JP4776393B2 - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に係り、特に湿気による有機ＥＬ層の劣化を抑制し長寿命化と信頼性を向上させた有機ＥＬ表示装置に好適なものである。

フラットパネル型の表示装置として液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、電界放出型表示装置（ＦＥＤ）、有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）などが実用化ないしは実用化研究段階にある。中でも、有機ＥＬ表示装置は薄型・軽量の自発光型表示装置の典型としてこれからの表示装置として極めて有望な表示装置である。

有機ＥＬ表示装置には、所謂ボトムエミッション型とトップエミッション型とがある。ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、ガラス基板を好適とする絶縁基板上に、第１の電極または一方の電極としての透明電極（ＩＴＯ等）、電界の印加で発光する多層の有機膜（有機発光層とも言う）、第２の電極または他方の電極としての反射性の金属電極を順次積層した発光機構で有機ＥＬ素子が構成される。この有機ＥＬ素子をマトリクス状に多数配列し、それらの積層構造を覆って封止缶と称する他の基板あるいは封止膜を設け、上記発光構造を外部の雰囲気から遮断している。そして、例えば透明電極を陽極とし、金属電極を陰極として両者の間に電界を印加することで有機多層膜にキャリア（電子と正孔）が注入され、該有機多層膜が発光する。この発光をガラス基板側から外部に出射する構成となっている。

一方、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、上記した一方の電極を反射性を有する金属電極とし、他方の電極をＩＴＯ等の透明電極とし、両者の間に電界を印加することで発光層が発光し、この発光を上記他方の電極側から出射する構成特徴とするなっている。トップエミッション型では、ボトムエミッション型における封止缶として、ガラス板を好適とする透明板が使用される。

このような有機ＥＬ表示装置では、その発光層を構成する有機膜が湿気によって劣化し易いという問題がある。従来は、封止缶あるいは封止膜の内側にデシカント（吸湿剤、あるいは乾燥剤とも称する）を設けている。

図９は、従来の封止缶構造を有する有機ＥＬ表示装置の要部概略断面図である。この有機ＥＬ表示装置は、絶縁基板としてのガラス基板ＳＵＢの主面（内面）に有機発光層ＯＬＥが成膜され、その上層を真空層又は不活性ガス層ＶＮを介してデシカントＤＳＣを内面に設置した封止缶ＣＥＬで覆い、封止缶ＣＥＬの周縁に設けたリブＬＢをガラス基板ＳＵＢに接着層ＳＥＬで固着している。

この種の有機ＥＬ表示装置に関して、特許文献１は、有機発光層を絶縁層と酸素水分反応層で覆い、樹脂層で被覆して封止したものを開示する。特許文献２は、封止材に沿って所定気体除去剤を配置した有機ＥＬ表示装置を開示する。また、特許文献３は、吸水性の低い膜で吸水性の高い膜を挟み込んだもので素子を封止した有機ＥＬ表示装置を開示する。
特開２０００−３４８８５９号公報 特開２００１−３０７８７２号公報 特開２００１−３５７９７３号公報

特許文献１では、酸素水分反応層と有機発光層の間に防湿層を設けていないため、酸素水分反応層中を拡散又は離脱してくるガスにより有機発光層の劣化が起こる。特許文献２において有機発光層の外周にのみデシカントを設置する場合、当該デシカントを設置する位置が限られているため、密封空間内に十分な量のデシカントを内蔵させることができない。特許文献３では、封止層の端部から同文献の図１に示されたように、第１吸湿層と基板との界面を拡散する素子劣化ガスによる有機発光層の劣化が起こる。

また、薄膜トランジスタ基板に可撓性の基板と高分子の有機発光層を用いてフレキシブルな有機ＥＬ表示装置を実現する場合、あるいはガラス等の硬質の絶縁基板であって、その封止に樹脂フィルム部材を用いる場合、封止端からのガス侵入、デシカント層からのガス発生と一度吸着したガスの再放出で有機発光層の劣化が起こる。

本発明の目的は、このような封止構造に伴う多層の有機発光層の湿気による劣化を抑制することで、発光効率を維持し、かつ長寿命化を図った有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の手段は、有機発光層の最上層に配置される電極と封止フィルム側に設ける吸湿層（デシカント）の間にガスバリア性の高い防湿層を設けることで達成される。本発明の具体的な構成例は以下のとおりである。

本発明の有機ＥＬ表示素子は、絶縁基板の主面に形成された第１の電極と、該第１の電極の上に形成された多層構造の有機ＥＬ層と、該有機有機ＥＬ層の上層に成膜された第２の電極と、該第２の電極を覆って周縁端部が前記絶縁基板の周縁部に封着された封止部材を有する。第１の電極と多層構造の有機ＥＬ層および第２の電極で有機発光層を構成する。

そして、前記有機ＥＬ層の上面および側面を覆って、第１防湿層と吸湿層および第２防湿層をこの順で積層された耐湿構造体を備え、
前記有機ＥＬ層の側面における前記第１防湿層と吸湿層および第２防湿層は、前記有機ＥＬ層の上面から前記側面に屈曲し、さらに前記側面から前記絶縁基板の主面と平行に屈曲して、それぞれの屈曲した端部の下面が前記基板の主面に密着していることを特徴とする。

また、本発明は、前記吸湿層と前記第２防湿層の間に接着層を有し、
前記第２防湿層と共に、前記第１防湿層と吸湿層が前記接着層により前記基板の主面に固着されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１防湿層が窒化シリコン（ＳｉＮ）、前記吸湿層がカルシウム（Ｃａ）、前記第２防湿層がアルミニウム（Ａｌ）箔であることを特徴とする。

また、本発明は、前記有機ＥＬ層と前記第１防湿層の間に第１の接着層を有し、前記第１の防湿層と前記吸湿層の間に第２の接着層を有し、
前記第１防湿層が前記第１の接着層で前記基板の主面に固着されていると共に、前記吸湿層と前記第２防湿層が前記第２の接着層により前記基板の主面に固着されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１防湿層がアルミニウム箔、前記吸湿層がゼオライト、前記第２防湿層がアルミニウム箔であることを特徴とする。

また、本発明は、前記封止部材がポリエチレンテレフタレートのラミネートフィルムであることを特徴とする。

また、本発明は、前記封止部材の周縁と前記絶縁基板の封着領域にコーキング剤が塗布されていることを特徴とする。

また、本発明は、コーキング剤がシリコン系防水コーキング剤であることを特徴とする。

本発明の各手段により、デシカント層から離脱するガスや、封止層の端部より侵入してデシカント層を拡散するガスが有機発光層に達することがなく、有機発光層の劣化が抑制される。防湿層に耐熱、耐薬品性の高い材料が使用できるため、デシカントの選択の自由度が広がる。そして、樹脂フィルムによる封止が可能となり、軽量かつ薄型で、信頼性の高い長寿命の表示装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の有機ＥＬ表示素子の概略構造を説明する要部断面図である。この有機ＥＬ表示素子は、薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）ＳＵＢの主面に積層した有機ＥＬの多層構造をもつ発光層ＯＬＥと、この発光層ＯＬＥの上層および側面を完全に覆う樹脂フィルムの封止膜ＣＥＬが設けられている。

図２は、発光層ＯＬＥの構造例を説明する要部断面図である。なお、図１に示された封止膜ＣＥＬは図示を省略した。図２において、発光層ＯＬＥはＴＦＴ基板ＳＵＢの主面に成膜された一方の電極（第１の電極）ＡＤの上に形成される。先ず、ホール注入層ＨＩＬが成膜される。ホール注入層ＨＩＬの上にはホール輸送層ＨＴＬ、発光層ＬＭ、電子輸送層ＥＴＬ、電子注入層ＥＩＬが積層され、最上層に他方の電極（第２の電極）ＣＤが成膜される。なお、ここでは、第１の電極ＡＤを陽極、第２の電極ＣＤを陰極とした。

図３は、本発明による有機ＥＬ表示装置の基本構造を説明する要部断面図である。この有機ＥＬ表示装置は、ＴＦＴ基板ＳＵＢの主面に前記した発光層ＯＬＥを有し、その上層に第１防湿層ＤＭＬ１が成膜されている。そして、さらにその上層に吸湿層（デシカント）ＤＳＣが設けられ、その上に第２防湿層ＤＭＬ２が成膜され、最上層を樹脂フィルムの封止膜ＣＥＦが設けられている。封止膜ＣＥＦは発光層ＯＬＥの側面も覆って、その周縁がＴＦＴ基板ＳＵＢに密着し、コーキング剤ＣＵＬで密封されている。上記の第１防湿層ＤＭＬ１と吸湿層ＤＳＣおよび第２防湿層ＤＭＬ２で本発明の耐湿構造体を構成する。

図４は、本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例１の構造を説明する要部断面図である。この有機ＥＬ表示装置の基本構造は図３と同様である。実施例１では、ＴＦＴ基板ＳＵＢの主面に積層された発光層ＯＬＥと第１防湿層ＤＭＬ１および吸湿層ＤＳＣの上に接着層ＳＥＬを有する。すなわち、実施例１では、吸湿層ＤＳＣと第２防湿層ＤＭＬ２の間に接着層ＳＥＬを有し、この接着層ＳＥＬが第２防湿層ＤＭＬ２と共に、第１防湿層ＤＭＬ１と吸湿層ＤＳＣをＴＦＴ基板ＳＵＢの主面に固着している。

第１防湿層ＤＭＬ１は窒化シリコン（ＳｉＮ）、吸湿層ＤＳＣはカルシウム（Ｃａ）、第２防湿層ＤＭＬ２はアルミニウム箔（Ａｌ）が用いられる。この構造では、耐湿構造体を構成する各層の周縁が二段屈曲して、その屈曲端面がＴＦＴ基板ＳＵＢの主面に沿って延び、この延びた部分を接着層ＳＥＬでＴＦＴ基板ＳＵＢと封止されている。さらに、ポリエチレンテレフタレートのラミネートフィルムを好適とする樹脂フィルムの封止膜ＣＥＦの周縁も二段に屈曲してその延びた部分をコーキング剤ＣＵＬで密封されている。この構造では、耐湿構造体および封止膜ＣＥＦとＴＦＴ基板ＳＵＢの主面との密着面積が大で、湿気の侵入パスが長くなることも含めて、封止された発光層ＯＬＥが効果的に外部雰囲気から遮断される。

図５は、本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例２の構造を説明する要部断面図である。この有機ＥＬ表示装置の基本構造も図３と同様である。実施例２では、ＴＦＴ基板ＳＵＢの主面に積層された発光層ＯＬＥと第１防湿層ＤＭＬ１の間に第１の接着層ＳＥＬ１が配置され、第１防湿層ＤＭＬ１と吸湿層ＤＳＣの間に第２の接着層ＳＥＬ２を有する。実施例２では、これらの接着層ＳＥＬ１、ＳＥＬ２が第１防湿層ＤＭＬ１と吸湿層ＤＳＣおよび第２防湿層ＤＭＬ２をＴＦＴ基板ＳＵＢの主面に固着している。

第１防湿層ＤＭＬ１はアルミニウム箔（Ａｌ）、吸湿層ＤＳＣはゼオライト、第２防湿層ＤＭＬ２にはアルミニウム箔（Ａｌ）が用いられる。この構造でも、耐湿構造体を構成する各層の周縁が二段屈曲して、その屈曲端面がＴＦＴ基板ＳＵＢの主面に沿って延び、この延びた部分を接着層ＳＥＬでＴＦＴ基板ＳＵＢと封止されている。さらに、ポリエチレンテレフタレートのラミネートフィルムを好適とする樹脂フィルムの封止膜ＣＥＦの周縁も二段に屈曲してその延びた部分をコーキング剤ＣＵＬで密封されている。この構造では、耐湿構造体および封止膜ＣＥＦとＴＦＴ基板ＳＵＢの主面との密着面積が大で、湿気の侵入パスが長くなることも含めて、封止された発光層ＯＬＥが効果的に外部雰囲気から遮断される。

図６は、実施例１で説明した有機ＥＬ表示装置を代表させて有機ＥＬ表示装置の他の構成部分を説明する要部断面図である。有機ＥＬ表示装置では、ＴＦＴ基板ＳＵＢの主面の周縁に配線ＷＬを有する。この配線ＷＬが封止膜ＣＥＦから外部に延びて駆動回路チップ（ＤＤＲ）に接続している。なお、符号ＴＭはフレキシブルプリント基板を接続する端子を示す。上記した各実施例の説明において、発光層ＯＬＥがＴＦＴ基板ＳＵＢの主面の形成されるとしている。実際には、ＴＦＴ基板ＳＵＢには、薄膜トランジスタや配線、絶縁膜、電極、それらを保護する保護膜等が形成されている。したがって、発光層ＯＬＥや配線等はこれらの上層に形成され、その上に耐湿構造体および封止膜ＣＥＦが密着して封止される。

図７は、有機ＥＬ素子を構成する１つの画素回路例の説明図である。図７において、画素ＰＸは走査配線ＧＬとデータ配線ＤＬの交差部分に形成される。この例の画素は、第１の薄膜トランジスタＴＦＴ１、第２のＴＦＴ２、容量ＣＰＲ、有機ＥＬ素子ＯＬＥを図示のように配置して構成される。走査配線ＧＬで選択された画素の第１の薄膜トランジスタＴＦＴ１がデータ配線ＤＬから供給される表示信号の大きさに応じた電荷を容量ＣＰＲに蓄積する。容量ＣＰＲに蓄積された電荷の大きさに応じて第２薄膜トランジスタＴＦＴ２が同通し、電源配線ＣＳＬから電流を有機ＥＬ素子ＯＬＥの一方の電極ＡＤから他方の電極ＣＤに流す。この電流により有機ＥＬ素子ＯＬＥが発光する。

図８は、本発明による有機ＥＬ表示装置の全体構成例を説明する等価回路図である。図７で説明した構成を有する有機ＥＬ素子の画素回路からなる画素ＰＸを表示領域ＡＲにマトリクス状に配置して２次元の表示装置を構成している。図７で説明したように、各画素ＰＸは第１の薄膜トランジスタＴＦＴ１と第２の薄膜トランジスタＴＦＴ２およびコンデンサＣｓ並びに有機ＥＬ素子ＯＬＥＤで構成される。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは図７に示した一方の電極ＡＤと有機発光層ＯＬＥおよび他方の電極ＣＤで構成される。

表示領域ＡＲ内には、各画素に駆動信号を供給するためのデータ配線ＤＬとゲート配線ＧＬとが交差配置されている。絶縁基板ＳＵＢの一部は封止膜ＣＥＦよりサイズが大きく、封止膜ＣＥＦからはみ出している。このはみ出し部分にデータ配線駆動回路チップＤＤＲやゲート配線駆動回路チップＧＤＲが搭載され、ドレイン線ＤＬに表示信号を供給する。

本発明の有機ＥＬ表示素子の概略構造を説明する要部断面図である。 発光層の構造例を説明する要部断面図である。 本発明による有機ＥＬ表示装置の基本構造を説明する要部断面図である。 本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例１の構造を説明する要部断面図である。 本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例２の構造を説明する要部断面図である。 実施例１で説明した有機ＥＬ表示装置を代表させて有機ＥＬ表示装置の他の構成部分を説明する要部断面図である。 有機ＥＬ素子を構成する１つの画素回路例の説明図である。 本発明による有機ＥＬ表示装置の全体構成例を説明する等価回路図である。 従来の封止缶構造を有する有機ＥＬ表示装置の要部概略断面図である。

符号の説明

ＳＵＢ・・・ＴＦＴ基板、ＤＳＣ・・・吸湿層（デシカント）、ＶＮ・・・真空又は不活性ガス、ＯＬＥ・・・有機ＥＬ層、ＳＥＬ・・・接着層、ＣＥＬ・・・封止缶、ＣＥＦ・・・封止膜、ＤＭＬ（１,２）・・・防湿層、ＣＵＬ・・・コーキング剤。

Claims (8)

1. 絶縁基板の主面に形成された第１の電極と、該第１の電極の上に形成された多層構造の有機ＥＬ層と、該有機ＥＬ層の上層に成膜された第２の電極と、該第２の電極を覆って周縁端部が前記絶縁基板の周縁部に封着された封止部材を有し、
   前記有機ＥＬ層の上面および側面を覆って、第１防湿層と吸湿層および第２防湿層をこの順で積層された耐湿構造体を備え、
   前記第１防湿層と前記第２防湿層の少なくとも一方がアルミニウム箔からなり、
   前記第１防湿層と吸湿層および第２防湿層は、前記有機ＥＬ層の上面から前記側面に屈曲し、さらに前記側面から前記絶縁基板の主面と平行に屈曲して、前記側面から屈曲した端部の下面が前記基板の主面に密着し、
   前記アルミニウム箔からなる防湿層が接着層により前記基板に固着されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置において、
   前記吸湿層と前記第２防湿層の間に接着層を有し、
   前記第２防湿層と共に、前記第１防湿層と吸湿層が前記接着層により前記基板の主面に固着されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、
   前記第１防湿層が窒化シリコン、前記吸湿層がカルシウム、前記第２防湿層がアルミニウム箔であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
4. 請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置において、
   前記有機ＥＬ層と前記第１防湿層の間に第１の接着層を有し、前記第１の防湿層と前記吸湿層の間に第２の接着層を有し、
   前記第１防湿層が前記第１の接着層で前記基板の主面に固着されていると共に、前記吸湿層と前記第２防湿層が前記第２の接着層により前記基板の主面に固着されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置において、
   前記第１防湿層と前記第２防湿層がアルミニウム箔であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
6. 請求項２乃至５の何れかに記載の表示装置において、
   前記封止部材がポリエチレンテレフタレートのラミネートフィルムであることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
7. 請求項２乃至６の何れかに記載の有機ＥＬ表示装置において、
   前記封止部材の周縁と前記絶縁基板の封着領域にコーキング剤が塗布されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
8. 請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置において、
   コーキング剤がシリコン系防水コーキング剤であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

Images