JP2016046215A - 有機エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集積回路装置における放熱性能を向上した有機ＥＬ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ＤＰ及び額縁領域ＦＲを含む基板と、基板に積層された複数層と、額縁領域ＦＲで実装された集積回路装置ＩＣと、を有し、表示領域ＤＰにおいて複数層は、複数画素に分離される第１導電層Ａｎ１と、複数の第１導電層Ａｎ１に重なる有機ＥＬ層Ｅ１と、複数の第１導電層Ａｎ１の上方で連続的に有機ＥＬ層Ｅ１に重なる第２導電層Ｃａと、を含み、額縁領域ＦＲにおいて複数層は、表示領域ＤＰに形成された層と同一プロセスで形成された熱伝導層（Ａｎ１等）を有して集積回路装置ＩＣの下面に接するように形成された凸部Ｐｒを含み、さらに複数層は、表示領域ＤＰに形成された層と同一プロセスで形成されて、かつ、第２導電層Ｃａから凸部Ｐｒにおける熱伝導層（Ａｎ１等）に接続する接続層ＧＴを含む、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に関する。

有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、有機膜を陽極と陰極で挟み込んだ構造を有し、陽極は画素ごとに設けられ、全画素を覆うように連続的に陰極が設けられている（特許文献１）。駆動回路を内蔵する集積回路チップは、液晶表示装置用のものと比べて電源端子及び信号端子が多くなっているので、外形サイズが大きくなり、集積回路の集積度も高くなる。

特開２０１０−８０７３８号公報 特開平５−２４３４１５号公報 特開２００８−１６６４６０号公報

外形サイズが大きいことで、集積回路チップを実装するときにその反りが発生すると、全面を均一に圧着することができず、実装の不具合が生じる。また、集積回路が高密度に集積化してきたことに伴って、集積回路チップの発熱量が増加している。

特許文献２には、集積回路チップが実装される配線基板に凸部を形成することが開示されている。これによれば、集積回路チップを凸部で支えるので反りを防止することができ、集積回路チップと凸部を面接触させることで放熱も可能になる。また、特許文献３には、半導体チップが搭載される柔軟性基板に放熱パタンを設けて、半導体チップの熱を逃がすことが開示されている。しかし、いずれの構造でも放熱性能が十分ではなかった。

本発明は、集積回路装置における放熱性能を向上した有機エレクトロルミネッセンス表示装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、上記課題に鑑みて、画像を表示するための表示領域及び前記表示領域の隣にある額縁領域を含む基板と、前記基板に積層された複数層と、前記基板の前記額縁領域で前記複数層の上に搭載された集積回路装置と、を有し、前記複数層は、前記表示領域において、複数の画素に分離される第１導電層と、前記複数の第１導電層に重なる有機エレクトロルミネッセンス層と、前記複数の第１導電層の全体の上方で連続的に前記有機エレクトロルミネッセンス層に重なる第２導電層と、を含み、前記複数層は、前記額縁領域において、前記表示領域に形成された層と同一材料で同一のプロセスで形成された少なくとも１層の金属層からなる熱伝導層を有して前記集積回路装置の下面に接触するように形成された凸部を含み、前記複数層は、前記表示領域に形成される前記第２導電層に接続し、かつ、前記額縁領域で前記熱伝導層に接続するように、前記表示領域に形成された層と同一材料で同一のプロセスで形成された接続層をさらに含む、ことを特徴とする。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一態様では、前記熱伝導層は、前記第１導電層を構成する層及び前記第２導電層を構成する層の少なくとも一方と同一材料で同一のプロセスで形成された層を含む、ことを特徴としてもよい。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一態様では、前記凸部は、異方性導電膜を含み、当該異方性導電膜は前記凸部の最上面に配置されて前記集積回路装置の下面に接触する、ことを特徴としてもよい。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一態様では、前記凸部は、前記第１導電層を構成する層および前記第２導電層を構成する層のうちの少なくとも一方と同一材料で同一のプロセスで形成された層を有し、当該層は、前記異方性導電膜の下面に接する、ことを特徴としてもよい。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一態様では、前記凸部は、前記熱伝導層を構成するいずれかの金属層の下面に接してその下地として形成される絶縁層を含み、前記絶縁層は、前記集積回路装置の下側で前記接続層が露出する箇所を有するように形成されて、前記熱伝導層は当該箇所において前記接続層に接触する、ことを特徴としてもよい。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の一態様では、前記複数層は、前記表示領域において、前記第１の導電層の下地を平坦化するために形成される第１絶縁層、および、前記第１の導電層の端部を覆うように形成されて前記複数の画素を分離する第２絶縁層を有し、前記凸部は、前記第１絶縁層と同一材料で同一のプロセスで形成された絶縁層および前記第２絶縁層と同一の材料で同一のプロセスで形成された絶縁層のうちの少なくとも一方を含んで構成される、ことを特徴としてもよい。

第１の実施形態にかかる有機エレクトロルミネッセンス表示装置の概略的構成を示す図である。 図１におけるII−II方向の断面における有機ＥＬ素子基板上の構造を概略的に示す図である。 図１の実施形態にかかる有機エレクトロルミネッセンス表示装置の額縁領域において、集積回路チップが実装された様子を示す図である。 図１におけるIV−IV方向の断面において、集積回路チップが実装された様子を示す図である。 第２の実施形態にかかる有機エレクトロルミネッセンス表示装置の様子を示す図である。 第２の実施形態にかかる有機エレクトロルミネッセンス表示装置の様子を示す図である。

以下、本発明の各実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について、図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１の概略的構成を示す図である。同図で示されるように、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１は、表示制御の対象となる複数の画素がマトリクス状に配列されて構成される表示領域ＤＰと、額縁領域ＦＲとを含んで構成される。

有機エレクトロルミネッセンス表示装置１は、有機ＥＬ素子が形成された有機ＥＬ素子基板と、封止基板とを含んで構成され、封止基板から露出した領域に額縁領域ＦＲが形成されて集積回路装置ＩＣが配置される。また複数の有機ＥＬ素子が形成される表示領域ＤＰ内では、複数の走査信号線が互いに等間隔を置いて敷設され、有機ＥＬ素子に電源を供給する複数の電源供給線や複数の映像信号線が、互いに等間隔をおいて前記走査信号線に対して垂直となる方向に敷設される。有機ＥＬ素子基板では、これら走査信号線と映像信号線とにより、碁盤状に並ぶ主画素あるいは副画素のそれぞれが区画され、ＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）構造のスイッチングに用いる薄膜トランジスタや発光素子の駆動に用いる薄膜トランジスタが配置される。

また、特に本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置では、集積回路装置ＩＣが長方形状の形状をしており、その長手方向が表示領域ＤＰの一辺に対して略平行に配置されるようになっている。また、この集積回路装置ＩＣは、たとえば半導体チップが内部に実装されたパッケージによって構成されるものとなっている。

有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、ＬＣＤパネルと比較すると、電源や信号数が増大してドライバーの外形サイズも増大する傾向にある。このため図１のような、長手方向の長さが短手方向の長さの２倍、あるいは３倍、４倍以上となる集積回路装置ＩＣを額縁領域ＦＲに実装する場合には、集積回路装置ＩＣに反りが発生して全面的に圧着し難くなり、実装不具合が生じることがある。

図２は、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１の断面構造の概略図であり、図１におけるII−II方向断面に対応する図面となっている。

図２（ａ）は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置１の表示領域ＤＰ内における画素近傍の様子を示す図である。また、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、額縁領域ＦＲにおいて、カソード電極Ｃａ（第２導電層）に所定の電位を供給する部分（カソードコンタクト）と、集積回路装置ＩＣを実装する部分の様子を示す図となっている。

まず、図２（ａ）で示されるように、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１における各画素は、有機エレクトロルミネッセンス層Ｅ１と、その上層に形成されるカソード電極Ｃａと、その下層に形成されるアノード電極Ａｎ（第１導電層）とを含んで各有機ＥＬ素子が構成される。またアノード電極Ａｎは、第１アノード電極Ａｎ１と第２アノード電極Ａｎ２を含んで構成され、前者はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明金属によって構成され、後者は、アルミニウム等の反射性金属によって構成される。

また、第２アノード電極Ａｎ２の下側には、さらにＩＴＯ等の透明金属で構成された第１透明金属層ＩＴ１と、比較的厚く形成されるメタル層Ｍ３が配置され、第２アノード電極Ａｎ２とメタル層Ｍ３との間には、容量を蓄積するために窒化シリコンで構成された容量絶縁層ＳＮが配置される。

また、各有機ＥＬ素子の下側には、薄膜トランジスタが形成されて、この薄膜トランジスタによって発生する段差を平坦化するための平坦化層ＨＲＣが有機絶縁膜によって形成される。また、図２で示されるように、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１の有機ＥＬ素子基板の薄膜トランジスタはトップゲート型となっており、チャネル層の上側にゲート絶縁膜ＧＩを介在させつつゲート電極ＧＴが形成され、さらに２つの層間絶縁膜ＩＳ１、ＩＳ２とゲート絶縁膜ＧＩに形成されたホールを介して、チャネル層を形成する半導体膜に配線層ＳＤ（ソース・ドレイン電極）が接続される。

また、チャネル層に接続する配線層ＳＤは、さらに、アノード電極Ａｎと電気的に接続され、平坦化層ＨＲＣには、これらが接続するためのホールが形成される。平坦化層ＨＲＣに形成されたホール内には、第１透明金属層ＩＴ１と、第１アノード電極Ａｎ１が形成されており、これらからの信号が画素領域内のアノード電極Ａｎに信号が伝達される。また、薄膜トランジスタの形成された領域や、アノード電極Ａｎと配線層ＳＤとが接続するためのホールの上側には、表示領域ＤＰ内の各画素を隔てるバンク層ＢＮＫが有機絶縁膜によって形成される。まだ図２（ａ）で示されるように、有機エレクトロルミネッセンス層Ｅ１やカソード電極Ｃａは、バンク層ＢＮＫの形成後、その表面においても形成されるようになっている。

次に図２（ｂ）は、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１の表示領域ＤＰ外に形成されるカソードコンタクト部の様子を示す図であり、上述の薄膜トランジスタにおけるソース・ドレイン電極と同一層で形成される配線層ＳＤの一部が、平坦化層ＨＲＣから露出するように開口部が形成されて、当該開口部を介してカソード電極Ｃａが接続されるようになっている。

そして特に本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１では、図２（ｃ）で示されるように、表示領域ＤＰにて形成されるいずれかの複数層と、同時に同じ材料で、同じプロセスで形成される層（以下、本実施形態の説明において、同一層ともいう。）によって額縁領域ＦＲに凸部Ｐｒが形成されるようになっている。本実施形態における凸部Ｐｒは、平坦化層ＨＲＣ、容量絶縁層ＳＮ、バンク層ＢＮＫの３つの絶縁層によって主要な厚みが構成されるようになっており、凸部Ｐｒが、集積回路装置ＩＣを下側から支持しつつ接着・固定することで集積回路装置ＩＣの反りを抑制して実装時の不具合を低減させるようにするものとなっている。

図３は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の額縁領域において、集積回路装置ＩＣが実装された様子を示す図であり、図２（ｂ）および（ｃ）の構造に対応する図となっている。図３の左側において示されるように、カソード電極Ｃａと配線層ＳＤとが接続するカソードコンタクト部は、封止膜ＦＬに覆われて、上側に配置される対向基板ＣＦとの間に、ダム／フィル材ＤＦが充填される。また、凸部Ｐｒの最上面としては、集積回路装置ＩＣを固定するための異方性圧着フィルム（異方性導電膜）ＡＣＦが配置されて、集積回路装置ＩＣからの信号は、集積回路装置ＩＣの下面に形成されたバンプＢＰを介して、額縁領域ＦＲにおいて別途形成された端子部に入出力されるものとなっている。また、本実施形態では、図３で示されるように、額縁領域ＦＲにおける端子部は、異方性導電膜ＡＣＦを介してバンプＢＰに接続され、当該端子は、配線層ＳＤの同一層と第１透明電極層ＩＴ１の同一層によって構成されるものとなっている。

ここで特に、図２（ｃ）および図３で示されるように、凸部Ｐｒは、表示領域ＤＰにおいても形成される少なくとも１層の金属層を含んで構成されて、この金属層により、異方性圧着フィルムＡＣＦに接着された集積回路装置ＩＣから凸部Ｐｒへの伝熱の放熱効率が向上するものとなっている。

また、図４は、図１におけるIV−IV断面の様子を示す図であり、凸部Ｐｒにおいて平坦化層ＨＲＣと同一層によって形成された層と、容量絶縁層ＳＮと同一層によって形成された層にホールが形成されて、当該ホールを介して凸部Ｐｒの内部の金属層がゲート電極ＧＴと同一層によって形成された層（接続層）と物理的に接続するようになっている。

具体的には、第１アノード電極Ａｎ１の下面に接触して下地となる容量絶縁層ＳＮや、メダル層Ｍ３あるいは第１透明導電層ＩＴ１の下地となる平坦化層ＰＬ、さらには、層間絶縁膜ＩＳ１、ＩＳ２といった複数種類の絶縁層から、ゲート電極ＧＴの同一層が部分的に露出するように形成される。この露出箇所は、図３にて示されるように、凸部Ｐｒのさらに下層において形成されるものとなっており、ゲート電極ＧＴの同一層は、表示領域ＤＰの近傍に位置するカソードコンタクト部（図２（ｂ）参照）まで延在するようになっている。そして、カソードコンタクト部においては、不図示のホールによって配線層ＳＤの同一層とゲート電極ＧＴの同一層が接続されるようになっており、凸部Ｐｒに含まれる金属層は、これによりカソード電極Ｃａに接続されて放熱効率が向上するようになっている。

換言すると、表示領域ＤＰにおいても形成されて凸部Ｐｒにも含まれる１つの金属層（熱伝導層）は、凸部Ｐｒを構成する絶縁層から部分的に露出されるゲート電極ＧＴの同一層に伝熱されるように物理的に接続する。また熱伝導層が複数の金属層によって構成される場合には、各金属層が他の金属層やゲート電極ＧＴの同一層と物理的に接続して、ゲート電極ＧＴの同一層に伝熱されるように物理的に接続する。そして当該ゲート電極ＧＴとの同一層はカソードコンタクト部まで延在して、カソード電極Ｃａに接続されるものとなっている。カソード電極Ｃａは、さらに表示領域ＤＰに広がって形成されることから、集積回路装置ＩＣの放熱効率が向上することとなる。

なお、本実施形態においては、図２〜４で示されるように、凸部Ｐｒの内部に形成されて熱伝導層を構成する金属層が、第１アノード電極Ａｎ１と同一層となる金属層と、メタル層Ｍ３と同一層となる金属層と、第１透明金属層ＩＴ１と同一層となる金属層による３層の金属層となっているが、このうちの一層の金属層であっても良いし、さらに他の金属層を含んでいてもよく、凸部Ｐｒとしては、表示領域ＤＰの有機ＥＬ素子を形成する工程と同一の工程によって形成されるようにするのが望ましい。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態についての説明をする。第２の実施形態における有機エレクトロルミネッセンス表示装置１では、凸部Ｐｒの異方性導電膜ＡＣＦの下地にカソード電極Ｃａと同一層による金属層が形成されており、第１の実施形態の場合と比べて集積回路装置ＩＣからの伝熱性能がさらに向上するようになっている。

第２の実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１は、上記の点を除いて第１の実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置１と略同様であり、略同様である点についての説明は省略するものとする。

図５および図６は、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス表示装置における凸部Ｐｒの断面の様子を示す図となっている。また、図５は、第１の実施形態における図３に対応する位置の断面図となっており、図６は、第１の実施形態における図４に対応する位置の断面図となっている。

まず図５で示されるように、透明の導電膜によって形成されるカソード電極Ｃａとの同一層が、バンク層ＢＮＫの表面上に形成され、凸部Ｐｒの最上面に位置する異方性導電膜ＡＣＦとの間にカソード電極Ｃａが介在する。

そしてさらに、図６で示されるように、バンク層ＢＮＫ、容量絶縁層ＳＮ、平坦化層ＨＲＣに形成されるホールを介して、バンク層ＢＮＫの周囲に形成されたカソード電極Ｃａと同一層が、ゲート電極ＧＴと同一層で形成された接続層に接続することとなる。したがって、集積回路装置ＩＣからの発熱は、異方性導電膜ＡＣＦとカソード電極Ｃａの同一層を介して、接続層を経て表示領域ＤＰ内のカソード電極Ｃａに伝えられることとなり、放熱がさらに促進されることとなる。

なお、第２の実施形態においては、カソード電極Ｃａと同一層と、第１アノード電極Ａｎ１と、第１透明金属層ＩＴ１とが同一箇所にて形成されたホールにて接続されているが、例えば、カソード電極Ｃａと第１アノード電極Ａｎ１とが接続するホールと、第１アノード電極Ａｎ１と第１透明金属層ＩＴ１やゲート電極ＧＴとが接続するホールとが別々の箇所において形成されても良い。

なお、上記の各実施形態においては、図１の平面図における集積回路装置ＩＣ内の破線箇所において、平坦化層ＨＲＣ等の開口部が形成されて、凸部Ｐｒに含まれる金属層がゲート電極ＧＴ等と接触して放熱が促進されるようになっている。しかしながら、例えば、
凸部Ｐｒに含まれる金属層がゲート電極ＧＴと接触される箇所を間に挟んで、凸部Ｐｒが２つの土手状の構造に分断されて形成されるようになっていても良い。

なお、上記の各実施形態においては、凸部Ｐｒが、平坦化層ＨＲＣと、容量絶縁層ＳＮと、バンク層ＢＮＫのそれぞれの同一層を含んで構成されているが、これらの絶縁層のうちのいずれかを含まないようにしても良い。また凸部Ｐｒとしては、例えば、バンク層ＢＮＫと同一層を含まずに、平坦化層ＨＲＣと、容量絶縁層ＳＮと、第１アノード電極Ａｎ１と、第２アノード電極Ａｎ２との、それぞれの同一層を含むように構成されて、かつ、第２アノード電極Ａｎ２が異方性導電膜ＡＣＦの下面に接するように構成され、第２アノード電極Ａｎ２が、接続層に物理的に接続する熱伝導層を構成するようになっていてもよい。また、上記の各実施形態においては、ゲート電極ＧＴの同一層が、凸部Ｐｒの下側からカソードコンタクト部まで延在して集積回路装置ＩＣの放熱を促進するようになっているが、本発明はこのような態様に限定されず、ゲート電極ＧＴの同一層とは異なる層によって、凸部Ｐｒの下側からカソードコンタクト部まで延在して集積回路装置ＩＣを放熱するようにしてもよい。

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。本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。また例えば、上記の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

１ 有機エレクトロルミネッセンス表示装置、ＩＣ 集積回路装置、ＦＲ 額縁領域、ＤＰ 表示領域、ＧＴ ゲート電極（と同一層）、ＳＤ 配線層、ＧＩ ゲート絶縁膜、ＩＳ１，ＩＳ２ 層間絶縁膜、ＨＲＣ 平坦化層（と同一層）、Ｍ３ メタル層、ＳＮ 容量絶縁層、Ｃａ カソード電極（と同一層）、ＢＮＫ バンク層（ど同一層）、Ａｎ１ 第１アノード電極、Ａｎ２ 第２アノード電極、ＩＴ１ 第１透明金属層、Ｐｒ 凸部、ＡＣＦ 異方性導電膜、ＢＰ バンプ、ＣＦ 対向基板、ＤＦ ダム／フィル材。

Claims (6)

1. 画像を表示するための表示領域及び前記表示領域の隣にある額縁領域を含む基板と、
   前記基板に積層された複数層と、
   前記基板の前記額縁領域で前記複数層の上に搭載された集積回路装置と、
   を有し、
   前記複数層は、前記表示領域において、複数の画素に分離される第１導電層と、前記複数の第１導電層に重なる有機エレクトロルミネッセンス層と、前記複数の第１導電層の全体の上方で連続的に前記有機エレクトロルミネッセンス層に重なる第２導電層と、を含み、
   前記複数層は、前記額縁領域において、前記表示領域に形成された層と同一材料で同一のプロセスで形成された少なくとも１層の金属層からなる熱伝導層を有して前記集積回路装置の下面に接触するように形成された凸部を含み、
   前記複数層は、
   前記表示領域に形成される前記第２導電層に接続し、かつ、前記額縁領域で前記熱伝導層に接続するように、前記表示領域に形成された層と同一材料で同一のプロセスで形成された接続層をさらに含む、
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
2. 請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置であって、
   前記熱伝導層は、前記第１導電層を構成する層及び前記第２導電層を構成する層の少なくとも一方と同一材料で同一のプロセスで形成された層を含む、
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
3. 請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置であって、
   前記凸部は、異方性導電膜を含み、当該異方性導電膜は前記凸部の最上面に配置されて前記集積回路装置の下面に接触する、
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
4. 請求項３に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置であって、
   前記凸部は、前記第１導電層を構成する層および前記第２導電層を構成する層のうちの少なくとも一方と同一材料で同一のプロセスで形成された層を有し、当該層は、前記異方性導電膜の下面に接する、
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
5. 請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置であって、
   前記凸部は、前記熱伝導層を構成するいずれかの金属層の下面に接してその下地として形成される絶縁層を含み、
   前記絶縁層は、前記集積回路装置の下側で前記接続層が露出する箇所を有するように形成されて、前記熱伝導層は当該箇所において前記接続層に接触する、
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
6. 請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置であって、
   前記複数層は、前記表示領域において、前記第１の導電層の下地を平坦化するために形成される第１絶縁層、および、前記第１の導電層の端部を覆うように形成されて前記複数の画素を分離する第２絶縁層を有し、
   前記凸部は、前記第１絶縁層と同一材料で同一のプロセスで形成された絶縁層および前記第２絶縁層と同一の材料で同一のプロセスで形成された絶縁層のうちの少なくとも一方を含んで構成される、
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。

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