JP2003257667A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
有機電界発光素子及びその製造方法Info
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Abstract
高開口率構造有機電界発光素子を提供することを目的に
する。このために、本発明ではアレー素子と有機電界発
光ダイオードを相異なる基板に構成して各基板に対する
検査工程を経て製品不良率を減らすようにして、安定し
た構造を有する上部発光方式構造を提供する。 【解決手段】 本発明では、第1基板と;該第1基板に
近接して一定間隔離隔されていて、前記第1基板と一緒
に複数個のサブピクセル領域からなるピクセル領域を有
する第2基板と;第1基板の内側面に形成されていて、
各サブピクセル領域に形成される複数個のスイッチング
素子を含む複数個のアレー素子と;第2基板の内側面に
形成された、透明導電性物質からなる第1電極と;第1
電極下部に形成される有機電界発光層と;有機電界発光
層下部の各サブピクセル領域に形成される第2電極と;
第1基板、第2基板間の周辺部に沿って形成されるシー
ルパターンと;各サブピクセル領域に形成されていて、
第2電極とスイッチング素子を電気的に連結する連結パ
ターンとを含む有機電界発光素子を提供する。
Description
係り、特に上部発光方式のアクティブマトリックス型有
機電界発光素子に関する。
つである有機電界発光素子は、自己発光型であるために
液晶表示装置に比べて視野角、コントラストなどが優秀
で、バックライトが要らないために軽量薄形化が可能で
あって、消費電力側面でも有利である。そして、直流低
電圧駆動が可能であって応答速度も速くて、全部固体で
あるために外部衝撃に強く、使用温度範囲も広くて特に
製造費用側面でも低廉である等の長所を有している。
は、液晶表示装置(LCD)やプラズマ表示装置(PD
P)と異なり蒸着装置及びカプセル封止装置が全工程の
殆ど全部と言えるために、工程が非常に単純である。
方式として、別途のスイッチング素子を備えないパッシ
ブマトリックス型が主に利用されていた。
は走査線と信号線が交差しながらマトリックス状で素子
を構成しており、各々のピクセルを駆動するために走査
線を時間によって順次に駆動するので、要求される平均
輝度を得るためには平均輝度とライン数の積に相当する
瞬間輝度を出さなければならない。
式では、ピクセルをオン/オフするスイッチング素子で
ある薄膜トランジスタがサブピクセル別に配置されてい
て、この薄膜トランジスタと連結された第1電極はサブ
ピクセル単位でオン/オフされて、この第1電極と接す
る第2電極は共通電極になる。
ではピクセルに印加された電圧がストレージキャパシタ
に充電されていて、その次にフレーム信号が印加される
時まで電源を印加することとなるため、走査線数に関係
なく1画面の期間中引続き駆動する。
によると低い電流で駆動しても同一な輝度を示すので低
消費電力、高精細、大型化が可能であるという長所を有
する。
型有機電界発光素子の基本的な構造及び動作特性につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
型有機電界発光素子の基本ピクセル構造を示した図面で
ある。
形成されていて、この第1方向と交差する第2方向に信
号線DL及び電力供給線SLが相互に一定間隔離隔して
形成されていて、一つのサブピクセル領域Pを定義す
る。
はアドレッシングエレメントであるスイッチング薄膜ト
ランジスタTr1が形成されていて、このスイッチング
薄膜トランジスタTr1及び電力供給線SLと連結され
てストレージキャパシタCS Tが形成されている。さら
に、このストレージキャパシタCST及び電力供給線S
Lと連結されて、電流源エレメントである駆動薄膜トラ
ンジスタTr2が形成されていて、この駆動薄膜トラン
ジスタTr2と連結されて有機電界発光ダイオードDが
構成されている。
物質に順方向で電流を供給すれば、正孔提供層である陽
極と電子提供層である陰極間のP−N接合部分を通して
電子と正孔が移動しながら相互に再結合して、前記電子
と正孔が離れているときより小さいエネルギーを有する
ようになるので、このとき発生するエネルギー差によっ
て光を放出する原理を利用している。
イオードから発光された光の進行方向によって上部発光
方式(top emission type )と下部発光方式(bottom e
mission type )に分けられる。
子の概略的な断面図であって、赤、緑、青サブピクセル
Psubで構成される一つのピクセル領域Pを中心に図
示した。
30が相互に近接するように配置されていて、第1基板
10、第2基板30の縁部はシールパターン40により
封止されている構造において、第1基板10上部にはサ
ブピクセル別に薄膜トランジスタTが形成されていて、
薄膜トランジスタTと連結されて第1電極12が形成さ
れている。薄膜トランジスタT及び第1電極12の上部
には薄膜トランジスタTと連結されて第1電極12と対
応するように配置される赤、緑、青のカラーを帯びる発
光物質を含む有機電界発光層14が形成されていて、有
機電界発光層14上部には第2電極16が形成されてい
る。
電界発光層14に電界を印加する役割を有する。
り第2電極16と第2基板30間は一定間隔離隔されて
おり、図示しなかったが、第2基板30の内部面には外
部への水分を遮断する吸湿剤及び該吸湿剤と第2基板3
0間の接着のための半透光性テープが含まれる。
いて、前記第1電極12を陽極とし、第2電極16を陰
極として構成する場合、第1電極12は透明導電性物質
から選択され、第2電極16は第1電極12より仕事関
数が低い金属物質から選択され、このような条件下で前
記有機電界発光層14は第1電極12と接する層から正
孔注入層14a、正孔輸送層14b、発光層14c、及
び電子輸送層14dの順序で積層された構造をなす。
セルPsub別に赤、緑、青カラーを具現する発光物質
が順序どおり配置された構造を有する。
発光素子における一つのサブピクセル領域Psubの拡
大断面図である。
体層62、ゲート電極68、ソース電極80及びドレイ
ン電極82が図示の順序で形成されて薄膜トランジスタ
領域Tをなしていて、前記ソース電極80及びドレイン
電極82には図示しなかった電源供給線で形成されたパ
ワー電極72及び有機電界発光ダイオードDELが各々
連結されている。
部には絶縁体が介在された状態で前記半導体層62と同
一物質からなるキャパシタ電極64が位置しており、こ
れらが対応する領域はストレージキャパシタ領域CST
をなす。
薄膜トランジスタ領域T及びストレージキャパシタ領域
CSTに形成された素子はアレー素子Aをなす。
機電界発光層14が介在された状態で相互に対向する第
1電極12及び第2電極16で構成される。前記有機電
界発光ダイオードDELは自己発光による光を外部に放
出させる発光領域に位置する。
アレー素子Aと有機電界発光ダイオードDELが同一基
板上に積層された構造からなることを特徴としている。
程についての工程流れ図である。
する段階であって、前記第1基板は透明基板を指称する
ものであり、第1基板上に走査線と、該走査線と交差し
ながら相互に一定間隔離隔した信号線及び電力供給線
と、前記走査線及び信号線と交差する地点に形成される
スイッチング薄膜トランジスタ、及び前記走査線及び電
力供給線が交差する地点に形成される駆動薄膜トランジ
スタを含むアレー素子を形成する段階を含む。
構成要素である第1電極を形成する段階であって、該第
1電極は駆動薄膜トランジスタと連結されてサブピクセ
ル別にパターン化される。
光ダイオードの第2構成要素である有機電界発光層を形
成する段階であって、前記第1電極を陽極で構成する場
合に、前記有機電界発光層は正孔注入層、正孔輸送層、
発光層、電子輸送層順に積層構成される。
電界発光ダイオードの第3構成要素である第2電極を形
成する段階であって、前記第2電極は共通電極として基
板全面に形成される。
を利用して第1基板をカプセル封止する段階であって、
この段階では第1基板を外部衝撃から保護して、外気流
入による有機電界発光層の損傷を防止するために第1基
板の周辺部を第2基板にカプセル封止する段階であっ
て、前記第2基板の内部面には吸湿剤が含まれる。
発光素子は、アレー素子及び有機電界発光ダイオードが
形成された基板と別途のカプセル封止用基板の合着を通
して素子を製作した。このような場合、アレー素子の収
率と有機電界発光ダイオードの収率の積が有機電界発光
素子の収率を決定するために、既存の有機電界発光素子
構造では後半工程に該当する有機電界発光ダイオード工
程により全体工程の収率が大幅に制限される問題点があ
った。例えば、アレー素子が良好に形成されても、10
00Å程度の薄膜を用いる有機電界発光層の形成時に異
物やその他の要素により不良が発生するようになれば、
有機電界発光素子は不良等級と判定される。
るのに必要な諸経費及び材料費の損失を招くこととな
り、生産収率が低下するという問題点があった。
よる安全性及び工程の自由度が高い反面、開口率の制限
があって高解像度製品に適用し難い問題点があり、上部
発光方式は薄膜トランジスタ設計が容易であって開口率
向上が可能であるために製品寿命の面で有利であるが、
既存の上部発光方式構造では有機電界発光層の上部に通
常的に陰極が位置するので、材料選択幅が狭いために透
過度が制限されて光効率が低下する点と、光透過度の低
下を最少化するために薄膜型の保護膜を使用しなければ
ならないので外気を十分に遮断できない問題点があっ
た。
ために、本発明では生産収率が向上された高解像度/高
開口率構造の有機電界発光素子を提供することを目的に
する。このために、本発明ではアレー素子と有機電界発
光ダイオードを相異なる基板に構成して各基板に対する
検査工程を経て製品不良率を減らすようにして、安定し
た構造を有する上部発光方式構造を提供する。
に、本発明の一つの特徴は、第1基板と;前記第1基板
に近接して一定間隔離隔していて、前記第1基板と一緒
に複数個のサブピクセル領域でなされたピクセル領域を
有する第2基板と;前記第1基板の内側面に形成されて
いて、前記各サブピクセル領域に形成される複数個のス
イッチング素子を含む複数個のアレー素子と;前記第2
基板の内側面に形成された、透明導電性物質からなる第
1電極と;前記第1電極下部に形成される有機電界発光
層と;前記有機電界発光層下部の前記各サブピクセル領
域に形成される第2電極と;前記第1基板及び第2基板
の周辺部に沿って形成されるシールパターンと;前記各
サブピクセル領域に形成されていて、前記第2電極とス
イッチング素子を電気的に連結する連結パターンを含む
有機電界発光素子を提供する。
緑色、青色サブピクセル領域を含んでおり、前記有機電
界発光層は発光層、注入層、輸送層を含む。
では赤色発光物質を含んでおり、前記緑色サブピクセル
領域では緑色発光物質を含んでおり、前記青色サブピク
セル領域では青色発光物質を含む。
質からなり、前記連結パターンは柱状である。
り、前記第2電極は陽極の役割を有する。
極の仕事関数値より低く、前記第1電極はアルミニウ
ム、アルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム−
リチウム合金、アルミニウム−安息香酸塩合金のうちの
いずれか一つからなり、前記第2電極は不透明導電性物
質からなる。
結パターンと直接的に接触する接触パターンをさらに含
む。
ース電極、ドレイン電極を含む薄膜トランジスタであっ
て、前記接触パターンは前記ドレイン電極と接触する。
光を発光させる上部発光方式であり、前記アレー素子は
前記第2電極から実質的に前記連結パターンの高さと同
じ空間だけ離隔していて、前記空間は窒素気体(N2)
で充填される。
ル領域からなるピクセル領域を有する第1基板上部に、
前記各サブピクセル領域に形成されるスイッチング素子
を含む複数個のアレー素子を形成する段階と;透明導電
性物質からなる第1電極を第2基板上部に形成する段階
と;前記第1電極上部に有機電界発光層を形成する段階
と;前記有機電界発光層上部の前記各サブピクセル領域
に第2電極を形成する段階と;前記第1基板及び第2基
板を電気的に連結する連結パターンを形成する段階と;
前記複数個のアレー素子が前記第2電極と接するように
前記第1基板及び第2基板を合着する段階を含む有機電
界発光素子の製造方法を提供する。
ブピクセル領域、緑色サブピクセル領域、青色サブピク
セル領域を含む。
前記複数個のアレー素子を形成する段階で形成され、前
記連結パターンは前記スイッチング素子と前記第2電極
を電気的に連結する。
ってシールパターンを形成する段階をさらに含んでお
り、前記スイッチング素子に連結されて、前記連結パタ
ーンと直接的に接触する接触パターンを形成する段階を
さらに含む。
素子を形成する段階で形成されて、前記第1基板及び第
2基板を合着する段階前に前記第1基板及び第2基板を
検査する段階をさらに含む。
例について図面を参照しながら詳細に説明する。
概略的な断面図であって、説明の便宜上一つのピクセル
領域Pを中心に図示した。
板130が相互に近接して配置されていて、前記第1基
板110、第2基板130の周辺部はシールパターン1
40により封止されている。
20が形成されていて、第2基板130下部には有機電
界発光ダイオードDELが形成されている。
通電極として利用される第1電極132と、該第1電極
132の下部に位置する有機電界発光層134と、有機
電界発光層134の下部に位置し、サブピクセルPsu
b別にパターン化された第2電極136とからなる。
ルPsub別に赤、緑、青のカラーを帯びる発光物質が
配列された発光層134bと、該発光層134bの上部
及び下部に各々位置する第1有機物質層134a及び第
2有機物質層134cで構成される。
物質層134cをなす有機電界発光物質は、陽極及び陰
極の配置構造によって定まるものであって、一例とし
て、第1電極132を陰極、第2電極136を陽極とし
て構成する場合には、第1有機物質層134aは電子注
入層、電子輸送層を含み、第2有機物質層134cは正
孔注入層、正孔輸送層を含むことができる。
ランジスタT及び薄膜トランジスタTと連結される接触
パターン112で構成されるが、接触パターン112は
薄膜トランジスタTをなす電極パターンの延長パターン
で構成されたり、または別途の金属物質をパターン化し
て構成することができ、前記薄膜トランジスタTは有機
電界発光ダイオードDELと連結される駆動用薄膜トラ
ンジスタに該当する。
ン112との間には前述したシールパターン140と平
行した方向に第2電極136と薄膜トランジスタTを電
気的に連結させる連結パターン114が形成されてい
る。
ら選択され、望ましくは延性を帯びて、抵抗率値が低い
金属物質から選択されることが望ましい。このような連
結パターン114は第1基板110のアレー素子120
を形成する工程で形成することができる。
から発光された光を第2基板130の方に発光させる上
部発光方式であることを特徴とする。
性または半透光性を有する導電性物質から選択され、一
例として、前記第1電極132を陰極として構成する場
合、仕事関数値が第2電極136より低い金属物質から
選択されることが望ましい。この場合、前記有機電界発
光層134と接する陰極用第1電極132の物質層は仕
事関数値が第2電極136より低い半透明金属物質を薄
膜で形成することが望ましい。前記半透明金属物質とし
てはアルミニウム、アルミニウム−マグネシウム合金、
アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−安息香酸
塩合金のうちのいずれか一つから選択されることが望ま
しい。
光される光の反射により補償干渉が発生することを防止
するために、不透明金属物質から選択されることが望ま
しい。
0間の離隔空間は窒素(N2)雰囲気をなすことが望ま
しい。
は走査線と、該走査線と交差し、相互に一定間隔離隔し
た信号線及び電力供給線と、前記走査線と信号線が交差
する地点に位置するスイッチング薄膜トランジスタ、そ
してストレージキャパシタを含む。
基板と有機電界発光ダイオード基板が個別的に構成され
て、上部発光方式構造を有するために生産効率が向上さ
れた高開口率/高解像度構造を具現できる。
造工程の一実施例の工程流れ図である。
する段階であって、この段階では透明基板上にバッファ
層を形成する段階と、バッファ層上部に半導体層及びキ
ャパシタ電極を形成する段階と、半導体層上部にゲート
電極、ソース及びドレイン電極を形成する段階と、前記
キャパシタ電極の上部に位置し、前記ソース電極と連結
されるパワー電極を形成する段階を含む。
基板間の電気的連結のための連結パターンが形成される
ことが望ましい。なぜなら、有機電界発光ダイオード基
板に連結パターンを形成するためには有機電界発光層に
損傷を与えることがあるフォトエッチング工程が要求さ
れるためである。
成する段階であって、前記ST1で形成されたアレー素
子とは別の基板上に形成されることを特徴とする。
1電極を構成するにおいて、既存のものと異なり透明基
板上に直ちに形成するために、材料選択幅を広めること
ができて工程の進行がはるかに容易になる。前記第1電
極は透光性を有する導電性物質から選択される。
層を形成する段階であって、前記有機電界発光層は赤、
緑、青のカラーを帯びる発光物質からなる発光層及び電
子または正孔を注入及び輸送する低分子物質または高分
子物質層から選択される。
電極を形成する段階である。
1基板と第2基板を電気的に連結させる段階であって、
さらに詳細には第1基板上の薄膜トランジスタまたは該
薄膜トランジスタと連結された接触パターンを利用して
第1基板、第2基板を電気的に連結する段階である。す
なわち、前記連結パターンは第1基板上に形成された駆
動用薄膜トランジスタと第2基板の有機電界発光ダイオ
ードを電気的に連結する役割を有する。
封止する段階であって、第1基板、第2基板のいずれか
一つの基板の周辺部にシールパターンを形成して第1基
板、第2基板を合着する段階であり、この段階では第1
基板、第2基板間の離隔空間を窒素雰囲気にする段階を
含む。
層に流入することを防止する吸湿剤を構成する場合に、
既存のものと異なりシールパターンと近接した内部で、
第1基板、第2基板のうちのいずれか一つの基板に付着
させるか、またはシールパターンと平行した柱状に形成
することができる。
は、アレー素子製造段階と有機電界発光ダイオード製造
段階のうちのいずれかの工程で不良が発生しても有機電
界発光素子パネル全体が不良処理されることとなるが、
本発明ではアレー基板と有機電界発光ダイオード基板各
々に対する検査工程を経て良品の二基板を合着するので
製品不良率を低めることができ、生産管理効率性を高め
ることができる。
本発明の趣旨から逸脱しない限度内で多様に変更して実
施できる。
光素子によると次のような効果を有する。
させることができて、製品寿命を増やすことができる。
ランジスタ設計が容易になり高開口率/高解像度具現が
可能である。
用電極を構成するために、材料選択幅を広めることがで
きる。
ル封止構造であるために、外気から安定した製品を提供
することができる。
光素子の基本ピクセル構造を示した図面。
な断面図。
域の拡大断面図。
図。
概略的な断面図。
程流れ図。
Claims (24)
- 【請求項1】 第1基板と;前記第1基板に近接して一
定間隔離隔していて、前記第1基板と一緒に複数個のサ
ブピクセル領域からなるピクセル領域を有する第2基板
と;前記第1基板の内側面に形成されていて、前記各サ
ブピクセル領域に形成される複数個のスイッチング素子
を含む複数個のアレー素子と;前記第2基板の内側面に
形成された、透明導電性物質からなる第1電極と;前記
第1電極下部に形成される有機電界発光層と;前記有機
電界発光層下部の前記各サブピクセル領域に形成される
第2電極と;前記第1基板、第2基板間の周辺部に沿っ
て形成されるシールパターンと;前記各サブピクセル領
域に形成され、前記第2電極とスイッチング素子を電気
的に連結する連結パターンとを含むことを特徴とする有
機電界発光素子。 - 【請求項2】 前記複数個のサブピクセル領域は、赤
色、緑色、青色サブピクセル領域を含むことを特徴とす
る請求項1に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項3】 前記有機電界発光層は、発光層、注入
層、輸送層を含むことを特徴とする請求項2に記載の有
機電界発光素子。 - 【請求項4】 前記発光層は、前記赤色サブピクセル領
域では赤色発光物質を含んでおり、前記緑色サブピクセ
ル領域では緑色発光物質を含んでおり、前記青色サブピ
クセル領域では青色発光物質を含んでいることを特徴と
する請求項3に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項5】 前記連結パターンは、延性を帯びる金属
物質からなることを特徴とする請求項1に記載の有機電
界発光素子。 - 【請求項6】 前記連結パターンは、柱状であることを
特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項7】 前記第1電極は、陰極の役割を有してお
り、前記第2電極は陽極の役割を有することを特徴とす
る請求項1に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項8】 前記第1電極の仕事関数値は、前記第2
電極の仕事関数値より低いことを特徴とする請求項7に
記載の有機電界発光素子。 - 【請求項9】 前記第1電極は、アルミニウム、アルミ
ニウム−マグネシウム合金、アルミニウム−リチウム合
金、アルミニウム−安息香酸塩合金のうちのいずれか一
つからなることを特徴とする請求項8に記載の有機電界
発光素子。 - 【請求項10】 前記第2電極は、不透明導電性物質か
らなることを特徴とする請求項9に記載の有機電界発光
素子。 - 【請求項11】 前記スイッチング素子と連結され、前
記連結パターンと直接的に接触する接触パターンをさら
に含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光
素子。 - 【請求項12】 前記スイッチング素子は、ゲート電
極、ソース電極、ドレイン電極を含む薄膜トランジスタ
であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光
素子。 - 【請求項13】 前記接触パターンは、前記ドレイン電
極と接触することを特徴とする請求項12に記載の有機
電界発光素子。 - 【請求項14】 前記有機電界発光素子は、前記第2基
板に光を発光させる上部発光方式であることを特徴とす
る請求項1に記載の有機電界発光素子。 - 【請求項15】 前記アレー素子は、前記第2電極から
実質的に前記連結パターンの高さと同じ空間だけ離隔し
ていることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光
素子。 - 【請求項16】 前記空間は、窒素気体(N2)で充填
されることを特徴とする請求項15に記載の有機電界発
光素子。 - 【請求項17】 複数個のサブピクセル領域からなるピ
クセル領域を有する第1基板上部に、前記各サブピクセ
ル領域に形成されるスイッチング素子を含む複数個のア
レー素子を形成する段階と;透明導電性物質からなる第
1電極を第2基板上部に形成する段階と;前記第1電極
上部に有機電界発光層を形成する段階と;前記有機電界
発光層上部の前記各サブピクセル領域に第2電極を形成
する段階と;前記第1基板及び第2基板を電気的に連結
する連結パターンを形成する段階と;前記複数個のアレ
ー素子が前記第2電極と接するように前記第1基板及び
第2基板を合着する段階とを含む有機電界発光素子の製
造方法。 - 【請求項18】 前記複数個のサブピクセル領域は、赤
色サブピクセル領域、緑色サブピクセル領域、青色サブ
ピクセル領域を含むことを特徴とする請求項17に記載
の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項19】 前記連結パターンは、前記第1基板上
部に前記複数個のアレー素子を形成する段階で形成され
ることを特徴とする請求項17に記載の有機電界発光素
子の製造方法。 - 【請求項20】 前記連結パターンは、前記スイッチン
グ素子と前記第2電極を電気的に連結することを特徴と
する請求項19に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項21】 前記第1基板及び第2基板間の周辺部
に沿ってシールパターンを形成する段階をさらに含むこ
とを特徴とする請求項17に記載の有機電界発光素子の
製造方法。 - 【請求項22】 前記スイッチング素子に連結されて、
前記連結パターンと直接的に接触する接触パターンを形
成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項17に
記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項23】 前記接触パターンは、前記複数個のア
レー素子を形成する段階で形成されることを特徴とする
請求項22に記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項24】 前記第1基板及び第2基板を合着する
段階の前に前記第1基板及び第2基板を検査する段階を
さらに含むことを特徴とする請求項17に記載の有機電
界発光素子の製造方法。
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