JP2007200838A - 有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フリットと接触する基板の表面を凹凸部に形成し、基板と封止基板との間の接着特性を向上させることができる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】フリットと接触する基板の表面を凹凸部に形成し、接着特性を向上させることができる有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。本発明による有機電界発光表示装置は、少なくとも一つの有機発光ダイオードが形成された画素領域と前記画素領域の外縁に形成される非画素領域を有し、前記非画素領域の一領域には凹凸部が形成された第１基板、前記有機発光ダイオードが少なくとも密封されるように、前記第１基板と合着して形成された第２基板、及び前記第１基板と前記第２基板の間に介在され、前記凹凸部と接触して形成されたフリットを備える。
【選択図】図３ａ

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、フリットと接触する基板の表面を凹凸部に形成して、接着特性を向上させることができる有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。

最近では、有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を利用した有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）が注目されている。

有機電界発光表示装置は、蛍光性を有する有機化合物を電気的に励起させて発光する自発光型ディスプレーで、低い電圧で駆動が可能で、かつ薄型化が容易であり、広視野角、速い応答速度などの長所を有する。

有機電界発光表示装置は、基板上に有機発光素子と有機発光素子を駆動するためのＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む複数の画素を備える。このような有機発光素子は酸素及び水分に敏感で、吸湿剤が塗布された金属キャップや密封ガラス基板で蒸着基板にカバーをし、酸素及び水分の侵入を防止する密封構造が提案された。

また、ガラス基板にフリット（ｆｒｉｔ）を塗布して有機発光素子を密封する構造が特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、フリットを用いて基板と封止基板との間を完全に密封し、より效果的に有機発光素子を保護することができる。

図１は、従来有機電界発光表示装置を示す断面図である。図１に示すように、本発明による有機電界発光表示装置は、基板１０、フリット２５、及び第２基板３０を備える。

第１基板１０は、蒸着基板１１及び蒸着基板１１上に形成される少なくとも一つの有機発光素子２０、２２、２３を含む。まず、蒸着基板１１上にバッファ層１２が形成される。蒸着基板１１はガラスなどで形成され、バッファ層１２は酸化シリコン（ＳｉＯ_２）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。一方、バッファ層１２は、外部からの熱などの要因で蒸着基板１０１が損傷することを防ぐために形成される。

バッファ層１２の少なくともいずれか一領域上には、アクティブ層１３ａとソース及びドレイン領域１３ｂを有する半導体層１３が形成される。

半導体層１３を含めてバッファ層１２上にはゲート絶縁層１４が形成され、ゲート絶縁層１４の一領域上にはアクティブ層１３aの幅に対応する大きさのゲート電極１５が形成される。

ゲート電極１５を含めてゲート絶縁層１４上には層間絶縁層１６が形成され、層間絶縁層１６の所定の領域上にはソース及びドレイン電極１７ａ、１７ｂが形成される。

ソース及びドレイン電極１７ａ、１７ｂは、ソース及びドレイン領域１３ｂの露出した一領域とそれぞれ接続するように形成され、ソース及びドレイン電極１７ａ、１７ｂを含めて層間絶縁層１６上には平坦化層１８が形成される。

平坦化層１８の一領域上には第１電極２０が形成され、この時、第１電極２０は、ビアホール１９によってソース及びドレイン電極１７ａ、１７ｂのうちのいずれか一つの露出した一領域に接続される。

第１電極２０を含めて平坦化層１８上には、第１電極２０の少なくとも一領域を露出させる開口部（図示せず）が具備された画素定義膜２１が形成される。

画素定義膜２１の開口部上には有機層２２が形成され、有機層２２を含めて画素定義膜２１上には第２電極層２３が形成される。

フリット２５は、第１基板１０の非画素領域（図示せず）と第２基板３０との間に備えられ、第１基板１０と第２基板３０を接着する。

前記有機電界発光表示装置において、所定の工程進行時、フリット２５により第１基板１０と第２基板３０の接着特性が低下し、第１基板１０と第２基板３０の剥離が生じる可能性がある。この時、有機発光素子に酸素及び水分が侵透し、有機電界発光表示装置の寿命及び発光効率特性が低下するという問題点があった。
米国特許第２００４０２０７３１４号明細書

本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、フリットと接触する基板の表面を凹凸部に形成し、基板と封止基板との間の接着特性を向上させることができる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することである。

前述した目的を達成するための本発明の一側面は、少なくとも一つの有機発光ダイオードが形成された画素領域と、前記画素領域の外縁に形成される非画素領域を有し、前記非画素領域の一領域には凹凸部が形成された第１基板、前記有機発光ダイオードが少なくとも密封されるように、前記第１基板と合着して形成された第２基板、及び前記第１基板と前記第２基板の間に介在され、前記凹凸部と接触して形成されたフリットを備える有機電界発光表示装置を提供することである。

本発明の他の測面は、少なくとも一つの有機発光ダイオードが形成された画素領域と前記画素領域の外縁に形成される非画素領域を有し、前記非画素領域の一領域に凹凸部が形成された第１基板を配列する段階、内郭に沿ってフリットが塗布された第２基板を配列する段階、前記フリットが前記凹凸部と接触するように、前記第１基板と前記第２基板を合着させる段階、及び前記フリットを溶融させ、前記第１基板と前記第２基板を接着させる段階を含む有機電界発光表示装置の製造方法を提供することである。

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、フリットと接触する基板の表面を凹凸部に形成して接着面積を増大させ、フリットによる基板と封止基板の接着特性を向上させることができる。これにより、有機発光素子をより効果的に密封し、酸素及び水分の浸透を抑制して、有機電界発光表示装置の寿命及び発光効率特性を向上させることができる。

本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように好適な実施例を図２乃至図８を参照して詳細に説明する。

以下、本発明の好適な実施例を添付した図を参照して説明する。

図２ａ乃至図２ｃは、本発明による有機電界発光表示装置の製造方法を示す断面図である。

図２ａ乃至図２ｃに示すように、本発明による有機電界発光表示装置は、少なくとも一つの有機発光素子（図示せず）が形成された画素領域（図示せず）及び画素領域の外縁に形成される非画素領域（図示せず）を有する第１基板１００と、第１基板１００の画素領域を含む一領域に合着する第２基板２００とを備えて構成される。このような有機電界発光表示装置を製造する方法は、まず第２基板２００の一領域上にフリット１５０を塗布する。この時、第２基板２００と非画素領域との間にフリット１５０が介在されるようにする。ここで、フリット１５０は、熱膨張係数を調節するためのフィラー、及びレーザーまたは赤外線を吸収する吸収材を含む。

一方、フリット１５０を塗布する工程は、スクリーンプリンティング法を用いて行なうことができる。スクリーンプリンティング法は、金属材料シートに所望の模様を描いた後、模様以外の部分をエマルジョン液でマスキングし、フリットをスクイズ（ｓｑｕｅｅｚｅ）で押して、第２基板２００上に所望の模様を印刷する方法である。

後続工程として、フリット１５０を所定の温度で焼成する。フリット１５０を焼成する工程により、フリット１５０をゲル状のペーストに作るために添加した有機物が空気中に蒸発し、フリット１５０が固体状態に硬化する。この時、フリット１５０を焼成する工程は、炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で３００℃乃至７００℃範囲の温度で行なうことが望ましい（図２ａ）。

その後、第１基板１００を用意して第１基板１００と第２基板２００を合着させる。この時、第１基板１００に形成された有機発光素子１１０が少なくとも密封されるようにするため、有機発光素子１１０を内部に含んで第１基板１００と第２基板２００が合着する必要がある。一方、第１基板１００の非画素領域のうち露出した一領域、つまりフリット１５０と接触する表面を凹凸部に形成する。即ち、フリット１５０と第１基板１００との間の接着面積を増大させることで、フリット１５０により接着する第１基板１００と第２基板２００の接着特性を形成できる。この時、第１基板１００のフリット１５０と接触する表面は無機膜層であることが望ましい。その理由は、フリット１５０が有機膜層と直接接触すると、熱に弱い有機膜層がフリット１５０に照射されるレーザー等の高熱によって損傷を受け、このため、フリット１５０との接着特性が低下してしまう可能性があるためである。一方、第１基板１００の露出した表面を凹凸部に形成する工程は、エッチング工程を用いて行なうことができる。好ましくは、乾式エッチング工程で行ない、乾式エッチングは、イオンビームエッチング、ＲＦスパッタリングエッチング及び反応イオンエッチングで構成される群から選択された一つの方法で行なう。

次に、フリット１５０にレーザーまたは赤外線を照射して溶融させることによって、第１基板１００と第２基板２００が接着するようにする。この時、フリットを溶融させるための好適なレーザーの強さは２０乃至６０Ｗである（図２ｃ）。

図３ａは、本発明による有機電界発光表示装置の第１実施例を示す。

図３ａに示すように、本発明による有機電界発光表示装置は、基板１００、フリット１５０及び第２基板２００を備える。

第１基板１００は、蒸着基板１０１及び蒸着基板１０１上に形成される少なくとも一つの有機発光素子１１０を含む。まず、蒸着基板１０１上にバッファ層１１１が形成される。蒸着基板１０１はガラスなどで形成され、バッファ層１１１は酸化シリコンまたは窒化シリコンなどのような絶縁物質で形成される。一方、バッファ層１１１は、外部からの熱などの要因で蒸着基板１０１が損傷することを防ぐために形成される。

バッファ層１１１の少なくともいずれか一領域上には、アクティブ層１１２ａとソース及びドレイン領域１１２ｂを有する半導体層１１２が形成される。

半導体層１１２を含めてバッファ層１１１上にはゲート絶縁層１１３が形成され、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を含めてゲート絶縁層１１３上には層間絶縁層１１５が形成され、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、ソース及びドレイン領域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、ソース及びドレイン電極１１６ａ、１１６ｂを含めて層間絶縁層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、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のうちのいずれか一つの露出した一領域に接続される。ここで、平坦化層１１７の非画素領域、つまり有機発光ダイオード１１９、１２１、１２２及び薄膜トランジスタ１１４、１１６ａ、１１６ｂに対向しない領域のうち露出した一領域は凹凸部に形成する。この時、平坦化層１１７は、フリット１５０と接着する第１基板１００の最上位層に位置し、その表面がフリット１５０と直接接着するため、フリット１５０と平坦化層１１７との間の接着特性が良好であることが求められる。よって、平坦化層１１７を凹凸部に形成してフリット１５０との接触面積を増大し、フリット１５０による第１基板１００と第２基板２００の接着特性を向上させる。一方、平坦化層１１７はフリット１５０と直接接触するので、絶縁層で、かつ無機膜層で形成されることが望ましい。即ち、フリット１５０にレーザーまたは赤外線を照射して溶融させる工程を行なっても、無機膜層は熱に鈍感で素子に損傷を与えない。この時、平坦化層１１７の表面に凹凸部を形成する工程はエッチング法を用いて行ない、好ましくは、乾式エッチング法を用いる。このような乾式エッチングは、イオンビームエッチング、ＲＦスパッタリングエッチング及び反応イオンエッチングで構成される群から選択された一つの方法で行なうことができる。

第１電極１１９を含めて平坦化層１１７上には、第１電極１１９の少なくとも一領域を露出させる開口部（図示せず）が備えられた画素定義膜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、有機層１２１を含めて画素定義膜１２０上には第２電極層１２２が形成される。

フリット１５０は、第１基板１００の非画素領域１００ｂと第２基板２００との間に備えられ、第１基板１００と第２基板２００を接着させる。フリット１５０は、第１基板１００の非画素領域（図示せず）、つまり有機発光ダイオード１１９、１２１、１２２が形成されない領域のうちのいずれか一領域と第２基板３０との間に備えられる。この時、フリット１５０は、第１基板１００の平坦化層１１７と直接接触するように形成される。ここで、フリット１５０は、熱膨張係数を調節するためのフィラー、及びレーザーまたは赤外線を吸収する吸収材を含む。一方、ガラス材料に加わる熱の温度を急激に低下させると、ガラス粉末状のフリット１５０が生成される。一般に、フリット１５０に酸化物粉末を含ませて使用する。そして、酸化物粉末が含まれたフリット１５０に有機物を添加すればゲル状のペーストになる。このゲル状のペーストを第２基板２００の密封ラインに沿って塗布する。その後、フリット１５０に所定の温度で熱処理を行なうと、有機物は空気中に蒸発し、ゲル状のペーストは硬化して、固体状態のフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）として形成される。ここで、フリット１５０を焼成する温度は３００℃乃至７００℃の範囲であることが望ましい。この時、フリット１５０を焼成する温度が３００℃以下である場合には、焼成工程を行なっても有機物がなかなか蒸発しない。さらに、焼成温度が７００℃以上である場合には、焼成温度の増加に対応してレーザービームの強さも比例して上昇させる必要があるため、焼成温度を７００℃以上にすることは望ましくない。

図３ｂは、本発明による有機電界発光表示装置の第２実施例を示す。

図３ｂに示すように、本発明による有機電界発光表示装置は、平坦化層１１７の一部が除去され、層間絶縁層１１５の表面の一領域が凹凸部に形成される。即ち、本発明による第２実施例において、フリット１５０と層間絶縁層１１５が直接接触する構造を有する。よって、層間絶縁層１１５上に形成された平坦化層１１７と層間絶縁層１１５の表面をエッチングし、フリット１５０と接触する面積を増大させる。このため、フリット１５０による第１基板１００と第２基板２００の接着特性が向上する。

一方、平坦化層１１７と層間絶縁層１１５がフリット１５０と直接接触するので、絶縁層で、かつ無機膜層で形成されることが望ましい。即ち、フリット１５０にレーザーまたは赤外線を照射して溶融させる工程を行なっても、無機膜層は熱に鈍感で素子に損傷を与えない。この時、平坦化層１１７の一部を除去し、層間絶縁層１１５の表面に凹凸部を形成する工程は、エッチング法を用いて行ない、好ましくは乾式エッチング法を用いる。このような乾式エッチングは、イオンビームエッチング、ＲＦスパッタリングエッチング及び反応イオンエッチングで構成される群から選択された一つの方法で行なうことができる。

一方、層間絶縁層１１５に凹凸部を形成する工程は、ソース及びドレイン電極１１６ａ、１１６ｂとソース及びドレイン領域１１２ｂを電気的に接続させるためのコンタクトホール（図示せず）を形成する工程で一緒に行なうことができる。また、平坦化層１１７の一部を除去する工程は、ソース及びドレイン電極１１６ａ、１１６ｂと第１電極１１９を電気的に接続させるためのビアホール１１８を形成する工程で一緒に行なうことができる。これにより、凹凸部を形成する工程を行う際に、マスクなどの追加工程を行なう必要がない。

図３ｃは、本発明による有機電界発光表示装置の第３実施例を示す。

図３ｃに示すように、本発明による有機電界発光表示装置は、蒸着基板１０１の表面が凹凸部に形成される。即ち、本発明による第２実施例において、フリット１５０と蒸着基板１０１が直接接触する構造を有する。よって、蒸着基板１０１と蒸着基板１０１上に形成された全ての構造物の非画素領域のうち露出した一領域をエッチングして、フリット１５０と接触する面積を増大させる。これにより、フリット１５０による第１基板１００と第２基板２００の接着特性が向上する。即ち、蒸着基板１０１がフリット１５０と直接接触できるように、蒸着基板１０１の一領域を露出させる。

一方、蒸着基板１０１及び蒸着基板１０１上に形成され、非画素領域に含まれる層は、フリット１５０と直接接触するため、絶縁層で、かつ無機膜層で形成されることが望ましい。即ち、フリット１５０にレーザーまたは赤外線を照射して溶融させる工程を行なっても、無機膜層は熱に鈍感で素子に損傷を与えない。この時、蒸着基板１０１の表面に凹凸部を形成する工程はエッチング法を用いて行ない、好ましくは乾式エッチング法を用いる。このような乾式エッチングは、イオンビームエッチング、ＲＦスパッタリングエッチング及び反応イオンエッチングで構成される群から選択された一つの方法で行うことができる。

次に、蒸着基板１０１に凹凸部を形成する工程を、非画素領域、つまり薄膜トランジスタ１１４、１１６ａ、１１６ｂと有機発光ダイオード１１９、１２１、１２２が形成されない領域を中心に説明する。

まず、蒸着基板１０１上にバッファ層１１１を形成し、バッファ層１１１上にはゲート絶縁層１１３を形成する。次に、ゲート絶縁層１１３上には層間絶縁層１１５を形成し、層間絶縁層１１５上には平坦化層１１７を形成する。その後、非画素領域の一領域をエッチングし、蒸着基板１０１の表面及びエッチングされた構造物の内側面を凹凸部に形成する。この時、非画素領域に形成された構造物はいずれもフリット１５０と直接接触するので、熱に強い絶縁層で、かつ無機層で形成されることが望ましい。このような材料としては、特に制限はないが窒化シリコンまたは酸化シリコンを用いることが好ましく、蒸着基板１０１としてガラスを用いることができる。これにより、フリット１５０と第１基板１００の接着面積を増大させて、フリット１５０による第１基板１００と第２基板２００の接着力が強化される。

一方、凹凸部については、図２ａ乃至図３ｂに示す形状以外にも様々な変更が可能である。

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

従来の有機電界発光表示装置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方法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方法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方法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第１実施例を示す図面である。 本発明による有機電界発光表示装置の第２実施例を示す図面である。 本発明による有機電界発光表示装置の第３実施例を示す図面である。

符号の説明

１００ 第１基板
１０１ 蒸着基板
１５０ フリット
１１５ 層間絶縁層
２００ 第２基板
１１７ 平坦化層

Claims (16)

1. 少なくとも一つの有機発光ダイオードが形成された画素領域と、前記画素領域の外縁に形成される非画素領域を有し、前記非画素領域の一領域には凹凸部が形成された第１基板と、
   前記有機発光ダイオードが少なくとも密封されるように、前記第１基板と合着して形成された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に介在され、前記凹凸部と接触して形成されたフリットとを備える有機電界発光表示装置。
2. 前記第１基板は、
   蒸着基板と、
   前記蒸着基板の一領域上に形成された半導体層と、
   前記半導体層を含めて前記基板上に形成され、一領域に第１コンタクトホールを有するゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層の一領域上に形成されるゲート電極と、
   前記ゲート電極を含めて前記ゲート絶縁層上に形成され、前記ゲート絶縁層の前記第１コンタクトホールを延長する第２コンタクトホールを有する層間絶縁層と、
   前記層間絶縁層上に形成されるソース／ドレイン電極と、
   前記ソース／ドレイン電極を含めて前記層間絶縁層上に形成され、一領域にビアホールを有する平坦化層と、
   前記平坦化層の一領域に形成され、少なくとも第１電極、発光層及び第２電極を有する有機発光ダイオードを備える請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
3. 前記蒸着基板の前記非画素領域の露出した表面に前記凹凸部が形成された請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
4. 前記ゲート絶縁層の前記非画素領域の露出した表面に前記凹凸部が形成された請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
5. 前記層間絶縁層の前記非画素領域の露出した表面に前記凹凸部が形成された請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
6. 前記平坦化層の前記非画素領域の露出した表面に前記凹凸部が形成された請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
7. 前記フリットはレーザーまたは赤外線を吸収する吸収材を含む請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
8. 少なくとも一つの有機発光ダイオードが形成された画素領域と前記画素領域の外縁に形成される非画素領域を有し、前記非画素領域の一領域に凹凸部が形成された第１基板を配列する段階と、
   内郭に沿ってフリットが塗布された第２基板を配列する段階と、
   前記フリットが前記凹凸部と接触するように、前記第１基板と前記第２基板を合着させる段階と、
   前記フリットを溶融させて、前記第１基板と前記第２基板を接着する段階とを含む有機電界発光表示装置の製造方法。
9. 前記第１基板は、
   蒸着基板を備える段階と、
   前記蒸着基板の一領域上に半導体層を形成する段階と、
   前記半導体層を含めて前記基板上に、一領域に第１コンタクトホールを有するゲート絶縁層を形成する段階と、
   前記ゲート絶縁層の一領域上にゲート電極を形成する段階と、
   前記ゲート電極を含めて前記ゲート絶縁層上に、前記ゲート絶縁層の前記第１コンタクトホールを延長する第２コンタクトホールを有する層間絶縁層を形成する段階と、
   前記層間絶縁層上にソース／ドレイン電極を形成する段階と、
   前記ソース／ドレイン電極を含めて前記層間絶縁層上に、一領域にビアホールを有する平坦化層を形成する段階と、
   前記平坦化層の一領域に、少なくとも第１電極、発光層及び第２電極を有する有機発光ダイオードを形成する段階とを含む請求項８に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
10. 少なくとも前記ゲート絶縁層、前記層間絶縁層及び前記平坦化層を形成した後、前記蒸着基板の表面をエッチングして前記蒸着基板に前記凹凸部を形成する請求項９に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
11. 前記ゲート絶縁層に前記第１コンタクトホールを形成する工程時、前記凹凸部を形成する工程を一緒に行なう請求項９に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
12. 前記層間絶縁層に前記第２コンタクトホールを形成する工程時、前記凹凸部を形成する工程を一緒に行なう請求項９に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
13. 前記平坦化層に前記ビアホールを形成する工程時、前記凹凸部を形成する工程を一緒に行なう請求項９に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
14. 前記凹凸部を形成する工程は、乾式エッチング法を用いて行なう請求項９に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
15. 前記乾式エッチング工程は、イオンビームエッチング、ＲＦスパッタリングエッチング及び反応イオンエッチングで構成される群から選択された一つの方法で行なう請求項１４に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
16. 前記フリットを溶融させる工程は、レーザーまたは赤外線を利用して行なう請求項８に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。

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