JP6727844B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は表示装置に関する。
近年、有機発光ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)等の自発光体を用いた表示装置が実用化されている。OLEDを用いた有機EL(Electro-luminescent)表示装置といった、自発光体を用いる表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視認性、応答速度が優れている。また、自発光体を用いる表示装置はバックライトのような補助照明を要しないため、更なる薄型化が可能となっている。また、従来の表示装置より薄いまたは曲げることが可能なシートディスプレイの開発も進んでいる(特許文献1)。
特開2011−227369号公報
有機EL表示装置に含まれる基板に対して、その基板を曲げるための力等がかかった場合に、OLEDのような自発光体の剥離が起きて表示領域内に非発光の部分が生じることがある。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、表示装置に力などの物理的な刺激が生じた場合に生じる自発光体の剥離を軽減する技術を提供することにある。
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。
本発明にかかる表示装置は、複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ重なる複数の貫通穴を有して前記複数の画素電極のそれぞれの周縁部を覆う絶縁層と、少なくとも前記複数の画素電極に積層する自発光素子層と、前記絶縁層及び前記自発光素子層に積層する共通電極と、前記共通電極の上で前記自発光素子層を封止する封止層と、対向基板と、前記対向基板を前記封止層に接着する接着層と、を含む。前記絶縁層は、上面に第1領域を有し、前記自発光素子層は、前記絶縁層の前記第1領域を少なくとも避けて設けられ、前記接着層は、前記絶縁層の前記第1領域の上方に少なくとも設けられる。
本発明によれば、表示装置に力などの物理的な刺激が生じた場合に生じる自発光体の剥離を軽減することができる。
第1の実施形態にかかる有機EL表示装置の一例を示す斜視図である。 図1に示す有機EL表示装置の表示領域内の構成を示す部分平面図である。 図2に示す有機EL表示装置のIII−III切断線における断面図である。 有機EL表示装置の他の一例を示す断面図である。 有機EL表示装置の他の一例を示す断面図である。 第2の実施形態にかかる有機EL表示装置の表示領域内の構成を示す部分平面図である。 図6に示す有機EL表示装置のVII−VII切断線における断面図である。 有機EL表示装置の他の一例を示す断面図である。 有機EL表示装置の他の一例を示す断面図である。
以下では、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。出現する構成要素のうち同一機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略する。また、説明を容易にするため、図面に示される態様は、実際の態様と比べ、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。以下では、自発光素子の一種であるOLED(organic light-emitting diode)を用いた有機EL(Electro Luminescence)表示装置、特にシートディスプレイを構成する有機EL表示装置について説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる有機EL表示装置100の一例を示す斜視図である。この図に示されるように、有機EL表示装置100は、アレイ基板120及び対向基板150の2枚の基板を有している。対向基板150はアレイ基板120に対向している。
アレイ基板120や対向基板150は、例えばシート状の樹脂からなる基板であり、絶縁表面を有する。アレイ基板120の上にはマトリクス状に画素回路が配置されている。画素回路のそれぞれは画素210に対応し、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を含む。アレイ基板120には、駆動集積回路182と、外部から画像信号等を入力するためのフレキシブルプリント基板(Flexible Printed Circuits)181とが取付けられている。駆動集積回路182は、画素回路のそれぞれに含まれる画素トランジスタに向けてそのソース・ドレイン間を導通させるための走査信号を出力するとともに、画素210の表示階調に応じた信号をその副画素に向けて出力する駆動回路が設けられている。また、本実施形態にかかる有機EL表示装置100は、図の矢印に示されるように、アレイ基板120の発光層が形成された側に光を出射するトップエミッション型の有機EL表示装置である。
有機EL表示装置100のアレイ基板120及び対向基板150には、マトリクス状に配置された画素210からなる表示領域205が形成されている。表示領域205にはx列y行の画素210が配置されている。画素210のそれぞれは、3色または4色のうちいずれかの色を出力し、副画素とも呼ばれる。例えば互いに隣接し色の異なる複数の画素210により、表示される画像に含まれる1つの点が表現される。
図2は、図1に示す有機EL表示装置100の表示領域205内の構成を示す部分平面図である。図2に示す有機EL表示装置100において、表示領域205は、図の左から右に向かう方向に、1つの点を構成する赤色の画素210r、緑色の画素210g、青色の画素210bが並ぶストライプ配列を有する。各画素210は長方形である。また、赤の画素210r、緑の画素210g、青の画素210bを構成する有機EL膜135は、その画素210r,210g,210bの位置に形成される貫通孔138の内側に配置されている。対向基板150のアレイ基板120側には、平面視で貫通孔138を避けるようにストライプ状のスペーサ143が設けられている。スペーサ143の詳細については後述する。なお、1つの点が4つの正方形の副画素(赤、緑、青、白)により構成され、例えばその4つの副画素が2×2の正方形状に配列してもよい。
図3は、図2に示す有機EL表示装置100のIII−III切断線における断面図である。アレイ基板120の上には、半導体膜121を含む半導体層と、層間絶縁層122と、ゲート電極123を含む第1電極層と、層間絶縁層124と、ソース電極およびドレイン電極125、126を含む第2電極層と、層間絶縁層127と、配線128を含む第3電極層と、コンタクトホール132が形成される平坦化膜131と、画素電極133を含む第4電極層と、絶縁バンク134と、有機EL膜135を含む有機EL層と、共通電極136と、封止膜137とが順に積層されている。層間絶縁層122,124,127は、例えば酸化シリコンや窒化シリコンを含む絶縁層である。また第1電極層から第3電極層までの電極層は、特に低抵抗性が求められ、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)等から選ばれた金属層、又はそれらの積層により構成されている。第4電極層は、有機EL膜135の駆動のための仕事関数等を鑑みて決定され、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、亜鉛酸化物(ZnO)等から選ばれた酸化物導電材料等により構成されている。また、第4電極層は、トップエミッション型の場合には、光を反射する反射層であってよく、銀(Ag)、Al等の層を有していても良い。絶縁バンク134には、画素210ごとに貫通孔138が形成されている。なお、半導体層とアレイ基板120との間に無機絶縁体からなる下地膜が設けられていてもよい。
対向基板150のアレイ基板120側の面には、スペーサ143が設けられている。対向基板150およびスペーサ143と、アレイ基板120上に積層された封止膜137との間には、充填材142が設けられている。言い方を変えると、充填材142は、絶縁バンク134の上面の全体の上方に設けられている。この充填材142を接着材とすることで、アレイ基板120と対向基板150とが貼り合わせられている。ここで、スペーサ143が平面視でストライプ状になっていることにより、アレイ基板120と対向基板150とを貼り合わせる際に空気がストライプの向きに逃げることを可能にし、充填剤142の中に気泡が生じることを防ぐことができる。さらに、アレイ基板120と対向基板150との間のうち外周部分には、シール材141が設けられている。シール材141は、半導体層から封止膜137までの層、充填材142やスペーサ143等が外気に触れることを防いでいる。
なお、本実施形態では表示領域205内の複数の有機EL素子はそれぞれ赤、青、緑を発光するグループに分けられるが、白色を発光する有機EL素子とカラーフィルタの組合せによってフルカラー表示を実現してもよい。この場合、対向基板150とスペーサ143との間にカラーフィルタが設けられてよい。
アレイ基板120上には、それぞれ複数の画素210に対応し、マトリクス状に配置された複数の画素回路が設けられる。半導体層から配線128までの層には、画素回路のうち有機EL素子を除く部分が形成されている。複数の画素回路のそれぞれは、薄膜トランジスタと、画素電極133と、有機EL膜135と、共通電極136とを含む。共通電極136は表示領域205内で画素回路の間にも設けられており、平面視で表示領域205の領域に重なる1枚の膜である。
薄膜トランジスタは、半導体膜121と、ゲート電極123と、ドレイン電極およびソース電極125,126とを含み、有機EL素子に直接的に接続されている。この薄膜トランジスタは、この薄膜トランジスタを含む画素回路に対応する画素210の発光を制御する。平面視で、半導体膜121とゲート電極123とは重なっている。半導体膜121のゲート電極123と重なる領域が、薄膜トランジスタのチャネル領域となり、その領域を挟む2つの領域が、層間絶縁層122,124を貫くソース電極およびドレイン電極125,126にそれぞれ接している。
平坦化膜131は例えばアクリル樹脂の膜であり、薄膜トランジスタや配線128を覆うように設けられている。層間絶縁層127および平坦化膜131にはコンタクトホール132が形成されており、コンタクトホール132の底面でソース電極またはドレイン電極126の上面が層間絶縁層127から露出している。また、画素電極133は、コンタクトホール132の内周および底に接し、さらに平坦化膜131の上に延びている。
絶縁バンク134は、例えばアクリル樹脂からなり、複数の貫通孔138を有している。複数の貫通孔138、画素電極133および有機EL膜135は画素回路ごとに設けられている。貫通孔138の底は、画素電極133に達している。また、絶縁バンク134は、画素電極133の周縁部を覆っている。有機EL膜135は、貫通孔138の内側かつ、絶縁バンク134の上面の全体を避けるように設けられている。また有機EL膜135は、少なくとも、画素電極133のうち平坦化膜131上にある部分のうち一部の上に積層されている。有機EL膜135は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む。画素電極133がアノードの場合、有機EL膜135には、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層がファインメタルマスクを用いた蒸着により順に積層されている。なお、画素電極133がカソードの場合には、有機EL膜135に含まれるこれらの層が反対の順で積層されてもよい。
共通電極136は、有機EL膜135と、絶縁バンク134との上に積層している。共通電極136は、例えばITOなどの透明導電膜である。ボトムエミッション型の場合には、反射性のある金属の層を含んでもよい。共通電極136の下面は、貫通孔138の中の有機EL膜135の上面と、平面視で有機EL膜135の周囲にある絶縁バンク134の上面とに接している。また、封止膜137は、共通電極136の上に設けられ、有機EL素子を封止し、有機EL膜135への水分の侵入等を防いでいる。なお、有機EL素子は、画素電極133、有機EL膜135、共通電極136により構成されている。
また、スペーサ143は平面視で複数の貫通孔138を避け、また絶縁バンク134の上面のうち一部である第1領域161と対向するように設けられている。スペーサ143の材料は絶縁バンク134と同一であるが、類似の樹脂であってもよい。平面視で、複数のスペーサ143は第1の方向に延びており、第1の方向と交差する第2の方向に並んで配置される。平面視で、隣り合うスペーサ143の間に1つの貫通孔138が配置され、またスペーサ143は有機EL膜135と重ならない。スペーサ143は、対向基板150の下側(アレイ基板120側)に凸部を形成している。スペーサ143の層と封止膜137との間には、接着性を有する充填材142が充填されている。
一般的な有機EL表示装置では、有機EL膜135の発光層を画素210の発光色(RGB)に応じて異なるものにする場合であっても、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層はファインメタルマスクを用いずに表示領域205内の全面に蒸着される。一方、有機EL膜135に含まれる各層は他の層に比べて剥離しやすい。特にその各層が蒸着により形成された場合にこの問題は顕著となる。
一方、本実施形態では、平面視で有機EL膜135がない第1領域161があるため、第1領域161において、アレイ基板120上の絶縁バンク134は有機EL膜135を介さずに(共通電極136、封止膜137、充填材142、スペーサ143を介して)対向基板150と接着される。さらに、スペーサ143と封止膜137との間は狭くなっており、これにより、封止膜137とスペーサ143とは、有機EL膜135上の封止膜137と対向基板150とよりも強く接着されている。すると、有機EL表示装置100の曲げなどに伴う力が主に第1領域161にある絶縁バンク134等にかかり、有機EL膜135にかかる力が大幅に減少する。これにより、有機EL膜135の剥離を軽減することができる。
図4は、有機EL表示装置100の他の一例を示す断面図である。図4の例は、図3の例と異なり、スペーサ143が存在しない。しかしながら、第1領域161において、アレイ基板120上の絶縁バンク134は有機EL膜135を介さずに対向基板150と接着される点は同じである。図4の例では図3の例に比べると第1領域161と有機EL膜135のある領域との間で接着力の差が小さいため、有機EL表示装置100の曲げなどに伴う力が有機EL膜135によりかかりやすい。しかし、この接着される部分が有機EL表示装置100の曲げなどに伴う有機EL膜135の変形を抑制するため、有機EL膜135の剥離の発生が抑えられる。
図5は、有機EL表示装置100の他の一例を示す断面図である。図5の例は、図3の例と異なり、スペーサ143の代わりに透明層144が設けられている。透明層144は、対向基板150と充填材142との間に配置され、光を透過する性質を有する板状の層である。スペーサ143と異なり、平面視で有機EL膜135の中央部にも重なるように配置されている。図5の例における第1領域161と有機EL膜135のある領域との間で接着力の差は、図3の例より小さいものの、従来に比べて有機EL膜135の剥離の発生が抑えられる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態にかかる有機EL表示装置100は、第1の実施形態と異なり、絶縁バンク134の上面のうち一部を有機EL膜135が覆っている。以下では主に第1の実施形態との相違点について説明する。
図6は、第2の実施形態にかかる有機EL表示装置100の表示領域205内の構成を示す部分平面図である。図7は、図6に示す有機EL表示装置100のVII−VII切断線における断面図である。図6において、表示領域205は、図の左から右に向かう方向に、赤色の画素210r、緑色の画素210g、青色の画素210bが順に並ぶストライプ配列を有する。各画素210は長方形である。また、赤の画素210r、緑の画素210g、青の画素210bを構成する有機EL膜135は、少なくともその画素210r,210g,210bの位置に形成される貫通孔138の内側に配置されている。また、有機EL膜135は、隣接方向(図6の例では横方向)に連続して隣り合う2つの画素210(例えば図6の左側の画素210r,210g)の位置にある2つの貫通孔138の間であって絶縁バンク134の上面の上にも設けられている。その複数の貫通孔138は連続して隣り合っており、以下ではこの連続して隣り合う貫通孔138を「複数の連続孔」と記載し、その位置に対応する連続する画素210を「複数の連続画素」と記載する。なお、有機EL膜135は、その隣接方向に連続して隣り合う3以上の画素210(連続画素)の位置にある複数の貫通孔138(連続孔)の間であって絶縁バンク134の上面の上に設けられていてもよい。なお、1つの点が4つの副画素(赤、緑、青、白)により構成されてもよい。
対向基板150のアレイ基板120側には、平面視で貫通孔138を避けるようにストライプ状のスペーサ145とスペーサ146とが設けられている。スペーサ145,146は隣接方向に直交する方向に延びている。また、スペーサ145,146は、それぞれ対向基板150のアレイ基板120側に凸部を形成している。スペーサ145は、平面視でその複数の連続孔を挟むように設けられている。また、複数の連続孔を両側で挟む位置にありかつ絶縁バンク134の上面の領域を第1領域161と呼ぶと、スペーサ145は、第1領域に対向するように設けられている。第1領域161の上には有機EL膜135は設けられていない。
スペーサ146は、平面視で、2つの第1領域161に挟まれる複数の連続孔の間に設けられている。また、2つの第1領域161に挟まれる複数の連続孔に含まれる貫通孔138の間であって絶縁バンク134の上面の領域を第2領域162と呼ぶと、スペーサ146は、第2領域162に対向するように設けられている。第2領域162の上には有機EL膜135が設けられている。なお、スペーサ145の厚みとスペーサ146の厚みは同じである。
図7の例においても、第1領域161では、アレイ基板120上の絶縁バンク134は有機EL膜135を介さずに対向基板150と接着されている。これにより、有機EL表示装置100に曲げる力がかかっても、有機EL膜135を剥離させる力を抑えることができ、有機EL膜135の剥離を抑えることが可能になる。また、有機EL膜135に含まれる各層の蒸着に用いられるファインメタルマスクの形状の選択も可能になる。
図8は、有機EL表示装置100の他の一例を示す断面図である。図8の例と図7の例との主な違いは、スペーサ145の厚みとスペーサ146の厚みとが異なる点である。以下では図8の例と図7の例との相違点を中心に説明する。図8の例では、第1領域161に対向するスペーサ145より、第2領域162に対向するスペーサ146の方が厚い。また充填材142はスペーサ145と封止膜137との間に介在するが、充填材142はスペーサ146との間には存在せず、スペーサ146と封止膜137とは直接的に接している。充填材142が第2領域162の上方を避けて設けられ、かつ第2領域162においてスペーサ146と封止膜137とが接着されない。したがって、貫通孔138の内部にある有機EL膜135のみならず、第2領域162上にある有機EL膜135にも直接的に上下方向の力がかかることを防ぐことができ、図7の例よりさらに有機EL膜135の剥離を軽減することが可能になる。
図9は、有機EL表示装置100の他の一例を示す断面図である。図9の例と図8の例との主な違いは、スペーサ145,146の代わりに、溝147が設けられた透明層144が存在する点である。溝147は、第1領域161の上方に設けられており、図8におけるスペーサ145の代わりとなっている。また、第2領域162の上方には溝147は設けられていない。封止膜137のうち第1領域161の上方の部分と透明層144との間には、充填材142が介在する。充填材142は、溝147の内部を含む空間に充填されている。一方、透明層144のうち溝147のない領域と封止膜137とは直接的に接している。充填材142は第2領域162の上方を避けて設けられ、封止膜137のうち第2領域162の上方の部分は透明層144と接着されていない。これにより、貫通孔138の内部にある有機EL膜135のみならず、第2領域162上にある有機EL膜135にも直接的に上下方向の力がかかることを防ぐことができ、図7の例より有機EL膜135の剥離を軽減することが可能になる。
100 有機EL表示装置、120 アレイ基板、150 対向基板、181 フレキシブルプリント基板、182 駆動集積回路、205 表示領域、210,210r,210g,210b 画素、121 半導体膜、122,124,127 層間絶縁層、123 ゲート電極、125,126 ソース電極またはドレイン電極、128 配線、131 平坦化膜、132 コンタクトホール、133 画素電極、134 絶縁バンク、135 有機EL膜、136 共通電極、137 封止膜、138 貫通孔、141 シール材、142 充填材、143,145,146 スペーサ、144 透明層、147 溝、161 第1領域、162 第2領域。

Claims (12)

  1. 複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極にそれぞれ重なる複数の貫通穴を有して前記複数の画素電極のそれぞれの周縁部を覆う絶縁層と、
    少なくとも前記複数の画素電極に積層する自発光素子層と、
    前記絶縁層及び前記自発光素子層に積層する共通電極と、
    前記共通電極の上で前記自発光素子層を封止する封止層と、
    対向基板と、
    前記対向基板を前記封止層に接着する接着層と、
    を有し、
    前記絶縁層は、上面に第1領域を有し、
    前記自発光素子層は、前記絶縁層の前記第1領域を少なくとも避けて設けられ、
    前記接着層は、前記絶縁層の前記第1領域の上方に少なくとも設けられ、
    前記絶縁層は、上面に前記第1領域と異なる第2領域を有し、
    前記自発光素子層は、前記複数の貫通穴の内側及び前記第2領域の上に設けられ、
    前記接着層は、前記絶縁層の前記第2領域の上方を避けて設けられることを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1に記載された表示装置において、
    前記絶縁層は、連続して隣り合う2つ又はそれ以上の前記貫通穴の両側を挟むように前記第1領域を有し、前記第1領域に挟まれて隣り合う前記貫通穴の間に前記第2領域を有することを特徴とする表示装置。
  3. 請求項1または2に記載された表示装置において、
    前記対向基板は、前記複数の貫通穴との対向を避けて前記第1領域に対向する第1凸部を有することを特徴とする表示装置。
  4. 請求項に記載された表示装置において、
    前記第1凸部は、ストライプ状に形成されていることを特徴とする表示装置。
  5. 請求項1または2に記載された表示装置において、
    前記対向基板は、前記複数の貫通穴との対向を避けて前記第1領域に対向する第1凸部と、前記複数の貫通穴との対向を避けて前記第2領域に対向する第2凸部を有することを特徴とする表示装置。
  6. 請求項に記載された表示装置において、
    前記第1領域の上方で、前記第1凸部と前記封止層の間に前記接着層が介在し、
    前記第2領域の上方で、前記第2凸部と前記封止層は接触することを特徴とする表示装置。
  7. 請求項1または2に記載された表示装置において、
    前記対向基板と前記接着層の間に配置された光透過性層をさらに有することを特徴とする表示装置。
  8. 複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極にそれぞれ重なる複数の貫通穴を有して前記複数の画素電極のそれぞれの周縁部を覆う絶縁層と、
    少なくとも前記複数の画素電極に積層する自発光素子層と、
    前記絶縁層及び前記自発光素子層に積層する共通電極と、
    前記共通電極の上で前記自発光素子層を封止する封止層と、
    対向基板と、
    前記対向基板を前記封止層に接着する接着層と、
    を有し、
    前記絶縁層は、上面に第1領域を有し、
    前記自発光素子層は、前記絶縁層の前記第1領域を少なくとも避けて設けられ、
    前記接着層は、前記絶縁層の前記第1領域の上方に少なくとも設けられ、
    前記対向基板は、前記複数の貫通穴との対向を避けて前記第1領域に対向する第1凸部を有し、
    前記第1凸部は、前記絶縁層と同じ材料で前記対向基板に形成されたスペーサであることを特徴とする表示装置。
  9. 請求項に記載された表示装置において、
    前記第1凸部は、ストライプ状に形成されていることを特徴とする表示装置。
  10. 複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極にそれぞれ重なる複数の貫通穴を有して前記複数の画素電極のそれぞれの周縁部を覆う絶縁層と、
    少なくとも前記複数の画素電極に積層する自発光素子層と、
    前記絶縁層及び前記自発光素子層に積層する共通電極と、
    前記共通電極の上で前記自発光素子層を封止する封止層と、
    対向基板と、
    前記対向基板を前記封止層に接着する接着層と、
    を有し、
    前記絶縁層は、上面に第1領域を有し、
    前記自発光素子層は、前記絶縁層の前記第1領域を少なくとも避けて設けられ、
    前記接着層は、前記絶縁層の前記第1領域の上方に少なくとも設けられ、
    前記絶縁層は、上面に前記第1領域と異なる第2領域を有し、
    前記自発光素子層は、前記複数の貫通穴の内側及び前記第2領域の上に設けられ、
    前記第1領域の上方で、前記第1凸部と前記封止層の間に前記接着層が介在し、
    前記第2領域の上方で、前記第2凸部と前記封止層は接触することを特徴とする表示装置。
  11. 請求項10に記載された表示装置において、
    前記接着層は、前記絶縁層の前記第2領域の上方を避けて設けられることを特徴とする表示装置。
  12. 請求項10または11に記載された表示装置において、
    前記絶縁層は、連続して隣り合う2つ又はそれ以上の前記貫通穴の両側を挟むように前記第1領域を有し、前記第1領域に挟まれて隣り合う前記貫通穴の間に前記第2領域を有することを特徴とする表示装置。
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