JPWO2019130431A1 - 有機ｅｌ表示装置およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

有機ＥＬ表示装置（１００）は、複数の画素を有する有機ＥＬ表示装置であって、基板と、基板に支持された複数の有機ＥＬ素子（３）であって、それぞれが複数の画素のそれぞれに配置された複数の有機ＥＬ素子とを有する素子基板（１）と、複数の画素を覆う薄膜封止構造（１０）とを有し、薄膜封止構造は、第１無機バリア層（１２）と、第１無機バリア層の上面または下面に接する有機バリア層（１４）とを有し、素子基板は、複数の画素のそれぞれを規定するバンク層（３３）と、複数の画素の間隙に配置された複数のスペーサ（３１）とをさらに有し、複数のスペーサ（３１）はバンク層（３３）に覆われている。

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置およびその製造方法に関する。
有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置が実用化され始めた。有機ＥＬ表示装置の特徴の１つにフレキシブルな表示装置が得られる点が挙げられる。有機ＥＬ表示装置は、画素ごとに少なくとも１つの有機ＥＬ素子（Organic Light Emitting Diode：ＯＬＥＤ）と、各ＯＬＥＤに供給される電流を制御する少なくとも１つのＴＦＴ（Thin Film Transistor）とを有する。以下、有機ＥＬ表示装置をＯＬＥＤ表示装置と呼ぶことにする。このようにＯＬＥＤごとにＴＦＴなどのスイッチング素子を有するＯＬＥＤ表示装置は、アクティブマトリクス型ＯＬＥＤ表示装置と呼ばれる。また、ＴＦＴおよびＯＬＥＤが形成された基板を素子基板ということにする。
ＯＬＥＤ（特に有機発光層および陰極電極材料）は、水分の影響を受けて劣化しやすく、表示むらを生じやすい。ＯＬＥＤを水分から保護するとともに、柔軟性を損なわない封止構造を提供する技術として、薄膜封止（Thin Film Encapsulation：ＴＦＥ）技術が開発されている。薄膜封止技術は、無機バリア層と有機バリア層とを交互に積層することによって、薄膜で十分な水蒸気バリア性を得ようとするものである。ＯＬＥＤ表示装置の耐湿信頼性の観点から、薄膜封止構造のＷＶＴＲ（Water Vapor Transmission Rate：ＷＶＴＲ）としては、典型的には１×１０-4ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下が求められている。
現在市販されているＯＬＥＤ表示装置に使われている薄膜封止構造は、厚さが約５μｍ〜約２０μｍの有機バリア層（高分子バリア層）を有している。このように比較的厚い有機バリア層は、素子基板の表面を平坦化する役割も担っている。しかしながら、有機バリア層が厚いと、ＯＬＥＤ表示装置の屈曲性が制限されるという問題がある。
また、特許文献１および２には、偏在した樹脂で構成された有機バリア層を有する薄膜封止構造が記載されている。特許文献１または２に記載の薄膜封止構造は、厚い有機バリア層を有しない。従って、特許文献１または２に記載の薄膜封止構造を用いるとＯＬＥＤ表示装置の屈曲性が改善されると考えられる。
特許文献１には、第１の無機材料層（第１無機バリア層）、第１の樹脂材、および第２の無機材料層（第２無機バリア層）を素子基板側からこの順で形成する際に、第１の樹脂材を第１の無機材料層の凸部（凸部を被覆した第１の無機材料層）の周囲に偏在させた薄膜封止構造が開示されている。特許文献１によると、第１の無機材料層によって十分に被覆されないおそれのある凸部の周囲に第１の樹脂材を偏在させることによって、その部分からの水分や酸素の侵入が抑制される。また、第１の樹脂材が第２の無機材料層の下地層として機能することで、第２の無機材料層が適正に成膜され、第１の無機材料層の側面を所期の膜厚で適切に被覆することが可能になる。第１の樹脂材は次の様にして形成される。加熱気化させたミスト状の有機材料を、室温以下の温度に維持された素子基板上に供給し、基板上で有機材料が凝縮し、滴状化する。滴状化した有機材料が、毛細管現象または表面張力によって、基板上を移動し、第１の無機材料層の凸部の側面と基板表面との境界部に偏在する。その後、有機材料を硬化させることによって、境界部に第１の樹脂材が形成される。特許文献２にも同様の薄膜封止構造を有するＯＬＥＤ表示装置が開示されている。
国際公開第２０１４／１９６１３７号 特開２０１６−３９１２０号公報
しかしながら、本発明者の検討によると、薄膜封止構造を有するＯＬＥＤ表示装置は、局所的な外力によって、表示不良が発生するという問題があることがわかった。この問題は、ＯＬＥＤ表示装置に、例えば、表示面を指で押すことによって、局所的な外力がかかったとき、有機ＥＬ素子を構成する複数の層の間（例えば、電極と有機層との間、および／または、有機層を構成する発光層と電荷輸送層との間）で層間剥離が生じるためと考えられる。例えば、タッチセンサ層を有するＯＬＥＤ表示装置においては、表示面を強い力で押すと、タッチセンサ層とＯＬＥＤ素子との間の粘着層が変形し、粘着層に凹部（薄い部分）が形成され、タッチセンサ層が受けた外力を粘着層が吸収／分散することができず、外力がＯＬＥＤ素子に直接的に伝わるためと考えられる。この表示不良は、表示領域内の周辺領域（「周辺表示領域」という。）において発生しやすいことがわかった。これは、ＯＬＥＤ表示パネルを筺体のフレームに固定することによって、周辺領域が受ける外力の応力の影響が考えられる。
この問題は、現在市販されている平坦化層を兼ねる比較的厚い有機バリア層を有する薄膜封止構造を有するＯＬＥＤ表示装置において発生しやすい。これは、平坦化層が比較的厚い薄膜封止構造を採用する場合、ＯＬＥＤ装置全体の厚さを抑えるために、比較的薄い粘着層を用いることに加えて、周辺表示領域の端部からやや内側にかけての領域の平坦化層が表示領域内の中央表示領域に比べて厚くなりやすく、その結果として周辺表示領域近傍の粘着層がさらに薄くなることに起因していると考えられる。もちろん、特許文献１または２に記載の方法で製造された、偏在した樹脂（「中実部」ということがある。）で構成された有機バリア層を含む薄膜封止構造を有するＯＬＥＤ表示装置においても同様の問題が生じるおそれがある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、外力による表示不良の発生が抑制された、薄膜封止構造を備える有機ＥＬ表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明のある実施形態による有機ＥＬ表示装置は、複数の画素を有する有機ＥＬ表示装置であって、基板と、前記基板に支持された複数の有機ＥＬ素子であって、それぞれが前記複数の画素のそれぞれに配置された複数の有機ＥＬ素子とを有する素子基板と、前記複数の画素を覆う薄膜封止構造とを有し、前記薄膜封止構造は、第１無機バリア層と、前記第１無機バリア層の上面または下面に接する有機バリア層とを有し、前記素子基板は、前記複数の画素のそれぞれを規定するバンク層と、前記複数の画素の間隙に配置された複数のスペーサとをさらに有し、前記複数のスペーサは、前記バンク層に覆われている。
ある実施形態において、前記複数のスペーサは、前記複数の画素が配列された表示領域内の周辺表示領域において、前記表示領域内の中央表示領域よりも高い密度で配置されている。
ある実施形態において、前記複数のスペーサの前記周辺表示領域における密度は、前記中央表示領域における密度の２倍以上である。
ある実施形態において、前記複数のスペーサの高さは、前記バンク層の厚さよりも大きい。
ある実施形態において、前記基板の法線方向から見たときの前記複数のスペーサの面積円相当径は５μｍ以上３０μｍ以下である。
ある実施形態において、前記薄膜封止構造が有する前記有機バリア層は、前記第１無機バリア層の前記上面に接し、かつ、離散的に分布する複数の中実部を有し、前記薄膜封止構造は、前記第１無機バリア層の前記上面および前記有機バリア層の前記複数の中実部の上面に接する第２無機バリア層をさらに有する。
ある実施形態において、前記薄膜封止構造が有する前記有機バリア層は、前記第１無機バリア層の前記下面に接し、厚さが５μｍ以上の平坦化層を兼ねる。
ある実施形態において、前記有機ＥＬ表示装置は、前記薄膜封止構造の上に設けられたタッチセンサ層をさらに有する。
ある実施形態において、前記タッチセンサ層は、金属メッシュ層を有し、前記複数のスペーサの面積円相当径は前記金属メッシュ層の最小単位よりも小さい。
ある実施形態において、前記基板は、フレキシブル基板である。
ある実施形態において、前記周辺表示領域の幅は、前記表示領域の対応する方向の長さの５％以上１５％以下である。
ある実施形態において、前記周辺表示領域の幅方向に沿って配列されている画素の数は、５０個以上２００個以下である。
本発明のある実施形態による、有機ＥＬ表示装置の製造方法は、上記のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、光硬化性樹脂を用いて前記複数のスペーサを形成する工程Ａと、前記工程Ａの後で、前記複数のスペーサを覆うように、液状の感光性樹脂材料を付与する工程と、前記感光性樹脂材料をフォトリソグラフィプロセスでパターニングすることによって前記バンク層を形成する工程とを包含する。
ある実施形態において、前記感光性樹脂材料はアクリル樹脂またはポリアミド樹脂を含む。
本発明の実施形態によると、外力による表示不良の発生が抑制された、薄膜封止構造を備える有機ＥＬ表示装置およびその製造方法が提供される。
（ａ）は本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００のアクティブ領域の模式的な部分断面図であり、（ｂ）は、ＯＬＥＤ３上に形成されたＴＦＥ構造１０の部分断面図である。 本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００の構造（ＴＦＥ構造１０以下）を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００の画素およびスペーサの配置の例を示す模式的な平面図であり、（ａ）は中央表示領域Ｒ１ｃ、（ｂ）は周辺表示領域Ｒ１ｐをそれぞれ示す。 図３中の破線ＩＶ−ＩＶ’に沿った模式的な断面図である。 図４に対応し、ストライプ配列の画素を有するＯＬＥＤ表示装置の模式的な断面図である。 図４に対応し、スペーサが台形の断面形状を有するＯＬＥＤ表示装置の模式的な断面図である。 図６に対応し、ストライプ配列の画素を有するＯＬＥＤ表示装置の模式的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置が有し得るタッチセンサ層５０Ａの構造を模式的に示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置が有し得る他のタッチセンサ層５０Ｂの構造を模式的に示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による有機ＥＬ表示装置およびその製造方法を説明する。ここでは、タッチセンサ層を有するフレキシブルＯＬＥＤ表示装置を例に本発明の実施形態を説明するが、以下に例示する実施形態に限定されない。すなわち、本発明の実施形態による有機ＥＬ表示装置は、タッチセンサ層を有する必要はなく、また、フレキシブル基板に代えて、例えばガラス基板を有してもよい。
図１（ａ）および（ｂ）を参照して、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００の基本的な構成を説明する。図１（ａ）は、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００のアクティブ領域の模式的な部分断面図であり、図１（ｂ）は、ＯＬＥＤ３上に形成されたＴＦＥ構造１０の部分断面図である。なお、アクティブ領域（図２中のＲ１）は、表示領域ということもある。
ＯＬＥＤ表示装置１００は、複数の画素を有し、画素ごとに少なくとも１つの有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）を有している。ここでは、簡単のために、１つのＯＬＥＤに対応する構造について説明する。
図１（ａ）に示す様に、ＯＬＥＤ表示装置１００は、フレキシブル基板（以下、単に「基板」ということがある。）１と、基板１上に形成されたＴＦＴを含む回路（バックプレーン）２と、回路２上に形成されたＯＬＥＤ３と、ＯＬＥＤ３上に形成されたＴＦＥ構造１０とを有している。ＯＬＥＤ３は例えばトップエミッションタイプである。ＯＬＥＤ３の最上部は、例えば、上部電極またはキャップ層（屈折率調整層）である。ＯＬＥＤ表示装置１００は、さらに、薄膜封止構造１０の上に設けられた、接着層４２と、接着層４２を覆う無機絶縁層４４と、無機絶縁層４４の上に配置されたタッチセンサ層５０とを有している。接着層４２は例えば粘着層である。無機絶縁層４４は省略してもよい。
タッチセンサ層５０の上にはオプショナルな偏光板４が配置されてもよい。偏光板４は、ＴＦＥ構造１０とタッチセンサ層５０との間（例えば、接着層４２とタッチセンサ層５０との間）に配置してもよい。偏光板４は、円偏光板（直線偏光板とλ／４板との積層体）であり、よく知られているように、反射防止の役割を果たす。反射防止の観点からは、図示した様に、タッチセンサ層５０の上に偏光板４を配置することが好ましい。
基板１は、例えば厚さが１５μｍのポリイミドフィルムである。ＴＦＴを含む回路２の厚さは例えば４μｍであり、ＯＬＥＤ３の厚さは例えば１μｍであり、ＴＦＥ構造１０の厚さは例えば１．５μｍ以下である。接着層４２の厚さは例えば１０μｍ以上３０μｍ以下であり、２５μｍ以下であることが好ましい。無機絶縁層４４は例えばＳｉＮ層（例えばＳｉ3Ｎ4層）である。ＳｉＮ層の厚さは、例えば２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
図１（ｂ）は、ＯＬＥＤ３上に形成されたＴＦＥ構造１０の部分断面図である。ＯＬＥＤ３の直上に第１無機バリア層（例えばＳｉＮ層）１２が形成されており、第１無機バリア層１２の上に有機バリア層（例えばアクリル樹脂層）１４が形成されており、有機バリア層１４の上に第２無機バリア層（例えばＳｉＮ層）１６が形成されている。
有機バリア層１４は、第１無機バリア層１２の上面に接しかつ離散的に分布する複数の中実部を有する。「中実部」とは、有機バリア層１４の内で、実際に有機膜（例えば、光硬化樹脂膜）が存在している部分を指す。逆に、有機膜が存在しない部分を非中実部という。中実部に包囲された非中実部を開口部ということもある。第２無機バリア層１６は、第１無機バリア層１２の上面および有機バリア層１４の複数の中実部の上面に接する。すなわち、第２無機バリア層１６は、有機バリア層１４の非中実部において、第１無機バリア層１２と直接接触している。
ＴＦＥ構造１０は、ＯＬＥＤ表示装置１００のアクティブ領域（図２中のアクティブ領域Ｒ１参照）を保護するように形成されている。また、有機バリア層１４が有する非中実部は、少なくとも、アクティブ領域Ｒ１を包囲するように連続する部分を含み、アクティブ領域Ｒ１は、第１無機バリア層１２と第２無機バリア層１６とが直接接触している部分（以下、「無機バリア層接合部」という。）で完全に包囲されている。したがって、有機バリア層１４の中実部が水分の経路となることがない。
例えば、第１無機バリア層１２および第２無機バリア層１６は、例えば厚さが４００ｎｍのＳｉＮ層であり、有機バリア層１４は例えば厚さが１００ｎｍ未満のアクリル樹脂層である。
第１無機バリア層１２および第２無機バリア層１６の厚さは、それぞれ独立に、例えば２００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。有機バリア層１４の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、５０ｎｍ以上３００ｎｍ未満であることが好ましい。１０ｎｍ未満であると、有機バリア層１４の効果が十分に発揮されないことがあり、逆に、５００ｎｍ以上になると、有機バリア層１４による効果が飽和するのに対し、製造コストが増大する。
ここで、有機バリア層１４の厚さは、平坦部における厚さをいう。有機バリア層１４を形成するために用いられる光硬化性樹脂の液膜は、平坦な（水平な）表面を形成するので、下地に凹部があると、その部分の液膜の厚さは大きくなる。また、液膜は、表面張力（毛細管現象を含む）によって曲面を形成するので、凸部の周辺の液膜の厚さが大きくなる。このような局所的に厚さが大きくなった部分は、５００ｎｍを超えてもよい。
ＴＦＥ構造１０の厚さは４００ｎｍ以上２μｍ未満であることが好ましく、４００ｎｍ以上１．５μｍ未満であることがさらに好ましい。
上述の比較的薄い有機バリア層を有するＴＦＥ構造１０に代えて、厚さが５μｍ以上の平坦化層を兼ねる比較的厚い有機バリア層を第１無機バリア層の下面に接するように有するＴＦＥ構造を用いることもできる。もちろん、有機バリア層の下面に接する無機バリア層をさらに設けてもよい（すなわち、上記のＴＦＥ構造１０における比較的薄い有機バリア層を比較的厚い有機バリア層に代えてもよい）。このとき、有機バリア層の厚さは、例えば一般的なインクジェット法を用いて形成するとき、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。インクジェット法では、厚さが５μｍ未満の均一な有機バリア層を形成することが難しい。一方、有機バリア層の厚さが２０μｍを超えると、高価な材料の消費量が増えるので、製造コストが高くなる。あるいは、インクジェット法で付与される有機材料を所定の位置にせき止めるための構造（ダム）を高くする必要が生じ、製造プロセスが複雑になる。
なお、比較的厚い有機バリア層を有するＴＦＥ構造を有するＯＬＥＤ表示装置においては、上述した周辺表示領域における表示不良が発生しやすい。この理由は上述した様に、比較的薄い粘着層を用いることに加えて、周辺表示領域の端部からやや内側にかけての領域の平坦化層が表示領域内の中央表示領域に比べて厚くなりやすく、その結果として周辺表示領域近傍の粘着層がさらに薄くなることに起因していると考えられる。以下に、より具体的に説明する。
インクジェット法を用いて形成された平坦化層を兼ねる比較的厚い有機バリア層の厚さは、中央表示領域に比べて周辺表示領域の方が大きくなりやすい。このような平坦化層の上に、完全に平坦なステージを用いてタッチパネル層を貼り付けると、周辺表示領域に平坦化層上に位置する粘着層が変形（薄層化）していると考えられる。粘着層が薄いと、タッチセンサ層が受けた外力を粘着層が吸収／分散することができず、外力がＯＬＥＤ素子に直接的に伝わるためと考えられる。さらに、ＯＬＥＤ表示パネルを筺体のフレームに固定することによって、周辺表示領域の粘着層が、中央表示領域の粘着層よりも薄くなっていることも考えられる。
次に、図２を参照する。図２は、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００の構造（ＴＦＥ構造１０以下）を模式的に示す平面図である。
基板１上に形成されている回路２は、複数のＴＦＴ（不図示）と、それぞれが複数のＴＦＴ（不図示）のいずれかに接続された複数のゲートバスライン（不図示）および複数のソースバスライン（不図示）とを有している。回路２は、複数のＯＬＥＤ３を駆動するための公知の回路であってよい。複数のＯＬＥＤ３は、回路２が有する複数のＴＦＴのいずれかに接続されている。ＯＬＥＤ３も公知のＯＬＥＤであってよい。
回路２は、さらに、複数のＯＬＥＤ３が配置されているアクティブ領域（図２中の破線で囲まれた領域）Ｒ１の外側の周辺領域Ｒ２に配置された複数の端子２４と、複数の端子２４と複数のゲートバスラインまたは複数のソースバスラインのいずれかとを接続する複数の引出し配線２２とを有している。複数のＴＦＴ、複数のゲートバスライン、複数のソースバスライン、複数の引出し配線２２および複数の端子２４を含む回路２全体を駆動回路層２ということがある。
なお、図２等において、駆動回路層２の構成要素として、引出し配線２２および／または端子２４だけを図示することがあるが、駆動回路層２は、引出し配線２２および端子２４を含む導電層だけでなく、さらなる１以上の導電層、１以上の絶縁層および１以上の半導体層を有している。また、基板１上に、駆動回路層２の下地膜として、絶縁膜（ベースコート）が形成されてもよい。
ＴＦＥ構造１０は、アクティブ領域Ｒ１を保護するように形成されている。第１無機バリア層１２および第２無機バリア層１６は、例えば、ＳｉＮ層であり、マスクを用いたプラズマＣＶＤ法で、アクティブ領域Ｒ１を覆うように所定の領域だけに選択的に形成される。ここでは、第１無機バリア層１２および第２無機バリア層１６は、それぞれ独立に、アクティブ領域Ｒ１の上および複数の引出し配線２２のアクティブ領域Ｒ１側の部分の上に選択的に形成される。なお、信頼性の観点からは、第２無機バリア層１６は、第１無機バリア層１２と同じ（外縁が一致する）か、第１無機バリア層１２の全体を覆うように形成されることが好ましい。アクティブ領域Ｒ１の周辺は、第１無機バリア層１２と第２無機バリア層１６とが直接接触する無機バリア層接合部によって包囲される。
有機バリア層１４は、例えば、上記特許文献１または２に記載の方法で形成され得る。例えば、チャンバー内で、蒸気または霧状の有機材料（例えばアクリルモノマー）を、室温以下の温度に維持された素子基板上に供給し、素子基板上で凝縮させ、液状になった有機材料の毛細管現象または表面張力によって、第１無機バリア層１２の凸部の側面と平坦部との境界部に偏在させる。その後、有機材料に例えば紫外線を照射することによって、凸部の周辺の境界部に有機バリア層（例えばアクリル樹脂層）１４の中実部を形成する。この方法によって形成される有機バリア層１４は、平坦部には中実部が実質的に存在しない。有機バリア層の形成方法に関して、特許文献１および２の開示内容を参考のために本明細書に援用する。
有機バリア層１４はまた、樹脂層の最初の厚さを調整する（例えば、１００ｎｍ未満とする）、および／または、一旦形成した樹脂層をアッシング処理することによって、形成することもできる。アッシング処置は、例えば、Ｎ2Ｏ、Ｏ2およびＯ3の内の少なくとも１種のガスを用いたプラズマアッシングによって行われ得る。
また、ここでは、比較的薄い有機バリア層１４を有するＴＦＥ構造１０を形成する方法を説明したが、上述した様に、例えばインクジェット法を用いて、厚さが５μｍ以上の平坦化層を兼ねる比較的厚い有機バリア層を有するＴＦＥ構造を形成してもよい。
本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００において、図３〜図７を参照して後述するように、素子基板は、複数の画素のそれぞれを規定するバンク層（「ＰＤＬ（Pixel Defining Layer）」と呼ばれることもある。）と、複数の画素の間隙に配置された複数のスペーサとを有している。複数のスペーサは、バンク層に覆われている。バンク層は、２以上のスペーサを覆う様に形成され、表示領域Ｒ１の全面に連続した層として形成されてもよい。複数の画素の間隙に配置された複数のスペーサは、複数の画素のそれぞれを規定するバンク層に覆われている（図３参照）。
さらに、ある実施形態において、複数のスペーサは、複数の画素が配列された表示領域Ｒ１内の周辺表示領域Ｒ１ｐにおいて、表示領域Ｒ１内の中央表示領域Ｒ１ｃよりも高い密度で配置されている。図２に示す様に、周辺表示領域Ｒ１ｐの幅は、表示領域Ｒ１の対応する方向の長さの５％以上１５％以下であることが好ましい。すなわち、水平方向における周辺表示領域Ｒ１ｐの幅は、水平方向における表示領域Ｒ１の長さの５％以上１５％以下であることが好ましく、垂直方向における周辺表示領域Ｒ１ｐの幅は、垂直方向における表示領域Ｒ１の長さの５％以上１５％以下であることが好ましい。あるいは、周辺表示領域Ｒ１ｐの幅方向に沿って配列されている画素の数は、水平方向および垂直方向のいずれにおいても、５０個以上２００個以下であることが好ましい。周辺表示領域Ｒ１ｐの幅方向に沿って配列されている画素の数は、表示装置の解像度によって変わり得る。例えば、ＷＱＨＤの解像度（２５６０画素×１４４０画素）を有する表示装置の短辺方向の場合、表示領域Ｒ１の外縁から７２画素から２１６画素の範囲が周辺表示領域Ｒ１ｐとなる。
図３に、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００の画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）およびスペーサ３１の配置の例を示す。図３（ａ）は中央表示領域Ｒ１ｃ、図３（ｂ）は周辺表示領域Ｒ１ｐにおける画素およびスペーサ３１の配置の例を示している。
本明細書では、図３に示す様に、各原色（例えば、赤、緑、青）を表示する単位を画素と呼ぶ。複数の原色画素で構成されるカラー表示単位をカラー表示画素という。カラー表示画素は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの画素（ストライプ配列）、または、Ｒ、Ｇ、Ｇ、Ｂの４画素（ダイヤモンドペンタイル）で構成される。なお、本明細書における「画素」をサブ画素とし、「カラー表示画素」を画素とする定義も知られている。
図３（ａ）および（ｂ）に示す例では、画素配列は、ダイヤモンドペンタイル配列であり、Ｒ画素とＢ画素とがＧ画素を取り囲む様に配列されている。なお、Ｂ画素とＧ画素とがＲ画素を取り囲むように配列されたダイヤモンドペンタイル配列も知られている。
ダイヤモンドペンタイル配列の場合、スペーサ３１は以下のように配置することが好ましい。スペーサ３１の面積は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの画素のうち、最も小さな画素（図３（ａ）、（ｂ）の場合はＧ画素）の面積の５０％〜１００％程度が好ましい。配置場所は、相対的に大きな２つの画素（図３（ａ）、（ｂ）の場合はＲ画素およびＢ画素）のそれぞれに近い箇所（すなわちこれら２つの画素の間）に設置されることが好ましい。
スペーサ３１の配置密度は、図３（ａ）では、４画素に１つのスペーサ３１が配置されているのに対し、図３（ｂ）では、２画素に１つのスペーサ３１が配置されている。すなわち、周辺表示領域Ｒ１ｐにおけるスペーサ３１の配置密度（図３（ｂ））は、中央表示領域Ｒ１ｃにおけるスペーサ３１の配置密度（図３（ａ））の２倍である。このように、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００では、スペーサ３１は周辺表示領域Ｒ１ｐにおいて、中央表示領域Ｒ１ｃよりも高い密度で配置されている。周辺表示領域Ｒ１ｐおよび中央表示領域Ｒ１ｃのそれぞれにおけるスペーサ３１の配置密度は、画素の精細度や表示装置の用途等に応じて適宜設定されるが、典型的には、スペーサ３１の周辺表示領域Ｒ１ｐにおける密度は、中央表示領域Ｒ１ｃにおける密度の２倍以上であることが好ましい。
中央表示領域Ｒ１ｃにおけるスペーサ３１の配置密度は、１つのカラー表示画素に１つ、あるいは、それよりも少なくてもよい。すなわち、２以上のカラー表示画素に対して、１つのスペーサ３１を配置してもよい。このような場合には、周辺表示領域Ｒ１ｐにおけるスペーサ３１の配置密度が、中央表示領域Ｒ１ｃにおけるスペーサ３１の配置密度の４倍以上となることもある。
スペーサ３１の直径（基板法線方向から見たときの面積円相当径）は、５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。スペーサ３１の直径は、隣接する画素間の距離より小さいことが好ましく、さらに、バンク層３３による画素の規定に影響しない大きさで形成することが好ましい。また、スペーサ３１は局所的な外力に対する耐性を確保するために、少なくとも５μｍ以上の直径を有することが好ましく、高さに対する直径の比（アスペクト比、高さ：直径）は１：２程度が好ましい。
基板法線方向からみたときのスペーサ３１の形状は、図３に示したように、円形であってもよいし、これに限られず、任意の形状であってよい。ただし、基板法線を対称軸としたとき、４回回転以上の対称性を有することが好ましく、正四角形、正六角形、正八角形および円形が好ましい。
図３に示した画素配列は、ダイヤモンドペンタイル配列であるが、本発明の実施形態による有機ＥＬ表示装置の画素配列は特に限定されない。例えば、ダイヤモンド配列、ストライプ配列、あるいはジグザグ配列など、公知の画素配列に適用できる。
次に、図４〜図７を参照する。
図４は、ＯＬＥＤ表示装置１００の図３中の破線ＩＶ−ＩＶ’に沿った模式的な断面図である。図４では、基板１上に形成された回路（バックプレーン）に含まれるＴＦＴ２Ｔと、回路上に形成されたＯＬＥＤ３とを示している。
ＴＦＴ２Ｔとして、高精細の中小型用ＯＬＥＤ表示装置では、移動度が高い、低温ポリシリコン（「ＬＴＰＳ」と略称する。）ＴＦＴまたは酸化物ＴＦＴ（例えば、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｏ（酸素）を含む４元系（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系）酸化物ＴＦＴ）が好適に用いられる。ＬＴＰＳ−ＴＦＴおよびＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系ＴＦＴの構造および製造方法はよく知られているので、以下では簡単な説明に留める。
ＴＦＴ２ＴはＯＬＥＤ表示装置１００の回路２に含まれ得る。ＬＴＰＳ−ＴＦＴ２Ｔは、トップゲート型のＴＦＴである。
ＴＦＴ２Ｔは、基板（例えばポリイミドフィルム）１上に形成されている。図４では図示を省略したが、基板１上には無機絶縁体で形成されたベースコートを形成することが好ましい。
ＴＦＴ２Ｔは、基板１またはベースコート上に形成されたポリシリコン層２ｓｅと、ポリシリコン層２ｓｅ上に形成されたゲート絶縁層２ｇｉと、ゲート絶縁層２ｇｉ上に形成されたゲート電極２ｇと、ゲート電極２ｇ上に形成された層間絶縁層２ｉと、層間絶縁層２ｉ上に形成されたソース電極２ｓｓおよびドレイン電極２ｓｄとを有している。ソース電極２ｓｓおよびドレイン電極２ｓｄは、層間絶縁層２ｉおよびゲート絶縁層２ｇｉに形成されたコンタクトホール内で、ポリシリコン層２ｓｅのソース領域およびドレイン領域にそれぞれ接続されている。
ゲート電極２ｇはゲートバスラインと同じゲートメタル層に含まれ、ソース電極２ｓｓおよびドレイン電極２ｓｄはソースバスラインと同じソースメタル層に含まれる。ゲートメタル層およびソースメタル層を用いて、引出し配線および端子が形成され得る。
これらを覆う平坦化層（例えば有機樹脂層）２ｉｐの上にＯＬＥＤ３が形成されている。ＯＬＥＤ３は、下部電極３２と、下部電極３２上に形成された有機層３４と、有機層３４上に形成された上部電極３６とを含む。ここでは、下部電極３２および上部電極３６は、例えば、それぞれ陽極および陰極を構成する。上部電極３６は、表示領域の複数の画素全体にわたって形成されている共通の電極である。一方、下部電極（画素電極）３２は画素ごとに形成されている。
下部電極３２は平坦化層２ｉｐ上に形成されており、平坦化層２ｉｐに形成されたスルーホール内で、ドレイン電極２ｓｄに接続されている。
バンク層３３は、下部電極３２と有機層３４との間に、下部電極３２の周辺部分を覆う様に形成されている。下部電極３２と有機層３４との間にバンク層３３が存在すると、下部電極３２から有機層３４に正孔が注入されない。従って、バンク層３３が存在する領域は画素として機能しないので、バンク層３３が画素の外縁を規定する。
複数の画素の間隙に複数のスペーサ３１ａが配置されており、複数のスペーサ３１ａは、バンク層３３に覆われている。ここで例示するスペーサ３１ａは、基板１の法線を含む面における断面形状がおおむね半球状である。
スペーサ３１ａの高さｈｓ１は、例えば、２μｍ以上４μｍ以下である。バンク層３３の厚さｈｂ１は、例えば１μｍ以上４μｍ以下である。スペーサ３１ａの高さｈｓ１は、バンク層３３の厚さｈｂ１よりも大きいことが好ましい。
スペーサ３１ａの高さｈｓ１とバンク層３３の厚さｈｂ１との和は、４μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。ｈｓ１とｈｂ１との和がこれよりも小さいと、十分な耐外力性が得られないことがあり、ｈｓ１とｈｂ１との和がこれよりも大きいと、蒸着マスクと素子基板との間隙が大きくなるので、蒸着パターンの精度が低下するおそれがある。なお、指向性の高い蒸着法を採用すれば、ｈｓ１とｈｂ１との和が８μｍ超の場合でも、蒸着パターンの精度を向上させることができる。
このような構成を採用すると、離散的に配置されたスペーサ３１ａの上に厚さがｈｂ１のさらなるスペーサを形成するよりも、厚さ（高さ）の制御を正確にできるという利点が得られる。さらには、外力に対する耐性が高いという利点が得られる。
スペーサ３１ａは、光硬化性樹脂、例えば、紫外線硬化性アクリル樹脂で形成することが好ましい。光硬化性樹脂を用いると高い寸法精度を得ることができる。
バンク層３３は、スペーサ３１ａを覆うように、液状の感光性樹脂材料を付与し、その後、感光性樹脂材料をフォトリソグラフィプロセスでパターニングすることに形成される。感光性樹脂材料は、アクリル樹脂またはポリアミド樹脂を含むことが好ましい。ポリイミドを用いることもできる。
スペーサ３１ａに対する感光性樹脂材料の濡れ性や粘度を制御することによって、１μｍ以上４μｍ以下の厚さを有するバンク層３３を形成することができる。
本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置は種々に改変され得る。例えば、ＯＬＥＤ表示装置の画素がストライプ配列を有する場合、例えば、ＯＬＥＤ表示装置は、図５に示す様な断面構造を有し得る。図５は、図４に対応し、ストライプ配列の画素を有するＯＬＥＤ表示装置の模式的な断面図である。バンク層３３は、例えば、画素配列に沿って、ストライプ状に複数のスペーサ３１を覆うバンク層（ストライプ状）３３を有してもよい。
スペーサ３１の断面形状は、上記で例示した略半球状に限られず、適宜変更され得る。例えば、図６、７に示す様に、スペーサ３１ｂの様に、台形の断面形状を有してもよい。図６は、図４に対応し、スペーサ３１ｂが台形の断面形状を有するＯＬＥＤ表示装置の模式的な断面図であり、図７は、図６に対応し、ストライプ配列の画素を有するＯＬＥＤ表示装置の模式的な断面図である。
本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００が有するタッチセンサ層５０は、公知のタッチセンサ層であってよい。例えば、抵抗膜方式や投影型静電容量方式のタッチセンサ層であってよい。図８および図９を参照して、ＯＬＥＤ表示装置１００に好適に用いられるタッチセンサ層５０Ａおよびタッチセンサ層５０Ｂの構造を説明する。
図８（ａ）は、タッチセンサ層５０Ａの模式的な平面図であり、図８（ｂ）はタッチセンサ層５０Ａを含む部分の断面図である。タッチセンサ層５０Ａは、接着層４２上に形成された無機絶縁層４４上に形成されている。接着層４２は例えば粘着層である。
タッチセンサ層５０Ａは、Ｘ方向に延びる複数のＸ電極５２Ａと、Ｘ方向に直交するＹ方向に延びる複数のＹ電極５４Ａとを有している。Ｘ電極５２ＡおよびＹ電極５４Ａはいずれも金属メッシュで形成されている。金属メッシュの最小単位は、例えば、３５μｍ×３５μｍの正方形であり、これらが複数集まって、例えば３ｍｍ×３ｍｍの正方形の単位電極を構成しており、単位電極は配線によってそれぞれ、Ｘ方向またはＹ方向に接続されている。配線が交差する部分は、例えば無機絶縁層（ＳｉＮ層）で互いに絶縁されている(不図示）。金属メッシュは例えばＴｉ層とＡｌ層との積層構造、または、Ｔｉ層／Ａｌ層／Ｔｉ層の積層構造を有している。
図９（ａ）は、タッチセンサ層５０Ｂの模式的な平面図であり、図９（ｂ）はタッチセンサ層５０Ｂを含む部分の断面図である。タッチセンサ層５０Ｂは、接着層４２上に形成された無機絶縁層４４上に形成されている。タッチセンサ層５０Ｂが有するＸ電極５２ＢおよびＹ電極５４Ｂは、いずれも透明導電層（例えばＩＴＯ層）で形成されており、無機絶縁層（例えばＳｉＮ層）５３Ｂで互いに絶縁されている。光の透過率の観点からは、タッチセンサ層５０Ａの方が有利である。
例示したように、タッチセンサ層が金属メッシュ層を有するとき、複数のスペーサ３１の面積円相当径は金属メッシュ層の最小単位よりも小さいことが好ましい。このような構成を採用することによって、タッチセンサの感度低下を抑制し、および／または、誤動作も抑制することができる。
ＯＬＥＤ表示装置１００のように粘着層４２で接着されたタッチセンサ層５０を指で押圧すると、比較的柔軟性に富む粘着層４２が変形し、タッチセンサ層５０の電極が薄くなった粘着層４２を介してＯＬＥＤ３の上部に対して局所的な強い外力を与え、有機ＥＬ素子を構成する複数の層の間（例えば、電極と有機層との間、および／または、有機層を構成する発光層と電荷輸送層との間）で層間剥離を生じさせることがある。本発明による実施形態のＯＬＥＤ表示装置は、上述のような構造のスペーサ３１およびそれを覆うバンク層３３を有するので、このような層間剥離を効果的に抑制、防止することができる。
また、粘着層のように柔軟性を有しない接着層４２で接着されている場合であっても、接着層４２を介して、ＯＬＥＤ３にかかる外力をスペーサ３１が分散することができる。スペーサ３１は、例えば、外力によって塑性変形（座屈）することによって、外力を吸収することができる。
なお、フレキシブルなＯＬＥＤ表示装置１００は、支持基板（例えばガラス基板）上に例えばポリイミド膜を形成し、支持基板上のポリイミド膜を基板１として形成される。ここで例示したタッチセンサ層５０Ａまたは５０Ｂを有するＯＬＥＤ表示装置は、タッチセンサ層５０Ａまたは５０Ｂを形成した後、支持基板からポリイミド膜を剥離することによって得ることができる。
例えば、タッチセンサ層５０Ａまたは５０Ｂおよび無機絶縁層４４が形成されたタッチセンサ部材に、粘着層４２を設け、これをＴＦＥ構造１０が形成された素子基板に貼り付け、その後、支持基板からポリイミド膜を剥離する。
本発明の実施形態は、有機ＥＬ表示装置、特にフレキシブルな有機ＥＬ表示装置およびその製造方法に好適に用いられる。
１：フレキシブル基板、 ２：バックプレーン（回路）、 ３：有機ＥＬ素子、 ４：偏光板、 １０：薄膜封止構造（ＴＦＥ構造）、 １２：第１無機バリア層、 １４：有機バリア層、 １６：第２無機バリア層、 ３１：スペーサ、 ３２：下部電極、 ３３：バンク層、 ３４：有機層（有機ＥＬ層）、 ３６：上部電極、 １００：有機ＥＬ表示装置

Claims (14)

  1. 複数の画素を有する有機ＥＬ表示装置であって、
    基板と、前記基板に支持された複数の有機ＥＬ素子であって、それぞれが前記複数の画素のそれぞれに配置された複数の有機ＥＬ素子とを有する素子基板と、前記複数の画素を覆う薄膜封止構造とを有し、
    前記薄膜封止構造は、第１無機バリア層と、前記第１無機バリア層の上面または下面に接する有機バリア層とを有し、
    前記素子基板は、前記複数の画素のそれぞれを規定するバンク層と、前記複数の画素の間隙に配置された複数のスペーサとをさらに有し、
    前記複数のスペーサは、前記バンク層に覆われている、有機ＥＬ表示装置。
  2. 前記複数のスペーサは、前記複数の画素が配列された表示領域内の周辺表示領域において、前記表示領域内の中央表示領域よりも高い密度で配置されている、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
  3. 前記複数のスペーサの前記周辺表示領域における密度は、前記中央表示領域における密度の２倍以上である、請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
  4. 前記複数のスペーサの高さは、前記バンク層の厚さよりも大きい、請求項１から３のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
  5. 前記基板の法線方向から見たときの前記複数のスペーサの面積円相当径は５μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１から４のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
  6. 前記薄膜封止構造が有する前記有機バリア層は、前記第１無機バリア層の前記上面に接し、かつ、離散的に分布する複数の中実部を有し、前記薄膜封止構造は、前記第１無機バリア層の前記上面および前記有機バリア層の前記複数の中実部の上面に接する第２無機バリア層をさらに有する、請求項１から５のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
  7. 前記薄膜封止構造が有する前記有機バリア層は、前記第１無機バリア層の前記下面に接し、厚さが５μｍ以上の平坦化層を兼ねる、請求項１から５のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
  8. 前記薄膜封止構造の上に設けられたタッチセンサ層をさらに有する、請求項１から７のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
  9. 前記タッチセンサ層は、金属メッシュ層を有し、前記複数のスペーサの面積円相当径は前記金属メッシュ層の最小単位よりも小さい、請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置。
  10. 前記基板は、フレキシブル基板である、請求項１から９のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
  11. 前記周辺表示領域の幅は、前記表示領域の対応する方向の長さの５％以上１５％以下である、請求項１から１０のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
  12. 前記周辺表示領域の幅方向に沿って配列されている画素の数は、５０個以上２００個以下である、請求項１から１１のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
  13. 請求項１から１２のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置を製造する方法であって、
    光硬化性樹脂を用いて前記複数のスペーサを形成する工程Ａと、
    前記工程Ａの後で、前記複数のスペーサを覆うように、液状の感光性樹脂材料を付与する工程と、前記感光性樹脂材料をフォトリソグラフィプロセスでパターニングすることによって前記バンク層を形成する工程とを包含する、製造方法。
  14. 前記感光性樹脂材料はアクリル樹脂またはポリアミド樹脂を含む、請求項１３に記載の製造方法。
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