JP2004152563A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子のような有機発光素子が複数配置されて構成された表示領域を有する表示装置において、表示領域への水分の浸入を防止し、長期の駆動に対しても表示特性の劣化を抑え、長期信頼性の向上を図ること。
【解決手段】基板１０１上に、陽極と陰極と（１０２と１０４）の間に発光層を含む有機層１０３が挟持されてなる有機発光素子が複数配置されている表示領域１２０を有する表示装置において、前記表示領域１２０は、基板１０１上に設けられた第１絶縁性保護層１０６の上に形成されており、表示領域１２０の基板１０１とは反対側の面及び全周囲が絶縁性保護被膜１０７で覆われていることを特徴とする表示装置。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関し、特には表示素子として有機エレクトロルミネッセンス素子のような有機発光素子を用いてなるアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ等に適する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機材料のエレクトロルミネセンス（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：以下ＥＬと記す）を利用した有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に、有機キャリア輸送層や有機発光層を積層させた有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子を表示素子として用いた表示装置のうち、各画素に有機ＥＬ素子を駆動するための薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴと記す）を設けてなるアクティブマトリックス型の表示装置は、高画質、長寿命の観点から特に開発が進んでいる。
【０００４】
図５にアクティブマトリックス型の有機ＥＬ表示装置の概略斜視図を示す。基板５０１上にマトリックス状に表示画素５０２が配置され、各画素毎にＥＬ素子を駆動する画素回路が内蔵されている。また、その周辺には各画素を駆動するための駆動回路５０３が内蔵されている。これらの回路は、ＴＦＴ及び配線で構成され、外部取出し端子群５０４を通して外部回路と接続されて駆動される。また、通常画素部５０１及び駆動回路５０２の上は、機械的強度を維持するためガラスや金属板などの封止部材５０５が接着剤５０６により基板１に接着され、カバーされている。
【０００５】
このように構成された表示装置において、基板上に設けられたＴＦＴ及び配線を覆う状態で平坦化絶縁膜が設けられ、この平坦化絶縁膜上に有機ＥＬ素子が設けられている。また、有機ＥＬ素子と配線とは、平坦化絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されている。
【０００６】
平坦化絶縁膜としては、例えば特開平１０−１８９２５２号公報（特許文献１）に開示されるように、ポリイミドのような樹脂材料をスピンコート法によって塗布したものが用いられている。
【０００７】
ところが、このような表示装置においては、次のような課題があった。
【０００８】
すなわち、スピンコート法のような塗布によって形成される平坦化絶縁膜は、その大部分が有機材料からなるか、または有機材料を含んでいるため、吸水性が高い。例えば、市販されているコーティング液を用いて塗布形成されたポリイミド膜の吸水率は１％〜３％程度にもなる。ところが、表示素子として用いられる有機ＥＬ素子は、その発光部が有機物からなるものであるため、吸湿によって発光強度が低下したり、駆動電圧が上昇するなどの不具合が発生し易い。このため、上述のような吸湿性の高い材料を平坦化絶縁膜として用いた場合には、この平坦化絶縁膜から徐々に放出される水分が表示素子の表示性能に対して大きな影響を及ぼすことになり、表示装置として十分な長期信頼性を得ることができなかった。また、吸湿による表示素子の劣化は、表示装置の製造工程中にも進行するため、平坦化絶縁膜からの水分放出は、表示装置の歩留まりを低下させる要因にもなっている。
【０００９】
上記の課題を解決するために、例えば、特開２００１−３５６７１１号公報（特許文献２）に開示されるように、平坦化絶縁層６ａの表面に、平坦化絶縁層６ａを構成する有機物から放出される水分、その他の不純物ガス成分に対するバリアとして、無機材料からなるコート層６ｂを形成する構成が提案されている（図６参照）。
【００１０】
図６に示す表示装置は、例えばガラス材料からなる基板１上に、ボトムゲート型（トップゲート型でも良い）のＴＦＴ２が行列状に設けられており、これらのＴＦＴ２を覆う状態で絶縁膜３が形成されている。また、この絶縁膜３上には、ここでの図示を省略した接続孔を介してＴＦＴ２に接続された配線４が設けられている。
【００１１】
そして、絶縁膜３上には、この配線４を埋め込む状態で層間絶縁膜６が設けられている。この層間絶縁膜６は、配線４を埋め込む状態で絶縁膜３上に形成された平坦化絶縁層６ａと、その上層のコート層６ｂとからなる多層構造に構成されている。ここで、平坦化絶縁層６ａは、ＳＯＧや樹脂材料（例えばポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、有機シリカ膜）のような有機物を用いて得られる材料からなり、スピンコート法のような塗布法によって形成された塗布膜であることとする。一方、コート層６ｂは、平坦化絶縁層６ａからのガス放出を抑えることのできるガスバリア性のある絶縁材料を用いて構成されることとし、酸化シリコン、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）または酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の無機材料を用いて、単層または多層構造に構成されている。また、このコート層６ｂは、平坦化絶縁層６ａからのガスの放出を十分に抑えることができる膜厚を有している。
【００１２】
このような多層構造に構成された層間絶縁膜６には、配線４に達する接続孔７が設けられている。ただし、接続孔７の側周壁はコート層６ｂで覆われており、平坦化絶縁膜６ａの上面及び接続孔７内に臨む面がコート層６ｂで完全に覆われた状態になっている。
【００１３】
そして、この接続孔７を介して、配線４に接続された状態で、層間絶縁膜６上に有機ＥＬ素子１０が設けられている。この有機ＥＬ素子１０は、例えば基板１とは反対側から発光光を放出する上面発光型であり、接続孔７を介して配線４に接続された下部電極１１、下部電極１１の周縁を覆う状態で設けられた絶縁層１２、下部電極１１上に設けられた有機層１３、この上部に設けられた上部電極１４及び透明電極１５によって構成されている。尚、この有機ＥＬ素子１０は、基板１側から光を取り出す透過型であっても良い。
【００１４】
このような構成をとることで、長期の駆動に対して、平坦化絶縁膜から有機ＥＬ素子側への水分の放出が抑えられ、吸湿による有機ＥＬ素子の劣化が防止される、としている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−１８９２５２号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５６７１１号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図６に示されるような構成においても次に示すような課題がある。
【００１７】
上述のように、図６の構成は、平坦化絶縁膜から上部有機ＥＬ素子への水分の浸入を防ぐ効果はある（図中矢印２１）が、実際の装置構成を考えると、他にも留意しなければならない水分浸入経路がある。それを図６にあわせて示す。すなわち、表示領域端面での平坦化絶縁膜からの水分の浸入（図中矢印２２）及び接触大気からの水分の浸入（図中矢印２３）、表示領域上面からの接触大気からの水分の浸入（図中矢印２４）等が考えられる。更に言えば、各画素間に形成され、下部（画素）電極と上部電極との短絡を防止する目的で形成されている画素間絶縁層１２についても、平坦化絶縁膜と同様にその大部分が有機材料からなるか、または有機材料を含んでいる。したがって、平坦化絶縁膜と同様に画素間絶縁膜からの水分の浸入も防止する必要がある（図中矢印２５）。しかしながら、従来例の説明から明らかなように、これらの水分浸入経路に対しては上述の構成では何ら対策されていない。
【００１８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、有機ＥＬ素子のような有機発光素子が複数配置されて構成された表示領域を有する表示装置において、表示領域への水分の浸入を防止し、長期の駆動に対しても表示特性の劣化を抑え、長期信頼性の向上を図ることを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
〔解決手段１〕
基板上に、陽極と陰極との間に発光層を含む有機層が挟持されてなる有機発光素子が複数配置されている表示領域を有する表示装置において、
前記表示領域は、基板上に設けられた第１絶縁性保護層の上に形成されており、表示領域の基板とは反対側の面及び全周囲が絶縁性保護被膜で覆われていることを特徴とする表示装置。
【００２０】
〔解決手段２〕
前記第１絶縁性保護層と基板との間に、表面が略平坦な平坦化絶縁膜が配置されており、該平坦化絶縁膜と基板との間に第２絶縁性保護層が設けられ、更に平坦化絶縁膜の全周囲が、絶縁性保護被膜で覆われていることを特徴とする解決手段１に記載の表示装置。
【００２１】
〔解決手段３〕
前記陽極と陰極とのうちの少なくともいずれか一方がマトリックス状に分離しており、該分離している電極の隣接電極間に少なくとも隣接する電極同士を絶縁分離するための素子間分離部が形成されていて、該素子間分離部と有機層との間に素子間分離部被覆層が設けられていることを特徴とする解決手段１又は２に記載の表示装置。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の表示装置を図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
【００２３】
（第１実施例）
図１に本発明の第１実施例を示す。図中、１０１はＴＦＴや配線等（図示せず）を形成した基板、表示領域１２０を構成する各画素（有機ＥＬ素子）は、マトリクス状に分割された画素電極１０２（ＴＦＴと電気的に接続されているが、ここでは図示せず）、有機ＥＬ素子を構成する発光層を含む有機層１０３、対向電極１０４、画素電極間に配置された素子間分離部１０５、により構成されている。なお、本例においては対向電極１０４は全ての有機ＥＬ素子に対して共通に形成されている。
【００２４】
本実施例においては、基板としてガラスを用い、画素電極としては有機ＥＬ素子の陽極としてＣｒをパターンニングしてマトリックス状に配置し、対向電極としては有機ＥＬ素子の陰極としてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）を用いた。また、素子間分離部としては、ＳｉＯ_２膜を成膜しパターニングして形成した。基板、陽極電極、陰極電極、素子間分離部の材質、及び、陽極と陰極の位置が逆、等は本発明の本質ではなく、この組合せに限定されるものではない。例えば、素子間分離部として無機系絶縁膜であるＳｉＯ_２を用いたが、ＳｉＮ膜でも良いし、或いは、有機系絶縁膜である感光性のポリイミドやアクリル系樹脂、感光性を持たない樹脂膜なども使用できる。感光性を持たない樹脂膜の場合はレジストなどのパターニングマスクによりエッチング、パターン形成される。素子間分離部として有機樹脂系の膜を用いる場合、後述するようにそこからの水分の浸入を防止する手段を設けると更に効果が上がる。
【００２５】
また、図１中、１０６は第１絶縁性保護層、１０７は絶縁性保護被膜であり、１０６は画素電極１０２及び素子間分離部１０５の下部に形成され、１０７は対向電極１０４の上部に形成され、かつ、これら２つの保護膜により複数の有機ＥＬ素子により構成された表示領域１２０は上下面及び側面が完全に覆われる構造となっている。
【００２６】
このような構成にすることにより、表示領域の周りの接触大気からの水分の浸入を抑えることが出来（図６矢印２３、２４に対応）、長期の駆動に対して有機ＥＬ素子への水分の浸入が抑えられ、吸湿による有機ＥＬ素子の劣化が防止された。
【００２７】
（第２実施例）
図２に本発明の第２実施例を示す。図１と同一の機能を有する構成には同一符号を付与してある。第１実施例に対して、本実施例では、基板１０１上に基板表面の凹凸を緩和するための平坦化絶縁膜１０８が形成されている。平坦化絶縁膜としては、上述の従来例で説明したごとく、ポリイミド樹脂材料をスピンコート法によって塗布したものを用いた。
【００２８】
本実施例においては、平坦化絶縁膜１０８と表示領域１２０との間に第１絶縁性保護層１０６が形成されており、平坦化絶縁膜１０８と基板１０１との間にもう１層の絶縁性保護層として第２絶縁性保護層１０９が形成されている。また、対向電極１０４上に形成された絶縁性保護被膜１０７は、表示領域１２０の周囲領域及び平坦化絶縁膜１０８の端面を覆うように形成されている。
【００２９】
このように構成することにより、表示領域の周りの接触大気からの水分の浸入（図６矢印２３、２４）、及び、平坦化絶縁膜端面からの放出水分の浸入（図６矢印２２）を抑えることが出来、長期の駆動に対して、有機ＥＬ素子側への水分の浸入が抑えられ、吸湿による有機ＥＬ素子の劣化が防止された。
【００３０】
さらに、平坦化絶縁膜１０８と基板１０１の間にも第２絶縁性保護層１０９を形成することで、基板上に形成されたＴＦＴなどの素子に対しても水分などの影響が無くなり動作信頼性を向上できた。
【００３１】
（第３実施例）
図３に本発明の第３実施例を示す。図１と同一の機能を有する構成には同一符号を付与してある。第１実施例に対して、本実施例では、素子間分離部１０５の上面に素子間分離部被覆層１１０を設けてある。
【００３２】
このように構成することにより、表示領域の周りの接触大気からの水分の浸入（図６矢印２３、２４）、及び、素子間分離部表面からの放出水分の浸入（図６矢印２５）を抑えることが出来、長期の駆動に対して、有機ＥＬ素子への水分の浸入が抑えられ、吸湿による有機ＥＬ素子の劣化が防止された。
【００３３】
尚、このように素子間分離部として有機樹脂系の膜を用い、本発明の素子間分離部被覆層を設ける場合には、少なくとも素子間分離部と有機層との間に素子間分離部被覆層が設けられていれば良いが、図３に示すように、第１絶縁性保護層の上にマトリックス状に分離した電極を配置し、隣接する電極の間隙及び分離された電極の一部を覆うように素子間分離部を配して隣接電極間を絶縁し、該素子間分離部上に電極まで達する状態で素子間分離部被覆層が設けられている形態が、簡易に製造可能であり、かつ素子間分離部が含有する水分の有機層への浸入を効果的に防止することができるため好ましい。
【００３４】
（第４実施例）
図４に本発明の第４実施例を示す。図１と同一の機能を有する構成には同一符号を付与してある。第１実施例に対して、本実施例では、基板１０１上に基板表面の凹凸を緩和するための平坦化絶縁膜１０８が形成されている。平坦化絶縁膜としては、上述の従来例で説明したごとく、ポリイミド樹脂材料をスピンコート法によって塗布したものを用いた。
【００３５】
本実施例においては、平坦化絶縁膜１０８と表示領域１２０の間に第１絶縁性保護層１０６が形成されており、平坦化絶縁膜１０８と基板１０１の間にもう１層の絶縁性保護層として第２絶縁性保護層１０９が形成されている。また、対向電極１０４上に形成された絶縁性保護被膜１０７は、表示領域１２０の周囲領域及び平坦化絶縁膜１０８の端面を覆うように形成されている。また、更に、素子間分離部１０５の上面に素子間分離部被覆層１１０を形成している。
【００３６】
このように構成することにより、表示領域の周りの接触大気からの水分の浸入（図６矢印２３、２４）、及び、平坦化絶縁膜端面からの放出水分の浸入（図６矢印２２）、及び、素子間分離部表面からの放出水分の浸入（図６矢印２５）を抑えることが出来、長期の駆動に対して、有機ＥＬ素子への水分の浸入が抑えられ、吸湿による有機ＥＬ素子の劣化が防止された。
【００３７】
さらに、平坦化絶縁膜１０８と基板１０１の間にも第２絶縁性保護層１０９を形成することで、基板上に形成されたＴＦＴなどの素子に対しても水分などの影響が無くなり動作信頼性を向上できた。
【００３８】
上記第１から第４実施例においては、第１絶縁性保護層１０６、絶縁性保護被膜１０７、素子間分離部被覆層１１０等を、表示領域を形成する画素電極１０２や有機層１０３や素子間分離部１０５に接する形で形成したが、これらの層間に水分を放出する可能性の無い（或いは極端に低い）例えば無機系の絶縁膜が存在しても良い。
【００３９】
また、平坦化絶縁膜１０８の下部領域に形成した第２絶縁性保護層１０９については、上記実施例では平坦化絶縁膜１０８と接する形で形成したが、平坦化絶縁膜１０８が覆われる形であれば良く、上記形態には限られない。
【００４０】
また、実施例の中では記載しなかったが、本発明の表示装置は機械的強度を保つため表示領域をガラスなどの透明部材で覆う構成をとったほうが良い。その場合、ガラスなどの透明部材は、適当な空間を明けて基板と接着させても良いし、直接絶縁性保護被膜１０７に接着させても良い。直接接着させる場合には、図６で示したところの外気からの水分浸入（矢印２４）の影響を更に小さくすることができる。
【００４１】
尚、本発明の第１絶縁性保護層１０６、絶縁性保護被膜１０７、第２絶縁性保護層１０９、素子間分離部被覆層１１０には、酸化シリコン、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）または酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の無機材料が好適に使用可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表示装置によれば、有機ＥＬ素子のような有機発光素子で構成された表示領域を水分の浸入を防ぐ絶縁性の保護膜で覆うことで長期の駆動に対しても表示特性の劣化が抑えられ、長期信頼性の向上を図ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の第１実施例を表す概略断面図である。
【図２】本発明の表示装置の第２実施例を表す概略断面図である。
【図３】本発明の表示装置の第３実施例を表す概略断面図である。
【図４】本発明の表示装置の第４実施例を表す概略断面図である。
【図５】アクティブマトリックス型の有機ＥＬ表示装置の概略斜視図である。
【図６】従来の有機ＥＬ素子を用いた表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０１ 基板
１０２ 画素電極
１０３ 有機層
１０４ 対向電極
１０５ 素子間分離部
１０６ 第１絶縁性保護層
１０７ 絶縁性保護被膜
１０８ 平坦化絶縁膜
１０９ 第２絶縁性保護層
１１０ 素子間分離部被覆層
１２０ 表示領域

Claims (1)

1. 基板上に、陽極と陰極との間に発光層を含む有機層が挟持されてなる有機発光素子が複数配置されている表示領域を有する表示装置において、
   前記表示領域は、基板上に設けられた第１絶縁性保護層の上に形成されており、表示領域の基板とは反対側の面及び全周囲が絶縁性保護被膜で覆われていることを特徴とする表示装置。

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