JP2018147557A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機ＥＬ表示装置において、発光不良の発生の可能性を早期に発見する。【解決手段】有機ＥＬ表示装置であって、基材と、前記基材上の表示領域に配置され、下部電極と上部電極とに挟持される有機材料層と、前記基材上の前記表示領域を囲む外部領域に設けられるダムと、前記有機材料層上に形成され、前記表示領域を覆う封止層と、を有する薄膜トランジスタ基板を備え、前記封止層に含まれ、有機材料で構成される封止平坦化膜は、前記ダムの内側に形成され、前記封止層に含まれ、無機材料で構成される封止膜は、前記ダムを覆うように形成され、前記ダムが水分検知部を含む。【選択図】図３
Description
本発明は、有機ＥＬ表示装置に関する。
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置は、基材上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などが形成された表示パネルを有する。
上記有機ＥＬ表示装置において、発光素子を水分等から保護するため、例えば、下記特許文献１に開示されるように、発光素子含む表示領域を封止する方法が採用されている。
上記封止方法としては、例えば、無機材料膜と有機材料膜とを組み合わせる方法が用いられる。しかし、封止領域に欠陥があると、例えば、水分が有機材料膜に侵入して発光素子まで到達し、発光不良を引き起こすおそれがある。
本発明は、上記発光不良の発生の可能性を早期に発見することを目的とする。
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、基材と、前記基材上の表示領域に配置され、下部電極と上部電極とに挟持される有機材料層と、前記基材上の前記表示領域を囲む外部領域に設けられるダムと、前記有機材料層上に形成され、前記表示領域を覆う封止層と、を有する薄膜トランジスタ基板を備え、前記封止層に含まれ、有機材料で構成される封止平坦化膜は、前記ダムの内側に形成され、前記封止層に含まれ、無機材料で構成される封止膜は、前記ダムを覆うように形成され、前記ダムが水分検知部を含む。
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、開示はあくまで一例に過ぎず、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評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。
図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略の構成を示す模式図である。有機ＥＬ表示装置１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とを備えている。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外部領域Ｂと、部品実装領域Ｃ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。外部領域Ｂは、略矩形状の表示領域Ａを囲む枠状の領域である。表示領域Ａおよび外部領域Ｂの具体的な構成については後述する。
部品実装領域Ｃ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が配置されていない領域である。部品実装領域Ｃ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Ｃ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、フレキシブルプリント基板（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Ｃ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および外部領域Ｂ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。具体的には、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、パッシベーション膜９８と、ＯＬＥＤと、封止層１０６とがこの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る。駆動部の一部分を、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、外部領域Ｂや部品実装領域Ｃ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、無機絶縁材料で形成された下地層８０が配置され、その上に半導体領域８２が形成されている。下地層８０を形成する無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｙ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）およびこれらの複合体が用いられる。半導体領域８２は、トップゲート型のＴＦＴ７２のチャネル部およびソース・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）で形成される。半導体領域８２は、例えば、基材７０上に半導体層（ｐ−Ｓｉ膜）を設け、この半導体層をパターニングし、回路層７４で用いる箇所を選択的に残すことにより形成される。
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層８８が形成されている。ゲート絶縁膜８４は、代表的には、ＴＥＯＳで形成される。ゲート電極８６は、例えば、スパッタリング等で形成した金属膜をパターニングして形成される。層間絶縁層８８は、例えば、上記無機絶縁材料で形成される。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、ＴＦＴ７２が構成される。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の上に平坦化膜９６およびパッシベーション膜９８が形成されている。
表示領域Ａにおいては、パッシベーション膜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、有機材料層１０２および上部電極１０４を含む。ＯＬＥＤは、代表的には、下部電極１００、有機材料層１０２および上部電極１０４を基材７０側からこの順に積層して形成される。本実施形態では、下部電極１００がＯＬＥＤの陽極（アノード）であり、上部電極１０４が陰極（カソード）である。
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ＩＴＯ膜等の導電体膜（図示せず）が形成される。その後、平坦化膜９６および導電体膜の上に基材７０上全体を覆うパッシベーション膜９８が形成される。そして、導電体膜上に形成されたパッシベーション膜９８を除去し、導電体膜上に下部電極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。下部電極は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透過性導電材料で形成される。
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、発光層を含む。具体的には、有機材料層１０２は、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を含む。
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、例えば、ＭｇとＡｇの極薄合金やＩＴＯ、ＩＺＯ等の透過性導電材料で形成される。
上部電極１０４の上には、封止層１０６が表示領域Ａ全体を覆うように形成されている。封止層１０６は、第１封止膜１６１、封止平坦化膜１６０および第２封止膜１６２をこの順で含む積層構造を有している。第１封止膜１６１および第２封止膜１６２は、無機材料（例えば、無機絶縁材料）で形成される。具体的には、化学気相成長（ＣＶＤ）法によりＳｉＮｙ膜を成膜することにより形成される。封止平坦化膜１６０は、有機材料（例えば、硬化性樹脂組成物等の樹脂材料）を用いて形成される。
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。具体的には、図３は、薄膜トランジスタ基板１０の表示領域Ａから外部領域Ｂにかけての概略断面図を示しており、対向基板２０および回路層７４の詳細は省略している。薄膜トランジスタ基板１０の外部領域Ｂは、表示領域Ａと比較して、例えば、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の外部領域Ｂでは、基材７０上に、回路層７４、パッシベーション膜９８および封止層１０６がこの順に形成されている。
外部領域Ｂには、基材７０（回路層７４）上に、表示領域Ａを囲むダム９７が平坦化膜９６から離間して形成され、ダム９７を覆うようにパッシベーション膜９８、第１封止膜１６１および第２封止膜１６２が形成されている。パッシベーション膜９８は、例えば、ＳｉＮｙ等の無機絶縁材料で形成される。パッシベーション膜９８の厚みは、封止膜１６１，１６２の厚みよりも薄く設定される。例えば、封止膜１６１，１６２の厚みが数μｍ程度とされるのに対し、パッシベーション膜９８の厚みはサブμｍ程度とされる。封止平坦化膜１６０は、ダム９７の内側（表示領域Ａ側）に収容されている。
ダム９７は、例えば、所定の厚み（例えば、１０μｍ程度）の封止平坦化膜１６０を形成する際に、封止平坦化膜１６０の形成材料が外側に広がるのを防止する役割を有する。図示例では、ダム９７は封止平坦化膜１６０を堰き止めている。ダム９７は、代表的には、樹脂材料（例えば、感光性樹脂組成物）を用いて、所定の幅および高さとなるようにライン状に形成される。１つの実施形態においては、表示領域Ａにおいて平坦化膜９６を形成する際に、ダム９７も形成される。
ダム９７は、水分検知部を含む。例えば、ダム９７は、水分により色が変化する。ダム９７を覆うようにパッシベーション膜９８を形成してから、封止層１０６（第１封止膜１６１）を形成するまで比較的時間がかかる。具体的には、表示領域ＡにおいてＯＬＥＤが形成される間、外部領域Ｂは露呈した状態にある。したがって、外部領域Ｂにおいては、第１封止膜１６１が形成されるまでに異物がのりやすい。また、第１封止膜１６１を形成後、封止平坦化膜１６０が形成される間、ダム９７上の第１封止膜１６１は露呈した状態にあって、異物がのりやすい。その上、パッシベーション膜９８は非常に薄く、パッシベーション膜９８自体に欠陥が存在する可能性が高い。しかし、ダム９７上は、封止平坦化膜１６０が形成されないため、ダム９７上の異物は十分に被覆されずに欠陥となる可能性が高い。このように、水分の侵入部となりやすいダム９７が水部検知部を含むことで、早期に水分の侵入を発見することができる。
本実施形態においては、ダム９７は、ｐＨ指示薬および水溶性物質を含有する。水溶性物質は、用いるｐＨ指示薬に応じて選択される。具体例としては、変色域がアルカリ側にあり、変色域よりアルカリ側では有色であり、酸性側では無色であるｐＨ試験薬（例えば、フェノールフタレイン）を用いる場合、水溶性物質として塩基性物質（例えば、炭酸ナトリウム）が用いられる。ｐＨ指示薬および水溶性物質の含有割合は、例えば、ダム９７の形成材料の１重量％〜３重量％である。なお、上述のように、ダム９７が平坦化膜９６を形成する際に形成される場合、平坦化膜９６はダム９７と同様の組成を有し得る。具体的には、平坦化膜９６は上記ｐＨ指示薬および水溶性物質を含有し得る。
ダム９７と同様、封止平坦化膜１６０も水分検知部を含んでもよい。例えば、上記ｐＨ指示薬および水溶性物質を含有させた有機材料で封止平坦化膜１６０を形成してもよい。
外部領域Ｂの回路層７４には、電気配線等（図示せず）が形成されている。ダム９７の外側および部品実装領域Ｃでは、例えば、各種部品を接続し易くするため、封止層１０６は形成されていない。
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、７２ ＴＦＴ、７４ 回路層、８２ 半導体領域、８６ ゲート電極、８８ 層間絶縁層、９０ａ ソース電極、９０ｂ ドレイン電極、９２ 層間絶縁膜、９６ 平坦化膜、９７ ダム、９８ パッシベーション膜、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、１１２ リブ、１６０ 封止平坦化膜、１６１ 第１封止膜、１６２ 第２封止膜。
Claims (7)
- 基材と、
前記基材上の表示領域に配置され、下部電極と上部電極とに挟持される有機材料層と、
前記基材上の前記表示領域を囲む外部領域に設けられるダムと、
前記有機材料層上に形成され、前記表示領域を覆う封止層と、を有する薄膜トランジスタ基板を備え、
前記封止層に含まれ、有機材料で構成される封止平坦化膜は、前記ダムの内側に形成され、
前記封止層に含まれ、無機材料で構成される封止膜は、前記ダムを覆うように形成され、
前記ダムが水分検知部を含む、
有機ＥＬ表示装置。 - 前記水分検知部が水分により色が変化する、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記水分検知部がｐＨ指示薬および水溶性物質を含有する、請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記ｐＨ指示薬がフェノールフタレインであり、前記水溶性物質が塩基性物質である、請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記塩基性物質が炭酸ナトリウムを含む、請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記ダムが、前記封止平坦化膜を堰き止めている、請求項１から５のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
- 前記薄膜トランジスタ基板が、前記基材と前記有機材料層との間に配置されるパッシベーション膜を有し、前記パッシベーション膜が前記ダムを覆う、請求項１から６のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
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