JP2016039070A

JP2016039070A - 有機ｅｌ表示装置

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Publication number: JP2016039070A
Application number: JP2014162537A
Authority: JP
Inventors: 大輔加藤; Daisuke Kato
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2034-08-08
Also published as: US20170309863A1; US9583544B2; US9899630B2; US10217962B2; JP6453579B2; US20180145281A1; US20170133629A1; US20160043151A1; US9735394B2

Abstract

【課題】バンク開口の外周部に溜まる有機材料の低減。【解決手段】バンク１６は、複数の画素を区画し、画素ごとにバンク開口Ａを有している。有機層１８は、発光層を含み、且つバンク開口Ａを覆っている。第１無機バリア層２４は、無機材料によって形成され、バンク１６及び有機層１８を覆い、複数の有機バリア部２６それぞれは、有機材料によって形成され、第１無機バリア層２４上に配置されており、第２無機バリア層２８は、無機材料によって形成され、第１無機バリア層２４と前記複数の有機バリア部２６とを覆っている。ここにおいて、バンク１６と第１無機バリア層２４とに（例えば、コンタクトホールＣＨを覆う領域ＣＶにおいて）凹部が形成されており、一部の前記有機バリア部２６がこの凹部に形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に関する。

有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置は、各画素に配置されている下部電極と、下部電極の外周に配置され画素を区画するバンクとを有している。また、有機ＥＬ表示装置は発光層を含む有機層を有している。有機層はバンク及び下部電極を覆っている。バンクは画素ごとにバンク開口を有しており、有機層はバンク開口の内側で下部電極と接している。また、一般的に有機層は水分の浸入により劣化し易いので、従来、有機層を覆うバリア構造を形成することが提案されている。下記特許文献１乃至３では、複数の層からなるバリア構造が開示されている。

特開２００７−１８４２５１号特許第４３０３５９１号特開２０１０−２７２２７０号

異物が原因でバリア構造にピンホールが形成される場合がある。ピンホールが形成されると、そこから水分が入り、有機層を劣化させる。

本願の発明者は、無機材料で形成される複数のバリア層と有機材料とで形成されるバリア構造を検討している。第１のバリア層が発光層を含む上述の有機層を覆っている。有機材料は第１のバリア層上に分散して存在している（有機材料が形成している部分を「有機部」と称する）。第１のバリア層上に異物が存在している場合、その異物を取り囲むように有機部が形成される。第２のバリア層は第１のバリア層と有機部とを覆っている。この構造によると、異物の周りの段差が有機部によって軽減される。そのため、第２のバリア層を薄くしても、第２のバリア層が異物を完全に覆うことができる。すなわち、第２のバリア層を薄くしても、第２のバリア層が異物の周りで破断しない。その結果、水分の有機層への浸透を効果的に抑えることができる。なお、有機部は、例えば、次のようにして形成される。有機材料を含む溶剤を第１のバリア層上に噴霧する。噴霧された溶剤は表面張力により異物の周りに凝集する。凝集した溶剤が固化すると、有機部となる。

ところが、この構造では、有機部の形成過程で、異物の周りだけで無く、バンク開口の外周部（バンクの側面と下部電極の表面との間の角）にも有機部が形成されていた。有機部の屈折率はバリア層の屈折率とは異なる。そのため、有機部が多重干渉膜となってしまい、バンク開口の中心部分と外周部とで出射光の色が異なるという問題が生じていた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、バンク開口の外周部に溜まる有機材料を低減できる有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

（１）本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、複数の画素を区画し、前記複数の画素のそれぞれに開口を有しているバンクと、発光層を含み、且つ前記バンクの開口の内側に形成されている部分を有している有機層と、無機材料によって形成され、前記バンク及び前記有機層を覆っている第１のバリア層と、有機材料によって形成され、前記第１のバリア層上に配置されている複数の有機部と、無機材料によって形成され、前記第１のバリア層と前記複数の有機部とを覆っている第２のバリア層と、を含み、前記バンクと前記第１のバリア層とに凹部が形成されており、前記複数の有機部の一部は前記凹部に形成されている、ことを特徴とする。

（２）（１）に記載の有機ＥＬ表示装置において、前記複数の画素のそれぞれに設けられているＴＦＴと、前記ＴＦＴを覆っている平坦化膜と、前記複数の画素のそれぞれに設けられ、前記平坦化膜上に形成され、前記平坦化膜に形成されているコンタクトホールを介して前記ＴＦＴに接続されている下部電極と、を含み、前記バンクは前記コンタクトホールを覆っており、前記バンクと前記第１のバリア層の前記凹部は前記コンタクトホールに対応して凹んだ部分であることを特徴とする。

（３）（２）に記載の有機ＥＬ表示装置において、前記バンクの厚さは前記平坦化膜の厚さよりも小さいことを特徴とする。

本発明に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。ＴＦＴ基板に形成されている回路の一例を示す回路図である。本発明に係る有機ＥＬ表示装置の平面図である。図３に示すＩＶ−ＩＶ線での断面図である。異物が混入した様子を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

図１は、本発明に係る有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置２を概略的に示す平面図である。有機ＥＬ表示装置２は、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１２と、ＴＦＴ基板１２と対向している対向基板１３とを有している。これらの基板の間には充填材３０（図４参照）が充填されている。有機ＥＬ表示装置２は、その表示領域Ｉに、水平方向及び垂直方向に並んでいる複数の画素ＰＸを有している。

図２はＴＦＴ基板１２に形成されている回路の一例を示す回路図である。ＴＦＴ基板１２には、水平方向に伸びている複数の走査信号線ＧＬと、垂直方向に伸びている複数の映像信号線ＤＬとが形成されている。隣接する２つの走査信号線ＧＬと隣接する２つの映像信号線ＤＬとで囲まれる領域が１つの画素ＰＸとなっている。また、ＴＦＴ基板１２には電源線ＣＳＬが形成されている。後述するように、ＴＦＴ基板１２には、発光層を含む有機層１８や、有機層１８への電荷供給を制御する駆動ＴＦＴ１０などが形成されている（図４参照）。図２に示すように、各画素ＰＸには、駆動ＴＦＴ１０と、保持容量ＣＰＲと、スイッチングＴＦＴ１１とが形成されている。また、各画素ＰＸには有機発光ダイオードＯＤが形成されている。有機発光ダイオードＯＤは、有機層１８、並びに、後述する下部電極（アノード電極）４及び上部電極（カソード電極）２０で構成される（図４参照）。走査信号線ＧＬにゲート電圧が印加されることにより、スイッチングＴＦＴ１１がＯＮ状態となる。このとき、映像信号線ＤＬから映像信号が供給されると、保持容量ＣＰＲに電荷が蓄積される。そして、保持容量ＣＰＲに電荷が蓄積されることにより、駆動ＴＦＴ１０がＯＮ状態となって、電源線ＣＳＬから有機発光ダイオードＯＤに電流が流れて、有機発光ダイオードＯＤが発光する。

複数の画素ＰＸによって１つの画素単位が構成される。図３は、１つの画素単位を示すＴＦＴ基板１２の平面図である。図４は図３に示すＩＶ−ＩＶ線における有機ＥＬ表示装置２の断面図である。一例では、図３に示すように、４つの画素によって１つの画素単位が構成される。４つの画素ＰＸは、例えば、赤画素ＰＸ、緑画素ＰＸ、青画素ＰＸ、及び白画素ＰＸである。４つの画素ＰＸは、例えば、２列及び２行で配置される。画素単位を構成する画素ＰＸの配置は図３に示す配置だけに限らない。例えば、１つの画素単位を構成する４つの画素ＰＸは一方向に並んでもよい。また、１つの画素単位を構成する画素ＰＸの数も図３に示す４つだけに限らない。例えば、３つの画素ＰＸ（例えば、赤画素ＰＸ、緑画素ＰＸ、及び青画素ＰＸ）で１つの画素単位が構成されてもよい。また、各画素を色分けする方法（いわゆるカラー化方式）も特定の方法に限定されず、いずれの方法も採用可能である。

図４に示すように、ＴＦＴ基板１２には上述の下部電極４が形成されている。下部電極４は各画素ＰＸに形成されている。ＴＦＴ基板１２には、複数の画素ＰＸを区画するバンク１６が備えられている。図３においては、バンク１６の領域にハッチングが施されている。図４に示すように、バンク１６は、各下部電極４の外周を取り囲み且つ下部電極４の外周縁に重なっている。バンク１６には、画素ＰＸごとにバンク開口Ａが形成され、下部電極４はバンク開口Ａにおいて露出している。また、ＴＦＴ基板１２には、複数のコンタクトホールＣＨが備えられている。コンタクトホールＣＨはバンク１６により覆われている。図３に示す例では、下部電極４は矩形形状を有し、各画素ＰＸに、コンタクトホールＣＨが形成されている。

図４に示すように、ＴＦＴ基板１２は、下部電極４の下層に、基板８及び平坦化膜１４を有している。ＴＦＴ基板１２は、基板８を含み、基板８の上面には、上述の駆動ＴＦＴ素子１０が形成されている。ＴＦＴ１０は下部電極４に流れる電流を制御するスイッチング素子となる。また、平坦化漠１４は、ＴＦＴ基板１２の上面に設けられ、各所にコンタクトホールＣＨが形成されている。このコンタクトホールＣＨを介し、各下部電極４が、ＴＦＴ１０に接続している。なお、符号Ｄ１は、平坦化膜１４の膜厚を表している。

上述したように、ＴＦＴ基板１２は、絶縁体からなり、下部電極４の上に形成されるバンク１６を有している。バンク１６には上述のバンク開口Ａが形成されている。一例では、図３に示すように、バンク開口Ａは平面視でＬ字になるように形成される。バンク１６の形成過程では、例えば下部電極４の上に絶縁体（バンク１６の材料）の層を形成した後、形成した層のうちバンク開口Ａに相当する部分を除去し、これによりバンク１６が形成される。図４に示すように、バンク１６は、コンタクトホールＣＨを覆う領域ＣＶを有している。一例では、図３に示すように、１つの画素単位を構成する４つの画素ＰＸは、それらの領域ＣＶが１つの画素単位の中央部で互いに繋がるように形成されている。すなわち、４つの画素ＰＸのバンク開口Ａが、当該４つの画素ＰＸの中央部を取り囲むように配置されている。バンク開口Ａの位置や形状は図３に示すものに限定されない。バンク１６は、コンタクトホールＣＨを覆う領域ＣＶに、コンタクトホールＣＨに対応して凹む凹部を有する。本実施形態では、バンク１６の膜厚Ｄ２（下部電極４からバンク１６の上面までの距離）が薄い。例えば、バンク１６の膜厚Ｄ２は平坦化膜１４のより小さい。そのため、バンク１６を形成したときに、当該バンク１６に、下部電極４の形状に応じた起伏ができやすくなっている。なお、バンク１６の膜厚Ｄ２は平坦化膜１４の膜厚Ｄ１の半分よりも小さくてもよい。領域ＣＶに形成されているバンク１６の凹部は、バンク１６を形成した際、下部電極４の形状に応じて生じた起伏によって自ずと形成される。

ＴＦＴ基板１２は、下部電極４の他にも、図２で示した有機発光ダイオードＯＤを形成するための構成要素を有している。すなわち、ＴＦＴ基板１２には、有機エレクトロルミネッセンス現象により発光する発光層を含む有機層１８と、上部電極２０と、がさらに備えられる。駆動ＴＦＴ１０と通して下部電極４及び上部電極２０に電圧をかけることにより、下部電極４及び上部電極２０から正孔と電子がそれぞれ有機層１８に注入され、注入された正孔と電子が発光層で結合して光を発する。なお、バンク１６により、下部電極４と上部電極２０とのショートが防止される。

有機層１８は、バンク開口Ａの内側に形成される部分を有している。図４に示す例では、有機層１８は、バンク１６の端部と下部電極４とに連続的に載るように設けられている。上部電極２０は、バンク１６及び有機層１８に連続的に載るように設けられ、これらを覆っている。上部電極２０は、コンタクトホールＣＨを覆う領域ＣＶに、コンタクトホールＣＨに対応して凹む凹部を有する。また、上部電極２０は、バンク開口Ａの外周部Ｐ（バンク開口Ａの縁部分）に、バンク１６の形状に応じて盛り上がる段差を有している。この凹部及び段差は、有機層１８及び上部電極２０の形成過程で、下部電極４及びバンク１６の形状（凹凸）に応じた起伏として自ずと有機層１８及び上部電極２０に形成される。

有機層１８及び上部電極２０は、バリア層２２によって覆われている。すなわち、上部電極２０に連続的に載るように（上部電極２０を覆うように）、バリア層２２が設けられている。バリア層２２により、有機発光ダイオード（特に有機層１８）を水分から保護する。

また、バリア層２２の上方に対向基板１３（図１参照）が備えられ、バリア層２２と対向基板１３との間に充填材３０が充填される。

図４に示すように、バリア層２２は、複数の有機バリア部２６を、第１無機バリア層２４と第２無機バリア層２８とでサンドイッチした多層構造となっている。第１無機バリア層２４は、有機層１８を水分から保護するために設けられている。第１無機バリア層２４は、図４に示すように、上部電極２０に連続的に載るように形成され、バンク１６及び有機層１８を覆っている。第１無機バリア層２４は、水分透過を妨げる無機材料によって形成される。無機材料は例えばＳｉＮであるが、これに限定されない。第１無機バリア層２４は１つの層だけでなく、複数の層によって構成されてもよい。例えば、第１無機バリア層２４はＳｉＮの層とＳｉＯの層とを含んでもよい。ＳｉＯの層は有機バリア層２６や第２無機バリア層に触れるように上層側に設けられ、有機バリア層２６と第１無機バリア層２４との密着性を上げる。第１無機バリア層２４は、上述の領域ＣＶに、コンタクトホールＣＨに対応して凹む凹部を有する。また、第１無機バリア層２４は、バンク１６の形状に対応して盛り上がる段差を外周部Ｐに有する。第１無機バリア層２４は、例えば、プラズマＣＶＤ法で上部電極２０に形成できる。第１無機バリア層２４の凹部及び段差は、第１無機バリア層２４を形成する過程で、上部電極２０の形状に応じた起伏として自ずと形成される。第１無機バリア層２４には、異物２１の混入が原因で、ピンポールｈが形成される場合がある。図５は、異物２１が混入した様子を示す図である。同図に示すように、異物２１の付け根にピンポールｈが形成されている。このピンホールｈは、外部から水分が侵入する原因となる。

第１無機バリア層２４上には複数の有機バリア部２６が配置されている。複数の有機バリア部２６によってピンホールｈを埋めることができる。これら有機バリア部２６は、有機材料（例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂など）によって形成され、第１無機バリア層２４上に分散して設けられている。すなわち、図４及び図５に示すように、有機バリア部２６は、第１無機バリア層２４に形成された凹部（すなわち領域ＣＶ）及び段差（すなわち、バンク開口Ａの外周部Ｐ）に形成される。異物２１が混入した場合、有機バリア部２６は、図５に示すように、異物２１を取り囲むようにして形成され、その結果、ピンホールｈが埋められる。

これら有機バリア部２６は、有機材料と重合開始剤とを混合した溶剤を真空環境下において第１無機バリア層２４に噴霧することで形成される。具体的には、溶剤を一定量ずつ断続的に噴霧する。このとき、有機材料が第１無機バリア層２４上に連続的な膜を形成しないように、溶剤の供給条件（供給時間、基板温度、成膜雰囲気など）が調整される。付着した有機材料は液体としての挙動を示すため、平坦でない場所では表面張力により凝集しやすく、平坦な場所では凝集しにくい。そのため、有機材料は、第１無機バリア層２４に形成された凹部、段差（すなわち外周部Ｐ）、及びピンホールｈに溜まり、それ以外の場所には留まりにくい。そのため、複数の有機バリア部２６が第1無機バリア層２４上に分散して設けられることになる。

また、第２無機バリア層２８は、異物２１が混入した場合に、異物２１を完全に覆うために設けられる。第２無機バリア層２８は、第１無機バリア層２４と同様、水分の透過を妨げる無機材料によって形成される。この無機材料も、第１無機バリア層２４の材料と同様に、例えばＳｉＮであるが、これに限定されない。第２無機バリア層２８も、第１無機バリア層２４と同様に、１つの層だけでなく、複数の層によって構成されてもよい。第２無機バリア層２８は、図４及び図５に示すように、第１無機バリア層２４及び複数の有機バリア部２６に連続的に載るように形成され、これらを覆っている。第２無機バリア層２８は、例えば、プラズマＣＶＤ法で形成される。混入した異物２１は、ピンホールｈに形成された有機バリア部２６により取り囲まれる。そのため、第２無機バリア層２８は、異物２１によって破断せず、異物２１を完全に覆うことができる。従って、バリア層２２は、この多層構造により、異物２１が混入しても、有機発光ダイオードＯＤを水分から保護できる。

ところで、第１無機バリア層２４が有する段差（すなわち、外周部Ｐ）に形成された有機バリア部２６は、有機バリア部２６と無機バリア層２４，２８との光の屈折率の違いから、多重干渉膜となり、各画素の発光に影響する。また、各画素に存在する有機バリア部２６の量は、各画素に形成されるバンク開口Ａの外周部Ｐの段差に敏感に反応する。そのため、段差の大きさが画素間で異なることにより、画素間の光学特性のばらつきが生じる。したがって、この段差に溜まる有機材料を減らし、この段差に形成される有機バリア部２６を小さくすることが望ましい。

この有機ＥＬ表示装置２では、バンク１６に形成された凹部によって第１無機バリア層２４に凹部が形成される。例えば、図４に示す例では、コンタクトホールＣＨを覆う領域ＣＶに形成されたバンク１６の凹部により、領域ＣＶにおいて第１無機バリア層２４に凹部が形成される。よって、有機バリア部２６の形成過程において、有機材料が、バンク開口Ａの外周部Ｐ（すなわち、第１無機バリア層２４が有する段差）だけでなく、この凹部にも溜まるようになる。よって、バンク開口Ａの外周部Ｐに溜まる有機材料を減らし、バンク開口Ａの外周部Ｐに形成される有機バリア部２６を小さくすることができる。

上述したように、バンク１６、有機層１８、及び第１無機バリア層２４が、領域ＣＶに有している凹部は、コンタクトホールＣＨを利用して形成された部分である。こうすることにより、凹部を形成する工程（例えば、エッチング）を別途行わなくてもよくなる。なお、バンク１６、有機層１８、及び第１無機バリア層２４の厚さと、平坦化膜１４の厚さとの関係は、平坦化膜１４のコンタクトホールＣＨによって第１無機バリア層２４に凹部が形成されるように設定されている。一例では、上述したように、バンク１６の膜厚Ｄ２が平坦化膜１４の膜厚Ｄ１より小さい。こうすることにより、バンク１６がコンタクトホールＣＨに対応して凹みやすくなる。

本発明のように凹部にも有機バリア層２６が形成されるような構成とすることにより、異物２１の周りを取り囲むのに十分な有機バリア層２６を形成しつつ、外周部Ｐにたまる有機バリア層２６の量を低減することができるので、異物２１がある際の有機膜１８に対する水分遮断性を維持しつつ、画素間の光学特性のばらつきを低減することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

例えば、第１無機バリア層２４は、無機材料（例えばＳｉＮ）の層とその上のＳｉＯの層との積層構造であってもよい。ＳｉＯの層によって、表面張力による有機材料の凝集を促進できる。

また、例えば、バンク１６の膜厚Ｄ２は膜厚Ｄ１より厚くてもよい。また、例えば、エッチングによりバンク１６に凹部を形成してもよい。例えば、バック１６の膜厚Ｄ２が厚く領域ＣＶに凹部が形成されにくい場合、エッチングによりバンク１６に凹部を形成すればよい。また、エッチングによりバンク１６に凹部を形成する場合、画素ＰＸごとに凹部を形成するのではなく、複数の画素ＰＸ（例えば、１つの画素単位を構成する複数の画素ＰＸ）に跨がるように凹部を形成してもよい。

また、バンク１６に形成される凹部は、コンタクトホールＣＨを覆う領域ＣＶに限らず、どこに形成されてもよい。

また、有機層１８は画素ＰＸごとに分離されていてもよいし、上部電極２０と同様に表示領域の全体に亘って形成されていてもよい。画素ＰＸごとに分離されている場合は、画素ＰＸごとに必要な色を発光する発光層が有機層１８に設けられる（塗り分け方式）。有機層１８が表示領域の全体に亘って形成される場合には、有機層１８は白発光するように構成される。また、この場合、対向基板１３は各画素ＰＸにカラーフィルタを有する。

２有機ＥＬ表示装置、４下部電極、８基板、１０ＴＦＴ、１２ＴＦＴ基板、１３対向基板、１４平坦化膜、１６バンク、１８有機層、２０上部電極、２１異物、２２バリア層、２４第１無機バリア層、２６有機バリア部、２８第２無機バリア層、３０充填材、Ａバンク開口、ＣＨコンタクトホール、ＣＶ領域、ｈピンホール、Ｐ外周部、ＰＸ画素。

Claims

複数の画素を区画し、前記複数の画素のそれぞれに開口を有しているバンクと、
発光層を含み、且つ前記バンクの開口の内側に形成される部分を有している有機層と、
無機材料によって形成され、前記バンク及び前記有機層を覆っている第１のバリア層と、
有機材料によって形成され、前記第１のバリア層上に配置されている複数の有機部と、
無機材料によって形成され、前記第１のバリア層と前記複数の有機部とを覆っている第２のバリア層と、を含み、
前記バンクと前記第１のバリア層とに凹部が形成されており、
前記複数の有機部の一部は前記凹部に形成されている、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置において、
前記複数の画素のそれぞれに設けられているＴＦＴと、
前記ＴＦＴを覆っている平坦化膜と、
前記複数の画素のそれぞれに設けられ、前記平坦化膜上に形成され、前記平坦化膜に形成されているコンタクトホールを介して前記ＴＦＴに接続されている下部電極と、を含み、
前記バンクは前記コンタクトホールを覆っており、
前記バンクと前記第１のバリア層の前記凹部は前記コンタクトホールに対応して凹んだ部分である、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置において、
前記バンクの厚さは前記平坦化膜の厚さよりも小さい、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。