JP6385628B1 - 有機ｅｌ表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

有機ＥＬ表示装置（１００）は、基板と、基板に支持され、それぞれが各画素に配置された複数の有機ＥＬ素子と、各画素を規定するバンク層（４８）とを有する素子基板と、複数の画素を覆う薄膜封止構造（１０）とを有し、バンク層は、各画素の周囲を包囲する斜面を有し、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に接しかつ離散的に分布する複数の中実部を有する有機バリア層（１４）と、第１無機バリア層の上面および有機バリア層の複数の中実部の上面に接する第２無機バリア層（１６）とを有し、複数の中実部は、第１無機バリア層の斜面上の部分から画素内の周辺に至る画素周辺中実部（１４ａ）を全周にわたって有し、有機バリア層の屈折率ｎ０は第２無機バリア層の屈折率ｎ１よりも小さく、画素周辺中実部の上面の傾斜角θａは、２０°以上である。

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置およびその製造方法に関する。

有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置が実用化され始めた。有機ＥＬ表示装置の特徴の１つにフレキシブルな表示装置が得られる点が挙げられる。有機ＥＬ表示装置は、画素ごとに少なくとも１つの有機ＥＬ素子（Organic Light Emitting Diode：ＯＬＥＤ）と、各ＯＬＥＤに供給される電流を制御する少なくとも１つのＴＦＴ（Thin Film Transistor）とを有する。以下、有機ＥＬ表示装置をＯＬＥＤ表示装置と呼ぶことにする。このようにＯＬＥＤごとにＴＦＴなどのスイッチング素子を有するＯＬＥＤ表示装置は、アクティブマトリクス型ＯＬＥＤ表示装置と呼ばれる。また、ＴＦＴおよびＯＬＥＤが形成された基板を素子基板ということにする。

ＯＬＥＤ（特に有機発光層および陰極電極材料）は、水分の影響を受けて劣化しやすく、表示むらを生じやすい。ＯＬＥＤを水分から保護するとともに、柔軟性を損なわない封止構造を提供する技術として、薄膜封止（Thin Film Encapsulation：ＴＦＥ）技術が開発されている。薄膜封止技術は、無機バリア層と有機バリア層とを交互に積層することによって、薄膜で十分な水蒸気バリア性を得ようとするものである。ＯＬＥＤ表示装置の耐湿信頼性の観点から、薄膜封止構造のＷＶＴＲ（Water Vapor Transmission Rate：ＷＶＴＲ）としては、典型的には１×１０^-4ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下が求められている。

現在市販されているＯＬＥＤ表示装置に使われている薄膜封止構造は、厚さが約５μｍ〜約２０μｍの有機バリア層（高分子バリア層）を有している。このように比較的厚い有機バリア層は、素子基板の表面を平坦化する役割も担っている。しかしながら、有機バリア層が厚いと、ＯＬＥＤ表示装置の屈曲性が制限されるという問題がある。

特許文献１には、第１の無機材料層、第１の樹脂材、および第２の無機材料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。

特許文献１または２に記載されている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は、厚い有機バリア層を有しないので、ＯＬＥＤ表示装置の屈曲性は改善されると考えられる。

特許文献３には、画素の境界に形成されるバンク層の側面を各画素の周囲のうちの大部分を傾斜角が９０°以上の断崖部とし、一部を傾斜角が９０°未満の緩傾斜部とすることによって、その上に形成される薄膜封止構造に含まれる平坦化層（本明細書の有機バリア層に対応する。）の剥がれを抑制したＯＬＥＤ表示装置が開示されている。特許文献３の図５に記載されている緩傾斜部の平坦化層の傾斜角は１２°程度である。また、特許文献３の図１２に記載されている従来の薄膜封止構造における平坦化層の傾斜角は、１０°程度である。

国際公開第２０１４／１９６１３７号 特開２０１６−３９１２０号公報 特開２０１５−５００２２号公報

本発明者の検討によると、有機バリア層（特許文献３における平坦化層）の存在によって、有機ＥＬ表示装置の正面輝度および指向性が影響を受けることがわかった。

本発明は、正面輝度および指向性が向上させられた有機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、前記複数の画素のそれぞれを規定するバンク層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、前記バンク層は、前記複数の画素のそれぞれの周囲を包囲する斜面を有し、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に接しかつ離散的に分布する複数の中実部を有する有機バリア層と、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無機バリア層とを有し、前記複数の中実部は、前記第１無機バリア層の、前記斜面上の部分から前記画素内の周辺に至る画素周辺中実部を全周にわたって有し、前記有機バリア層の屈折率ｎ０は前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１よりも小さく、前記画素周辺中実部の上面の傾斜角θａは、２０°以上である。前記画素周辺中実部の上面の傾斜角θａは、３０°以上であることが好ましい。傾斜角θａは、前記画素の全周にわたって実質的に同じである。

ある実施形態において、前記画素周辺中実部の上面の傾斜角θａは、４０°以下である。

ある実施形態において、前記バンク層の前記斜面の傾斜角θｂは２０°以上６０°以下である。

ある実施形態において、前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１と、前記有機バリア層の屈折率ｎ０との差（Δｎ１＝ｎ１−ｎ０）は、０．２５以上である。

ある実施形態において、前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１は１．７５以上１．９０以下である。前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１は１．８０以上が好ましい。

ある実施形態において、前記第１無機バリア層の屈折率は、前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１と同じである。前記第１無機バリア層および前記第２無機バリア層は、いずれもシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）であることが好ましい。

ある実施形態において、前記画素周辺中実部は凹状の表面を有している。このような構造を有する前記画素周辺中実部は、バンク層に対する密着性（濡れ性）に優れた樹脂を用いることによって形成される。

前記有機バリア層は、無色透明の光硬化性樹脂（例えば、アクリル樹脂）で形成されることが好ましい。

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表示装置を製造する方法であって、前記薄膜封止構造を形成する工程は、前記第１無機バリア層が形成された前記素子基板をチャンバー内に用意する工程と、前記チャンバー内に蒸気または霧状の光硬化性樹脂を供給する工程と、前記第１無機バリア層上で前記光硬化性樹脂を凝縮させて、液膜を形成する工程と、前記光硬化性樹脂の前記液膜に光を照射することによって、光硬化樹脂層を形成する工程と、前記光硬化樹脂層を部分的にアッシングすることによって、前記有機バリア層を形成する工程とを包含する。前記バンク層の前記斜面に前記液膜が形成されるように、前記光硬化性樹脂の粘度および／または前記斜面に対する濡れ性等が制御される。前記光硬化性樹脂の濡れ性等を調整するために、前記斜面の表面を改質してもよい。

本発明の他の実施形態による、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表示装置を製造する方法であって、前記有機バリア層を形成する工程は、スプレイ法、スピンコート法、スリットコート法、スクリーン印刷またはインクジェット法で行われる。アッシング工程をさらに含んでもよい。有機バリア層を、感光性樹脂を用いて形成し、マスク露光を行ってもよい。マスク露光によって、前記画素周辺中実部を形成するとともに、第１無機バリア層と第２無機バリア層とが直接接触する無機バリア層接合部を形成してもよい。

本発明の実施形態によると、正面輝度および指向性が向上させられた有機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１によるＯＬＥＤ表示装置１００の構造を模式的に示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はＯＬＥＤ表示装置１００の模式的な断面図であり、（ａ）は図２中の３Ａ−３Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は図２中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った断面図であり、（ｃ）は図２中の３Ｃ−３Ｃ’線に沿った断面図である。 （ａ）は図３（ａ）のパーティクルＰを含む部分の拡大図であり、（ｂ）はパーティクルＰと、パーティクルＰを覆う第１無機バリア層（ＳｉＮ層）と、有機バリア層との大きさの関係を示す模式的な平面図であり、（ｃ）はパーティクルＰを覆う第１無機バリア層の模式的な断面図である。 ＯＬＥＤ表示装置１００のバンク層４８を模式的に示す平面図である。 ＯＬＥＤ表示装置１００が有する画素およびバンク層４８を模式的に示す断面図であり、（ａ）は図５中の６Ａ−６Ａ’線に沿った断面図であり、（ｂ）は図５中の６Ｂ−６Ｂ’線に沿った断面図である。 ＯＬＥＤ表示装置１００が有するＴＦＥ構造１０の画素周辺中実部１４ａの作用・効果を説明するための模式的な断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置およびその製造方法を説明する。なお、本発明の実施形態は、以下に例示する実施形態に限定されない。例えば、本発明の実施形態による有機ＥＬ表示装置は、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。

まず、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。

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）に示すように、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。ＴＦＥ構造１０の上にはオプショナルな偏光板４が配置されている。

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。

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。ＴＦＥ構造１０は、第１無機バリア層（例えばＳｉＮ層）１２と、有機バリア層（例えばアクリル樹脂層）１４と、第２無機バリア層（例えばＳｉＮ層）１６とを有する。第１無機バリア層１２は、ＯＬＥＤ３の直上に形成されている。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。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。有機バリア層１４は、透明（厚さが１μｍのとき、可視光の透過率が９５％以上）である。

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（例えばＳｉ₃Ｎ₄層）であり、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、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。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。有機バリア層１４の厚さは、第１無機バリア層１２の表面の凸部やパーティクルの大きさにもよるが、大きくても１μｍ程度であればよい。有機バリア層１４の厚さは、典型的には２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

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おり、少なくともアクティブ領域には、上述したように、ＯＬＥＤ３に近い側から順に、第１無機バリア層１２、有機バリア層１４、および第２無機バリア層１６を有している。なお、有機バリア層１４は、アクティブ領域の全面を覆う膜として存在しているのではなく、開口部を有している。有機バリア層１４の内、開口部を除く、実際に有機膜が存在する部分を「中実部」ということにする。また、「開口部」（「非中実部」ということもある。）は、中実部で包囲されている必要はなく、切欠きなどを含み、開口部においては、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。有機バリア層１４が有する開口部は、少なくとも、アクティブ領域を包囲するように形成された開口部を含み、アクティブ領域は、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。

図２から図７を参照して、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置の構造および製造方法を説明する。

図２に本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００の模式的な平面図を示す。

ＯＬＥＤ表示装置１００は、フレキシブル基板１と、フレキシブル基板１上に形成された回路（バックプレーン）２と、回路２上に形成された複数のＯＬＥＤ３と、ＯＬＥＤ３上に形成されたＴＦＥ構造１０とを有している。複数のＯＬＥＤ３が配列されている層をＯＬＥＤ層３ということがある。なお、回路２とＯＬＥＤ層３とが一部の構成要素を共有してもよい。ＴＦＥ構造１０の上にはオプショナルな偏光板（図１中の参照符号４を参照）がさらに配置されてもよい。また、例えば、ＴＦＥ構造１０と偏光板との間にタッチパネル機能を担う層が配置されてもよい。すなわち、ＯＬＥＤ表示装置１００は、オンセル型のタッチパネル付き表示装置に改変され得る。

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。

ＯＬＥＤ表示装置１００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３８と、複数の端子３８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３０を有しており、ＴＦＥ構造１０は、複数のＯＬＥＤ３の上および複数の引出し配線３０のアクティブ領域Ｒ１側の部分の上に形成されている。すなわち、ＴＦＥ構造１０はアクティブ領域Ｒ１の全体を覆い、かつ、複数の引出し配線３０のアクティブ領域Ｒ１側の部分の上に選択的に形成されており、引出し配線３０の端子３８側および端子３８は、ＴＦＥ構造１０では覆われていない。

以下では、引出し配線３０と端子３８とが同じ導電層を用いて一体に形成された例を説明するが、互いに異なる導電層（積層構造を含む）を用いて形成されてもよい。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、ＯＬＥＤ表示装置１００のＴＦＥ構造１０を説明する。図３（ａ）に図２中の３Ａ−３Ａ’線に沿った断面図を示し、図３（ｂ）に図２中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った断面図を示し、図３（ｃ）に図２中の３Ｃ−３Ｃ’線に沿った断面図を示す。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ＴＦＥ構造１０は、ＯＬＥＤ３上に形成された第１無機バリア層１２と、有機バリア層１４と、第１無機バリア層１２および有機バリア層１４に接する第２無機バリア層１６とを有している。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。一般に、薄膜堆積法（例えばＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法）によって形成される層の表面は、下地の段差を反映する。有機バリア層（中実部）１４は、第１無機バリア層１２の表面の凸部の周辺にのみ形成される。

図３（ａ）は、図２中の３Ａ−３Ａ’線に沿った断面図であり、パーティクルＰを含む部分を示している。パーティクルＰは、ＯＬＥＤ表示装置の製造プロセス中に発生する微細なゴミで、例えば、ガラスの微細な破片、金属の粒子、有機物の粒子である。マスク蒸着法を用いると、特にパーティクルＰが発生しやすい。

図３（ａ）に示すように、有機バリア層（中実部）１４は、パーティクルＰの周辺に形成された部分１４ｂを含む。これは、第１無機バリア層１２を形成した後に付与されたアクリルモノマーが、パーティクルＰ上の第１無機バリア層１２ａの表面（テーパー角が９０°超）の周辺に凝縮され、偏在するからである。第１無機バリア層１２の平坦部上は、有機バリア層１４の開口部（非中実部）となっている。

ここで、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、パーティクルＰを含む部分の構造を説明する。図４（ａ）は図３（ａ）のパーティクルＰを含む部分の拡大図であり、図４（ｂ）はパーティクルＰと、パーティクルＰを覆う第１無機バリア層（ＳｉＮ層）１２と、有機バリア層１４との大きさの関係を示す模式的な平面図であり、図４（ｃ）はパーティクルＰを覆う第１無機バリア層１２の模式的な断面図である。

図４（ｃ）に示すように、パーティクル（例えば直径が約１μｍ以上）Ｐが存在すると、第１無機バリア層１２にクラック（欠陥）１２ｃが形成されることがある。これは、後に説明するように、パーティクルＰの表面から成長するＳｉＮ層１２ａと、ＯＬＥＤ３の表面の平坦部分から成長するＳｉＮ層１２ｂとが衝突（インピンジ）するために生じたと考えられる。このようなクラック１２ｃが存在すると、ＴＦＥ構造１０のバリア性が低下する。

ＯＬＥＤ表示装置１００のＴＦＥ構造１０では、図４（ａ）に示すように、有機バリア層１４が、第１無機バリア層１２のクラック１２ｃを充填するように形成し、かつ、有機バリア層１４の表面は、パーティクルＰ上の第１無機バリア層１２ａの表面と、ＯＬＥＤ３の平坦部上の第１無機バリア層１２ｂとの表面を連続的に滑らかに連結する。有機バリア層１４は、後述するように、液状の光硬化性樹脂を硬化することによって形成されるので、表面張力によって凹状の表面を形成する。このとき、光硬化性樹脂は、第１無機バリア層１２に対して良好な濡れ性を示している。光硬化性樹脂の第１無機バリア層１２に対する濡れ性が悪いと、逆に凸状になることがある。なお、有機バリア層１４がパーティクルＰ上の第１無機バリア層１２ａの表面にも薄く形成されることがある。

凹状の表面を有する有機バリア層（中実部）１４によって、パーティクルＰ上の第１無機バリア層１２ａの表面と、平坦部上の第１無機バリア層１２ｂとの表面が連続的に滑らかに連結されるので、この上に、欠陥の無い、緻密な膜で第２無機バリア層１６を形成することができる。このように、有機バリア層１４によって、パーティクルＰが存在しても、ＴＦＥ構造１０のバリア性を維持することができる。

有機バリア層（中実部）１４は、図４（ｂ）に示す様に、パーティクルＰの周りにリング状に形成される。法線方向から見たときの直径（面積円相当径）が例えば１μｍ程度のパーティクルＰに対して、例えば、リング状の中実部の直径（面積円相当径）Ｄ_oは２μｍ以上である。

ここでは、有機バリア層１４が、パーティクルＰ上に形成された第１無機バリア層１２の不連続部分にのみ形成された例について、パーティクルＰがＯＬＥＤ３上に第１無機バリア層１２を形成する前に存在していた例を説明したが、パーティクルＰは、第１無機バリア層１２上に存在することもある。この場合には、有機バリア層１４は、第１無機バリア層１２上に存在するパーティクルＰと第１無機バリア層１２との境界の不連続部分にのみ形成され、上記と同様に、ＴＦＥ構造１０のバリア性を維持することができる。有機バリア層１４はパーティクルＰ上の第１無機バリア層１２ａの表面、または、パーティクルＰの表面にも薄く形成されることがある。本明細書では、これらすべての態様を含む意図で、有機バリア層１４がパーティクルＰの周辺に存在するという。

図３（ａ）に示す例に限られず、有機バリア層（中実部）１４は、上記と同様の理由で、第１無機バリア層１２の表面の凸部の周辺にのみ形成される。有機バリア層（中実部）１４が形成される箇所の他の例を以下に示す。

次に、図３（ｂ）を参照して、引出し配線３０上のＴＦＥ構造１０の構造を説明する。図３（ｂ）は、図２中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った断面図であり、引出し配線３０のアクティブ領域Ｒ１側の部分３２の断面図である。

図３（ｂ）に示すように、有機バリア層（中実部）１４は、引出し配線３０の部分３２の断面形状を反映した第１無機バリア層１２の表面の凸部の周辺に形成された部分１４ｃを含む。

引出し配線３０は、例えば、ゲートバスラインまたはソースバスラインと同じプロセスでパターニングされるので、ここでは、アクティブ領域Ｒ１内に形成されるゲートバスラインおよびソースバスラインも、図３（ｂ）に示した引出し配線３０のアクティブ領域Ｒ１側の部分３２と同じ断面構造を有する。ただし、典型的には、アクティブ領域Ｒ１内に形成されるゲートバスラインおよびソースバスラインの上には平坦化層が形成され、ゲートバスラインおよびソースバスライン上の第１無機バリア層１２の表面には段差が形成されない。

引出し配線３０の部分３２は、例えば、側面のテーパー角が９０°未満である順テーパー側面部分（傾斜側面部分）を有してもよい。引出し配線３０が順テーパー側面部分を有すると、その上に形成される第１無機バリア層１２および第２無機バリア層１６に欠陥が形成されることを防止することができる。すなわち、ＴＦＥ構造１０の耐湿信頼性を向上させることができる。順テーパー側面部分のテーパー角は、７０°以下であることが好ましい。

ＯＬＥＤ表示装置１００のアクティブ領域Ｒ１は、有機バリア層１４が選択的に形成されている部分を除いて、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実質的に覆われている。したがって、有機バリア層１４が水分の侵入経路となって、ＯＬＥＤ表示装置のアクティブ領域Ｒ１に水分が到達することがない。

本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置１００は、例えば、高精細の中小型のスマートフォンおよびタブレット端末に好適に用いられる。高精細（例えば５００ｐｐｉ）の中小型（例えば５．７型）のＯＬＥＤ表示装置では、限られた線幅で、十分に低抵抗な配線（ゲートバスラインおよびソースバスラインを含む）を形成するために、アクティブ領域Ｒ１内における配線の線幅方向に平行な断面の形状は矩形（側面のテーパー角が約９０°）に近いことが好ましい。したがって、低抵抗な配線を形成するためには、順テーパー側面部分ＴＳＦのテーパー角を７０°超９０°未満としてもよいし、順テーパー側面部分ＴＳＦを設けず、配線の全長にわたってテーパー角を約９０°としてよい。

次に、図３（ｃ）を参照する。図３（ｃ）は、ＴＦＥ構造１０が形成されていない領域の断面図である。ここでは、端子部３８も、図３（ｃ）に示した引出し配線３０の部分３６と同じ断面構造を有する。図３（ｃ）に示す引出し配線３０の部分３６は、例えば、テーパー角が約９０°であってよい。

次に、図５および図６を参照して、バンク構造ＢＳ周辺に形成される有機バリア層１４を説明する。有機バリア層（中実部）１４は、バンク構造ＢＳを構成する第１無機バリア層１２の表面の凸部の周辺にも形成される。図５は、ＯＬＥＤ表示装置１００が有する複数の画素およびバンク層４８を模式的に示す平面図である。図６（ａ）に図５中の６Ａ−６Ａ’線に沿った断面図を示し、図６（ｂ）に図５中の６Ｂ−６Ｂ’線に沿った断面図を示す。

図６（ａ）に示すように、ＯＬＥＤ表示装置１００は、複数の画素のそれぞれを規定するバンク構造ＢＳをさらに有する。バンク構造ＢＳは、複数の画素のそれぞれの周囲を包囲する斜面を有する。有機バリア層１４の複数の中実部は、第１無機バリア層１２の斜面Ｓ１２上の部分から画素内の周辺に至る画素周辺中実部１４ａを有する。

図６（ａ）に示すように、バンク構造ＢＳは、絶縁材料から形成されたバンク層（「ＰＤＬ（pixel defining layer）」と呼ばれることもある。）４８を含む。バンク層４８は、ＯＬＥＤ３の下部電極４２と有機層４４との間に形成されている。図６（ａ）に示すように、ＯＬＥＤ３は、下部電極４２と、下部電極４２上に形成された有機層４４と、有機層４４上に形成された上部電極４６とを含む。ここでは、下部電極４２および上部電極４６は、それぞれ、ＯＬＥＤ３の陽極および陰極を構成する。上部電極４６は、アクティブ領域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）４２は画素ごとに形成されている。下部電極４２と有機層４４との間にバンク層４８が存在すると、下部電極４２から有機層４４に正孔が注入されない。従って、バンク層４８が存在する領域は画素Ｐｉｘとして機能しないので、バンク層４８が画素Ｐｉｘの外縁を規定する。

図５に示すように、バンク層４８の開口部によって各画素Ｐｉｘが規定される。バンク層４８は、例えば格子状に形成されている。バンク層４８の開口部の側面は、順テーパー側面部分ＴＳＦを有する斜面を有する。バンク層４８の斜面は、各画素の周囲を包囲している。バンク層４８は、例えば感光性樹脂（例えばポリイミドまたはアクリル樹脂）を用いて形成される。バンク層４８の厚さは、例えば１μｍ〜２μｍである。バンク層４８の斜面の傾斜角θｂは、６０°以下である。バンク層４８の斜面の傾斜角θｂが６０°超であると、バンク層４８の上に位置する層に欠陥が生じることがある。バンク層４８上に位置する層（例えば、有機層４４、上部電極４６、第１無機バリア層１２、および第２無機バリア層１６を含む）もバンク構造ＢＳを構成し得る。バンク構造ＢＳを構成する層は、それぞれ、複数の画素のそれぞれの周囲を包囲する斜面を有し得る。バンク層４８上に形成された層の厚さが、いずれもバンク層４８の厚さに比べて小さい場合、バンク構造ＢＳの斜面の傾斜角は、バンク層４８の斜面の傾斜角θｂとほぼ同じであると考えられる。第１無機バリア層１２は、バンク構造ＢＳを構成し、複数の画素のそれぞれの周囲を包囲する斜面Ｓ１２を有する。有機バリア層（中実部）１４は、第１無機バリア層１２の斜面Ｓ１２上の部分から画素内の周辺に至る画素周辺中実部１４ａを含む。

画素内の中央部においては、有機バリア層１４は、例えば図６（ａ）に示すように、パーティクルＰによって形成される第１無機バリア層１２の不連続部分にのみ形成されている。すなわち、図６（ｂ）に示すように、画素内の中央部でパーティクルＰが存在しない部分には有機バリア層１４は存在しない。パーティクルＰが存在しないＯＬＥＤ表示装置は、画素内の中央部に有機バリア層を有しない。ここで、パーティクルＰの大きさ（球相当直径）は、典型的には０．３μｍ以上５μｍ以下である。Ｇ４．５（７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）の基板には、例えば、数十個から１００個程度のパーティクルが存在することがあり、１つのＯＬＥＤ表示装置（アクティブ領域）については、数個程度のパーティクルが存在することがある。もちろん、パーティクルＰが存在しないＯＬＥＤ表示装置もある。有機バリア層１４は、例えば光硬化性樹脂を硬化することによって形成された光硬化樹脂によって形成されており、実際に光硬化樹脂が存在する部分を「中実部」という。上述してきたように、有機バリア層１４（中実部）は、第１無機バリア層１２の表面の凸部の周辺にのみ選択的に形成されている。

例えば図６（ａ）に示すように、画素内の中央部にパーティクルＰが存在すると、パーティクルＰによって形成される不連続部分に有機バリア層１４が形成される。図４（ｂ）を参照して説明したように、有機バリア層（中実部）１４は、パーティクルＰの周りにリング状に形成される。法線方向から見たときの直径（面積円相当径）が例えば１μｍ程度のパーティクルＰに対して、例えば、リング状の中実部の直径（面積円相当径）Ｄ_oは２μｍ以上である。例えば、５．７型の２５６０×１４４０ピクセルの表示装置（およそ５００ｐｐｉ）の場合、画素ピッチは４９μｍである。画素ピッチに比べて、パーティクルＰおよびパーティクルＰの周辺に形成された有機バリア層（中実部）１４の大きさは十分に小さいので、パーティクルＰの周辺に形成された有機バリア層１４（中実部）による透過率の変化が表示に与える影響は小さい。

図７を参照して、ＯＬＥＤ表示装置１００が有するＴＦＥ構造１０の画素周辺中実部１４ａ（有機バリア層１４）の作用・効果を説明する。

ＯＬＥＤ表示装置１００は、上述した様に、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、複数の画素のそれぞれを規定するバンク層４８とを有する素子基板と、複数の画素を覆うＴＦＥ構造１０とを有する。バンク層４８は、複数の画素のそれぞれの周囲を包囲する斜面を有し、ＴＦＥ構造１０は、第１無機バリア層１２と、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有機バリア層１４と、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第２無機バリア層１６とを有し、複数の中実部は、第１無機バリア層１２の斜面上の部分から画素内の周辺に至る画素周辺中実部１４ａを全周にわたって有し、有機バリア層１４の屈折率ｎ０は第１無機バリア層１２の屈折率ｎ１よりも小さく、画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａは、２０°以上であり、上面の傾斜角θａは、３０°以上であることが好ましく、４０°以下であることが好ましい。傾斜角θａは、画素の全周にわたって実質的に同じである。複数の画素は、実質的に同じ構造のバンク層を有している。本明細書において、「実質的に」とは、特に断らない限り、製造ばらつきの範囲内にあることをいう。

ＯＬＥＤ表示装置１００のＴＦＥ構造１０は、このような画素周辺中実部１４ａを有するので、従来よりも高い正面輝度および指向性を有している。以下に、その理由を説明する。

図７に矢印Ｌで示す光線Ｌに注目する。光線Ｌは、有機層４４で発せられ、ＴＦＥ構造１０を通過し、ＯＬＥＤ表示装置１００から出射される光線のうち、画素内の平坦な領域Ｒｐａに形成された、画素周辺中実部１４ａの部分に垂直に入射した光線の軌跡を表している。すなわち、有機層４４から表示面の法線方向に発せられた光線Ｌは、上部電極４６および第１無機バリア層１２を通過し、画素周辺中実部１４ａに入射する。光線Ｌの画素周辺中実部１４ａへの入射角θ１は０°であり、画素周辺中実部１４ａ内に侵入した光線Ｌは、θ２＝０°の方向に進行する。その後、光線Ｌは、画素周辺中実部１４ａの上面（傾斜角をθａとする。）にθ３で入射し、θ４で画素周辺中実部１４ａの上面から出射し、第２無機バリア層１６に入射する。

ここで、有機バリア層１４の屈折率ｎ０は第２無機バリア層１６の屈折率ｎ１よりも小さい（ｎ０＜ｎ１）。有機バリア層１４は、例えば、屈折率１．５４の光硬化性アクリル樹脂で形成されており、第２無機バリア層１６は、例えば、屈折率が１．８０以上１．９０以下の窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）で形成されている。有機バリア層１４の屈折率ｎ０＜第２無機バリア層１６の屈折率ｎ１なので、スネルの法則から、θ３＞θ４となる。なお、屈折率が１．８０以上１．９０以下の窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）はバリア性に優れている。第１無機バリア層１２も屈折率が１．８０以上１．９０以下の窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）で形成されていることが好ましい。よく知られているように、窒化シリコン膜の成膜条件によって、屈折率を制御することができる。

次に、光線Ｌは、第２無機バリア層１６と空気との界面にθ５で入射し、第２無機バリア層１６からθ６で出射する。空気の屈折率は、第２無機バリア層１６の屈折率ｎ１よりも小さい。従って、スネルの法則から、θ６＞θ５となる。このθ６を表示面の法線からの角度で表したものをθ６^*とする。すなわち、θ６^*は、ＯＬＥＤ表示装置１００から出射される光線Ｌの表示面の法線からの極角を表している。なお、ここでは、第２無機バリア層１６の上面は空気と接触している場合を説明したが、第２無機バリア層１６の上面に有機絶縁層および／または無機絶縁層（屈折率が第２無機バリア層１６の屈折率ｎ１よりも小さい。）と接していても同様の傾向になる。

下記の表１に、有機バリア層、すなわち画素周辺中実部１４ａの有無による、θ６^*への影響を求めた結果を示す。表１には、画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａが、１０°、２０°、３０°および４０°の場合を示している。表１のθ６^*の括弧内の数値は、有機バリア層が有る場合のθ６^*の値から有機バリア層が無い場合のθ６^*の値を引いた値を示している。

ここで、有機バリア層の屈折率ｎ０は、１．５４とし、第２無機バリア層１６の屈折率ｎ１は１．８５とした。なお、有機バリア層１４が無い場合の構成は、有機バリア層１４の屈折率ｎ０を１．８５（＝ｎ１）とすることによって求めた。

表１から分かるように、有機バリア層１４を設けることによって、θ６^*の値が小さくなっている。特に、画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａが２０°以上のとき、θ６^*の値が小さくなる傾向が顕著になる。すなわち、画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａを２０°以上とすることによって、有機ＥＬ表示装置の正面輝度および指向性を効果的に向上させることができる。この利点は、画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａを３０°以上とすることによってより大きくなる。ただし、θａは４０°以下が好ましい。θａが４０°超の構成では、有機ＥＬ表示装置から出射される光線の量が減る恐れがある。表１において、有機バリア層が無い場合のθａが４０°の欄に数値が記載されていないのは、光線Ｌが第２無機バリア層１６から出射されないことを表している。有機バリア層１４を設けることによって、θａが４０°の構成であっても、光線Ｌは、第２無機バリア層１６からθ６^*＝４１．８°で出射され得るが、θａが４０°を超えると、第２無機バリア層１６から出射されないおそれがある。もちろん、θａの上限は、有機バリア層および第２無機バリア層の屈折率の値に依存し、上述のように、スネルの法則に従って計算することによって求められる。

第２無機バリア層１６の屈折率ｎ１と、有機バリア層１４の屈折率ｎ０との差（Δｎ１＝ｎ１−ｎ０）は、０．２５以上であることが好ましい。ここで例示（Δｎ＝１．８５−１．５４＝０．３１）したように、Δｎは、０．３以上であることがさらに好ましい。

画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａは、バンク層４８の斜面の傾斜角θｂと、有機バリア層１４を形成する樹脂材料の粘度等とによって制御される。画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａを２０°以上４０°以下に制御するためには、バンク層４８の斜面の傾斜角θｂは２０°以上６０°以下であることが好ましい。バンク層４８の斜面の傾斜角θｂがこの範囲内にあれば、比較的低い粘度の光硬化性樹脂（例えば、紫外線硬化性アクリル樹脂）を用いて、画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａを２０°以上４０°以下に制御することが容易にできる。また、バンク層４８の斜面の傾斜角θｂが６０°以下であれば、バンク層４８上に形成される層（例えば配線または電極）が段差によって切断されるおそれが無い。

なお、画素周辺中実部１４ａの上面の傾斜角θａが２０°以上であれば、特許文献３に記載されているような、有機バリア層１４の剥がれの問題を抑制することもできる。また、バンク層に対する密着性（濡れ性）に優れた樹脂を用いると、凹状の表面を有する画素周辺中実部１４ａが形成される。言い換えると、凹状の表面を有する画素周辺中実部１４ａが形成されるような、樹脂材料を用いて、有機バリア層１４を形成することが好ましい。

有機バリア層１４は、無色透明の光硬化性樹脂（例えば、紫外線硬化性アクリル樹脂）で形成されることが好ましい。有機バリア層１４が可視光を吸収すると、光の利用効率（輝度）が低下するからである。

また、画素周辺中実部１４ａによって、正面輝度および指向性を向上させる効果は、画素の全周にわたって均一に発揮されることが好ましい。したがって、上述した様に、複数の画素は、それぞれの全周にわたって、実質的に同じ構造のバンク層４８および画素周辺中実部１４ａを有することが好ましい。画素の全周の一部において構造が異なると、配光分布が異なることになり、例えば、特定の斜め視角から見たときに色づくなどの現象が現れるおそれがある。

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。このとき、バンク層の斜面に液膜が形成されるように、光硬化性樹脂の粘度、斜面に対する濡れ性等が制御される。斜面の表面を改質してもよい。最初に成膜する樹脂層の厚さを調整する（例えば、１００ｎｍ未満とする）、および／または、アッシング条件（時間を含む）を調整することによって、有機バリア層１４を形成することもできる。

有機バリア層１４は、例えば、スプレイ法、スピンコート法、スリットコート法、スクリーン印刷またはインクジェット法を用いて形成してもよい。アッシング工程をさらに含んでもよい。有機バリア層を、感光性樹脂を用いて形成し、マスク露光を行ってもよい。マスク露光によって、画素周辺中実部を形成するとともに、第１無機バリア層と第２無機バリア層とが直接接触する無機バリア層接合部を形成してもよい。

なお、第１無機バリア層および第２無機バリア層として、上述した様に、屈折率が１．８０以上１．９０以下の窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）を好適に用いることができるが、この他、屈折率ｎ１が１．７５以上のＳｉＯＮ層、ＳｉＮＯ層、Ａｌ₂Ｏ₃層などを用いることもできる。

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適用され得る。

１ ：基板（フレキシブル基板）
２ ：回路
３ ：ＯＬＥＤ層
４ ：偏光板
１０ ：ＴＦＥ構造
１２ ：第１無機バリア層（ＳｉＮ層）
１４ ：有機バリア層
１４ａ ：画素周辺中実部
１６ ：第２無機バリア層（ＳｉＮ層）
３０ ：引出し配線
３８ ：端子部
３８ ：端子
４２ ：下部電極
４４ ：有機層
４６ ：上部電極
４８ ：バンク層
１００ ：ＯＬＥＤ表示装置
ＢＳ ：バンク構造
Ｐ ：パーティクル
Ｐｉｘ ：画素
Ｒ１ ：アクティブ領域
Ｒ２ ：周辺領域

Claims (13)

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、前記複数の画素のそれぞれを規定するバンク層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、
   前記バンク層は、前記複数の画素のそれぞれの周囲を包囲する斜面を有し、
   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に接しかつ離散的に分布する複数の中実部を有する有機バリア層と、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無機バリア層とを有し、
   前記複数の中実部は、前記第１無機バリア層の、前記斜面上の部分から前記画素内の周辺に至る画素周辺中実部を全周にわたって有し、
   前記有機バリア層の屈折率ｎ０は前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１よりも小さく、前記画素周辺中実部の上面の傾斜角θａは、２０°以上であって、
   前記第１無機バリア層の屈折率は、前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１と同じである、有機ＥＬ表示装置。
2. 前記画素周辺中実部の上面の傾斜角θａは、４０°以下である、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記バンク層の前記斜面の傾斜角θｂは２０°以上６０°以下である、請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１と、前記有機バリア層の屈折率ｎ０との差（Δｎ１＝ｎ１−ｎ０）は、０．２５以上である、請求項１から３のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
5. 前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１は１．７５以上１．９０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. 前記画素周辺中実部は凹状の表面を有している、請求項１から５のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
7. 有機ＥＬ表示装置を製造する方法であって、
   前記有機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、前記複数の画素のそれぞれを規定するバンク層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、
   前記バンク層は、前記複数の画素のそれぞれの周囲を包囲する斜面を有し、
   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に接しかつ離散的に分布する複数の中実部を有する有機バリア層と、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無機バリア層とを有し、
   前記複数の中実部は、前記第１無機バリア層の、前記斜面上の部分から前記画素内の周辺に至る画素周辺中実部を全周にわたって有し、
   前記有機バリア層の屈折率ｎ０は前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１よりも小さく、前記画素周辺中実部の上面の傾斜角θａは、２０°以上であって、
   前記薄膜封止構造を形成する工程は、
   前記第１無機バリア層が形成された前記素子基板をチャンバー内に用意する工程と、
   前記チャンバー内に蒸気または霧状の光硬化性樹脂を供給する工程と、
   前記第１無機バリア層上で前記光硬化性樹脂を凝縮させて、液膜を形成する工程と、
   前記光硬化性樹脂の前記液膜に光を照射することによって、光硬化樹脂層を形成する工程と、
   前記光硬化樹脂層を部分的にアッシングすることによって、前記有機バリア層を形成する工程とを包含する、製造方法。
8. 前記画素周辺中実部の上面の傾斜角θａは、４０°以下である、請求項７に記載の製造方法。
9. 前記バンク層の前記斜面の傾斜角θｂは２０°以上６０°以下である、請求項７または８に記載の製造方法。
10. 前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１と、前記有機バリア層の屈折率ｎ０との差（Δｎ１＝ｎ１−ｎ０）は、０．２５以上である、請求項７から９のいずれかに記載の製造方法。
11. 前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１は１．７５以上１．９０以下である、請求項７から１０のいずれかに記載の製造方法。
12. 前記第１無機バリア層の屈折率は、前記第２無機バリア層の屈折率ｎ１と同じである、請求項７から１１のいずれかに記載の製造方法。
13. 前記画素周辺中実部は凹状の表面を有している、請求項７から１２のいずれかに記載の製造方法。
    
    

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