JP2009110864A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不良品の発生を短時間で確実に検出することが可能な表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】自発光素子４０を備えた画素ＰＸがマトリクス状に配置されてなる表示エリア１０２を有するアレイ基板１００と、アレイ基板１００の自発光素子４０側に対向して配置された封止基板２００と、表示エリア１０２を囲むように枠状に配置され、アレイ基板１００と封止基板２００とを貼り合せるシール材３００と、表示エリア１０２外において、シール材３００より内側に配置され、水分の吸収により視覚的な変化を呈する吸湿インジケータ４００と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、表示装置に係り、特に、自発光素子を含んで構成される表示装置に関する。

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、自発光素子である有機ＥＬ素子を備えていることから、視野角が広く、バックライトを必要とせずに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、基板上におい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有機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ている。しかしながら、有機ＥＬ素子に用いられる材料、特に、有機活性層を構成する材料には、水分や酸素により劣化しやすいものが含まれる。基板上に有機ＥＬ素子を形成しただけの構成の場合、水分や酸素により、短時間のうちにダークスポット、画素シュリンケージと呼ばれる点灯しない領域が発生し、また、このような領域が拡大して商品として使用できない状態になってしまう。

そこで、有機ＥＬ素子が配置された基板の周辺に設置した低融点ガラスであるフリットを介して封止基板を貼り合せることにより水分の流入を防止する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２００８４０号公報

有機ＥＬ素子が配置された基板の周辺に設置したフリットを介して封止基板を貼り合わせた有機ＥＬ表示装置において、フリットに微少なクラックが発生するなどによって完全に水分の流入を防止できないことがある。このように、有機ＥＬ表示装置内に水分が流入可能なパスが形成されてしまうと有機ＥＬ素子が劣化し、不良品の発生を招いてしまうことがある。このような不良品を検出する方法として、高温多湿の環境下において、表示エリア内のダークスポットの発生や成長を観察する方法がある。しかしながら、ピンホールの大きさや量によって、検出可能なサイズにダークスポットが成長するまでの時間が異なるため、短時間で確実に不良品を検出するのは困難である。

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、不良品の発生を短時間で確実に検出することが可能な表示装置を提供することにある。

この発明の態様による表示装置は、
自発光素子を備えた画素がマトリクス状に配置されてなる表示エリアを有する第１基板と、
前記第１基板の前記自発光素子側に対向して配置された第２基板と、
前記表示エリアを囲むように枠状に配置され、前記第1基板と前記第２基板とを貼り合せるシール材と、
前記表示エリア外において、前記シール材より内側に配置され、水分の吸収により視覚的な変化を呈する吸湿インジケータと、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、不良品を短時間で確実に検出することが可能な表示装置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、画像を表示する表示エリア１０２を有するアレイ基板（第１基板）１００を備えている。表示エリア１０２は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。また、図１では、カラー表示タイプの有機ＥＬ表示装置１を例に示しており、表示エリア１０２は、複数種類の色画素、例えば３原色に対応した赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ、及び、青色画素ＰＸＢによって構成されている。

各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、画素回路１０及びこの画素回路１０によって駆動制御される表示素子４０を備えている。図１に示した画素回路１０は、一例であって、他の構成の画素回路を適用しても良いことは言うまでもない。

図１に示した例では、画素回路１０は、駆動トランジスタＤＲＴ、スイッチ（第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３）、蓄積容量素子Ｃｓなどを備えて構成されている。駆動トランジスタＤＲＴは、表示素子４０に供給する電流量を制御する機能を有している。第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２は、サンプル・ホールドスイッチとして機能する。第３スイッチ素子ＳＷ３は、駆動トランジスタＤＲＴから表示素子４０への駆動電流の供給、つまり表示素子４０のオン／オフを制御する機能を有している。蓄積容量素子Ｃｓは、駆動トランジスタＤＲＴのゲートーソース間の電位を保持する機能を有している。

駆動トランジスタＤＲＴは、高電位電源線Ｐ１と第３スイッチＳＷ３との間に接続されている。表示素子４０は、第３スイッチＳＷ３と低電位電源線Ｐ２との間に接続されている。第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２のゲート電極は、第１ゲート線ＧＬ１に接続されている。第３スイッチＳＷ３のゲート電極は、第２ゲート線ＧＬ２に接続されている。第１スイッチＳＷ１のソース電極は、映像信号線ＳＬに接続されている。これらの駆動トランジスタＤＲＴ、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び、第３スイッチ素子ＳＷ３は、例えば薄膜トランジスタによって構成され、その半導体層は、ここではポリシリコンによって形成されている。

このような回路構成の場合、第１ゲート線ＧＬ１からオン信号が供給されたのに基づいて第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２がオンとなり、映像信号線ＳＬを流れる電流量に応じて高電位電源線Ｐ１から駆動トランジスタＤＲＴに電流が流れ、また、駆動トランジスタＤＲＴを流れる電流に応じて蓄積容量素子Ｃｓが充電される。これにより、駆動トランジスタＤＲＴは、映像信号線ＳＬから供給された電流量と同一の電流量を、高電位電源線Ｐ１から表示素子４０に供給可能となる。

そして、第２ゲート線ＧＬ２からオン信号が供給されたのに基づいて第３スイッチＳＷ３がオンとなり、蓄積容量素子ＣＳで保持した容量に応じて、駆動トランジスタＤＲＴは、高電位電源線Ｐ１から第３スイッチＳＷ３を介して表示素子４０に所定輝度に対応した所定量の電流を供給する。これにより、表示素子４０は、所定の輝度に発光する。

表示素子４０は、自発光性の表示素子である有機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。

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に示すように、アレイ基板１００は、配線基板１２０の主平面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、スイッチＳＷ、駆動トランジスタＤＲＴ、蓄積容量素子Ｃｓ、各種配線（ゲート線ＧＬ、映像信号線ＳＬ、電源線Ｐ等）などを備えて構成されたものとする。

この有機ＥＬ素子４０は、マトリクス状に配置され色画素ＰＸ毎に孤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複数の色画素ＰＸに共通に配置された第２電極６４と、これらの第１電極６０と第２電極６４との間に保持された有機活性層６２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の表面の絶縁膜上に配置されている。第１電極６０は、陽極として機能する。この第１電極６０は、画素回路１０を構成する第３スイッチＳＷ３のドレイン電極にコンタクトしている。このような第１電極６０は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成された透過層と、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する導電材料によって形成された反射層とを積層した積層体によって構成しても良いし、透過層単層、または、反射層単層で構成しても良い。トップエミッション方式の場合、第１電極６０は、反射層を含んでいることが望ましい。

有機活性層６２は、第１電極６０上に配置され、少なくとも発光層６２Ａを含んでいる。この有機活性層６２は、発光層６２Ａ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。この有機活性層６２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。有機活性層６２においては、発光層６２Ａが有機系材料であればよく、発光層６２Ａ以外の層は、無機系材料でも有機系材料でも構わない。

有機活性層６２において、発光層６２Ａ以外の機能層は共通層であっても良く、図２に示した例では、発光層６２Ａの第１電極６０側に配置されたホール側共通層６２Ｈは、ホール注入層及びホール輸送層を含み、また、発光層６２Ａの第２電極６４側に配置された電子側共通層６２Ｅは、ブロッキング層、電子輸送層及び電子注入層を含んでいる。発光層６２Ａは、これらのホール側共通層６２Ｈと電子側共通層６２Ｅとの間に配置されている。発光層６２Ａ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ている。

第２電極６４は、有機活性層６２を覆うように配置され、陰極として機能する。第２電極６４は、電子注入機能を有する導電材料によって形成される。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６４は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電材料や、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との混合物などの半透過性を有する導電材料などを用いて形成されている。

また、アレイ基板１００は、表示エリア１０２において、各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を分離する隔壁７０を備えている。隔壁７０は、第１電極６０の周縁を覆うように格子状またはストライブ状に配置されている。このような隔壁７０は、樹脂材料をパターニングすることによって形成されている。また、隔壁７０は、有機活性層６２とともに、第２電極６４によって覆われている。

さらに、アレイ基板１００の表示エリア１０２は、図示しない保護膜によって覆っても良い。この場合、各有機ＥＬ素子４０の第２電極６４が保護膜によって覆われる。

このような構成のアレイ基板１００において、少なくとも表示エリア１０２は、封止基板（第２基板）２００によって封止されている。すなわち、封止基板２００は、アレイ基板１００の有機ＥＬ素子４０側に対向するように配置されている。そして、これらのアレイ基板１００と封止基板２００とは、表示エリア１０２を囲むように枠状に配置されたシール材３００により貼り合せられている。シール材３００は、低融点ガラスなどのフリットである。このようなフリットは、レーザを照射するなどして熱を加えることによって溶融し、アレイ基板１００と封止基板２００とを接着する。これにより、アレイ基板１００と封止基板２００との間に密閉空間が形成される。有機ＥＬ素子４０は、この密閉空間内に配置されることになる。

有機ＥＬ表示装置１は、さらに、吸湿インジケータ４００を備えている。図３に示すように、吸湿インジケータ４００は、シール材３００の内側（つまり、密閉空間内）に配置されている。また、吸湿インジケータ４００は、表示エリア１０２外に配置されている。特に、図１に示した例では、吸湿インジケータ４００は、アレイ基板１００において、表示エリア１０２を囲むように一連の枠状に配置されている。

この吸湿インジケータ４００は、水分を吸収することによって視覚的な変化を呈する特徴を有している。このような吸湿インジケータ４００としては、例えば、マグネシウム、カルシウム、アルミニウムといった酸化することによって透過率が変化する少なくとも１種類を含む材料が使用可能である。これらの材料を選択した場合、吸湿インジケータ４００が水分を吸収すると、その透過率が上昇する。また、吸湿インジケータ４００としては、例えば、コバルト、マンガンといった酸化数で色が変化する少なくとも１種類を含む材料が使用可能である。

吸湿インジケータ４００は、水分を吸湿することによって目視可能な変化が生じる。上述したような構成において、吸湿インジケータ４００の変化を観察することによって、有機ＥＬ表示装置１内に水分が流入しているか否かを確認することが可能である。つまり、吸湿インジケータ４００の変化を観察することによって、シール材３００であるフリットが損傷しているか否かを確認することが可能である。これにより、フリットに水分の流入が可能なパスが形成されてしまった不良品を検出することが可能となる。

また、吸湿インジケータ４００は、水分を吸湿した部分のみ変化が生じる。このため、図１に示した例のように、吸湿インジケータ４００を一連の枠状に配置することによって、フリットにおける水分流入パスの位置を容易に特定することが可能となる。

次に、この実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置について効果を検証した。

まず、２枚の厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用意し、２種類（Ａ、Ｂ）のサンプルを準備した。

すなわち、サンプルＡ及びサンプルＢにおいて、２枚のガラス基板にそれぞれにスパッタリング法を用いて、第１電極６０として、ＩＴＯを１００ｎｍの膜厚で成膜した。次に、有機活性層６２として、ホール注入層であるアモルファスカーボンを１０ｎｍの膜厚で成膜した。続いて、真空蒸着法により、ホール輸送層を２００ｎｍの膜厚に成膜し、発光層６２Ａを５０ｎｍの膜厚に成膜し、さらに、電子輸送層を２０ｎｍの膜厚に成膜した後、電子注入層としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚に成膜した。そして、これらの有機活性層６２を成膜済み基板に、第２電極６４としてＩＴＯを５０ｎｍの膜厚に成膜した。そして、スパッタリング成膜法を用いて、保護膜としてＳｉＯＮを１００ｎｍの膜厚に成膜した。サンプルＡについては、以上で成膜工程を終了し、これをアレイ基板１００とした。

一方、サンプルＢについては、ＳｉＯＮの成膜後、表示エリア１０２外に真空蒸着法を用いて、吸湿インジケータ４００としてカルシウム（Ｃａ）を１００ｎｍの膜厚に成膜した。サンプルＢについては、以上で成膜工程を終了し、これをアレイ基板１００とした。

続いて、サンプルＡ及びサンプルＢのアレイ基板１００に対して、それぞれ封止基板２００を貼り合せた。すなわち、封止基板２００の上に、低融点ガラスからなるフリットを塗布した後に、アレイ基板１００に貼り合わせ、レーザを照射して、フリットを溶融して、アレイ基板１００と封止基板２００とを接着した。このとき、サンプルＡについては、フリットは、表示エリア１０２を囲むように塗布した。サンプルＢについては、フリットは、表示エリア１０２外において、吸湿インジケータ４００の外側を囲むように塗布した。これにより、気密空間内に有機ＥＬ素子が配置される。各サンプルについて、２０個の有機ＥＬ表示装置１を製造した。

これらの２×２０個の有機ＥＬ表示装置１を高温高湿環境（８５℃、８５％ＲＨ）の中に放置し、５０時間経過後に表示確認を行ってダークスポット等の水分による劣化の発生状態を目視にて観察した。また、サンプルＢについては、５０時間経過後に吸湿インジケータ４００であるカルシウム（Ｃａ）の透明化の有無を目視にて観察した。その後、再び、これらの２×２０個の有機ＥＬ表示装置１を高温高湿環境（８５℃、８５％ＲＨ）の中に放置し、３００時間経過後に同様の観察を行った。この結果を図４に示す。

図４に示した結果から、５０時間経過後にダークスポットが発生したパネル数は、サンプルＡについては、２枚であり、サンプルＢについては、１枚であった。このとき、サンプルＢについて、５０時間経過後に吸湿インジケータが透明化したパネル数は、７枚であった。また、３００時間経過後にダークスポットが発生したパネル数は、サンプルＡについては、６枚であり、サンプルＢについては、７枚であった。

サンプルＡにおいては、時間の経過とともにダークスポットが発生するパネル数が増える傾向にあり、３００時間経過後から更に時間が経過するとダークスポットが発生するパネル数がさらに増える可能性がある。つまり、潜在的にダークスポットが発生しうるパネルを全て確実に検出することは困難である。

これに対して、サンプルＢにおいて、５０時間経過後に吸湿インジケータが透明化したパネル数と、３００時間経過後にダークスポットが発生したパネル数とが一致しており、しかも、５０時間経過後に吸湿インジケータが透明化したパネルは、３００時間経過後に表示エリア１０２にダークスポットが発生していた。

この結果から、サンプルＢのように吸湿インジケータ４００を用いることで、５０時間経過後の時点で、潜在的にダークスポットが発生しうるパネルを検出することが可能となる。つまり、有機ＥＬ表示装置１を高温高湿環境の中に３００時間もの長時間放置することなく、ダークスポットが発生する有機ＥＬ表示装置１を短時間で確実に検出することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、不良品の発生を短時間で、確実に検出することが可能である。

なお、この発明は、上記実施形態そのもの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。

本実施の形態において、シール材３００として低融点ガラスであるフリットを用いているが、低融点金属を用いても良い。シール材３００として低融点金属によってアレイ基板１００と封止基板２００とを貼り合せた場合においては、封止基板２００の端部２００Ａより外方に延在したアレイ基板１００の延在部１００Ａに引き出された各種配線間のシール材３００によるショートを防止するために、配線とシール材との間に絶縁膜が介在している。このように、シール材として低融点金属を用いても、上述した実施の形態と同様に、吸湿インジケータ４００を配置することによって同様の効果が得られる。

また、上述した実施の形態では、吸湿インジケータ４００が表示エリア１０２を囲むように一連の枠状に配置された例について説明したが、吸湿インジケータ４００は、このような配置に限らず、一連でなくても良い。例えば、吸湿インジケータ４００は、島状に形成され、表示エリア１０２の外側において枠状に点在するように配置されても良い。

さらに、上述した実施の形態では、吸湿インジケータ４００がアレイ基板１００に配置された例について説明したが、吸湿インジケータ４００は、封止基板２００に配置されても良い。吸湿インジケータ４００は、表示エリアと重ならない目視可能な位置であれば、密閉空間内のどこに配置しても良い。

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１画素分の構造を概略的に示す断面図である。 図３は、図１に示す有機ＥＬ表示装置に適用可能な吸湿インジケータの構造を概略的に示す断面図である。 図４は、吸湿インジケータを配置したことによる効果の検証結果を示す図である。

符号の説明

１…有機ＥＬ表示装置 ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…色画素
１０…画素回路 ＤＲＴ…駆動トランジスタ
ＳＷ１…第１スイッチ ＳＷ２…第２スイッチ
ＳＷ３…第３スイッチ Ｃｓ…蓄積容量素子
４０…有機ＥＬ素子
６０…第１電極
６２…有機活性層
６２Ａ…発光層 ６２Ｈ…ホール側共通層 ６２Ｅ…電子側共通層
６４…第２電極
７０…隔壁
１００…アレイ基板（第１基板）
１０２…表示エリア １２０…配線基板
２００…封止基板（第２基板）
３００…シール材 ４００…吸湿インジケータ

Claims (5)

1. 自発光素子を備えた画素がマトリクス状に配置されてなる表示エリアを有する第１基板と、
   前記第１基板の前記自発光素子側に対向して配置された第２基板と、
   前記表示エリアを囲むように枠状に配置され、前記第1基板と前記第２基板とを貼り合せるシール材と、
   前記表示エリア外において、前記シール材より内側に配置され、水分の吸収により視覚的な変化を呈する吸湿インジケータと、を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記吸湿インジケータは、枠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。
3. 前記吸湿インジケータは、酸化することによって透過率が変化する少なくとも１種類の材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記吸湿インジケータは、酸化数で色が変化する少なくとも１種類の材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記シール材は、フリットであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

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