JP5034073B2

JP5034073B2 - 電界発光素子

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Publication number: JP5034073B2
Application number: JP2007042372A
Authority: JP
Inventors: ヒュリーハエ
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: US7851998B2; TW200810105A; TWI335077B; JP2008041643A; US20080036372A1; KR100736573B1

Description

本発明は、電界発光素子に関する。

電界発光素子は、多様な色の発光が可能で薄膜化及びパターン形成が容易であり、また、駆動電圧が低く発光効率が高い自発光素子である平板表示素子の内で、非常に活発に研究されている技術分野の一つである。

電界発光素子は、２つの電極間に形成された発光層を含むピクセル部を含む。
電界発光素子は、水気、酸素、紫外線などを含む外気、及び素子の製造工程または使用環境で素子に加えられる外力を含む劣化要因の影響を受ける。特に、外部の水気と酸素は有機物を含むピクセル部を酸化させるので、ピクセル部の劣化及び損傷の主原因として作用し、素子の寿命に致命的な悪影響を及ぼす。したがって、ピクセル部を保護するカプセル化構造が必要となっていた。

図１は、従来の電界発光素子の平面図及び断面図である。
図２は、図１のＡ１−Ａ２線に沿って切断した部分断面図であり、図３は、図２のＡ３−Ａ４線に沿って切断した断面図である。

図１乃至図３を参照すれば、従来、電界発光素子１００は、基板１１０上に２つの電極間に形成された発光層を含むピクセル部１２０が形成されている。
また、ピクセル部１２０を覆う保護部、例えば、メタルキャップ１５０が、基板１１０上にシールラント（Ｓ）により密封された。

従来、メタルキャップ１５０は、一般的に２段に形成されたが、メタルキャップ１５０の構造は、図示したところに限らなれなかった。
メタルキャップ１５０は、ピクセル部１２０の枠の外側領域に相当する一部領域に、シールラント（Ｓ）で密封されるシーリング領域（Ｗ１）を含む第１面１５０ａと、第１面１５０ａのシーリング領域（Ｗ１）の内側領域で第１面１５０ａを基準にして、基板１１０から離れる方向に突出して形成された第２面１５０ｃとを含んでいる。

この時、第１面１５０ａと第２面１５０ｃは、傾斜面１５０ｂによって接続される。
以上、第１面１５０ａの角部の曲率半径（Ｒ１）、傾斜面１５０ｂが第１面１５０ａと交わる枠（Ｂ１）の角部の曲率半径（Ｒ２)、及び第２面１５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ３）は、互いに、近接した大きさの範囲内に形成される。

以上のような構造による従来の電界発光素子１００は、小型、軽量化される製品の製造に応じるため、メタルキャップ１５０の厚さ（Ｔ１）を薄く製作したが、メタルキャップ１５０の厚さ（Ｔ１）が薄くなるほど、第１及び第２面（１５０ａ、１５０ｃ）が傾斜面１５０ｂと交わる領域（Ｂ１、Ｂ２）に作用する残留応力及び復元力の影響力が大きくなってメタルキャップ１５０がねじれる現象が発生した。

メタルキャップ１５０のねじれは、シーリング領域（Ｗ１）の平坦度を不良にさせた。したがって、基板１１０とメタルキャップ１５０を密封する過程において、図２及び図３のＮ領域に示すように、シールラント（Ｓ）がシーリング領域（Ｗ１）で部分的に押し出され、電界発光素子１００のカプセル状態が不良になるシールネック（Seal Neck)（図３のＮ領域参照)不良が発生した。

また、シーリング領域（Ｗ１）の周辺で、シールラント（Ｓ）があふれてピクセル部１２０に損傷を与えるか、スクライビング不良を誘発して生産効率を大きく低下させるシールオーバーフロー（Seal overflow）のような問題が発生した。

以上のような問題を解決するため、本発明は、シールネック不良及びシールオーバーフロー問題を解決して、素子の生産効率を向上させることができる電界発光素子を提供することを目的としている。

本発明の電界発光素子は、基板と、前記基板上に形成されて、第１電極、発光層及び第２電極を含むピクセル部と、基板を密封する保護部とを含み、前記保護部は、前記基板に固着するシーリング領域を含む第１面、前記第１面及び前記ピクセル部と所定間隔離れて前記ピクセル部に対向する第２面、及び前記第１面と前記第２面を接続する傾斜面を含み、前記第１面の角部の曲率半径である第1曲率半径は、前記第1面と傾斜面が交わる枠の曲率半径である第２曲率半径より大きく、前記第１曲率半径は、前記第２面の角部の曲率半径である第３曲率半径より大きく、前記第３曲率半径は、０．２mmより大きく、前記第１曲率半径の半分より小さいことを特徴とする。

また、本発明の電界発光素子は、基板と、前記基板上に形成されて第１電極、発光層及び第２電極を含むピクセル部と、基板を密封する保護部とを含み、前記保護部は、前記基板に固着するシーリング領域を含む第１面、前記第１面及び前記ピクセル部と所定間隔離れて前記ピクセル部に対向する第２面、及び前記第１面と前記第２面を接続する傾斜面を含み、前記第1面または前記第２面のいずれか一方の面と前記傾斜面とが交わる枠と隣接した領域に位置する第１の溝を含み、前記第２面の角部の曲率半径である第３曲率半径は、０．２mmより大きく、前記第１面の角部の曲率半径である第１曲率半径の半分より小さいことを特徴とする。

本発明は、シールネック不良及びシールオーバーフロー問題を解決して、素子の生産効率を向上させることができる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。
図４は、本発明の一つの実施形態による電界発光素子の平面図及び断面図である。

また、図５は、図４のＣ１−Ｃ２線に沿って切断した部分断面図であり、図６は、図５のＣ３−Ｃ４線に沿って切断した断面図である。
図４乃至図６を参照すれば、本発明の一つの実施形態による電界発光素子２００は、基板２１０上に第１電極２２２を形成している。第１電極２２２は、仕事函数が高いＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電膜でパターニングされる。

第１電極２２２上に、発光層２２４が形成される。この発光層２２４は、有機物で形成されることができ、赤色、緑色、青色の発光層の何れか一つまたは複数を含むことができる。

発光層２２４上に、第２電極２２６が形成される。この第２電極２２６は、仕事函数が低いＡｌ、Ａｇ、Ｍｇの何れか一つまたは複数を含むように形成することができ、上部発光型の場合、薄い金属電極または薄い金属と透明導電膜が適用されて、透過電極に形成することもできる。

一方、図示されていないが、第１電極２２２と発光層２２４の間に、正孔の輸送をなだらかにさせるための正孔注入輸送層を介在させることができる。そして、発光層２２４と第２電極２２６の間に、電子注入輸送層を介在させることができる。

ピクセル部２２０を保護するため、メタルキャップ２５０が、基板２１０上にシールラント（Ｓ）によって密封される。
ここで、メタルキャップ２５０は、２段にされるが、メタルキャップ２５０の構造は図示した形状に限らず、吸湿材を備えるために３段に形成することもできる。

また、メタルキャップ２５０の厚さ（Ｔ２）は、電界発光素子２００の小型、軽量化のために０．２ｍｍ乃至０．３ｍｍの厚さ範囲に形成することができる。このような厚さ範囲でメタルキャップ２５０が形成される理由は、メタルキャップ２５０が０．２ｍｍ以上の厚さに形成されないと、素子に作用する外力に対する保護部としての役目を完全に果たすことができないし、メタルキャップ２５０を０．３ｍｍ以下の厚さに形成しないと、軽量化、薄型化を追及する市場原理にそぐわないからである。

メタルキャップ２５０は、第１面２５０ａと、第２面２５０ｃと、第１面２５０ａと第２面２５０ｃを接続する傾斜面２５０ｂとを含む。
メタルキャップ２５０の第１面２５０ａは、ピクセル部２２０の枠の外側領域と対応される一部領域にシールラント（Ｓ）に密封されるシーリング領域（Ｗ２）を含む。

また、第１面２５０ａのシーリング領域（Ｗ２）の内側領域で、第１面２５０ａを基準にして、第２面２５０ｃが、基板２１０から離れる方向に突出して形成される。第１面２５０ａと第２面２５０ｃは、傾斜面２５０ｂにより接続される。

ここで、第１面２５０ａの角部の曲率半径は、第１曲率半径とし、第１面２５０ａと傾斜面が交わる枠の角部の曲率半径は、第２曲率半径とし、第２面２５０ｃの角部の曲率半径は、第３曲率半径とする。

第１面２５０ａと傾斜面２５０ｂが交わる枠（Ｄ１）の角部の曲率半径（Ｒ５）、すなわち第２曲率半径及び第２面２５０ｃの角部の第３曲率半径（Ｒ６）は、残留応力及び復元力の影響力を減らすため、第１面２５０ａの角部の第１曲率半径（Ｒ４）より小さく形成される。

下記の表１は、第１面の角部の曲率半径（Ｒ４）、第１面２５０ａと傾斜面２５０ｂが交わる枠（Ｄ１）の角部の曲率半径（Ｒ５）、及び第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ６）の大きさ変化によるメタルキャップ２５０のシーリング領域（Ｗ２）の平坦度の変化を実験した表である。ここで、平坦度は、メタルキャップ２５０の第１面で一番高い部分と一番低い部分の差を示す。

上記表１を参照すれば、傾斜面２５０ｂと第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ５、Ｒ６）が小くなるにしたがって、平坦度が小くなることが分かる。これは、傾斜面２５０ｂと第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ５、Ｒ６）が小くなるにしたがって、第１面２５０ａと傾斜面２５０ｂが交わる枠領域（Ｄ１）及び傾斜面２５０ｂと第２面２５０ｃが交わる枠領域（Ｄ２）に作用する残留応力及び復元力の影響力を少なくして、メタルキャップ２５０のねじれ程度を減少させることができる。

以上、傾斜面２５０ｂと第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ５、Ｒ６）は、プレス加工で実現できる限界である０．２ｍｍ以上の大きさに形成しなければならない。これは、傾斜面２５０ｂと第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ５、Ｒ６）が０．２ｍｍより小さく形成される場合、工程上の誤差と残留応力及び復元力の影響を大きく受けるので、深刻な生産効率の低下が生じるからである。

特に、第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ６）が、０．２〜０．５ｍｍ以下の範囲である時、即ち、第１面２５０ａの角部の曲率半径（Ｒ４）の１／２以下の範囲(０．２ｍｍ≦Ｒ６≦１／２Ｒ４)である時、第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ６）が１．０ｍｍである時を基準として、平坦度が約５０％程度で減少するので、シールネック不良とシールオーバーフロー問題を防止する条件である０〜２５μｍの平坦度範囲内に抑えることが可能となり、生産効率を向上させることができる。

したがって、傾斜面２５０ｂと第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ５、Ｒ６）は、０．２ｍｍ以上１／２Ｒ４以下の範囲に形成することができる。
以上のような大きさの範囲を有する傾斜面２５０ｂと第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ５、Ｒ６）は、メタルキャップ２５０に残留応力及び復元力の影響力を最小化するので、メタルキャップ２５０のシーリング領域（Ｗ２）のねじれを防止することができる。したがって、本発明の一つの実施形態による電界発光素子２００は、シーリング領域（Ｗ２）のねじれによったシールネックやシールオーバーフローなどの問題を解決することができる。

以上で説明した第１面２５０ａと傾斜面２５０ｂが交わる枠の角部の曲率半径（Ｒ５）と第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ６）は、工程条件に従って実質的に同一であることがある。また、第１面２５０ａと傾斜面２５０ｂが交わる枠の角部の曲率半径（Ｒ５）と第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ６）に従って、傾斜面２５０ｂの角部の曲率半径が決まるので、傾斜面２５０ｂの角部の曲率半径が、第２面２５０ｃの角部の曲率半径（Ｒ６）と同一であることがある。

図５及び図６を参照すれば、傾斜面２５０ｂと第１面２５０ａが交わる枠と隣接した第１面２５０ａ上の一部領域（Ｅ１）にプレスによる所定大きさの第１の溝Ｂ１を形成することができる。

また、傾斜面２５０ｂと第２面２５０ｃが交わる枠と隣接した第２面２５０ｃ上の一部領域（Ｅ２）にもプレスによる所定大きさの第２の溝Ｂ２を形成することができる。
ここで、第１及び第２の溝（Ｂ１、Ｂ２）は、所定深みのホームより折れ曲がった形象を言って、ホームの断面の形象は多様に形成可能である。

また、第１面２５０ａ上の第１の溝（Ｂ１）は、傾斜面２５０ｂと第１面２５０ａの交わる枠を取り囲む形状とすることができる。
また、第２面２５０ｃ上の第２の溝（Ｂ２）は、傾斜面２５０ｃと第２面２５０ｃが交わる枠を取り囲む形状とすることができる。

このように、第１面２５０ａと第２面２５０ｃの上部面に形成された第１及び第２の溝（Ｂ１、Ｂ２）は傾斜面２５０ｂと交わる第１及び第２面（２５０ａ、２５０ｃ）上の折曲げられた一部領域（Ｅ１、Ｅ２）の剛性を向上させるので、メタルキャップ２５０に作用する残留応力及び復元力の影響を最小化させる。したがって、本発明の一つの実施形態による電界発光素子２００は、メタルキャップ２５０の第１及び第２面（２５０ａ、２５０ｃ）上の折曲げられた一部領域（Ｅ１、Ｅ２）を中心にメタルキャップ２５０の各部分、特に、シーリング領域（Ｗ２）に発生できるねじれ現象を防止することができる。

以上、本発明の一つの実施形態では、ピクセル部２２０の構造を説明するに際し、第１電極２２２がアノードで、第２電極２２６がカソードに形成された場合を例に挙げて説明したが、本発明のピクセル部の構造はここに限らない。

また、示さなかったが、本発明の一つの実施形態による電界発光素子は、第１電極２２２と接続される駆動薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む能動マトリックス方式の電界発光素子で有り得る。

以上本発明の一つの実施形態では保護部をメタルキャップであることで例を挙げて説明したが、本発明の保護部はメタルキャップに限定されないし、一定応力範囲で弾性領域を持って、塑性加工が可能な多様な材質のキャップは皆適用可能である。
本発明のピクセル部に含まれる発光層は、有機物、無機物の何れか一つまたは複数を含ませることができる。

本発明が属する技術分野の当業者は、上記した実施形態は、すべての面において、例示的なものであり、限定的ではないことを理解されなければならない。同時に、本発明の技術範囲は、詳細な説明よりも特許請求の範囲によって現わされる。また、特許請求の範囲の意味及びその範囲、そしてその等価的概念から導出されるすべての変更または変形された形態は、本発明の技術範囲に含まれるものである。

従来の電界発光素子の平面図及び断面図である。図1のＡ１−Ａ２線に沿って切断した部分断面図である。図２のＡ３−Ａ４線に沿って切断した断面図である。本発明の一つの実施形態に係る電界発光素子の平面図及び断面図である。図４のＣ１−Ｃ２線に沿って切断した部分断面図である。図５のＣ３−Ｃ４線に沿って切断した断面図である。

符号の説明

１００、２００：電界発光素子
１１０、２１０：基板
１２０、２２０：ピクセル部
１５０、２５０：メタルキャップ
Ｓ：シーラント

Claims

基板と、
前記基板上に形成されて、第１電極、発光層及び第２電極を含むピクセル部と、
前記基板を密封する保護部とを含み、
前記保護部は、前記基板に固着されるシーリング領域を含む第１面、前記第１面及び前記ピクセル部と所定間隔離れて前記ピクセル部と対向する第２面、及び前記第１面と前記第２面を接続する傾斜面を含み、
前記第１面の角部の曲率半径である第１曲率半径は、前記第1面と傾斜面が交わる枠の角部の曲率半径である第２曲率半径より大きく、前記第１曲率半径は前記第２面の角部の曲率半径である第３曲率半径より大きく、
前記第３曲率半径は、０．２mmより大きく、前記第１曲率半径の半分より小さいことを特徴とする電界発光素子。
前記第２曲率半径は、０．２mmより大きいことを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
前記第２曲率半径は、前記第１曲率半径の半分より小さいことを特徴とする請求項２記載の電界発光素子。
前記保護部は、前記第１面と前記傾斜面が交わる枠と隣接した前記第１面上に形成された第１の溝をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
前記保護部は、前記第２面と前記傾斜面が交わる枠と隣接した前記第２面上に形成された第２の溝を含むことを特徴とする請求項４記載の電界発光素子。
前記発光層は、有機物を含むことを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
前記保護部の第1面と前記基板を接着するシールラントをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
前記保護部の厚さは、０．２乃至０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
基板と、
前記基板上に形成されて、第１電極、発光層及び第２電極を含むピクセル部と、
基板を密封する保護部を含み、
前記保護部は、前記基板に固着されるシーリング領域を含む第１面、前記第１面及び前記ピクセル部と所定間隔離れて前記ピクセル部と対向する第２面、及び前記第１面と前記第２面を接続する傾斜面を含み、前記第1面または前記第２面のいずれかの片面と前記傾斜面が交わる枠と隣接した領域に位置する第１の溝を含み、
前記第２面の角部の曲率半径である第３曲率半径は、０．２mmより大きく、前記第１面の角部の曲率半径である第１曲率半径の半分より小さいことを特徴とする電界発光素子。
前記保護部は、前記第1面または前記第２面の他の片面と前記傾斜面が交わる枠と隣接した領域に位置する第２の溝を含むことを特徴とする請求項９記載の電界発光素子。
前記第１の溝は所定の深さを有することを特徴とする請求項９記載の電界発光素子。
前記第１面の角部の曲率半径である第１曲率半径は、前記第1面と傾斜面が交わる枠の曲率半径である第２曲率半径より大きく、前記第１曲率半径は、前記第２面の角部の曲率半径である第３曲率半径より大きいことを特徴とする請求項９記載の電界発光素子。
前記第２曲率半径は、０．２ｍｍより大きいことを特徴とする請求項１２記載の電界発光素子。
前記第２曲率半径は、前記第１曲率半径の半分より小さいことを特徴とする請求項１３記載の電界発光素子。
前記発光層は、有機物を含むことを特徴とする請求項９記載の電界発光素子。