(57)【要約】【課題】高い表示品位のトップエミッション型の有機EL表示装置を提供する。【解決手段】反射性の下部電極と有機の発光層を含む機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機ＥＬ素子７を備えた第１基板と、有機EL素子７が形成された面と対向する面に乾燥剤２を形成された第２基板とを備え、上部電極６側に光を射出するトップエミッション型の有機EL表示装置において、第２基板の第１基板と対向する面に、物理吸着型の乾燥剤２とカラーフィルタ４を有し、第２基板から第１基板側へ向かって、該乾燥剤２、カラーフィルタ４又はブラックマトリクス５の順に配置されている。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射性の下部電極と有機の発光層を含む機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機ＥＬ素子を備えた第１基板と、
該有機EL素子が形成された面と対向する面に乾燥剤を形成された第２基板とを備え、
前記上部電極側に光を射出するトップエミッション型の有機EL表示装置において、
前記第２基板の第１基板と対向する面に、物理吸着型の乾燥剤とカラーフィルタを有し、
前記第２基板から第１基板側へ向かって、該乾燥剤、該カラーフィルタの順に配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記上部電極とカラーフィルタとの間には気体層を備えていることを特徴とする有機EL表示装置。
【請求項３】
反射性の下部電極と有機の発光層を含む機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機ＥＬ素子を備えた第１基板と、
該有機EL素子が形成された面と対向する面に乾燥剤を形成された第２基板とを備え、
前記上部電極側に光を射出するトップエミッション型の有機EL表示装置において、
前記第２基板の第１基板と対向する面に、物理吸着型の乾燥剤とブラックマトリクスを有し、
前記第２基板から第１基板側へ向かって、該乾燥剤、該ブラックマトリクスの順に配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記上部電極とブラックマトリクスとの間には気体層を備えていることを特徴とする有機EL表示装置。
【請求項５】
請求項１または請求項３において、
前記乾燥剤は、シリカゲルであることを特徴とする有機EL表示装置。
【請求項６】
反射性の下部電極と有機の発光層を含む機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機ＥＬ素子を備えた第１基板と、
該有機EL素子が形成された面と対向する面に乾燥剤を形成された第２基板とを備え、
前記上部電極側に光を射出するトップエミッション型の有機EL表示装置において、
前記第２基板の第１基板と対向する面と、有機EL素子の上部電極の第２基板側の面との間に、物理吸着型の乾燥剤とカラーフィルタを有し、
前記第２基板から第１基板側へ向かって、該乾燥剤、該カラーフィルタの順に配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トップエミッション型の有機EL表示装置に係わり、特に視野角を向上する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トップエミッション型の有機EL表示装置の封止構造には大きく分けて２つあった。第１の構造は、封止空間を設けずに、樹脂で封止する構造である。この構造は、乾燥剤を設けずに、封止樹脂で水分の浸入量を減らす思想により開発されたものである。第２の構造は、封止基板で封止空間を設け、その空間に乾燥剤を配置し、封止空間に侵入した水分を吸収しようとする思想である。
【０００３】
第２の構造の中うち、特許文献１には、透明乾燥剤を用いたトップエミッション型の有機EL表示装置が開示されている。また、この特許文献１には、透明乾燥剤として化学吸着型の透明乾燥剤が使用されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３８３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された技術には、カラーフィルタ（以下、「ＣＦ」と称する。）やブラックマトリクス（以下、「ＢＭ」と称する。）が開示されていない。しかし、実際に製品レベルのトップエミッション型の有機EL表示装置を、封止基板を用いて製造する場合に、どのような構造が最適か検討されていない。
【０００６】
そこで、我々は、ＣＦやＢＭをさまざま場所に配置し、検討を行った。まず、光出射方向の基板、つまり、封止基板の外側にＣＦとＢＭを配置した。封止基板の外側から画面を観察すると、一般にシャドーイングと呼ばれる、ＢＭによって視野角が制限される現象が生じた。これでは、自発光型である有機EL表示装置のおおきなメリットを活かすことができなくなる。
【０００７】
また、発光層とＣＦとが離れているため、混色する場合があり、画素間に大きな非発光領域が必要になり、効率のよい発光ができなかった。また、化学吸着型の乾燥剤を用いる場合、化学吸着型の乾燥剤は反応性が高いため、乾燥剤の上にＣＦやＢＭや有機層を形成すると、乾燥剤として十分な機能を確保できなくなった。
【０００８】
本発明の目的の一つは、視野角を向上させたトップエミッション型の有機EL表示装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、製造時における乾燥剤の機能劣化を抑制したトップエミッション型の有機EL表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
反射性の下部電極と有機の発光層を含む機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機ＥＬ素子を備えた第１基板と、該有機EL素子が形成された面と対向する面に乾燥剤を形成された第２基板とを備え、上部電極側に光を射出するトップエミッション型の有機EL表示装置において、第２基板の第１基板と対向する面に物理吸着型の乾燥剤とＣＦまたはＢＭを有し、第２基板から第１基板側へ向かって、乾燥剤、ＣＦまたはＢＭの順に配置するようにする。
【００１１】
この構成にすると、乾燥剤の性能を損なわずに生産できるとともに、シャドーイング等の表示品位の劣化を抑制することができる。また、ＣＦを発光層に近づけることができるので、混色も抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シャドーイングなどの表示品位の劣化を抑制したトップエミッション型の有機EL表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に有機EL表示装置の概念断面図を示す。
有機EL素子７と、有機EL素子７の下層に形成した有機EL素子７を駆動するＴＦＴ形成層８とを備えたＴＦＴ基板９と、カラーフィルタ４とブラックマトリクス５と乾燥剤層２を備えた封止基板１と、が導電ビーズ３で気体層を保持されつつ、それぞれ基板に形成した構成物が対向する向きに、シール材で張り合わされている。
【００１５】
この有機EL素子７は、下部電極と、発光層を含む機能層と、上部電極６とがこの順に積層された構造をしている。この上部電極６中には、光透過性の１０μｍ未満の微粒子が１画素当たり複数分散配置されている。
【００１６】
図２に、有機EL表示装置の平面図を示す。
ＴＦＴ基板９の内側に形成された画素領域１０の外周にある枠状の封止シール領域に、紫外線硬化型シール剤、特に、カチオン硬化型のエポキシ樹脂が塗布されている。画素パターンとカラーフィルタ４のパターンの位置合わせを行い、貼り合わせ、紫外線を照射してシール剤を硬化して封止している。端子部１２は封止領域の内側と外側に接続された配線が接続されている。この端子部１２に外部配線を接続して有機EL表示装置を形成している。
【００１７】
図３に封止基板の製造工程を示す。
透明乾燥剤２はその後の工程があるので、物理吸着型のものであって、封止前に加熱して吸着した水を除去することにより、乾燥剤として機能するものである。具体的には、コロイダルシリカを含む化合物溶液をガラス上に塗布し、乾燥、焼成してゲル化することで塗膜を形成し、水分の可逆的な吸着脱着が可能な乾燥剤を得ることができる。
【００１８】
この透明乾燥剤２の上にカラーフィルタ４となる赤、青、緑各色ごとそれぞれの色素を混ぜた感光性樹脂溶液を順次塗布、露光、現像、焼成を行い、赤４−１、緑４−２、青４−３のフィルタを形成した。
【００１９】
次に、クロム酸化物、金属クロムをこの順にスパッタ法で形成し、レジスト塗布、乾燥、露光現像、エッチング、剥離を行い、導電性を備えたブラックマトリクス５を形成した。このように、物理吸着型の乾燥剤を用いているので、乾燥剤の上にカラーフィルタやブラックマトリクスを形成することができるようになっている。
【００２０】
図２で示した封止シール領域が５ｍｍ以上あるような場合、乾燥剤に沿って水分が浸入するので、シール部分の乾燥剤はエッチングで除去するのが好ましい。本実施例ではカラーフィルタ４、ブラックマトリクス５を保護層として、フッ酸でエッチングすることにより封止シール領域の透明乾燥剤２を除去する。このエッチングを長時間行った場合、ブラックマトリクス５の最外周の端部と透明乾燥剤の最外周の端部同士がほぼ同じ形状となるが、乾燥剤の機能を考慮すれば、ブラックマトリクス５の最外周の外側であって、シール剤の配置領域との間まで透明乾燥剤２がはみだすように形成する。
【００２１】
次に、ブラックマトリクス５上に、ディスペンサを用いて導電ビーズ３を分散した。この導電ビーズ３は、ＴＦＴ基板９と封止基板１の間のスペースとして機能するだけでなく、ブラックマトリクス５が導電性なので、導電ビーズ３を介してブラックマトリクスもバイパス配線として機能するので、上部電極６の補助配線として機能して上部電極６のシート抵抗が高いことによる電圧低下を抑制する効果がある。
【００２２】
次に、ＴＦＴ基板９上に、有機EL素子７を形成する工程を図４により説明する。
まず、ガラス基板であるＴＦＴ基板９上に、ＴＦＴを形成する。ＴＦＴ形成層は、大きく分けて２つの領域を備えている。一つは、各画素の有機EL素子７の発光強度を各画素毎に制御する画素回路と、画素回路の制御を行う周辺回路を備えている。
【００２３】
画素回路は、有機EL素子７の下部電極に接続されている。下部電極は各画素毎に形成されている。また、下部電極は２層で構成されている。下部電極の下層は、高い反射特性を備えたアルミニウムを主体とした合金で構成された金属下部電極１４で構成されている。下部電極の上層は、アルミニウムを主体とした合金層の保護酸化防止層として機能する透明下部電極１３をインジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）で構成する。
【００２４】
なお、ＴＦＴを形成後、速やかに有機EL素子を形成できる場合は、金属下部電極１４として反射率の高いアルミニウムだけでなく、銀を主体とした合金を形成した後、透明下部電極１３を形成しなくてもよい。
【００２５】
有機EL素子７は、この透明下部電極１３上に、電子注入層１５としてＬｉ／トリヒドロキシキノリンアルミニウム１：１の共蒸着膜を１０ｎｍ、電子輸送層１６としてトリヒドロキシキノリンアルミニウム蒸着膜を１０ｎｍ、発光層１７を４０ｎｍ、トリアニールアミン系ホール輸送層１８を１０ｎｍ、ホール注入層１９として、五酸化バナジウム層を１０ｎｍそれぞれ蒸着し、その後、第１上部電極２０として、ＺｎＯ（酸化亜鉛）をスパッタ法で形成した。なお、発光層１７は、赤色発光層１７−１、緑色発光層１７−２、青色発光層１７−３が塗り分けられている。
【００２６】
このとき、有機EL素子７の最上層になる上部電極６の表面は光を散乱する構造とした。この上部電極６は第１上部電極２０を形成した後、微粒子２１を第１上部電極２０の上に散布し、その上から第２上部電極２２を形成する。この第１上部電極２０はＩＺＯで構成され、３０〜１００ｎｍの厚さに形成した。第２上部電極２２はＩＺＯで構成され、１００〜２００ｎｍの厚さに形成した。微粒子２１は、数μｍ以下、できれば、１μｍ以下、５０ｎｍ以上の大きさものが好ましく、シリカ、アルミナ粉末、タルク、プラスチック粉末などの材料を用いることができるが、シリカビーズが好ましい。
【００２７】
なお、上述した第１上部電極２０は表示領域全面に形成されている。その結果、微粒子２１の一部が第２上部電極２２の中に埋没した構造となる。
【００２８】
次に、このように形成した、図４の封止基板１と図３のＴＦＴ基板９の貼り合わせ工程を説明する。図５に、封止工程を示す。
【００２９】
貼り合わせを始める前に、封止基板１上に形成した乾燥剤を脱水するために、チャンバ内を脱気した後、窒素ガスを封入し、１５０〜２００度で、１０分〜２０分間加熱した。つまり、不活性ガスのドライ雰囲気を作り出した。
【００３０】
その封止基板１に対して、不活性ガスのドライ雰囲気内で、シール剤塗布領域１１にシール剤２３を塗布し、ＴＦＴ基板９を位置合わせし、貼り合わせて、シール剤１１を紫外線硬化することにより、封止する。
【００３１】
前述のとおり、導電ビーズ３に支えられた空間には気体層が保持され、その気体層は、乾燥窒素が封入されている。この気体層によって、上部電極６から放出された光は屈折率がほぼ１の空間へ入り、そこからカラーフィルタ４、透明乾燥剤２、封止基板１を介して再び理論上屈折率が１である空気中に放出されることになる。途中で介した部材は屈折率が気体よりも大きいので、封止空間の屈折率がほぼ１の気体層から入射された光は臨界角以上の角度で各界面を通過するため、導波モードにならない。もし、上部電極６と封止基板１の間の空間がなく、直接ガラスに入射した場合はガラス内を導波するモードとなり、光取り出し効率は大きく低下することになる。
【００３２】
また、反射性の下部電極１３と有機の発光層を含む機能層と光透過性の上部電極とが順に積層された有機ＥＬ素子を備えた第１基板（ＴＦＴ基板）と、有機EL素子が形成された面と対向する面に乾燥剤を形成された第２基板（封止基板）とを備え、上部電極側に光を射出するトップエミッション型の有機EL表示装置において、第２基板の第１基板と対向する面に、物理吸着型の乾燥剤とカラーフィルタ又はブラックマトリクスを有し、第２基板から第１基板側へ向かって、乾燥剤、カラーフィルタ又はブラックマトリクスの順に配置されているので、シャドーイングと、混色を抑制できている。
【００３３】
また、上部電極とカラーフィルタ又はブラックマトリクスとの間には気体層を備えていることが光取り出し効率上好ましい。また、上述したように、乾燥剤として、コロイダルシリカを含む溶液をゲル化してシリカゲル状にしているので、吸着性能も高い。
【実施例２】
【００３４】
図６に、有機EL表示装置の概略断面図を示す。
実施例１との相違点は、発光層を単色の発光層にしている点である。発光層の塗りわけ蒸着は微細化が困難であるため、単色発光層を用いている。この単色発光層は、白色発光層で、電子輸送層の上に、赤、緑、青の発光層をこの順に積層した後、ホール輸送層、ホール注入層、上部電極を形成することで実現している。
【００３５】
カラーフィルタ４の代わりに、蛍光材料を用いた色変換層を用いても同様にカラー化することができる。その場合、発光層は紫外光を含む青色発光層を用いる。この場合、色変換層で一旦光がエネルギーに置換された後、再度光に置換されるので、色変換層や封止基板内の導波モードになり、光取り出し効率は低下するが、色変換層までの光利用効率は向上する。また、発光層の材料によって発光量を増やすこともできるので、輝度自体が必ずしも低下するとは限らない。
【実施例３】
【００３６】
図７に、有機EL表示装置の概略断面図を示す。
実施例１との相違点は、導電ビーズ３を省略している点である。ブラックマトリクス５は補助配線として機能しなくてもよいので、必ずしも導電性でなくてもよい。外形の短辺が５０ｎｍ以下のような小型のサイズでは、各画素の下部電極に供給する電流も小さく、共通電極である上部電極６の抵抗による輝度傾斜もあまり起こらないので、補助配線は必ずしも必要ではない。また、導電ビーズがなくても、封止基板１とＴＦＴ基板１との間の間隙である気体層を保つことができる。
【実施例４】
【００３７】
図８に有機EL表示装置の概略断面図を示す。
実施例１との相違点は、カラーフィルタを省略している点である。ブラックマトリクス５と導電ビーズ３による補助配線の働きを実施例１と何ら変わりはないが、カラーフィルタを省略している分だけ、輝度が高く、明るい有機EL表示装置を実現できている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】有機EL表示装置の概念断面図である。
【図２】有機EL表示装置の平面図である。
【図３】封止基板の製造工程図である。
【図４】ＴＦＴ基板上に有機EL素子を形成する工程図である。
【図５】封止工程を示す図である。
【図６】有機EL表示装置の概念断面図である。
【図７】有機EL表示装置の概念断面図である。
【図８】有機EL表示装置の概念断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・封止基板、２・・・乾燥剤、３・・・導電ビーズ、４・・・カラーフィルタ、５・・・ブラックマトリクス、６・・・上部電極、７・・・有機EL素子、８・・・ＴＦＴ形成層、９・・・ＴＦＴ基板
【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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