JP4926580B2 - 有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は有機電界発光表示装置及びその製造方法に関し、より詳細には、蒸着基板と封止基板をフリットで完全に密封させる有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。

有機電界発光表示装置は、お互いに対向する電極の間に有機発光層を位置させて、両電極の間に電圧を印加すれば、一方の電極から注入された電子と、他方の方電極から注入された正孔が有機発光層で結合し、この時の結合を通じて発光層の発光分子が一端励起された後、基底状態で戻りながら放出されるエネルギーを光に発光させる平板表示装置の一つである。

このような発光原理を持つ有機電界発光表示装置は、示認性が優秀で、かつ軽量化、薄膜化をはかることができ、低電圧に駆動されることができて次世代ディスプレイで注目されている。

このような有機電界発光表示装置の問題点の一つは、有機発光素子を成す有機物に水気が侵透する場合、劣化されることであるが、図１は従来これを解決するための有機発光素子の封止構造を説明するための断面図である。

これによれば、有機電界発光表示装置は、蒸着基板１と、封止基板２、密封材３及び吸湿材４で構成される。

蒸着基板１は、少なくとも一つの有機発光素子を含む画素領域と、画素領域外縁に形成される非画素領域を含む基板であり、封止基板２は蒸着基板１の有機発光素子が形成された面に対向して接着される。

蒸着基板１と封止基板２の接着のために密封材３が蒸着基板１と封止基板２の角に沿って塗布され、密封材３は紫外線照射の方法によって硬化される。そして、封止基板２内には吸湿材４が含まれるが、これは密封材３が塗布されても微細な隙間の間に浸透する水素、酸素、水気等がある場合、これをとり除くためである。

しかし、このような有機電界発光表示装置の場合にも、密封材３がすっかり水気の浸透を阻むことができないという点、また、これを完全にするために添加される吸湿材４は封止基板にコーティングされる場合、焼成過程を経ることになるが、焼成過程のうちアウトゲシング（ｏｕｔ ｇａｓｓｉｎｇ）を誘発し、これにより密封材３と基板同士の間に接着力を落とし、かえて有機発光素子が易しく水気に露出するというなどの問題点がある。

また、吸湿材を具備せずに硝子基板にフリット（ｆｒｉｔ）を塗布及び硬化して有機発光素子を密封する構造が米国特許公開公報第２００４０２０７３１４号に開示されている。これによれば、溶融されたフリットを硬化させて基板と封止基板の間を完全に密封させるので、吸湿材を使う必要がなく、さらに效果的に有機発光素子を保護することができる。

しかし、フリットを使って密封する場合にも硝子材料のよく割れる特性によって、外部衝撃が印加される場合、フリットと基板の接着面に応力集中現象が発生し、これにより接着面からクラックが発生して全体基板に拡散されるという問題点が発生する。
米国特許公開公報第２００４０２０７３１４号

したがって、本発明は、上記問題点を解決するために案出されたもので、その目的はフリットの外側に樹脂材質の補強材をさらに含む有機電界発光表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一側面による有機電界発光表示装置は、一面に第１電極と第２電極間に有機発光層を含んで構成される有機発光素子が形成された画素領域と非画素領域を含む第１基板と、前記基板の画素領域を含む一領域上に合着される第２基板と、前記第１基板の非画素領域と前記第２基板の間に具備されて前記第１基板と前記第２基板を接着するフリットと、及び前記フリットの外側に形成される樹脂で構成される補強材とを含んで構成される。

また、本発明の他の側面は、有機発光素子を含む基板と、前記基板の少なくとも画素領域を封止する封止基板を含んで構成される有機電界発光表示装置の製造方法において、封止基板の角領域にフリットペーストを塗布して焼成する第１段階と、前記封止基板に基板を合着する第２段階と、合着された前記封止基板及び基板の間のフリットにレーザまたは赤外線を照射して前記フリットを溶融して基板及び封止基板を接着する第３段階と、前記基板と前記封止基板のフリット外側に補強材を注入する第４段階とを含んで構成される。

以上説明したように、本発明による有機電界発光表示装置及びその製造方法によれば、基板と封止基板をフリットで完全に合着させて、フリットを使う場合の有機電界発光表示装置のよく割れるという問題を補うことで、有機発光素子を外気から完璧に保護する効果がある。

以下では図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
図２は、本発明による有機電界発光表示装置の平面模式図で、図３ａは図２のＡ−Ａ’の断面図である。

これによれば、有機電界発光表示装置は基板１００と、封止基板２００、フリット１５０及び補強材１６０を含んで構成される。説明の便宜上、基板１００は有機発光素子を含む基板を意味し、蒸着基板１０１はその上部に有機発光素子が形成される基材になる基板を意味することで区別して説明する。

基板１００は、有機発光素子を含む板で、第１電極１１９、有機層１２１及び第２電極１２２で構成される少なくとも一つの有機発光素子が形成された画素領域１００ａと画素領域１００ａの外縁に形成される非画素領域１００ｂを含む。

以下、本明細書の説明で、画素領域１００ａは有機発光素子から放出される光によって所定の画像が表示される領域であり、非画素領域１００ｂは基板１００上の画素領域１００ａでないすべての領域を意味する。

画素領域１００ａは、行方向に配列された複数の走査線Ｓ１ないしＳｎ及び列方向に配列された複数のデータ線Ｄ１ないしＤｍを含み、走査線Ｓ１ないしＳｎとデータ線Ｄ１ないしＤｍに有機発光素子を駆動するための駆動集積回路３００から信号を印加してもらう複数の画素が形成されている。

また、非画素領域１００ｂには、有機発光素子を駆動するための駆動集積回路（ＤｒｉｖｅｒＩＣ）と画素領域の走査線Ｓ１ないしＳｎ及びデータ線Ｄ１ないしＤｍと電気的にそれぞれ連結される金属配線が形成される。本実施例で駆動集積回路は、データ駆動部１７０と走査駆動部１８０、１８０’を含む。

有機発光素子は、本図面で能動マトリックス方式に駆動されるように示されているので、これの構造を簡単に説明する。

基材基板１０１上にバッファー層１１１が形成されるが、バッファー層１１１は、酸化シリコンＳｉＯ２、または窒化シリコンＳｉＮｘなどのような絶縁物質で形成される。バッファー層１１１は、外部からの熱などの要因によって基板１００が損傷されることを防止するために形成される。

バッファー層１１１の少なくとも一領域上にはアクティブ層１１２ａとオミックコンタクト層１１２ｂを具備する半導体層１１２が形成される。半導体層１１２及びバッファー層１１１上にはゲート絶縁層１１３が形成されて、ゲート絶縁層１１３の一領域上にはアクティブ層１１２ａの幅に対応する大きさのゲート電極１１４が形成される。

ゲート電極１１４を含んでゲート絶縁層１１３上には層間絶縁層１１５が形成されて、層間絶縁層１１５の所定の領域上にはソース及びドレイン電極１１６ａ、１１６ｂが形成される。

ソース及びドレイン電極１１６ａ、１１６ｂは、オミックコンタクト層１１２ｂの露出した一領域とそれぞれ接続されるように形成されて、ソース及びドレイン電極１１６ａ、１１６ｂを含んで層間絶縁層１１５上には平坦化層１１７が形成される。

平坦化層１１７の一領域上には、第１電極１１９が形成されて、この時、第１電極１１９はビアホール１１８によってソース及びドレイン電極１１６ａ、１１６ｂの中いずれか一つの露出した一領域と接続される。

第１電極１１９を含んで平坦化層１１７上には、第１電極１１９の少なくとも一領域を露出する開口部（図示せず）が具備された画素定義膜１２０が形成される。

画素定義膜１２０の開口部上には、有機層１２１が形成されて、有機層１２１を含んで画素定義膜１２０上には第２電極層１２２が形成され、この時、第２電極層１２２上部に保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）がさらに形成されうる。

ただし、有機発光素子の能動マトリックス構造や受動マトリックス構造は、多様に変形実施されうるし、それぞれの一般的な構造は、公知されているのでこれに対するより詳細な説明は略する。

封止基板２００は、有機発光素子が形成された基板の少なくとも画素領域１００ａを封止する部材で、前面発光または両面発光の場合、透明な材質に形成され、背面発光の場合には不透明な材質で構成される。本発明で封止基板２００の材料は制限されないが、本実施例では前面発光の場合で、例えば、硝子が好ましく使用されうる。

封止基板２００は、本実施例で板型に構成されており、少なくとも基板１００上の有機発光素子が形成された画素領域を封止する。一例として、本実施例ではデータ駆動部とパッド部を除いた全領域を封止している。

フリット１５０は、封止基板２００と基板１００の非画素領域１００ｂの間に形成されて、外気が浸透することができないように画素領域１００ａを密封する。フリットは、本来添加剤が含まれたパウダー形態の硝子原料を意味するが、硝子技術分野では通常的にフリットが溶融されて形成された硝子を意味したりするので、本明細書にはこれをすべて含むものを使用する。

また、フリット１５０は、封止基板２００と基板１００が合着される面の角から一定の間隔で離隔されてラインを形成することが好ましい。これは、後述する補強材１６０を形成する空間を確保するためで、離隔される距離は０．３ｍｍ〜０．７ｍｍであることが好ましい。０．３ｍｍ未満の場合には、補強剤の幅が狭くなって補強の效果が落ちてしまい、０．７ｍｍ超過の場合にはデッドスペースが広くなって製品の品位が落ちるからである。

フリット１５０は、硝子材料、レーザを吸収するための吸収材、熱膨脹係数を減少するためのフィラー（Ｆｉｌｌｅｒ）などを含んで構成されて、フリットペースト状態で封止基板２００に塗布され、封止基板２００と基板１００の間でレーザまたは赤外線で溶融された後硬化されながら封止基板２００と基板１００を密封する。

この時、フリット１５０の形成するラインは、幅が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。０．５ｍ以下の場合、シーリングの時不良が生じえるし、接着力からも問題を起こすことがあり、１．５ｍｍ以上の場合、素子のデッドスペース（Ｄｅａｄ Ｓｐａｃｅ）が大きくなって製品の品位が落ちるからである。

一方、フリット１５０が直接接触する基板１００面の構成及び材料は、本発明で制限されないが、駆動集積回路と直接連結される金属配線の区間を除き、できるだけ金属配線と重ならないことが好ましいがこれに制限されるのではない。

前述したようにフリット１５０は、レーザまたは赤外線が照射されるので、フリット１５０と金属配線が重なる場合、金属配線が損傷される恐れがあるからである。

補強材１６０は、フリット１５０のラインの外側に形成されて、基板１００、封止基板２００及びフリット１５０がすべて硝子の場合、有機電界発光表示装置が簡単に割れることを防止し、フリット１５０が融化されて接着されないか、接着力が弱くなった場合密封材の役目を兼ねるための補強材料である。

また、補強材１６０は、フリット１５０から所定間隔離隔されて形成されたり、フリット１５０に接しながら形成されうる。この時、フリット１５０のラインの外側に形成される補強材１６０は、図３ａに示されたように基板１００と封止基板２００の間の隙間、及び基板１００と封止基板２００の側面に形成されうるし、また、図３ｂに示されたように補強材１６０を基板１００と封止基板２００の間の隙間のみに形成されることも可能であろう。

補強材１６０の材料は、液状で塗布されて自然硬化、熱硬化、またはＵＶ硬化される樹脂等が使用されうる。例えば、自然硬化される材料としてシアン化アクリレートが、８０℃未満の温度で熱硬化される材料としてアクリレートが、ＵＶ硬化される材料でエポキシ、アクリレート、ウレタンアクリレートが利用されうる。

以下では本発明による有機電界発光表示装置の製造方法の一実施例について説明する。図４ａないし図４ｄは、有機電界発光表示装置の製造工程を示す工程図である。

まず、封止基板２００の角から所定間隔離隔される地点にライン状でフリット１５０を塗布するが、フリット１５０は後述する基板１００の非画素領域１００ａに対応する位置に形成される。

フリット１５０の厚さは１０ないし２０μｍが好ましいが、フリット１５０の厚さが２０μｍ以上の場合には、レーザシーリングの時に多くなった量のフリット１５０をシーリング（Ｓｅａｌｉｎｇ）するために多くのエネルギーを要するので、このためにレーザのパワーを高めるかスキャンスピードを低めなければならないが、これにより熱損傷が発生されうるし、１０μｍ以下の厚さではフリット塗布状態の不良が多発するからである。フリット１５０は、フリットペースト状態で封止基板２００に塗布された後焼成されてペーストに含まれた水気や有機バインダーが除去された後、硬化される（図４ａ）。

次に、別途に製作された有機発光素子を含む画素領域及び駆動集積回路及び金属配線等が形成された非画素領域を含む基板１００を用意し、画素領域を含む区間上に封止基板２００を合着させる（図４ｂ）。

次に、合着された基板１００と封止基板２００の間のフリット１５０にレーザまたは赤外線を照射して基板１００と封止基板２００の間のフリット１５０を溶融する。この時、照射されるレーザまたは赤外線の波長は、例えば、８００ないし１２００ｎｍ（好ましく８１０ｎｍ）を使うことができ、出力は２５ないし４５ワット（ｗａｔｔ）であることが好ましく、フリット以外の部分はマスキングされることが好ましい。

マスクの材料は銅、アルミニウムの二重膜を使うことができる。以後、溶融されたフリット１５０は硬化されながら基板１００と封止基板２００を接着する（図４ｃ）。

次に、接着された基板１００と封止基板２００角部分の隙間及び基板と封止基板側面に補強材１６０を形成する。フリット１５０は、角に接して形成されず、所定間隔離隔されて形成されるので、基板１００と封止基板２００の角部には接着されない微細な隙間区間が発生するが、この領域に補強材１６０をディスペンサー等で注入させた後硬化させる。すなわち、基板１００と封止基板２００の隙間は、フリットの厚さと同じであり、補強材液を角に塗る場合、毛細管現象によって隙間の間に液が浸透した後硬化される。ただし、基板１００及び封止基板２００の側面に塗られる補強材１６０は除去することもできる（図４ｄ）。

一方、補強材１６０の材料が自然硬化される場合には、追加の工程なしに有機発光素子の製作が完成されるが、補強材１６０の材料が紫外線硬化の場合にはマスキングした後、紫外線で補強材１６０を照射する追加の段階が必要であり、補強材１６０の材料が熱硬化の場合には熱を補強材１６０に照射する段階が必要である。

前述の製造方法は、単位セル別有機電界発光表示装置を製造する時に関する製造方法であるが、実際常用化のためには複数のセルが一度で製作されることが必要なので、これに対する製造方法を図５ａないし図５ｅを参照しながら説明する。

まず、複数の封止基板を形成するマザー基板４００上に各封止基板に形成される部分の角から所定間隔離隔される地点にラインを形成しながらフリットペースト３５０塗布する。

フリットペースト３５０は、硝子材料、レーザを吸収するための吸収材、熱膨脹係数を減少するためのフィラー（Ｆｉｌｌｅｒ）、及び有機バインダー等を含んで構成される。フリットペーストが塗布された後、フリットペーストは約４００℃ないし６００℃の温度で焼成されるが、焼成過程で有機バインダーや水気等は蒸発するようになる（図５ａ）。

次に、フリット３５０が硬化された封止基板マザー基板４００を別途に用意された基板マザー基板３００と合着する（図５ｂ）。

次に、合着された基板マザー基板３００及び封止基板のマザー基板４００の間に形成されたフリット３５０にレーザまたは赤外線を照射して各基板マザー基板３００及び封止基板マザー基板４００を接着する。この時、照射されるレーザまたは赤外線の波長は、例えば、８１０ｎｍを使うことができ、出力は２５ないし４５ワットであることが好ましく、フリット以外の部分はマスキングされることが好ましく、レーザまたは赤外線は封止基板側、基板側、または両側方向から照射可能である。また、合着された状態で基板と封止基板の内部は大気圧より低い圧力が維持されるようにすることが好ましい（図５ｃ）。

次に、合着された状態の複数の基板マザー基板３００及び封止基板マザー基板４００を個別表示装置単位で切断（Ｓｃｒｉｂｉｎｇ）し、個別表示装置の側面に沿って補強材３６０をディスペンサーで塗布することで個別有機電界発光表示装置を製造することができる。この時、個別封止基板が基板の一定領域のみに合着される場合であれば封止基板のみを別に切断する（図５ｄ）。

以下では本発明による有機電界発光表示装置の第２実施例を説明する。
第２実施例では第１実施例とは異なり、封止基板６００が板型ではなく、キャップ型であることを特徴とするので、第１実施例と違うところを中心に簡単に説明する。

キャップ型の封止基板６００を使う場合、フリット５５０の使用量が減って、レーザまたは赤外線を照射してフリット５５０を溶融する時間を減少させることができる。

封止基板６００がキャップ型の場合、封止基板６００は封止部６１０とスペーサ部６２０で構成される。封止部６１０は、板型の場合と同様に基板５００の有機発光素子が形成された有機発光部に対応する封止板で、スペーサ部６２０は基板５００と封止基板６００を所定間隔で離隔させる。

フリット５５０は、スペーサ部６２０に形成されるが、角から所定間隔内側に離隔された位置にライン形象で液状塗布されて硬化される。

封止基板６００のスペーサ部６２０と基板５００を合着させた後、スペーサ部６２０にあるフリット５５０にレーザまたは赤外線を照射して封止基板６００と基板５００を接着する。この時、基板５００と封止基板６００のスペーサ部６２０の間にフリット５５０がない隙間に補強材５６０が液状で塗布されて、液状で塗布された補強材５６０は毛細管現象によって隙間に浸透された後硬化される。

本発明は、前記実施例を基準に主に説明されたが、発明の要旨と範囲を脱しないで多くの他の可能な修正と変形が可能である。例えば、補強材を形成する方法及び補強材の形成位置の変更などが可能である。

以上、本発明の好ましい実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されるのではなく、本発明の技術的思想の範囲内で当分野における通常の知識を有する者によって多様に変形されることができる。

従来技術による有機電界発光表示装置の断面図である。 本発明の一実施例による有機電界発光表示装置の平面図である。 本発明の一実施例による有機電界発光表示装置の断面図である。 本発明の一実施例による有機電界発光表示装置の断面図である。 本発明による有機電界発光表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明による有機電界発光表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明による有機電界発光表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明による有機電界発光表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明による有機発光表示装置をマザー基板単位で製造する工程を示す工程図である。 本発明による有機発光表示装置をマザー基板単位で製造する工程を示す工程図である。 本発明による有機発光表示装置をマザー基板単位で製造する工程を示す工程図である。 本発明による有機発光表示装置をマザー基板単位で製造する工程を示す工程図である。 本発明の他の実施例による有機電界発光表示装置の断面図である。

符号の説明

１００ 基板
１５０ フリット
１６０ 補強材
２００ 封止基板

Claims (14)

1. 一面に第１電極と第２電極間に有機発光層を含んで構成される有機発光素子が形成された画素領域と前記画素領域外縁に形成される非画素領域を含む第１基板と、
   前記第１基板の画素領域を含む一領域上に合着される第２基板と、
   前記第１基板の非画素領域と前記第２基板の間に具備されて前記第１基板と前記第２基板を接着するフリットと、
   前記フリットの外側に形成される樹脂で構成される補強材を含み、
   前記補強材は、前記第１基板と前記第２基板の間の隙間及び第１基板と第２基板の側面に形成されて、前記フリットが融化されて接着されない場合、又は接着力が弱くなった場合の密封材となり、
   前記フリットは、第１基板と第２基板が合着される面の角から内側に離れた地点にライン状で形成され、
   前記第１基板と前記第２基板は硝子基板からなることを特徴とする有機電界発光表示装置。
2. 前記フリットは、レーザまたは赤外線によって融解されることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置。
3. 前記フリットは、前記角から内側に０．３ｍｍないし０．７ｍｍ離れた位置に形成されることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置。
4. 前記フリットの幅は、０．５ないし１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置。
5. 前記フリットは、前記レーザまたは赤外線を吸収するための吸収材を含むことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置。
6. 前記補強材は、
   シアン化アクリレート、アクリレート、エポキシ、アクリレート、及びウレタンアクリレートで構成されるグループより選択されるいずれかひとつであることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置。
7. 前記補強材は、前記フリットに接することを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置。
8. 前記補強材は、
   前記第１基板と前記第２基板の間の隙間に形成されることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置。
9. 有機発光素子を含み硝子基板からなる第１基板と、前記第１基板の少なくとも画素領域を封止する硝子基板からなる第２基板を含んで構成される有機電界発光表示装置の製造方法において、
   前記第１基板に合着される前記第２基板の面の角から離隔されるラインを形成するようにフリットペーストを塗布して焼成する第１段階と、
   前記第２基板に第１基板を合着する第２段階と、
   合着された前記第１基板及び第２基板の間のフリットにレーザまたは赤外線を照射して前記フリットを溶融して前記第１基板及び前記第２基板を接着する第３段階と、
   前記フリットラインの外側に形成される前記第１基板と前記第２基板の間の隙間及び第１基板と第２基板の側面に補強材を注入する第４段階と、を含んで構成され、
   前記補強材は、前記フリットが融化されて接着されない場合、又は接着力が弱くなった場合の密封材となることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
10. 前記レーザ及び赤外線の波長は、８００ｎｍないし１２００ｎｍであることを特徴とする請求項９記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
11. 前記補強材は、合着された前記第１基板と前記第２基板の面の角にディスペンサーで塗布されて毛細管現象を利用して前記隙間の間に浸透された後硬化されることを特徴とする請求項９記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
12. 第３段階において照射されるレーザの出力は、２５ないし４５ワットであることを特徴とする請求項９記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
13. 前記第４段階後、補強材に紫外線を照射して硬化する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
14. 前記第４段階後、補強材に熱を加えて硬化する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の有機電界発光表示装置の製造方法。

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