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JP2016143606A - 有機el装置、及び電子機器 - Google Patents

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JP2016143606A JP2015020008A JP2015020008A JP2016143606A JP 2016143606 A JP2016143606 A JP 2016143606A JP 2015020008 A JP2015020008 A JP 2015020008A JP 2015020008 A JP2015020008 A JP 2015020008A JP 2016143606 A JP2016143606 A JP 2016143606A
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卓 赤川
健 腰原
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健 腰原
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Abstract

【課題】信頼性を向上させることができる有機EL装置、及び電子機器を提供する。【解決手段】有機EL素子が設けられた素子基板10と、素子基板10と対向するように配置された対向基板41と、有機EL素子と対向基板41との間に配置された、無機材料からなる第1封止層34a、平坦化された第2封止層34b、無機材料からなる第3封止層34cを少なくとも有する封止層34と、封止層34と対向基板41との間に配置された充填剤42と、を備え、対向基板41は、素子基板10の端部のいずれかから所定の間隙をあけた領域内に配置され、充填剤42は、素子基板10と対向基板41との間から間隙にはみ出すように配置され、第2封止層34bの端部は、充填剤42により覆われている。【選択図】図5

Description

本発明は、有機EL装置、及び電子機器に関する。
上記有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置は、陽極(画素電極)と陰極(対向電極)との間に発光材料からなる発光層が挟持された構造を有している。更に、有機EL装置は、これらをシール材及び充填剤を介して素子基板と対向基板とが貼り合わされている。また、素子基板には、有機EL装置と外部機器とを電気的に接続する接続端子が設けられている。
例えば、特許文献1には、接続端子が配置された領域を除いて、素子基板の端部と対向基板の端部とが平面視でほぼ同じ位置に配置された構造の有機EL装置が開示されている。
特開2014−89803号公報
しかしながら、大型基板(マザー基板)に複数の有機EL装置を同時に形成する場合、素子基板の端部と対向基板の端部とがほぼ同じ位置になるように形成すると、充填剤が隣りの有機EL装置側にはみ出すという課題がある。
一方、素子基板の端部より対向基板の端部が平面視で内側になるように(小さくなるように)形成すると、保護するべき有機EL装置の部分(例えば、封止膜)がはみ出るという課題がある。また、保護するべき部分を対向基板により保護しようとすると、非表示領域が大きくなるという課題がある。
本発明の態様は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る有機EL装置は、有機EL素子が設けられた第1基板と、前記第1基板と対向するように配置された第2基板と、前記有機EL素子と前記第2基板との間に配置された、無機材料からなる第1封止層、平坦化された第2封止層、無機材料からなる第3封止層を少なくとも有する封止層と、前記封止層と前記第2基板との間に配置された充填剤と、を備え、前記第2基板は、前記第1基板の端部のいずれかから所定の間隙をあけた領域内に配置され、前記充填剤は、前記第1基板と前記第2基板との間から前記間隙にはみ出すように配置され、前記第2封止層の端部は、前記充填剤により覆われていることを特徴とする。
本適用例によれば、平面視で第2封止層を充填剤や第2基板によって覆うので、封止層を外的な衝撃から保護することが可能となり、第2封止層が破壊されることを抑えることができる。よって、水分などが封止層を介して有機EL素子に侵入することを抑えることができる。また、第1基板の端部より第2基板の端部が内側になるように(小さくなるように)配置されているので、充填剤が基板の端部側にはみ出る量を抑えることが可能となり、非表示領域が過剰に大きくなることを抑えることができる。よって、大型基板(マザー基板)で形成した場合のように、充填剤が隣りの有機EL装置側にはみ出すことを抑えることができる。
[適用例2]上記適用例に係る有機EL装置において、前記第2封止層の端部は、平面視で前記第2基板の端部より内側に配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、第2封止層の端部が第2基板の端部より内側になるように配置されているので、第2封止層を覆う充填剤が第2基板の端部から外側にはみ出す量を抑えることができる。よって、大型基板(マザー基板)で形成した場合のように、充填剤が隣りの有機EL装置の領域にはみ出すことを抑えることができる。
[適用例3]上記適用例に係る有機EL装置において、前記充填剤の端部から前記第2封止層の端部までの距離は、前記第2封止層と前記第2基板との間の前記充填剤の厚みと比して長いことが好ましい。
本適用例によれば、第2封止層を覆う充填剤において、第2封止層の端部から充填剤の端部までの距離より、前記第2封止層と前記第2基板との間の前記充填剤の厚みと比して長いので、充填剤により外的な衝撃から封止層を保護することができる。
[適用例4]上記適用例に係る有機EL装置において、前記第2基板は、前記充填剤が配置される側の外縁にテーパが形成されていることが好ましい。
本適用例によれば、充填剤側の第2基板の外縁にテーパが形成されているので、第2基板と充填剤との接触する部分を第2基板の端部側より内側にすることができる。よって、充填剤が第2基板の端部から外側にはみ出す量を抑えることが可能となり、大型基板(マザー基板)で形成した場合のように、充填剤が隣りの有機EL装置の領域にはみ出すことを抑えることができる。
[適用例5]上記適用例に係る有機EL装置において、前記テーパは、平面視で前記第2封止層と重ならない位置に形成されていることが好ましい。
本適用例によれば、第2封止層と重ならない領域にテーパが形成されているので、第2封止層を充填剤で覆うことができると共に、充填剤の端部を、第2封止層の端部から第2基板の端部との間になるように留めておくことができる。よって、充填剤が第2封止層の端部から外側に過剰に広がらないようにすることが可能となり、隣りの有機EL装置の領域にはみ出すことを防ぐことができる。
[適用例6]上記適用例に係る有機EL装置において、平面視で前記有機EL素子を含む領域に表示領域を有し、前記表示領域の縁から前記第2封止層の端部までの距離は、前記第2封止層の端部から前記第2基板の端部までの距離よりも長いことが好ましい。
本適用例によれば、第2封止層の端部から第2基板の端部までの距離の方が短い(薄い)ので、第2封止層の端部を過剰に充填剤で覆うことを抑えることができる。よって、隣りの有機EL装置の領域に充填剤がはみ出すことを防ぐことができる。
[適用例7]上記適用例に係る有機EL装置において、前記第3封止層の上、かつ、平面視で前記第2封止層の端部より外側に、突起部が設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、突起部を設けることにより、第2封止層の端部を充填剤で覆った際に、過剰な充填剤が隣りの領域にはみ出る(流れる)ことを抑えることができる。
[適用例8]上記適用例に係る有機EL装置において、前記突起部は、カラーフィルター、前記カラーフィルター間に配置される隔壁層、オーバーコート層のいずれかの材料で形成されていることが好ましい。
本適用例によれば、上記の材料を用いて突起部を形成することにより、新たな製造工程を追加することなく形成することができる。
[適用例9]本適用例に係る電子機器は、上記有機EL装置を備えることを特徴とする。
本適用例によれば、上記有機EL装置を備えているので、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
第1実施形態の有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図。 有機EL装置の構成を示す概略平面図。 画素の配置を示す概略平面図。 図3に示す有機EL装置のA−A’線に沿う概略断面図。 図2に示す有機EL装置のB−B’線に沿う概略断面図。 有機EL装置の製造方法を示すフローチャート。 有機EL装置の製造方法のうち一部の製造工程を示す概略図。 電子機器としてのヘッドマウントディスプレイの構成を示す概略図。 第2実施形態の有機EL装置の構造を示す概略断面図。 第3実施形態の有機EL装置の構造を示す概略断面図。 変形例の有機EL装置の構造を示す概略断面図。 変形例の有機EL装置の構造を示す概略断面図。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
(第1実施形態)
<有機EL装置>
まず、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス(EL)装置について、図1〜図3を参照して説明する。図1は第1実施形態の有機EL装置の電気的な構成を示す等価回路図、図2は第1実施形態の有機EL装置の構成を示す概略平面図、図3は第1実施形態における画素の配置を示す概略平面図である。
図1に示すように、本実施形態の有機EL装置100は、互いに交差する複数の走査線12及び複数のデータ線13と、複数のデータ線13のそれぞれに対して並列する複数の電源線14とを有している。複数の走査線12が接続される走査線駆動回路16と、複数のデータ線13が接続されるデータ線駆動回路15とを有している。また、複数の走査線12と複数のデータ線13との各交差部に対応してマトリックス状に配置された複数のサブ画素18を有している。
サブ画素18は、発光素子である有機EL素子30と、有機EL素子30の駆動を制御する画素回路20とを有している。
有機EL素子30は、陽極として機能する画素電極31と、陰極として機能する対向電極33と、画素電極31と対向電極33との間に設けられた有機発光層を含む機能層32とを有している。このような有機EL素子30は電気的にダイオードとして表記することができる。
画素回路20は、スイッチング用トランジスター21と、蓄積容量22と、駆動用トランジスター23とを含んでいる。2つのトランジスター21,23は、例えばnチャネル型もしくはpチャネル型の薄膜トランジスター(TFT;Thin Film transistor)やMOSトランジスターを用いて構成することができる。
スイッチング用トランジスター21のゲートは走査線12に接続され、ソースまたはドレインのうち一方がデータ線13に接続され、ソースまたはドレインのうち他方が駆動用トランジスター23のゲートに接続されている。
駆動用トランジスター23のソースまたはドレインのうち一方が有機EL素子30の画素電極31に接続され、ソースまたはドレインのうち他方が電源線14に接続されている。駆動用トランジスター23のゲートと電源線14との間に蓄積容量22が接続されている。
走査線12が駆動されてスイッチング用トランジスター21がオン状態になると、そのときにデータ線13から供給される画像信号に基づく電位がスイッチング用トランジスター21を介して蓄積容量22に保持される。
該蓄積容量22の電位すなわち駆動用トランジスター23のゲート電位に応じて、駆動用トランジスター23のオン/オフ状態が決まる。そして、駆動用トランジスター23がオン状態になると、電源線14から駆動用トランジスター23を介して画素電極31と対向電極33とに挟まれた機能層32にゲート電位に応じた量の電流が流れる。有機EL素子30は、機能層32を流れる電流量に応じて発光する。
なお、画素回路20の構成は、これに限定されない。例えば、画素電極31と駆動用トランジスター23との間に設けられ、画素電極31と駆動用トランジスター23との間の導通を制御する発光制御用トランジスターを備えていてもよい。
図2に示すように、有機EL装置100は、第1基板としての素子基板10と、素子基板10に対向するように配置された第2基板としての対向基板41とを有している。素子基板10には、表示領域E1(図中、破線で表示)と、表示領域E1の外側にダミー領域E2(図中、二点鎖線で表示)とが設けられている。ダミー領域E2の外側は非表示領域である。
表示領域E1には、サブ画素18がマトリックス状に配置されている。サブ画素18は、前述したように発光素子である有機EL素子30を備えており、スイッチング用トランジスター21及び駆動用トランジスター23の動作に伴って、赤(R)、緑(G)、青(B)のうちいずれかの色の発光が得られる構成となっている。
本実施形態では、同色の発光が得られるサブ画素18が第1の方向に配列し、異なる色の発光が得られるサブ画素18が第1の方向に対して交差(直交)する第2の方向に配列した、所謂ストライプ方式のサブ画素18の配置となっている。以降、上記第1の方向をY方向とし、上記第2の方向をX方向として説明する。なお、素子基板10におけるサブ画素18の配置はストライプ方式に限定されず、モザイク方式、デルタ方式であってもよい。
ダミー領域E2には、主として各サブ画素18の有機EL素子30を発光させるための周辺回路が設けられている。例えば、図2に示すように、X方向において表示領域E1を挟んだ位置にY方向に延在して一対の走査線駆動回路16が設けられている。一対の走査線駆動回路16の間で表示領域E1に沿った位置に検査回路17が設けられている。
素子基板10には、一対の走査線駆動回路16に沿ったY方向と検査回路17に沿ったX方向とに延在して、ダミー領域E2を囲むように配置された配線層29を有している。有機EL素子30の対向電極33は、複数の有機EL素子30すなわち複数のサブ画素18に亘って共通陰極として形成されている。また、対向電極33は、表示領域E1から非表示領域に至るように形成され、非表示領域において上記配線層29と電気的に接続されている。
素子基板10は、対向基板41よりも大きく、対向基板41からY方向にはみ出た一辺部(図中の下方の基板10の端部とダミー領域E2との間の辺部;以降、端子部11tと呼ぶ)に、外部駆動回路との電気的な接続を図るための複数の接続用端子101がX方向に配列している。
複数の接続用端子101には、フレキシブル回路基板(FPC)105が接続されている。FPC105には、駆動用IC110が実装されている。駆動用IC110は前述したデータ線駆動回路15を含むものである。
FPC105は、駆動用IC110の入力側に配線を介して接続される入力端子102と、駆動用IC110の出力側に配線を介して接続される出力端子(図示省略)とを有している。
素子基板10側のデータ線13や電源線14は、接続用端子101及びFPC105を介して駆動用IC110に電気的に接続されている。走査線駆動回路16や検査回路17に接続された配線は、接続用端子101とFPC105を介して駆動用IC110に電気的に接続されている。
共通陰極としての対向電極33もまた配線層29及び接続用端子101、並びにFPC105を介して駆動用IC110に電気的に接続されている。したがって、端子部11tに配列した複数の接続用端子101のいずれかに、駆動用IC110からの制御信号や駆動用電位(VDD)などが供給される。
素子基板10側の複数の接続用端子101とFPC105側の出力端子とを電気的に接続する方法は、公知の方法を用いることができ、例えば熱可塑性の異方性導電フィルムを用いる方法や熱硬化型の異方性接着剤を用いる方法が挙げられる。
次に、図3を参照してサブ画素18の構成とその平面的な配置について説明する。本実施形態における有機EL装置100は、白色発光が得られる有機EL素子30と、赤(R)、緑(G)、青(B)の着色層を含むカラーフィルター36とを組み合わせて構成されている。
図3に示すように、赤(R)の発光が得られるサブ画素18R、緑(G)の発光が得られるサブ画素18G、青(B)の発光が得られるサブ画素18BがX方向に順に配列している。同色の発光が得られるサブ画素18はY方向に配列している。X方向に配列した3つのサブ画素18R,18G,18Bを1つの画素19として表示がなされる構成になっている。
本実施形態において、X方向におけるサブ画素18R,18G,18Bの配置ピッチは5μm未満である。X方向に0.5μm〜1.0μmの間隔を置いてサブ画素18R,18G,18Bが配置されている。Y方向におけるサブ画素18R,18G,18Bの配置ピッチはおよそ10μm未満である。
サブ画素18における画素電極31は略矩形状であって、長手方向がY方向に沿って配置されている。画素電極31を発光色に対応させて画素電極31R,31G,31Bと呼ぶこともある。
各画素電極31R,31G,31Bの外縁を覆って絶縁性の隔壁28が形成されている。これによって、各画素電極31R,31G,31B上に開口部28aが形成され、隔壁28に設けられた開口部28a内において画素電極31R,31G,31Bのそれぞれが機能層32と接することとなる。開口部28aの平面形状もまた略矩形状となっている。
なお、略矩形状とは、長方形、長方形の角部が丸くなった形状、長方形の短辺側が円弧になった形状などを含むものである。
カラーフィルター36の赤(R)の着色層36Rは、Y方向に配列する複数の画素電極31Rと重なるように形成されている。緑(G)の着色層36Gは、Y方向に配列する複数の画素電極31Gと重なるように形成されている。青(B)の着色層36Bは、Y方向に配列する複数の画素電極31Bと重なるように形成されている。つまり、異なる色の着色層36R,36G,36Bは、Y方向に延在してストライプ状に形成され、且つX方向に互いに接して形成されている。
次に、有機EL装置100のサブ画素の構造について、図4を参照して説明する。図4は、図3のA−A’線に沿った有機EL装置の構造を示す概略断面図である。なお、図4は、表示領域E1におけるサブ画素18の構造を示す。
図4に示すように、有機EL装置100は、基材11と、基材11上に順に形成された、画素回路20と、有機EL素子30と、複数の有機EL素子30を封止する封止層34と、カラーフィルター36とを含む素子基板10を備えている。また、素子基板10に対して対向配置された第2基板としての対向基板41を備えている。
対向基板41は、例えばガラスなどの透明基板からなり、素子基板10において封止層34上に形成されたカラーフィルター36を保護すべく、充填剤42を介して素子基板10に対向配置されている。
サブ画素18R,18G,18Bの機能層32からの発光は、後述する反射層25で反射されると共に、カラーフィルター36を透過して対向基板41側から取り出される。すなわち、有機EL装置100はトップエミッション型の発光装置である。
基材11は、有機EL装置100がトップエミッション型のため、ガラスなどの透明基板や、シリコンやセラミックスなどの不透明な基板を用いることができる。以降、画素回路20に薄膜トランジスターを用いた場合を例に説明する。
基材11の表面を覆って第1絶縁膜27aが形成される。画素回路20における例えば駆動用トランジスター23の半導体層23aが第1絶縁膜27a上に形成される。半導体層23aを覆ってゲート絶縁膜として機能する第2絶縁膜27bが形成される。第2絶縁膜27bを介して半導体層23aのチャネル領域と対向する位置にゲート電極23gが形成される。ゲート電極23gを覆って第1層間絶縁膜24が300nm〜2μmの膜厚で形成される。
第1層間絶縁膜24は、画素回路20の駆動用トランジスター23などを覆うことによって生じた表面の凹凸を無くすように平坦化処理が施される。半導体層23aのソース領域23sとドレイン領域23dとにそれぞれ対応して、第2絶縁膜27bと第1層間絶縁膜24とを貫通するコンタクトホールが形成される。
これらのコンタクトホールを埋めるようにして導電膜が形成され、パターニングされて駆動用トランジスター23に接続される電極や配線が形成される。また、上記導電膜は、光反射性の例えばアルミニウム、あるいはアルミニムとAg(銀)やCu(銅)との合金などを用いて形成され、これをパターニングすることによって、サブ画素18ごとに独立した反射層25が形成される。
図4では図示を省略したが、画素回路20におけるスイッチング用トランジスター21や蓄積容量22も基材11上に形成される。
反射層25と第1層間絶縁膜24とを覆って10nm〜2μmの膜厚で第2層間絶縁膜26が形成される。また、後に画素電極31と駆動用トランジスター23とを電気的に接続させるためのコンタクトホールが第2層間絶縁膜26を貫通して形成される。
第1絶縁膜27a、第2絶縁膜27b、第1層間絶縁膜24、第2層間絶縁膜26を構成する材料としては、例えばシリコンの酸化物や窒化物、あるいはシリコンの酸窒化物を用いることができる。
第2層間絶縁膜26に形成されたコンタクトホールを埋めるように、第2層間絶縁膜26を覆って導電膜が成膜され、この導電膜をパターニングすることによって画素電極31(31R,31G,31B)が形成される。画素電極31(31R,31G,31B)は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜を用いて形成される。なお、サブ画素18ごとに反射層25を設けない場合は、画素電極31(31R,31G,31B)として光反射性を有するアルミニムやその合金を用いて形成してもよい。
各画素電極31R,31G,31Bの外縁部を覆って隔壁28が形成される。これによって画素電極31R,31G,31B上に開口部28aが形成される。隔壁28は例えばアクリル系の感光性樹脂を用いて、1μm程度の高さで各画素電極31R,31G,31Bをそれぞれ区画するように形成される。
なお、本実施形態では、各画素電極31R,31G,31Bを互いに絶縁状態とするために感光性樹脂からなる隔壁28を形成したが、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いて各画素電極31R,31G,31Bを区画してもよい。
機能層32は、各画素電極31R,31G,31Bに接するように、真空蒸着法やイオンプレーティング法などの気相プロセスを用いて形成され、隔壁28の表面も機能層32で覆われる。なお、機能層32は隔壁28のすべての表面を覆う必要はなく、隔壁28で区画された領域に機能層32が形成されればよいので、隔壁28の頭頂部は機能層32で覆われる必要はない。
機能層32は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層を有する。本実施形態では、画素電極31に対して、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層をそれぞれ気相プロセスを用いて成膜し、順に積層することによって機能層32が形成されている。なお、機能層32の層構成は、これに限定されず、キャリアである正孔や電子の移動を制御する中間層を含んでいてもよい。
有機発光層は、白色発光が得られる構成であればよく、例えば、赤色の発光が得られる有機発光層と、緑色の発光が得られる有機発光層と、青色の発光が得られる有機発光層とを組み合わせた構成を採用することができる。
機能層32を覆って共通陰極としての対向電極33が形成される。対向電極33は、例えばMgとAgとの合金を光透過性と光反射性とが得られる程度の膜厚(例えば10nm〜30nm)で成膜することによって形成される。これによって、複数の有機EL素子30ができあがる。
なお、対向電極33を光透過性と光反射性とを有する状態に形成することによって、サブ画素18R,18G,18Bごとの反射層25と対向電極33との間で光共振器を構成してもよい。
次に、水や酸素などが浸入しないように複数の有機EL素子30を覆う封止層34が形成される。本実施形態の封止層34は、対向電極33側から順に、第1封止層34a、第2封止層34b、第3封止層34cが積層されたものである。
第1封止層34a及び第3封止層34cとしては、光透過性を有すると共に優れたガスバリア性を有する無機材料である例えば酸窒化シリコン(SiON)などを用いることが好ましい。
第1封止層34a及び第3封止層34cの形成方法としては、真空蒸着法やスパッタ法を挙げることができる。第1封止層34aや第3封止層34cの膜厚を厚くすることで高いガスバリア性を実現できるが、その一方で膨張や収縮によってクラックが生じ易い。したがって、200nm〜400nm程度の膜厚に制御することが好ましく、本実施形態では第2封止層34bを挟んで第1封止層34aと第3封止層34cとを重ねることで高いガスバリア性を実現している。
第2封止層34bは、熱安定性に優れた例えばエポキシ系樹脂や塗布型の無機材料(酸化シリコンなど)を用いて形成することができる。また、第2封止層34bをスクリーンなどの印刷法や定量吐出法などにより塗布形成すれば、第2封止層34bの表面を平坦化することができる。つまり、第2封止層34bは第1封止層34aの表面の凹凸を緩和する平坦化層としても機能させることができる。第2封止層34bの厚みは、1μm〜5μmである。
封止層34上には、各色のサブ画素18R,18G,18Bに対応した着色層36R,36G,36Bが形成される。着色層36R,36G,36Bを含むカラーフィルター36の形成方法としては、色材を含む感光性樹脂材料を塗布して感光性樹脂層を形成し、これをフォトリソグラフィー法で露光・現像して形成する方法が挙げられる。着色層36R,36G,36Bの膜厚は、どの色も同じでもよいし、少なくとも1色を他の色と異ならせてもよい。
素子基板10と対向基板41とは、透明樹脂材料などからなる充填剤42を介して、対向するように配置されている。透明樹脂材料としては、例えばウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ポリオレフィン系などの樹脂材料を挙げることができる。
<第1実施形態の有機EL装置の全体構造>
次に、第1実施形態の有機EL装置の全体構造について、図5を参照して説明する。図5は、図2に示す有機EL装置のB−B’線に沿う概略断面図である。なお、有機EL装置における外周部を主に説明するため、画素回路20や有機EL素子30などの詳細な図示は省略する。
図5に示すように、第1実施形態の有機EL装置100は、上記したように、素子基板10を構成する基材11上に駆動用トランジスター23などが形成された画素回路層20aが設けられている。画素回路層20a上には、有機発光層などを有する機能層32が設けられている。機能層32は、陰極として機能する対向電極33によって覆われている。
対向電極33上には、対向電極33上及び基材11上の全体に亘って、封止層34を構成する第1封止層34aが形成されている。第1封止層34aの上には、第2封止層34bが形成されている。なお、第2封止層34bの端部34b1は、平面視で対向基板41の端部41aより内側になるように(小さくなるように)配置されている。言い換えれば、第2封止層34bは、平面視で対向基板41によって覆われるように形成されている。
第2封止層34bの上には、第2封止層34b上及び基材11上の全体に亘って第3封止層34cが形成されている。第3封止層34cの上には、平面視で機能層32の領域を含むようにカラーフィルター36が形成されている。カラーフィルター36の上には、充填剤42が設けられている。なお、充填剤42の端部42aは、第2封止層34bの端部34b1と基材11の端部11aとの間になるように配置されている。
充填剤42の厚みは、例えば、10μmである。好ましい範囲としては、2μm〜30μm程度である。充填剤42が薄いと、異物が封止層34に当接して破損する恐れがある。一方、充填剤42が厚いと、有機EL装置100が大きくなってしまう。更に、充填剤42の厚みが厚いと光学的なロスが発生する恐れがある。
充填剤42の上には、対向基板41が配置されている。なお、対向基板41の端部41aは、平面視で充填剤42が基材11の端部11aからはみ出ない様にするべく、平面視で基材11の端部11aより内側に配置されることが好ましい。
充填剤42の端部42aから第2封止層34bの端部34b1までの距離は、0.1mm〜0.5mm程度であれば、第2封止層34bを確実に保護することができる。なお、上記した充填剤42の端部42aから第2封止層34bの端部34b1までの距離(厚みともいう)は、充填剤42の厚みよりも長い。そして、充填剤42の端部42aから第2封止層34bの端部34b1までの距離は、充填剤42の厚みよりも1桁以上異なることが好ましい。
また、対向基板41から充填剤42がはみ出す幅は、10μm〜300μm程度である。この幅は、充填剤42の塗布量や押圧力の厚みによって調整が可能となっている。
表示領域から第2封止層34bの端部34b1までの距離は、例えば、0.5mm〜1.0mmである。第2封止層34bの端部34b1から対向基板41の端部41aまでの距離は、0.3mm〜0.8mm程度である。
つまり、第2封止層34bの端部34b1は、表示領域側に配置される。これにより、第2封止層34bの端部34b1が対向基板41の端部41aの側に配置される場合と比較して、確実に充填剤42や対向基板41によって第2封止層を保護することができる。
このようにすることにより、封止層34を構成する平坦化層としての機能を果たす第2封止層34bが、平面視で対向基板41によって覆われるので、第2封止層34bが外部からの接触により破損することを防ぐことができる。これにより、封止層34から水分が侵入して有機EL素子30にダメージを与えることを抑えることができる。
加えて、基材11の端部11aより対向基板41の端部41aが内側になるように配置されているので、非表示領域を過剰に広くすることなく、大型基板11W(図7(a)参照)で複数の有機EL装置100を同時に形成する場合のように、充填剤42が隣りの有機EL装置100側にはみ出すことを抑えることができる。また、小型な有機EL装置100を提供することができる。
<有機EL装置の製造方法>
次に、第1実施形態の有機EL装置の製造方法について、図6及び図7を参照して説明する。図6は、有機EL装置の製造方法を示すフローチャートである。図7は、有機EL装置の製造方法のうち一部の製造工程を示す概略図である。
なお、本実施形態では、大型基板11W(マザー基板)に、複数の有機EL装置100を同時に形成する場合を例に説明する。図7(a)は、複数の有機EL装置100が面付けされた大型基板11Wを示す概略平面図である。図7(b)は、図7(a)に示す大型基板のC−C’線に沿う概略断面図である。
まず、基材11上に、画素回路20などを含む要素回路層20a、有機EL素子30などを含む機能層32、対向電極33などを形成する。これらを形成する方法は、公知の方法を用いて製造することができる。
次に、図6に示すように、ステップS11では、封止層34を形成する。具体的には、図7(b)に示すように、対向電極33及び基材11上の全体を覆うように、第1封止層34aを形成する。第1封止層34aを形成する方法としては、例えばシリコンの酸窒化物(SiON)を真空蒸着する方法が挙げられる。
次に、第1封止層34aを覆う第2封止層34bを形成する。第2封止層34bの形成方法としては、例えば、透明性を有するエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の溶媒とを含む溶液を用い、印刷法や定量吐出法で該溶液を塗布して乾燥することにより、エポキシ樹脂からなる第2封止層34bを形成する。
なお、第2封止層34bは、エポキシ樹脂などの有機材料を用いて形成することに限定されず、前述したように、塗布型の無機材料を印刷法により塗布し、これを乾燥・焼成することによって、第2封止層34bとしての酸化シリコン膜を形成してもよい。
続いて、第2封止層34bを覆う第3封止層34cを形成する。第3封止層34cの形成方法は、第1封止層34aと同じであって、例えばシリコンの酸窒化物(SiON)を真空蒸着する方法が挙げられる。
次に、ステップS12では、カラーフィルター36(36R,36G,36B)を形成する。具体的には、公知の製造方法、例えば、各色材を含む感光性樹脂をスピンコート法で塗布して乾燥することにより感光性樹脂層を形成し、感光性樹脂を露光・現像することにより各着色層を形成する。
次に、ステップS13では、充填剤42を塗布する。具体的には、まず、カラーフィルター36を覆うように、接着性を有する透明樹脂材料を塗布する。透明樹脂材料は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂である。
次に、ステップS14では、対向基板41を貼り合わせる。具体的には、充填剤42が塗布された基材11に対して対向基板41を所定の位置に対向配置して、例えば、対向基板41を基材11側に押圧する。これにより、素子基板10と対向基板41とが貼り合わされる。
次に、ステップS15では、図7(a)に示すように、素子基板10間の仮想のスクライブラインSLに沿って大型基板11Wを切断することにより、個々の有機EL装置100を取り出す。切断方法としては、超硬チップやダイヤモンドチップを使ったスジ入れスクライブ法やダイヤモンドブレードを使ったダイシング法が挙げられる。
このように製造することにより、図7(b)に示すように、充填剤42が隣りの有機EL装置100側にはみ出すことを抑えることができる。
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器について、図8を参照して説明する。図8は、電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ(HMD)の構成を示す概略図である。
図8に示すように、ヘッドマウントディスプレイ1000は、上記有機EL装置100を備えたものであり、眼鏡のような形状を有する本体部115と、使用者の手で持つことが可能な程度の大きさを有する制御部200と、を備える。
本体部115と制御部200とは、有線または無線で、通信可能に接続される。本実施形態では、本体部115と制御部200とがケーブル300で通信可能に接続されている。そして、本体部115と制御部200とは、このケーブル300を介して、画像信号や制御信号を通信する。
本体部115は、右目用表示部115Aと、左目用表示部115Bとを備えている。右目用表示部115Aは、右目用画像の画像光を形成する画像形成部120Aを備える。左目用表示部115Bは、左目用画像の画像光を形成する画像形成部120Bを備える。
画像形成部120Aは、眼鏡型の本体部115において眼鏡のつる部分(右側)に収容されている。一方、画像形成部120Bは、眼鏡型の本体部115において眼鏡のつる部分(左側)に収容されている。
本体部115には、光透過性を有する視認部131Aが設けられている。視認部131Aは、右目用画像の画像光を使用者の右目に向けて射出する。また、ヘッドマウントディスプレイ1000においては、視認部131Aが光透過性を有し、視認部131Aを介して周囲を視認可能となっている。
また、本体部115には、光透過性を有する視認部131Bが設けられている。視認部131Bは、左目用画像の画像光を使用者の左目に向けて射出する。また、ヘッドマウントディスプレイ1000においては、視認部131Bが光透過性を有し、視認部131Bを介して周囲を視認可能となっている。
制御部200は、操作部210と、操作ボタン部220、を備える。使用者は、制御部200の操作部210や操作ボタン部220に対して操作入力を行い、本体部115に対する指示を行う。
なお、上記有機EL装置100が搭載される電子機器としては、ヘッドマウントディスプレイ1000の他、例えば、ヘッドアップディスプレイ(HUD)、プロジェクター、スマートフォン、EVF(Electrical View Finder)、携帯電話、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、照明機器など各種電子機器に用いることができる。
以上詳述したように、第1実施形態の有機EL装置100、及び電子機器によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)第1実施形態の有機EL装置100によれば、平面視で第2封止層34bを充填剤42や対向基板41によって覆うので、封止層34(第2封止層34b)を外的な衝撃から保護することが可能となり、第2封止層34bが破壊されることを抑えることができる。よって、水分などが封止層34を介して有機EL素子30に侵入することを抑えることができる。また、素子基板10を構成する基材11の端部11aより対向基板41の端部41aが内側になるように(小さくなるように)配置されているので、充填剤42が対向基板41の端部41a側にはみ出す量を抑えることが可能となり、非表示領域が過剰に大きくなることを抑えることができる。よって、大型基板(マザー基板)11Wで形成した場合のように、充填剤42が隣りの有機EL装置100側にはみ出すことを抑えることができる。
(2)第1実施形態の有機EL装置100によれば、第2封止層34bを覆う充填剤42において、第2封止層34bの端部34b1から充填剤42の端部42aまでの厚みより、第2封止層34bから対向基板41までの厚みの方が薄いので、光学的なロスを少なくすることができる。
(3)第1実施形態の有機EL装置100によれば、表示領域の縁から第2封止層34bの端部34b1までの距離と比較して、第2封止層34bの端部34b1から対向基板41の端部41aまでの距離の方が短いので、第2封止層34bの端部34b1を過剰に充填剤42で覆うことを抑えることができる。よって、隣りの有機EL装置100の領域に充填剤42がはみ出すことを防ぐことができる。
(4)第1実施形態の電子機器によれば、上記有機EL装置100を備えているので、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
(第2実施形態)
<有機EL装置>
次に、第2実施形態の有機EL装置について、図9を参照して説明する。図9は第2実施形態の有機EL装置の構造を示す概略断面図である。
第2実施形態の有機EL装置111は、上述の第1実施形態の有機EL装置100と比べて、対向基板141の形状が異なり、その他の部分については概ね同様である。このため第2実施形態では、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
図9に示すように、第2実施形態の有機EL装置111は、対向基板141における充填剤42側の外周縁にテーパ141aが形成されている。具体的には、テーパ141aが形成されている領域は、平面視で封止層34を構成する第2封止層34bと重ならない位置(平面視で第2封止層34bより外側)に形成されていることが好ましい。
このようにテーパ141aを形成することにより、充填剤42の端部42aを、対向基板41の端部41aと第2封止層34bの端部34b1との間に留めておくことが可能となる。言い換えれば、充填剤42の塗布状態を制御しやすい。よって、充填剤42が過剰に広がらないようにすることができ、隣りの有機EL装置111の領域にはみ出さないようにすることができる。
また、テーパ141aを設けることにより、対向基板141の外周縁が角の場合(テーパの前の状態)のように角が欠けて異物が発生することを抑えることができる。また、テーパ141aを第2封止層34bと平面視で重ならない位置に形成するので、テーパ141aのエッジによって第2封止層34bにダメージを与えることを抑えることができる。
また、対向基板41の平面的な大きさを第1実施形態と比較して大きく形成した場合でも、テーパ141aが形成されているので、充填剤42が対向基板41の端部41aより外側にはみ出すことを抑えることができる。
充填剤42の厚みは、第1実施形態と同様に、例えば、10μmである。好ましい範囲としては、2μm〜30μm程度である。表示領域から第2封止層34bの端部34b1までの距離は、例えば、0.5mm〜1.0mmである。また、第2封止層34bの端部34b1から対向基板41の端部41aまでの距離は、例えば、0.3mm〜0.8mm程度である。
以上詳述したように、第2実施形態の有機EL装置111によれば、以下に示す効果が得られる。
(5)第2実施形態の有機EL装置111によれば、充填剤42側の対向基板41の外縁にテーパ141aが形成されているので、対向基板41と充填剤42との接触する部分を対向基板41の端部41aより内側にすることができる。よって、充填剤42が対向基板41の端部41aから外側にはみ出す量を抑えることが可能となり、大型基板(マザー基板)11Wで形成した場合のように、充填剤42が隣りの有機EL装置111の領域にはみ出すことを抑えることができる。また、充填剤42の位置をテーパ141aによって制御することができる。
(6)第2実施形態の有機EL装置111によれば、第2封止層34bと重ならない領域にテーパ141aが形成されているので、第2封止層34bを充填剤42で覆うことができると共に、充填剤42の端部42aを、第2封止層34bの端部34b1と対向基板41の端部41aとの間になるように留めておくことができる。よって、充填剤42が第2封止層34bの端部34b1から外側に過剰に広がらないようにすることが可能となり、隣りの有機EL装置111の領域にはみ出すことを防ぐことができる。
(7)第2実施形態の有機EL装置111によれば、テーパ141aを設けることにより、対向基板141の外周縁が角の場合(テーパの前の状態)のように角が欠けて異物が発生することを抑えることができる。加えて、テーパ141aを第2封止層34bと平面視で重ならない位置に形成するので、テーパ141aのエッジによって第2封止層34bにダメージを与えることを抑えることができる。
(第3実施形態)
<有機EL装置>
次に、第3実施形態の有機EL装置について、図10を参照して説明する。図10は第3実施形態の有機EL装置の構造を示す概略断面図である。
第3実施形態の有機EL装置112は、上述の第1実施形態の有機EL装置100と比べて、平面視で、基材11の端部11aと充填剤42の端部42aとの間に突起部36aを有する部分が異なり、その他の部分については概ね同様である。このため第3実施形態では、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
図10に示すように、第3実施形態の有機EL装置112は、上記したように、平面視で第2封止層34bを覆うように対向基板41が配置されている。更に、第3封止層34c上における外縁部に、第3実施形態の特徴部分である突起部36aが形成されている。
突起部36aは、例えば、カラーフィルター36のいずれかの材料と同じ材料で形成されている。同じ材料で形成することにより、カラーフィルター36を製造する工程と同時に突起部36aを形成することができる。よって、新たに製造工程を追加することなく突起部36aを製造することができる。
このように、突起部36aを形成することにより、カラーフィルター36の上に充填剤42を塗布した際、及び対向基板41を貼り合せた際、充填剤42が隣りの有機EL装置112の領域にはみ出ることを抑えることができる。この結果、封止層34を覆うように形成された充填剤42を、平面視で、基材11の端部11aと封止層34を構成する第2封止層34bの端部34b1との間に留めることが可能となる。
以上詳述したように、第3実施形態の有機EL装置112によれば、以下に示す効果が得られる。
(8)第3実施形態の有機EL装置112によれば、第3封止層34cの上、かつ、平面視で第2封止層34bの端部34b1より外側に、突起部36aを設けることにより、第2封止層34bの端部34b1を充填剤42で覆った際に、過剰な充填剤42が隣りの領域にはみ出る(流れる)ことを抑えることができる。言い換えれば、充填剤42をせき止めることができる。よって、小型化された有機EL装置112を提供することができる。
なお、本発明の態様は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、本発明の態様の技術範囲に含まれるものである。また、以下のような形態で実施することもできる。
(変形例1)
上記した第3実施形態のように、突起部36aの材料は、カラーフィルター36と同じ材料で形成することに限定されず、以下の材料を用いるようにしてもよい。図11は、変形例の有機EL装置113の構造を示す概略断面図である。なお、図11に示す有機EL装置113は、画素領域の断面構造を示している。
図11に示すように、変形例の有機EL装置113は、カラーフィルター36を構成する各着色層36R,36G,36Bの間に、隔壁層としての絶縁層35が形成されている。具体的には、ストライプ状に絶縁層35が形成されている。絶縁層35の断面形状は、例えば、封止層34に接する底面が頭頂部よりも大きい台形状である。
絶縁層35は、色材を含まない感光性樹脂材料からなる。つまり、絶縁層35の形成方法は、色材を含まない感光性樹脂材料をスピンコート法などを用いて基材11の全面に亘って塗布して感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を露光・現像することで絶縁層35を形成する。
カラーフィルター36の形成工程では、絶縁層35を覆って色材を含む感光性樹脂材料をスピンコート法などを用いて基材11の全面に亘って塗布して感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を露光・現像することで、絶縁層35間に各着色層36R,36G,36Bを形成する。したがって、封止層34上における絶縁層35の高さは、各着色層36R,36G,36Bの膜厚よりも小さい(低い)。
このように、異なる色のサブ画素18の着色層間に絶縁層35を形成すれば、異なる色のサブ画素18の有機EL素子30からの発光が本来透過すべき着色層と異なる色の着色層を透過する割合が減少するので、視角特性における赤色光と緑色光、緑色光と青色光、青色光と赤色光の混色や色バランスの変化を低減することができる。
このように、絶縁層35を形成する形態の場合、突起部に絶縁層35の材料を用いることができる。また、絶縁層35の製造工程と同じ工程で突起部を製造することができるので、製造工程を新たに追加することなく、突起部を製造することができる。
また、図11に示すように、カラーフィルター36を覆うようにオーバーコート層37が形成されている。オーバーコート層37は、封止層34上に形成された着色層36R,36G,36Bの表面の凹凸を緩和すると共に、カラーフィルター36を保護する目的で形成される。オーバーコート層37は、例えばアクリル系やポリイミド系の感光性樹脂材料を用いて、カラーフィルター36を覆うように形成される。オーバーコート層37の厚みはおよそ0.5μm〜1μmである。
このように、オーバーコート層37を形成する形態の場合、突起部にオーバーコート層37の材料を用いることができる。また、オーバーコート層37の製造工程と同じ工程で突起部を製造することができるので、製造工程を新たに追加することなく、突起部を製造することができる。
以上のように、突起部は、カラーフィルター36の材料で形成することに限定されず、絶縁層35と同じ材料でもよいし、オーバーコート層37と同じ材料で形成するようにしてもよい。
(変形例2)
上記したように、第2封止層34bの端部34b1は、対向基板41の端部41aより内側に配置されることに限定されず、図12に示すようにしてもよい。図12は、変形例の有機EL装置114の構造を示す概略断面図である。
図12に示すように、変形例2の有機EL装置114は、平面視で、第2封止層34bの端部34b1に対して、対向基板41の端部41aの方が内側になるように構成されている。つまり、平面的な対向基板41の大きさを、第2封止層34bの大きさより小さくしている。
これによれば、対向基板41が上記の実施形態と比較して小さいので、素子基板10との位置合わせ精度を確保するためのマージンを減らせることができる。また、充填剤42が隣りの有機EL装置114の側にはみ出すことを抑えることができる。一方、第2封止層34bは対向基板41により保護されない部分があるものの、充填剤42によって保護することができる。
(変形例3)
上記した第1実施形態のように、有機EL装置100にカラーフィルター36を配置したが、このような構成に限定されず、カラーフィルター36がない形態であってもよい。
10…第1基板としての素子基板、11…基材、11W…大型基板、11a…端部、11t…端子部、12…走査線、13…データ線、14…電源線、15…データ線駆動回路、16…走査線駆動回路、17…検査回路、18…サブ画素、18B,18G,18R…サブ画素、19…画素、20…画素回路、20a…画素回路層、21…スイッチング用トランジスター、22…蓄積容量、23…駆動用トランジスター、23a…半導体層、23d…ドレイン領域、23g…ゲート電極、23s…ソース領域、24…第1層間絶縁膜、25…反射層、26…第2層間絶縁膜、27a…第1絶縁膜、27b…第2絶縁膜、28…隔壁、28a…開口部、29…配線層、30…有機EL素子、30a…有機EL素子層、31…画素電極、31B,31G,31R…画素電極、32…機能層、33…対向電極、34…封止層、34a…第1封止層、34b…第2封止層、34c…第3封止層、35…絶縁層、36…カラーフィルター、36B,36G,36R…着色層、36a…突起部、37…オーバーコート層、41…第2基板としての対向基板、41a…端部、42…充填剤、42a…端部、100,111,112,113…有機EL装置、101…接続用端子、102…入力端子、105…FPC、110…駆動用IC、115…本体部、115A…右目用表示部、115B…左目用表示部、120A,120B…画像形成部、131A,131B…視認部、141…対向基板、141a…テーパ、200…制御部、210…操作部、220…操作ボタン部、300…ケーブル、1000…ヘッドマウントディスプレイ。

Claims (9)

  1. 有機EL素子が設けられた第1基板と、
    前記第1基板と対向するように配置された第2基板と、
    前記有機EL素子と前記第2基板との間に配置された、無機材料からなる第1封止層、平坦化された第2封止層、無機材料からなる第3封止層を少なくとも有する封止層と、
    前記封止層と前記第2基板との間に配置された充填剤と、を備え、
    前記第2基板は、前記第1基板の端部のいずれかから所定の間隙をあけた領域内に配置され、
    前記充填剤は、前記第1基板と前記第2基板との間から前記間隙にはみ出すように配置され、
    前記第2封止層の端部は、前記充填剤により覆われていることを特徴とする有機EL装置。
  2. 請求項1に記載の有機EL装置であって、
    前記第2封止層の端部は、平面視で前記第2基板の端部より内側に配置されていることを特徴とする有機EL装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の有機EL装置であって、
    前記充填剤の端部から前記第2封止層の端部までの距離は、前記第2封止層と前記第2基板との間の前記充填剤の厚みと比して長いことを特徴とする有機EL装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の有機EL装置であって、
    前記第2基板は、前記充填剤が配置される側の外縁にテーパが形成されていることを特徴とする有機EL装置。
  5. 請求項4に記載の有機EL装置であって、
    前記テーパは、平面視で前記第2封止層と重ならない位置に形成されていることを特徴とする有機EL装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の有機EL装置であって、
    平面視で前記有機EL素子を含む領域に表示領域を有し、
    前記表示領域の縁から前記第2封止層の端部までの距離は、前記第2封止層の端部から前記第2基板の端部までの距離よりも長いことを特徴とする有機EL装置。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の有機EL装置であって、
    前記第3封止層の上、かつ、平面視で前記第2封止層の端部より外側に、突起部が設けられていることを特徴とする有機EL装置。
  8. 請求項7に記載の有機EL装置であって、
    前記突起部は、カラーフィルター、前記カラーフィルター間に配置される隔壁層、オーバーコート層のいずれかの材料で形成されていることを特徴とする有機EL装置。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の有機EL装置を備えていることを特徴とする電子機器。
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