JP2003243154A - 有機elディスプレイ - Google Patents
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Abstract
ィルタ層に有効に伝え、駆動時に変形を起こすことなく
長期にわたって安定した発光特性を維持することが可能
な有機ELディスプレイの封止構造および封止方法の提
供。 【解決手段】 基板、TFT、TFTに接続される第1
電極、有機EL層、および第2電極を含み、TFTによ
り駆動される有機EL発光素子と;透明基板、色変換フ
ィルタ層、ブラックマスクおよび支柱を含む色変換フィ
ルタとを貼り合わせて形成され、有機EL発光素子、色
変換フィルタおよび支柱の表面は純水に対して40゜未
満の接触角を有し、有機EL発光素子と色変換フィルタ
との間の空間に、1.3〜2.5の屈折率および可視域
にて50%以上の光透過率を有する1つまたは複数の材
料が充填されている有機ELディスプレイ。
Description
優れ、携帯端末機または産業用計測器の表示など広範囲
な応用可能性を有する有機ELディスプレイに関する。
大が急速に進んでいる。この中で、表示デバイスに関し
て、携帯性や動画表示の要求に対応可能な低消費電力・
高速応答性を有する高精細な表示デバイスの考案が広く
なされている。
ジスタ(TFT)を用いた駆動方式のカラー表示装置が
考案されている。この場合、TFTが形成されている基
板側に光を取り出す方式では、配線部分の遮光効果によ
り開口率が上がらないため、最近ではTFTが形成され
ている基板とは反対側に光を取り出す方式、いわゆるト
ップエミッション方式が考案されてきている。
(R)、緑(G)、青(B)の三原色の発光体をマトリ
クス上に分離配置する方式では、RGB用の3種の発光
材料をマトリクス上に高精細で配置しなくてはならない
ため、効率的かつ安価に製造することが困難である。ま
た、3種の発光材料の輝度変化特性あるいは駆動条件が
異なるために、長期間にわたって色再現性を確保するこ
とが困難であるなどの欠点が依然として解決されないま
まに残っている。
ーフィルターを用い、三原色を透過分離させる方法で
も、白色バックライトの高効率化といった問題点は依然
として残っている。
させ、それぞれの蛍光体から多色の蛍光を発光させる色
変換方式が、TFT駆動方式を用いたトップエミッショ
ン方式を採用することにより、さらに高精細かつ高輝度
の有機ELディスプレイを提供できる可能性を有してい
る。特開平11−251059号公報および特開200
0−77191号公報に開示されているカラー表示装置
は、このような方式の一例である。
示す断面概略図を図6に示す。基板602の上に、TF
T604、陽極606、有機EL層608、陰極610
を形成する。一方、透明基板616の上に色変換フィル
タ層612およびブラックマスク614を形成する。次
に基板602の周辺に、たとえば室温硬化型二液エポキ
シ系接着剤を使用して封止層618を形成し、透明基板
616との貼り合わせを行う。この時、2枚の基板の間
には内部空間620が形成される。また、封止層618
の硬化には室温において24時間とかなり長い時間が必
要であり、陽極606と色変換フィルタ層612との位
置合わせを行った後に、室温硬化の間、貼り合わせ物を
固定して、位置ずれを起こさないような状態に保持する
必要があった。
カラーディスプレイにおいて実用上で重要な課題は、詳
細なカラー表示機能であるとともに、有機EL素子が色
再現性を含め長期的安定性を有することであり、なおか
つ短時間で製造することが可能な構造と封止方法とを有
することである。
示すような構成の有機ELディスプレイでは、2枚の基
板の間に形成された内部空間620の影響で、有機EL
層608からの発光が、屈折率の大きく異なる内部空間
と陰極との界面および内部空間と色変換フィルタ層との
界面において反射してしまう問題点を有する。
ィスプレイにおいては、その貼り合わせ構造を維持する
ための構造物はディスプレイ周辺部の封止層618のみ
であり、駆動時の発熱による熱応力または外部から印加
される圧力によりディスプレイ全体が変形して、色変換
フィルタ層612と陰極610とが接触して素子破壊を
起こす恐れがある。
ものであり、有機EL層からの光を反射させずに色変換
フィルタ層に有効に伝え、外部環境からの水分等の浸入
を防止し、駆動時に変形を起こすことなく長期にわたっ
て安定した発光特性を維持することが可能な有機ELデ
ィスプレイの封止構造および封止方法を提供することで
ある。
機ELディスプレイは、基板上に形成された薄膜トラン
ジスタと、該薄膜トランジスタに接続される第1電極
と、有機EL層と、第2電極とを含み、該薄膜トランジ
スタにより駆動される有機EL発光素子と;透明基板上
に形成された色変換フィルタ層と、ブラックマスクと、
前記有機EL発光素子に対向する面に形成される支柱と
を含む色変換フィルタとを貼り合わせて形成される有機
ELディスプレイであって、前記有機EL発光素子と前
記色変換フィルタとの間の空間に、1.3〜2.5の屈
折率および波長400〜800nmにおいて50%以上
の光透過率を有する1つまたは複数の材料が充填されて
いることを特徴とする。ここで、前記有機EL発光素
子、前記色変換フィルタ、前記支柱の表面は、純水に対
して40゜未満の接触角を有してもよい。また、支柱
は、ブラックマスクに対応する位置に形成されていても
よい。
イは、透明基板上に形成された色変換フィルタ層と、ブ
ラックマスクとを含む色変換フィルタと;基板上に形成
された薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続
される第1電極と、有機EL層と、第2電極と、前記色
変換フィルタに対向する面に形成される支柱とを含み、
該薄膜トランジスタにより駆動される有機EL発光素子
とを貼り合わせて形成される有機ELディスプレイであ
って、前記有機EL発光素子と前記色変換フィルタとの
間の空間に、1.3〜2.5の屈折率および波長400
〜800nmにおいて50%以上の光透過率を有する1
つまたは複数の材料が充填されていることを特徴とす
る。ここで、前記有機EL発光素子、前記色変換フィル
タ、前記支柱の表面は、純水に対して40゜未満の接触
角を有してもよい。また、支柱は、ブラックマスクに対
応する位置に形成されていてもよい。
いて、支柱は、0.5〜50kg/mm2(4.9〜4
90MPa)程度の圧縮弾性率を有する弾性材料から形
成されていてもよい。
らなる絶縁性基板、または、半導電性や導電性基板に絶
縁性の薄膜を形成した基板を用いることができる。
に配置され、各画素に対応した陽極にソース電極が接続
される。好ましくは、TFT104は、ゲート電極をゲ
ート絶縁膜の下に設けたボトムゲートタイプで、能動層
として多結晶シリコン膜を用いた構造である。
電極に対する配線部、並びにTFT自身の構造は、所望
される耐圧性、オフ電流特性、オン電流特性を達成する
ように、当該技術において知られている方法により作成
することができる。また、トップエミッション方式を用
いる本発明の有機ELディスプレイにおいてはTFT部
を光が通過しないので、開口率を増加させるためにTF
Tを小さくする必要がなく、TFT設計の自由度が高
く、上記の特性を達成するために有利である。
る。平坦化絶縁膜106は、TFT104のソース電極
またはドレイン電極と第1電極108との接続およびそ
の他の回路の接続に必要な部分以外に設けられ、基板表
面を平坦化して引き続く層の高精細なパターン形成を容
易にする。平坦化絶縁膜106は、当該技術に知られて
いる任意の材料により形成することができる。好ましく
は、ポリイミドまたはアクリル樹脂から形成される。
平坦化絶縁膜106上に形成され、TFT104のソー
ス電極またはドレイン電極と接続される。ソース電極と
接続される場合は陽極として機能し、ドレイン電極と接
続される場合は陰極として機能する。
化絶縁膜内に設けられたコンタクトホールに充填された
導電性プラグによって接続される。導電性プラグは、第
1電極108と一体に形成されてもよいし、あるいは
金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、タングステン
などの低抵抗の金属類を用いて形成されてもよい。
正孔の注入を効率よく行うために、仕事関数が大きい材
料が用いられる。特に通常の有機EL素子では、陽極を
通して光が放出されるために陽極が透明であることが要
求され、ITO等の導電性金属酸化物が用いられる。本
発明のトップエミッション方式では透明であることは必
要ではないが、ITO、IZOなどの導電性金属酸化物
を用いて第1電極108を形成することができる。さら
に、ITOなどの導電性金属酸化物を用いる場合、その
下に反射率の高いメタル電極(Al,Ag,Mo,Wな
ど)を用いることが好ましい。このメタル電極は、導電
性金属酸化物より抵抗率が低いので補助電極として機能
すると同時に、有機EL層110にて発光される光を色
変換フィルタ150側に反射して光の有効利用を図るこ
とが可能となる。
仕事関数が小さい材料であるリチウム、ナトリウム等の
アルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、
ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれら
のフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属
との合金や化合物を用いられる。前述と同様に、その下
に反射率の高いメタル電極(Al,Ag,Mo,Wな
ど)を用いてもよく、その場合には低抵抗化および反射
による有機EL層110の発光の有効利用を図ることが
できる。
は、有機EL層110から発せられる近紫外から可視領
域の光、好ましくは青色から青緑色領域の光を色変換フ
ィルタ層に入射させて、所望される色を有する可視光を
放出する。
発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送
層、および/または電子注入層を介在させた構造を有す
る。具体的には、下記のような層構成からなるものが採
用される。 (1)有機EL発光層 (2)正孔注入層/有機EL発光層 (3)有機EL発光層/電子注入層 (4)正孔注入層/有機EL発光層/電子注入層 (5)正孔注入層/正孔輸送層/有機EL発光層/電子
注入層 (上記において、左側に陽極、右側に陰極が接続され
る)
用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機
EL発光層中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイ
ミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白
剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベン
ゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好
ましく使用される。
電子または正孔を注入することとともに、有機EL層1
10の発光波長域において透明であることが求められ
る。第2電極112は、波長400〜800nmの光に
対して50%以上の透過率を有することが好ましい。
その材料は、電子を効率よく注入するために仕事関数が
小さいことが求められる。さらに、有機EL層の発する
光の波長域において透明であることが必要とされる。こ
れら2つの特性を両立するために、本発明において陰極
112を複数層からなる積層構造とすることが好まし
い。なぜなら、仕事関数の小さい材料は、一般的に透明
性が低いからである。すなわち、有機EL層110と接
触する部位に、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金
属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチ
ウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物
等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や
化合物の極薄膜(10mm以下)を用いる。これらの仕
事関数の小さい材料を用いることにより効率のよい電子
注入を可能とし、さらに極薄膜とすることによりこれら
材料による透明性低下を最低限とすることが可能とな
る。該極薄膜の上には、ITOまたはIZOなどの透明
導電膜を形成する。これらの導電膜は補助電極として機
能し、陰極112全体の抵抗値を減少させ有機EL層1
10に対して充分な電流を供給することを可能にする。
正孔注入効率を高めるために仕事関数の大きな材料を用
いる必要がある。また、有機EL層110からの発光が
第2電極を通過するために透明性の高い材料を用いる必
要がある。したがって、この場合にはITOまたはIZ
Oのような透明導電性材料を用いることが好ましい。
って第1保護層114が設けられる。第1保護層114
は、外部環境からの酸素、低分子成分および水分の透過
を防止し、それらによる有機EL層110の機能低下を
防止することに有効である。第1保護層114は、有機
EL層110の発光を色変換フィルタ層へと透過させる
ために、その発光波長域において透明であることが好ま
しい。
114は、可視域における透明性が高く(400〜80
0nmの範囲で透過率50%以上)、電気絶縁性を有
し、水分、酸素および低分子成分に対するバリア性を有
し、好ましくは2H以上の膜硬度を有する材料で形成さ
れる。例えば、SiOx、SiNx、SiNxOy、A
lOx、TiOx、TaOx、ZnOx等の無機酸化
物、無機窒化物等の材料を使用できる。該第1保護層の
形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、CVD
法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の
手法により形成できる。
料を用いることができる。イミド変性シリコーン樹脂
(特開平5−134112号公報、特開平7−2187
17号公報、特開平7−306311号公報等を参照さ
れたい)、無機金属化合物(TiO、Al2O3、Si
O2等)をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の
中に分散した材料(特開平5−119306号公報、特
開平7−104114号公報等を参照されたい)、アク
リレートモノマー/オリゴマー/ポリマーの反応性ビニ
ル基を有した樹脂、レジスト樹脂(特開平6−3009
10号公報、特開平7−128519号公報、特開平8
−279394号公報、特開平9−330793号公報
等を参照されたい)、フッ素系樹脂(特開平5−364
75号公報、特開平9−330793号公報)、または
高い熱伝導率を有するメソゲン構造を有するエポキシ樹
脂などの光硬化性樹脂および/または熱硬化性樹脂を挙
げることができる。これらポリマー材料を用いる場合に
も、その形成法は特に制限はない。たとえば、乾式法
(スパッタ法、蒸着法、CVD法など)、あるいは湿式
法(スピンコート法、ロールコート法、キャスト法な
ど)のような慣用の手法により形成することができる。
も、複数の層が積層されたものであってもよい。第1保
護層114の厚さ(複数の層の積層物である場合は全
厚)は、1〜10μmであることが好ましい。
た光に対して透明であることが必要である。また、透明
基板116は、色変換フィルタ層および平坦化層の形成
に用いられる条件(溶媒、温度等)に耐えるものである
べきであり、さらに寸法安定性に優れていることが好ま
しい。透明基板116は、波長400〜800nmの光
に対して50%以上の透過率を有することが好ましい。
は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチル
メタクリレート等の樹脂を含む。ホウケイ酸ガラスまた
は青板ガラス等が特に好ましいものである。
タ層118、およびカラーフィルタ層118と蛍光変換
層120との積層体の総称である。蛍光変換層120
は、有機EL層110にて発光される近紫外領域ないし
可視領域の光、特に青色ないし青緑色領域の光を吸収し
て異なる波長の可視光を蛍光として発光するものであ
る。フルカラー表示を可能にするためには、少なくとも
青色(B)領域、緑色(G)領域および赤色(R)領域
の光を放出する独立した色変換フィルタ層が設けられ
る。RGBそれぞれの蛍光変換層は、少なくとも有機蛍
光色素とマトリクス樹脂とを含む。
光を発する蛍光色素の1種類以上を用い、さらに緑色領
域の蛍光を発する蛍光色素の1種類以上と組み合わせて
もよい。すなわち、光源として青色ないし青緑色領域の
光を発光する有機EL層110を用いる場合、有機EL
層110からの光を単なる赤色フィルタに通して赤色領
域の光を得ようとすると、元々赤色領域の波長の光が少
ないために極めて暗い出力光になってしまう。
ないし青緑色領域の光を、蛍光色素によって赤色領域の
光に変換することにより、十分な強度を有する赤色領域
の光の出力が可能となる。発光体から発せられる青色か
ら青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍光を発する
蛍光色素としては、例えばローダミンB、ローダミン6
G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン1
10、スルホローダミン、ベーシックバイオレット1
1、ベーシックレッド2などのローダミン系色素、シア
ニン系色素、1−エチル−2−[4−(p−ジメチルア
ミノフェニル)−1,3−ブタジエニル]−ピリジニウ
ムパークロレート(ピリジン1)などのピリジン系色
素、あるいはオキサジン系色素などが挙げられる。さら
に、各種染料(直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散
染料など)も蛍光性があれば使用することができる。
域の光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素と
しては、例えば3−(2’−ベンゾチアゾリル)−7−
ジエチルアミノ−クマリン(クマリン6)、3−(2’
−ベンゾイミダゾリル)−7−ジエチルアミノ−クマリ
ン(クマリン7)、3−(2’−N−メチルベンゾイミ
ダゾリル)−7−ジエチルアミノ−クマリン(クマリン
30)、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−
8−トリフルオロメチルキノリジン(9,9a,1−g
h)クマリン(クマリン153)などのクマリン系色
素、あるいはクマリン色素系染料であるベーシックイエ
ロー51、さらにはソルベントイエロー11、ソルベン
トイエロー116などのナフタルイミド系色素などが挙
げられる。さらに、各種染料(直接染料、酸性染料、塩
基性染料、分散染料など)も蛍光性があれば使用するこ
とができる。
L層110からの発光を単なる青色フィルタに通して出
力させることが可能である。
リメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル
−酢酸ビニル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スル
ホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグ
アナミン樹脂およびこれらの樹脂混合物などに予め練り
込んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい。また、
これらの有機蛍光色素や有機蛍光顔料(本明細書中で、
前記2つを合わせて有機蛍光色素と総称する)は単独で
用いてもよく、蛍光の色相を調整するために2種以上を
組み合わせて用いてもよい。
層に対して、該蛍光変換層の重量を基準として0.01
〜5質量%、より好ましくは0.1〜2質量%含有され
る。もし有機蛍光色素の含有量が0.01質量%未満な
らば、十分な波長変換を行うことができず、あるいは含
有量が5%を越えるならば、濃度消光等の効果により色
変換効率の低下をもたらす。
は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂(レジスト)
を光および/または熱処理して、ラジカル種またはイオ
ン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させ
たものである。また、蛍光変換層のパターニングを行う
ために、該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、未
露光の状態において有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶
性であることが望ましい。
クロイル基やメタクロイル基を複数有するアクリル系多
官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始
剤とからなる組成物膜を光または熱処理して、光ラジカ
ルまたは熱ラジカルを発生させて重合させたもの、
(2)ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組
成物を光または熱処理により二量化させて架橋したも
の、(3)鎖状または環状オレフィンとビスアジドとか
らなる組成物膜を光または熱処理してナイトレンを発生
させ、オレフィンと架橋させたもの、および(4)エポ
キシ基を有するモノマーと酸発生剤とからなる組成物膜
を光または熱処理により、酸(カチオン)を発生させて
重合させたものなどを含む。特に、(1)のアクリル系
多官能モノマーおよびオリゴマーと光または熱重合開始
剤とからなる組成物を重合させたものが好ましい。なぜ
なら、該組成物は高精細なパターニングが可能であり、
および重合した後は耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高い
からである。
剤、増感剤および酸発生剤は、含まれる蛍光変換色素が
吸収しない波長の光によって重合を開始させるものであ
ることが好ましい。本発明の蛍光変換層において、光硬
化性または光熱併用型硬化性樹脂中の樹脂自身が光また
は熱により重合することが可能である場合には、光重合
開始剤および熱重合開始剤を添加しないことも可能であ
る。
性または光熱併用型硬化性樹脂、有機蛍光色素および添
加剤を含有する溶液または分散液を、支持基板上に塗布
して樹脂の層を形成し、そして所望される部分の光硬化
性または光熱併用型硬化性樹脂を露光することにより重
合させて形成される。所望される部分に露光を行って光
硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を不溶化させた後
に、パターニングを行う。該パターニングは、未露光部
分の樹脂を溶解または分散させる有機溶媒またはアルカ
リ溶液を用いて、未露光部分の樹脂を除去するなどの慣
用の方法によって実施することができる。
てもよい。しかし、蛍光色素による変換のみでは十分な
色純度が得られない場合は、図1(A)に示されるよう
に蛍光変換層120Rとカラーフィルタ層118Rとの
積層体としてもよい。カラーフィルタ層118Rを併用
する場合、カラーフィルタ層118Rの厚さは1〜1.
5μmであることが好ましい。
Gのみから形成されてもよい。しかし、蛍光色素による
変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、図1
(A)に示されるように蛍光変換層120Gとカラーフ
ィルタ層118Gとの積層体としてもよい。カラーフィ
ルタ層118Gを併用する場合、カラーフィルタ層11
8Gの厚さは1〜1.5μmであることが好ましい。あ
るいはまた、有機EL層110の発光が緑色領域の光を
充分に含む場合には、カラーフィルタ層118Gのみと
してもよい。カラーフィルタ層118Gのみを用いる場
合、その厚さは0.5〜10μmであることが好まし
い。
うにカラーフィルタ層118Bのみとすることができ
る。カラーフィルタ層118Bのみを用いる場合、その
厚さは0.5〜10μmであることが好ましい。
いるように各色ごとに分離したストライプパターンとし
てもよいし、各画素のサブピクセルごとに分離させた構
造を有してもよい。
ックマスク122を形成することが好ましい。ブラック
マスクを設けることによって、隣接するサブピクセルの
色変換フィルタ層への光の漏れを防止して、にじみのな
い所望される蛍光変換色のみを得ることが可能となる。
各々の色変換フィルタ層の間の領域に留まらず、透明基
板116上の色変換フィルタ層が設けられていない領域
全体にブラックマスクを設けてもよい。ブラックマスク
122は、好ましくは0.5〜2.0μmの厚さを有す
る。
保護層124が形成される。第2保護層124は、外部
環境からの酸素、低分子成分および水分の透過を防止
し、それらによる色変換フィルタ層の機能低下を防止す
ることに有効である。第2保護層124は、有機EL層
110の発光を色変換フィルタ層へと透過させるため
に、その発光波長域において透明であることが好まし
い。すなわち、第2保護層124は、波長400〜80
0nmの光に対して50%以上の透過率を有することが
好ましい。第2保護層124を形成する好ましい材料
は、第1保護層114に関して記載したものと同一であ
る。
から印加される力を発散させるために設けられる。支柱
126を形成する材料として、絶縁性の無機および有機
材料を用いることができる。たとえば、エッチングまた
はリフトオフによりパターニングされる酸化ケイ素、フ
ォトリソグラフ法によりパターニングされるアクリル樹
脂またはノボラック樹脂をベースとする感光性フォトレ
ジスト、あるいはエッチングによりパターニングされる
ポリイミドもしくはシリコーンゴムなどを用いることが
できる。
0.5〜50kg/mm2(4.9〜490MPa)程
度の弾性材料を用いることが好ましい。なぜなら基板間
に発生する応力を、支柱126が弾性変形することによ
り緩和することができるからである。
40゜未満の接触角を有することが好ましい。このよう
な接触角を有することによって、貼り合わせの後に充填
剤層128の形成を行う場合(後述)に、充填剤の充填
を円滑に行うこと、および未充填区域の発生を抑制する
ことが可能となる。40゜未満の接触角を実現するため
に、UV照射あるいはArプラズマ暴露などの表面改質
を用いることができる。たとえば、UV照射を行う場
合、酸素または大気雰囲気において、低圧水銀ランプま
たは高圧水銀ランプを用いて実施することができる。
いて形成される内部空間620を充填して、有機EL層
110の発光の内部空間界面における反射を抑制し、該
発光を色変換フィルタへと効率よく透過させるために設
けられる。充填剤層128は、波長400〜800nm
の光に対して50%以上の可視光透過率と、1.3〜
2.5の屈折率とを有する材料から形成される。そのよ
うな材料の例は、SiOx、SiOxNy、AlNx、
SiAlOxNy、およびTiOxのような無機材料、
ならびに、アクリル樹脂、シリコンゲルおよびシリコー
ンゴムのような有機材料を含む。
に、有機EL発光素子あるいは色変換フィルタ上に塗布
または分散されてもよいし、それらが貼り合わされた後
に、封止層130に設けられた注入口を通して、基板間
の間隙に充填されてもよい。
な光硬化性または熱硬化性材料を充填剤として用いる場
合、貼り合わせの前に、その一部を光および/または熱
により硬化させて支柱126とし、残りの未硬化部分を
充填剤層128とすることができる。該材料は、有機E
L発光素子側または色変換フィルタ側のどちらに塗布し
てもよい。
機EL層110からの発光の伝達経路の屈折率差を小さ
くすることができ、各界面における反射を抑制し、色変
換フィルタ層への光の伝達をより効率的に行うことが可
能となる。
素子と色変換フィルタを接着するとともに、内部の各構
成要素を外部環境の酸素、水分などから保護するために
設けられる。封止層130は、熱硬化型または紫外線硬
化型接着剤から形成され、直径3〜50μm、好ましく
は直径3〜20μmのガラスビーズ、シリカビーズなど
を含む。これらのビーズ類は、有機EL発光素子と色変
換フィルタとの貼り合わせにおいて、基板間距離を規定
するとともに、接着のために印加される圧力を負担す
る。さらに、ディスプレイ駆動時に発生する応力(特に
ディスプレイ外周部における応力)も負担して、該応力
によるディスプレイの劣化を防止する。
換フィルタとの貼り合わせ後の充填剤の注入により形成
される場合、封止層130の一部に未形成部分(図4の
400)を設けてC形状とし、該未形成部分を充填剤注
入口として使用することができる。この注入口は、充填
剤の注入終了後に、封止層材料を付着および硬化させて
ふさぐことができる。あるいはまた、充填剤層128が
接着前の塗布または分散により形成される場合には、未
形成部分を設けずに□型に形成することができる。
は、図1に示されるように、有機EL発光素子160
と、支柱126を有する色変換フィルタ150とを貼り
合わせて形成される有機ELディスプレイ140であ
る。
上に、RGB各色に対応する色変換フィルタ層と、それ
らの間および周囲に位置するブラックマスク122と、
必要に応じて第2保護層124と、支柱126とを形成
することにより得られる。図2に示される実施形態にお
いて、赤色変換フィルタ層は、赤色カラーフィルタ層1
18Rと赤色蛍光変換層120Rからなり、緑色変換フ
ィルタ層は、緑色カラーフィルタ層118Gと緑色蛍光
変換層120Gからなり、および青色変換フィルタ層
は、青色カラーフィルタ層118Bからなる。支柱12
6は、フィルファクターに影響しない部位、たとえばブ
ラックマスク122上方に設けることが望ましい。
す。本実施形態においては、領域300は色変換フィル
タ層が形成されている領域に相当し、領域302はブラ
ックマスク122が形成されている領域に相当する。図
3(A)のように、ブラックマスクのパターン302に
沿ってライン状の形状を有してもよいし、あるいは図3
(B)のように井形形状を有してもよい。これらの形状
を有する場合、有機EL発光素子160と色変換フィル
タ150との貼り合わせ後の充填剤の充填を考慮する
と、支柱126は、充填剤が広がるあるいは流れやすい
形状および配置密度を有する必要がある。たとえば、図
4に示されるように、封止層130の一部に形成される
充填剤注入口400から充填剤を注入する工程を採る場
合には、充填剤が流れやすいように支柱は注入口に垂直
な方向を向いたライン状に形成されることが望ましい。
また、充填剤の充填を補助するために、支柱126は、
図3(C)に示されるように井形形状の一部を除去した
ような形状を有してもよい。
に、支柱126が円柱ないし角柱(四角柱、三角柱な
ど)の形状を有してもよい。この場合にも、支柱126
はブラックマスクのパターン302上に形成されること
が好ましい。
高さを有することが好ましい。特に、第1保護層114
表面との間に0.5〜2μmの間隙を形成する高さを有
することが好ましい。このような間隙を形成することに
より、有機EL発光素子と色変換フィルタとの接着時の
接着圧力を封止層130に負担させ、支柱126が駆動
時の熱応力および外部からの印加圧力を負担するように
することが可能となる。
kg/mm2(4.9〜490MPa)程度の圧縮弾性
率を有する弾性材料から形成される場合には、前記の間
隙を形成しなくてもよい。この場合には、接着時に支柱
126と有機EL発光素子160が接触し、支柱126
に接着圧力が印加されるが、支柱126が弾性変形する
ことにより、有機EL発光素子160を傷つけ、その機
能を損なうことはない。
(9.8mN)未満であることが望ましい。たとえば、
有機EL発光素子160と色変換フィルタ150との間
に印加される圧力を0.01kg/mm2(0.1MP
a)とすると、1個/mm2以上の形成密度で支柱を形
成することが好ましい。
施例においては第2保護層124)および支柱126の
表面は、純水に対して40゜未満の接触角を有すること
が好ましい。このような接触角を有することによって、
充填剤の充填を円滑に行うこと、および未充填区域の発
生を抑制することが可能となる。UV照射あるいはAr
プラズマ暴露などの表面改質を用いて、40゜未満の接
触角を実現してもよい。たとえば、UV照射を行う場
合、酸素または大気雰囲気において、低圧水銀ランプま
たは高圧水銀ランプを用いて実施することができる。
02上に、TFT104、平坦化絶縁層106、第1電
極108、有機EL層110、第2電極112および第
1保護層114を有する。
おいては第1保護層114)も同様に、純水に対して4
0゜未満の接触角を有することが好ましい。これによっ
て、充填剤の充填を円滑に行うこと、および未充填区域
の発生を抑制することが可能となる。UV照射あるいは
Arプラズマ暴露などの表面改質を用いて、40゜未満
の接触角を実現してもよい。たとえば、UV照射を行う
場合、酸素または大気雰囲気において、低圧水銀ランプ
または高圧水銀ランプを用いて実施することができる。
囲気下(望ましくは、酸素および水分濃度ともに1pp
m以下)において、所望の接着距離を与えるように封止
層130を形成する。貼り合わせの後に充填剤層128
の形成を行う場合には、封止層130は、注入口400
として用いる1つ未形成部分を有してC形状に形成され
る(図4参照)。あるいはまた、複数の注入口を形成し
てもよい。貼り合わせ前に充填剤層128が形成されて
いる場合には、封止層130を□型に形成してもよい。
L発光素子の発光部)と色変換フィルタ層とを位置合わ
せして、有機EL発光素子と色変換フィルタとを貼り合
わせる。この位置合わせにより、支柱126は、第1電
極108間の間隙に対応して位置することとなる。従っ
て、支柱126が駆動時の熱応力または外部からの印加
圧力を負担したとしても、有機EL発光素子の発光部に
影響を与えることなしに、色変換フィルタ層と第2電極
との接触、ひいては素子の破壊を防止することが可能と
なる。貼り合わせの後に、熱印加または紫外線照射によ
り封止層を硬化させる。
は、図2に示されるように、支柱126と有する有機E
L発光素子161と、色変換フィルタ151とを貼り合
わせて形成される有機ELディスプレイ141である。
けないことを除いて、第1の実施形態の色変換フィルタ
150と同一である。
基板102に対して、TFT104、平坦化絶縁膜10
6および第1電極108の形成が行われる。次に、第1
電極108の間隙に支柱126の形成が行われる。支柱
126は、図3(A)〜(D)のような配置を有しても
よい。ただし、本実施形態において、領域300は第1
電極108が形成されている領域であり、領域302は
第1電極108の間隙に相当する。支柱126の形成の
後に、有機EL層110、第2電極112および第1保
護層114の形成が行われる。
は、鋭角(0<θ≦90゜)であっても、鈍角(θ>9
0゜)であってもよい。図5(A)は、支柱126の側
面と基板表面とのなす角θが鋭角である場合を示す図で
ある。このような支柱126の形成後に有機EL層11
0、第2電極112および第1保護層114の形成を行
うと、図5(B)に示すように、それらの層は支柱の部
位で不連続となる。その結果、基板106上に形成され
る発光部は、駆動時の熱応力または外部からの印加圧力
を負担すべき部分から独立する。すなわち、それらの力
は、支柱126のみによって負担される。
面とのなす角θが鈍角である場合を示す図である。この
ような支柱126の形成後に有機EL層110、第2電
極112および第1保護層114の形成を行うと、図5
(D)に示すように、それらの層は連続層として形成さ
れる。その結果、不連続部位が存在しないので、パッシ
ベーション能に優れた有機EL発光素子を得ることがで
きる。
高さを有することが好ましい。特に、色変換フィルタ1
51表面との間に0.5〜2μmの間隙を形成する高さ
を有することが好ましい。このような間隙を形成するこ
とにより、有機EL発光素子と色変換フィルタとの接着
時の接着圧力を封止層130に負担させ、支柱126が
駆動時の熱応力および外部からの印加圧力を負担するよ
うにすることが可能となる。
載したように、支柱126が0.5〜50kg/mm2
(4.9〜490MPa)程度の圧縮弾性率を有する弾
性材料から形成される場合には、前記の間隙を形成しな
くてもよい。この場合には、接着時に支柱126と色変
換フィルタ151が接触し、支柱126に接着圧力が印
加されるが、支柱126が弾性変形することにより、色
変換フィルタ151を傷つけ、その機能を損なうことは
ない。
(9.8mN)未満であることが望ましい。たとえば、
有機EL発光素子160と色変換フィルタ150との間
に印加される圧力を0.01kg/mm2(0.1MP
a)とすると、1個/mm2以上の形成密度で支柱を形
成することが好ましい。
フィルタ151の表面(本実施例においては第2保護層
124)、有機EL発光素子161の表面(本実施例に
おいては第1保護層114)および支柱126の表面
は、純水に対して40゜未満の接触角を有することが好
ましい。このような接触角を有することによって、充填
剤の充填を円滑に行うこと、および未充填区域の発生を
抑制することが可能となる。UV照射あるいはArプラ
ズマ暴露などの表面改質を用いて、40゜未満の接触角
を実現してもよい。
は、第1の実施形態に記載されるものと同一の方法を用
いて行うことができる。
極、有機EL層、陰極、第1保護層を順次形成して、図
1に示される有機EL発光素子160を得た。長辺方向
のピッチ195μm、短辺方向のピッチ65μmを有し
て、陽極を配置した。各陽極間の間隔は、長辺方向18
0μm、短辺方向50μmであった。有機EL発光素子
160の表面の純水に対する接触角は約20゜であっ
た。
ラックマスク、それぞれの厚さが1.5μmである赤
色、緑色および青色のカラーフィルタ層、それぞれの厚
さが10μmである赤色および緑色の蛍光変換層、厚さ
3μm(蛍光変換層上において)のアクリル樹脂からな
る平坦化層、および厚さ300nmの酸化ケイ素からな
る防湿層を積層した。ここで、前述の平坦化層および防
湿層が第2保護層に相当する。また、各カラーフィルタ
層および蛍光変換層は、48×178μmの寸法を有す
る。次に、アクリル樹脂を用いて、防湿層上に、表示部
の長辺方向に平行に、ブラックマスクパターンに重なる
ように、厚さ3μm、幅8μmのライン形状の支柱を形
成して、図1に示される色変換フィルタ150を得た。
支柱の間隔を390μmとした。色変換フィルタおよび
支柱の表面の純水に対する接触角は約20゜であった。
よび色変換フィルタを、乾燥窒素雰囲気(酸素および水
分ともに1ppm以下)のグローブボックス内に配置し
た。次に、ディスペンサーロボットを用いて、有機EL
発光素子のガラス基板外周部に、直径20μmのビーズ
を分散させた紫外線硬化型接着剤(スリーボンド社製、
商品名30Y−437)を、一部に未塗布部分を設けた
C形状に塗布し、そして色変換フィルタを貼り合わせ
た。このとき、色変換フィルタの支柱と有機EL発光素
子の第1保護層とは直接接触せず、1μmの間隔があっ
た。
対応させるように位置合わせを行った。そして、30秒
間にわたって、照度100mW/cm2の紫外線を照射
し、接着剤を硬化させて封止層を形成した。
いて、ディスペンサーから屈折率1.6の透明シリコー
ンゴム材料を注入し、充填剤層を形成した。最後に、注
入口として用いた部分を、前述の紫外線硬化型接着剤を
用いて封止して、図1に示される有機ELディスプレイ
140を得た。
て、色変換フィルタの支柱と有機EL発光素子の第1保
護層とは直接接触しないので、素子の破壊は発生しなか
った。また、本発明の有機ELディスプレイを90℃と
−40℃とを反復するヒートサイクルにさらしたが、発
生する応力による素子の破壊が起こることはなかった。
また、透明シリコーンゴムからなる充填剤層界面におけ
る透過光の反射率は1%未満であった。
更したことを除いて、実施例1を繰り返して有機ELデ
ィスプレイを作成した。防湿層までを形成した色変換フ
ィルタ基板に対して、アクリル樹脂を用いて高さ5μ
m、直径5μmの円柱形状の支柱を形成した。支柱の配
置密度を10カ所/mm2とした。また、アクリル樹脂
のポストベークによる焼成率を変更して、その圧縮弾性
率を50kg/mm2(490MPa)とした。支柱の
表面の純水に対する接触角は約20゜であった。
いて、色変換フィルタの支柱が第1保護層と接触した。
しかし、貼り合わせ工程で発生する圧力は支柱の弾性変
形により吸収され、素子の破壊は発生しなかった。ま
た、本発明の有機ELディスプレイを90℃と−40℃
とを反復するヒートサイクルにさらしたが、発生する応
力による素子の破壊が起こることはなかった。また、透
明シリコーンゴムからなる充填剤層界面における透過光
の反射率は1%未満であった。
よび陽極を形成した。長辺方向のピッチ195μm、短
辺方向のピッチ65μmを有して、陽極を配置した。各
陽極間の間隔は、長辺方向180μm、短辺方向50μ
mであった。次に、陽極の間隙に、ネガ型ノボラック樹
脂材料を用いて高さ5μm、直径5μmの切頭円錐状の
支柱を形成した。支柱の配置密度を5カ所/mm2とし
た。支柱の切頭円錐の母線(すなわち支柱側面)と基板
表面とのなす角を60゜とした。また、支柱の圧縮弾性
率は80kg/mm2(約785MPa)であった。
L層、陰極、保護膜を形成して、図2に示される有機E
L発光素子161を得た。このとき、それらの層は支柱
上部と基板上とで不連続な層を形成していた。有機EL
発光素子および支柱の表面の純水に対する接触角は約2
0゜であった。
ラックマスク、それぞれの厚さが1.5μmである赤
色、緑色および青色のカラーフィルタ層、それぞれの厚
さが10μmである赤色および緑色の蛍光変換層、厚さ
3μm(蛍光変換層上において)のアクリル樹脂からな
る平坦化層、および厚さ300nmの酸化ケイ素からな
る防湿層を積層して、図2に示される色変換フィルタ1
51を得た。ここで、前述の平坦化層および防湿層が第
2保護層に相当する。また、各カラーフィルタ層および
蛍光変換層は、48×178μmの寸法を有する。色変
換フィルタの表面の純水に対する接触角は約20゜であ
った。
よび色変換フィルタを、乾燥窒素雰囲気(酸素および水
分ともに1ppm以下)のグローブボックス内に配置し
た。次に、ディスペンサーロボットを用いて、有機EL
発光素子のガラス基板外周部に、直径20μmのビーズ
を分散させた紫外線硬化型接着剤(スリーボンド社製、
商品名30Y−437)を、一部に未塗布部分を設けた
C形状に塗布し、そして色変換フィルタを貼り合わせ
た。このとき、有機EL発光素子の支柱上部の第1保護
層と色変換フィルタの防湿層とは直接接触していた。
対応させるように位置合わせを行った。そして、30秒
間にわたって、照度100mW/cm2の紫外線を照射
し、接着剤を硬化させて封止層を形成した。
いて、ディスペンサーから屈折率1.6の透明シリコー
ンゴム材料を注入し、充填剤層を形成した。最後に、注
入口として用いた部分を、前述の紫外線硬化型接着剤を
用いて封止して、図2に示される有機ELディスプレイ
141を得た。
て、有機EL発光素子の支柱上部の第1保護層と色変換
フィルタの防湿層とは直接接触していたが、貼り合わせ
工程で発生する圧力は支柱の弾性変形により吸収され、
素子の破壊は発生しなかった。また、本発明の有機EL
ディスプレイを90℃と−40℃とを反復するヒートサ
イクルにさらしたが、発生する応力による素子の破壊が
起こることはなかった。また、透明シリコーンゴムから
なる充填剤層界面における透過光の反射率は1%未満で
あった。
EL発光素子を形成した。また、実施例1と同様にし
て、透明基板上に、ブラックマスク、色変換フィルタ
層、平坦化層、および防湿層を形成した。次に、防湿層
上に膜厚5μmの感光性アクリル樹脂を塗布した。プリ
ベークを行った後に、封止のための領域を確保するため
に、溶剤と用いて基板周縁部の塗膜を幅5mmにわたっ
て除去した。その後、直径5μmの複数の円形開口部を
有するフォトマスクを用いて露光を行い、続いて100
℃のホットプレート上で焼成した。上記の操作により、
アクリ樹脂層中に、露光およびベークにより硬化が進行
した部分(支柱126に相当する)と、硬化されていな
い部分(充填剤層128に相当する)とを形成して、色
変換フィルタを得た。硬化が進行した部分の圧縮弾性率
は、50kg/mm2(約490MPa)であった。
(支柱126は、高さ5μm、直径5μmの円柱状に形
成され、5カ所/mm2の密度で配置された。また、充
填剤層に相当する硬化されていない部分のアクリル樹脂
は約1.6の屈折率を有した。以上のように得られた有
機EL発光素子と色変換フィルタとを、実施例1と同様
の方法により貼り合わせて、有機ELディスプレイを得
た。
いて、色変換フィルタの支柱が第1保護層と接触した。
しかし、貼り合わせ工程で発生する圧力は支柱の弾性変
形により吸収され、素子の破壊は発生しなかった。ま
た、本発明の有機ELディスプレイを90℃と−40℃
とを反復するヒートサイクルにさらしたが、発生する応
力による素子の破壊が起こることはなかった。本実施例
においても、充填剤層(未硬化のアクリル樹脂)界面に
おける透過光の反射率は1%未満であった。
うに、有機EL発光素子と支柱を設けた色変換フィルタ
の貼り合わせ、あるいは支柱を設けた有機EL発光素子
と色変換フィルタとの貼り合わせにより作成される有機
ELディスプレイにおいて、有機EL発光素子と色変換
フィルタとの間の空間に、波長400〜800nmの光
に対して50%以上の透過率および1.3〜2.5の屈
折率を有する材料を充填することにより、有機EL層の
発光を効率よく色変換フィルタ層へと透過することが可
能となる。また、支柱を形成することにより、駆動時の
熱応力または外部から印加される圧力による素子の破壊
を防止し、長期にわたって安定した発光特性を維持する
ことが可能となる。さらに、充填材料の接触する表面で
ある、有機EL発光素子、色変換フィルタおよび支柱の
表面が純水に対して40゜未満の接触角を有するように
することにより、材料の充填を円滑に行い、かつ未充填
区域の発生を防止することが可能となる。
イを示す概略断面図である。
イを示す概略断面図である。
図である。
する概略断面図である。
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 基板上に形成された薄膜トランジスタ
と、該薄膜トランジスタに接続される第1電極と、有機
EL層と、第2電極とを含み、該薄膜トランジスタによ
り駆動される有機EL発光素子と、 透明基板上に形成された色変換フィルタ層と、ブラック
マスクと、前記有機EL発光素子に対向する面に形成さ
れる支柱とを含む色変換フィルタとを貼り合わせて形成
される有機ELディスプレイであって、 前記有機EL発光素子と前記色変換フィルタとの間の空
間に、1.3〜2.5の屈折率および波長400〜80
0nmにおいて50%以上の光透過率を有する1つまた
は複数の材料が充填されていることを特徴とする有機E
Lディスプレイ。 - 【請求項2】 前記有機EL発光素子、前記色変換フィ
ルタ、前記支柱の表面は、純水に対して40゜未満の接
触角を有することを特徴とする請求項1に記載の有機E
Lディスプレイ。 - 【請求項3】 前記支柱は、前記ブラックマスクに対応
する位置に形成されていることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の有機ELディスプレイ。 - 【請求項4】 透明基板上に形成された色変換フィルタ
層と、ブラックマスクとを含む色変換フィルタと、 基板上に形成された薄膜トランジスタと、該薄膜トラン
ジスタに接続される第1電極と、有機EL層と、第2電
極と、前記色変換フィルタに対向する面に形成される支
柱とを含み、該薄膜トランジスタにより駆動される有機
EL発光素子とを貼り合わせて形成される有機ELディ
スプレイであって、 前記有機EL発光素子と前記色変換フィルタとの間の空
間に、1.3〜2.5の屈折率および波長400〜80
0nmにおいて50%以上の光透過率を有する1つまた
は複数の材料が充填されていることを特徴とする有機E
Lディスプレイ。 - 【請求項5】 前記有機EL発光素子、前記色変換フィ
ルタ、前記支柱の表面は、純水に対して40゜未満の接
触角を有することを特徴とする請求項4に記載の有機E
Lディスプレイ。 - 【請求項6】 前記支柱は、前記第1電極の間隙に形成
されていることを特徴とする請求項4または5に記載の
有機ELディスプレイ。 - 【請求項7】 前記支柱は、0.5〜50kg/mm2
(4.9〜490MPa)程度の圧縮弾性率を有する弾
性材料から形成されていることを特徴とする請求項1か
ら6のいずれかに記載の有機ELディスプレイ。
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