JP2017147192A - 表示装置、及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子層１２を有する表示装置１００において、発光特性の低下を抑制する。
【解決手段】表示装置１００は、画像を構成する複数の単位画素Ｐそれぞれで輝度が制御されて発光する発光素子層１２と、発光素子層１２上に設けられる封止層１３と、封止層１３上に設けられる紫外線吸収層１４と、紫外線吸収層１４上に設けられ、紫外線硬化性を有する有機樹脂からなる平坦化層１５と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置、及び表示装置の製造方法に関する。

従来、画像を構成する複数の単位画素それぞれで輝度が制御されて発光する発光素子層と、発光素子層を覆う封止層とを有する表示装置が知られている。封止層は、外部からの水分が装置内部に侵入することを抑制するために設けられる。封止層を有する表示装置として、例えば、特許文献１に開示されるように、無機材料からなる封止層と、その封止層上に設けられ、有機樹脂からなる平坦化層と、その平坦化層上に設けられ、無機材料からなる封止層とを有する表示装置が知られている。平坦化層は、紫外線硬化性を有するアクリル樹脂等からなり、紫外線を照射されることで硬化し、発光素子層の上方に形成される。

特開２０１３−１０５９４７号公報

ここで、平坦化層に紫外線を照射した場合、平坦化層の下方に設けられる発光素子層が紫外線の影響を受け、その結果、発光特性が低下するおそれがある。

本発明の目的は、発光特性の低下を抑制する表示装置、及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一態様の表示装置は、画像を構成する複数の単位画素それぞれで輝度が制御されて発光する発光素子層と、前記発光素子層上に設けられる封止構造と、前記発光素子層上に設けられる紫外線吸収層と、を有し、前記封止構造は、前記紫外線吸収層上に設けられ、紫外線硬化性を有する有機樹脂からなる第１平坦化層を含む、ことを特徴とする。

本発明の他の態様の表示装置の製造方法は、基板を用意する工程と、前記基板上に、発光素子層を設ける工程と、前記発光素子層上に、無機材料からなる封止層を設ける工程と、前記封止層上に、紫外線吸収層を設ける工程と、前記紫外線吸収層上に、紫外線硬化性を有する有機樹脂を設ける工程と、前記有機樹脂に紫外線を照射し、硬化させる工程と、を有することを特徴とする。

本発明の他の態様の表示装置の製造方法は、基板を用意する工程と、前記基板上に、発光素子層を設ける工程と、前記発光素子層上に、紫外線吸収層を設ける工程と、前記紫外線吸収層上に、無機材料からなる封止層を設ける工程と、前記封止層上に、紫外線硬化性を有する有機樹脂を設ける工程と、前記有機樹脂に紫外線を照射し、硬化させる工程と、を有することを特徴とする。

第１〜３実施形態に係る表示装置の外観斜視図である。 第１実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す模式断面図である。 各画素に形成されている回路を示す回路図である。 第１実施形態に係る表示装置の製造方法を説明するフローチャートである。 第２実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す模式断面図である。 第３実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す模式断面図である。

以下に、本発明の実施形態について、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。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

また、本発明の実施形態において、ある構造体の「上に」他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、第３の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

まず、図１、図２を参照して、第１実施形態に係る表示装置の全体構成の概要について説明する。図１は、第１実施形態に係る表示装置の外観斜視図である。図２は、第１実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す模式断面図である。第１実施形態においては、表示装置として、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を用いた所謂有機ＥＬ表示装置について説明するが、これに限られるものではなく、画素を構成する複数の単位画素Ｐそれぞれで輝度が制御されて発光する層を有する表示装置であればよい。

図１に示すように、表示装置１００は、薄膜トランジスタ等を備えるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１０と、対向基板２０を有する。図２に示すように、対向基板２０は、充填材３０を介して、ＴＦＴ基板１０に対向するように設けられる。また、表示装置１００は、画像表示をする表示領域Ｍと、表示領域Ｍの周辺の額縁領域Ｎとを有する。表示領域Ｍには、複数の単位画素Ｐが設けられる。なお、図１においては、１つの単位画素Ｐのみを図示するが、実際は、表示領域Ｍに複数の単位画素Ｐがマトリクス状に配置されている。

図２に示すように、ＴＦＴ基板１０は、基板１１と、基板１１上に設けられる発光素子層１２と、発光素子層１２上に設けられ、無機材料からなる封止層１３と、封止層１３上に設けられる紫外線吸収層１４と、紫外線吸収層１４上に設けられ、有機樹脂からなる平坦化層１５と、封止層１５上に設けられ、無機材料からなる封止層１６とを有する。以下、ＴＦＴ基板１０に含まれる各層、各基板の詳細について説明する。

基板１１は、少なくとも、配線を含む回路層を有する。回路層の配線の詳細については後述する。なお、基板１１は、可撓性を有するポリイミド等からなる樹脂基板でもよいし、ガラス基板等であってもよい。

発光素子層１２は、画像を構成する複数の単位画素Ｐそれぞれで輝度が制御されて発光する層である。発光素子層１２は、少なくとも表示領域Ｍに設けられ、有機ＥＬ層１２ａと、有機ＥＬ層１２ａの下部に設けられる下部電極１２ｂと、有機ＥＬ層１２ａの上部に設けられる上部電極１２ｃとを含む層である。有機ＥＬ層１２ａは、詳細については図示しないが電荷輸送層や電荷注入層、発光層などを含む。

有機ＥＬ層１２ａのうち下部電極１２ｂに接する領域が各単位画素Ｐに対応し、この領域で発光が行われる。また、各単位画素Ｐはバンク層１４によって区画されており、バンク層１４によって有機ＥＬ層１２ａと下部電極１２ｂとが離間される領域は発光が行われない領域となる。上部電極１２ｃは、有機ＥＬ層１２ａ上に複数の単位画素Ｐに亘って配置されている。第１実施形態においては、下部電極１２ｂを陽極として、上部電極１２ｃを陰極としたが、これに限られるものではなく、極性を逆にしても構わない。なお、有機ＥＬ層１２ａからの光が通過する上部電極１２ｃは、透明導電材料等を用いて透過電極として形成されるとよい。透明導電材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などを用いるとよい。また、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）、あるいは銀とマグネシウム（Ｍｇ）の合金を用いて、光が透過する程度の薄膜として上部電極１２ｃを形成しても良いし、これらの金属薄膜と透明導電材料との積層膜として形成しても良い。

なお、第１実施形態においては、各画素の色に応じた色で発光するよう有機ＥＬ層１２ａを塗り分ける塗り分け方式を採用してもよいし、全画素が同じ色（例えば白）で発光し、対向基板２０に設けたカラーフィルタを介して、各画素において所定の波長の光のみを透過させるカラーフィルタ方式を採用してもよい。

封止層１３、１６は、外部からの水分が表示装置１００内部に侵入することを抑制するために設けられるものである。なお、封止層１３、１６は窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなるが、耐湿性の高い無機材料からなるものであればこれに限られるものではなく、例えば、酸化ケイ素等からなるものでもよい。また、平坦化層１５はアクリル樹脂からなるが、これに限られるものではなく、紫外線硬化性を有する有機樹脂であればよく、例えば、エポキシ樹脂等からなってもよい。

ここで、図２及び図３を参照して、発光素子層の発光原理について説明する。図３は、各単位画素Ｐに形成されている回路を示す回路図である。基板１１に含まれる回路層の配線は、図３に示すように、走査線Ｌｇ、走査線Ｌｇに直交する映像信号線Ｌｄ、及び走査線Ｌｇに直交する電源線Ｌｓを含む。また、回路層の各単位画素Ｐには画素制御回路Ｓｃが設けられ、画素制御回路Ｓｃは、コンタクトホール（不図示）を通じて下部電極１２ｂに接続される。画素制御回路Ｓｃは、薄膜トランジスタやコンデンサを含み、各単位画素Ｐに設けられる有機発光ダイオードＯｄへの電流供給を制御する。なお、有機発光ダイオードＯｄは、図２を参照して上述した有機ＥＬ層１２ａと、下部電極１２ｂと、上部電極１２ｃとで構成される。

画素制御回路Ｓｃは、図３に示すように、駆動ＴＦＴ１１ａと、保持容量１１ｂと、スイッチングＴＦＴ１１ｃとを有している。スイッチングＴＦＴ１１ｃのゲートは走査線Ｌｇに接続され、スイッチングＴＦＴ１１ｃのドレインは映像信号線Ｌｄに接続されている。スイッチングＴＦＴ１１ｃのソースは保持容量１１ｂ及び駆動ＴＦＴ１１ａのゲートに接続されている。駆動ＴＦＴ１１ａのドレインは電源線Ｌｓに接続され、駆動ＴＦＴ１１ａのソースには有機発光ダイオードＯｄが接続されている。走査線Ｌｇにゲート電圧が印加されることにより、スイッチングＴＦＴ１１ｃがＯＮ状態となる。このとき、映像信号線Ｌｄから映像信号が供給されると、保持容量１１ｂに電荷が蓄積される。そして、保持容量１１ｂに電荷が蓄積されることにより、駆動ＴＦＴ１１ａがＯＮ状態となって、電源線Ｌｓ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。

なお、画素制御回路Ｓｃは有機発光ダイオードＯｄへの電流供給を制御するための回路であればよく、図３に示したものに限られない。例えば、画素制御回路Ｓｃは、保持容量１１ｂの他に、容量を増すための補助容量をさらに含んでもよいし、回路を構成するトランジスタの極性も図３に示したものに限られない。

第１実施形態において、紫外線吸収層１４は、透明性を有する酸化チタン（Titanium Oxide：TiO_x、Xは主に２）からなる。酸化チタンは、波長３６５ｎｍの紫外線を吸収し、可視光を透過する特性を有する。この紫外線吸収層１４は、紫外線から発光素子層１２を保護するために設けられる。なお、紫外線吸収層１４は、酸化チタンに限られるものではなく、紫外線を吸収し、かつ発光素子層１２からの光を透過する材料からなる層であればよい。

第１実施形態に係る表示装置１００においては、発光素子層１２と、発光素子層１２上に設けられ、紫外線硬化性を有する有機樹脂からなる平坦化層１５との間に、紫外線吸収層１４を有するため、平坦化層１５を硬化させるため紫外線を照射した場合であっても、発光素子層１２が紫外線の影響を受けにくい。そのため、紫外線の照射を原因とする発光素子層１２の劣化を抑制でき、装置の寿命の低下を抑えることができる。

次に、図４を参照して、第１実施形態に係る表示装置の製造方法について説明する。図４は、第１実施形態に係る表示装置の製造方法を説明するフローチャートである。

まず、回路層を含む基板１１を用意する（ステップＳＴ１）。次に、基板１１上に、バンク層１４及び発光素子層１２を成膜する（ステップＳＴ２）。さらに、発光素子層１２上に、シリコンと、アンモニアガスと、窒素ガスとを成分に含む材料を用いて、化学蒸着法（Chemical Vapor Deposition、以下ＣＶＤ法という）により、窒化ケイ素からなる封止層１３を成膜する（ステップＳＴ３）。ＣＶＤ法としては、原料ガスをプラズマ化させて化学反応を生じさせるプラズマＣＶＤ法を採用するとよい。なお、この工程においては、シリコンとアンモニアガスの反応により窒化ケイ素が生成され、窒素ガスは、圧量調整のために用いている。封止層１３は、発光素子層１２の形状に沿った形状で形成される。

さらに、封止層１３上に、紫外線吸収性を有する酸化チタンからなる紫外線吸収層１４を成膜する（ステップＳＴ４）。次に、紫外線吸収層１４上に、アクリル樹脂を設ける（ステップＳＴ５）。さらに、流動性を有するアクリル樹脂を硬化させるために、紫外線を照射する（ステップＳＴ６）。紫外線を照射されたアクリル樹脂は硬化し、これにより、平坦化層１５が樹脂層として形成される。また、酸化チタンからなる紫外線吸収層１４は、紫外線を受けることにより、親水性を発揮するため、紫外線吸収層１４上に設けられるアクリル樹脂の濡れ性がよくなる。そのため、平坦化層１５を封止層１３上に直接成膜する場合に比較して、平坦化層１５が、ムラなく、均等に紫外線吸収層１４上に成膜されることとなる。

次に、平坦化層１５上に、窒化ケイ素からなる封止層１６を成膜する（ステップＳＴ７）。封止層１６の成膜方法は、封止層１３と同様の方法により行うとよい。なお、無機材料からなる封止層１３、１６の成膜は、ＣＶＤ法に限られるものではなく、スパッタリング法やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法など他の方法を用いても構わない。また、紫外線吸収層１４の成膜に関しても、封止層１３、１６と同様に、ＣＶＤ法により行ってもよいし、スパッタリング法やＡＬＤ法など他の方法を用いて行ってもよい。以上の工程により、ＴＦＴ基板１０の製造が完了する。

さらに、ステップＳＴ７が完了した後、充填層３０を介して、ＴＦＴ基板１０に対向するように、対向基板２０を設ける（ステップＳＴ８）。以上説明した工程を経て、第１実施形態に係る表示装置１００の製造が完了する。

次に、図５を参照して、第２実施形態に係る表示装置２００について説明する。図５は、第２実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す模式断面図である。表示装置２００は、平坦化層１８と、封止層１９とを有することを除いて、表示装置１００と同様の構成である。具体的には、表示装置２００は、発光素子層１２上に設けられる封止層１３と、封止層１３上に設けられる紫外線吸収層１４と、紫外線吸収層１４上に設けられる平坦化層１５と、平坦化層１５上に設けられる封止層１６と、封止層１６上に設けられる平坦化層１８と、平坦化層１８上に設けられる封止層１９とを有する。

平坦化層１８は、平坦化層１５と同じ材料を用いて、同じ方法で成膜するとよい。また、封止層１９は、封止層１６と同じ材料を用いて、同じ方法で成膜するとよい。このように、表示装置２００においては、有機樹脂からなる平坦化層が二重に設けられるため、表示装置１００と比較して、より凹凸の少ない層を形成することができる。また、無機材料からなる封止層が三重に設けられるため、表示装置１００と比較して、水分の装置内部への侵入をより抑制しやすい。また、平坦化層１５及び平坦化層１８を形成する際に紫外線を照射して有機樹脂を硬化させる工程をそれぞれ行う必要があるところ、いずれの紫外線照射に対しても紫外線吸収層１４は、紫外線を吸収し、発光素子層１２への紫外線の影響を抑える役割を果たす。

次に、図６を参照して、第３実施形態に係る表示装置３００について説明する。図６は、第３実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す模式断面図である。表示装置３００は、封止層１３と紫外線吸収層１４の積層順が異なることを除いて、表示装置１００と同様の構成である。具体的には、表示装置３００は、発光素子層１２上に設けられる紫外線吸収層１４と、紫外線吸収層１４上に設けられる封止層１３と、封止層１３上に設けられる平坦化層１５と、平坦化層１５上に設けられる封止層１６とを有する。このような構成であっても、第１実施形態と同様に、紫外線硬化性を有する有機樹脂からなる平坦化層１５を硬化させるために、紫外線を照射した場合、紫外線吸収層１４が紫外線を吸収するため、発光素子層１２が紫外線の影響を受けにくい。

なお、第１実施形態で示した封止層１３、１６、平坦化層１５からなる積層構造が本発明の封止構造に対応する。また、第１〜３実施形態で示した封止層１３、１６、１９、平坦化層１５、１８からなる積層構造が本発明の封止構造に対応し、封止層１３が本発明の第１封止層に対応し、封止層１６が本発明の第２封止層に対応し、平坦化層１５が第１平坦化層に対応し、平坦化層１８が第２平坦化層に対応する。

１０ ＴＦＴ基板、１１ 基板、１１ａ スイッチングＴＦＴ、１１ｂ 保持容量、１１ｃ 駆動ＴＦＴ、１２ 発光素子層、１２ａ 下部電極、１２ｂ 有機ＥＬ層、１２ｃ 上部電極、１３，１６，１９ 封止層、１４ 紫外線吸収層、１５，１８ 平坦化層、１７ バンク層、２０ 対向基板、３０ 充填層、１００，２００，３００ 表示装置、Ｍ 表示領域、Ｎ 額縁領域、Ｐ 単位画素。

Claims (9)

1. 発光素子層と、
   前記発光素子層上に設けられる、封止構造及び紫外線吸収層と、
   を有し、
   前記封止構造は、紫外線硬化性を有する有機樹脂からなる第１平坦化層を含み、
   前記第１平坦化層は、前記紫外線吸収層よりも上層に設けられる、
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記封止構造は、前記発光素子層と前記紫外線吸収層との間に、無機材料からなる第１封止層を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記封止構造は、前記紫外線吸収層と前記第１平坦化層との間に、無機材料からなる第１封止層を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記紫外線吸収層は、酸化チタンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記封止構造は、前記第１平坦化層上に設けられ、無機材料からなる第２封止層と、前記第２封止層上に設けられ、有機樹脂からなる第２平坦化層と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 発光素子層と、
   前記発光素子上に設けられる、封止構造及び酸化チタン層と、
   を有し、
   前記封止構造は、有機樹脂からなる第１平坦化層を含み、
   前記第１平坦化層は、前記酸化チタン層よりも上層に設けられる、
   ことを特徴とする表示装置。
7. 基板を用意する工程と、
   前記基板上に、発光素子層を設ける工程と、
   前記発光素子層上に、無機材料からなる封止層を設ける工程と、
   前記封止層上に、紫外線吸収層を設ける工程と、
   前記紫外線吸収層上に、紫外線硬化性を有する有機樹脂を設ける工程と、
   前記有機樹脂に紫外線を照射し、硬化させる工程と、
   を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
8. 基板を用意する工程と、
   前記基板上に、発光素子層を設ける工程と、
   前記発光素子層上に、紫外線吸収層を設ける工程と、
   前記紫外線吸収層上に、無機材料からなる封止層を設ける工程と、
   前記封止層上に、紫外線硬化性を有する有機樹脂を設ける工程と、
   前記有機樹脂に紫外線を照射し、硬化させる工程と、
   を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
9. 前記有機樹脂上に、無機材料からなる第２封止層を設ける工程をさらに含む、請求項７又は請求項８に記載の表示装置の製造方法。

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