JP4624309B2 - 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関し、より詳細には、蒸着基板と封止基板をフリット及び補強材で完全に密着させる有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。

有機電界発光表示装置は、互いに対向する電極の間に有機発光層を位置させて、両電極の間に電圧を印加すれば、一方の電極から注入された電子と、他方の電極から注入された正孔が有機発光層で結合し、この時の結合を通じて発光層の発光分子が一端励起された後、基底状態に戻りながら放出されるエネルギーを光として発光させる平板表示装置の一つである。

このような発光原理を持つ有機電界発光表示装置は、視認性が優秀で、かつ軽量化、薄膜化をはかることができ、低電圧で駆動されることができて次世代ディスプレイ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の問題点の一つは、有機発光素子を成す有機物に水気が浸透する場合、劣化されることであるが、図１は、これを解決するための従来の有機発光素子の封止構造を説明するための断面図である。

これによれば、有機電界発光表示装置は、基板１と、封止基板２、密封材３及び吸湿材４で構成される。

基板１は、少なくとも一つの有機発光素子を含む画素領域と、画素領域外縁に形成される非画素領域を含む基板であり、封止基板２は蒸着基板１の有機発光素子が形成された面に対向して接着される。

基板１と封止基板２の接着のために密封材３が基板１と封止基板２の角に沿って塗布され、密封材３は紫外線照射の方法によって硬化される。そして、封止基板２内には吸湿材４が含まれるが、これは密封材３が塗布されても微細な隙間の間に浸透する水気等がある場合、これを取り除くためである。

しかし、このような有機電界発光表示装置の場合にも、密封材３が完全に水気の浸透を阻むことができないという点、また、これを完全にするために添加される吸湿材４は封止基板にコーティングされる場合、焼成過程を経ることになるが、焼成過程の際にガス抜けを誘発し、これにより密封材３と基板同士の間に接着力を低下させ、かえって有機発光素子が容易に水気に露出するというなどの問題点がある。

また、吸湿材を具備せずに硝子基板にフリットを塗布及び硬化して有機発光素子を密封する構造が米国特許出願公開第２００４／０２０７３１４号明細書に開示されている。これによれば、溶融されたフリットを硬化させて基板と封止基板の間を完全に密封させるので、吸湿材を使う必要がなく、さらに効果的に有機発光素子を保護することができる。
しかし、フリットを使って密封する場合にも硝子材料のよく割れる特性によって、外部衝撃が印加される場合、フリットと基板の接着面に応力集中現象が発生し、これにより接着面からクラックが発生して基板全体に拡散されるという問題点が発生する。
米国特許出願公開第２００４／０２０７３１４号明細書

したがって、本発明は上記問題点を解決するために案出された発明で、本発明の目的は第１基板、第２基板、及びフリット外側に樹脂材質の補強材をさらに含む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。

上記目的を達成するために本発明の一側面による有機電界発光表示装置は、有機発光素子を含む画素領域と、前記画素領域外側に形成される非画素領域とを含む第１基板と、前記第１基板の少なくとも画素領域上に合着される第２基板と、前記第１基板の非画素領域と前記第２基板の間に具備されて前記第１基板と前記第２基板とを接着するフリットと、前記第１基板、前記第２基板、及び前記フリットの各外面の少なくとも一領域に形成される樹脂で構成される補強材を含んで構成される。

また、本発明は、有機発光素子を含む第１基板と、前記第１基板の少なくとも画素領域を封止する第２基板を含んで構成される有機電界発光表示装置の製造方法において、前記第２基板の前記画素領域外側にフリットペーストを塗布焼成してフリットを形成する第１段階と、前記第２基板を前記第１基板に合着する第２段階と、前記フリットにレーザまたは赤外線を照射して前記第１基板及び前記第２基板を接着する第３段階と、前記第２基板上面をマスキングする保護フィルムを付着する第４段階と、前記第１基板及び前記第２基板が接着されたパネルを補強材液に浸漬して前記第１基板及び第２基板の間に補強材を浸透させる第５段階と、前記パネルを前記補強材液から引き出して、前記パネルに形成された前記補強材を硬化させる第６段階と、前記保護フィルムをとり除く第７段階を含んで構成される。

以上説明したように、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、基板と封止基板をフリットで接着する場合、有機電界発光表示装置がよく壊れる問題を補強材で補うという効果がある。特に、本発明による製造方法によれば、補強材を塗布して形成するのが工程上難しい場合、有用に使用できるという効果がある。

以下では図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。ただし、本発明のより明確な理解のために本発明の製造方法によって完成される有機電界発光表示装置を先に説明する。

図２は、本発明による有機電界発光表示装置の平面図、図３は図２のＡ−Ａ’に沿った断面図である。これによれば、有機電界発光表示装置は、基板１００、封止基板２００、フリット１５０及び補強材１６０を含んで構成される。説明の便宜上、基板１００は有機発光素子を含む基板を意味し、蒸着基板１０１はその上部に有機発光素子が形成される基材になる基板を意味するものと区別して説明する。

基板１００は、有機発光素子を含む板であり、第１電極１１９、有機層１２１及び第２電極１２２で構成される少なくとも一つの有機発光素子が形成された画素領域１００ａと、画素領域１００ａの外縁に形成される非画素領域１００ｂを含む。以下の本明細書の説明で、画素領域１００ａは有機発光素子から放出される光によって所定の画像が表示される領域であり、非画素領域１００ｂは基板１００上の画素領域１００ａでない全ての領域を意味する。

画素領域１００ａは、行方向に配列された複数の走査線Ｓ１ないしＳｍ、及び列方向に配列された複数のデータ線Ｄ１ないしＤｍを含み、走査線Ｓ１ないしＳｍとデータ線Ｄ１ないしＤｍに有機発光素子を駆動するための駆動集積回路３００から信号の印加を受ける複数の画素が形成されている。

また、非画素領域１００ｂには有機発光素子を駆動するための駆動集積回路ＩＣと画素領域の走査線Ｓ１ないしＳｍ及びデータ線Ｄ１ないしＤｍと電気的にそれぞれ連結される金属配線が形成される。本実施例で駆動集積回路は、データ駆動部１７０と走査駆動部１８０、１８０’を含む。
有機発光素子は、本図面においてアクティブマトリックス方式で駆動されるように示されているので、これの構造を簡単に説明する。

基材基板１０１上にバッファー層１１１が形成されるが、バッファー層１１１は酸化シリコンＳｉＯ_２または窒化シリコンＳｉＮ_ｘなどのような絶縁物質で形成される。バッファー層１１１は、外部からの熱などの要因によって基板１００が損傷されることを防止するために形成される。

バッファー層１１１の少なくともいずれか一領域上にはアクティブ層１１２ａとオーミックコンタクト層１１２ｂを具備する半導体層１１２が形成される。半導体層１１２及びバッファー層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を含んでゲート絶縁層１１３上には層間絶縁層１１５が形成されて、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、オーミックコンタクト層１１２ｂの露出された一領域とそれぞれ接続されるように形成されて、ソース及びドレイン電極１１６ａ、１１６ｂを含んで層間絶縁層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の中でいずれか一つの露出した一領域と接続される。

第１電極１１９を含んで平坦化層１１７上には第１電極１１９の少なくとも一領域を露出する開口部（図示せず）が具備された画素定義膜１２０が形成される。

画素定義膜１２０の開口部上には有機層１２１が形成されて、有機層１２１を含んで画素定義膜１２０上には第２電極層１２２が形成され、この時、第２電極層１２２上部に保護膜がさらに形成されうる。

ただし、有機発光素子のアクティブマトリクス構造やパッシブマトリクス構造は、多様に変形実施することができ、それぞれの一般的な構造は公知されているのでこれに対するより詳細な説明は略する。

封止基板２００は、有機発光素子が形成された基板の少なくとも画素領域１００ａを封止する部材で、前面発光または両面発光の場合透明な材質に形成され、背面発光の場合には不透明な材質で構成される。本発明で封止基板２００の材料は制限されないが、本実施例では前面発光の場合で例えば、硝子が好ましく使用されうる。

封止基板２００は、本実施例で板型に構成されており、少なくとも基板１００上の有機発光素子が形成された画素領域を封止する。一例として、本実施例ではデータ駆動部とパッド部を除いた全ての領域を封止している。

フリット１５０は、封止基板２００と基板１００の非画素領域１００ｂの間に形成されて外気が浸透することができないように画素領域１００ａを密封する。フリットは、本来添加剤が含まれたパウダー形態の硝子原料を意味するが、硝子技術分野では通常的にフリットが溶融されて形成された硝子を意味したりするので、本明細書ではこれをすべて含むものを使う。

フリット１５０は、封止基板２００と基板１００が合着される面の角から一定の間隔で離隔されてラインを形成することが好ましい。これは後述する補強材１６０を形成する空間を確保するためである。

フリット１５０は、硝子材料、レーザを吸収するための吸収材、熱膨脹係数を減少するためのフィラーなどを含んで構成され、具体的には、Ｋ₂Ｏ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｐ₂Ｏ₅、Ｖ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、ＳｎＯ、及びＰｂＯを含んで構成される。フリットペースト状態で封止基板２００に塗布されて封止基板２００と基板１００の間でレーザまたは赤外線で溶融された後、硬化されながら封止基板２００と基板１００を密着する。この時、フリット１５０の形成するラインは、幅が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ以下の場合、シーリングの時不良が多発することがあるし、接着力においても問題を起こすことがあり、１．５ｍｍ以上の場合、素子のデッドスペースが大きくなって製品の品位が落ちるからである。

また、フリット１５０の厚さは、１０ないし２０μｍが好ましいが、フリット１５０の厚さが２０μｍ以上の場合にはレーザシーリングの時に多くなった量のフリット１５０をシーリングするために多くのエネルギーを要するので、このためにレーザのパワーを高めるか、スキャンスピードを低めなければならないが、これにより熱損傷が発生することがあり、１０μｍ以下の厚さではフリット塗布状態の不良が多発することがあり得るからである。

一方、フリット１５０が形成するラインは、駆動集積回路と直接連結される配線区間を除き、できるだけ金属配線と重ならないことが好ましい。前述したように、フリット１５０はレーザまたは赤外線が照射されるので、フリット１５０と金属配線が重なる場合、金属配線が損傷される恐れがあるからである。

補強材１６０は、密封材としてフリット１５０が使われるので、有機電界発光表示装置が容易に壊れることを防止し、フリット１５０が融化されて接着されないとか、接着力が弱くなった場合、密封材の役目を兼ねるための補強材料である。

本発明で補強材は、基板、封止基板、及びフリットの各外面の少なくとも一領域に形成される。後述するように補強材が浸漬工程を通じて形成されるので、選択的に浸漬しないか、保護フィルムを形成する部分を除いたすべての部分に形成することができる。

例えば、有機電界発光表示装置が前面発光の場合、基板１００と封止基板２００の横面、フリット１５０外側、及び基材基板１００の外面に補強材１６０を形成することができる。すなわち、封止基板２００の発光領域のみに保護フィルム２１０を付着した後に浸漬させることで保護フィルム２１０が付着した部分を除いた領域に補強材１６０を形成することができる。

同じく、背面発光の場合、基板と封止基板の横面、フリットの外側、封止基板の外面に補強材を形成することができる。また、両面発光の場合、基板と封止基板の横面、フリットの外側等に補強材を形成することができる。

一方、本実施例では補強材１６０が内蔵型駆動集積回路であるデータ駆動部１７０は覆って、外装型駆動集積回路である走査駆動部１８０、１８０’は覆わないように形成されたが、設計方式にしたがってデータ駆動部１７０または走査駆動部１８０、１８０’を覆うか覆わないように形成されうることを当業者は理解することができる。

補強材１６０の材料は、液状で塗布されて自然硬化、熱硬化、またはＵＶ硬化される樹脂が使用可能である。例えば、自然硬化される材料としてシアン化アクリレートが、３０度超過８０℃未満の温度で熱硬化される材料としてアクリレートが、ＵＶ硬化される材料としてエポキシ、アクリレート、ウレタンアクリレートが利用されうる。一方、補強材形成に使われる補強材液の粘度は１００ｃｐないし４０００ｃｐ範囲であることが好ましい。１００ｃｐ未満では補強材が基板によく塗布されず、４０００ｃｐ超過では基板と封止基板の隙間の間に浸透することができないからである。

前述の機電界発光表示装置は、多様な方法で製造することができるが、本発明による製造方法の実施例を図４ａないし図４ｈを参照しながら説明する。

図４ａないし図４ｈは、有機電界発光表示装置の製造工程を示す工程図である。ただし、本実施例では前面発光の場合を例として説明するが、両面または背面発光の場合にも当業者は容易に変更して実施することができる。

まず、封止基板２００の縁から所定間隔離隔される地点にライン上でフリット１５０を塗布するが、フリット１５０は後述する基板１００の非画素領域１００ａに対応する位置に形成される。フリット１５０は、フリットペースト状態で封止基板２００に塗布された後、焼成されてペーストに含まれた水気や有機バインダーが除去された後、硬化される（図４ａ）。

次に、別途に製作された有機発光素子を含む画素領域及び駆動集積回路及び金属配線等が形成された非画素領域を含む基板１００を用意し、画素領域を含む区間上に封止基板２００を合着させる（図４ｂ）。

次に、合着された基板１００と封止基板２００の間のフリット１５０にレーザまたは赤外線を照射して基板１００と封止基板２００の間のフリット１５０を溶融する。この時、照射されるレーザまたは赤外線の波長は、例えば、８００ないし１２００ｎｍ（より好ましくは８１０ｎｍ）を使うことができ、出力は２５ないし４５ワットであることが好ましく、フリット以外の部分はマスキングされることが好ましい。マスクの材料は銅、アルミニウムの二重膜を使うことができる。以後、溶融されたフリット１５０は硬化されながら基板１００と封止基板２００を接着する（図４ｃ）。

次に、基板１００上に駆動集積回路ＩＣを付着し、封止基板２００の外面に偏光板２１０を付着して偏光板２１０上に保護フィルム２２０を付着する。保護フィルム２２０は別途のマスキング材料を塗布して形成するか、偏光板２１０自体を保護するために使われた保護フィルム２２０を利用することができる。保護フィルム２２０は、合着されたパネルの画素領域を少なくとも覆うことができる大きさで製作される。一方、前記保護フィルムの形成は、前面発光を基準に説明したもので、背面発光の場合には反対側に保護膜が形成されなければならならず、両面発光の場合には両面に保護膜が形成されなければならない（図４ｄ）。

保護フィルム２２０を形成する理由は後述するようにパネル全体を補強材液に浸漬させる場合、画素領域に補強材液がつくことを防止するためである。

次に、基板１００のパッド部に連結されるフレキシブル回路基板１２０を付着し、パッド部の酸化を防止するための保護層１３０を塗布する（図４ｅ）。

次に、合着されたパネルを補強材液３００に浸漬する。浸漬の時、少なくともパネルの画素領域が浸漬され、画素領域縁に形成されたフリット１５０の外側に形成された基板と封止基板２００の間の隙間に補強材液３００が浸透されるようにする。補強材液３００は毛細管現象によって隙間に浸透される（図４ｆ）。

次に、合着された基板１００と封止基板２００の間の補強材１６０を硬化する段階で、補強材１６０の材料が紫外線硬化の場合にはマスキングした後、紫外線を照射し、補強材１６０の材料が熱硬化の場合には熱を補強材１６０に照射する。熱で硬化する場合、高温の熱は有機発光素子に致命的損傷を与えるので、８０℃以下の熱を照射して硬化される材料が好ましい（図４ｇ）。

次に、パネルの外面を保護している保護フィルム２２０を取り除く。一方、図示していないが基板の外面につく補強材液は、後続工程に進行されるブラケット合着工程で接着剤として使用されうる（図４ｈ）。

本発明は前記実施例を基準に主に説明されたが、発明の要旨と範囲を脱しないで多くの他の可能な修正と変形が可能である。例えば、補強材液の成分変更、保護フィルムの形成位置、駆動集積回路とフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）の形成手順変更等がそのようなものである。

以上、本発明の好ましい実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されるのではなく、本発明の技術的思想の範囲内で当分野における通常の知識を有する者によって多様に変形されることができる。

従来技術による有機電界発光表示装置の断面図である。 本発明の一実施例による有機電界発光表示装置の平面図である。 図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 本発明による有機電界発光表示装置の製造工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の製造工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の製造工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の製造工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の製造工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の製造工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の製造工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の製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１００ 基板
１５０ フリット
１６０ 補強材
２００ 封止基板

Claims (12)

1. 有機発光素子を含む画素領域と前記画素領域外側に形成される非画素領域とを含む第１基板と、
   前記第１基板の少なくとも画素領域上に合着される第２基板と、
   前記第１基板の非画素領域と前記第２基板との間に具備されて前記第１基板と前記第２基板とを接着するフリットと、
   前記第１基板、前記第２基板、及び前記フリットの一部領域を除く外面に形成されて、
   該フリットのクラック発生を防止するＵＶ硬化樹脂からなる補強材と、を有し、
   前記補強材が形成される前記第１基板の領域は、前記有機発光素子を駆動する外装型駆動集積回路が設置される領域以外の領域であり、また、前記補強材が形成される前記第２基板の領域は、前記画素領域に対応しない領域であることを特徴とする有機電界発光表示装置。
2. 前記補強材は、アクリレート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。
3. 前記ＵＶ硬化樹脂は、エポキシ、アクリレート、ウレタンアクリレート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。
4. 前記フリットは、Ｋ₂Ｏ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｐ₂Ｏ₅、Ｖ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、ＳｎＯ、及びＰｂＯ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。
5. 有機発光素子を含む第１基板と、前記第１基板の少なくとも画素領域を封止する第２基板と、を含んで構成される有機電界発光表示装置の製造方法において、
   前記第２基板の前記画素領域外側にフリットペーストを塗布焼成してフリットを形成する第１段階と、
   前記第２基板を前記第１基板に合着する第２段階と、
   前記フリットにレーザまたは赤外線を照射して前記第１基板及び前記第２基板を接着する第３段階と、
   前記第２基板上面をマスキングする保護フィルムを付着する第４段階と、
   前記第１基板及び前記第２基板が接着されたパネルを、該フリットのクラック発生を防止するＵＶ硬化樹脂からなる補強材液に浸漬する第５段階と、
   前記パネルを前記補強材液から引き出して前記パネルに形成された前記補強材を硬化させる第６段階と、
   前記保護フィルムを取り除く第７段階と、を含み、
   前記保護フィルムを付着する第４段階、及びパネルを補強材液に浸漬する第５段階にて、前記補強材を前記第１基板、前記第２基板、及び前記フリットの一部領域を除く外面に形成するとともに、前記補強材が形成される前記第１基板の領域を、前記有機発光素子を駆動する外装型駆動集積回路が設置される領域以外の領域とし、また、前記補強材が形成される前記第２基板の領域を、前記画素領域に対応しない領域とすることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
6. 前記レーザまたは前記赤外線を吸収する吸収材を含むフリットペーストを塗布することを特徴とする請求項５に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
7. 前記レーザ及び赤外線の波長は、８００ｎｍないし１２００ｎｍであることを特徴とする請求項５に記載の有機発光表示装置の製造方法。
8. 前記第４段階前に前記第１基板に駆動集積回路を付着し、前記第２基板に偏光板を付着する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の有機発光表示装置の製造方法。
9. 前記第４段階後にフレキシブル回路基板を付着する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の有機発光表示装置の製造方法。
10. 前記フレキシブル回路基板の付着段階後、パッド酸化の防止のための保護層を塗布する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の有機発光表示装置の製造方法。
11. 少なくとも前記パネルの画素領域が沈むように浸漬することを特徴とする請求項５に記載の有機発光表示装置の製造方法。
12. 前記補強材液の粘度は、１００ｃｐないし４０００ｃｐであることを特徴とする請求項５に記載の有機発光表示装置の製造方法。

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