JP2008103173A - 表示装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示性能を向上することができる表示装置及び表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】マトリクス状の画素によって構成された表示エリアにおいて、第１画素に対応して配置され第１色に発光する第１表示素子と、第２画素に対応して配置され第１色とは異なる第２色に発光する第２表示素子と、第１画素と第２画素とを分離する隔壁７０と、隔壁７０の上面７０Ａに配置され絶縁体によって形成された保護層８０と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、表示装置及び表示装置の製造方法に係り、特に、複数の自発光性素子によって構成された表示装置の製造方法に関する。

近年、平面表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置は、自発光性素子であることから、視野角が広く、バックライトを必要とせず薄型化が可能であり、消費電力が抑えられ、且つ応答速度が速いといった特徴を有している。

これらの特徴から、有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置に代わる、次世代平面表示装置の有力候補として注目を集めている。このような有機ＥＬ表示装置は、アレイ基板として陽極と陰極との間に発光機能を有する有機化合物を含む光活性層を保持した有機ＥＬ素子をマトリックス状に配置することにより構成される。

ところで、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置において、各有機ＥＬ素子に共通に設けられる上部電極（例えば陰極）に補助配線を備えた構造が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２００２−３１８５５３号公報 特開２００２−３１８５５６号公報

有機ＥＬ素子の形成プロセスは、例えば、以下の通りである。すなわち、各画素に第１電極（下部電極）を形成し、画素間を分離する隔壁を形成し、光活性層を形成し、その後、第２電極（上部電極）を形成する。光活性層として低分子系材料を選択した場合、光活性層の形成方法として、画素パターンに対応した開口パターンを有するマスクを介して低分子系の有機化合物を蒸着するマスク蒸着法が適用可能である。

このようなマスク蒸着法を適用する場合、マスクに部分的な突起があると、この突起が隔壁に接触して隔壁の上面（すなわち第２電極が配置される面）を損傷してしまうことがある。また、マスクを配置する際に、マスクと隔壁の上面との間に異物が挟持されてしまった場合にも、同様の問題が生ずるおそれがある。このような損傷は、隔壁上面の平滑性を損なうことになる。このため、後に複数の画素に共通に形成される第２電極は、隔壁の上面にも配置されるが、隔壁のカバレッジ不良を招くことがある。

すなわち、本来、第２電極は隔壁を全体的に覆うように形成されるが、損傷箇所は起伏が大きいため、第２電極によって十分に覆われないことがある。つまり、隔壁の一部が第２電極から露出することになる。このようなカバレッジ不良が生ずると、損傷箇所から各部に含まれる水分やガス成分が発散しやすくなる。このため、損傷箇所付近と他の箇所とで有機ＥＬ素子の特性が異なり、発光輝度にムラが生ずることがある。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、表示性能を向上することができる表示装置及び表示装置の製造方法を提供することにある。

この発明の第１の態様による表示装置は、
マトリクス状の画素によって構成された表示エリアにおいて、
第１画素に対応して配置され、第１色に発光する第１表示素子と、
第２画素に対応して配置され、第１色とは異なる第２色に発光する第２表示素子と、
前記第１画素と前記第２画素とを分離する隔壁と、
前記隔壁の上面に配置され、絶縁体によって形成された保護層と、
を備えたことを特徴とする。

この発明の第２の態様による表示装置の製造方法は、
マトリクス状の画素によって構成された表示エリアを備えた表示装置の製造方法であって、
画素毎に独立島状の第１電極を形成する工程と、
各画素を分離する隔壁を形成する工程と、
各画素の前記第１電極上に光活性層を形成する工程と、
各画素の前記光活性層を覆うとともに複数の画素に対して共通の第２電極を形成する工程と、を備え、
さらに、前記隔壁を形成する工程の後であって、前記光活性層を形成する工程より前に、前記隔壁の上面に絶縁体からなる保護層を形成する工程を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、表示性能を向上することができる表示装置及び表示装置の製造方法を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置及び表示装置の製造方法について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態では、表示装置として、自己発光型表示装置、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を例にして説明する。

図１に示すように、有機ＥＬ表示装置１は、アレイ基板１００と、アレイ基板１００に対向して配置された封止体２００とを備えて構成されている。この有機ＥＬ表示装置１は、画像を表示する表示エリア１０２を有している。表示エリア１０２は、マトリクス状に配置された複数種類の色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。封止体２００は、少なくとも表示エリア１０２を密封するようにシール材を介してアレイ基板１００に貼り合せられている。

アレイ基板１００上において、各色画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、画素回路及び画素回路によって駆動制御される表示素子を備えている。画素回路は、オン画素とオフ画素とを電気的に分離しかつオン画素への映像信号を保持する機能を有する画素スイッチ１０と、画素スイッチ１０を介して供給される映像信号に基づき表示素子へ所望の駆動電流を供給する駆動トランジスタ２０と、駆動トランジスタ２０のゲート−ソース間電位を所定期間保持する蓄積容量素子３０とを有している。画素回路に含まれるこれらの画素スイッチ１０及び駆動トランジスタ２０は、例えば薄膜トランジスタにより構成されたスイッチ素子であり、ここでは、ポリシリコン（多結晶シリコン）の半導体層を有している。

表示素子は、自発光素子である有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。すなわち、赤色画素ＰＸＲは、主に赤色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｒを備えている。緑色画素ＰＸＧは、主に緑色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｇを備えている。青色画素ＰＸＢは、主に青色波長に対応した光を出射する有機ＥＬ素子４０Ｂを備えている。

また、アレイ基板１００は、色画素ＰＸの行方向（すなわち図１のＹ方向）に沿って配置された複数の走査線Ｙｍ（ｍ＝１、２、…）と、走査線Ｙｍと略直交する列方向（すなわち図１のＸ方向）に沿って配置された複数の信号線Ｘｎ（ｎ＝１、２、…）と、有機ＥＬ素子４０に電源を供給するための電源供給線Ｐと、を備えている。画素スイッチ１０は、ここでは走査線Ｙｍと信号線Ｘｎとの交差部近傍に配置されている。画素スイッチ１０のゲート電極は走査線Ｙｍに接続され、ソース電極は信号線Ｘｎに接続され、ドレイン電極は蓄積容量素子３０を構成する一方の電極及び駆動トランジスタ２０のゲート電極に接続されている。駆動トランジスタ２０のソース電極は蓄積容量素子３０を構成する他方の電極及び電源供給線Ｐに接続され、ドレイン電極は有機ＥＬ素子４０の第１電極６０に接続されている。

さらに、アレイ基板１００は、表示エリア１０２の外周に、走査線Ｙｍのそれぞれに走査信号を供給する走査線駆動回路１０７の少なくとも一部と、信号線Ｘｎのそれぞれに映像信号を供給する信号線駆動回路１０８の少なくとも一部と、を備えている。すべての走査線Ｙｍは、走査線駆動回路１０７に接続されている。また、すべての信号線Ｘｎは、信号線駆動回路１０８に接続されている。

各種有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の構成は、基本的に同一である。すなわち、図２及び図３に示すように、アレイ基板１００は、配線基板１２０の主面側に配置された複数の有機ＥＬ素子４０を備えている。なお、配線基板１２０は、ガラス基板やプラスチックシートなどの絶縁性の支持基板上に、画素スイッチ１０、駆動トランジスタ２０、蓄積容量素子３０、走査線駆動回路１０７、信号線駆動回路１０８、各種配線（走査線、信号線、電源供給線等）などを備えて構成されたものとする。

有機ＥＬ素子４０は、色画素ＰＸ毎に独立島状に配置された第１電極６０と、第１電極６０に対向して配置され（すなわち第１電極６０よりも封止体２００側に配置され）複数の色画素ＰＸに共通に配置された第２電極６６と、これら第１電極６０と第２電極６６との間に保持された光活性層６４と、によって構成されている。

有機ＥＬ素子４０を構成する第１電極６０は、配線基板１２０上に配置されている。トップエミッションタイプを採用した構成では、この第１電極６０は、光反射性を有する導電材料を用いて形成されることが望ましい。また、ボトムエミッションタイプを採用した構成では、この第１電極６０は、光透過性を有する導電材料を用いて形成される。

光活性層６４は、第１電極６０上に配置され、少なくとも発光層６４Ａを含んでいる。この光活性層６４は、発光層６４Ａ以外の機能層を含むことができ、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、バッファ層などの機能層を含むことができる。この光活性層６４は、複数の機能層を複合した単層で構成されても良いし、各機能層を積層した多層構造であっても良い。光活性層６４においては、発光層６４Ａが有機系材料であればよく、発光層６４Ａ以外の層は無機系材料でも有機系材料でも構わない。光活性層６４において、発光層６４Ａ以外の機能層は共通層であってもよく、図２に示した例では、発光層６４Ａの第１電極６０側及び第２電極６６側にそれぞれ共通層が配置されている。一方の共通層は、ホール注入層及びホール輸送層を含み、また、他方の共通層は、ブロッキング層及び電子輸送層を含んでいる。発光層６４Ａは、赤、緑、または青に発光する発光機能を有した有機化合物によって形成される。

ここでは、特に光活性層６４のうち、少なくとも画素毎に配置される層、例えば発光層６４Ａは低分子系材料によって形成するものとし、このような層の形成方法としては、所定の開口パターンを有するマスクを介して低分子系材料を蒸着するマスク蒸着法を適用している。

第２電極６６は、各色画素の光活性層６４上に配置されている。トップエミッションタイプを採用した構成では、この第２電極６６は、光透過性を有する導電材料を用いて形成される。また、ボトムエミッションタイプを採用した構成では、この第２電極６６は、光反射性を有する導電材料を用いて形成されることが望ましい。

また、アレイ基板１００は、表示エリア１０２において、少なくとも隣接する色毎に画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）間を分離する隔壁７０を備えている。隔壁７０は、例えば各第１電極６０の縁に沿って格子状またはストライプ状に配置されている。この隔壁７０は、例えば樹脂材料によって形成される。

ところで、有機ＥＬ素子４０は、水分に対して弱い一面を有しているが、その水分を十分に排除することは困難である。このため、有機ＥＬ素子内の水分の分布を制御し、偏りをなくす必要がある。このため、有機ＥＬ表示装置１は、さらに、吸湿材料５００を備えている。吸湿材料５００としては、酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や臭素酸化物（ＢｒＯ）などの酸化物の粉末、酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や臭素酸化物（ＢｒＯ）などの酸化物をバインダーで固めてシート状に加工したもの、金属錯体を用いた液状のもの、ゼオライト、シリカゲルなどを用いたペースト状のものなどが適用可能である。

この吸湿材料５００は、封止体２００によって封止された空間内（アレイ基板１００と封止体２００との間のシール材によって囲まれた空間）に配置され、空間内の水分やガス成分を吸収する。このような吸湿材料５００は、トップエミッションタイプを採用した構成においては、表示エリア１０２に対応する領域の外に配置されることが望ましく、また、ボトムエミッションタイプを採用した構成においては、例えば、図２に示したように、表示エリア１０２に対応する領域内に配置しても良い。

一方、隔壁７０によって分離された各画素の有機ＥＬ素子４０は、複数の画素に共通の第２電極６６を備えている。この第２電極６６は、通常、表示エリア１０２内の全域にわたって形成されたベタ膜であり、ある程度の気密性をもって画素間に配置された隔壁７０の全体を覆う。

しかしながら、第２電極６６の下地となる隔壁７０の一部が損傷すると、損傷箇所付近で第２電極６６のカバレッジ不良を生じやすくなる。このため、隔壁７０の気密性が低下し、隔壁７０に残存していた水分やガス成分が発散しやすくなる。このため、損傷箇所付近では、特に隔壁７０の残存水分が低減し、付近の有機ＥＬ素子４０の劣化を抑制できる。これに対して、第２電極６６によって覆われた付近（つまり第２電極６６による隔壁７０のカバレッジ状態が良好な付近）では、隔壁７０に残存する水分が発散しにくく、付近の有機ＥＬ素子４０を劣化させる原因となる。したがって、隔壁７０の損傷箇所付近と他の箇所とでは、有機ＥＬ素子４０の特性に差が生じてしまい、同一の駆動電流を供給した際に発光輝度に差が生じてしまうことになる。

そこで、この実施の形態では、第２電極６６によるカバレッジ不良の原因が、光活性層６４を形成する工程で適用されるマスクの隔壁上面への接触あるいはマスクと隔壁上面との間に挟まった異物の影響であることに着目し、光活性層６４を形成する工程より以前に隔壁７０の上面７０Ａに保護層８０を配置している。このような保護層８０は、例えば窒化シリコン、酸化シリコンなどの比較的硬度の高い絶縁体によって形成されている。

これにより、隔壁上面７０Ａの損傷を防止する（あるいは隔壁７０の損傷の発生率を低減する）ことが可能となり、第２電極６６の下地（隔壁７０の表面）における起伏に伴う第２電極６６による隔壁７０のカバレッジ不良の発生を防止することが可能となる。したがって、表示エリア１０２での全画素について、有機ＥＬ素子４０同士の発光特性の差に起因した発光輝度のムラの発生を抑制することができ、表示性能を向上することが可能となる。

上述したような保護層８０は、マスク蒸着法を適用して形成することが可能であるが、これ以外の方法を適用して形成しても良いことは言うまでもない。マスク蒸着法により形成した保護層８０は、例えば、図４Ａに示すように、隔壁７０の上面７０Ａにおいて列方向Ｘに沿って延びるストライプ状に配置されている。

図４Ｂに示すように、このようなマスク蒸着法において適用されるマスクＭ１は、保護層８０を形成する領域に対応した所定の開口パターンＯＰを有している。この開口パターンＯＰの幅Ｗ１は、列方向Ｘに延びる隔壁７０の上面７０Ａの幅Ｗ２以下に設定されている。すなわち、保護層８０を形成する際、マスクＭ１が隔壁７０と接触するように配置された場合、幅Ｗ１と幅Ｗ２とを同等に設定することにより、列方向Ｘの上面７０Ａが全体的に保護層８０によって覆われる。もちろん、このような場合であっても、幅Ｗ１を幅Ｗ２より小さく設定することにより、列方向Ｘの上面７０Ａの一部が保護層８０によって覆われるようにしても良い。

なお、マスクＭ１が隔壁７０に損傷を与えうる突起等を有していないとは限らず、またマスクＭ１と隔壁７０との間に異物が存在しないとも限らないため、マスクＭ１は、隔壁７０の上面７０Ａから離間して配置することが望ましい。このような場合には、幅Ｗ１は幅Ｗ２より小さく設定される。つまり、蒸着源から放射される保護層の材料源は、広がりをもって飛散していることが多い。このため、列方向Ｘの上面７０Ａの所定範囲が保護層８０によって覆われるように、材料源の広がり角やマスクＭ１と上面７０Ａと距離などを考慮して、幅Ｗ１が設定される。

次に、上述したような構成の表示装置の製造方法について説明する。

まず、金属膜及び絶縁膜の成膜、パターニングなどの処理を繰り返し、配線基板１２０を用意する。そして、図５Ａに示すように、配線基板１２０上の表示エリア１０２において画素毎に第１電極６０を形成する。この第１電極６０の形成方法については、一般的はフォトリソグラフィプロセスで形成しても良いし、第１電極６０の開口パターンを有するマスクを介して導電材料を成膜する方法で形成しても良い。

続いて、図５Ｂに示すように、各画素を分離する隔壁７０を形成する。すなわち、感光性樹脂材料例えばアクリルタイプのポジティブトーンのレジスト用いて一般的なフォトリソグラフィプロセスなどでパターニングした後に、２２０℃で３０分間の焼成処理を行う。これにより、各画素を囲むような格子状の隔壁７０を形成する。

続いて、図５Ｃに示すように、隔壁７０の上面７０Ａに保護層８０を形成する。すなわち、図４に示したようなストライプ状の開口パターンＯＰを有するマスクＭ１を用意する。そして、このマスクＭ１を隔壁７０の上面７０Ａから離間して配置する。このとき、マスクＭ１の各開口パターンＯＰの中心と隔壁上面７０Ａの中心とがほぼ一致するようにマスクＭ１をアライメントする。その後、絶縁体からなる蒸着源から材料源を飛散させ、マスクＭ１を介して隔壁上面７０Ａに絶縁体を蒸着する。これにより、ストライプ状の保護層８０が形成される。

続いて、図５Ｄに示すように、各画素内において、第１電極６０上に発光層の他に各種機能層を含む光活性層６４を形成する。ここでは、光活性層６４を構成する少なくとも１層は、所定の開口パターンを有するマスクを介して低分子系材料を蒸着することによってされ、この実施の形態においては、発光層６４Ａを低分子系の有機化合物によって形成している。例えば、発光層６４Ａを形成する工程としては、赤色画素ＰＸＲに対応した開口パターンを有するマスクを介して赤色に発光する発光層を蒸着する工程、緑色画素ＰＸＧに対応した開口パターンを有するマスクを介して緑色に発光する発光層を蒸着する工程、青色画素ＰＸＢに対応した開口パターンを有するマスクを介して青色に発光する発光層を蒸着する工程がある。隔壁７０の表面、特に上面７０Ａは、保護層８０によって保護されているため、このような光活性層６４を形成する過程で適用されるマスクによる損傷を受けにくい。

続いて、図５Ｅに示すように、表示エリア１０２において各画素の光活性層６４を覆う第２電極６６を形成する。すなわち、第２電極６６として機能する導電材料をドライプロセスにより成膜する。このとき、導電材料は、光活性層６４上のみならず、露出している隔壁７０の表面や保護層８０を覆うように成膜される。これにより、第２電極６６が形成される。

一方で、アレイ基板１００上の表示エリア１０２を封止するために、封止体の外周に沿って紫外線硬化型のシール材を塗布し、アレイ基板１００と封止体２００とを貼り合わせる。その後、紫外線を照射して、シール材を硬化させる。

このようにして形成したカラー表示型アクティブマトリクス有機ＥＬ表示装置では、同一駆動電流に対して均一な発光輝度が得られ、良好な表示性能が実現できた。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した有機ＥＬ表示装置の断面構造を概略的に示す断面図である。 図３は、図１に示した有機ＥＬ表示装置の表示エリアに配置された有機ＥＬ素子を概略的に示す断面図である。 図４Ａは、図１に示した有機ＥＬ表示装置の表示エリアに配置された保護層を概略的に示す平面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示した保護層を形成するためのマスクの構造例を示す平面図である。 図５Ａは、有機ＥＬ表示装置を形成するための製造工程を説明するための図であり、第１電極を形成する工程を示す図である。 図５Ｂは、有機ＥＬ表示装置を形成するための製造工程を説明するための図であり、隔壁を形成する工程を示す図である。 図５Ｃは、有機ＥＬ表示装置を形成するための製造工程を説明するための図であり、保護層を形成する工程を示す図である。 図５Ｄは、有機ＥＬ表示装置を形成するための製造工程を説明するための図であり、光活性層を形成する工程を示す図である。 図５Ｅは、有機ＥＬ表示装置を形成するための製造工程を説明するための図であり、第２電極を形成する工程を示す図である。

符号の説明

１…有機ＥＬ表示装置 １０…画素スイッチ ２０…駆動トランジスタ ３０…蓄積容量素子 ４０…有機ＥＬ素子 ６０…第１電極 ６４…光活性層 ６４Ａ…発光層 ６６…第２電極 ７０…隔壁 ７０Ａ…隔壁上面 ８０…保護層 １００…アレイ基板 １０２…表示エリア １２０…配線基板 ２００…封止体 ５００…吸湿材料 ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…色画素 Ｍ１…マスク ＯＰ…開口パターン

Claims (11)

1. マトリクス状の画素によって構成された表示エリアにおいて、
   第１画素に対応して配置され、第１色に発光する第１表示素子と、
   第２画素に対応して配置され、第１色とは異なる第２色に発光する第２表示素子と、
   前記第１画素と前記第２画素とを分離する隔壁と、
   前記隔壁の上面に配置され、絶縁体によって形成された保護層と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記第１表示素子及び前記第２表示素子は、
   画素毎に独立島状に配置された第１電極と、
   前記第１電極上に配置された光活性層と、
   各画素の前記光活性層を覆うとともに複数の画素に対して共通の第２電極と、を備え、
   前記光活性層は、画素毎に配置された発光層を含むことを特徴とする表示装置。
3. 前記光活性層において、少なくとも前記発光層は、低分子系の有機化合物によって形成されたことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記保護層は、窒化シリコン、酸化シリコンのいずれかによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記保護層は、ストライプ状に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. さらに、前記表示エリアを封止する封止体と、
   前記封止体によって封止された空間内に配置された吸湿材料と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
7. マトリクス状の画素によって構成された表示エリアを備えた表示装置の製造方法であって、
   画素毎に独立島状の第１電極を形成する工程と、
   各画素を分離する隔壁を形成する工程と、
   各画素の前記第１電極上に光活性層を形成する工程と、
   各画素の前記光活性層を覆うとともに複数の画素に対して共通の第２電極を形成する工程と、を備え、
   さらに、前記隔壁を形成する工程の後であって、前記光活性層を形成する工程より前に、前記隔壁の上面に絶縁体からなる保護層を形成する工程を備えたことを特徴とする表示装置の製造方法。
8. 前記光活性層を形成する工程は、所定の開口パターンを有するマスクを介して低分子系の有機化合物を蒸着することにより画素毎に発光層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の表示装置の製造方法。
9. 前記保護層は、所定の開口パターンを有するマスクを介して絶縁体を蒸着することによって形成することを特徴とする請求項７に記載の表示装置の製造方法。
10. 前記保護層を形成する工程において、前記マスクは前記隔壁の上面から離間して配置することを特徴とする請求項９に記載の表示装置の製造方法。
11. 前記マスクにおける開口パターンの幅は、前記隔壁の上面の幅以下であることを特徴とする請求項９に記載の表示装置の製造方法。

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