WO2016088355A1 - 有機el表示装置 - Google Patents
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Definitions
- organic EL element an organic electroluminescence element
- organic electroluminescence element hereinafter referred to as “organic EL element”.
- liquid crystal display devices have been actively used as flat panel displays in a wide variety of fields.
- the contrast and color change greatly depending on the viewing angle, and a light source such as a backlight is required. It is still a big problem that electric power is not easy and that there is a limit to thinning and weight reduction.
- the liquid crystal display device still has a big problem regarding flexibility.
- a self-luminous organic EL display device using an organic EL element is expected as a display device replacing the liquid crystal display device.
- the organic EL element an organic molecule constituting the organic EL layer emits light by passing a current through an organic EL layer sandwiched between an anode and a cathode.
- the organic EL display device using this organic EL element is a self-luminous type, it is excellent in terms of thinning, lightening, and low power consumption, and also has a wide viewing angle. Has attracted a great deal of attention as a candidate for flat panel display. Furthermore, there is a possibility that it is superior to the liquid crystal display device in terms of flexibility. Actually, practical use as a main display of portable music devices and mobile phones is spreading by taking advantage of the thinness and wide viewing angle.
- Patent Document 1 discloses a display element including an effective portion including a plurality of display elements and a sealing body arranged so as to cover at least the effective portion of the main surface of the substrate.
- the sealing body has a buffer layer and a barrier layer, and prevents moisture from entering the organic EL element.
- the hardness of the buffer layer included in the sealing body is low, and when shear stress is applied to the buffer layer, a tear line may continuously enter the buffer layer, and film peeling may occur.
- An object of the present invention is to provide an organic EL display device that hardly causes film peeling in a sealing film.
- An organic EL display device disclosed in the present specification includes a first substrate, an organic EL element provided on the first substrate, and a barrier layer provided on the first substrate so as to cover the organic EL element.
- a laminated sealing film having a buffer layer whose hardness is lower than that of the barrier layer, and the organic EL element covered with the laminated sealing film has a convex part, and the height of the convex part immediately below the buffer layer Where h is the thickness of the buffer layer and d is the thickness of the buffer layer.
- film peeling in the laminated sealing film is less likely to occur.
- 1 is a cross-sectional view illustrating an organic EL display device according to a first embodiment of the present disclosure.
- 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a laminated sealing film in an organic EL display device according to a first embodiment. It is sectional drawing which shows the tear line which arises in the organic electroluminescence display which concerns on a reference example. It is sectional drawing which shows the tear line which arises in the organic electroluminescence display which concerns on 1st Embodiment. It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the organic electroluminescence display which concerns on 1st Embodiment. It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the organic electroluminescence display which concerns on 1st Embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a laminated sealing film in an organic EL display device according to a second embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a laminated sealing film in an organic EL display device according to a modification of the second embodiment. It is sectional drawing which shows the organic electroluminescence display which concerns on 3rd Embodiment. It is an expanded sectional view which shows the organic electroluminescence display which concerns on 3rd Embodiment.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing an organic EL display device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the stacked sealing film 2 in the organic EL display device 1 according to the first embodiment. It is an expanded sectional view showing composition.
- the organic EL display device 1 covers an element substrate 10 that is a first substrate, an organic EL element 4 provided on the element substrate 10, and the organic EL element 4 on the element substrate 10. And a laminated sealing film 2 provided as described above.
- the element substrate 10 is made of an insulating material such as glass or plastic.
- the laminated sealing film 2 has at least one barrier layer and at least one buffer layer having a hardness lower than that of the barrier layer.
- barrier layers 31A and 31B and a buffer layer 33 sandwiched between both barrier layers 31A and 31B are provided.
- the barrier layers 31A and 31B have a function of preventing moisture and oxygen from entering the organic EL element 4, and the buffer layer 33 relaxes and disperses stress when the barrier layer is formed above, and the film is peeled off. It has a function to suppress the occurrence of
- the buffer layer 33 is made of polysiloxane, oxidized silicon carbide, acrylate, polyurea, parylene, polyimide, polyamide, or the like.
- the barrier layers 31A and 31B are made of silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, Al 2 O 3 or the like.
- the film thickness of the laminated sealing film 2 is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 ⁇ m from the viewpoint of sufficiently ensuring the durability of the organic EL element 4.
- the thickness of the barrier layers 31A and 31B is, for example, about 0.1 to 5 ⁇ m
- the thickness of the buffer layer 33 is, for example, about 0.3 to 100 ⁇ m, more preferably about 0.3 to 5 ⁇ m.
- the upper surface of the barrier layer 31B is flat, but irregularities may also be formed on the upper surface of the barrier layer 31B according to the irregularities of the base.
- the organic EL elements 4 are arranged in a matrix.
- a pixel region 15R that emits red light, a pixel region 15G that emits green light, and a pixel region 15B that emits blue light are arranged according to a predetermined pattern. ing.
- the organic EL element 4 is formed on each of the plurality of first electrodes 13 (anodes) arranged in a predetermined arrangement (for example, in a matrix) on the element substrate 10 and the plurality of first electrodes 13.
- the edge cover 18 is provided between the pixel regions 15R, 15G, and 15B and functions as a partition for partitioning the pixel regions 15R, 15G, and 15B.
- the portion of the organic EL element 4 where the edge cover 18 is provided has a higher upper surface position than the other portions. In other words, the edge cover 18 forms the convex portion of the organic EL element 4.
- the organic EL display device 1 includes a TFT 11 provided on an element substrate 10 and electrically connected to each of a plurality of first electrodes 13 arranged in a predetermined arrangement, An interlayer insulating film 21 formed on the substrate 10 and covering the TFT 11 is provided.
- the first electrode 13 is connected to the TFT 11 at a portion provided in the contact hole 23.
- the first electrode 13 has a function of injecting holes into the organic EL layer 17.
- the first electrode 13 is more preferably formed of a material having a large work function. This is because the hole injection efficiency into the organic EL layer 17 can be improved by forming the first electrode 13 with a material having a large work function. Further, as shown in FIG. 1, the first electrode 13 is formed on the interlayer insulating film 21.
- the constituent material of the first electrode 13 silver (Ag), aluminum (Al), vanadium (V), cobalt (Co), nickel (Ni), tungsten (W), gold (Au), calcium (Ca), Titanium (Ti), Yttrium (Y), Sodium (Na), Ruthenium (Ru), Manganese (Mn), Indium (In), Magnesium (Mg), Lithium (Li), Ytterbium (Yb), Lithium fluoride (LiF) ) And the like.
- An alloy such as (Al), lithium (Li) / calcium (Ca) / aluminum (Al), or lithium fluoride (LiF) / calcium (Ca) / aluminum (Al) may be used.
- tin oxide (SnO), zinc oxide (ZnO), or conductive oxides such as indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) may be used.
- the first electrode 13 may be formed by stacking a plurality of layers made of the above materials.
- Examples of the material having a large work function include indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).
- the interlayer insulating film 21 is formed on the element substrate 10 and has a function of flattening the formation film surface of the TFT 11.
- the interlayer insulating film 21 makes it possible to form the first electrode 13 and the organic EL layer 17 formed on the interlayer insulating film 21 flatly. That is, it is intended to suppress unevenness of the light emission by the organic EL layer 17 due to the lower step and unevenness of the organic EL display device 1 affecting the surface shape of the first electrode 13.
- the interlayer insulating film 21 is made of an organic resin material such as an acrylic resin that is highly transparent and inexpensive.
- the organic EL layer 17 is formed on the surface of each first electrode 13 partitioned in a matrix.
- the organic EL layer 17 is formed on a hole injection layer (not shown), a hole transport layer formed on the surface of the hole injection layer, and a surface of the hole transport layer, and is formed of red light, green A light emitting layer that emits either light or blue light, an electron transport layer formed on the surface of the light emitting layer, and an electron injection layer formed on the surface of the electron transport layer are provided.
- the organic EL layer 17 is configured by sequentially stacking these hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, and electron injection layer.
- the organic EL layer 17 may be formed with an area smaller than the lower first electrode 13 or may be formed so as to cover the first electrode 13 with a larger area.
- the hole injection layer is also called an anode buffer layer, and brings the energy level between the work function of the first electrode 13 and the highest occupied orbit (HOMO) of the organic EL layer 17 close to the organic EL layer 17 from the first electrode 13. It is used to improve the hole injection efficiency.
- HOMO highest occupied orbit
- Materials for forming the hole injection layer include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, phenylenediamine derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, etc. Can be used.
- the hole transport layer has a function of improving the hole transport efficiency from the first electrode 13 to the organic EL layer 17.
- Materials for forming the hole transport layer include porphyrin derivatives, aromatic tertiary amine compounds, styrylamine derivatives, polyvinylcarbazole, poly-p-phenylene vinylene, polysilane, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, poly Arylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amine-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, hydrogenated amorphous silicon, hydrogenated amorphous silicon carbide, Zinc sulfide or zinc selenide can be used.
- the light emitting layer is a region where holes and electrons are injected from each of the two electrodes when a voltage is applied by the first electrode 13 and the second electrode 14, and the holes and electrons are recombined.
- This light emitting layer is formed of a material having high luminous efficiency.
- a metal oxinoid compound [8-hydroxyquinoline metal complex], a naphthalene derivative, an anthracene derivative, a diphenylethylene derivative, a vinylacetone derivative, a triphenylamine derivative, a butadiene derivative, Coumarin derivatives, benzoxazole derivatives, oxadiazole derivatives, oxazole derivatives, benzimidazole derivatives, thiadiazole derivatives, benzthiazole derivatives, styryl derivatives, styrylamine derivatives, bisstyrylbenzene derivatives, tristyrylbenzene derivatives, perylene derivatives, perinone derivatives, aminopyrenes Derivatives, pyridine derivatives, rhodamine derivatives, acuidine derivatives, phenoxazone, quinacridone derivatives, rubrene, poly-p-phenyle Vinylene, or it can be used polysilane.
- the electron transport layer has a role to efficiently move electrons to the light emitting layer.
- materials that form the electron transport layer include oxadiazole derivatives, triazole derivatives, benzoquinone derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives, tetracyanoanthraquinodimethane derivatives, diphenoquinone derivatives, fluorenone derivatives, silole derivatives, metals as organic compounds. Oxinoid compounds and the like can be used.
- the electron injection layer is used to bring the energy levels of the second electrode 14 and the organic EL layer 17 closer to each other and to improve the efficiency with which electrons are injected from the second electrode 14 to the organic EL layer 17, thereby providing an organic EL element. 4 can be lowered.
- the electron injection layer is also called a cathode buffer layer.
- As a material for forming the electron injection layer lithium fluoride (LiF), magnesium fluoride (MgF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), strontium fluoride (SrF 2 ), barium fluoride (BaF 2 ), etc.
- An inorganic alkali compound, Al 2 O 3 , or SrO can be used.
- the second electrode 14 has a function of injecting electrons into the organic EL layer 17. More preferably, the second electrode 14 is made of a material having a small work function. This is because the efficiency of electron injection into the organic EL layer 17 can be improved by forming the second electrode 14 with a material having a small work function. Further, as shown in FIG. 1, the second electrode 14 is formed on the organic EL layer 17.
- silver (Ag), aluminum (Al), vanadium (V), cobalt (Co), nickel (Ni), tungsten (W), gold (Au), calcium (Ca), Titanium (Ti), Yttrium (Y), Sodium (Na), Ruthenium (Ru), Manganese (Mn), Indium (In), Magnesium (Mg), Lithium (Li), Ytterbium (Yb), Lithium fluoride (LiF) ) Etc. can be used.
- the second electrode 14 includes magnesium (Mg) / copper (Cu), magnesium (Mg) / silver (Ag), sodium (Na) / potassium (K), astatine (At) / oxidized astatine (AtO 2 ), It is formed of an alloy such as lithium (Li) / aluminum (Al), lithium (Li) / calcium (Ca) / aluminum (Al), or lithium fluoride (LiF) / calcium (Ca) / aluminum (Al). Also good. Furthermore, the second electrode 14 may be formed of a conductive oxide such as tin oxide (SnO), zinc oxide (ZnO), or indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). The second electrode 14 can also be formed by laminating a plurality of layers made of these materials.
- Materials having a low work function include magnesium (Mg), lithium (Li), lithium fluoride (LiF), magnesium (Mg) / copper (Cu), magnesium (Mg) / silver (Ag), sodium (Na) / Examples include potassium (K), lithium (Li) / aluminum (Al), lithium (Li) / calcium (Ca) / aluminum (Al), or lithium fluoride (LiF) / calcium (Ca) / aluminum (Al). It is done.
- the edge cover 18 has a function of preventing the first electrode 13 and the second electrode 14 from being short-circuited. Therefore, it is preferable that the edge cover 18 is provided so as to surround the entire periphery of the first electrode 13.
- Examples of the material constituting the edge cover 18 include photosensitive resin organic films such as polyimide resin, acrylic resin, polysiloxane resin, and novolak resin, or inorganic films such as silicon oxide (SiO 2 ).
- the film thickness of the buffer layer 33 means the film thickness of the buffer layer 33 in the region between the convex portions.
- the height h of the convex portion immediately below the buffer layer 33 is substantially equal to the height of the convex portion of the organic EL element 4.
- the height h of the convex portion directly below the buffer layer 33 is the height h of the convex portion immediately below the buffer layer 33 is the portion between the upper surface of the portion forming the convex portion in the barrier layer 31A and the convex portion. It is equal to the difference in height position from the upper surface of the part forming the (concave portion).
- the height h of the convex part is, for example, about 0.5 to 3 ⁇ m, and here it is 1.6 ⁇ m.
- the thickness d of the buffer layer 33 is about 0.3 to 100 ⁇ m, more preferably about 0.3 to 5 ⁇ m, and is 2.5 ⁇ m here.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a breaking line generated in the organic EL display device according to the reference example
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a breaking line generated in the organic EL display device according to the first embodiment.
- (d / h) 2
- (d / h) 2
- (d / h) 2
- the buffer layer 33 has a lower hardness than the barrier layers 31A and 31B in order to relieve stress. Therefore, the buffer layer 33 is easily ruptured by the stress applied from the barrier layer 31B positioned above and the stress (shear stress) generated with the temperature change.
- the portions of the buffer layer 33 that are in contact with the barrier layers 31A and 31B are in close contact with the barrier layers 31A and 31B, the vertical intermediate region of the buffer layer 33 is most vulnerable to shear stress. Yes.
- the tear line 35 is continuously generated in the vicinity of the intermediate point of the buffer layer 33, and film peeling is likely to occur in the laminated sealing film 102. ing.
- 5 to 8 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the organic EL display device 1 according to this embodiment.
- a plurality of TFTs 11 for driving the organic EL elements 4 are provided at predetermined intervals on an element substrate 10 such as a glass substrate having a substrate size of 320 ⁇ 400 mm and a thickness of 0.7 mm. Individually formed.
- the material of the TFT 11 is amorphous silicon, polysilicon, indium / gallium / zinc / oxide (InGaZnO), indium / gallium / tin / oxide (InGaSnO), indium / tin / zinc / oxide (InSnZnO), or the like. Can be manufactured according to conventional methods.
- a photosensitive acrylic resin is applied to the element substrate 10 on which the TFT 11 is formed by a spin coating method. Thereafter, using an exposure mask having a predetermined exposure pattern, exposure is performed with a predetermined exposure amount (for example, 360 mJ / cm 2 ), and development is performed using an alkali developer. For example, the thickness is 2 ⁇ m. An interlayer insulating film 21 is formed. After development, baking is performed as a post-bake under predetermined conditions (for example, at a temperature of 220 ° C. for 60 minutes).
- a contact hole 23 (for example, a diameter of 5 ⁇ m) for electrically connecting the first electrode 13 and the TFT 11 is formed in the interlayer insulating film 21.
- an ITO film is formed by sputtering, exposure and development are performed by photolithography, and patterning is performed by using an etching method, whereby a plurality of first films are formed on the interlayer insulating film 21.
- the electrode 13 is formed.
- the film thickness of the first electrode 13 is, for example, about 100 nm.
- baking is performed as a post-bake under predetermined conditions (for example, at a temperature of 220 ° C. for 120 minutes).
- the first electrode 13 is electrically connected to the TFT 11 through a contact hole 23 formed in the interlayer insulating film 21.
- the edge cover 18 is formed on the periphery of the first electrode 13 by using a photosensitive acrylic resin by the same method as that for the interlayer insulating film 21 so as to surround the entire periphery of the first electrode 13.
- the film thickness of the edge cover 18 is, for example, about 2 ⁇ m.
- the organic EL layer 17 including the light emitting layer is formed on the first electrode 13, and then the second electrode 14 is formed on the organic EL layer 17.
- the organic EL layer 17 and the second electrode 14 are formed by a vapor deposition method using a metal mask.
- the element substrate 10 provided with the first electrode 13 is placed in the chamber of the vapor deposition apparatus.
- the inside of the chamber of the vapor deposition apparatus is maintained at a vacuum degree of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 (Pa) by a vacuum pump.
- the element substrate 10 provided with the first electrode 13 is installed in a state where two sides are fixed by a pair of substrate receivers attached in the chamber.
- the vapor deposition materials of the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer are sequentially evaporated, and the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, By laminating the electron transport layer and the electron injection layer, the organic EL layer 17 is formed in the pixel region.
- the organic EL element including the first electrode 13, the organic EL layer 17, the second electrode 14, and the edge cover 18 on the element substrate 10. 4 is formed.
- the organic EL element 4 is configured with the first electrode 13 as an anode and the second electrode 14 as a cathode. Conversely, the organic EL element 4 can also be configured with the first electrode 13 as a cathode and the second electrode 14 as an anode. In this case, the material of both electrodes and the stacking order of the organic EL layer 17 are reversed.
- the organic EL element 4 is configured with the first electrode 13 as a transparent electrode and the second electrode 14 as a reflective electrode.
- a bottom emission type in which light is emitted toward the element substrate 10 when viewed from the organic EL element 4 is used.
- the first electrode 13 may be a reflective electrode
- the second electrode 14 may be a transparent or translucent electrode. In this case, light is emitted to the side opposite to the element substrate 10 when viewed from the organic EL element 4.
- Top emission type is emitted.
- a crucible charged with each evaporation material can be used as the evaporation source.
- the crucible is installed in the lower part of the chamber, and the crucible is equipped with a heater, and the crucible is heated by the heater.
- the various vapor deposition materials charged in the crucible become evaporated molecules and jump out upward in the chamber.
- a hole injection layer made of ((4,4 ′, 4 ′′ -tris [phenyl (m-tolyl) amino] triphenylamine) is formed with a film thickness of, for example, 25 nm through a mask.
- BSN 2,6-bis ((4′-methoxydiphenylamino) styryl) -1,5-dicyanonaphthalene
- ADN di (2-naphthyl) anthracene
- a mixture of 5% by weight of coumarin 6 in ADN is formed with a film thickness of, for example, 30 nm on the hole transport layer formed in the pixel region through a mask.
- ADN mixed with 2.5% by weight of 4,4′-bis (2- ⁇ 4- (N, N-diphenylamino) phenyl ⁇ vinyl) biphenyl (DPAVBi),
- DPAVBi 4,4′-bis (2- ⁇ 4- (N, N-diphenylamino) phenyl ⁇ vinyl) biphenyl
- 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3) is formed as an electron transport layer with a film thickness of, for example, 20 nm through a mask.
- lithium fluoride (LiF) is formed as an electron injection layer with a film thickness of, for example, 0.3 nm through a mask.
- the second electrode 14 made of aluminum (Al) is formed with a film thickness of, for example, 10 nm as the second electrode 14 by vacuum vapor deposition.
- the laminated sealing film 2 is formed on the element substrate 10 so as to cover the organic EL element 4.
- an inorganic material such as silicon nitride (SiN x ), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like is formed by a plasma CVD method, an atomic layer deposition (ALD) method, a sputtering method, or the like.
- a barrier layer 31A having a thickness of about 0.3 ⁇ m is formed.
- an organic material such as acrylate, polyurea, parylene, polyimide, and polyamide is deposited on the surface of the element substrate 10 and the organic EL element 4 by a plasma polymerization method, a vacuum evaporation method, or the like.
- a buffer layer 33 of about 2.5 ⁇ m is formed.
- an inorganic material such as silicon nitride (SiN x ), silicon oxide (SiO 2 ), or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is applied to the element substrate 10 and the organic EL by a plasma CVD method, an ALD method, a sputtering method, or the like.
- a barrier layer 31B having a film thickness of about 0.3 ⁇ m is formed.
- the laminated sealing film 2 only needs to have at least one barrier layer and one buffer layer, and a plurality of barrier layers and buffer layers may be alternately provided.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the laminated sealing film in the organic EL display device according to the second embodiment.
- the organic EL display device of the present embodiment has the same configuration as the organic EL display device 1 according to the first embodiment except for the configuration of the laminated sealing film 2. Therefore, the structure of the laminated sealing film 2 will be described below.
- the laminated sealing film 2 is composed of barrier layers 31A, 31B, 31C and buffer layers 33A, 33B, and the barrier layers and the buffer layers are alternately arranged. Is arranged. Further, when the height of the convex portion immediately below the buffer layer 33A is h1, and the film thickness of the buffer layer 33A is d1, (d1 / h1) ⁇ 2. Further, assuming that the height of the convex portion immediately below the buffer layer 33B is h2, and the film thickness of the buffer layer 33B is d2, (d2 / h2) ⁇ 2.
- the height h1 of the convex portion immediately below the buffer layer 33A is, for example, about 0.5 to 3 ⁇ m, here 1.6 ⁇ m, and the thickness d1 of the buffer layer 33A is about 0.3 to 5 ⁇ m. 5 ⁇ m.
- the height h2 of the convex portion immediately below the buffer layer 33B is, for example, about 0.2 to 1.5 ⁇ m, here 0.8 ⁇ m, and the thickness d2 of the buffer layer 33B is about 0.3 to 5 ⁇ m. 1.2 ⁇ m.
- the laminated sealing film 2 has an n-layer buffer layer (where n is an integer of 2 or more) and an n-layer or (n + 1) barrier layer, when film thickness d n of n-th buffer layer from the bottom, the n-th of the height of the convex portion directly below the buffer layer and h n, and has a (d n / h n) ⁇ 2.
- the thickness of the barrier layer is preferably set to a certain level.
- the organic EL display device of this embodiment since a plurality of barrier layers are provided, it is possible to more effectively prevent moisture and oxygen from entering even if the thickness of each barrier layer is reduced.
- the lowermost layer of the laminated sealing film 2 is a barrier layer 31A.
- the height of the convex portion immediately below each buffer layer is substantially equal to the height of the convex portion of the organic EL element 4. More precisely, the height h n of the convex portion directly below the nth buffer layer from the bottom is the portion forming the portion between the upper surface and the convex portion of the nth barrier layer from the bottom forming the convex portion. It is equal to the difference in height position from the top surface.
- the lowermost layer of the laminated sealing film 2 may be a buffer layer 33A.
- the buffer layer can relieve the stress applied from the barrier layer.
- the buffer layer 33A when the lowermost layer of the laminated sealing film 2 is the buffer layer 33A, the stress generated by the barrier layer 31B on the buffer layer 33A can be effectively relaxed, so that the occurrence of film peeling can be suppressed. Further, by providing the buffer layer 33A immediately above the organic EL element 4, it is possible to prevent the organic EL element 4 from being damaged by plasma processing, UV processing, or the like when forming the barrier layer 31B.
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing an organic EL display device according to the third embodiment
- FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing the organic EL display device according to the third embodiment.
- the organic EL display device of this embodiment is provided between a sealing substrate 41 that is a second substrate facing the element substrate 10 and between the element substrate 10 and the sealing substrate 41, and seals the organic EL element 4.
- a sealing material 43 for bonding the element substrate 10 and the sealing substrate 41 is provided.
- the organic EL display device of the present embodiment includes a filler 37 filled in a gap between the organic EL element 4 and the sealing substrate 41, and a color filter 39 provided on the lower surface side of the sealing substrate 41. ing.
- the filler 37 may have a getter function (function of adsorbing oxygen and moisture).
- the organic EL element 4 is a top emission type, and light is emitted to the sealing substrate 41 side through a color filter.
- the other configuration is the same as that of the organic EL display device according to the first embodiment.
- the film thickness of the buffer layer 33 is d and the height of the convex portion covered by the buffer layer 33 is h, (d / h) ⁇ 2.
- the height h of the convex portion is, for example, about 0.5 to 3 ⁇ m, and here is 1.6 ⁇ m.
- the film thickness d of the buffer layer 33 is about 0.3 to 5 ⁇ m as described above. 5 ⁇ m.
- the filler 37 As a material constituting the filler 37, a curable material or a non-curable material is used, and examples thereof include an epoxy resin and a silicon resin. Further, from the viewpoint of improving the moisture adsorption function, the filler 37 contains an alkaline earth metal oxide such as calcium oxide (CaO) or barium oxide (BaO), or a desiccant such as silica gel or zeolite. Has been.
- CaO calcium oxide
- BaO barium oxide
- a desiccant such as silica gel or zeolite.
- the sealing material 43 that bonds the element substrate 10 and the sealing substrate 41 is for fixing the element substrate 10 and the sealing substrate 41.
- the material for forming the sealing material 43 include low moisture-permeable materials such as an ultraviolet curable resin such as an epoxy resin and an acrylic resin, and a thermosetting resin.
- the sealing material 43 may be omitted. Good.
- the organic EL display device 1 has a frame region (seal material forming region) 16 in which the seal material 43 is disposed around the display region 15.
- the frame region 16 is provided in a frame shape on the laminated sealing film 2 so as to seal the organic EL element 4, and the element substrate 10 and the sealing substrate 41 are bonded together. It has become.
- the color filter 39 has a function of modulating the light emitted from the organic EL element 4. For example, when the organic EL element 4 emits white light, white light emitted from each pixel region is modulated into R, G, and B colors by the R, G, and B color filters 39, respectively.
- the color filter 39 may not be provided when there is no problem with monochromatic light emission or when there is no problem with the color purity or the color shift of the light emitted from the organic EL element 4.
- a flexible substrate as the element substrate 10 and the sealing substrate 41, a flexible display and a bendable display can be manufactured.
- a gap spacer (not shown) may be provided on the element substrate 10 in order to prevent the sealing substrate 41 from colliding with the element substrate 10 and damaging the organic EL element 4.
- the organic EL display device of the present embodiment it is possible to more effectively prevent moisture and oxygen from penetrating into the organic EL element 4 from the outside, so that deterioration of the organic EL element 4 can be more reliably suppressed. It becomes possible.
- a material such as an epoxy resin is applied to the sealing substrate 41 such as a glass substrate having a substrate size of 320 mm ⁇ 400 mm and a thickness of 0.7 mm by a dispenser, a mask printing method, a screen printing method, or the like.
- the sealing material 43 is formed in a frame shape by coating.
- the sealing material 43 may be mixed with a spacer (not shown) for regulating the distance between the element substrate 10 and the sealing substrate 41.
- This spacer is made of, for example, SiO 2 (silicon oxide).
- an epoxy resin is preferably used as the material constituting the sealing material 43, and a material having a viscosity of 100 to 1000 Pa ⁇ s is used.
- a material having a viscosity of 100 to 1000 Pa ⁇ s is used.
- drawing by the above-described dispenser, screen printing, etc. If it is the viscosity which can be patterned by this, it will not be restricted to this range.
- an epoxy resin is used as a material for forming the sealing material 43
- a material having a drying function may be used.
- thermosetting material when used as a material for forming the sealing material 43, it is preferable to use a material that can be cured at 100 ° C. or lower in consideration of the thermal influence on the light emitting layer. Further, the moisture permeability of the sealing material 43 is preferably low.
- a material for forming the filler 37 (containing the above-mentioned desiccant) inside the sealing material 43 formed on the sealing substrate 41 is sealed by a dispenser, a mask printing method, a dropping injection method, or the like.
- the coating is performed at a distance from 43. Note that a sheet-like material may be used instead of the coating-type material.
- the sealing substrate 41 on which the sealing material 43 is formed is overlaid on the element substrate 10 on which the organic EL element 4 is formed so that the organic EL element 4 and the material overlap with each other. 16, the surface of the sealing material 43 formed on the sealing substrate 41 is placed on the surface of the laminated sealing film 2.
- a vacuum airtight state inside the sealing material 43 is maintained, and the sealing material 43 is interposed between the laminated sealing film 2 and the sealing substrate 41 in a vacuum atmosphere.
- the element substrate 10 and the sealing substrate 41 are bonded to each other through the sealing material 43 by performing the pressure treatment by moving the sealing substrate 41 toward the element substrate 10 in a state where the substrate is sandwiched.
- the resin forming the sealing material 43 is cured by irradiating ultraviolet rays from the sealing substrate 41 side, as shown in FIG. An organic EL display device is manufactured.
- organic EL display device described above is an example of an embodiment of the present invention, and the material, size, shape, manufacturing conditions, and the like of each member may be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
- the organic EL display device 1 has been described as an example of the display device, but the present invention can be applied to other display devices such as a liquid crystal display device.
- the inventors of the present application produced the organic EL display device 1 shown in FIGS. 1 and 2 and examined whether film peeling occurred in the laminated sealing film 2.
- An organic silicon polymer was used as the material of the buffer layer 33, and silicon nitride was used as the material of the barrier layers 31A and 31B arranged above and below the buffer layer 33.
- the film thicknesses of the barrier layers 31A and 31B were 0.5 ⁇ m and 0.5 ⁇ m, respectively.
- the Vickers hardness of the buffer layer 33 was 26.
- film peeling does not occur at least when the d / h value is less than 2.0, and film peeling can occur when the d / h value is 2.0 or more. It could be confirmed.
- the thickness of the buffer layer 33 was 2 ⁇ m, and the thicknesses of the barrier layers 31A and 31B were 0.5 ⁇ m and 0.5 ⁇ m, respectively.
- the Vickers hardness of the buffer layer 33 was measured by a method based on ISO14577. Specifically, the Vickers hardness can be measured by using an ultrafine hardness tester (for example, H100C manufactured by Fischer) using a sample formed on a glass with a film thickness of about 0.5 to 2 ⁇ m. The measurement results are shown in Table 2.
- an ultrafine hardness tester for example, H100C manufactured by Fischer
- the lower the hardness of the buffer layer 33 the higher the effect of relaxing the stress applied from the barrier layer 31B.
- the occurrence of film peeling is suppressed, so that it is less than conventional. It is possible to use the buffer layer 33 having low hardness, and it is possible to prevent film peeling while maintaining the barrier performance of the laminated sealing film 2.
- the organic EL display device can be applied to various devices including a display device such as a television and a mobile phone.
- Organic EL display device 2 Laminated sealing film 4
- Organic EL elements 10 Element substrate 11 TFT 13
- First electrode 14 Second electrode 15 Display area 15B, 15G, 15R Pixel area 16 Frame area 17
- Organic EL layer 18 Edge cover 21
- Broken line 37 Filler 39
- Color filter 41 Sealing substrate 43 Sealing material
Landscapes
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Abstract
有機EL表示装置1は、第1基板10と、前記第1基板10上に設けられた有機EL素子4と、前記第1基板10上に、前記有機EL素子4を覆うように設けられ、バリア層31A、31Bと、前記バリア層31A、31Bよりも硬度が低いバッファ層33とを有する積層封止膜2とを備える。積層封止膜2に覆われた有機EL素子4は凸部を有しており、バッファ層33直下の凸部の高さをh、バッファ層33の膜厚をdとするとき、(d/h)<2となっている。
Description
本明細書に開示された技術は、有機電界発光素子(有機エレクトロルミネッセンス素子:以下、「有機EL素子」と記載する)を備えた有機EL表示装置に関する。
近年、液晶表示装置は、多種多様な分野でフラットパネルディスプレイとして盛んに用いられているが、視野角によりコントラストや色味が大きく変化すること、バックライトなどの光源を必要とするために低消費電力化が容易ではないこと、及び薄型化や軽量化に限界があること等が依然として大きな課題である。また、液晶表示装置はフレキシブル化に関しても依然として大きな課題がある。
そこで、近年、液晶表示装置に代わる表示装置として、有機EL素子を用いた自発光型の有機EL表示装置が期待されている。有機EL素子は、陽極と陰極とに挟まれた有機EL層に電流を流すことで、有機EL層を構成する有機分子が発光するものである。そして、この有機EL素子を用いた有機EL表示装置は、自発光型であることから薄型化や軽量化、低消費電力化の点で優れており、また広視野角であるため、次世代のフラットパネルディスプレイの候補として大きな注目を集めている。さらに、フレキシブル化に関しても液晶表示装置より優位である可能性をもっている。実際に、その薄型や広視野角を生かして、携帯型音楽機器や携帯電話のメインディスプレイとして実用化が広がりつつある。
特許文献1には、複数の表示素子を備えた有効部と、基板主面の少なくとも有効部を覆うように配置された封止体とを備えた表示素子が開示されている。
封止体はバッファ層とバリア層とを有しており、有機EL素子への水分の侵入を防いでいる。
しかしながら、封止体に含まれるバッファ層の硬度は低く、バッファ層に剪断応力が加わる場合、バッファ層内に連続的に断裂線が入り、膜剥がれが発生するおそれがある。
本発明の目的は、封止膜における膜剥がれの発生が起きにくい有機EL表示装置を提供することにある。
本明細書に開示された有機EL表示装置は、第1基板と、第1基板上に設けられた有機EL素子と、第1基板上に、有機EL素子を覆うように設けられ、バリア層と、バリア層よりも硬度が低いバッファ層とを有する積層封止膜とを備え、積層封止膜に覆われた有機EL素子は凸部を有しており、バッファ層直下の凸部の高さをh、バッファ層の膜厚をdとするとき、(d/h)<2となっている。
本発明の有機EL表示装置によれば、積層封止膜における膜剥がれが起こりにくくなる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
(第1の実施形態)
図1は、本開示の第1の実施形態に係る有機EL表示装置1を示す断面図であり、図2は、第1の実施形態に係る有機EL表示装置1において、積層封止膜2の構成を示す拡大断面図である。
図1は、本開示の第1の実施形態に係る有機EL表示装置1を示す断面図であり、図2は、第1の実施形態に係る有機EL表示装置1において、積層封止膜2の構成を示す拡大断面図である。
図1に示す様に、有機EL表示装置1は、第1基板である素子基板10と、素子基板10上に設けられた有機EL素子4と、素子基板10上に、有機EL素子4を覆うように設けられた積層封止膜2とを備えている。素子基板10は、例えば、ガラス、又はプラスチック等の絶縁性材料により構成されている。
積層封止膜2は、少なくとも一層のバリア層と、バリア層よりも硬度が低い少なくとも一層のバッファ層とを有している。図2に示す例では、バリア層31A、31Bと、両バリア層31A、31B間に挟まれたバッファ層33とが設けられている。
バリア層31A、31Bは有機EL素子4に水分や酸素が侵入するのを防ぐ機能を有しており、バッファ層33は上方にバリア層が形成される場合に応力を緩和及び分散し、膜剥がれの発生を抑える機能を有している。
バッファ層33はポリシロキサン、酸化炭化シリコン、アクリレート、ポリ尿素、パリレン、ポリイミド又はポリアミド等で構成される。バリア層31A、31Bは窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコン又はAl2O3等で構成される。
積層封止膜2の膜厚は特に限定されないが、有機EL素子4の耐久性を十分に確保するとの観点から、1~100μmであることが好ましい。バリア層31A、31Bの膜厚は例えば0.1~5μm程度であり、バッファ層33の膜厚は例えば0.3~100μm程度、より好ましくは0.3~5μm程度である。
図2に示す例では、バリア層31Bの上面は平坦になっているが、下地の凹凸に応じてバリア層31Bの上面にも凹凸が形成されていてもよい。
素子基板10上には有機EL素子4がマトリックス状に配置されている。素子基板10の表示領域(端部を除く領域)15には、赤色光を発する画素領域15Rと、緑色光を発する画素領域15Gと、青色光を発する画素領域15Bが、所定のパターンに従って配置されている。
有機EL素子4は、素子基板10上に所定配列で(例えば、マトリクス状に)配設された複数の第1電極13(陽極)と、複数の第1電極13の各々の上に形成された有機EL層17と、有機EL層17上に形成された第2電極14と、第1電極13の周縁部や第1電極13が設けられていない領域を覆うように設けられたエッジカバー18とを備えている。このエッジカバー18は、各画素領域15R,15G,15Bの間に設けられるとともに、各画素領域15R,15G,15Bを区画するための隔壁として機能する。
有機EL素子4のうち、エッジカバー18が設けられた部分はそれ以外の部分に比べて上面位置が高くなっている。言い換えれば、エッジカバー18が有機EL素子4の凸部を形成している。
また、有機EL表示装置1は、図1に示すように、素子基板10上に設けられ、所定配列で配設された複数の第1電極13の各々に電気的に接続されたTFT11と、素子基板10上に形成され、TFT11を覆う層間絶縁膜21とを備えている。第1電極13はコンタクトホール23内に設けられた部分でTFT11に接続されている。
第1電極13は、有機EL層17にホール(正孔)を注入する機能を有する。第1電極13は、仕事関数の大きな材料で形成するのがより好ましい。仕事関数の大きな材料により第1電極13を形成することにより、有機EL層17への正孔注入効率を向上させることができるからである。また、図1に示すように、第1電極13は、層間絶縁膜21上に形成されている。
第1電極13の構成材料としては、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、金(Au)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、イットリウム(Y)、ナトリウム(Na)、ルテニウム(Ru)、マンガン(Mn)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、リチウム(Li)、イッテルビウム(Yb)、フッ化リチウム(LiF)等の金属材料が挙げられる。また、マグネシウム(Mg)/銅(Cu)、マグネシウム(Mg)/銀(Ag)、ナトリウム(Na)/カリウム(K)、アスタチン(At)/酸化アスタチン(AtO2)、リチウム(Li)/アルミニウム(Al)、リチウム(Li)/カルシウム(Ca)/アルミニウム(Al)、又はフッ化リチウム(LiF)/カルシウム(Ca)/アルミニウム(Al)等の合金であっても構わない。さらに、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、又はインジウムスズ酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)等の導電性酸化物等であってもよい。
また、第1電極13は、上記材料からなる層を複数積層して形成してもよい。仕事関数の大きな材料としては、インジウムスズ酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)等が挙げられる。
層間絶縁膜21は、素子基板10上に形成されており、TFT11の形成膜面を平坦にする機能を有する。そして、この層間絶縁膜21によって、層間絶縁膜21の上部に形成される第1電極13や有機EL層17等を平坦に形成することができる。即ち、有機EL表示装置1の下層側段差や凹凸が第1電極13の表面形状に影響して、有機EL層17による発光が不均一になることを抑制するためのものである。この層間絶縁膜21は、透明性が高く、安価であるアクリル樹脂等の有機樹脂材料で構成されている。
有機EL層17は、マトリクス状に区画された各第1電極13の表面上に形成されている。この有機EL層17は、正孔注入層(図示せず)と、正孔注入層の表面上に形成された正孔輸送層と、正孔輸送層の表面上に形成され、赤色光、緑色光、および青色光のいずれかを発する発光層と、発光層の表面上に形成された電子輸送層と、電子輸送層の表面上に形成された電子注入層とを備えている。
そして、これらの正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層が順次積層されることにより、有機EL層17が構成されている。なお、有機EL層17は、下方の第1電極13より小さい面積で形成されていてもよく、大きい面積で第1電極13を覆うように形成されていてもよい。
正孔注入層は、陽極バッファ層とも呼ばれ、第1電極13の仕事関数と有機EL層17の最高被占軌道(HOMO)とのエネルギーレベルを近づけ、第1電極13から有機EL層17への正孔注入効率を改善するために用いられる。
正孔注入層を形成する材料としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体などを用いることができる。
正孔輸送層は、第1電極13から有機EL層17への正孔の輸送効率を向上させる機能を有する。正孔輸送層を形成する材料としては、ポルフィリン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリ-p-フェニレンビニレン、ポリシラン、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミン置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、水素化アモルファスシリコン、水素化アモルファス炭化シリコン、硫化亜鉛、又は、セレン化亜鉛等を用いることができる。
発光層は、第1電極13、及び第2電極14による電圧印加の際に、両電極の各々から正孔および電子が注入されるとともに、正孔と電子が再結合する領域である。この発光層は、発光効率が高い材料により形成され、例えば、金属オキシノイド化合物[8-ヒドロキシキノリン金属錯体]、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ジフェニルエチレン誘導体、ビニルアセトン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、スチリル誘導体、スチリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、トリススチリルベンゼン誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、アミノピレン誘導体、ピリジン誘導体、ローダミン誘導体、アクイジン誘導体、フェノキサゾン、キナクリドン誘導体、ルブレン、ポリ-p-フェニレンビニレン、又は、ポリシラン等を用いることができる。
電子輸送層は、電子を発光層まで効率良く移動させる役割をもつ。電子輸送層を形成する材料としては、例えば、有機化合物としてオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、シロール誘導体、金属オキシノイド化合物等を用いることができる。
電子注入層は、第2電極14と有機EL層17とのエネルギーレベルを近づけ、第2電極14から有機EL層17へ電子が注入される効率を向上させるために用いられ、これにより有機EL素子4の駆動電圧を下げることが可能となる。なお、電子注入層は、陰極バッファ層とも呼ばれる。電子注入層を形成する材料としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化カルシウム(CaF2),フッ化ストロンチウム(SrF2),フッ化バリウム(BaF2)等の無機アルカリ化合物、Al2O3、SrOを用いることができる。
第2電極14は、有機EL層17に電子を注入する機能を有する。第2電極14は、仕事関数の小さな材料で構成するのがより好ましい。仕事関数の小さな材料により第2電極14を形成することにより、有機EL層17への電子注入効率を向上させることができるからである。また、図1に示すように、第2電極14は、有機EL層17上に形成されている。
第2電極14の構成材料としては、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、金(Au)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、イットリウム(Y)、ナトリウム(Na)、ルテニウム(Ru)、マンガン(Mn)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、リチウム(Li)、イッテルビウム(Yb)、フッ化リチウム(LiF)等を用いることができる。また、第2電極14は、マグネシウム(Mg)/銅(Cu)、マグネシウム(Mg)/銀(Ag)、ナトリウム(Na)/カリウム(K)、アスタチン(At)/酸化アスタチン(AtO2)、リチウム(Li)/アルミニウム(Al)、リチウム(Li)/カルシウム(Ca)/アルミニウム(Al)、又はフッ化リチウム(LiF)/カルシウム(Ca)/アルミニウム(Al)等の合金により形成されていてもよい。さらに、第2電極14は、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、又はインジウムスズ酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)等の導電性酸化物により形成されていてもよい。第2電極14は、これらの材料からなる層を複数積層して形成することもできる。
仕事関数が小さい材料としては、マグネシウム(Mg)、リチウム(Li)、フッ化リチウム(LiF)、マグネシウム(Mg)/銅(Cu)、マグネシウム(Mg)/銀(Ag)、ナトリウム(Na)/カリウム(K)、リチウム(Li)/アルミニウム(Al)、リチウム(Li)/カルシウム(Ca)/アルミニウム(Al)、又はフッ化リチウム(LiF)/カルシウム(Ca)/アルミニウム(Al)等が挙げられる。
エッジカバー18は、第1電極13と第2電極14とが短絡することを防止する機能を有する。そのため、エッジカバー18は、第1電極13の周縁部を全て囲うように設けられていることが好ましい。
エッジカバー18を構成する材料としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、ノボラック樹脂などの感光性樹脂有機膜、または酸化シリコン(SiO2)等の無機膜が挙げられる。
本実施形態の有機EL表示装置1では、図2に示すように、積層封止膜2直下の凸部の高さをh、バッファ層33の膜厚をdとするとき、(d/h)<2となっている。ここで、バッファ層33の膜厚とは、凸部間の領域におけるバッファ層33の膜厚を意味するものとする。また、バッファ層33直下の凸部の高さhは、有機EL素子4の凸部の高さにほぼ等しい。より正確には、バッファ層33直下の凸部の高さhは、バッファ層33直下の凸部の高さhは、バリア層31Aのうち凸部を形成する部分の上面と凸部間の部分(凹部)を形成する部分の上面との高さ位置の差に等しい。
凸部の高さhは例えば0.5~3μm程度であり、ここでは1.6μmとする。バッファ層33の膜厚dは上述のように0.3~100μm程度、より好ましくは0.3~5μm程度であり、ここでは2.5μmとする。
図3は、参考例に係る有機EL表示装置において生じる断裂線を示す断面図であり、図4は、第1の実施形態に係る有機EL表示装置において生じる断裂線を示す断面図である。図3に示す有機EL表示装置では(d/h)≧2となっており、図4に示す本実施形態の有機EL表示装置1では、(d/h)<2となっている。
バッファ層33は、応力を緩和するためにバリア層31A、31Bに比べて硬度が低くなっている。そのため、上方に位置するバリア層31Bから加わる応力や、温度変化に伴って生じる応力(剪断応力)によって、バッファ層33には断裂が生じやすくなっている。ここで、バッファ層33のうちバリア層31A、31Bと接している部分はバリア層31A、31Bと密着しているので、バッファ層33の上下方向の中間領域は剪断応力に対して最も弱くなっている。
このため、図3に示すように、参考例に係る有機EL表示装置では、バッファ層33の中間点付近に断裂線35が連続的に生じ、積層封止膜102に膜剥がれが発生しやすくなっている。
これに対し、図4に示すように、本実施形態の有機EL表示装置1では、(d/h)<2となっているので、断裂線35がエッジカバー18間の領域のみに生じ、連続しない。このため、バッファ層33内に断裂線35が生じた場合であっても膜剥がれの発生が効果的に抑えられている。
次に、本実施形態の有機EL表示装置1の製造方法の一例について説明する。図5~図8は、本実施形態に係る有機EL表示装置1の製造方法を説明するための断面図である。
まず、図5に示す工程では、基板サイズが320×400mmで、厚さが0.7mmのガラス基板等の素子基板10上に、有機EL素子4を駆動するためのTFT11を所定の間隔で複数個形成する。TFT11の材料としては、アモルファスシリコン、ポリシリコン、インジウム・ガリウム・亜鉛・酸化物(InGaZnO)、インジウム・ガリウム・スズ・酸化物(InGaSnO)、インジウム・スズ・亜鉛・酸化物(InSnZnO)等を用いることができ、従来の方法にしたがって製造する。
次いで、図6に示す工程では、感光性アクリル樹脂を、TFT11が形成された素子基板10上にスピンコート法により塗布する。その後、所定の露光パターンを有する露光マスクを使用して、所定の露光量(例えば、360mJ/cm2)により露光を行い、アルカリ現像液を用いて現像を行うことにより、例えば、厚みが2μmの層間絶縁膜21を形成する。なお、現像後、ポストベークとして、所定の条件下(例えば、220℃の温度で60分間)において焼成を行う。
なお、この際、層間絶縁膜21には、第1電極13とTFT11とを電気的に接続するためのコンタクトホール23(例えば、径が5μm)が形成される。
次いで、図7に示す工程では、スパッタ法によりITO膜を形成し、フォトリソグラフィにより露光、現像を行い、エッチング法を使用してパターンニングを行うことにより、層間絶縁膜21上に複数の第1電極13を形成する。この際、第1電極13の膜厚は、例えば、100nm程度に形成する。なお、現像後、ポストベークとして、所定の条件下(例えば、220℃の温度で120分間)において焼成を行う。また、第1電極13は層間絶縁膜21に形成されたコンタクトホール23を介して、TFT11に電気的に接続される。
次いで、第1電極13の周縁部に、感光性アクリル樹脂を用いて層間絶縁膜21と同様の方法により、第1電極13の周縁部を全て囲うようにエッジカバー18を形成する。この際、エッジカバー18の膜厚は、例えば、2μm程度に形成する。
次に、第1電極13上に、発光層を含む有機EL層17を形成し、その後、有機EL層17上に第2電極14を形成する。これらの有機EL層17、及び第2電極14の形成は、金属製のマスクを使用して、蒸着法により行われる。
より具体的には、まず、第1電極13を備えた素子基板10を蒸着装置のチャンバー内に設置する。なお、蒸着装置のチャンバー内は、真空ポンプにより、1×10-5~1×10-4(Pa)の真空度に保たれている。また、第1電極13を備えた素子基板10は、チャンバー内に取り付けられた1対の基板受けによって2辺を固定した状態で設置する。
そして、蒸着源から、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層の各蒸着材料を順次蒸発させて、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を積層することにより、画素領域に有機EL層17を形成する。
そして、有機EL層17上に、第2電極14を形成することにより、素子基板10上に、第1電極13、有機EL層17、第2電極14、及びエッジカバー18を備えた有機EL素子4を形成する。
なお、上述では、第1電極13を陽極とし、第2電極14を陰極として有機EL素子4を構成している。逆に、第1電極13を陰極とし、第2電極14を陽極として有機EL素子4を構成することもできる。その場合、両電極の材料および有機EL層17の積層順は逆転する。
また、上述では、第1電極13を透明電極とし、第2電極14を反射電極として有機EL素子4を構成している。本構成の場合、有機EL素子4から見て素子基板10側に光を出射するボトムエミッション型となる。逆に、第1電極13を反射電極、第2電極14を透明または半透明電極とすることもでき、その場合には有機EL素子4から見て素子基板10とは反対側に光を出射するトップエミッション型となる。
なお、蒸発源としては、例えば、各蒸発材料が仕込まれた坩堝を使用することができる。坩堝は、チャンバー内の下部に設置されるとともに、坩堝にはヒーターが備え付けられており、このヒーターにより、坩堝は加熱される。
そして、ヒーターによる加熱により、坩堝の内部温度が各種蒸着材料の蒸発温度に到達することで、坩堝内に仕込まれた各種蒸着材料が蒸発分子となってチャンバー内の上方向へ飛び出す。
また、有機EL層17、及び第2電極14の形成方法の具体例としては、まず、素子基板10上にパターニングされた第1電極13上に、RGB全ての画素に共通して、m-MTDATA((4,4',4''-トリス[フェニル(m-トリル)アミノ]トリフェニルアミン)から
なる正孔注入層を、マスクを介して、例えば、25nmの膜厚で形成する。
なる正孔注入層を、マスクを介して、例えば、25nmの膜厚で形成する。
続いて、正孔注入層上に、RGB全ての画素に共通して、α-NPD(4,4'-ビス[フェニル(1-ナフチル)アミノ]ビフェニル)からなる正孔輸送層を、マスクを介して、例えば
、30nmの膜厚で形成する。
、30nmの膜厚で形成する。
次に、赤色の発光層として、ジ(2-ナフチル)アントラセン(ADN)に2,6-ビス((4’-メトキシジフェニルアミノ)スチリル)-1,5-ジシアノナフタレン(BSN)を30重量
%混合したものを、マスクを介して、画素領域に形成された正孔輸送層上に、例えば、30nmの膜厚で形成する。
%混合したものを、マスクを介して、画素領域に形成された正孔輸送層上に、例えば、30nmの膜厚で形成する。
次いで、緑色の発光層として、ADNにクマリン6を5重量%混合したものを、マスクを介して、画素領域に形成された正孔輸送層上に、例えば、30nmの膜厚で形成する。
次に、青色の発光層として、ADNに4,4’-ビス(2-{4-(N,N-ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル)ビフェニル(DPAVBi)を2.5重量%混合したものを、マスクを介して、画素領域に形成された正孔輸送層上に、例えば、30nmの膜厚で形成する。
次いで、各発光層上に、RGB全ての画素に共通して、8-ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)を電子輸送層として、マスクを介して、例えば、20nmの膜厚で形成する。
次いで、電子輸送層上に、フッ化リチウム(LiF)を電子注入層として、マスクを介して、例えば、0.3nmの膜厚で形成する。そして、真空蒸着法により、第2電極14として、アルミニウム(Al)からなる第2電極14を、例えば、10nmの膜厚で形成する。
次いで、図8に示す工程では、素子基板10上に、有機EL素子4を覆うように積層封止膜2を形成する。
具体的には、窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン(SiO2)や酸化アルミニウム(Al2O3)等の無機材料を、プラズマCVD法や、AtomicLayer Deposition(ALD)法、スパッタ法等により、素子基板10及び有機EL素子4の表面上に堆積することにより、膜厚が0.3μm程度のバリア層31Aを形成する。次に、アクリレート、ポリ尿素、パリレン、ポリイミド、及びポリアミド等の有機材料を、プラズマ重合法や真空蒸着法等により、素子基板10及び有機EL素子4の表面上に堆積することにより、膜厚が2.5μm程度のバッファ層33を形成する。続いて、窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン(SiO2)や酸化アルミニウム(Al2O3)等の無機材料を、プラズマCVD法や、ALD法、スパッタ法等により、素子基板10及び有機EL素子4の表面上に堆積することにより、膜厚が0.3μm程度のバリア層31Bを形成する。
なお、積層封止膜2は、バリア層とバッファ層とをそれぞれ少なくとも一層以上有していればよく、バリア層とバッファ層とが交互に複数層ずつ設けられていてもよい。
(第2の実施形態)
図9は、第2の実施形態に係る有機EL表示装置において、積層封止膜の構成を示す断面図である。
図9は、第2の実施形態に係る有機EL表示装置において、積層封止膜の構成を示す断面図である。
本実施形態の有機EL表示装置は、積層封止膜2の構成を除いては第1の実施形態に係る有機EL表示装置1と同一の構成を有している。従って、以下では積層封止膜2の構造について説明する。
図9に示すように、本実施形態の有機EL表示装置では、積層封止膜2がバリア層31A、31B、31C及びバッファ層33A、33Bとで構成され、且つバリア層とバッファ層とが交互に配置されている。また、バッファ層33A直下の凸部の高さをh1、バッファ層33Aの膜厚をd1とすると、(d1/h1)<2となっている。さらに、バッファ層33B直下の凸部の高さをh2、バッファ層33Bの膜厚をd2とすると、(d2/h2)<2となっている。
バッファ層33A直下の凸部の高さh1は例えば0.5~3μm程度であり、ここでは1.6μmとし、バッファ層33Aの膜厚d1は0.3~5μm程度であり、ここでは2.5μmとする。バッファ層33B直下の凸部の高さh2は例えば0.2~1.5μm程度であり、ここでは0.8μmとし、バッファ層33Bの膜厚d2は0.3~5μm程度であり、ここでは1.2μmとする。
このように、積層封止膜2がn層のバッファ層(ただし、nは2以上の整数)とn層又は(n+1)層のバリア層を有している場合、n層のバッファ層のうち下からn番目のバッファ層の膜厚をdn、n番目のバッファ層直下の凸部の高さをhnとするとき、(dn/hn)<2となっている。なお、上述の第1の実施形態は、n=1である場合であり、この場合も(dn/hn)<2となっている(この場合、d1=d、h1=h)。
この構成によれば、バッファ層が複数層設けられている場合であっても各バッファ層内で連続的な断裂線が形成されることがないので、膜剥がれの発生をより効果的に抑えることができる。
バリア層が厚くなると下地に加わる応力が大きくなり、バリア層とバッファ層との界面で膜剥がれを誘発するので、バリア層の膜厚はある程度以下にすることが好ましい。本実施形態の有機EL表示装置では、バリア層を複数層設けているので、各バリア層の膜厚を薄くしても水分や酸素の侵入をより効果的に防ぐことが可能となっている。
また、図9に示す例では積層封止膜2の最下層はバリア層31Aとなっている。この場合、各バッファ層直下の凸部の高さは、有機EL素子4の凸部の高さにほぼ等しい。より正確には、下からn番目のバッファ層直下の凸部の高さhnは、下からn番目のバリア層のうち凸部を形成する部分の上面と凸部間の部分を形成する部分の上面との高さ位置の差に等しい。
なお、図10に示すように、積層封止膜2の最下層がバッファ層33Aであってもよい。いずれの場合でも、バリア層とバッファ層とが交互に形成されていればバリア層から加わる応力をバッファ層が緩和することができる。
また、積層封止膜2の最下層がバッファ層33Aである場合、バッファ層33A上のバリア層31Bによって生じる応力を効果的に緩和することができるので、膜剥がれの発生を抑えることができる。また、有機EL素子4の直上にバッファ層33Aを設けることにより、バリア層31Bを形成する際のプラズマ処理やUV処理などにより有機EL素子4が損傷するのを防ぐことができる。
(第3の実施形態)
図11は、第3の実施形態に係る有機EL表示装置を示す断面図であり、図12は、第3の実施形態に係る有機EL表示装置を示す拡大断面図である。
図11は、第3の実施形態に係る有機EL表示装置を示す断面図であり、図12は、第3の実施形態に係る有機EL表示装置を示す拡大断面図である。
本実施形態の有機EL表示装置は、素子基板10に対向する第2基板である封止基板41と、素子基板10と封止基板41との間に設けられ、有機EL素子4を封止するように素子基板10と封止基板41とを貼り合わせるシール材43とを備えている。また、本実施形態の有機EL表示装置は、有機EL素子4と封止基板41との隙間に充填された充填剤37と、封止基板41の下面側に設けられたカラーフィルター39とを備えている。充填剤37は、ゲッター機能(酸素や水分を吸着させる機能)を有していてもよい。また、有機EL素子4はトップエミッション型となっており、カラーフィルターを介して封止基板41側へ光が出射する。本実施形態の有機EL表示装置において、これ以外の構成は第1の実施形態に係る有機EL表示装置と同じである。
従って、図12に示すように、バッファ層33の膜厚をd、バッファ層33が覆う凸部の高さをhとするとき、(d/h)<2となっている。凸部の高さhは例えば0.5~3μm程度であり、ここでは1.6μmとする、バッファ層33の膜厚dは上述のように0.3~5μm程度であり、ここでは2.5μmとする。
このため、バッファ層33において断裂線が連続的に形成されにくくなっており、積層封止膜2における膜剥がれが効果的に抑えられている。
充填剤37を構成する材料としては、硬化型材料又は非硬化型材料が用いられ、例えば、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等が挙げられる。また、水分の吸着機能を向上させるとの観点から、充填剤37には、酸化カルシウム(CaO)や酸化バリウム(BaO)等のアルカリ土類金属酸化物や、シリカゲル、ゼオライト等の乾燥剤が含有されている。
素子基板10と封止基板41とを接着するシール材43は、素子基板10と封止基板41とを固定するためのものである。このシール材43を形成する材料としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等の低透湿性材料が挙げられる。なお、硬化型の充填剤を使用し、且つ外部からの水分や酸素の侵入に対し、充填剤と積層封止膜2とで信頼性が確保できる場合には、シール材43を省略してもよい。
また、有機EL表示装置1は、図11に示すように、表示領域15の周囲において、シール材43が配置される額縁領域(シール材形成領域)16が規定されており、このシール材43は、図1に示すように、額縁領域16において、有機EL素子4を封止するように積層封止膜2上に枠状に設けられ、素子基板10と封止基板41とを貼り合わせる構成となっている。
カラーフィルター39は、有機EL素子4から出射された光を変調する機能を有する。例えば有機EL素子4が白色に発行する場合にはR、G、Bのカラーフィルター39によって、各画素領域から出た白色光がそれぞれR、G、Bの色に変調される。
各画素領域からR、G、Bの光が出射される場合は、それぞれの光に対応する色のカラーフィルター39を通すことによって、各色の色純度の向上や視野角が変化する際の色味シフトの抑制を図ることができる。カラーフィルター39を設ける場合、カラーフィルター39と素子基板10とは、画素単位で位置が一致するように位置合わせを行った後、カラーフィルター39をあらかじめ設けた封止基板41を素子基板10と貼り合わせればよい。
なお、単色発光で問題ない場合や有機EL素子4から出射された光の色純度や色味シフトが問題ない場合には、カラーフィルター39は設けなくてもよい。
また、素子基板10及び封止基板41として屈曲性を有する基板を用いることで、フレキシブルディスプレイ、ベンダブルディスプレイを作製することができる。
なお、封止基板41が素子基板10に衝突し、有機EL素子4が損傷するのを防ぐために、素子基板10上にギャップスペーサ(図示せず)を設けてもよい。
本実施形態の有機EL表示装置によれば、外部から有機EL素子4に水分や酸素が浸透するのをより効果的に防ぐことができるので、有機EL素子4の劣化をより確実に抑えることが可能となる。
次いで、例えば、基板サイズが320mm×400mmで、厚さが0.7mmのガラス基板等の封止基板41上に、上述したエポキシ樹脂等の材料を、ディスペンサやマスク印刷法、スクリーン印刷法等により塗布して、シール材43を枠状に形成する。
なお、シール材43には、素子基板10と封止基板41との間隔を規制するためのスペーサ(図示せず)が混入されていてもよい。このスペーサは、例えば、SiO2(酸化シリコン)により形成されている。
また、本実施形態においては、シール材43を構成する材料として、エポキシ樹脂が好適に使用され、100~1000Pa・sの粘度を有する材料を使用するが、上述のディスペンサによる描画、もしくはスクリーン印刷等によってパターニングできる粘度であればこの範囲に限られない。
また、シール材43を形成する材料として、エポキシ樹脂を使用する場合は、乾燥機能を有するものを用いてもよい。また、シール材43を硬化させる際に、アウトガスの発生がない(または、少ない)材料を使用することが好ましく、発光層へのダメージを回避するとの観点から、シール材43を硬化させる際に、収縮率が低い材料を使用することが好ましい。
また、シール材43を形成する材料として、熱硬化型の材料を使用する場合、発光層に対する熱的影響を考慮して、100℃以下で硬化可能な材料を使用することが好ましい。また、シール材43の水分透湿量は低い方が好ましい。
次いで、封止基板41に形成されたシール材43の内側に、充填剤37を形成するための材料(上述の乾燥剤を含有)を、ディスペンサやマスク印刷法、滴下注入法等により、シール材43から離間させて塗布する。なお、塗布型の材料の代わりに、シート状の材料を使用してもよい。
次いで、真空雰囲気で、有機EL素子4と材料とが重なり合うように、有機EL素子4が形成された素子基板10上に、シール材43が形成された封止基板41を重ね合わせて、額縁領域16における積層封止膜2の表面上に、封止基板41に形成されたシール材43の表面を載置させる。
次いで、所定の条件下(例えば、100Pa以下の圧力)において、シール材43の内側における真空気密状態を保持し、真空雰囲気で、積層封止膜2と封止基板41との間にシール材43を挟み込んだ状態で、封止基板41を素子基板10側に向けて移動させて加圧処理を行うことにより、シール材43を介して、素子基板10と封止基板41とを貼り合わせる。
次いで、真空状態を大気圧までパージした(即ち、大気圧状態に戻した)後、封止基板41側から紫外線を照射して、シール材43を形成する樹脂を硬化させて、図11に示す有機EL表示装置が製造される。
以上に説明した有機EL表示装置は本発明の実施形態の一例であって、各部材の材質やサイズ、形状、製造条件等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更してもよい。
例えば、上記実施形態においては、表示装置として、有機EL表示装置1を例に挙げて説明したが、例えば、液晶表示装置等の他の表示装置についても、本発明を適用することができる。
本願発明者らは、図1、2に示す有機EL表示装置1を作製し、積層封止膜2における膜剥がれが発生するか否かを調べた。バッファ層33の材料としては有機シリコンポリマーを用い、バッファ層33の上下に配置されたバリア層31A、31Bの材料としては窒化シリコンを用いた。バリア層31A、31Bの膜厚はそれぞれ0.5μm、0.5μmとした。バッファ層33のビッカース硬度は26であった。
バッファ層33の膜厚dと下地の凸部の高さhとが、それぞれ(d、h)=(0.43μm、1.5μm)、(0.48μm、0.7μm)、(2.5μm、1.6μm)、(2.7μm、1.4μm)、(2.8μm、1.2μm)、(2.3μm、0.8μm)の積層封止膜2を形成した後、膜剥がれの有無を確認した。具体的には、セロファンテープ(ニチバン社製等)を積層封止膜2に貼付した後、約100cm/sの速度で、手で引き剥がした。その際に積層封止膜2が下地より剥がれて、セロファンテープ側に付着するか否かを、目視及び顕微鏡により観察した。この結果を表1に示す。
表1に示す結果から、少なくともd/hの値が2.0未満である場合には膜剥がれは生じず、d/hの値が2.0以上の場合に膜剥がれが発生し得ることが確認できた。
また、本願発明者らは、バッファ層33の構成材料を変更することによってバッファ層33の硬度を変えた場合に膜剥がれが生じるか否かを確認した。バッファ層33の膜厚は2μmとし、バリア層31A、31Bの膜厚はそれぞれ0.5μm、0.5μmとした。
バッファ層33のビッカース硬度は、ISO14577に準拠した方法により測定した。具体的にはガラス上に0.5~2μm程度の膜厚に形成した試料を用い、超微小硬さ試験機(例えば、フィッシャー社製のH100C)により、ビッカース硬度を測定することができる。測定結果を表2に示す。
表2に示す結果から、平坦面上では、ビッカース硬度が42以上である場合には膜剥がれが発生せず、ビッカース硬度が35と小さい場合には膜剥がれが発生することが分かった。これに対し、d/hの値が2.0未満である場合には、バッファ層33のビッカース硬度を26と低くした場合であっても膜剥がれが発生しないことが確認できた。
バッファ層33の硬度が低い程バリア層31Bから加わる応力を緩和する効果が高いと考えられるが、本実施形態の有機EL表示装置1では、膜剥がれの発生が抑えられているので、従来よりも硬度の低いバッファ層33を用いることが可能となり、積層封止膜2のバリア性能を維持しつつ、膜剥がれを生じにくくすることができる。
以上説明したように、本開示の一例に係る有機EL表示装置は、テレビや携帯電話等、表示装置を備えた各種機器に適用されうる。
1 有機EL表示装置
2 積層封止膜
4 有機EL素子
10 素子基板
11 TFT
13 第1電極
14 第2電極
15 表示領域
15B、15G、15R 画素領域
16 額縁領域
17 有機EL層
18 エッジカバー
21 層間絶縁膜
23 コンタクトホール
31A、31B、31C バリア層
33、33A、33B バッファ層
35 断裂線
37 充填剤
39 カラーフィルター
41 封止基板
43 シール材
2 積層封止膜
4 有機EL素子
10 素子基板
11 TFT
13 第1電極
14 第2電極
15 表示領域
15B、15G、15R 画素領域
16 額縁領域
17 有機EL層
18 エッジカバー
21 層間絶縁膜
23 コンタクトホール
31A、31B、31C バリア層
33、33A、33B バッファ層
35 断裂線
37 充填剤
39 カラーフィルター
41 封止基板
43 シール材
Claims (6)
- 第1基板と、
前記第1基板上に設けられた有機EL素子と、
前記第1基板上に、前記有機EL素子を覆うように設けられ、バリア層と、前記バリア層よりも硬度が低いバッファ層とを有する積層封止膜とを備え、
前記積層封止膜に覆われた前記有機EL素子は凸部を有しており、
前記バッファ層直下の前記凸部の高さをh、前記バッファ層の膜厚をdとするとき、(d/h)<2となっている有機EL表示装置。 - 請求項1に記載の有機EL表示装置において、
前記積層封止膜はn層のバッファ層(ただし、nは1以上の整数)を有しており、
前記n層のバッファ層のうち下からn番目のバッファ層の膜厚をdn、前記n番目のバッファ層直下の凸部の高さをhnとするとき、(dn/hn)<2となっている有機EL表示装置。 - 請求項2に記載の有機EL表示装置において、
前記バリア層はn層又は(n+1)層設けられており、
前記バリア層と前記バッファ層とは交互に設けられている有機EL表示装置。 - 請求項3に記載の有機EL表示装置において、
前記積層封止膜の最下層には、前記バリア層が配置されている有機EL表示装置。 - 請求項4に記載の有機EL表示装置において、
下からn番目の前記バッファ層直下の凸部の高さhは、下からn番目の前記バリア層のうち凸部を形成する部分の上面と凸部間の部分を形成する部分の上面との高さ位置の差に等しい有機EL表示装置。 - 請求項1~5のうちいずれか1つに記載の有機EL表示装置において、
前記第1基板及び前記有機EL素子の上方に設けられた第2基板と、
前記積層封止膜と前記第2基板との間に充填された充填剤とをさらに備えている有機EL表示装置。
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