JP2004031317A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセルが定義され、相互接するように配置された第1基板110、第2基板130において、第1基板上にサブピクセル単位で形成された複数個のスイッチング素子を含むアレー素子112と;第2基板下部に配置された、青色光を赤、緑、青三原色に変換させる赤、緑、青色変換層132a,132b,132cを有する色変換部136と;色変換部下部に配置された、透光性を有する導電性物質からなる第1電極140と;第1電極下部に配置された、青色発光層を有する有機電界発光層144と;有機電界発光層下部においてサブピクセル単位でパターン化された第2電極146と;スイッチング素子及び第2電極が対応する位置に形成され、スイッチング素子及び第2電極を電気的に連結させる電気的コネクタ148とを含む有機電界発光素子。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は有機電界発光素子(Organic Electroluminescent Device)に係り、特に上部発光方式のアクティブマトリックス型有機電界発光素子に関する。
【0002】
【関連技術】
新しい平板ディスプレー素子のうちの一つである有機電界発光素子は、自己発光型であるために液晶表示装置に比べて視野角、コントラストなどが優秀であり、バックライトが要らないために軽量薄形が可能であって、消費電力側面でも有利である。そして、直流低電圧駆動が可能であって応答速度が速くて、全部固体であるために外部衝撃に強くて使用温度範囲も広い。さらに製造費用の面でも低廉であるという長所を有している。
【0003】
特に、前記有機電界発光素子の製造工程は、液晶表示装置(LCD)やプラズマ表示装置(PDP)の場合と異なり蒸着及びカプセル封止装備が殆ど全体を占めているために、工程が非常に単純である。
【0004】
これまで、このような有機電界発光素子の駆動方式として別途のスイッチング素子を備えないパッシブマトリックス型が主に利用されていた。
【0005】
しかし、前記パッシブマトリックス方式では走査線と信号線が交差しながらマトリックス状に素子を構成しており、各々のピクセルを駆動するために走査線を時間によって順次に駆動するので、要求される平均輝度を示すためには平均輝度にライン数を掛け合わせただけの瞬間輝度を出さなければならない。
【0006】
しかし、アクティブマトリックス方式においては、ピクセルをオン/オフするスイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT)をサブピクセル別に配置して、この薄膜トランジスタと連結された第1電極はサブピクセル単位でオン/オフさせて、この第1電極と接する第2電極が共通電極になる。
【0007】
そして、前記アクティブマトリックス方式においては、ピクセルに印加された電圧がストレージキャパシタに充電されていて、その次のフレーム信号が印加される時まで電源を印加することによって、走査線数に関係なく1画面期間引続き駆動する。
【0008】
したがって、アクティブマトリックス方式によると低い電流を印加しても同一な輝度を示すので低消費電力、高精細、大型化が可能な長所を有する。
【0009】
以下、このようなアクティブマトリックス型有機電界発光素子の基本的な構造及び動作特性について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0010】
図1は、一般的なアクティブマトリックス型有機電界発光素子の基本ピクセル構造を示した図面である。
【0011】
図示したように、第1方向に走査線GLが形成されていて、この第1方向と交差する第2方向に相互に一定間隔離隔された信号線SL及び電力供給ラインPLが形成されていて、一つのサブピクセル領域を定義する。
【0012】
前記走査線GLと信号線SLの交差地点にはアドレッシングエレメントであるスイッチング薄膜トランジスタT1が形成されていて、このスイッチング薄膜トランジスタT1及び電力供給ラインPLと連結されてストレージキャパシタCSTが形成されている。このストレージキャパシタCST及び電力供給ラインPLと連結されて、電流源エレメントである駆動薄膜トランジスタT2が形成されていて、この駆動薄膜トランジスタT2と連結されて有機電界発光ダイオードEDが構成されている。
【0013】
この有機電界発光ダイオードEDは、有機発光物質に順方向の電流を供給すれば、正孔提供層である陽極と電子提供層である陰極間のP−N接合部分を通して電子と正孔が移動しながら相互に結合する。前記電子−正孔結合は前記電子と正孔が各々離れているときより小さいエネルギーを有するので、電子と正孔が結合しながらエネルギーを発散する。このとき発生するエネルギー差によって光を放出する原理を利用するものである。すなわち、有機電界発光素子は電子と正孔の再結合により発生するエネルギーを利用して光を発散するものである。
【0014】
前記有機電界発光素子は、有機電界発光ダイオードを通して発光された光の透過方向によって上部発光方式(top emission type)と下部発光方式(bottom emission type)に分けられる。
【0015】
図2は関連技術における下部発光方式有機電界発光素子の概略的な断面図であって、赤、緑、青サブピクセルで構成される一つのピクセル領域を中心に図示した。
【0016】
図示したように、第1基板10及び第2基板30が相互に接するように配置されていて、第1基板10、第2基板30の縁部はシールパターン40により封止されている。第1基板10の透明基板1上部にはサブピクセル別に薄膜トランジスタTが形成されていて、薄膜トランジスタTと連結されて第1電極12が形成されている。薄膜トランジスタT及び第1電極12の上部には薄膜トランジスタTと連結されて第1電極12と対応するように配置される赤、緑、青カラーの発光物質を含む有機電界発光層14が形成されていて、有機電界発光層14上部には第2電極16が形成されている。前記第1電極12、第2電極16は有機電界発光層14に電界を印加する役割を有する。
【0017】
そして、前述したシールパターン40により第2電極16と第2基板30間は一定間隔離隔されており、図面に示さなかったが、第2基板30の内部面には外部からの水分を遮断する吸湿剤及び該吸湿剤と第2基板30間の接着のための半透性テープが含まれる。
【0018】
一例として、下部発光方式構造において前記第1電極12を陽極として、第2電極16を陰極として構成する場合、第1電極12は透明導電性物質で構成し、第2電極16は仕事関数が低い金属物質で構成する。このような条件下で前記有機電界発光層14は第1電極12と接する層から正孔注入層14a、正孔輸送層14b、発光層14c、電子輸送層14dの順序に積層された構造をなす。このとき、前記発光層14cはサブピクセル別に赤、緑、青カラーを具現する発光物質が順序どおり配置された構造を有する。
【0019】
図3は、前記図2の下部発光方式有機電界発光素子の一つのサブピクセル領域についての拡大断面図である。
【0020】
図示したように、透明基板1上には半導体層62、ゲート電極68、ソース電極80及びドレイン電極82が順序どおり形成されて薄膜トランジスタ領域をなしており、ソース電極80及びドレイン電極82には図示しなかった電源供給ラインで形成されたパワー電極72及び有機電界発光ダイオードEが各々連結されている。そして、前記パワー電極72と対応する下部には絶縁体が介在した状態で前記半導体層62と同一物質からなるキャパシタ電極64を配置してあり、これらが対応する領域はストレージキャパシタ領域をなす。前記有機電界発光ダイオードE以外の薄膜トランジスタ領域及びストレージキャパシタ領域に形成された素子はアレー素子Aをなす。
【0021】
前記有機電界発光ダイオードEは、有機電界発光層14が介在した状態で相互に対向した第1電極12及び第2電極16で構成される。前記有機電界発光ダイオードEは自己発光による光を外部に放出させる発光領域に配置する。
【0022】
このように、既存の有機電界発光素子は、アレー素子Aと有機電界発光ダイオードEが同一基板上に積層された構造からなることを特徴とした。
【0023】
図4は、これまでの有機電界発光素子の製造工程についての工程流れ図である。
【0024】
st1は、第1基板上にアレー素子を形成する段階である。前記第1基板は透明基板(図3の1)を指称するものであって、st1は第1基板上に走査線と、該走査線と交差して相互に一定間隔離隔される信号線及び電力供給線と、走査線及び信号線と交差する地点に形成されるスイッチング薄膜トランジスタ、及び走査線及び電力供給線が交差する地点に形成される駆動薄膜トランジスタを含むアレー素子を形成する段階を含む。
【0025】
st2は、有機電界発光ダイオードの第1構成要素である第1電極を形成する段階である。第1電極は駆動薄膜トランジスタと連結されてサブピクセル別にパターン化される。
【0026】
st3は、前記第1電極上部に有機電界発光ダイオードの第2構成要素である有機電界発光層を形成する段階である。前記第1電極を陽極として構成する場合に、前記有機電界発光層は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層順で積層構成されうる。もしも第1電極が陰極である場合にはこのような積層順序は逆にすることができる。
【0027】
st4では前記有機電界発光層上部に有機電界発光ダイオードの第3構成要素である第2電極が形成される。前記第2電極は共通電極として基板全面に形成される。
【0028】
st5は、もう一方の基板である第2基板を利用して第1基板をカプセル封止する段階である。この段階では第1基板を外部衝撃から保護して外気流入による有機電界発光層の損傷を防止するために、第1基板の外郭を第2基板でカプセル封止するが、この際前記第2基板の内部面に吸湿剤を含めることができる。
【0029】
このように、既存の下部発光方式有機電界発光素子は、アレー素子及び有機電界発光ダイオードが形成された基板と別途のカプセル封止用基板(例えば第2基板)の合着を通して素子を製作した。この場合、アレー素子の収率と有機電界発光ダイオードの収率の積が有機電界発光素子の収率を決定するために、既存の有機電界発光素子構造においては後半工程に該当する有機電界発光ダイオード工程により全体工程収率が大幅に制限される問題点があった。例えば、アレー素子が良好に形成されたとしても、1000Å程度の薄膜を用いる有機電界発光層の形成時に異物やその他ほかの要素により不良が発生するようになれば、有機電界発光素子全体は不良等級と判定される。これにより、良品のアレー素子を製造するのに必要とされた諸般経費及び材料費の損失を招き、生産収率が低下する問題点があった。
【0030】
そして、下部発光方式は、カプセル封止による安全性及び工程の自由度が高い反面、開口率の制限があって高解像度製品に適用し難い問題点がある。すなわち、前に説明したように、第1基板には走査線及び信号線のような金属ラインと薄膜トランジスタが形成されているので、有機電界発光ダイオードから発生した光が遮断される場合が発生する。これに反し、上部発光方式は薄膜トランジスタ設計が容易であって開口率向上が可能であるために製品寿命の面で有利である。しかし、既存の上部発光方式構造においては有機電界発光層上部に通常的に陰極を配置するによって材料選択幅が狭まって、この制限的に選択された材料のために透過度が制限されて光効率が低下する問題が発生する。光透過度の低下を最小化するために薄膜型保護膜を構成しなければならない場合も発生するが、このときは外気を十分に遮断できない問題がある。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】
前記問題点を解決するために、本発明では生産収率が向上された高解像度/高開口率構造アクティブマトリックス型有機電界発光素子を提供することを目的にする。このために、本発明ではアレー素子と有機電界発光ダイオードを相異なる基板に製作することを特徴とする。
【0032】
また、本発明では有機電界発光層を含む基板における工程を単純化することをまた一つの目的にし、このためにフルカラー有機電界発光素子を製作するための様々なカラー化方法のうち、シャドウマスク工程の省略で工程を単純化させている。また、本発明では光効率が比較的高いCCM(color changing medium)カラー化方法を利用する。このCCM方式においては、基板と有機電界発光素子用第1電極間に短波長光を赤、緑、青三原色に変換させる色変換層を介在して、その上部に短波長発光層を含む有機電界発光層を構成する方法でフルカラーを具現することを特徴とする。
【0033】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第1特徴では、赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセルが定義され、相互に接するように配置された第1基板、第2基板において、前記第1基板上にサブピクセル単位で形成された複数個のスイッチング素子を含むアレー素子と;前記第2基板下部に配置されていて、青色光を赤、緑、青三原色に変換させる赤、緑、青色変換層を有する色変換部と;前記色変換部下部に配置された、透光性を有する導電性物質からなる第1電極と;前記第1電極下部に配置された、青色発光層を有する有機電界発光層と;前記有機電界発光層の下部においてサブピクセル単位でパターン化された第2電極と;前記スイッチング素子及び第2電極が対応する位置に形成されており、前記スイッチング素子及び第2電極を電気的に連結させる電気的コネクタとを含む有機電界発光素子を提供する。
【0034】
前記第1電極の下部には、前記有機電界発光層及び第2電極をサブピクセル単位でパターン化させる隔壁をサブピクセル間の境界部に配置し、前記第2電極はシャドウマスクを利用した蒸着工程によりパターン化されることを特徴とする。
【0035】
そして、前記電気的コネクタをなす物質は延性を帯びており、抵抗率値が低い金属物質から選択されることを特徴とする。
【0036】
前記第1電極は、陰極であって、前記第2電極は陽極であり、前記第2電極は不透明金属物質から選択されることを特徴とする。
【0037】
前記アレー素子には、前記スイッチング素子と連結され、前記電気的コネクタと直接的に連結される電極連結パターンを含み、前記スイッチング素子は、半導体層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極からなり、前記電極連結パターンはソース電極及びドレイン電極のうちのいずれか一つの電極に該当することを特徴とし、前記有機電界発光層は電子、正孔のうちのいずれか一つを輸送または注入する有機物質層をさらに含んでおり、前記有機電界発光素子は、前記有機電界発光層から発光された光を第1電極の方に発光させる上部発光方式有機電界発光素子であることを特徴とする。
【0038】
前記色変換部は、前記赤、緑、青色変換層のカラー別境界部に配置するブラックマトリックスをさらに含んでいて、前記色変換部と第1電極間の区間には平坦化層がさらに含まれることを特徴とする。
【0039】
本発明の第2特徴では、赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセルが定義された第1基板、第2基板を備える段階と;前記第1基板上部にサブピクセル別にスイッチング素子を有するアレー素子を形成する段階と;前記アレー素子上部に、前記スイッチング素子と連結される電気的コネクタを形成する段階と;前記第2基板上に、赤、緑、青色変換層を有する色変換部を形成する段階と;前記色変換部上部に平坦化層を形成する段階と;前記平坦化層上部に透光性を有する第1電極を形成する段階と;前記第1電極上部のサブピクセル別境界部に隔壁を形成する段階と;前記隔壁間の区間に青色発光層を有する有機電界発光層及び第2電極を順序どおり形成する段階と;前記電気的コネクタと第2電極を連結して、前記第1基板、第2基板を電気的に連結させる段階を含む有機電界発光素子の製造方法を提供する。
【0040】
本発明の第3特徴では、赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセルが定義された第1基板、第2基板を備える段階と;前記第1基板上部にサブピクセル別にスイッチング素子を有するアレー素子を形成する段階と;前記アレー素子上部に、前記スイッチング素子と連結される電気的コネクタを形成する段階と;前記第2基板上に、赤、緑、青色変換層を有する色変換部を形成する段階と;前記色変換部上部に平坦化層を形成する段階と;前記平坦化層上部に透光性を有する第1電極を形成する段階と;前記第1電極上部に青色発光層を有する有機電界発光層を形成する段階と;前記有機電界発光層上部にサブピクセル単位で第2電極を形成する段階と;前記電気的コネクタと第2電極を連結して、前記第1基板、第2基板を電気的に連結させる段階とを含む有機電界発光素子の製造方法を提供する。
【0041】
前記第1基板、第2基板を電気的に連結させる段階前に、前記第1基板、第2基板のうちのいずれか一つの基板の縁部にシールパターンを形成する段階を含み、前記第1基板、第2基板を電気的に連結させる段階においては前記シールパターンを利用して前記第1基板、第2基板を合着させる段階を含むことを特徴とし、前記色変換部を形成する段階では、サブピクセル間の境界部にブラックマトリックスを形成する段階と、前記ブラックマトリックスをカラー別境界部にして赤、緑、青色変換層を順序どおり形成する段階を含むことを特徴とする。
【0042】
そして、前記第2電極を形成する段階では、シャドウマスクを利用して第2電極物質をサブピクセル単位で蒸着する段階を含むことを特徴とする。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による望ましい実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【0044】
<実施例1>
第1実施例では前述したCCM方式でフルカラーを具現して、電極分離用隔壁を利用して第2電極を形成して、別途のシャドウマスク工程が省略された実施例に関する。
【0045】
図5は、本発明の第1実施例による上部発光方式有機電界発光素子の概略的な断面図であって、説明の便宜上一つのピクセル領域を中心に図示する。
【0046】
図示したように、第1基板110及び第2基板130が相互に接するように配置されており、前記第1基板110の透明基板100上部にはアレー素子112が形成されている。第2基板130の透明基板100下部にはサブピクセル単位で赤、緑、青色変換層132a、132b、132cが順序どおり配列されている。赤、緑、青色変換層132a、132b、132cのカラー別境界部にはカラー別色干渉及び光漏れ現象を防止するためのブラックマトリックス134が形成されていて、前述した赤、緑、青色変換層132a、132b、132c及びブラックマトリックス134は色変換部136を構成する。色変換部136の下部には平坦化層138が形成されていて、平坦化層138下部には共通電極として利用される透過性を有する導電性物質からなる第1電極140が形成されている。第1電極140下部にはサブピクセル間の境界部に絶縁物質からなる台形状の隔壁142が形成されており、隣接する隔壁142間に定義されるサブピクセル領域内には有機電界発光層144及び第2電極146をサブピクセル単位で独立させて配置する。
【0047】
そして、前述した色変換部136には色変換層132a、132b、132cの代わりに赤、緑、青カラーフィルタを含めることができる。
【0048】
前記隔壁142は、第2電極146をサブピクセル別にパターン化するための構造物に該当するので、第2電極146から第1電極140の方に上広下狭構造を有する台形形態であることが望ましい。
【0049】
そして、前記第1基板110、第2基板130の縁部には該第1基盤110、第基板130間に一定なセルギャップを維持し、二基板を合着させるためにシールパターン160を配置する。
【0050】
また、前記第1基板110のアレー素子112は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ112aと該薄膜トランジスタ112aと連結された電極連結パターン112bを含む。前記第1基板110の電極連結パターン112bと前記第2基板130の第2電極146を電気的に連結させるための電気的コネクタ148がサブピクセル単位で形成されていて、各サブピクセルには電極連結パターン112bと第2電極146が相互に対応する位置に形成されたことを特徴とする。
【0051】
そして前記電極連結パターン112bは、薄膜トランジスタ112aをなす図示しなかったソース電極またはドレイン電極のうちのいずれか一つの電極で構成するか、または別途の伝導性物質で構成することができ、前記薄膜トランジスタ112aは有機電界発光ダイオードEと連結される駆動用薄膜トランジスタに該当する。
【0052】
前記第1電極140、第2電極146と、該第1電極140、第電極146間に介在した有機電界発光層144は、有機電界発光ダイオードEを構成し、有機電界発光層144は赤、緑、青色カラーのうち最も高いエネルギーを有する青色を発散する青色カラー発光物質を含むことを特徴とする。この有機電界発光層144の多層構造は陽極及び陰極の配置構造によって定まるものであって、一例として、第1電極140を陽極、第2電極146を陰極として構成する場合には、第1電極140と接する層から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を順序どおり配置する多層構造を有し、前記有機電界発光層を低分子物質で構成する場合には別途の正孔輸送層及び電子輸送層は省略されうる。
【0053】
そして前記第2電極146と電極連結パターン112b間の区間には第2電極146と薄膜トランジスタ112aを連結させる電気的コネクタ148が形成されている。前記電気的コネクタ148は伝導性物質から選択され、望ましくは延性を帯びて抵抗率値が小さい金属物質から選択されることが望ましい。このような電気的コネクタ148は第1基板110のアレー素子112工程で形成することができる。
【0054】
そして本発明では有機電界発光層144から発光された光を第2基板130の方に発光させる上部発光方式であることを特徴とする。これにより、前記第1電極140は光透過性を有する導電性物質から選択され、一例として前記第1電極140を陽極として構成する場合、仕事関数値が小さい金属物質から選択されることが望ましい。このために、前記有機電界発光層144と接する陽極用第1電極140の物質層は仕事関数値が低い半透明金属物質を薄膜で形成することが望ましい。前記半透明金属物質としてはアルミニウム、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−安息香酸塩合金のうちのいずれか一つから選択されることが望ましい。そして、前記第2電極146は発光方向の後面に配置する電極であるために、不透明金属物質から選択されることが望ましい。また、前記第1基板110、第2基板130間の離隔空間Iは不活性気体雰囲気とすることが望ましい。
【0055】
図6は、前記図5による上部発光方式有機電界発光素子の一つのサブピクセル部に対する拡大図であって、アレー素子に対する積層構造の一例を中心に図示した。
【0056】
図示したように、第1基板110、第2基板130が相互に接するように配置されていて、第1基板110の透明基板100上にはバッファ層162が形成されている。バッファ層162上には半導体層164が形成されていて、半導体層164の中心部にはゲート絶縁膜166、ゲート電極168が順序どおり形成されている。ゲート電極168を覆う基板全面には前記半導体層164の両側部を露出させる第1コンタクトホール170、第2コンタクトホール172を共通的に有する第1保護層174、第2保護層176が形成されていて、該第1保護層174、第2保護層176の上部には第1コンタクトホール170、第2コンタクトホール172を通して半導体層164と接触するソース電極178及びドレイン電極180が形成されている。ソース電極178及びドレイン電極180の上部にはドレイン電極180を一部露出させる第3コンタクトホール182を有する第3保護層184が形成されている。
【0057】
そして、前記第3保護層184を通してドレイン電極180と連結され、前記第1基板110、第2基板130と直交する方向に電気的コネクタ148が形成されている。
【0058】
前記第2基板130の透明基板100下部には色変換部136、平坦化層138、第1電極140、有機電界発光層144、第2電極146が順序どおり形成されている。前述したドレイン電極180と対応する位置の第2電極146は電気的コネクタ148と連結されて、第1基板110のドレイン電極180と電気的に連結されるように構成される。
【0059】
すなわち、前記実施例はドレイン電極180を電極連結パターン(前記図5の112b)に利用する場合である。しかし、本発明による電極連結パターン(前記図5の112b)は前記ドレイン電極180に限らず半導体層164を構成する不純物タイプ(n型またはp型)によって変更されうる。一例として、第1電極及び第2電極が各々陰極及び陽極をなしており、陽極である第2電極と薄膜トランジスタを連結する場合、薄膜トランジスタの半導体層は正孔をキャリアとするp型半導体層で構成しなければならない。
【0060】
図面で詳細に提示しなかったが、前記ゲート電極と連結されて走査線が形成され、走査線と交差して相互に一定間隔離隔されて信号線及び電力供給線が形成され、走査線及び信号線が交差する地点にはスイッチング薄膜トランジスタが形成され、その他に各サブピクセル別にストレージキャパシタを含む。
【0061】
図7は、本発明の第1実施例による上部発光方式有機電界発光素子の製造方法に対する工程流れ図である。
【0062】
ST1では、赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセル領域が定義された第1基板、第2基板を備える段階と、前記第1基板上にアレー素子を形成する段階を含む。この段階は第1基板上にバッファ層を形成する段階と、バッファ層上部に半導体層及びキャパシタ電極を形成する段階と、半導体層上部にゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、前記キャパシタ電極上部に配置して前記ソース電極と連結されるパワー電極を形成する段階を含む。
【0063】
そして、前記アレー素子形成段階ではソース電極及びドレイン電極のうちのいずれか一つの電極と連結される一定高さを有する電気的コネクタを形成する段階を含むことが望ましい。なぜなら、有機電界発光ダイオード基板に電気的コネクタを形成するようにすれば、電気的コネクタの形成時に要求されるフォトエッチング工程が有機電界発光層に損傷を与えることがあるためである。
【0064】
ST2は、前記第2基板上に色変換部及び平坦化層を形成する段階である。この段階では、サブピクセル別境界部にブラックマトリックスを形成する段階と、ブラックマトリックス間の区間に赤、緑、青色変換層を順序どおり形成する段階を含み、前記色変換部は既存の液晶表示装置用カラーフィルタ工程に利用される顔料分散法などを適用することができる。そして、前記赤、緑、青色変換層は赤、緑、青カラーフィルタを含むことができ、この場合成膜順序はブラックマトリックス、カラーフィルタ、色変換層の順に進められることが望ましい。前記平坦化層は別途の保護層を含む二重層以上の多層構造で構成することもできる。
【0065】
次に、ST3では前記平坦化層下部に第1電極を形成する段階であって、特に第1電極をなす物質は光透過性を有する導電性物質から選択されることが望ましい。
【0066】
そして、ST4ではサブピクセル間の境界部に絶縁物質を利用して隔壁を形成する段階である。前記隔壁は第2基板上から台形の上広下狭構造を有するように形成することが望ましい。
【0067】
次に、ST5では隔壁内に有機電界発光層及び第2電極を順序どおり形成することによって、有機電界発光層及び第2電極をサブピクセル単位でパターン化する段階である。前記有機電界発光層は前述した赤、緑、青色変換層に青色光を提供して赤、緑、青三原色に変換されることができるように青色発光層と、電子及び正孔を伝達する高分子または低分子有機物質層を含むことを特徴とする。
【0068】
そして、ST6では第1基板、第2基板のうちのいずれか一つの基板の縁部にシールパターンを形成する段階と、第1基板に形成された電気的コネクタと第2基板の第2電極を連結させて、第1基板、第2基板を電気的に連結させると同時に前述したシールパターンを利用して第1基板、第2基板を合着させる段階である。さらに詳細に説明すれば、前記電気的コネクタは第1基板上に形成された駆動用薄膜トランジスタと第2基板の有機電界発光ダイオードを電気的に連結する役割を有する。そして、この段階では第1基板、第2基板間の離隔空間を不活性気体雰囲気にする工程を含む。
【0069】
前述したように、第1基板、第2基板を電気的コネクタで連結させると同時に第1基板、第2基板を合着させて、第1基板、第2基板の離隔空間を不活性気体雰囲気にする一連の工程はカプセル封止工程に定義されうる。
【0070】
このカプセル封止段階では、外部水分が有機電界発光層に流入することを防止する吸湿剤を構成することができるが、既存と異なりシールパターンと近接した内部で、第1基板、第2基板のうちのいずれか一つの基板に付着させるか、またはシールパターンと平行した柱状で形成することができる。
【0071】
以上で説明したように、これまでの有機電界発光素子は、アレー素子製造段階と有機電界発光ダイオード製造段階のうちのいずれかの工程で不良が発生しても有機電界発光素子パネル全体が不良処理されるが、本発明ではアレー基板と有機電界発光ダイオード基板各々に対する検査工程を経て良品の二基板を合着するので製品不良率を低くすることができて生産管理効率性を高めることができる。
【0072】
また図5乃至図7で説明したように、隔壁が各々のサブピクセル領域を区分づけることができるように形成されるので、有機電界発光層及び第2電極は自動的にパターンされて各々のサブピクセル領域に安着する。それゆえ、フルカラー有機電界発光素子を提供するにおいて別途のシャドウマスク工程が要らなくなる。また、青色を発散する有機電界発光層から発散された光を色変換層で赤、緑、青三原色に変換するCCM方式でカラーを具現するによって、既存のシャドーマスク方式より工程を単純化することができて、発光層を青色短波長発光層で構成することができるので有機電界発光層製造工程も単純化させることができる。
【0073】
<実施例2>
図8は、本発明の第2実施例による上部発光方式有機電界発光素子の1ピクセル部の断面図であって、前記第1実施例を示した図5と重複する部分についての説明は省略する。
【0074】
図示したように、第1基板210、第2基板230が相互に接するように配置されていて、第1基板210上部には薄膜トランジスタ212a及び該薄膜トランジスタ212aと連結された電極連結パターン212bを含むアレー素子212がサブピクセル単位で形成されている。第2基板230下部には赤、緑、青色変換層232a、232b、232c及び赤、緑、青色変換層232a、232b、232cのカラー別境界部に配置するブラックマトリックス234からなる色変換部236が形成されている。色変換部236下部には平坦化層238が形成されていて、平坦化層238下部には第1電極240、有機電界発光層244が順序どおり形成されている。有機電界発光層244下部にはサブピクセル単位で第2電極246が形成されている。前記第1電極240、第2電極246と該第1電極240、第2電極246間に介在した有機電界発光層244は有機電界発光ダイオードEをなす。
【0075】
そして、第1基板210の電極連結パターン212bと、第2基板230の第2電極246は相互に対応する位置で電気的コネクタ248により連結されていて、第1基板210、第2基板230の縁部はシールパターン260により封止されている。
【0076】
本実施例では、サブピクセル単位で第2電極246をパターン化する場合において隔壁の代わりにシャドウマスクを利用することを特徴とする。
【0077】
そして、本実施例によるアレー素子212の具体的な積層構造は、前述した第1実施例構造を適用することができる。
【0078】
図9は、本発明の第2実施例による図8の上部発光方式有機電界発光素子の製造工程の工程流れ図であって、前記図7と重複する部分についての説明は簡略にする。
【0079】
ST1は、赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセル領域が定義された第1基板、第2基板を備える段階と、前記第1基板上に薄膜トランジスタを含むアレー素子を形成する段階である。また、ST1は前記薄膜トランジスタと連結される電気的コネクタを形成する段階を含む。言い換えれば、この段階は第1基板上にバッファ層を形成する段階と、バッファ層上部に半導体層及びキャパシタ電極を形成する段階と、半導体層上部にゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、前記キャパシタ電極上部に配置して前記ソース電極と連結されるパワー電極を形成する段階とを含む。
【0080】
ST2は、前記第2基板上に色変換部及び平坦化層を形成する段階である。第1実施例でも説明したように、この段階はサブピクセル別境界部にブラックマトリックスを形成する段階と、ブラックマトリックス間の区間に赤、緑、青色変換層を順序どおり形成する段階を含む。前記色変換部は既存の液晶表示装置用カラーフィルタ工程に利用される顔料分散法などを適用することができる。そして、前記赤、緑、青色変換層は赤、緑、青カラーフィルタを含むことができ、この場合成膜順序はブラックマトリックス、カラーフィルタ、色変換層順に進められることが望ましい。前記平坦化層は別途の保護層を含む二重層以上の多層構造で構成することもできる。
【0081】
ST3では前記平坦化層下部に第1電極を形成する段階として、特に第1電極をなす物質は光透過性を有する導電性物質から選択することが望ましい。
【0082】
そして、ST4は第1電極上部に青色短波長発光層を有する有機電界発光層を形成する段階である。有機電界発光層から発散された青色光は色変換層により赤、緑、青色に変わるようになる。
【0083】
ST5は有機電界発光層上部にサブピクセル単位で第2電極を形成する段階である。この段階はシャドウマスクを利用して第2電極物質をサブピクセル単位で蒸着して形成する段階である。
【0084】
そして、ST6は第1基板、第2基板のうちのいずれか一つの基板にシールパターンを形成する段階と、第1基板、第2基板を電気的コネクタを利用して連結させると同時に、前述したシールパターンを利用して第1基板、第2基板を合着させる段階を含む。さらに詳細に説明すれば、前記電気的コネクタは第1基板上に形成された駆動用薄膜トランジスタと第2基板の有機電界発光ダイオードを電気的に連結する役割を有する。そして、この段階では第1基板、第2基板間の離隔空間を不活性気体雰囲気にする工程を含む。前述したように、第1基板、第2基板を電気的コネクタで連結させると同時に第1基板、第2基板を合着させて、第1基板、第2基板の離隔空間を不活性気体雰囲気にする一連の工程はカプセル封止工程に定義されうる。
【0085】
このように、本発明による有機電界発光素子の製造工程によると、アレー素子と有機電界発光ダイオードを相異なる基板に独立的に製作した次にカプセル封止をするために、各基板に対する検査工程後良品に対する基板間の合着により既存のアレー素子基板上に有機電界発光ダイオードを構成する製品より工程安全性及び製品の収率を向上させることができる。
【0086】
また、上部発光方式でありながら最上部面が透明基板をなすので、開口率が向上された構造でありながら外部圧力に対して安定的である。アレー素子基板の薄膜トランジスタ設計を容易にすることができるために、高開口率/高解像度構造が可能であって、製品の寿命側面でも有利になる。
【0087】
本発明は前記実施例に限らず、本発明の趣旨に外れない限度内で多様に変更して実施できる。
【0088】
【発明の効果】
以上のように、本発明による有機電界発光素子によると次のような効果を有する。
【0089】
第一に、生産収率及び生産管理効率を向上させることができて、製品寿命を増やすことができる。
【0090】
第二に、上部発光方式であるために薄膜トランジスタ設計が容易になり高開口率/高解像度具現が可能である。
【0091】
第三に、CCM方式でカラーを具現するために、工程を単純化させることができて、光損失を最少化させることができる。
【0092】
第四に、上部発光方式でありながらカプセル封止構造であるために、外気に対して安定した製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なアクティブマトリックス型有機電界発光素子の基本ピクセル構造を示した回路図。
【図2】関連技術における下部発光方式有機電界発光素子についての概略的な断面図。
【図3】前記図2の有機電界発光素子の1サブピクセル領域についての拡大断面図。
【図4】関連技術における有機電界発光素子の製造工程についての工程流れ図。
【図5】本発明の第1実施例による上部発光方式有機電界発光素子についての概略的な断面図。
【図6】前記図5による上部発光方式有機電界発光素子の1サブピクセルの一部領域についての拡大図。
【図7】本発明の第1実施例による有機電界発光素子の製造工程についての工程流れ図。
【図8】本発明の第2実施例による上部発光方式有機電界発光素子の1ピクセル部についての断面図。
【図9】本発明の第2実施例による上部発光方式有機電界発光素子の製造工程についての工程流れ図。
【符号の説明】
100:透明基板
110:第1基板
112a:薄膜トランジスタ
112b:電極連結パターン
112:アレー素子
130:第2基板
132a、132b、132c:赤、緑、青色変換層
134:ブラックマトリックス
136:色変換部
138:平坦化層
140:第1電極
142:隔壁
144:有機電界発光層
146:第2電極
148:電気的コネクタ
160:シールパターン
E:有機電界発光ダイオード
Claims (17)
- 赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセルが定義され、相互に接するように配置された第1基板、第2基板において、
前記第1基板上にサブピクセル単位で形成された複数個のスイッチング素子を含むアレー素子と;
前記第2基板下部に配置された、青色光を赤、緑、青三原色に変換させる赤、緑、青色変換層を有する色変換部と;
前記色変換部下部に配置し、光透過性を有する導電性物質からなる第1電極と;
前記第1電極下部に配置された、青色発光層を有する有機電界発光層と;
前記有機電界発光層下部でサブピクセル単位でパターン化された第2電極と;前記スイッチング素子及び第2電極が対応する位置に形成され、前記スイッチング素子及び第2電極を電気的に連結させる電気的コネクタとを含むことを特徴とする有機電界発光素子。 - 前記第1電極下部には、前記有機電界発光層及び第2電極をサブピクセル単位でパターン化させる隔壁をサブピクセル間の境界部に配置することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記第2電極は、シャドウマスクを利用した蒸着工程によりパターン化されたことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記電気的コネクタをなす物質は、延性を帯びており、抵抗率値が低い金属物質から選択されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記第1電極は、陽極であって、前記第2電極は陰極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素子。
- 前記第2電極は、不透明金属物質から選択されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記アレー素子には、前記スイッチング素子と連結され、前記電気的コネクタと直接的に連結される電極連結パターン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素子。
- 前記スイッチング素子は、半導体層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極からなり、前記電極連結パターンはソース電極及びドレイン電極のうちのいずれか一つの電極に該当することを特徴とする請求項1または請求項7のいずれかに記載の有機電界発光素子。
- 前記有機電界発光層は、電子、正孔中いずれか一つを輸送または注入する有機物質層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記有機電界発光層から発光された光を、前記第1電極の方に発光させることを特徴とする請求項1に記載の上部発光方式有機電界発光素子。
- 前記色変換部は、前記赤、緑、青色変換層のカラー別境界部に配置するブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記色変換部と第1電極間の区間には平坦化層がさらに含まれることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセルが定義された第1基板、第2基板を備える段階と;
前記第1基板上部にサブピクセル別にスイッチング素子を有するアレー素子を形成する段階と;
前記アレー素子上部に、前記スイッチング素子と連結される電気的コネクタを形成する段階と;
前記第2基板上に、赤、緑、青色変換層を有する色変換部を形成する段階と;
前記色変換部上部に平坦化層を形成する段階と;
前記平坦化層上部に透光性を有する第1電極を形成する段階と;
前記第1電極上部のサブピクセル別境界部に隔壁を形成する段階と;
前記隔壁間の区間に青色発光層を有する有機電界発光層及び第2電極を順序どおり形成する段階と;
前記電気的コネクタと第2電極を連結して、前記第1基板、第2基板を電気的に連結させる段階とを含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。 - 赤、緑、青サブピクセルで構成されるピクセルが定義された第1基板、第2基板を備える段階と;
前記第1基板上部にサブピクセル別にスイッチング素子を有するアレー素子を形成する段階と;
前記アレー素子上部に、前記スイッチング素子と連結される電気的コネクタを形成する段階と;
前記第2基板上に、赤、緑、青色変換層を有する色変換部を形成する段階と;
前記色変換部上部に平坦化層を形成する段階と;
前記平坦化層上部に透光性を有する第1電極を形成する段階と;
前記第1電極上部に青色発光層を有する有機電界発光層を形成する段階と;
前記有機電界発光層上部にサブピクセル単位で第2電極を形成する段階と;
前記電気的コネクタと第2電極を連結して、前記第1基板、第2基板を電気的に連結させる段階とを含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。 - 前記第1基板、第2基板を電気的に連結させる段階前に、前記第1基板、第2基板のうちのいずれか一つの基板の縁部にシールパターンを形成する段階を含み、前記第1基板、第2基板を電気的に連結させる段階では前記シールパターンを利用して前記第1基板、第2基板を合着させる段階を含むことを特徴とする請求項13または請求項14のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記色変換部を形成する段階では、サブピクセル間の境界部にブラックマトリックスを形成する段階と、前記ブラックマトリックスをカラー別境界部にして赤、緑、青色変換層を順序どおり形成する段階を含むことを特徴とする請求項13または請求項14のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記第2電極を形成する段階では、シャドウマスクを利用して第2電極物質をサブピクセル単位で蒸着する段階を含むことを特徴とする請求項14に記載の有機電界発光素子の製造方法。
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