JP2010218719A - 有機ｅｌ装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】水分の侵入による表示品質の低下が抑制された有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】基板１０上の発光領域１００に、画素電極３１と、共通電極３３と、画素電極３１と共通電極３３との間に配置され、少なくとも有機ＥＬ層を含む発光機能層３２と、を有し、共通電極３３を介して光が射出されるトップエミッション型の有機ＥＬ装置１であって、共通電極３３は、透明性または半透明性を有し、平面視で発光領域１００に形成された薄膜部３５と、平面視で薄膜部３５を囲む領域の少なくとも一部に形成され、薄膜部３５よりも厚い膜厚を有する厚膜部３６と、を備えることを特徴とする有機ＥＬ装置１。
【選択図】図４

Description

本発明は、有機ＥＬ装置及び電子機器に関する。

バックライト等の光源を必要としない自発光型の表示装置として、近年、素子基板側に形成された画素電極と対向基板側に形成された共通電極としての陰極との間に有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）層を含む発光機能層を挟持してなる有機ＥＬ素子を、発光領域内に規則的に備えた有機ＥＬ装置が注目されている。有機ＥＬ装置は、素子基板側から光を取り出すボトムエミッション型と、カラーフィルター等を備える対向基板側から光を取り出すトップエミッション型と、に分類される。近年は、有機ＥＬ素子の高開口率化、高効率化を実現するのに有利なトップエミッション型の有機ＥＬ装置が主流になりつつある。かかるトップエミッション型の有機ＥＬ装置は、陰極を透明性と導電性とを兼ね備える材料で形成する必要がある。したがって、例えば特許文献１に示す有機ＥＬ装置では、ＭｇＡｇ（マグネシウム・銀合金）からなる薄膜が用いられている。

一般的に、有機ＥＬ装置は、素子基板側に駆動回路を備えている。したがって、対向基板側に形成された陰極は、発光領域の外周部において素子基板側に形成された陰極配線（対向電極用配線あるいは共通電極用配線とも称する。）と接続され、かかる陰極配線を介して上述の駆動回路と接続されている。

特開２００７−２０７４６０号公報

しかし、かかる外周部で共通電極と陰極配線とを接続させる構造は、水分の侵入により表示品質が損なわれ易いという問題がある。図６及び図７に、かかる接続の態様を示す。なお、該図６と図７に示す各構成要素については後述する。図６に示すように、発光領域１００（図１及び図３参照）を囲む外周領域において、陰極配線１６と陰極３３とは積層されており、かかる積層部分は露出している。したがって、該積層部分からは水分等が侵入し易い。かかる水分は発光領域１００まで侵入して、陰極３３を劣化させて表示品質を低下させ得る。

図７に示す態様は、かかる水分の侵入を抑制するための対策を施した型である。上述の積層部分を陰極保護層５２及びガスバリア層５６で覆った型であり、陰極３３と陰極保護層５２との界面等からの水分の侵入を抑制している。しかし、水分は周辺シール剤５７等の樹脂を透過し得るものであり、また素子基板１０と陰極配線１６との界面からの侵入も有り得る。したがって、有機ＥＬ装置においては、水分の侵入による陰極の劣化を完全に防止することは困難である。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］基板上の発光領域に、画素電極と、共通電極と、上記画素電極と上記共通電極との間に配置され、少なくとも有機ＥＬ層を含む発光機能層と、を有し、上記共通電極を介して光が射出されるトップエミッション型の有機ＥＬ装置であって、上記共通電極は、透明性または半透明性を有し、平面視で上記発光領域に形成された薄膜部と、平面視で上記薄膜部を囲む領域の少なくとも一部に形成され、上記薄膜部よりも厚い膜厚を有する厚膜部と、を備えることを特徴とする有機ＥＬ装置。

このような構成であれば、水分が有機ＥＬ装置内に侵入した場合において、上記厚膜部が先に変質することで、それ以上内側に水分が侵入することを抑制できる。したがって薄膜部の劣化を抑制でき、有機ＥＬ装置の信頼性を向上できる。

［適用例２］上述の有機ＥＬ装置であって、上記厚膜部は上記薄膜部を構成する第１の材料とは異なる第２の材料を含むことを特徴とする有機ＥＬ装置。

このような構成であれば、上記厚膜部を透明性を有しない材料で形成することができる。したがって、材料の選択の幅が広がり、有機ＥＬ装置の信頼性を向上できる。

［適用例３］上述の有機ＥＬ装置であって、上記第２の材料は吸湿性の高い材料であることを特徴とする有機ＥＬ装置。

このような構成であれば、上記厚膜部が水分を吸収することで内側に水分が侵入することをより一層抑制できる。したがって、有機ＥＬ装置の信頼性をより一層向上できる。

［適用例４］上述の有機ＥＬ装置を備えることを特徴とする電子機器。

このような構成であれば、水分の侵入に対する耐性を向上でき、電子機器の信頼性を向上できる。

第１の実施形態にかかる有機ＥＬ装置の回路構成図。 陰極配線等の素子基板上における配置を模式的に示す図。 陰極の膜厚が増加されている領域を示す図。 陰極と陰極配線との接続部分を摸式的に示す断面図。 第２の実施形態にかかる有機ＥＬ装置の陰極と陰極配線との接続部分を摸式的に示す断面図。 従来の有機ＥＬ装置の陰極と陰極配線との接続の態様を示す図。 従来の有機ＥＬ装置の陰極と陰極配線との接続の態様を示す図。 電子機器の一例としての携帯型電話機を示す斜視図。

以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる有機ＥＬ装置１の回路構成図である。有機ＥＬ装置１の発光領域１００には、Ｘ方向に延在する複数の走査線１０３と、Ｙ方向に延在する複数の信号線１０４と、同じくＹ方向に延在する複数の容量線１０６と、が形成されている。Ｘ方向が信号線１０４と容量線１０６とで規定され、Ｙ方向が走査線１０３の中心線で規定される方形の区画毎に３種類の有機ＥＬ画素（赤色有機ＥＬ画素Ｒ、緑色有機ＥＬ画素Ｇ、青色有機ＥＬ画素Ｂ、）が規則的に配置されている。かかるアルファベットは各有機ＥＬ画素が射出する光の色を表わしている。上述の３原色の画素の夫々が好適な強度の光を射出することで、発光領域１００に画像が形成される。なお、以下の記載において、アルファベットを表記しない場合は有機ＥＬ画素の総称とする。

有機ＥＬ装置１はアクティブマトリクス型の表示装置であり、各々の有機ＥＬ画素は、走査線１０３を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ（薄膜トランジスター）１０８と、スイッチング用ＴＦＴ１０８を介して信号線１０４から供給される画像信号を保持する保持容量１１０と、保持容量１１０によって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ１１２と、駆動用ＴＦＴ１１２を介して容量線１０６から駆動電流が流れ込む有機ＥＬ素子２９等からなる。なお、有機ＥＬ画素とは、上述の各要素等で構成される機能的な概念である。

発光領域１００を囲む周辺領域（符号なし）には、走査線駆動回路１２０、及び信号線駆動回路１３０が形成されている。以下、上記の双方の回路、及び図示しない他の回路を含めて駆動回路群１５と称する。走査線駆動回路１２０は、図示しない駆動用ＩＣ１８（図２参照）より供給される各種信号に応じて、走査線１０３に走査信号を順次供給する。信号線駆動回路１３０は、信号線１０４に画像信号を供給する。容量線１０６には、図示しない駆動用ＩＣ１８から画素駆動電流が供給される。走査線駆動回路１２０の動作と信号線駆動回路１３０の動作とは、図示しない同期信号線を介して図示しない駆動用ＩＣ１８から供給される同期信号により相互に同期が図られている。

走査線１０３が駆動されスイッチング用ＴＦＴ１０８がオン状態になると、その時点の信号線１０４の電位が保持容量１１０に保持され、保持容量１１０の状態に応じて駆動用ＴＦＴ１１２のレベルが決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１１２を介して容量線１０６から画素電極３１（図４参照）に駆動電流が流れ込む。有機ＥＬ素子２９は、後述するように該画素電極と共通電極としての陰極３３（図４参照）との間に発光機能層３２（図４参照）を挟持している。画素電極３１と陰極３３との間に駆動電流が流れると、発光機能層３２は該駆動電流の大きさに応じて発光する。陰極３３は少なくとも発光領域１００の全域に形成されている。したがって、全ての有機ＥＬ画素の陰極３３は同電位である。そして、陰極３３は陰極配線１６（図２参照）を介して駆動用ＩＣ１８と導通している。

図２は、上述の陰極配線１６等の素子基板１０上における配置を模式的に示す図である。図示するように、矩形の発光領域１００（図１参照）内には３種類の有機ＥＬ画素（Ｂ，Ｇ，Ｒ）が規則的に形成されており、該発光領域の３辺を囲む「コ」の字型の領域に駆動回路群１５が形成されている。そして、該駆動回路群を囲む同じく「コ」の字型の領域に、陰極配線１６が形成されている。

発光領域１００を構成する残りの１辺側にはフレキシブル基板１７が装着され、該フレキシブル基板には駆動用ＩＣ１８が配置されている。そして、駆動回路群１５と陰極配線１６とは、接続配線１９を介して該駆動用ＩＣと導通している。陰極３３と陰極配線１６とは、上述の「コ」の字型の領域、すなわち発光領域１００の外側の領域において、陰極配線１６上に陰極３３が重ねられることで接続されている。本実施形態の有機ＥＬ装置１は、かかる陰極配線１６と陰極３３とが接続する領域において、陰極３３の膜厚が増加されている。

図３は、かかる陰極３３の膜厚が増加されている領域を示す図である。図示するように、陰極３３は発光領域１００を平面視で含む矩形の領域に形成された薄膜部３５と該薄膜部を囲む環状（枠状）領域に形成された厚膜部３６とからなる。本実施形態の有機ＥＬ装置１は、かかる陰極３３の厚膜部３６と陰極配線１６とを接続させることで信頼性を向上している。

図４は、図２のＡ−Ａ’における、断面図であり、上述の陰極３３と陰極配線１６との接続部分を、発光領域１００の最外周に形成された有機ＥＬ素子２９等と共に摸式的に示す断面図である。なお図４においては有機ＥＬ画素を構成する各要素の内、スイッチング用ＴＦＴ１０８と保持容量１１０とは図示を省略している。図示するように有機ＥＬ装置１は素子基板１０と対向基板１１とが、透明接着剤５８と周辺シール剤５７により貼り合わされて形成されている。対向基板１１は、素子基板１０側の面（素子基板１０に対向する側の面）にカラーフィルター層７０を備え、素子基板１０側の反対側の面には円偏光板１３を備えている。

カラーフィルター層７０は、カラーフィルター７１とブラックマトリクス（遮光層）７２とオーバーコート層７３とからなる。カラーフィルター７１は平面視で有機ＥＬ素子２９と重なる領域に形成され、ブラックマトリクス７２は、隣り合う有機ＥＬ素子２９間から光が射出されることを抑制している。円偏光板１３は偏光の回転方向が逆転する性質を利用して、後述する光反射層２４等で反射された外光が発光領域１００から射出されることを抑制している。

素子基板１０は、対向基板１１側の面に、駆動用ＴＦＴ（以下、単に「ＴＦＴ」と称する。）１１２と駆動回路群１５と陰極配線１６とを備えている。そしてかかる諸要素を覆う平坦化層４２上に有機ＥＬ素子２９を備えている。駆動回路群１５は、上述したように走査線駆動回路１２０及び信号線駆動回路１３０等を含んでいる。ＴＦＴ１１２は、半導体層２１とゲート電極２２、及び図示しないゲート絶縁膜とからなる。そしてＴＦＴ１１２を覆う平坦化層４２の上層（対向基板１１側）には、有機ＥＬ素子２９が形成されている。なお、平坦化層４２はアクリル等の絶縁性樹脂からなる。

有機ＥＬ素子２９は、画素電極３１と発光機能層３２と陰極３３との積層体であるそしてＴＦＴ１１２を覆う層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール（符号なし）内にはドレイン電極２３が形成されている。画素電極３１は仕事関数等の観点からＩＴＯ（酸化インジウム・錫合金）で形成されている。そして、画素電極３１の素子基板１０側には光反射層２４が形成され、発光機能層３２内で生じた光を効率よく対向基板１１側に反射している。

画素電極３１は、ドレイン電極２３を介してＴＦＴ１１２と接続されている。ドレイン電極２３は、層間絶縁膜の所定の位置に形成されたコンタクトホールを介して半導体層２１と導通している。なお、本図においては、層間絶縁膜を後述する平坦化層４２に含めて図示している。

陰極３３は、画素電極３１とは異なり、隔壁４４の上層及び発光機能層３２の上層等を含む素子基板１０上の全面に形成されている。すなわち有機ＥＬ素子２９毎に形成されるのではなく、全ての有機ＥＬ素子２９に対して共通の電極として形成される。そして、後述するように、発光領域１００を含む矩形の領域に形成された薄膜部３５と、該薄膜部を平面視で囲む厚膜部３６とに分かれている。薄膜部３５と厚膜部３６とは、共にマスクスパッタで形成される。したがって、厚膜部３６のパターニングにより薄膜部３５が劣化することはない。

薄膜部３５における陰極３３は、膜厚が略１０ｎｍのＭｇＡｇ（マグネシウム・銀合金）で形成されている。かかる厚さにより、導電性と半透過反射性との双方を確保しており、発光機能層３２への通電と、トップエミッション型に必要な対向基板１１側への発光の射出とを可能にしている。また、半透過反射性を有するため、陰極３３（の薄膜部３５）と光反射層２４との間には共振構造が形成される。

発光機能層３２は隣り合う画素電極３１間を区画する隔壁４４で囲まれた凹部内に、正孔注入層と正孔輸送層と有機ＥＬ層（発光層）と電子注入層と電子注入バッファー層とを素子基板１０側から順に積層して形成されている。このうち、有機ＥＬ層は、３種類の有機ＥＬ画素（Ｂ，Ｇ，Ｒ）射出すべき色に対応する毎に夫々異なる材料で形成されている。そして、有機ＥＬ層内で生じた発光は、カラーフィルター７１による色純度の向上効果と合わせて３原色のいずれかの色の光となって射出される。なお、隔壁４４は、平坦化層４２と同じくアクリル等の絶縁性樹脂からなる。

発光機能層３２は上述の凹部内のみではなく、隔壁４４の上層を含む全面に形成することもできる。また、カラーフィルター７１による色純度の向上効果のみで３原色光を生成することもできる。また、さらには、上述の共振構造を利用して色純度を向上させることもできる。

陰極３３の上層には陰極保護層５２、有機緩衝層５４、及びガスバリア層５６が順に積層されている。陰極保護層５２とガスバリア層５６は酸化シリコンからなり、外部からの水分等の侵入を抑制して有機ＥＬ素子２９等を保護している。有機緩衝層５４はエポキシ樹脂からなり、隔壁４４等により生じた段差を平坦化することで、ガスバリア層５６に膜欠陥や歪み等が発生することを抑制している。

上述したように、本実施形態の有機ＥＬ装置１の陰極３３は、膜厚が略１０ｎｍのＭｇＡｇ（マグネシウム・銀合金）からなる薄膜部３５と、該薄膜部を平面視で囲む厚膜部３６とに分かれている。陰極３３の厚膜部３６は、厚さが略３０ｎｍの第２の材料としてのＡｌ（アルミニウム）で形成されている。Ａｌに替えてＭｇ、あるいはＣａ（カルシウム）を用いることもできる。このような材質及び膜厚のため、厚膜部３６は透明性を有していないが導電性は確保されており、陰極配線１６との導通は問題なく行える。そして、かかる厚膜部３６により、有機ＥＬ装置１は水分の侵入に対する耐性が向上している。

図示するように、有機ＥＬ装置１は素子基板１０と対向基板１１との一対に基板を周辺シール剤５７と透明接着剤５８とで貼り合せて形成されている。そして上記一対の基板はガラス製であり、該基板を透過しての水分の侵入は殆んどあり得ない。したがって有機ＥＬ装置１への水分の侵入は、周辺シール剤５７の形成領域からに限られる。具体的には、水分の侵入は、周辺シール剤５７とガスバリア層５６との界面、厚膜部３６と陰極配線１６の界面等の各界面から起こり得る。また、周辺シール剤５７自体を透過して侵入する水分もある。このように、平面視では発光領域１００の外側から水分が侵入するため、陰極３３においては先に厚膜部３６が水分の影響を受ける。

ここで、厚膜部３６は表面が（水分により）劣化しても、厚さ方向の残りの部分で導電性を確保できるため、陰極配線１６との接続は保たれる。したがって、水分の侵入のよる表示品質の低下は抑制される。また、厚膜部３６が水分により劣化する際に若干膨張することで、それ以上内側（発光領域１００側）への水分の侵入を抑制できる。さらには、厚膜部３６をＣａのように、それ自体に吸湿性がある材料で形成することで、劣化とは関係なく、それ以上内側への水分の侵入を抑制できる。その結果、薄膜部３５は水分により劣化することが抑制され、表示品質の点における信頼性が向上する。また、陰極３３における陰極配線１６と接続する部分の材料を、透明性を考慮することなく選定できるため、高効率な電気的特性を得ることができる。したがって、表示品質を向上させることも可能となる。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態にかかる有機ＥＬ装置２について説明する。図５は、第２の実施形態にかかる有機ＥＬ装置２の陰極３３と陰極配線１６との接続部分を摸式的に示す断面図である。図４と同様に、図２におけるＡ−Ａ’線における模式断面図である。有機ＥＬ装置２は、厚膜部３６を除くと、第１の実施形態の有機ＥＬ装置１と略同様の構成を有している。そこで、共通する構成要素には同一の符号を付与し、説明の記載は省略する。

図示するように有機ＥＬ装置２の厚膜部３６は有機ＥＬ装置１の厚膜部３６と比べて平面視での寸法が縮小されており、陰極配線１６と接続する面積、すなわち互いに重なる面積も縮小されている。また、陰極配線１６と接続する部分が陰極保護層５２とガスバリア層５６とで完全に覆われており、有機ＥＬ装置１の様に外部に対して露出してはいない。そして、厚膜部３６の膜厚は略４０ｎｍと、第１の実施形態の有機ＥＬ装置１に比べてさらに増加している。

有機ＥＬ装置２は、厚膜部３６と陰極保護層５２との界面、及び陰極配線１６と厚膜部３６との界面が露出していないため、第１の実施形態の有機ＥＬ装置１に比べて水分の侵入を抑制できる。そのため、薄膜部３５と周辺シール剤５７との間隔を縮小でき狭額縁化が可能となっている。また、厚膜部３６の膜厚が増加しているため、周辺シール剤５７を透過して侵入してくる水分により表面（対向基板１１側の面）が劣化しても陰極配線１６との接続を確保し易い。そのため周辺シール剤５７の平面視での寸法も縮小できる。したがって、有機ＥＬ装置２は有機ＥＬ装置１に比べて信頼性を低下させることなく平面視における発光領域１００の占める割合を増加でき、表示品質を向上できる。

＜電子機器＞
図８は、本実施形態にかかる電子機器の一例としての携帯型電話機を示す斜視図である。図８に示す携帯型電話機９０は、上述の有機ＥＬ装置１又は有機ＥＬ装置２を表示部９２として備え、複数の操作ボタン９４、受話口９６、及び送話口９８を備えて構成されている。厚膜部３６により表示部９２の水分の侵入に対する耐性が向上しているため、携帯型電話機としての信頼性が向上している。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）
上記の有機ＥＬ装置１及び有機ＥＬ装置２は、厚膜部３６を単一の材料層で形成している。しかし、厚膜部３６は透明性を要しないため、複数の材料を重ねて形成することも出来る。例えば、下層すなわち素子基板１０側の層を導電性が高いＡｌで形成し、上層すなわち対向基板１１側の層を吸湿性が高いＣａで形成することもできる。上述したように厚膜部３６はマスクスパッタで形成されるため、複数の材料層を積層して形成することは容易であり、製造コストの増加を最小限に抑えた上で信頼性と表示品質を向上できる。

（変形例２）
上記の有機ＥＬ装置１及び有機ＥＬ装置２においては、薄膜部３５を構成するＭｇＡｇ層と陰極配線１６とは直接接続してはいない。しかし、従来の有機ＥＬ装置と同様にＭｇＡｇ層を素子基板１０上の略全面に形成した後、厚膜部３６をマスクスパッタで形成してもよい。かかる態様であれば陰極３３の形成に要するマスクを厚膜部３６用の１つに限定でき、また材料の無駄も低減できる。

１…有機ＥＬ装置、２…有機ＥＬ装置、１０…素子基板、１１…対向基板、１３…円偏光板、１５…駆動回路群、１６…陰極配線、１７…フレキシブル基板、１８…駆動用ＩＣ、１９…接続配線、２１…半導体層、２２…ゲート電極、２３…ドレイン電極、２４…光反射層、２９…有機ＥＬ素子、３１…画素電極、３２…発光機能層、３３…陰極、３５…薄膜部、３６…厚膜部、４２…平坦化層、４４…隔壁、５２…陰極保護層、５４…有機緩衝層、５６…ガスバリア層、５７…周辺シール剤、５８…透明接着剤、７０…カラーフィルター層、７１…カラーフィルター、７２…ブラックマトリクス、７３…オーバーコート層、９０…電子機器としての携帯型電話機、９２…表示部、９４…操作ボタン、９６…受話口、９８…送話口、１００…発光領域、１０３…走査線、１０４…信号線、１０６…容量線、１０８…スイッチング用ＴＦＴ、１１０…保持容量、１１２…駆動用ＴＦＴ、１２０…走査線駆動回路、１３０…信号線駆動回路、Ｂ…青色有機ＥＬ画素、Ｇ…緑色有機ＥＬ画素、Ｒ…赤色有機ＥＬ画素。

Claims (4)

1. 基板上の発光領域に、画素電極と、共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に配置され、少なくとも有機ＥＬ層を含む発光機能層と、を有し、前記共通電極を介して光が射出されるトップエミッション型の有機ＥＬ装置であって、
   前記共通電極は、透明性または半透明性を有し、平面視で前記発光領域に形成された薄膜部と、平面視で前記薄膜部を囲む領域の少なくとも一部に形成され、前記薄膜部よりも厚い膜厚を有する厚膜部と、を備えることを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬ装置であって、前記厚膜部は前記薄膜部を構成する第１の材料とは異なる第２の材料を含むことを特徴とする有機ＥＬ装置。
3. 請求項２に記載の有機ＥＬ装置であって、前記第２の材料は吸湿性の高い材料であることを特徴とする有機ＥＬ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置を備えることを特徴とする電子機器。

Images