JP2011210540A - 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂保護膜の形成領域内における基板の表面形状を概ね均一として、樹脂保護膜をむらなく均一に印刷でき、画素領域境界部の外観形状が良好で、画質の低下及び封止性能の低下も抑制することができる有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】画素領域内における樹脂保護膜１０の形成領域Ａに有機ＥＬ表示素子を分離する素子分離膜６を形成すると共に、画素領域外における樹脂保護膜１０の形成領域Ｂに外リブ１２を形成し、素子分離膜６及び外リブ１２の上には、その一部が上方へ突出した凸部８を形成し、基板面から凸部８の頂部までの高さを全て同じ高さに設定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極間に発光層を含む有機化合物層を有する有機ＥＬ表示素子を複数備えた有機ＥＬ表示装置、及びその製造方法に関する。

近年、フラットパネルディスプレイとして、自発光型のデバイスである有機ＥＬ表示装置が注目されている。しかし、有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ表示素子は水分に極めて弱いことが知られている。例えば、外部から有機ＥＬ表示素子中に水分が侵入することにより、ダークスポットと呼ばれる非発光領域が発生し、発光性能を維持することができなくなる。

有機ＥＬ表示素子への水分の侵入を防止する方法の一つとして、例えば、有機ＥＬ表示素子上に樹脂保護膜と無機保護膜とからなる保護膜を形成するという方法が開示されている（特許文献１参照）。樹脂保護膜は有機ＥＬ表示素子及びその周囲の基板の表面を覆い、無機保護膜は樹脂保護膜とその縁部、及びその周囲の基板表面（有機ＥＬ表示素子への水分の浸入が可能な透湿性の膜を下層にもたない表面）を覆う。このような封止構成により水分の侵入を抑制して、有機ＥＬ表示素子の劣化を防止することができる。この封止構成における樹脂保護膜の形成方法としては、例えば、スクリーン印刷法を用いることが開示されている（特許文献２参照）。

一方、有機ＥＬ表示装置の非発光欠陥を低減するために、例えば、有機ＥＬ表示素子の画素開口間の絶縁膜（素子分離膜）の上に、この絶縁膜の一部を上方に突出してなるリブを設けることが開示されている（特許文献３参照）。このようなリブを設けることで、画素内に有機化合物層を蒸着する際、リブ上に蒸着マスクが接する状態で支持されるため、蒸着マスクが撓むことがない。したがって、蒸着マスクが有機化合物層に接触して有機化合物層を損傷させることがないので、非発光欠陥を低減することができる。また、絶縁膜の突出した一部と蒸着マスクが接触するので、これらの接触面積も低減され、蒸着マスクに付着した異物の絶縁膜への転写による損傷を抑制することができる。

特開２００３−２８２２４０号公報 特許第４３２９７４０号公報 特開２００５−３２２５６４号公報

ところで、特許文献１及び２のように、樹脂保護膜と無機保護膜とからなる封止構成を採用し、スクリーン印刷法で樹脂保護膜を形成する場合、まず、基板上にこれと距離を隔ててスクリーン印刷版を配置する。そして、スキージと呼ばれるゴム製のブレードを圧力を掛けながら移動させることによりスクリーン印刷版と基板とを接触させ、スクリーン印刷版の開口から樹脂を基板表面に転写させる。

しかし、印刷法によって形成される樹脂の膜厚は、基板の表面形状に大きく依存し易いことが知られている。すなわち、特許文献３のように、画素開口間の絶縁膜の一部を突出させてリブを形成した有機ＥＬ表示素子を樹脂保護膜と無機保護膜とで封止する場合、リブは画素領域内にしか形成されていないため、画素領域内とその周囲とでは基板の表面形状が異なっている。したがって、画素領域内とその周囲とで樹脂保護膜の膜厚が異なって印刷形状むらが生じ、画素領域境界部における画質の低下や封止性能の低下を引き起こすという問題があった。

本発明の目的は、樹脂保護膜の形成領域内の基板の表面形状を概ね均一にして、樹脂保護膜をむらなく均一に印刷でき、画素領域境界部の外観形状が良好で、画質の低下及び封止性能の低下を抑制できる有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は以下の通りである。

即ち、本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、基板の上に、電極の間に発光層を含む有機化合物層を有する有機ＥＬ表示素子を複数備え、該有機ＥＬ表示素子を素子分離膜で分離し、少なくとも複数の有機ＥＬ表示素子を樹脂保護膜で覆うと共に、少なくとも該樹脂保護膜を無機保護膜で覆ってなる有機ＥＬ表示装置であって、
画素領域内における上記樹脂保護膜の形成領域に上記素子分離膜を形成すると共に、画素領域外における上記樹脂保護膜の形成領域に外リブを形成し、
上記素子分離膜及び上記外リブの上に、その一部が上方へ突出した凸部を形成し、
基板面から凸部の頂部までの高さを全て同じ高さに設定していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置である。

また、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法は、基板の上に、電極の間に発光層を含む有機化合物層を有する有機ＥＬ表示素子を複数備える有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
有機ＥＬ表示素子を分離する素子分離膜を形成する工程と、
少なくとも複数の有機ＥＬ表示素子を覆うように、樹脂保護膜を形成する工程と、
少なくとも前記樹脂保護膜を覆うように、無機保護膜を形成する工程と、
を有し、
上記素子分離膜の形成工程において、画素領域内における上記樹脂保護膜の形成領域に上記素子分離膜を形成すると共に、画素領域外における上記樹脂保護膜の形成領域に外リブを形成し、
上記素子分離膜及び上記外リブの上に、基板面から頂部までの高さが全て同じ高さとなるように凸部を形成する工程を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法である。

本発明によれば、画素領域内における樹脂保護膜の形成領域に素子分離膜を形成すると共に、画素領域外における樹脂保護膜の形成領域に外リブ形成され、素子分離膜及び外リブの上には基板面からの高さが同じ高さとなるように凸部が形成されている。したがって、基板の表面形状が略均一となり、印刷法を用いて樹脂保護膜を形成する場合に、樹脂保護膜をむらなく均一に印刷でき、画素領域境界部の外観形状が良好で、画質の低下及び封止性能の低下を抑制できるという優れた効果を奏する。

本発明の有機ＥＬ表示装置における一実施の形態の断面形状を示す概略図である。 実施例１の有機ＥＬ表示装置の平面構成を示す概略図である。 実施例２の有機ＥＬ表示装置の平面構成を示す概略図である。 比較例１の有機ＥＬ表示装置の断面形状を示す概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下の説明において特に図示または記載されていない部分に関しては、当該技術分野における周知技術または公知技術を適用することができる。

まず、図１を参照して、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の一実施形態を製造方法と共に説明する。図１は、本発明の有機ＥＬ表示装置における一実施の形態の断面形状を示す概略図である。

図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置は、アクティブマトリックス型の有機ＥＬ表示装置であり、基板１の上に、第一電極５と第二電極９の間に発光層を含む有機化合物層７を有する有機ＥＬ表示素子を複数備えている。また、本実施形態の有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ表示素子が素子分離膜６で分離され、少なくとも複数の有機ＥＬ表示素子が樹脂保護膜１０で覆われると共に、少なくとも樹脂保護膜１０が無機保護膜１１で覆われている。本実施形態の樹脂保護膜１０は、スクリーン印刷法を用いて形成される。

図１において、Ａ領域は画素領域内における樹脂保護膜１０の形成領域であり、その上層に形成される無機保護膜１１とともに有機ＥＬ表示装置の上面からの水分浸入を抑制する。また、Ｂ領域は画素領域外における樹脂保護膜１０の形成領域であり、その上層に形成される無機保護膜１１とともに有機ＥＬ表示素子の側面からの水分浸入を抑制する。なお、Ａ領域とＢ領域において、平坦化膜４と素子分離膜６が分断されているのは、これらも透湿性を有しているため、これらを通して有機ＥＬ表示素子へ水分が浸入してダークスポットが発生するのを極力抑制するためである。

まず、有機ＥＬ表示装置の主構成要素である有機ＥＬ表示素子について説明する。

本実施形態の有機ＥＬ表示装置は、基板１上に発光駆動回路であるＴＦＴ回路２が形成されている。基板１としては、例えば、ガラス基板や合成樹脂等からなる絶縁性基板、表面に酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁層を形成した導電性基板、もしくは半導体基板等が挙げられる。また、基板１は透明であっても不透明であってもよい。

ＴＦＴ回路２を含んだ基板１上には、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノルボルネン系樹脂、フッ素系樹脂等からなる平坦化膜４がフォトリソグラフィー技術等によって所望のパターンにて形成されている。ここで平坦化膜４とは、ＴＦＴ回路２を設けることで生じる凹凸形状を平坦化するための膜である。この平坦化膜１０４は、ＴＦＴ回路２の形成による凹凸形状を平坦化できるものであれば、材料や製法は特に限定されない。なお、平坦化膜４とＴＦＴ回路２との間に、例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、または酸化シリコン等の無機材料からなる絶縁層を形成してもよい。

平坦化膜４上には第一電極５が設けられ、ＴＦＴ回路２の一部と電気接続されている。第一電極５は、透明電極であってもよいし反射電極であってもよい。第一電極５が透明電極である場合は、その構成材料として、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩｎ₂Ｏ₃等が挙げられるが、これらに限定されない。第一電極５が反射電極である場合は、その構成材料として、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｓｅ、Ｉｒ等の金属単体、これら金属単体を複数組み合わせた合金、またはヨウ化銅等の金属化合物等が挙げられる。第一電極５の膜厚は、０．１μｍ〜１μｍ程度が好ましい。

第一電極５の周縁部には、有機ＥＬ表示素子を分離する素子分離膜６が設けられている。具体的には、画素領域内における樹脂保護膜の形成領域Ａには素子分離膜６を形成するのみならず、この素子分離膜６の形成工程において、画素領域外における樹脂保護膜の形成領域Ｂにも外リブ１２を形成している。素子分離膜６の構成材料としては、例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化シリコン等からなる無機絶縁層や、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、またはノボラック系樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。

本実施形態の外リブ１２は、平坦化膜４及び素子分離膜６で構成されているが、平坦化膜４もしくは素子分離膜６の単体で構成しても構わない。素子分離膜６及び外リブ１２の膜厚は、１μｍ〜３μｍ程度が好ましい。

さらに、これら素子分離膜６及び外リブ１２の上には、その一部が上方へ突出した凸部８が形成されている。凸部８は、素子分離膜６や平坦化膜４の構成材料で形成することが好ましく、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いて、平面形状が同一方向に沿ってストライプ状となるように、もしくは格子状となるように縦横に配設されている。凸部８の突出し高さが高すぎると、スクリーン印刷法を用いて樹脂保護膜１０を形成する際に、逆に樹脂形成むらが生じてしまう虞があるため、０．５〜３μｍ程度が好ましい。本実施形態では、基板面からの凸部８の頂部までの高さ（凸部８のレベル）が、画素領域内外における樹脂保護膜の形成領域Ａ、Ｂで、全て同じ高さとなるように形成されている。

第一電極５上に設けられる有機化合物層７は、一層で構成されてもよいし、複数の層で構成されてもよく、その層構成は有機ＥＬ表示素子の発光機能を考慮して適宜選択できる。具体的には、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層の構成が挙げられる。また、これらの層の構成材料として、公知の化合物を使用することができる。なお、有機化合物層７は、発光する領域が特定の層内であってもよいし、隣接する層同士の界面であってもよい。有機化合物層７は、例えば、真空蒸着法やインクジェット法等を用いて形成するが、これらに限定されない。蒸着法等の場合は高精細マスクを用いて、一方、インクジェット法等の場合は高精度吐出を用いて、画素領域内に有機化合物層７を形成する。

有機化合物層７上には、第二電極９が形成される。第二電極９は、透明電極であってもよいし反射電極であってもよい。また、第二電極９の構成材料は、上記第一電極５と同様の材料を使用することができる。

以上の一連の工程を経て、基板１上に有機ＥＬ表示素子が形成される。

次に、有機ＥＬ表示素子上に、樹脂保護膜１０と無機保護膜１１との封止構成からなる保護膜を形成する。樹脂保護膜１０の形成工程については、まず、低露点雰囲気の印刷室に有機ＥＬ表示素子を形成した基板を移動させる。そして、スクリーン印刷機を用いて、有機ＥＬ表示素子上に樹脂保護膜１０となる樹脂を印刷する。

この印刷工程に際して、図１に示すように、画素領域内外における樹脂保護膜１０の形成領域Ａ、Ｂでの素子分離膜６及び外リブ１２の凸部８を、基板面から各凸部８の頂部までの高さを同じに設定することにより、基板の表面形状が概ね均一となる。したがって、樹脂保護膜１０をむらなく均一に印刷することができ、画素境界領域で外観が良好となり、画質の低下及び封止性能の低下を抑制することができる。

樹脂保護膜１０は接着性を有する樹脂であり、少なくとも有機ＥＬ表示素子を覆うので、該素子に悪影響を及ぼす成分を含んでいなければ、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等を使用できる。具体的には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。樹脂の粘度は膜厚に応じて適宜選択できるが、１０００〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲が好ましい。また、樹脂保護膜１０の膜厚は、製造コスト等を考慮して５〜３０μｍ程度が好ましい。

最後に、少なくとも樹脂保護膜１０を覆うように、その周辺の基板上まで無機保護膜１１を形成して、有機ＥＬ表示素子への水分の浸入を抑制する。無機保護膜１１は、水分透過率の低い窒化珪素や酸化珪素等が用いられるが、これらに限定されない。

なお、第二電極９と樹脂保護膜１０との間に、窒化珪素や酸化珪素等からなる下地保護膜を形成してもよい。

本実施形態の有機ＥＬ表示装置によれば、画素領域内における樹脂保護膜の形成領域Ａに素子分離膜６が形成されると共に、画素領域外における樹脂保護膜の形成領域Ｂに外リブ１２が形成されている。さらに、素子分離膜６及び外リブ１２の上には基板面からの高さが同じ高さとなるように、平面形状がストライプ状もしくは格子状となるように凸部８が形成されている。したがって、基板の表面形状が略均一となり、印刷法を用いて樹脂保護膜を形成する場合に、樹脂保護膜をむらなく均一に印刷でき、画素領域境界部の外観形状が良好で、画質の低下及び封止性能の低下を抑制することができる。また、有機化合物層７を真空蒸着法で形成する場合、素子分離膜６の凸部８と蒸着マスクが線接触するので、これらの接触面積も低減され、蒸着マスクに付着した異物の素子分離膜６への転写による損傷を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

例えば、基板表面から凸部８の頂部までの高さ（凸部８のレベル）が同じに設定されていれば、凸部８ごとの高さは異なっていても構わない。

以下、実施例を挙げて、本発明に係る有機ＥＬ表示装置及びその製造方法をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
まず図１及び図２を参照して、実施例１の有機ＥＬ表示装置について説明する。図２は、実施例１の有機ＥＬ表示装置の平面構成を示す概略図である。

図２に示すように、まず、Ｃｒで形成されている第一電極５を配設したＴＦＴ基板をＵＶ／オゾン洗浄処理した。次に、第一電極５の周辺に、フォトリソグラフィー技術を用いて、ポリイミド樹脂をパターン形成し、素子分離膜６とした。この素子分離膜６の形成工程において、画素領域内における樹脂保護膜の形成領域Ａに素子分離膜６を形成するのみならず、画素領域外における樹脂保護膜の形成領域Ｂに外リブ１２を形成した（図１参照）。このとき、素子分離膜６及び外リブ１２の膜厚は１．６μｍであった。

同様にフォトリソグラフィー技術を用いて、素子分離膜６及び外リブ１２上にポリイミド樹脂の凸部８を平面形状が同一方向に沿ってストライプ状となるように形成した。このとき凸部８の膜厚は１．０μｍであり、基板面から各凸部８の頂部までの高さは２．６μｍで全て同じ高さとなるように形成されている。

次に、真空蒸着法により、有機化合物層７を構成する正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を順次形成した。具体的には、第一電極５上にαＮＰＤを成膜し正孔輸送層を形成した。このとき正孔輸送層の膜厚は５０ｎｍであった。次に、正孔輸送層上に、ホストであるアルミキレート錯体（Ａｌｑ₃）と、ゲストであるクマリン６と、を重量比で１００：６となるように共蒸着し発光層を形成した。このとき発光層の膜厚は５０ｎｍであった。次に、発光層上に、フェナントロリン化合物（Ｂｐｈｅｎ）を成膜し、電子輸送層を形成した。このとき電子輸送層の膜厚は１０ｎｍであった。次に、電子輸送層上に、フェナントロリン化合物（Ｂｐｈｅｎ）と炭酸セシウム（Ｃｓ₂ＣＯ₃）とを重量比で１００：１となるように共蒸着して電子注入層を形成した。このとき電子注入層の膜厚は４０ｎｍであった。次に、電子注入層上に、スパッタリング法によりＩＴＯを成膜し、第二電極９を形成した。このとき第二電極９の膜厚は１３０ｎｍであった。以上により有機ＥＬ表示素子を作製した。

次に、低露点窒素雰囲気の印刷室で樹脂保護膜１０を形成した。有機ＥＬ表示素子が設けられている基板上に、スクリーン印刷機を用いて熱硬化性エポキシ樹脂を印刷した。なお、ストライプ状の凸部８とスキージが垂直、すなわち、ストライプ状の凸部８の直線方向と印刷方向が平行になるように印刷した。このとき、画素領域内外の樹脂保護膜１０のＡ領域とＢ領域のストライプ状の凸部８を同じ高さに形成することにより、樹脂保護膜１０の形成領域における基板の表面形状が概ね均一となり、樹脂保護膜１０をむらなく均一に印刷できた。その後、真空環境下、１００℃の温度で４５分間加熱して樹脂を硬化させ、膜厚３０μｍの樹脂保護膜１０とした。

次に、ＳｉＨ₄ガス、Ｎ₂ガス、Ｈ₂ガスを用いたプラズマＣＶＤ法を用いて、窒化珪素からなる無機保護膜１１を成膜した。ここで、無機保護膜１１の膜厚は１μｍとし、樹脂保護膜１０の全体を覆うように形成した。

以上のようにして作製した有機ＥＬ表示装置は、画素境界領域の外観に印刷むらが観察できず、外観検査及び画質検査で問題は発生しなかった。

〔実施例２〕
次に図３を参照して、実施例１の有機ＥＬ表示装置について説明する。図３は、実施例２の有機ＥＬ表示装置の平面構成を示す概略図である。

図３に示すように、実施例２では、素子分離膜６及び外リブ１２の上に平面形状が格子状となるように凸部８を縦横に形成した点、及び印刷方向を規定しなかった点が実施例１と異なっている。なお、凸部８の膜厚は１．０μｍであり、基板面から各凸部８の頂部までの高さは２．６μｍで全て同じ高さとなるように形成されている。
った。それ以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ表示装置を作製した。

以上のようにして作製した有機ＥＬ表示装置は、画素領域内外の樹脂保護膜１０のＡ領域とＢ領域で格子状の凸部８を同じ高さに形成することにより、樹脂保護膜１０の形成領域下の基板の表面形状を概ね均一になる。したがって、樹脂保護膜１０をむらなく均一に印刷でき、外観検査及び画質検査で問題は発生しなかった。

〔比較例１〕
次に図４を参照して、比較例１の有機ＥＬ表示装置について説明する。図４は、比較例１の有機ＥＬ表示装置の断面形状を示す概略図である。

図４に示すように、比較例１の有機ＥＬ表示装置では、画素領域外における樹脂保護膜１０の形成領域Ｂには外リブ１２及び凸部８を設けていない。また、画素領域内における樹脂保護膜領域Ａの素子分離膜６にはストライプ状の凸部８を形成した。それ以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ表示装置を作製した。

以上のようにして作製した比較例１の有機ＥＬ表示装置は、樹脂保護膜１０の形成領域下の基板の表面形状に画素領域内と画素領域外とで差異がある。したがって、画素領域内とその周囲とで樹脂保護膜１０の膜厚が異なって印刷形成むらが生じ、外観検査及び画質検査で不良品と判断された。

１ 基板、５ 第一電極、６ 素子分離膜、７ 有機化合物層、８ 凸部、９ 第二電極、１０ 樹脂保護膜、１１ 無機保護膜、１２ 外リブ、Ａ 画素領域内の樹脂保護膜領域、Ｂ 画素領域外の樹脂保護膜領域

Claims (6)

1. 基板の上に、電極の間に発光層を含む有機化合物層を有する有機ＥＬ表示素子を複数備え、該有機ＥＬ表示素子を素子分離膜で分離し、少なくとも複数の有機ＥＬ表示素子を樹脂保護膜で覆うと共に、少なくとも該樹脂保護膜を無機保護膜で覆ってなる有機ＥＬ表示装置であって、
   画素領域内における前記樹脂保護膜の形成領域に前記素子分離膜を形成すると共に、画素領域外における前記樹脂保護膜の形成領域に外リブを形成し、
   前記素子分離膜及び前記外リブの上に、その一部が上方へ突出した凸部を形成し、
   基板面から凸部の頂部までの高さを全て同じ高さに設定していることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 前記凸部は、平面形状が同一方向に沿ってストライプ状となるように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記凸部は、平面形状が全体として格子状となるように縦横に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 基板の上に、電極の間に発光層を含む有機化合物層を有する有機ＥＬ表示素子を複数備える有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   有機ＥＬ表示素子を分離する素子分離膜を形成する工程と、
   少なくとも複数の有機ＥＬ表示素子を覆うように、樹脂保護膜を形成する工程と、
   少なくとも前記樹脂保護膜を覆うように、無機保護膜を形成する工程と、
   を有し、
   前記素子分離膜の形成工程において、画素領域内における前記樹脂保護膜の形成領域に前記素子分離膜を形成すると共に、画素領域外における前記樹脂保護膜の形成領域に外リブを形成し、
   前記素子分離膜及び前記外リブの上に、基板面から頂部までの高さが全て同じ高さとなるように凸部を形成する工程を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
5. 前記凸部を形成する工程は、前記素子分離膜の形成工程の後に、フォトリソグラフィー技術を用いて実施することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
6. 前記樹脂保護膜の形成工程は、スクリーン印刷法を用いて実施することを特徴とする請求項４または請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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