電極に挟持されており、
前記下部電極は反射膜を構成する金属層とは接触しておらず、前記下部電極と前記樹脂基板の間には、前記金属層とＡｌＯｘを有するバリア層が形成され、前記金属層は前記ＡｌＯｘよりも前記樹脂基板側に形成されており、前記金属層が反射膜を構成していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】フレキシブル表示装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来例のバリア層の断面図である。
【図４】本発明によるバリア層の断面図である。
【図５】本発明によるバリア層形成プロセスを示す図である。
【図６】本発明のバリア層を形成するスパッタリング装置の模式断面図である。
【図７】ＡｌＯｘを形成する時の水分圧とＡｌＯｘの屈折率の関係を示すグラフである。
【図８】実施例２のバリア層の例を示す断面図である。
【図９】本発明の効果を示す図である。
【図１０】水蒸気透過度の測定方法を説明する図である。
【図１１】有機ＥＬ表示装置の表示領域の詳細断面図である。
【図１２】実施例３の構成を示す有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図１３】実施例４の構成を示す有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図１４】実施例４のバリア層を示す断面図である。
【図１５】実施例４のバリア層の他の例を示す断面図である。
【図１６】実施例５の構成を示す有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図１７】実施例５のバリア層を形成するプロセスを示す図である。
【図１８】実施例５の他の例のバリア層を形成するプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明が適用される有機ＥＬ表示装置の平面図である。本発明の有機ＥＬ表示装置は、フレキシブルに湾曲させることが出来る表示装置である。図１において、有機ＥＬ表示装置は表示領域１０００と端子部１５０を有し、表示領域１０００には、反射防止のための偏光板２００が貼り付けられている。端子部１５０には有機ＥＬ表示装置に電源や信号を供給するためのフレキシブル配線基板３００が接続している。
【００１６】
図２は図１のＡ−Ａ断面図である。ポリイミド基板１００の上に表示領域や端子部が形成されている。ポリイミド基板１００は、厚さが１０乃至２０μｍであり、フレキシブルに湾曲することが出来る。ポリイミド基板１００は、後で説明するように、ガラス基板上に材料を塗布し、焼成して形成される。ポリイミド基板１００は、厚さが薄いため、形状が不安定であることから、背面に第１保護フィルム１を貼り付けている。第１保護フィルム１はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、アクリル樹脂で形成され、厚さは０．１−０．２ｍｍ程度である。
【００１７】
図２において、ポリイミド基板１００の上に第１バリア層１０が形成されている。第１バリア層１０は有機ＥＬ層３０を水分等から保護するためのものである。バリア層１０の上には各画素に形成された有機ＥＬ層の発光を制御するためにＴＦＴ等を有するアレイ層２０が形成されている。アレイ層２０の上に発光層を含む有機ＥＬ層３０が形成されている。
【００１８】
有機ＥＬ層３０を覆ってＳｉＮ等で形成された第２バリア層４０が形成されている。第２バリア層４０も有機ＥＬ層を外部からの水分等から保護する。第２バリア層４０を覆って第２支持基板２を接着するためのエポキシ系の接着材５０が形成されている。この接着材５０は、紫外線硬化樹脂であり、当初は液体なので、接着材５０が外側に流れださないように、表示領域の周辺にダム６０を形成しておく。このダム６０は、速乾性のエポキシ系の樹脂で形成されている。
【００１９】
第２保護フィルム２は有機ＥＬ層を機械的に保護するものであり、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、アクリル樹脂で形成され、厚さは０．１ｍｍ程度である。第２保護フィルム２を覆って偏光板２００が貼り付けられている。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は反射電極を有しているので、外部からの光を反射する。偏光板２００は外光の反射を防止するためのものである。
【００２０】
図２において、表示領域から端子部にアレイ層２０を構成する金属を用いた引出し線２１が延在し、引出し線２１を覆って第２バリア層４０が端子部の一部まで延在している。端子には、有機ＥＬ表示装置に電源や信号を供給するためのフレキシブル配線基板３００が接続している。本発明における表示領域はフレキシブルであり、厚さが薄いので、図２では、フレキシブル配線３００基板の厚さが相対的に厚く描かれている。
【００２１】
本実施例の特徴は、第１バリア層１０の構成である。有機ＥＬ層は水分に弱いため、外部からの水分の侵入をブロックする必要がある。一方、図２に示すように、本発明における有機ＥＬ表示装置では、基板１００としてポリイミド基板を使用している。ポリイミド基板１００は、内部に水分を含有しやすい。ポリイミド基板１００の内部に含有された水分は有機ＥＬ表示装置の動作中に放出され、有機ＥＬ層を劣化させる。したがって、第１バリア層１０は、外部からの水分とポリイミド基板１００から放出される水分をブロックする機能を有する必要がある。
【００２２】
図３はＳｉＯとＳｉＮでバリア層を形成した例である。図３において、ポリイミド基板１００の上に形成された第１層１３はＳｉＯで厚さは５０ｎｍ、第２層１４はＳｉＮで厚さは５０ｎｍ、第３層１５はＳｉＯで厚さは３００ｎｍである。しかし、このような、ＳｉＯあるいはＳｉＮのみの層では、有機ＥＬ層への水分ブロックには十分でない。
【００２３】
本発明ではＡｌＯｘをバリア層として使用している。しかし、後で説明するように、ＡｌＯｘを直接ポリイミド基板に形成すると、水分に対する十分なブロック性能を持たせることが出来ないことを本発明者は発見した。つまり、ＡｌＯｘを直接ポリイミド基板の上に形成すると、ポリイミド基板から放出された水分によってＡｌＯｘの膜質が劣化し、十分なブロック特性を待たせることが出来ない。そこで、本発明では、ＡｌＯｘに加えてポリイミド基板との間に下地層を形成することを特徴としている。
【００２４】
図４は本発明における第１バリア層１０の構成を示す断面図である。図４において、ポリイミド基板１００の上に例えばＡｌ等から形成される金属層１１を形成する。その上にＡｌＯｘ１２を形成し、さらにその上に図３と同様な、ＳｉＯ層１３、ＳｉＮ層１４、ＳｉＯ層１５層を形成する。このような構成とすることによって、ＡｌＯｘ１２形成時に、ポリイミド基板１００から放出される水分を下地層としての金属層１１が吸収し、スパッタリングによって形成されるＡｌＯｘ１２の膜質が水分によって劣化することを防止することが出来る。
【００２５】
金属層１１としては、Ａｌの他、水分と容易に反応するＴｉ等を用いることが出来る。金属層１１は、ＡｌＯｘ形成時にポリイミド基板から放出される水分を吸収すればよいので、１０乃至２０ｎｍ程度で効果を得ることが出来る。金属層１１は厚いほどブロック効果は高いので、製造条件が許せば、厚くすることは差支えない。金属層１１はスパッタリングで形成される。
【００２６】
緻密なＡｌＯｘはブロック性が高いので、５０ｎｍ〜８０ｎｍ程度形成すれば十分な水分ブロック効果を得ることが出来る。ＡｌＯｘ１２はスパッタリングで形成される。その上に、ＳｉＯ層１３、ＳｉＮ層１４、ＳｉＯ層１５がＣＶＤによって形成される。
【００２７】
図５は本発明において、ポリイミド基板１００上に第１下地層を形成するプロセスフローである。図５Ａは、ガラス基板５００上にポリイミド基板１００を形成した状態を示す図である。図５におけるガラス基板５００は有機ＥＬ表示装置を形成するために、製造ラインを通すために使用されるものであり、厚さは０．５ｍｍ程度である。ガラス基板５００は、有機ＥＬ表示装置完成後は剥離され、図２に示す第１支持基板１がポリイミド基板１００に置き換えられる。なお、この状態のガラス基板５００は、多数の有機ＥＬセルが配置されるマザー基板である。図５Ａにおいて、ガラス基板５００の上にポリイミド材料を、例えばスリットコーターで塗布し、プリベークした後、約５００℃で本焼成を行う。
【００２８】
その後、図５Ｂに示すように、下地層１１としてＡｌを例えば２０ｎｍ〜３０ｎｍ、ＤＣまたはＡＣまたはＲＦスパッタリングによって形成する。スパッタリングにおけるターゲットはＡｌでガスはＡｒである。その後、図５Ｃに示すように、バリア層としてのＡｌＯｘ１２を、ＤＣまたはＡＣまたはＲＦスパッタリングによって３０ｎｍ〜８０ｎｍ程度形成する。ＡｌＯｘ１２は、ターゲットはＡｌであり、ＡｒとＯ２の反応性スパッタリングによって形成する。この時形成されるＡｌＯｘ１２は、ポリイミド基板１００からの水分がＡｌ層１１によってブロックされるので、ブロック性能に優れた緻密な膜とすることが出来る。その後、図５Ｄに示すように、ＳｉＯ膜１３、ＳｉＮ膜１４、ＳｉＯ膜１５の３層をＣＶＤによって形成する。
【００２９】
図６はＡｌおよびＡｌＯｘをスパッタリングするためのスパッタリング装置の模式断面図である。図６において、真空槽内にはＡｌターゲットとポリイミド基板付きのガラス基板が対向して配置されている。真空槽にはメインバルブを介して真空ポンプとしてのターボポンプが接続されて、内部を真空にしている。成膜時にＯ２を用いるので通常、クライオポンプは使用しない。そのため真空槽内の水分圧が比較的に低下しにくい傾向があるという事情も存在する。排気ダクトには、質量分析計が接続している。
【００３０】
Ａｌターゲットには、スパッタリングのために、ＤＣパルスが供給されている。真空槽内には、ＡｌをスパッタリングするときはＡｒのみが導入され、ＡｌＯｘをスパッタリングするときはＡｒとＯ２が供給される。そして、反応性スパッタリングによってＡｌＯｘを形成する。すなわち、下地層としてのＡｌとバリア層としてのＡｌＯｘは連続して形成することが出来る。
【００３１】
表１はＡｌを製膜する時のスパッタリング条件の例である。
【００３２】
【表１】
2017212038.tif 000003
【００３３】
表２はＡｌＯｘを製膜する時のスパッタリング条件の例である。
【００３４】
【表２】
2017212038.tif 000004
【００３５】
本発明によるＡｌＯｘのバリア膜は、スパッタリング時に水分の影響を防止できるために、ブロック性の優れた緻密なＡｌＯｘとなっている。ＡｌＯｘの密度と屈折率には相関があり、屈折率が高いほど、密度が高いＡｌＯｘとなっている。そして、スパッタリング時に水分圧が小さいほど、屈折率の高い、すなわち、緻密な膜を形成することが出来る。
【００３６】
図７は、この様子を示すグラフである。このデータを取得するに当たってはＡｌＯｘ自体の屈折率測定のため基板にはガラスを用いた。図７において、横軸はスパッタリング時の水分圧を対数表示したものであり、縦軸は波長６３３ｎｍの光に対するＡｌＯｘの屈折率である。図７に示すように、水分圧が小さくなるにしたがって、屈折率は増加する。すなわち、緻密なＡｌＯｘを形成することが出来る。これはＡｌＯｘの化学量論組成ｘ＝１．５からのずれ量を制御していることと対応する。
【００３７】
従って、図６に示すようにポリイミド膜を形成したガラス基板上に直接ＡｌＯｘを形成すると、水分を多く含むポリイミド膜から水分が放出され、ポリイミド上に形成されるＡｌＯｘの密度が低くなる。そのため下地層としてＡｌを先立って形成することでその後に形成されるＡｌＯｘの密度を高めることができる。
【００３８】
本発明において、下地層として金属層を用いることの他の利点は、スパッタリングする真空槽内に定期的に導電層が形成されるために、真空槽内に静電気が蓄積されることを防止できるということである。静電気は、電子素子を破壊することがあるので、従来ＡｌＯｘのみを形成する場合は、製品基板の成膜後ダミー基板を用いてＡｌ膜を形成するようにして真空槽内にも定期的に導電層を形成して静電気を防止していた。本発明を用いれば、このような真空槽内に導電膜を形成するというプロセスをわざわざ設ける必要がなくなり、装置のメインテナンスの一部を省略することが出来る。
【実施例２】
【００３９】
本発明の特徴は、ＡｌＯｘを形成する際、水分の影響を抑制して、緻密な、ブロック性の高いＡｌＯｘを形成することである。ＡｌＯｘを形成するときの水分圧を小さくするためには、金属層に限らず、ＳｉＯおよびＳｉＮ層を用いることも出来る。図８は、図２における第１バリア層１０の下地層としてＳｉＯとＳｉＮの積層膜を用いた例である。各膜厚は、例えばＳｉＯ（５０ｎｍ）/ＳｉＮ（５０ｎｍ）/ＳｉＯ（３００ｎｍ）である。このようなＳｉＯとＳｉＮの下地層もＣＶＤによって形成することが出来る。そして、ＡｌＯｘ層の上には、下地層と同様に、ＳｉＯ（５０ｎｍ）/ＳｉＮ（５０ｎｍ）/ＳｉＯ（３００ｎｍ）の積層膜が形成されている。
【００４０】
図８のような構成の下地層を用いた場合も、ＡｌＯｘをスパッタリングで形成する時に、ポリイミド基板１００からの水分の侵入を防止することが出来、緻密なＡｌＯｘ１２を形成することが出来る。なお、図８では、ＳｉＯとＳｉＮの３層構造を下地層として用いたが、これに限らず、ＳｉＮ層のみあるいはＳｉＯ層のみの下地層でも十分に効果をする得ることが出来る。
【００４１】
図９は、本発明によるバリア層と他のバリア層との水蒸気に対するブロック効果を比較した図である。本発明の例として、ポリイミド基板の上に下地層として、膜厚２００ｎｍのＳｉＮを用い、その上に水分に対するバリア層としてＡｌＯｘを３０ｎｍ形成している。比較例１はポリイミド基板の上にバリア層としてＳｉＯ（１５０ｎｍ）/ＳｉＮ（２００ｎｍ）/ＳｉＯ（１５０ｎｍ）の積層膜を形成したものである。比較例２は、ポリイミド基板の上にＡｌＯｘ（３０ｎｍ）のみを形成した場合である。比較例３は、ポリイミド基板に直接ＡｌＯｘ（３０ｎｍ）を形成し、その上にＳｉＮ（４００ｎｍ）を形成した場合である。
【００４２】
図９は、本発明と比較例１乃至３とで、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）を比較したものである。図１０はＤＥＬＴＡＰＥＲＭと呼ばれている装置において、水蒸気の透過を調べる手順を示す図である。図１０において、上室が水蒸気を含むガスであり、上室の水分が所定時間にサンプルを透過してくる量を測定するものである。図１０におけるサンプルが図９におけるバリア層である。
【００４３】
図９に戻り、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）は２４時間にバリア層を透過してくる水分を調べたものであり、単位はg/m2である。バリア層としてＳｉＯとＳｉＮのみを使用した比較例１の場合のＷＶＴＲは８．３×１０−４であるのに対し、本発明によれば、１．７×１０−６にまで小さくすることが出来、本発明の効果は非常に大きい。すなわち、本発明によれば緻密なＡｌＯｘが形成されている。
【００４４】
比較例２は、バリア層としてＡｌＯｘ（３０ｎｍ）のみを用いた場合であるが、ＷＶＴＲは２．８×１０−１であり、バリア層としての効果は非常に小さい。つまり、ＡｌＯｘをスパッタリングしたときに、ポリイミド基板からの水分によって、ＡｌＯｘの膜質が劣化し、十分なバリア効果を有するＡｌＯｘが形成できなかったためであると考えることが出来る。
【００４５】
比較例３は、ポリイミド基板の上にバリア層としてＡｌＯｘを３０ｎｍ形成し、その上にＳｉＮを４００ｎｍ形成した場合である。この場合も、比較例２の場合に比べて若干改善されている程度であり、バリア効果は充分ではない。
【００４６】
このように、ポリイミド基板が下地膜として存在している場合は、スパッタリングで形成されるＡｌＯｘはバリア効果は期待できない。すなわち、下地層がＡｌＯｘとポリイミド基板の間に存在していて初めて水分に対するブロック効果を得られる。図９に示すように、本発明によるバリア層は、他の仕様に比べて、極めて高い水分バリア効果を有する。
【実施例３】
【００４７】
トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は発光層を含む有機ＥＬ層からの光を画面側に向けるために、反射膜を必要としており、この反射膜が、有機ＥＬ層の下部電極の下にＡｌ等によって形成される。本発明では、ＡｌＯｘの下地層としてＡｌを用いる場合、この下地層を反射膜として使用し、従来の反射膜を省略することが出来る。
【００４８】
図１１は通常のトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成を示す断面図である。図１１において、厚さ１０μｍ乃至２０μｍのポリイミド基板１００の上には、実施例１で説明した第１バリア層１０が形成されている。第１バリア層１０の上には半導体層１０２が形成されている。半導体層１０２は当初はＣＶＤによって非晶質シリコンａ−Ｓｉを形成し、これをエキシマレーザによってＰｏｌｙ−Ｓｉに変換したものである。
【００４９】
半導体層１０２を覆ってＣＶＤを用いたＴＥＯＳ（テトラエトシキシラン）によるＳｉＯによってゲート絶縁膜１０３を形成する。ゲート絶縁膜１０３の上にゲート電極１０４を形成する。その後、イオンインプランテーションによって、半導体層１０２に対しゲート電極１０４に対応する以外の部分を導電層とする。半導体層１０２において、ゲート電極１０４に対応する部分がチャンネル部１０２１になる。
【００５０】
ゲート電極１０４を覆って層間絶縁膜１０５をＣＶＤによるＳｉＮによって形成する。その後、層間絶縁膜１０５およびゲート絶縁膜１０３にスルーホールを形成し、ドレイン電極１０６およびソース電極１０７を接続する。図３において、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７、層間絶縁膜１０５を覆って有機パッシベーション膜１０８を形成する。有機パッシベーション膜１０８は平坦化膜を兼ねているので、２乃至３μｍと、厚く形成される。有機パッシベーション膜１０８は例えばアクリル樹脂によって形成する。
【００５１】
有機パッシベーション膜１０８の上に、反射電極１０９を形成し、その上に陽極となる下部電極１１０をＩＴＯ等の透明導電膜によって形成する。反射電極１０９は反射率の高いＡｌ合金によって形成する。反射電極１０９は、ＴＦＴのソース電極１０７と、有機パッシベーション膜１０８に形成されたスルーホールを介して接続する。
【００５２】
下部電極１１０の周辺にはアクリル等によるバンク１１１が形成される。バンク１１１を形成する目的は、次に形成される発光層を含む有機ＥＬ層１１２や上部電極１１３が段切れによって導通不良となることを防ぐことである。バンク１１１は、アクリル樹脂等の透明樹脂を全面にコートし、下部電極１１０に対応する部分に有機ＥＬ層からの光を取り出すホールを形成することによって形成される。
【００５３】
図１１において、下部電極１１０の上に有機ＥＬ層１１２が形成される。有機ＥＬ層１１２は、例えば電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層等で形成される。なお、図２等における有機ＥＬ層３０は有機ＥＬ層１１２と上部電極、下部電極等を含む概念である。有機ＥＬ層１１２の上には、カソードとしての上部導電層１１３が形成される。上部導電層１１３は、透明導電膜であるＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等によって形成されるほか、銀等の金属の薄膜で形成される場合もある。
【００５４】
その後、上部電極１１３側からの水分の侵入を防止するために、上部電極１１３の上に第２バリア層４０を、ＣＶＤを用いてＳｉＮによって形成する。有機ＥＬ層１１２は熱に弱いために、第２バリア層４０を形成するためのＣＶＤは１００℃程度の低温ＣＶＤによって形成される。第２バリア層を覆って、第２保護フィルム２が接着材５０によって接着されている。
【００５５】
ところで、トップエミッションの有機ＥＬ表示装置では反射電極１０９は必須であり、反射電極１０９であるＡｌはスパッタリング等で形成したあと、フォトリソグラフィによってパターニングする。
【００５６】
図１２は、本実施例による有機ＥＬ表示装置の断面図である。図１２の構成は、第１バリア層１０の構成および、下部電極１１０と接する反射膜が存在していない点を除いては図１１と同じである。図１２では、下部電極１１０に接する反射膜が存在していないので、下部電極１１０がスルーホールを介してドレイン電極１０６と導通している。
【００５７】
図１２において、ポリイミド基板１００の上には、Ａｌによる下地層１１が形成され、その上にＡｌＯｘ１２が形成されている。その上に番号１３〜１５で示されるＳｉＯ/ＳｉＮ/ＳｉＯの層が形成されている。有機ＥＬ層１１２の下部電極１１１に接する反射膜は存在しないが、有機ＥＬ層から放射される光は、下地層であるＡｌ膜１１によって反射される。本実施例では、下地層１１であるＡｌを十分な反射率を有する膜厚とする必要がある。Ａｌのスパッタリングレイトは大きいので反射膜としての必要な膜厚は容易に得ることが出来る。
【００５８】
なお、本発明では、下地層１１のＡｌを反射膜として使用するので、図１２において、有機ＥＬ層１１２と下地層１１との間にはＴＦＴが存在しないようにしている。ＴＦＴに対する光電効果による特性への影響を防止するためである。
【００５９】
このように、本実施例によれば、下部電極と接触する反射膜の形成が必要なくなる。反射膜の形成は、スパッタリングとフォトリソグラフィ工程を含む工程である。本実施例のように、下地層１１としてのＡｌ層を反射膜として用いれば、反射膜に対するフォトリソグラフィ工程を省略できるので、製造コストの低減にもなる。
【実施例４】
【００６０】
実施例１および２では、有機ＥＬ層とポリイミド基板の間の第１バリア層として下地層およびＡｌＯｘ層を形成することによって、有機ＥＬ層への水分に対するバリア効果を向上させた例である。一方、有機ＥＬ層には、下層からのみでなく、上層からも水分は侵入する。従来は、上部電極の上のＳｉＮ層で形成された第２バリア層によって、水分をブロックすることが意図されてきたが、このブロック効果は充分ではない。
【００６１】
すなわち、第２バリア層を構成するＳｉＮ層は、ＣＶＤで形成されるが、有機ＥＬ層を劣化させないために、１００℃程度の低温ＣＶＤで形成される。このために、ＳｉＮ膜は充分な強度と密度を有する膜とすることが出来ず、したがって、水分に対するブロック効果も十分でなくなる。
【００６２】
本発明は、図１３に示すように、第２保護フィルム２に第３バリア層７０を形成することによって、外気からの水分の侵入の防止をより確実にするものである。図１３は、有機ＥＬ表示装置の断面図であるが、第２保護フィルムに第３バリア層７０が存在している他は図２の構造と同様である。
【００６３】
図１３において、第２保護フィルム２に第３バリア層７０が形成されている。図１４は、第３バリア層７０の構成例を示す断面図である。図１４において、第２保護フィルム２の上に下地層として、ＳｉＮ１４とＳｉＯ１３の積層膜が形成されている。ＳｉＮとＳｉＯは、図５等で示すような３層構造でもよいし、ＳｉＮかＳｉＯのいずれかの１層構造でもよい。
【００６４】
図１４において、ＳｉＮとＳｉＯの積層膜の上にＡｌＯｘ１２が３０ｎ乃至８０ｎｍの厚さで形成されている。その上にＳｉＯ/ＳｉＮ/ＳｉＯの３層構造が形成されている。ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＡｌＯｘのいずれも透明膜なので、トップエミッションとしての作用に影響を与えることは無い。
【００６５】
図１５は本実施例における第３バリア層７０の他の例である。図１５が図１４と異なる点は、ＡｌＯｘ１２と第２保護フィルム２との間の下地層としてＡｌ等の金属層１１を用いている点である。その他の構成は図１４と同じである。金属層１１も膜厚が小さければ必要な透過率を維持することが出来る。また、下地層としての役割は、薄い金属層で十分である。つまり、図１３はトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置であるが、薄い金属層とすれば、金属層を下地層として使用することが出来る。
【００６６】
本実施例によれば有機ＥＬ層の上層からも下層からも水分を確実にブロックできるので、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。
【実施例５】
【００６７】
図１６は、本実施例の断面図である。本実施例は、白色を発光する有機ＥＬ層を用いた例である。したがって、第２保護フィルム２側にカラーフィルタが必要である。図１６において、第２バリア層４０より第１保護フィルム１側は図２と同じ構成である。本実施例では、第２バリア層４０よりも上側の層が図２と異なっている。
【００６８】
図１６において、第２ポリイミド基板４００の上に第３バリア層７０が形成されている。なお、第３バリア層７０は、実施例４における図１３では、第２保護フィルム２に直接形成されているが、図１６では、第２ポリイミド基板４００に形成されている。第３バリア層７０の構造は後で説明する。第３バリア層７０の上にカラーフィルタ４１０が形成され、その上にオーバーコート膜４２０が形成されている。カラーフィルタ４１０に上にオーバーコート膜４２０が形成されているのは、カラーフィルタ４１０を構成している顔料等が他の層に染み出すことを防止するためである。
【００６９】
製造プロセスは次の通りである。すなわち、製造工程を通すためのガラス基板に厚さ１０乃至２０μｍでポリイミド基板４００を形成する。なお、このガラス基板は後で、レーザーアブレージョン等でポリイミド基板から剥離され、第２支持基板２と置き換えられる。ポリイミド基板４００の上に第３バリア層７０を形成し、その上にカラーフィルタ４１０およびオーバーコート膜４２０を形成する。その後、ダム６０と接着材５０が形成されている、有機ＥＬ層３０を有する第１ポリイミド基板１００側と接着する。その後、レーザーアブレージョン等を用いて第２ポリイミド基板４００とガラス基板を分離し、代わりに、第２保護フィルム２を貼り付ける。
【００７０】
図１６において、第２ポリイミド基板４００側からの水分の侵入を防止するために、第２ポリイミド基板４００の上に第３バリア層７０が形成されている。図１７は、第３バリア層７０の形成のプロセスを示す図である。図１７Ａにおいて、ガラス基板５００の上にポリイミド基板４００を形成する。この状態のガラス基板５００はマザー基板である。その後、図１７Ｂに示すように、第２ポリイミド基板４００の上に金属、例えばＡｌ等による下地層１１を形成し、その上にＡｌＯｘ１２を３０乃至８０ｎｍの厚さで形成する。この場合、金属の下地層１１は光を透過させる必要があるので、薄く形成する。
【００７１】
その後、図１７Ｃに示すように、ＡｌＯｘ１２の上にＳｉＯ/ＳｉＮ/ＳｉＯを形成して、第３バリア層７０を完成させる。その後、図１７Ｄに示すように、第３バリア層７０の上にカラーフィルタ４１０とオーバーコート膜４２０をこの順で形成する。
【００７２】
このようにして形成された対向基板側のマザー基板を有機ＥＬ層等が形成されたマザー基板と接着材５０を介して接着し、その後、個々の有機ＥＬセルに分離する。
【００７３】
図１８は本実施例の他の形態における第３バリア層７０の構成及び製造プロセスを示す図である。図１８が図１７と異なる点は、下地層を金属ではなく、ＳｉＮおよびＳｉＯで形成した点である。下地層としての金属層による光透過率の低下が問題となる場合、下地層としてＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜またはこれらの積層膜を用いればよい。
【００７４】
図１８Ａにおいて、ガラス基板５００の上にポリイミド基板４００が形成され、その上に図１８Ｂに示すように、ＳｉＮ膜１４およびＳｉＯ膜１３が形成される。その上に図１８Ｃに示すように、バリア層としてのＡｌＯｘ１２が厚さ３０乃至８０ｎｍで形成される。その上に図１８Ｄで示すように、ＳｉＯ/ＳｉＮ/ＳｉＯの積層膜が形成される。その後、レーザーアブレージョン等によってガラス基板５００を第２ポリイミド基板４００から剥離し、代わりに第２保護フィルム２をポリイミド基板４００に接着する。
【００７５】
このように、白色有機ＥＬ層を使用し、カラーフィルタを使用する構成の有機ＥＬ表示装置についても、カラーフィルタ側に水分に対するブロック効果の高いＡｌＯｘを形成し、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を実現することが出来る。
【符号の説明】
【００７６】
１…第１保護フィルム、  ２…第２保護フィルム、  １０…第１バリア層、  １１…下地層、  １２…ＡｌＯｘ層、  １３…ＳｉＯ層、  １４…ＳｉＮ層、  １５…ＳｉＯ層、  ２０…アレイ層、  ２１…引出し線、  ２２…パッシベーション膜、  ３０…有機ＥＬ層、  ４０…第２バリア層、  ５０…接着材、  ６０…ダム、  ７０…第３バリア層、  １００…ポリイミド基板、  １０２…半導体層、  １０３…ゲート絶縁膜、  １０４…ゲート電極、  １０５…層間絶縁膜、  １０６…ドレイン電極、  １０７…ソース電極、  １０８…有機パッシベーション膜、  １０９…反射膜、  １１０…下部電極、  １１１…バンク、  １１２…有機ＥＬ層、  １１３…上部電極、  １５０…端子部、  ２００…偏光板、  ３００…フレキシブル配線基板、  ４００…第２ポリイミド基板、  ４１０…カラーフィルタ、  ４２０…オーバーコート膜、  ５００…ガラス基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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