JP3676142B2

JP3676142B2 - エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP3676142B2
Application number: JP27721399A
Authority: JP
Inventors: 純一佐野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP2001102171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）表示装置の製造方法に関するものであり、特に大面積化されたＥＬ表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、情報機器の多様化等に伴い、一般に使用されているＣＲＴに比べて消費電力が少なく軽量化された平面表示素子のニーズが高まっている。このような平面表示素子の１つとして、ＥＬ素子が注目されている。ＥＬ素子は、使用する材料によって無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子に大別される。
【０００３】
無機ＥＬ素子は、一般に発光部に高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光させている。
これに対し、有機ＥＬ素子は、電子注入電極とホール注入電極からそれぞれ電子とホールを発光中心で再結合させて、有機分子を励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光を発光することを利用している。
【０００４】
無機ＥＬ素子の場合、高電界を必要とするため、駆動電圧として１００Ｖ〜２００Ｖの高い電圧を必要とするのに対し、有機ＥＬ素子の場合、５Ｖ〜２０Ｖ程度の低い電圧で駆動できるという利点を有している。また、有機ＥＬ素子の場合には、発光材料である蛍光物質を選択することにより、適当な色彩に発光する発光素子を得ることができ、マルチカラーやフルカラーの表示装置としても利用できるという利点がある。
【０００５】
これらのＥＬ素子は、自発光であること、視野角に依存しないこと、液晶ディスプレイのようにバックライトを必要としないため薄型が可能である等の液晶ディスプレイにはない優れた特徴を有しており、大面積ディスプレイとしての研究開発が活発に進められている。
【０００６】
このようなＥＬ素子を用いた表示装置においては、液晶ディスプレイと同様に種々の駆動方式が検討されているが、高いコントラスト比及び中間調表示などの点から、ＴＦＴなどのスイッチング素子を各画素に配置した駆動方式が注目されている。有機ＥＬ素子の場合は、電流駆動型の発光素子であるため、２０〜３０ｍＡ程度の電流を各画素に供給する必要がある。このような電流値を、非晶質シリコンのＴＦＴによるセルアレイ及びドライバ回路で実現することは困難であり、多結晶シリコンを用いたＴＦＴによるセルアレイ及びドライバ回路が必要となる。ガラス基板等を用いる場合には、低温で結晶化することが必要となり、低温多結晶シリコンを用いたＴＦＴをスイッチング素子として用いることが必要になる。
【０００７】
しかしながら、低温多結晶シリコンを大面積の基板の上に、均一に成膜することは困難であり、有機ＥＬ表示装置の大面積化の障害の１つとなっていた。
本発明の目的は、大きな面積で形成することが困難な回路（例えばスイッチング素子）を用いたＥＬ表示装置であっても大型化することができるＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のＥＬ表示装置の製造方法は、各画素領域にスイッチング素子からなる回路を備えた回路基板が形成された小型パネルを大型基板に複数枚貼り合わせて大型化した後、画素領域の上にエレクトロルミネッセンス素子を形成し、次いでエレクトロルミネッセンス素子全体を封止することを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、回路（例えばＴＦＴなどのスイッチング素子）が形成された小型パネルを大型基板に複数枚貼り合わせて大型化している。このため、各画素領域に形成される回路は、小型パネル上で形成される均一なものにすることができる。従って、大型基板に回路を形成する場合に比べ、回路における欠陥の発生等を著しく低減することができる。
【００１０】
本発明によれば、小型パネル上で回路を形成することができるので、例えば、非晶質シリコンを結晶化した低温多結晶シリコンからＴＦＴなどのスイッチング素子の回路を形成することができる。特に、非晶質シリコンをレーザーアニーリングして結晶化する場合に適している。
【００１１】
本発明においては、小型パネルを大型基板に貼り合わせた後、この貼り合わせにより形成される小型パネル間の隙間に埋め込み部を形成することが好ましい。このような埋め込み部を形成することにより、封止した内部に水分が侵入するのを防ぐことができ、ＥＬ素子が水分を含んで劣化するのを抑制することができる。
【００１２】
本発明においては、小型パネルを大型基板に複数枚貼り合わせて大型化した後、ＥＬ素子を形成し、次いでＥＬ素子全体を封止する。封止の方法は特に限定されるものではないが、封止用密閉部材を取り付けることにより行うことができる。このような封止用密閉部材を取り付ける場合、封止用密閉部材が取り付けられる領域部の高さが、埋め込み部の高さと同じになるように、封止用密閉部材が取り付けられる領域部に台座部を形成することが好ましい。
【００１３】
ここで、封止用密閉部材としては、アルミニウムまたはステンレス等の金属成形体や、ＳｉＯ₂、ＡｌＯ₃等の無機セラミック成形体、さらにプラスチック等を含有した撥水性成形体等も使用することができる。
【００１４】
上記埋め込み部及び上記台座部は、例えばネガ型感光性材料からフォトリソグラフィー法により形成することができる。さらに、埋め込み部または台座部の上には、これらの部分から封止した内部に水分が浸透するのを防ぐため、パッシベーション膜を設けることが好ましい。このようなパッシベーション膜としては、例えば、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜、ＡｌＮ膜などを用いることができ、これらの膜は例えばスパッタリング法により形成することができる。
【００１５】
また、小型パネル内のスイッチング素子を駆動するための駆動回路または外部駆動回路との接続部を同じ小型パネル内に設けておくことにより、小型パネル間で画素電極を電気的に接続する必要がなくなる。従って、より簡易にＥＬ表示装置を大型化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に従う一実施例の製造工程を示す断面図である。図１（ａ）は、小型パネルを大型基板に貼り合わせた状態を示している。図４は、この状態を示す斜視図である。図４に示すように、小型パネル１〜４の４枚を、大型基板５に貼り合わせている。本実施例では、大型基板５としてガラス基板を用いている。小型パネル１〜４には画素領域が設定されており、各画素領域にはスイッチング素子が既に形成されている。スイッチング素子は、小型パネルの基板上に非晶質シリコン膜を形成し、これをレーザーアニーリングにより結晶化させて低温多結晶シリコン膜とした後、これを用いてＴＦＴを形成することにより形成されている。また、このスイッチング素子と接続されたＩＴＯなどからなる透明電極が形成されており、この透明電極は、垂直方向に延びる信号画素電極に接続されている。小型パネル１，２，３，４内の信号画素電極は、それぞれの駆動回路または外部駆動回路との接続部１ａ，２ａ，３ａ，４ａに接続されている。また、図４に示すように、各小型パネル１，２，３，４には、水平方向に延びる走査画素電極を駆動するための駆動回路または外部駆動回路との接続部１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂが予め形成されている。
【００１７】
図１（ａ）は、図４に示す小型パネル１と小型パネル２を通る水平方向の線で切断した断面図である。なお、図４に示す駆動回路または接続部は図示省略している。大型基板５と小型パネル１，２は、接着剤を用いて貼り合わせている。ここでは、大型基板５に粘性の低いアクリル系接着剤を均一に塗布した後、アライメント位置を確認しながら、小型パネルを貼り合わせている。貼り合わせ終了後、例えばホットプレート上で２００℃１時間ベーキングを行うことにより接着剤を硬化させている。本実施例では、駆動回路または外部駆動回路との接続部１ａ〜４ａ及び１ｂ〜４ｂ（図４に図示）より内側の部分で貼り合わせている。これは、外部回路との接続との関係を考慮したものであるが、本発明はこのような貼り合わせに限定されるものではなく、小型パネルの全面を大型基板５と貼り合わせてもよい。図１（ａ）及び図４に示すように、大型基板５に貼り合わせた際、小型パネル間には隙間１０が形成される。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示すように、隙間１０を埋めるように埋め込み部１１を形成するとともに、後工程において封止用密閉部材を取り付ける領域部に台座部１２を形成する。このような埋め込み部１１及び台座部１２は、例えばネガ型レジスト材料から形成することができる。例えば、ネガ型レジスト材料をスピンコート法により全体に塗布した後、埋め込み部１１及び台座部１２を形成する部分が露光されるマスクパターンを用いて露光する。このようにして露光し現像した後、ポストベークを行い、さらに真空中（５Ｔｏｒｒ）で２００℃２時間ベーキングを行いレジスト材料を硬化させる。
【００１９】
図２は、このようにして形成した埋め込み部１１及び台座部１２のパターン形状を示す平面図である。図２に示すように埋め込み部１１は小型パネル間の隙間１０に沿って十字状となるように形成され、台座部１２は封止用密閉部材が取り付けられる領域部に形成される。
【００２０】
本実施例のように、埋め込み部１１及び台座部１２をネガ型レジスト材料を用いて形成した場合、ＴＦＴなどのスイッチング素子が形成された部分に紫外線を照射しなくともよい。このため、スイッチング素子などの駆動部分の損傷を抑えることができる。
【００２１】
また、本実施例では、真空中２００℃でベーキングすることによりレジスト材料を硬化させているが、窒素雰囲気でベーキングしても同様にレジスト材料を硬化させることができる。
【００２２】
次に、図１（ｃ）に示すように、埋め込み部１１及び台座部１２の上に、パッシベーション膜１３を形成する。パッシベーション膜１３の形成は、例えば、ポジ型レジスト材料をスピンコート法により全面に塗布し、プリベークした後、上記埋め込み部１１及び台座部１２を形成したときに使用したマスクパターンと同じものを用いて露光し現像する。これにより、埋め込み部１１及び台座部１２の上以外の領域にレジスト膜を形成することができる。その後、ＳｉＯ₂膜をスパッタリング法により、例えば厚み２０００Åとなるように成膜し、次にレジスト膜を有機系剥離液で除去する。これにより、埋め込み部１１及び台座部１２の上にのみＳｉＯ₂膜からなるパッシベーション膜１３を形成することができる。
【００２３】
本実施例では、パッシベーション膜としてＳｉＯ₂膜を用いているが、ＳｉＮ膜やＡｌ₂Ｏ₃膜、ＡｌＮ膜を用いてもよい。また、ケイ素を含有したネガ型のスピンコート剤を用いても同様にパッシベーション膜を形成することができる。
【００２４】
次に、図１（ｄ）に示すように、小型パネルの台座部１２の内側の領域に、有機ＥＬ層１４を形成し、さらにその上に走査画素電極１５を形成する。
図３は、有機ＥＬ層１４を含む有機ＥＬ素子を示す断面図である。有機ＥＬ層１４は、ＩＴＯ（インジウム−スス酸化物）膜などからなる透明電極１８の上に形成される。この透明電極１８は、本実施例のように予め小型パネルに形成されていてもよいし、小型パネルを貼り合わせた後に形成してもよい。この透明電極１８は、小型パネルに予め形成されたＴＦＴなどのスイッチング素子に接続されている。透明電極１８の上には、ホール輸送層１４ａが形成されており、ホール輸送層１４ａの上には、発光層１４ｂが形成されており、発光層１４ｂの上には、電子輸送層１４ｃが形成されている。電子輸送層１４ｃの上にＭｇＩｎ膜などからなる走査画素電極１５が形成されている。
【００２５】
次に、図１（ｅ）に示すように、台座部１２のパッシベーション膜１３の上に、接着剤を介して封止用密閉部材１６のフランジ部１６ａを取り付けることにより封止する。封止用密閉部材１６の内側空間内には、乾燥剤１７が保持されている。乾燥剤１７は、例えば多孔質フィルムによりＣａＯなどの乾燥剤を保持することにより封止用密閉部材１６の内側に取り付けられている。乾燥剤１７を封止した空間内に配置することにより、有機ＥＬ層の劣化を防止することができる。また、上記の封止工程は、乾燥した窒素雰囲気中で行うことが好ましい。
【００２６】
図５は、封止用密閉部材１６を用いて封止した後の状態を示す斜視図である。本実施例では、上述のように、埋め込み部１１及び台座部１２の高さが同じになるように形成されているので、封止用密閉部材を取り付ける際の接着部分の高さをほぼ一定にすることができ、隙間を生じないようにして封止することできる。また、有機ＥＬ素子全体を１つの封止用密閉部材で封止しているので、フランジ部１６ａの幅を広くし、接着部分の幅（封止幅）を広くすることができる。このような封止幅を広くすることによる効果を以下に説明する。
【００２７】
図６は、比較のための有機ＥＬ表示装置を示す斜視図である。この比較例では、各小型パネル１，２，３，４毎に、封止用密閉部材６，７，８，９を用いて封止している。図７は、小型パネル３の部分を拡大した斜視図である。図７に示すように、封止用密閉部材８のフランジ部８ａの部分で接着することにより封止がなされている。
【００２８】
図６に示すように各小型パネルにおいて封止用密閉部材を用いて封止すると、それぞれの封止用密閉部材においてフランジ部が必要となり、各フランジ部の幅が狭くなる。図８は、封止用密閉部材のフランジ部の幅、すなわち封止幅と、有機ＥＬディスプレイの発光強度が５０％劣化する指標としての信頼性との関係を示す図である。図８に示されるように、封止幅が広くなるにつれて、有機ＥＬディスプレイの信頼性が高くなっていることがわかる。これは、封止部分の幅を広くすることにより、封止した内部空間への水分の侵入を有効に防止することができるからである。図６に示すように、小型パネル毎に封止を行うと、この封止幅が狭くなる。これに対し、上記実施例のように、有機ＥＬ素子全体に１つの封止用密閉部材を用いて封止すれば、封止幅を広くすることができ、有機ＥＬ表示装置の信頼性を高めることができる。
【００２９】
本実施例では、スイッチング素子からなるＴＦＴを用いたアクティブ型の有機ＥＬ表示装置の例を示したが、ＴＦＴを使わないパッシブ型の有機ＥＬ表示装置とすることもできる。さらに、有機ＥＬ素子を用いた例を示したが、無機ＥＬ素子を用いて表示装置とすることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、大きな面積で形成することが困難な回路を用いたＥＬ表示装置を大型化して製造することができる。従って、低温多結晶シリコンを用いたＴＦＴをスイッチング素子とするＥＬ表示装置の大型化に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う一実施例の有機ＥＬ表示装置の製造工程を示す断面図。
【図２】図１に示す実施例における埋め込み部及び台座部のパターン形状を示す平面図。
【図３】図１に示す実施例における有機ＥＬ素子を示す断面図。
【図４】図１（ａ）に示す小型パネルの貼り合わせ状態を示す斜視図。
【図５】図１（ｅ）に示す封止用密閉部材により封止した後の状態を示す斜視図。
【図６】比較の有機ＥＬ表示装置を示す斜視図。
【図７】図６に示す比較の有機ＥＬ表示装置における１つの小型パネルを示す拡大斜視図。
【図８】封止用密閉部材による封止幅（封止幅）と有機ＥＬ表示装置の信頼性との関係を示す図。
【符号の説明】
１，２，３，４…小型パネル
１ａ，２ａ，３ａ，４ａ…駆動回路または外部駆動回路との接続部
１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ…駆動回路または外部駆動回路との接続部
５…大型基板
１０…小型パネル間の隙間
１１…埋め込み部
１２…台座部
１３…パッシベーション膜
１４…有機ＥＬ層
１５…走査画素電極
１６…封止用密閉部材
１６ａ…封止用密閉部材のフランジ部
１７…乾燥剤
１８…透明電極

Claims

各画素領域にスイッチング素子からなる回路が形成された小型パネルを大型基板に複数枚貼り合わせて大型化した後、前記画素領域の上にエレクトロルミネッセンス素子を形成し、次いでエレクトロルミネッセンス素子全体を封止することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法の製造方法。
前記スイッチング素子がＴＦＴにより形成されている請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
前記ＴＦＴが非晶質シリコンを結晶化した低温多結晶シリコンから形成されている請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
前記小型パネルを大型基板に貼り合わせた際に形成される小型パネル間の隙間に埋め込み部を形成した後、前記エレクトロルミネッセンス素子を形成する請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
前記エレクトロルミネッセンス素子の封止を、封止用密閉部材の取り付けにより行う請求項４に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
前記封止用密閉部材が取り付けられる領域部の高さが前記埋め込み部の高さと同じになるように前記領域部に台座部を形成する請求項５に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
前記埋め込み部または前記台座部をネガ型感光性材料から形成する請求項４または６に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
前記埋め込み部または前記台座部の上にパッシベーション膜を形成する請求項４、６または７に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
小型パネル内のスイッチング素子を駆動するための駆動回路または外部駆動回路との接続部が同じ小型パネル内に設けられている請求項１〜８のいずれか１項に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
前記エレクトロルミネッセンス素子が有機エレクトロルミネッセンス素子である請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。