JP2005235741A - 有機電界発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

有機電界発光表示装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 多層の有機膜を熱転写方式によりパターニングし、R、G、B画素ごとに厚さを最適化させ、B発光層を共通層として用い、素子の特性を向上させられる有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。
【解決手段】 有機電界発光表示装置は、絶縁基板上にR、G、B画素の下部電極を形成し、絶縁基板上に形成された有機膜層を形成し、有機膜層上に上部電極を形成した構成を含む。有機膜層を形成する際には、R、G、B画素の正孔注入層と正孔輸送層を共通層として全面に形成する。R、G発光層はR、Gカラーで要求されるR、G発光層の厚さからB発光層の厚さ分を差し引いた厚さで、有機膜がパターニングされた転写層を備える熱転写素子を用いた熱転写方式によってパターニングされる構成を含む。
【選択図】 図2

Description

本発明は、平板表示装置に関するもので、さらに詳しく説明すると、多層の有機膜を熱転写方式によりパターニングし、R、G、B画素ごとに厚さを最適化させてB発光層を共通層として用い、素子の特性を向上させられる有機電界発光表示装置及びその製造方法(Organic light emitting display device and method of fabrication the same)に関する。
一般的に、有機電界発光表示装置は、絶縁基板上に形成された下部電極及び上部電極と、前記上下部電極の間に形成された多層の有機膜層を備える。該有機膜層は、各層の機能によって正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層から選択される。このような構造を有する表示素子は、上部電極と下部電極が透明または不透明電極に形成されることによって前記有機膜層から絶縁基板方向または絶縁基板と反対方向の一側面に光が放出されたり、または絶縁基板方向と絶縁基板の反対方向の両側面に放出される構造を有する。
図1は、一般的なフルカラー有機電界発光表示装置の構造を示す断面図である。図1を参照すると、絶縁基板100上に各画素によって下部電極にアノード電極111、113、115がパターニングされて形成され、正孔注入層120、正孔輸送層130が全面に形成される。各画素のアノード電極に対応して有機物のR、G、B発光層141、143、145が形成され、正孔抑制層150と電子輸送層160が全面に形成される。該電子輸送層170上に上部電極としてカソード電極170が形成される。
前記R、G、B画素の発光層(EML)141、143、145は、それぞれのR、G、Bカラーに適した厚さでR、G、B画素のアノード電極111、113、115上部に形成され、前記電荷輸送層である正孔注入層(HIL)120と正孔輸送層(HTL)130、そして正孔抑制層(HBL)150と電子輸送層(ETL)160は共通層として基板の全面に形成される。
従来では、前記電荷輸送層である正孔注入層120と正孔輸送層130を基板全面に形成し、R、G、B発光層をそれぞれシャドーマスクを用いて形成し、再び電荷輸送層である正孔注入層150と正孔輸送層160を基板全面に形成した。
上述のような方式で、フルカラー有機電界発光素子を製造すると、各R、G、B画素の光学的な厚さが変わってしまって色座標と効率特性が低下する問題点があった。
本発明の目的は、工程を単純化させ、素子の特性を向上させられる熱転写法を用いた有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、絶縁基板上にR、G、B画素の下部電極を形成し、前記絶縁基板上に形成された有機膜層を形成し、前記有機膜層上に上部電極を形成することを含み、前記有機膜層を形成することはR、G、B画素の正孔注入層と正孔輸送層を共通層として全面形成し、前記R、G発光層は、R、Gカラーで要求されるR、G発光層の厚さからB発光層の厚さ分を減少された厚さで、有機膜がパターニングされた転写層を備える熱転写素子を用いた熱転写方式によってパターニングされたことを含むことを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。
前記有機膜層は薄膜の有機膜で、要求されるR、G発光層の厚さは300〜400Åであり、B発光層の厚さは100〜200Åで、パターニングされたR、G発光層の厚さは、それぞれ100〜300Å、50〜250Åであり、各厚さは50〜200Åの許容範囲を有する。
また、本発明は、絶縁基板上にR、G、B画素の下部電極を形成し、前記絶縁基板上に形成された有機膜層を形成し、前記有機膜層上に上部電極を形成することを含み、前記有機膜層を形成することはR、G、B画素の正孔注入層を全面形成し、R、G画素の正孔輸送層をパターニングし、前記R、G画素の発光層をパターニングし、B画素の発光層を全面形成することを含み、前記R、G、B画素の正孔輸送層と発光層はそれぞれ正孔輸送層と発光層がパターニングされた有機膜を転写層で備えた熱転写素子を用いた熱転写方式により同時に形成し、前記R及びG画素の正孔輸送層の厚さはR及びG画素の正孔注入層と正孔輸送層の厚さの合計と、B画素の正孔注入層の厚さとの差であることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法を提供する。
前記R、G、B発光層と正孔注入層及び正孔輸送層は、厚膜の有機膜を含み、R、G、B画素の中で、最も薄い厚さの正孔輸送層を備える画素はB画素であり、該B画素の正孔注入層の厚さは1350Åで、R及びG画素の正孔輸送層の厚さはそれぞれ1350Å、350Åである。
また、前記R、G発光層はR、Gカラーで要求されるR、G発光層の厚さからB発光層の厚さを差し引いた分の厚さでパターニングし、該要求されるR、G発光層の厚さは300〜400Åであり、B発光層の厚さは100〜200Åで、パターニングされたR、G発光層の厚さはそれぞれ100〜300Å、50〜250Åであり、各厚さは50〜200Åの許容範囲を有する。
本発明によれば、B発光層を共通層で形成し、正孔抑制層として用いることにより工程を単純化して収率及び特性を向上させることができる。また、工程数を減少して製造費用を節減すると共に、パターンの正確さをさらに向上させることができる。
また、前記レーザ熱転写法を用いて光学的に最適化された厚さを有する発光層と電荷輸送層を同時に形成することによって、色座標及び効率特性を向上させ、これにより表示品質を向上させられると共に、高解像度の有機電界発光表示装置に適用することが可能である。
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。次に紹介される実施形態は、当業者に本発明の思想が充分に伝達できるように例を挙げて提供するものである。従って、本発明は以下の実施形態に限定せず、他の形態で具体化されることもある。そして、図において、層及び領域の長さ、厚さ等は便宜のために誇張されて表現されたものである。明細書の全てにおいて同一の参照番号は同一の構成要素を表す。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構造を示すもので、薄膜の有機膜層を備える有機電界発光素子の断面図である。
図2を参照すると、絶縁基板200上に下部電極としてR、G、B画素のアノード電極211、213、215がそれぞれ分離形成され、前記絶縁基板上部に有機膜層が形成され、前記有機膜層上に上部電極としてカソード電極270が形成される。上部電極270は、透明電極または半透過電極のうちから一つを含み、前記有機膜層から発光された光が前記絶縁基板と反対方向に放出される。前記有機膜層は、前記R、G画素のアノード電極211、213に対応してパターニングされたR、G画素の発光層241、243及び共通層として形成されたB画素の発光層250と、前記発光層241、243及び250の上、下部に形成された電荷輸送層を含む。
前記電荷輸送層は、前記R、G、B画素のアノード電極211、213、215とR、G、B画素の発光層241、243、250との間に形成された正孔注入層220と正孔輸送層230を含む。また、前記電荷輸送層はR、G、B発光層241、243、250とカソード電極270との間に形成された電子輸送層260を含む。前記R及びG発光層241、243は、燐光発光物質からなり、前記B発光層250は蛍光発光物質からなって正孔抑制層として作用する。
第1の実施形態により熱転写法を用いて有機膜層を形成する方法を図2、表1及び表2を参照して次のように説明する。
Figure 2005235741
Figure 2005235741
前記表1と表2は、上部電極として125Åの厚さを有するITOを用い、有機膜層を薄膜で形成した場合のR、G、B画素ごとに光学的に最適化された厚さを示したものである。この際、各層の厚さは50ないし200Åの許容範囲(tolerance)を有する。表1はR、G、B発光層がそれぞれパターニングされて形成される場合の各層の光学的に最適化された厚さを示したものであり、表2は、本発明の第1の実施形態のようにR及びG発光層241、243はパターニングし、B発光層250を共通層として形成して正孔抑制層の役割をする場合の各層の光学的に最適化された厚さを示したものである。
本発明の第1の実施形態によれば、絶縁基板200上にR、G、B画素のアノード電極211、213、215を互いに分離形成し、基板全面に電荷輸送層として正孔注入層220と正孔輸送層230とを共通層として蒸着する。続いて、R及びG発光層241、243を前記R及びG画素のアノード電極211、213に対応する正孔輸送層230上に形成する。即ち、転写層としてR発光層のための有機膜層だけを備えた熱転写素子(図示せず)を用いた熱転写法によって、R画素のアノード電極211に対応してR発光層241をパターニングする。次に、転写層としてG発光層のための有機膜層だけを備えた熱転写素子(図示せず)を用いた熱転写法によって、G画素のアノード電極213に対応してG発光層243をパターニングする。
次に、基板全面にB発光層250を共通層として形成し、B画素のB発光層250及び正孔抑制層として作用させる。前記B発光層250上に電子輸送層260を共通層として全面形成し、その上に上部電極としてカソード電極270形成する。
この際、前記R、G、B発光層241、243を形成する場合、表1に示したように光学的に最適化された厚さで形成することが好ましい。従って、第1の実施形態では、B発光層250が共通層として全面形成されるので、R及びG発光層241、243を、熱転写法を用いてパターニングする場合に、表1に示したR及びG発光層241、243の厚さから、共通層に用いられるB発光層250の厚さを差し引いた値の厚さを有するようにR及びG発光層241、245をパターニングする。
即ち、第1の実施形態でパターニングされるR及びG発光層241、243の厚さと共通層で形成されるB共通層の厚さの合計がそれぞれのR及びGカラーで要求される表1のR及びG発光層の厚さになるように形成する。即ち、表1及び表2を参照すると、B共通層250はBカラーで要求される厚さである100ないし200Åの厚さで形成され、R及びG発光層241、243で要求される厚さからB発光層250の厚さを差し引いた値の厚さである100ないし300Åと50ないし250Åの厚さをそれぞれ有するようにR及びG発光層241、243を熱転写法でパターニングする。
図3は、本発明の第2実施形態に係る有機電界発光素子の断面構造を示すもので、厚膜の有機膜層を用いる有機電界発光素子の断面図である。
図3を参照すると、絶縁基板400上に下部電極としてR、G、B画素のアノード電極411、413、415がそれぞれ分離形成され、前記絶縁基板上部に有機膜層が形成され、前記有機膜層上部に上部電極としてカソード電極470が形成される。上部電極470は、透明電極または半透過電極の中から一つを含み、前記有機膜層から発光された光が前記絶縁基板と反対方向に放出される。前記有機膜層は、前記R及びG画素のアノード電極411、413に対応してパターニングされたR及びG画素の発光層441、443及び共通層として形成されたB画素の発光層の発光層450と、前記発光層441、443及び450の上、下部に形成された電荷輸送層を含む。
前記電荷輸送層は、前記R、G、B画素のアノード電極411、413、415とR、G、B画素の発光層441、443、450との間に形成された正孔注入層420と正孔輸送層を含む。前記正孔注入層420は、基板全面に形成され、前記正孔輸送層はR、G画素ごとに互いに異なる厚さを有し、R、G、アノード電極411、413に対応してパターニングされる。前記電荷輸送層はR、G、B発光層441、443、450とカソード電極470との間に形成された電子輸送層460を含む。前記R及びG発光層は、燐光発光物質からなり、前記B発光層は蛍光発光物質からなって正孔抑制層として作用する。
第2実施形態に係る有機膜層を形成する方法を表3及び表4と図4A及び図4Bとを参照して説明する。
Figure 2005235741
Figure 2005235741
前記表3と表4は、上部電極に125Åの厚さを有するITOを用い、有機膜層を厚膜として形成した場合、R、G、B画素ごとに光学的に最適化された厚さを示したものである。この際、各層の厚さは50ないし200Åの許容範囲(tolerance)を有する。表3は、正孔輸送層と正孔注入層が共通層として形成される場合、各層の光学的に最適化された厚さを示したものであり、表4は本発明の第2の実施形態のように、正孔輸送層を、熱転写法を用いて発光層と共にパターニングして形成する場合、各層の光学的に最適化された厚さを示したものである。
絶縁基板400上にR、G、B画素のアノード電極411、413、415を分離形成し、基板全面に電荷輸送層として正孔注入層420を共通層として形成する。この際、正孔注入層420の厚さはR、G、B画素の正孔輸送層と正孔注入層の厚さの合計から最も小さい値を有する画素の正孔輸送層と正孔注入層の厚さで形成する。即ち、表3に示されたようにB画素の正孔輸送層と正孔注入層の厚さが1350Åで一番小さいので、共通層として形成される正孔注入層420をB画素の正孔輸送層と正孔注入層の厚さの合計と等しく1350Åの厚さで形成する。
続いて、図4Aに示されたように、R正孔輸送層431とR発光層441をパターニングするための熱転写素子610を備える。前記熱転写素子610はベース基板611上に光変換層621と転写層としてR正孔輸送層のための有機膜631とR発光層のための有機膜641を備える。前記熱転写素子610にレーザ500を照射し、前記Rアノード電極411上部の正孔注入層420上にR正孔輸送層431とR発光層441を同時にパターニングして形成する。
次に、図4Bに示されたように、G正孔輸送層433とG発光層443をパターニングするための熱転写素子630を備える。前記熱転写素子630は、ベース基板613上に光変換層623と転写層としてG正孔輸送層のための有機膜633とG発光層のための有機膜643を備える。前記熱転写素子630にレーザ500を照射し、前記Gアノード電極413上部の正孔注入層420上にG正孔輸送層433とG発光層443を同時にパターニングして形成する。
最後に、B画素の発光層450は、共通層でR及びG発光層431、433上部を含めて全面に形成する。この場合、表3及び表4からR、G、B画素の正孔注入層と正孔輸送層の厚さの合計が互いに異なるので、R、G画素のパターニングされた正孔輸送層431、433の厚さは互いに異なる。
即ち、前記正孔輸送層は、R及びG画素ごとにR及びGアノード電極411、413に対応して形成されるので、正孔注入層420はR、G、B画素から最も薄い厚さを有するB画素の正孔輸送層の厚さで形成される。従って、表4に示したように、R画素の正孔輸送層431は、表3のR画素の正孔輸送層と正孔注入層の合計からB画素の正孔注入層と正孔輸送層の厚さの合計を差し引いた値、即ち、1000Åの厚さで形成される。また、G画素の正孔輸送層433は、G画素の正孔輸送層と正孔注入層の厚さの合計からB画素の正孔注入層と正孔輸送層の厚さの合計を差し引いた値、即ち、350Åの厚さで形成される。
また、第2の実施形態でも第1の実施形態のように、前記R、G、B発光層441、443を形成する場合、表3で示したように光学的に最適化された厚さで形成することが好ましい。従って、第2の実施形態ではB発光層450が共通層で全面形成されるので、R及びG発光層441、443を、熱転写法を用いてパターニングする場合、表3に示したR及びG発光層441、443の厚さから共通層として用いられるB発光層450の厚さを差し引いた値の厚さを有するように、R及びG発光層441、443を、前記R及びG正孔輸送層431、433をパターニングする際に、同時に形成する。
即ち、第2の実施形態で、パターニングされるR及びG発光層441、443の厚さと共通層で形成されるB共通層450の厚さの合計がそれぞれR及びGカラーで要求される表3のR及びG発光層の厚さになるように形成する。即ち、表3及び表4を参照すると、B共通層450はBカラーで要求される厚さである100ないし200Åの厚さで形成され、R及びG発光層441、443で要求される厚さからB発光層450の厚さを差し引いた値の厚さである100ないし300Åと50ないし250Åの厚さをそれぞれ有するようにR及びG発光層441、443を熱転写法でパターニングする。
上述したような方法で、発光層と正孔注入層をレーザ熱転写法を用いて同時にパターニングすると、工程を単純化することできると共に、R、G、B画素ごとに有機膜の厚さを最適化させて形成することによって、素子の特性を向上させることができる。
本発明の実施形態では、熱転写素子がベース基板上に光変換層と転写層が積層された構造を有する例を示したが、熱転写特性を向上させるための層、例えば中間層等が挿入されることもある。また、表1ないし表4に示した各層の厚さは、工程条件と素子の特性条件が変わることによって変えることができるものである。
上述では、本発明の好ましい実施の形態を参照しながら説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しなし範囲で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。
従来の有機電界発光表示装置の断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る有機電界発光表示装置の断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る有機電界発光表示装置の断面図である。 熱転写法を用いて、本発明の第2の実施形態に係る有機電界発光表示装置を製造する方法を説明するための図である。 熱転写法を用いて、本発明の第2の実施形態に係る有機電界発光表示装置を製造する方法を説明するための図である。
符号の説明
200、400 絶縁基板
211、411 R画素のアノード電極
213、413 G画素のアノード電極
215、415 B画素のアノード電極
220、420 正孔注入層
230、431、433 正孔輸送層
241、441 R画素の発光層
243、443 G画素の発光層
250、450 B画素の発光層
260、460 電子輸送層
270、470 カソード電極
610、630 熱転写素子

Claims (6)

  1. 絶縁基板上にR、G、B画素の下部電極を形成し、
    前記絶縁基板上に形成された有機膜層を形成し、
    前記有機膜上に上部電極を形成することを含み、
    前記有機膜層を形成することはR、G、B画素の正孔注入層と正孔輸送層を共通層として全面形成し、
    前記R、G発光層は、R、Gカラーで要求されるR、G発光層の厚さからB発光層の厚さを差し引いた分の厚さで、有機膜がパターニングされた転写層を備える熱転写素子を用いた熱転写方式によってパターニングされることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
  2. 前記有機膜層は薄膜の有機膜で、前記薄膜の有機膜として要求されるR、G発光層の厚さは300ないし400Åであり、B発光層の厚さは100ないし200Åで、パターニングされたR、G発光層の厚さは、それぞれ100ないし300Å、50ないし250Åであり、各厚さは50ないし200Åの許容範囲を有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  3. 絶縁基板上にR、G、B画素の下部電極を形成し、
    前記絶縁基板上に形成された有機膜層を形成し、
    前記有機膜上に上部電極を形成することを含み、
    前記有機膜層を形成することはR、G、B画素の正孔注入層を全面形成し、
    R、G画素の正孔輸送層をパターニングし、
    前記R、G画素の発光層をパターニングし、
    B画素の発光層を全面形成することを含み、
    前記R、G、B画素の正孔輸送層と発光層は、それぞれ正孔輸送層と発光層がパターニングされた有機膜を転写層として備えた熱転写素子を用いた熱転写方式によって同時に形成し、
    前記R及びG画素の正孔輸送層の厚さは、R及びG画素の正孔注入層と正孔輸送層の厚さの合計とB画素の正孔注入層の厚さとの差であることを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
  4. 前記R、G、B発光層と正孔注入層及び正孔輸送層は、厚膜の有機膜を含み、R、G、B画素の中から最も薄い厚さの正孔輸送層を備える画素はB画素であり、前記B画素の正孔注入層の厚さは1350Åであり、R及びG画素の正孔輸送層の厚さはそれぞれ1350Å、350Åであることを特徴とする請求項3に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  5. 前記R、G発光層は、前記R、Gカラーで要求されるR、G発光層の厚さからB発光層の厚さを差し引いた分の厚さでパターニングすることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
  6. 前記要求されるR、G発光層の厚さは300ないし400Åであり、B発光層の厚さは100ないし200Åで、パターニングされたR、G発光層の厚さはそれぞれ100ないし300Å、50ないし250Åであり、各厚さは50ないし200Åの許容範囲を有することを特徴とする請求項5に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
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