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技術 有機EL表示装置

出願人 三洋電機株式会社
発明者 小村哲司西川龍司
出願日 2003年5月8日 (17年7ヶ月経過) 出願番号 2003-129658
公開日 2004年11月25日 (16年1ヶ月経過) 公開番号 2004-335267
状態 特許登録済
技術分野 要素組合せによる可変情報用表示装置2 エレクトロルミネッセンス光源 電場発光光源(EL)
主要キーワード Nチャネル 分断領域 乾燥剤層 両信号線 負電源電圧 正電源電圧 有機層間絶縁膜 封止ガラス基板
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年11月25日)のものです。
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図面 (9)

課題

画素領域へ水分が浸入するのを防止し、有機EL表示装置信頼性を向上することができる。

解決手段

デバイス基板100上に複数の画素がマトリクスに配置されて成る画素領域200が形成され、その画素領域200の各画素には有機EL素子203とこれを駆動するための駆動用トランジスタ204が設けられている。さらに、有機層間絶縁膜216A,216Bが、駆動用トランジスタ204の上層であって、有機EL素子203の下層に形成されている。画素領域の周辺領域上に配置されたシール部材301を介して、デバイス基板100に封止基板300が接着されており、有機層間絶縁膜216A,216Bは、シール部材301と画素領域200の間に設けられた分断領域Sにより分断されている。

概要

背景

近年、有機EL素子を用いた有機EL表示装置が、CRTやLCDに代わる表示装置として注目されており、例えば、その有機EL素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、「TFT」と称する。)を備えたEL表示装置研究開発も進められている。

概要

画素領域へ水分が浸入するのを防止し、有機EL表示装置の信頼性を向上することができる。デバイス基板100上に複数の画素がマトリクスに配置されて成る画素領域200が形成され、その画素領域200の各画素には有機EL素子203とこれを駆動するための駆動用トランジスタ204が設けられている。さらに、有機層間絶縁膜216A,216Bが、駆動用トランジスタ204の上層であって、有機EL素子203の下層に形成されている。画素領域の周辺領域上に配置されたシール部材301を介して、デバイス基板100に封止基板300が接着されており、有機層間絶縁膜216A,216Bは、シール部材301と画素領域200の間に設けられた分断領域Sにより分断されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
5件
牽制数
7件

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請求項1

デバイス基板と、前記デバイス基板上には、有機EL素子を含む画素複数個配置されて成る画素領域と、前記画素領域の周辺領域上に配置されたシール部材を介して前記デバイス基板に接着された封止基板と、前記デバイス基板上に配置され、前記シール部材と前記画素領域の間に設けられた分断領域により分断された有機絶縁膜と、を有することを特徴とする有機EL表示装置

請求項2

前記有機絶縁膜がアクリル系樹脂から成ることを特徴とする請求項1記載の有機EL表示装置。

請求項3

デバイス基板と、前記デバイス基板上には複数の画素が配置されて画素領域が画定され、各画素は有機EL素子とこの有機EL素子を駆動するための駆動用トランジスタとを含み、さらに、前記駆動用トランジスタの上層であって前記有機EL素子の下層に配置された有機層間絶縁膜と、前記画素領域の周辺領域上に配置されたシール部材を介して前記デバイス基板に接着された封止基板と、を有し、前記有機層間絶縁膜が前記シール部材と前記画素領域の間に設けられた分断領域により分断されていることを特徴とする有機EL表示装置。

請求項4

デバイス基板と、前記デバイス基板上には複数の画素が配置されて画素領域が画定され、各画素は有機EL素子とこの有機EL素子を駆動するための駆動用トランジスタとを含み、さらに、前記駆動用トランジスタの上層であって前記有機EL素子の下層に配置された有機層間絶縁膜と、前記画素領域の周辺領域上に配置されたシール部材を介して前記デバイス基板に接着された封止基板と、を有し、前記有機層間絶縁膜が分断領域により分断され、前記シール部材の端が前記分断領域の中に配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。

請求項5

前記有機層間絶縁膜がアクリル系樹脂から成ることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の有機EL表示装置。

請求項6

前記画素領域の周辺に水平駆動回路が配置され、前記有機層間絶縁膜の前記分断領域は前記水平駆動回路と前記画素領域の間に配置されていることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の有機EL表示装置。

請求項7

前記画素領域の周辺に垂直駆動回路が配置され、前記有機層間絶縁膜の前記分断領域は前記垂直駆動回路と前記画素領域の間に配置されていることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の有機EL表示装置。

請求項8

前記シール部材の下層に配置される前記有機層間絶縁膜は、前記有機層間絶縁膜の下層の配線に応じてパターニングされていることを特徴とする請求項3または請求項4記載の有機EL表示装置。

請求項9

前記水平駆動回路から前記画素領域に延在し、前記駆動用トランジスタに表示信号を供給するドレイン信号線を有し、前記ドレイン信号線は前記有機層間絶縁膜の前記分断領域を横断していることを特徴とする請求項6記載の有機EL表示装置。

請求項10

前記ドレイン信号線は、上層配線とこれに接続された下層配線とで構成され、前記分断領域の下に無機絶縁膜を介して前記下層配線が配置され、前記上層配線が前記有機層間絶縁膜によって覆われていること特徴とする請求項9記載の有機EL表示装置。

技術分野

0001

本発明は、有機EL表示装置(Organic Electroluminescent Display Device)に関し、特にデバイス基板上に複数の画素が配置されて画素領域が画定され、各画素は有機EL素子とこの有機EL素子を駆動するための駆動用トランジスタとを含む有機EL表示装置に関する。

0002

近年、有機EL素子を用いた有機EL表示装置が、CRTやLCDに代わる表示装置として注目されており、例えば、その有機EL素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、「TFT」と称する。)を備えたEL表示装置研究開発も進められている。

0003

図7はそのような有機EL表示装置の一部の平面図、図8はその断面図である。デバイスガラス基板100上には、画素領域200と、その周辺駆動回路である、水平駆動回路250及び垂直駆動回路260が配置されている。垂直駆動回路260は、画素領域200の各画素に画素選択信号であるゲート信号Gnを供給する。水平駆動回路250は、水平走査信号に基づき画素領域200の各画素に表示信号Dmを供給する回路であり、それぞれシフトレジスタを用いて構成されている。

0004

画素素領域200は複数の画素がマトリクスに配置されている。図7では1つの画素GSのみを示している。この画素GSの構成を説明すると以下の通りである。ゲート信号Gnを供給するゲート信号線201と、表示信号Dmを供給するドレイン信号線202とが互いに交差している。それらの両信号線交差点付近には、有機EL素子203及びこの有機EL素子203を駆動する駆動用TFT204、画素GSを選択するための画素選択用TFT205が配置されている。

0005

駆動用TFT204のドレイン204dには、正電源電圧PVddが供給されている。また、駆動用TFT204のソース204sは有機EL素子203のアノードに接続されている。また、画素選択用TFT205のゲートにはゲート信号線201が接続され、このゲート信号線201からゲート信号Gnが供給される。また、画素選択用TFT205のドレインにはドレイン信号線202が接続され、このドレイン信号線202から表示信号Dmが供給される。画素選択用TFT205のソースは駆動用TFT204のゲートに接続されている。

0006

また、有機EL素子203は、アノード、カソード、このアノードとカソードの間に形成された発光素子層から成る。カソードには負電源電圧CVが供給されている。

0007

また、駆動用TFT204のゲートには保持容量206が接続されている。すなわち、保持容量206の一方の電極は駆動用TFT204のゲートに接続され、他方の電極は保持容量電極207に接続されている。保持容量206は表示信号Dmに応じた電荷を保持することにより、1フィールド期間、画素選択用TFT205を通して駆動用TFT204のゲートに印加された表示信号Dmを保持するために設けられている。

0008

上述した構成のEL表示装置の動作を説明すると以下の通りである。ここで、駆動用TFT204はPチャネル型、画素選択用TFT205はNチャネル型とする。

0009

ゲート信号Gnが一水平期間ハイレベルになると、画素選択用TFT205がオンする。すると、ドレイン信号線202から表示信号Dmが画素選択用TFT205を通して、駆動用TFT204のゲートに印加される。そして、そのゲートに供給された表示信号Dmに応じて、駆動用TFT204のソースドレインコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流が駆動用TFT204を通して、有機EL素子203に供給され、有機EL素子203が点灯する。

0010

ところで、有機EL素子203は水分を吸収すると、その特性が劣化してしまう。そこで、図8に示すように、上述したデバイスガラス基板200に、封止ガラス基板300を、例えばエポキシ樹脂から成るシール樹脂301を用いて接着していた。さらに、封止ガラス基板300のデバイスガラス基板100に対向する側の表面には凹部302が形成され、この凹部302の底部には、乾燥剤層303が接着されていた。

背景技術

0011

【特許文献1】
特開2002−175029号公報

0012

ところで、図7及び図8に示すように、駆動用TFT204の上層にこれを被覆する有機層間絶縁膜208が形成され、この有機層間絶縁膜208に設けられたコンタクトホールを介して、駆動用TFT204のソース204sが有機EL素子203のアノードに接続されている。有機層間絶縁膜208は低応力低誘電率で厚く形成でき、しかも低コストであり、層間絶縁膜として適した特性を有しているが、その反面、水分透過率(水分を透す割合)が高いという特性を有している。

発明が解決しようとする課題

0013

このため、有機EL表示装置の外部からシール樹脂301を通過して浸入した水分の一部がこの有機層間絶縁膜208を通って画素領域200に達し、有機EL素子203の特性を劣化させるという問題を生じていた。

0014

そこで本発明の有機EL表示装置では、デバイス基板上に複数の画素がマトリクスに配置されて成る画素領域が形成され、その画素領域の各画素には有機EL素子とこれを駆動するための駆動用トランジスタが設けられている。さらに、有機層間絶縁膜が駆動用トランジスタの上層であって、有機EL素子の下層に形成されている。そして、画素領域の周辺領域上に配置されたシール部材を介して、デバイス基板に封止基板が接着されており、有機層間絶縁膜は、シール部材と画素領域の間に設けられた分断領域により分断されている。

課題を解決するための手段

0015

これにより、外部からの水分がシール樹脂を通って有機層間絶縁膜に浸入したとしても、その水分の浸入は上記分断領域で阻止され、さらに画素領域へ浸入することが防止される。

0016

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る有機EL表示装置の一部の平面図、図2はその断面図である。なお、図1図2において、図7図8と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

0017

有機層間絶縁膜216A,216Bが駆動用TFT204の上層に形成され、有機層間絶縁膜216Bに設けられたコンタクトホールを介して、駆動用TFT204のドレインが有機EL素子203のアノードに接続されている。有機層間絶縁膜216A,216Bは例えばアクリル系樹脂から成る。

0018

有機層間絶縁膜216A,216Bは、シール樹脂301と画素領域200の間に設けられた分断領域Sによって分断されている。つまり、有機層間絶縁膜216Bは画素領域200をカバーしており、有機層間絶縁膜216Aは画素領域200の周辺領域をカバーしており、デバイス基板100の端まで延びている。分断領域Sには当然、有機層間絶縁膜216A,216Bは存在しない。

0019

また、画素領域200の周辺には水平駆動回路250及び垂直駆動回路260が配置されているが、分断領域Sは、水平駆動回路250と画素領域200の間、及び垂直駆動回路260と画素領域200の間に配置されている。また、シール樹脂301は、デバイス基板100と封止基板300の間に挟まれているが、図1に示すように、シール樹脂301は水平駆動回路250及び垂直駆動回路260を含む領域に配置されている。

0020

このように、本実施形態によれば、有機層間絶縁膜216A,216Bは、シール樹脂301と画素領域200の間に設けられた分断領域Sによって分断されているので、外部からの水分がシール樹脂301を通って、画素領域200の周辺の有機層間絶縁膜216Aに浸入したとしても、その水分の浸入は上記分断領域Sで阻止され、隣接する画素領域200側の有機層間絶縁膜216Bには浸入しない。

0021

また、図2に示されるように、シール樹脂301等を通ってデバイス基板100と封止基板300の間隙に入る水分は、乾燥剤層303によって吸収される。したがって、画素領域200の有機EL素子203水分が浸入してその特性が劣化するという問題が解消される。

0022

次に、画素領域200及びその周辺領域の構造について、さらに詳しく説明する。図3は画素領域200の1つの画素GSの駆動用TFT204とその周辺領域を示した部分断面図である。石英ガラス無アルカリガラス等から成る透明絶縁性基板100上に、駆動用TFT204及び有機EL素子203が形成されている。駆動用TFT204において、アモルファスシリコン膜レーザ光照射して多結晶化してなる能動層211、SiO2膜及びSiN膜の順に積層されたゲート絶縁膜212、及びCr、Moなどの高融点金属からなるゲート電極213が順に形成されており、その能動層211には、チャネルと、このチャネルの両側にソース204s及びドレイン204dが設けられている。

0023

そして、ゲート絶縁膜212及び能動層211上の全面に、SiO2膜、SiN膜及びSiO2膜の順に積層された第1層間絶縁膜214が形成されている。また、ドレイン204dに対応して設けたコンタクトホールにアルミニウム等の金属を充填してドレイン電極215が形成されている。このドレイン電極215は駆動電源PVddに接続されている。一方、ソース204sに対応して設けたコンタクトホールにアルミニウム等の金属を充填してソース電極217が形成されている。

0024

更に全面に、SiN膜から成る保護膜230、第2層間絶縁膜である有機層間絶縁膜216Bが形成されている。そして、この有機層間絶縁膜216Bに、駆動用TFT204のソース204sに対応した位置にコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介してソース電極217とコンタクトしたITOから成る透明電極、即ち有機EL素子203のアノード層218が有機層間絶縁膜216B上に形成されている。このアノード層218は各画素GSごとに島状に分断して形成されている。

0025

さらに、第3層間絶縁膜219がアノード層218の周辺に形成され、アノード層218上については、第3層間絶縁膜219が除去されている。有機EL素子203は、アノード層218、ホール輸送層220、発光層221、電子輸送層222、カソード層223が、この順番積層形成されることで構成されている。

0026

一方、周辺領域において、透明絶縁性基板100上に画素領域200のゲート絶縁膜212、第1層間絶縁膜214が延在しており、第1層間絶縁膜214上にドレイン信号線202が形成されている。ドレイン信号線202はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、保護膜230によってカバーされている。

0027

そして、ドレイン信号線202上にはこの保護膜230を介して、有機層間絶縁膜216A,216Bが形成されている。有機層間絶縁膜216Bは画素領域200からこの周辺領域に連続しているが、有機層間絶縁膜216Aと有機層間絶縁膜216Bの間は分断領域Sによって分断されている。そして、有機層間絶縁膜216A上に、シール樹脂301の端が乗っている。この分断領域Sの分断幅は、シール樹脂301から浸入した水分が、有機層間絶縁膜216Aを経由して、隣接する有機層間絶縁膜216Bへ浸入するのを阻止できるのに十分な幅、例えば5μm以上あればよい。

0028

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、シール樹脂301の端は、有機層間絶縁膜216A上に位置しているが、図4に示すように、シール樹脂301の端は、有機層間絶縁膜216Aと有機層間絶縁膜216Bとの分断領域Sの中に位置していてもよい。このような構造でも、シール樹脂301の端は画素領域200側の有機層間絶縁膜216Bと所定の距離d1だけ離間されるため、シール樹脂301に浸入した水分が有機層間絶縁膜216Bに浸入するのを防止することができる。

0029

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第1及び第2の実施形態では、図4及び図5に示したように、ドレイン信号線202はアルミニウム等の単一の層で配線されているが、本実施形態では図6に示すように、ドレイン配線202は、アルミニウム等で形成された上層配線202Aと、第1層間絶縁膜214を介した下層配線202Bとで構成している。

0030

すなわち、下層配線202Bは、駆動用TFT204のゲート電極213と同じ工程で形成され、同じ材質を有する配線であり、この下層配線202Bの両端部上の第1層間絶縁膜214にコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介して上層配線202Aが下層配線202Bの両端部に接続されている。そして、有機層間絶縁膜216A,216Bの分断領域Sは、下層配線202B上にある第1層間絶縁膜214上に配置され、有機層間絶縁膜216A,216Bは、上層配線202Aを被覆している。

0031

これは第1及び第2の実施形態のように、ドレイン信号線202をアルミニウム等の単一の層で配線した場合には、分断領域Sでは、ドレイン信号線202が厚い有機層間絶縁膜216A,216Bで被覆されないため、その後、アノード層218をエッチングして所定領域に残す際に、保護膜230もエッチングされることによって、下層のドレイン信号線202がダメージを受けるおそれがあるためである。そこで、本実施形態のように、分断領域Sでは上層配線202Aを下層配線202Bにバイパスし、上層配線202Aを有機層間絶縁膜216A,216Bで被覆すれば、ドレイン信号線202がそのようなエッチングダメージを受けるおそれがなくなる。

0032

次に、本発明の第4の実施形態について説明する。第3の実施形態では、シール樹脂301の端は、有機層間絶縁膜216A上に位置しているが、図6に示すように、シール樹脂301の端は有機層間絶縁膜216Aと有機層間絶縁膜216Bとの分断領域Sの中に位置していてもよい。このような構造でも、シール樹脂301の端は画素領域200側の有機層間絶縁膜216Bと所定の距離d2だけ離間されるため、シール樹脂301に浸入した水分が有機層間絶縁膜216Bに浸入するのを防止することができる。

0033

なお、上記各実施形態において、有機層間絶縁膜216A,216Bを分断する分断領域Sを設けているが、本発明はそのような層間絶縁膜に限らず、他の用途の有機絶縁膜、例えば、保護膜や平坦絶縁膜として用いる有機絶縁膜にも適用でき、同様の分断領域を設けることによって水分の浸入を防止することができる。

0034

また、上記実施形態においては、シール樹脂301の下層のほぼ全面に有機層間絶縁膜216Aが必ず配置されていたが、本発明は、そのような構成でなくても良い。上述したように、有機層間絶縁膜216Aは、画素領域内のアノード層218をエッチングする際、ドレイン信号線202等の配線をエッチングのダメージから保護する働きがある。つまり、ドレイン信号線202等のアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される配線がない領域には、有機層間絶縁膜216Aを形成する必要はない。従って、そのような配線と同様にパターニングされていても良い。この場合、シール樹脂301の下層にパターニングされた有機層間絶縁膜216Aが配置された状態になるが、有機層間絶縁膜216Aもしくはシール樹脂301は一定の分断幅または所定の離間距離d1が設けられる。

0035

また、上記各実施形態においては、封止基板300としてガラスを用いていたが、本発明はそのような材質に限らず、プラスチックでも不透明材料でも良い。ただし、シール樹脂との接着性が良いことが好ましい。

発明を実施するための最良の形態

0036

なお、上記各実施形態においてはボトムエミッション型の有機EL表示装置を例として説明したが、本発明はトップエミッション型の有機EL表示装置にも適用することができるものである。

図面の簡単な説明

0037

本発明によれば、外部からの水分がシール樹脂を通って有機層間絶縁膜に浸入したとしても、その水分の浸入は有機層間絶縁膜の分断領域で阻止され、さらに画素領域へ浸入することが防止される。これにより、有機EL表示装置の信頼性を向上することができる。

図1
本発明の第1の実施形態に係る有機EL表示装置の一部の平面図である。
図2
本発明の第1の実施形態に係る有機EL表示装置の断面図である。
図3
本発明の第1の実施形態に係る有機EL表示装置の画素領域及びその周辺領域を示す断面図である。
図4
本発明の第2の実施形態に係る有機EL表示装置の画素領域及びその周辺領域を示す断面図である。
図5
本発明の第3の実施形態に係る有機EL表示装置の画素領域及びその周辺領域を示す断面図である。
図6
本発明の第4の実施形態に係る有機EL表示装置の画素領域及びその周辺領域を示す断面図である。
図7
従来例に係る有機EL表示装置の一部の平面図である。
図8
従来例に係る有機EL表示装置の断面図である。
【符号の説明】
100デバイス基板200 画素領域 201ゲート信号線
202ドレイン信号線203有機EL素子204駆動用TFT
205画素選択用TFT 206 保持容量 207保持容量電極
211能動層212ゲート絶縁膜213ゲート電極
214 第1層間絶縁膜215ドレイン電極
216A,216B 有機層間絶縁膜 217ソース電極
218アノード層219 第3層間絶縁膜
220ホール輸送層221発光層222電子輸送層
223カソード層250水平駆動回路260垂直駆動回路
300封止基板301 シール樹脂 302 凹部
303 乾燥剤層

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