JP2014026780A - 有機el表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性の高い有機EL表示装置を提供する。
【解決手段】基板10と、基板10上の発光領域内に設けられる複数の有機EL素子16と、有機EL素子16を被覆する保護層20と、を少なくとも備え、有機EL素子16が、基板10上に配置される下部電極13と、有機EL層14と、上部電極15と、をこの順に有し、保護層20が、ケイ素化合物からなる第一保護層21と、ALD法により形成された酸化アルミニウム膜からなる第二保護層22と、をこの順に積層してなる積層体であり、基板10上の有機EL層が形成されている領域(発光領域2、有機EL層形成領域3)内には、テーパー角90°以上の凹形状部材又は凸形状部材31が少なくとも1つ設けられており、前記凹形状部材及び凸形状部材31の側面に有機EL層16が形成されないことを特徴とする、有機EL表示装置1(1a)。
【選択図】図2
【解決手段】基板10と、基板10上の発光領域内に設けられる複数の有機EL素子16と、有機EL素子16を被覆する保護層20と、を少なくとも備え、有機EL素子16が、基板10上に配置される下部電極13と、有機EL層14と、上部電極15と、をこの順に有し、保護層20が、ケイ素化合物からなる第一保護層21と、ALD法により形成された酸化アルミニウム膜からなる第二保護層22と、をこの順に積層してなる積層体であり、基板10上の有機EL層が形成されている領域(発光領域2、有機EL層形成領域3)内には、テーパー角90°以上の凹形状部材又は凸形状部材31が少なくとも1つ設けられており、前記凹形状部材及び凸形状部材31の側面に有機EL層16が形成されないことを特徴とする、有機EL表示装置1(1a)。
【選択図】図2
Description
本発明は有機EL(Electro Luminescence)表示装置に関する。
近年、フラットパネルディスプレイとして、自発光型デバイスである有機EL素子を備えた有機EL表示装置が注目されている。
有機EL表示装置は、基板上に、複数の有機EL素子がマトリクス状に配置されてなる表示装置である。一般的に有機EL素子は、一対の電極層と電極層間に設けられる有機EL層とからなる電子素子であるが、水分により素子の特性劣化を招きやすいという問題を抱えている。即ち、水分が少量存在するだけで有機EL層と電極層との剥離が生じたり、電極層が酸化したりして、ダークスポットが発生するという問題を抱えている。このため、一般的な有機EL表示装置では、基板上に設けられた有機EL素子をエッチングガラスカバーで覆い、シール材を用いてガラスカバー周辺を基板上に貼り付けることで有機EL素子を封止する措置が施されている。また有機EL素子を封止する際にエッチングガラスカバーを用いる場合においては、エッチングガラスカバーの内部に吸湿剤を装着して、シール面から浸入する水分を当該吸湿剤で吸収することにより、有機EL素子の周辺に水分を存在させないようにしている。このように有機EL表示装置においては、有機EL素子を封止することにより有機EL素子の寿命を確保している。
一方、有機EL表示装置は、薄型化や省スペース化といったフラットパネルディスプレイに対して求められている要求が高まっている。有機EL表示装置において薄くて省スペースなフラットパネルディスプレイを実現するためには、吸湿剤を設けるスペースを極力なくすことが望ましい。従って、吸湿剤を必要としない防湿性に優れた封止方法が要求されるが、具体的な方法としては、高性能な保護層及びこの保護層を用いた封止方法(固体封止)が有力視されている。
ところで有機EL素子の表面には、下地となる基板上に配線やコンタクトホールを設けたことによって生じる凹凸や、製造工程において発生する異物が存在することがある。この凹凸や異物をカバーしつつ、有機EL層への水分の浸入を防止する保護層としては、下記(a)乃至(c)に示される薄膜・積層体が提案されている。
(a)防湿性に優れた無機材料からなる薄膜
(b)無機材料からなる薄膜を複数層積層してなる積層体
(c)無機材料からなる薄膜と有機材料からなる薄膜と積層してなる積層体
(a)防湿性に優れた無機材料からなる薄膜
(b)無機材料からなる薄膜を複数層積層してなる積層体
(c)無機材料からなる薄膜と有機材料からなる薄膜と積層してなる積層体
ここで特許文献1には、有機EL素子上に設けられる保護層として、Si層と、CVD法によりケイ素化合物(SiO2、Si3N4)からなる層と、をこの順に積層してなる積層体が提案されている。また特許文献2には、有機EL素子上に設けられる保護層として、金属酸化物(Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、MgO、HfO2、Ta2O5等)を原子層堆積(ALD)法や原子層エピタキシ(ALE)法により成膜してなる薄膜が提案されている。
特許文献1にて開示されているCVD法により成膜されるケイ素化合物からなる層は、無機材料からなる薄膜であるSi層への密着性が高く、またSi層も無機材料からなる電極層(上部電極)との密着性が高い。これに対して、蒸着法により成膜される有機EL層は、電極層(上部電極)との密着性が低い。このため、保護層を形成した後において有機EL素子を封止した後に行われる洗浄工程における水圧等の強い外力が有機EL表示装置に加わると、保護層及び電極と有機EL層との界面で剥離が生じやすくなる。また、保護層及び電極と有機EL層との界面で剥離が1箇所でも生じると、保護層の応力によって、剥離が進行しやすくなる。従って、有機EL素子の寿命を確保するためには、保護層と有機EL表示装置との密着力を高くするなりして、製造工程において与えられる程度の外力により有機EL素子が破壊されるようなことのない構成でなくてはならない。
一方、特許文献2にて開示されているALD法やALE法は、金属酸化物からなる薄膜を成膜する際に利用される成膜方法であるがこれらの方法を利用して保護層を形成する場合、以下に説明する課題を考慮する必要がある。
ALD法やALE法を利用して金属酸化物からなる保護層を形成する際には、保護層を構成する金属原子と酸素原子とがそれぞれ有機EL素子等の被成膜物上に配置される必要がある。しかし、有機EL表示装置には、有機材料からなる部材(例えば、素子分離膜、有機平坦化層)が存在するし、装置内には上部電極から露出した有機EL層や有機物からなる異物が存在することがある。ここでこれら部材等の上に酸素原子が配置されると、これら部材等と酸素原子とが反応して酸素原子が消費されることがある。そうすると、酸素原子が被成膜物上に一原子層単位で配置されなかったり酸素原子による金属原子の酸化プロセスが充分に進行しなかったりすることになり、その結果、保護層の膜密度や膜厚が低下するといった問題が生じる。
また保護層を形成することによって有機EL素子を封止する際には、有機EL素子同士の間隔や有機EL素子と他の部材との間隔を考慮すると、有機EL素子だけでなくその周辺の部材をも被覆するように保護層を形成する必要がある。しかし有機EL素子とその周辺の部材との高さの相違によって有機EL表示装置の表面に凹凸が生じる場合がある。係る場合においてALD法やALE法を利用して保護層を形成しようとすると、形成される膜密度や膜厚が低下することがある。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、信頼性の高い有機EL表示装置を提供することにある。
本発明の有機EL表示装置は、基板と、前記基板上の発光領域内に設けられる複数の有機EL素子と、前記有機EL素子を被覆する保護層と、を少なくとも備え、
前記有機EL素子が、前記基板上に配置される下部電極と、有機EL層と、上部電極と、をこの順に有し、
前記保護層が、ケイ素化合物からなる第一保護層と、ALD法により形成された酸化アルミニウム膜からなる第二保護層と、をこの順に積層してなる積層体であり、
前記有機EL層が形成されている領域には、テーパー角90°以上の凹形状部材又は凸形状部材が少なくとも1つ設けられており、
前記凹形状部材及び前記凸形状部材の側面に前記有機EL層が形成されないことを特徴とする。
前記有機EL素子が、前記基板上に配置される下部電極と、有機EL層と、上部電極と、をこの順に有し、
前記保護層が、ケイ素化合物からなる第一保護層と、ALD法により形成された酸化アルミニウム膜からなる第二保護層と、をこの順に積層してなる積層体であり、
前記有機EL層が形成されている領域には、テーパー角90°以上の凹形状部材又は凸形状部材が少なくとも1つ設けられており、
前記凹形状部材及び前記凸形状部材の側面に前記有機EL層が形成されないことを特徴とする。
本発明によれば、信頼性の高い有機EL表示装置を提供することができる。
本発明の有機EL表示装置は、基板と、前記基板上の発光領域内に設けられる複数の有機EL素子と、前記有機EL素子を被覆する保護層と、を少なくとも備える。
本発明において、有機EL素子は、基板上に配置される下部電極と、有機EL層と、上部電極と、をこの順に有する部材である。また本発明において、保護層は、ケイ素化合物(好ましくは、窒化ケイ素、酸化ケイ素又は酸化窒化ケイ素)からなる第一保護層と、ALD法により形成された酸化アルミニウム膜からなる第二保護層と、をこの順に積層してなる積層体である。本発明において、有機EL層が形成されている領域には、テーパー角90°以上の凹形状部材又は凸形状部材が少なくとも1つ設けられており、凹形状部材及び凸形状部材の側面には有機EL層が形成されていない。尚、凹形状部材及び凸形状部材の主たる機能は後述するが、凹形状部材又は凸形状部材を基板上に複数設けられる有機EL素子を素子単位で区画する部材、即ち、バンクとして用いてもよい。また本発明において、凹形状部材又は凸形状部材が設けられる領域である有機EL層が形成されている領域には有機EL素子が設けられる発光領域が含まれるが、これに限定されるものではない。発光領域の周縁の領域も有機EL層が形成されている領域に含まれ得る。
以下、図面を参照しながら本発明の有機EL表示装置の実施形態について説明する。尚、以下の説明において特に図示又は記載されない箇所に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用することができる。また、以下に説明する実施形態は、あくまでも本発明の実施形態の一つに過ぎず、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の有機EL表示装置における実施形態の例を示す平面模式図である。図1の有機EL表示装置1は、基板10上の所定の領域に表示領域(発光領域)2を有している。この表示領域2には、後述する有機EL素子が、例えば、マトリックス状に複数設けられている。図1の有機EL表示装置1において、有機EL素子を構成する有機EL層は、表示領域2及び表示領域の周縁の領域である有機EL層形成領域3にそれぞれ設けられている。また図1の有機EL表示装置1は、外部接続端子4から電源・信号を供給することで、所望の発光・表示を行うことができる。尚、図1の有機EL表示装置1は、基板10上に形成された有機EL素子の上面から紙面上方方向へ向けて光を取り出すトップエミッション型の表示装置である。
図2は、本発明の有機EL表示装置における第一の実施形態を示す断面模式図である。また図2は、図1のAA’断面を示す断面図でもある。図2の有機EL表示装置1aは、基板10と、基板10上に設けられ、下部電極13と、有機EL層14と、上部電極15と、がこの順に積層されてなる有機EL素子16と、を有している。図2の有機EL表示装置1aにおいて、有機EL素子16は、基板10上に複数配置されている。本発明において、有機EL素子16の配置態様については、特に限定されないが、例えば、マトリクス状に配置されている。ここで1つの有機EL素子を設けた領域が画素と呼ばれることから、図2の有機EL表示装置1aは、複数の画素を有していることになる。また図1中の発光領域2は、複数の画素から構成ざれる領域である。
図2の有機EL表示装置1aにおいて、有機EL素子16上には、第一保護層21と、第二保護層22と、がこの順に積層されてなる保護層20が設けられている。さらに図2の有機EL表示装置1aにおいて、基板10上には、複数設けられている有機EL素子16を区画する凸形状部材31が設けられている。
次に、図2の有機EL表示装置1aの作製プロセスについて、有機EL表示装置の構成部材と共に説明する。
(1)基板
図2の有機EL表示装置1aを作製するために用意する基板10としては、ガラス基板等の基材をそのまま基板として用いてもよい。ただ、図2に示されるように、基材11と、基材11上には画素回路(不図示)が設けられ、また画素回路上には絶縁層12が設けられる。ここで、画素回路を設ける際に生じた凹凸を平坦化させるために、絶縁層12上に、さらに絶縁性平坦化層を設けてもよい。アクティブマトリックス駆動型の表示装置においては、画素回路を内部に設けた基板、例えば、図2中の基板10を用いるのが望ましい。基材11上に設けられる画素回路(不図示)は、公知の薄膜トランジスタ等のトランジスタ回路により作製可能である。この画素回路は複数のトランジスタから構成されているが、この複数のトランジスタを保護する目的で、絶縁層12を形成する。ここで絶縁層12は、例えば、層間絶縁膜と平坦化膜とからなる積層体であってもよい。また絶縁層12にはコンタクトホールが形成されており、このコンタクトホールを介して画素回路と下部電極13(陽極)とが電気的に接続され、複数の有機EL素子を独立して駆動させることが可能となる。尚、絶縁層12は、表示領域2の外縁に設けられる駆動回路や信号回路の上に、全面にわたって形成するのが望ましい。
図2の有機EL表示装置1aを作製するために用意する基板10としては、ガラス基板等の基材をそのまま基板として用いてもよい。ただ、図2に示されるように、基材11と、基材11上には画素回路(不図示)が設けられ、また画素回路上には絶縁層12が設けられる。ここで、画素回路を設ける際に生じた凹凸を平坦化させるために、絶縁層12上に、さらに絶縁性平坦化層を設けてもよい。アクティブマトリックス駆動型の表示装置においては、画素回路を内部に設けた基板、例えば、図2中の基板10を用いるのが望ましい。基材11上に設けられる画素回路(不図示)は、公知の薄膜トランジスタ等のトランジスタ回路により作製可能である。この画素回路は複数のトランジスタから構成されているが、この複数のトランジスタを保護する目的で、絶縁層12を形成する。ここで絶縁層12は、例えば、層間絶縁膜と平坦化膜とからなる積層体であってもよい。また絶縁層12にはコンタクトホールが形成されており、このコンタクトホールを介して画素回路と下部電極13(陽極)とが電気的に接続され、複数の有機EL素子を独立して駆動させることが可能となる。尚、絶縁層12は、表示領域2の外縁に設けられる駆動回路や信号回路の上に、全面にわたって形成するのが望ましい。
基板10は、例えば、短手53mm、長手72.5mmのサイズの基板が用いられる。この基板10を用いる場合、発光領域は、例えば、基板10の短手方向に45mm、長手方向に67.5mmとすることができる。また発光領域内に配置された複数の画素は、基板10の短手方向の画素ピッチが94.5μm、基板1の長手方向の画素ピッチが31.5μmとなるように配置される。ただし、本発明において、基板10のサイズや画素ピッチ等については以上に説明されたものに制限されるものではない。
(2)下部電極の形成工程
図2の有機EL表示装置1aを作製する際には、まず基板10上に下部電極13を形成する。
図2の有機EL表示装置1aを作製する際には、まず基板10上に下部電極13を形成する。
下部電極(陽極)13は、導電性材料からなる薄膜である。導電性材料として、例えば、Cr、Al、Ag、Au、Pt等の反射率が高い金属材料及び正孔注入性に優れたインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛等の透明導電材料が挙げられる。トップエミッション型の勇気EL表示装置の場合、下部電極13として、上記金属材料からなる薄膜を形成するのが好ましいが、上記金属材料からなる薄膜と、上記透明導電材料からなる薄膜と、を積層してなる積層体を下部電極13として用いてもよい。
下部電極13は、例えば、まずAg(金属材料)からなるAg膜を膜厚100nmで成膜した後、スパッタリング法によりAg膜上にインジウム錫酸化物(ITO)を膜厚20nmで成膜することで積層電極膜を形成する。次いでフォトリソパターニングにより積層電極膜を加工する。こうすることで各画素を設ける領域に対応するように下部電極13を形成することができる。
(3)凸形状部材の形成工程
下部電極13を形成した後、凸形状部材31を隣接する下部電極13間に形成する。
下部電極13を形成した後、凸形状部材31を隣接する下部電極13間に形成する。
隣接する下部電極13間に設けられている凸形状部材31は、隣接する画素(有機EL素子)を区画する画素分離膜として機能する。ただし凸形状部材31は、必ずしも表示領域内に設けられる画素と画素1個単位で区画する部材として設ける必要はない。例えば、表示領域内に設けられる画素を複数個単位で区画するように設けてもよいし、1行分又は1列分の画素を区画するようにストライプ状に設けてもよいし、ランダムに配置してもよい。別の態様として、表示領域2の周縁の領域である有機EL層形成領域3に設けてもよい。これは、有機EL層の剥離が起こりやすい領域である有機EL層が形成されている領域の端部における基板10に対する有機EL層の密着度を高めるためである。
また図2の有機EL表示装置1aにおいて、凸形状部材31は、側壁のテーパー角が90°以上である。つまり、凸形状部材31は、断面の形状が矩形状又は逆テーパー形状の部材である。このように凸形状部材31を断面矩形状又は断面逆テーパー形状とすることによって生じる作用効果は有機EL層14を形成する際になって初めて現れるが、その詳細については後述する。
ここで本発明において、凸形状部材31の側壁のテーパー角とは、基板10表面と凸形状部材31の側壁とがなす角度である。このため凸形状部材31は、図2に示されるように、基板10表面に直接接するように設けてもよいし、基板10上に画素分離部材(不図示)を凸形状部材31とは別個に設けた上でこの画素分離部材上に凸形状部材31を設けてもよい。尚、基板10上に画素分離部材を設けた上でこの画素分離部材上に凸形状部材31を設ける場合、当該画素分離部材の断面形状は順テーパー形状であってもよいし逆テーパー形状であってもよい。また窒化珪素、酸化珪素等の珪素化合物で凸形状部材31を形成してもよい。ここで珪素化合物を用いて凸形状部材31を形成する場合、エッチングレートの異なる二種類以上の材料を用いてこれら材料からなる層を積層させる態様が好ましい。例えば、逆テーパー形状の凸形状部材を形成する場合は、窒化膜の上層に窒化膜よりエッチングレートの遅い酸化膜を形成し、ドライエッチングによるパターニングにより凸形状を所定の領域に形成する。すると、エッチングレートの早い窒化膜の側面が酸化膜の側面より多く削られるため、形成される凸形状部材31の断面形状が逆テーパー状になる。
凸形状部材31を設ける際に、前もって画素分離部材を基板10上に設ける場合には、画素分離部材の構成材料としては、平坦性に優れる絶縁性材料が好ましい。例えば、塗布法による成膜が可能で、かつフォトリソプロセス等によって所望のパターン形状を形成できる材料、感光性アクリル樹脂やポリイミド樹脂等が好適に用いられるが、本発明においてはこれら材料に限定されるものではない。ここでネガ型感光性樹脂を用いて、基板10と凸形状部材31との間に上述した画素分離部材を形成すると、断面形状が逆テーパー状の画素分離部材を形成することができる。
90°以上のテーパー角を有する凸形状部材31は、例えば、製造プロセスが容易になるという観点から、ネガ型感光性樹脂を用いて形成されるのが好ましいが、本発明においてはこれに限定されるものではない。ただネガ型感光性樹脂を用いて凸形状部材を形成すると、テーパー角が95〜135°の逆テーパー形状を有する凸形状部材31を容易に作成することができる。凸形状部材31の高さ(膜厚)は、下部電極(陽極)13の膜厚や、次の工程で成膜される有機EL層14の膜厚から適宜設定することができる。本発明において、凸形状部材31の高さ(膜厚)は、例えば、50nm乃至1000nmとする。
尚、凸形状部材31を、画素と画素とを区画する部材として表示領域内に設けると、画素ピッチ単位(例えば、基板10の短手方向に94.5μm毎、基板19の長手方向に31.5μm毎)の間隔をもって凸形状部材31が設けられる。一方、凸形状部材31を、画素と画素とを区画する部材として表示領域内に設けると、その分だけ表示領域に含まれる凸形状部材31の側壁部の総面積が増加する。尚、凸形状部材31の側壁部の役割については、後述する。
(4)有機EL層の形成工程
凸形状部材31を設けた後、下部電極13上に、有機EL層14を形成する。下部電極13上に設けられる有機EL層14は、少なくとも発光層を含む単層あるいは複数の層からなる積層体である。有機EL層14が複数の層からなる積層体である場合、有機EL層14を構成する発光層以外の層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。尚、正孔注入層と正孔輸送層とからなる積層体を形成する代わりに、正孔注入層及び正孔輸送層との機能を併せ持つ正孔注入・輸送層を形成してもよい。また電子注入層と電子輸送層とからなる積層体を形成する代わりに、電子注入層及び電子輸送層の機能を併せ持つ電子注入・輸送層を形成してもよい。
凸形状部材31を設けた後、下部電極13上に、有機EL層14を形成する。下部電極13上に設けられる有機EL層14は、少なくとも発光層を含む単層あるいは複数の層からなる積層体である。有機EL層14が複数の層からなる積層体である場合、有機EL層14を構成する発光層以外の層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。尚、正孔注入層と正孔輸送層とからなる積層体を形成する代わりに、正孔注入層及び正孔輸送層との機能を併せ持つ正孔注入・輸送層を形成してもよい。また電子注入層と電子輸送層とからなる積層体を形成する代わりに、電子注入層及び電子輸送層の機能を併せ持つ電子注入・輸送層を形成してもよい。
有機EL層14の具体的構成として、例えば、正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層が選択される。ただし本発明においては、この構成に制限されるものではない。
正孔注入・輸送層は、正孔を注入乃至輸送する機能を有する有機化合物からなる単層あるいは複数の層からなる層である。正孔注入・輸送層が複数の層からなる場合、例えば、正孔注入層と正孔輸送層とを積層してなる積層体が正孔注入・輸送層となる。
正孔注入・輸送材料としては、フタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Eu錯体等を使用することができるが、本発明においてはこれらに限定されるものではない。正孔注入・輸送層は、例えば、真空蒸着法により正孔注入・輸送性を有する有機化合物の膜を膜厚150nmで成膜することにより形成される。
発光層は、有機発光材料を含む層であり、単層であってもよいし複数の層からなる積層体であってもよい。発光層に含まれる有機発光材料としては、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等を使用することができる。また、これらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体を使用することもできる。ただし、本発明においては、例示された材料に限定されるものではない。発光層の膜厚は、好ましくは、50nm〜300nmであり、より好ましくは、50nm〜150nmである。発光層は、例えば、真空蒸着法により、有機発光材料を膜厚50nm成膜することにより形成される。尚、多色発光の有機EL表示装置を作製したい場合は、メタルマスクを用いた真空蒸着法等により、例えば、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等の2色以上の発光色を持つように塗り分けてもよい。
電子注入・輸送層は、電子を注入乃至輸送する機能を有する有機化合物からなる単層あるいは複数の層からなる層である。電子注入・輸送層が複数の層からなる場合、例えば、電子注入層と電子輸送層とを積層してなる積層体が電子注入・輸送層となる。
電子注入・輸送材料としては、アルミニウムに8−ヒドロキシキノリンの3量体が配意したAlq3、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等を使用することができるが、本発明においてはこれらに限定されるものではない。電子注入・輸送層は、例えば、真空蒸着法により、電子輸送層を膜厚10nm、電子注入層を膜厚80nmとしてそれぞれ成膜することにより形成される。
図2の有機EL表示装置1aにおいて、凸形状部材31の断面形状から、有機EL層14の成膜面積は、凸形状部材31の開口よりも広くなる。その一方で、図2の有機EL表示装置1aを構成する凸形状部材31の断面形状から、凸形状部材31の側壁には有機EL層14の構成材料が付着されにくくなる。特に、蒸着法により有機EL層14を形成する場合では、凸形状部材31の側面には、蒸着法により成膜される有機EL層14が付き回らない部分が生じる。従って、係る場合、必然的に各画素間において有機EL層14(の構成材料)のない部分を設けることができる。
(5)上部電極の形成工程
次に、有機EL層14上に上部電極15を形成する。これにより、図2に示されるように、有機EL表示装置1aを構成する有機EL素子16が複数形成される。
次に、有機EL層14上に上部電極15を形成する。これにより、図2に示されるように、有機EL表示装置1aを構成する有機EL素子16が複数形成される。
有機EL層14上に設けられる上部電極(陰極)15は、各画素に対して共通に形成されている共通電極であり、下部電極13と同様に、導電性材料からなる薄膜である。トップエミッション型の有機EL表示装置を製造する際には、有機EL層14に含まれる発光層から出力された光を取り出す電極となる上部電極15は、透過率が高く電子注入性に優れた導電性材料からなる薄膜とする。例えば、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛等の透明導電材料を膜厚10nm乃至1000nmの範囲で成膜した薄膜が用いられる。また、Ag、Au、Al等の金属材料を10nm乃至30nmの範囲で成膜した半透過膜も用いられる。
上部電極15は、例えば、スパッタリング法により、インジウム錫酸化物(ITO)を膜厚1000nmにて成膜することにより形成する。ここでスパッタリング法により上部電極15を形成すると、凸形状部材31の側面にも上部電極15の構成材料(ITO)からなる膜が付き回りよく形成されるので、好ましい。
(6)保護層の形成工程
次に、有機EL素子16上に、第一保護層21と第二保護層22とからなる保護層20を形成する。保護層20は、空気中の酸素や水分から有機EL素子16を保護するために設けられる層であり、構成材料がそれぞれ異なる二種類の層(第一保護層21、第二保護層22)から構成される積層体である。
次に、有機EL素子16上に、第一保護層21と第二保護層22とからなる保護層20を形成する。保護層20は、空気中の酸素や水分から有機EL素子16を保護するために設けられる層であり、構成材料がそれぞれ異なる二種類の層(第一保護層21、第二保護層22)から構成される積層体である。
(6−1)第一保護層
第一保護層21は、ケイ素化合物、好ましくは、窒化ケイ素、酸化ケイ素又は酸化窒化ケイ素からなる層である。第一保護層21は、空気中の酸素や水分から有機EL素子16を保護する層として機能する他、保護層20と有機EL素子16との間の密着性を高める機能と、第二保護層22を形成する際に有機EL素子16等の他の部材を保護する機能と、を有する。
第一保護層21は、ケイ素化合物、好ましくは、窒化ケイ素、酸化ケイ素又は酸化窒化ケイ素からなる層である。第一保護層21は、空気中の酸素や水分から有機EL素子16を保護する層として機能する他、保護層20と有機EL素子16との間の密着性を高める機能と、第二保護層22を形成する際に有機EL素子16等の他の部材を保護する機能と、を有する。
ケイ素化合物からなる薄膜(第一保護層21)は、上部電極15となる薄膜との密着性が大きい。この大きな密着性を利用すれば、ケイ素化合物からなる薄膜による有機EL素子の封止が容易になる。しかし、上部電極15と有機EL層14との界面における密着性が小さいため、上部電極15の直下に有機EL層14が設けられている領域においては、ケイ素化合物からなる薄膜と上部電極15との界面における大きな密着性を利用しづらくなる。上部電極15上にケイ素化合物からなる薄膜を形成したとしても有機EL表示装置1aに外力が加わったときに上部電極15と有機EL層14との界面において剥離が生じ得るからである。このためケイ素化合物からなる薄膜を用いて有機EL素子を効果的に封止するようにするには、表示領域内において有機EL層14が設けられていない領域に上部電極15となる薄膜を形成する必要がある。この点、図2の有機EL表示装置1aでは、凸形状部材31の側面部31aには有機EL層14が設けられていない。このため、当該側面部31aに上部電極15となる薄膜を形成すれば、上述したケイ素化合物からなる薄膜と上部電極15との界面における大きな密着性を利用することができる。また表示に支障をきたさないことを条件として表示領域内になるべく多く凸形状部材31を設けることにより、ケイ素化合物からなる薄膜と上部電極15との接触の機会が多くなる。これにより、ケイ素化合物からなる薄膜と上部電極15との界面における密着性はより向上する。特に、図1中の表示領域内に含まれる有機EL素子16を素子一個単位でそれぞれ区画するように凸形状部材31を設けることにより、ケイ素化合物からなる薄膜と上部電極15との接触の機会が最も多くなる。これにより、ケイ素化合物からなる薄膜と上部電極15との界面における密着性はさらに向上する。
また第一保護層21は、ALD法を用いて第二保護層22となる酸化アルミニウム膜を成膜する際に、有機材料からなる部材、具体的には、有機材料で形成された凸形状部材31や有機平坦化層を第二保護層22の成膜環境下から保護する目的で形成される。これは、第二保護層22の成膜環境内にオゾン等の有機材料を酸化、変質させる物質が存在するため、この物質から有機材料からなる部材を保護する必要があるからである。
第一保護層21は、スパッタ法やCVD法によりケイ素化合物からなる膜を成膜することで形成可能である。基板上に付着する工程異物が有機物である可能性を考えると、異物のカバレッジ性の高いCVD法を用いて第一保護層21を形成するのが好ましい。
第一保護層21は、具体的には、図1中の外部接続端子4を除く基板10の全領域に、CVD法によりSiN膜を1000nm形成する。より具体的には、まず堆積膜形成装置に備える高周波電極と、この高周波電極に対向する接地電極とが基板10の裏面に接するように固定する。そして、SiH4ガス、N2ガス及びH2ガスを所定の比率でフローしながら、高周波電極と接地電極との間の反応空間圧力を制御する。次に、高周波電力を高周波電極に供給することによりSiN膜を堆積形成する。
(6−2)第二保護層
第二保護層22は、ALD法により形成された酸化アルミニウム膜である。また第二保護層22は、第一保護層21上に形成され保護層20が有する封止機能を向上させる目的で設けられる。
第二保護層22は、ALD法により形成された酸化アルミニウム膜である。また第二保護層22は、第一保護層21上に形成され保護層20が有する封止機能を向上させる目的で設けられる。
90°以上のテーパー角を有する凸形状部材31の上にCVD法を用いて第一保護層21となる薄膜を形成すると、凸形状部材31の角部において外部からの水分の浸入パスとなり得るシーム(膜欠陥)が発生しやすくなる。そこで第一保護層21を、第二保護層22、即ち、ALD法を用いて成膜した酸化アルミニウム膜で被覆する。これにより、この第一保護層21を形成する際に生じ得る水分の浸入パスを塞ぐことができる。また、第一保護層21を形成してから、その上に第二保護層32を形成することで、第二保護層32となる酸化アルミニウム膜をその膜密度や膜厚を低下させることなく成膜することができる。
第二保護層32は、具体的には、以下に説明する方法により形成される。まずALD法を利用する際に使用される堆積膜形成装置内で、第一保護層21まで形成されている基板10を80℃に昇温する。次に、トリメチルアルミニウムガスを導入し、一定時間圧力を一定に制御した後、トリメリルアルミニウムガスを排気する。次に、酸素を導入し、圧力を一定に制御しつつ、高周波電力を導入することで装置内に酸素プラズマを一定時間発生させ、第一保護層21上に付着したトリメチルアルミニウムを酸化させた後、酸素を排気する。これにより、一原子層の酸化アルミニウムを形成する。これらの操作を繰り返すことにより第二保護層22となる酸化アルミニウム膜が形成される。第二保護層22は、例えば、膜厚100nmで成膜する。
(7)洗浄工程等
以上により、保護層20まで形成された基板10は、洗浄された後、保護ガラスや保護フィルムが貼りつけられる。
以上により、保護層20まで形成された基板10は、洗浄された後、保護ガラスや保護フィルムが貼りつけられる。
基板10を洗浄する際は、二流体洗浄やスピン洗浄が上げられる。
基板10を洗浄した後において、保護ガラスや保護フィルムを貼りつける前に、カラーフィルターを形成してもよい。
本実施例に基づいて作製された有機EL表示装置1aにおいて、CO2バブラーを用いた二流体洗浄をエア流量80〜140L/min.で実施し、純水によりリンスした後、スピン乾燥することで装置を構成する基板等の洗浄を行った。その結果、保護層20の剥離は生じなかった(n=20)。
従って、本実施例に基づいて作製された有機EL表示装置1aは、有機EL素子15との高い密着性を有し、有機EL素子15への水分の浸入を防止する高性能な保護層20を有している。このため本実施例に基づいて作製された有機EL表示装置1aは、構成部材を一通り設けた後に行われる洗浄工程で破壊されることなく、信頼性の高い有機EL表示装置となる。
(8)有機EL表示装置の用途
本発明の表示装置は、量産可能な優れた封止性能の薄型で省スペースなフラットパネルディスプレイとして、例えばテレビのディスプレイ、デジタルカメラの背面ディスプレイ、携帯電話用ディスプレイ等の用途が挙げられる。尚、本発明は、上述した趣旨を逸脱しない限り、以上説明した構成に限られることはなく、種々の応用・変形が可能である。
本発明の表示装置は、量産可能な優れた封止性能の薄型で省スペースなフラットパネルディスプレイとして、例えばテレビのディスプレイ、デジタルカメラの背面ディスプレイ、携帯電話用ディスプレイ等の用途が挙げられる。尚、本発明は、上述した趣旨を逸脱しない限り、以上説明した構成に限られることはなく、種々の応用・変形が可能である。
図3は、本発明の有機EL表示装置における第二の実施形態を示す断面模式図である。また、図3は、図1中のAA’断面図でもある。以下、第一の実施形態(実施例1)をの相違点を中心に説明する。
図3の有機EL表示装置1bは、図2の有機EL表示装置1aにおいて画素間に設けられている凸形状部材31に代えて、画素間に凹形状部材32が設けられている。
図3の有機EL表示装置1bにおいて、凹形状部材32は、絶縁層12を部分的に除去することで形成される。ただし、本発明においては、この態様に限定されるものではない。例えば、窒化珪素、酸化珪素等の珪素化合物をエッチングして形成してもよいし、エッチングレートの異なる二種類以上の珪素化合物を積層して形成してもよい。また基板10上に画素分離部材(不図示)を設けた上で、この画素分離部材又はこの画素分離部材と絶縁層12とを部分的に除去することで凹形状部材32を形成してもよい。
隣接する下部電極13間に設けられている凹形状部材32は、隣接する画素(有機EL素子)を区画する画素分離部材として機能する。ただし凹形状部材32は、必ずしも表示領域内に設けられる画素と画素1個単位で区画する部材として設ける必要はない。例えば、表示領域内に設けられる画素を複数個単位で区画するように設けてもよいし、1行分又は1列分の画素を区画するようにストライプ状に設けてもよいし、ランダムに配置してもよい。さらに表示領域2とその周縁の領域を区画する目的で、凹形状部材32を、表示領域2の外周に設けてもよい。
また図3の有機EL表示装置1bにおいて、凹形状部材32は、側壁のテーパー角が90°以上である。つまり、凹形状部材32は、断面の形状が矩形状又は逆テーパー形状の部材である。このように凹形状部材32を断面矩形状又は断面逆テーパー形状とすることによって生じる作用効果は有機EL層14を形成する際になって初めて現れる。即ち、凹形状部材32を設けた後に有機EL層14を、特に、蒸着法を用いて形成すると、凹形状部材32の側壁部32aには有機EL層14となる薄膜が形成されなくなる。そうすると、当該側壁部32aにおいて、上部電極15となる薄膜と第一保護層21となる薄膜とがそれぞれ成膜されることで、第一の実施形態と同様に有機EL素子16と保護層20との密着性を高めることができる。特に、図1中の表示領域2内に含まれる有機EL素子16を素子一個単位でそれぞれ区画し、かつ表示領域2の外周を囲うように凹形状部材31を設ける。これにより、ケイ素化合物からなる薄膜と上部電極15との接触の機会が最も多くなるため、ケイ素化合物からなる薄膜と上部電極15との界面における密着性はさらに向上する。
本実施例において、テーパー角90°以上の凹形状部材32が設けられる絶縁層12は、絶縁性の材料で構成されていればよい。絶縁層12の構成材料として、例えば、SiN、SiO等の無機絶縁性材料等が好適に用いられるが、本発明においてはこれらに限定されるものではない。
凹形状部材32は、公知の技術により形成することができる。例えば絶縁層12上にコンタクトホールを形成する際に、同時に凹形状部材32を形成してもよい。凹形状部材32の深さは、下地のトランジスタ、下部電極13(陽極)及び有機EL層14の膜厚を考慮した上で適宜設定される。例えば、50nm乃至1000nmの深さとする。
[比較例1]
尚、実施例2において、凹形状部材の形成を省略して有機EL表示装置を作製した場合、作製後に行われる洗浄工程を実施例1に基づいて行うと、35%の割合で保護層20の剥離が生じる(n=20)。
尚、実施例2において、凹形状部材の形成を省略して有機EL表示装置を作製した場合、作製後に行われる洗浄工程を実施例1に基づいて行うと、35%の割合で保護層20の剥離が生じる(n=20)。
本発明において、図2に示される凸形状部材31及び図3に示される凹形状部材32は、必ずしもどちらかを選択して設ける必要はなく、有機EL表示装置の表示領域内又は有機EL層形成領域において凸形状部材31と凹形状部材32とを併設してもよい。
1:有機EL表示装置、2:表示領域、3:有機EL層形成領域、10:基板、11:基材、12:絶縁層、13:下部電極(陽極)、14:有機EL層、15:上部電極(陰極)、20:保護層、21:第一保護層、22:第二保護層、31:凸形状部材、32:凹形状部材
Claims (4)
- 基板と、前記基板上の発光領域内に設けられる複数の有機EL素子と、前記有機EL素子を被覆する保護層と、を少なくとも備え、
前記有機EL素子が、前記基板上に配置される下部電極と、有機EL層と、上部電極と、をこの順に有し、
前記保護層が、ケイ素化合物からなる第一保護層と、ALD法により形成された酸化アルミニウム膜からなる第二保護層と、をこの順に積層してなる積層体であり、
前記有機EL層が形成されている領域内には、テーパー角90°以上の凹形状部材又は凸形状部材が少なくとも1つ設けられており、
前記凹形状部材及び前記凸形状部材の側面に前記有機EL層が形成されないことを特徴とする、有機EL表示装置。 - 前記凹形状部材及び前記凸形状部材が、前記複数の有機EL素子を素子単位で区画する部材であることを特徴とする、請求項1に記載の有機EL表示装置。
- 前記ケイ素化合物が、窒化ケイ素、酸化ケイ素又は酸化窒化ケイ素であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機EL表示装置。
- 前記凹形状部材及び前記凸形状部材が、エッチングレートの異なる二種類以上の層を積層して形成されることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機EL表示装置。
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JP2012164966A JP2014026780A (ja) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 有機el表示装置 |
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Cited By (2)
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JP2015195094A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 有機el表示装置 |
CN105552101A (zh) * | 2014-10-22 | 2016-05-04 | 三星显示有限公司 | 有机发光显示设备 |
-
2012
- 2012-07-25 JP JP2012164966A patent/JP2014026780A/ja active Pending
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JP2015195094A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 有機el表示装置 |
CN105552101A (zh) * | 2014-10-22 | 2016-05-04 | 三星显示有限公司 | 有机发光显示设备 |
CN105552101B (zh) * | 2014-10-22 | 2020-12-22 | 三星显示有限公司 | 有机发光显示设备 |
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