JP4613700B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
このような課題を解決する技術として、従来では、例えば発光層や陰極を覆って保護膜を形成する有機EL素子の製法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、本発明の電気光学装置は、上記の電気光学装置であって、前記ガスバリア層の、前記基体及び前記第2の電極と接する部分は、珪素化合物からなることを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置は、上記の電気光学装置であって、前記ガスバリア層の、前記基体及び前記第2の電極と接する部分は、珪素酸窒化物からなることを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置は、上記の電気光学装置であって、前記ガスバリア層は、前記第2の電極側に設けられ珪素酸窒化物からなる層と、該層上に設けられた珪素酸化物からなる層とを少なくとも有することを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置は、上記の電気光学装置であって、前記ガスバリア層は、珪素酸窒化物からなり、第2の電極側の酸素濃度が外側の酸素濃度より低いことを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置は、上記の電気光学装置であって、前記第1の電極は陽極であり、前記第2の電極は陰極であり、前記陰極の少なくともガスバリア層と接する面側が、無機酸化物からなることを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置は、上記の電気光学装置であって、前記複数の第1の電極に電気的に接続されたスイッチングTFTと、前記スイッチングTFTを駆動するための走査線駆動回路とをさらに有し、前記走査線駆動回路は、平面視で前記ダミー領域と重なる領域に配置されていることを特徴とする。
また、第2の電極やガスバリア層を素子層(例えば発光素子層)毎に形成する必要がないことから、微細なパターン形成が不要となり、したがって単純な成膜法で形成することができ、生産性の向上を図ることができる。
キャリアが素子層を通過する場合、少なくとも一部に電子と正孔の存在確率が異なる部分が生成し、その部分の電荷バランスが崩れることがある。このような部分は概して反応性が高く、例えば、酸素や水などと反応して構造欠陥となってしまう。構造欠陥はキャリアの捕捉サイトとなり、素子層の機能の低下の原因となる。このため、酸素や水などの劣化因子から素子層を十分保護する必要があるが、前記囲み部材やガスバリア層等により、酸素や水から素子層を保護することが可能になる。
また、キャリアの注入効率は電極の状態に大きな影響を受けるので、適切な注入効率を維持するためには、電極の劣化因子となる酸素や水などから十分に保護する必要があるが、前述したように前記囲み部材やガスバリア層等により、酸素や水から電極を保護することも可能になる。
このようにすれば、例えば第2の電極がITO(インジウム錫酸化物)等の無機酸化物や金属、合金などからなる場合に、ガスバリア層が無機化合物あるいは珪素化合物であることから第2の電極との密着性がよくなり、したがってガスバリア層が欠陥のない緻密な層となって酸素や水分に対するバリア性がより良好になる。
このようにすれば、第2の電極のガスバリア層と接する面側が無機酸化物からなっているので、無機化合物あるいは珪素化合物からなるガスバリア層との密着性がよくなり、したがってガスバリア層が欠陥のない緻密な層となって酸素や水分に対するバリア性がより良好になる。
このようにすれば、囲み部材の外側部を覆う第2の電極及びガスバリア層のカバレッジ性が良好となり、この外側部上での第2の電極とガスバリア層の連続性が確保される。
このようにすれば、第2の電極を発光素子毎に形成する必要がないことから、微細なパターン形成が不要となり、したがって単純な成膜法で第2の電極を形成することができ、生産性の向上を図ることができる。
このように構成されていれば、ガスバリア層の酸素が第2の電極を通って発光層に到り、発光層を劣化させてしまうといったことが防止され、これにより発光層の長寿命化が図られる。
このようにすれば、保護層によって発光層や電極が保護されることにより、酸素や水分による発光層や電極の劣化等が抑えられ、したがって発光素子の長寿命化が可能になる。
このようにすれば、例えば表面保護層として耐圧性や耐摩耗性、光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能を有する層が備えられることにより、発光層や電極、さらにはガスバリア層もこの表面保護層によって保護され、したがって発光素子の長寿命化が図られる。
このようにすれば、緩衝層が機械的衝撃に対して緩衝機能を発揮することにより、ガスバリア層やこの内側の発光素子への機械的衝撃を緩和し、この機械的衝撃による機能劣化を防止することができる。
このようにすれば、ガスバリア層との密着性がより良好になり、したがって機械的衝撃に対する緩衝機能が高くなる。
この電子機器によれば、酸素や水分による発光層や電極の劣化等が抑えられたことによって発光素子が長寿命化された電気光学装置を備えているので、電子機器自体の製品寿命も良好になる。
まず、本実施形態のEL表示装置の配線構造を、図1を参照して説明する。
図1に示すEL表示装置(電気光学装置)1は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下ではTFTと略記する)を用いたアクティブマトリクス型のEL表示装置である。
信号線102には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路100が接続されている。また、走査線101には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路80が接続されている。
本実施形態のEL表示装置1は、図2に示すように電気絶縁性を備えた基板20と、スイッチング用TFT(図示せず)に接続された画素電極が基板20上にマトリックス状に配置されてなる画素電極域(図示せず)と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線(図示せず)と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部3(図2中一点鎖線枠内)とを具備して構成されたアクティブマトリクス型のものである。なお、本発明においては、基板20と後述するようにこれの上に形成されるスイッチング用TFTや各種回路、及び層間絶縁膜などを含めて、基体と称している。(図3、4中では符号200で示している。)
実表示領域4には、それぞれ画素電極を有する表示領域R、G、BがA−B方向およびC−D方向にそれぞれ離間してマトリックス状に配置されている。
また、実表示領域4の図2中両側には、走査線駆動回路80、80が配置されている。これら走査線駆動回路80、80は、ダミー領域5の下側に配置されたものである。
なお、本例では機能層を発光層60とし、この機能層を含む素子層を含んだ領域を素子領域(図示せず)としているが、本発明における機能層とは、代表的には発光層(エレクトロルミネッセンス層)であるものの、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などのキャリア注入層またはキャリア輸送層としてもよい。さらには、正孔阻止層(ホールブロッキング層)、電子阻止層(エレクトロン阻止層)であってもよい。
このような構成のもとに、発光素子はその発光層60において、正孔輸送層70から注入された正孔と陰極50からの電子とが結合することにより、発光光を生じるようになっている。
正孔輸送層70の形成材料としては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、またはそれらのドーピング体などが用いられる。具体的には、3,4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)[商品名;バイトロン−p(Bytron-p):バイエル社製]の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に3,4−ポリエチレンジオシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液などが用いられる。
また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
なお、前記の高分子材料に代えて、従来公知の低分子材料を用いることもできる。
また、必要に応じて、このような発光層60の上に電子注入層を形成してもよい。
ここで、囲み部材201については、特にその上部を形成する有機バンク層221における、外側部を形成する面201aの基体200表面に対する角度θが、110度以上となっている。このような角度としたのは、後述するようにこの上に形成する陰極50、さらにはガスバリア層30のステップカバレージ性を良好にし、外側部上での陰極やガスバリア層30の連続性を確保するためである。
このようにすれば、陰極50側がその反対側より酸素濃度が低くなることから、ガスバリア層30中の酸素が陰極50を通ってその内側の発光層60に到り、発光層60を劣化させてしまうといったことを防止することができ、これにより発光層60の長寿命化を図ることができる。
また、このようなガスバリア層30の厚さとしては、10nm以上、500nm以下であるのが好ましい。10nm未満であると、膜の欠陥や膜厚のバラツキなどによって部分的に貫通孔が形成されてしまい、ガスバリア性が損なわれてしまうおそれがあるからであり、500nmを越えると、応力による割れが生じてしまうおそれがあるからである。
また、本実施形態ではトップエミッション型としていることから、ガスバリア層30は透光性を有する必要があり、したがってその材質や膜厚を適宜に調整することにより、本実施形態では可視光領域における光線透過率を例えば80%以上にしている。
以上に説明した基板20上の第2層間絶縁層284までの層が、回路部11を構成するものとなっている。
その後、基板20の全面を覆うように画素電極23となる導電膜を形成する。そして、この透明導電膜をパターニングすることにより、図9(k)に示すように、第2層間絶縁層284のコンタクトホール23aを介してドレイン電極244と導通する画素電極23を形成すると同時に、ダミー領域のダミーパターン26も形成する、なお、図3、4では、これら画素電極23、ダミーパターン26を総称して画素電極23としている。
なお、この場合、有機バンク層221は、少なくとも前記駆動制御信号導通部320の上方に位置するものを含むものとする。
なお、この正孔輸送層形成工程以降は、正孔輸送層70および発光層60の酸化を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うのが好ましい。
なお、この発光層形成工程では、前記のインクジェット法によって例えば青色(B)の発光層形成材料を青色の表示領域に選択的に塗布し、乾燥処理した後、同様にして緑色(G)、赤色(R)についてもそれぞれその表示領域に選択的に塗布し、乾燥処理する。
また、必要に応じて、前述したようにこのような発光層60の上に電子注入層を形成してもよい。
異なる材料で複数の層に積層して形成する場合、例えば、前述したように物理的気相蒸着法で形成する内側の層(陰極50側の層)を珪素窒化物あるいは珪素酸窒化物などとし、化学的気相蒸着法で形成する外側の層を珪素酸窒化物あるいは珪素酸化物などとするのが好ましい。
なお、ガスバリア層30の形成については単一の成膜法で行ってもよいのはもちろんであり、その場合にも、前述したように酸素濃度を陰極50側(内側)で低くなるように形成するのが好ましい。
また、アクティブマトリクス型であることから陰極50やガスバリア層30を発光素子毎に形成する必要がなく、したがってこれら陰極50やガスバリア層30に関して微細なパターン形成が不要となる。よって、これらを単純な成膜法で形成することができることから、生産性の向上を図ることができる。
このようにすれば、陰極50のガスバリア層30と接する面側が無機酸化物からなっているので、無機化合物あるいは珪素化合物などからなるガスバリア層30との密着性がよくなり、したがってガスバリア層30が欠陥のない緻密な層となって酸素や水分に対するバリア性がより良好になる。
また、前記EL表示装置1では本発明における第1の電極を陽極として機能させ、第2の電極を陰極として機能させたが、これらを逆にして第1の電極を陰極、第2の電極を陽極としてそれぞれ機能させるよう構成してもよい。ただし、その場合には、発光層60と正孔輸送層70との形成位置を入れ替えるようにする必要がある。
また、前記EL表示装置1では、ガスバリア層30を最外層としているが、従来一般的になされている封止基板や封止缶によってガスバリア層30の外側をさらに封止するようにしてもよい。
図11は、ガスバリア層30の外側を封止する例として、ガスバリア層30の上を覆って保護層204を設けた場合の実施形態を示している。この保護層204は、本実施形態ではガスバリア層30側に設けられた緩衝層205と、この上に設けられた表面保護層206とからなっている。
なお、この例のEL表示装置においては、トップエミッション型にする場合に前記表面保護層206、緩衝層205を共に透光性のものにする必要があるが、バックエミッション型とする場合にはその必要はない。
また、緩衝層205が機械的衝撃に対して緩衝機能を発揮するので、外部から機械的衝撃が加わった場合に、ガスバリア層30やこの内側の発光素子への機械的衝撃を緩和し、この機械的衝撃による発光素子の機能劣化を防止することができる。
図12(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図12(a)において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は前記のEL表示装置を用いた表示部を示している。
図12(b)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図12(b)において、符号1100は時計本体を示し、符号1101は前記のEL表示装置を用いた表示部を示している。
図12(c)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図12(c)において、符号1200は情報処理装置、符号1201はキーボードなどの入力部、符号1202は前記のEL表示装置を用いた表示部、符号1203は情報処理装置本体を示している。
図12(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器は、前記EL表示装置(電気光学装置)を有した表示部を備えているので、表示部を構成するEL表示装置の発光素子の長寿命化が図られたものとなる。
本発明におけるガスバリア層のガスバリア性を確認するため、以下の実験を行った。
・試料作製
基板としてPET(ポリエチレンテレフタレート;東レ製「T60」厚さ188μm)を用い、この上に電極材料、ガスバリア層形成材料を以下のようにして成膜し、試料を作製した。
・無機酸化物電極(ITO)の作製(成膜条件)
成膜装置としてマグネトロンDCスパッタを用い、ターゲット原料としてInSnOを用いた。真空度を0.4Pa、導入ガスをAr、O2として成膜を行い、厚さ100nmのITO膜を作製した。
・金属電極(Al)の作製(成膜条件)
成膜装置として抵抗加熱蒸着装置を用い、原料として高純度のAlを用いた。真空度を1.0×10−5Paとして成膜を行い、厚さ25nmのAl膜を作製した。
・ガスバリア層としての珪素化合物(SiOx、SiNx、SiOxNy)の
作製(成膜条件)
成膜装置としてECR(電子サイクロン共鳴)を用い、ターゲット原料としてSiを用いた。真空度を0.2Pa、導入ガスをAr、O2、N2として成膜を行い、厚さ10〜150nmの珪素化合物膜を作製した。なお、導入ガスについては使用ガスやその流量を試料毎に適宜に調整した。
・測定
得られた試料に対し、「JIS−Z0208」に準拠して水蒸気透過率の測定を行った。測定結果(測定値)を以下に示す(水蒸気透過率の単位は[g/m2・24時間]である)。なお、測定条件は60℃、90%RHとした。また、基板のみの水蒸気透過率や基板に電極材料のみを成膜したものについても、参考としてその水蒸気透過率を測定し、結果を以下に示す。さらに、珪素化合物膜単独での水蒸気透過率を以下の式に基づいて計算(換算)し、得られた値を参考として前記測定結果に併記した。
珪素化合物膜単独の換算方法
(1/A)=(1/B)+(1/C)
ただし、A;(PETまたはPRT+ITO膜)+珪素化合物膜の測定値
B;(PETまたはPRT+ITO膜)の測定値
C;珪素化合物膜単独の計算(換算)値
試料の構成 測定値 珪素化合物
膜単独
PET/ITO/SiOx(膜厚70nm) :0.04 0.04
PET/ITO/SiNx(膜厚40nm) ;0.21 0.23
PET/ITO/SiOxNy(膜厚40nm);0.12 0.12
PET/SiOx(膜厚70nm) :1.76 2.18
PET/SiNx(膜厚40nm) ;0.45 0.47
PET/SiOxNy(膜厚40nm) ;0.29 0.30
PET/Al/SiOx ;0.41 0.81
PET ;9.19 −
PET/Al(膜厚25nm) ;0.81 −
PET/ITO(膜厚100nm) ;3.13 −
珪素化合物膜(SiOx)の膜厚を変え、その水蒸気透過率を「実施例1」と同様に測定し、珪素化合物膜(SiOx)の膜厚依存性を調べた。得られた結果を以下に示す。なお、珪素化合物膜(SiOx)を基板(PET)上に直接形成するのでなく、ITO膜を介して形成した先の例(SiOxの膜厚が70nm)も併記する。また、得られた結果をグラフとして図13にも示す。
水蒸気透過率
試料の構成 測定値 珪素化合物
膜単独
PET/ITO/SiOx(膜厚70nm) :0.04 0.04
PET/SiOx(膜厚10nm) ;9.14 1582.46
PET/SiOx(膜厚30nm) ;8.55 121.63
PET/SiOx(膜厚50nm) ;3.68 6.14
PET/SiOx(膜厚70nm) ;1.76 2.18
PET/SiOx(膜厚100nm) ;0.47 0.49
PET/SiOx(膜厚150nm) ;0.45 0.47
得られた結果より、珪素化合物膜(SiOx)を基板上に単独で形成する場合に比べ、図13に示したようにITO膜を介して形成した場合の方が、同じ膜厚でも水蒸気透過率が格段に低くなることが分かった。これから、珪素化合物膜(SiOx)は基板(PET)上に直接形成するより、ITO膜上に形成するほうが膜質が緻密になり、ガスバリア性が向上することが分かった。
30 ガスバリア層、50 陰極(第2の電極)、60 発光層(機能層)、
200 基体、201 囲み部材、204 保護層、205 緩衝層、
206 表面保護層
Claims (8)
- 基体上の実表示領域に形成された複数の第1の電極と、
前記基体上のうち、前記実表示領域の周囲に位置するダミー領域に形成され、前記第1の電極と同一材料からなる複数のダミーパターンと、
前記基体上に形成され、前記複数の第1の電極及び前記複数のダミーパターンの形成位置に対応した複数の開口部を有するバンク層と、
前記複数の開口部のそれぞれに配置された、流れる電流量に応じて発光する機能層と、
前記機能層を挟んで前記第1の電極及び前記ダミーパターンの反対側に対向して配置され、前記複数の第1の電極および前記複数のダミーパターンにわたって連続して設けられた第2の電極と、
前記第2の電極を覆うガスバリア層と、
を備え、
前記第1の電極は、前記第1の電極に電流を供給する電源線と接続されており、
前記ダミーパターンは、前記電源線と接続されておらず、
前記第2の電極は、前記バンク層の全面を覆い、且つ前記バンク層の前記最外周の外側まで延在され前記バンク層の外側において前記基体と接し、
前記ガスバリア層は、前記第2の電極の外側まで延設され、前記第2の電極の外側において前記基体と接することにより、前記第2の電極の全面を覆っていること、
を特徴とする電気光学装置。 - 前記ガスバリア層の、前記基体及び前記第2の電極と接する部分は、珪素化合物からなることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
- 前記ガスバリア層の、前記基体及び前記第2の電極と接する部分は、珪素酸窒化物からなることを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
- 前記ガスバリア層は、前記第2の電極側に設けられ珪素酸窒化物からなる層と、該層上に設けられた珪素酸化物からなる層とを少なくとも有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電気光学装置。
- 前記ガスバリア層は、珪素酸窒化物からなり、第2の電極側の酸素濃度が外側の酸素濃度より低いことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電気光学装置。
- 前記第1の電極は陽極であり、
前記第2の電極は陰極であり、
前記陰極の少なくともガスバリア層と接する面側が、無機酸化物からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電気光学装置。 - 前記複数の第1の電極に電気的に接続されたスイッチングTFTと、
前記スイッチングTFTを駆動するための走査線駆動回路とをさらに有し、
前記走査線駆動回路は、平面視で前記ダミー領域と重なる領域に配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電気光学装置。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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