JP6512833B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は表示装置に関する。本発明が開示する一実施形態は、表示装置の封止構造に関する。

有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと呼ぶ。）表示装置は、各画素に発光素子が設けられ、個別に発光を制御することで画像を表示する。発光素子は、一方をアノード電極、他方をカソード電極として区別される一対の電極間に有機ＥＬ材料を含む層（以下、「発光層」ともいう）を挟んだ構造を有している。有機ＥＬ表示装置は、一方の電極が画素ごとに個別画素電極として設けられ、他方の電極は複数の画素に跨がって共通の電位が印加される共通画素電極として設けられている。有機ＥＬ表示装置は、この共通画素電極の電位に対し、個別画素電極の電位を画素ごとに印加することで、画素の発光を制御している。

有機ＥＬ表示装置は、かねてから水分に弱いことが指摘されている。水分により発光層を構成する有機ＥＬ材料が劣化することにより、発光しない画素が発生する。有機ＥＬ表示装置では、非発光画素による表示不良はダークスポットと呼ばれている。

有機ＥＬ表示装置では、発光層への水分の侵入を防止するために、基板の上側を覆って平滑化するために形成された平坦化膜を分割する領域を設け、その平坦化膜の側面及び上面を導電膜で覆った構造を開示している（特許文献１参照）。有機ＥＬ表示装置の画素領域にはバンク層と呼ばれる画素を区画する部材が設けられる。このバンク層に開口部を設け、その開口部を共通画素電極で覆う構造により水分の侵入を防ぐ構造が開示されている（特許文献２、３参照）。

特開２００５−１６４８１８ 特開２００５−３０２７０７ 特開２０１１−０４０４１３

しかしながら、有機ＥＬ表示装置は複数の被膜が積層され、パターニングされた複雑な構造を有している。そのため、特許文献１で開示される有機ＥＬ表示装置のように、平坦化膜の側面及び上面を導電膜で覆ったとしても、発光層が表示領域から延伸した場合に、発光層の端部が、水分を含むバンク層と接触してしまうという問題がある。また、特許文献２及び３で開示される有機ＥＬ表示装置のように、バンク層を使ってパネル周囲の防水性を高めようとしても、バンク層に内包された水分が発光層へ侵入してしまうという問題がある。

本発明は、表示装置の外部から侵入する水分と、表示領域内に内包される水分の両方から発光層を保護する構造を有する表示装置を提供することを目的の一つとする。

本発明による表示装置の一態様は、複数の画素が配列された表示領域と、表示領域の外周部に設けられた第１の封止領域とを有し、表示領域は、複数の画素の各々に設けられた個別画素電極と、個別画素電極の上層に設けられ、複数の画素に連続して設けられた共通画素電極と、個別画素電極と共通画素電極との間に設けられた発光層とを含み、第１の封止領域は、共通画素電極より下層に設けられた封止層と、表示領域から延長された共通画素電極とが積層された領域を含み、積層された領域が表示領域を囲んでいることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

本明細書において、ある部材又は領域が、他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限り、これは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく、他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。

＜第１実施形態＞
本実施形態に係る表示装置１００の構成を、図１を参照して説明する。表示装置１００は、第１基板１０２に表示領域１０６が設けられている。表示領域１０６は複数の画素１０８が配列することによって構成されている。表示領域１０６の上面には封止材としての第２基板１０４が設けられている。第２基板１０４は表示領域１０６を囲む第３の封止領域１１０によって、第１基板１０２に固定されている。第１基板１０２に形成された表示領域１０６は、封止材である第２基板１０４と第３の封止領域１１０によって大気に晒されないようにシール材を用いて封止されている。このような封止構造により画素１０８に設けられる発光素子１２４の劣化を抑制している。

第１基板１０２は、一端部に端子領域１１４が設けられている。端子領域１１４は第２基板１０４の外側に配置されている。端子領域１１４は、複数の接続端子１１６によって構成されている。接続端子１１６は、映像信号を出力する機器や電源などと表示パネルを接続する配線基板との接点を形成する。接続端子１１６におけるこの接点は、外部に露出している。第１基板１０２には端子領域１１４から入力された映像信号を表示領域１０６に出力するドライバ回路１１２が設けられていてもよい。

図２及び図３を参照し、本実施形態に係る表示装置１００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る表示装置１００の構成を示す平面図である。図３は、本実施形態に係る表示装置１００の構成を示す断面図である。

図２に示すように、基板１０２上に表示画面を形成する表示領域１０６には複数の画素が行列状に配列され、平面図には各々の画素の個別画素電極１２６を示している。そして、本実施形態においては、複数の個別画素電極１２６を囲むように封止層１４２が配置されている。周辺部には複数のカソードコンタクト１１８及び第２の封止領域１２０が設けられている。周辺部には、他の要素として表示領域１０６に信号を入力する垂直走査回路、水平回路等がさらに付加されていてもよい。

図３は、図２に示した表示装置１００のＡ−Ｂ線に沿った断面構造である。図３に示すように、表示領域１０６の複数の画素１０８の各々は、トランジスタ１２２及び発光素子１２４を有する。発光素子１２４は、例えば有機ＥＬ素子の場合、個別画素電極１２６と、これに対向して配置される共通画素電極１２８とで有機ＥＬ材料から成る発光層１３０を挟んだ構造を有している。個別画素電極１２６は画素ごとに独立しており、それぞれトランジスタ１２２と接続される。

本実施形態においては、行列状に配列された複数の画素１０８の周囲を囲むように、封止層１４２が設けられている。封止層１４２と共通画素電極１２８は接触する領域（第１の封止領域）を有し、第１の封止領域は、上面図において閉じた周の形状を成し、行列状に配置された複数の画素１０８を囲む。封止層１４２は、第２の封止領域１２０よりも内側に設けられている。これによって発光層１３０と、表示領域１０６外のバンク１３５とを分離している。発光層１３０は、可能な限り表示領域１０６外のバンク１３５等の有機物との接触を避けることが好ましく、封止層１４２の内側の端部は、可能な限り最外周の画素１０８の近傍へ配置されることが好ましい。また、封止層１４２の外側の端部は、可能な限り第２の封止領域１２０の近傍へ配置されることが好ましい。

封止層１４２は、図３に示すように、絶縁層１３６の上に形成されてよい。つまり、封止層１４２は、表示装置の製造工程において個別画素電極１２６と同じ材料且つ同じ工程で形成することができる。この場合、大きなプロセス変更を伴わず、構造的な変更のみにより封止層１４２を形成することができる。しかし、封止層１４２を形成する材料及び方法はこれに限られない。封止層１４２は水分の遮断性の高い材料であればよく、個別画素電極１２６以外の金属材料であってもよく、絶縁材料であってもよい。絶縁材料の場合は、水分の遮断性が高い窒化シリコン膜を用いることができる。

個別画素電極１２６は、発光層１３０で発生した光を共通画素電極１２８側に反射させるため、反射率の高い金属膜で形成されていることが好ましい。或いは、個別画素電極１２６を金属膜と透明導電膜との積層構造とし、光反射面が含まれる構造としてもよい。封止層１４２も個別画素電極１２６と同じ材料且つ同じ工程で形成することができるが、前述のように形成する材料及び方法はこれに限られない。

隣接する２つの画素１０８の間には、バンク１３２が設けられている。バンク１３２は、その端部が個別画素電極１２６の周縁部を覆うように設けられている。本実施形態においては、更に、バンク１３２は、封止層１４２の端部も覆うように設けられている。

バンク１３２は、個別画素電極１２６の端部で発光層１３０が十分に被覆されず、共通画素電極１２８と短絡するのを防ぎ、隣接する画素１０８間を絶縁するものであるので、絶縁材料で形成されることが好ましい。例えば、バンク１３２を形成するには、ポリイミドやアクリル等の有機材料、若しくは酸化シリコン等の無機材料を用いることが好ましい。

発光層１３０は複数の画素１０８に共通して設けられ、個別画素電極１２６及び画素１０８間のバンク１３２を覆うように設けられる。また、発光層１３０は表示領域１０６から、最外周の画素１０８を越えて延伸し、封止層１４２の一部を覆ってもよい。

発光層１３０が、例えば有機ＥＬ層から成る場合、低分子系又は高分子系の有機材料を用いて形成される。低分子系の有機材料を用いる場合、発光層１３０は発光性の有機材料を含む発光層１３０に加え、当該発光層を挟むように正孔注入層や電子注入層、更に正孔輸送層や電子輸送層等を含んで構成される。本実施形態においては、発光層１３０は、白色発光を呈するものを用い、カラーフィルタによってフルカラー発光を実現している。

発光層１３０上に配置された共通画素電極１２８は、前述のように封止層１４２上において共通画素電極１２８と接触する領域を有している。この接触した領域は閉じた周の形状を成し、行列状に配置された複数の画素を囲む。発光層１３０が封止層１４２まで延伸する場合は、共通画素電極１２８と封止層１４２が、発光層１３０の端部を被覆する。これらのような構造とすることで、発光層１３０と、表示領域１０６の外側から延伸するバンク１３５とが分離される。

共通画素電極１２８は、発光層１３０で発光した光を透過させるため、透光性を有しかつ導電性を有するＩＴＯ（酸化スズ添加酸化インジウム）やＩＺＯ（酸化インジウム・酸化亜鉛）等の透明導電膜で形成されていることが好ましい。または、共通画素電極１２８として、出射光が透過できる程度の膜厚で金属層を形成しても良い。

本実施形態のように第１の封止領域を設けることによって、発光層１３０への水分の侵入を効果的に遮断することができる。よって、水分への耐性が向上し、信頼性の高い表示装置１００を提供することができる。更に、第２の封止領域とともに水分の侵入経路を遮断する構造を二重で設けることによって、更に効果的に水分の侵入を遮断することができる。

共通画素電極１２８は、複数の画素１０８に共通して設けられ、基板１０２の周辺部に延伸している。基板の周辺部に設けられたカソードコンタクト１１８において、共通画素電極１２８と低電位電源線１２９が導通される。図２に示すように、周辺部の複数箇所にカソードコンタクト１１８を設けてもよい。また、本実施形態においては、カソードコンタクト１１８は周辺部に配置される態様を示したが、これに限られず、表示領域１０６内に配置されてもよいし、双方に配置されてもよい。

図示はしないが、封止層１４２を金属材料で形成した場合には、封止層１４２の下に低電位電源線１２９を延伸させ、カソードコンタクト１１８を設けて導通させてもよい。この場合、封止層１４２はダミー電極として作用する。配線自身の抵抗や配線間のコンタクト抵抗が大きくなると、個別画素電極１２６と共通画素電極１２８との電位差が、電圧降下により本来印加すべき電圧に比べて小さくなってしまい、発光素子１２４の発光量が落ちてしまうという問題（シェーディング）が発生するが、このような構造とすることによって、表示領域１０６とカソードコンタクト１１８間を短縮することができ、共通画素電極１２８の電位の制御性が向上し、シェーディングが抑制される。

個別画素電極１２６の下に、絶縁層１３６を介して補助電極１３４を設けてもよい。個別画素電極１２６、絶縁層１３６及び補助電極１３４によって、映像信号を保持するための容量を形成することができる。更に、補助電極１３４が平坦化膜１３３を覆う構造とすれば、平坦化膜１３３の水分が発光層１３０へ侵入することを抑制することができる。更に、補助電極１３４、封止層１４２及び共通画素電極１２８によって表示領域１０６の外側から延伸したバンク１３５を完全に被覆することができるため、更に水分の遮断性が向上する。

第２の封止領域１２０は、表示領域１０６を囲むように設けられている。図３に示した断面図からわかるように、第２の封止領域１２０内において、バンク１３５及び平坦化膜１３３は除去され、第２の封止領域１２０を境に平坦化膜１３３及びバンク１３５がそれぞれ分断されている。バンク１３５や平坦化膜１３３に有機物が用いられると、有機物が水分を伝搬する経路になり、外部から侵入した水分が発光素子１２４まで達して表示装置１００が劣化することが有り得る。そのため、バンク１３５及び平坦化膜１３３の両方を開口する第２の封止領域１２０を設け、その内部と外部に有機膜を分離して水分の伝搬経路を断つことが有効である。トランジスタ１２２のゲート絶縁膜１９６とトランジスタ１２２のゲート電極を覆う絶縁膜１９８はいずれも無機絶縁膜が好適である。.封止領域１２０において、絶縁層１３６、補助電極１３４、ゲート絶縁膜１９６、絶縁膜１９８、共通画素電極１２８、封止膜１３８は、互いに無機絶縁膜、金属材料、又は無機金属化合物材料が接触するような形態をとる。このことでこの封止領域１２０外部からの水分侵入が防がれる。バンク１３５、平坦化膜１３３のような有機絶縁膜で基本的に形成される材料は封止領域１２０にて除去されることで水分侵入が防がれる。

共通画素電極１２８上には、封止膜１３８を設けられる。封止膜１３８は、水分の浸入を遮断できる絶縁膜が好ましい。絶縁膜として無機絶縁膜が用いられる。多層構造となってもよく、無機絶縁膜に有機絶縁膜が挟まれる構造となってもよい。

例えば、絶縁膜として無機絶縁膜を使用する場合、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化系ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、窒化酸化ケイ素（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮｘＯｙ）等の膜を使用することができる（ｘ、ｙは任意）。また、これらの膜を積層した構造を使用してもよい。成膜方法としてはプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法を用いることができる。

絶縁膜として有機絶縁膜を使用する場合、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、シロキサン樹脂等の膜を使用することができる。また、これらの材料を積層した構造を使用してもよい。成膜方法としては蒸着法や蒸着重合法を用いることができる。

封止膜１３８としては更に、上記の無機絶縁膜及び有機絶縁膜を組み合わせて積層した構造を使用してもよい。

基板１０２には、第３の封止領域１１０によって基板１０２との間隔を保持された透明な対向基板１０４が被せられている。これら対向基板１０４、第３の封止領域１１０及び封止膜１３８によって囲まれた空間には、透明なエポキシ樹脂からなる充填剤１４０が充填されている。

本実施形態に示す表示装置１００は、発光素子１２４が発光した光を共通画素電極１２８側に出射する、いわゆるトップエミッション型の構造を有している。本実施形態においてはトップエミッション型を例示するが、これに限らず個別画素電極１２６側に出射する、いわゆるボトムエミッション型に適用することも可能である。

本実施形態による表示装置１００は、画素１０８を構成する個別画素電極１２６に加えて封止層１４２を画素１０８の周囲に設けることを特徴としている。封止層１４２と、その上層の共通画素電極１２８によって、それらの中間に配置される発光層１３０を被覆することによって、発光層１３０と、バンク１３５や平坦化膜１３３といった有機膜とを分離することができ、発光層１３０への水分の侵入経路を遮断し、信頼性の高い表示装置１００を提供することができる。これに加え、第２の封止領域１２０を設けることによって表示装置１００の水分の遮断性及び信頼性が更に向上する。

更に、本実施形態に係る表示装置１００の製造工程においては、大きなプロセス変更を伴わず、構造的な変更のみにより発光層１３０を、バンク１３５や平坦化膜１３３といった有機膜とを分離することができる。例えば、封止層１４２は個別画素電極１２６の形成と同じ工程で形成することができ、発光層１３０については成膜マスクの開孔領域を変更する等して堆積範囲を変更すればよい。

＜変形例１＞
図４及び図５を参照し、本実施形態の変形例に係る表示装置２００の概略構成について説明する。図４は、本実施形態の変形例に係る表示装置２００の概略構成を示す平面図である。図５は、本実施形態の変形例に係る表示装置２００の概略構成を示す断面図である。

本変形例による表示装置２００は、本実施形態の表示装置１００に比べて封止層１４２及び発光層１３０のレイアウトのみが異なっている。本変形例による表示装置２００は本実施形態による表示装置１００に比べて封止層１４２が第２の封止領域１２０付近まで大きく延伸し、発光層１３０も同様に大きく延伸している。封止層１４２は、閉じた周の形状を有し、その幅が２５０μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましい。ただし、発光層１３０の位置精度に応じて設定することが望ましく、発光層１３０端部の位置ばらつきの全範囲を包含できる位置と幅に設定できる。発光層１３０の端部は、行列状に配置された複数の画素の内、最外周に配置される画素から表示領域１０６の外側へ、２０μｍ以上、２５０μｍ以下の領域内まで延伸されることが好ましい。これによって、発光層１３０のパターニングの際の位置精度に関して、広い設計マージンを確保することができる。

＜変形例２＞
図６及び図７を参照し、本実施形態の変形例に係る表示装置３００の概略構成について説明する。図６は、本実施形態の変形例に係る表示装置３００の概略構成を示す平面図である。図７は、本実施形態の変形例に係る表示装置３００の概略構成を示す断面図である。

本変形例による表示装置３００は、本実施形態の表示装置１００に比べて、封止層１４２及び第２の封止領域１２０の間に、バンク１３５を分断する分離領域２１０を有する点で異なっている。これによって、水分の伝搬経路を三重で断つことができ、水分の遮断性が更に向上し、信頼性の高い表示装置を提供することができる。

＜変形例３＞
図８及び図９を参照し、本実施形態の変形例に係る表示装置４００の概略構成について説明する。図８は、本実施形態の変形例に係る表示装置４００の概略構成を示す平面図である。図９は、本実施形態の変形例に係る表示装置４００の概略構成を示す断面図である。

本変形例による表示装置４００は、本実施形態の表示装置１００に比べて、第２の封止領域１２０を有しない点で異なっている。表示装置１００乃至４００は、封止層１４２と共通画素電極１２８を用いて、発光層１３０を表示領域１０６外のバンク１３５や平坦化膜１３３から分離する構造によって水分の遮断性を確保することができるために、第２の封止領域１２０を必ずしも必要としない。また、バンク１３５を分断する分離領域２１０を有することよって、水分の伝搬経路を断つことができる。これによって、前述の表示装置１００、表示装置２００及び表示装置３００に比べて表示領域１０６を広く確保することができ、表示装置４００の狭額縁化を図ることができる。

＜変形例４＞
図１０を参照し、本実施形態の変形例に係る表示装置５００の概略構成について説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係る表示装置５００の概略構成を示す断面図である。

本変形例による表示装置５００は、本実施形態の表示装置１００に比べて、発光層１３０の構造が異なっている。前述の表示装置１００乃至４００は、白色光を発する発光層とカラーフィルタを設けてフルカラーを実現する方式を用いている。本変形例では、各画素１０８のサブ画素に、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層、白色発光層の個別発光層を塗り分けた態様を示している。個別発光層は、表示領域１０６の外に配置された封止層１４２上まで延伸している。個別発光層は、その端部が封止層１４２と共通画素電極１２８に被覆されることによって、表示領域１０６外のバンク１３５や平坦化膜１３３から分離される。

尚、本変形例は、表示装置１００のみならず、表示装置２００乃至４００との組み合わせも可能であることは言うまでもない。

以上、本発明の好ましい実施形態による表示装置１００乃至５００について説明した。しかし、これらは単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲はそれらには限定されない。実際、当業者であれば、特許請求の範囲において請求されている本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変更が可能であろう。よって、それらの変更も当然に、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。

１００、２００、３００、４００、５００・・・表示装置
１０１、１０２、１０４・・・基板
１０６・・・表示領域
１０８・・・画素
１１０・・・第３の封止領域
１１２・・・ドライバ回路
１１４・・・端子領域
１１６・・・接続端子
１１８・・・カソードコンタクト
１２０・・・第２の封止領域
１２２・・・トランジスタ
１２４・・・発光素子
１２６・・・個別画素電極
１２８・・・共通画素電極
１２９・・・低電位電源線
１３０・・・発光層
１３２・・・バンク
１３３・・・平坦化膜
１３４・・・補助電極
１３５・・・バンク
１３６、１９８・・・絶縁層
１３８・・・封止膜
１４０・・・充填材
１４２・・・封止層
１９６・・・ゲート絶縁膜

Claims (10)

1. 複数の画素が配列された表示領域と、
   前記表示領域の外周部に設けられた第１の封止領域とを有し、
   前記表示領域は、
   前記複数の画素の各々に設けられた個別画素電極と、
   前記個別画素電極の上に設けられ、前記複数の画素に連続して設けられた共通画素電極と、
   前記個別画素電極と前記共通画素電極との間に設けられた発光層とを含み、
   前記第１の封止領域は、
   前記共通画素電極より下に設けられた封止層と、前記表示領域から延長された前記共通画素電極とが積層された領域を含み、
   前記個別画素電極と前記封止層のそれぞれの下に、絶縁層を介して補助電極が設けられ、
   前記絶縁層は、前記画素において前記補助電極と前記個別画素電極に接し、前記第１の封止領域において前記補助電極と前記封止層に接し、
   前記積層された領域が前記表示領域を囲んでいることを特徴とする表示装置。
2. 前記発光層は、前記第１の封止領域に延長して設けられ、前記封止層の一部と重なることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記封止層は、導電材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記封止層は、前記個別画素電極と同じ層構造を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記封止層は、前記絶縁層によって前記補助電極から離隔される、請求項１に記載の表示装置。
6. 第２の封止領域を更に具備し、
   前記第２の封止領域は、前記第１の封止領域を囲むことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第２の封止領域は、前記表示領域から延長された前記共通画素電極、前記絶縁層及び前記補助電極が積層される領域を有することを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記第２の封止領域において、前記共通画素電極と前記補助電極が接することを特徴とする、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記発光層は、前記複数の画素に共通して配置される共通発光層を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
10. 前記画素毎に配置される個別発光層を含み、
    前記個別発光層は、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層、又は白色発光層のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
    
    

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