JP5682328B2 - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents
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Description
このような課題を解決するために、有機EL装置の基板にガラスや金属からなる封止部材を接着して、水分や酸素の浸入を防止する方法が一般的に採用されてきた。しかし、ディスプレイの大型化及び薄膜化、軽量化に伴い、接着した封止部材のみで水分や酸素の浸入を防ぐことが難しくなってきている。また、大型化に伴って駆動素子や配線を形成する面積を十分に確保するため、封止部材側から光を取り出すトップエミッション構造を用いる必要性も提案されている。このような要求を達成するためには、透明でかつ軽量、耐強度性に優れた薄膜を用いた薄膜を用いた封止構造が求められている。
図1は、第一実施形態に係るEL表示装置の電気的な構成を示す等価回路図である。EL表示装置(発光装置)は、スイッチング素子として薄膜トランジスター(Thin Film Transistor、以下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。なお、以下の説明では、EL表示装置を構成する各部位や各層膜を認識可能とするために、各々の縮尺を異ならせている。
信号線102には、シフトレジスター、レベルシフター、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデーター線駆動回路100が接続される。また、走査線101には、シフトレジスター及びレベルシフターを備える走査線駆動回路80が接続される。
図2に示すように、EL表示装置1は、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23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23に接続される電源線103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中の一点鎖線枠内)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、本実施形態においては、基板20と、基板20上に形成されるTFTを含む各種回路、及び層間絶縁膜などを含めて、基体200と称している(図3、図4参照)。
実表示領域4には、それぞれ画素電極23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が配置される。これら走査線駆動回路80は、ダミー領域5の下側に配置されたものである。
なお、有機機能層110としては、代表的には発光層60(エレクトロルミネッセンス層)であり、正孔注入層、正孔輸送層70、電子注入層、電子輸送層などのキャリア注入層またはキャリア輸送層を備えるものである。さらには、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)を備えるものであってもよい。
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する。
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、上述した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。
なお、有機隔壁層221の開口部221aの各壁面の基体200表面に対する角度が、110度以上から170 度以下となっている。このような角度としたのは、発光層60をウエットプロセスにより形成する際に、開口部221a内に配置されやすくするためである。
具体的には、接続部50bにおいて、陰極50と陰極用配線202aとが第二層間絶縁膜284に設けられたコンタクトホール50aを介して電気的に接続される。さらに、陰極用配線202はフレキシブル基板203に電気的に接続されており、これによって陰極50は、フレキシブル基板203を介して駆動IC204に接続される。
保護層52は、透明性、緻密性、耐水性、絶縁性、ガスバリア性を考慮して、緻密かつ高弾性率の珪素窒化物や珪素窒酸化物などの窒素を含む珪素化合物などの材料により形成されたものが好ましい。保護層52の形成方法としては、ECRスパッタ法やイオンプレーティング法等の高密度プラズマ成膜法が用いられる。また、保護層52の膜厚は、50 nm〜400nm程度が好ましい。
更に、酸無水の開環を促進する硬化促進剤として、芳香続アミンやアルコール類、アミノフェノールなどの比較的分子量の高いものを添加することで、低温かつ短時間での硬化が可能となる。
硬化時間を短縮するためによく用いられるカチオン放出タイプの光重合開始剤は、着色や急激な硬化収縮を発生するため好ましくないが、ガスバリア層30との密着性を向上させるシランカップリング剤や、イソシアネート化合物等の補水剤、硬化時の収縮を防ぐ微粒子などの添加剤が混入されていてもよい。
また、硬化後の特性としては、緩衝層210の弾性率が1GPa〜10GPaであることが好ましい。10GPa以上では、有機隔壁層221上を平坦化した際の応力を吸収することができず、1GPa以下では耐摩耗性や耐熱性等が不足するためである。
ガスバリア層30は、酸素や水分が浸入するのを防止するためのもので、これにより酸素や水分による陰極50や発光層60の劣化等を抑えることができる。ガスバリア層30は、透明性、ガスバリア性、耐水性を考慮して、好ましくは窒素を含む珪素化合物、すなわち珪素窒化物や珪素酸窒化物などによって形成される。
ガスバリア層30の成膜法としては、水蒸気などのガスを遮断するため緻密で欠陥の無い被膜にする必要があり、好適には低温で緻密な膜を形成できる高密度プラズマ成膜法を用いて形成する。
ガスバリア層30は、保護層52と同一の弾性率を有する材料で形成してもよい。また、ガスバリア層30の膜厚は、200nm〜600nm程度が好ましい。200nm未満であると、異物に対する被覆性が不足し部分的に貫通孔が形成されてしまい、ガスバリア性が損なわれてしまうおそれがあるからであり、600nmを越えると、応力による割れが生じてしまうおそれがあるからである。
また、本実施形態ではトップエミッション型としていることから、ガスバリア層30は透光性を有する必要があり、したがってその材質や膜厚を適宜に調整することにより、本実施形態では可視光領域における光線透過率を例えば80%以上にしている。
緩衝層210は、保護層52上に形成され、その端部において保護層52の表面と接触角αで接触している。ここで、接触角αは45°以下であり、より好ましくは、1°〜20°程度以下であることが好ましい。
これにより、緩衝層210の上層に形成されるガスバリア層30は、その端部に急激な形状変化がなく、なだらかに形状が変化するので、緩衝層210の端部での応力集中によるクラック等の欠陥の発生が防止される。したがって、長期間に渡り、封止能力を維持することが可能となる。
接着層205は、ガスバリア層30上に表面保護基板206を固定させ、かつ外部からの機械的衝撃に対して緩衝機能を有し、有機機能層110やガスバリア層30を保護するものである。接着層205は、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樹脂で、表面保護基板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。また、透明樹脂材料が好ましい。また、低温で硬化させるため硬化剤を添加する2液混合型の材料によって形成されたものでもよい。
なお、このような接着層205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、形成される接着層205とガスバリア層30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30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30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30のガスバリア性を高めることができる。
表面保護基板206の材質は、ガラス、DLC(ダイアモンドライクカーボン)層、透明プラスチック、透明プラスチックフィルムが採用される。ここで、プラスチック材料としては、例えば、PET、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等が採用される。
更に、当該表面保護基板206には、紫外線遮断/吸収層や光反射防止層、放熱層、レンズ、色波長変換層やミラー等の光学構造が設けられていてもよい。また、カラーフィルター機能を設けてもよい。
なお、EL表示装置1はトップエミッション型であるため、表面保護基板206、接着層205を共に透光性のものにする必要があるが、ボトムエミッション型とする場合にはその必要はない。
なお、本実施形態においては、発光装置としてのEL表示装置1がトップエミッション型である場合であり、また、基板20の表面に回路部11を形成させる工程については、公知の技術を用いることができるので説明を省略する。
なお、図3および図4では、これら画素電極23、ダミーパターン26を総称して画素電極23としている。ダミーパターン26は、第二層間絶縁膜284を介して下層のメタル配線へ接続しない構成とされる。すなわち、ダミーパターン26は、島状に配置され、実表示領域4に形成されている画素電極23の形状とほぼ同一の形状を有する。もちろん、実表示領域4に形成されている画素電極23の形状と異なる構造であってもよい。
具体的な有機隔壁層221の形成方法としては、例えばアクリル系、イミド系材料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樹脂層を形成する。なお、有機樹脂層の構成材料は、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。
例えば、珪素酸化物などの窒素を含む珪素化合物などの無機化合物を、ECRスパッタ法やイオンプレーティング法等の高密度プラズマ成膜法により、50nm〜400nm程度の膜厚に成膜する。
また、ガスバリア層30の形成については、上述したように同一の材料によって単層で形成してもよく、また異なる材料で複数の層に積層して形成してもよく、さらには、単層で形成するものの、その組成を膜厚方向で連続的あるいは非連続的に変化させるようにして形成してもよい。
表面保護基板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、有機機能層110や陰極50、さらにはガスバリア層30もこの表面保護基板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、接着層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30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。
以上のようにして、EL表示装置1が形成される。
以下、本発明の第二実施形態に係るEL表示装置2および3について説明する。なお、本実施形態においては、第一実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図8(a)は、EL表示装置2および3を互いに隣り合うように形成した概略平面図である。図8(b)は、図8(a)におけるEL表示装置2とEL表示装置3との境界部を示すE−F断面の概略断面図である。
また、実施形態では、第一電極を陽極23として機能させ、第二電極を陰極50として機能させたが、これらを逆にして第一電極を陰極、第二電極を陽極として、それぞれ機能させるように構成しても良い。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換えるようにする必要がある。
電子機器は、上述したEL表示装置1を表示部として有したものであり、具体的には図10に示すものが挙げられる。
図10(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図10(a)において、携帯図電話1000は、上述したEL表示装置1を用いた表示部1001を備える。
図10(b)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図10(b)において、時計(電子機器)1100は、上述したEL表示装置1を用いた表示部1101を備える。
図10(c)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図10(c)において、情報処理装置1200は、キーボードなどの入力部1200、上述したEL表示装置1を用いた表示部1206、情報処理装置本体(筐体)1204を備える。
図10(d)は、薄型大画面テレビの一例を示した斜視図である。図10(d)において、薄型大画面テレビ1300は、薄型大画面テレビ本体(筐体)1302、スピーカーなどの音声出力部1304、上述したEL表示装置1を用いた表示部1306を備える。
また、図10(d)に示す薄型大画面テレビ1300は、面積に関係なく表示部を封止できる本発明を適用したので、従来と比較して大面積(例えば対角20インチ以上)の表示部1306を備えるものとなる。
Claims (10)
- 第1の基板上に、
第1の配線と、
第一電極と、
前記第一電極に対応する開口を有する隔壁と、
前記第一電極上に設けられた有機機能層と、
前記隔壁および前記有機機能層上に設けられた第二電極と、
前記第二電極と前記第1の配線とを電気的に接続する接続部と、
前記第二電極上に設けられた緩衝層と、
前記緩衝層上に設けられたガスバリア層と、を備え、
前記第二電極は、前記隔壁および前記有機機能層を覆う第1の領域と、前記接続部に設けられた第2の領域と、を有し、
前記緩衝層は、前記第1の領域を覆う第1の緩衝層と、前記第2の領域を覆う第2の緩衝層と、を有し、
前記第1の緩衝層と前記第2の緩衝層とは互いに接触していないことを特徴とする電気光学装置。 - 前記第1の基板上には、第2の配線が設けられ、
平面視において、前記第2の配線上には第3の緩衝層が設けられており、
前記第1の緩衝層、前記第2の緩衝層および前記第3の緩衝層とは互いに接触していないことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記第2の配線は、前記第一電極、前記有機機能層および前記陰極を有する発光素子を駆動制御するための配線であることを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。
- 前記緩衝層が有機材料からなり、前記ガスバリア層は絶縁性の無機化合物からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の電気光学装
置。 - 前記第二電極と前記ガスバリア層の間に、前記第二電極を覆う保護層を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記保護層が絶縁性の無機化合物からなることを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。
- 前記緩衝層の膜厚は、前記第二電極の膜厚と前記保護層の膜厚とを合計した膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の電気光学装置。
- 第1の基板上に、第1の配線と、第一電極と、前記第一電極に対応する開口を有する隔壁と、前記第一電極上に設けられた有機機能層と、前記隔壁および前記有機機能層上に設けられた第二電極と、を有する電気光学装置の製造方法であって、
前記第二電極と前記第1の配線とを電気的に接続する接続部を形成する工程と、
前記第二電極上に設けられた緩衝層を形成する工程と、
前記緩衝層上に設けられたガスバリア層を形成する工程と、を有し、
前記第二電極は、前記隔壁および前記有機機能層を覆う第1の領域と、前記接続部に設けられた第2の領域と、を有し、
前記緩衝層は、前記第1の領域を覆う第1の緩衝層と、前記第2の領域を覆う第2の緩衝層と、を有し、
前記緩衝層を形成する工程は、前記第1の緩衝層と前記第2の緩衝層とが互いに接触しないように形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記第1の基板上には、前記電気光学装置が複数形成されており、
前記緩衝層を形成する工程は、前記第1の基板上において、前記第2の緩衝層を隣り合うそれぞれの前記電気光学装置の前記接続部に跨って共通して形成する
ことを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置の製造方法。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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