JP2018142441A

JP2018142441A - 有機ｅｌ表示装置、及び有機ｅｌ表示装置の製造方法

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Publication number: JP2018142441A
Application number: JP2017035290A
Authority: JP
Inventors: 哲仙神谷; Tetsusen Kamiya
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: US20180248151A1; US10340478B2; JP6818590B2

Abstract

【課題】有機ＥＬ表示装置において、表示領域の外側を囲む水分遮断領域の破損を防止し、配線腐食等を生じにくくする。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置は、基材上に、回路層と、パッシベーション層と、表示領域の画素毎に形成された下部電極と、下部電極に接する有機材料層と、有機材料層を覆う上部電極と、基材上全体を覆う封止層と、を有する薄膜トランジスタ基板、を含み、薄膜トランジスタ基板は、表示領域と、表示領域を囲む水分遮断領域と、を有し、水分遮断領域は、回路層と、パッシベーション層と、水分遮断層と、封止層と、がこの順で積層されており、水分遮断層は封止層とは組成が異なっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置、及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。

有機ＥＬ表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などが形成された薄膜トランジスタ基板を有する。特許文献１には、表示領域と、表示領域の外側を囲む水分遮断領域と、水分遮断領域の外側を囲む周辺回路領域とを含む薄膜トランジスタ基板が開示されている。水分遮断領域は、無機材料のみで形成されており、周辺回路領域側から浸透した水分が表示領域側に拡散することを防止している。

特開２０１５−４９９４６号公報

薄膜トランジスタ基板には、ＯＬＥＤ等に水分が浸透することを防ぐためにパッシベーション層と封止層とが形成されている。表示領域と水分遮断領域とは、全体が封止層で覆われているが、周辺回路領域では不要な封止層は除去されている。周辺回路領域の封止層を除去する工程において、表示領域と水分遮断領域とにマスクを形成し、ドライエッチングにより周辺回路領域の封止層を除去している。このとき、水分遮断領域にマスクの材料液が均一に塗れ拡がらないことに起因して、水分遮断領域の封止層及びパッシベーション層の一部が破損するおそれがある。水分遮断領域に破損が生じると、破損箇所から水分が浸透し配線腐食等の問題が生じやすくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示領域の外側を囲む水分遮断領域の破損を防止し、配線腐食等を生じにくくする有機ＥＬ表示装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、基材上に、回路層と、パッシベーション層と、表示領域の画素毎に形成された下部電極と、前記下部電極に接する有機材料層と、前記有機材料層を覆う上部電極と、前記基材上全体を覆う封止層と、を有する薄膜トランジスタ基板、を含み、前記薄膜トランジスタ基板は、前記表示領域と、前記表示領域を囲む水分遮断領域と、を有し、前記水分遮断領域は、前記回路層と、前記パッシベーション層と、水分遮断層と、前記封止層と、がこの順で積層されており、前記水分遮断層は前記封止層とは組成が異なっている。

（２）上記（１）に記載の有機ＥＬ表示装置であって、前記水分遮断層は、前記封止層よりエッチング速度が遅くてもよい。

（３）上記（１）または（２）に記載の有機ＥＬ表示装置であって、前記封止層はＳｉＮにより形成されており、前記水分遮断層はＳｉＯまたはＳｉＯＮにより形成されていてもよい。

（４）本発明に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタ基板の基材上に回路層を形成すること、前記回路層の上にパッシベーション層を形成すること、表示領域を囲む水分遮断領域において、前記パッシベーション層の上に水分遮断層を形成すること、前記基材上全体を覆うように封止層を形成すること、を含む、有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記水分遮断層は前記封止層とは組成が異なっている。

本発明によれば、有機ＥＬ表示装置において、表示領域の外側を囲む水分遮断領域の破損を防止し、配線腐食等を生じにくくすることができる。

本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略平面図である。図１に示す有機ＥＬ表示装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。図１に示す有機ＥＬ表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。本実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の形成工程を示す図である。本実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の形成工程を示す図である。本実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の形成工程を示す図である。本実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の形成工程を示す図である。

以下、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、以下の説明において参照する図面は、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、あくまで一例であり、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。

図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の概略平面図である。有機ＥＬ表示装１置は、薄膜トランジスタ基板１０と、薄膜トランジスタ基板１０の一部に対向して配置された対向基板２０とを有している。薄膜トランジスタ基板１０は、図１に示されるように、画像を表示する領域である表示領域Ａと、表示領域の外側を囲む水分遮断領域Ｂと、水分遮断領域Ｂの外側を囲む周辺回路領域Ｃと、部品実装領域Ｄとを有している。

表示領域Ａは、略矩形状の領域であり、画素に対応してＯＬＥＤ（図示せず）がマトリクス状に配列されている。水分遮断領域Ｂは、略矩形状の表示領域Ａを囲む枠状の領域である。周辺回路領域Ｃは、水分遮断領域Ｂを囲む枠状の領域である。表示領域Ａと水分遮断領域Ｂと周辺回路領域Ｃとの具体的な構成については後述する。

部品実装領域Ｄは、薄膜トランジスタ基板１０のうち、対向する位置に対向基板２０が配置されない領域である。部品実装領域Ｄには外部接続端子部３０が設けられている。また、部品実装領域Ｄには、ドライバＩＣやその他の部品が設けられていてもよい。外部接続端子部３０は外部機器が電気的に接続される端子部であり、例えばＦＰＣを介して外部機器に電気的に接続される。外部接続端子部３０は、外部機器から画像データを供給されることにより、図示しないドライバＩＣを介して、各画素に印加する電圧信号をＯＬＥＤに供給する。図１において部品実装領域Ｄは、薄膜トランジスタ基板１０の一辺側に形成されているが、二辺以上に形成されていてもよい。

以下、薄膜トランジスタ基板１０の表示領域Ａと、水分遮断領域Ｂと、周辺回路領域Ｃとの具体的な構成について説明する。

図２は、図１に示す有機ＥＬ表示装置１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図２は、薄膜トランジスタ基板１０の表示領域Ａの概略断面図を示しており、対向基板２０は省略している。薄膜トランジスタ基板１０の表示領域Ａでは、基材７０上にＴＦＴ７２を含む回路層７４と、平坦化膜９６と、パッシベーション層９８と、ＯＬＥＤと、封止層１０６とが順に形成されている。基材７０としては、ガラス基板、樹脂フィルム等が用いられる。

表示領域Ａの回路層７４は、ＴＦＴ７２や、図示しない電気配線等が形成される層であり、ＯＬＥＤを駆動するために形成されている。また、駆動部の少なくとも一部分は基材７０上に回路層７４として表示領域Ａに隣接する領域に形成することができる。また駆動部を構成するドライバＩＣやＦＰＣを周辺回路領域Ｃや部品実装領域Ｄにて、回路層７４の電気配線に接続することができる。

具体的には基材７０の上に窒化シリコン（ＳｉＮｙ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁材料からなる下地層８０が形成され、その上に半導体領域８２が形成される。半導体領域８２は、トップゲート型のＴＦＴ７２のチャネル部及びソース・ドレイン部となる。半導体領域８２は、例えばポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）からなり、ｐ−Ｓｉ膜をパターニングし、回路層７４で用いる箇所のｐ−Ｓｉ膜を選択的に残すことで形成される。ＴＦＴ７２のチャネル部の上にはゲート絶縁膜８４が形成され、その上にゲート電極８６が形成され、ゲート電極８６を覆うように層間絶縁膜８８が形成されている。ゲート絶縁膜８４としては、例えばＴＥＯＳが用いられる。ゲート電極８６は、スパッタリング等で形成された金属膜をパターニングして形成される。ＴＦＴ７２のソース部、ドレイン部となる半導体領域８２にはイオン注入により不純物が導入され、ＴＦＴ７２のソース部に電気的に接続されるソース電極９０ａと、ＴＦＴ７２のドレイン部に電気的に接続されるドレイン電極９０ｂとが形成される。このようにしてＴＦＴ７２が形成された後、ＴＦＴ７２を覆うように層間絶縁膜９２が形成され、層間絶縁膜９２の上にアクリル樹脂等の有機材料からなる平坦化膜９６が形成されている。

表示領域Ａにおいては、パッシベーション層９８の上に各画素に対応するＯＬＥＤが形成されている。ＯＬＥＤは、下部電極１００と、有機材料層１０２と、上部電極１０４とから構成されている。下部電極１００と、有機材料層１０２と、上部電極１０４とは基材７０側からこの順に積層されている。本実施形態では、下部電極１００がＯＬＥＤの陽極（アノード）、上部電極１０４が陰極（カソード）である。有機材料層１０２は正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を含んで構成されている。

下部電極１００は、ＯＬＥＤの陽極（アノード）であり、有機材料層１０２に駆動電流を注入する。下部電極１００は、表示領域Ａにおいて画素毎に形成されている。具体的には、上述した平坦化膜９６が形成された後、下部電極１００をＴＦＴ７２に接続するためのコンタクトホール１１０が形成され、コンタクトホール１１０内に導電体膜１１１（例えば、ＩＴＯ膜）が形成される。その後、平坦化膜９６及び導電体膜１１１の上に基材７０上全体を覆うパッシベーション層９８が形成される。そして、導電体膜１１１上に形成されたパッシベーション層９８を除去し、導電体膜１１１上に下部電極１００をパターニングすることでＴＦＴ７２に接続された下部電極１００が画素ごとに形成される。下部電極１００は導電性を有する材料からなり、例えばＩＴＯであることが好ましいが、ＩＺＯ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透光性及び導電性を有する材料であってもよい。

下部電極１００の形成後、画素境界にリブ１１２が形成される。リブ１１２で囲まれた画素の有効領域には下部電極１００が露出する。リブ１１２の形成後、下部電極１００の上に有機材料層１０２が形成される。

有機材料層１０２は、少なくとも発光層を有する層であり、下部電極１００に接するように形成されている。有機材料層１０２は、例えば、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を含んで構成されている。発光層は、例えば、正孔と電子とが結合することによって発光する有機エレクトロルミネッセンス物質から構成されている。このような有機エレクトロルミネッセンス物質としては、例えば、一般的な有機発光材料が用いられてもよい。

上部電極１０４は、表示領域Ａ全体の有機材料層１０２を覆うように形成されている。上部電極１０４がこのような構成を有することにより、上部電極１０４は表示領域Ａにおいて、複数のＯＬＥＤの有機材料層１０２に共通に接触する。上部電極１０４は、透光性及び導電性を有する材料からなり、例えばＩＴＯであることが好ましいが、ＩＴＯやＩｎＺｎＯ等の導電性金属酸化物に銀やマグネシウム等の金属を混入したもの、あるいは銀やマグネシウム等の金属薄膜と導電性金属酸化物を積層したものであってもよい。

封止層１０６は、上部電極１０４の上に基材７０上全体を覆うように形成されている。封止層１０６は、基材７０上全体を覆うように形成されていることで、回路層７４やＯＬＥＤをはじめとする各層への酸素や水分の浸透を防止する。封止層１０６は、有機層１６０と、有機層を上下で挟む第１無機層１６１及び第２無機層１６２とを含んで構成されている。

図３は、図１に示す有機ＥＬ表示装置１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図３は、薄膜トランジスタ基板１０の水分遮断領域Ｂ周辺の概略断面図を示しており、対向基板２０は省略している。水分遮断領域Ｂは、表示領域Ａの外側を囲む領域であり、薄膜トランジスタ基板１０の周辺側から（例えば、周辺回路領域側Ｃから）浸透した水分が表示領域Ａ側に拡散することを防止する。水分遮断領域Ｂは、無機材料で構成されていることで浸透した水分が拡散することを防止している。

薄膜トランジスタ基板１０の水分遮断領域Ｂは、表示領域Ａと比較して、少なくともＴＦＴ７２と、ＯＬＥＤとを含まない点で異なっている。具体的には、薄膜トランジスタ基板１０の水分遮断領域Ｂでは、基材７０上に回路層７４と、パッシベーション層９８と、水分遮断層９９と、封止層１０６とが順に形成されている。

水分遮断領域Ｂの回路層７４は、電気配線等が形成されている。そして、回路層７４の上にパッシベーション層９８が形成されている。パッシベーション層９８は、例えば、ＳｉＮにより形成されている。そして、パッシベーション層９８の上に水分遮断層９９が形成され、その上に封止層１０６が形成されている。水分遮断領域Ｂでは、封止層１０６は、有機層１６０を含まず、第１無機層１６１及び第２無機１６２層により構成されている。

周辺回路領域Ｃおよび部品実装領域Ｄでは、各種部品を接続し易くするために封止層１０６が設けられていない。特に部品実装領域Ｄでは、外部接続端子部３０にドライバＩＣや外部機器を接続するために不要な封止層１０６が除去される。周辺回路領域Ｃおよび部品実装領域Ｄの封止層１０６を除去する工程では、基材７０上全体に封止層１０６が形成された後に、表示領域Ａ及び水分遮断領域Ｂの封止層１０６の上にインクジェット法を用いてマスクが形成される。そして、当該マスクを用いたドライエッチングにより、周辺回路領域Ｃ及び部品実装領域Ｄの封止層１０６が除去される。このとき、水分遮断領域Ｂにマスクの材料液が均一に塗れ拡がらないおそれがある。水分遮断領域Ｂの封止層１０６の上に十分なマスクが形成されないと、エッチングにより水分遮断領域Ｂの封止層１０６及びパッシベーション層９８が破損し、破損箇所から回路層７４等に水分が浸透し配線腐食が生ずるおそれがある。

そこで、本実施形態では、水分遮断領域Ｂにおけるパッシベーション層９８と封止層１０６との間に封止層１０６とは組成が異なる水分遮断層９９が形成されている。本実施形態では、水分遮断層９９は、第１無機層１６１及び第２無機層１６２と組成が異なっていればよい。ここで、２つの層の「組成が異なる」とは、例えば、２つの層を構成する元素の種類及び／または元素の構成比率が異なることをいう。具体的には、水分遮断層９９は、封止層１０６よりエッチングされにくい組成、すなわちエッチング速度の遅い組成を有している。例えば、封止層１０６（第１無機層１６１及び第２無機層１６２）がＳｉＮにより形成されている場合、水分遮断層９９はＳｉＯまたはＳｉＯＮにより形成されていることが好ましい。なお、水分遮断層９９は、ＳｉＯからなる層とＳｉＯＮからなる層とで構成される多層構造であってもよい。また、封止層１０６がＳｉＯＮにより形成されている場合、水分遮断層９９はＳｉＯにより形成されていることが好ましい。このように、封止層１０６よりエッチングされにくい組成を有する水分遮断層９９は、封止層１０６をエッチングする処理においてエッチングされにくくなるため、水分遮断層９９の下に形成されているパッシベーション層９８を保護することができる。

本実施形態によれば、封止層１０６よりエッチングされにくい、すなわちエッチング速度の遅い水分遮断層９９が形成されることで、封止層１０６のエッチング処理においてパッシベーション層９８が破損することを防止することができ、その結果、回路層７４等に水分が浸透することを防止することができる。

ここで、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１の製造方法について図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１に含まれる薄膜トランジスタ基板１０の形成工程を示す図である。なお、基材７０から平坦化膜９６までの形成工程については、表示領域Ａの構成における説明と同一であるのでここでは省略する。平坦化膜９６が形成された後、パッシベーション層９８として、例えばＳｉＮ膜が化学気相成長（ＣＶＤ）法によって基材７０上全体を覆うように形成される（図４Ａ）。次に、導電体膜９２上に形成されているパッシベーション層９８を除去して導電体膜９２を露出させた後、パッシベーション層９８の上に水分遮断層９９として、例えばＳｉＯ膜がＣＶＤ法によって形成される（図４Ｂ）。その後、感光性樹脂を用いたフォトレジストによりＳｉＯ膜をパターニングすることで水分遮断領域Ｂに水分遮断層９９が形成される（図４Ｃ）。そして、表示領域ＡにＯＬＥＤ等が形成された後、基材７０上全体を覆うように封止層１０６が形成される（図４Ｄ）。その後、表示領域Ａ及び表示領域Ｂの封止層１０６上にインクジェット法によりマスクが形成され、当該マスクを用いたドライエッチングを行う。これにより周辺回路領域Ｃの封止層１０６が除去され、図２に示した薄膜トランジスタ基板１０が形成される。

そして、上述のようにして形成された薄膜トランジスタ基板１０の封止層１０６の上に、図示しない保護膜を介して対向基板２０が貼り合されることで有機ＥＬ表示装置１が形成される。

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した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、または同一の目的を達成することができる構成により置き換えてもよい。

１有機ＥＬ表示装置、１０薄膜トランジスタ基板、２０対向基板、３０外部接続端子部、７０基材、７２ＴＦＴ、７４回路層、８２半導体領域、８６ゲート電極、９０ａソース電極、９０ｂドレイン電極、９２層間絶縁膜、９６平坦化膜、９８パッシベーション層、９９水分遮断層、１００下部電極、１０２有機材料層、１０４上部電極、１０６封止層、１１０コンタクトホール、１１１導電体膜、１１２リブ、１６０有機層、１６１第１無機層、１６２第２無機層。

Claims

基材上に、回路層と、パッシベーション層と、表示領域の画素毎に形成された下部電極と、前記下部電極に接する有機材料層と、前記有機材料層を覆う上部電極と、前記基材上全体を覆う封止層と、を有する薄膜トランジスタ基板、を含み、
前記薄膜トランジスタ基板は、前記表示領域と、前記表示領域を囲む水分遮断領域と、を有し、
前記水分遮断領域は、前記回路層と、前記パッシベーション層と、水分遮断層と、前記封止層と、がこの順で積層されており、
前記水分遮断層は前記封止層とは組成が異なっている、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記水分遮断層は、前記封止層よりエッチング速度が遅い、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
前記封止層はＳｉＮにより形成されており、
前記水分遮断層はＳｉＯまたはＳｉＯＮにより形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
薄膜トランジスタ基板の基材上に回路層を形成すること、
前記回路層の上にパッシベーション層を形成すること、
表示領域を囲む水分遮断領域において、前記パッシベーション層の上に水分遮断層を形成すること、
前記基材上全体を覆うように封止層を形成すること、
を含む、有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
前記水分遮断層は前記封止層とは組成が異なっている、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。