JP7067854B2 - ディスプレイ装置シーリング用組成物、それを含んだ有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法 - Google Patents

ディスプレイ装置シーリング用組成物、それを含んだ有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ディスプレイ装置シーリング用組成物、それを含んだ有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法に係り、さらに詳細には、機械的強度及び流動特性が同時に向上したディスプレイ装置シーリング用組成物、それを含んだ有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法に関する。
ディスプレイ装置において、有機発光ディスプレイ装置は、視野角が広く、コントラストにすぐれるだけではなく、応答速度が速いという長所を有しており、次世代ディスプレイ装置として注目を集めている。
一般的に、有機発光ディスプレイ装置は、基板上に、薄膜トランジスタ及び有機発光素子を形成し、有機発光素子が自ら光を発光して作動する。有機発光ディスプレイ装置は、携帯電話のような小型製品のディスプレイ部として使用されたり、テレビのような大型製品のディスプレイ部として使用されたりする。
有機発光ディスプレイ装置は、薄膜トランジスタ、有機発光素子及び配線パターンが形成される下部基板と、上部基板とが密封された構造である。具体的には、下部基板の外郭に沿って、シーリング物質を塗布し、そこに上部基板を搭載した後、紫外線(UV)を照射するような方法で、シーリング物質を硬化させることにより、下部基板と上部基板とを合着させている。ここで、シーリング物質は、ガラスフリットと、その内部に挿入されるフィラーとからなる。
しかし、従来の有機発光ディスプレイ装置には、ガラスフリットにフィラーを添加する場合、シーリング物質の機械的強度は向上する一方、流動性が低下し、製造過程においてハンドリングが容易ではなく、シーリング物質と基板との界面において結合力が弱化してしまうという問題点が存在した。
本発明は、前述のような問題点を含み、多くの問題点を解決するためのものであり、機械的強度及び流動特性が同時に向上したディスプレイ装置シーリング用組成物、それを含んだ有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法を提供することを目的にする。しかし、かような課題は、例示的なものであり、それらによって、本発明の範囲が限定されるものではない。
本発明の一観点によれば、ディスプレイ領域、及び前記ディスプレイ領域の外郭に周辺領域を有する下部基板、前記下部基板の前記ディスプレイ領域上に配置されるディスプレイ部、前記下部基板に対向し、前記ディスプレイ部の上部に配置される上部基板、及び前記下部基板の前記周辺領域上に配置され、前記下部基板と前記上部基板とを接合させているシーリング部材と、を具備し、前記シーリング部材は、ガラス粒子、セラミックス材料を含んだ第1フィラー、及び酸化鉄を含んだ第2フィラーを含む、有機発光ディスプレイ装置が提供される。
本実施形態によれば、前記第2フィラーに含まれた前記酸化鉄は、Feでもある。
本実施形態によれば、前記第2フィラーは、結晶性粒子であり、直径が0.1ないし2μmでもある。
本実施形態によれば、前記第1フィラーは、熱膨張係数(CTE:coefficient of thermal expansion(熱膨張率ともいう))が(-90~50)×10-7/K以下の低熱膨張セラミックス材料を含んで形成されてもよい。
本実施形態によれば、前記第1フィラーは、ジルコニウム(Zr)系セラミックス、コーディエライト(cordierite)、非晶質シリカ(silica)、ユークリプタイト(eucryptite)、チタン酸アルミナ(aluminum titanate)、スポジュメン(spodumene)、ウィレマイト(willemite)及びムライト(mulite)から構成された群から1種以上を含んでもよい。
本実施形態によれば、前記ガラス粒子は、Vが30ないし50モル%、ZnOが5ないし30モル%、BaOが0ないし20モル%、TeOが0ないし30モル%、Nbが0ないし7モル%、Alが0ないし7モル%、SiOが0ないし7モル%、CuOが0ないし5モル%、MnOが0ないし5モル%、CaOが0ないし5モル%の組成比で形成されていてもよい。
本実施形態によれば、前記シーリング部材は、前記ガラス粒子を50ないし90重量%(wt%)、前記第1フィラーを1ないし50重量%、前記第2フィラーを1ないし5重量%、含んでもよい。
本発明の他の一観点によれば、ディスプレイ領域、及び前記ディスプレイ領域の外郭に周辺領域を有する下部基板を準備する段階と、前記下部基板の前記ディスプレイ領域上に、ディスプレイ部を形成する段階と、前記下部基板の前記周辺領域上に、ガラス粒子、セラミックス材料を含んだ第1フィラー、及び酸化鉄を含んだ第2フィラーを含むシーリング用組成物を形成する段階と、前記下部基板上に上部基板を位置させた後、前記シーリング用組成物を媒介にして、前記下部基板と前記上部基板とを接合する段階と、を含む、有機発光ディスプレイ装置の製造方法が提供される。
本実施形態によれば、前記第2フィラーに含まれた前記酸化鉄は、Feでもある。
本実施形態によれば、前記酸化鉄は、結晶性粒子であり、直径が0.1ないし2μmでもある。
本実施形態によれば、前記第1フィラーは、熱膨張係数(CTE)が(-90~50)×10-7/K以下の低熱膨張セラミックス材料を含んで形成することができる。
本実施形態によれば、前記第1フィラーは、ジルコニウム(Zr)系セラミックス、コーディエライト、非晶質シリカ、ユークリプタイト、チタン酸アルミナ、スポジュメン、ウィレマイト及びムライトから構成された群から1種以上を含んで形成することができる。
本実施形態によれば、前記ガラス粒子は、Vが30ないし50モル%、ZnOが5ないし30モル%、BaOが0ないし20モル%、TeOが0ないし30モル%、Nbが0ないし7モル%、Alが0ないし7モル%、SiOが0ないし7モル%、CuOが0ないし5モル%、MnOが0ないし5モル%、CaOが0ないし5モル%の組成比で形成することができる。
本実施形態によれば、前記シーリング用組成物は、ガラス粒子を50ないし90重量%(wt%)、第1フィラーを1ないし50重量%、第2フィラーを1ないし5重量%で形成することができる。
本実施形態によれば、前記下部基板と前記上部基板とを接合する段階は、前記シーリング用組成物が形成された前記上部基板または前記下部基板にレーザを照射し、前記下部基板及び前記上部基板を接合する段階でもある。
本発明の他の一観点によれば、V系のガラス粒子と、セラミックス材料を含む第1フィラーと、酸化鉄を含む第2フィラーと、を具備する、ディスプレイ装置シーリング用組成物が提供される。
本実施形態によれば、前記第2フィラーに含まれた前記酸化鉄は、Feでもある。
本実施形態によれば、前記酸化鉄は、結晶性粒子であり、直径が0.1ないし2μmでもある。
本実施形態によれば、前記第1フィラーは、熱膨張係数(CTE)が(-90~50)×10-7/K以下の低熱膨張セラミックス材料を含んで形成されてもよい。
本実施形態によれば、第1フィラーは、ジルコニウム(Zr)系セラミックス、コーディエライト、非晶質シリカ、ユークリプタイト、チタン酸アルミナ、スポジュメン、ウィレマイト及びムライトから構成された群から1種以上を含んで形成することができる。
本実施形態によれば、前記ガラス粒子は、Vが30ないし50モル%、ZnOが5ないし30モル%、BaOが0ないし20モル%、TeOが0ないし30モル%、Nbが0ないし7モル%、Alが0ないし7モル%、SiOが0ないし7モル%、CuOが0ないし5モル%、MnOが0ないし5モル%、CaOが0ないし5モル%の組成比で形成されてもよい。
本実施形態によれば、前記ディスプレイ装置シーリング用組成物は、前記ガラス粒子を50ないし90重量%(wt%)、前記第1フィラーを1ないし50重量%、前記第2フィラーを1ないし5重量%、含んでもよい。
前述のところ以外の他の側面、特徴、利点は、以下の図面、特許請求の範囲、及び発明の詳細な説明から明確になるであろう。
このような一般的であって具体的な側面は、システム、方法、コンピュータプログラム、あるいはいかなるシステム、方法、コンピュータプログラムの組み合わせを使用して実施される。
本発明の一実施形態によれば、機械的強度及び流動特性が同時に向上したディスプレイ装置シーリング用組成物、それを含んだ有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法を具現することができる。しかし、このような効果によって、本発明の範囲が限定されるものではないということは言うまでもない。
本発明の一実施形態に係わる有機発光ディスプレイ装置を概略的に図示する平面図である。 図1の有機発光ディスプレイ装置を、II-II線に沿って切り取った断面を概略的に図示する断面図である。 図2のディスプレイ部構造を詳細に図示した断面図である。 図2のシーリング部材を拡大して模式的に図示した拡大図である。 本発明の一実施形態に係わるシーリング用組成物と比較例との、温度による粘度を測定したグラフである。 図5のシーリング用組成物と比較例との機械的強度を測定して示した表である。 本発明の一実施形態に係わる有機発光ディスプレイ装置の製造方法を概略的に図示する断面図である。 本発明の一実施形態に係わる有機発光ディスプレイ装置の製造方法を概略的に図示する断面図である。 本発明の一実施形態に係わる有機発光ディスプレイ装置の製造方法を概略的に図示する断面図である。
本発明は、多様な変換を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細な説明において詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に説明する実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態によっても具現される。
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明するが、図面を参照して説明するとき、同一であるか対応する構成要素は、同一図面符号を付し、それに係わる重複説明は省略する。
以下の実施形態において、第1、第2のような用語は、限定的な意味ではなく、1つの構成要素を他の構成要素と区別する目的で使用された。また、単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。
一方、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在するということを意味するものであり、1以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性を事前に排除するものではない。また、膜、領域、構成要素などの部分が他の部分の「上に」または「上部に」あるとするとき、他の部分の「真上に」または「すぐ上部に」にある場合だけではなく、その中間に、他の膜、領域、構成要素などが介在されている場合も含む。
図面では、説明の便宜のために、構成要素が、その大きさが誇張されていたり縮小されていたりすることがある。例えば、図面に示された各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために任意に示されているので、本発明は、必ずしも図示されたところに限定されるものではない。
x軸、y軸及びz軸は、直交座標系上の3つの軸に限定されるものではなく、それを含む広い意味に解釈される。例えば、x軸、y軸及びz軸は、互いに直交してもよいが、互いに直交せずに、互いに異なる方向を指してもよい。
ある実施形態が異なって具現可能な場合、特定の工程順序は、説明する手順と異なるように遂行されてもよい。例えば、連続して説明する2つの工程が、実質的に同時に遂行されもし、説明する順序と反対の順序に進められてもよい。
図1は、本発明の一実施形態に係わる有機発光ディスプレイ装置を概略的に図示する平面図であり、図2は、図1の有機発光ディスプレイ装置をII-II線に沿って切り取った断面を概略的に図示する断面図である。
図1及び図2を参照すれば、本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイ装置は、下部基板100、下部基板100上に配置されるディスプレイ部200、下部基板100と対向する上部基板400、及び下部基板100と上部基板400とを接合させるシーリング部材300を含む。
下部基板100は、SiOを主成分にする透明なガラス材質からなってもよい。下部基板100は、必ずしもそれに限定されるものではなく、透明なプラスチック材によって形成されてもよい。下部基板100を形成するプラスチック材は、絶縁性有機物でもあるが、ポリエーテルスルホン(PES:polyethersulphone)、ポリアクリレート(PAR:polyacrylate)、ポリエーテルイミド(PEI:polyetherimide)、ポリエチレンナフタレート(PEN:polyethyelenen napthalate)、ポリエチレンテレフタレート(PET:polyethyelene terepthalate)、ポリフェニレンスルフィド(PPS:polyphenylene sulfide)、ポリアリレート(polyallylate)、ポリイミド(polyimide)、ポリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP:cellulose acetate propionate)からなるグループから選択される有機物でもある。
画像が下部基板100側に具現される背面発光型である場合、下部基板100は、透明な材質から形成されなければならない。しかし、画像が下部基板100の反対側に具現される前面発光型である場合、下部基板100は、必ずしも透明な材質で形成する必要はない。その場合、金属で下部基板100を形成することができる。金属で下部基板100を形成する場合、下部基板100は、鉄、クロム、マンガン、ニッケル、チタン、モリブデン、ステンレススチール(SUS)、Invar合金、Inconel合金及びKovar合金からなる群から選択された1以上を含んでもよいが、それらに限定されるものではなく、例えば、炭素が含まれてもよい。
また、図1及び図2には図示されていないが、下部基板100の上面には、下部基板100の平滑性、及び不純元素の浸透遮断のためにバッファ層(図示せず)がさらに具備されてもよい。
このような下部基板100は、複数個の画素が配置されるディスプレイ領域DAと、ディスプレイ領域DAの外郭であって、ディスプレイ領域DAを取り囲む周辺領域PAとを有する。
上部基板400は、ディスプレイ部200が具備された下部基板100上部に配置されてもよい。上部基板400は、下部基板100に対向し、ディスプレイ部200上に配置され、後述するシーリング部材300を媒介にして、下部基板100と合着される。
このような上部基板400も、下部基板100と同様に、ガラス材基板だけではなく、上述したような多様なプラスチック材の基板を使用することもでき、さらに金属板を使用することもできる。その場合にも、画像が上部基板400側に具現される前面発光型である場合には、上部基板400は、透明な材質によって形成されなければならない。しかし、画像が下部基板100の反対側に具現される前面発光型である場合、下部基板100は、必ずしも透明な材質から形成する必要はない。
ディスプレイ部200は、下部基板100上に配置され、複数個の画素PXを含んでもよい。例えば、それぞれの画素PXは、複数個の薄膜トランジスタTFT(図3)と、それに電気的に連結された有機発光素子240(図3)とを具備することができる。ディスプレイ部200の詳細な構造については、図3を参照して後述する。
シーリング部材300は、下部基板100の周辺領域PA上に配置され、それを介して、下部基板100と上部基板400とが合着される。シーリング部材300は、ディスプレイ領域DAに配置されたディスプレイ部200と所定程度離隔されて配置され、下部基板100の外郭から、やはり所定程度離隔されて内側に配置される。このようなシーリング部材300は、例えば、ガラスフリットでもある。シーリング部材300は、前述のように、下部基板100と上部基板400とを合着させる役割を行い、それを介して、ディスプレイ部200が外部から密封される。
図3は、図2のディスプレイ部200の構造を詳細に図示した断面図である。
図3を参照すれば、下部基板100上には、薄膜トランジスタ層190が配置されるが、このような薄膜トランジスタ層190は、薄膜トランジスタTFT及びキャパシタCAPが配置され、薄膜トランジスタTFTと電気的に連結される有機発光素子240が位置することができる。薄膜トランジスタTFTは、非晶質シリコン、多結晶シリコンまたは有機半導体物質を含む半導体層120、ゲート電極140、ソース電極160s及びドレイン電極160dを含む。以下、薄膜トランジスタTFTの一般的な構成について詳細に説明する。
ます、下部基板100上には、下部基板100の面を平坦化させるため、または薄膜トランジスタTFTの半導体層120に、不純物などが侵透することを防止するために、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどによって形成されたバッファ層110が配置され、該バッファ層110上に、半導体層120が位置する。
半導体層120の上部には、ゲート電極140が配置されるが、該ゲート電極140に印加される信号によって、ソース電極160s及びドレイン電極160dが電気的に疎通される。ゲート電極140は、隣接層との密着性、積層される層の表面平坦性、及び加工性などを考慮し、例えば、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、金(Au)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、イリジウム(Ir)、クロム(Cr)、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タングステン(W)、銅(Cu)のうち1以上の物質によって、単層または多層に形成される。
このとき、半導体層120とゲート電極140との絶縁性を確保するために、酸化シリコン及び/または窒化シリコンなどによって形成されるゲート絶縁膜130が半導体層120とゲート電極140との間に介在される。
ゲート電極140の上部には、層間絶縁膜150が配置されるが、それは、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどの物質におり、単層に形成されるか、または多層に形成される。
層間絶縁膜150の上部には、ソース電極160s及びドレイン電極160dが配置される。ソース電極160s及びドレイン電極160dは、層間絶縁膜150とゲート絶縁膜130とに形成されるコンタクトホールを介して、半導体層120にそれぞれ電気的に連結される。ソース電極160s及びドレイン電極160dは、導電性などを考慮し、例えば、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、金(Au)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、イリジウム(Ir)、クロム(Cr)、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タングステン(W)、銅(Cu)のうち1以上の物質によって、単層または多層に形成される。
一方、図面には図示されていないが、このような構造の薄膜トランジスタTFTの保護のために、薄膜トランジスタTFTを覆う保護膜(図示せず)が配置されてもよい。保護膜は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンのような無機物によって形成される。
一方、下部基板100の上に、第1絶縁膜170が配置される。その場合、第1絶縁膜170は、平坦化膜でもあり、保護膜でもある。このような第1絶縁膜170は、薄膜トランジスタTFTの上部に、有機発光素子が配置される場合、薄膜トランジスタTFTの上面を概して平坦化させ、薄膜トランジスタTFT及び各種素子を保護する役割を行う。このような第1絶縁膜170は、例えば、アクリル系有機物またはBCB(benzocyclobutene)などによって形成される。このとき、図3に図示されているように、バッファ層110、ゲート絶縁膜130、層間絶縁膜150及び第1絶縁膜170は、下部基板100の全面に形成される。
一方、薄膜トランジスタTFTの上部には、第2絶縁膜180が配置される。その場合、第2絶縁膜180は、画素定義膜でもある。第2絶縁膜180は、前述の第1絶縁膜170上に位置し、開口を有することができる。このような第2絶縁膜180は、下部基板100上で、画素領域を定義する役割を行う。
このような第2絶縁膜180は、例えば、有機絶縁膜によって具備される。このような有機絶縁膜としては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のようなアクリル系高分子、ポリスチレン(PS)、フェノール基を有する高分子誘導体、イミド系高分子、アリールエーテル系高分子、アミド系高分子、フッ素系高分子、p-キシレン系高分子、ビニルアルコール系高分子、及びそれらの混合物などを含んでもよい。
一方、第2絶縁膜180上には、有機発光素子240が配置される。有機発光素子240は、画素電極210、発光層(EML:emission layer)を含む中間層220及び対向電極230を含んでもよい。
画素電極210は、半透明電極(以下(半)と記す)または透明電極、または反射型電極によって形成される。(半)透明電極に形成されるときには、例えば、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO、In、IGO(indium gallium oxide)またはAZO(aluminum doped zinc oxide)によって形成される。反射型電極に形成されるとき、Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr及びそれらの化合物などによって形成された反射漠と、ITO、IZO、ZnO、In、IGOまたはAZOによって形成された層とを有することができる。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、多様な材質によって形成され、その構造も、単層または多層になってもよいなど多様な変形が可能であるということは言うまでもない。
第2絶縁膜180によって定義された画素領域には、中間層220がそれぞれ配置される。このような中間層220は、電気的信号によって光を発光する発光層(EML)を含み、発光層(EML)以外にも発光層(EML)と画素電極210との間に配置されるホール注入層(HIL:hole injection layer)、ホール輸送層(HTL:hole transport layer)、及び発光層(EML)と対向電極230との間に配置される電子輸送層(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る。しかし、中間層220は、必ずしもそれらに限定されるものではなく、多様な構造を有するということは言うまでもない。このとき、ホール輸送層(HTL)、ホール注入層(HIL)、電子輸送層(ETL)及び電子注入層(EIL)は、基板全面に一体に形成され、発光層だけインクジェットプリンティング工程で画素別に形成される。
このような中間層220は、低分子有機物または高分子有機物でもある。
中間層220が低分子有機物である場合、発光層(EML)を中心に、ホール輸送層(HTL)、ホール注入層(HIL)、電子輸送層(ETL)及び電子注入層(EIL)などが積層される。それ以外にも、必要によって多様な層が積層になってもよい。このとき、使用可能な有機材料で、銅フタロシアニン(CuPc:copper phthalocyanine)、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)などを含め、多様に適用可能である。
中間層220が高分子有機物である場合、中間層220以外に、ホール輸送層(HTL)が含まれてもよい。ホール輸送層は、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン(PEDOT)やポリアニリン(PANI)などを使用することができる。このとき、使用可能な有機材料として、PPV(poly-phenylene vinylene)系及びポリフルオレン(polyfluorene)系などの高分子有機物を使用することができる。また、中間層220、画素電極210及び対向電極230の間には無機材料がさらに具備されもする。
発光層(EML)を含む中間層220を覆い、画素電極210に対向する対向電極230が、下部基板100の全面にかけて配置される。対向電極230は、(半)透明電極または反射型電極に形成される。
対向電極230が(半)透明電極に形成されるときには、仕事関数が小さい金属、すなわち、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、Ag、Mg、及びそれらの化合物によって形成された層と、ITO、IZO、ZnOまたはInなどの(半)透明導電層とを有することができる。対向電極230が反射型電極に形成されるときには、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、Ag、Mg、及びそれらの化合物によって形成された層を有することができる。しかし、対向電極230の構成及び材料は、それらに限定されるものではなく、多様な変形が可能であるということは言うまでもない。
図4は、図2のシーリング部材300を拡大して模式的に図示した拡大図である。
図4を参照すれば、シーリング部材300は、ガラス粒子310、第1フィラー320及び第2フィラー330を含んでもよい。本実施形態によるシーリング部材300は、例えば、ガラスフリットでもある。
このようなシーリング部材300を形成するためには、図示されていないが、まずガラスフリットペースト(glass frit paste)を作らなければならない。このようなガラスフリットペーストは、固形分であるガラス粒子310と、液状であるビークル(vehicle)とから構成される。ここで、ガラス粒子310は、普通4個以上の化合物組成を有するガラスを満遍なく砕いた粉であり、焼成が終わった後のシーリング部材300の厚みをtfritとすれば、その直径がtfritの20%以内になるように、乾式ミリング(milling)を行う。普通tfritがおよそ3~30μmであるので、ガラス粒子310の平均粒径は、およそ0.6~6μmに形成される。
本実施形態によるガラス粒子310は、V系物質によって形成される。詳細には、ガラス粒子310は、Vが30ないし50モル%、ZnOが5ないし30モル%、BaOが0ないし20モル%、TeOが0ないし30モル%、Nbが0ないし7モル%、Alが0ないし7モル%、SiOが0ないし7モル%、CuOが0ないし5モル%、MnOが0ないし5モル%、CaOが0ないし5モル%の組成比を有するように形成される。
このようなシーリング部材300を使用する有機発光ディスプレイ装置の下部基板100及び上部基板400は、熱工程前/後のパターン精度維持のために、低い熱膨張係数(CTE:coefficient of thermal expansion)を有するガラスを使用するために、ガラスフリットペーストに使用されるガラス粒子310も、下部基板100及び上部基板400との熱膨張係数を合わせるために、それと最大限類似している熱膨張係数を有するようにすることが好ましい。
シーリング部材300を局所的に溶融させ、下部基板100と上部基板400とを接合するためには、シーリング部材300が可能な限り低温で溶けなければならず、溶けた後には、良好に流れ、下部基板100及び上部基板400と強い機械的な結合を形成しなければならない。このようなガラスは、物理的に高い熱膨張係数を有し、分子間の結合力も脆弱であり、極めて弱い耐衝撃性を有する。すなわち、小さい外力にもクラック(crack)が発生しやすくなる。
従って、ガラス粒子310のこのような弱い耐衝撃性及び高い熱膨張係数を補償するために、ガラスフリットペーストを構成するとき、熱膨張係数が高いガラス粒子310に、熱膨張係数が相対的に低いセラミックス材料を含む第1フィラー320(filler)を添加する。このように、第1フィラー320は、基本的に、ガラス粒子310の熱膨張係数より低い熱膨張係数を有する物質であるならばよく、最適には、構造的な安定性及び低い熱膨張係数を具現するために、熱膨張係数が(-90~50)×10-7/K以下の低熱膨張セラミックス材料を含んで形成される。このような物質としては、例えば、ジルコニウム(Zr)系セラミックスまたはコーディエライト(cordierite)、非晶質シリカ(silica)、ユークリプタイト(eucryptite)、チタン酸アルミナ(aluminum titanate)、スポジュメン(spodumene)、ウィレマイト(willemite)、ムライト(mulite)及びリン酸ケイ酸ジルコニウム(ZWP)などが使用される。このように、第1フィラー320をガラス粒子310と混合することにより、シーリング部材300の機械的な強度(例えば、Young’s modulus、fracture toughnessなど)を向上させることができる。
しかし、このように、シーリング部材300が第1フィラー320を含む場合、シーリング部材300の機械的な強度が向上するにはするが、落下衝撃時、第1フィラー320に応力が集中し、むしろ製品が破損されるという現象が発生してしまう。
また、そのように、ガラス粒子310に第1フィラー320を添加する場合、流動性(flowability)が急激に低下してしまうという問題点が発生する。言い換えれば、シーリング部材300のガラス転移温度(Tg:glass transition temperature)は、下部基板100及び上部基板400のガラス転移温度(Tg)より低いという関係で、下部基板100及び上部基板400と、シーリング部材300との界面で化学的な結合が行われず、界面において、シーリング部材300の分子が、下部基板100及び上部基板400の分子を取り押さえる、いわゆる、機械的な結合が起きる。このような機械的な結合が円滑に行われるためには、高い流動性が要求されるが、前述のように、ガラス粒子に第1フィラー320のみを添加する場合、シーリング部材300の流動性が急激に低下する。
結果として、ガラス粒子310に第1フィラー320を添加することにより、ガラス粒子310の弱い耐衝撃性の補完、高い熱膨張係数の補償、及び機械的な強度が向上するのに比べ、シーリング部材300が、下部基板100と上部基板400とを合着させるのに必要な流動性が低下するという問題点がある。
従って、本発明の実施形態による有機発光ディスプレイ装置では、シーリング部材300に、第1フィラー320以外の酸化鉄を含む第2フィラー330を添加することにより、ガラス粒子310の特性を改善すると共に、第1フィラー320だけ添加した場合に発生しうる流動性イシューを画期的に補完することができる。
第2フィラー330は、酸化鉄を含んで形成され、第2フィラー330を形成する酸化鉄は、Feでもある。このような第2フィラー330は、直径が0.1ないし2μmである結晶性粒子によって形成される。
シーリング部材300は、前述のように、ガラス粒子310、第1フィラー320及び第2フィラー330を含んでもよい。その場合、シーリング部材300は、50ないし90重量%(wt%)のガラス粒子310、1ないし50重量%の第1フィラー320、1ないし5重量%の第2フィラー330を含んでもよく、望ましくは、70ないし85重量%のガラス粒子310、25ないし30重量%の第1フィラー320、1ないし3重量%の第2フィラー330を含んでもよい。
そのように、シーリング部材300が第1フィラー320以外に、酸化鉄から形成された第2フィラー330を含むことにより、シーリング部材300の機械的強度を改善させると共に、流動性を画期的に補完することができる。
図5は、本発明の一実施形態に係わるシーリング用組成物と比較例との、温度による粘度を測定したグラフである。
図5を参照すれば、第2フィラー330添加による粘度-温度特性について測定したグラフにおいて、X軸は、温度勾配を示し、Y軸は、温度による粘度変化を示している。図5のグラフは、比較例及び実施形態としてA、A’及びBを開示しているが、ここで、Aは、比較例1、A’は、比較例2、そしてBは、本発明の実施形態を意味する。図5のグラフは、ガラス基板上に、A、A’及びBを塗布した後、その特性を測定したものである。実施形態であるBは、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置シーリング用組成物、比較例1であるAは、フィラーの添加なしにガラス粒子310だけで形成されたガラスフリットペースト、比較例2であるA’は、Aに第1フィラー320のみを添加した場合の温度による粘度特性を示したものである。
まず、粘度による温度の定義について述べれば、粘度が13.3である場合の温度をガラス転移温度(Tg)、粘度が8.9である場合の温度を「first shrinkage」、すなわち、収縮が起こり始める温度(TFS)、粘度が7.9である場合の温度を「maximum shrinkage」、すなわち、最大収縮が起こる温度、粘度が6.6である場合の温度を「softening point」、すなわち、ガラスが溶け始める温度(TSP)、粘度が4.5である場合の温度を「half ball point」、すなわち、ガラスが溶けて半球状になる温度(THPB)、粘度が3.1である場合の温度を「flow point」、すなわち、ガラスが完全に溶けて広がる温度と定義する。
図5を参照すれば、A、A’及びBは、いずれも約276℃でガラス転移温度を有する。その後、ガラス転移温度から温度がだんだんと高くなる場合、まず、Aは、first shrinkage(TFS)が約274℃、softening point(TSP)が約331℃、half ball point(THPB)が約500℃であると分かった。ここに対し、第1フィラー320を添加したA’は、first shrinkage(TFS)が約270℃、softening point(TSP)が約668℃、half ball point(THPB)は、測定温度範囲を外れるほどに高く特定された。すなわち、第1フィラー320のみを添加したA’では、同粘度に達するための温度が非常に上昇するように示されることが分かり、それは、第1フィラー320の添加により、シーリング用組成物の機械的強度は上昇するが、流動性が非常に低下するということが分かる。
このとき、Feからなる酸化鉄を含む第2フィラー330が添加された本実施形態Bでは、first shrinkage(TFS)が約280℃、softening point(TSP)が約434℃、half ball point(THPB)が約543℃と、Aよりは若干上昇したが、A’に比べては、温度が顕著に低くなった。それは、第2フィラー330の添加により、シーリング用組成物の機械的強度を補完しながらも、流動特性が非常に向上するということが分かる。
図6は、図5のシーリング用組成物と比較例との機械的強度を測定して示した表である。
図6を参照すれば、実施形態Bは、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置シーリング用組成物、比較例に提示されたAは、第1フィラー320のみを添加した場合である。図6では、それぞれ比較例Aと実施形態Bとを使用して、有機発光ディスプレイパネルを封止した後、パネルの機構強度を測定したものである。すなわち、封止されたパネルの接着強度と衝撃強度とを測定し、シーリング用組成物の封止能を比較評価した。ここで、衝撃強度(動的強度)とは、シーリング用組成物を、条件別にそれぞれ20個ずつパネル上端中央部分に、一定重さ(300g)を有する振り子を落下させ、パネルのシーリング部材300が破壊される高さから強度を算出する方式である。また、接着強度(静的強度)とは、パネル封止のエッジ部分をマウントで接着させた後、パネルを上下に引っ張りながら、シーリング部材300が破壊される力から強度を算出する方式である。
まず、衝撃強度の実験結果を見れば、比較例Aは、平均して7.65cmでディスプレイパネルのシーリング部材300が破壊された一方、第2フィラー330が含まれた実施形態Bでは、12.05cmの高さでディスプレイパネルのシーリング部材300が破壊されたということが分かる。すなわち、第2フィラー330を含む実施形態Bのシーリング用組成物が、比較例Aに比べ、外部衝撃に対して約2倍に近い衝撃強度の優秀性を示した。
また、接着強度の実験結果でも、比較例Aは、平均して6.04KgFの力でディスプレイパネルを引っ張ったとき、シーリング部材300が破壊された一方、第2フィラー330が含まれた実施形態Bでは、6.52KgFの力でディスプレイパネルを引っ張ったとき、シーリング部材300が破壊されたということが分かる。すなわち、第2フィラー330を含む実施形態Bのシーリング用組成物が、比較例Aに比べ、下部基板100と上部基板400とを接合させる能力が向上した。
以上、ディスプレイ装置シーリング用組成物、及びそれを含んだ有機発光ディスプレイ装置についてのみ主に説明したが、本発明は、それらに限定されるものではない。例えば、このようなディスプレイ装置シーリング用組成物、及びそれを含んだ有機発光ディスプレイ装置を製造するための有機発光ディスプレイ装置の製造方法も、本発明の範囲に属するものである。
図7ないし図9は、本発明の一実施形態に係わる有機発光ディスプレイ装置の製造方法を概略的に図示する断面図である。
図7を参照すれば、まず、ディスプレイ領域DAと、ディスプレイ領域DA外郭の周辺領域PAとを有する下部基板100を準備する段階を経る。このような下部基板100は、SiOを主成分とする透明なガラス材質からなってもよい。下部基板100は、必ずしもそれに限定されるものではなく、透明なプラスチック材から形成されてもよい。下部基板100を形成するプラスチック材は、絶縁性有機物でもあるが、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリアクリレート(PAR)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)からなるグループから選択される有機物でもある。
画像が下部基板100側に具現される背面発光型である場合、下部基板100は、透明な材質から形成されなければならない。しかし、画像が下部基板100の反対側に具現される前面発光型である場合、下部基板100は、必ずしも透明な材質から形成する必要はない。その場合、金属で下部基板100を形成することができる。金属で下部基板100を形成する場合、下部基板100は、鉄、クロム、マンガン、ニッケル、チタン、モリブデン、ステンレススチール(SUS)、Invar合金、Inconel合金及びKovar合金からなる群から選択された1以上を含んでもよいが、それらに限定されるものではなく、例えば、炭素も含まれてもよい。
下部基板100のディスプレイ領域DA上に、ディスプレイ部200を形成する段階を経る。ディスプレイ部200は、複数個の画素PXを含んで形成することができる。前述のように、それぞれの画素PXは、複数個の薄膜トランジスタTFTと、それに電気的に連結された有機発光素子240とを具備することができる。ディスプレイ部200の詳細な構造及び製造過程については、図3の説明を援用する。
次に、図8を参照すれば、下部基板100の周辺領域PA上に、シーリング用組成物300’を塗布する段階を経る。シーリング用組成物300’は、ガラス粒子310、セラミックス材料を含んだ第1フィラー320、及び酸化鉄を含んだ第2フィラー330を含んでもよい。
ガラス粒子310は、V系物質から形成され、詳細には、Vが30ないし50モル%、ZnOが5ないし30モル%、BaOが0ないし20モル%、TeOが0ないし30モル%、Nbが0ないし7モル%、Alが0ないし7モル%、SiOが0ないし7モル%、CuOが0ないし5モル%、MnOが0ないし5モル%、CaOが0ないし5モル%の組成比を有するように形成される。
このようなガラス粒子310は、物理的に高い熱膨張係数を有することになり、分子間の結合力も脆弱であって極めて弱い耐衝撃性を有する。従って、ガラス粒子310のこのような弱い耐衝撃性及び高い熱膨張係数を補償するために、ガラスフリットペーストを構成するとき、熱膨張係数が高いガラス粒子310に、熱膨張係数が相対的に低いセラミックス材料を含む第1フィラー320を添加する。
そのように、第1フィラー320は、基本的に、ガラス粒子310の熱膨張係数より低い熱膨張係数を有する物質であるならばよく、最適に構造的な安定性及び低い熱膨張係数を具現するために、熱膨張係数が(-90~50)×10-7/K以下の低熱膨張セラミックス材料を含んで形成される。このような物質としては、例えば、ジルコニウム(Zr)系セラミックス、コーディエライト、非晶質シリカ、ユークリプタイト、チタン酸アルミナ、スポジュメン、ウィレマイト、ムライト及びZWPなどが使用される。そのように、第1フィラー320をガラス粒子310と混合し、シーリング部材300の機械的な強度を向上させることができる。
しかし、そのように、ガラス粒子310に第1フィラー320を添加することにより、ガラス粒子310の弱い耐衝撃性が補完され、高い熱膨張係数の補償及び機械的な強度が向上するのに比べ、シーリング部材300が、下部基板100と上部基板400とを合着させるのに必要な流動性が低下するという問題点がある。
従って、本発明の実施形態による有機発光ディスプレイ装置においては、シーリング部材300に、第1フィラー320以外の酸化鉄を含む第2フィラー330を添加することにより、ガラス粒子310の特性を改善すると共に、第1フィラー320だけ添加した場合に発生しうる流動性イシューを画期的に補完することができる。
このような第2フィラー330は、酸化鉄を含んで形成され、第2フィラー330を形成する酸化鉄は、Feでもある。このような第2フィラー330は、直径が0.1ないし2μmである結晶性粒子によって形成される。
シーリング部材300は、前述のように、ガラス粒子310、第1フィラー320及び第2フィラー330を含んでもよい。その場合、シーリング部材300は、50ないし90重量%(wt%)のガラス粒子310、1ないし50重量%の第1フィラー320、1ないし5重量%の第2フィラー330を含んでもよく、望ましくは、70ないし85重量%のガラス粒子310、25ないし30重量%の第1フィラー320、1ないし3重量%の第2フィラー330を含んでもよい。
その後、図9を参照すれば、下部基板100上に、上部基板400を位置させた後、シーリング部材300を媒介にして、下部基板100と上部基板400とを接合する段階を経る。すなわち、下部基板100に形成されたシーリング部材300上に、上部基板400を位置させた後、シーリング部材300が形成された上部基板400に、レーザ500を照射し、上部基板400と下部基板100とを接合させることができる。図9には図示されていないが、シーリング部材300が形成された下部基板100にレーザを照射し、上部基板400と下部基板100とを接合させることもできる。
そのように、シーリング部材300が第1フィラー320以外に、酸化鉄から形成された第2フィラー330を含むことにより、シーリング部材300の機械的強度を改善させると共に、流動性を画期的に補完することができる。
本発明は、図面に図示された実施形態を参照して説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当該技術分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。
本発明のディスプレイ装置シーリング用組成物、それを含んだ有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法は、例えば、ディスプレイ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
100 下部基板
110 バッファ層
120 半導体層
130 ゲート絶縁膜
140 ゲート電極
150 層間絶縁膜
160d ドレイン電極
160s ソース電極
170 第1絶縁膜
180 第2絶縁膜
190 薄膜トランジスタ層
200 ディスプレイ部
210 画素電極
220 中間層
230 対向電極
240 有機発光素子
300 シーリング部材
300’ シーリング用組成物
310 ガラス粒子
320 第1フィラー
330 第2フィラー
400 上部基板
500 レーザ
CAP キャパシタ
DA ディスプレイ領域
PA 周辺領域
PX 画素
TFT 薄膜トランジスタ

Claims (16)

  1. ディスプレイ領域、及び前記ディスプレイ領域の外郭に周辺領域を有する下部基板と、
    前記下部基板の前記ディスプレイ領域上に配置されるディスプレイ部と、
    前記下部基板に対向し、前記ディスプレイ部の上部に配置される上部基板と、
    前記下部基板の前記周辺領域上に配置され、前記下部基板と前記上部基板とを接合しているシーリング部材と、を具備し、
    前記シーリング部材は、ガラス粒子、セラミックス材料を含んだ第1フィラー、及び流動性を改善する酸化鉄を含んだ第2フィラーを含み、
    前記ガラス粒子は、V系物質によって形成され、 が30ないし50モル%の組成比であり、
    前記酸化鉄は、結晶性粒子であり、直径が0.1ないし2μmであり、
    前記シーリング部材は、前記ガラス粒子を50ないし90重量%、前記第1フィラーを1ないし50重量%、前記第2フィラーを1ないし5重量%、含む、有機発光ディスプレイ装置。
  2. 前記第2フィラーに含まれた前記酸化鉄は、Feである、請求項1に記載の有機発光ディスプレイ装置。
  3. 前記第1フィラーは、熱膨張係数(CTE)が(-90~50)×10-7/Kの低熱膨張セラミックス材料を含む、請求項1または2に記載の有機発光ディスプレイ装置。
  4. 前記第1フィラーは、ジルコニウム(Zr)系セラミックス、コーディエライト、非晶質シリカ、ユークリプタイト、チタン酸アルミナ、スポジュメン、ウィレマイト及びムライトから構成された群から1種以上を含む、請求項1~3のいずれか一つに記載の有機発光ディスプレイ装置。
  5. 前記ガラス粒子は、ZnOが5ないし30モル%、BaOが0ないし20モル%、TeOが0ないし30モル%、Nbが0ないし7モル%、Alが0ないし7モル%、SiOが0ないし7モル%、CuOが0ないし5モル%、MnOが0ないし5モル%、CaOが0ないし5モル%の組成比である、請求項1~4のいずれか一つに記載の有機発光ディスプレイ装置。
  6. ディスプレイ領域、及び前記ディスプレイ領域の外郭に周辺領域を有する下部基板を準備する段階と、
    前記下部基板の前記ディスプレイ領域上に、ディスプレイ部を形成する段階と、
    前記下部基板の前記周辺領域上に、ガラス粒子、セラミックス材料を含んだ第1フィラー、及び流動性を改善する酸化鉄を含んだ第2フィラーを含むシーリング用組成物を形成する段階と、
    前記下部基板上に上部基板を位置させた後、前記シーリング用組成物を媒介にして、前記下部基板と前記上部基板とを接合する段階と、を含み、
    前記ガラス粒子は、V系物質によって形成され、 が30ないし50モル%の組成比であり、
    前記酸化鉄は、結晶性粒子であり、直径が0.1ないし2μmであり、
    前記シーリング用組成物は、前記ガラス粒子を50ないし90重量%、前記第1フィラーを1ないし50重量%、前記第2フィラーを1ないし5重量%、含む、有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
  7. 前記第2フィラーに含まれた前記酸化鉄は、Feである、請求項6に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
  8. 前記第1フィラーは、熱膨張係数(CTE)が(-90~50)×10-7/Kの低熱膨張セラミックス材料を含む、請求項6または7に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
  9. 前記第1フィラーは、ジルコニウム(Zr)系セラミックス、コーディエライト、非晶質シリカ、ユークリプタイト、チタン酸アルミナ、スポジュメン、ウィレマイト及びムライトから構成された群から1種以上を含む、請求項6~8のいずれか一つに記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
  10. 前記ガラス粒子は、ZnOが5ないし30モル%、BaOが0ないし20モル%、TeOが0ないし30モル%、Nbが0ないし7モル%、Alが0ないし7モル%、SiOが0ないし7モル%、CuOが0ないし5モル%、MnOが0ないし5モル%、CaOが0ないし5モル%の組成比である、請求項6~9のいずれか一つに記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
  11. 前記下部基板と前記上部基板とを接合する段階は、前記シーリング用組成物が形成された前記上部基板または前記下部基板にレーザを照射し、前記下部基板と前記上部基板とを接合する段階である、請求項6に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
  12. が30ないし50モル%の組成比である系のガラス粒子と、
    セラミックス材料を含む第1フィラーと、
    流動性を改善する酸化鉄を含む第2フィラーと、を具備し、
    前記ガラス粒子は、V系物質によって形成され、
    前記酸化鉄は、結晶性粒子であり、直径が0.1ないし2μmであり、
    前記ガラス粒子を50ないし90重量%、前記第1フィラーを1ないし50重量%、前記第2フィラーを1ないし5重量%、含むディスプレイ装置シーリング用組成物。
  13. 前記第2フィラーに含まれた前記酸化鉄は、Feである、請求項12に記載のディスプレイ装置シーリング用組成物。
  14. 前記第1フィラーは、熱膨張係数(CTE)が(30~90)×10-7/Kの低熱膨張セラミックス材料を含む、請求項12または13に記載のディスプレイ装置シーリング用組成物。
  15. 前記第1フィラーは、ジルコニウム(Zr)系セラミックス、コーディエライト、非晶質シリカ、ユークリプタイト、チタン酸アルミナ、スポジュメン、ウィレマイト及びムライトから構成された群から1種以上を含む、請求項12~14のいずれか一つに記載のディスプレイ装置シーリング用組成物。
  16. 前記ガラス粒子は、ZnOが5ないし30モル%、BaOが0ないし20モル%、TeOが0ないし30モル%、Nbが0ないし7モル%、Alが0ないし7モル%、SiOが0ないし7モル%、CuOが0ないし5モル%、MnOが0ないし5モル%、CaOが0ないし5モル%の組成比である、請求項12~15のいずれか一つに記載のディスプレイ装置シーリング用組成物。
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