JP2009026606A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子を形成した基板の該有機ＥＬ素子を単独で点灯検査可能として製造歩留まりを向上させる。
【解決手段】封止基板側に表示部有機ＥＬ素子１８と検査部有機ＥＬ素子１９を形成し、検査時には点灯検査電源端子７と共通電極１０間に点灯検査電源を接続する。ＴＦＴ基板と貼り合わせた後には、電源配線２４に印加される駆動電源からの電流は検査部有機ＥＬ素子１９のダイオード作用で他の画素への流入が阻止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機発光素子を用いた有機ＥＬ表示装置に係り、特に有機ＥＬ素子の良否検査を封止前に可能として歩留まりを向上させた有機ＥＬ表示装置に関する。

電流制御型の発光素子を用いた表示装置（以下、ディスプレイとも称する）として、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）や注入型発光ダイオードを用いた構造が知られている。その中でも、有機材料を発光層とした電流制御型ＥＬ（電荷注入型ＥＬ、以下有機発光素子または有機ＥＬとも称する）表示装置は、高輝度で大面積、製造コストが安価、且つフルカラー表示を実現可能なディスプレイデバイスとして注目されつつある。

有機発光素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、ガラスなどの絶縁性の支持基板（ここではガラス基板）が用いられ、画素を選択するスイッチング素子として一般的に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成される基板であることから、以下では、支持基板をＴＦＴ基板とも称する。このＴＦＴ基板の内面にはマトリクス配置した複数の第１電極（通常、画素電極）を備え、この画素電極上に有機材料の複数薄膜からなる有機発光層を積層し、さらに全画素を覆う共通電極を積層し、有機発光層を画素電極と共通電極とで挟持して構成される。ここでは、ＴＦＴ基板の上方（有機発光素子形成面：主面側）に表示光を取り出す方式をトップエミッション型と称する。なお、ＴＦＴ基板の下方に表示光を取り出す方式をボトムエミッション型と称する

何れの形式の有機ＥＬ表示装置も、通例、支持基板（ＴＦＴ基板）側に有機ＥＬ素子を作り込む。そして、ＴＦＴ基板と封止基板を貼り合わせた後に点灯検査を行う。このため、ＴＦＴや有機ＥＬ素子の何れかに機能不全があると、有機ＥＬ表示装置そのものが不良となる。また、従来は、ＴＦＴ基板にＴＦＴを形成工程後に有機ＥＬ素子の形成を行うので、ＴＦＴ基板の製造に要する時間が長く、また有機ＥＬ素子の形成工程がＴＦＴに影響を与えて機能劣化をもたらす場合がある。

このような解決課題を対策する手段として、特許文献１にはＴＦＴ基板側に有機ＥＬ素子を形成する従来の方式を採用しないで、ＴＦＴ基板とは独立した封止基板の主面に有機ＥＬ素子を形成して有機ＥＬ素子基板とし、これら両基板を導電性ビーズを介して貼り合わせ、有機ＥＬ表示装置を構成したものが開示されている。なお、導電性ビーズはＴＦＴ基板側のＴＦＴの出力電極と有機ＥＬ素子基板の有機ＥＬ素子の電極との電気的導通をとる機能を有する。
特開２００２−２４４５８９号公報

特許文献１に記載の有機ＥＬ表示装置でも、ＴＦＴ基板と封止基板（有機ＥＬ素子基板とも称する）を貼り合わせた後にのみ点灯検査を行うものである。このため、ＴＦＴ基板と有機ＥＬ素子基板の何れか一方のみに機能不全があった場合にも、有機ＥＬ表示装置そのものが不良となり、製造歩留まりの向上を阻害する原因の一つとなっている。また、引用文献１では、ＴＦＴ基板側の電極と有機ＥＬ素子基板側の電極の電気的導通が導電性ビーズを介在させて、両基板を互いに押し付けることでとっているので、有機ＥＬ素子基板側の電極間に短絡が生じて表示不良をもたらす場合もあるので、製造時には厳密な加圧制御を伴う封止作業を要する。

また、ＴＦＴ基板側に有機ＥＬ素子を形成した従来の一般的な有機ＥＬ表示装置では、封止基板を貼り合わせ、駆動回路チップを実装して表示モジュールとした後でないと点灯検査を行うことができない。データ信号や走査信号を各画素に供給する必要があるからである。そのため、検査で非点灯が発生した場合には、表示モジュール全体が不良品となる。

本発明の目的は、有機ＥＬ素子を形成した基板の該有機ＥＬ素子を単独で点灯検査可能として、製造歩留まりを向上させた有機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、有機ＥＬ素子に表示時に用いる電源線とは異なる配線をダイオード接続した構造とするものである。具体的には、封止基板側に有機ＥＬ素子を形成して封止基板を有機ＥＬ素子基板とするものでは、ＴＦＴ基板に有機ＥＬ素子基板を貼り合わせる前に有機ＥＬ素子基板に有する有機ＥＬ素子を単独で点灯検査可能とし、ＴＦＴ基板に有機ＥＬ素子を形成して封止基板を貼り合わせるものでは、封止基板の貼り合わせ前にＴＦＴ基板の有機ＥＬ素子を単独で点灯検査可能として製造歩留まりを向上させる。

なお、本発明は、特許請求の範囲に記載の構成、後述する実施の形態に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

有機ＥＬ素子を形成した側の基板の点灯検査を、他方の基板とは独立して可能とすることにより、該他方の基板まで不良品とすることがなく、また、点灯検査で不良品とされた基板を再生することができる。なお、封止基板側から発光を取り出すトップエミッション型とした場合は、ＴＦＴ基板側での回路設計の自由度が高い。また、封止基板側に有機ＥＬ素子を形成するものでは、封止基板の設ける共通電極として抵抗値の大きい透明導電膜の抵抗値を補償する補助配線を形成する場合の設計裕度も大きい。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例１を説明する要部断面図である。図１では、図の左側が緑（Ｇ）の画素（副画素：サブピクセル）で右側が赤（Ｒ）の画素（副画素）となる。なお、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）および図示しない青（Ｂ）の副画素でカラー１画素（ピクセル）を構成するものであることは改めて説明するまでもない。またここでは、特に必要がある場合を除いて、副画素も単に画素と表現して説明する。

図２は、図１に示した封止基板をＴＦＴ基板側から見た要部斜視図である。図１と図２において、この有機ＥＬ表示装置は、薄膜トランジスタＴＦＴ等の画素駆動回路部を形成したガラス板を好適とする絶縁基板（ＴＦＴ基板）１と表示部有機ＥＬ素子１８と検査部有機ＥＬ素子１９を形成した有機ＥＬ素子基板（封止基板）１５を貼り合わせて構成される。封止基板１５もガラス板でよい。ＴＦＴ基板１の主面には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２を有する。なお、後述する図５に示した他の薄膜トランジスタ（後述する信号書き込みＴＦＴ２８）やデータ保持容量３０などは図示を省略した。ここでは、表示部有機ＥＬ素子１８が緑（Ｇ）画素とし、図の右側に赤（Ｒ）画素が隣接しているものとする。

薄膜トランジスタ１２は、ゲート電極３１、シリコン半導体膜３２、ドレイン・ソース電極３３、ソース・ドレイン電極３４で構成されている。なお、符号１３はゲート絶縁膜、１４は層間絶縁膜、１１はパス膜（保護膜）である。パス膜１１の表面には、当該パス膜１１に開けたコンタクトホールを通してソース・ドレイン電極３４に接続した表示信号出力電極１６が形成されている。表示信号出力電極１６は導電材８を介して表示用有機ＥＬ素子に駆動信号を印加する端子である。

一方、封止基板１５の主面には、その表示部有機ＥＬ素子１８の構成領域に透光性の第１電極である共通電極としてのＩＴＯ等の透明導電１０、表示部有機発光層４、光反射生の金属電極からなる第２電極である画素電極２がこの順で積層して成膜されている。隣接する画素（表示用有機ＥＬ素子）１８の間には、各画素を区画するための絶縁層からなるバンク３が形成されている。このバンク３の上には画素電極である第２画素電極２が延在し、隣接の赤（Ｒ）画素と絶縁した状態となって検査部有機ＥＬ素子１９の一方の電極を構成する。このバンク３の上の第２画素電極２の上に検査部有機発光層５が、その上に配線電極６が積層されている。配線電極６は点灯検査配線で、検査部有機ＥＬ素子１９の他方の電極である。そして、この配線電極６は、共通のゲート配線（図示せず）に接続する画素を接続して表示領域の外に引き出される。

有機ＥＬ素子の駆動ＴＦＴ１２の出力は、ソース・ドレイン電極３４からＰＡＳ膜１１に開けたスルーホールを通して表示部出力電極１６に印加される。表示部出力電極１６と第２電極である画素電極２の間に介在する導電材８を通して電気的接続がなされる。ここでは、導電材８に導電ビーズを用いたが、異方性導電膜、半田バンプなどを用いることができる。この電気的接続を確実にするために、ＴＦＴ基板１と封止基板１５の間に押圧力が加えられる。このとき、画素電極２が共通電極１０に短絡するのを避けるため、符号Ａで示した部分の導電材８の直下の共通電極１０を欠如しておくのが望ましい。表示領域の外に引き出された配線電極６を並列に接続し、共通電極１０との間に点灯検査電源を接続して点灯検査を行う。

図３は、本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例１における表示用有機ＥＬ素子と検査用有機ＥＬ素子の接続例を説明する等価回路図である。表示部有機ＥＬ素子１８のアノードは電源供給配線に接続し、第１電極（共通電極）１０であるカソードは共通電極端子１７を通して接地電位または他の適当な電位部に接続している。検査部有機ＥＬ素子１９のカソードは表示部有機ＥＬ素子１８のアノード（表示部有機ＥＬ素子１８の第２電極２）に接続している。ここでは、共通するゲート配線で選択される複数画素に対応する有機ＥＬ素子の検査部有機ＥＬ素子１９のアノードは表示領域の外で点灯検査電源単位７に並列に接続している。

封止基板１５の検査時には、点灯検査電源端子７と共通電極端子１７の間に検査電源をつなぎ、全面点灯状態とする。このとき、表示用有機ＥＬ素子１８と検査用有機ＥＬ素子１９は直列に接続されるため、共に点灯状態となる。表示用有機ＥＬ素子１８または検査用有機ＥＬ素子１９もしくは双方に電極間ショートや有機ＥＬ層の成膜の不具合等があれば、があれば、その画素部分は非点灯や周囲画素との輝度差が観察される。非点灯や周囲画素との輝度差が観察されなければ、当該封止基板は良品とされ、別途製作されたＴＦＴ基板と組み合わされる。また、非点灯や周囲画素との輝度差が観察された封止基板は再生工程に回される。

図４は、図１、図２で説明した本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例１の具体的構成例を説明する封止基板の要部平面図である。図４には、カラー１画素を構成する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の副画素のみを示す。封止基板とＴＦＴ基板との接続は、図１に示した画素電極２とＴＦＴ基板の表示信号出力電極１６の間に導電材（導電ビーズ、半田バンプ等）８を介在させて行う。このとき、前記したように、導電材８の設置位置Ａに対応する共通電極１０を一部欠如させておくことで、電極間ショートによる不具合の発生を回避できる。

副画素の周囲には画素枠２０が設けられている。画素枠２０は上層金属２１と下層金属２２の積層構造で、隣接する部分には図５で後述する絶縁膜が充填される開口が形成されている。また、隣接する副画素の間には、検査電源を表示部有機ＥＬ素子に印加するために絶縁膜を欠如した絶縁膜開放部２６が形成されている。

図５は、図４のＡ−Ａ’線に沿った封止基板の断面図である。図５において、図１、図２と同じ符号は同じ機能部分を示す。絶縁基板１５の主面に共通電極１０が成膜され、その上に所定の発光特性をもつ有機発光層４がそれぞれの副画素の表示部に形成されている。副画素の間には絶縁材料で形成した堤状のバンク３が配置されている。バンク３は隣接する副画素の間を区画する。このバンク３の上に前記の画素枠２０が設けられている。画素枠２０の下層金属２２の側縁は上層金属２１から突出し、この側縁に表示部有機発光層４を覆って成膜される画素電極２が重畳して電気的に接続している。

画素枠２０には、図４でも説明した開口が形成されている。この開口に充填して当該上層金属２１の上に絶縁膜２５が形成されている。また、この絶縁膜２５は図５の右側に位置する副画素の側で欠如されて絶縁膜開放部２６を形成している。絶縁膜２５の上には検査部有機発光層５が形成され、さらにその上に点灯検査配線（配線電極、他方の電極）６が成膜されている。この構成で、上層金属２１が検査部有機ＥＬ素子の一方の電極を構成する。上層金属２１は下層金属２２を通して表示部有機ＥＬ素子１８の第２電極（画素電極）に電気的に接続している。実施例１では、画素枠２０の左側の上方に検査部有機ＥＬ素子１９が形成され、該画素枠２０の左方に表示部有機ＥＬ素子１８が形成される。

実施例１により、有機ＥＬ素子を形成した側の基板の点灯検査を、他方の基板とは独立して可能とすることにより、該他方の基板まで不良品とすることがなく、また、点灯検査で不良品とされた基板を再生することができる。

図６は、本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例２を説明する等価回路である。また、図７は、本実施例の有機ＥＬ表示装置の１画素の回路配置例を図６と対応させて説明する平面図である。実施例２は、本発明をＴＦＴ基板側で実現するものである。すなわち、実施例２の有機ＥＬ表示装置では、ＴＦＴ基板に従来と同様に有機発光層を設けたものである。図６と図７において、１つの副画素はゲート配線２７と信号配線２３の交差部に配置される。有機ＥＬ素子は、基本的には、信号書込ＴＦＴ２８、信号保持容量３０、駆動ＴＦＴ１２、表示部有機ＥＬ素子１８、および電源配線２４で構成される。

実施例２では、上記の基本構成に加えて、スイッチ２９と配線電極（点灯検査配線）６を設けたものである。スイッチ２９はダイオード接続したＴＦＴを用いた。ゲートとドレインを接続してダイオードとしたＴＦＴのゲート電極には接続点ＣＨ５で配線電極６が接続し、ソースを表示部有機ＥＬ素子１８と電源配線２４との接続点ＣＨ４に接続してある。ダイオード接続したＴＦＴで構成したスイッチ２９は電源配線２４に対しては逆方向接続であり、駆動ＴＦＴ１２を通して電源配線２４から流入する表示部有機ＥＬ素子１８への電流が配線電極６に逆流するのを阻止する。なお、図中の接続点ＣＨ１〜５はコンタクトホールである。

実施例２により、有機ＥＬ素子を形成した一方の基板であるＴＦＴ基板の点灯検査を、他方の基板である封止基板を貼り合わせる前に、独立して可能とすることができる。また、点灯検査で不良品とされたＴＦＴ基板は、その有機発光層を洗い流して再使用することができる。

本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例１を説明する要部断面図である。 図１に示した封止基板をＴＦＴ基板側から見た要部斜視図である。 本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例１における表示用有機ＥＬ素子と検査用有機ＥＬ素子の接続例を説明する等価回路図である。 図１、図２で説明した本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例１の具体的構成例を説明する封止基板の要部平面図である。 図４のＡ−Ａ’線に沿った封止基板の断面図である。 本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例２を説明する等価回路である。 本の有機ＥＬ表示装置の実施例２の有機ＥＬ表示装置の１画素の回路配置例を図６と対応させて説明する平面図である。

符号の説明

１・・・ＴＦＴ基板、２・・・画素電極（第２電極）、３・・・バンク、４・・・表示部有機発光層、５・・・検査部有機発光層、６・・・配線電極（他方の電極、点灯検査配線）、７・・・点灯検査電源端子、８・・・導電材、１０・・・共通電極（第１電極）、１１・・・保護膜（ＰＡＳ膜）、１２・・・駆動ＴＦＴ、１５・・・封止基板、１６・・・表示信号出力電極、１７・・・共通電極端子、１８・・・表示部有機ＥＬ素子、１９・・・検査部有機ＥＬ素子、２０・・・画像枠、２１・・・上層金属、２２・・・下層金属、２３・・・電源配線、２５・・・絶縁膜、２６・・・絶縁膜開放部、２８・・・信号書込ＴＦＴ、２９・・・スイッチ、３０・・・信号保持容量、３１・・・ゲート電極、３２・・シリコン半導体層。

Claims (8)

1. 絶縁基板上に複数の有機ＥＬ素子を配列した表示領域を有し、前記有機ＥＬ素子の各々に接続する電源供給電極に並列に接続されて前記表示領域の外に伸びる配線電極を有し、
   前記有機ＥＬ素子は前記絶縁基板側に成膜された第１電極と、該第１電極の上に積層された有機ＥＬ発光層と、該有機ＥＬ層の上層に成膜された第２電極を有し、
   前記配線電極は、前記表示領域内ではダイオードを介して前記有機ＥＬ素子の前記第２電極に接続していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 請求項１において、
   前記ダイオードは一方の電極と他方の電極の間に有機ＥＬ発光層を挟持して構成され、前記一方の電極は前記有機ＥＬ素子の前記第２電極であり、前記配線電極は前記他方の電極であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記配線電極は、複数の画素を構成する前記第1電極との間に検査用電源を接続する点灯検査配線であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
4. 請求項３において、
   前記絶縁基板は封止基板であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
5. 請求項４において、
   前記第２電極は、導電材を通して画像信号を印加する画素電極であり、当該第１電極の前記導電材の設置部分が欠如されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
6. 請求項５において、
   前記絶縁基板は、表示時に前記有機ＥＬ素子で駆動する薄膜トランジスタを形成したアクティブ基板であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
7. 請求項６において、
   前記ダイオードは、前記薄膜トランジスタのドレインとゲートを接続した素子であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
8. 請求項６において、
   前記配線電極は、複数の前記有機ＥＬ素子に検査用電源を接続する点灯検査配線であることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

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