JP2009259788A - 表示装置 - Google Patents

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Hajime Amano
一 天野
Tetsuji Inoue
鉄司 井上
Sumiko Kitagawa
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Abstract

【課題】有機EL素子を有する表示装置において、有機EL素子への水分の浸入を十分に
抑制すること。
【解決手段】基板1と、基板1上に形成された有機EL素子2と、有機EL素子2上に形
成された防湿部4aとを備え、防湿部4aが、ポリシラザン膜30と、無機材料を含む保
護膜40とを有し、ポリシラザン膜30が有機EL素子2と保護膜40との間に配置され
ている表示装置101。
【選択図】図1

Description

本発明は、有機EL素子を備える表示装置に関する。
一般に、有機ELパネルにおいては、有機EL素子の発光層への水分の侵入を防止するための保護膜としてセラミック膜が形成される。このセラミック膜は、CVD、PVD、及びALDのような真空成膜法により成膜されたSiO膜やSiN膜、SiON膜、Al膜などが一般的である。
一方、発光ディスプレイの高寿命化のために、発光ディスプレイの対向電極及び発光材料をポリシラザンで被覆する方法が提案されている(特許文献1)。
特開平11−54266号公報
しかし、有機EL素子の発光層のような水分の影響を受け易い被保護物を有する表示装置の場合、セラミック膜等の従来の保護膜では防湿効果が必ずしも十分ではなく、防湿効果の更なる向上が求められている。
そこで、本発明は、有機EL素子を有する表示装置において、有機EL素子への水分の浸入を十分に抑制することを目的とする。
上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、本発明者らは、ポリシラザン膜と無機材料を含む保護膜との組み合わせを採用し、その上でポリシラザン膜を有機EL素子と保護膜との間に配置することにより、有機EL素子への水分の浸入が著しく抑制されることを見出し、係る知見に基づいて本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、基板と、該基板上に形成された有機EL素子と、該有機EL素子上に形成された防湿部とを備え、防湿部が、ポリシラザン膜と、無機材料を含む保護膜とを有し、ポリシラザン膜が有機EL素子と保護膜との間に配置されている表示装置である。
上記本発明に係る表示装置によれば、有機EL素子への水分の浸入を十分に抑制することが可能である。一般に防湿膜として用いられている、無機材料を含む保護膜においては、ピンホールのような欠陥部分を完全に排除することは困難であり、この欠陥部分から微量の水分が保護膜の内側に侵入する場合があると考えられる。しかし、上記本発明に係る表示装置の場合、有機EL素子と保護膜との間にポリシラザン膜を配置しているため、保護膜の内側に侵入した水分はポリシラザン膜によって捕捉される。その結果、十分な防湿効果が得ることが可能になったと考えられる。
防湿部は複数のポリシラザン膜及び複数の保護膜を有し、それらが交互に積層されていてもよい。これにより一層高いレベルの防湿効果を容易に得ることができる。
ポリシラザン膜の硬化率は、50%以下であることが好ましい。これにより特に高いレベルの防湿効果を得ることができる。
本発明によれば、水分の影響により劣化する有機EL素子への水分の浸入が十分に抑制される。そのため、表示装置の長寿命化が図られる。例えば有機EL素子を有する表示装置の吸湿による発光面積の低下が十分に抑制される。
また、真空成膜された従来のセラミック膜を厚膜化して防湿効果の向上を図ると、成膜に要する時間が長くなって生産効率が低下するが、本発明によれば高い生産効率を維持しつつ高い防湿効果を得ることが可能である。
更に、ポリシラザン膜は適度な可撓性を有しており、CaO膜のような吸湿機能を有する他の膜と比較して割れが発生し難いという利点もある。従って、保護膜の割れを防止することができるのでポリシラザン膜は有効である。
表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 試験用サンプルを示す断面図である。 水分の透過率を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 水分の透過率を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 Si−N結合残存率を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 比較のために作製した表示装置を示す断面図である。 発光面積を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 試験用に作製した積層体を示す断面図である。 水分の透過率を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 表示装置の一実施形態を示す平面図である。 表示装置の一実施形態を示す平面図である。 比較用の表示装置を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 表示装置の一実施形態を示す断面図である。 比較用の表示装置を示す断面図である。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 輝度を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 発光面積比を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。 300時間経過後の発光面積比と硬化率との関係を示すグラフである。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。重複する説明については適宜省略される。
図1、2、3、4、5、6、7及び8は、それぞれ、表示装置の一実施形態を示す断面図である。
図1に示す表示装置101は、基板1と、基板1上に設けられた有機EL素子2と、有機EL素子2の基板1とは反対側に設けられた防湿部4aとを備えるパッシブ駆動タイプの有機ELパネルである。防湿部4aは、内部保護膜50と、ポリシラザン膜30と、保護膜40とを有しており、これらは有機EL素子2側からこの順に積層されている。
有機EL素子2は、基板1に隣接して設けられた下部電極21と、下部電極21上に設けられた発光層20と、発光層20を間に挟んで下部電極21と対向配置された上部電極22とを有する。発光層20は防湿部4aの内側に設けられている。ポリシラザン膜30は、有機EL素子2と保護膜40との間に配置されている。発光層20は、内部保護膜50、ポリシラザン膜30及び保護膜40から構成される防湿部4aによって、上部電極22とともに封止されている。言い換えると、発光層20は、防湿部4a、基板1及び下部電極21によって密閉された空間内に配置されている。
基板1としては、例えばガラス基板が用いられる。有機EL素子2を構成する下部電極21、発光層30及び上部電極22については特に制限はなく、有機EL素子の分野で通常用いられているものから適宜選択される。
ポリシラザン膜30は、例えば下記式:
−(SiHNH)−
で表される繰り返し単位を有するポリシラザンから形成された膜である。ポリシラザンは、下記反応によって水と反応してシリカ(SiO)を生成する。この反応により、ポリシラザン膜30は水分を吸収する機能を発揮する。
−(SiHNH)− + 2HO → SiO + NH
なお、ポリシラザン膜30を構成するポリシラザンは上記繰り返し単位を有するものに限られるものではなく、水分を吸収する機能を持つものであれば他の繰り返し単位を有するものであっても構わない。例えば、−(SiHNH)−、−(SiRHNH)−、−(SiRNH)−、及び−(SiBNH)−(式中のRはメチル基、エチル基などの炭化水素であり、Bはホウ素原子である。)から選ばれる少なくとも1つの繰り返し単位を有するポリシラザンであれば、同様な効果を発揮する。
ポリシラザン膜30は上記反応により生成するシリカを含んでいる場合がある。ポリシラザン膜30において、ポリシラザンが有する上記繰り返し単位のうちシリカに転化したものの割合(硬化率)が低いほうが、より高い防湿効果が得られる傾向にある。具体的には、ポリシラザン膜30の硬化率は50%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、20%以下であることがさらに好ましい。後述の実施形態に係る表示装置のように、表示装置が複数のポリシラザン膜を有する場合、複数のポリシラザン膜のうち少なくとも一つポリシラザン膜の硬化率が、より望ましくは全てのポリシラザン膜の硬化率が、上記の範囲内にあることが好ましい。
ポリシラザンの硬化率は、FT−IRにより観測される、Si−O結合に基づくシグナルの強度に基づいて決定することができる。完全未硬化のポリシラザンをFT−IRで測定すると、Si−O結合の吸収ピーク(1068cm−1)は存在せず、Si−N結合(831cm−1)およびSi−H結合(2169cm−1)が確認される。恒温恒湿槽などで大気中加熱、もしくは高湿下で加熱することによりポリシラザンの硬化が進行する。FT−IRで経時測定を行った場合、ポリシラザンの硬化進行にともない、Si−O結合の吸収ピークが大きくなり、Si−N結合およびSi−H結合のピークが小さくなる。そしてポリシラザンが完全に硬化すると、Si−O結合の吸収ピークが飽和し、Si−HおよびSi−N結合の吸収ピークが消える。
この現象に基づいて、硬化率の規定は以下の手順で行った。
最初に、Si基板上にポリシラザンをスピンコートで規定膜厚(400nm、600nm、又は1000nm)で形成した。そして、このサンプルを完全硬化(85℃、85%の恒温恒湿環境で24時間貯蔵し、更に恒温槽にて120℃で6時間維持)させた後、このサンプルをFT−IR(島津製作所 FTIR-8300)で測定して、ポリシラザンのSi−Oの吸収ピーク値を取得した。そして、この時の吸収ピーク値を硬化率100%時の吸収ピーク値と設定した。また、同様にSi基板上に規定膜厚の20%、40%、60%、又は80%の膜厚でポリシラザン膜を形成し、上記と同様の処理を行い、それぞれのSi−Oの吸収ピーク値を硬化率20%、40%、60%、又は80%の吸収ピーク値と設定した。そして、これらの測定点をプロットしたものを硬化率のテーブルとした。
初期の硬化率を振る実験の際は、実験品(もしくは製品)のポリシラザン成膜時に、Si基板上に同一膜厚のポリシラザン膜を形成し、実験品(もしくは製品)と同一の硬化処理を行った後にFT−IRでSi−O吸収ピーク値を測定して、上記テーブルから硬化率を求めた。
ポリシラザン膜30の厚さは、100〜2000nmであることが好ましい。保護膜40を透過した微量の水分のみがポリシラザン膜30に達するため、ポリシラザン膜30が薄くても十分な防湿効果が達成され得る。
ポリシラザン膜30は、例えば、ポリシラザン及びこれを溶解する溶媒を含有する溶液の層をスプレーコートやスピンコートにより形成し、そこから溶媒を除去する方法により形成することができる。
保護膜40は、無機材料から構成される膜であり、ポリシラザン膜30よりも低い水分透過率を有する。保護膜40はセラミック膜又は金属膜であることが好ましい。より具体的には、保護膜40は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化タンタル、酸化錫、酸化インジウム、酸化ゲルマニウム、酸化タングステン、金、白金、タングステン及びタンタルからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機材料を含むことが好ましい。
保護膜40は、スパッタ、イオンプレーティング、CVD、及びALDのような真空成膜法により形成された膜であることが好ましい。真空成膜法により形成された保護膜40とその内側に配置されたポリシラザン膜30とを組合わせることにより、相乗的により一層顕著な防湿効果が得られる。真空成膜された保護膜40は、単独でもある程度は良好な防湿効果を発揮するものの、必ずしも満足できるレベルではない。これは、保護膜40中にわずかに存在する微小な欠陥部分から水分が局所的に侵入して、ダークスポットや素子シュリンクなどの表示不良が発生するためであると考えられる。一方、ポリシラザン膜30よりも外側に保護膜40が配置されていない場合、ポリシラザン膜30が高濃度の水分に晒されてシリカへの転化が進行し、短時間でその吸水機能が失われる。これに対して、本実施形態に係る表示装置101においては、保護膜40の欠陥部分から侵入した微量の水分のみがポリシラザン膜30によって捕捉されるため、ポリシラザン膜30の吸湿機能が維持される。その結果、発光層20への水分の侵入が長期間にわたって十分に抑制されると考えられる。
発光層20及び上部電極22を覆う内部保護膜50も、保護膜40と同様に無機材料を含む膜であり、通常、保護膜40と同様の材料及び方法により形成される。内部保護膜50を設けることにより、ポリシラザン膜30を形成する際に発光層20及び上部電極22が溶媒によって損傷することが防止される。ただし、内部保護膜50は必ずしも設けられていなくてもよい。
図2に示す表示装置101も、基板1と、基板1上に設けられた有機EL素子2と、有機EL素子2の基板1とは反対側に設けられた防湿部4aとを備える。防湿部4aは、ポリシラザン膜30と、保護膜40とを有しており、これらは有機EL素子2側からこの順に積層されている。
図2の表示装置101の有機EL素子2は、基板1の一方面上に設けられた下部電極21と、下部電極21上に設けられた発光層20と、発光層20を間に挟んで下部電極21と対向配置された上部電極22と、下部電極21上に設けられた、発光層20及び上部電極22を複数の領域に分画するエッジカバー25と、エッジカバー25上に設けられた素子分離部26とを有する。発光層20は防湿部4aの内側に設けられている。ポリシラザン膜30は、有機EL素子2と保護膜40との間に配置されている。このポリシラザン膜30が形成される際、溶液に含まれたポリシラザンが素子分離部26の根元にまで浸入するので、素子分離部26の全体を完全に覆うことができる。発光層20は、内部保護膜50、ポリシラザン膜30及び保護膜40から構成される防湿部4aによって、上部電極22、エッジカバー25及び素子分離部26とともに封止されている。
図3に示す表示装置101のように、ポリシラザン膜30の内側に、発光層20、上部電極22、エッジカバー25及び素子分離部26を覆う内部保護膜50が設けられていてもよい。
図4に示す表示装置101の防湿膜4aは、保護膜40の外側に順に積層された第2のポリシラザン膜31及び第2の保護膜41を更に有する。このようにポリシラザン膜と無機材料を含む保護膜との組合せを複数組積層することにより、より一層高いレベルの防湿効果を容易に得ることができる。
図5に示す表示装置101は、基板1と、基板1上の一方面上に設けられた複数のTFT5と、TFT5を覆う層間絶縁膜7と、層間絶縁膜7上に設けられた有機EL素子2と、有機EL素子2の基板1とは反対側の面及び側面を覆う防湿部4aとを備えるアクティブ駆動タイプの有機ELパネルである。
図6に示す表示装置101のように、ポリシラザン膜30の内側に、層間絶縁膜7及び有機EL素子2を覆う内部保護膜50が更に設けられていてもよい。
図7に示す表示装置101は、基板1と、基板1上に設けられた有機EL素子2と、有機EL素子2の基板1とは反対側に設けられた防湿部4aと、有機EL素子2と基板1との間に設けられた第2の防湿部4bとを備えるパッシブ駆動タイプの有機ELパネルである。有機EL素子2の発光層20は、防湿部4a、防湿部4b及び下部電極21によって密閉された空間内に配置されている。
防湿部4aは図2の実施形態と同様の構成を有する。防湿部4bは、ポリシラザン膜35と、無機材料を含む基板1側の保護膜45とを有しており、これらは有機EL素子2側からこの順に積層されている。ポリシラザン膜35は、発光層20と保護膜45との間に配置されている。基板1がポリカーボネート基板等の樹脂基板である場合、基板1側から水分が浸入し易いため、本実施形態のように被保護物と基板との側に防湿部を設けることが特に有効である。
図8に示す表示装置101のように、防湿部4bが、有機EL素子2とポリシラザン膜30との間に設けられた、無機材料を含む基板側の内部保護膜55を更に有していてもよい。
以下、本発明による防湿効果を検証する実験を行った結果について説明する。
図9に示すように、ガラス基板1上に蒸着によりカルシウム膜61(20nm厚)及びマグネシウム膜62(20nm厚)を形成し、その上に各種の積層構造を形成して、試験用サンプルを準備した。図9の(a)はスパッタによって成膜した酸化珪素膜40(30nm厚)のみを形成し、(b)はポリシラザン膜30(500nm厚)のみを形成し、(c)は酸化珪素膜40(30nm厚)及びポリシラザン膜30(500nm)をマグネシウム膜62側からこの順に形成し、(d)はポリシラザン膜30(500nm)及び酸化珪素膜40(30nm厚)をマグネシウム膜62側からこの順に形成した試験用サンプルの積層構造を示す。ポリシラザン膜30は、AZエレクトロニックマテリアル株式会社製の「アクアミカ NP110−20」(パーヒドロポリシラザン)を用いて形成した。
準備した試験用サンプルを、温度85℃、湿度85%の環境下に貯蔵し、カルシウム膜61及びマグネシウム膜62まで浸透した水分の透過率の経時変化を測定した。水分の透過率は、カルシウム膜61及びマグネシウム膜62が吸湿により透明化する性質に基づいて求めた。
図10は、水分の透過率を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。図10のグラフにおいて、(a)、(b)、(c)及び(d)は、図9の(a)、(b)、(c)及び(d)の積層構造にそれぞれ対応する。図10に示されるように、ポリシラザン膜30及び酸化珪素膜40を両方有し、ポリシラザン膜30が内側に配置されている(d)は長時間にわたって水分の透過が十分に抑制された。
更に、図9の(d)と同様の積層構造を有し、ポリシラザン膜の厚さが600nm、酸化珪素膜を20nm、30nm、60nm又は120nmである試験用サンプルを準備した。これら試験用サンプルについて上記と同様に水分の透過率の経時変化を測定したところ、透過率の明らかな上昇が認められるまでの時間(防湿寿命)は、酸化珪素膜が20nmのとき約120時間、30nmのとき約250時間、60nmのとき約400時間、120nmのとき約640時間であった。図9の(a)、すなわちスパッタによる酸化珪素膜単独の場合の防湿寿命は0.5時間未満であった。この結果、ポリシラザン膜及び酸化珪素膜を内側から順に積層した構成を採用することにより、酸化珪素膜が20nmのときに約120時間の防湿寿命が達成され、酸化珪素膜単独の場合の0.5時間未満と比較して防湿寿命が200倍以上にまで延びることが確認された。
また、図9の(a)と同様の積層構成を有し、酸化珪素膜40をCVDにより2000nmの厚さで成膜した試験用サンプルの防湿寿命は約60時間であった。この結果から、無機材料の保護膜の厚さを極端に厚くすればそれ単独でも防湿寿命がある程度向上するものの、ポリシラザン膜及び無機材料の保護膜を組み合わせた図9の(d)の積層構成と比較すればまだ劣っていることが確認された。
図9の(d)と同様の積層構成を有し、ポリシラザン膜の硬化率(シリカへの転化率)が0%、20%、60%、80%又は95%である試験用サンプルを準備した。ポリシラザン膜が20〜95%の硬化率で硬化したサンプルは、140℃の恒温槽内で所定時間加熱することにより準備した。ポリシラザンの硬化率は、FT−IRにより観測される、Si−O結合に基づくシグナルの強度に基づいて決定した。
準備した試験用サンプルについて。上述と同様に水分の透過率の経時変化を測定した。図11は、水分の透過率を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。図11に示されるように、硬化率が低いほど防湿寿命が長くなる傾向が確認された。
シリコン基板上に、ポリシラザン膜(350nm厚)、及びスパッタにより成膜された酸化珪素膜(30nm厚)の組合せから構成される積層構成を、1組、2組又は3組形成した試験用サンプルを準備した。
準備した試験用サンプルを温度85℃、湿度85%の環境下に貯蔵した。その際、最下層のポリシラザン膜におけるSi−N結合に由来するシグナルの強度の、シリカへの転化が全く進行していないと仮定したときの強度に対する比率(Si−N結合残存率)の経時変化をFT−IRによって測定した。ポリシラザンが水分と反応してシリカに転化する際にSi−N結合が切れることから、Si−N結合残存率は、ポリシラザンのうちシリカに転化していない部分の比率に対応する。Si−N結合残存率が0%になるまでの時間を防湿寿命とみなすことができる。
図12は、Si−N結合残存率を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。図12に示されるように、積層回数を増やすことにより、Si−N結合残存率の低下が長時間にわたって高く維持される傾向、すなわち防湿効果が向上する傾向が認められた。防湿寿命は「1組」の場合に約500時間であり、「2組」では1300時間まで延びた。更に、「3組」の試験用サンプルは、1500時間でも50%以上のSi−N結合残存率を維持していることから、その防湿寿命は3000時間程度にまで達すると推定される。これを温度25℃、湿度50%の環境下での防湿寿命に換算すると約80000時間となる。
図1と同様の構成を有し、下部電極がITO膜、上部電極がアルミニウム膜であり表示面積が4.00mmである表示装置を作製し、その発光面積の変化を評価した。内部保護膜及び保護膜はスパッタによる酸化珪素膜(60nm厚)とした。ポリシラザン膜の厚さが100nmの「サンプル#1」と600nmの「サンプル#2」の2種の表示装置を作製した。また、比較のため、図13に示す表示装置101のように、保護膜を形成せず、600nm厚のポリシラザン膜が最外層に位置する表示装置を「サンプル#3」として作製した。
作製した表示装置を温度60℃、湿度95%の環境下に貯蔵し、発光面積の経時変化を測定した。図14は、発光面積を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。図14に示されるように、ポリシラザン膜の外側に保護膜が形成されていないサンプル#3ではダークスポットが発生して短時間で表示面積が急激に減少したのに対して、サンプル#1、#2では表示面積が長時間にわたって高いレベルに維持された。サンプル#2では570時間(常温、常湿度に換算して10000時間強)経過後も初期の80%以上の表示面積を維持した。
基板として樹脂基板を用いた場合の防湿効果を検証するため、図15に示す積層構成を有する積層体を作製した。図15(a)の積層体は、ポリカーボネート基板1(0.12mm厚)、基板側の酸化珪素膜45(60nm厚)、基板側のポリシラザン膜35(600nm厚)、酸化珪素膜55(60nm厚)、試験用金属膜60、酸化珪素膜50、ポリシラザン膜30、酸化珪素膜40(60nm厚)、第2のポリシラザン膜31(600nm厚)、及び第2の酸化珪素膜41(60nm厚)がこの順で積層された積層構成を有する。図15(b)の積層体は、基板側のポリシラザン膜35が無いことの他は(a)と同様の積層構成を有する。各酸化珪素膜はスパッタにより成膜した。図15(c)の積層体は、基板側の酸化珪素膜45、ポリシラザン膜35、及び酸化珪素膜55が無いことの他は(a)と同様の積層構成を有する。各酸化珪素膜はスパッタにより成膜した。試験用金属膜60は、カルシウム膜(20nm厚)及びマグネシウム膜(30nm厚)から構成される。
得られた積層体を、温度85℃、湿度85%の環境下に貯蔵し、そのときの水分の透過率の経時変化を測定した。透過率は、試験用金属膜60が吸湿により透明化する性質に基づいて決定した。図16は、水分の透過率を貯蔵時間に対してプロットしたグラフである。ポリカーボネート基板1側にポリシラザン膜及び酸化珪素膜を設けた(a)では、長時間にわたって低い透過率が維持されており、ポリシラザン膜及び酸化珪素膜によって基板側からの水分の侵入が十分に抑制されることが確認された。
以下、本発明による表示装置の長寿命化の効果の検証を行った実験の結果について説明する。
1.防湿部の積層構成検討
表示装置の作製
図17〜23に示される試験用の表示装置(120×32ドット、ドットサイズ設計値(レジスト開口部):200μm×200μmのパッシブパネル)を下記の手順で作製した。図17は集積面側から見た表示装置の平面図であり、図18は発光面側から見た表示装置の平面図である。図17、18に示す表示装置101は、パネル発光部3とこれを封止するパネル封止部6とを有する。
1)ガラス基板上にITO膜(厚さ100nm)を成膜し、これをパターニングして下部電極(陽極)を形成する。
2)パターニングされたITO膜上に、フォトレジストを用いた方法によりエッジカバーと素子分離部を形成し、その後、白色の発光層及び上部電極(陰極)としてのAl膜を形成させる。
3)その後、図19〜22にそれぞれ示される積層構成を有する防湿部4aを形成する。各ポリシラザン膜(厚さ600nm)は、AZエレクトロニックマテリアル株式会社製の「アクアミカ NP110−20」(パーヒドロポリシラザン)を用いて形成する。各保護膜(酸化珪素膜、厚さ20nm)は、スパッタにより形成する。
図19の表示装置101(サンプル#4)の防湿部4aは、有機EL素子2を直接覆う保護膜(酸化珪素膜)40と、保護膜40の有機EL素子2とは反対側の面を覆うポリシラザン膜30とから構成される。図20の表示装置101(サンプル#5)の防湿部4aは、有機EL素子2を直接覆うポリシラザン膜30と、ポリシラザン膜30の有機EL素子2とは反対側の面を覆う保護膜(酸化珪素膜)40とから構成される。図21の表示装置101(サンプル#6)の防湿部4aは、サンプル#5と同様に積層されたポリシラザン膜30及び保護膜(酸化珪素膜)40と、さらにこれらの有機EL素子2とは反対側に積層されたポリシラザン膜31及び保護膜(酸化珪素膜)41とから構成される。図22の表示装置(サンプル#7)の防湿部4aは、3層のポリシラザン膜30、31及び32と、3層の保護膜(酸化珪素膜)40、41及び42とから構成され、これらポリシラザン膜及び保護膜が交互に積層されている。言い換えると、サンプル#7の防湿部4aは、ポリシラザン膜及び保護膜を3組有する。各サンプルのポリシラザン膜は、いずれも未硬化(硬化率0%)とした。
さらに、比較用の表示装置として、図23の表示装置(サンプル#8)を作製した。図23の表示装置(サンプル#8)には、深さ0.2mmのザグリ部を有するガラス製封止板70及びそのザグリ部内に配置されたCaO系のシート状乾燥剤71を、防湿部4aに代えて設けられている。ガラス製封止板70をUV硬化型エポキシ樹脂接着剤を用いて接着する方法により、基板1とガラス製封止板70の間に形成された中空空間内に有機EL素子2を配置させた。
表示装置の寿命評価
作製した各表示装置を温度85℃、湿度85%の恒温恒湿環境下に放置し、そのときの発光ドットのシュリンクの進行状況を、パネル発光部3の中央部のドットD1(アドレス:60−15)、右上部のドットD2(アドレス:1−1)、右下部のドットD3(アドレス:1−30)に関して測定した。シュリンクの進行状況は、表示装置にDC6Vの定電圧を印加し、その状態で上記各ドットを顕微鏡で拡大して得た画像を、画像解析ソフトにより解析して発光面積を求める方法により測定した。
発光面積とともに、輝度の経時変化も評価した。パネル発光部3中央部の領域Rにおける輝度を、輝度計(TOPCOM製、BM−7)を用いて測定した。
各サンプルの防湿部の構成を表1に示す。図24、25、26、27及び28は、それぞれ、サンプル#4、#5、#6、#7及び#8の発光面積の経時変化を示すグラフである。各グラフの縦軸は、初期の発光面積を基準とする発光面積の比率である。
Figure 2009259788
ポリシラザン膜が酸化珪素膜の外側に設けられたサンプル#4(図24)は、高温高湿環境下で1時間以内に殆ど非発光の状態になった。これは、ポリイミドテープを透過した水分の作用により、ポリシラザン膜が硬化して酸化珪素に転化したためであると考えられる。ポリシラザン膜が硬化して形成される酸化珪素膜の温度85℃、湿度85%の環境下での透湿度(カップ法)は200g/m・day程度と大きく、その防湿能力は非常に小さい。そのため、ポリシラザン膜の硬化後は、有機EL素子の防湿は、実質的に、スパッタにより形成された酸化珪素膜のみが担う。スパッタにより形成された酸化珪素膜は多数の欠陥部分を有しており、主としてその欠陥部分からの水分の浸入によって、発光面積が急速に減少したと考えられる。
酸化珪素膜の内側に設けられたポリシラザン膜を有するサンプル#5〜#7(図25〜27)においては、サンプル#4と比較して、明らかに発光面積低下が抑制された。ポリシラザン膜及び酸化珪素膜を1組有するサンプル#5は、高温高湿下で数十時間程度は初期の発光面積が維持された。複数のポリシラザン膜及び酸化珪素膜が交互に積層された積層構成を有するサンプル#6、#7は、300時間経過後も発光面積の低下がほとんど認められなかった。ポリシラザン膜及び酸化珪素膜を3組有するサンプル#7は、計算上、温度85℃、湿度85%の環境下で少なくとも700時間程度の防湿能力を発現する予想される。
サンプル#8は、サンプル#4と比較すれば良好な耐久性が認められたものの、数時間以内の初期の段階から発光面積の低下が認められ、特に、パネル発光部3の端部に位置するドットD2,D3の発光面積が長時間経過後に低下する傾向が認められた。
図29は、輝度の経時変化を示すグラフである。サンプル#5〜#7とサンプル#8との比較から、防湿部としての積層体を設けること自体が、表示装置の輝度低下の原因とはならないことが確認された。なお、サンプル#5〜#8の輝度が初期から上昇しているが、これは、表示装置作製の際にエージングを施していないため、評価中にエージングの効果が現れたためと考えられる。
2.硬化率の影響の検討
図22に示される積層構成を有し、内側から2組目のポリシラザン膜31及び3組目のポリシラザン膜32の硬化率を0%、10%、20%、30%、50%、70%又は100%に調整した表示装置を作製した。最内層のポリシラザン膜30の硬化率は0%とした。ポリシラザン膜31,32の硬化率は、UV/O処理の条件を調整する方法により制御した。Si基板上に未硬化(硬化率0%)のポリシラザン膜をダミーとして成膜し、これに対して各サンプルと同時にUV/O処理を行い、ダミーとしてのポリシラザン膜の硬化率をFT−IR測定に基づいて決定する方法により、各サンプルのポリシラザン膜の硬化率を求めた。
作製した各表示装置を温度85℃、湿度85%の高温高湿環境下に放置し、そのときの発光ドットのシュリンクの進行状況を、パネル発光部3の中央部のドットD1(アドレス:60−15)、右上部のドットD2(アドレス:1−1)、右下部のドットD3(アドレス:1−30)に関して、「1.防湿部の積層構成検討」の場合と同様の方法で測定した。
図30は硬化率0%、図31は硬化率10%、図32は硬化率20%、図33は硬化率30%、図34は硬化率50%、図35は硬化率70%、図36は硬化率100%の表示装置の発光面積の経時変化を示すグラフである。いずれのサンプルも、少なくとも高温高湿の過酷な環境下において、少なくとも数十時間程度、初期の発光面積を維持した。
図37は、300時間経過後の発光面積比と硬化率との関係を示すグラフである。硬化率70%以下では300時間経過後もある程度以上の発光面積が維持され、硬化率50%以下での発光面積低下は特に小さかった。さらに、硬化率30%以下のサンプルは、300時間経過後であっても発光面積の低下はほとんど認められず、より長期にわたる寿命を有していることが示唆された。
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。例えば、ポリシラザン膜及び保護膜が隣接して積層されるのに代えて、これらの間に他の層が挿入されていてもよい。
1…基板、2…有機EL素子、4a,4b…防湿部、5…TFT、20…発光層、21…下部電極、22…上部電極、30,31,35…ポリシラザン膜、40,41,45…保護膜、50,55…内部保護膜、101…表示装置。

Claims (3)

  1. 基板と、該基板上に形成された有機EL素子と、該有機EL素子上に形成された防湿部とを備え、
    前記防湿部が、ポリシラザン膜と、無機材料を含む保護膜とを有し、前記ポリシラザン膜が前記有機EL素子と前記保護膜との間に配置されている表示装置。
  2. 前記防湿部が複数の前記ポリシラザン膜及び複数の前記保護膜を有し、それらが交互に積層されている、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記ポリシラザン膜の硬化率が50%以下である、請求項1または2に記載の表示装置
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