JP2017168348A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】防水性の高い封止膜を備えた表示装置を提供する。【解決手段】本発明による表示装置は、基板上に設けられた複数の画素と、複数の画素を覆うように基板上に設けられた封止膜とを備える。封止膜は、積層された第1、第2及び第3の無機膜と、第1の無機膜と第2の無機膜との間に配置された第1の有機膜と、第2の無機膜と第3の無機膜との間に配置された第2の有機膜とを含む。第1の有機膜は、第1の隔壁によって平面方向に複数の領域に分割されており、第2の有機膜は、第2の隔壁によって平面方向に複数の領域に分割されている。【選択図】図2

Description

本発明は、水分の侵入を防止するための封止膜を備えた表示装置に関する。
近年、平面表示装置として有機EL表示装置が注目されている。有機EL表示装置は、液晶表示装置とは異なり自発光型であることから、バックライトなどが不要であるとともに、高いコントラストを得ることができるという優れた特徴を有している。
しかしながら、有機EL表示装置の発光層は、水分が侵入すると容易に劣化し、ダークスポットと呼ばれる非点灯領域が発生してしまう。このような問題を解決するため、多くの有機EL表示装置には、水分の侵入を防止するための封止膜が設けられている。封止膜を備えた有機EL表示装置としては、例えば特許文献1に記載された有機EL表示装置が知られている。
特許文献1に記載されているように、封止膜としては透明であり且つ防水機能の高い無機膜を用いることが好ましい。しかしながら、無機膜に欠陥が存在すると、当該欠陥を介した水分の侵入経路が発生してしまうことが懸念される。全く欠陥のない無機膜を形成することは困難であることから、複数の無機膜を積層することによって防水性を高めることが有効である。
無機膜に生じる欠陥としては、偶発的なものの他、異物に起因するものや凹凸に起因するものなどが存在する。異物や凹凸に起因する欠陥は、複数の無機膜をそのまま積層しても上層まで引き継がれる傾向があるため、無機膜と無機膜の間に有機膜を介在させることによりレベリングすることが望ましい。
特開2010−027561号公報
しかしながら、有機膜は水分を透過しやすいことから、積層した複数の無機膜にそれぞれ欠陥が存在すると、有機膜を経由した水分の侵入経路が形成されてしまう。このような侵入経路を経由した水分が有機EL発光層に到達するまでにはかなりの時間を要するものと考えられるが、製品の信頼性を高めるためには、水分の到達時間を遅延させるのではなく、水分の侵入経路自体が形成されにくい構造をもった封止膜を用いることが望まれる。
このような問題は有機EL表示装置のみならず、水分の侵入によって劣化しうる全ての表示装置について問題となる。
そこで本発明は、水分の侵入経路が形成されにくい封止膜を備えた表示装置を提供することを目的の一つとする。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板上に設けられた複数の画素と、複数の画素を覆うように基板上に設けられた封止膜とを備え、封止膜は、積層された第1、第2及び第3の無機膜と、第1の無機膜と第2の無機膜との間に位置する第1の有機膜と、第2の無機膜と第3の無機膜との間に位置する第2の有機膜とを含み、第1の有機膜は、第1の隔壁によって平面方向に複数の領域に分割されており、第2の有機膜は、第2の隔壁によって平面方向に複数の領域に分割されていることを特徴とする。
本発明の第1実施形態に係る表示装置10Aの概略構成を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置10Aの概略構成を示す部分断面図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置10Aの概略構成を示す部分平面図である。 封止膜40の製造方法を説明するための工程図である。 封止膜40の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の第2実施形態による表示装置10Bの概略構成を示す部分断面図である。 本発明の第3実施形態による表示装置10Cの概略構成を示す部分平面図である。 本発明の第4実施形態に係る表示装置10Dの概略構成を示す部分断面図である。 本発明の第4実施形態に係る表示装置10Dの概略構成を示す部分平面図である。
以下、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態による表示装置について詳細に説明する。なお、本発明の表示装置は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。全ての実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上、実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る表示装置10Aの概略構成を示す斜視図である。
本実施形態に係る表示装置10Aは、第1基板20と、第2基板21と、複数の画素Pと、シール材22と、端子領域23と、接続端子24とを有している。表示装置10Aの種類については特に限定されないが、例えば有機EL表示装置である。
第1基板20上には、表示領域25が設けられている。表示領域25には、第1基板20上に、各々が少なくとも一つの発光素子を有する複数の画素Pが配列されている。
表示領域25の上面には第1基板20と対向する第2基板21が設けられている。第2基板21は表示領域25を囲むシール材22によって、第1基板20に固定されている。第1基板20に形成された表示領域25は、第2基板21とシール材22によって大気に晒されないように封止されている。このような封止構造により画素Pに設けられる発光素子の劣化を抑制している。
第1基板20には、一端部に端子領域23が設けられている。端子領域23は第2基板21の外側に配置されている。端子領域23は、複数の接続端子24によって構成されている。接続端子24には、映像信号を出力する機器や電源などと表示パネル(図1では表示装置10A)とを接続する配線基板が配置される。配線基板と接続する接続端子24の接点は、外部に露出している。第1基板20には接続端子24から入力された映像信号を表示領域25に出力するドライバIC26が設けられている。
尚、ドライバIC26は第1基板20上ではなく、第1基板20とは別のフレキシブルプリント基板(FPC)に配置し、このフレキシブルプリント基板を接続端子24に接続しても良い。ドライバIC26を第1基板20に配置しないことで第1基板20の面積に対する表示領域25の面積を大きくするとができる。
図2は、本発明の第1実施形態に係る表示装置10Aの第1基板20の概略構成を示す部分断面図である。また、図3は、本発明の第1実施形態に係る表示装置10Aの概略構成を示す部分平面図である。
図2に示すように、第1実施形態に係る表示装置10Aは、第1基板20と、第1基板20の主面上に設けられた複数の画素Pと、複数の画素Pを覆うように第1基板20の主面上に設けられた封止膜40とを備える。封止膜40の上には図1に示したシール材22と第2基板21が配置される。
第1基板20は、複数の画素Pの支持体としての役割を果たすものである。第1基板20の材料としては、ガラス、アクリル樹脂、アルミナ、ポリイミドなどを用いることができる。
複数の画素Pは表示装置10Aの主構成要素であり、複数の画素Pの各々は、発光素子30を有している。複数の画素Pの各々は、複数の容量やトランジスタなどをさらに有しているが、図2においてはこれらの図示が省略されている。また、複数の画素Pの各々は、画素P毎に設けられた第1電極31の端部を覆うリブ34によって区画されている。複数の画素Pは、本実施形態においては、図3に示すようにマトリクス状に規則的に配列される。
発光素子30は、第1電極である陽極31、第2電極である陰極32及びこれらに挟まれるように設けられた発光層33を含む。陽極31は、画素毎に配置される。陽極31は、発光層33で発生した光を陰極側に反射させるため、Ag(銀)等の反射率の高い金属層を用いることが好ましい。陰極32は、複数の画素に共通して配置される。陰極32は、発光層33で発光した光を透過させるため、透光性を有し、且つ導電性を有するITO(酸化スズ添加酸化インジウム)やIZO(酸化インジウム・酸化亜鉛)等の透明導電膜、又は光を透過する金属薄膜を用いることが好ましい。
封止膜40は、この順に積層された無機膜41〜44と、無機膜41と42の間に設けられた有機膜51と、無機膜42と43の間に設けられた有機膜52と、無機膜43と44の間に設けられた有機膜53とを含む。特に限定されるものではないが、無機膜41〜44の材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど、光透過性であり且つ防水機能の高い無機材料を用いることが好ましい。また、有機膜51〜53の材料としては、透明な紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。
尚、本実施形態では、4層の無機膜41〜44及びこれらに挟まれた3層の有機膜51〜53によって封止膜40が構成されているが、本発明がこれに限定されるものではなく、少なくとも3層の無機膜及びこれらに挟まれた2層の有機膜を備えていれば足りる。もちろん、5層以上の無機膜及びこれらに挟まれた4層以上の有機膜を備えていても構わない。また、各無機膜は、単層である必要はなく、複数の無機材料からなる積層膜を用いても構わない。
図2に示すように、無機膜41は、リブ34によって形成される凹凸表面を覆っている。しかしながら、その無機膜41の膜厚は非常に薄いため、無機膜41の表面形状はリブ34の凹凸形状をそのまま反映したものとなる。
有機膜51は無機膜41の表面に設けられ、その凹凸形状を平坦化する。したがって、有機膜51の上面は実質的に平坦である。図2に示すように、有機膜51は隔壁61によって横方向(以下、平面方向という)に複数の領域に分割されている。本実施形態においては、隔壁61を平面視した時の位置(以下、平面位置という)が所定のリブ34の平面位置と一致している。図3に示すように、隔壁61は、x方向に2画素、y方向に4画素からなるブロックが一単位となるよう、画素の境界である所定のリブ34に沿って設けられ、リブ34上で無機膜41と接触している。隔壁61によって定義されるブロックは、図3に示すように千鳥配置される。
無機膜42は有機膜51を覆うとともに、その一部が隔壁61を構成する。隔壁61が形成される平面位置においては、無機膜42にある程度の段差が形成される。
有機膜52は無機膜42の表面に設けられ、その凹凸形状を平坦化する。図2に示すように、有機膜52は、隔壁62によって平面方向に複数の領域に分割されている。本実施形態においては、隔壁62の平面位置が別のリブ34の平面位置と一致している。図3に示すように、隔壁62は、x方向に2画素、y方向に4画素からなるブロックが一単位となるよう、画素の境界である別のリブ34に沿って設けられている。隔壁62によって定義されるブロックは、図3に示すように千鳥配置され、その一部は隔壁61によって定義される下層のブロックと平面視で重なっている。本実施形態においては、隔壁61の平面位置に対して隔壁62の平面位置がx方向及びy方向に1画素分シフトしている。
無機膜43は有機膜52を覆うとともに、その一部が隔壁62を構成する。隔壁62が形成される平面位置においては、無機膜43にある程度の段差が形成される。
有機膜53は無機膜43の表面に設けられ、その凹凸形状を平坦化する。図2に示すように、有機膜53は、隔壁63によって平面方向に複数の領域に分割されている。本実施形態においては、隔壁63の平面位置と隔壁61の平面位置が一致している。図3に示すように、隔壁63は、x方向に2画素、y方向に4画素からなるブロックが一単位となるよう、隔壁61と同じ平面位置に配置される。したがって、隔壁63によって定義されるブロックの平面位置は、隔壁61によって定義されるブロックと同じ平面位置となる。
無機膜44は有機膜53を覆うとともに、その一部が隔壁63を構成する。無機膜44は、封止膜40の最上層を構成する膜である。
このように、封止膜40は、無機膜41〜44と有機膜51〜53が交互に積層された構造を有していることから、無機膜41〜44によって水分の侵入が防止されるとともに、有機膜51〜53によって平坦性が確保される。このため、異物や段差に起因して生じる無機膜の欠陥が上層まで引き継がれることがなくなる。さらに、本実施形態においては、隔壁61〜63によって有機膜51〜53がそれぞれ複数の領域に分割されている。このような構成を有することによって、無機膜41〜44の全てに欠陥が存在する場合であっても、隔壁61〜63が水分の侵入経路を遮断する役割を果たすため、発光素子30への水分の侵入経路を、確率的に大幅に低減することが可能となる。
例えば、図2に示すように、無機膜41〜44にそれぞれ欠陥41X〜44Xが存在する場合であっても、有機膜51〜53が隔壁61〜63によって分断されている結果、発光素子30に達する侵入経路は形成されない。図2に示す例では、2番目の有機膜52の所定ブロックまで水分が到達しうるが、当該ブロックの底部は無機膜42の無欠陥部分で覆われているため、水分の侵入はここでストップし、より下層の有機膜51に水分が侵入することがなくなる。
特に、表示領域25内に、無機膜によりブロック化した有機膜を上下左右に複数配置したことで、画素Pへの水分の侵入を防止することが可能となる。
ここで、水分の侵入経路をより確実に遮断するためには、隔壁61〜63をより多く形成することによって、有機膜51〜53をより細かく分割することが好ましい。しかしながら、有機膜51〜53を画素Pのサイズ未満まで分割すると、多数の隔壁61〜63が画素Pと平面視で重なるため、輝度の低下を招くおそれがある。この点を考慮すれば、隔壁61〜63による有機膜51〜53の分割サイズは、画素Pのサイズ以上とすることが好ましい。
第1実施形態による表示装置10Aにおいては、隔壁61〜63が画素Pの境界であるリブ34に沿って設けられていることから、隔壁61〜63と画素Pが重ならない。このため、隔壁61〜63の存在による輝度の低下を防止することができる。
尚、本実施形態においては、隔壁61と隔壁63が同じ平面位置に形成され、隔壁62が隔壁61,63と異なる平面位置に形成されているが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、隔壁61、62及び63を全て異なる平面位置に形成しても構わないし、隔壁61、62及び63を全て同じ平面位置に形成しても構わない。さらに、隔壁61、62及び63によって分割される有機膜51〜53の各領域の形状やサイズが一定である必要もない。
次に、封止膜40の製造方法について説明する。
まず、図4(a)に示すように、複数の発光素子30を覆うように無機膜41を成膜した後、隔壁61を形成すべき溝領域61aを除く全面に紫外線硬化性樹脂51aを塗布する。無機膜41の成膜方法としては、例えばCVD法など、カバレッジ性の高い成膜方法を用いることが好ましい。以降に形成する無機膜42〜44の成膜方法についても同様である。
一方、紫外線硬化性樹脂51aの形成方法としては、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンス法などを用いて、所望の領域に選択的に塗布することができる。或いは、全面に紫外線硬化性樹脂51aを形成した後、フォトリソグラフィー法を用いたパターニングにより、溝領域61aに対応する部分の紫外線硬化性樹脂51aを除去しても構わない。その後、紫外線UVを照射することによって紫外線硬化性樹脂51aを硬化させれば、溝領域61aを除く全面が有機膜51で覆われた状態となる。
次に、図4(b)に示すように、有機膜51の全面に無機膜42を成膜する。無機膜42を成膜すると、溝領域61aに無機膜42の材料が充填されるため、無機膜42と同じ材料によって隔壁61が形成されることになる。隔壁61の底部は無機膜41の上面と接しており、これにより、隔壁61によって分割された有機膜51の各領域は、底面が無機膜41によって覆われ、上面が無機膜42によって覆われ、側面が隔壁61によって覆われた状態となる。
その後は、上記工程を繰り返すことにより有機膜52、無機膜43、有機膜53、無機膜44をこの順に形成すればよい。
つまり、図4(c)に示すように、隔壁62を形成すべき溝領域62aを除く無機膜42の全面に紫外線硬化性樹脂52aを塗布し、紫外線UVを照射することによって紫外線硬化性樹脂52aを硬化させれば、溝領域62aを除く全面が有機膜52で覆われる。次に、図5(a)に示すように、有機膜52の全面に無機膜43を成膜すれば、溝領域62aに無機膜43の材料が充填されるため、無機膜43と同じ材料によって隔壁62が形成される。隔壁62の底部は無機膜42の上面と接しており、これにより、隔壁62によって分割された有機膜52の各領域は、底面が無機膜42によって覆われ、上面が無機膜43によって覆われ、側面が隔壁62によって覆われた状態となる。
さらに、図5(b)に示すように、隔壁63を形成すべき溝領域63aを除く無機膜43の全面に紫外線硬化性樹脂53aを塗布し、紫外線UVを照射することによって紫外線硬化性樹脂53aを硬化させれば、溝領域63aを除く全面が有機膜53で覆われる。そして、図5(c)に示すように、有機膜53の全面に無機膜44を成膜すれば、溝領域63aに無機膜44の材料が充填されるため、無機膜44と同じ材料によって隔壁63が形成される。隔壁63の底部は無機膜43の上面と接しており、これにより、隔壁63によって分割された有機膜53の各領域は、底面が無機膜43によって覆われ、上面が無機膜44によって覆われ、側面が隔壁63によって覆われた状態となる。
これにより、複数の発光素子30を覆う封止膜40が完成する。以上の工程によれば、有機膜となる紫外線硬化性樹脂51a〜53aに溝領域61a〜63aを設けるだけで、隔壁61〜63を形成することができることから、製造工程が大幅に複雑化することはない。
しかも、本実施形態においては、上下に隣接する2つの隔壁、つまり隔壁61と隔壁62や、隔壁62と隔壁63の平面位置が互いに異なっていることから、隔壁61、62によって生じる凹凸が上層の有機膜52、53によって平坦化される。このため、凹凸に起因した無機膜42〜44の欠陥を防止することも可能となる。
<第2実施形態>
図6は、第2実施形態による表示装置10Bの概略構成を示す部分断面図である。
第2実施形態による表示装置10Bは、無機膜45及び有機膜54が追加されている点において、図2に示した表示装置10Aと相違している。その他の構成については、図2に示した表示装置10Aと同一であることから、重複する説明は省略する。
図6に示すように、有機膜54は、無機膜41と無機膜45との間に設けられ、リブ34によって区画された画素領域を埋め込むように設けられている。有機膜54の上面は、リブ34の上面とほぼ同一平面を構成することが好ましく、この場合、無機膜45はほぼ平坦となる。これによれば、有機膜51の膜厚をほぼ一定とすることができることから、有機膜51の形成が容易となる。
有機膜54の形成方法としては、インクジェット印刷法を用いることが好ましい。インクジェット印刷法を用いる場合、使用する樹脂材料の粘度がある程度低い必要があるが、リブ34によって樹脂材料の流動が抑えられるため、インクジェット印刷法を用いて所望の領域に有機膜54を選択的に形成することが可能である。したがって、有機膜54については、他の有機膜51〜53とは異なる、インクジェット印刷法に適した樹脂材料を用いることができる。
<第3施形態>
図7は、第3実施形態による表示装置10Cの概略構成を示す部分平面図である。
図7に示すように、第3実施形態による表示装置10Cは、隔壁61〜63が斜め方向に延在している点において、第1実施形態による表示装置10Aと相違している。その他の構成については、図3に示した表示装置10Aと同一であることから、重複する説明は省略する。
本実施形態においては、隔壁61〜63の延在方向をAとした場合、リブ34の延在方向であるx方向に対して、隔壁61〜63の延在方向Aが角度θだけ傾いている。角度θは、例えば30°である。
本実施形態によれば、画素Pの規則性と隔壁61〜63の規則性との間に相関がなくなることから、プロセスばらつきなどによって隔壁61〜63の形成位置に多少のずれが生じたとしても、モアレ縞が発生しにくくなる。尚、図7に示した例では、隔壁61〜63をいずれも同方向に傾けているが、隔壁61〜63をそれぞれ異なる傾きとしても構わない。これによれば、隔壁61〜63間の干渉によるモアレ縞の発生を防止することも可能となる。
<第4実施形態>
図8は、第4実施形態による表示装置10Dの概略構成を示す部分断面図である。また、図9は、第4実施形態による表示装置10Dの概略構成を示す部分平面図である。
第4実施形態による表示装置10Dは、隔壁61〜63の形成位置がランダムである点において、図2及び図3に示した表示装置10Aと相違している。その他の構成については、図2及び図3に示した表示装置10Aと同一であることから、重複する説明は省略する。
本実施形態においては、隔壁61〜63がランダムに形成されていることから、隔壁61〜63によって分割される有機膜51〜53の各領域のサイズはまちまちとなる。このため、例えば同じ有機膜51においても、互いに平面サイズの異なる領域が存在することになる。ランダム形状の具体例としては、図9に示すように、サイズの異なる複数の円又は楕円が平面視で重なるようなパターンを用いることができる。
本実施形態においても、画素Pの規則性と隔壁61〜63の規則性との間に相関がなくなることから、モアレ縞の発生を防止することができる。しかも、隔壁61〜63間における相関もほとんどないことから、隔壁61〜63間の干渉によるモアレ縞の発生を防止することもできる。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
10A〜10D:表示装置 20:第1基板 21:第2基板 22:シール材 23:端子領域 24:接続端子 25:表示領域 26:ドライバIC 30:発光素子 31:陽極 32:陰極 33:発光層 34:リブ 40:封止膜 41〜45:無機膜 41X〜44X:欠陥 51〜54:有機膜 51a〜53a:紫外線硬化性樹脂 61〜63:隔壁 61a〜63a:溝領域 P:画素 UV:紫外線

Claims (11)

  1. 基板上に設けられた複数の画素と、
    前記複数の画素を覆うように前記基板上に設けられた封止膜と、
    を備え、
    前記封止膜は、積層された第1、第2及び第3の無機膜と、前記第1の無機膜と前記第2の無機膜との間に配置された第1の有機膜と、前記第2の無機膜と前記第3の無機膜との間に配置された第2の有機膜とを含み、
    前記第1の有機膜は、第1の隔壁によって複数の領域に分割されており、
    前記第2の有機膜は、第2の隔壁によって複数の領域に分割されていることを特徴とする表示装置。
  2. 前記第1の隔壁は前記第2の無機膜の一部からなり、前記第2の隔壁は前記第3の無機膜の一部からなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1の隔壁と前記第2の隔壁は、平面視で互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記第1及び第2の隔壁の少なくとも一方は、前記複数の画素の境界に沿って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記複数の画素を区画するリブをさらに備え、
    前記第1の隔壁は、前記リブに沿って設けられていることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記封止膜は、前記リブによって形成される凹凸表面を覆う第4の無機膜と、前記第4の無機膜と前記第1の無機膜との間に設けられ、前記リブによって複数の領域に分割された第3の有機膜とをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記第3の有機膜は、前記第1及び第2の有機膜とは異なる樹脂材料からなることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記複数の画素は、規則的に配置され、
    前記第1及び第2の隔壁の少なくとも一方は、平面視で前記複数の画素の境界の延びる方向に対して所定の角度をもって延在することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  9. 前記第1の隔壁によって分割された前記第1の有機膜の複数の領域、及び、前記第2の隔壁によって分割された前記第2の有機膜の複数の領域の少なくとも一方は、互いに形状の異なる2以上の領域を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  10. 前記第1の隔壁によって分割された前記第1の有機膜の複数の領域、及び、前記第2の隔壁によって分割された前記第2の有機膜の複数の領域の少なくとも一方は、それぞれ前記画素よりも大きな平面サイズを有していることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  11. 前記第1、第2及び第3の無機膜は、酸化シリコン、窒化シリコン及び酸化アルミニウムの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の表示装置。
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