JP6895546B2 - Oledデバイスのパッケージアセンブリ及びパッケージ方法、ならびに表示装置 - Google Patents

Oledデバイスのパッケージアセンブリ及びパッケージ方法、ならびに表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、表示分野に関し、具体的には、OLED(Organic Light Emitting Diode,有機発光ダイオード)デバイスのパッケージアセンブリ及びパッケージ方法、ならびに表示装置に関する。
OLEDは、新世代のディスプレイとして、バックライトを用いることなく、ベース基板上に陰極と陽極金属との間に被覆される有機薄膜を製造し、両電極に電圧を印加することにより、有機薄膜が発光するという点で、従来の液晶ディスプレイとは異なる。有機薄膜の有機材料は、水蒸気及び酸素に非常に敏感であるため、水/酸素の浸透は、OLEDデバイスの寿命を大幅に減少させ、したがって、市場の使用寿命及び安定性に対する要求を達成するために、業界ではOLEDデバイスのパッケージ効果に対する要求が非常に高い。
現在、業界でOLEDデバイスを薄膜封止方式で封止することが一般的であり、図1に示すように、OLEDデバイス11上にOLEDデバイス11を覆う封止薄膜12を形成し、該封止薄膜12がバリア層121及びバッファ層122を交互に堆積させて形成される。バリア層121は、水/酸素の効果的なバリア層として、主成分が無機物であるとともに、その製造プロセスにおいてピンホール(Pinholes)や異物(Particle)などの欠陥が発生する。バッファ層122は、主成分が有機物であり、バリア層121の欠陥を覆って平坦化する役割を果たす。水分/酸素のバリア性が強いほど、バリア層121の厚さが厚くなり、OLEDデバイス11を折り曲げる際に受ける応力が大きくなることで、OLEDデバイス11から薄膜12が剥がれやすくなる。そして、材料歩留りを向上させてコストを節約するために、従来技術は、インクジェットプリンタ法(Ink−jet printing,IJP)によりバッファ層122を形成するのが一般的であり、バッファ層122を形成する液滴のオーバーフローをいかに防止するかが重要となる。また、OLEDデバイス11の薄型化の設計傾向により、配線が密集するようになり、OLEDデバイス11の迅速な放熱能力をいかに向上させるかも重要となる。
本発明は、これに鑑みて、LEDデバイスの折り曲げによる封止薄膜の剥離を防止するとともに、インクジェットプリンタ法により封止薄膜を形成する際の液滴のオーバーフローを防止し、OLEDデバイスの迅速な放熱能力の向上に寄与することができるOLEDデバイスのパッケージアセンブリ及びパッケージ方法、ならびに表示装置を提供する。
本発明の一実施形態に係るOLEDデバイスのパッケージアセンブリは、
OLEDデバイスを担持するための基板基材と、
OLEDデバイスを覆う第1バリア層であって、第1バリア層のOLEDデバイスから遠い側に、所定方向に沿って交互に配置された第1パターン領域及び第2パターン領域が設けられ、第1パターン領域における第1バリア層の厚さが、第2パターン領域における第1バリア層の厚さよりも薄い第1バリア層と、
第1バリア層上に塗布されたバッファ層であって、バッファ層中に熱伝導粒子がドープされているバッファ層と、を含む。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、パッケージアセンブリを含み、該パッケージアセンブリは、
OLEDデバイスを担持するための基板基材と、
OLEDデバイスを覆う第1バリア層であって、第1バリア層のOLEDデバイスから遠い側に、所定方向に沿って交互に配置された第1パターン領域及び第2パターン領域が設けられ、第1パターン領域における第1バリア層の厚さが、第2パターン領域における第1バリア層の厚さよりも薄い第1バリア層と、
第1バリア層上に塗布されたバッファ層であって、バッファ層中に熱伝導粒子がドープされているバッファ層と、を含む。
本発明の一実施形態に係るOLEDデバイスのパッケージ方法は、
基板基材を提供するステップと、
OLEDデバイスを基板基材上に担持するステップと、
OLEDデバイスに第1バリア層を覆い、第1バリア層のOLEDデバイスから遠い側に、所定方向に沿って交互に配置された第1パターン領域及び第2パターン領域を設けて、第1パターン領域における第1バリア層の厚さを、第2パターン領域における第1バリア層の厚さよりも薄くするステップと、
第1バリア層上にバッファ層を塗布し、バッファ層中には熱伝導粒子がドープされているステップと、を含む。
有益な効果は以下のとおりであり、本発明の設計により、第1バリア層が所定パターンを有し、第1パターン領域における第1バリア層の厚さが第2パターン領域における第1バリア層の厚さよりも薄く、OLEDデバイスの折り曲げ時に第1バリア層が受ける応力を低減することにより、OLEDデバイスの折り曲げによる封止薄膜の剥離を防止することができ、そして、第1パターン領域は、インクジェットプリンタ技術によりバッファ層を形成する液滴を収容し、液滴のオーバーフローを防止することができ、さらに、第1バリア層における熱伝導粒子が、OLEDデバイスの迅速な放熱能力を向上させることに寄与することができる。
図1は、従来技術におけるOLEDデバイスのパッケージアセンブリの断面概略図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る表示装置の断面概略図である。 図3は、図2に示すバッファ層及び第1バリア層の構成平面図である。 図4は、図3に示す第1バリア層を製造するためのマスクプレートの構成平面図である。 図5は、本発明の一実施形態に係るOLEDデバイスのパッケージ方法のフローチャートである。
以下、本発明の実施形態における図面を参照しながら、本発明に係る各例示的実施形態における技術的手段を明確かつ完全に説明する。以下の各実施形態及び実施形態における特徴は、矛盾を生じない限り、相互に組み合わせることができる。なお、本明細書において、「バッファ層」とは、「有機層」を意味する。
図2に参照されるのは、本発明の一実施形態に係る表示装置である。前記表示装置は、OLEDデバイス20と、該OLEDデバイス20のパッケージアセンブリとを含む。前記パッケージアセンブリは、基板基材21、第1バリア層22及びバッファ層23を含むことができる。
OLEDデバイス20が基板基材21上に担持される。前記基板基材21は、透明ガラス基板又は透明プラスチック基板を含むが、これらに限定されることはなく、フレキシブル表示装置を製造するときに、基板基材21が折り曲げ可能な透明プラスチック基板を用いることができる。
第1バリア層22は、OLEDデバイス20を覆う。該第1バリア層22のOLEDデバイス20から遠い側に所定のパターンを有し、例えば、図3に示すように、第1バリア層22は、基板基材21に平行な方向(水平方向)に沿って間隔をおいて交互に配置された複数の帯状領域を含むことができ、帯状領域のそれぞれが、垂直方向に沿って順次交互に接続された第1パターン領域221と第2パターン領域222とを含み、第1パターン領域221における第1バリア層22の厚さが、第2パターン領域222における第1バリア層22の厚さよりも薄い。隣接する2つの帯状領域の間の領域が、第1バリア層22の第3パターン領域223とみなすことができ、第3パターン領域223はOLEDデバイス20の表面を露出させることができる。
本発明は、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,プラズマ化学気相成長)法を用いて第1バリア層22を形成することができる。具体的には、まず、OLEDデバイス20が担持された基板基材21を密閉キャビティ内に配置するとともに、OLEDデバイス20上にマスクプレート40を配置し、図4に示すように、マスクプレート40は、互いに導通した第1サブ領域411及び第2サブ領域412から構成される中空領域41と、非中空領域42とを含み、第1サブ領域411の面積が第2サブ領域412の面積よりも小さく、第1サブ領域411及び第2サブ領域412が共に矩形であってもよく、第1サブ領域411及び第1パターン領域221の平面視した形状が同じであり、第2サブ領域412及び第2パターン領域222の平面視した形状が同じである。次いで、密閉キャビティに反応ガス、例えば、SiH(シラン)、NH(アンモニアガス)及びN(窒素ガス)を含有する混合ガスを導入してから、反応ガスに対して高周波放電を行うことによって、反応ガスを反応させてSiN(シリコンの窒化物)を生成し、該SiNがマスクプレート40の中空領域41を通してOLEDデバイス20上に堆積することにより、第1バリア層22を形成する。
マスクプレート40の中空領域41の数が第1パターン領域221又は第2パターン領域222の数よりも小さい場合に、本発明は、1回のPEVCD工程の後に、マスクプレート40を所定の領域に水平に移動させて、再びPEVCD工程を行うことができる。第1バリア層22が設けられた第1パターン領域221及び第2パターン領域222のパターン及び数によって移動する距離及び回数を決定することにより、所定のパターンを有する第1バリア層22を形成する。
当然ながら、本発明はさらに、ALD(Atomic layer deposition,原子層堆積)法、PVD(Physical Vapor Deposition,物理蒸着)法、CVD(Chemical Vapor Deposition,化学蒸着)法のいずれかを用いて、前記マスクプレート40と組み合わせて所定パターンを有する第1バリア層22を形成することもできる。
そして、第1バリア層22の製造材料は、アルミニウムの窒化物、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの酸窒化物、シリコンの酸化物、シリコンの酸窒化物などの他の無機物であってもよい。
引き続き図2及び図3に参照されるように、バッファ層23は、第1バリア層22上に塗布され、第1パターン領域221、第2パターン領域222及び第3パターン領域223を完全に覆うことができ、即ち、バッファ層23は、第1バリア層22全面を完全に覆う構造である。当然ながら、本発明の他の実施形態において、バッファ層23は、第1パターン領域221及び第3パターン領域223のみを覆うこともできる。また、バッファ層23には熱伝導粒子231がドープされている。
バッファ層23の製造材料は、エポキシ樹脂、シリコン系ポリマー、PMMA(ポリメチルメタクリレート)などの有機物であってもよい。熱伝導粒子231は、グラフェン、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、又は、銀、銅、金、アルミニウム及びこれらの合金などの熱伝導率の大きい材料で製造される。
本発明は、マスクプレートを必要とせずに前記バッファ層23を形成でき、例えば、ODF(One Drop Filling,滴下)法、インクジェットプリント法及びノズルプリンティング(Nozzle printing)法のいずれかを用いてバッファ層23を形成することにより、マスクプレートの設計及び製造コストを節約して、パッケージアセンブリ全体の生産及び製造コストを低減することができる。
ODF法を例にとり、実際の適用例において、まずナノスケールのアルミナ粒子を親水性に改質し、その後、高速せん断分散乳化機を用いて、アルミナ粒子のドーピング量が3〜50wt%(重量%)であってもよいアルミナ粒子をエポキシ樹脂中に均一に分散させ、形成されたバッファ溶液の粘度が0.5Pa・s(1秒あたりのパスカル)未満であり、最終的に80〜100℃の温度で硬化してバッファ層23を形成する。当然ながら、本発明において、UV(Ultraviolet,紫外線照射又は放射線)硬化方式を用いてバッファ層23を形成することもできる。
本発明において、第1バリア層22が水/酸素の効果的なバリア層であり、バッファ層23が平坦化を達成するために第1バリア層22を覆い、バッファ層23及び第1バリア層22は、OLEDデバイス20の封止薄膜とみなすことができる。従来技術に比べ、本発明は、第1バリア層22の第1パターン領域221における厚さが第1バリア層22の第2パターン領域222における厚さよりも薄く設計され、これは、第1バリア層22のOLEDデバイス20から遠い側をパターニングする工程に相当し、OLEDデバイス20の折り曲げ時に、第1パターン領域221及び第2パターン領域222のエッジ部分に押圧せずに、第1バリア層22がOLEDデバイス20の折り曲げ時に受ける応力を低減することにより、OLEDデバイス20の折り曲げによる封止薄膜の剥離を防止することができる。そして、第1パターン領域221は、インクジェットプリンタなどの方法によりバッファ層23を形成する際の液滴を収容し、液滴のオーバーフローを防止することができる。また、バッファ層23における熱伝導粒子231は、OLEDデバイス20の迅速な放熱能力を向上させるのに役立つ一方で、バッファ層23に熱伝導粒子231が添加されて、OLEDデバイス20への水/酸素の進入経路を延長し、OLEDデバイス20の水/酸素に対する耐性をさらに向上させることができる。
さらに、本発明は、OLEDデバイス20の光取り出し性能を確保するために、光透過性の高い熱伝導材料から製造される熱伝導粒子231を用いることができる。
引き続き図1に参照されるように、本発明の一実施形態に係るパッケージアセンブリは、バッファ層23及び第1バリア層22を覆う第2バリア層24をさらに含むことができる。該第2バリア層24の製造材料は、第1バリア層22の製造材料と同じであってもよい。本発明はマスクプレートを必要とせずに前記第2バリア層24を形成でき、例えば、ODF法、インクジェットプリント法、ノズルプリンティング法のいずれかを用いて第2バリア層24を形成して、コストを節約することができる。
第2バリア層24のバッファ層23から離れる面が平滑平面であってもよい。第2バリア層24のバッファ層23から離れる面に保護フィルム又はタッチセンサ(touch sensor)機能を有するタッチセンサフィルムを貼り付ける際に、本発明は、平滑平面と保護フィルム又はタッチセンサフィルムとの貼り付け箇所に微細な溝を発生させず、OLEDデバイス20の表示時にbubble(バブル)の発生を防止することができる。
図5に参照されるのは、本発明の一実施形態に係るOLEDデバイスのパッケージ方法である。前記パッケージ方法は、以下のステップS51〜S54を含むことができる。
S51:基板基材を提供する。
前記基板基材は、透明ガラス基板又は透明プラスチック基板を含むが、これらに限定されず、フレキシブルOLEDディスプレイを製造する際に、基板基材が折り曲げ可能な透明プラスチック基板を用いることができる。
S52:OLEDデバイスを基板基材上に担持する。
S53:OLEDデバイスに第1バリア層を覆い、第1バリア層のOLEDデバイスから遠い側に、所定方向に沿って交互に配置された第1パターン領域及び第2パターン領域を設け、第1パターン領域における第1バリア層の厚さを、第2パターン領域における第1バリア層の厚さよりも薄くする。
該第1バリア層のOLEDデバイスから遠い側に所定のパターンを有し、例えば、第1バリア層は、基板基材に平行な方向(水平方向)に沿って間隔をおいて交互に配置された複数の帯状領域を含むことができ、帯状領域のそれぞれが、垂直方向に沿って順次交互に接続された第1パターン領域と第2パターン領域とを含み、第1パターン領域における第1バリア層の厚さが、第2パターン領域における第1バリア層の厚さよりも薄い。隣接する2つの帯状領域の間の領域が、第1バリア層の第3パターン領域とみなすことができ、第3パターン領域はOLEDデバイスの表面を露出させることができる。
本発明は、PECVD法を用いて第1バリア層を形成することができる。具体的には、まず、OLEDデバイスが担持された基板基材を密閉キャビティ内に配置するとともに、OLEDデバイス上にマスクプレートを配置し、マスクプレートは、互いに導通した第1サブ領域及び第2サブ領域から構成される中空領域と、非中空領域とを含み、第1サブ領域の面積が第2サブ領域の面積よりも小さく、第1サブ領域及び第2サブ領域が共に矩形であってもよく、第1サブ領域及び第1パターン領域の平面視した形状が同じであり、第2サブ領域及び第2パターン領域の平面視した形状が同じである。次いで、密閉キャビティに反応ガス、例えば、SiH、NH及びNを含有する混合ガスを導入してから、反応ガスに対して高周波放電を行うことによって、反応ガスを反応させてSiNを生成し、該SiNがマスクプレートの中空領域を通してOLEDデバイス上に堆積することにより、第1バリア層を形成する。
マスクプレートの中空領域の数が第1パターン領域又は第2パターン領域の数よりも小さい場合に、本発明は、1回のPEVCD工程の後に、マスクプレートを所定の領域に水平に移動させて、再びPEVCD工程を行うことができる。第1バリア層が設けられた第1パターン領域及び第2パターン領域のパターン及び数によって移動する距離及び回数を決定することにより、所定のパターンを有する第1バリア層を形成する。
当然ながら、本発明はさらに、ALD法、PVD法及びCVD法のいずれかを用いるとともに、前記マスクプレートと組み合わせて所定のパターンを有する第1バリア層を形成することができる。
そして、第1バリア層の製造材料は、アルミニウムの窒化物、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの酸窒化物、シリコンの酸化物、シリコンの酸窒化物などの他の無機物であってもよい。
S54:第1バリア層上にバッファ層を塗布し、バッファ層中に熱伝導粒子がドープされている。
バッファ層は、第1パターン領域、第2パターン領域及び第3パターン領域を完全に覆うことができ、即ち、バッファ層は、第1バリア層全面を完全に覆う構造である。当然ながら、本発明の他の実施形態において、バッファ層は、第1パターン領域及び第3パターン領域のみを覆うこともできる。また、バッファ層には熱伝導粒子がドープされている。そして、本発明は、OLEDデバイスの光取り出し性能を確保するために、光透過性の高い熱伝導材料から製造される熱伝導粒子を用いることができる。
バッファ層の製造材料は、エポキシ樹脂、シリコン系ポリマー、PMMAなどの有機物であってもよい。熱伝導粒子は、グラフェン、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、又は、銀、銅、金、アルミニウム及びこれらの合金などの熱伝導率の大きい材料で製造される。
本発明は、マスクプレートを必要とせずに前記バッファ層を形成でき、例えば、ODF法、インクジェットプリント法及びノズルプリンティング法のいずれかを用いてバッファ層を形成することにより、マスクプレートの設計及び製造コストを節約して、パッケージアセンブリ全体の生産及び製造コストを低減することができる。
ODF法を例にとり、実際の適用例において、まずナノスケールのアルミナ粒子を親水性に改質し、その後、高速せん断分散乳化機を用いて、アルミナ粒子のドーピング量が3〜50wt%であってもよいアルミナ粒子をエポキシ樹脂中に均一に分散させ、形成されたバッファ溶液の粘度が0.5Pa・s未満であり、最終的に80〜100℃の温度で硬化してバッファ層を形成する。当然ながら、本発明において、UV硬化方式を用いてバッファ層を形成することもできる。
本発明は、ステップS54の後に、バッファ層及び第1バリア層を覆う第2バリア層を形成することができ、即ち前記パッケージ方法はステップS55をさらに含むことができ、
S55:バッファ層及び第1バリア層を覆う第2バリア層を形成する。
第2バリア層のバッファ層から離れる面が平滑平面である。該第2バリア層の製造材料は、第1バリア層の製造材料と同じであってもよい。本発明はマスクプレートを必要とせずに前記第2バリア層を形成でき、例えば、ODF法、インクジェットプリント法、ノズルプリンティング法のいずれかを用いて第2バリア層を形成して、コストを節約することができる。
上記のOLEDデバイスのパッケージ方法は、図2に示す構造を有するパッケージアセンブリを製造するために用いることができ、したがって、これと同様の有益な効果を有する。
以上の説明は、単に本発明の実施形態に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の明細書及び添付図面の内容を利用した同等の構造又は同等のプロセスの変更、例えば各実施形態間の技術的特徴の相互の組合せ、又は他の関連する技術分野に直接又は間接的に適用したものは、いずれも本発明の保護範囲内に包含されるものである。

Claims (13)

  1. OLEDデバイスのパッケージアセンブリであって、
    OLEDデバイスを担持するための基板基材と、
    前記OLEDデバイスを覆う第1バリア層であって、前記第1バリア層の前記OLEDデバイスから遠い側に、所定の第1方向に沿って間隔をおいて交互に配置された複数の帯状領域を含むことができ、帯状領域のそれぞれが、所定の第2方向に沿って順次交互に接続された第1パターン領域及び第2パターン領域が設けられ、隣接する2つの帯状領域の間の領域を第3パターン領域とみなし、第3パターン領域はOLEDデバイスの表面を露出させることができ、第1パターン領域における前記第1バリア層の厚さが、前記第2パターン領域における前記第1バリア層の厚さよりも薄い第1バリア層と、
    前記第1バリア層上に塗布された有機層であって、前記有機層中に熱伝導粒子がドープされている有機層と、を含むOLEDデバイスのパッケージアセンブリ。
  2. 前記パッケージアセンブリは、前記有機層及び前記第1バリア層を覆うための第2バリア層をさらに含む請求項1に記載のパッケージアセンブリ。
  3. 前記第2バリア層の前記有機層から離れる面が平滑平面である請求項2に記載のパッケージアセンブリ。
  4. 記熱伝導粒子の製造材料が光透過性熱伝導材料を含む請求項1に記載のパッケージアセンブリ。
  5. パッケージアセンブリを含む表示装置であって、前記パッケージアセンブリは、
    OLEDデバイスを担持するための基板基材と、
    前記OLEDデバイスを覆う第1バリア層であって、前記第1バリア層の前記OLEDデバイスから遠い側に、所定の第1方向に沿って間隔をおいて交互に配置された複数の帯状領域を含むことができ、帯状領域のそれぞれが、所定の第2方向に沿って順次交互に接続された第1パターン領域及び第2パターン領域が設けられ、隣接する2つの帯状領域の間の領域を第3パターン領域とみなし、第3パターン領域はOLEDデバイスの表面を露出させることができ、第1パターン領域における前記第1バリア層の厚さが、前記第2パターン領域における前記第1バリア層の厚さよりも薄い第1バリア層と、
    前記第1バリア層上に塗布された有機層であって、前記有機層中に熱伝導粒子がドープされている有機層と、を含む表示装置。
  6. 前記パッケージアセンブリは、前記有機層及び前記第1バリア層を覆うための第2バリア層をさらに含む請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記第2バリア層の前記有機層から離れる面が平滑平面である請求項6に記載の表示装置。
  8. 記熱伝導粒子の製造材料が光透過性熱伝導材料を含む請求項5に記載の表示装置。
  9. OLEDデバイスのパッケージ方法であって、
    基板基材を提供するステップと、
    OLEDデバイスを前記基板基材上に担持するステップと、
    前記OLEDデバイスに第1バリア層を覆い、前記第1バリア層の前記OLEDデバイスから遠い側に、所定の第1方向に沿って間隔をおいて交互に配置された複数の帯状領域を含むことができ、帯状領域のそれぞれが、所定の第2方向に沿って順次交互に接続された第1パターン領域及び第2パターン領域を設けて、隣接する2つの帯状領域の間の領域を第3パターン領域とみなし、第3パターン領域はOLEDデバイスの表面を露出させることができ、第1パターン領域における前記第1バリア層の厚さを、前記第2パターン領域における前記第1バリア層の厚さよりも薄くするステップと、
    前記第1バリア層上に有機層を塗布し、前記有機層中には熱伝導粒子がドープされているステップと、を含むOLEDデバイスのパッケージ方法。
  10. 前記第1バリア層に有機層を塗布した後に、前記パッケージ方法はさらに、
    前記有機層及び前記第1バリア層を覆う第2バリア層を形成するステップを含む請求項9に記載のパッケージ方法。
  11. 前記第2バリア層の前記有機層から離れる面が平滑平面である請求項10に記載のパッケージ方法。
  12. 光透過性熱伝導材料を用いて記熱伝導粒子製造する請求項9に記載のパッケージ方法。
  13. マスクプレートに基づくパターニング工程によって前記第1バリア層を形成する請求項9に記載のパッケージ方法。
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