JP2010080345A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の良好な表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】表示領域１０２に自発光素子４０を備えたアレイ基板１００と、アレイ基板１００の自発光素子４０に対向して配置された封止基板２００と、表示領域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、を備え、アレイ基板１００と封止基板２００との間の内部空間４００の圧力は、大気圧より大きいことを特徴とする。
【選択図】 図３

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及びそ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薄型化及び軽量化が可能であり、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。

有機ＥＬ素子は、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て構成されている。しかしながら、このような有機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。

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酸素及び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

上述したような構成において、アレイ基板と封止基板とは、比較的狭い所定の間隔をおいて配置され、中空体を構成している。このような中空体の内部空間は、例えば大気圧の不活性ガスで満たすか真空となっている。このため、アレイ基板や封止基板を外部から押し付けると、容易に変形してしまい、局所的にアレイ基板と封止基板との間隔が狭くなり、面内で間隔がばらついてしまうことがある。これにより、トップエミッション方式の場合、干渉縞が生じ、表示画像に縞状の表示ムラが生じてしまうことがある。

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、表示品位の良好な表示装置及びその製造方法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、
表示領域に自発光素子を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板の前記自発光素子に対向して配置された封止基板と、
前記表示領域を囲むように枠状に配置され、前記アレイ基板と前記封止基板とを貼り合せるシール材と、を備え、
前記アレイ基板と前記封止基板との間の内部空間の圧力は、大気圧より大きいことを特徴とする。

この発明の態様による表示装置の製造方法は、
表示領域に自発光素子を備えたアレイ基板を用意する工程と、
封止基板を用意する工程と、
前記封止基板にシール材を枠状に配置する工程と、
大気圧より高い圧力下において、前記シール材により前記アレイ基板と前記封止基板とを貼り合わせ、前記自発光素子を封止する封止工程と、
を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、表示品位の良好な表示装置及びそ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。

有機ＥＬ表示装置１は、図１に示すように、画像を表示する表示領域１０２を有するアレイ基板１００を備えている。表示領域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、表示領域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、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−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）は、基本的に同一構成であり、例えば、図２に示すように、配線基板１２０上に配置されている。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１０１上に、アンダーコート層１１１、ゲート絶縁膜１１２、層間絶縁膜１１３、有機絶縁膜１１４などの絶縁層を備える他に、各種スイッチ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ている。

すなわち、図２に示した例では、アンダーコート層１１１の上には、スイッチや駆動トランジスタなどのトランジスタ素子（図１に示した回路構成においては第３スイッチＳＷ３）２０の半導体層２１が配置されている。半導体層２１は、ゲート絶縁膜１１２によって覆われている。ゲート絶縁膜１１２の上には、トランジスタ素子２０のゲート電極２０Ｇなどが配置されている。ゲート電極２０Ｇは、層間絶縁膜１１３によって覆われている。層間絶縁膜１１３の上には、トランジスタ素子２０のソース電極２０Ｓ及びドレイン電極２０Ｄなどが配置されている。これらのソース電極２０Ｓ及びドレイン電極２０Ｄは、ゲート絶縁膜１１２及び層間絶縁膜１１３を半導体層２１まで貫通するコンタクトホールを介して半導体層２１にそれぞれコンタクトしている。これらのソース電極２０Ｓ及びドレイン電極２０Ｄは、有機絶縁膜１１４によって覆われている。

有機ＥＬ素子４０は、各画素ＰＸ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複数の画素ＰＸに共通の第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。

第１電極６０は、配線基板１２０の表面の有機絶縁膜１１４上に配置され、陽極として機能する。この第１電極６０は、有機絶縁膜１１４に形成されたコンタクトホールを介してトランジスタ素子２０のドレイン電極２０Ｄに接続されている。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。例えば、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、他の構成であってもよい。

有機活性層６２は、第１電極６０上に配置され、少なくとも発光層を含んでいる。この有機活性層６２は、発光層以外の機能層を含んでも良く、例えば、ホール輸送層、ホール注入層、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んでも良い。このような有機活性層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、発光層が有機系材料であればよく、発光層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、発光層以外の機能層は共通層であってもよい。発光層は、赤、緑、または青に発光する発光機能を有する有機化合物によって形成される。このような有機活性層６２は、高分子系材料によって形成された薄膜を含んでいても良い。このような薄膜は、インクジェット法などの選択塗布法により成膜可能である。また、有機活性層６２は、低分子系材料によって形成された薄膜を含んでいても良い。このような薄膜は、マスク蒸着法などの手法により成膜可能である。

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。この第２電極６４は、半透過層を含んでいてもよい。すなわち、第２電極６４は、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電材料を用いて形成された透過層と、透過層と有機活性層６２との間に配置され銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との混合物などによって形成された半透過層との２層構造としても良いし、半透過層単層の電極として構成してもよい。なお、第２電極６４は、透過層単層で構成してもよいことは言うまでもない。この第２電極６４は、低電位電源線Ｐ２に接続されている。

また、アレイ基板１００は、表示領域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プ状に配置されている。このような隔壁７０は、絶縁性の樹脂材料を用いて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。

アレイ基板１００の少なくとも表示領域１０２は、封止基板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、図１及び図３に示すように、表示領域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、樹脂材料（例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂）であっても良いし、低融点ガラスなどのフリットガラスであってもよい。これにより、アレイ基板１００と封止基板２００との間に、シール材３００によって囲まれた内部空間４００が形成される。この内部空間４００には、有機ＥＬ素子４０が封止されている。

本実施形態において、内部空間４００の圧力は、大気圧より大きい。内部空間４００は、不活性ガス、例えば、窒素ガスによって満たされている。つまり、内部空間４００は、大気圧より大きい気圧の不活性ガスによって満たされている。

このように内部空間４００の圧力が大気圧より高い有機ＥＬ表示装置１については、通常の気圧環境下（大気圧）で使用した際に、アレイ基板１００や封止基板２００に外部から力を加えても、アレイ基板１００や封止基板２００に内部空間４００から外方向に力がかかり、変形しにくくなる。このため、アレイ基板１００と封止基板２００との間隔が一定に保たれ、干渉縞の発生を防ぐことが可能となる。つまり、本実施形態に係る表示装置によれば、表示品位の良好な表示装置を提供することが可能となる。

このような効果は、内部空間４００の圧力が大気圧（１．０気圧）より少しでも高ければ得られるが、特に、内部空間４００の圧力は、１．１〜１．５気圧であることが望ましく、さらには、１．２気圧であることが望ましい。内部空間４００の圧力が２．０気圧以上となると、シール材３００にダメージを与えてしまうおそれがあるため、上記した範囲が望ましい。

また、シール材３００は、樹脂材料でも良いが、フリットガラスであることがより望ましい。シール材３００としてフリットガラスを用いた場合、アレイ基板１００と封止基板２００との接合強度が増すため、内部空間４００の圧力が比較的高い場合であっても、シール材３００の剥がれなどのダメージが少なく、気密性を維持することが可能である。したがって、本実施形態においては、シール材３００としてフリットガラスを用いることが望ましい。

次に、上述した構成の有機ＥＬ表示装置１の製造方法について図４乃至図６を用いて主要な工程を説明する。ここでは、シール材３００としてフリットガラスを用いた場合の製造方法ついて説明する。なお、図４乃至図６は、主要部のみを図示している。

まず、表示領域１０２に有機ＥＬ素子４０を備えたアレイ基板１００を用意する。この工程においては、支持基板１０１であるガラス基板上に各種配線などを形成して配線基板１２０を形成する工程、配線基板１２０上において表示領域１０２の画素毎に第１電極６０を形成する工程、第１電極６０上に有機活性層６４を形成する工程、有機活性層６４上に光透過性を有する第２電極６６を形成する工程などが含まれている。これにより、図４に示すように、表示領域１０２に有機ＥＬ素子４０などによって構成された表示素子部８０を備えたアレイ基板１００が形成される。

続いて、封止基板２００を用意する。この封止基板２００は、ガラス基板である。そして、図５に示すように、封止基板２００上に低融点ガラスのフリットガラス３００を配置する。このとき、フリットガラス３００は、アレイ基板１００と封止基板２００とを貼り合わせたときに、表示領域１０２を囲むように枠状に塗布された後、焼成される。

その後に、図６に示すように、大気圧より高い圧力下において、アレイ基板１００と封止基板２００とを貼り合わせる。例えば、１．２気圧の窒素ガスによって満たされたチャンバ内にアレイ基板１００と封止基板２００とを挿入し、アレイ基板１００の表示素子部８０と封止基板２００とが対向するように配置し、フリットガラス３００にレーザを照射し、アレイ基板１００と封止基板２００とを接合する。そして、チャンバから取り出された基板対は、必要に応じて所定のサイズに割断される。その後、駆動回路などが実装される。

このような工程により、アレイ基板１００と封止基板２００との間の内部空間４００の圧力が大気圧より高い有機ＥＬ表示装置１が形成される。

上述した実施形態は、シール材３００がフリットガラスである場合について説明したが、シール材３００が感光性樹脂である場合にも適用可能である。

次に、製造された有機ＥＬ表示装置１の内部空間４００の圧力が大気圧より大きいことを確認する方法について説明する。

まず、大気圧に保たれたチャンバ内に有機ＥＬ表示装置１を挿入する。そして、チャンバ内で有機ＥＬ表示装置１を破壊し、内部空間の気圧とチャンバ内の気圧とを平衡状態にする。このときのチャンバ内の圧力を測定する。このときの圧力が大気圧に対して大きければ、有機ＥＬ表示装置１の内部空間４００の圧力が大気圧より高い圧力であることが分かる。

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。

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表示装置を切断したときの表示領域の構成例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表示装置を切断したときの表示領域周辺の構成例を概略的に示す断面図である。 図４は、アレイ基板を用意する工程を説明するための図である。 図５は、用意した封止基板にシール材を配置する工程を説明するための図である。 図６は、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせる工程を説明するための図である。

符号の説明

１００…アレイ基板 ２００…封止基板 ３００…シール材 １０２…表示領域 ４０…自発光素子（有機ＥＬ素子） ４００…内部空間

Claims (9)

1. 表示領域に自発光素子を備えたアレイ基板と、
   前記アレイ基板の前記自発光素子に対向して配置された封止基板と、
   前記表示領域を囲むように枠状に配置され、前記アレイ基板と前記封止基板とを貼り合せるシール材と、を備え、
   前記アレイ基板と前記封止基板との間の内部空間の圧力は、大気圧より大きいことを特徴とする表示装置。
2. 前記シール材は、フリットガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記内部空間の圧力は、１．１〜１．５気圧であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記内部空間は、窒素ガスによって満たされていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記自発光素子は、
   前記表示領域の画素毎に独立島状に配置された第１電極と、
   前記第１電極より前記封止基板側に配置され、光透過性を有する第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に保持された有機活性層と、によって構成された有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 表示領域に自発光素子を備えたアレイ基板を用意する工程と、
   封止基板を用意する工程と、
   前記封止基板にシール材を枠状に配置する工程と、
   大気圧より高い圧力下において、前記シール材により前記アレイ基板と前記封止基板とを貼り合わせ、前記自発光素子を封止する封止工程と、
   を備えたことを特徴とする表示装置の製造方法。
7. 前記シール材は、フリットガラスであり、
   前記封止工程は、前記フリットガラスにレーザを照射する工程を備えたことを特徴とする請求項６に記載の表示装置の製造方法。
8. 前記封止工程は、大気圧より高い圧力の窒素ガスが満たされたチャンバ内で行われることを特徴とする請求項６に記載の表示装置の製造方法。
9. 前記アレイ基板を用意する工程は、
   前記表示領域に独立島状に第１電極を形成する工程と、
   前記第１電極上に有機活性層を形成する工程と、
   前記有機活性層上に光透過性を有する第２電極形成する工程と、
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載の表示装置の製造方法。

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