JP4185006B2 - 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係り、より詳細には、封止構造が改善された有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。

通常、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させる自発光型ディスプレーで、低い電圧により駆動可能であり、薄型化が容易で、かつ広い視野角、速い応答速度など液晶表示装置における問題点として指摘される事項が解決できる次世代ディスプレーとして注目されている。

このような有機電界発光表示装置はガラスや、その他の透明な絶縁基板に所定のパターンの有機膜を形成し、この有機膜の上下部に電極層を形成することによって具現される。有機膜は有機化合物よりなる。

前記のように構成された有機電界発光表示装置は、電極に正及び負の電圧が印加されることによって正電圧が印加された電極から注入された正孔が正孔輸送層を経由して有機膜の発光層に移動し、電子が負電圧が印加された電極から電子輸送層を経由して発光層に注入される。この発光層で電子とホールとが再結合して励起子を生成し、この励起子が励起状態で基底状態に変化することによって、発光層の蛍光性分子が発光することによって画像が形成される。

前述した有機電界発光表示装置は、水分の浸透によって劣化される特性を有する。したがって、水分の浸透を防止するための封止構造を必要とする。

従来は金属缶やガラス基板に溝を設けてキャップ状に加工して、その溝に水分を吸収させるための吸湿剤をパウダー状に搭載するかフィルム形態に製造して両面テープを利用して接着する方法を利用した。吸湿剤を搭載する方式は工程が複雑で、かつ材料及び工程コストが上昇し、全体的な基板の厚さが厚くなり、封止に利用される基板が透明でなくて前面発光に利用できない。一方、フィルム形態で封止する場合は、水分の浸透を防止するのに限界があり、製造工程または使用中にスクラッチされる場合、破損の恐れがあって耐久性と信頼性が高くなくて実際に量産への適用に適当ではない。

特許文献１には有機化合物よりなった有機発光材料層が相互対向する一対の電極間に置かれた構造を有する積層体と、このような積層体を外気と遮断する気密性容器と、気密性容器内に配置された乾燥手段とを有し、乾燥手段は水分を吸着し、吸着しても固体状態を維持することを特徴とする有機電界発光表示装置を開示している。乾燥手段としては、アルカリメタル酸化物、硫酸塩などを提示している。このような前記有機電界発光表示装置は、その気密性容器の形状によって表示装置全体の厚さが厚くなる。また、乾燥手段が水分を吸着した後、固体状態を維持するとしても不透明であって前面発光に適用することはできない。そして、前述したように工程が複雑であってその材料費と工程コストが上昇する場合もある。

また、特許文献２には有機電界発光素子の保護膜形成方法が開示されている。この方法は少なくとも一方が透明な正極と負極との間に少なくとも１種の有機化合物を含む電界発光物質層を設置した有機薄膜電界発光素子に無定形シリカ保護膜を形成させることを特徴とする。前記電界発光素子は細密な構造を有する無定形シリカを第２電極層上に厚く塗布して外部から水分浸透を防止する構造である。これは単に電界発光素子を水分の浸透から保護するためのものであり、内在した水分の吸収に利用されることはできない。したがって、これは無定形シリカ層を一種の保護膜として使用しているものであって、この場合、別に吸湿のための手段が要請されうる。
特開平９−１４８０６６号公報 特開平５−３３５０８０号公報

本発明が解決しようとする技術的課題は、前記のような問題点を解決するためのものであって、前面発光が可能で、水分を吸収しても透明な状態が維持できる吸湿手段を有す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を目的とする。

本発明の他の目的は、工程を単純化して材料費及び工程コストを減少させう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。

本発明のさらに他の目的は、封止に必要な基板の厚さを薄くして全体的な厚さを薄く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。

前記のような技術的課題を達成するために、本発明による有機電界発光表示装置は、背面基板と、前記背面基板の一面に形成され、第１電極、有機層、透明電極よりなる第２電極の順に積層されてなる有機電界発光部と、前記有機電界発光部を外部と遮断するために前記背面基板と結合して前記有機電界発光部が収容された内部空間を密封するものであって、内面に多孔性シリカ層が設けられた透明な前面基板と、を具備し、前記多孔性シリカ層が、直径２ｎｍ〜３０ｎｍの吸湿孔を有する

この場合に、前記多孔性シリカ層は複数の吸湿孔を有し、１００ｎｍ〜５０μｍの厚さを有することが望ましい。

これと反対に、前記有機電界発光部の前記第１電極は反射型電極であり、前記第２電極は透明な電極で形成でき、これは透明な水分吸収層を利用して前面発光に利用できる構成である。

さらに、前記第２電極の上面には無機物よりなる保護膜をさらに形成して水分などから有機電界発光部を保護できる。この時、前記保護膜は金属酸化物または金属窒化物で形成できる。

本発明の前記前面基板と前記背面基板とによって区画される内部空間は真空とするか不活性気体で充填できる。

本発明の前記前面基板をガラス基板または透明なプラスチック基板として前面発光に利用させうる。この場合、前記プラスチック基板の内面には水分から保護するための保護膜をさらに形成できる。

また、本発明による有機電界発光表示装置の製造方法は、一面上に、第１電極、有機層、及び透明電極よりなる第２電極の順に積層されてなる有機電界発光部が形成された背面基板を準備する第１段階と、高分子物質からなる界面活性剤とソルベントからなる第１混合物と、テトラエチルオルトシリケートとソルベントとＨＣｌからなる第２混合物とを準備し、当該第１混合物及び当該第２混合物を混合した第３混合物を透明な前面基板の内面に塗布し、その後焼成して高分子を燃やして、直径２ｎｍ〜３０ｎｍの吸湿孔を有する多孔性シリカを形成する第２段階と、前記背面基板と前記前面基板の少なくとも一側で前記有機電界発光部の外側に該当する部分に密封材を塗布する第３段階と、前記背面基板と前記前面基板とを、前記有機電界発光部及び前記多孔性シリカが内側に位置するように前記密封材を介して結合する第４段階と、を具備する。

ここで、前記有機電界発光表示装置の内部空間を真空とするか不活性気体を詰める段階をさらに具備できる。

また、前記密封材を硬化する段階をさらに具備できる。

また、本発明による有機電界発光表示装置の製造方法の他の態様は、一面上に、第１電極、有機層、及び透明電極よりなる第２電極の順に積層されてなる有機電界発光部が複数形成された背面基板原板を準備する第１段階と、高分子物質からなる界面活性剤とソルベントからなる第１混合物と、テトラエチルオルトシリケートとソルベントとＨＣｌからなる第２混合物とを混合した第３混合物を透明な前面基板原板の内面に塗布し、その後焼成して高分子を燃やして、直径２ｎｍ〜３０ｎｍの吸湿孔を有する多孔性シリカを塗布する第２段階と、前記背面基板原板または前記前面基板原板の少なくとも一側で複数の有機電界発光部の外側に密封材を塗布する第３段階と、前記背面基板原板と前面基板原板とを、前記有機電界発光部及び前記多孔性シリカが内側に位置するように前記密封材を介して結合して複数の有機電界発光表示装置が形成されたパネルを形成する第４段階と、前記パネルを個々の有機電界発光表示装置に切断する第５段階と、を具備し、これは有機電界発光表示装置を大量製造するのに利用できる。

ここで、前記有機電界発光表示装置それぞれの内部空間を真空とするか不活性気体を詰める段階をさらに具備させることができ、前記密封材を硬化する段階をさらに具備させうる。

本発明は、透明な水分吸収層、すなわち、多孔性シリカを採用した有機電界発光表示装置とその製造方法によって、透明な封止を可能にして前面発光が適用できる。

また、封止基板として利用される前面基板に別途の溝製造工程が省略できて製造工程が単純化されて工程コストと材料費とが節減できる。

また、前面基板の厚さを従来技術に比べて相対的に薄く形成でき、全体的な装置の厚さを薄く形成して有機電界発光表示装置の薄型化に寄与できる。

以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明する。

図１には、本発明による有機電界発光表示装置の一実施例が示されている。

図面を参照すれば、有機電界発光表示装置１０はガラスまたは透明な絶縁体よりなる背面基板１１と、前記背面基板１１の一面に形成され、第１電極、有機層、第２電極の順で積層されてなる有機電界発光部１２と、前記有機電界発光部１２を外部と遮断するために前記背面基板１１と結合して前記有機電界発光部１２が収容された内部空間を密封するものであって、内面に透明な水分吸収層１４が塗布された前面基板１３を具備する。

前記有機電界発光部１２は蒸着によって形成でき、第１電極、発光層、第２電極の順になり、第１電極が正極になり、第２電極が負極になりうる。また、有機電界発光部は正極である第１電極とホール輸送層、発光層、電子輸送層、負極である第２電極よりなりうる。

前面基板１３は、絶縁体のガラス基板または透明なプラスチック基板で形成できる。プラスチック基板で形成する場合は、前記プラスチック基板の内面を水分から保護するための保護膜が形成されている。この保護膜は耐熱性、耐化学性、耐透湿性を有する。

背面発光に適用するために、前記有機電界発光部１２の第１電極は透明であり、第２電極は反射型電極で形成でき、前面発光に適用する場合には前記有機電界発光部１２の第１電極は反射型電極であり、第２電極は透明な電極になるように形成できる。第１電極は背面基板１１と近く配置される電極であり、第２電極は前面基板１３と近く配置される電極である。

また、前記第２電極の上面には耐熱性、耐化学性、耐透湿性を提供するために、有機電界発光部１２の上面を平坦にできる無機物よりなる保護膜がさらに形成できる。このような前記保護膜は金属酸化物または金属窒化物で形成できる。

そして、前記前面基板１３と前記背面基板１１とによって区画される内部空間１６は真空で形成するかネオンやアルゴンなどの不活性気体で充填するか同じ役割を行える液体を利用できる。また、前記前面基板と前記背面基板との結合は通常的な密封材１５を利用する。

前記水分吸収層１４は多孔性シリカ層で形成でき、多孔性シリカ層の厚さは１００ｎｍ〜５０μｍとすることがその製造工程と性能上、望ましい。

図２には、本発明による有機電界発光表示装置の水分吸収層として利用される多孔性シリカ層を図示した。

図面を参照すれば、多孔性シリカ層１４はシリカフレーム１４ａと吸湿孔１４ｂで構成される。前記シリカフレーム１４ａはシリカ層１４の構造を維持する役割をし、前記吸湿孔１４ｂは水分を吸収する役割を行う。また、このような多孔性シリカ層１４は前述したように水分を吸収する前および水分を吸収した後でも透明に維持される。

前記多孔性シリカ１４は、次のように製造される。まず、界面活性剤０．３ｇとソルベント０．６ｇとを混合した第１混合物を準備する。ここで、界面活性剤としては、高分子物質を使用し、ソルベントはプロパノ−ルとブタノールとを１対２の比率で混合して形成する。また、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）５ｇとソルベント１０．６５ｇ、ＨＣｌ１．８５ｇとを混合した第２混合物を準備する。

前記第２混合物を約１時間程度かき混ぜ、第２混合物２．１ｇを第１混合物と混合して第３混合物を形成する。第３混合物をガラス基板など前面基板として利用される基板に塗布する。塗布はスピンコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティングなどを利用でき、スピンコーティングを利用する場合には２０００ｒｐｍで約３０秒程度回してコーティングする。以後、常温で２４時間程度、または４０〜５０℃度で５時間程度熟成させる。吸湿孔を形成するために４００℃程度のオーブンで約２時間焼成することによって高分子を燃やす。

このような条件で形成した多孔性シリカ層１４の厚さは７０００Å程度である。前記のような過程を繰り返すことによって約３．５μｍ水準の薄膜を形成する。なお、前記の説明で利用される物質の量はその比率を提示する意味で使われており、その絶対量に意味があるのではない。

前記のような過程を通じて製造された多孔性シリカ層１４は図２に示されているようにその構造内に大きい吸湿孔１４ｂを含有する。このような吸湿孔１４ｂのサイズは普通２〜３０ｎｍ程度であり、このようなサイズは前記第１混合物に使われる高分子のサイズを調節することによって調節できる。吸湿孔１４ｂの密度は約８０％程度になるように製造可能である。このような多孔性シリカ層は前述したようにスピンコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティングなどを利用して製造することができ、機械的、熱的安定性が優秀であり、比較的制御が容易な工程によって製造されうる。

図３Ａないし図３Ｄには、有機電界発光表示装置を製造する過程を図示した。

図面を参照すれば、まず、図３Ａのように、有機電界発光部３２が形成された背面基板３１を準備する。次に、図３Ｂのように、前述したように前面基板３３の内面に多孔性シリカ３４を塗布する。このような多孔性シリカ３４が塗布された前面基板３３は表面の異質物と有機物とを除去するために洗浄を行い、多孔性シリカ３４に吸湿された水分を着脱させるために真空オーブンを利用して１５０℃で約１時間程度維持して着脱を行う。以後、図３Ｃのように、前記背面基板３１と前面基板３３の少なくとも一側で有機電界発光部３２の外側に該当する部分にスクリーン印刷機またはディスペンサーを利用して密封材３５を塗布する。すなわち、図３Ｃでは、背面基板３１側で有機電界発光部３２の外側に位置するように密封材３５を塗布した構成を示したが、これに代えて、密封材３５は背面基板３１側でもよいし、また背面基板３１と前面基板３３の両側に塗布してもよい。

次に、合着チャンバ内で図３Ｄでのように前記背面基板３１と前面基板３３とを合着する。

前記のような過程によって形成された有機電界発光表示装置の内部空間を真空とするか不活性気体を詰める段階と合着後に前記密封材を紫外線か可視光線、または熱を利用して硬化する段階とをさらに具備できる。

図４Ａないし図４Ｅには、多量の有機電界発光表示装置を製造する過程を図示した。

図面を参照すれば、複数の有機電界発光部４２が形成された背面基板原板４１を準備し、前面基板原板４３の内面に前述した方法によって多孔性シリカ４４を塗布した後、前記背面基板原板４１または前面基板原板４３の少なくとも一側の複数の有機電気発光部の外側に密封材４５を塗布し、前記背面基板原板４１と前面基板原板４３とを合着して複数の有機電界発光表示装置が形成されたパネルを形成した後、前記パネルをそれぞれの有機電界発光表示装置に切断する。内部空間４６を真空または不活性気体で充填することや密封材を硬化する段階をさらに含むことができることは単一の有機電界発光表示装置を製造する場合と同じである。

図５には、前述した有機電界発光表示装置を製造する段階を図示した。

まず、前述した方法によって多孔性シリカを準備する（Ｓ１）。次に、背面基板に有機電界発光部を形成する（Ｓ２）。次に、前面基板を準備し（Ｓ３）、準備された前面基板に多孔性シリカ層を形成する（Ｓ４）、前面基板または背面基板に密封材を塗布し（Ｓ５）、前記背面基板と前面基板とを合着する（Ｓ６）。前記前面基板と背面基板とによって区画される内部空間を真空とするか不活性気体を充填する（Ｓ７）。密封材を硬化するために紫外線か可視光線または熱を利用して硬化する（Ｓ８）。多量の有機電界発光表示装置が形成されたパネルを切断する（Ｓ９）。

前述したように製造された３ｃｍ×４ｃｍサイズの有機電界発光表示装置の場合、全体３．５μｍの厚さで吸湿可能な総量は密度によって数ｍｇから数十ｍｇ水準と一般的な吸湿剤であるＣａＯやＢａＯに比べて落ちず、透明な状態を維持しながらも３〜５万時間の封止寿命が保障できる。

本発明は図示された実施例を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることが理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は請求範囲によって定められねばならない。

本発明は、携帯用電話、コンピュータ用モニター、テレビなど各種電子装置のディスプレとして使用することができ、その他にも発光用ランプなどで使用できる。

本発明による有機電界発光表示装置の一実施例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に利用される多孔性シリカ層の斜視図である。 単一な有機電界発光表示装置を製造する過程を示す図面である。 単一な有機電界発光表示装置を製造する過程を示す図面である。 単一な有機電界発光表示装置を製造する過程を示す図面である。 単一な有機電界発光表示装置を製造する過程を示す図面である。 多量の有機電界発光表示装置を製造する過程を示す断面図である。 多量の有機電界発光表示装置を製造する過程を示す断面図である。 多量の有機電界発光表示装置を製造する過程を示す断面図である。 多量の有機電界発光表示装置を製造する過程を示す断面図である。 多量の有機電界発光表示装置を製造する過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を製造する段階を示す図面である。

符号の説明

１０…有機電界発光表示装置、
１１…背面基板、
１２…有機電界発光部、
１３…前面基板、
１４…水分吸収層、
１５…密封材、
１６…内部空間。

Claims (18)

1. 背面基板と、
   前記背面基板の一面に形成され、第１電極、有機層、透明電極よりなる第２電極の順に積層されてなる有機電界発光部と、
   前記有機電界発光部を外部と遮断するために前記背面基板と結合して前記有機電界発光部が収容された内部空間を密封するものであって、内面に多孔性シリカ層が設けられた透明な前面基板と、を具備し、
   前記多孔性シリカ層が、直径２ｎｍ〜３０ｎｍの吸湿孔を有する有機電界発光表示装置。
2. 前記多孔性シリカ層は複数の吸湿孔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表示装置。
3. 前記多孔性シリカ層は１００ｎｍ〜５０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界発光表示装置。
4. 前記第２電極の上面には無機物よりなる保護膜がさらに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
5. 前記保護膜は金属酸化物または金属窒化物であることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光表示装置。
6. 前記前面基板と前記背面基板とによって区画される内部空間は真空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表示装置。
7. 前記前面基板と前記背面基板とによって区画される内部空間は不活性気体で充填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表示装置。
8. 前記前面基板はガラス基板または透明なプラスチック基板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表示装置。
9. 前記前面基板はプラスチック基板であり、当該プラスチック基板の内面は水分から保護するための保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界発光表示装置。
10. 前記多孔性シリカ層は、前記多孔性シリカ層の構造を維持するシリカフレームと、水分を吸収する吸湿孔とを有すること特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
11. 一面上に、第１電極、有機層、及び透明電極よりなる第２電極の順に積層されてなる有機電界発光部が形成された背面基板とを準備する第１段階と、
    高分子物質からなる界面活性剤とソルベントからなる第１混合物と、テトラエチルオルトシリケートとソルベントとＨＣｌからなる第２混合物とを準備し、当該第１混合物及び当該第２混合物を混合した第３混合物を透明な前面基板の内面に塗布し、その後焼成して高分子を燃やして、直径２ｎｍ〜３０ｎｍの吸湿孔を有する多孔性シリカを形成する第２段階と、
    前記背面基板と前記前面基板の少なくとも一側で前記有機電界発光部の外側に該当する部分に密封材を塗布する第３段階と、
    前記背面基板と前記前面基板とを、前記有機電界発光部及び前記多孔性シリカが内側に位置するように前記密封材を介して結合する第４段階と、を具備する有機電界発光表示装置の製造方法。
12. 前記密封材を硬化する段階をさらに具備す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の製造方法。
13. 前記有機電界発光表示装置の内部空間を真空とするか不活性気体を詰める段階をさらに具備することを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
14. 前記密封材を硬化する段階をさらに具備す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. 一面上に、第１電極、有機層、及び透明電極よりなる第２電極の順に積層されてなる有機電界発光部が複数形成された背面基板原板を準備する第１段階と、
    高分子物質からなる界面活性剤とソルベントからなる第１混合物と、テトラエチルオルトシリケートとソルベントとＨＣｌからなる第２混合物とを準備し、当該第１混合物及び当該第２混合物を混合した第３混合物を透明な前面基板原板の内面に塗布し、その後焼成して高分子を燃やして、直径２ｎｍ〜３０ｎｍの吸湿孔を有する多孔性シリカを形成する第２段階と、
    前記背面基板原板または前記前面基板原板の少なくとも一側で複数の有機電界発光部の外側に密封材を塗布する第３段階と、
    前記背面基板原板と前面基板原板とを、前記有機電界発光部及び前記多孔性シリカが内側に位置するように前記密封材を介して結合して複数の有機電界発光表示装置が形成されたパネルを形成する第４段階と、
    前記パネルを個々の有機電界発光表示装置に切断する第５段階と、を具備する有機電界発光表示装置の製造方法。
16. 前記密封材を硬化する段階をさらに具備す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の製造方法。
17. 前記有機電界発光表示装置の内部空間を真空とするか不活性気体を詰める段階をさらに具備することを特徴とする請求項１５に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
18. 前記密封材を硬化する段階をさらに具備す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。

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