JP2018037353A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水分の効果的な除去を目的とする。
【解決手段】表示装置は、発光層４４を含む発光素子層４０と、発光素子層４０の上にある光透過性の上電極４２と、発光素子層４０の下にあって光透過性及び透湿性を有する下電極３４と、下電極３４の下にある光反射層５８と、下電極３４と光反射層５８との間にあって吸湿性を有する吸湿層６０と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、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の開発において、発明者等は、テスト用装置を評価したところ、表示領域の２ｍｍ×２ｍｍの発光エリアにおいて端部が暗くなることを発見した。さらに調査した結果、水分による発光素子の劣化が原因である可能性が高いことが分かった。

特開２０１５−２０１３５４号公報

従来、下部電極の下に吸湿材を設けて水分をトラップする対策が採られてきた（特許文献１）。しかし、吸湿材によって水分を完全に遮断することはできないので、発光素子の劣化を避けることは難しい。発光素子の劣化によって生じる部分的な輝度差は表示ムラとして認識されるので、その対策が求められている。

本発明は、水分の効果的な除去を目的とする。

本発明に係る表示装置は、発光層を含む発光素子層と、前記発光素子層の上にある光透過性の上電極と、前記発光素子層の下にあって光透過性及び透湿性を有する下電極と、前記下電極の下にある光反射層と、前記下電極と前記光反射層との間にあって吸湿性を有する吸湿層と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、透湿性を有する下電極の下に吸湿層を配置するので、水分を効果的に除去することができる。特に、吸湿層を、水分の吸収によって光透過率が上がる性質を有する材料で形成することで、水分由来の素子特性の劣化を補償することができる。

本発明の第１の実施形態に係る表示装置の斜視図である。 図１に示す表示装置のII−II線断面を一部省略して示す拡大図である。 発光素子層の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る表示装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の斜視図である。表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を例に挙げる。表示装置は、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素（サブピクセル）を組み合わせて、フルカラーの画素を形成し、フルカラーの画像を表示するようになっている。表示装置は、第１基板１０を有する。第１基板１０は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域ＤＡを有する。第１基板１０には、画像を表示するための素子を駆動するための集積回路チップ１２が搭載され、外部との電気的接続のために図示しないフレキシブルプリント基板を接続してもよい。

図２は、図１に示す表示装置のII−II線断面を一部省略して示す拡大図である。第１基板１０は、樹脂又はガラスからなり、ポリイミドやポリエチレンテレフタラート等の可撓性を有するフィルムであってもよい。第１基板１０には、それ自体が含有する不純物に対するバリアとなるアンダーコート層１４が形成される。アンダーコート層１４は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等からなり、それらの積層構造であっても良い。アンダーコート層１４の上には半導体層１６が形成されている。半導体層１６にソース電極１８及びドレイン電極２０が電気的に接続し、半導体層１６を覆ってゲート絶縁膜２２が形成されている。ゲート絶縁膜２２の上にはゲート電極２４が形成され、ゲート電極２４を覆って層間絶縁膜２６が形成されている。ソース電極１８及びドレイン電極２０は、ゲート絶縁膜２２及び層間絶縁膜２６を貫通している。半導体層１６、ソース電極１８、ドレイン電極２０及びゲート電極２４によって薄膜トランジスタ２８が構成される。薄膜トランジスタ２８を覆うようにパッシベーション膜３０が設けられている。

パッシベーション膜３０の上には、平坦化層３２が設けられている。平坦化層３２の上には、複数の単位画素（サブピクセル）それぞれに対応するように構成された複数の下電極３４（画素電極、例えば陽極）が設けられている。下電極３４は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなり、光透過性を有する。また、下電極３４は、透湿性を有する程度の薄さ（例えば１０ｎｍ以下）になっている。平坦化層３２は、少なくとも下電極３４が設けられる面が平坦になるように形成される。平坦化層３２としては、感光性アクリル樹脂等の有機材料が多く用いられる。下電極３４は、平坦化層３２及びパッシベーション膜３０を貫通するコンタクトホール３６によって、半導体層１６上のソース電極１８及びドレイン電極２０の一方に電気的に接続している。

平坦化層３２及び下電極３４の上に、絶縁層３８が形成されている。絶縁層３８は、下電極３４の周縁部３４ａに載り、下電極３４の中央部３４ｂとの重畳を避けるように形成されている。絶縁層３８によって、下電極３４の一部を囲むバンクが形成される。

下電極３４上に発光素子層４０が設けられている。発光素子層４０の上には、上電極４２（共通電極、例えば陰極）が設けられている。上電極４２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなり、光透過性を有する。上電極４２は、バンクとなる絶縁層３８の上に載る。発光素子層４０は、下電極３４及び上電極４２に挟まれ、両者間を流れる電流によって輝度が制御されて発光する。

図３は、発光素子層の拡大図である。発光素子層４０は発光層４４を含む。発光素子層４０は、下電極３４の上に、発光層４４への方向（上方向）に順に積層された、正孔注入層４６、正孔輸入層４８及び電子ブロッキング層５０を含む。発光素子層４０は、上電極４２の下に、発光層４４への方向（下方向）に順に積層された、電子注入層５２（例えばＣａ）、電子輸送層５４及び正孔ブロッキング層５６を含む。

発光素子層４０は、表示領域ＤＡ（図１参照）を覆う全面に、複数の画素に亘るように形成されている。つまり、発光素子層４０は絶縁層３８上で連続する。この場合、発光素子層４０は溶媒分散による塗布により形成する。発光層４４を複数の画素に亘るように形成する場合は、全サブピクセルにおいて白色で発光し、図示しないカラーフィルタを通して所望の色波長部分を取り出す構成になる。なお、発光層４４は、下電極３４ごとに別々に（分離して）設けてもよい。この場合は各画素に対応して青、赤又は緑で発光層４４が発光するようになる。各画素に対応する色はこれに限られず、例えば、黄又は白等でもよい。個別化する発光層４４は、例えば、蒸着によって形成する。

下電極３４の下方には、例えば金属からなる光反射層５８が設けられている。発光層４４で発生した光は光反射層５８で反射するようになっている。下電極３４と光反射層５８との間には、吸湿性を有する吸湿層６０が介在する。吸湿層６０は、例えばＣａを含む材料からなり、水分の吸収によって光透過率が上がる性質を有する。吸湿層６０は、下電極３４の中央部３４ｂから周縁部３４ａに至る領域に連続的に重畳するように設けられる。

本実施形態によれば、透湿性を有する下電極３４の下に吸湿層６０を配置するので、水分を効果的に除去することができる。特に、吸湿層６０を、水分の吸収によって光透過率が上がる性質を有する材料で形成することで、水分由来の素子特性の劣化を補償することができる。具体的には、化学式で、
Ｃａ＋２Ｈ_２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）_２＋Ｈ_２↑
と表されるように、Ｃａと水が反応すると水酸化カルシウムが生成される。水酸化カルシウムはＣａと比べると光透過率が高い。したがって、水分の影響で発光効率の低下があっても、その箇所では、光透過率が高くなったことで素子特性の劣化が補償され、表示ムラを緩和させることができる。Ｃａは、電子注入層５２の材料としても使用すればコストの上昇を抑えることができる。なお、Ｃａのほかに、Ｍｇ、Ｓｒ又はＢａなどを使用してもよい。

発光素子層４０は、上電極４２に積層する封止層６２によって覆われることで封止されて水分から遮断される。封止層６２は、ＳｉＮなどからなる少なくとも一層の無機絶縁層６４を含む積層構造であってもよい。例えば、封止層６２は、一対の無機絶縁層６４の間に樹脂などからなる少なくとも一層の有機絶縁層６６を挟む構造であってもよい。封止層６２は、表示領域ＤＡ（図１参照）を覆う。封止層６２には、粘着層６８を介して、第２基板７０が貼り付けられている。第２基板７０は、樹脂又はガラスからなり、ポリイミドやポリエチレンテレフタラート等の可撓性を有するフィルムであってもよい。

［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の断面図である。本実施形態では、吸湿層２６０は、下電極２３４の周縁部２３４ａに重畳するが、下電極２３４の中央部２３４ｂとの重畳を避けて設けられている。また、吸湿層２６０は、中央部２３４ｂの方向に絶縁層２３８との重畳領域からはみ出して設けられる。吸湿層２６０が重畳を避ける中央部２３４ｂの下には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる光透過性導電層２７２が設けられている。本実施形態によれば、下電極２３４の中央部２３４ｂの直下にあるのが光透過性導電層２７２であるため、高い光透過率を確保することができる。

［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る表示装置の断面図である。本実施形態では、吸湿層３６０は、下電極３３４の周縁部３３４ａに重畳するが、下電極３３４の中央部３３４ｂとの重畳を避けて設けられている。また、吸湿層３６０は、中央部３３４ｂの方向に絶縁層３３８との重畳領域からはみ出して設けられる。そして、下電極３３４は、光反射層３５８及び吸湿層３６０の表面に連続的に積層する。本実施形態によれば、下電極３３４の中央部３３４ｂの直下には、光透過性導電層もない点で第２の実施形態と異なる。

［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４の実施形態に係る表示装置の断面図である。表示領域ＤＡには、複数の下電極４３４が配列されている。表示領域ＤＡにおいてその周縁領域ＤＡＰでは、下電極４３４の下方に吸湿層４６０が設けられている。一方で、表示領域ＤＡにおいてその中央領域ＤＡＣでは、下電極４３４の下には吸湿層４６０が設けられていない。なお、光反射層４５８は、表示領域ＤＡの中央領域ＤＡＣ及び周縁領域ＤＡＰの両方で、下電極４３４の下方に設けられる。本実施形態によれば、表示領域ＤＡの中央領域ＤＡＣでは、吸湿層４６０がないことで高い光透過率を確保し、水分の影響を受けやすい周縁領域ＤＡＰでは、吸湿層４６０によって、水分由来の素子特性の劣化を補償するようになっている。

なお、表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置には限定されず、量子ドット発光素子（ＱＬＥＤ：Quantum‐Dot Light Emitting Diode）のような発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよいし、液晶表示装置であってもよい。

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。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。

１０ 第１基板、１２ 集積回路チップ、１４ アンダーコート層、１６ 半導体層、１８ ソース電極、２０ ドレイン電極、２２ ゲート絶縁膜、２４ ゲート電極、２６ 層間絶縁膜、２８ 薄膜トランジスタ、３０ パッシベーション膜、３２ 平坦化層、３４ 下電極、３４ａ 周縁部、３４ｂ 中央部、３６ コンタクトホール、３８ 絶縁層、４０ 発光素子層、４２ 上電極、４４ 発光層、４６ 正孔注入層、４８ 正孔輸入層、５０ 電子ブロッキング層、５２ 電子注入層、５４ 電子輸送層、５６ 正孔ブロッキング層、５８ 光反射層、６０ 吸湿層、６２ 封止層、６４ 無機絶縁層、６６ 有機絶縁層、６８ 粘着層、７０ 第２基板、２３４ 下電極、２３４ａ 周縁部、２３４ｂ 中央部、２３８ 絶縁層、２６０ 吸湿層、２７２ 光透過性導電層、３３４ 下電極、３３４ａ 周縁部、３３４ｂ 中央部、３３８ 絶縁層、３５８ 光反射層、３６０ 吸湿層、４３４ 下電極、４５８ 光反射層、４６０ 吸湿層、ＤＡ 表示領域、ＤＡＣ 中央領域、ＤＡＰ 周縁領域。

Claims (8)

1. 発光層を含む発光素子層と、
   前記発光素子層の上にある光透過性の上電極と、
   前記発光素子層の下にあって光透過性及び透湿性を有する下電極と、
   前記下電極の下にある光反射層と、
   前記下電極と前記光反射層との間にあって吸湿性を有する吸湿層と、
   を有することを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載された表示装置において、
   前記吸湿層は、水分の吸収によって光透過率が上がる性質を有することを特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載された表示装置において、
   前記吸湿層は、カルシウムを含む材料からなることを特徴とする表示装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記下電極の中央部との重畳を避けて前記下電極の周縁部に載る絶縁層をさらに有し、
   前記吸湿層は、前記中央部から前記周縁部に至る領域に連続的に重畳するように設けられることを特徴とする表示装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記下電極の中央部との重畳を避けて前記下電極の周縁部に載る絶縁層をさらに有し、
   前記吸湿層は、前記下電極の前記中央部との重畳を避けて、前記周縁部に重畳するように設けられることを特徴とする表示装置。
6. 請求項５に記載された表示装置において、
   前記吸湿層は、前記中央部の方向に前記絶縁層との重畳領域からはみ出して設けられることを特徴とする表示装置。
7. 請求項５又は６に記載された表示装置において、
   前記吸湿層が重畳を避ける前記中央部の下に光透過性導電層をさらに有することを特徴とする表示装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記下電極は、表示領域に配列された複数の下電極を含み、
   前記吸湿層は、前記表示領域の中央領域にある前記下電極の下方を避けて、前記表示領域の周縁領域にある前記下電極の下方に設けられることを特徴とする表示装置。

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