JP2008218004A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ装置で、封止空間内へのガス放出及び水分の浸入を軽減し十分な封止性能を備えた有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】封止基板１の内表面１ａに固着されたスペーサ６の表面及び側壁４のシール材３との接合面をそれぞれ無機絶縁膜７で覆う構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に係り、特に湿気による有機ＥＬ層の劣化を抑制し長寿命化と信頼性を向上させた有機ＥＬ表示素子を備えた有機ＥＬ表示装置に関する。

フラットパネル型の表示装置として液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、電界放出型表示装置（ＦＥＤ）、有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）などが実用化ないしは実用化研究段階にある。中でも、有機ＥＬ表示装置は薄型・軽量の自発光型表示装置の典型としてこれからの表示装置として極めて有望な表示装置である。

有機ＥＬ表示装置には、所謂ボトムエミッション型とトップエミッション型とが知られている。ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、ＴＦＴ基板を構成するガラス基板を好適とする素子基板の主面に、下部電極又は一方の電極としての透明電極（ＩＴＯ等）、電界の印加で発光する多層の有機膜（有機発光層とも言う）、上部電極または他方の電極としての反射性の金属電極を順次積層した発光機構で有機ＥＬ素子が構成される。

この有機ＥＬ素子をマトリクス状に多数配列し、それらの積層構造を覆って封止缶と称する封止基板或いは封止膜を設け、前記素子基板と封止基板との周縁部をシール材でシールし上記発光構造を外部の雰囲気から遮断している。

そして、例えば金属電極の上部電極を陽極とし、透明な電極の下部電極を陰極として両者の間に電界を印加することで有機多層膜にキャリア（電子と正孔）が注入され、該有機多層膜が発光する。この発光を素子基板側から外部に出射する構成となっている。

一方、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、上記した一方の電極を反射性を有する金属電極とし、他方の電極をＩＴＯ等の透明電極とし、両者の間に電界を印加することで発光層が発光し、この発光を上記他方の電極側から出射する構成を特徴としている。トップエミッション型では、前記絶縁基板上の駆動回路上も発光エリアとして利用できる特徴を有している。又、トップエミッション型では、ボトムエミッション型における封止缶に対応する構成として、ガラス板を好適とする透明板が使用出来る。

このような有機ＥＬ表示装置では、その発光層を構成する有機膜が湿気によって劣化し易いという問題がある。従来は、封止缶あるいは封止膜の内側にデシカント（吸湿剤、あるいは乾燥剤とも称する）を設けている。

この種の有機ＥＬ表示装置は、図９にその一例を示すように封止基板７１と素子基板７２とをシール材７３でシールする構成が採られている。ここで図９は有機ＥＬ表示装置の一例の光出射方向に平行方向の模式断面図である。

この図９の構成で、前記封止基板８１の素子基板８２と対面する内面には掘り込み８１ａが設けられ、この掘り込み８１ａ内に乾燥材組立体８４が固定されている。この乾燥材組立体８４は例えばＣａＯ（酸化カルシュウム）やＳｒ（ストロンチウム）等からなる乾燥材８６と例えば粘着剤等の接合部材８７からなり、この接合部材８７で前記封止基板８１に固着して保持する構成となっている。

一方、素子基板８２の主面、すなわち前記封止基板８１と対面し図示しないＴＦＴ素子等を形成した面には、発光素子部８５が配置されている。この発光素子部８５は素子基板８２側から透明な下部電極８８、発光層を持つ有機多層膜８９及び反射性の金属膜からなる上部電極９０を順次積層した構成となっている。

このような構成において、乾燥材組立体８４は前記有機多層膜８９の吸水による性能低下を阻止するため組み込まれている。

この種の有機ＥＬ表示装置に関し、特許文献１では乾燥剤の特性、乾燥剤の取り付け等に関する技術が、又特許文献２では水分の浸入とシール材内部の気泡の発生防止に関する技術が、更に特許文献３では大型化で輝度むらが無く、生産コスト低減が容易な技術が開示されている。
特開２００３−１５４２２７号公報 特開２００４−２６５６１５号公報 特開２００５−２６８０６２号公報

前述した有機ＥＬ表示装置では、両基板間にスペーサを配置する構成が採られ、このスペーサを封止基板自体からサンドブラストやエッチングで形成することが提案されている。ところが、サンドブラストでは加工精度の問題から密度の低い凹凸しか形成できず、又エッチングでは凹凸の段差をつけるのに長時間を要し、背高なスペーサの形成は難しい。

又、スペーサから排出されるガスにより発光層が機能低下を来たすことがあった。この発光層が機能低下を来たす問題は、シール材と基板との接合界面から水分が浸入し、この水分によっても同様に発光層が機能低下を来たす。

更に、製造工程中に基板外面に例えば偏向板を貼り付ける工程等では外部から基板を加圧する作業が行われ、加圧時基板が変形して乾燥材と発光素子部とが接触し、発光素子部を損傷して表示特性を劣化させる。このことは、大型装置では特に顕著となる。

本発明の目的は、上述した種々の問題を解決し、長寿命で高輝度、高コントラストの優れた有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は封止基板に塗着したレジスト樹脂の整形体或いは樹脂製等のビーズからなるスペーサを封止基板に固定すると共にその表面を無機絶縁膜で覆う構成とした。

又、本発明は前記封止基板の周縁部に側壁を備え、この側壁とシール材間に前記無機絶縁膜を介在させる構成とした。

更に、本発明は封止基板に固定されたスペーサの先端部分を、前記上部電極に対面して配置された乾燥材の表面から前記上部電極側へ突出する構成とした。

本発明は封止基板に塗着したレジスト樹脂の整形体からなるスペーサ或いは樹脂製等のビーズからなるスペーサを封止基板に固定し、その表面を無機絶縁膜で覆う構成としたことにより、スペーサ配列の制御が極めて容易となると共に、所望の背高或いは外形形状のスペーサの入手が短時間で達成可能となる。

又、スペーサ表面を無機絶縁膜で覆う構成としたことにより、スペーサからの封止空間へのガス排出を無くし、発光層を長期間に亘って良好に保持できて長寿命で高輝度、高コントラストの優れた表示特性を持つ有機ＥＬ表示装置を確保できる。

更に、側壁表面を無機絶縁膜で覆う構成としたことにより、シール材界面からの水分の浸入を阻止でき、発光層を長期間に亘って良好に保持できて長寿命で高輝度、高コントラストの優れた表示特性を持つ有機ＥＬ表示装置を確保できる。

更に又、スペーサの先端部分を上部電極に対面して配置された乾燥材の表面から前記上部電極側へ突出する構成としたことにより、乾燥材により上部電極を損傷する恐れが無くなり、良好な表示特性の確保が可能となる。

このスペーサの先端部分を乾燥材の表面から突出させる構成では、乾燥材の体積を増やすことを可能にし、このことは封止空間の吸水性能を長期に亘り良好に保持でき、結果的に長寿命で高輝度、高コントラストの優れた表示特性を持つ有機ＥＬ表示装置を確保できる。又、乾燥材を収容する掘り込みを配置することが容易となる。

以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１乃至図５は、本発明の有機ＥＬ表示装置の一実施例の概略構造を説明する模式図で、図１は光出射方向に平行方向の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は図１の一部を拡大して示す断面図、図４は図１の発光素子側の断面図、図５は有機ＥＬ層の拡大断面図である。

図１乃至図５において、参照符号１は封止基板、２は素子基板、３はシール材、４は側壁、５は発光素子部、６はスペーサ、７は無機絶縁膜、８は乾燥材、９は封止空間である。前記封止基板１は例えばガラス材から構成され、その詳細は後述する素子基板２とシール材３を介して接合している。この接合は、前記封止基板１の周縁部の全周に亘って固定された側壁４を介してなされている。

側壁４と接合する素子基板２は、前記封止基板１と対向する部位に発光部を含む表示素子部５を備えており、この表示素子部５と所定の間隔を隔てて対向する複数のスペーサ６が前記封止基板１に点在して固定されている。スペーサ６はその表面を無機絶縁膜７で覆われており、又、このスペーサ６に隣接して乾燥材８が封止基板１に保持され、封止空間９内の水分を収容する構成となっている。

一方、前記封止基板１にその一端を固着た前記側壁４は、素子基板２側に延在した他端を前記無機絶縁膜７で覆い、この無機絶縁膜７を介して前記シール材３と接合している。側壁４と前記スペーサ６とはレジスト樹脂から形成され、前記封止基板１の内表面１ａに固定されており、その表面を無機絶縁膜７で覆う構成となっている。

この側壁４とスペーサ６は、封止基板１の内表面１ａに予めレジスト樹脂膜を塗布し、この膜をパターンニングしてそれぞれ所望の形状に整形した後、それらの表面を例えば、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯ膜等の無機絶縁膜７で覆うことで得られる。

更に、前記内表面１ａには前述のように乾燥材８が配置されている。この乾燥材８は前述した硫化カルシウムやストロンチウム等が用いられ、同じく前述したトップエミッション型ではこの乾燥材８は透明な構成が望ましく、一方ボトムエミッション型では透明、不透明は特に問題とならない。

この乾燥材８は前記封止基板１の側壁４で囲まれた内表面１ａの略全面に亘って配置され、この乾燥材８の隙間に前記スペーサ６が固着された構成となっている。又、このスペーサ６はその先端部分が前記乾燥材８より素子基板２側へ突出する寸法とされている。

一方、素子基板２は、図４に一例の詳細を示すように、主面に窒化シリコンＳ_iＮ膜２１、酸化シリコンＳ_iＯ２ 膜２２を成膜した透明なガラスを好適とする基板であり、前記したＴＦＴ基板となるものである。この酸化シリコンＳｉＯ２ 膜の上のスイッチング素子領域に半導体膜のパターニングでファーストゲート２３が形成されている。ファーストゲート２３を覆ってゲート絶縁膜２４が形成され、ゲート絶縁膜２４の上にセカンドゲート２５がパターニングされ、さらにその上を覆って絶縁性の平坦化膜２６が成膜されている。

配線２７はスイッチング素子のドレイン電極となるスイッチング素子間の配線（スイッチ間配線、信号配線、ドレイン配線）、又、配線２８はソース電極でかつスイッチング素子間の配線兼シールド部材（スイッチ間配線兼シールド部材）を示し、平坦化膜２６とゲート絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールを通してファーストゲート２３に接続されている。スイッチ間配線２７とスイッチ間配線兼シールド部材２８を覆って絶縁膜２９が成膜されている。この絶縁膜２９に設けたコンタクトホールを通してスイッチ間配線兼シールド部材２８に接続する平板状の下部電極５２が発光エリアに延びている。ここでは、下部電極５２はカソード電極である。３０はＴＦＴ基板である。

又、前記発光素子部５は、前記素子基板２の前記絶縁膜２９上に下部電極５２を配置し、前記絶縁膜２９に設けたコンタクトホールを通してこの下部電極５２とスイッチ間配線兼シールド部材２８とを接続している。ここでは、前述したように下部電極５２はカソード電極である。

この下部電極５２上に有機ＥＬ層５１、反射特性を持つ上部電極５３及び突堤状のバンク５４が配置され、バンク５４で囲まれた部位が発光エリアを形成している。このバンク５４は例えば酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等の無機絶縁材料で構成されおり、発光エリアに開口部（バンク開口）を有する形状とされている。したがって、バンク５４はその開口部に凹みを有した形状となっている。有機ＥＬ層５１はＸ方向及びＹ方向にマトリクス状に配置されている。

前記有機ＥＬ層５１はその一例の詳細を図５に示す。図５に示す有機ＥＬ層５１は、下部電極５２に接して電子輸送層５１ａが配置され、その上に順次発光層５１ｂ、ホール輸送層５１ｃ、ホール注入層５１ｄがそれぞれ積層され、最上層には上部電極５３が形成されている。ここで、前述での実施例に加え素子基板２とシール材３間に無機絶縁膜７を介挿することも可能である。

この実施例１による有機ＥＬ表示装置は、スペーサ及び側壁の形成が容易で、又無機絶縁膜で表面を覆ったことで封止空間へのガス放出を軽減でき、更にはシール材との間に配置した無機絶縁膜により界面からの水分の浸入を防止できる。又、スペーサを乾燥材表面より突出させたこにより、乾燥材による発光表示部の損傷を防止できる。

図６は、本発明の有機ＥＬ表示装置の他の実施例の概略構造を説明するための模式断面図で、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。

実施例２では図６に示すように、スペーサ６の表面に加え、乾燥材８の裏面側の内表面１ａにも前記無機絶縁膜７を配置したものである。この実施例２による有機ＥＬ表示装置は、ガス放出を更に軽減できる特徴を備えている。

図７は、本発明の有機ＥＬ表示装置の更に他の実施例の概略構造を説明するための模式図で、図７（ａ）は柱状スペーサの断面図、図７（ｂ）は球状（ビーズ）スペーサの断面図を示し、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。

先ず、図７（ａ）に示す実施例では、スペーサ６を例えばシリカ、樹脂等から柱状に整形した柱状スペーサ６１とし、このスペーサ６１を接着樹脂等の接合部材１０を介して封止基板１の内表面１ａに点在させた状態に配置し、固定したものである。

一方、図７（ｂ）に示す実施例では、スペーサ６を例えばシリカ、樹脂等から球状（ビーズ）に整形した球状スペーサ６２とし、このスペーサ６２を接着樹脂等の接合部材１０を介して封止基板１の内表面１ａに点在させた状態に配置し、固定したものである。

実施例３による有機ＥＬ表示装置は、予め設定した形状、寸法のスペーサの利用が極めて容易に可能となる。

図８は、本発明の有機ＥＬ表示装置の更に他の実施例の概略構造を説明するための模式断面図で、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。実施例４では、図８に示すように、側壁４を封止基板１と一体とし、この側壁４のシール材３との接合面を無機絶縁膜７で被覆したものである。この側壁４は封止基板１と一体成形でも、或いは平板と枠体とを別々に形成し、加熱して一体化する方法等種々の方法で実現できる。更には、側壁の形状は比較的単純なことからエッチングによって短時間に形成することも可能である。

実施例４による有機ＥＬ表示装置は、封止空間への水分の侵入経路を更に少なくすることができる。ここで、前述ではアクティブタイプの例示としたが、パッシブタイプにも同様に適用できる事は勿論である。

本発明の有機ＥＬ表示装置の一実施例の概略構造を説明する模式断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った模式断面図である。 図１の一部を拡大して示す模式断面図である。 図１の発光素子側の模式断面図である。 図１の有機ＥＬ層の模式断面図である。 本発明の有機ＥＬ表示装置の他の実施例を説明する模式断面図である。 本発明の有機ＥＬ表示装置の更に他の実施例を説明する模式図で、図７（ａ）は柱状スペーサ、図７（ｂ）は球状スペーサを示す断面図図である。 本発明の有機ＥＬ表示装置の更に他の実施例を説明する模式断面図である。 従来の有機ＥＬ表示装置の模式断面図である。

符号の説明

１・・・封止基板、２・・・素子基板、３・・・シール材、４・・・側壁、５・・・発光素子部、６・・・スペーサ、７・・・無機絶縁膜、８・・・乾燥材、９・・・封止空間、１０・・・接合部材、２３・・・ファーストゲート、２４・・・ゲート絶縁膜、２５・・・セカンドゲート、２６・・・平坦化膜、２７、２８・・・スイッチング素子間の配線、２９・・・絶縁膜、３０・・・絶縁基板（ＴＦＴ基板）、５１・・・有機ＥＬ層、５２・・・下部電極、５３・・・上部電極、５４・・・バンク。

Claims (9)

1. 素子基板の主面に配置された下部電極と、この下部電極上に配置された多層構造の有機ＥＬ層と、この有機ＥＬ層の上層に配置された上部電極と、前記素子基板と対向配置された封止基板と、この封止基板と前記素子基板間に配置された複数のスペーサと、前記封止基板と素子基板の周縁部を接合するシール材とを備えた有機ＥＬ表示装置であって、
   前記スペーサは前記封止基板に固定され、その表面が無機絶縁膜で覆われていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 前記スペーサは樹脂の整形体を有することを特徴とする前記請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記スペーサはこのスペーサの構成部材とは異なる接合部材を介して前記封止基板に固定されていることを特徴とする前記請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 前記封止基板は前記素子基板側へ突出する側壁を前記周縁部に備え、この側壁と前記シール材との間に前記無機絶縁膜を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の有機ＥＬ表示装置。
5. 前記側壁は前記スペーサと同一部材で構成されており、この側壁が前記シール材を介して前記封止基板に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
6. 前記封止基板は前記側壁で囲まれた内面に前記無機絶縁膜を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の有機ＥＬ表示装置。
7. 前記封止基板は前記上部電極と対向する部位に乾燥剤を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の有機ＥＬ表示装置。
8. 前記スペーサは前記乾燥剤より前記上部電極側に突出していることを特徴とする前記請求項１乃至７の何れかに記載の有機ＥＬ表示装置。
9. 前記有機ＥＬ層は、電子輸送層、発光層、ホール輸送層及びホール注入層を備えていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の有機ＥＬ表示装置。

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