JP6684589B2

JP6684589B2 - 表示装置

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Publication number: JP6684589B2
Application number: JP2015253395A
Authority: JP
Inventors: 尚紀徳田
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2035-12-25
Also published as: US20170186830A1; US9929224B2; KR101883559B1; KR20170077019A; JP2017117704A; CN107068889A; CN107068889B

Description

本発明は、表示装置に関する。

特許文献１は、表示層（自発光素子層）を含む回路基板と、回路基板に対向して設けられ、カラーフィルタ及びブラックマトリクスを含む対向基板とを備える表示装置を開示している。特許文献２は、回路基板に含まれる絶縁膜に水分遮断構造を構成する切断部を設けることにより、透湿性を有する絶縁膜を通じて水分が表示装置内部に侵入してきた場合に、有機層（自発光素子層）に水分が到達するのを防ぐ技術を開示している。

特開２０１０−２４３６４７号公報特開２００９−２８３２４２号公報

対向基板の縁側から透湿性を有するブラックマトリクスを通じて、水分が表示装置内部に侵入してきた場合、自発光素子層に水分が到達してしまうと表示不良が生じるおそれがある。

上記課題に鑑みて、本発明は、表示装置内部への水分の侵入による表示不良の発生を抑制することを目的とする。

本発明の一態様の表示装置は、複数の単位画素それぞれで輝度が制御されて発光する自発光素子層を含む複数層が積層される回路基板と、前記自発光素子層からの光を遮光する遮光層を備え、前記回路基板に対向して設けられる対向基板と、を有し、前記遮光層は、前記自発光素子層に対向する領域よりも前記対向基板の縁側の領域に、前記対向基板の縁に沿うように形成される開口を有することを特徴とする。

本発明の他の一態様の表示装置は、複数の単位画素それぞれで輝度が制御されて発光する自発光素子層を含む複数層が積層される回路基板と、前記自発光素子層からの光を遮光する遮光層を備え、前記回路基板に対向して設けられる対向基板と、を有し、前記複数層のうち少なくとも一つの層は、前記回路基板の縁に沿うように切断された切断部を有し、前記遮光層の縁は、前記切断部の切断面のうち前記自発光素子層に近い方の切断面よりも前記対向基板の縁側に設けられることを特徴とする。

第１〜６実施形態に係る表示装置の全体構成を模式的に示す模式平面図である。第１実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。周辺領域Ｎ付近のブラックマトリクスを示す拡大平面図である。自発光素子からの光の屈折について説明するための説明図である。第２実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。第３実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。第４実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。第５実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。第６実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。

以下に、本発明の第１〜第６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すぎず、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。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。

まず、図１〜４を参照して、第１実施形態に係る表示装置１００について説明する。図１は、第１実施形態に係る表示装置の全体構成を模式的に示す模式平面図である。図２は、第１実施形態に係る表示装置の断面を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、表示装置１００は、画像表示をする略矩形の表示領域Ｍ（図１の破線内）と、表示領域の外側の周辺領域Ｎとを有する。表示領域Ｍには複数の単位画素がマトリクス状に配置されている。なお、後述する第２〜６実施形態に係る表示装置の全体構成についても図１で示す構成と同様である。

図２に示すように、表示装置１００は、薄膜トランジスタ等を備えるＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１０と、ＴＦＴ基板１０に対向して設けられる対向基板２０とを有する。対向基板２０は、ＴＦＴ基板１０の縁Ｅ１に沿うように周辺領域Ｎに形成されたシール部材３０と、シール部材３０に囲まれる領域に充填された充填層４０とを介して、ＴＦＴ基板１０に貼り付けて設けられる。

ＴＦＴ基板１０は、自発光素子層１１を含む複数層からなる。具体的には、ＴＦＴ基板１０は、ガラス基板１２と、ガラス基板１２上に形成される平坦化膜１３と、平坦化膜１３上に形成される絶縁膜１４と、絶縁膜１４上に形成されるバンク層１５と、バンク層１５上に形成される自発光素子層１１と、バンク層１５及び自発光素子層１１上に形成される封止膜１６とからなる。複数層のうち少なくとも平坦化膜１３とバンク層１５は、例えば樹脂から成る有機膜であり、透湿性を有する。また、バンク層１５は、複数の単位画素を区画するように配置される。

自発光素子層１１は、画素を構成する複数の単位画素それぞれで輝度が制御されて発光する層である。自発光素子層１１は、少なくとも表示領域Ｍに設けられ、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）層１１ａと、有機ＥＬ層の下層に設けられる透明電極である下部電極１１ｂと、有機ＥＬ層の上層に設けられる透明電極である上部電極１１ｃとを含む層である。有機ＥＬ層１１ａのうち下部電極１１ｂを覆う領域が発光領域となり、バンク層１５によって下部電極１１ｂと離間される領域は非発光領域となる。

有機ＥＬ層１１ａは、陰極側から陽極側に向けて順に、電子輸送層、発光層、ホール輸送層を積層配置して構成される。第１実施形態においては、下部電極１１ｂが陰極として機能し、上部電極１１ｃが陽極として機能する構成とした。下部電極１１ｂと上部電極１１ｃに直流電圧が印加されると、上部電極１１ｃ（陽極側）から注入されたホールがホール輸送層を経由し、一方、下部電極１１ｂ（陰極側）から注入された電子が電子輸送層を経由して、それぞれ有機ＥＬ層１１ａに到達し、電子とホールが再結合する。このような電子とホールの再結合により、有機ＥＬ層１１ａは、所定の波長の発光を行う。

ここで、バンク層１５は透湿性を有するため、バンク層１５に染み込んだ水分がバンク層１５を通じて表示装置１００内部に侵入する場合がある。その水分が自発光素子層１１に到達してしまうと、表示不良が生じてしまうおそれがある。そこで、バンク層１５は、バンク層１５を通じて表示装置１００内部へ水分が侵入してきた場合、その水分が自発光素子層１１へ到達するのを防ぐための水分遮断構造を構成する切断部１５ａを有する。

バンク層１５の切断部１５ａは、自発光素子層１１よりもＴＦＴ基板１０の縁Ｅ１側に、ＴＦＴ基板１０の縁Ｅ１に沿うように形成される。そのため、仮にバンク層１５に外部からの水分が染み込んできたとしても、切断部１５ａよりも自発光素子層１１側への水分の侵入が止められる。

また、バンク層１５の切断部１５ａの形状に倣って、バンク層１５上に形成される封止膜１６には溝部１６ａが形成されることとなる。第１実施形態においては、図２に示すように、シール部材３０を封止膜１６の溝部１６ａに入り込むように形成した。

なお、図２では図示しないが、透湿性を有する平坦化膜１３にも、水分遮断構造を形成するべく、自発光素子層１１よりもＴＦＴ基板１０の縁Ｅ１側に、ＴＦＴ基板１０の縁Ｅ１に沿うように切断部を形成してもよい。また、バンク層１５や平坦化膜１３に形成する水分遮断構造は一つに限られるものではなく、それぞれの層に水分遮断構造を構成する切断部を複数設けてもよい。

一方、対向基板２０は、ガラス基板２１と、ガラス基板２１の下層に設けられるカラーフィルタ２２と、カラーフィルタ２２の周辺に設けられるブラックマトリクス２３とを有する。

カラーフィルタ２２は、表示領域Ｍに配置される単位画素毎に区分されて設けられ、特定の波長の光を吸収し、他の波長の光を透過する。カラーフィルタ２２としては、例えば赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの着色がされたものを用いるとよい。ブラックマトリクス２３は、各色のカラーフィルタ２２を囲むようにマトリクス状に形成され、自発光素子層１１からの光を遮光する。

さらに、図２、図３を参照して、ブラックマトリクス２３の詳細について説明する。図３は、第１実施形態における周辺領域Ｎ付近のブラックマトリクスを示す拡大平面図である。なお、後述する第２〜第５実施形態のブラックマトリクスについても図３で示したものと同様の構成を採用する。

ブラックマトリクス２３は透湿性を有する。そのため、対向基板２０の縁Ｅ２側からブラックマトリクス２３に染み込んだ水分がブラックマトリクス２３を通じて表示装置１００内部に侵入する場合がある。その水分が自発光素子層１１に到達してしまうと、表示不良が生じてしまうおそれがある。

そこで、図２、図３に示すように、ブラックマトリクス２３は、自発光素子層１１に対向する領域よりも対向基板２０の縁Ｅ２側に、対向基板２０の縁Ｅ２に沿うように形成されるスリット２３ａを有する。そのため、仮にブラックマトリクス２３に外部からの水分が染み込んできたとしても、スリット２３ａよりも自発光素子層１１側への水分の侵入が止められる。

スリット２３ａの幅Ｓは、十数μｍ〜数百μｍ程度が好ましい。また、第１実施形態において、スリット２３ａはシール部材３０に沿って形成されており、シール部材３０はスリット２３ａを埋めるように形成されている。シール部材３０は、ブラックマトリクス２３及び充填層４０よりも水分を通しにくい材料からなる。

ここで、図４を参照して、ブラックマトリクス２３にスリット２３ａを形成したことによる光の漏れ出し抑制構造について説明する。図４は、自発光素子からの光の屈折について説明するための説明図である。図４中の実線矢印は光の光路を示す。

ここで、ブラックマトリクス２３は、自発光素子層１１からの光を遮光するために設けられるものであるが、上述したようにスリット２３ａを形成すると、スリット２３ａから余分な光が漏れ出してしまう可能性がある。

そこで、第１実施形態においては、スリット２３ａが、上述したバンク層１５に形成した切断部１５ａの切断面のうち自発光素子層１１に近い方の切断面１５ｂよりも対向基板２０の縁Ｅ２側に設けられる構成とした。また、スリット２３ａが、封止膜１６の溝部１６ａの内面のうち自発光素子層１１に近い方の内面１６ｂよりも対向基板２０の縁Ｅ２側に設けられる構成とした。

さらに、切断面１５ｂを傾斜面とし、内面１６ｂを傾斜面とした。なお、バンク層１５よりも封止膜１６の方が光屈折率の小さい材料からなるように材料選択をするのが好ましい。また、封止膜１６よりもシール部材３０の方が光屈折率の小さい材料からなるように材料選択をするのが好ましい。

以上のような構成を採用することにより、自発光素子層１１から発光された光は、各層の界面で屈折しつつ上層へと進んでいくところ、バンク層１５と封止膜１６の界面、封止膜１６とシール部材３０の界面において、少なくともスリット２３ａよりも手前（表示領域Ｍ側）に向かうように屈折する。そのため、自発光素子層１１からの光がスリット２３ａから余分に漏れ出すことが抑制される。

なお、図４中の点線矢印は、封止膜１６とシール部材３０の光屈折率が同じ場合であって、封止膜１６とシール部材３０の界面で光が屈折せずに直進した場合の光路を示す。図４に示すように封止膜１６とシール部材３０の界面で光が屈折しない場合、スリット２３ａから光が漏れ出してしまう。

また、第１実施形態においては、スリット２３ａの幅Ｓを、封止膜１６の溝部１６ａの幅Ｃよりも小さくした。後述する他の実施形態においても同様の構成とした。

以上説明したように、第１実施形態に係る表示装置１００においては、ブラックマトリクス２３にスリット２３ａが形成される構成を採用するため、対向基板２０の縁Ｅ２側からブラックマトリクス２３を通じて水分が侵入することにより自発光素子層１１が濡れることを抑制できる。その結果、表示不良の発生を抑制し、表示装置１００の寿命の低下を抑えることができる。さらに、自発光素子層１１からの光がスリット２３ａから漏れ出してしまうことを抑制する光漏れ出し抑制構造を採用するため、スリット２３ａから余分な光が漏れ出すことによるコントラストの低下等を抑制し、画像品質の向上を図ることができる。すなわち、第１実施形態においては、ＴＦＴ基板１０に形成される水分遮断構造が、光漏れ出し抑制構造を兼ねるような構成とした。

次に、図５を参照して、第２実施形態に係る表示装置２００について説明する。図５は、第２実施形態に係る表示装置を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成については同一の符号を用いてその説明は省略する。

第２実施形態においては、シール部材３０を、ブラックマトリクス２３のスリット２３ａよりもＴＦＴ基板１０の縁Ｅ１側に設けた。さらに、シール部材３０に囲まれる領域に充填層４０を形成した第１実施形態と異なり、第２実施形態においては、シール部材３０に囲まれる領域を中空とした。そのため、ブラックマトリクス２３に水分が侵入したとしても、スリット２３ａが存在し、かつブラックマトリクス２３から封止膜１６へと水分を伝える層が存在しないため、水分が自発光素子層１１側へと到達し難い。

第２実施形態に係る表示装置２００においては、第１実施形態に係る表示装置１００と同様に、ブラックマトリクス２３にスリット２３ａが形成されるため、外部からの水分が侵入したとしても自発光素子層１１に到達することを抑制できる。その結果、表示不良の発生を抑制し、表示装置の寿命の低下を抑えることができる。

さらに、表示装置２００は、第１実施形態と同様に、自発光素子層１１からの光がスリット２３ａから漏れ出してしまうことを抑制する光漏れ出し抑制構造を採用する。なお、バンク層１５よりも封止膜１６の方が光屈折率が小さい材料からなるのが好ましい。また、封止膜１６は、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間の中空領域よりも光屈折率が大きい材料からなるのが好ましい。そのため、図４を用いて説明した第１実施形態と同様に、バンク層１５と封止膜１６の界面で屈折した光が、スリット２３ａよりも表示領域Ｍ側に向けて進み、封止膜１６と中空領域の界面で屈折した光も、スリット２３ａよりも表示領域Ｍ側に向けて進む。そのため、スリット２３ａから余分な光が漏れ出すことを抑制でき、画像品質の向上を図ることができる。

次に、図６を参照して、第３実施形態に係る表示装置３００について説明する。図６は、第３実施形態に係る表示装置を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成については同一の符号を用いてその説明は省略する。

第３実施形態に係る表示装置３００は、第１実施形態に係る表示装置１００と異なり、バンク層１５に水分遮断構造を構成する切断部１５ａを設けない構成とした。そして、封止膜１６に、ブラックマトリクス２３のスリット２３ａに沿うように、溝部１６ａを形成した。また、溝部１６ａの内面のうち自発光素子層１１側の内面１６ｂは傾斜面とした。

そして、第３実施形態においては、第１実施形態と同様に、封止膜１６よりもシール部材３０の方が光屈折率の小さい材料を用いて、封止膜１６とシール部材３０との界面で屈折する光が、スリット２３ａよりも表示領域Ｍ側に進むように構成した。

次に、図７を参照して、第４実施形態に係る表示装置４００について説明する。図７は、第４実施形態に係る表示装置を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成については同一の符号を用いてその説明は省略する。

第４実施形態においては、平坦化膜１３に切断部１３ａを形成し、その切断部１３ａ上にバンク層１５の切断部１５ａを形成した。また、平坦化膜１３の切断部１３ａの形状に倣って、平坦化膜１３上に形成される絶縁膜１４には溝部１４ａが形成され、バンク層１５の切断部１５ａの形状に倣って、バンク層１５上に形成される封止膜１６には溝部１６ａが形成されることとなる。

そして、第４実施形態においては、スリット２３ａを、封止膜１６の溝部１６ａの内面のうち自発光素子層１１に近い方の内面１６ｂよりも対向基板２０の縁Ｅ２側に設けた。また、ブラックマトリクス２３のスリット２３ａの幅を、封止膜１６の溝部１６ａの幅よりも狭くした。

以上のような構成を採用することにより、第４実施形態においては、第１実施形態で得られる効果に加えて、より水分遮断効果を期待できる。第１実施形態よりもＴＦＴ基板１０に形成した水分遮断構造を構成する切断部の数が多いためである。

次に、図８を参照して、第５実施形態に係る表示装置５００について説明する。図８は、第５実施形態に係る表示装置を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成については同一の符号を用いてその説明は省略する。

第５実施形態においては、絶縁膜１４に切断部１４ａを形成し、その切断部１４ａ上にバンク層１５の切断部１５ａを形成した。バンク層１５の切断部１５ａの形状に倣って、バンク層１５上に形成される封止膜１６には溝部１６ａが形成されることとなる。

そして、第５実施形態においては、スリット２３ａを、封止膜１６の溝部１６ａの内面のうち自発光素子層１１に近い方の内面１６ｂよりも対向基板２０の縁Ｅ２側に設けた。また、スリット２３ａの幅を、封止膜１６の溝部１６ａの幅よりも狭くした。

以上のような構成を採用することにより、第５実施形態においては、第１実施形態で得られる効果に加えて、より水分遮断効果を期待できる。第１実施形態よりもＴＦＴ基板１０に形成した水分遮断構造を構成する切断部の数が多いためである。

次に、図９を参照して、第６実施形態に係る表示装置６００について説明する。図９は、第６実施形態に係る表示装置を模式的に示す、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成については同一の符号を用いてその説明は省略する。

第６実施形態においては、ブラックマトリクス２３の端面２３ｂが、第１実施形態で説明したバンク層１５の切断部１５ａの切断面のうち自発光素子層１１に近い方の切断面１５ｂよりも対向基板２０の縁Ｅ２側に設けられる構成とした。また、シール部材３０をブラックマトリクス２３の端面２３ｂを覆うように形成した。

そして、バンク層１５と封止膜１６の界面、及び封止膜１６とシール部材３０の界面で屈折する光が、ブラックマトリクス２３の端面２３ｂよりも表示領域Ｍ側に進むように、水分遮断構造を設けた。具体的には、バンク層１５の切断部１５ａの切断面１５ｂを傾斜面とした。なお、バンク層１５の材料よりも封止膜１６の材料の方が光屈折率の小さい材料を選択するのが好ましい。また、封止膜１６の溝部１６ａの内面１６ｂを傾斜面とした。なお、封止膜１６の材料よりもシール部材３０の材料の方が光屈折率の小さい材料を選択するのが好ましい。

第６実施形態においては、ブラックマトリクス２３の端部からの光の漏れ出しを抑制することが可能となり、また、ブラックマトリクス２３にスリット２３ａを形成しない分、第１実施形態の構成と比較して製造工程の簡易化を図ることができる。

なお、上記各実施形態で説明したＴＦＴ基板１０が本発明の回路基板に対応する構成であり、上記各実施形態で説明したブラックマトリクス２３が本発明の遮光層に対応する構成であり、上記各実施形態で説明したスリット２３ａが本発明の開口に対応する構成である。

１０ＴＦＴ基板、１１自発光素子層、１１ａ有機ＥＬ層、１１ｂ下部電極、１１ｃ上部電極、１２ガラス基板、１３平坦化膜、１４絶縁膜、１５バンク層、１５ａ切断部、１５ｂ切断面、１６封止膜、１６ａ溝部、１６ｂ内面、２１ガラス基板、２２カラーフィルタ、２３ブラックマトリクス、２３ａスリット、１００，２００，３００，４００，５００，６００表示装置、Ｅ１ＴＦＴ基板の縁、Ｅ２対向基板の縁、Ｍ表示領域、Ｎ周辺領域。

Claims

複数の単位画素それぞれで輝度が制御されて発光する自発光素子層を含む複数層が積層される回路基板と、
前記自発光素子層からの光を遮光すると共に透湿性を有する遮光層を備え、前記回路基板に対向して設けられる対向基板と、
を有し、
前記遮光層は、前記自発光素子層に対向する領域よりも前記対向基板の縁側の領域に、前記対向基板の縁に沿うように形成される開口を有し、
前記複数層のうち少なくとも一つの層は、前記回路基板の縁に沿うように形成される溝部を有し、
前記開口は、前記溝部の内面のうち前記自発光素子層に近い方の内面よりも前記対向基板の縁側に設けられ、
前記自発光素子層に近い方の内面は傾斜面であり、
前記開口の幅は、前記溝部の底面の幅よりも小さいことを特徴とする表示装置。
前記複数層のうち少なくとも一つの層は、前記回路基板の縁に沿うように切断された切断部を有し、
前記開口は、前記切断部の切断面のうち前記自発光素子層に近い方の切断面よりも前記対向基板の縁側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記自発光素子層に近い方の切断面は傾斜面であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記回路基板には、複数の単位画素を区画するバンク層が配置され、
前記少なくとも一つの層は、前記バンク層を含むことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記バンク層の前記自発光素子層とは反対の側には、前記バンク層に直接接して絶縁層が配置され、
前記少なくとも一つの層は、前記絶縁層を含むことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
前記複数層のうち上層に設けられる層の方が下層に設けられる層よりも光屈折率が小さい材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
前記自発光素子層の前記対向基板の側には、前記自発光素子層を覆う封止膜が配置され、
前記少なくとも一つの層は、前記封止膜を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
前記開口に沿って、前記回路基板と前記対向基板との間に設けられるシール部材を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
前記開口に沿って、前記回路基板と前記対向基板との間に設けられるシール部材を有し、
前記シール部材は、前記複数層のうち最上層の層よりも光屈折率が小さい材料からなることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
前記対向基板は、カラーフィルタ層を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置。