WO2019130431A1 - 有機el表示装置およびその製造方法 - Google Patents

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WO2019130431A1
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克彦 岸本
幸也 西岡
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堺ディスプレイプロダクト株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an organic EL display device and a method of manufacturing the same.
  • Organic EL (Electro Luminescence) display devices have begun to be put to practical use.
  • One of the features of the organic EL display device is that a flexible display device can be obtained.
  • the organic EL display device has at least one organic light emitting diode (OLED) per pixel and at least one thin film transistor (TFT) that controls the current supplied to each OLED.
  • OLED organic light emitting diode
  • TFT thin film transistor
  • the organic EL display device will be referred to as an OLED display device.
  • an OLED display device having switching elements such as TFTs for each OLED is called an active matrix OLED display device.
  • the substrate on which the TFT and the OLED are formed is referred to as an element substrate.
  • OLEDs in particular, organic light emitting layer and cathode electrode materials
  • TFE Thin Film Encapsulation
  • the thin film sealing technology is to obtain sufficient water vapor barrier property with a thin film by alternately laminating an inorganic barrier layer and an organic barrier layer. From the viewpoint of the moisture resistance reliability of the OLED display device, typically, 1 ⁇ 10 ⁇ 4 g / m 2 / day or less is required as a WVTR (Water Vapor Transmission Rate: WVTR) of a thin film sealing structure.
  • WVTR Water Vapor Transmission Rate: WVTR
  • the thin film encapsulation structure used in OLED displays currently on the market has an organic barrier layer (polymer barrier layer) having a thickness of about 5 ⁇ m to about 20 ⁇ m.
  • organic barrier layer polymer barrier layer
  • the relatively thick organic barrier layer also plays a role of planarizing the surface of the element substrate.
  • the organic barrier layer is thick, there is a problem that the flexibility of the OLED display is limited.
  • Patent Documents 1 and 2 describe a thin film sealing structure having an organic barrier layer made of unevenly distributed resin.
  • the thin film sealing structure described in Patent Document 1 or 2 does not have a thick organic barrier layer. Therefore, it is considered that the flexibility of the OLED display is improved by using the thin film sealing structure described in Patent Document 1 or 2.
  • Patent Document 1 a first inorganic material layer (first inorganic barrier layer), a first resin material, and a second inorganic material layer (second inorganic barrier layer) are formed in this order from the element substrate side
  • a thin film sealing structure is disclosed in which the first resin material is unevenly distributed around the convex portion of the first inorganic material layer (the first inorganic material layer covering the convex portion).
  • the penetration of water or oxygen from the portion is suppressed.
  • the first resin material functions as a base layer of the second inorganic material layer, whereby the second inorganic material layer is properly formed, and the desired thickness of the side surface of the first inorganic material layer is obtained. It becomes possible to coat appropriately.
  • the first resin material is formed as follows. The heated and vaporized mist-like organic material is supplied onto the element substrate maintained at a temperature below room temperature, and the organic material condenses on the substrate and drops. The dropletized organic material moves on the substrate by capillary action or surface tension, and is localized at the boundary between the side surface of the convex portion of the first inorganic material layer and the substrate surface. Thereafter, the first resin material is formed at the boundary portion by curing the organic material.
  • Patent Document 2 also discloses an OLED display device having a similar thin film sealing structure.
  • the OLED display device having the thin film sealing structure has a problem that a display failure occurs due to a local external force.
  • the problem is that when a local external force is applied to the OLED display device, for example, by pressing the display surface with a finger, between the layers constituting the organic EL element (for example, between the electrode and the organic layer) And / or, it is considered that delamination occurs between the light emitting layer constituting the organic layer and the charge transport layer).
  • peripheral display area In an OLED display device having a touch sensor layer, pressing the display surface with a strong force deforms the adhesive layer between the touch sensor layer and the OLED element to form a recess (thin portion) in the adhesive layer, It is considered that the adhesive layer can not absorb / disperse the external force received by the touch sensor layer, and the external force is directly transmitted to the OLED element. It was found that this display defect is likely to occur in the peripheral area (referred to as “peripheral display area”) in the display area. This is considered to be due to the influence of external stress exerted on the peripheral area by fixing the OLED display panel to the frame of the housing.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an organic EL display device having a thin film sealing structure in which the occurrence of display defects due to an external force is suppressed and a method of manufacturing the same. Do.
  • An organic EL display device is an organic EL display device having a plurality of pixels, and a substrate and a plurality of organic EL elements supported by the substrate, each of the plurality of pixels And a thin film sealing structure covering the plurality of pixels, the thin film sealing structure comprising: a first inorganic barrier layer; And an organic barrier layer in contact with the upper surface or the lower surface of the inorganic barrier layer, wherein the element substrate includes a bank layer defining each of the plurality of pixels, and a plurality of spacers disposed in a gap between the plurality of pixels. Further, the plurality of spacers are covered by the bank layer.
  • the plurality of spacers are arranged at a higher density than the central display area in the display area.
  • the density of the plurality of spacers in the peripheral display area is twice or more the density of the central display area.
  • the heights of the plurality of spacers are larger than the thickness of the bank layer.
  • the area equivalent circular diameter of the plurality of spacers when viewed in the normal direction of the substrate is 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the organic barrier layer included in the thin film sealing structure includes a plurality of solid portions in contact with the upper surface of the first inorganic barrier layer and distributed discretely, and the thin film sealing The structure further includes a second inorganic barrier layer in contact with the top surface of the first inorganic barrier layer and the top surfaces of the plurality of solid portions of the organic barrier layer.
  • the organic barrier layer included in the thin film sealing structure is in contact with the lower surface of the first inorganic barrier layer and doubles as a planarizing layer having a thickness of 5 ⁇ m or more.
  • the organic EL display device further includes a touch sensor layer provided on the thin film sealing structure.
  • the touch sensor layer includes a metal mesh layer, and an area equivalent circular diameter of the plurality of spacers is smaller than a minimum unit of the metal mesh layer.
  • the substrate is a flexible substrate.
  • the width of the peripheral display area is 5% or more and 15% or less of the length in the corresponding direction of the display area.
  • the number of pixels arranged along the width direction of the peripheral display area is 50 or more and 200 or less.
  • a method of manufacturing an organic EL display device is the method of manufacturing an organic EL display device according to any one of the above, wherein the plurality of spacers are formed using a photocurable resin.
  • A. A step of applying a liquid photosensitive resin material so as to cover the plurality of spacers after the step A, and forming the bank layer by patterning the photosensitive resin material by a photolithography process And the step of
  • the photosensitive resin material comprises an acrylic resin or a polyamide resin.
  • an organic EL display device provided with a thin film sealing structure in which occurrence of a display defect due to an external force is suppressed and a method for manufacturing the same are provided.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along dashed line IV-IV ′ in FIG. 3; FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an OLED display device corresponding to FIG. 4 and having pixels in a stripe arrangement.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an OLED display device corresponding to FIG. 4 and the spacer having a trapezoidal cross-sectional shape.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an OLED display device corresponding to FIG. 6 and having pixels in a stripe arrangement.
  • (A) And (b) is a figure which shows typically the structure of 50 A of touch sensor layers which the OLED display apparatus by embodiment of this invention may have.
  • (A) And (b) is a figure which shows typically the structure of the other touch sensor layer 50B which the OLED display apparatus by embodiment of this invention may have.
  • an organic EL display device according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings.
  • embodiments of the present invention will be described by taking a flexible OLED display device having a touch sensor layer as an example, but the present invention is not limited to the embodiments illustrated below. That is, the organic EL display device according to the embodiment of the present invention does not have to have a touch sensor layer, and may have, for example, a glass substrate instead of the flexible substrate.
  • FIG. 1 (a) is a schematic partial cross-sectional view of the active area of an OLED display 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a partial cross-sectional view of TFE structure 10 formed on OLED 3. It is.
  • the active area (R1 in FIG. 2) may be referred to as a display area.
  • the OLED display device 100 has a plurality of pixels, and at least one organic EL element (OLED) per pixel.
  • OLED organic EL element
  • the OLED display device 100 includes a flexible substrate (hereinafter sometimes simply referred to as a “substrate”) 1 and a circuit (backplane) 2 including a TFT formed on the substrate 1. And an OLED 3 formed on the circuit 2 and a TFE structure 10 formed on the OLED 3.
  • the OLED 3 is, for example, a top emission type.
  • the top of the OLED 3 is, for example, a top electrode or a cap layer (refractive index adjustment layer).
  • the OLED display device 100 further includes an adhesive layer 42, an inorganic insulating layer 44 covering the adhesive layer 42, and a touch sensor layer 50 disposed on the inorganic insulating layer 44 provided on the thin film sealing structure 10.
  • the adhesive layer 42 is, for example, an adhesive layer.
  • the inorganic insulating layer 44 may be omitted.
  • An optional polarizing plate 4 may be disposed on the touch sensor layer 50.
  • the polarizing plate 4 may be disposed between the TFE structure 10 and the touch sensor layer 50 (for example, between the adhesive layer 42 and the touch sensor layer 50).
  • the polarizing plate 4 is a circularly polarizing plate (a laminate of a linear polarizing plate and a ⁇ / 4 plate), and as well known, plays a role of preventing reflection. From the viewpoint of preventing reflection, it is preferable to dispose the polarizing plate 4 on the touch sensor layer 50 as illustrated.
  • the substrate 1 is, for example, a polyimide film having a thickness of 15 ⁇ m.
  • the thickness of the circuit 2 including the TFT is, for example, 4 ⁇ m
  • the thickness of the OLED 3 is, for example, 1 ⁇ m
  • the thickness of the TFE structure 10 is, for example, 1.5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the adhesive layer 42 is, for example, 10 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and preferably 25 ⁇ m or less.
  • the inorganic insulating layer 44 is, for example, a SiN layer (for example, a Si 3 N 4 layer).
  • the thickness of the SiN layer is, for example, 200 nm or more and 1000 nm or less.
  • FIG. 1 (b) is a partial cross-sectional view of TFE structure 10 formed on OLED 3.
  • a first inorganic barrier layer (for example, a SiN layer) 12 is formed directly on the OLED 3, and an organic barrier layer (for example, an acrylic resin layer) 14 is formed on the first inorganic barrier layer 12.
  • a second inorganic barrier layer (for example, an SiN layer) 16 is formed on the
  • the organic barrier layer 14 has a plurality of solid portions in contact with the top surface of the first inorganic barrier layer 12 and distributed discretely.
  • the “solid portion” refers to a portion of the organic barrier layer 14 where an organic film (for example, a photocurable resin film) actually exists. Conversely, the part where the organic film does not exist is called a non-solid part.
  • the non-solid part surrounded by the solid part may be called an opening.
  • the second inorganic barrier layer 16 is in contact with the upper surface of the first inorganic barrier layer 12 and the upper surfaces of a plurality of solid portions of the organic barrier layer 14. That is, the second inorganic barrier layer 16 is in direct contact with the first inorganic barrier layer 12 in the non-solid portion of the organic barrier layer 14.
  • the TFE structure 10 is formed to protect the active area (see active area R1 in FIG. 2) of the OLED display device 100.
  • the non-solid portion of the organic barrier layer 14 includes at least a continuous portion surrounding the active region R1, and the active region R1 includes the first inorganic barrier layer 12 and the second inorganic barrier layer 16 It is completely surrounded by a portion in direct contact (hereinafter referred to as "inorganic barrier layer junction"). Therefore, the solid part of the organic barrier layer 14 does not become a path of water.
  • the first inorganic barrier layer 12 and the second inorganic barrier layer 16 are SiN layers having a thickness of 400 nm, for example, and the organic barrier layer 14 is an acrylic resin layer having a thickness of less than 100 nm, for example.
  • the thicknesses of the first inorganic barrier layer 12 and the second inorganic barrier layer 16 are each independently, for example, 200 nm or more and 1500 nm or less, and preferably 1000 nm or less.
  • the thickness of the organic barrier layer 14 is, for example, 10 nm or more and less than 500 nm, and preferably 50 nm or more and less than 300 nm. If it is less than 10 nm, the effect of the organic barrier layer 14 may not be sufficiently exhibited. Conversely, if it is 500 nm or more, the effect of the organic barrier layer 14 is saturated while the manufacturing cost is increased.
  • the thickness of the organic barrier layer 14 refers to the thickness of the flat portion. Since the liquid film of the photocurable resin used to form the organic barrier layer 14 forms a flat (horizontal) surface, if there is a recess in the base, the thickness of the liquid film in that portion becomes large. . Further, since the liquid film forms a curved surface by surface tension (including capillary phenomenon), the thickness of the liquid film around the convex portion becomes large. Such locally increased thickness may exceed 500 nm.
  • the thickness of the TFE structure 10 is preferably 400 nm or more and less than 2 ⁇ m, and more preferably 400 nm or more and less than 1.5 ⁇ m.
  • a TFE structure having a relatively thick organic barrier layer serving as a planarization layer having a thickness of 5 ⁇ m or more in contact with the lower surface of the first inorganic barrier layer It can also be used.
  • an inorganic barrier layer may be further provided in contact with the lower surface of the organic barrier layer (ie, the relatively thin organic barrier layer in the TFE structure 10 described above may be replaced with a relatively thick organic barrier layer).
  • the thickness of the organic barrier layer is preferably 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, for example, when formed using a general inkjet method.
  • the thickness of the relatively thick organic barrier layer which also serves as a planarization layer formed by using the inkjet method tends to be larger in the peripheral display area than in the central display area.
  • the adhesive layer located on the planarizing layer in the peripheral display area is deformed (thinned) Be
  • the adhesive layer can not absorb / disperse the external force received by the touch sensor layer, and it is considered that the external force is directly transmitted to the OLED element.
  • the adhesive layer in the peripheral display area is thinner than the adhesive layer in the central display area.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the structure (TFE structure 10 or less) of the OLED display device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the circuit 2 formed on the substrate 1 includes a plurality of TFTs (not shown), a plurality of gate bus lines (not shown) each connected to any of a plurality of TFTs (not shown), and a plurality of sources. It has a bus line (not shown).
  • the circuit 2 may be a known circuit for driving a plurality of OLEDs 3.
  • the plurality of OLEDs 3 are connected to any of the plurality of TFTs included in the circuit 2.
  • the OLED 3 may also be a known OLED.
  • the circuit 2 further includes a plurality of terminals 24 and a plurality of terminals 24 disposed in the peripheral region R2 outside the active region (region surrounded by a broken line in FIG. 2) R1 in which the plurality of OLEDs 3 are disposed. And a plurality of lead interconnections 22 for connecting either the plurality of gate bus lines or the plurality of source bus lines.
  • the entire circuit 2 including the plurality of TFTs, the plurality of gate bus lines, the plurality of source bus lines, the plurality of lead wirings 22 and the plurality of terminals 24 may be referred to as a drive circuit layer 2.
  • the drive circuit layer 2 is only a conductive layer including the lead wire 22 and the terminal 24. Rather, it has one or more further conductive layers, one or more insulating layers and one or more semiconductor layers. Further, an insulating film (base coat) may be formed on the substrate 1 as a base film of the drive circuit layer 2.
  • the TFE structure 10 is formed to protect the active region R1.
  • the first inorganic barrier layer 12 and the second inorganic barrier layer 16 are, for example, SiN layers, and selectively formed only in predetermined regions so as to cover the active regions R1 by plasma CVD using a mask.
  • the first inorganic barrier layer 12 and the second inorganic barrier layer 16 are independently and selectively formed selectively on the active region R1 and the portions on the active region R1 side of the plurality of lead wirings 22.
  • the second inorganic barrier layer 16 may be formed to be the same as the first inorganic barrier layer 12 (the outer edges coincide with each other) or to cover the entire first inorganic barrier layer 12. preferable.
  • the periphery of the active region R1 is surrounded by an inorganic barrier layer junction where the first inorganic barrier layer 12 and the second inorganic barrier layer 16 are in direct contact with each other.
  • the organic barrier layer 14 can be formed, for example, by the method described in Patent Document 1 or 2 above.
  • a vapor or mist of organic material for example, an acrylic monomer
  • a capillary of the organic material made liquid It is unevenly distributed at the boundary between the side surface of the convex portion of the first inorganic barrier layer 12 and the flat portion by phenomenon or surface tension.
  • the organic material is irradiated with, for example, ultraviolet light to form a solid portion of the organic barrier layer (for example, an acrylic resin layer) 14 at the boundary portion around the convex portion.
  • the organic barrier layer 14 formed by this method has substantially no solid portion on the flat portion.
  • the disclosures of Patent Documents 1 and 2 are incorporated herein by reference for the method of forming the organic barrier layer.
  • the organic barrier layer 14 can also be formed by adjusting the initial thickness of the resin layer (for example, to less than 100 nm) and / or ashing the resin layer once formed.
  • the ashing treatment may be performed by plasma ashing using, for example, at least one gas of N 2 O, O 2 and O 3 .
  • the method of forming the TFE structure 10 having the relatively thin organic barrier layer 14 has been described here, as described above, for example, a comparison using a flat layer having a thickness of 5 ⁇ m or more using an inkjet method It is possible to form a TFE structure having a thick organic barrier layer.
  • the element substrate is a bank layer (“PDL (Pixel Defining Layer”) that defines each of a plurality of pixels. (Also referred to as “in some cases”) and a plurality of spacers disposed in the gaps between the plurality of pixels.
  • the plurality of spacers are covered by the bank layer.
  • the bank layer is formed to cover two or more spacers, and may be formed as a continuous layer on the entire surface of the display region R1.
  • the plurality of spacers disposed in the gaps between the plurality of pixels are covered by the bank layer that defines each of the plurality of pixels (see FIG. 3).
  • the plurality of spacers are arranged at a higher density than the central display region R1c in the display region R1 in the peripheral display region R1p in the display region R1 in which the plurality of pixels are arranged.
  • the width of the peripheral display area R1p is preferably 5% or more and 15% or less of the length of the corresponding display area R1. That is, the width of the peripheral display area R1p in the horizontal direction is preferably 5% to 15% or less of the length of the display area R1 in the horizontal direction, and the width of the peripheral display area R1p in the vertical direction is the display in the vertical direction It is preferable that they are 5% or more and 15% or less of the length of area
  • the number of pixels arranged along the width direction of the peripheral display region R1p is 50 or more and 200 or less in both the horizontal direction and the vertical direction.
  • the number of pixels arranged along the width direction of the peripheral display region R1p may vary depending on the resolution of the display device. For example, in the short side direction of a display device having a WQHD resolution (2560 pixels ⁇ 1440 pixels), a range of 72 pixels to 216 pixels from the outer edge of the display region R1 is the peripheral display region R1p.
  • FIG. 3 shows an example of the arrangement of the pixels (R, G, B) and the spacer 31 of the OLED display device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A shows an example of the arrangement of pixels and spacers 31 in the central display region R1c, and FIG. 3B in the peripheral display region R1p.
  • a unit for displaying each primary color for example, red, green, blue
  • a color display unit composed of a plurality of primary color pixels is called a color display pixel.
  • the color display pixel is configured of, for example, three pixels of R, G and B (stripe arrangement) or four pixels of R, G, G and B (diamond pen tile).
  • the definition which makes a "pixel” in this specification a sub-pixel, and makes a "color display pixel" a pixel is also known.
  • the pixel arrangement is a diamond pen tile arrangement, and R pixels and B pixels are arranged so as to surround G pixels.
  • a diamond pen tile array is also known in which B pixels and G pixels are arranged to surround R pixels.
  • the spacers 31 are preferably arranged as follows.
  • the area of the spacer 31 is preferably about 50% to 100% of the area of the smallest pixel (G pixel in FIGS. 3A and 3B) among the three pixels of R, G, and B.
  • the placement location should be located near each of two relatively large pixels (R pixel and B pixel in the case of FIGS. 3A and 3B) (ie, between these two pixels) preferable.
  • the arrangement density of the spacers 31 is that one spacer 31 is arranged in four pixels in FIG. 3A, whereas one spacer 31 is arranged in two pixels in FIG. 3B. That is, the arrangement density of the spacers 31 in the peripheral display region R1p (FIG. 3B) is twice the arrangement density of the spacers 31 in the central display region R1c (FIG. 3A).
  • the spacers 31 are arranged in the peripheral display region R1p at a density higher than that of the central display region R1c.
  • the arrangement density of the spacers 31 in each of the peripheral display region R1p and the central display region R1c is appropriately set according to the definition of the pixels, the application of the display device, etc.
  • the peripheral display region R1p of the spacer 31 is It is preferable that the density in the area of the center display area R1 c be twice or more than the density in the center display area R1 c.
  • the arrangement density of the spacers 31 in the central display region R1c may be one or less for one color display pixel. That is, one spacer 31 may be disposed for two or more color display pixels. In such a case, the arrangement density of the spacers 31 in the peripheral display region R1p may be four or more times the arrangement density of the spacers 31 in the central display region R1c.
  • the diameter of the spacer 31 (area circle equivalent diameter when viewed from the normal direction of the substrate) is preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the diameter of the spacer 31 is preferably smaller than the distance between adjacent pixels, and it is preferable to form the spacer 31 so as not to affect the definition of pixels by the bank layer 33.
  • the spacer 31 preferably has a diameter of at least 5 ⁇ m or more in order to ensure resistance to local external force, and the ratio of diameter to height (aspect ratio, height: diameter) is preferably about 1: 2 .
  • the shape of the spacer 31 when viewed from the normal direction of the substrate may be circular as shown in FIG. 3 or may be any shape without being limited to this.
  • the substrate normal is taken as the axis of symmetry, it is preferable to have a symmetry of four or more rotations, and a square, an regular hexagon, an regular octagon and a circle are preferable.
  • the pixel arrangement shown in FIG. 3 is a diamond pen tile arrangement
  • the pixel arrangement of the organic EL display according to the embodiment of the present invention is not particularly limited.
  • the present invention can be applied to known pixel arrangements such as a diamond arrangement, a stripe arrangement, or a zigzag arrangement.
  • FIG. 4 to FIG. 7 will be referred to.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the OLED display device 100 along the broken line IV-IV 'in FIG.
  • FIG. 4 shows the TFT 2T included in the circuit (backplane) formed on the substrate 1 and the OLED 3 formed on the circuit.
  • LTPS Low-temperature polysilicon
  • oxide TFT for example, In (indium), Ga (gallium), Zn
  • a TFT2T in a high-resolution small- and medium-sized OLED display device
  • a quaternary (In-Ga-Zn-O-based) oxide TFT) containing (zinc) and O (oxygen) is preferably used.
  • the structures and fabrication methods of LTPS-TFTs and In-Ga-Zn-O-based TFTs are well known and will be described briefly below.
  • the TFT 2 T can be included in the circuit 2 of the OLED display device 100.
  • the LTPS-TFT2T is a top gate TFT.
  • the TFT 2T is formed on a substrate (for example, a polyimide film) 1. Although not illustrated in FIG. 4, it is preferable to form a base coat formed of an inorganic insulator on the substrate 1.
  • the TFT 2T includes a polysilicon layer 2se formed on the substrate 1 or base coat, a gate insulating layer 2gi formed on the polysilicon layer 2se, a gate electrode 2g formed on the gate insulating layer 2gi, and a gate electrode 2g. It has an interlayer insulating layer 2i formed thereon, and a source electrode 2ss and a drain electrode 2sd formed on the interlayer insulating layer 2i. The source electrode 2 ss and the drain electrode 2 sd are respectively connected to the source region and the drain region of the polysilicon layer 2 se in contact holes formed in the interlayer insulating layer 2 i and the gate insulating layer 2 gi.
  • the gate electrode 2g is included in the same gate metal layer as the gate bus line, and the source electrode 2ss and the drain electrode 2sd are included in the same source metal layer as the source bus line.
  • the gate metal layer and the source metal layer can be used to form a lead wire and a terminal.
  • the OLED 3 is formed on a planarizing layer (for example, an organic resin layer) 2ip covering them.
  • the OLED 3 includes a lower electrode 32, an organic layer 34 formed on the lower electrode 32, and an upper electrode 36 formed on the organic layer 34.
  • the lower electrode 32 and the upper electrode 36 constitute, for example, an anode and a cathode, respectively.
  • the upper electrode 36 is a common electrode formed over the plurality of pixels in the display area.
  • the lower electrode (pixel electrode) 32 is formed for each pixel.
  • the lower electrode 32 is formed on the planarization layer 2ip, and is connected to the drain electrode 2sd in a through hole formed in the planarization layer 2ip.
  • the bank layer 33 is formed between the lower electrode 32 and the organic layer 34 so as to cover the peripheral portion of the lower electrode 32.
  • the bank layer 33 exists between the lower electrode 32 and the organic layer 34, holes are not injected from the lower electrode 32 into the organic layer 34. Therefore, since the area where the bank layer 33 exists does not function as a pixel, the bank layer 33 defines the outer edge of the pixel.
  • the plurality of spacers 31 a are disposed in the gaps between the plurality of pixels, and the plurality of spacers 31 a are covered by the bank layer 33.
  • the spacer 31 a illustrated here has a substantially hemispherical cross section in a plane including the normal to the substrate 1.
  • the height hs1 of the spacer 31a is, for example, 2 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less.
  • the thickness hb1 of the bank layer 33 is, for example, not less than 1 ⁇ m and not more than 4 ⁇ m.
  • the height hs1 of the spacer 31a is preferably larger than the thickness hb1 of the bank layer 33.
  • the sum of the height hs1 of the spacer 31a and the thickness hb1 of the bank layer 33 is preferably 4 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less. If the sum of hs1 and hb1 is smaller than this, sufficient resistance to external force may not be obtained, and if the sum of hs1 and hb1 is larger than this, the gap between the deposition mask and the element substrate becomes large. Because of this, there is a risk that the accuracy of the deposition pattern will be reduced. In addition, if a highly directional deposition method is employed, the accuracy of the deposition pattern can be improved even when the sum of hs1 and hb1 is more than 8 ⁇ m.
  • Adopting such a configuration offers the advantage of being able to control the thickness (height) more accurately than forming a further spacer of thickness hb1 on the discretely arranged spacers 31a. Furthermore, the advantage that resistance to external force is high is obtained.
  • the spacer 31a is preferably formed of a photocurable resin, for example, an ultraviolet curable acrylic resin.
  • a photocurable resin for example, an ultraviolet curable acrylic resin.
  • the bank layer 33 is formed by applying a liquid photosensitive resin material so as to cover the spacers 31 a and then patterning the photosensitive resin material by a photolithography process.
  • the photosensitive resin material preferably contains an acrylic resin or a polyamide resin. Polyimide can also be used.
  • the bank layer 33 By controlling the wettability and the viscosity of the photosensitive resin material with respect to the spacer 31a, it is possible to form the bank layer 33 having a thickness of 1 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less.
  • OLED displays according to embodiments of the present invention may be variously modified.
  • the OLED display may have a cross-sectional structure as shown in FIG. FIG. 5 corresponds to FIG. 4 and is a schematic cross-sectional view of an OLED display having pixels in a stripe arrangement.
  • the bank layer 33 may have, for example, a bank layer (stripe shape) 33 covering the plurality of spacers 31 in a stripe shape along the pixel array.
  • the cross-sectional shape of the spacer 31 is not limited to the substantially hemispherical shape exemplified above, and may be changed as appropriate.
  • the spacer 31b may have a trapezoidal cross-sectional shape.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an OLED display corresponding to FIG. 4 in which the spacers 31 b have a trapezoidal cross-sectional shape
  • FIG. 7 corresponds to FIG. It is typical sectional drawing of.
  • the touch sensor layer 50 included in the OLED display device 100 may be a known touch sensor layer.
  • it may be a resistive film type or a projected capacitive type touch sensor layer.
  • the structures of the touch sensor layer 50A and the touch sensor layer 50B suitably used for the OLED display device 100 will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 8A is a schematic plan view of the touch sensor layer 50A
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of a portion including the touch sensor layer 50A.
  • the touch sensor layer 50A is formed on the inorganic insulating layer 44 formed on the adhesive layer 42.
  • the adhesive layer 42 is, for example, an adhesive layer.
  • the touch sensor layer 50A has a plurality of X electrodes 52A extending in the X direction and a plurality of Y electrodes 54A extending in the Y direction orthogonal to the X direction.
  • Each of the X electrode 52A and the Y electrode 54A is formed of a metal mesh.
  • the minimum unit of the metal mesh is, for example, a square of 35 ⁇ m ⁇ 35 ⁇ m, and a plurality of these are gathered to form, for example, a square unit electrode of 3 mm ⁇ 3 mm, and the unit electrodes are respectively in the X direction or Y direction It is connected to the.
  • the portions where the wires intersect are insulated from each other by, for example, an inorganic insulating layer (SiN layer) (not shown).
  • the metal mesh has, for example, a laminated structure of a Ti layer and an Al layer, or a laminated structure of Ti layer / Al layer / Ti layer.
  • FIG. 9A is a schematic plan view of the touch sensor layer 50B
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of a portion including the touch sensor layer 50B.
  • the touch sensor layer 50B is formed on the inorganic insulating layer 44 formed on the adhesive layer 42.
  • the X electrode 52B and the Y electrode 54B of the touch sensor layer 50B are both formed of a transparent conductive layer (for example, an ITO layer), and are mutually insulated by an inorganic insulating layer (for example, a SiN layer) 53B. From the viewpoint of light transmittance, the touch sensor layer 50A is more advantageous.
  • the touch sensor layer has a metal mesh layer
  • the adhesive layer 42 which is relatively flexible is deformed and the electrode of the touch sensor layer 50 is thinned. Apply a strong external force locally to the top of the OLED 3 through the layers, and form a plurality of layers constituting the organic EL device (for example, a light emitting layer constituting an electrode and an organic layer and / or an organic layer) And the charge transport layer) may cause delamination. Since the OLED display device according to the embodiment of the present invention includes the spacer 31 having the above-described structure and the bank layer 33 covering the same, such delamination can be effectively suppressed or prevented.
  • the spacer 31 can disperse the external force applied to the OLED 3 through the adhesive layer 42.
  • the spacer 31 can absorb an external force, for example, by plastic deformation (buckling) by an external force.
  • a polyimide film is formed on a support substrate (for example, a glass substrate), and the polyimide film on the support substrate is formed as the substrate 1.
  • the OLED display device having the touch sensor layer 50A or 50B exemplified here can be obtained by peeling the polyimide film from the support substrate after forming the touch sensor layer 50A or 50B.
  • the adhesive layer 42 is provided on the touch sensor member on which the touch sensor layer 50A or 50B and the inorganic insulating layer 44 are formed, and this is attached to the element substrate on which the TFE structure 10 is formed. Peel off.
  • the embodiment of the present invention is suitably used for an organic EL display device, particularly a flexible organic EL display device and a method of manufacturing the same.
  • organic EL element 4 polarizing plate 10: thin film sealing structure (TFE structure) 12: first inorganic barrier layer 14: organic barrier layer 16 : Second inorganic barrier layer, 31: spacer, 32: lower electrode, 33: bank layer, 34: organic layer (organic EL layer), 36: upper electrode, 100: organic EL display device

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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

有機EL表示装置およびその製造方法
 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Si34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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