(57)【要約】  本技術によるフレキシブルＥＬ表示装置などの電子デバイスは、無機材料からなる無機膜（２２）と高分子材料からなる高分子膜（２３）とを積層した第１のバリア膜（２４）と、無機材料からなる無機膜（２７）と高分子材料からなる高分子膜（２８）とを積層した第２のバリア膜（２９）とを有している。第１のバリア膜（２４）と第２のバリア膜（２９）とにより薄膜トランジスタアレイ装置（２５）と発光部（２６）とを封止した構成を備えている。高分子膜（２３）、（２８）は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子を含む材料により構成している。
2014141330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料からなる無機膜と高分子材料からなる高分子膜とを積層した第１のバリア膜と、無機材料からなる無機膜と高分子材料からなる高分子膜とを積層した第２のバリア膜とを有し、前記第１のバリア膜と前記第２のバリア膜とによりデバイス構成部を封止した構成を備え、
前記高分子膜は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子を含む材料により構成した電子デバイス。
【請求項２】
前記高分子膜は、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子の添加量が５０重量％以下である請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記高分子膜は、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子の添加量が２０重量％以下である請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記デバイス構成部は、薄膜トランジスタ装置と発光部とを備えた請求項１に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、フレキシブルＥＬ表示装置などのフレキシブル性を有する薄型の電子デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の表示装置が盛んに開発されており、駆動用基板に、第１電極、発光層を含む複数の有機層および第２電極を順に積層したＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が注目されている。ＥＬ表示装置は、自発光型であるので視野角が広く、バックライトを必要としないので省電力が期待でき、応答性が高く、装置の厚みを薄くできるなどの特徴を有している。そのため、テレビ等の大画面表示装置への応用が強く望まれている。【０００３】
また、ＥＬ表示装置は、フレキシブルなプラスチック基板上に発光デバイスを形成することが可能で、フレキシブルディスプレイとしても期待されている。【０００４】
このようなフレキシブルＥＬ表示装置として、フィルム基板上に発光機能層を設け、この発光機能層全体を覆うように無機薄膜からなる封止膜を形成し、さらに、封止膜上に接着剤を介してバリア層を有する封止フィルムを張り合わせた構造が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３９８６３号公報
【発明の概要】
【０００６】
本技術によるフレキシブルＥＬ表示装置などの電子デバイスは、無機材料からなる無機膜と高分子材料からなる高分子膜とを積層した第１のバリア膜と、無機材料からなる無機膜と高分子材料からなる高分子膜とを積層した第２のバリア膜とを有し、第１のバリア膜と第２のバリア膜とにより薄膜トランジスタ装置と発光部などからなるデバイス構成部を封止した構成を備えている。高分子膜は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子を含む材料により構成している。
【０００７】
本技術によれば、無機材料からなるバリア膜の欠陥部から透過した微量の水分子や酸素分子を、高分子膜中に配した微粒子により効率よく吸着や反応させることにより、水分子や酸素分子の通過量を大幅に低減させることを実現し、薄型化や軽量化やフレキシブル化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本技術の一実施の形態による電子デバイスの例としての有機ＥＬ表示装置の斜視図である。
【図２】図２は画素回路の回路構成を示す電気回路図である。
【図３】図３は本技術の一実施の形態による有機ＥＬ表示装置の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本技術の一実施の形態による電子デバイスについて、有機ＥＬ表示装置を例にとって、図１〜図３の図面を用いて説明するが、本技術は、有機ＥＬ表示装置以外に、有機薄膜太陽電池などの電子デバイスに利用することができる。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、発明者らは、当業者が本技術を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１１】
図１はＥＬ表示装置の概略構成を示す斜視図、図２は画素を駆動する画素回路の回路構成を示す図である。
【００１２】
図１、図２に示すように、ＥＬ表示装置は、複数個の薄膜トランジスタを配置した薄膜トランジスタアレイ装置１と、下部電極である陽極２、有機材料からなる発光層３及び透明な上部電極である陰極４からなる発光部とから構成されている。発光部は、薄膜トランジスタアレイ装置１により発光制御される。また、発光部は、一対の電極である陽極２と陰極４との間に発光層３を配置した構成である。陽極２と発光層３の間には正孔輸送層が積層形成され、発光層３と透明な陰極４の間には電子輸送層が積層形成されている。薄膜トランジスタアレイ装置１には、複数の画素５がマトリックス状に配置されている。
【００１３】
各画素５は、それぞれに設けられた画素回路６によって駆動される。また、薄膜トランジスタアレイ装置１は、行状に配置される複数のゲート配線７と、ゲート配線７と交差するように列状に配置される複数の信号配線としてのソース配線８と、ソース配線８に平行に延びる複数の電源配線９（図１には図示せず）とを備える。
【００１４】
ゲート配線７は、画素回路６のそれぞれに含まれるスイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ１０のゲート電極１０ｇに行毎に接続されている。ソース配線８は、画素回路６のそれぞれに含まれるスイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ１０のソース電極１０ｓに列毎に接続されている。電源配線９は、画素回路６のそれぞれに含まれる駆動素子として動作する薄膜トランジスタ１１のドレイン電極１１ｄに列毎に接続されている。
【００１５】
図２に示すように、画素回路６は、スイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ１０と、駆動素子として動作する薄膜トランジスタ１１と、対応する画素に表示するデータを記憶するキャパシタ１２とで構成される。
【００１６】
薄膜トランジスタ１０は、ゲート配線７に接続されるゲート電極１０ｇと、ソース配線８に接続されるソース電極１０ｓと、キャパシタ１２及び薄膜トランジスタ１１のゲート電極１１ｇに接続されるドレイン電極１０ｄと、半導体膜（図示せず）とで構成される。この薄膜トランジスタ１０は、接続されたゲート配線７及びソース配線８に電圧が印加されると、当該ソース配線８に印加された電圧値を表示データとしてキャパシタ１２に保存する。
【００１７】
薄膜トランジスタ１１は、薄膜トランジスタ１０のドレイン電極１０ｄに接続されるゲート電極１１ｇと、電源配線９及びキャパシタ１２に接続されるドレイン電極１１ｄと、陽極２に接続されるソース電極１１ｓと、半導体膜（図示せず）とで構成される。この薄膜トランジスタ１１は、キャパシタ１２が保持している電圧値に対応する電流を電源配線９からソース電極１１ｓを通じて陽極２に供給する。すなわち、上記構成のＥＬ表示装置は、ゲート配線７とソース配線８との交点に位置する画素５毎に表示制御を行うアクティブマトリックス方式を採用している。
【００１８】
また、ＥＬ表示装置において、少なくとも赤色、緑色および青色の発光色で発光する発光部は、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光層を有する画素が複数個マトリクス状に配列されるように形成されている。
【００１９】
図３は、本技術の一実施の形態によるＥＬ表示装置の構成を示す概略断面図である。
【００２０】
図３に示すように、本技術によるＥＬ表示装置は、フレキシブル性を有する基板２１上に、無機材料からなる無機膜２２と高分子材料からなる高分子膜２３とを積層した第１のバリア膜２４を有し、基板２１上に、薄膜トランジスタアレイ装置（以下、ＴＦＴ部という）２５と、電極と発光層からなる発光部２６が形成されている。
【００２１】
また、発光部２６は、無機材料からなる無機膜２７と高分子材料からなる高分子膜２８とを積層した第２のバリア膜２９により覆われ、封止されている。基板２１の第１のバリア膜２４とＴＦＴ部２５との間には、平坦化膜３０が形成されている。
【００２２】
なお、図３に示す例においては、基板２１上に第１のバリア膜２４を配置し、第２のバリア膜２９上には基板２１を配置していない構成であるが、勿論、第２のバリア膜２９上にも基板２１を配置してもよい。
【００２３】
ここで、基板２１としては、その形状、材質、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、無アルカリガラス、ソーダガラスなどのガラス材料やシリコン基板でも金属基板でもよい。また、軽量化やフレキシブル化を目的として高分子系材料を用いてもよい。高分子系材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリイミドなどが適しているが、その他のアセテート系樹脂やアクリル系樹脂やポリエチレンやポリプロピレンやポリ塩化ビニル樹脂などの既知の高分子基板材料を用いてもよい。高分子系材料を基板として用いるときには、ガラスなどの剛性のある基材の上に高分子基板を塗布法や貼り付けなどで形成した後、有機ＥＬ発光素子を形成し、その後ガラスなどの剛性のある基材を除去する製造方法が用いられる。
【００２４】
無機膜２２、２７を形成する無機材料としては、非晶質の窒化珪素や二酸化珪素などが用いられ、高分子膜２３、２８を形成する高分子材料としては、ポリイミドやポリアミドなどの耐候性や耐熱性に優れたポリマー材料が用いられる。なお、図３に示す例では、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９は、無機膜２２、２７および高分子膜２３、２８それぞれを１層積層した構成である。しかし、これに限定されるものではなく、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９は、無機膜２２、２７および高分子膜２３、２８それぞれを交互に２層以上積層した構成であってもよい。
【００２５】
次に、発光部２６を構成する各部の構成材料について説明する。
【００２６】
陽極２は、アルミニウムやアルミニウム合金や銅などの導電性のよい金属材料や、光透過性のＩＺＯ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛などの電気伝導度の高い金属酸化物や金属硫化物などにより構成される。成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法やイオンプレーティング法などの薄膜形成法が用いられる。
【００２７】
正孔輸送層は、ポリビニルカルバゾール系材料、ポリシラン系材料、ポリシロキサン誘導体、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン系化合物や芳香族アミン系化合物等などが用いられる。成膜方法としては、各種の塗布工法を用いることが可能であり、１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚みに形成される。また、正孔輸送層に積層される正孔注入層は、陽極２からの正孔注入を高める層であり、酸化モリブデンや酸化バナジウムや酸化アルミニウムなどの金属酸化物、金属窒化物、金属酸化窒化物をスパッタ法により形成する。
【００２８】
発光層３は、蛍光や燐光などを発光する有機系材料を主成分とし、必要に応じてドーパントを添加して特性を改善する。印刷法に適した高分子系有機材料としては、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニリン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体などが用いられる。ドーパントは、発光波長のシフトや発光効率の改善のために用いられるものであり、色素系および金属錯体系のドーパントが数多く開発されている。また、大型基板に発光層３を形成する場合には印刷法が適しており、各種の印刷法の中でもインクジェット法が用いられ、２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚みの発光層３が形成される。
【００２９】
電子輸送層は、ベンゾキノン誘導体、ポリキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体などの材料が用いられる。成膜方法としては、真空蒸着法や塗布法が用いられ、通常１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚みに形成される。また、電子注入層は、バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウムなどの材料が用いられ、真空蒸着法や塗布法により形成される。
【００３０】
陰極４は、光の取り出し方向により材料が異なり、陰極４側から光を取り出す場合は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズ、酸化亜鉛などの光透光性の導電材料を用いる。陽極２側から光を取り出す場合は、白金、金、銀、銅、タングステン、アルミニウム及びアルミニウム合金などの材料を用いる。成膜方法としては、スパッタ法や真空蒸着法が用いられ、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００３１】
このような構成において、本技術によるＥＬ表示装置においては、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９の高分子膜２３、２８は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子３１を含む材料により構成している。
【００３２】
無機膜２２、２７と高分子膜２３、２８とからなる第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９は、無機膜２２、２７にパーティクルなどの影響によりピンホールが存在すると、そのピンホールを通して第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９内を水分が透過し、バリア性が低下してしまう。
【００３３】
本技術においては、無機膜２２、２７に積層される高分子膜２３、２８は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子３１を含む材料により構成している。これにより、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子３１が水と反応して水分を吸着し、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９内を水分が透過することを防ぐことができ、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９のバリア性を十分に維持することができる。
【００３４】
次に、本技術について、より詳細に説明する。
【００３５】
本技術において、バリア膜を構成する高分子膜は、厚みは５００ｎｍ以上が望ましい。高分子膜を構成する有機材料としては、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリレート、ポリビニル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの各種の有機材料を用いることが可能で、反応開始剤や寸法安定化などのための添加剤を含んでもよい。また、無機材料からなる緻密な無機膜を形成するためには、高分子膜中の有機材料はポリマー化している方が望ましいが、完全に架橋されていなくてもよく、モノマーやオリゴマーなどが含まれていてもよい。
【００３６】
また、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子の大きさは、最も投影面積の大きい方向で捕らえ、また微粒子は粒度分布を持つことから、最頻粒径で表現すると、最頻粒径は１００ナノメートル以下であることが望ましく、さらに望ましくは５０ナノメートル以下であることが望ましい。
【００３７】
さらに、ナノ微粒子の高分子膜への添加量は、５０重量％以下が望ましい。さらに、２０重量％以下であればより望ましい。これは、高分子膜中にナノ微粒子を添加する構成とした場合、ナノ微粒子の添加量が多いほど、バリア性能を高めることができるが、特定の添加量を越えると、ナノ微粒子どうしが凝集し、逆にナノ微粒子を添加する効果が低下することが判明した。そこで、適切な添加量について、実験により確認したところ、高分子膜に対するナノ微粒子の添加量は、５０重量％以下であれば、ナノ微粒子どうしの凝集を少なくすることができることいが判明した。また、製造プロセスにおけるばらつきを考慮すると、高分子膜に対するナノ微粒子の添加量は、２０重量％以下とするのが望ましいことも判明した。
【００３８】
このようにナノ微粒子の高分子膜への添加量は、５０重量％以下、望ましくは２０重量％以下とすることにより、凝集による効果の低下を招くことなく、バリア性を高めることができる。
【００３９】
なお、ナノ微粒子を分散させた状態で高分子膜を形成する方法としては、塗布方法があり、スリットコート法、ダイコート法、シルクスクリーン印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法などの印刷法や、インクジェット、ノズルコートなどの方法を用いることができる。塗布方法以外にも、キャスティング法や延伸法なども用いることができる。さらに、このような方法を用いることにより、ナノ微粒子の一部は、高分子膜の表層部に露出し、その結果、高分子膜の表層部はナノ微粒子による凹凸形状を持つこととなる。
【００４０】
また、無機材料からなる無機膜の構成材料としては、ＡｌＯｘやＳｉＯｘやＳｉＮｘまたはＳｉＯｘとＳｉＮｘの混合物などが用いられる。製造方法としては、ＣＶＤ法、スパッタ法、反応性真空蒸着などが用いられることが多く、一層あたりの厚みは、１０ｎｍから５００ｎｍである。
【００４１】
次に、本技術によるバリア膜の具体的な実施例を説明する。
【００４２】
（実施例１）
バリア膜の高分子膜として、エポキシアクリレート樹脂中に、シリカ微粒子、α−Ｆｅ／Ｆｅ３Ｏ４微粒子、スメクタイト系層状化合物であるモンモリロナイト微粒子を混合し、この微粒子を分散させて混合したエポキシアクリレート樹脂をダイコート法により塗布した後、ＵＶ硬化を行い、平均厚み１０００ｎｍの膜を形成した。エポキシアクリレート樹脂は、トリメチロールプロパントリアクリレートを溶媒として使用した。
【００４３】
シリカ微粒子は、混合前に、トルエン溶媒中で、３アミノプロピルトリメトキシシランで処理することで表面処理を行った。α−Ｆｅ／Ｆｅ３Ｏ４微粒子は、内部はα−Ｆｅからなり、表面はＦｅ３Ｏ４からなる微粒子で、表面をトリメチリルシリルプロピルメタクリレートで修飾する処理を行った。モンモリロナイト微粒子は、ジメチルアセトアミドに混合した後に、樹脂に混合した。ナノ微粒子の添加量は、１５重量％とした。
【００４４】
また、バリア膜の無機膜としては、ＣＶＤ法にてＳｉＮｘを２００ｎｍの厚みで形成した。
【００４５】
（実施例２）
実施例１において、高分子膜に分散させるナノ微粒子として、最頻粒径が１５ｎｍと４０ｎｍの２種類の球状のシリカ系粒子を使用し、１２重量％添加した。
【００４６】
上記いずれの実施例の試料についても、無機材料からなるバリア膜の欠陥部から透過した微量の水分子や酸素分子を、高分子膜中に配した微粒子により効率よく吸着でき、水分子や酸素分子の通過量を大幅に低減させることができた。
【００４７】
以上のように本技術の電子デバイスは、無機材料からなる無機膜２２と高分子材料からなる高分子膜２３とを積層した第１のバリア膜２４と、無機材料からなる無機膜２７と高分子材料からなる高分子膜２８とを積層した第２のバリア膜２９とを有し、第１のバリア膜２４と第２のバリア膜２９とによりＴＦＴ部２５と発光部２６などからなるデバイス構成部を封止した構成を備えている。しかも、高分子膜２３、２８は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子３１を含む材料により構成したものである。
【００４８】
これにより、無機膜２２、２７にパーティクルなどの影響によりピンホールが存在し、そのピンホールを通して第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９内を水分が透過してバリア性が低下することを防ぐことができる。
【００４９】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００５０】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００５１】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように本技術によれば、フレキシブルＥＬ表示装置を実現する上で有用な発明である。
【符号の説明】
【００５３】
１  薄膜トランジスタアレイ装置
２  陽極
３  発光層
４  陰極
５  画素
６  画素回路
７  ゲート配線
８  ソース配線
９  電源配線
１０，１１  薄膜トランジスタ
２１  基板
２２，２７  無機膜
２３，２８  高分子膜
２４  第１のバリア膜
２５  薄膜トランジスタアレイ装置
２６  発光部
２９  第２のバリア膜
３０  平坦化膜
３１  ナノ微粒子
【図１】
2014141330.tif 000003
【図２】
2014141330.tif 000004
【図３】
2014141330.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月24日(2015.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、フレキシブルＥＬ表示装置などのフレキシブル性を有する薄型の電子デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の表示装置が盛んに開発されており、駆動用基板に、第１電極、発光層を含む複数の有機層および第２電極を順に積層したＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が注目されている。ＥＬ表示装置は、自発光型であるので視野角が広く、バックライトを必要としないので省電力が期待でき、応答性が高く、装置の厚みを薄くできるなどの特徴を有している。そのため、テレビ等の大画面表示装置への応用が強く望まれている。
【０００３】
また、ＥＬ表示装置は、フレキシブルなプラスチック基板上に発光デバイスを形成することが可能で、フレキシブルディスプレイとしても期待されている。
【０００４】
このようなフレキシブルＥＬ表示装置として、フィルム基板上に発光機能層を設け、この発光機能層全体を覆うように無機薄膜からなる封止膜を形成し、さらに、封止膜上に接着剤を介してバリア層を有する封止フィルムを張り合わせた構造が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３９８６３号公報
【発明の概要】
【０００６】
本技術によるフレキシブルＥＬ表示装置などの電子デバイスは、無機材料からなる無機膜と高分子材料からなる高分子膜とを積層した第１のバリア膜と、無機材料からなる無機膜と高分子材料からなる高分子膜とを積層した第２のバリア膜とを有し、第１のバリア膜と第２のバリア膜とにより薄膜トランジスタ装置と発光部などからなるデバイス構成部を封止した構成を備えている。高分子膜は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子を含む材料により構成している。
【０００７】
本技術によれば、無機材料からなるバリア膜の欠陥部から透過した微量の水分子や酸素分子を、高分子膜中に配した微粒子により効率よく吸着や反応させることにより、水分子や酸素分子の通過量を大幅に低減させることを実現し、薄型化や軽量化やフレキシブル化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本技術の一実施の形態による電子デバイスの例としての有機ＥＬ表示装置の斜視図である。
【図２】図２は画素回路の回路構成を示す電気回路図である。
【図３】図３は本技術の一実施の形態による有機ＥＬ表示装置の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本技術の一実施の形態による電子デバイスについて、有機ＥＬ表示装置を例にとって、図１〜図３の図面を用いて説明するが、本技術は、有機ＥＬ表示装置以外に、有機薄膜太陽電池などの電子デバイスに利用することができる。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、発明者らは、当業者が本技術を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１１】
図１はＥＬ表示装置の概略構成を示す斜視図、図２は画素を駆動する画素回路の回路構成を示す図である。
【００１２】
図１、図２に示すように、ＥＬ表示装置は、複数個の薄膜トランジスタを配置した薄膜トランジスタアレイ装置１と、下部電極である陽極２、有機材料からなる発光層３及び透明な上部電極である陰極４からなる発光部とから構成されている。発光部は、薄膜トランジスタアレイ装置１により発光制御される。また、発光部は、一対の電極である陽極２と陰極４との間に発光層３を配置した構成である。陽極２と発光層３の間には正孔輸送層が積層形成され、発光層３と透明な陰極４の間には電子輸送層が積層形成されている。薄膜トランジスタアレイ装置１には、複数の画素５がマトリックス状に配置されている。
【００１３】
各画素５は、それぞれに設けられた画素回路６によって駆動される。また、薄膜トランジスタアレイ装置１は、行状に配置される複数のゲート配線７と、ゲート配線７と交差するように列状に配置される複数の信号配線としてのソース配線８と、ソース配線８に平行に延びる複数の電源配線９（図１には図示せず）とを備える。
【００１４】
ゲート配線７は、画素回路６のそれぞれに含まれるスイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ１０のゲート電極１０ｇに行毎に接続されている。ソース配線８は、画素回路６のそれぞれに含まれるスイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ１０のソース電極１０ｓに列毎に接続されている。電源配線９は、画素回路６のそれぞれに含まれる駆動素子として動作する薄膜トランジスタ１１のドレイン電極１１ｄに列毎に接続されている。
【００１５】
図２に示すように、画素回路６は、スイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ１０と、駆動素子として動作する薄膜トランジスタ１１と、対応する画素に表示するデータを記憶するキャパシタ１２とで構成される。
【００１６】
薄膜トランジスタ１０は、ゲート配線７に接続されるゲート電極１０ｇと、ソース配線８に接続されるソース電極１０ｓと、キャパシタ１２及び薄膜トランジスタ１１のゲート電極１１ｇに接続されるドレイン電極１０ｄと、半導体膜（図示せず）とで構成される。この薄膜トランジスタ１０は、接続されたゲート配線７及びソース配線８に電圧が印加されると、当該ソース配線８に印加された電圧値を表示データとしてキャパシタ１２に保存する。
【００１７】
薄膜トランジスタ１１は、薄膜トランジスタ１０のドレイン電極１０ｄに接続されるゲート電極１１ｇと、電源配線９及びキャパシタ１２に接続されるドレイン電極１１ｄと、陽極２に接続されるソース電極１１ｓと、半導体膜（図示せず）とで構成される。この薄膜トランジスタ１１は、キャパシタ１２が保持している電圧値に対応する電流を電源配線９からソース電極１１ｓを通じて陽極２に供給する。すなわち、上記構成のＥＬ表示装置は、ゲート配線７とソース配線８との交点に位置する画素５毎に表示制御を行うアクティブマトリックス方式を採用している。
【００１８】
また、ＥＬ表示装置において、少なくとも赤色、緑色および青色の発光色で発光する発光部は、少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光層を有する画素が複数個マトリクス状に配列されるように形成されている。
【００１９】
図３は、本技術の一実施の形態によるＥＬ表示装置の構成を示す概略断面図である。
【００２０】
図３に示すように、本技術によるＥＬ表示装置は、フレキシブル性を有する基板２１上に、無機材料からなる無機膜２２と高分子材料からなる高分子膜２３とを積層した第１のバリア膜２４を有し、基板２１上に、薄膜トランジスタアレイ装置（以下、ＴＦＴ部という）２５と、電極と発光層からなる発光部２６が形成されている。
【００２１】
また、発光部２６は、無機材料からなる無機膜２７と高分子材料からなる高分子膜２８とを積層した第２のバリア膜２９により覆われ、封止されている。基板２１の第１のバリア膜２４とＴＦＴ部２５との間には、平坦化膜３０が形成されている。
【００２２】
なお、図３に示す例においては、基板２１上に第１のバリア膜２４を配置し、第２のバリア膜２９上には基板２１を配置していない構成であるが、勿論、第２のバリア膜２９上にも基板２１を配置してもよい。
【００２３】
ここで、基板２１としては、その形状、材質、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、無アルカリガラス、ソーダガラスなどのガラス材料やシリコン基板でも金属基板でもよい。また、軽量化やフレキシブル化を目的として高分子系材料を用いてもよい。高分子系材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリイミドなどが適しているが、その他のアセテート系樹脂やアクリル系樹脂やポリエチレンやポリプロピレンやポリ塩化ビニル樹脂などの既知の高分子基板材料を用いてもよい。高分子系材料を基板として用いるときには、ガラスなどの剛性のある基材の上に高分子基板を塗布法や貼り付けなどで形成した後、有機ＥＬ発光素子を形成し、その後ガラスなどの剛性のある基材を除去する製造方法が用いられる。
【００２４】
無機膜２２、２７を形成する無機材料としては、非晶質の窒化珪素や二酸化珪素などが用いられ、高分子膜２３、２８を形成する高分子材料としては、ポリイミドやポリアミドなどの耐候性や耐熱性に優れたポリマー材料が用いられる。なお、図３に示す例では、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９は、無機膜２２、２７および高分子膜２３、２８それぞれを１層積層した構成である。しかし、これに限定されるものではなく、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９は、無機膜２２、２７および高分子膜２３、２８それぞれを交互に２層以上積層した構成であってもよい。
【００２５】
次に、発光部２６を構成する各部の構成材料について説明する。
【００２６】
陽極２は、アルミニウムやアルミニウム合金や銅などの導電性のよい金属材料や、光透過性のＩＺＯ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛などの電気伝導度の高い金属酸化物や金属硫化物などにより構成される。成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法やイオンプレーティング法などの薄膜形成法が用いられる。
【００２７】
正孔輸送層は、ポリビニルカルバゾール系材料、ポリシラン系材料、ポリシロキサン誘導体、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン系化合物や芳香族アミン系化合物等などが用いられる。成膜方法としては、各種の塗布工法を用いることが可能であり、１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚みに形成される。また、正孔輸送層に積層される正孔注入層は、陽極２からの正孔注入を高める層であり、酸化モリブデンや酸化バナジウムや酸化アルミニウムなどの金属酸化物、金属窒化物、金属酸化窒化物をスパッタ法により形成する。
【００２８】
発光層３は、蛍光や燐光などを発光する有機系材料を主成分とし、必要に応じてドーパントを添加して特性を改善する。印刷法に適した高分子系有機材料としては、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニリン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体などが用いられる。ドーパントは、発光波長のシフトや発光効率の改善のために用いられるものであり、色素系および金属錯体系のドーパントが数多く開発されている。また、大型基板に発光層３を形成する場合には印刷法が適しており、各種の印刷法の中でもインクジェット法が用いられ、２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚みの発光層３が形成される。
【００２９】
電子輸送層は、ベンゾキノン誘導体、ポリキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体などの材料が用いられる。成膜方法としては、真空蒸着法や塗布法が用いられ、通常１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚みに形成される。また、電子注入層は、バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウムなどの材料が用いられ、真空蒸着法や塗布法により形成される。
【００３０】
陰極４は、光の取り出し方向により材料が異なり、陰極４側から光を取り出す場合は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズ、酸化亜鉛などの光透光性の導電材料を用いる。陽極２側から光を取り出す場合は、白金、金、銀、銅、タングステン、アルミニウム及びアルミニウム合金などの材料を用いる。成膜方法としては、スパッタ法や真空蒸着法が用いられ、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００３１】
このような構成において、本技術によるＥＬ表示装置においては、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９の高分子膜２３、２８は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子３１を含む材料により構成している。
【００３２】
無機膜２２、２７と高分子膜２３、２８とからなる第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９は、無機膜２２、２７にパーティクルなどの影響によりピンホールが存在すると、そのピンホールを通して第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９内を水分が透過し、バリア性が低下してしまう。
【００３３】
本技術においては、無機膜２２、２７に積層される高分子膜２３、２８は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子３１を含む材料により構成している。これにより、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子３１が水と反応して水分を吸着し、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９内を水分が透過することを防ぐことができ、第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９のバリア性を十分に維持することができる。
【００３４】
次に、本技術について、より詳細に説明する。
【００３５】
本技術において、バリア膜を構成する高分子膜は、厚みは５００ｎｍ以上が望ましい。高分子膜を構成する有機材料としては、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリレート、ポリビニル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの各種の有機材料を用いることが可能で、反応開始剤や寸法安定化などのための添加剤を含んでもよい。また、無機材料からなる緻密な無機膜を形成するためには、高分子膜中の有機材料はポリマー化している方が望ましいが、完全に架橋されていなくてもよく、モノマーやオリゴマーなどが含まれていてもよい。
【００３６】
また、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子の大きさは、最も投影面積の大きい方向で捕らえ、また微粒子は粒度分布を持つことから、最頻粒径で表現すると、最頻粒径は１００ナノメートル以下であることが望ましく、さらに望ましくは５０ナノメートル以下であることが望ましい。
【００３７】
さらに、ナノ微粒子の高分子膜への添加量は、５０重量％以下が望ましい。さらに、２０重量％以下であればより望ましい。これは、高分子膜中にナノ微粒子を添加する構成とした場合、ナノ微粒子の添加量が多いほど、バリア性能を高めることができるが、特定の添加量を越えると、ナノ微粒子どうしが凝集し、逆にナノ微粒子を添加する効果が低下することが判明した。そこで、適切な添加量について、実験により確認したところ、高分子膜に対するナノ微粒子の添加量は、５０重量％以下であれば、ナノ微粒子どうしの凝集を少なくすることができることいが判明した。また、製造プロセスにおけるばらつきを考慮すると、高分子膜に対するナノ微粒子の添加量は、２０重量％以下とするのが望ましいことも判明した。
【００３８】
このようにナノ微粒子の高分子膜への添加量は、５０重量％以下、望ましくは２０重量％以下とすることにより、凝集による効果の低下を招くことなく、バリア性を高めることができる。
【００３９】
なお、ナノ微粒子を分散させた状態で高分子膜を形成する方法としては、塗布方法があり、スリットコート法、ダイコート法、シルクスクリーン印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法などの印刷法や、インクジェット、ノズルコートなどの方法を用いることができる。塗布方法以外にも、キャスティング法や延伸法なども用いることができる。さらに、このような方法を用いることにより、ナノ微粒子の一部は、高分子膜の表層部に露出し、その結果、高分子膜の表層部はナノ微粒子による凹凸形状を持つこととなる。
【００４０】
また、無機材料からなる無機膜の構成材料としては、ＡｌＯｘやＳｉＯｘやＳｉＮｘまたはＳｉＯｘとＳｉＮｘの混合物などが用いられる。製造方法としては、ＣＶＤ法、スパッタ法、反応性真空蒸着などが用いられることが多く、一層あたりの厚みは、１０ｎｍから５００ｎｍである。
【００４１】
次に、本技術によるバリア膜の具体的な実施例を説明する。
【００４２】
（実施例１）
バリア膜の高分子膜として、エポキシアクリレート樹脂中に、シリカ微粒子、α−Ｆｅ／Ｆｅ３Ｏ４微粒子、スメクタイト系層状化合物であるモンモリロナイト微粒子を混合し、この微粒子を分散させて混合したエポキシアクリレート樹脂をダイコート法により塗布した後、ＵＶ硬化を行い、平均厚み１０００ｎｍの膜を形成した。エポキシアクリレート樹脂は、トリメチロールプロパントリアクリレートを溶媒として使用した。
【００４３】
シリカ微粒子は、混合前に、トルエン溶媒中で、３アミノプロピルトリメトキシシランで処理することで表面処理を行った。α−Ｆｅ／Ｆｅ３Ｏ４微粒子は、内部はα−Ｆｅからなり、表面はＦｅ３Ｏ４からなる微粒子で、表面をトリメチリルシリルプロピルメタクリレートで修飾する処理を行った。モンモリロナイト微粒子は、ジメチルアセトアミドに混合した後に、樹脂に混合した。ナノ微粒子の添加量は、１５重量％とした。
【００４４】
また、バリア膜の無機膜としては、ＣＶＤ法にてＳｉＮｘを２００ｎｍの厚みで形成した。
【００４５】
（実施例２）
実施例１において、高分子膜に分散させるナノ微粒子として、最頻粒径が１５ｎｍと４０ｎｍの２種類の球状のシリカ系粒子を使用し、１２重量％添加した。
【００４６】
上記いずれの実施例の試料についても、無機材料からなるバリア膜の欠陥部から透過した微量の水分子や酸素分子を、高分子膜中に配した微粒子により効率よく吸着でき、水分子や酸素分子の通過量を大幅に低減させることができた。
【００４７】
以上のように本技術の電子デバイスは、無機材料からなる無機膜２２と高分子材料からなる高分子膜２３とを積層した第１のバリア膜２４と、無機材料からなる無機膜２７と高分子材料からなる高分子膜２８とを積層した第２のバリア膜２９とを有し、第１のバリア膜２４と第２のバリア膜２９とによりＴＦＴ部２５と発光部２６などからなるデバイス構成部を封止した構成を備えている。しかも、高分子膜２３、２８は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子３１を含む材料により構成したものである。
【００４８】
これにより、無機膜２２、２７にパーティクルなどの影響によりピンホールが存在し、そのピンホールを通して第１のバリア膜２４および第２のバリア膜２９内を水分が透過してバリア性が低下することを防ぐことができる。
【００４９】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００５０】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００５１】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように本技術によれば、フレキシブルＥＬ表示装置を実現する上で有用な発明である。
【符号の説明】
【００５３】
１    薄膜トランジスタアレイ装置
２    陽極
３    発光層
４    陰極
５    画素
６    画素回路
７    ゲート配線
８    ソース配線
９    電源配線
１０，１１    薄膜トランジスタ
２１    基板
２２，２７    無機膜
２３，２８    高分子膜
２４    第１のバリア膜
２５    薄膜トランジスタアレイ装置
２６    発光部
２９    第２のバリア膜
３０    平坦化膜
３１    ナノ微粒子
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料からなる無機膜と高分子材料からなる高分子膜とを積層した第１のバリア膜と、無機材料からなる無機膜と高分子材料からなる高分子膜とを積層した第２のバリア膜とを有し、前記第１のバリア膜と前記第２のバリア膜とによりデバイス構成部を封止した構成を備え、
前記高分子膜は、高分子材料中に、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子を含む材料により構成した電子デバイス。
【請求項２】
前記高分子膜は、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子の添加量が５０重量％以下である請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記高分子膜は、シリカ系粒子、Ｆｅ系粒子、モンモリロナイト粒子、シリカコート粒子、ゼオライト粒子の中から選ばれる少なくとも１種類のナノ微粒子の添加量が２０重量％以下である請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記デバイス構成部は、薄膜トランジスタ装置と発光部とを備えた請求項１に記載の電子デバイス。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014141330.tif 000006
【図２】
2014141330.tif 000007
【図３】
2014141330.tif 000008
【国際調査報告】
2014141330.tif 000009
2014141330.tif 000010
2014141330.tif 000011
2014141330.tif 000012