JP4391301B2 - 有機電界発光表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は超薄型ガラス基板を有する有機電界発光表示装置の製造方法に関する。
通常的に、有機電界発光表示装置、TFT−LCDのような平板型表示装置は、駆動特性上、超薄型化及びフレキシブル化が可能で、これに関する多くの研究が行われている。
前記平板型表示装置が薄型化及び軟性を有させるためにはフレキシブルな基板を使用するが、このようなフレキシブルな基板としては、一般的に合成樹脂材よりなる基板が使われる。しかし、平板型表示装置は、その特性によって有機膜、駆動のための薄膜トランジスタ層、電極層、または配向膜など非常にややこしい工程条件を経るので、合成樹脂材の基板を利用する場合に工程条件によって基板が変形されるか、または基板上に形成される薄膜層が変形される問題点がある。
このような点を勘案して防湿処理されたフィルムよりなる基板を利用した有機電界発光表示装置の製造方法が特許文献1に開示されている。
開示された有機電界発光表示装置は、少なくとも一側が可撓性を有し、また少なくとも一側が投光性を有する対向する二つの絶縁性基板の内面に各々電極層が形成され、これらの間に発光層を有する有機膜が設置された構造を有する。このような有機電界発光表示装置を製造するためには、一側の基板に電極と有機層とを積層する工程と、他側の基板上に電極層と前記有機層と同種の有機層とが上面に位置するように積層する工程と、前記有機層が接合されるように基板を密着させ、基板を相互封着する工程を含む。
一方、特許文献2には他例の有機電界発光表示装置の製造方法が開示されている。
開示された有機電界発光表示装置は、防湿フィルムの一側に投光性正極層、有機薄膜を積層し、他の防湿フィルムには負極層、有機薄膜を積層した後、これを接合した後にシーリングした構造である。ここで、前記有機薄膜は接合面との密着性を高めるために有機材を樹脂バインダーに分散させた樹脂分散膜を利用して樹脂バインダーが軟化した温度下で圧着しつつ前記2つの防湿フィルムを接合する。
前記開示された有機電界発光表示装置は、有機薄膜が分離されて製造されるので、両基板の接合時に有機薄膜の整列が難しく、所定のパターンに形成された全ての有機薄膜の密着力を向上させることはできない。
特許文献3には薄いフィルム半導体製造のための方法が開示されている。開示された方法は、表面層を有する基板にサイズが異なる多孔層が形成され、この多孔層の上面に形成されたエピ半導体フィルムを基板から前記多孔層を利用して機械的に分離する構成を開示している。
特許文献4、5、6、7、8には薄いフィルムの半導体製造のための方法と、ベースボディーから素子形成層を分離するための方法とが開示されている。
一方、特許文献9及び10には各々、ポリマー層のセラミック層を介在したフィルムをシーリング構造として採択している有機電界発光表示装置及びその製造方法が開示されており、特許文献11には少なくとも一層のポリマー層及び少なくとも一層の無機物層をシーリング構造として採択している有機電界発光表示装置が開示されている。そして、特許文献12にも少なくとも一つのバリヤー層及び少なくとも一つのポリマー層をシーリング構造で備えた有機電界発光表示装置が開示されており、特許文献13には少なくとも一つのバリヤー層及び少なくとも一つのポリマー層をシーリング構造で備えた微細電子装置が開示されている。
また、特許文献14には緩衝層間にバリヤー層が介在されたシーリング構造を備えた有機電界発光表示装置が開示されている。特許文献15には少なくとも一つのバリヤー層及び少なくとも一つのポリマー層をシーリング構造で備えたディスプレイ装置が開示されている。
しかし、前述したようなディスプレイ装置では、薄型化のためにフィルム状のシーリング構造を採択しているが、有機層が形成される基板の厚さは相変らず従来のように維持している限界を有する。
これは、有機電界発光表示装置の場合、基板上に薄膜トランジスタ層の形成や、有機膜蒸着などの複雑な工程を経なければならないため、基板が所定の強度を維持できなければならず、高温で耐えられなければならない。したがって、前記のような従来の有機電界発光表示装置の場合にも基板としてガラス材を主に使用し、この時、従来の有機電界発光表示装置の製造方法をもってはガラス材の厚さが0.5mm以下の有機電界発光表示装置を製造できない限界があった。
特開2000−123971号公報 特開平9−7763号公報 米国特許第6,426,274号明細書 米国特許第6,326,280号明細書 米国特許第6,107,213号明細書 米国特許第5,811,348号明細書 米国特許第6,194,245号明細書 米国特許第6,194,239号明細書 米国特許第6,268,695号明細書 米国特許第6,497,598号明細書 米国特許第6,413,645号明細書 米国特許第6,522,067号明細書 米国特許第6,548,912号明細書 米国特許第6,570,325号明細書 米国特許第6,573,652号明細書
本発明は前記問題点を解決するためのものであって、超薄型の有機電界発光表示装置の製造方法を提供するのにその目的がある。
本発明は、前述した目的を達成するために、ガラス基板を準備する段階と、前記ガラス基板の一面に有機電界発光素子を含む有機電界発光部を複数個形成する段階と、前記各有機電界発光部にそれぞれ密封部を形成して密封する段階と、前記複数個の有機電界発光部が設けられた前記ガラス基板のエッジに沿ってシーリング材を塗布する段階と、前記密封部と密封ガラスとの間を接合しないように前記シーリング材によって前記密封ガラスと前記ガラス基板を接合して、前記ガラス基板の前記有機電界発光部が形成された面を前記シーリング材と前記密封ガラスのみにより密封する段階と、前記ガラス基板を所定厚さにエッチングする段階と、前記ガラス基板及び前記密封ガラスを前記各有機電界発光部に対応するように切断して前記各有機電界発光部を分離する段階と、を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記ガラス基板の前記有機電界発光部が形成された面を密封する段階は、前記ガラス基板の複数個の有機電界発光部のエッジに接合されるように密封フィルムを接合する段階を含む。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記ガラス基板の前記有機電界発光部が形成された面を密封する段階は、前記ガラス基板の複数個の有機電界発光部が樹脂材で密封する段階を含む。
この時、前記ガラス基板をエッチングする段階以後には、前記樹脂材を除去する段階がさらに備わりうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記各有機電界発光部を密封する段階は、前記各有機電界発光部を密封するように少なくとも一つのバリヤー層を蒸着する段階及び少なくとも一つのポリマー層を形成する段階を含む。
前記バリヤー層は、シリコン、メタルオキサイド、メタルナイトライド、メタルカーバイド、メタルオキシナイトライド及びこれらの化合物のうち少なくとも一つで備わり、前記ポリマー層は有機ポリマー、無機ポリマー、有機金属ポリマー及び有機/無機複合ポリマーのうち少なくとも一つである。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記エッチング段階は、前記ガラス基板を0.05ないし0.5mm厚さにエッチングするものである。
本発明によれば、次のような効果を得られる。
第一に、超薄型の有機電界発光表示装置をガラス基板を利用して形成できる。
第二に、工程上、超薄型の基板に損傷を加えずに有機電界発光表示装置を製造できる。
第三に、超薄型有機電界発光表示装置の強度を補完できる。
第四に、両面発光型有機電界発光表示装置の厚さを非常に薄くできる。
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明すれば、次の通りである。
図1は、本発明の望ましい一実施例による超薄型有機電界発光表示装置を概略的に示す図面である。
図1を参照すれば、本発明の望ましい一実施例による超薄型有機電界発光表示装置は、透明なガラス基板1上にOLEDを含む有機電界発光部2が形成され、この有機電界発光部2を密封するように密封部3が形成される。
本発明の望ましい一実施例において、前記密封部3は、少なくとも一つのバリヤー層及び少なくとも一つのポリマー層で備わりうるが、図2に示されたように、バリヤー層31とさらに他のバリヤー層33間にポリマー層32が介在される形態に備わりうる。
前記密封部3を形成するバリヤー層31,33は、透明な遮断物質が使用されうるが、必ずしもこれに限定されない。このバリヤー層としては、メタルオキサイド、メタルナイトライド、メタルカーバイド、メタルオキシナイトライド及びこれらの化合物が使用されうる。メタルオキサイドとしては、シリカ、アルミナ、チタニア、インジウムオキサイド、チンオキサイド、インジウムチンオキサイド及びこれらの化合物が使用されうる。メタルナイトライドとしては、アルミニウムナイトライド、シリコンナイトライド及びこれらの化合物が使用されうる。メタルカーバイドとしては、シリコンカーバイドが使用され、メタルオキシナイトライドとしては、シリコンオキシナイトライドが使用されうる。バリヤー層としては、この他にもシリコンなど水分及び酸素の侵入を遮断できるいかなる無機物も使用可能である。
一方、このようなバリヤー層は、蒸着によって成膜されうるが、このようにバリヤー層を真空蒸着する場合には、バリヤー層に備わっている孔隙がそのままに成長する限界がある。したがって、このような孔隙が同じ位置で成長し続けることを防止するために、バリヤー層以外に別途にポリマー層をさらに備えるようにする。このポリマー層は、有機ポリマー、無機ポリマー、有機金属ポリマー及び有機/無機複合ポリマーが使用されうる。
前記のような密封部3の構造は、この他にも多様に適用可能である。本発明において、前記密封部3は、超薄型を具現するために薄膜に形成することが望ましく、前述したバリヤー層及びポリマー層の構造以外にも薄膜の密封部を形成できるものであれば、いかなるものでも適用可能である。
一方、前記有機電界発光部2は、OLEDを含むものであって、所定の画像を具現する領域となる。
この有機電界発光部2に備わるOLEDは、多様な形態のものが適用されうるが、すなわち、単純マトリクスタイプの受動駆動型(Passive Matrix:PM)OLEDでも、薄膜トランジスタ層を備えた能動駆動型(Active Matrix:AM)OLEDでも何れも適用されうる。
まず、図3は、PM OLEDの一例を示すものであって、ガラス基板1上に第1電極層21がストライプパターンに形成され、この第1電極層21の上部に有機層23及び第2電極層24が順次に形成される。前記第1電極層21の各ライン間には絶縁層22がさらに介在され、前記第2電極層24は、前記第1電極層21のパターンと直交するパターンに形成されうる。
前記有機層23は、低分子または高分子有機層が使用されうるが、低分子有機層を使用する場合、ホール注入層(HIL:Hole Injection Layer)、ホール輸送層(HTL:Hole Transport Layer)、有機発光層(EML:Emission Layer)、電子輸送層(ETL:Electron Transport Layer)、電子注入層(EIL:Electron Injection Layer)などが単一あるいは複合の構造に積層されて形成され、使用可能な有機材料も銅フタロシアニン(CuPc)、N,N−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(NPB)、トリス−8−ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)をはじめとして多様に適用可能である。これら低分子有機層は、真空蒸着の方法で形成される。
高分子有機層の場合には、ほとんどHTL及び発光層EMLで備わった構造を有し、この時、前記ホHTLとしてPEDOTを使用し、EMLとしてPPV(Poly−Phenylene Vinylene)系及びポリフルオレン系など高分子有機物質を使用し、これをスクリーン印刷やインクジェット印刷方法で形成できる。
前記第1電極層21は、アノード電極の機能をし、前記第2電極層24は、カソード電極の機能をする。もちろん、これら第1電極層21と第2電極層24の極性は反対になっても関係ない。
背面発光型である場合、前記第1電極層21は、透明電極のITOで備わりうる。前面発光型である場合、前記第2電極層24が透明電極で備わりうる。この時、前記第2電極層24は、Mg−Agなどの金属によって薄い半透過性薄膜を形成した後、その上に透明なITOを蒸着して形成できる。
図4に、AM OLEDの一例を示す図面である。図1で、有機電界発光部2の各画素は、図4に示されたようなTFT構造及び自発光素子であるOLEDを有する。
前記TFTは、必ずしも図4に示された構造にだけ可能であるのではなく、その数と構造とは多様に変形可能である。このようなAM OLEDをさらに詳細に説明すれば、次の通りである。
図4に示されたように、ガラス基板1上にSiOでバッファ層11が形成されており、このバッファ層11の上部に前述したTFTが備わる。
前記TFTは、バッファ層11上に形成された活性層12と、この活性層12の上部に形成されたゲート絶縁膜13と、ゲート絶縁膜13の上部のゲート電極14を有する。
前記活性層12は、非結晶質シリコン薄膜または多結晶質シリコン薄膜で形成されうる。この半導体活性層は、N型またはP型不純物が高濃度でドーピングされたソース及びドレイン領域を有する。
前記活性層12の上部にはSiOによってゲート絶縁膜13が備わり、ゲート絶縁膜13の上部の所定領域にはMoW、Al/Cuなどの導電膜でゲート電極14が形成される。前記ゲート電極14は、TFTオン/オフ信号を印加するゲートラインと連結されている。そして、前記ゲート電極14が形成される領域は、活性層12のチャンネル領域に対応する。
前記ゲート電極12の上部には層間絶縁膜15が形成され、コンタクトホールを通じてソース電極16及びドレイン電極17が各々活性層12のソース領域及びドレイン領域に接するように形成される。
ソース及びドレイン電極16,17の上部にはSiOよりなるパシべーション膜18が形成され、このパシべーション膜18の上部にはアクリル、ポリイミドによる平坦化膜19が形成されている。
図面に示されていないが、前記TFTには、少なくとも一つのキャパシタが連結される。
一方、前記ドレイン電極17にOLEDが連結されるが、前記OLEDのアノード電極となる第1電極層21に連結される。前記第1電極層21は、パシべーション膜18の上部に形成されており、その上部には絶縁性平坦化膜19が形成されており、この平坦化膜19に所定の開口部を形成した後、OLEDを形成する。
前記OLEDは、電流の流れによって、赤色、緑色、青色の光を発光して所定の画像情報を表示するものであって、TFTのドレイン電極17に連結され、これからプラス(+)電源を供給される第1電極層21と、全体画素を覆うように備わってマイナス(−)電源を供給する第2電極層24、及びこれら第1電極層21と第2電極層24間に配置されて発光する有機層23で構成される。
前記第1電極層21は、ITOなどの透明電極に形成され、第2電極層24は、ガラス基板1側に発光する背面発光型である場合にAl/Caなどで全面蒸着して形成し、密封部3側に発光する前面発光型である場合にはMg−Agなどの金属によって薄い半透過性薄膜を形成した後、その上に透明なITOを蒸着して形成できる。
前記第2電極層24は、必ずしも全面に蒸着される必要はなく、多様なパターンに形成されうる。前述したように、前記第1電極層21及び第2電極層24は、互いに位置が反対に積層されることもある。
このような構造を有する本発明の有機電界発光表示装置は、図1に示されたように、背面基板となるガラス基板1が0.05ないし0.5mmの厚さtに形成されて超薄型有機電界発光表示装置を形成する。
このようにガラス基板1を超薄型の0.05ないし0.5mm厚さtに形成するにつれて、有機電界発光表示装置の複雑な製造工程でも前記基板1が変形または破損されることを防止すると同時に超薄型を具現できるようになる。
前記のような有機電界発光表示装置のガラス基板1は、エッチングによってその厚さtを0.05ないし0.5mmに形成する。以下では、本発明の望ましい一実施例による有機電界発光表示装置の製造方法を説明する。
まず、図5Aに示されたように、透明な素材のガラス10を準備する。このガラス10は、その厚さTが相対的に厚く形成されて十分な構造的強度を有して有機電界発光表示部の画像形成時にパターンの歪曲を防止でき、工程中に破損や欠陥が発生しない程度の厚さに形成されうる。本発明の望ましい一実施例によれば、前記ガラス10の厚さTは、0.7mm以上となりうる。
次いで、図5Bに示されたように、このガラス10に複数個の有機電界発光部2を形成する。この有機電界発光部2は、前述した図1ないし図4で説明したものと同じでありうる。
この有機電界発光部2は、図5Cに示されたように、密封部3によって密封される。前記密封部3は、前述したように薄膜形態の密封部で備わりうる。
前記のように密封部3を形成した後には、図5Dに示されたように、前記複数個の有機電界発光部2を覆うように密封ガラス50で密封する。この時、前記密封ガラス50は、前記複数個の有機電界発光部2が形成された前記ガラス10のエッジにシーリング材51を塗布した後、このシーリング材51に密封ガラス50を接合させる方式で密封する。したがって、前記ガラス10と密封ガラス50とは、そのエッジ領域でだけシーリング材51によって接合または密封されている。
このようにガラス10を密封した後には、図5Eに示されたように、これを所定のエッチング液53が含まれている水槽52に沈積する。この時、前記エッチング液としてはフッ酸または塩酸などが利用されうる。
ここで、前記エッチングによって前記ガラス10は、その厚さtが0.05mmないし0.5mmになる。
前記のようにガラス10のエッチングが完了すれば、図5Fに示されたように、単一の有機電界発光部2に対応するように密封ガラス50とガラス10を同時に切断する。この時、密封ガラス50は、各有機電界発光部2を密封した密封部3とは接合されていないため、各有機電界発光表示装置は、密封ガラスとの分離工程なしも簡単に得られる。この時、各有機電界発光表示装置は、その厚さtが0.05mmないし0.5mmのガラス基板1を備える。
前記のように、有機電界発光部2が形成されているガラス10の密封は、必ずしも前述したようにガラスでだけできるのではなく、多様に変形可能である。
すなわち、図6に示されたように、密封ガラスの代わりに密封フィルム54を使用できる。このように密封フィルム54を使用した場合にも、その効果は前述した密封ガラスと同じである。この時、前記密封フィルム54は、エッチング液53に溶解されないもので形成することが望ましく、エッチング液53が透湿されないものが望ましい。
前記ガラス10は、図7に示されたように、樹脂材55で密封することもある。但し、この場合にはエッチングをした後に前記樹脂材55を除去する工程を別途に経なければならない。
図8は、本発明の望ましい他の一実施例による有機電界発光表示装置を示す図面であって、その基本的な構成は、前述した図1ないし図4による実施例と同一でありうる。
但し、本実施例の場合には密封部3の方向に発光する前面発光型に適用されうるものであって、この時には密封部3が外部に直接露出されるので、密封部3の外側に円偏光フィルム6を付着できる。
この円偏光フィルム6は、外光の反射を遮断する機能だけでなく、密封部3に所定の強度を付与する機能を兼ねるようになる。
前記のような円偏光フィルム6の代りに0.05ないし0.3mm厚さのガラス基板、またはフィルムを付着することによって密封部3の強度を補完できる。
図9は、本発明の望ましい他の一実施例による有機電界発光表示装置を示す図面である。
これは、前述したような有機電界発光表示装置を二つを結合して両面発光型に駆動させるものであって、これをさらに詳細に説明すれば、次の通りである。
図9に示されたような有機電界発光表示装置は、第1有機電界発光表示装置40と第2有機電界発光表示装置40’とが相互結合されている。
この時、前記第1有機電界発光表示装置40は、ガラス基板1にOLEDを有する表示領域4及び端子領域8が備わっており、前記表示領域4は密封部3によって密封される。この時、前記表示領域4は、図1に示されたような実施例において有機電界発光部に対応するものと見られるが、必ずしもこれに限定されるものではない。前記密封部3は、前述した実施例において密封部と同じである。
前記端子領域8は、密封部3によって密封されず外部に露出された領域であって、この端子領域8には図9に示されたように、外部電子部品と連結させるCOGやFPCなどの連結部9が接合される。
この第1有機電界発光表示装置40に結合される第2有機電界発光表示装置40’も、この第1有機電界発光表示装置40と同じ構成を有するので、その説明は省略する。
これら第1及び第2有機電界発光表示装置40,40’は、各密封部3,3’が相互接するように結合され、各ガラス基板1,1’が外側に向かうように結合される。
また、前記端子領域8,8’は、相異なる方向に向かうように結合される。
このように前記端子領域8,8’が相異なる方向に向かうように結合されることによって、この端子領域8,8’に連結部9,9’が接合されることがさらに有利になり、これにより超薄型両面発光型の有機電界発光表示装置を可能にする。
一方、このように超薄型両面発光型の有機電界発光表示装置に製造する場合には、各基板1,1’の外側面には円偏光フィルム6,6’を接合させて外光を遮断し、基板1,1’の強度を補完できる。
本発明は、図面に示された一実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者なら、これから多様な変形及び実施例の変形が可能であることが分かる。
本発明は各種ノート型パソコン、携帯電話及びPDAのような各種携帯用電子機器のディスプレイ装置として使用され、この他にもTVやディスプレイ用端末機など多様なディスプレイ装置として使用されうる。
本発明の望ましい一実施例による有機電界発光表示装置を示す断面図である。 図1の密封部の一例を示す断面図である。 図1の有機電界発光部の一例を示す断面図である。 図1の有機電界発光部の他の一例を示す断面図である。 図1による有機電界発光表示装置の製造方法を段階的に示す図面である。 図1による有機電界発光表示装置の製造方法を段階的に示す図面である。 図1による有機電界発光表示装置の製造方法を段階的に示す図面である。 図1による有機電界発光表示装置の製造方法を段階的に示す図面である。 図1による有機電界発光表示装置の製造方法を段階的に示す図面である。 図1による有機電界発光表示装置の製造方法を段階的に示す図面である。 図5Dの工程の他の実施例を示す図面である。 図5Dの工程の他の実施例を示す図面である。 本発明の望ましい他の一実施例による有機電界発光表示装置を示す断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施例による有機電界発光表示装置を示す断面図である。
符号の説明
1…ガラス基板、
2…有機電界発光部、
3…密封部、
t…厚さ、
11…バッファ層、
12…活性層、
13…ゲート絶縁膜、
14…ゲート電極、
15…層間絶縁膜、
16…ソース電極、
17…ドレイン電極、
18…パシべーション膜、
19…絶縁性平坦化膜、
21…第1電極層、
22…絶縁層、
23…有機層、
24…第2電極層。

Claims (5)

  1. ガラス基板を準備する段階と、
    前記ガラス基板の一面に有機電界発光素子を含む有機電界発光部を複数個形成する段階と、
    前記各有機電界発光部にそれぞれ密封部を形成して密封する段階と、
    前記複数個の有機電界発光部が設けられた前記ガラス基板のエッジに沿ってシーリング材を塗布する段階と、
    前記密封部と密封ガラスとの間を接合しないように前記シーリング材によって前記密封ガラスと前記ガラス基板を接合して、前記ガラス基板の前記有機電界発光部が形成された面を前記シーリング材と前記密封ガラスのみにより密封する段階と、
    前記ガラス基板を所定厚さにエッチングする段階と、
    前記ガラス基板及び前記密封ガラスを前記各有機電界発光部に対応するように切断して前記各有機電界発光部を分離する段階と、を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
  2. 前記各有機電界発光部にそれぞれ密封部を形成して密封する段階は、
    前記各有機電界発光部を密封するように少なくとも一つのバリヤー層を蒸着する段階、及び少なくとも一つのポリマー層を形成する段階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表示装置の製造方法。
  3. 前記バリヤー層は、シリコン、メタルオキサイド、メタルナイトライド、メタルカーバイド、メタルオキシナイトライド及びこれらの化合物のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  4. 前記ポリマー層は、有機ポリマー、無機ポリマー、有機金属ポリマー及び有機/無機複合ポリマーのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項3に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  5. 前記エッチング段階は、前記ガラス基板を0.05ないし0.5mm厚さにエッチングすること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の製造方法。
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