JP2004349107A

JP2004349107A - フルカラー有機電界発光ディスプレイの構造

Info

Publication number: JP2004349107A
Application number: JP2003144652A
Authority: JP
Inventors: Jui-Fen Pai; パイジュイ−フェン; Kuang-Jung Chen; チェンクワン−ジュン
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】フルカラー有機電界発光ディスプレイの構造を提供する。
【解決手段】フルカラー有機電界発光ディスプレイの構造は、白色光或いは青色光を利用する有機電界発光素子を光源で使用するディスプレイとして、ＴＦＴ基板、有機電界発光素子、保護層、及びカラーフィルタからなっており、フルカラー有機電界発光ディスプレイ構造の量産化に適している。保護層は有機電界発光素子に空気と湿気が進入するのを防止すると共に、彩色層は保護層の表面に直接製作できるので、工程の簡便化と体積減少の効果を持っている。また、既存の工程設備を利用して生産できるので、生産費用の節減と実用化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一種のフルカラー有機電界発光ディスプレイの構造に関するものであり、特に、彩色層により単色光線を赤、緑、青の３色光に変換するフルカラー有機電界発光ディスプレイの構造に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
フルカラー有機電界発光ディスプレイは，低廉な製造コスト、長寿命、低駆動電圧及び速い反応速度、優れた発光効率性などの特性と共に、温度変化に強く、耐振性、優れた視野角を有し、厚さが薄いので、次世代の発光ディスプレイ技術として脚光を浴びている。しかし、現在まで技術開発の期間が短く、共通電極（ＩＴＯ）の導電性ガラスのような核心部品と、低分子及び高分子の有機材料の開発、工程設備とパッケージング技術などの方面での発展が要求されている実情である。
【０００３】
ディスプレイの制作において、フルカラー化は市場で成功できる必須要件である。有機電界発光ディスプレイの構造をカラー化の方式により分けると、３色独立画素方式、色変換（ＣｏｌｏｒＣｈａｎｇｅＭｅｄｉａ、ＣＣＭ）方式、およびカラーフィルタ（ＣｏｌｏｒＦｉｌｔｅｒ、ＣＦ）方式の３つの方式がある。その中で３色独立画素方式の構造は、現在の有機発光ディスプレイのフルカラー化のために、最も多く利用される方式として、赤、緑、青の色を出す発光材料を各々別に画素に塗布した後、電圧差を利用しフルカラーの効果を出す。優れた発光効率がこの技術の長所であるが、この方式で赤、緑、青の３元色を発現するためには、各々他の駆動電圧を必要とし、色彩の平衡性が落ちて解像度もまた補完しなければならない。一方、色変換方式の場合，青色光の有機電界発光素子を使用して青色光源を、色変換層を経て赤、青、緑の３色に変換できる。カラーフィルタ方式は，白色光の有機電界発光素子を使用してフルカラー化の効果を出す。色変換方式とカラーフィルタ方式は発光効率において，一部消耗的な部分がなくはないが、製造工程が簡便で量産化に適する。現在利用されている色変換方式とカラーフィルタ方式の製造方法は、ＴＦＴ基板上にまず有機電界発光素子を製作した後、透明な基板上に色変換層或いはカラーフィルタを製作する。そして、また、色変換層或いはカラーフィルタの透明基板をパッケージ蓋にして、アクティブマトリックス方式の基板と共にパッケージ化する。しかし、この方式では、二つの基板の間の間隙調節が難しいために、優れた発光品質を保証できないし、二つの基板の間の精密接合は、高い解像度のディスプレイの制作における精密接合のための設備原価が高い。その外にも、有機電界発光素子は、湿気に対して非常に敏感なので、除湿剤を入れて包装しなければならず、そのために、有機電界発光ディスプレイとしての軽薄短小性を有するのが難しくなる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８２７５９号公報
【特許文献２】特開平３−４４８１号公報
【特許文献３】特許第２８００８１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、より高い商業的価値を有したフルカラー有機電界発光ディスプレイの構造を開発するために、現在の製造工程と構造をどのように改善するべきかが新しい重要課題として浮上するようになった。
【０００６】
従来技術に関する問題点に鑑みて、本発明の目的は、簡単ながらも制御が容易なフルカラー有機電界発光ディスプレイの構造を提供する。また、この発明は、既存の工程設備を利用して生産できるので、生産費用の節減と実用化を図ることができる。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
本発明は、直接基板上に単色の有機電界発光素子（白色光或いは青色光）を製作し、保護膜を利用して有機電界発光素子をパッケージ化するために、保護膜の保護下に水分と空気が有機電界発光素子に進入するのを防止することによって、カラーフィルタ（ＣＦ）或いは色変換層（ＣＣＭ）を保護層の上に直接製作できる。したがって、もう一つの基板を製作してカラーフィルタ或いは色変換層を製作する必要がないので、二つの基板の間の精密接合が必要なく、ＴＦＴ基板上に複数層の薄膜形成工程が必要なだけである。軽薄性と製造工程の簡便性という長所を備えているだけでなく、保護層の厚さの調節でカラーフィルタ或いは色変換層と有機電界発光との間の間隔調節も可能である。
【０００８】
本発明の構造は、基板、有機電界発光素子、保護層、及びカラーフィルタから構成される。基板には、複数のアクティブマトリックス駆動方式の素子と複数のチャンネル接点が配列されて構成され、そのチャンネル接点は、能動式の基板上の表面に連結されてアクティブマトリックス駆動方式素子に電気的に接続される。有機電界発光素子は、有機電界発光層、下部電極、及び上部電極から構成される。この有機電界発光素子は、基板の上面に形成され、有機電界発光素子はチャンネル接点を介してアクティブマトリックス駆動方式素子に電気的に接続される。また、保護層が有機電界発光素子の表面を覆っている。最後に、カラーフィルタ或いは色変換層が保護層の上面に形成される。この構造において、有機電界発光素子は白色光或いは青色光の有機電界発光素子の中でいずれかを使用し、彩色層としては、有機電界発光層の光源種類に合せて、カラーフィルタ（ＣＦ）或いは色変換層（ＣＣＭ）を選択することができる。有機電界発光素子から放出する光線は、彩色層を通過しながら赤、緑、青色の光線に変換され、上述の過程を経て、フルカラー有機電界発光ディスプレイの構造が形成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の目的と構造的特徴、及び機能について、深く理解できるように添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るフルカラー有機電界発光ディスプレイの構造は、白色光の有機電界発光素子を光源として、ＴＦＴ基板１００（アクティブマトリックス駆動方式基板）、有機電界発光素子２００、保護層３００、及びカラーフィルタ（ｃｏｌｏｒｆｉｌｔｅｒ、ＣＦ）４００から構成されている。
【００１１】
図１に示すように、ＴＦＴ基板１００は、複数の薄膜トランジスタ１１０と、これに対応する複数のチャンネル接点１２０が配列されて構成される。チャンネル接点１２０は、ＴＦＴ基板１００の表面までつなぎＴＦＴと電気的な連結を形成させる。その中でＴＦＴ基板１００の材料は、ガラス基板、シリコン基板或いはプラスチック基板中から選択できる。
【００１２】
有機電界発光素子２００は、複数の下部電極２１０、有機電界発光層２３０、及び上部電極２２０の順序で構成されている。その中で下部電極２１０はＴＦＴ基板１００の上面に形成され、有機電界発光層２３０は下部電極２１０の上面に形成され、上部電極２２０は有機電界発光層２３０の上面に形成される。有機電界発光層２３０は白色光（単色光線）を放出し、有機質の材料は低分子或いは高分子の蛍光や燐光が使用される。上部電極２２０はチャンネル接点１２０を介してＴＦＴ１１０との電気的な接続を形成する。
【００１３】
保護層３００は有機電界発光素子２００上の表面にパッケージングされることによって、水分と空気が有機電界発光素子２００に進入するのを防止できる。本実施形態において、保護層３００は、二重の透明膜で約０．０５μｍ〜１００μｍの厚さを有する。保護層３００は、緩衝層３１０と阻止層３２０で構成される。その中で緩衝層３１０は、上部電極２２０の表面上に形成され、阻止層３２０は、緩衝層３１０の表面に形成される。本実施例において、緩衝層３１０の材料としては、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）を使用することができ、化学気相蒸着法を利用して成膜することができる。ここで、パリレンとは、ポリパラキンレン樹脂を使用したコーティングのことであり、絶縁性、発水性、耐薬品性にすぐれている。通常は、常温化学蒸着法により形成する。また、阻止層３２０の材料としては、ダイヤモンド様カーボン（ＤＬＣ）を使用することができ、化学気相蒸着、スパッタリングコーティング、レーザアブレーション（Ｌａｓｅｒａｂｌａｔｉｏｎ）などのような真空薄膜コーティング方式で製作される。
【００１４】
カラーフィルタ４００は、阻止層３２０の上面に形成される。形成方式は、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、インクジェット印刷（ｉｎｋｊｅｃｔｐｒｉｎｔｉｎｇ）、或いはオフセット印刷（Ｏｆｆｓｅｔｐｒｉｎｔｉｎｇ）等から一つを選択して製作する。
【００１５】
実施形態で説明した構造に基づいて、有機電界発光層２３０で上向き放出する白色光線は、カラーフィルタ４００を通過しながら赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に変換され、前述した過程を経て、フルカラー有機電界発光ディスプレイの構造を形成するようになる。
【００１６】
本発明で説明した技術に基づいて、保護層３００を直接利用して白色光の有機電界発光素子２００をパッケージングすると、保護層３００の保護下に水分と空気が有機電界発光素子２００に進入することが防止できるので、カラーフィルタ（ＣＦ）４００を直接保護層の上面に製作できるようになる。この場合、もう一つの基板上にカラーフィルタ（ＣＦ）４００を製作する必要がなく、さらに二つの基板を精密接合させる必要がなく一つのＴＦＴ基板１００の上のみに複数層の薄膜形成工程だけが必要であるので、軽薄短小化、工程の簡便化という長所を十分に生かせるようになり、さらにカラーフィルタ（ＣＦ）４００と有機電界発光素子２００との間の間隙（ｇａｐ）が保護層３００の厚さ調節で容易に調整できるようになる。
【００１７】
有機電界発光素子２００の場合、水分に対して非常に敏感なので、保護層３００の水分と空気に対する隔離機能をさらに強化させる目的で除湿層を追加させることができる。除湿層の材料は、酸化カルシウム、酸化バリウム、或いは酸化マグネシウムなどの化学吸着材料を使用し、蒸着や電子ビーム方式を利用して製作する。この除湿層の主な機能は、有機電界発光素子２００の内部の湿気を吸収して、保護層３００に対する水分と空気の隔離機能をさらに強化させることにある。具体的な実施例は図２に示す。図２は、図１とほぼ似ているために同一の名称と番号を使用し、図１と異なる部分は、保護層３００の構成のみである。図１の保護層３００は、合わせて４つの層構造を有しており、順に、第１緩衝層３１１／除湿層３３０／第２緩衝層３１２／阻止層３２０である。その中で第１緩衝層３１１と第２緩衝層３１２の材料は、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）を使用でき、阻止層３２０の材料は、ダイヤモンド様カーボンを使用する。この保護層３００の膜厚は約０．０５μｍ〜１００μｍである。
【００１８】
前述した２つの実施例の他に、本発明の一部構造は、多くの変化された様態を有し得る。例えば、反射光を避け明暗の対比度を高めたい場合には、ＴＦＴ基板上に光吸収特性を有している薄膜、すなわち、反射防止膜を形成させることができる。本発明の第３実施例は、図３を参考にすると、保護層３００の構造に、除湿層３３０が追加されたことの他にもＴＦＴ基板１００の表面上に反射防止膜１３０をコーティングさせたことが分かる。この反射防止膜１３０は、スパッタリング、ＰＥＣＶＤ、イオンビーム蒸着などの真空薄膜コーティング方式で形成できる。この場合、下部電極２１０は、反射防止膜１３０の上部に位置し、有機電界発光層２３０は下部電極２１０の上部、上部電極２２０は有機電界発光層２３０の上部に形成される。
【００１９】
本発明の保護層３００は、第３の実施例である図３に示されるように、第１緩衝層３１１／除湿層３３０／第２緩衝層３１２／阻止層３２０の順に構成される必要はなく、図１の保護層の構造のように緩衝層３１０と阻止層３２０で構成することができる。
【００２０】
上に列挙した３種類の実施例以外にも、本発明で開示した有機発光ディスプレイ構造の構成要素は多くの変形様態を有しているので、各種の形態の有機発光ディスプレイ構造が合成できる。例えば、有機電界発光層は、白色光（単色）の放出が可能であるだけでなく、青色光（単色）が放出できる低分子、或いは高分子の蛍光、或いは燐光材料が使用できる。ただ青色光を使用した有機電界発光層を光源で使用する場合には、彩色層として、カラーフィルターの代わりに色変換層（ＣＣＭ）を使用しなければならない。
【００２１】
また、有機電界発光素子は、電流の駆動方式であるので、２つ以上のアクティブマトリックス方式を使用して単一画素を制御しなければならないので、開口率（ＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｔｉｏ）が大幅低下して輝度に影響を与えるようになるが、本発明では上発光形式を採用したので開口率に影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の構造図である。
【図２】図２は本発明の第２実施形態の構造図である。
【図３】図３は本発明の第３実施形態の構造図である。
【符号の説明】
１００：ＴＦＴ基板
１１０：ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１２０：チャンネル接点
１３０：反射防止層
２００：有機電界発光素子
２１０：下部電極
２２０：上部電極
２３０：有機電界発光層
３００：保護層
３１０：緩衝層
３１１：第１緩衝層
３１２：第２緩衝層
３２０：阻止層
３３０：除湿層
４００：カラーフィルタ

Claims

フルカラー有機電界発光ディスプレイの構造において、
複数のアクティブマトリックス駆動素子と、前記アクティブマトリックス駆動素子と電気的な接続を形成する複数のチャンネル接点を備える基板と、
前記基板の上面に形成され、チャンネル接点を介してアクティブマトリックス駆動素子に電気的に接続される有機電界発光素子と、
有機電界発光素子の表面を覆って水分と空気の侵入を防止する保護層と、
保護層の上に形成されて有機電界発光から放出された単色光線を赤、緑、青の３色光に変換させる彩色層、を含むことを特徴とするフルカラー有機電界発光ディスプレイ。
前記有機電界発光素子は、
基板の上面に形成される下部電極と、
下部電極の上部に形成される有機電界発光層と、
有機電界発光層の上部に形成される上部電極、を含むことを特徴とする請求項１に記載のフルカラー有機電界発光ディスプレイ。
前記有機電界発光素子は、
基板の上面に形成される反射防止層と、
反射防止層の上面に形成される下部電極と、
下部電極の上面に形成される有機電界発光層と、
有機電界発光層の上面に形成される上部電極、を含むことを特徴とする請求項１に記載のフルカラー有機電界発光ディスプレイ。
前記有機電界発光が白色光の有機電界発光素子である場合、彩色層はカラーフィルタであり、前記有機電界発光素子が青色光の有機電界発光素子である場合、彩色層は色変換層であることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー有機電界発光ディスプレイ。
前記保護層は、
有機電界発光の上面に形成されるパリレン緩衝層と、
緩衝層の上面に形成されるダイヤモンド様カーボン阻止層からなることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー有機電界発光ディスプレイ。
前記保護層は、
有機電界発光素子の上面に形成される第１緩衝層と、
第１緩衝層の上面に形成される除湿層と、
除湿層の上面に形成される第２緩衝層と、
第２緩衝層の上面に形成される阻止層からなることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー有機電界発光ディスプレイ。