(57)【要約】【課題】小型サイズから数１００インチ対角といった超大型サイズに至るまで高精細、高画質の画像表示が可能な有機ＥＬ表示装置及びそれに用いるテープ状構造体を提供する。【解決手段】有機ＥＬ表示装置１００は、画面垂直方向における画素発光部１０１と画素駆動回路部１０２とが分離後に積層及び接合された階層構造である。画素発光部１０１は、共通の陽極である透明電極が形成された透明プラスチックテープ１０と、各画素に分離された陰極２５を形成したプラスチックテープ１１との間に有機ＥＬ膜１２がサンドイッチされた構造である。画素駆動回路部１０２は、複数の画面水平ピッチと同一又はこれよりも短い幅のプラスチックテープ１４の上面に信号線１６−１〜１６−３と電源線１６−４と画素接続用バンプ１７−１とが形成され、下面に複数の画素駆動回路を集積したチップ１５とゲート線接続用バンプ１７−２とが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に陽極が形成された第１のフレキシブルテープと、表面に画面垂直方向の画素列の各画素の陰極が形成され、裏面に前記陰極に接続する接続用電極が形成された第２のフレキシブルテープとの間に、有機ＥＬ膜を挟んで積層して接合した構造の画素発光部と、
一方の面に信号線と電源線と画素接続用バンプとが少なくとも形成され、他方の面に複数の画素の画素駆動回路を集積した集積回路と画素選択用ゲート線接続用バンプとが少なくとも形成された第３のフレキシブルテープによる画素駆動回路部と、
を有し、前記画素発光部と前記画素駆動回路部とを電気的に接続した状態で積層して接合した階層構造を一単位として画面水平方向に複数単位配列して全画面を構成したことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記画素発光部は、
表示画面の一水平画素ピッチ以下の幅で、表面に前記陽極である透明電極が形成され、側面に補強用金属膜が形成された、前記第１のフレキシブルテープである透明の第１のプラスチックテープにより構成された陽極一次元基板と、
前記表示画面の一水平画素ピッチ以下の幅で、表面に画面垂直方向の画素列の各画素の前記陰極の電極列が形成され、裏面にスルーホールを介して前記陰極と導通した接続用電極が形成された、前記第２のフレキシブルテープである第２のプラスチックテープにより構成された陰極一次元基板と、
前記陽極一次元基板の前記陽極の上面、又は前記陰極一次元基板の前記陰極の上面に連続的に成膜された前記有機ＥＬ膜と
を有し、前記陽極一次元基板と前記有機ＥＬ膜と前記陰極一次元基板とが積層された階層構造であ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】
前記画素駆動回路部は、
表面に外部からの信号が供給される前記信号線と、電流を供給する前記電源線と、前記陰極に対応した位置に配置された前記画素接続用バンプとが少なくとも形成され、裏面に垂直画素列の複数の前記画素の画素駆動回路を集積した前記集積回路と、前記画素選択用ゲート線接続用バンプと、スルーホールを介して前記集積回路を前記電源線及び信号線に接続する配線とが端子部を含んで少なくとも形成された、前記表示画面の複数の水平画素ピッチ以下の幅の前記第３のフレキシブルテープである第３のプラスチックテープにより構成されてい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４】
表示画面の一水平画素ピッチ以下の幅で、画面垂直方向の全画素の総画素ピッチよりも長い長さの前記第１及び第２のフレキシブルテープの間に、前記有機ＥＬ膜を挟んで積層して接合した構造の前記画素発光部と、前記表示画面の複数の水平画素ピッチ以下の幅で、画面垂直方向の全画素の総画素ピッチよりも長い長さの前記第３のフレキシブルテープによる前記画素駆動回路部とを電気的に接続した状態で積層して接合した階層構造を一単位として画面水平方向に複数単位配列した一次元表示ユニットを縦糸とするとともに、前記一次元表示ユニットの画面水平方向の画素間の各間隙内に配置される画面垂直方向に延在するブラックマトリックス用の第１の黒色絶縁プラスチックファイバーを縦糸とし、かつ、前記一次元表示ユニットの各画素の一部に画面垂直方向の画素ピッチで配置される画面水平方向に延在するブラックマトリックス用の第２の黒色絶縁プラスチックファイバーを横糸とする織物構造とみなす構成とした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５】
前記画素発光部は、赤色光を発光する赤色画素部、緑色光を発光する緑色画素部、及び青色光を発光する青色画素部の各原色画素部単位で別々に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記織物構造から切り取った一表示パネル分の前記一次元表示ユニット及び前記第１及び第２の黒色絶縁プラスチックファイバーからなる画面構成部と、
前記画面構成部に接続された周辺回路部と、
前記画面構成部及び前記周辺回路部の構造の両面前面にラミネートされたパッシベーションフィルムと
を備えることを特徴とする請求項４記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
有機ＥＬ表示装置の表示画面の一水平画素ピッチ以下の幅で、画面垂直方向の全画素の総画素ピッチより長い長さの第１及び第２のフレキシブルテープのうち、表面に陽極が形成された前記第１のフレキシブルテープと、表面に画面垂直方向の画素列の各画素の陰極が形成され、裏面に前記陰極に接続する接続用電極が形成された前記第２のフレキシブルテープとの間に、前記陽極と前記陰極とが対向するように有機ＥＬ膜を挟んで積層して接合した構造の画素発光部と、
一方の面に信号線と電源線と画素接続用バンプとが少なくとも形成され、他方の面に複数の画素の画素駆動回路を集積した集積回路と画素選択用ゲート線接続用バンプとが少なくとも形成された、前記表示画面の複数の水平画素ピッチ以下の幅で、前記表示画面の画面垂直方向の全画素の前記総画素ピッチより長い長さの第３のフレキシブルテープによる画素駆動回路部と、
電気的に接続された前記画素発光部と前記画素駆動回路部との間に充填されて、前記画素発光部と前記画素駆動回路部とを接合して階層構造とする接着層と
を一単位として連続して前記表示画面の画面垂直方向及び画面水平方向に形成されたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置に用いるテープ状構造体。
【請求項８】
前記画素発光部は、
表面に前記陽極である透明電極が形成され、側面に補強用金属膜が形成された、前記第１のフレキシブルテープである透明の第１のプラスチックテープにより構成された陽極一次元基板と、
表面に画面垂直方向の画素列の各画素の前記陰極の電極列が形成され、裏面にスルーホールを介して前記陰極と導通した接続用電極が形成された前記第２のフレキシブルテープである第２のプラスチックテープにより構成された陰極一次元基板と、
前記陽極一次元基板の前記陽極の上面、又は前記陰極一次元基板の前記陰極の上面に連続的に成膜された前記有機ＥＬ膜と
を有し、前記陽極一次元基板と前記有機ＥＬ膜と前記陰極一次元基板とが積層された階層構造であることを特徴とする請求項７記載のテープ状構造体。
【請求項９】
前記画素発光部と前記画素駆動回路部とを電気的に接続した状態で積層して接合した階層構造を一単位として画面水平方向に複数単位配列した、表示装置の画面垂直方向の全画素の総画素ピッチ以上の長さの一次元表示ユニットを縦糸とするとともに、前記一次元表示ユニットの画面水平方向の画素間の各間隙内に配置される画面垂直方向に延在するブラックマトリックス用の第１の黒色絶縁プラスチックファイバーを縦糸とし、かつ、前記一次元表示ユニットの各画素の一部に画面垂直方向の画素ピッチで配置される画面水平方向に延在するブラックマトリックス用の第２の黒色絶縁プラスチックファイバーを横糸とする織物構造とみなす構成としたことを特徴とする請求項７又は８記載のテープ状構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置及びそれに用いるテープ状構造体に係り、特にアクティブマトリックスの有機ＥＬ(エレクトロルミネセンス)表示装置及びそれに用いるテープ状構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自発光、高速応答性等の性能と超薄型化が可能という本質的に液晶表示装置(ＬＣＤ；Liquid Crystal Display)より優れた表示装置である有機ＥＬ表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置で用いられる有機ＥＬ発光体は、無機発光ダイオードと同様に、ｐｎ接合部での電子、正孔による励起子の形成、この解離による発光というメカニズムをとる。従って、その発光部は有機ＥＬ層を陽極と陰極の二つの電極でサンドイッチした構造であり、光の取り出しのための陽極は透明電極となっている。この有機ＥＬ層に用いられる有機ＥＬ材料には、低分子系材料と高分子系材料の二種類がある。
【０００３】
低分子系材料は、蒸着成膜で、電荷の注入、輸送、再結合を有機薄膜の各層で分担して行う多層構造化によって、高い効率、信頼性を実現し、実用化の主体となっている。一方、高分子系材料は、基本的には一つの分子がダイオード構造をとり、原理的には一層膜で良いという考え方であったが、実際にはｐｎ接合構造が不可欠で多層化が必要である。しかし、塗布成膜のため２〜３層の膜構成しか実現できないため、低分子系材料に比べると全般的に性能、信頼性の点で問題がある。但し、最近では徐々に高性能の高分子系材料が開発されつつあり、１０００ｃｄ／ｍ2以下の輝度である有機ＥＬ表示装置(ＯＬＥＤ；Organic Light Emissive Display、以下ＯＬＥＤと略す)に適用する有機ＥＬ材料としては殆ど問題ない状況である。
【０００４】
ＯＬＥＤでは、複数の有機ＥＬの画素を２次元マトリックス状に配置し、それらの各画素に電圧、電流を供給する配線、回路を実装してディスプレイパネルを構成する。このディスプレイパネルには、単純Ｘ−Ｙマトリックスと各画素駆動回路を付属させたアクティブマトリックスの二通りがある。駆動方式的には、前者はマルチプレクス方式、後者はアクティブ方式と称される。マルチプレクス方式は画素数の少ない小型ディスプレイに適用されるのみで、ＯＬＥＤのディスプレイパネルは有機ＥＬの発光特性からアクティブ方式が主流であり、本発明はアクティブ方式のみを対象とする。アクティブ方式ＯＬＥＤの表示パネルは、一表示セル(ディスプレイパネル動作の基本単位の単色部分)の範囲内に配線、画素駆動回路、発光部電極、発光層が形成されたものが、一枚の基板上に画素数だけの繰り返しパターンとして形成されている。
【０００５】
アクティブ方式のＯＬＥＤ技術の根幹は、画素の構成と画素駆動回路である。ＯＬＥＤの画素構成は二通りの方式がある。第一の方式は、画素に赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の三原色の有機ＥＬ層を用い、その自発光を制御する本来の方式であり、ＲＧＢ各有機ＥＬ層を表示セルに塗り分ける必要がある。第二の方式は、有機ＥＬ白色層の画面全面成膜と、ＬＣＤで確立されたカラーフィルタ技術による方式であり、バックライトの強度を表示セル毎に制御する方式である。この第二の方式では比較的均一な発光が得られるが、画質が白色の純度に依存し、光の利用効率が低い等の面から第一の方式に劣る。従って、ここでは、第一の方式を考える。
【０００６】
この第一の方式の発光部形成法は、有機膜の特性上、画素パターン形成に通常のリソグラフィ技術が適用できないため、有機材料が低分子系材料ではマスク蒸着を用い、高分子系材料では塗布によって、ＲＧＢの垂直画素列に対応した幅の有機層を形成することになる。一方、ライン状の塗布は色相間の分離が困難であるので、ＲＧＢの各画素をバンク構造で囲いを設けて、その中にインクジェットによって液を注入し、有機膜を形成する方法をとっている。
【０００７】
また、ＯＬＥＤでは配線はゲート線、信号線、共通線の３種はＬＣＤと同じであるが、これ以外に電流源への接続配線が加わる。ＯＬＥＤの発光は電流駆動によるためである。このため、ＯＬＥＤの画素駆動回路は、画素選択以外に電流制御のスイッチ回路が必要となり、ＬＣＤのようにオン・オフ電圧スイッチ用のトランジスタ１個の構成とは異なり、最低でも２個のトランジスタ構成となる。更に、ＬＣＤの場合、電圧駆動で消費電流が１μＡ/ｃｍ2であったのが、ＯＬＥＤの場合、電流値が１０〜１００ｍＡ/ｃｍ2とＬＣＤのそれより４〜５桁高い。このため、ＯＬＥＤの画素駆動回路は、駆動電流値が高く、高精細化に伴い応答速度が問題になるので、ａ-Ｓｉの薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)では必要回路性能が達成されず、ｐ-Ｓｉ又は酸化膜半導体(ＩＧＺＯ)を用いたＴＦＴ回路構成をとる。
【０００８】
上述のように、ＯＬＥＤは一枚の基板上に全てのセル構成を作り込んだ構造であるが、発光を基板面のどちらから取り出すかによって二つの構造に分類される。第一の構造は、基板の裏面(表面に配線、回路等が作り込まれているとして)から取り出す形式で、ボトムエミッション(bottom emission)タイプと呼ばれる。このボトムエミッションタイプは、基板は透明で、基板上に表示セル毎に分離されたＩＴＯ等の透明電極(陽極)が形成された構造である。第二の構造は、トップエミッション(top emission)タイプと呼ばれる。このトップエミッションタイプは、配線、画素駆動回路等の上部に絶縁層を設け、表示セル毎に分離されたアルミニウム(Ａｌ)等の金属電極(陰極)が形成された構造である。陽極である透明電極は画面全面に形成される。ボトムエミッションタイプは、小型ないしは高精細化によって表示セルのサイズが小さくなると開口率が低下、すなわち有機ＥＬ層の占める面積のセル面積に対する比率が小さくなる。一方、トップエミッションタイプでは、開口率は大きくとれるが、有機ＥＬ層の上に透明電極(陽極)を成膜せねばならず、ダメージ等の問題から低い抵抗値の透明電極が得られず、小型の表示装置にしか適用できない。
【０００９】
前述したように、ＯＬＥＤはＬＣＤに比べて本質的に優れた表示装置であるが、画面面積が大型になるほどコストがＬＣＤより高くなり、これに加えて表示の不均一性等の性能面が問題となる。従来は、通常のディスプレイパネルを「タイル貼り」して大型のＯＬＥＤパネルを作成する場合の繋ぎ目の問題と、歩留まりの問題とを解決することを目的とした有機ＥＬ表示装置が提案されている(例えば、特許文献１〜５参照)。
【００１０】
上記の特許文献１〜５記載の各有機ＥＬ表示装置は、いずれもファイバーを基板としてＯＬＥＤを形成する構成で、基板のファイバーとしては任意断面形状の透明なガラス、プラスチック線材とし、この一面に主としてボトムエミッションタイプのＯＬＥＤ画素を形成し、他方の面に配線等を施す構造である。有機ＥＬ表示装置はこれらのファイバーを透明な面板上に配列した構成である。また、特許文献１記載の有機ＥＬ表示装置は、１本のファイバー上の各画素に薄膜プロセスで画素駆動回路と画素のアドレス回路(シフトレジスタ、デコーダ等)や配線を施したアクティブ方式ＯＬＥＤである。
【００１１】
また、特許文献２、３に記載の各有機ＥＬ表示装置は、透明な面上にＯＬＥＤファイバーを配列した表示画面を格子状に分割してフレキシブルプリント基板(ＦＰＣ；Flexible Printed Circuits)又はプリント回路基板(ＰＣＢ；Printed Circuit Board)を用いて部分的な単純マトリックスの集まりとして動作を行わせる装置である。更に、特許文献４、５に記載の各有機ＥＬ表示装置は、本質的な構成は特許文献２、３に記載の各有機ＥＬ表示装置と同じであるが、一束のファイバーにおける単純マトリックス構成で、これらを配列して表示画面とする。上記の特許文献１〜５記載の各有機ＥＬ表示装置では、上記繋ぎ目の問題は線を並べることで解消し、歩留りの問題は欠陥部分のファイバーだけを捨てることで解消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６２５９８３８号明細書
【特許文献２】米国特許第６２５９８４６号明細書
【特許文献３】米国特許第６２７４９７８号明細書
【特許文献４】米国特許第６５６０３９８号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００２／０００８４６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２〜５各記載の有機ＥＬ表示装置は、マルチプレックス方式に特化した構成であり、本発明が対象とするアクティブ方式のＯＬＥＤには適用できない。一方、特許文献１記載の有機ＥＬ表示装置は、アクティブ方式のＯＬＥＤであるが、ファイバー上に信号並びに画素選択信号配線、各画素に選択画素のデコーダ回路とドライブ回路を有している。すなわち、特許文献１記載の有機ＥＬ表示装置では、ファイバー基板上に画素駆動回路のみならず外部回路に当たる部分もパネル内に組み込んだ構成で、実現性もさることながら、現行パネル技術の構成をファイバー基板に作り込んだ形となっているに過ぎない。更に、ＯＬＥＤの本質的な問題である生産性は、この特許文献１記載の構成では平面基板よりも更に低いと考えられる。
【００１４】
ここで、現状のＯＬＥＤをＬＣＤと比較した場合、二つの問題が考えられる。第一の問題はＯＬＥＤの電流駆動に関わる問題、第二の問題は有機ＥＬ材料に関わる問題である。電流駆動に関わる第一の問題は、電流駆動によって表示セル内に占める配線、画素駆動回路の比率がＬＣＤに比べてかなり大きい点である。この点から、同一平面上に発光部を持つボトムエミッションタイプでは、大型パネルに向かわざるを得ない。但し、大型化に伴っての配線抵抗の低減、特に電流源との配線抵抗の低減が必須で、配線幅が増え開口率はＬＣＤに比べてかなり下回る。一方、トップエミッションタイプでは、配線、回路部分を多層構造にすることによってこの問題は解決できる。すなわち、極端な場合、各層に１本ずつ必要膜厚で配線すれば、原理的に配線の問題は解決できる。但し、ＩＴＯを有機ＥＬ層上に形成する構成で、成膜のダメージ低減によって低抵抗化が難しく、小型表示装置への適用に限定される。更に、このような多層構造の製造プロセスと後述の高精細のマスク蒸着によって必然的にＬＣＤより高コストとなる。
【００１５】
また、電流駆動に関わる第一の問題には、画素駆動回路の問題も含まれる。すなわち、画素駆動回路は複数のトランジスタから構成され、特に電流値が大きいのでａ-Ｓi  ＴＦＴを用いることができず、ｐ-Ｓi  ＴＦＴを用いることになる。ｐ-Ｓi  ＴＦＴの製造工程はａ-Ｓi  ＴＦＴの製造工程と比較するとａ-Ｓi：Ｈ成膜後、脱水素、レーザーアニール結晶化という工程が加わる。本質的問題はｐ-Ｓi  ＴＦＴの場合、グレイン構造によって画面内の特性ばらつきが生ずることである。特性均一化のために非晶質ＩＧＺＯを用いる例が最近増えているが、電界移動度でみると１０ｃｍ2/Ｖｓ程度であり、大型、高精細化への対応は困難である。
【００１６】
有機ＥＬ材料に関わる第二の問題は、画素形成プロセスの問題である。目下主流の低分子系材料の画素形成におけるマスク蒸着には二つの根本問題がある。第一の問題点はマスクそのものの問題で、大型画面、高精細化になるほどマスクの製作、取扱いに困難性が増すことである。第二の問題点は蒸着成膜の問題である。これは生産性＝コストに直接関わってくる。生産性を上げるためには蒸着レートを上げればよいが、一般的に蒸着レートと膜質との間には相反関係がある。目下の材料では蒸着レートは、高々１ｎｍ/秒の程度が限界である。従って、基板サイズを大きくする他はないが、その場合は膜の均一性の制御、投資の大型等、多くの問題が生ずる。
【００１７】
高分子系材料の画素形成プロセスは前述の通り、画素ピッチでの塗布は画素の分離が難しいため、インクジェットが用いられてきた。しかし、バンク構造内に均一な膜を形成することが難しく、おまけにスループットが低いことが判明して実用化が頓挫している。本来、塗布という高速プロセスが高分子系材料の特徴で、最近では高輝度の材料が製造されてきているが、現状では生産性の改善には繋がっていない。
【００１８】
上記のようなＯＬＥＤは、小型画面の分野ではＬＣＤとのコストの差は少ない(４型ではＬＣＤの１.３倍のコスト)が、大型画面になるとＬＣＤとのコストの差は大きくなる(５５型ではＬＣＤの１０倍のコスト)という報告がなされている(米国の技術調査会社であるディスプレイサーチ社発行のレポート「AMOLED Process Roadmap Report」、この概要が2012年8月8日にインターネット上に公開されている)。原因として低い歩留りと材料コストを挙げているが、同時にこの解決には現状技術の展開では困難で、何か別の技術革新が必要で、従って相当な期間を要すると推測している。
【００１９】
このように、現在主流の低分子系材料を用いたＯＬＥＤにおける問題は、大型画面、高精細になるほど表示性能、生産性が低下することである。特に、有機ＥＬ層形成工程におけるマスク蒸着成膜の低生産性とｐ-Ｓi  ＴＦＴの性能ばらつきは、平面基板の薄膜プロセスの原理的な問題である。有機ＥＬ層の生産性の解決は、高分子系材料を用いた高速なロールコーティングまたはダイコーティングの塗布成膜であるが、課題はどうやってＲＧＢの各有機ＥＬ層を分離形成するかという点である。画素駆動回路の画面全体での均一性、高性能化は単結晶Ｓi化、または単結晶Ｓiに近い高性能なアモルファス半導体膜であるが、いずれも現状技術では見通しがない。すなわち、これらの課題は平面基板、薄膜プロセスを用いている限り解決できず、これ以外の方法で有機ＥＬ表示装置を構成する技術が求められている。
【００２０】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、小型の画面サイズから数１００インチ対角といった超大型画面サイズに至るまで高精細、高画質の画像表示が可能な有機ＥＬ表示装置及びそれに用いるテープ状構造体を提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明の他の目的は、製造装置を小型化できるとともに、高いスループットにより製品コストの大幅な低減化が可能で、しかも同一の製造装置によりすべての画面サイズの有機ＥＬ表示装置の製造を高い信頼性で可能とするテープ状構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するため、第１の発明の有機ＥＬ表示装置は、表面に陽極が形成された第１のフレキシブルテープと、表面に画面垂直方向の画素列の各画素の陰極が形成され、裏面に陰極に接続する接続用電極が形成された第２のフレキシブルテープとの間に、有機ＥＬ膜を挟んで積層して接合した構造の画素発光部と、一方の面に信号線と電源線と画素接続用バンプとが少なくとも形成され、他方の面に複数の画素の画素駆動回路を集積した集積回路と画素選択用ゲート線接続用バンプとが少なくとも形成された第３のフレキシブルテープによる画素駆動回路部と、を有し、画素発光部と画素駆動回路部とを電気的に接続した状態で積層して接合した階層構造を一単位として画面水平方向に複数単位配列して全画面を構成したことを特徴とする。
【００２３】
また、上記の目的を達成するため、第２の発明の有機ＥＬ表示装置は、第１の発明の画素発光部が、表示画面の一水平画素ピッチ以下の幅で、表面に陽極である透明電極が形成され、側面に補強用金属膜が形成された、前記第１のフレキシブルテープである透明の第１のプラスチックテープにより構成された陽極一次元基板と、表示画面の一水平画素ピッチ以下の幅で、表面に画面垂直方向の画素列の各画素の陰極の電極列が形成され、裏面にスルーホールを介して陰極と導通した接続用電極が形成された、前記第２のフレキシブルテープである第２のプラスチックテープにより構成された陰極一次元基板と、陽極一次元基板の陽極の上面、又は陰極一次元基板の陰極の上面に連続的に成膜された有機ＥＬ膜とを有し、陽極一次元基板と有機ＥＬ膜と陰極一次元基板とが積層された階層構造であることを特徴とする。
【００２４】
また、上記の目的を達成するため、第３の発明の有機ＥＬ表示装置は、第１の発明の画素駆動回路部が、表面に外部からの信号が供給される信号線と、電流を供給する電源線と、陰極に対応した位置に配置された画素接続用バンプとが少なくとも形成され、裏面に垂直画素列の複数の画素の画素駆動回路を集積した集積回路と、画素選択用ゲート線接続用バンプと、スルーホールを介して集積回路を電源線及び信号線に接続する配線とが端子部を含んで少なくとも形成された、前記表示画面の複数の水平画素ピッチ以下の幅の前記第３のフレキシブルテープである第３のプラスチックテープにより構成されていることを特徴とする。
【００２５】
また、上記の目的を達成するため、第４の発明の有機ＥＬ表示装置は、第１の発明において、表示画面の一水平画素ピッチ以下の幅で、画面垂直方向の全画素の総画素ピッチよりも長い長さの前記第１及び第２のフレキシブルテープの間に、前記有機ＥＬ膜を挟んで積層して接合した構造の前記画素発光部と、前記表示画面の複数の水平画素ピッチ以下の幅で、画面垂直方向の全画素の総画素ピッチよりも長い長さの前記第３のフレキシブルテープによる前記画素駆動回路部とを電気的に接続した状態で積層して接合した階層構造を一単位として画面水平方向に複数単位配列した一次元表示ユニットを縦糸とするとともに、前記一次元表示ユニットの画面水平方向の画素間の各間隙内に配置される画面垂直方向に延在するブラックマトリックス用の第１の黒色絶縁プラスチックファイバーを縦糸とし、かつ、前記一次元表示ユニットの各画素の一部に画面垂直方向の画素ピッチで配置される画面水平方向に延在するブラックマトリックス用の第２の黒色絶縁プラスチックファイバーを横糸とする織物構造とみなす構成としたことを特徴とする。
【００２６】
また、上記の目的を達成するため、第５の発明の有機ＥＬ表示装置は、第１乃至第４の発明のいずれか一の発明において、前記画素発光部は、赤色光を発光する赤色画素部、緑色光を発光する緑色画素部、及び青色光を発光する青色画素部の各原色画素部単位で別々に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
また、上記の目的を達成するため、第６の発明の有機ＥＬ表示装置は、第４の発明の織物構造から切り取った一表示パネル分の一次元表示ユニット及び第１及び第２の黒色絶縁プラスチックファイバーからなる画面構成部と、画面構成部に接続された周辺回路部と、画面構成部及び周辺回路部の構造の両面前面にラミネートされたパッシベーションフィルムとを備えることを特徴とする。
【００２８】
また、上記の目的を達成するため、第７の発明の有機ＥＬ表示装置に用いるテープ状構造体は、有機ＥＬ表示装置の表示画面の一水平画素ピッチ以下の幅で、画面垂直方向の全画素の総画素ピッチより長い長さの第１及び第２のフレキシブルテープのうち、表面に陽極が形成された第１のフレキシブルテープと、表面に画面垂直方向の画素列の各画素の陰極が形成され、裏面に陰極に接続する接続用電極が形成された第２のフレキシブルテープとの間に、陽極と陰極とが対向するように有機ＥＬ膜を挟んで積層して接合した構造の画素発光部と、一方の面に信号線と電源線と画素接続用バンプとが少なくとも形成され、他方の面に複数の画素の画素駆動回路を集積した集積回路と画素選択用ゲート線接続用バンプとが少なくとも形成された、表示画面の複数の水平画素ピッチ以下の幅で、表示画面の画面垂直方向の全画素の総画素ピッチより長い長さの第３のフレキシブルテープによる画素駆動回路部と、電気的に接続された画素発光部と画素駆動回路部との間に充填されて、画素発光部と画素駆動回路部とを接合して階層構造とする接着層とを一単位として連続して表示画面の画面垂直方向及び画面水平方向に形成されたことを特徴とする。
【００２９】
また、上記の目的を達成するため、第８の発明のテープ状構造体は、第７の発明の前記画素発光部は、表面に陽極である透明電極が形成され、側面に補強用金属膜が形成された、第１のフレキシブルテープである透明の第１のプラスチックテープにより構成された陽極一次元基板と、表面に画面垂直方向の画素列の各画素の陰極の電極列が形成され、裏面にスルーホールを介して陰極と導通した接続用電極が形成された第２のフレキシブルテープである第２のプラスチックテープにより構成された陰極一次元基板と、陽極一次元基板の陽極の上面、又は陰極一次元基板の陰極の上面に連続的に成膜された有機ＥＬ膜とを有し、陽極一次元基板と有機ＥＬ膜と陰極一次元基板とが積層された階層構造であることを特徴とする。
【００３０】
また、上記の目的を達成するため、第９の発明のテープ状構造体は、第７又は第８の発明の前記画素発光部と前記画素駆動回路部とを電気的に接続した状態で積層して接合した階層構造を一単位として画面水平方向に複数単位配列した、表示装置の画面垂直方向の全画素の総画素ピッチ以上の長さの一次元表示ユニットにおいて、その一次元表示ユニットを縦糸とするとともに、一次元表示ユニットの画面水平方向の画素間の各間隙内に配置される画面垂直方向に延在するブラックマトリックス用の第１の黒色絶縁プラスチックファイバーを縦糸とし、かつ、一次元表示ユニットの各画素の一部に画面垂直方向の画素ピッチで配置される画面水平方向に延在するブラックマトリックス用の第２の黒色絶縁プラスチックファイバーを横糸とする織物構造とみなす構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、画素発光部はほぼ画素サイズの高い開口率を保持でき、一方画素駆動回路部はチップによる高性能の画素駆動回路を使用することができ、かつ、配線の低抵抗化が容易となり、小型の画面サイズから数１００インチ対角といった超大型画面サイズに至るまで高精細、高画質の有機ＥＬ表示装置を実現することができる。また、本発明のテープ状構造体によれば、製造装置を小型化できるとともに、高いスループットにより製品コストの大幅な低減化が可能で、しかも同一の製造装置によりすべての画面サイズの有機ＥＬ表示装置の製造を高い信頼性で可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ表示装置の一実施形態の一表示セルを説明する一例の等価回路図である。
【図２】本発明に係る有機ＥＬ表示装置の一実施形態の一画素あたりの断面図である。
【図３】本発明に係る有機ＥＬ表示装置の一実施形態における画素駆動回路部の平面図である。
【図４】画素発光部である一次元ＯＬＥＤの層状構造と断面図である。
【図５】有機ＥＬ膜の塗布方法の一例の説明図である。
【図６】陰極一次元基板の製作工程及び製作された陰極一次元基板の要部断面図である。
【図７】陽極一次元基板又は陰極一次元基板への金属電極のマスク蒸着方法の一例の説明図と、テープとＳＵＳ蒸着マスクとの位置関係図である。
【図８】ＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーの縦糸と横糸の一次元表示ユニットの発光部に対する一実施形態の配置図と、ＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーの縦糸と横糸及び一次元表示ユニットの発光部からなる構造の一実施形態の断面図である。
【図９】一次元表示ユニットの外部回路への接続方式の一例を示す図である。
【図１０】２枚の基板の接合方法の一例の説明図である。
【図１１】チップと画素及び回路テープの相対的大きさとチップの位置の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
現行製造技術による表示パネルは、平面基板の同一面上に画素発光部と画素駆動回路部とを集積した平面構造をとるが、本発明では垂直画素列の画素発光部と画素駆動回路部とを分離し、これらを表示画面の一水平画素ピッチと同一又はそれより短い幅の別々のフレキシブルテープ上に端子部も含めて形成し、その後に両者を積層して接合する階層構造を画面構成の単位とする。すなわち、本発明では、いわば画面から垂直画素列を端子部まで含んで一体として切り取った構成で、その列数が少なくとも一組の三原色の垂直画素列からなるテープ状構造体(以下、これを本明細書では「一次元表示ユニット」ともいう)という一次元単位に分解して製作し、これらを複数画面水平方向に配列することによって有機ＥＬ表示装置の全画面の表示パネルを構成するのである。
【００３４】
なお、本発明の要素である「一次元」の概念は、前記特許文献１〜５に記載の発明の、ファイバー上に形成された画素列という概念と一見類似する。しかし、本発明の本質は画素発光部と画素駆動回路部とを完全に分離し、別々に製作した上それらを積層して接合した階層構造を画面構成の単位とし、それを一次元の表示ユニットとするものであり、特許文献１〜５に記載のＯＬＥＤの「一次元」の概念とは根本的に相違する。
【００３５】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の一実施形態の一表示セルを説明する一例の等価回路図を示す。同図において、画素駆動回路１は、有機ＥＬ発光体２を含む一点鎖線で囲まれた画素発光部７とは分離されており、接続点８で接続されている。一表示セルとは一画素を構成する三原色画素のうちの一つの原色画素に相当する。画素駆動回路１は、画素選択用のゲート線３がゲートに接続されて、信号線４がドレインに接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ１及びＴｒ２と、電源線５にソース及びゲートが接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ３と、ＭＯＳトランジスタＴｒ２のソースにゲートが接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ３のドレインにドレインが接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ４と、電源線５とＭＯＳトランジスタＴｒ２及びＴｒ４の接続点との間に接続されたコンデンサＣ１とからなる。ＭＯＳトランジスタＴｒ４のソースが有機ＥＬ発光体２に接続されている。
【００３６】
有機ＥＬ発光体２は公知のダイオード構造を示す。画素駆動回路１の構成自体は公知であるので、その詳細な動作説明は省略するが、ゲート線３に供給される画素選択信号によって画面水平方向の画素列が選択され、同時に信号線４から各画素に表示信号が供給される。従って、画素選択信号により選択された画素(表示セル)の画素駆動回路１の有機ＥＬ発光体２には、信号線４を介して供給される表示信号が画素駆動回路１を通して供給され、有機ＥＬ発光体２を表示信号レベルに応じた輝度で発光させる。電流は一定電圧にバイアスされた共通電極に共通電極線６を通って流れ出る。
【００３７】
画素駆動回路１は、ゲート線３、信号線４、電源線５、共通電極線６を含めて画素駆動回路部を構成している。本発明は、画素駆動回路部と画素発光部７とを分離して別々に製作し、その後に両者を積層して接合する構成であり、両者は接続点８で電気的に接続される。なお、画素駆動回路１の構成は一例であり、これ以外の構成も知られているが、本発明とは直接の関係はないので、他の構成の画素駆動回路の説明は省略する。
【００３８】
次に、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の構造について説明する。
図２は、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の一実施形態の一画素あたりの断面図、図３は、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の一実施形態における画素駆動回路部の平面図を示す。両図中、同一構成部分には同一符号を付してある。図２に示すように、本発明の一実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、その一画素が、赤色光を発光するＲ画素部、緑色光を発光するＧ画素部、及び青色光を発光するＢ画素部からなり、これらは画面垂直方向における画素発光部１０１と画素駆動回路部１０２とが積層された階層構造である。
【００３９】
図２において、Ｒ画素部は符号Ｒの下方の断面部分、Ｇ画素部は符号Ｇの下方の断面部分、Ｂ画素部は符号Ｂの下方の断面部分であり、Ｒ画素部、Ｇ画素部及びＢ画素部に対し、画素発光部１０１が互いに独立して個別に設けられ、他方、画素駆動回路部１０２が共通に設けられている。図２では、一例としてＲＧＢ各々の画素発光部１０１が一組のＲＧＢ用一次元ＦＰＣと一体化された構造を示している。また、図２において、画素発光部１０１は、共通の陽極である透明電極が形成されたフレキシブルな透明プラスチックテープ１０と、各画素部に分離された陰極２６を形成したフレキシブルなプラスチックテープ１１との間に、有機ＥＬ膜１２(図１の有機ＥＬ発光体２に相当)がサンドイッチされた構造である。この画素発光部１０１の機能を有する構造を本明細書では一次元ＯＬＥＤというものとする。フレキシブルテープである透明プラスチックテープ１０及びプラスチックテープ１１は、同一幅で、表示画面の一水平画素ピッチと同一又はそれより短い幅とされており、画面垂直方向の長さは表示画面の垂直画素列の全画素の総画素ピッチよりも大幅に長い値に設定されている。
【００４０】
一方、画素駆動回路部１０２は、フレキシブルなプラスチックテープ１４の上面に、外部から信号が供給される信号線１６−１〜１６−３(図１の信号線４に相当)と、電流を供給するための電源線１６−４(図１の電源線５に相当)と、陰極に接続される画素接続用バンプ１７−１(図１の接続点８に相当)とが形成され、プラスチックテープ１４の下面に、複数の画素駆動回路を集積した集積回路(以下、チップという)１５とゲート線接続用バンプ１７−２と図示しない配線とが形成された構造である。この画素駆動回路部１０２の機能を有する構造を本明細書では一次元ＦＰＣというものとする。フレキシブルテープであるプラスチックテープ１４は、表示画面の任意の複数の水平画素ピッチの幅を有する。画素発光部１０１のプラスチックテープ１１と画素駆動回路部１０２のプラスチックテープ１４とは、バンプ接続と同時にフレキシブルな接着層(アンダーフィル)１９によって充填され、かつ、接着されている。
【００４１】
また、画素駆動回路部１０２を構成する一次元ＦＰＣのプラスチックテープ１４の上面には、図３に示すように、信号線１６−１〜１６−３と、電源線１６−４と、複数(図３では９個)の画素接続用バンプ１７−１と、信号線３０〜３３とが形成されている。また、この一次元ＦＰＣの上面には、チップ１５と複数(図３では３個)のゲート線接続用バンプ１７−２とが形成されている。画素接続用バンプ１７−１は、信号線３０を介してチップ１５と接続されている。ゲート線接続用バンプ１７−２は、ゲート線１８(図１のゲート線３に相当)を、プラスチックテープ１４の下面に形成された信号線３１を介してチップ１５と接続している。画素接続用バンプ１７−１と信号線１６−１と電源線１６−４とは、プラスチックテープ１４に穿設されたスルーホール(図示せず)及び下面の信号線３３、３２を介してチップ１５と接続されている。
【００４２】
画素駆動回路部１０２を構成する一次元ＦＰＣは、現在実用化されているＦＰＣあるいはＴＡＢ(Tape Automated Board)やＣＯＦ(Chip on FPC)とは幅が狭いことを除き同様の構造であるので、これらで用いられている銅箔テープとパターンの形成技術を利用することができる。信号線や電源線等は上記の構成において膜厚は任意にとることができ、多層化も可能なので、配線抵抗の問題はすべての画面サイズで完全に解決される。画素駆動回路はＳi基板を用いた大規模半導体集積回路(ＬＳＩ；Large Scale Integrated Circuit)プロセスで作製されるので、均一、高性能な画素駆動が実現される。
【００４３】
次に、画素発光部１０１の構造について更に詳細に説明する。図４(ａ)は、画素発光部１０１である一次元ＯＬＥＤの層状構造、同図(ｂ)は同図(ａ)の断面Ａにおける断面図を示す。同図中、図２及び図３と同一構成部分には同一符号を付してある。なお、図４(ｂ)の断面図は、Ｒ画素部、Ｇ画素部及びＢ画素部のうちの一の原色画素部の断面図を示す。図４(ａ)に示すように、画素発光部１０１である一次元ＯＬＥＤは、陽極一次元基板２０と陰極一次元基板２２の計二枚の基板の間に、陰極と陽極とを対向させて有機ＥＬ膜１２を挟んで積層して接合した(すなわち、所謂サンドイッチした)構造である。陽極一次元基板２０は、図４(ａ)、(ｂ)に示すように、表示画面の一水平画素ピッチと同一又はそれより短い幅の透明プラスチックテープ１０の表面に陽極である透明電極２３が形成され、テープ側面に共通電極低抵抗化のための銅等の金属からなる補強用金属膜２４が形成された構造である。
【００４４】
有機ＥＬ膜１２は、透明電極２３上に塗布によって形成された連続膜である。陰極２５は、有機ＥＬ膜１２上に後述する図７の方法でマスク蒸着により画面垂直方向の一画素ピッチに対応した間隔で形成される。陰極一次元基板２２は、陽極一次元基板２０と同一幅のプラスチックテープ１１の表面に、陰極２５に接続する陰極接続電極１３が形成され、プラスチックテープ１１の裏面に電極２６が形成され、これらの電極１３及び２６がプラスチックテープ１１に穿設されたスルーホール２７を介して電気的に接続された構造である。陰極接続電極１３は陰極２５と電気的に接続されるので、陰極２５は陰極接続電極１３を介して電極２６と電気的に接続されることになる。上記の陽極一次元基板２０と陰極一次元基板２２とは、透明電極２３と陰極２５とが対向するように有機ＥＬ膜１２を挟んで良好な電気的接続がとれるように後述する図１０の方法で接着される。有機ＥＬ膜１２は、陰極２５を介して比較的大きな金属マスである一次元ＦＰＣ上の画素接続用バンプ及び配線と電気的に接続されており、良好なヒートシンクを実装している。
【００４５】
次に、有機ＥＬ膜１２の塗布方法について説明する。図５は、有機ＥＬ膜１２の塗布方法の一例の説明図を示す。透明プラスチックテープ１０の表面に陽極である透明電極２３が形成された陽極一次元基板２０が、一定速度で回転するローラ４１によって一定方向に送られる。一方、ディスペンサー等の液送装置４２により有機ＥＬ膜用の塗布液４３がダイヘッド４４に液送される。これにより、ダイヘッド４４により陽極一次元基板２０の透明電極上に、ダイコーティングと称される塗布方法によって塗布液４３による有機ＥＬ膜が連続的に成膜される。なお、有機ＥＬ膜は透明電極上ではなく、同様の方法により陰極２５上に成膜することも可能である。
【００４６】
次に、陰極一次元基板の製作工程について説明する。図６は、陰極一次元基板の製作工程及び製作された陰極一次元基板の要部の断面図を示す。同図中、図２乃至図４と同一構成部分には同一符号を付してある。まず、図６(ａ)に示すように、プラスチックテープ１１の表面全面に成膜した銅膜５０を、フォトリソグラフィの技術を適用して間欠的に除去し、同図(ｂ)に示すように目的の表示装置の画面垂直方向の画素ピッチで銅膜による電極２６を形成する。
【００４７】
続いて、図６(ｃ)に示すように、所定の方法で電極２６の例えば中心位置に所定のスルーホール２７を穿設してプラスチックテープ１１の表面と裏面との間の導通をとる。そして、図６(ｄ)に示すように、プラスチックテープ１１の裏面に例えば後述の図７のマスク蒸着法を適用して陰極導通用の陰極接続電極１３を形成し、スルーホール２７とバンプとを導通させる。図６(ｅ)は、このようにして製作された図６(ｄ)の陰極一次元基板のＡ−Ａ’断面図を示す。なお、電極２６は、フォトリソグラフィ技術を用いず、マスク蒸着でも形成できる。
【００４８】
次に、金属電極(主としてＡｌ)のマスク蒸着方法について説明する。図７(ａ)は、陽極一次元基板又は陰極一次元基板への金属電極のマスク蒸着方法の一例の説明図を示す。同図(ａ)において、テープ繰り出し部(図示せず)から繰り出されたプラスチックテープ１１等のテープ６０は、ロール６３面上を走行しテープ巻き取り部(図示せず)に巻き取られる。一方、エンドレスのＳＵＳ蒸着マスク６１は、ロール６３の面上でロール６５−１、６５−２によりテープ６０と密着される。この状態で蒸発源６２から蒸発された金属の蒸着粒子がＳＵＳ蒸着マスク６１を通してテープ６０にＳＵＳ蒸着マスク６１のマスクパターンを転写するように蒸着して金属膜を成膜する。なお、ロール６４−１、６６−１、６６−２、６６−３、６４−２は、それぞれテープ６０とＳＵＳ蒸着マスク６１の回転及びテンション機構である。図７(ｂ)は、多数本のテープ６０に対してマスク蒸着する場合の、テープ６０とＳＵＳ蒸着マスク６１との位置関係を示す。
【００４９】
ところで、一般に画像表示装置では、画面垂直方向及び画面水平方向の遮光された複数の画素からの画素信号を黒階調の基準信号として用いて高品質の画像表示を行うために、所定幅の光学的遮光領域であるブラックマトリックス(ＢＭ)を画面垂直方向及び画面水平方向の各所定位置にそれぞれ設けることは周知の通りである。そこで、画面垂直方向の画素列における画素発光部１０１と画素駆動回路部１０２とを積層接合した階層構造(すなわち、一次元表示ユニット)を画面水平方向に複数配列して全画面を構成する本発明に係る有機ＥＬ表示装置においてもＢＭを設けるために、本発明に係る有機ＥＬ表示装置に用いるテープ状構造体は、上記のＢＭとして黒色の絶縁プラスチックファイバーを縦糸、横糸として格子状に配列し、更にこの配列に加えて一次元表示ユニットの連続のテープを縦糸とする織物構造を一単位として連続した長尺の「反物」とみなせる構造とする。
【００５０】
このことについて図８と共に更に説明する。図８(ａ)は、ＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーの縦糸と横糸の一次元表示ユニットの発光部に対する一実施形態の配置を示し、図８(ｂ)は、ＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーの縦糸と横糸及び一次元表示ユニットの発光部からなる構造の一実施形態の断面図を示す。
【００５１】
図８(ａ)において、画面垂直方向に延在するＲ表示面７０、Ｇ表示面７１及びＢ表示面７２は、画面水平方向に周期的に設けられた一次元表示ユニットで、図２の断面図に示したＲ画素部、Ｇ画素部及びＢ画素部の構造である。また、織物の縦糸７３とみなせる画面垂直方向に延在するＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーは、Ｒ表示面７０、Ｇ表示面７１及びＢ表示面７２の画面水平方向に隣接する画素の間の間隙内に配置され、織物の横糸７４とみなせる画面水平方向に延在するＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーは、垂直画素ピッチでＲ表示面７０、Ｇ表示面７１及びＢ表示面７２の一部の上に配置されている。これにより、画面水平方向に隣接する一つのＲ表示面７０と一つのＧ表示面７１と一つのＢ表示面７２とからなるＲＧＢ一組の一次元表示ユニットと、隣接する２本の横糸７４とで囲まれた領域が一画素７８を構成する。この領域には隣接する３本の縦糸７３が含まれる。
【００５２】
すなわち、本実施形態のテープ状構造体は、図８(ａ)に示すように、Ｒ表示面７０、Ｇ表示面７１及びＢ表示面７２が画面水平方向に周期的に設けられた一次元表示ユニットの連続するテープを縦糸とし、かつ、格子状に配列された画面垂直方向に延在するＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーを縦糸７３とし、また画面水平方向に延在するＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーを横糸７４とした織物構造とみなすことができる。また、この織物構造は、表示装置の画面垂直画素数(ライン数)よりも大幅に長い任意の長さの中に上記一画素７８が多数配列され、かつ、表示装置の画面水平画素ピッチで所定数の画素７８が配列された幅の長尺の「反物」とみなすことができる。
【００５３】
また、このテープ状構造体は、図８(ｂ)の断面図に示すように、ＢＭのみの画素ピッチの平織りと、一次元表示ユニット７５(この場合、ＲＧＢ一組の発光部からなる)及びＢＭとする横糸７４の平織りとを二重に重ねた構造である。図８(ｂ)では、更にフレキシブルパッシベーションフィルム７６、７７で両面にラミネートした構造を示している。
【００５４】
次に、一次元表示ユニットの外部回路への接続方法について説明する。図９は、一次元表示ユニットの外部回路への接続方式の一例を示す。同図中、図２及び図３と同一構成部分には同一符号を付してある。図９において、一次元表示ユニット８０は、画面垂直方向の画素列における画素発光部と画素駆動回路部とを積層接合した階層構造であり、画面水平方向に複数(図９ではそのうちの３つのみ図示)配列して全画面を構成している。この一次元表示ユニット８０は、上記織物構造から切り取った一表示パネル分の一次元表示ユニットと縦糸７３及び横糸７４のＢＭ用黒色絶縁プラスチックファイバーからなる画面構成部であり、この画面構成部にＦＰＣ８１、共通電極ＦＰＣ８２及びＦＰＣ８３からなる周辺回路部と端子接続等される。
【００５５】
すなわち、上記画面構成部の一次元表示ユニット８０は、画面垂直方向では表示信号ドライバーと電源(図示せず)とを搭載したＦＰＣ８１と共通電極ＦＰＣ８２とそれぞれ端子部で接続され、画面水平方向ではライン選択用ゲート線１８が画素駆動回路部のチップ１５と配線を介して接続されるとともに、その端子部はゲートドライバーを搭載したＦＰＣ８３と接続されている。図８(ｂ)に示したフレキシブルなパッシベーションフィルム７６、７７は、図９に示した接続が終わった段階でラミネートされる。
【００５６】
このように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置では、表示パネルを垂直画素列の画素発光部(一次元ＯＬＥＤ)と、画素駆動回路部(一次元ＦＰＣ)とに分離し、これらを表示画面の一水平画素ピッチと同一又はそれより短い幅の別々のフレキシブルテープ上に端子部も含めて別々に形成し、その後に両者を積層して電気的に接続した状態で接合する階層構造(一次元表示ユニット)を画面構成の単位とするようにしたため、表示装置の画素発光部はほぼ画素サイズの高い開口率を保持でき、一方画素駆動回路部はＳiチップによる高性能の画素駆動回路を使用することができ、かつ、配線の低抵抗化が容易となり、小型画面サイズから数１００インチ対角といった超大型画面サイズに至るまで、高精細、高画質のＯＬＥＤを実現することができる。
【００５７】
例えば、ｑｕａｄ-４Ｋの１６：９アスペクトの２０型(やや幅の狭いＡ３サイズ)では、水平画素ピッチは２０μｍ(４２３ｐｐｉ)、１０型(〜Ａ４)では１０μｍ(８５０ｐｐｉ)である。現行有機ＥＬ技術では、このような水平画素ピッチでは高性能な画素駆動回路は面積的に搭載できない。これに対し、本実施形態では、画素駆動回路部と画素発光部とが分離され、Ｓi ＬＳＩ技術による高性能の画素駆動回路と原理的には１００％の画素開口率であり、高解像で優れた表示性能を実現することができる。
【００５８】
また、各画素の陰極２５は陰極位置に対応した位置に配置された画素接続用バンプ１７−１を介して低抵抗化の配線に接続されているので、有機ＥＬ膜１２のヒートシンクとなり、膜の劣化を防止できる。また、有機ＥＬ膜１２はパッシベーションを施された陽極一次元基板２０及び陰極一次元基板２２との間にサンドイッチされた一種の「パッケージ構造」であるので、フレキシブル性を保ったまま高信頼性を実現できる。
【００５９】
製造技術の面では、本実施形態は一次元ＯＬＥＤと一次元ＦＰＣという２枚の一次元基板を積層して接合する構成としたため、製造装置は従来に比べて大幅に小型化され、高いスループットにより製品コストの大幅な低減が実現される。製造装置の小型化は省エネのみならず、生産機と実験機との間に差がなくなり、技術革新をスピードアップさせることができる。また、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)及び青(Ｂ)の三原色の各原色画素部は、各々独立した陽極一次元基板２０上に別々に形成されるので、低分子系材料を使用したときのマスク蒸着は不要であり、高分子系材料を使用したときは高速の塗布を行うことができるため、色の塗り分けという製造上の問題を解決でき、高生産性を実現することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、表示装置の精細度は一次元ＯＬＥＤを構成するフレキシブルテープ(透明プラスチックテープ１０及びプラスチックテープ１１)の幅だけで決まり、画面の大型化はフレキシブルテープの幅と長さに応じて決めることができるので、同一の製造装置で任意の精細度と画面サイズの有機ＥＬ表示装置を製作することができる。同一の製造装置によりすべての画面サイズの有機ＥＬ表示装置を製作できるというのは特に重要な効果であり、例えば、一般家庭用のＨＤ-ＴＶ５２型の「基板」幅は０.２ｍｍであるが、２６０型、５２０型といった超大型ディスプレイでも基板幅は高々１ｍｍあるいは２ｍｍ程度のサイズであり、単なる治具の交換レベルで済む。
【実施例１】
【００６１】
次に、本発明の実施例１について説明する。本実施例は、６０型ＨＤ−ＴＶ用ＯＬＥＤの製作例である。このＯＬＥＤの表示画面の一水平画素ピッチは０.２３ｍｍである。本実施例では、陽極一次元基板２０の透明プラスチックテープ１０として、幅がこの一水平画素ピッチよりやや短い０.２ｍｍで、厚みが２０μｍであるＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)の紡糸によるテープ状ファイバーを用いた。水分と酸素等に対するパッシベーションとして、テープ状ファイバーの全面にポリ尿素とＳｉＯｘ(ｘ＝１.６)の膜を交互に積層した。次いで、上記テープ状ファイバーの両側面２０μｍの部分にメッキにより厚さ５μｍの銅膜を補強金属膜２４として形成し、その後ＲｔＲマグネトロンスパッタ装置により基板温度１１０℃で膜厚１００ｎｍの透明電極２３であるＩＴＯを成膜した。抵抗値は３０Ω/□である。画面垂直方向の長さは７５ｃｍであり、テープ状ファイバー両端のＩＴＯ部分の抵抗値は１１３ｋΩ、銅膜部分のそれは７０Ωで、テープ状ファイバー両端で実質零抵抗の共通電極に接続されるので、テープ状ファイバー内の最大抵抗値差は３５Ωである。
【００６２】
赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の三原色の発光膜の構成は、何れも正孔輸送層―発光層―電子輸送層の三層構造で、そのうち正孔輸送層及び電子輸送層はいずれの発光色でも共通である。正孔輸送層は、ＰＥＤＯＴ-ＰＳＳまたはＰＶＫ(poly(N-vinylcarbazole))マトリックスにＴＰＤ(N,N7-diphenyl-N,N'-bis(3 methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine)をドープしたもの、電子輸送層は、ＰＢＤ(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)1,3,4-oxadiazole)をＰＭＭＡ(poly(methyl methacrylate))にドープしたものである。発光層のマトリックス材はＰＶＫを用い、ＲはIr(piq)(iridium bis(1-phenylisoquinoline)(acetylacetonato))、ＧはIr(mppy)3(iridium tris(2-(4-tolyl)pyridinato-N,C2’))、ＢはFIpic(iridium bis(2-(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C2’)picolinate)を各々ドープしたものである。
【００６３】
これらの有機ＥＬ材は図５に原理を示すダイコーターで塗布される。発光部の一次元基板にＰＥＤＯＴ-ＰＳＳを塗布し、発光層、電子輸送層の順で各膜の乾燥後塗布する。コーターは個別にギャップ制御を行う１００連のマルチヘッドダイであり塗布速度は１８０ｍ/分である。塗布後、図７に示した原理のマスク蒸着機で１００本のファイバーを同時にＬｉＦ及びＡｌを、１８０ｍ/分の成膜速度で成膜した。
【００６４】
陰極一次元基板用２２のプラスチックテープ１１は、上記陽極一次元基板２０の透明プラスチックテープ１０と同じＰＥＮの幅０.２ｍｍ、厚み２０μｍの紡糸によるテープ状ファイバーで、０.６９ｍｍの間隔でスルーホールを穿設して片面に図７と原理的に同じエンドレスマスクを使ったスパッタによって電極２６として銅膜を成膜し、回路部との接続用電極を形成した。続いて、別の面に同じく図７の方式で上記銅膜とスルーホールを介して陽極一次元基板２２の陰極２５と導通するＡｌ電極を形成した。
【００６５】
陽極一次元基板２０と陰極一次元基板２２とは図１０に示す方法で接合される。すなわち、図１０において、陽極一次元基板９０(前記陽極一次元基板２０に相当)と陰極一次元基板９１(前記陰極一次元基板２２に相当)とは、接合部をマイクロプラズマ９２ａ、９２ｂでそれぞれ洗浄され、差動排気系９３ａ、９３ｂを通って真空室９４に導入される。ここでは両基板９０、９１の位置出し後、ローラ９５、９６で模式的に示した真空室９４内の圧着部により接合されて一次元ＯＬＥＤ９７が完成する。その後、一次元ＯＬＥＤ９７は真空室９４から室外に出て差動排気系９８を通して巻取機９９に巻き取られる。なお、例えば陽極一次元基板９０の透明電極上には有機ＥＬ膜が形成されている。
【００６６】
また、一次元ＦＰＣのプラスチックテープ１４としては既存のＦＰＣを用いる。本実施例では、厚さ２５μｍのカプトンテープの両面に１８μｍの膜厚の銅箔がラミネートされた材料を用いた(以下、これを「回路テープ」という)。回路テープの幅を２.０４ｍｍとし、三組のＲＧＢ、すなわち９本の一次元ＯＬＥＤのテープ用の回路部とする。回路テープの片面に配線と画素発光部の画素と接続する金バンプ(図２及び図３の画素接続用バンプ１７−１に相当)を形成する。配線は信号線(図３の信号線１６−１〜１６−３に相当)を３組９本と、電源線(図３の電源線１６−４に相当)を３組３本で、いずれも１００μｍ幅で、プラスチックテープ１４(回路テープ)の長手方向に沿う縁から２５μｍの位置から１７０μｍの間隔で１本の電源線と３本の信号線とを一組として計３組配列する。各配線の抵抗値は約７Ωである。配線間の７０μｍ幅の中に幅４０μｍ、長さ１００μｍの電極を０.６９ｍｍの間隔で長手方向に１０８０個を一組として９ライン分の計９７２０個を形成し、ここにスルーホールと金バンプを形成する。
【００６７】
また、回路テープの他方の面に形成される画素駆動用回路のＳｉチップ(図２及び図３のチップ１５に相当)は、０.３ｍｍ□厚さ０.１ｍｍで、３６個の原色画素部の画素駆動回路を集積したものである。また、その端子バンプの大きさは２０μｍφ、バンプ間ピッチは４０μｍで、一チップ当たり５０個のバンプである。
【００６８】
図１１は、上述したチップと画素及び回路テープの相対的大きさとチップの位置の一例を模式的に示す。同図に示すように、前述した一次元ＦＰＣの一部を構成するプラスチップテープ１４に相当する回路テープ１１１の幅は、表示装置の各一つのＲ画素部、Ｇ画素部及びＢ画素部を一組とする画素が画面水平方向に３画素配列される水平画素ピッチに相当する幅に設定されている。例えば、６０インチフルＨＤの有機ＥＬ表示装置に用いる場合、垂直画素数１０８０画素、水平画素数１９２０画素であるので、画面水平方向に５７６０(＝１９２０×３)の原色画素部が配列される。一つの原色画素部の水平幅を０.２ｍｍとし、これを水平方向にドットピッチ０.２３ｍｍで配列するものとすると、回路テープ１１１の幅は、９個の原色画素部がドットピッチ０.２３ｍｍで配置された幅である２.０４ｍｍ(＝０.２３ｍｍ×８＋０.２ｍｍ)となる。この回路テープ１１１はテープ間に水平方向の間隙３０μｍを設けて、計６４０(＝５７６０／９)枚、水平方向に並べて配置される。
【００６９】
一方、前述したように、一次元ＦＰＣの一部を構成するプラスチップテープ１４は表示装置の画面垂直方向の全画素の総画素ピッチよりも大幅に長い長さであり、これを垂直画素数１０８０画素の総画素ピッチに相当する長さよりも若干長い長さに裁断して回路テープ１１１とする。また、回路テープ１１１には、図１１に示すように、４行９列の計３６個の原色画素部１１２の画素駆動回路が集積されたチップ(図２及び図３のチップ１５に相当)１１３が３６個の原色画素部１１２の配置領域の中心に配置される。従って、回路テープ１１１上には１垂直画素列分として２７０(＝１０８０／４)個のチップ１１３が実装される。チップ１１３は電源線、信号線及び画素接続用バンプと反対の面にフリップチップ実装される。チップ１１３から電源線、信号線及びバンプへの配線は図４と共に説明した通りである。すなわち、チップ１１３は、チップ１１３と同じ面にある配線により、スルーホールを介してチップ１１３と反対面にある電源線、信号線及び画素接続用バンプに電気的に接続される。なお、一例として、同じ画面垂直列では原色画素部は同じ原色の画素部が整列されるようにされる。
【００７０】
一次元ＯＬＥＤの形成と同様に、一次元ＯＬＥＤと一次元ＦＰＣは図１０に示される方法で接続される。すなわち、図１０において、陽極一次元基板９０の代わりに一次元ＯＬＥＤを用い、陰極一次元基板９１の代わりに一次元ＦＰＣを用いることで、真空室９４内のローラ９５及び９６により圧着接合された一次元ＯＬＥＤと一次元ＦＰＣとの階層構造の一次元表示ユニット(テープ状構造体)が真空室９４から取り出されて巻取機９９に巻き取られる。巻き取られた一次元表示ユニット内のＲＧＢ各画素ラインの間隙は３０μｍである。
【００７１】
また、本実施例では、４０μｍφの黒色絶縁プラスチックファイバーをＢＭ用の縦糸並びに横糸として用いた。前述したように、本実施形態のテープ状構造体は、図８(ｂ)の断面図に示したように、ＢＭのみの画素ピッチの平織りと、ＲＧＢ一組の画素からなる一次元表示ユニット７５及びＢＭの横糸７４の平織りとを二重に重ねた織物構造であり、本実施例ではこれを織機によって作製した。この織物は、テープ状構造体(一次元表示ユニット)における６４０本の回路テープ１１１が「縦糸」として、２.０７ｍｍのピッチで画面水平方向に配列する様に織られており、全体の水平画面幅は１３２４.８ｍｍである。この幅での長尺の「反物」、すなわち表示画面のアレーを連続的に作製した。
【００７２】
そして、この「反物」から表示画面の垂直高さ(画面垂直方向の総画素ピッチ)７４５.２ｍｍと両端の端子部約１５ｍｍを加えた７６０ｍｍの長さで切断した後、外部駆動回路、制御回路等が実装されたＦＰＣ、ゲート線等を図９に示した様に接続し、更にそのテープ状構造体(一次元表示ユニット)の両面に保護フィルムをラミネートして本実施例の有機ＥＬ表示装置を完成した。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明では、超薄型でフレキシブルな数十型という小型な画面サイズから数百型という超大型の画面サイズまで有機ＥＬ表示装置を容易に製造することができるので、本格的な大型壁掛けＴＶという本来のディスプレイ用途に加えて、インテリアとしてのディスプレイ、壁等建造物との一体化、照明とディスプレイとの融合等居住空間の「アクティブ」要素といった新しい概念の創造が可能となる。また、本発明では、原理的には１００％の画素開口率が得られるので、高解像において優れた表示性能を実現でき、その解像度は印刷、写真の解像度を遥かに超え、自然をそのまま再現できる驚異的な電子ペーパーを実現することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  画素駆動回路
２  有機ＥＬ発光体
３、１８  ゲート線
４、１６−１〜１６−３、３０〜３３  信号線
５、１６−４  電源線
６  共通電極線
７  画素発光部
８  接続点
１０  透明プラスチックテープ
１１、１４  プラスチックテープ
１２  有機ＥＬ膜
１３  陰極接続電極
１５、１１３  集積回路(チップ)
１７−１  画素接続用バンプ
１７−２  ゲート線接続用バンプ
１９  接着層
２０、９０  陰極一次元基板
２２、９１  陽極一次元基板
２３  透明電極
２４  補強用金属膜
２５  陰極
２６  電極
２７  スルーホール
４４  ダイヘッド
５０  銅膜
６０  テープ
６１  ＳＵＳ蒸着マスク
６２  蒸発源
７０  Ｒ表示面
７１  Ｇ表示面
７２  Ｂ表示面
７３  縦糸
７４  横糸
７５、８０  一次元表示ユニット
７６、７７  フレキシブルパッシベーションフィルム
７８  一画素
８１、８３  ＦＰＣ
８２  共通電極ＦＰＣ
９２ａ、９２ｂ  マイクロプラズマ
９３ａ、９３ｂ、９８  差動排気系
９４  真空室
９５、９６  ローラ
９７  一次元ＯＬＥＤ
９９  巻取り機
１００  有機ＥＬ表示装置
１０１  画素発光部
１０２  画素駆動回路部
１１１  回路テープ
１１２  原色画素部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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