JP2006086504A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】開口率及び解像度を向上させる有機電界発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】このために本発明はアレイ素子と有機電界発光ダイオードとを相異なる基板に構成することであって、第２基板には有機電界発光層を含んだ有機電界発光ダイオードを形成して、第１基板には有機電界発光ダイオードを駆動させるための薄膜トランジスタが含まれたアレイ素子を形成し、薄膜トランジスタと有機電界発光ダイオードとを電気的に連結させる伝導性スペーサーが第２基板上に形成されるように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機電界発光素子に係り、特にデュアルパネルタイプの有機電界発光素子に具備される隔壁及びその製造方法に関する。
新しい平板ディスプレー（ＦＰＤ）のうち一つである有機電界発光素子は、自体発光型であるため液晶表示装置に比べて視野角、コントラストなどに優れておりバックライトが要らなくて軽量薄形が可能であって、消費電力側面でも有利である。
また、直流低電圧駆動が可能であって、応答速度が速くて全部固体であるため外部衝撃に強くて使用温度範囲も広い。また、製造費用側面でも低廉な長所を有している。
特に、有機電界発光素子の製造工程には、液晶表示装置やＰＤＰ（プラズマディスプレイ）と違って蒸着及びカプセル封じを全部ということができるため、工程が非常に単純である。
従来では、このような有機電界発光素子の駆動方式で別途のスイッチング素子を具備しないパッシブマトリックス型が主に利用された。
しかし、パッシブマトリックス方式では走査線と信号線が交差しながらマトリックス形態で素子を構成して、それぞれのピクセルを駆動するために走査線を時間に応じて順次駆動するので、要求される平均輝度を示すためには平均輝度にライン数を掛けただけの瞬間輝度を出さなければならない。
しかし、アクティブマトリックス方式では、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位置して、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電極と対向する第２電極は共通電極になる。
更に、アクティブマトリックス方式では、ピクセルに印加された電圧がストレージキャパシター（ＣＳＴ）に充電されていることによって、その次のフレーム信号が印加される時まで電源を印加し続けさせることによって、走査線数に関係なく一画面の間続いて駆動させる。
したがって、アクティブマトリックス方式によれば、低い電流を印加しても同一な輝度を示すので低消費電力、高精細、大型化が可能な長所を有する。
図１は、従来の下部発光方式有機電界発光素子に関する概略的な断面図である。
ただし、これは赤、緑、及び青のサブピクセルで構成される一つのピクセル領域を中心にして図示した。
図示したように、第１、２基板１０、３０が相互に対向するように配置されており、第１、２基板１０、３０の縁部はシールパターン４０により封じされている。この構造において、第１基板１０の透明基板１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、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、薄膜トランジスタＴ及び第１電極１２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、及び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、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。
第１、２電極１２、１６は有機電界発光層１４に電界を印加する役割をする。
そして、前述したシールパターン４０によって、第２電極１６と第２基板３０との間は一定間隔離隔されていて、図面で提示しなかったが、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この吸湿剤と第２基板３０との間を接着するための半透性テープが含まれる。
一例として、下部発光方式構造において、第１電極１２を陽極で、第２電極１６を陰極で構成する場合、第１電極１２は透明導電性物質から選択されて、第２電極１６は仕事関数が低い金属物質から選択される。こういう条件下で有機電界発光層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、電子輸送層１４ｄが順序通り積層された構造を形成する。
この時、発光層１４ｃはサブピクセル別に赤、緑、及び青のカラーを具現する発光物質が順序通り配置された構造を有する。
図２は、図１に示した下部発光方式による有機電界発光素子の一つのサブピクセル領域に係る拡大断面図である。
図示したように、透明基板１上には、半導体層６２、ゲート電極６８、ソース及びドレイン電極８０、８２が順序通り形成されて薄膜トランジスタ領域を形成し、ソース電極８０には電源供給ライン（図示せず）で形成されたパワー電極７２が連結されて、ドレイン電極８２には有機電界発光ダイオードＥが連結されている。
そして、パワー電極７２と対応する下部には絶縁体が介在した状態で半導体層６２と同一物質で構成されたキャパシター電極６４が位置して、これらが対応する領域はストレージキャパシター領域を形成する。
有機電界発光ダイオードＥ以外の薄膜トランジスタ領域及びストレージキャパシター領域に形成された素子はアレイ素子Ａを形成する。
有機電界発光ダイオードＥは、有機電界発光層１４が介在した状態で相互に対向した第１電極１２及び第２電極１６で構成される。有機電界発光ダイオードＥは自体発光した光を外部に放出させる発光領域に位置する。
このように、既存の有機電界発光素子は、アレイ素子Ａと有機電界発光ダイオードＥとが同一基板上に積層された構造で形成されることを特徴とした。
このように、既存の下部発光方式による有機電界発光素子は、アレイ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じ用基板の合着を介して素子を製作した。
この場合、アレイ素子の収率と有機電界発光ダイオードの収率との積が有機電界発光素子の収率を決定するため、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、全体工程収率が大きく制限される問題点があった。例えば、アレイ素子が良好に形成されたとしても、１０００Å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。
これによって、良品のアレイ素子を製造することに必要とした諸般経費及び材料費損失が招来されて、生産収率が低下する問題点があった。
そして、下部発光方式はカプセル封じによる安定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するに難しい問題点があるが、上部発光方式は薄膜トランジスタ設計が容易で開口率向上が可能であるため製品寿命側面で有利である。しかし、既存の上部発光方式構造では有機電界発光層上部に通常的に陰極が位置することによって材料選択幅が狭いため透過度が制限されて光効率が低下する問題と、光透過度の低下を最少化するために薄膜型保護膜を構成する場合に外気を十分に遮断することができない問題とがある。
本発明は、アレイ素子と有機電界発光ダイオードを相異なる基板に構成することであって、第２基板には有機電界発光層を含んだ有機電界発光ダイオードを形成して、第１基板には前記有機電界発光ダイオードを駆動させるための薄膜トランジスタが含まれたアレイ素子を形成し、この薄膜トランジスタ及び有機電界発光ダイオードを電気的に連結させる伝導性スペーサーが第２基板上に形成されることによって、開口率及び解像度を向上させる有機電界発光素子及び製造方法を提供することにその目的がある。
上記目的を達成するために、本発明の実施形態による有機電界発光素子は、画像が具現される表示領域と表示領域外郭部の非表示領域とに分けられて、表示領域内にサブピクセルが定義されており、一定間隔離隔されて配置された第１、２基板と、第１基板の表示領域内にサブピクセル単位で形成された少なくとも一つの薄膜トランジスタを有するアレイ素子と、第２基板内部面に位置する第１電極と、第１電極上部の各サブピクセルの発光領域を区画する所定領域に形成されたバッファー及びこのバッファー上に形成された隔壁と、各サブピクセルの発光領域内に形成された絶縁層及びこの絶縁層上に形成されたスペーサーと、絶縁層及びスペーサーを含んだ各サブピクセルの発光領域に形成される有機電界発光層と、有機電界発光層が形成された第２基板上に形成される第２電極とを含んでいることを特徴とする。
また、本発明の実施形態による有機電界発光素子製造方法は、第１基板の表示領域内部面にサブピクセル単位で形成された少なくとも一つの薄膜トランジスタを有するアレイ素子が形成される段階と、第２基板の表示領域上に第１電極が形成される段階と、第１電極上部領域のうち各サブピクセルの発光領域を区画するバッファー及び各サブピクセルの発光領域内の所定領域に絶縁層が形成される段階と、バッファー上の所定領域及び絶縁層上の所定領域にそれぞれ隔壁及びスペーサーが形成される段階と、絶縁層及びスペーサーを含んだ各サブピクセルの発光領域に有機電界発光層が形成される段階と、有機電界発光層が形成された第２基板上に第２電極が形成される段階と、第１基板及び第２基板の縁部にシールパターンが形成されて第１基板及び第２基板が封じされる段階とが含まれることを特徴とする。
以上の説明のように、本発明による有機電界発光素子及びその製造方法によれば、第一に、生産収率及び生産管理効率を向上させることができて、第二に、上部発光方式であるため薄膜トランジスタ設計が容易になって高開口率／高解像度具現が可能であり、第三に、基板上に有機電界発光ダイオード用電極を構成するため、材料選択幅を広げることができ、第四に、上部発光方式でありながらカプセル封じ構造であるため、外気から安定的な製品を提供することができるという長所がある。
また、アレイ領域外部からシールパターンまでの領域にダミースペーサーを形成することによって、上下基板間の間隔をアレイ領域内部とほとんど同様であるように維持することができるという長所がある。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。
図３は、本発明の実施形態によるデュアルパネルタイプの有機電界発光素子の概略的な断面図である。
図３に示したように、相互に一定間隔離隔されて第１及び第２基板１１０、１３０が配置されていて、第１基板１１０の透明基板１００内部面にはアレイ素子１２０が形成されていて、第２基板１３０の透明基板１０１内部面には有機電界発光ダイオード素子Ｅが形成されており、第１及び２基板１１０、１３０の縁部はシールパターン１４０により封じされている。
また、これは、アレイ素子及び有機電界発光ダイオードが形成されて光が発光する表示領域と、表示領域の外郭領域である非表示領域とに分けられる。先ず、表示領域の構成について説明すると次のようである。
有機電界発光ダイオードＥには、共通電極として利用される第１電極１３２と、第１電極１３２上部面における各サブピクセルの境界部に位置する隔壁１３５と、隔壁１３５内領域の有機電界発光層１３７及び第２電極１３８が順序通りサブピクセル単位で分離されたパターンで形成されている。
また、各サブピクセル内に形成される有機電界発光層１３７の区画、すなわち、発光領域を限定するためにバッファー１３３が形成される。
隔壁１３５は、隣接する各サブピクセルを分離する役割を遂行することであって、図示したようにバッファー１３３上に逆テーパー形状で形成される。
また、本発明は、バッファー１３３が形成される時、発光領域内にバッファーと同一な材料で構成された絶縁層１３４がさらに形成されて、絶縁層上に隔壁１３５が形成される時、それと同一な材料で構成されたスペーサー１３６がさらに形成されることを特徴とする。ここで、バッファー１３３及び隔壁１３５は有機質材料または無機質材料で形成されることが望ましい。
この時、スペーサー１３６は、隔壁１３５とは違って、後に行われる第２電極成膜時においてスペーサー１３６により切断が発生しないように正テーパー形状に形成することが望ましく、その高さは隔壁１３５の高さより高く形成する。
すなわち、スペーサー１３５の外部面が後に形成される有機電界発光層１３７及び第２電極１３８により順次覆われるようになって、これによりスペーサー１３６は伝導性を有するようになって、結果的に第１基板上に形成される各サブピクセルの薄膜トランジスタＴと、第２基板上に各サブピクセル別に形成される第２電極１３８とを電気的に連結させる役割を遂行するようになる。
有機電界発光層１３７は、第１キャリア伝達層１３７ａ、発光層１３７ｂ、及び第２キャリア伝達層１３７ｃが順序通り積層された構造で形成されており、第１、２キャリア伝達層１３７ａ、１３７ｃは発光層１３７ｂに電子または正孔を注入及び輸送する役割をする。
第１、２キャリア伝達層１３７ａ、１３７ｃは、陽極及び陰極の配置構造によって決まるものである。例えば、発光層１３７ｂが高分子物質から選択されて、第１電極１３２を陽極、第２電極１３８を陰極で構成する場合には、第１電極１３２と連接する第１キャリア伝達層１３７ａは、正孔注入層と正孔輸送層とが順序通り積層された構造を形成して、第２電極１３８と連接する第２キャリア伝達層１３７ｃは、電子注入層と電子輸送層とが順序通り積層された構造で形成される。
また、有機電界発光層１３７は、高分子物質または低分子物質で形成することができるが、低分子物質で形成する場合には真空蒸着法を介して形成され、高分子物質で形成する場合にはインクジェット方法を介して形成される。
そして、アレイ素子１２０は、薄膜トランジスタＴを含む素子で、有機電界発光ダイオードＥに電流を供給するために、サブピクセル単位で第２電極１３８と薄膜トランジスタＴとを連結する位置に、第２基板上で形成された伝導性スペーサー１５０が位置する。
伝導性スペーサー１５０は、先に説明したように第２基板の発光領域上の絶縁層１３４上部に形成されたスペーサー１３６外部面に第２電極１３８が覆われるように形成されて伝導性を帯びるようになったものである。これは一般的な液晶表示装置用スペーサーと違って、セルギャップ維持機能より両基板を電気的に連結させることを主目的にする。
すなわち、伝導性スペーサー１５０は、第１基板１１０にサブピクセル単位で具備された薄膜トランジスタＴのドレイン電極１１２と、第２基板１３０に具備された第２電極１３８とを電気的に連結する役割を遂行するものであって、隔壁１３５と同一な材料である有機絶縁膜などに形成された柱状のスペーサー１３６に金属、すなわち、第２電極１３８がコーティングされたものである。これは第１、２基板１１０、１３０のピクセルを１対１に合着して電流を通じるようにする役割をする。
本発明は、スペーサー１３６が第２基板に具備された各サブピクセルの発光領域上に形成されて、スペーサー１３６の外部面が有機電界発光層１３７を形成する高分子または低分子物質、及び第２電極１３８物質により順次覆われて伝導性を帯びるようになるという点でその特徴がある。
伝導性スペーサー１５０と薄膜トランジスタＴとの連結部位をさらに詳細に説明すると、薄膜トランジスタＴを覆う領域にドレイン電極１１２を一部露出させるドレインコンタクトホールを有する保護層１２４が形成されていて、保護層１２４上部にはドレインコンタクトホールを介してドレイン電極１１２と連結されるように構成された電気的連結パターン１１４が形成される。
ここで、伝導性スペーサー１５０は電気的連結パターン１１４と電気的に接触するようになって、これを通じて結果的に、各サブピクセルに対応する第１基板上の薄膜トランジスタＴと、第２基板上の第２電極１３８とが電気的に連結される。
ここで、薄膜トランジスタＴは、有機電界発光ダイオードＥと連結される駆動用薄膜トランジスタに該当する。
伝導性スペーサー１５０の外部を形成する金属、すなわち、第２電極１３８は、伝導性物質から選択され、好ましくは軟性を帯びて抵抗率の値が小さい金属物質から選択されることが望ましい。
そして、有機電界発光層１３７で発光した光を第２基板１３０側に発光させる上部発光方式であることを特徴とする。
これにより、第１電極１３２は透光性を有する導電性物質から選択されることを特徴として、前記第２電極１３８は不透明金属物質から選択されることが望ましい。
第１電極１３２を形成する透光性の導電性物質としてはＩＴＯが利用されることが望ましいが、ＩＴＯは金属自らの抵抗値が高いので、本発明においては、第１電極下部に第１電極の抵抗を小さくするための補助電極１３１がさらに形成されることを特徴とする。
この時、補助電極１３１は抵抗率の値が小さい有色の金属で構成することができる。これは図示したように第１基板上に薄膜トランジスタが形成されている領域と対応する領域、すなわち、バッファー１３３形成領域下部に形成されることが望ましい。
また、第１、２基板１１０、１３０間の離隔空間Ｉには、非活性気体または絶縁性液体が詰められることができる。
図面で提示しなかったが、アレイ素子１２０は、走査線と走査線とが交差し、相互に一定間隔離隔される信号線及び電力供給線と、走査線と信号線と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、及びストレージキャパシターとをさらに含む。
次に、本発明の実施形態による有機電界発光素子の非表示領域について説明する。図示したように、非表示領域には表示領域の最外郭サブピクセルに隣接して形成された複数のダミーサブピクセルと、第１基板１１０から共通電圧の印加を受けるために第２基板１３０上に形成された共通電極としての第１電極１３２とに伝達するための共通電極連結部１７０、及び共通電極連結部１７０でシールパターン１４０までの領域に複数形成されたダミースペーサー１６０が具備される。
このようなデュアルパネルタイプの有機電界発光素子は、アレイ素子と有機電界発光ダイオード素子とをそれぞれ相異なる基板上に構成するため、既存のアレイ素子と有機電界発光ダイオード素子とを同一基板上に形成する場合と比較する時、アレイ素子の収率に有機電界発光ダイオード素子が影響を受けることがないため、各素子の生産管理側面でも養護な特性を示すことができる。
また、前述した条件下において上部発光方式へ画面を具現するようになれば、開口率を念頭に置かずに薄膜トランジスタを設計することができてアレイ工程効率を高めることができて、高開口率／高解像度製品を提供することができ、デュアルパネルタイプで有機電界発光ダイオード素子を形成するため、既存の上部発光方式より外気を效果的に遮断することができて製品の安全性を高めることができる。
また、従来の下部発光方式製品で発生した薄膜トランジスタ設計に対しても、有機電界発光ダイオード素子と別途の基板に構成するによって、薄膜トランジスタ配置に対する自由度を十分に得ることができて、有機電界発光ダイオード素子の第１電極を透明基板上に形成するため、既存のアレイ素子上部に第１電極を形成する構造と比較してみる時、第１電極に対する自由度を高めることができる長所を有するようになる。
図４は、図３の特定領域Ａに対する詳細断面図で、これは本発明の実施形態によるデュアルパネルタイプの有機電界発光素子において、第２基板１３０の表示領域上に形成された一つのサブピクセル領域を示すものである。
図４を参照すると、第２基板１３０は、透明基板１０１上に第１電極１３２が形成されて、第１電極１３２の上部面に各サブピクセルの境界部に位置するバッファー１３３及び隔壁１３５が形成されている。
バッファー１３３は、各サブピクセル内に形成される有機電界発光層１３７を区画、すなわち、発光領域を限定する役割をしている。隔壁１３５は、隣接する各サブピクセルを分離する役割を遂行するものであって、図示したようにバッファー１３３上に逆テーパー形状で形成される。
すなわち、各サブピクセルは、バッファー１３３内の領域を発光領域にして、この領域に有機電界発光層を形成する高分子または低分子物質が形成されるものである。
本発明は、発光領域内にバッファー１３３が形成される時、バッファーと同一な材料で構成された絶縁層１３４がさらに形成されて、絶縁層１３４上に隔壁１３５が形成される時、それと同一な材料で構成されたスペーサー１３６がさらに形成されることを特徴とする。
ここで、バッファー１３３及び隔壁１３５は有機質材料または無機質材料で形成されることが望ましく、スペーサー１３６は隔壁１３５とは違って後に行われる第２電極１３８成膜時においてスペーサー１３６により切断が発生しないように正テーパー形状に形成することが望ましく、その高さは隔壁１３５の高さより高く形成する。
すなわち、スペーサー１３６の外部面は後に形成される有機電界発光層１３７及び第２電極１３８により順次覆われるようになって、これによりスペーサー１３６は伝導性を有するようになって、結果的に、第１基板上に形成される各サブピクセルの薄膜トランジスタと、第２基板上に各サブピクセル別に形成される第２電極とを電気的に連結させる役割を遂行するようになる。
伝導性スペーサー１５０は、発光領域上の絶縁層１３４上部に形成されたスペーサー１３６外部面に第２電極１３８が覆われるように形成されて伝導性を帯びるようになったものである。これは一般的な液晶表示装置用スペーサーと違って、セルギャップ維持機能より両基板を電気的に連結させることを主目的にする。
すなわち、伝導性スペーサー１５０は、第１基板にサブピクセル単位で具備された薄膜トランジスタＴのドレイン電極と、第２基板１３０に具備された第２電極１３８とを電気的に連結する役割を遂行するものであって、隔壁と同一な材料である有機絶縁膜などに形成された柱状のスペーサーに金属、すなわち、第２電極１３８がコーティングされたものである。これは第１、２基板１１０、１３０のピクセルを１対１に合着して電流を通じるようにする役割をする。
本発明は、スペーサー１３６が第２基板１３０に具備された各サブピクセルの発光領域上に形成されて、スペーサー１３６の外部面が有機電界発光層１３７を形成する高分子または低分子物質、及び第２電極物質により順次覆われて伝導性を帯びるようになるという点でその特徴がある。
また、有機電界発光層１３７は、第１キャリア伝達層、発光層、及び第２キャリア伝達層が順序通り積層された構造で形成されており、第１、２キャリア伝達層は発光層に電子または正孔を注入及び輸送する役割をする。
有機電界発光層１３７は、高分子物質または低分子物質で形成することができるが、低分子物質で形成する場合には真空蒸着法を介して形成して、高分子物質で形成する場合にはインクジェット法を介して形成する。
また、有機電界発光層１３７上部に形成される第２電極１３８は、伝導性スペーサー１５０の最外郭を覆うように形成されるが、これは伝導性物質から選択され、好ましくは軟性を帯びて、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。
そして、有機電界発光層１３７で発光した光は上部方向に発光するため、第１電極１３２は透光性を有する導電性物質から選択されることを特徴として、第２電極１３８は不透明金属物質から選択されることが望ましい。
第１電極を形成する透光性の導電性物質としてはＩＴＯが利用されることが望ましいが、ＩＴＯは金属自らの抵抗値が高いので、本発明においては、第１電極下部に第１電極の抵抗を小さくするための補助電極１３１がさらに形成されることを特徴とする。
この時、補助電極１３１は抵抗率の値が小さい有色の金属で構成することができる。これは図示したように第１基板上に薄膜トランジスタが形成された領域と対応する領域、すなわち、バッファー１３３形成領域下部に形成されることが望ましい。
図５は、図３に示した有機電界発光素子の外郭領域に対応する詳細断面図である。
図５を参照すると、有機電界発光ダイオード及びアレイ素子が形成された表示領域外部の非表示領域には、表示領域の最外郭サブピクセルに隣接して形成された複数のダミーサブピクセルと、第１基板から共通電圧の印加を受けるために第２基板上に形成された共通電極としての第１電極１３２に伝達するための共通電極連結部１７０、及び共通電極連結部１７０からシールパターン１４０までの領域に複数形成されたダミースペーサー１６０が具備される。
ここで、ダミーサブピクセルは、第２基板上の表示領域内に形成されたサブピクセルとは違って、発光領域内に絶縁層及びスペーサーが形成されないため、これに対応する第１基板上の領域に薄膜トランジスタが形成されず、所定の信号の提供を受けることができない。
また、共通電極連結部１７０は、第２基板上に形成された第１電極１３２の終端部上に形成された絶縁層１３４及びスペーサー１３６に、第２電極１３８を形成する金属が覆われることで形成されるものであって、これは第１基板の一面に具備された電極パッド１８０と電気的に連結される。
第１電極１３２は、共通電極の役割をするものであって、常に一定な電圧が印加されなければならないが、図示したように共通電圧は第１基板の一面に具備された電極パッド１８０から印加されて第１電極に入力される。
すなわち、電極パッド１８０から印加された電圧は、第１電極１３２の終端部に形成された共通電極連結部１７０を介して、第１電極１３２に印加される。
また、表示領域に対しては、伝導性スペーサー（図４の１５０）がサブピクセル領域毎に個別的に形成されていて一定なギャップを形成する役割をして、両基板の縁に形成されたシールパターン１４０内部にガラス繊維が具備されて所定の間隔を維持するようにするが、大面積の有機電界発光素子の場合には、第１、２基板間の間隔を一定に維持することが容易ではない。
本発明は、問題を克服するために共通電極連結部１７０からシールパターン１４０までの領域に複数のダミースペーサー１６０を具備し、これを通じて第１、２基板すなわち、上、下基板の間隔を表示領域内部とほとんど同様であるように維持することができるようになる。
すなわち、大面積の有機電界発光素子パネルを形成するようになっても、従来のようなディスプレー不良は発生しない。
この時、ダミースペーサー１６０は、表示領域上で絶縁層及びスペーサーが形成される時に、第１電極が形成されない第２基板上に形成される。
図６Ａ〜図６Ｆは、本発明による有機電界発光素子の製造工程を示す工程断面図である。ただし、これは図３に示した断面図を中心にして図示したものである。
まず図６Ａを参照すると、第１基板上の表示領域にアレイ素子１２０が形成されている。
例えば、アレイ素子１２０を構成する薄膜トランジスタＴが図示したようにポリシリコーン薄膜トランジスタである場合、上記段階は、透明基板１００上にバッファー層を形成する段階と、バッファー層上部に半導体層及びキャパシター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、キャパシター電極上部に位置して、ソース電極と連結されるパワー電極を形成する段階とを含む。
また、アレイ素子１２０が形成されると、このアレイ素子１２０に具備された駆動薄膜トランジスタＴのドレイン電極１１２と電気的に連結される電気的連結パターン１１４が形成される。
電気的連結パターン１１４と駆動薄膜トランジスタＴとの連結部位をさらに詳細に説明する。薄膜トランジスタＴを覆う領域にドレイン電極１１２を一部露出させるドレインコンタクトホールを有する保護層１２４が形成され、この保護層１２４上部にはドレインコンタクトホールを介してドレイン電極１１２と連結されて電気的連結パターン１１４が位置する。電気的連結パターン１１４は、後に第２基板上に形成される伝導性スペーサーと接触して結果的に第１基板と第２基板を電気的に連結する役割をするようになる。
ただし、電気的連結パターン１１４はドレイン電極１１２と一体型に形成されることができる。
また、電気的連結パターン１１４が形成される時、第１基板の非表示領域上には電気的連結パターン１１４のような金属材質の電極パッド１８０が形成される。
次に図６Ｂに示したように、第２基板の透明基板１０１上に有機電界発光ダイオードの第１電極１３２が形成される。
この時、第１電極１３２は透明導電物質であるＩＴＯ電極が使われることが望ましい。
ただし、ＩＴＯは金属自らの抵抗値が高いので、本発明においては、第１電極下部に第１電極の抵抗を小さくするための補助電極１３１がさらに形成されることを特徴とする。
この時、補助電極１３１は、抵抗率の値が小さい有色の金属で構成することができる。これは図示したように、第１基板上に薄膜トランジスタが形成された領域と対応する領域、すなわち、今後形成されるバッファー形成領域下部に形成されることが望ましい。
次に図６Ｃに示したように、表示領域の場合、第１電極の上部の所定領域、すなわち、各サブピクセルを区画するサブピクセルの外郭領域にバッファー１３３が形成されて、バッファー１３３が形成された領域上に隔壁１３５が形成され、発光領域内にバッファーと同一な材料で構成された絶縁層１３４が形成されて、絶縁層上に隔壁と同一な材料で構成されたスペーサー１３６が形成される。
バッファー１３３は、各サブピクセル内に形成される有機電界発光層の区画、すなわち、発光領域を限定する役割をしており、隔壁１３５は、隣接する各サブピクセルを分離する役割を遂行するものであって、図示したように、バッファー１３３上に逆テーパー形状で形成される。
これに反して、スペーサー１３６は、隔壁とは違って後に行われる第２電極成膜時においてスペーサー１３６により切断が発生しないように正テーパー形状に形成することが望ましく、その高さは隔壁１３５の高さより高く形成する。
また、非表示領域では、第１電極１３２の終端部に後に共通電極連結部を形成する絶縁層１３４及びスペーサー１３６が形成されて、第１電極が形成されない第２基板上の領域にも絶縁層１３４及びスペーサー１３６が形成されて、ダミースペーサー１６０を形成する。
次に図６Ｄに示したように、有機電界発光層１３７が各サブピクセルにおいてバッファー１３３により定義された領域内で形成される。
ここで、有機電界発光層１３７は、高分子または低分子物質で形成されることを特徴としており、第１電極が陽極、第２電極が陰極と仮定する場合、正孔伝達層１３７ａ、発光層１３７ｂ、及び電子伝達層１３７ｃが順序通り積層された構造で形成されており、正孔／電子伝達層１３７ａ、１３７ｃは発光層１３７ｂに正孔または電子を注入及び輸送する役割をする。ただし、有機電界発光層１３７は低分子物質で形成されることができる。
この時、第１電極と連接する正孔伝達層１３７ａは、正孔注入層及び正孔輸送層が順序通り積層された構造を形成して、今後第２電極と連接する諸電子伝達層１３７ｃは、電子注入層及び電子輸送層が順序通り積層された構造で構成されることができる。
このように、有機電界発光層１３７がバッファー１３３内領域に形成されると、図６Ｅに示したように、その上部に有機電界発光ダイオードの第２電極１３８が形成される。
第２電極１３８は、隔壁１３５により各サブピクセル別に分けられるので結果的に画素電極の役割を遂行するようになる。
このように、発光領域内に有機電界発光層１３７及び第２電極１３８が形成されると、発光領域内に具備されたスペーサー１３６の外部面は有機電界発光層１３７及び第２電極１３８により順次覆われる。
これにより、スペーサー１３６は、伝導性を有するようになって結果的に第１基板上に形成される各サブピクセルの薄膜トランジスタと、第２基板上に各サブピクセル別に形成される第２電極とを電気的に連結させる役割を遂行するようになる。
伝導性スペーサー１５０は、発光領域上の絶縁層１３４上部に形成されたスペーサー１３６外部面に第２電極１３８が覆われるように形成されて伝導性を帯びるようになったものである。これは一般的な液晶表示装置用スペーサーと違って、セルギャップ維持機能より、両基板を電気的に連結させることを主目的にする。
すなわち、伝導性スペーサー１５０は、第１基板１１０にサブピクセル単位で具備された薄膜トランジスタＴのドレイン電極１１２と、第２基板１３０に具備された第２電極１３８とを電気的に連結する役割を遂行するものであって、隔壁と同一な材料である有機絶縁膜などに形成された柱状のスペーサーに金属、すなわち、第２電極がコーティングされたものである。これは、第１、２基板１１０、１３０のピクセルを１対１に合着して電流を通じるようにする役割をする。
また、非表示領域上の第１電極終端部に形成された絶縁層１３４及びスペーサー１３６を覆うように第２電極１３８が形成されて、これが第１基板上に形成された電極パッド１８０と接触されることによって、これは共通電極連結部１７０となる。
次に図６Ｆに示したように、第１、２基板１１０、１３０を合着して、カプセル封じするようになれば、第１基板１１０の電気的連結パターン１１４と第２基板１３０の伝導性スペーサー１５０とが相互に接触されることにより、第１、２基板１１０、１３０が相互に電気的に連結しており、これは結果的に第２基板１３０上に形成された有機電界発光ダイオードの第２電極１３８と、第１基板１１０上に形成された駆動薄膜トランジスタＴのドレイン電極１１２とが電気的に連結される。
従来の下部発光方式による有機電界発光素子に関する概略的な断面図。 図１に示した下部発光方式有機電界発光素子の一つのサブピクセル領域に対応する拡大断面図。 本発明によるデュアルパネルタイプの有機電界発光素子の概略的な断面図。 図３の特定領域に対応する詳細断面図。 図３に示した有機電界発光素子の外郭領域に対応する詳細断面図。 本発明による有機電界発光素子の製造工程を示す工程断面図。 本発明による有機電界発光素子の製造工程を示す工程断面図。 本発明による有機電界発光素子の製造工程を示す工程断面図。 本発明による有機電界発光素子の製造工程を示す工程断面図。 本発明による有機電界発光素子の製造工程を示す工程断面図。 本発明による有機電界発光素子の製造工程を示す工程断面図。
符号の説明
１３１：補助電極
１３２：第１電極
１３３：バッファー
１３４：絶縁層
１３５：隔壁
１３６：スペーサー
１３７：有機電界発光層
１３８：第２電極
１５０：伝導性スペーサー
１６０：ダミースペーサー
１７０：共通電極連結部

Claims (24)

  1. 画像が具現される表示領域と前記表示領域外郭部の非表示領域とに分けられて、前記表示領域内にサブピクセルが定義されており、一定間隔離隔されて配置された第１及び第２基板と、
    前記第１基板の表示領域内にサブピクセル単位で形成された少なくとも一つの薄膜トランジスタを有するアレイ素子と、
    前記第２基板内部面に位置する第１電極と、
    前記第１電極上部の各サブピクセルの発光領域を区画する所定領域に形成されたバッファー及び該バッファー上に形成された隔壁と、
    前記各サブピクセルの発光領域内に形成された絶縁層及び該絶縁層上に形成されたスペーサーと、
    前記絶縁層及びスペーサーを含んだ各サブピクセルの発光領域に形成される有機電界発光層と、
    前記有機電界発光層が形成された第２基板上に形成される第２電極と、
    を含んでいることを特徴とする有機電界発光素子。
  2. 前記隔壁は隣接する各サブピクセルを分離するものであって、前記バッファー上に逆テーパー形状で形成され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。
  3. 前記絶縁層は前記バッファーと同一な材料で形成されて、前記絶縁層上に形成されたスペーサーは前記隔壁と同一な材料で形成され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。
  4. 前記スペーサーは、前記第２電極成膜時において、前記スペーサーにより切断が発生しないように正テーパー形状で形成され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。
  5. 前記スペーサーの高さは前記隔壁の高さより高く形成され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。
  6. 前記スペーサーの外部面が前記有機電界発光層及び第２電極により順次覆われ、伝導性を有する伝導性スペーサーが形成され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。
  7. 前記伝導性スペーサーは、第１基板上に形成される各サブピクセルの薄膜トランジスタＴと、第２基板上に各サブピクセル別に形成される第２電極とを電気的に連結させることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
  8. 前記第１電極下部に前記第１電極の抵抗を小さくするための補助電極がさらに形成され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。
  9. 前記補助電極は抵抗率の値が小さい有色の金属で構成されており、前記第１基板上に薄膜トランジスタが形成された領域と対応する前記第２基板上のバッファー形成領域下部に形成され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。
  10. 前記非表示領域には、
    前記表示領域の最外郭サブピクセルに隣接して形成された複数のダミーサブピクセルと、
    前記第１基板から共通電圧の印加を受けて、該共通電圧を第２基板上に形成された共通電極としての第１電極に伝達するための共通電極連結部と、
    前記第１基板及び第２基板を封じするために基板の縁部に形成されたシールパターンと、
    前記共通電極連結部からシールパターンまでの領域に複数形成されたダミースペーサーが具備され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。
  11. 前記共通電極連結部は、第２基板上に形成された第１電極の終端部上に形成された絶縁層及びスペーサーに、第２電極を形成する金属が覆われて形成されることを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子。
  12. 前記共通電極連結部は、第１基板の一面に具備された電極パッドと電気的に連結されて、前記電極パッドから共通電圧の印加を受けることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子。
  13. 第１基板の表示領域内部面にサブピクセル単位で形成された少なくとも一つの薄膜トランジスタを有するアレイ素子が形成される段階と、
    第２基板の表示領域上に第１電極が形成される段階と、
    前記第１電極上部領域のうち各サブピクセルの発光領域を区画するバッファー及び前記各サブピクセルの発光領域内の所定領域に絶縁層が形成される段階と、
    前記バッファー上の所定領域及び前記絶縁層上の所定領域に、それぞれ隔壁及びスペーサーが形成される段階と、
    前記絶縁層及びスペーサーを含んだ各サブピクセルの発光領域に有機電界発光層が形成される段階と、
    前記有機電界発光層が形成された第２基板上に第２電極が形成される段階と、
    前記第１基板及び第２基板の縁部にシールパターンが形成されて前記第１基板及び第２基板が封じされる段階と、
    が含まれることを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
  14. 前記隔壁は隣接する各サブピクセルを分離するものであって、前記バッファー上に逆テーパー形状で形成されることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  15. 前記絶縁層は前記バッファーと同一な材料で形成されて、前記絶縁層上に形成されたスペーサーは前記隔壁と同一な材料で形成されることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  16. 前記スペーサーは、前記第２電極成膜時において、前記スペーサーにより切断が発生しないように正テーパー形状で形成されることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  17. 前記スペーサーの高さは前記隔壁の高さより高く形成されることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  18. 前記スペーサーの外部面が、前記有機電界発光層及び第２電極により順次覆われて、伝導性を有する伝導性スペーサーが形成されることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  19. 前記伝導性スペーサーは、第１基板上に形成される各サブピクセルの薄膜トランジスタＴと、第２基板上に各サブピクセル別に形成される第２電極とを電気的に連結させることを特徴とする請求項１８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  20. 前記第１電極下部に前記第１電極の抵抗を小さくするための補助電極が形成される段階がさらに含まれることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  21. 前記補助電極は抵抗率の値が小さい有色の金属で構成されており、前記第１基板上に薄膜トランジスタが形成された領域と対応する前記第２基板上のバッファー形成領域下部に形成されることを特徴とする請求項２０に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  22. 前記第２基板上に形成された第１電極の終端部上に前記絶縁層及びスペーサーが形成されて、該絶縁層及びスペーサーの上部に第２電極を形成する金属が覆われることによって共通電極連結部が形成される段階がさらに含まれることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  23. 前記共通電極連結部と接触して所定の共通電圧を提供する電極パッドが第１基板の一面に形成される段階がさらに含ま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。
  24. 前記シールパターン領域から前記共通電極連結部までの領域に複数のダミースペーサーが形成される段階がさらに含まれることを特徴とする請求項１３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
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