JP2005174557A

JP2005174557A - エレクトロルミネッセンス表示装置

Info

Publication number: JP2005174557A
Application number: JP2003408017A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Terada; 幸祐寺田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】
長寿命かつ信頼性の高いエレクトロルミネッセンス表示装置を提供する。
【解決手段】
絶縁基板１０１と、絶縁基板１０１上に層状に設けられて表示領域を構成するエレクトロルミネッセンス表示素子１０６と、を有する表示素子基板１０７と、表示素子基板１０７のエレクトロルミネッセンス表示素子１０６側に対向するように設けられた封止基板１０８と、を備えたエレクトロルミネッセンス表示装置１００であって、表示素子基板１０７のエレクトロルミネッセンス表示素子１０６と封止基板１０８との間に介設された乾燥剤層１０９と、乾燥剤層１０９とエレクトロルミネッセンス表示素子１０６との間に介設された第１樹脂層１１０と、表示素子基板１０７と封止基板１０８との間の表示領域の外側部分を封止するように設けられた第２樹脂層１１１と、をさらに備え、第１樹脂層１１０が第２樹脂層１１１よりも透湿度が高い、エレクトロルミネッセンス表示装置１００により、課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置（以下、「EL表示装置」と省略する場合がある。）に関し、より詳細には、耐湿性に優れ、長寿命なEL表示装置に関するものである。

近年、情報処理機器の多様化に伴って、従来から一般に使用されている陰極線管（CRT）よりも消費電力が少なく、薄型化が可能である平面表示装置に対する需要が高まってきている。そのような平面表示装置として、例えば、液晶表示装置やEL表示装置を挙げることができる。それらのうち、EL表示装置は、全固体型、高速応答性、自発光性という特徴を有し、液晶表示装置のように視野角が限定されず、また、バックライトを必要とせず、さらに、より薄型化することができるため、特に研究開発が盛んに行われている。

しかしながら、EL表示装置は湿度による影響を受けやすく、吸湿により表示品質が著しく低下するという問題を有する。具体的には、有機EL表示装置では、エレクトロルミネッセンス表示素子（以下、「EL表示素子」と省略することがある。）内のエレクトロルミネッセンス発光層（以下、「EL発光層」と省略することがある。）と電極との界面に水分が浸入するとダークスポットと呼ばれる非発光領域が発生し、また、無機EL表示装置では、吸湿によるEL表示素子の剥離により非発光領域が発生するという現象が見られる。

そこで、EL表示装置の耐湿性を向上させる技術として、内部に直方体上の空洞を有する柱状の封止キャップと表示素子基板とを透湿度の低い封止用樹脂で接着し、それによって表示領域を気密封止すると共に、封止キャップ内に乾燥剤層を備えることにより、高い防湿効果を得ることができる防湿加工技術が提唱されている（例えば、特許文献１等）。

図４は、そのような防湿加工技術を施したEL表示装置２００を示す。

このEL表示装置２００は、絶縁基板２０１上に表示領域を構成するEL表示素子２０６が設けられた表示素子基板２０７と、その表示素子基板２０７の表示領域を覆うように設けられた封止キャップ２０８と、を備えている。EL表示素子２０６は、陽極２０２、正孔輸送層２０３、EL発光層３０４及び電子注入電極２０５が絶縁基板２０１上に順に積層された構成となっている。また、表示素子基板２０７と封止キャップ２０８とで囲まれた領域には、乾燥剤層２０９が設けられている。

EL表示装置２００によれば、封止キャップ２０８によりEL表示素子２０６が外気から遮断されており、また、封止用樹脂から進入した微量の水分は乾燥剤層２０９により吸収されてEL表示素子２０６に影響を及ぼさないので、吸湿によるEL表示装置２００の表示機能の劣化を抑制することができる。

しかしながら、EL表示装置２００では、封止キャップに乾燥剤層２０９を設けるための空洞が必要であり、また、パネル強度を確保するために封止キャップにある程度の厚みを与える必要があるため、EL表示装置２００を十分に薄型化することができないという問題がある。

上記問題点に鑑みて、表示素子基板２０７を封止用接着樹脂で覆い、この上に平板ガラスなどの封止基板を取り付けて接着封止する防湿加工技術が提唱されている（例えば、特許文献２等）。

図５は、そのような防湿加工技術を施したEL表示装置３００を示す。

このEL表示装置３００は、絶縁基板３０１上に表示領域を構成するEL表示素子３０６が設けられた表示素子基板３０７と、その表示素子基板３０７のEL表示素子３０６側に対向するように設けられた封止基板３０８と、を備えている。EL表示素子３０６は、陽極３０２、正孔輸送層３０３、EL発光層３０４及び電子注入電極３０５が絶縁基板３０１上に順に積層された構成となっている。また、表示素子基板３０７と封止基板３０８との間には、乾燥剤層３０９が介設されている。さらに、表示素子基板３０７と乾燥剤層３０９との間には、表示領域の外周部を封止するように樹脂層３１１が設けられている。

EL表示装置３００によれば、封止基板３０８として薄い平板ガラスを用いた場合であっても、封止基板３０８全体が表示素子基板３０７に接着固定されているため、表示装置として十分な機械的強度が得られ、その薄型化を図ることができる。
特開２００１−３５６５９号公報特開２００３−１０９７５０号公報

ところで、EL表示装置３００において、一般に、封止基板３０８を接着封止する樹脂層３１１として、EL表示装置３００内への水分浸入を効果的に防止する透湿度の低い樹脂が用いられるものの、現実には、完全にEL表示装置３００内への水分の浸入を防止することができないという問題がある。

また、EL表示装置３００内に進入した水分は、透湿度の低い樹脂層３１１内ではあまり拡散せず、樹脂層３１１の周辺部分に局在する。樹脂層３１１の周辺部分に局在する水分は、近接する乾燥剤層３０９の周辺部分により吸収されるため、乾燥剤層３０９の周辺部分は短期間で水飽和する。乾燥剤層３０９の周辺部分が水飽和した後は、樹脂層３１１に浸入した水分は、樹脂層３１１内を拡散し、EL表示素子３０６の周辺部分に到達する。このため、EL表示素子３０６の周辺部分が集中して水分の影響を受け、表示性能が短期間で劣化する。EL表示装置としては、表示領域の一部にでも表示品質の劣化が生じると製品としての寿命となるため、このようなEL表示素子３０６の周辺部分の集中的な劣化は、EL表示装置としての寿命を縮めることとなり、短寿命かつ信頼性に欠けるという問題がある。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、EL表示素子への水分の影響を抑制することができる長寿命かつ信頼性の高いEL表示装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、絶縁基板と、該絶縁基板上に層状に設けられて表示領域を構成するEL表示素子と、を有する表示素子基板と、上記表示素子基板の上記EL表示素子側に対向するように設けられた封止基板と、を備えたEL表示装置であって、
上記表示素子基板の上記EL表示素子と上記封止基板との間に介設された乾燥剤層と、上記乾燥剤層と上記EL表示素子との間に介設された第１樹脂層と、上記表示素子基板と上記封止基板との間の上記表示領域の外側部分を封止するように設けられた第２樹脂層と、をさらに備え、
上記第１樹脂層が上記第２樹脂層よりも透湿度が高いものである。

本発明においては、第２樹脂層の封止内部に第２樹脂層よりも透湿度の高い第１樹脂層が設けられている。このため、第２樹脂層の周辺部分より浸入した水分は、第２樹脂層の周辺部分に局在することなく、透湿度の高い第１樹脂層に吸収され、第１樹脂層内全体に拡散する。また、第１樹脂層内で拡散した水分は、乾燥剤層全体に均一に吸収される。したがって、この構成によれば、乾燥剤層の周辺部分のみが水分を吸収する場合と比較して、乾燥剤層が水飽和状態になるまでに長時間を要し、EL表示素子内への水分の浸入を長期間抑制することができるので、EL表示素子の周辺部分への水分の影響を抑制することができ、それによって、長寿命のEL表示装置を実現することができる。

また、本発明においては、さらに第１樹脂層とEL表示素子との間に第１樹脂層よりも透湿度が低い第１防湿層をさらに設けることが好ましい。この構成によれば、EL表示素子が透湿度の低い第１防湿層により透湿度の高い第１樹脂層から遮断されているため、第１樹脂層に浸入した水分は、EL表示素子に到達することなく、乾燥剤層により優先的に吸収される。このため、EL表示装置の表示品質が水分の影響により劣化することを抑制することができ、長寿命かつ信頼性の高いEL表示装置を実現することができる。尚、第１防湿層に用いる材料は、樹脂に限られるものではなく、透湿度の低い無機化合物等であってももちろん構わない。

また、本発明においては、第１防湿層と共に、乾燥剤層と第１樹脂層との間に第１樹脂層よりも透湿度が低い第２防湿層をさらに設けることがより好ましい。この構成によれば、第１樹脂層に浸入した水分が乾燥剤層により直ちに吸収されることを抑制することができ、第１樹脂層に浸入した水分を十分に第１樹脂層全体に非局在化させることができる。このため、乾燥剤層の周辺部分のみが集中的に水分を吸収することなく、水分は乾燥剤層全体で均一に吸収されるので、乾燥剤層が水飽和状態になるまでに長時間を要することとなる。したがって、EL表示素子への水分の浸入を長期間抑制することができ、より長寿命なEL表示装置を実現することができる。尚、第２防湿層に用いる材料としては、樹脂に限られるものではなく、透湿度の低い無機化合物等であってももちろん構わない。

また本発明においては、第２樹脂層と第１防湿層とを同一材料で形成しても構わない。このような構成によれば、第２樹脂層と第１防湿層とを同時に形成することができるため、製造工程を減らすことができ、安価にEL表示装置を製造することができる。

また、本発明においては、乾燥剤層の中央部分より周辺部分の層厚を厚くすることがより好ましい。この構成によれば、乾燥剤層の中央部分より水分吸収量が比較的多い乾燥剤層の周辺部分の水分吸収能力を高めることができ、乾燥剤層の周辺部分が水飽和状態になるまでに要する時間を長期化することができる。したがって、EL表示素子の周辺部分の損傷をより効果的に抑制することができ、より長寿命なEL表示装置を提供することができる。

本発明によれば、長寿命かつ信頼性の高いEL装置を提供することができる。

以下、本発明による実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る有機EL表示装置１００を示す。

この有機ＥＬ表示装置１００は、絶縁基板１０１上に表示領域を構成するEL表示素子１０６が設けられた表示素子基板１０７と、その表示素子基板１０７のＥＬ表示素子側に対向するように設けられた封止基板１０８と、を備えている。

表示素子基板１０７の絶縁基板１０１は、ガラス板等の耐久性、耐候性が良好で、外気との接触を遮断することができる材料よりなる。

ＥＬ表示素子は、陽極１０２、正孔輸送層１０３、EL発光層１０４及び電子注入電極１０５が絶縁基板１０１上に順に積層された構成となっている。

陽極１０２は、例えば、錫添加酸化インジウム（ＩＴＯ）等からなる厚さ１００ｎｍ程度の薄膜で形成されており、絶縁基板１０１の一方の側辺と平行に間隔をおいて並列にストライプ状に設けられている。正孔輸送層１０３は、例えば、ジアミン誘導体（ＴＰＤ）等で形成されており、ストライプ状の陽極１０２を被覆するようにその上層に設けられている。EL発光層１０４は、例えば、トリス（８−ハイドロキシキノリネート）アルミニウム錯体（Tris-(8-hydroxyquinolinato)aluminum(III)；Ａｌｑ₃）等の有機蛍光体からなる薄膜で形成されており、正孔輸送層１０３を被覆するようにその上層に設けられている。電子注入電極１０５は、例えば、マグネシウムと銀との合金（以下、「ＭｇＡｇ合金」と略す。）等で形成された陰極を構成しており、EL発光層１０４上に、絶縁基板１０１の他方の側辺と平行に間隔をおいて並列にストライプ状に設けられている。

陽極１０２の延びる方向と電子注入電極１０５の延びる方向とは直行しており、そのため、それらの各交差部は画素に構成されており、それが全体としてマトリクスをなしている。そして、各画素において、電子注入電極１０５からEL発光層１０４内に電子が注入され、一方、陽極１０２からの正孔が正孔輸送層１０３を介してEL発光層１０４内に注入され、そこで電子と正孔が結合した際にEL発光層が蛍光を発し、全体として画像表示がなされるようになっている。

封止基板１０８は、例えば、厚さ０．５ｍｍ程度のガラス板等の耐久性、耐候性が良好で、外気との接触を遮断することができる材料よりなる。

封止基板１０８の内側には、表示素子基板１０７のＥＬ表示素子１０６と封止基板１０８との間を仕切るように、例えば、酸化カルシウム等からなる厚さ１μｍ程度の乾燥剤層１０９が介設されている。また、乾燥剤層１０９は、表示領域の防湿効果をより高めるために、表示領域全体を覆うように設けられることがより好ましい。

乾燥剤層１０９とEL表示素子１０６との間には、乾燥剤層１０９及び第２防湿層１１３を覆うように、例えば、比較的透湿度の高い変性アクリル系紫外線硬化樹脂等からなる厚さ１０μｍ程度の第１樹脂層１１０が介設されている。尚、第１樹脂層１１０は、製造容易であることから、紫外線硬化性樹脂で形成されることが好ましい。

乾燥剤層１０９と第１樹脂層１１０との間に、乾燥剤層１０９を被覆するように、例えば、比較的透湿度の低い一酸化珪素等からなる厚さ１０ｎｍ程度の第２防湿層１１３が設けられている。尚、第２防湿層１１３は、一酸化珪素等の無機材料に限られるものではなく、透湿度の低い樹脂等であってもかまわない。

表示素子基板１０７と封止基板１０８との間の表示領域の外側部分には、その部分を封止するように、例えば、比較的透湿度の低いエポキシ系紫外線硬化樹脂等からなる厚さ２０μｍ程度の第２樹脂層１１１が設けられている。尚、第２樹脂層１１１は、製造容易であることから、紫外線硬化性樹脂で形成されることが好ましい。

第１樹脂層１１０のＥＬ表示素子１０６側には、第１樹脂層１１０とＥＬ表示素子１０６との間を仕切るように充填された、例えば、比較的透湿度の低いエポキシ系紫外線硬化樹脂等からなる厚さ８μｍ程度の第１防湿層１１２が設けられている。尚、第１防湿層１１２は、第２樹脂層１１１と同一樹脂材料にて一体に形成されていてもよい。これによれば、第１防湿層１１２と第２樹脂層１１１とを同時に形成することができるので、製造工程の簡略化を図ることができる。また、第１防湿層１１２は、製造容易であることから、紫外線硬化性樹脂で形成されることが好ましい。

第１樹脂層１１０は第２樹脂層１１１よりも透湿度が高く、したがって、第２樹脂層１１１の周辺部分から浸入した水分は、より透湿度の高い第１樹脂層１１０により吸収される。一旦第１樹脂層１１０により吸収された水分は、透湿度の低い第２樹脂層１１１へ再び拡散することはなく、第１樹脂層１１０内で拡散されるため、EL表示装置１００の周辺部分に水分が局在することなく、EL表示装置１００の周辺部分の表示機能の劣化を抑制することができる。第１樹脂層１１０の透湿度は、１００(ｇ／ｍ²・２４h)以上であることが好ましい。また、第２樹脂層１１１の透湿度は、２０(ｇ／ｍ²・２４h)以下であることが好ましい。さらに、第１樹脂層１１０の透湿度は、第２樹脂層１１１の透湿度の５倍以上であることが好ましい。

第１樹脂層１１０は第２防湿層１１３よりも透湿度が高く、これによって第１樹脂層１１０に浸入した水分が乾燥剤層１０９に直ちに吸収されることが防止され、第１樹脂層１１０内でより一層非局在化する。第１樹脂層１１０内で非局在化された水分は、乾燥剤層１０９全体で均一に吸収され、乾燥剤層１０９の周辺部分が水飽和状態になるまでに長時間を要することになり、EL表示素子１０６への水分の浸入を長期間抑制することができるからである。第２防湿層１１３の透湿度は、２０(ｇ／ｍ²・２４h)以下であることが好ましい。また、第２防湿層１１３の透湿度は、第１樹脂層１１０の透湿度の５倍以上であることが好ましい。

第１樹脂層１１０は第１防湿層１１２より透湿度が高く、これによって第１樹脂層１１０内に浸入した水分の第１防湿層１１２内への拡散が抑制され、水分がEL表示素子１０６に到達することを防止する。したがって、EL表示装置１００の表示機能の劣化を抑制することができる。第１防湿層１１２の透湿度は、２０(ｇ／ｍ²・２４h)以下であることが好ましい。また、第１防湿層１１２の透湿度は、第１樹脂層１１０の透湿度の５倍以上であることが好ましい。

次に、本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置の製造方法について説明する。

図２及び図３は、それぞれ表示素子基板１０７の平面および断面の概略図である。

まず、絶縁基板１０１上に陽極１０２を形成する。具体的には、例えば、高周波スパッタ法により成膜した錫添加酸化インジウム（ITO）等の導電性材料の薄膜をフォトリゾグラフィー技術によりストライプ状にエッチングすることにより陽極１０２を形成する。

次に、陽極１０２を作成した絶縁基板１０１の上に正孔輸送層１０３を形成する。具体的には、陽極１０２を形成した絶縁基板１０１の上に、例えば、ジアミン誘導体（TPD）等を真空蒸着法により成膜することにより、正孔輸送層１０３を形成する。

次に、正孔輸送層１０３の上にEL発光層１０４を形成する。具体的には、正孔輸送層１０３の上に、例えば、トリス（８−ハイドロキシキノリネート）アルミニウム錯体（Tris-(8-hydroxyquinolinato)aluminum(III)；Alq₃）等の有機蛍光体を真空蒸着法により成膜することにより、EL発光層１０４を形成する。

次に、EL発光層１０４を作成した絶縁基板１０１上に、電子注入電極１０５を形成する。具体的には、EL発光層１０４を作成した絶縁基板１０１上に、例えば、AgMg合金等を真空蒸着法により陽極１０２と直交するようにストライプ状に成膜することにより電子注入電極１０５を形成する。

次に、封止基板１０８上に、乾燥剤層１０９を形成する。具体的には、封止基板１０８上に、真空蒸着法により、例えば、酸化カルシウム等の薄膜を形成することにより、乾燥剤層１０９を形成する。

次に、乾燥剤層１０９の上に、第２防湿層１１３を形成する。具体的には、乾燥剤層１０９の上に、真空蒸着法により、例えば、一酸化珪素等の薄膜を形成することにより、第２防湿層１１３を形成する。

次に、封止基板１０８上に形成された乾燥剤層１０９および第２防湿層１１３を覆うように第１樹脂層１１０を形成する。具体的には、封止基板１０８上に形成された乾燥剤層１０９および第２防湿層１１３を覆うように、例えば、変性アクリル系紫外線硬化樹脂等をスクリーン印刷法により印刷塗布し、紫外線を照射し、硬化させることにより、第１樹脂層１１０を形成する。

次に、乾燥剤層１０９と、第２防湿層１１３と、第１樹脂層１１０と、を形成した封止基板１０８と、表示素子基板１０７の間に、第２樹脂層１１１および第１防湿層１１２を同時に形成する。具体的には、封止基板１０８と、表示素子基板１０７の間に、例えば、エポキシ系紫外線硬化樹脂等を注入し、紫外線を照射し、硬化させることにより、第２樹脂層１１１および第１防湿層１１２を、同時に形成する。

尚、ここでは、有機EL素子を用いたEL表示装置１００を例として本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、無機EL表示装置にも好適に用いることができる。

以上説明したように、本発明に係るEL表示装置は、耐湿性に優れ、長寿命なEL表示装置であり、情報処理機器に用いられる情報表示装置等として有用である。

本発明に係るEL表示装置１００を示す概略断面図である。本発明に係るEL表示装置１００の表示素子基板１０７の概略平面図である。本発明に係るEL表示装置１００の表示素子基板１０７の概略断面図である。従来の封止キャップを用いて防湿加工したEL表示装置２００の概略断面図である。従来の封止基板を用いて防湿加工したEL表示装置３００の概略断面図である。

符号の説明

１００、２００、３００ EL表示装置
１０１、２０１、３０１絶縁基板
１０２、２０２、３０２陽極
１０３、２０３、３０３正孔輸送層
１０４、２０４、３０４ EL発光層
１０５、２０５、３０５電子注入電極
１０６、２０６、３０６ EL表示素子
１０７、２０７、３０７表示素子基板
１０８、３０８封止基板
２０８封止キャップ
１０９、２０９、３０９乾燥剤層
１１０第１樹脂層
１１１第２樹脂層
３１１樹脂層
１１２第１防湿層
１１３第２防湿層

Claims

絶縁基板と、該絶縁基板上に層状に設けられて表示領域を構成するエレクトロルミネッセンス表示素子と、を有する表示素子基板と、
上記表示素子基板の上記エレクトロルミネッセンス表示素子側に対向するように設けられた封止基板と、
を備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
上記表示素子基板の上記エレクトロルミネッセンス表示素子と上記封止基板との間に介設された乾燥剤層と、
上記乾燥剤層と上記エレクトロルミネッセンス表示素子との間に介設された第１樹脂層と、
上記表示素子基板と上記封止基板との間の上記表示領域の外側部分を封止するように設けられた第２樹脂層と、
をさらに備え、
上記第１樹脂層が上記第２樹脂層よりも透湿度が高い、エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項１に記載されたエレクトロルミネッセンス表示装置において、
上記第１樹脂層と上記エレクトロルミネッセンス表示素子との間に介設された第１防湿層をさらに備え、該第１防湿層が該第１樹脂層よりも透湿度が低い、エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項２に記載されたエレクトロルミネッセンス表示装置において、
上記乾燥剤層と上記第１樹脂層との間に介設された第２防湿層をさらに備え、該第２防湿層が該第１樹脂層よりも透湿度が低い、エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項２に記載されたエレクトロルミネッセンス表示装置において、
上記第２樹脂層と上記第１防湿層とが同一材料で形成されている、エレクトロルミネッセンス表示装置。
請求項１に記載されたエレクトロルミネッセンス表示装置において、
上記乾燥剤層は、中央部分よりも周辺部分の方が厚肉に形成されている、エレクトロルミネッセンス表示装置。