JP2010165519A

JP2010165519A - 表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP2010165519A
Application number: JP2009005829A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Matsuura; 利幸松浦; Masahiro Tanaka; 政博田中
Original assignee: Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】表示装置において、ＴＦＴ基板の上に透明共通電極をシャドウマスクによるスパッタ法を用いて成膜した場合、シャドウマスク近傍に成膜粒子が回りこむため、この領域には、封止基板を接着させることが出来ないため、表示装置の狭額化の妨げとなっている。また、シャドウマスクを使用することで、製造コストがかかり、また、位置精度により精密加工が困難となっている。
【解決手段】ＴＦＴ基板の上に、シャドウマスクを用いることなく、全体に対して、透明共通電極を成膜する。その上に、封止基板を接着させ、切断後、エッチャントによって、共通電極膜の余分な部分を除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置及びその製造方法に関し、特に、透明共通電極を用いる表示装置における小型化に関する。

トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス（Electroluminescence：以下、ＥＬと記す）表示装置などの表示装置では、発光層の上部に透明な共通電極膜が用いられている。１枚の薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴと記す）基板の上に、複数個の表示装置を一度に形成し、その後、各表示装置に切断するのが、一般的な製造工程である。

この共通電極膜は、１つのＴＦＴ基板上に設けられた複数個の表示装置のそれぞれの表示領域に成膜されるので、それ以外の領域をシャドウマスクによってパターニングし、スパッタ法などによって成膜される方法がとられることが一般的である。

図１に、従来技術による表示装置の例を示す。図１（ａ）は、有機ＥＬ表示装置の表示部の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ―Ａ線の断面図である。ＴＦＴ基板１０１の上部に、有機ＥＬ層などの発光層によって形成される表示領域１が積層され、その上部に共通電極膜３が成膜されている。

前述の通り、図１（ａ）の表示領域１の外側をシャドウマスクでマスクし、表示領域１の上部に共通電極膜３を成膜する。その際、シャドウマスクでマスクをした領域のうち、外縁部近傍の領域に、シャドウマスクされていない領域から成膜粒子が回りこんでくる。それにより、シャドウマスクにより露出され共通電極膜３が成膜された領域の外側にも、成膜粒子が回りこんできたために、電極膜が成膜されることとなる。しかし、この領域において、成膜粒子の膜密度も低く、表示領域上の電極膜の膜厚と比較して、膜厚も小さい。

その後、表示領域１にある発光層を外気から遮断させるために、窒素ガスや樹脂などを封止する封止基板１０５をシール材４によって接着させる。表示領域１より外側のこの領域に、シール材４を塗布した場合、封止基板１０５とＴＦＴ基板１０１との密着性が悪いので、水分の侵入やシール材４のはがれがおきるおそれがある。また、この領域の膜厚は一定しないために、その電極膜の上に等しい厚みのシール材４を塗布したとしても、ＴＦＴ基板１０１と封止基板１０５の間に封入する物質の厚みが一定しなくなる。これにより、表示領域１に色むらが生じることも懸念される。それゆえ、この領域にシール材４を塗布することなく、表示領域１の外縁からこの領域を考慮してさらに外側の領域に、従来技術においてはシール材４を塗布し、封入を行っていた。

なお、図１（ａ）において、表示領域１の上部に、共通電極膜３が位置し、さらにその上部に封止基板１０５が位置している表示装置を上部から見た図であるが、共通電極膜３及び封止基板１０５が透明であること、及び、理解の助けとなるよう、図１（ａ）では、共通電極膜３は表示領域１の外側にのみ図示している。

また、表示領域１の中に位置する各画素の画素電極は、配線及び接続部５により、外部と電気的に接続される。同様に、共通電極膜３も、共通電極コンタクトホール２を介して、配線及び接続部６により、外部と電気的に接続される。図２においても、同様である。

従来技術にかかる製造方法においては、表示装置の表示領域１とシール材４の塗布する接着部との間を広くとる必要があり、表示装置の表示パネルの狭額化の妨げとなっていた。また、シャドウマスクは、成膜時の熱及び成膜分子の膜応力により塑性変形が生じるため、連続使用が困難であり、また、製造工程及びコストがかかる。さらに、シャドウマスクによるスパッタ法には、位置精度が大きいため、この方法を用いる限り、成膜時の精密パターニングは困難である。

本発明は、これらの課題を鑑みて、シャドウマスクを用いることなく表示装置を製造することで、シャドウマスクによって困難とされた精密加工を可能にし、製造工程の軽減及び低コスト化を可能にし、さらに、表示装置の表示パネルの狭額化を実現する表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

（１）上記の課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、基板の上方に発光層と、前記発光層の上方に積層された共通電極膜と、前記発光層及び前記共通電極膜を覆い、外気から遮断する部材と、を含む表示装置であって、前記基板と前記部材との接着部において、前記共通電極膜が位置する、ことを特徴とする。

（２）上記（１）に記載の表示装置において、前記接着部における前記共通電極膜の膜厚値が、発光層上部に位置する前記共通電極膜の少なくとも一部の膜厚値と等しくしていてもよい。

（３）上記（１）若しくは（２）に記載の表示装置において、前記発光層が、１層の有機エレクトロルミネッセンス層を含んでいてもよい。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の表示装置において、前記共通電極膜は、非晶質で圧縮応力によって成膜されていてもよい。

（５）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の表示装置において、前記共通電極膜は、インジウム亜鉛酸化物によって成膜されていてもよい。

（６）基板の上方に発光層と、前記発光層の上方に積層された共通電極膜と、前記発光層及び前記共通電極膜を覆い、外気から遮断する部材と、を含む表示装置の製造方法であって、前記発光層の上方から前記基板全体に前記共通電極膜を成膜し、前記共通電極膜の領域のうち、前記基板の上に成膜された領域に、前記部材が接着される、ことを特徴とする。

（７）上記（６）に記載の表示装置の製造方法において、前記発光層が、１層の有機エレクトロルミネッセンス層を含んでいてもよい。

（８）上記（６）若しくは（７）に記載の表示装置の製造方法において、前記共通電極膜は、非晶質で圧縮応力によって成膜されていてもよい。

（９）上記（６）若しくは（７）に記載の表示装置の製造方法において、前記共通電極膜は、インジウム亜鉛酸化物によって成膜されていてもよい。

本発明により、表示領域外側の額縁部分の面積を減らすことが出来、表示パネルの小型化をすることが可能となり、また、シャドウマスクをする工程が不要となり、低コスト化が実現する表示装置及びその製造方法を提供することが出来た。

従来技術を示す表示装置表示部を示す上面図及び断面図である。本発明の実施形態の一例を示す表示装置表示部の上面図及び断面図である。本発明の実施形態の一例を示す表示装置の製造工程を示す概念図である。本発明の実施形態の一例を示す表示装置表示部の一部を示す断面図である。本発明の実施形態の一例を示す表示装置の製造工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図２に、本発明に係る表示装置の例を示す。図２（ａ）は、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の表示部の上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ―Ａ線の断面図である。図１で示した従来技術による表示装置と同様に、ＴＦＴ基板１０１の上部に、有機ＥＬ層によって形成される表示領域１が積層され、その上部に共通電極膜３が成膜されている。

１つのＴＦＴ基板１０１上に、設けられた複数個の表示装置のそれぞれの表示領域１を積層させた後、従来技術とは異なり、シャドウマスクによるパターニングをすることなく、このＴＦＴ基板１０１上の、表示領域１のみならずそれ以外のすべての領域に対して、共通電極膜３が成膜されている。それゆえ、図２（ｂ）に示す通り、ＴＦＴ基板１０１の上部には、表示領域１の上部のみならず、その両側の領域にも、共通電極膜３が成膜されている。

図２（ｂ）に示す通り、表示領域１の外側の領域において、ＴＦＴ基板１０１の上部に共通電極膜３が直接位置し、その上部にシール材４が塗布され、それにより、封止基板１０５が接着されている。

本発明に係る表示装置においては、従来技術とは異なり、表示領域１の上部に積層された共通電極膜３の層厚と同じ層厚により、表示領域１の外側の領域にも共通電極膜３が積層している。かかる層厚によって積層された共通電極膜３は、従来技術とは異なり、成膜密度も高く、層厚も大きく、かかる電極膜の上にシール材４を塗布し、封止基板１０５を接着させた場合、従来技術とは異なり、十分な密着性が得られるため、水分の侵入やシール材４のはがれは、ほとんど生じない。それゆえ、表示領域１のすぐ外側の領域にシール材４を塗布して、封止基板１０５を接着されることが可能となった。それにより、従来技術においては、表示領域１とシール材４を塗布した接着部との間に広く領域をとる必要があったが、本発明に係る表示装置においては、表示領域１の外側の領域にシール材４を塗布することが可能となり、これら領域を狭めることが可能となった。

共通電極膜３は、電極ゆえ、導電性を有する必要があるのはもちろんである。さらに、発光層で発光した光が、共通電極膜３を通過して上方へ効率よく進むよう、可視光の透過性を有する必要がある。導電性と可視光の透過性の観点から、共通電極膜３の材料として、インジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide：以下、ＩｎＺｎＯと記す）やインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide：以下、ＩＴＯと記す）、インジウム亜鉛錫酸化物（以下、ＩＺＴＯと記す）、酸化亜鉛（Zinc Oxide：以下、ＺｎＯと記す）などが考えられる。

本発明においては、さらに、共通電極膜３に直接、シール材４を塗布し、封止基板１０５を接着させている。それゆえ、接着部において、水分の浸入を抑制する必要がある。この観点からは、非晶質で、かつ、圧縮応力を有する膜であることが望ましい。多結晶質膜には多く存在する膜中の欠陥が、非晶質膜においては軽減されていることにより、水分の侵入を抑制することが出来るからである。さらに、膜応力が圧縮方向になっていることで、切断の際などに、膜にクラックが発生したり、それが成長したりするのを抑制し、水分の侵入を抑制することが出来るからである。

これらのことを鑑みて、共通電極膜３には、非晶質のＩｎＺｎＯ膜が適しているが、上記条件を満たす材料による膜であっても構わないのは言うまでもない。

図３は、本発明に係る表示装置の共通電極膜３成膜後の工程を示した概略図である。図３（ａ）は、前述の通り、１枚のＴＦＴ基板１０１の上に、複数の表示装置の表示領域１が一度に積層され、そのＴＦＴ基板１０１全体に対して、共通電極膜３が積層された断面を示す概念図である。図３（ａ）においては、１つのＴＦＴ基板１０１の上に、２個の表示装置の表示部が示してあり、また、ＴＦＴ基板１０１の図中下側に、共通電極膜３が位置している。

図３（ｂ）に示す通り、その後、この１枚のＴＦＴ基板１０１を複数の表示装置それぞれに切断することをせず、複数の表示装置が積層された１つのＴＦＴ基板１０１に対して、それぞれの表示装置の表示領域１を封止するよう、シール材４が塗布された１枚の封止基板１０５を接着させる。封止基板１０５によって、複数個の表示装置それぞれの表示領域１を封止した後、各表示装置それぞれに切断する。

各表示装置において、ＴＦＴ基板１０１上には、表示領域１の他、表示領域１に外部から信号や電力を供給するために、表示領域１の各画素領域及び共通電極膜３からの配線及び接続部５，６（図２（ａ））参照）が、表示領域１の外側に積層されている。本発明において、１枚のＴＦＴ基板１０１全体に共通電極膜３が成膜されているため、これら配線や接続部５，６の上部にも共通電極膜３が積層していることとなる。

図３（ｃ）に示す通り、それゆえ、表示装置それぞれに切断した後、表示領域１を封止している封止缶７の外側の領域に積層している共通電極膜３を、封止缶７をマスクとして、蓚酸のエッチャントにより除去し、これら配線や接続部５，６を露出させる。なお、ここで、封止缶７とは、封止基板１０５とシール材４によって構成され、表示領域１を外気から遮断している封止機材をいう。

この製造工程により、シャドウマスクを用いる必要がなくなり、シャドウマスクによるスパッタ法の位置精度の限界を超えて、精密加工が可能となった。また、シャドウマスクを用いることで生じていたマスクの作製工程やマスクの連続使用に伴う洗浄工程などの製造工程を省略することが出来、それに伴い、低コスト化、及び、製造に必要な時間の短縮が実現出来た。さらに、シャドウマスクの使用時に必要であった精密アライメントが不要となるため、これら装置にかかるコストの低減化も実現出来た。さらに、シャドウマスクを使用することで生じる異物付着や汚染などによる不良を低減出来た。

次に、本発明に係る表示装置表示部の構成を、図４を用いて説明する。図４は、図２（ａ）のＢＢ断面の一部を示す概略図である。本発明に係る装置は、例えば、有機ＥＬ表示装置である。本表示装置の表示部は、主に、ＴＦＴ基板１０１と、発光層である有機ＥＬ層１０３を外気から遮断する封止基板１０５とが、シール材４によって接着することで構成されている。

ＴＦＴ基板１０１の上には、表示領域１の画素毎に設置された画素電極１０２と、画素電極１０２上にそれぞれ形成される有機ＥＬ層１０３と、さらにその上部に全体的に位置する透明な共通電極膜３が、位置している。画素電極１０２は、配線及び接続部５により、同様に、共通電極膜３は、配線及び接続部６（図示せず）により、それぞれ、外部と電気的に接続されている。これにより、各画素は、外部より信号及び電力が供給され、それにより有機ＥＬ層１０３が発光し、その光が図中上方へ進むことで、画面表示をすることが出来る。

ＴＦＴ基板１０１は、ガラスなどの基板１００上に、画素毎に形成された画素電極１０２の電圧を制御するＴＦＴが、それぞれ画素毎に形成されている。これらＴＦＴはそれぞれ、チャネル層１０７、ゲート絶縁層１０８、ゲート電極１０９、ソース・ドレイン配線１１０、ＴＦＴの保護や各層間の絶縁を目的とした層間絶縁層１１１などから形成される。なお、図３（ｂ）は概略図であるため、詳細を図示していないが、層間絶縁層１１１は、各層を電気的に遮断する幾層もの膜であり、ゲート絶縁層１０８も同様に、チャネル層１０７とゲート電極１０９の間に位置する絶縁層である。

なお、図４に示すＴＦＴは、ゲート電極１０９が、基板１００の上方に位置するチャネル層１０７のさらに上方に位置するいわゆるトップゲート構造を有しているが、ゲート電極１０９が、チャネル層１０７と基板１００の間に位置するいわゆるボトムゲート構造を有していてもかまわない。

また、ＴＦＴ基板１０１上には、ＴＦＴの形成に伴う段差を軽減させる平坦化層が位置していても良い。この平坦化層には、ポリイミド、ポリベンゾオキサドール、ポリエチレンナフタレート、アクリル等の有機材料などが用いられている。

画素電極１０２は、ＴＦＴと有機ＥＬ層１０３との間を電気的に接続するという役割のため、導電性を有する必要があるのはもちろんである。その他に、光の効率性の観点から、画素電極１０２の図中上方に位置する有機ＥＬ層１０３が発光する光のうち、図中下方へ向かう光を上方へ向かうように反射させる役割を有しているのが望ましい。画素電極１０２は、通常、アルミニウム（Ａｌ）などの金属が用いられるが、導電性と反射特性の両方を具備させる材料を積層させたものとして、Ａｌ若しくはその合金などの金属の上に透明なＩＴＯ膜を積層させたものであってもよい。また、Ａｌの代わりに銀（Ａｇ）を用いたもの、ＩＴＯの代わりに、ＩＺＯやＺｎＯ、Ｍｏ_２Ｏ_３（Molybdenum Oxide）等であってもよい。

有機ＥＬ層１０３は、１層以上の機能性有機膜により構成され、画素電極１０２と共通電極膜３から、電子および正孔が注入されることで発光する。画素電極１０２端部の段差を緩和するため、隣り合う有機ＥＬ層１０３の間には、画素分離膜１０４が位置している。また、ＴＦＴ基板１０１上に位置する有機ＥＬ層１０３を外気から遮断するために、封止基板１０５をシール材４によって接着させて、その間の空間は窒素ガス１１２によって充填されている。

図５は、本発明に係る表示装置の、ＴＦＴ基板１０１形成後の、製造工程を示す断面図である。図５（ａ）に示す通り、前述の通り、ＴＦＴ基板には、各画素毎に形成された画素電極１０２が位置しており、画素電極１０２端部には画素分離膜１０４が形成されている。シャドウマスク１２０を用いて、有機ＥＬ層１０３をマスク蒸着により形成する。

各画素に、有機ＥＬ層１０３をすべて蒸着した後、シャドウマスクを用いることなく、ＴＦＴ基板１０１全面の上部に、スパッタ法を用いて、共通電極膜３を成膜する（図５（ｂ））。

この共通電極膜３には、前述の通り、非晶質のＩｎＺｎＯ膜などが用いられている。ＩｎＺｎＯ膜の成膜条件として、ＩｎＺｎＯ膜の抵抗率が５×１０^−４Ωｃｍ以下、可視光透過率８５％以上、圧縮応力０〜３００ＭＰａの範囲になるのが望ましい。また、ＩｎＺｎＯ膜の膜厚の違いによる色むらを抑制させるため、ひとつの表示領域１の中の異なる場所において、ＩｎＺｎＯ膜の膜厚が±１０％以内とされることが望ましい。

次に、１枚の封止基板１０５上に、ディスペンサを用いて、各表示領域１の外側に接着させるパターンによって、シール材４を形成させる。その後、封止基板１０５とＴＦＴ基板１０１とを、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中にて、貼り合わせ位置を調整後、貼り合わせを行う（図５（ｃ））。

貼り合わせを行った後、シール材４に、紫外線照射及びベーキングを実施し、硬化させることで、封止缶７が形成される。ここで、シール材４の幅は、封止機能を満たす幅に、後述するエッチング工程時のサイドエッチング量を加えた値にすればよい。例えば、封止機能上必要な幅を１ｍｍ、ＩｎＺｎＯ膜の膜厚を５０ｎｍとすれば、ＩｎＺｎＯ膜の膜厚は、封止機能上必要な幅に比べて十分に小さいので、１ｍｍの幅を確保すればよい。

その後、これら基板を、各表示装置毎に切り分けし、また、封止基板１０５のうち、表示領域１を覆う封止缶７となる領域より外側を除去する（図５（ｄ））。外部との接続をする配線や接続部５，６の上部に位置する共通電極膜３を除去するために、露出されるよう切断を行うためである。

さらに、これら基板を、共通電極膜３の材料がエッチング可能であるエッチング液に浸漬させ、露出した部分の共通電極膜３の露出した部分を除去する。ここで、ＩｎＺｎＯ膜のエッチング液としては、蓚酸等の弱酸が望ましい。ＴＦＴ基板１０１上で露出した部分に位置しているＩｎＺｎＯ膜以外の膜がエッチングされないようにするためである。なお、蓚酸によるエッチングに耐性を有するため、配線の接続部には、多結晶であるＩＴＯとＭｏ合金の積層膜、その他の部分にはＳｉＮ（窒化シリコン）膜などを使用するとよい。

最後に、エッチング液を純水によって十分に除去する。以上の製造工程により、図４に示す表示装置が製造される。

なお、本発明の実施形態に係る表示装置において、上記では、有機ＥＬ表示装置について説明しているが、本発明は、基板上に共通電極とそれを封止する基板を有する他の表示装置であってもよい。

１表示領域、２共通電極コンタクトホール、３共通電極膜、４シール材、５配線及び接続部、６配線及び接続部、７封止缶、１００基板、１０１ＴＦＴ基板、１０２画素電極、１０３有機ＥＬ層、１０４画素分離膜、１０５封止基板、１０７チャネル層、１０８ゲート絶縁層、１０９ゲート電極、１１０ソース・ドレイン配線、１１１層間絶縁層、１１２窒素ガス、１２０シャドウマスク。

Claims

基板の上方に発光層と、
前記発光層の上方に積層された共通電極膜と、
前記発光層及び前記共通電極膜を覆い、外気から遮断する部材と、を含む表示装置であって、
前記基板と前記部材との接着部において、
前記共通電極膜が位置する、
ことを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
前記接着部における前記共通電極膜の膜厚値が、発光層上部に位置する前記共通電極膜の少なくとも一部の膜厚値と等しい、
ことを特徴とする表示装置。
請求項１若しくは請求項２に記載の表示装置において、
前記発光層が、１層の有機エレクトロルミネッセンス層を含む、
ことを特徴とする表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置において、
前記共通電極膜は、非晶質で圧縮応力によって成膜される、
ことを特徴とする表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置において、
前記共通電極膜は、インジウム亜鉛酸化物によって成膜される、
ことを特徴とする表示装置。
基板の上方に発光層と、
前記発光層の上方に積層された共通電極膜と、
前記発光層及び前記共通電極膜を覆い、外気から遮断する部材と、を含む表示装置の製造方法であって、
前記発光層の上方から前記基板全体に前記共通電極膜を成膜し、
前記共通電極膜の領域のうち、前記基板の上に成膜された領域に、
前記部材が接着される、
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
請求項６に記載の表示装置の製造方法において、
前記発光層が、１層の有機エレクトロルミネッセンス層を含む、
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
請求項６若しくは請求項７に記載の表示装置の製造方法において、
前記共通電極膜は、非晶質で圧縮応力によって成膜される、
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
請求項６若しくは請求項７に記載の表示装置の製造方法において、
前記共通電極膜は、インジウム亜鉛酸化物によって成膜される、
ことを特徴とする表示装置の製造方法。