JP2018181433A - 有機エレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】封止膜５６のバリア性を確保しながらその上に設ける有機材料との密着性を確保することを目的とする。【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス層ＥＬと、少なくとも最上面が第１無機材料からなり、有機エレクトロルミネッセンス層ＥＬを封止する封止膜５６と、有機材料からなり、封止膜５６を覆う保護膜６４と、第２無機材料からなり、封止膜５６の最上面と保護膜６４の間に密着して介在する密着層６２と、を有する。第１無機材料は、第２無機材料よりも、バリア性が高い。第２無機材料は、第１無機材料よりも、有機材料との密着性が高い。【選択図】図４
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法に関する。
有機エレクトロルミネッセンス層は、吸湿によって劣化するため、大気から遮断するために封止膜で覆うことが必要である（特許文献１〜３）。封止膜の少なくとも最上面は、バリア性に優れた無機材料からなる。
封止膜の上に、保護膜を設けることがある。保護膜は、製造工程では、封止膜をパターニングするためのエッチングマスクにされる。保護膜は有機材料からなる。封止膜の最上面を構成する無機材料は、バリア性を考慮して選択しているので、その上に設ける有機材料との密着性が低いという問題があった。あるいは、有機材料との密着性が比較的高い無機材料を選択すると、バリア性が低下する。
本発明は、封止膜のバリア性を確保しながらその上に設ける有機材料との密着性を確保することを目的とする。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス層と、少なくとも最上面が第１無機材料からなり、前記有機エレクトロルミネッセンス層を封止する封止膜と、有機材料からなり、前記封止膜を覆う保護膜と、第２無機材料からなり、前記封止膜の前記最上面と前記保護膜の間に密着して介在する密着層と、を有し、前記第１無機材料は、前記第２無機材料よりも、バリア性が高く、前記第２無機材料は、前記第１無機材料よりも、前記有機材料との密着性が高いことを特徴とする。
本発明によれば、第１無機材料によってバリア性を確保しながら、第２無機材料によって有機材料との密着性を確保することができる。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス層と、少なくとも最上面を構成する無機膜を含み、前記有機エレクトロルミネッセンス層を封止する封止膜と、有機材料からなり、前記封止膜を覆う保護膜と、無機材料からなり、前記封止膜の前記無機膜と前記保護膜の間に密着して介在する密着層と、を有し、前記無機膜は、前記密着層よりも、バリア性が高く、前記密着層は、前記無機膜よりも、前記保護膜との密着性が高いことを特徴としてもよい。
本発明によれば、無機膜によってバリア性を確保しながら、密着層によって保護膜との密着性を確保することができる。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、有機エレクトロルミネッセンス層を、少なくとも最上面が第１無機材料からなる封止膜で封止する工程と、前記封止膜の前記最上面に密着するように、第２無機材料で密着層を形成する工程と、前記密着層の一部及び前記封止膜の一部を覆うように、有機材料で保護膜を形成する工程と、前記保護膜をエッチングマスクとして、前記密着層及び前記封止膜をエッチングする工程と、を含み、前記第１無機材料は、前記第２無機材料よりも、バリア性が高く、前記第２無機材料は、前記第１無機材料よりも、前記有機材料との密着性が高いことを特徴とする。
本発明によれば、第１無機材料によってバリア性を確保しながら、第２無機材料によって有機材料との密着性を確保することができる。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、少なくとも最上面を構成する無機膜を含む封止膜によって、有機エレクトロルミネッセンス層を封止する工程と、前記封止膜の前記無機膜に密着するように、無機材料で密着層を形成する工程と、前記密着層の一部及び前記封止膜の一部を覆うように、有機材料で保護膜を形成する工程と、前記保護膜をエッチングマスクとして、前記密着層及び前記封止膜をエッチングする工程と、を含み、前記無機膜は、前記密着層よりもバリア性が高く、前記密着層は、前記無機膜よりも、前記保護膜との密着性が高いことを特徴とする。
本発明によれば、無機膜によってバリア性を確保しながら、密着層によって保護膜との密着性を確保することができる。
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。
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る表示装置の側面図である。表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置である。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。表示装置は基板１０を有する。基板１０は、表示領域ＤＡ及び表示領域ＤＡを囲む周辺領域ＰＡを含む。基板１０には、周辺領域ＰＡで、第１フレキシブルプリント基板１２を接続してもよい。第１フレキシブルプリント基板１２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１４が搭載される。第１フレキシブルプリント基板１２には、さらに、第２フレキシブルプリント基板１６が接続されていてもよい。第２フレキシブルプリント基板１６には、外部との電気的接続のためのコネクタ１８が設けられ、電子部品２０が搭載される。
図３は、図２に示す表示装置の使用状態を示す図である。表示装置は、基板１０を曲げて例えば図示しない筐体に収納される。表示装置は、周辺領域ＰＡで曲げられており、表示領域ＤＡでは平坦な状態に維持される。
図４は、図１に示す表示装置のIV−IV線断面を一部省略して示す拡大図である。基板１０は、ポリイミド樹脂やポリエチレンテレフタラート等からなり、例えば１０〜２０μｍの膜厚で可撓性を有する。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下地絶縁膜２２が形成されている。下地絶縁膜２２は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜などであり、それらの積層構造であってもよい。例えば、窒化膜、酸化膜及び窒化膜の３層構造であれば、それぞれ、２０〜５０ｎｍ、２０〜５０ｎｍ及び１００〜５００ｎｍの膜厚を有する。
下地絶縁膜２２の上には半導体層２４が形成されている。半導体層２４は、例えば、アモルファスシリコン層をエキシマレーザでアニール処理して５０ｎｍの膜厚で形成するポリシリコン層である。半導体層２４にソース電極２６及びドレイン電極２８が電気的に接続し、半導体層２４を覆ってゲート絶縁膜３０が形成されている。ゲート絶縁膜３０は、化学式がＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４の化合物であるＴＥＯＳ（TetraEthOxySilane）などで、８０〜１００ｎｍの膜厚で形成する。ソース電極２６及びドレイン電極２８は、Ｍｏ、ＡｌＮｄ、ＭｏあるいはＴｉ、Ａｌ、Ｔｉなどの積層構造を有し、３層であれば、１００〜２００ｎｍ、３００〜６００ｎｍ及び３０〜１００ｎｍの膜厚をそれぞれ有する。
ゲート絶縁膜３０の上にはゲート電極３２が形成され、ゲート電極３２を覆って層間絶縁層３４が形成されている。ソース電極２６及びドレイン電極２８は、ゲート絶縁膜３０を貫通している。ソース電極２６及びドレイン電極２８は、表示領域ＤＡでは、層間絶縁層３４の直上にあって層間絶縁層３４を貫通する。半導体層２４、ソース電極２６、ドレイン電極２８及びゲート電極３２並びにゲート絶縁膜３０から、薄膜トランジスタＴＦＴの少なくとも一部が構成される。薄膜トランジスタＴＦＴは、表示領域ＤＡに設けられる。表示領域ＤＡでは、ゲート絶縁膜３０の直上にゲート電極３２がある。薄膜トランジスタＴＦＴを覆うように平坦化層３６が設けられている。平坦化層３６は、ポリイミド樹脂や感光性アクリル樹脂等の有機材料によって２〜３μｍの膜厚で形成する。
平坦化層３６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る複数の画素電極３８（例えば陽極）が設けられている。画素電極３８は、ＭｇＡｇなどで形成する。画素電極３８は、電極膜と光反射膜の積層構造になるようにＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＴＯ、Ａｇ及びＩＴＯの膜を、それぞれ、３０〜６０ｎｍ、３０〜６０ｎｍ、１００〜１５０ｎｍ及び１０〜２０ｎｍｔの膜厚で積層してもよい。あるいは、これらの膜厚でＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＺＯ、Ａｇ及びＩＺＯの膜を積層して、画素電極３８を形成してもよい。画素電極３８は、平坦化層３６を貫通するコンタクトホール４０によって、層間絶縁層３４の上でソース電極２６及びドレイン電極２８の一方に電気的に接続している。
画素電極３８は、後述する発光素子４２の一部を構成するが、キャパシタ４４の一方の電極にもなっている。キャパシタ４４は、画素電極３８と、その下方にある容量電極４６と、画素電極３８と容量電極４６の間に介在する誘電絶縁膜４８と、を含む。誘電絶縁膜４８は、窒化膜及び酸化膜の積層あるいは窒化膜であって２００ｎｍ以下の膜厚を有する。容量電極４６は、Ｍｏ、ＡｌＮｄ及びＭｏあるいはＴｉ、Ａｌ及びＴｉなどの３層構造からなり、２００ｎｍ以下の膜厚を有する。キャパシタ４４は、画素電極３８に供給する電流を制御するための信号を保持する。
画素電極３８上に、ポリイミド樹脂やアクリル系樹脂などで、例えば１〜２μｍの膜厚を有する絶縁層５０が形成されている。絶縁層５０は、画素電極３８の周縁部に載り、画素電極３８の一部（例えば中央部）を開口させるように形成されている。絶縁層５０によって、画素電極３８の一部を囲むバンクが形成される。
画素電極３８上に発光層５２が設けられている。発光層５２は、画素電極３８ごとに別々に（分離して）設けられ、絶縁層５０にも載るようになっている。この場合は各画素に対応して青、赤又は緑で発光層５２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。発光層５２は、例えば、蒸着により形成される。あるいは、発光層５２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してもよい。つまり、発光層５２を絶縁層５０上で連続するように形成してもよい。この場合、発光層５２は溶媒分散による塗布により形成する。発光層５２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。
発光層５２の上には、対向電極５４（共通電極又は陰極）が設けられている。対向電極５４は、バンクとなる絶縁層５０の上に載る。発光層５２並びに発光層５２を挟む画素電極３８及び対向電極５４から発光素子４２の少なくとも一部が構成される。発光層５２は、画素電極３８及び対向電極５４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。複数の発光素子４２は、表示領域ＤＡに設けられて、複数の薄膜トランジスタＴＦＴによって駆動される。複数の発光素子４２のそれぞれに対応してキャパシタ４４が設けられている。
発光層５２と画素電極３８との間には、図示しない正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一層を設けてもよい。発光層５２と対向電極５４との間には、図示しない電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一層を設けてもよい。正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも１層又はそれぞれの層は、画素電極３８ごとに分離して設けてもよいし、表示領域の全体にわたって連続するように設けてもよい。発光層５２に、必要に応じて正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層及び電子注入層を加えて、有機エレクトロルミネッセンス層ＥＬが構成される。
有機エレクトロルミネッセンス層ＥＬは、封止膜５６によって封止されて水分から遮断される。複数の発光素子４２は、封止膜５６によって封止されている。封止膜５６は、少なくとも最上面が、無機膜５８によって構成される。無機膜５８は第１無機材料からなる。第１無機材料は、窒化ケイ素である。
封止膜５６は、厚み方向の中間に有機層６０を含む複数層からなる。図４の例では、封止膜５６は、一対の無機膜５８の間に樹脂などからなる少なくとも一層の有機層６０を挟む構造である。一対の無機膜５８は、それぞれ、例えば１〜１０μｍの膜厚を有する。有機層６０は、例えば５〜５０μｍの膜厚を有する。封止膜５６は、表示領域ＤＡ（図１参照）を覆う。
封止膜５６には、密着層６２を介して、保護膜６４が設けられている。保護膜６４は、有機材料からなる。保護膜６４は、封止膜５６を覆う。密着層６２は、封止膜５６の最上面と保護膜６４の間に密着する。密着層６２は、第２無機材料からなる。第２無機材料は、アモルファスシリコン、酸化ケイ素及び酸窒化ケイ素からなる群より選ばれた一の材料である。第２無機材料（密着層６２）は、第１無機材料（無機膜５８）よりも、有機材料（保護膜６４）との密着性が高い。第１無機材料（無機膜５８）は、第２無機材料（密着層６２）よりも、バリア性が高い。
本実施形態によれば、第１無機材料（無機膜５８）によってバリア性を確保しながら、第２無機材料（密着層６２）によって有機材料（保護膜６４）との密着性を確保することができる。
図５は、図１に示す表示装置のＶ−Ｖ線断面を一部省略して示す拡大図である。対向電極５４は、周辺領域ＰＡでカソードコンタクト６６を介して周辺回路６８に接続されている。周辺領域ＰＡでは、封止膜５６の一対の無機膜５８がその間にある有機層６０からはみ出しており、有機層６０の周囲で一対の無機膜５８が上下に接触している。また、保護膜６４の周縁、封止膜５６（一対の無機膜５８）の周縁及び密着層６２の周縁が一致している。
基板１０には、周辺領域ＰＡに複数層が積層されている。複数層は、複数の配線７０を含む。配線７０は、ＭｏＷなどで形成する。配線７０が、Ｔｉ、Ａｌ及びＴｉの積層構造であれば、それぞれ、１００〜２００ｎｍ、１００〜３００ｎｍ及び１００〜２００ｎｍの膜厚を有する。複数の配線７０は、それぞれ、信号線、走査線、電源線及びグランド線などである。
複数の配線７０は、それぞれ、複数の端子７２に向かう方向に延びる。複数の端子７２は、図１に示す第１フレキシブルプリント基板１２に電気的に接続される。端子７２は、半導体膜７４を含む。半導体膜７４は、図４に示す薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層２４と同じ材料で同時に形成されることで同層に位置する。端子７２は、電極膜７６を含む。電極膜７６は、ソース電極２６及びドレイン電極２８と同じ材料で同時に形成されることで同層に位置する。半導体膜７４と電極膜７６が積層されている。
図４に示す表示領域ＤＡにおいて、半導体層２４の下にある下地絶縁膜２２は、図５に示す周辺領域ＰＡに延びて半導体膜７４の下に至る。表示領域ＤＡの層間絶縁層３４は、周辺領域ＰＡに延びて、半導体膜７４の上で少なくともその中央部に開口７８を有する。電極膜７６は、層間絶縁層３４の開口７８では半導体膜７４に接触して載るように、開口７８の周縁では層間絶縁層３４に接触して載るようになっている。
図４に示すゲート絶縁膜３０は、図５に示すように、周辺領域ＰＡに至るように延びる。周辺領域ＰＡでは、ゲート絶縁膜３０の直上に、複数の配線７０がある。配線７０は、ゲート電極３２と同じ材料で同時に形成され、同層に位置する。
図６は、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を説明するための図である。本実施形態では、端子７２を覆うように、封止膜５６を形成する。詳しくは、封止膜５６の一対の無機膜５８が端子７２の上で重ねる。こうして、図４に示す有機エレクトロルミネッセンス層ＥＬを封止膜５６で封止する。封止膜５６は、少なくとも最上面を、上述した第１無機材料から形成する。封止膜５６の少なくとも最上面は、無機膜５８から構成する。
封止膜５６の最上面（無機膜５８）に密着するように、上述した第２無機材料で密着層６２を形成する。図６に示すように、密着層６２も、端子７２を覆うように形成する。第２無機材料（密着層６２）は、第１無機材料（無機膜５８）よりも、有機材料（保護膜６４）との密着性が高い。一方で、第１無機材料（無機膜５８）は、第２無機材料（密着層６２）よりも、バリア性が高い。
密着層６２の一部及び封止膜５６の一部を覆うように、有機材料で保護膜６４を形成する。保護膜６４は、端子７２の上方の領域を避けるように、フォトリソグラフィによってパターニングする。また、保護膜６４は、図３に示すように、基板１０の屈曲領域も避けるようにパターニングする。
保護膜６４をエッチングマスクとして、密着層６２及び封止膜５６をエッチングする。エッチングによって、端子７２は、封止膜５６から露出し、密着層６２からも露出する。なお、保護膜６４は、その後に除去してもよいが、本実施形態では製品にそのまま残すものとする。これにより、図５に示す表示装置が得られる。
本実施形態によれば、第１無機材料（無機膜５８）によってバリア性を確保しながら、第２無機材料（密着層６２）によって有機材料（保護膜６４）との密着性を確保することができる。
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 基板、１２ 第１フレキシブルプリント基板、１４ 集積回路チップ、１６ 第２フレキシブルプリント基板、１８ コネクタ、２０ 電子部品、２２ 下地絶縁膜、２４ 半導体層、２６ ソース電極、２８ ドレイン電極、３０ ゲート絶縁膜、３２ ゲート電極、３４ 層間絶縁層、３６ 平坦化層、３８ 画素電極、４０ コンタクトホール、４２ 発光素子、４４ キャパシタ、４６ 容量電極、４８ 誘電絶縁膜、５０ 絶縁層、５２ 発光層、５４ 対向電極、５６ 封止膜、５８ 無機膜、６０ 有機層、６２ 密着層、６４ 保護膜、６６ カソードコンタクト、６８ 周辺回路、７０ 配線、７２ 端子、７４ 半導体膜、７６ 電極膜、７８ 開口。
Claims (7)
- 有機エレクトロルミネッセンス層と、
少なくとも最上面が第１無機材料からなり、前記有機エレクトロルミネッセンス層を封止する封止膜と、
有機材料からなり、前記封止膜を覆う保護膜と、
第２無機材料からなり、前記封止膜の前記最上面と前記保護膜の間に密着して介在する密着層と、
を有し、
前記第１無機材料は、前記第２無機材料よりも、バリア性が高く、
前記第２無機材料は、前記第１無機材料よりも、前記有機材料との密着性が高いことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。 - 請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記第１無機材料は、窒化ケイ素であり、
前記第２無機材料は、アモルファスシリコン、酸化ケイ素及び酸窒化ケイ素からなる群より選ばれた一の材料であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。 - 有機エレクトロルミネッセンス層と、
少なくとも最上面を構成する無機膜を含み、前記有機エレクトロルミネッセンス層を封止する封止膜と、
有機材料からなり、前記封止膜を覆う保護膜と、
無機材料からなり、前記封止膜の前記無機膜と前記保護膜の間に密着して介在する密着層と、
を有し、
前記無機膜は、前記密着層よりも、バリア性が高く、
前記密着層は、前記無機膜よりも、前記保護膜との密着性が高いことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記保護膜の周縁、前記封止膜の周縁及び前記密着層の周縁が一致していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。 - 請求項１から４のいずれか１項に記載された有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記封止膜は、厚み方向の中間に有機層を含む複数層からなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。 - 有機エレクトロルミネッセンス層を、少なくとも最上面が第１無機材料からなる封止膜で封止する工程と、
前記封止膜の前記最上面に密着するように、第２無機材料で密着層を形成する工程と、
前記密着層の一部及び前記封止膜の一部を覆うように、有機材料で保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチングマスクとして、前記密着層及び前記封止膜をエッチングする工程と、
を含み、
前記第１無機材料は、前記第２無機材料よりも、バリア性が高く、
前記第２無機材料は、前記第１無機材料よりも、前記有機材料との密着性が高いことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。 - 少なくとも最上面を構成する無機膜を含む封止膜によって、有機エレクトロルミネッセンス層を封止する工程と、
前記封止膜の前記無機膜に密着するように、無機材料で密着層を形成する工程と、
前記密着層の一部及び前記封止膜の一部を覆うように、有機材料で保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をエッチングマスクとして、前記密着層及び前記封止膜をエッチングする工程と、
を含み、
前記無機膜は、前記密着層よりもバリア性が高く、
前記密着層は、前記無機膜よりも、前記保護膜との密着性が高いことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
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