JP2006054111A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示装置内に残存する水分の拡散による有機ＥＬ素子の劣化を防止でき、これにより長期信頼性に優れた表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 支持基板２上に有機ＥＬ素子ＥＬを配列形成してなる表示領域３と、表示領域３の周囲における支持基板２上に有機ＥＬ素子ＥＬの駆動回路を設けてなる周辺領域４とを備えると共に、駆動回路が形成された支持基板２上の全域を覆う有機絶縁膜１２が設けられた表示装置１において、有機絶縁膜１２は、表示領域３を囲む位置において有機絶縁膜１２部分を除去した分離溝ａにより、内周部１２ａと外周部１２ｂとに分離されている。
【選択図】図２

Description

本発明は表示装置に関し、特には封止構造を有する有機ＥＬ素子表示装置への適用に適する表示装置に関する。

有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence：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正孔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。ところが、有機ＥＬ素子を用いた表示装置（すなわち有機ＥＬ表示装置）は、吸湿によって有機ＥＬ素子の有機層の劣化が生じ、各有機ＥＬ素子における発光輝度が低下したり、発光が不安定になる等、経時的な安定性が低くかつ寿命が短いと言った課題がある。

そこで、このような表示装置（有機ＥＬ表示装置）においては、例えば図６に示すように、基板１０１における有機ＥＬ素子やその他の回路が形成された素子形成面１０１ａ側に、封止のためのカバー材１０２を配置し、基板１０１とカバー材１０２との周縁部をシール材１０３で封止している。また、さらに水蒸気などの浸入を防ぐ保護膜としてシール材１０３の外側を硬質な炭素膜で覆う構成が提案されている。これにより、基板１０１上に形成された有機ＥＬ素子を外部から完全に遮断することができ、有機ＥＬ素子の酸化による劣化を促す水分や酸素等の物質が、外部から浸入することを防ぐことができるとしている（下記特許文献１参照）。

またこの他にも、図７に示すように、基板１０１における有機ＥＬ素子やその他の回路が形成された素子形成面１０１ａ側に、接着剤１０５を介して封止のためのカバー材１０２を貼り合わせた完全固体型の表示装置もある。

特開２００２−９３５７６（図１および段落３９〜４５）

しかしながら、上述した構成の表示装置においては、表示装置内部に残存する水分、例えば、表示装置の製造工程中に発生してそのまま表示装置内に残存している異物（ダスト）に吸着している水分の拡散を防ぐことはできず、このような水分拡散によるＥＬ層の劣化を防止することは困難であった。

特に、有機ＥＬ素子を用いた表示装置においては、薄膜トランジスタを用いて構成された駆動回路を覆う状態で層間絶縁膜が設けられており、この層間絶縁膜上に有機ＥＬ素子が配列形成された構成となっている。この場合、駆動回路の形成によって生じる段差を軽減して平坦化された面上に有機ＥＬ素子を形成するために、例えば有機感光性絶縁膜などを用いた平坦化膜として層間絶縁膜を形成する。ところが、有機材料からなる層間絶縁膜は水を通し易いため、上述したようにして異物に付着したまま表示装置内に取り残された水分が有機材料からなる層間絶縁膜を通して拡散し易かった。

そこで本発明は、表示装置内に残存する水分の拡散による有機ＥＬ素子の劣化を防止でき、これにより長期信頼性に優れた表示装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の表示装置は、基板上に有機ＥＬ素子を配列形成してなる表示領域と、表示領域の周囲における基板上に有機ＥＬ素子の駆動回路を設けてなる周辺領域とを備えると共に、基板上の全域を覆う有機絶縁膜が設けられたもので、特に、有機絶縁膜が、表示領域を囲む位置において当該有機絶縁膜部分を除去した分離溝によって内周部と外周部とに分離されている構成であることを特徴としている。

このような構成の表示装置では、表示領域を囲む位置に設けられた分離溝によって、基板上の全域を覆う有機絶縁膜が内周部と外周部とに分断された状態となっている。このため、有機絶縁膜の外周部に対応する部分に存在する水分が、有機絶縁膜内を通過して表示領域が配置された内周部に浸入することはなく、表示領域における水分による有機ＥＬ素子の劣化が防止される。特に、表示領域を囲んで、表示領域と周辺領域との間に、有機絶縁膜を分断する分離溝を設けることで、駆動回路が配置された周辺領域に存在する水分が有機絶縁膜を介して表示領域に浸入することが防止されるため、より効果的に上述した有機ＥＬ素子の劣化が防止される。

以上説明したように本発明の表示装置によれば、表示装置内に存在する水分が有機絶縁膜を介して表示領域内に浸入することによる有機ＥＬ素子の劣化を防止できるため、表示装置の長期信頼性を図ることが可能になる。

以下、本発明の表示装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１（１）は第１実施形態の表示装置の構成を示す平面図であり、図１（２）は図１（１）におけるＡ−Ａ’部の概略断面図である。尚、図１（１）においては、説明のために構成要素の一部を切り欠いた図面となっている。

先ず、図１（１）の平面図に示すように、表示装置１は、有機ＥＬ素子ＥＬを発光素子として用いたいわゆる有機ＥＬ表示装置であり、ガラス基板や他の透明材料等を用いて構成された基板（ここでは支持基板とする）２の上方に、有機ＥＬ素子ＥＬが配列形成された表示領域３と、その周辺に設けられた周辺領域４と、後にＩＣチップや回路基板が実装される実装領域５を備えている。

このうち、表示領域３は、支持基板２の上方に配列された各画素に、有機ＥＬ素子ＥＬを設けてなる。また、この表示パネル１がアクティブマトリックス型の表示装置を構成するものであれば、各画素には有機ＥＬ素子と共にこの有機ＥＬ素子を駆動するための画素回路（図示省略）が設けられる。各駆動回路には、薄膜トランジスタがスイッチング素子として設けられている。

そして、この表示領域３を囲む周辺領域４には、有機ＥＬ素子ＥＬに走査信号やデータ信号を送る駆動回路（図示省略）が配置されている。これらの駆動回路も、薄膜トランジスタを用いて構成されている。尚、各周辺領域４に設けられた駆動回路は、相互に接続された状態で設けられていることとする。

また、実装領域５には、例えば周辺領域４に配置された駆動回路に外部信号を入力するための端子６が配列形成されている。

以上のような表示領域３、周辺領域４、および実装領域５が設けられた表示装置１の層構成は、図１（１）および図１（２）に示すようである。すなわち、支持基板２上には、表示領域３の画素回路や周辺領域４の駆動回路が形成された回路形成層１１（断面図のみに図示）が設けられている。そして、この回路形成層１１を覆う状態で、支持基板２上の全面に有機絶縁膜１２が平坦化絶縁膜として設けられている。

さらに、この有機絶縁膜１２によって平坦化された面上に、有機ＥＬ素子ＥＬが配列形成されたＥＬ層１３（断面図のみに図示）が設けられている。また、表示領域３および周辺領域４における支持基板２上には、有機ＥＬ素子ＥＬ（ＥＬ層１３）を覆う状態で無機絶縁膜１４（断面図のみに図示）が設けられている。尚、無機絶縁膜１４は、実装領域５には設けられておらず、実装領域５には有機絶縁膜１２が露出した状態となっている。

そして、無機絶縁膜１４で覆われた表示領域３および周辺領域４における支持基板２上には、接着剤層１５（断面図のみに図示）を介して対向基板１７が貼り合わせられており、これらの支持基板２と対向基板１７とで挟まれた部分に、表示領域３に形成された有機ＥＬ素子ＥＬが封止された状態となっている。尚、この接着材層１５は、透水性が極めて低い材料が用いられ封止樹脂として機能する。

尚、図１（１）の平面図においては、層構造の説明のため、有機絶縁膜１２と対向基板１７の一部を切り欠いた図を示している。

以上のような層構造を有する第１実施形態の表示装置１においては、有機絶縁膜１２に分離溝ａが設けられており、この分離溝ａによって、有機絶縁膜１２が内周部１２ａと外周部１２ｂとに分離されているところに特徴がある。

この分離溝ａは、有機絶縁膜１２を完全に除去した溝形状の部分であり、表示領域３を囲む位置に、好ましくは表示領域３の全周を囲む状態で設けられていることとする。また、この分離溝ａは、好ましくは、図示したように表示領域３と周辺領域４との間に設けられていることとする。

図２（Ｂ）には、図１（２）の概略断面図におけるＢ部の拡大断面図を示し、図２（Ｂ’）には図１（２）の概略断面図における（Ｂ’）部の拡大断面図を示す。尚、Ｂ部および（Ｂ’）部は、図１（２）の図面上奥行き方向に重なる位置であることとする。以下に、先の図１を参照しつつ、図２（Ｂ）および図２（Ｂ’）の拡大断面図に基づいて、分離溝ａおよびその周辺の詳細な層構造を説明する。

図２（Ｂ）に示すように、支持基板２上の表示領域３および周辺領域４には、画素回路や駆動回路を構成する薄膜トランジスタＴｒが設けられており、これら薄膜トランジスタＴｒを覆う状態で無機絶縁膜２１が設けられている。そして、この無機絶縁膜２１に設けた接続孔２１ａを介して、薄膜トランジスタＴｒのソース／ドレインを構成する半導体層２３に接続させた配線２５が、無機絶縁膜２１上に設けられている。これらの薄膜トランジスタＴｒおよび配線２５によって、表示領域３の画素回路および周辺領域４の駆動回路が構成されている。ここまでが、図１（２）を用いて説明した回路形成層１１となる。

そして、これらの配線２５を覆う状態で、無機絶縁膜２１上に第１有機絶縁膜２７が設けられている。この第１有機絶縁膜２７は、感光性組成物からなり平坦化絶縁膜として塗布形成されている。そして、第１有機絶縁膜２７には、リソグラフィー処理によって、表示領域３と周辺領域４との間に表示領域３を囲む分離溝ａ１が設けられている。

このような第１有機絶縁膜２７上の表示領域３には、有機ＥＬ素子ＥＬが配列形成されている。この有機ＥＬ素子ＥＬは、第１有機絶縁膜２７に設けた接続孔２７ａを介して配線２５に接続された下部電極３１を備えている。この下部電極３１は、陽極（または陰極）として用いられるもので、画素電極としてパターニングされており、その周囲が第２有機絶縁膜３３で覆われて中央部のみが広く露出した状態となっている。この第２有機絶縁膜３３は、例えば感光性組成物からなる。そして、リソグラフィー処理により、下部電極３１上を広く開口する開口分部が形成され、また第１有機絶縁膜２７の分離溝ａ１に重なる分離溝ａ２が形成された構成となっている。

このため、本第１実施形態においては、第１有機絶縁膜２７と第２有機絶縁膜３３とで、図１を用いて説明した有機絶縁膜１２が構成されることになる。また、第１有機絶縁膜２７に設けられた分離溝ａ１と、第２有機絶縁膜３３に設けられた分離溝ａ２とで、図１を用いて説明した分離溝ａが構成されることになる。

そして、第２有機絶縁膜３３から露出している各下部電極３１上には、それぞれパターニングされた状態で、少なくとも発光層を備えた有機層３５が積層されている。この有機層３５に設けられる発光層は、当該発光層に注入された正孔と電子との再結合によって発光を生じる有機材料からなることとする。またさらに、このようにパターニングされた各有機層３５と第２有機絶縁膜３３の上方には、下部電極３１との間に絶縁性が保たれた状態で上部電極３７が配置形成されている。この上部電極３７は、陰極（または陽極）として用いられるもので、各有機ＥＬ素子ＥＬに共通の電極として形成されており、表示領域３を覆っている。

ここでは、以上のような構成の有機ＥＬ素子ＥＬが配列形成されている層が、図１（２）を用いて説明したＥＬ層１３となっている。

そして、以上の有機絶縁膜１２および有機ＥＬ素子ＥＬを覆う状態で、上述した無機絶縁膜１４、接着剤層１５が設けられ、これらを介して対向基板１７が設けられた構成となっている。

また、図２（Ｂ’）に示すように、上述した構成の有機ＥＬ素子ＥＬの上部電極３７は、その端部が周辺領域４に上部電極配線３７ａとして延設され、所定の位置において周辺領域４の駆動回路に接続されている。このため、上部電極配線３７ａは、表示領域３を囲んで配置される分離溝ａを横断して周辺領域４に延設されることになる。このため、分離溝ａの側壁においては、表示領域３の配線２５および周辺領域の配線２５と、上部電極配線３７ａとの絶縁状態が保たれるように、有機絶縁膜１２（第１有機絶縁膜２７）の内壁厚さを確保することが重要である。

さらに、上部電極配線３７ａが分離溝ａ内を横切る部分においては、表示領域３の配線２５と周辺領域４の配線２５とを、無機絶縁膜２１の下層に設けられた接続用配線を介して接続させる。ここでは、例えば薄膜トランジスタＴｒを構成する半導体層２３と同一層で構成された半導体層部分を接続用配線２３ａとし、この接続用配線２３ａによって表示領域３の配線２５と周辺領域４の配線２５との接続を図ることとする。これにより、上部電極配線３７ａに対してショートさせることなく、表示領域３の配線２５と周辺領域４の配線２５とを接続させる。

以上のような構成の表示装置１によれば、図１、図２を用いて説明したように、表示領域３を囲む状態で有機絶縁膜１２に設けられた分離溝ａによって、支持基板２上の全域を覆う有機絶縁膜１２が内周部１２ａと外周部１２ｂとに分断された状態となっている。このため、有機絶縁膜１２の外周部１２ｂに対応する部分に存在する水分が、有機絶縁膜１２内を通過して内周部１２ａに浸入することはない。したがって、この内周部１２ａで覆われた位置に配置された表示領域３においての、水分による有機ＥＬ素子ＥＬの劣化が防止される。

特に、分離溝ａは、表示領域３を囲む状態で、表示領域３と周辺領域４との間に設けられているため、駆動回路が配置された周辺領域４に存在する水分が有機絶縁膜１２を介して表示領域２に浸入することが防止されることになる。したがって、周辺領域４における駆動回路の作製工程において発生した異物（ダスト）にすい分が吸着していた場合であっても、この水分の表示領域２への浸入が防止され、より効果的に、上述した有機ＥＬ素子の劣化を防止することが可能になる。尚、表示領域３に対してできるだけ近い位置において表示領域３を囲む様に、上述した分離溝ａを設けることが好ましい。これにより、有機絶縁膜１２の内周部１２ａの体積が縮小され、この部分を介しての有機ＥＬ素子ＥＬへの水分到達量が削減されるのである。

以上説明したように、水分による有機ＥＬ素子ＥＬの劣化が防止されるため、表示装置１の長期信頼性を図ることが可能になる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態の表示装置における特徴部分を示す要部拡大断面図である。このうち、図３（Ｂ）は、先の図１（２）の概略断面図におけるＢ部に相当する拡大断面図を示し、図３（Ｂ’）には図１（２）の概略断面図における（Ｂ’）部に相当する拡大断面図を示す。これらの図に示す第２実施形態の表示装置１ａが、第１実施形態の表示装置と異なるところは、分離溝ａの底部に、分離溝ａによる段差を軽減するための無機材料パターン４１を配置した点にあり、他の構成は同様であることとする。

ここで、無機材料パターン４１は、分離溝ａの底部の開口幅Ｗよりも十分に広い幅Ｗ１を有している。そして、この無機材料パターン４１上のみに、分離溝ａの底部が確実に位置するように構成することで、分離溝ａの段差が均一に低減された構成となっている。このような無機材料パターン４１は、例えば、表示領域３および周辺領域４の配線２５と同一層をパターニングしてなるものであって良い。この場合、無機材料パターン４１は、配線２５に対して十分な絶縁性を保ってパターニングされていることとする。

そして、特に図３（Ｂ’）に示すように、有機ＥＬ素子ＥＬの上部電極３７から引き出された上部電極配線３７ａが分離溝ａを横切る部分においては、配線２５と同一材料からなる無機材料パターン４１に接続させて上部電極配線３７ａが配線される。

尚、無機材料パターン４１は、絶縁性材料からなるものであっても良い。このような場合であっても、無機材料パターン４１は、分離溝ａの底部の開口幅Ｗよりも十分に広い幅Ｗ１を有し、この無機材料パターン４１上のみに分離溝ａの底部が確実に位置するように構成することは同様である。

このような構成の表示装置１ａであっても、表示領域３と周辺領域４との間に、有機絶縁膜１２を内周部１２ａと外周部１２ｂとに分断する分離溝ａを設けているため、第１実施形態と同様に表示領域３における水分による有機ＥＬ素子ＥＬの劣化が防止される。

しかも、本第２実施形態の表示装置１ａにおいては、分離溝ａの底部に無機材料パターン４１を設けて、分離溝ａによる段差を軽減した構成となっている。このため、有機絶縁膜１２上に設けられた無機絶縁膜１４において、分離溝ａによる段差形状を覆う部分のストレスが緩和される。したがって、このストレスによるクラックの発生などを防止でき、クラック部分からの水分の浸入を防止することができる。

さらに、分離溝ａによる段差を軽減したことにより、この分離溝ａを横断して周辺領域４に延設される上部電極配線３７ａの膜厚を確保し易くなる。これにより、分離溝ａの側壁部分においての、上部電極配線３７ａの抵抗値の上昇や断線を防止することができる。

尚、分離溝ａの段差を軽減するための無機材料パターン４１が、表示領域３および周辺領域４の配線２５と同一層をパターニングしてなるものとした場合、工程数を増加させることなく、無機材料パターン４１を設けることが可能である。

＜第３実施形態＞
図４（１）は第３実施形態の表示装置の構成を示す平面図であり、図４（２）は図４（１）におけるＡ−Ａ’部の概略断面図である。これらの図に示す第３実施形態の表示装置１ｂが、先に説明した第１実施形態および第２実施形態の表示装置と異なるところは、支持基板２上に対向基板１７が配置されている部分の最外周部分において、有機絶縁膜１２を除去した封止領域４５を設けた点にあり、他の構成は同様であることとする。

すなわち、第３実施形態の表示装置１ｂにおいては、表示領域３と周辺領域４との間に、表示領域３を囲む状態で有機絶縁膜１２を除去した分離溝ａが設けられている。そして、この分離溝ａの外周に、周辺領域４をも囲む状態で有機絶縁膜１２を除去した封止領域４５が設けられているのである。この封止領域４５は、上述したように支持基板２上に対向基板１７が配置されている部分の最外周であることとする。そして、分離溝ａで分離された有機絶縁膜１２の外周部１２ｂは、有機絶縁膜１２上に設けられた無機絶縁膜１４（断面図のみに図示）によって両側側壁および上面が完全に覆われ、さらに接着剤層１５（断面図のみに図示）によって封止された状態となっている。つまり、支持基板２と対向基板１７とに狭持された部分においては、有機絶縁膜１２が外部に露出されない構成となっているのである。

このような構成の表示装置１ｂによれば、表示領域３と周辺領域４との間に、有機絶縁膜１２を内周部１２ａと外周部１２ｂとに分断する分離溝ａを設けているため、第１実施形態と同様に表示領域３における水分による有機ＥＬ素子ＥＬの劣化が防止される。

しかも、本第３実施形態の表示装置１ｂにおいては、支持基板２と対向基板１７との周縁部において、有機絶縁膜１２を除去した封止領域４５を設けたことにより、表示装置１ｂの外部からの水分の浸入を防止できる。これにより、さらに確実に表示領域３においての水分による有機ＥＬ素子ＥＬの劣化が防止されると共に、周辺領域４においても水分による金属材料の腐食などを防止できる。

＜第４実施形態＞
図５は、第４実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。この図に示す第４実施形態の表示装置１ｃが、先に説明した第３実施形態の表示装置と異なるところは、支持基板２と対向基板１７との間が中空部分となっている点にあり、他の構成は同様であることとする。

すなわち、第４実施形態の表示装置１ｃにおいては、表示領域３と周辺領域４との間の分離溝ａの外周で、周辺領域４をも囲む状態で有機絶縁膜１２を除去した周縁部において、支持基板２と対向基板１７との間に接着性の封止剤４７を狭持させる。そして、この封止剤４７によって、支持基板２に対して対向基板１７を貼り合わせると共に、支持基板２と対向基板１７との間の中空部分を封止した構成となっている。

このような構成の第４実施形態の表示装置１ｃであっても、表示領域３と周辺領域４との間に、有機絶縁膜１２を内周部１２ａと外周部１２ｂとに分断する分離溝ａを設けているため、第１実施形態と同様に表示領域３における水分による有機ＥＬ素子ＥＬの劣化を防止し、信頼性の向上を図ることが可能になる。

第１実施形態の表示装置の構成を示す図である。 第１実施形態の表示装置の構成を示す要部拡大断面図である。 第２実施形態の表示装置の構成を示す要部拡大断面図である。 第３実施形態の表示装置の構成を示す図である。 第４実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。 従来の表示装置の構成を示す概略断面図である。 従来の表示装置の他の構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…表示装置、２…支持基板、３…表示領域と、駆動回路、４…周辺領域、１２…有機絶縁膜、１２ａ…内周部、１２ｂ…外周部、２１…無機絶縁膜、２３ａ…接続配線、２５…配線、３７…上部電極、３７ａ…上部電極配線、４１…無機材料パターン、ａ…分離溝、ＥＬ…有機ＥＬ素子

Claims (6)

1. 基板上に有機ＥＬ素子を配列形成してなる表示領域と、当該表示領域の周囲における前記基板上に前記有機ＥＬ素子の駆動回路を設けてなる周辺領域とを備えると共に、前記駆動回路が形成された基板上の全域を覆う有機絶縁膜が設けられた表示装置において、
   前記有機絶縁膜は、前記表示領域を囲む位置において当該有機絶縁膜部分を除去した分離溝により、内周部と外周部とに分離されている
   ことを特徴とする表示装置。
2. 請求項１記載の表示装置において、
   前記分離溝は、前記表示領域と前記周辺領域との間に設けられている
   ことを特徴とする表示装置。
3. 請求項１記載の表示装置において、
   前記有機絶縁膜は、前記基板上に設けられた駆動回路を埋め込むと共に前記有機ＥＬ素子の下地となる平坦化絶縁膜として構成され、
   前記分離溝の底部には、当該分離溝による段差を軽減するための無機材料パターンが配置されている
   ことを特徴とする表示装置。
4. 請求項３記載の表示装置において、
   前記無機材料パターンは絶縁性であり、
   前記有機ＥＬ素子の上部電極が、前記有機絶縁膜の上部および前記無機材料パターンの上部で配線されて前記周辺領域に引き出されている
   ことを特徴とする表示装置。
5. 請求項３記載の表示装置において、
   前記無機材料パターンは、前記駆動回路を構成する配線と同一層をパターニングしてなり、
   前記有機ＥＬ素子の上部電極が、前記無機材料パターンを介して前記周辺領域に引き出されている
   ことを特徴とする表示装置。
6. 請求項１記載の表示装置において、
   前記分離溝よりも内周側に配置された配線と外周側に配置された配線とが、前記有機絶縁膜の下層の無機絶縁膜で覆われた配線によって接続されている
   ことを特徴とする表示装置。
   

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