(57)【要約】【課題】有機ＥＬパネルの乾燥剤層の剥離や断裂を防止し、温度サイクルに対する信頼性の向上を図る。【解決手段】デバイスガラス基板１００は、エポキシ樹脂等から成るシール樹脂１０２を用いてデバイス封止用の封止ガラス基板２００と貼り合わされている。封止ガラス基板２００には、ポケット部２０１がエッチングによって形成されている。このポケット部２０１の底部に、応力緩和層として、約４０００Åの厚さのアルミニウム層２０２が例えば蒸着法によって形成されている。そして、このアルミニウム層２０２上に水分等の湿気を吸収するための乾燥剤層２０３が塗布形成されている。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネッセンス素子を備えたデバイスガラス基板と、前記デバイスガラス基板と貼り合わされた封止ガラス基板と、前記封止ガラス基板上に形成された乾燥剤層と、前記封止ガラス基板表面と前記乾燥剤層との間に挿入され前記封止ガラス基板と前記乾燥剤層との熱膨張の差により前記乾燥剤層に加わる応力を緩和するための応力緩和層と、を具備するエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
エレクトロルミネッセンス素子を備えたデバイスガラス基板と、前記デバイスガラス基板と貼り合わされた封止ガラス基板と、前記封止ガラス基板の表面にエッチングにより形成されたポケット部と、このポケット部の底部上に形成された乾燥剤層と、前記ポケット部の底部の前記封止ガラス基板表面と前記乾燥剤層との間に挿入され、前記封止ガラス基板と前記乾燥剤層との熱膨張の差により前記乾燥剤層に加わる応力を緩和するための応力緩和層と、を具備するエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
前記応力緩和層の熱膨張率は、前記封止ガラス基板の熱膨張率より大きく、前記乾燥剤層の熱膨張率より小さいことを特徴とする請求項１または２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
前記応力緩和層は、アルミニウムから成ることを特徴とする請求項１または２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
前記応力緩和層は、８−トリス−ヒドロキシキノリン−アルミニウムから成ることを特徴とする請求項１または２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
前記応力緩和層は、ポリイミドから成ることを特徴とする請求項１または２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項７】
前記応力緩和層は、アルミニウム層と８−トリス−ヒドロキシキノリン−アルミニウム層とを積層して成ることを特徴とする請求項１または２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
前記応力緩和層は、アルミニウム層とポリイミド層とを積層して成ることを特徴とする請求項１または２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項９】
前記応力緩和層は、８−トリス−ヒドロキシキノリン−アルミニウム層とポリイミド層とを積層して成ることを特徴とする請求項１または２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置の耐湿性を向上するための封止構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ：以下、「有機ＥＬ素子」と称する。）は自発光型の発光素子である。この有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる新しい表示装置として注目されている。
【０００３】
この有機ＥＬ素子は水分に弱いため、有機ＥＬ表示パネルでは、乾燥剤が塗布された金属キャップやガラスキャップで蓋をする構造が提案されている。図６はそのような従来の有機ＥＬ表示パネルの構造を示す断面図である。
【０００４】
デバイスガラス基板７０は、その表面に多数の有機ＥＬ素子７１が形成された表示領域を有している。このデバイスガラス基板７０は、エポキシ樹脂等から成るシール樹脂７５を用いてデバイス封止用の封止ガラス基板８０と貼り合わされている。封止ガラス基板８０には、上記表示領域に対応した領域に凹部８１（以下、ポケット部８１という）がエッチングによって形成されており、このポケット部８１の底部に水分等の湿気を吸収するための乾燥剤層８２が塗布されている。
【０００５】
ここで、ポケット部８１の底部に乾燥剤層８２を形成している理由は、乾燥剤層８２と有機ＥＬ素子７１との間のスペースを確保して、乾燥剤層８２が有機ＥＬ素子７１に接触し、有機ＥＬ素子７１に損傷を与えるのを防止するためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
有機ＥＬ表示パネルは、耐湿性と共に、温度変化に対する信頼性を確保する必要がある。そこで、本発明者は、有機ＥＬパネルに対して、温度の上昇・下降を繰り返す温度サイクル実験を実施した。すると、図７に示すように、乾燥剤層８２が封止ガラス基板８０から部分的に剥離して浮き上がったり、あるいは図８に示すように、乾燥剤層８２が途中から部分的に断裂し、その断裂した乾燥剤片８２Ａが、乾燥剤層８２とデバイスガラス基板７０のとの間に挟まり、有機ＥＬ素子７１が破損するおそれがあることが判明した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上述のような乾燥剤層８２の剥離や断裂を防止するため、鋭意検討をした結果、その発生原因を見出した。すなわち、パネル温度が一旦上昇し、その後下降する過程で、封止ガラス基板８０よりも熱膨張率の大きい乾燥剤層８２に大きな収縮が生じる。一方、封止ガラス基板８０の熱膨張率は小さいので、両者の熱膨張率の差により、乾燥剤層８２の接着面に応力が加わる。この応力が乾燥剤層８２と封止ガラス基板８０との接着力より大きいと乾燥剤層８２の剥離や断裂が生じるのである。
【０００８】
そこで、本発明は、封止ガラス基板表面と乾燥剤層との間に、封止ガラス基板と乾燥剤層との熱膨張の差により乾燥剤層に加わる応力を緩和するための応力緩和層を設けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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。まず、図１を参照して本発明の基本原理について説明する。
【００１０】
図１（ａ）は、従来の構造体であり、封止ガラス基板１の表面に設けられたポケット部の底面に、直接乾燥剤層２が塗布形成されている。この構造体の温度を一旦上昇させ、下降させる。すると、封止ガラス基板１、乾燥剤層２には熱収縮が起こる。一般に、乾燥剤層２の熱膨張率α２は、封止ガラス基板１の熱膨張率α１はより大きいので、この差により、乾燥剤層２の接着面に応力が加わる。この応力が乾燥剤層２と封止ガラス基板１との接着力より大きければ、乾燥剤層２は、封止ガラス基板１から剥離してしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、図１（ｂ）に示すように、乾燥剤層２と封止ガラス基板１との間に応力緩和層３を挿入した。この応力緩和層３の熱膨張率α３は、封止ガラス基板１の熱膨張率α１より大きく、乾燥剤層２の熱膨張率α２より小さいことが好ましい（α１＜α３＜α２）。
【００１２】
このような条件下では、乾燥剤層２と応力緩和層３との間で、熱膨張率の差が小さくなる。その結果、従来よりも乾燥剤層２に加わる応力が小さくなる。これにより、乾燥剤層２は応力緩和層３から剥離しにくくなる。また、同様に、応力緩和層３と封止ガラス基板１の熱膨張率の差も小さくなるので、応力緩和層３も封止ガラス基板１から剥がれにくい。以上により、乾燥剤層２の剥離等を防止した封止構造を得ることができる。
【００１３】
次に、本発明の実施形態に係る表示装置ついて図２を参照しながら説明する。デバイスガラス基板１００は、その表面に多数の有機ＥＬ素子１０１が形成された表示領域を有している。デバイスガラス基板１００の厚みは、０．７ｍｍ程度である。また、有機ＥＬ素子１０１の構造については後述する。
【００１４】
このデバイスガラス基板１０１は、エポキシ樹脂等から成るシール樹脂１０２を用いてデバイス封止用の封止ガラス基板２００と貼り合わされている。封止ガラス基板２００には、上記表示領域に対応した領域に凹部、すなわちポケット部２０１がエッチングによって形成されている。このポケット部２０１の底部に、応力緩和層として、約４０００Åの厚さのアルミニウム層２０２が例えば蒸着法によって形成されている。そして、このアルミニウム層２０２上に
水分等の湿気を吸収するための乾燥剤層２０３が塗布形成されている。
【００１５】
乾燥剤層２０３は、例えば、粉末状の酸化カルシウムや酸化バリウム等、及び接着剤として樹脂を溶剤に溶かした状態にして、アルミニウム層２０２上に塗布し、更にＵＶ照射や加熱処理を行うことで硬化させることで接着される。乾燥剤層２０３の厚さは、例えば１００μｍである。
【００１６】
ここで、封止ガラス基板２００の熱膨張率α１は１０×１０−６以下、乾燥剤層２０３の熱膨張率α２は１００×１０−６程度、アルミニウム層２０２の熱膨張率α３は、３０×１０−６程度であり、α１＜α３＜α２の関係を満たしている。また、アルミニウム層２０２は、封止ガラス基板２００、乾燥剤層２０３との密着性に優れている。したがって、上述した本発明の原理により、乾燥剤層２０３の剥離等が防止される。
【００１７】
本実施形態では、応力緩和層としてアルミニウム層２０２を用いたが、これに限らず、８−トリス−ヒドロキシキノリン−アルミニウム（Ａｌｑ３：８−ｔｒｉｓ−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ　ａｌｕｍｉｎｕｍ）を用いても良い。また、α１＜α３＜α２の関係を満たしていれば、アルミニウム系に限らず、他の金属を用いても良い。
【００１８】
また、応力緩和層としては、金属に限らず、ポリイミド（ＰＩ）のような有機材料を用いてもよい。ポリイミドの熱膨張率は、９０〜１００×１０−６程度であり、乾燥剤層２０３の熱膨張率よりやや小さい程度であるが、ポリイミドと封止ガラス基板２００との接着強度は、乾燥剤層２０３と封止ガラス基板２００との接着強度より高いため、ポリイミドは剥がれにくく、その結果、ポリイミド上の乾燥剤層２０３も剥がれにくくなっており、熱膨張による応力を緩和する効果が得られていると考えられる。
【００１９】
本発明の他の実施形態に係る表示装置ついて図３を参照しながら説明する。この表示装置は、応力緩和層が材質の異なる２層の構造になっている。すなわち、第１の応力緩和層２０４上に第２の応力緩和層２０５が積層され、その上に乾燥剤層２０３が形成されている。これにより、応力緩和特性を設計する自由度が高まる。
【００２０】
その実施態様としては、上述したアルミニウム層、８−トリス−ヒドロキシキノリン−アルミニウム層、ポリイミド層の中から、任意に組み合わされた２つの層を積層したものがある。すなわち、アルミニウム層と８−トリス−ヒドロキシキノリン−アルミニウム層との積層構造、アルミニウム層とポリイミド層との積層構造、８−トリス−ヒドロキシキノリン−アルミニウム層とポリイミド層との積層構造である。
【００２１】
また、上記２層構造に限らず、さらに、種類の異なる応力緩和層を３層以上に積層してもよい。いずれの場合も乾燥剤層、応力緩和層及び封止ガラス基板の各熱膨張率α２，α３，α１の関係がα１＜α３＜α２の関係を満たしていればよい。
【００２２】
次に、図４に有機ＥＬ表示装置の表示画素付近を示す平面図を示し、図５（ａ）に図４中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図５（ｂ）に図４中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。
【００２３】
図４及び図５に示すように、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２とに囲まれた領域に表示画素１１５が形成されており、マトリクス状に配置されている。
【００２４】
この表示画素１１５には、自発光素子である有機ＥＬ素子６０と、この有機ＥＬ素子６０に電流を供給するタイミングを制御するスイッチング用ＴＦＴ３０と、有機ＥＬ素子６０に電流を供給する駆動用ＴＦＴ４０と、保持容量とが配置されている。なお、有機ＥＬ素子６０は、第１の電極である陽極６１と発光材料からなる発光素子層６７と、第２の電極である陰極６５とから成っている。
【００２５】
即ち、両信号線５１，５２の交点付近にはスイッチング用ＴＦＴである第１のＴＦＴ３０が備えられており、そのＴＦＴ３０のソース３３ｓは保持容量電極線５４との間で容量をなす容量電極５５を兼ねるとともに、ＥＬ素子駆動用ＴＦＴである第２のＴＦＴ４０のゲート４１に接続されており、第２のＴＦＴのソース４３ｓは有機ＥＬ素子６０の陽極６１に接続され、他方のドレイン４３ｄは有機ＥＬ素子６０に供給される電流源である駆動電源線５３に接続されている。
【００２６】
また、ゲート信号線５１と並行に保持容量電極線５４が配置されている。この保持容量電極線５４はクロム等から成っており、ゲート絶縁膜１２を介してＴＦＴのソース３３ｓと接続された容量電極５５との間で電荷を蓄積して容量を成している。この保持容量５６は、第２のＴＦＴ４０のゲート電極４１に印加される電圧を保持するために設けられている。
【００２７】
図５に示すように、有機ＥＬ表示装置は、ガラスや合成樹脂などから成る基板又は導電性を有する基板あるいは半導体基板等の基板１０上に、ＴＦＴ及び有機ＥＬ素子を順に積層形成して成る。ただし、基板１０として導電性を有する基板及び半導体基板を用いる場合には、これらの基板１０上にＳｉＯ２やＳｉＮなどの絶縁膜を形成した上に第１、第２のＴＦＴ及び有機ＥＬ素子を形成する。いずれのＴＦＴともに、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して能動層の上方にあるいわゆるトップゲート構造である。
【００２８】
まず、スイッチング用ＴＦＴである第１のＴＦＴ３０について説明する。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、非晶質シリコン膜（以下、「ａ−Ｓｉ膜」と称する。）をＣＶＤ法等にて成膜し、そのａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して溶融再結晶化させて多結晶シリコン膜（以下、「ｐ−Ｓｉ膜」と称する。）とし、これを能動層３３とする。その上に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜の単層あるいは積層体をゲート絶縁膜１２として形成する。更にその上に、Ｃｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極３１を兼ねたゲート信号線５１、及びＡｌから成るドレイン信号線５２を備えており、有機ＥＬ素子の駆動電源でありＡｌから成る駆動電源線５３が配置されている。
【００３０】
そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層３３上の全面には、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜の順に積層された層間絶縁膜１５が形成されており、ドレイン３３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填したドレイン電極３６が設けられ、更に全面に有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１７が形成されている。
【００３１】
次に、有機ＥＬ素子の駆動用ＴＦＴである第２のＴＦＴ４０について説明する。図５（ｂ）に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、ａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して多結晶化してなる能動層４３、ゲート絶縁膜１２、及びＣｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極４１が順に形成されており、その能動層４３には、チャネル４３ｃと、このチャネル４３ｃの両側にソース４３ｓ及びドレイン４３ｄが設けられている。そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層４３上の全面に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン４３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填して駆動電源に接続された駆動電源線５３が配置されている。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１７を備えている。そして、その平坦化絶縁膜１７のソース４３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介してソース４３ｓとコンタクトしたＩＴＯから成る透明電極、即ち有機ＥＬ素子の陽極６１を平坦化絶縁膜１７上に設けている。この陽極６１は各表示画素ごとに島状に分離形成されている。
【００３２】
有機ＥＬ素子６０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極から成る陽極６１、ＣｕＰｃ（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）から成る第１ホール輸送層、ＮＰＢ（Ｎ，　Ｎ’−Ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）からなる第２ホール輸送層から成るホール輸送層６２、キナクリドン（Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）誘導体を含むＡｌｑ３から成る発光層６３、及びＡｌｑ３から成る電子輸送層６４、マグネシウム・インジウム合金もしくはアルミニウム、もしくはアルミニウム合金から成る陰極６５が、この順番で積層形成された構造である。ホール輸送層はいずれか１層でもよい。
【００３３】
なお、平坦化絶縁膜１７上には、陽極と陰極とが短絡することを防止するために、さらに第２の平坦化絶縁膜６６が形成されている。そして、陽極６１上については、第２の平坦化絶縁膜６６が除去された構造としている。
【００３４】
有機ＥＬ素子６０は、陽極６１から注入されたホールと、陰極６５から注入された電子とが発光層の内部で再結合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から光が放たれ、この光が透明な陽極６１から透明絶縁基板を介して外部へ放出されて発光する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、封止ガラス基板表面と乾燥剤層との間に、封止ガラス基板と乾燥剤層との熱膨張の差により乾燥剤層に加わる応力を緩和するための応力緩和層を設けたので、乾燥剤層の剥離等を防止することができる。これにより、有機ＥＬ表示装置の温度サイクルに対する信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の基本原理を説明する、エレクトロルミネッセンス表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の断面図である。
【図４】有機ＥＬ表示装置の表示画素付近を示す平面図である。
【図５】有機ＥＬ表示装置の表示画素の断面図である。
【図６】従来例に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の断面図である。
【図７】従来例に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の断面図である。
【図８】従来例に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１００　デバイスガラス基板
１０１　有機ＥＬ素子
１０２　シール樹脂
２００　封止ガラス基板
２０１　ポケット部
２０２　応力緩和層
２０３　乾燥剤層
【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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