JP2001102167A

JP2001102167A - エレクトロルミネッセンス表示装置

Info

Publication number: JP2001102167A
Application number: JP27709099A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamada; 努山田; Naoaki Furumiya; 直明古宮
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】乾燥剤シートを設置しなくても水分侵入に充
分強い有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ表示素子前面を乾燥剤が混入さ
れた樹脂で覆う。樹脂は紫外線硬化型である。有機ＥＬ
表示素子の対向電極を金属で形成しておき、裏面の保護
基板を透明基板で形成しておくことによって、裏面から
紫外線を照射することによって樹脂を硬化させることが
でき、また、紫外線が対向電極によって反射されるの
で、樹脂の硬化効率が高い。また、対向電極下のスイッ
チング素子や発光層を紫外線照射から保護することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に、エレク
トロルミネッセンス（Electro Luminescence；以下ＥＬ
と表記）素子を用いた表示装置に関し、特に有機ＥＬ表
示素子の封止構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機ＥＬ素子を用いた表示装置
が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されて
いる。図２（ａ）は従来の有機ＥＬ表示装置を示す平面
図、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。透明基板
１上に画素毎に選択駆動回路２が複数配置されている。
それぞれの選択駆動回路２には画素電極３が接続され、
それらを覆って有機ＥＬ層４及び対向電極５が配置され
ている。選択駆動回路２、画素電極３、有機ＥＬ層４、
対向電極５よりなる表示領域の周囲には選択駆動回路２
を制御したり、画素電極３に所定の電圧を印加するため
のドライバ回路６ａ、６ｂが配置されている。ドライバ
回路６は配線７によって端子８に接続されている。それ
らの構造を覆ってアルミニウムなどの金属からなるキャ
ップ９が配置され、透明基板１にシール１０を用いて固
着されている。キャップ９と透明基板１との間の空間１
１は、乾燥窒素が充填され、キャップ９の内面には乾燥
剤シート１２が設置されている。

【０００３】選択駆動回路２は例えば薄膜トランジスタ
（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）などからなる半導体
素子を複数有する。第１のＴＦＴはドライバ回路７ａの
出力に応じて導通、非導通を切り換える。ドライバ回路
７ａの出力によって選択駆動回路２の第１のＴＦＴが導
通となった画素電極４には、第２のＴＦＴを介してドラ
イバ回路７ｂの出力に応じた電圧が印加され、対向電極
６との間に電流が流れる。発光層５は、ここに電流を流
すことによって発光する構成であり、画素電極４と対向
電極６との間に流れる電流量に応じた強度で発光する。
発生した光は、断面図下方向に透明基板１を透過して視
認される。

【０００４】図３は１つの画素をより詳細に示した断面
図である。石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶
縁性基板１上に、Ｃｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなる
ゲート電極４１が配置されている。ゲート電極４１の上
には、ＳｉＮ／ＳｉＯ２よりなるゲート絶縁膜４２、及
びポリシリコン膜からなる能動層４３が順に積層されて
いる。その能動層４３には、ゲート電極４１上方のチャ
ネル４３ｃと、このチャネル４３ｃの両側に、高濃度領
域のソース４３ｓ及びドレイン４３ｄが設けられてい
る。ソース４３ｓ及びドレイン４３ｄは、チャネル４３
ｃ上のストッパ絶縁膜４４をマスクにしてイオンドーピ
ングし更にゲート電極４１の両側をレジストにてカバー
してイオンドーピングしてゲート電極４１の両側に低濃
度領域と高濃度領域とを有するいわゆるＬＤＤ構造であ
る。選択駆動回路２は、ゲート電極４１、ゲート絶縁膜
４２、能動層４３の総称である。

【０００５】そして、ゲート絶縁膜４２、能動層４３及
びストッパ絶縁膜４４上の全面に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ
膜及びＳｉＯ２膜の順に積層された層間絶縁膜４５が形
成され、ドレイン４３ｄに対応して設けたコンタクトホ
ールにＡｌ等の金属を充填して駆動電源線４６に接続さ
れている。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平
坦にする平坦化絶縁膜４７を形成する。そして、その平
坦化絶縁膜４７のソース４３ｓに対応した位置にコンタ
クトホールを形成し、このコンタクトホールを介してソ
ース１３ｓとコンタクトしたＩＴＯ（Indium Thin Oxid
e）等から成る透明電極３が配置される。

【０００６】有機ＥＬ層４は、ＭＴＤＡＴＡ（4,4 -bis
(3-methy lphenylphenylamino)biphenyl）から成る第１
ホール輸送層４ａ、ＴＰＤ（4,4 ,4 -tris(3-methylphe
nylphenylamino)triphenylanine）からなる第２ホール
輸送層４ｂ、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含
むＢｅｂｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウ
ム錯体）から成る発光層４ｃ及びＢｅｂｑ2から成る電
子輸送層４ｄからなる発光素子層である。以上の構成
は、例えば特願平１１−２２１８３や、特願平１１−２
２１８４等に記載されている。

【０００７】また有機ＥＬ素子は、陽極から注入された
ホールと、陰極から注入された電子とが発光層の内部で
再結合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子
が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から
光が放たれ、この光が透明な陽極から透明絶縁基板を介
して外部へ放出されて発光する。

【０００８】有機ＥＬ層は、例えば対向電極５にピンホ
ールなどの欠陥が生じていると、ここから侵入する水分
によって、対向電極５が酸化したり、有機ＥＬ層４と対
抗電極５の間で剥離が生じるなどしてダークスポットが
発生し、表示品質が著しく劣化する。キャップ９は物理
的衝撃から表示領域やドライバ回路６を保護するととも
に、水分の侵入を防止する役割を担っている。このた
め、表示領域を覆うように皿状の形状をなしている。ま
た、侵入した水分の対策のために空間１１は乾燥窒素や
ヘリウム等の不活性な気体が充填され、更に乾燥剤シー
ト１２が配置されている。更に乾燥剤シート１２を配置
するために設置個所に更に段差が設けられている場合も
ある。このような構成は例えば特開平９−１４８０６６
に開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
封止構造では、例えば空間１１に充填された窒素中等に
水分が残留するなどして、乾燥剤シート１２に吸着され
ずに有機ＥＬ層に水分が付着することがある。

【００１０】また、乾燥剤シート１２は、乾燥剤の粉末
を多孔質のフィルムで包んだ構成であり、１ｍｍ程度の
厚みを有する。これは、数μｍ程度の表示領域の厚みに
比較して、極めて厚く、また、キャップ９の内面に固着
するという構成上、空間１１が生じるので、有機ＥＬ表
示装置全体の厚みを薄くすることに限界があった。

【００１１】そこで本発明は、より確実に有機ＥＬ層４
に水分の付着が防止できる封止構造を有し、かつ全体の
厚さを薄くすることができる有機ＥＬ表示装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされ、透明基板と、透明基板上に複数配
置された選択駆動回路と、選択駆動回路にそれぞれ接続
された複数の画素電極と、複数の画素電極を覆って形成
された有機ＥＬ層と、複数の画素電極と有機ＥＬ層を介
して対向する対向電極とを有する有機ＥＬ表示装置にお
いて、選択駆動回路、画素電極、有機ＥＬ層及び対向電
極よりなる表示領域全てを覆って形成され、乾燥剤が混
入された樹脂コーティング層と、樹脂コーティング層の
外側に透明基板に対向して配置された保護基板とを有す
る有機ＥＬ表示装置である。

【００１３】そして、その乾燥剤は、化学吸着性を有す
る物質の粉末であり、また、樹脂コーティング層中に５
wt%以上２０wt%以下混入されている。

【００１４】また、樹脂コーティング層は、紫外線硬化
樹脂よりなり、保護基板は少なくとも紫外線を透過し、
選択駆動回路及び有機ＥＬ層を覆う遮光膜が形成されて
いる。

【００１５】更に、対向電極は、金属膜よりなり、上記
遮光膜とは、対向電極である。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は本発明の第１の実施
形態にかかる有機ＥＬ表示装置の平面図、図１（ｂ）は
そのＡ−Ａ’断面図である。従来と同様の構造について
は同じ番号を付し、詳しい説明を省略する。透明基板１
上に画素毎に選択駆動回路２、画素電極３が配置され、
それらを覆って有機ＥＬ層４及び対向電極５が配置され
ている。選択駆動回路２、画素電極３、有機ＥＬ層４、
対向電極５よりなる表示領域の周囲には選択駆動回路２
を制御したり、画素電極３に所定の電圧を印加するため
のドライバ回路６ａ、６ｂが配置されている。ドライバ
回路６は配線７によって端子８に接続されている。以上
の構造は、従来の表示装置と同様である。

【００１７】本実施形態は、表示領域の全面を覆って樹
脂コーティング層２１が形成されていることに特徴を有
する。樹脂コーティング層２１上には更に保護基板２２
が配置されている。

【００１８】樹脂コーティング層２１の厚さ、即ち透明
基板１と保護基板２２との間隔Ｔは、薄すぎると表示領
域を充分に保護できず、また、保護基板２２を確実に接
着することができなくなる。また、樹脂コーティング層
２１が厚すぎると樹脂コーティング層２１がの側面積が
大きくなり、樹脂コーティング層２１が外気に露出する
面積が大きくなる。樹脂コーティング層２１に用いる樹
脂は、若干の水分を透過するため、樹脂コーティング層
２１が露出する面積はできるだけ小さくすることが望ま
しい。従って樹脂コーティング層２１の厚さは、例えば
１００μｍから３００μｍ程度、もしくは、表示領域の
厚さｔの１００倍から３００倍程度とする。本実施形態
においてはＴ＝１５０μｍとした。もちろんこれは乾燥
剤シート１２よりも薄い。さらに、樹脂コーティング層
２１と、保護基板２２とは密着して形成され、空間は存
在しない。このような構成にしたことにより、従来の構
造における空間１１が生じないため、その分表示装置を
薄くすることができる。

【００１９】樹脂コーティング層２１には、乾燥剤を粉
末にしたものが混入されている。乾燥剤は、樹脂コーテ
ィング層２１を硬化させる前に混入し、充分に練り合わ
せてから樹脂を硬化させると、樹脂コーティング層２１
中に均等に混入させることができる。乾燥剤としては、
化学吸着性の物質を用いる。化学吸着性の乾燥剤の例と
しては、例えば酸化カルシウム、酸化バリウム等のアル
カリ土類金属の酸化物、塩化カルシウム等のアルカリ土
類金属のハロゲン化物、五酸化リンなどが挙げられる。
シリカゲルのような物理吸着性の乾燥剤は、高温になる
と吸着した水分を放出するため不適である。このよう
に、乾燥剤が混入された樹脂コーティング層２１が表示
領域を覆って形成されているので、表示領域の周囲に
は、空間がなく、有機ＥＬ層４が水分によって劣化する
ことを防止することができる。また、樹脂コーティング
層２１に混入された乾燥剤によって、樹脂コーティング
層２１が充分な吸水能力を有するので、従来設置してい
た乾燥剤シート１２を設置する必要がなくなり、その分
表示装置を薄くすることができる。更に、樹脂コーティ
ング層２１は表示領域全体にわたって均等に形成されて
いるため、表示領域の水分を全体から均等に吸着するこ
とができる。なお、乾燥剤の粉末の粒径は、２０μｍ程
度であれば、樹脂コーティング層２１の硬化の妨げには
ならない。樹脂コーティング層２１に紫外線硬化タイプ
の樹脂を用いた場合、乾燥剤の粒径が大きすぎると、紫
外線が均等に照射されず、樹脂の硬化に時間がかかった
り、硬化が不完全になったりする。例えば乾燥剤として
酸化カルシウムを用いれば、その粒径は概ね１０μｍ程
度であるので好適である。

【００２０】樹脂コーティング層２１は例えばエポキシ
樹脂よりなり、２液混合もしくは紫外線照射によって硬
化するタイプのものを用いるのがよい。加熱して硬化さ
せるタイプのものは、加熱によって有機ＥＬ層４が劣化
する恐れがあるため、不適である。

【００２１】硬化前の樹脂コーティング層２１の粘度は
従来のキャップ９を固着するために用いていた樹脂１０
に比較して低粘度のもの、例えば４５００cps〜５００
００cps程度のものを用いると良い。従来用いていた樹
脂１０は、粘度が高く数十万cps程度あったため、乾燥
剤の粉末を均等に練り混むことが困難であり、また、保
護基板２２を設置するときに気泡が混入するなど、樹脂
コーティング層２１を表示領域全面に均等に形成するこ
とが困難である。また、粘度が低すぎると硬化させる前
に流れてしまう。

【００２２】乾燥剤の粉末は樹脂コーティング層２１の
樹脂に対して重量比で２０wt%〜４０wt%程度、体積比で
１０vol%〜２０vol%混入する。少なすぎると水分吸着性
が充分とれず、多すぎると樹脂の粘性が低下して、表示
領域を完全に覆うことができなくな。例えばスリーボン
ド製３１１２に酸化カルシウム粉末を２５wt%混入すれ
ば、樹脂の粘度が低下したり樹脂コーティング層２１が
もろくなったりせずに、かつ充分な耐水性が確保でき
る。

【００２３】次に、乾燥剤の混入量について更に詳しく
述べる。樹脂の中を透過する水分量は樹脂の種類によっ
て異なるが、例えば長瀬チバ製XNR5493Tを用いた厚さ
０．５ｍｍの樹脂であれば、２５℃で湿度５０％の環境
で１日に約０．６g/m2透過する。（カタログ値）ＥＬ表
示装置の一辺を６ｃｍとし、樹脂コーティング層２１の
膜厚を１５０μｍとすると、樹脂コーティング層２１が
露出する面積は４×６×１０-2×１５０×１０-6＝３．６×１０-5ｍ2 であるから、１日に透過する水分量は０．６×３．６×１０-5≒２．２×１０-5ｇ/日となる。乾燥剤として例えば酸化カルシウムを用いる
と、水分１ｇを吸着するのに必要な酸化カルシウムは、
分子量の比から約３ｇ必要であるので、例えば１０年分
の水分を完全に吸着できる酸化カルシウムの量は２．２×１０-5×３×（３６５×１０）≒２５０ｍｇである。上記樹脂の重さは、樹脂の比重が１．３である
から、（６ｃｍ×６ｃｍ×１５０μｍ）×１．３≒７００ｍｇである。従って、樹脂の重量パーセントは、２５０／（２５０＋７００）≒２５wt% となる。これは体積比に換算すると約１７vol%に相当す
る。もちろん、想定する保存環境、樹脂や乾燥剤の種
類、ＥＬ表示装置の面積など、様々な要因によって、乾
燥剤の最適な混合比は変化する。例えば、保存環境を３
０℃湿度８０％とすれば水分透過量はおよそ２倍とな
る。逆に、５年分の水分を吸着できる酸化カルシウム量
とすれば１／２倍となる。従って、乾燥剤の混合比は、
重量比で１０wt%〜５０wt%、体積比で８vol%〜３５vol%
とすれば良い。

【００２４】次に、樹脂コーティング層２１として紫外
線硬化タイプの樹脂を用いた場合についての硬化方法に
ついて述べる。紫外線硬化タイプの樹脂は、例えばスリ
ーボンド製３１１２樹脂であれば、メタルハライドラン
プを１００mW/cm2の強度で３０秒間照射し、トータル３
０００mJ/cm2照射して硬化させることができる。しか
し、このようなエネルギーを薄膜トランジスタである選
択駆動回路２に照射すると、トランジスタのオン−オフ
特性等の諸特性が変化したり、素子が破壊されたりする
恐れがある。ところで、本実施形態は、下記に詳述する
ように、保護基板２２の材質に関しては自由度が高い。
そこで、保護基板２２を透明な材質で形成し、保護基板
２２を通して紫外線を照射して樹脂を硬化させる。この
時、対向電極５を遮光性の導電膜、例えばマグネシウム
・インジウム合金、マグネシウム・銀合金、アルミニウ
ム・リチウム合金、フッ化リチウム／アルミニウム積層
等の金属薄膜で形成しておけば、保護基板２２を透過し
て樹脂コーティング層２１に照射された紫外線は対向電
極５で反射され、選択駆動回路２には照射されないの
で、選択駆動回路２の特性は変化しない。さらに、対向
電極５は金属であるので、紫外線は確実に反射する。対
向電極５によって反射された紫外線は再び樹脂コーティ
ング層２１に照射されるので、紫外線の照射効率が向上
し、樹脂の硬化速度が速くなる。なお、設計上の都合な
どで、対向電極５をＩＴＯのような透明な材質にする必
要がある場合は、対向電極５の上に更に遮光膜を形成す
るとよい。

【００２５】次に保護基板２２について述べる。従来の
キャップ９は、有機ＥＬ層４と外界とを隔離するために
皿状の形状にする必要があった。このため、プレス加工
で容易に形成できる金属をキャップ９の材質として採用
していた。これに対し、本実施形態は、表示領域を樹脂
コーティング層２１で封止し、乾燥剤シート１２は有し
ないので、保護基板２２に求められる特性は、外部から
の物理的衝撃から樹脂コーティング層２１を保護する耐
衝撃性と、水分を透過しない非透水性が主となる。従っ
て、保護基板２２は、皿状に形成する必要がなく、平板
で良いため、金属を始め、ガラス、アクリル等の樹脂板
など、様々な材質を用いることができる。ただし、上述
したように、紫外線硬化タイプの樹脂を用いて樹脂コー
ティング層２１を形成する場合は、保護基板２２を透過
して紫外線を照射するために、保護基板２２としては透
明なガラスやアクリルが最適である。

【００２６】なお、上記の説明は、ＴＦＴとしてゲート
電極が能動層よりも基板側にあるボトムゲート型ＴＦＴ
を例示したが、要は、複数の画素電極のうちの一つに選
択的に電圧印加できればどのような構成であっても良
く、例えば能動層がゲート電極よりも基板側にあるトッ
プゲート型ＴＦＴでももちろんよい。

【００２７】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、表示
領域全てを覆って形成された樹脂コーティング層を有
し、この樹脂コーティング層は紫外線硬化樹脂よりな
り、保護基板は少なくとも紫外線を透過し、選択駆動回
路及び有機ＥＬ層を覆う遮光膜が形成されている。従っ
て樹脂コーティング層を硬化させる際に保護基板を通し
て紫外線照射することができ、かつ、遮光膜が形成され
ているので、選択駆動回路の変質や、有機ＥＬ層に紫外
線が照射されることを防止でき、選択駆動回路や有機Ｅ
Ｌ層の劣化を防止できる。

【００２８】更に、対向電極は、金属膜よりなるので上
記遮光膜を別途形成せずとも紫外線から選択駆動回路
や、有機ＥＬ層を保護できる。また、金属膜によって紫
外線が反射されるため、反射された紫外線が再び樹脂コ
ーティング層に照射され、紫外線照射効率が向上する。

【００２９】更に、樹脂コーティング層には乾燥剤が混
入されているので、有機ＥＬ層に水分が付着することが
なく、水分による劣化を防止して長寿命な表示装置とす
ることができる。また、乾燥剤シートを封入する必要が
ないので、表示装置を薄型化できる。更に、乾燥剤を含
有する樹脂コーティング層が表示領域を均等に覆ってい
るため、乾燥剤シートを用いる場合に比較して更に耐水
性が向上した。

【００３０】そして、その乾燥剤は、化学吸着性を有す
る物質の粉末であるので、樹脂コーティング層を硬化さ
せる前に樹脂中に均等に混入させることができる。

【００３１】また、樹脂コーティング層中に１０wt%以
上５０wt%以下混入されているので、硬化前の樹脂粘度
を低く保った上で、充分な耐水性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置を
示す図である。

【図２】従来の有機ＥＬ表示装置を示す図である。

【図３】有機ＥＬ表示装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１基板２選択駆動回路３画素電極４発光層５対向電極２１樹脂コーティング層２２保護基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB00 AB13 BB01 BB02 BB05 CA01 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 FA02 5C094 AA37 AA38 AA60 BA03 BA27 CA19 DA07 DA09 EA05 EB02 FB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板と、前記透明基板上に複数配置
された選択駆動回路と、前記選択駆動回路にそれぞれ対
応して配置された複数の画素電極と、前記複数の画素電
極を覆って形成された発光素子層と、前記複数の画素電
極と前記発光素子層を介して対向する対向電極とを有す
るエレクトロルミネッセンス表示装置において、前記選
択駆動回路、前記画素電極、前記発光素子層及び前記対
向電極を含む表示領域を覆って形成された紫外線硬化型
の樹脂よりなる樹脂コーティング層と、前記樹脂コーテ
ィング層上に前記透明基板に対向して配置され、少なく
とも紫外線を透過する保護基板とを有することを特徴と
するエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】前記選択駆動回路及び前記発光素子層を
覆って形成され、紫外線を反射する遮光膜を有すること
を特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセン
ス表示装置。
【請求項３】前記対向電極は金属よりなり、前記遮光
膜は該対抗電極であることを特徴とする請求項２に記載
のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】前記樹脂コーティング層には乾燥剤が混
入されていることを特徴とする請求項３に記載のエレク
トロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】前記乾燥剤は粒径２μｍ以下の粉末であ
ることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロルミネ
ッセンス表示装置。
【請求項６】前記乾燥剤は、樹脂コーティング層中に
樹脂に対して１０重量%以上５０重量%以下混入されてい
ることを特徴とする請求項７に記載のエレクトロルミネ
ッセンス表示装置。