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JP2016201362A - 有機発光表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】充填剤に含まれている各種不純物または酸素などが画素定義膜及び平坦化膜を通じて有機発光ダイオードに侵入することを遮断して、画素収縮などの不良発生を抑制できる有機発光表示装置を提供する。
【解決手段】有機発光表示装置は、有機発光ダイオード、画素定義膜、第1保護層、第2保護層、及び充填剤を含む。有機発光ダイオードは表示領域に形成される。画素定義膜は、表示領域に形成された第1部分、及び表示領域を取り囲む非表示領域に形成された第2部分を含む。第1保護層は画素定義膜の少なくとも第2部分を覆う。第2保護層は非表示領域に形成され、第1保護層の一部及び画素定義膜の第2部分の一部と接触する。充填剤は第1保護層及び第2保護層を覆う。
【選択図】図2

Description

本発明は、有機発光表示装置に関する。
有機発光表示装置は、それ自体が発光の特性を有し、液晶表示装置とは異なって別途の光源を必要としないので、厚さ及び重量を減少させることができる。また、有機発光表示装置は、低い消費電力、高い輝度、及び速い反応速度などの高品位特性を示す。
通常の有機発光表示装置は、基板と、基板上に形成された駆動回路部及び有機発光ダイオードと、有機発光ダイオードの発光領域を定義する画素定義膜と、基板に対向配置される封止基板と、を含む。基板と封止基板とはシール材によって一体に接合され、基板と封止基板との間の空間は充填剤で満たされる。充填剤は、有機発光表示装置の強度を高めて、耐久性を向上させる機能を果たす。
本発明の目的は、充填剤に含まれている各種不純物または酸素などが、画素定義膜及び平坦化膜を通じて有機発光ダイオードに侵入することを遮断して、画素収縮などの不良発生を抑制できる有機発光表示装置を提供することにある。
本発明の一実施形態による有機発光表示装置は、有機発光ダイオード、画素定義膜、第1保護層、第2保護層、及び充填剤を含む。有機発光ダイオードは表示領域に形成される。画素定義膜は、表示領域に形成された第1部分、及び表示領域を取り囲む非表示領域に形成された第2部分を含む。第1保護層は画素定義膜の少なくとも第2部分を覆う。第2保護層は非表示領域に形成され、第1保護層の一部及び画素定義膜の第2部分の一部と接触する。充填剤は第1保護層及び第2保護層を覆う。
有機発光表示装置は、画素定義膜と、第2保護層の下に形成された平坦化膜とをさらに含んでもよい。第2保護層は、画素定義膜の外側で平坦化膜の表面を全て覆ってもよい。画素定義膜と平坦化膜はシリコーン系高分子を含んでもよい。
平坦化膜は、開口部を形成して平坦化膜の下の層間絶縁膜を露出させてもよく、第2保護層は露出した層間絶縁膜を覆ってもよい。
有機発光ダイオードは、画素電極、発光層、及び共通電極を含んでもよく、キャッピング層により覆われてもよい。第1保護層は共通電極と接触し、共通電極と同様の物質で形成され、第2保護層は第1保護層と接触し、画素電極と同様の物質で形成されてもよい。
他の一側面で、第1保護層はキャッピング層と接触し、キャッピング層と同様の物質で形成され、第2保護層は第1保護層と接触し、画素電極と同様の物質で形成されてもよい。第2保護層は、第1透明膜、金属薄膜、及び第2透明膜の多層膜で形成されてもよい。
他の一側面で、第1保護層はキャッピング層と接触し、キャッピング層と同様の物質で形成され、第2保護層は第1保護層と接触し、キャッピング層と同様の物質で形成されてもよい。第1保護層及び第2保護層は互いに異なる層に形成されてもよい。
本実施形態の有機発光表示装置において、第1保護層及び第2保護層は画素定義膜及び平坦化膜が充填剤と接触することを遮断して、充填剤に含まれている各種不純物または酸素などが画素定義膜及び平坦化膜に拡散することを防止する。有機発光表示装置は、充填剤による有機発光ダイオードの劣化及び画素収縮などの不良を抑制することができる。
本発明の第1実施形態による有機発光表示装置の斜視図である。 図1のII−II線に沿った有機発光表示装置の部分拡大断面図である。 図1のIII−III線に沿った有機発光表示装置の部分拡大断面図である。 本発明の第2実施形態による有機発光表示装置の部分拡大断面図である。 本発明の第3実施形態による有機発光表示装置の部分拡大断面図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、種々の異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施形態に限られない。
明細書の全体において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあると表現されるとき、これは他の部分の「すぐ上」にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。そして「〜の上に」というのは、対象になる部分の上または下に位置することを意味し、必ず重力方向を基準として上側に位置することを意味しない。
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。図面における各構成の大きさ及び厚さなどは、説明の便宜のために任意に示したので、本発明は図示したものによって限定されない。
図1は、本発明の第1実施形態による有機発光表示装置の斜視図であり、図2は、図1のII−II線に沿った有機発光表示装置の部分拡大断面図である。
図1を参照すると、第1実施形態の有機発光表示装置100は、表示領域DA及び非表示領域NDAを含む基板110と、基板110上の表示領域DAに形成された複数の画素PXと、基板110に対向配置される封止基板120と、基板110と封止基板120との間の空間を満たす充填剤130と、を含む。基板110及び封止基板120はシール材140によって一体に密封接合される。
表示領域DAでは複数の画素PXから放出される光の組み合わせでイメージが表示される。各画素PXは、駆動回路部と、有機発光ダイオードOLEDとを含む。駆動回路部は、少なくとも2つの薄膜トランジスタと、少なくとも1つのキャパシタとを含む。基板110の上には有機発光ダイオードOLEDの発光領域を定義する画素定義膜115が形成される。画素定義膜115は表示領域DAより大きく形成される。
第1実施形態の有機発光表示装置100は、非表示領域NDAで画素定義膜115の表面を覆う第1保護層161と、第1保護層161と接触し、画素定義膜115の外側に形成された第2保護層162とを含む。充填剤130は、非表示領域NDAで第1保護層161及び第2保護層162と接触する。
画素定義膜115は、表示領域DAに形成された第1部分と、非表示領域NDAに形成された第2部分とを含む。第1保護層161は画素定義膜115の少なくとも第2部分を覆う。第2保護層162は非表示領域NDAに形成され、第1保護層161の一部と接触し、画素定義膜115の第2部分の一部と接触する。充填剤130は第1保護層及び第2保護層161、162を覆う。
第1保護層161及び第2保護層162は画素定義膜115と平坦化膜114が充填剤130と接触することを遮断して、充填剤130に含まれている各種不純物または酸素などが画素定義膜115と平坦化膜114に拡散することを防止する。したがって、第1実施形態の有機発光表示装置100は、充填剤130による有機発光ダイオードOLEDの劣化と画素収縮などの不良を抑制することができる。
以下、有機発光表示装置100の断面構造についてさらに詳細に説明する。
基板110の上にバッファー層111が形成される。基板110は、ガラス、石英、セラミック、高分子フィルムなどで形成されてもよく、光透明性を有してもよい。バッファー層111は、窒化ケイ素(SiNx)の単一膜、または窒化ケイ素(SiNx)と酸化ケイ素(SiO)の二重膜で形成されてもよい。バッファー層111は、基板110を通した不純物の浸透を防止し、表面を平坦化する役割を果たす。
バッファー層111の上に半導体層151が形成されてもよい。半導体層151は、ポリシリコンまたは酸化物半導体で形成されてもよく、酸化物半導体で形成された半導体層151は別途の保護膜によって覆われてもよい。半導体層151は、不純物がドーピングされないチャネル領域と、チャネル領域の両側に位置して、不純物がドーピングされたソース領域及びドレイン領域を含む。
半導体層151の上にゲート絶縁膜112が形成される。ゲート絶縁膜112は、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO)の単一膜、またはこれらの積層膜で形成されてもよい。ゲート絶縁膜112の上にゲート電極152が形成される。ゲート電極152は半導体層151のチャネル領域と重なり、Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Pd、Al、及びMoなどを含んでもよい。
ゲート電極152の上に層間絶縁膜113が形成される。層間絶縁膜113は、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO)の単一膜、またはこれらの積層膜で形成されてもよい。
層間絶縁膜113の上にソース電極153及びドレイン電極154が形成される。ソース電極153及びドレイン電極154は、層間絶縁膜113及びゲート絶縁膜112に形成されたビアホールを通じて半導体層151のソース領域及びドレイン領域にそれぞれ接続される。ソース電極153及びドレイン電極154は、Mo/Al/MoまたはTi/Al/Tiのような金属多層膜で形成されてもよい。
図2では、トップゲート方式の駆動薄膜トランジスタTFTを一例として示したが、駆動薄膜トランジスタTFTの構造は示した例に限られない。駆動回路部は、スイッチング薄膜トランジスタ、駆動薄膜トランジスタ、及びストレージキャパシタを含むが、便宜上、図2では駆動薄膜トランジスタTFTのみを示した。
駆動薄膜トランジスタTFTは、平坦化膜114によって覆われ、有機発光ダイオードOLEDと接続されて有機発光ダイオードOLEDを駆動させる。平坦化膜114の上に画素電極155が形成される。画素電極155は、画素ごとに1つずつ形成され、平坦化膜114に形成されたビアホールを通じて駆動薄膜トランジスタTFTのドレイン電極154と接続される。
平坦化膜114及び画素電極155の上に画素定義膜115が形成される。画素定義膜115は、開口部OPを形成して発光層156が位置する画素電極155の中央部を露出させる。つまり、開口部OPは有機発光ダイオードOLEDの発光領域を定義する役割を果たす。
画素定義膜115は、高価な感光性ポリイミドを代替する比較的低い値段のシリコーン系高分子で形成されてもよい。そして、平坦化膜114も画素定義膜115と同一のシリコーン系高分子で形成されてもよい。この場合、材料費を低くして有機発光表示装置100の原価節減に寄与する。
画素電極155の上に発光層156が形成され、発光層156及び画素定義膜115の上に共通電極157が形成される。共通電極157は画素別区分なしに表示領域DAの全体に形成される。画素電極155と共通電極157のいずれか1つは発光層156に正孔を注入し、他の1つは発光層156に電子を注入する。
発光層156は有機発光層を含み、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層のうちの少なくとも1つを含む。画素電極155が正孔を注入するアノード(anode)である場合、画素電極155の上に正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、及び電子注入層が順次に積層されてもよい。有機発光層を除いたそれ以外の層は表示領域DAの全体に形成されてもよい。
有機発光表示装置100が背面発光型である場合、画素電極155は透明膜または半透明膜で形成され、共通電極157は反射膜で形成される。発光層156から放出された光は共通電極157から反射し、画素電極155及び基板110を透過して外部に放出される。画素電極155が半透明膜で形成される場合、共通電極157から反射した光の一部は画素電極155から再反射し、共振構造を形成して光抽出効率を上げる。
有機発光表示装置100が前面発光型である場合、画素電極155は反射膜で形成され、共通電極157は透明膜または半透明膜で形成される。
反射膜は、Au、Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Ni、Nd、Ir、Crなどを含んでもよい。透明膜はITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO、In等を含んでもよい。半透明膜は、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、Ag、Mgなどを含む金属薄膜で形成されてもよく、金属薄膜と透明膜との積層膜で形成されてもよい。例えば、半透明膜はITO/Ag/ITOの多層膜で形成されてもよい。
基板110と封止基板120とはシール材140によって一体に接合される。シール材140は基板110及び封止基板120の周縁に形成され、ガラスフリットのような無機物またはエポキシのような有機物を含んでもよい。シール材140の内側にはゲッター145が形成されてもよい。ゲッター145は、シール材140を通じて侵入する水分または酸素を吸着する機能を行い、水分または酸素との反応性に優れたCaO、BaO、MgOなどを含んでもよい。
ゲッター145の内側における基板110と封止基板120との間の空間は充填剤130によって満たされる。充填剤130は、基板110と封止基板120との間の空間を満たすことにより、有機発光表示装置100の器具強度を高める機能をする。つまり、充填剤130を含む有機発光表示装置100は、落下のような外部衝撃に対する耐久性が向上する。充填剤130は透明な等方性物質であってもよく、透明なシリコーン系高分子を含んでもよい。
バッファー層111、ゲート絶縁膜112、及び層間絶縁膜113は基板110と同様のサイズに形成されてもよく、平坦化膜114は、その周縁がゲッター145と重なるように、平面上で層間絶縁膜113より小さく形成されてもよい。そして画素定義膜115の端部は、平面上で表示領域DAの周縁と充填剤130の周縁との間に位置してもよい。画素定義膜115の周縁はゲッター145から一定の距離をもって離隔する。
画素定義膜115のうち、表示領域DAに形成された部分の表面は共通電極157によって覆われ、非表示領域NDAに形成された部分の表面は第1保護層161によって覆われる。第1保護層161は画素定義膜115の上面及び側面の両方を覆う。そして第2保護層162は第1保護層161と接触し、画素定義膜115の外側に形成される。
第1保護層161及び第2保護層162はいずれも非表示領域NDAに形成され、充填剤130の物質が拡散しない金属、無機物、または有機物を含んでもよい。
第1保護層161は共通電極157と同様の物質で形成されてもよい。第1保護層161は共通電極157と接触し、共通電極157と一体に形成されてもよい。例えば、共通電極157の蒸着時に使用するオープンマスクの開口部のサイズを拡大させれば、共通電極157及び第1保護層161を同時に形成することができる。
第2保護層162は、画素定義膜115の外側で平坦化膜114と充填剤130との間に形成される。第2保護層162の両端部は画素定義膜115及びゲッター145と重なってもよい。つまり、第2保護層162は、画素定義膜115と重なる一端部、充填剤130と重なる中央部、及びゲッター145と重なる他端部を含んでもよい。
第2保護層162は、画素電極155と同様の物質で形成されてもよく、画素電極155と同時に形成されてもよい。例えば、画素電極155の蒸着時に使用する蒸着マスクに開口部を追加すれば、画素電極155及び第2保護層162を同時に形成することができる。したがって第2保護層162を形成するための別途の蒸着マスクが必要なく、第2保護層162を形成するための製造段階が追加されない。
画素電極155が半透明膜で形成される場合、第2保護層162は、第1透明膜1621、金属薄膜1622、及び第2透明膜1623の積層膜、例えばITO/Ag/ITOの多層膜で形成されてもよい。第1透明膜1621は平坦化膜114との接着力に優れ、第2透明膜1623は充填剤130に対する接着力に優れている。したがって第2保護層162は、平坦化膜114と充填剤130との間で浮き上がりや剥離のような不良がなく、堅固に形成されることができる。
上述した構成により、充填剤130は、非表示領域NDAで第1保護層及び第2保護層161、162と接触し、画素定義膜115及び平坦化膜114と接触しない。画素定義膜115、平坦化膜114、及び充填剤130は全てシリコーン系高分子で形成されてもよいが、充填剤130が同じ系の高分子を含む画素定義膜115及び平坦化膜114と接触すれば、物質の拡散が容易に起こる。
具体的に、画素定義膜115がゲッター145と接触するように、充填剤130より広く形成されることを仮定すれば、非表示領域NDAで共通電極157によって覆われない画素定義膜115の表面は充填剤130と接触する。また、図2の構造で第2保護層162がないことを仮定すれば、充填剤130は平坦化膜114と接触する。
この場合、充填剤130に含まれている各種不純物または酸素などは画素定義膜115及び平坦化膜114に容易に拡散する。そして、画素定義膜115及び平坦化膜114に拡散した不純物または酸素などは有機発光ダイオードOLEDに侵入して、有機発光ダイオードOLEDを劣化させ、画素収縮のような不良を誘発する。
しかし、第1実施形態の有機発光表示装置100においては、第1保護層161及び第2保護層162によって画素定義膜115及び平坦化膜114が充填剤130と接触しないので、充填剤130から画素定義膜115及び平坦化膜114に向かう物質の拡散を遮断することができる。したがって、第1実施形態の有機発光表示装置100は、充填剤130による有機発光ダイオードOLEDの劣化及び画素収縮などの不良発生を抑制することができる。
一方、非表示領域NDAには複数の画素PXに電気信号を供給するための配線170が位置してもよい。配線170は、ゲート絶縁膜112の上に形成された第1金属層171、及び層間絶縁膜113に形成された開口部によって第1金属層171と接触する第2金属層172を含んでもよい。第1金属層171はゲート電極152と同様の物質で形成され、第2金属層172はソース電極153及びドレイン電極154と同様の物質で形成されてもよい。
第2金属層172は、ゲッター145と重なる領域で層間絶縁膜113の上に突出した端部172aを含んでもよい。そして、ゲッター145の内側で平坦化膜114の周縁の上に第3保護層163が形成されてもよい。第3保護層163は、第2金属層172の突出した端部172aによる第2金属層172及び平坦化膜114の浮き上がりまたは剥離などのような不良を防止する。第3保護層163は、画素定義膜115と同様の物質で画素定義膜115と同時に形成されてもよい。
図3は、図1のIII−III線に沿った有機発光表示装置の部分拡大断面図である。
図3を参照すると、非表示領域NDAのうち配線と重ならない部分において、必要に応じて平坦化膜114に開口部114aが形成されてもよい。平坦化膜114の開口部114aによって層間絶縁膜113の表面が露出するが、開口部114aを取り囲む平坦化膜114の側壁と、露出した層間絶縁膜113との上に第2保護層162が形成される。
画素電極155と同様の物質で形成される第2保護層162は、層間絶縁膜113及び充填剤130との接着力に優れている。したがって、平坦化膜114の開口部114aによって露出した層間絶縁膜113部位の浮き上がりや剥離のような不良を抑制することができる。
図4は、本発明の第2実施形態による有機発光表示装置の部分拡大断面図である。
図4を参照すると、第2実施形態の有機発光表示装置200は、共通電極157の上に形成されたキャッピング層158を含み、第1保護層161aはキャッピング層158と同様の物質で形成される。第1保護層161aはキャッピング層158と接し、キャッピング層158と一体に形成されてもよい。
キャッピング層158は有機発光ダイオードOLEDを保護し、有機発光表示装置200が前面発光型である場合、屈折率マッチングを通じて光効率を最適化する機能をする。キャッピング層158は、Alq3(tris(8−hydroxyquinoline)aluminum)、α−NPD(N,N'−bis−(naphthalene−1−yl)−N,N'−bis(phenyl)benzidine)、NPB(N,N'−Bis−(1−naphthyl)−N,N'−Diphenyl−1,1'−Biphenyl−4−4'−Diamine)、またはCuPc(Copper Phthalocyanine)等の有機物を含んでもよい。
第2実施形態の有機発光表示装置200において、キャッピング層158及び第1保護層161aを除いたそれ以外の構成は、上述した第1実施形態と同一である。
図5は、本発明の第3実施形態による有機発光表示装置の部分拡大断面図である。
図5を参照すると、第3実施形態の有機発光表示装置300は、共通電極157の上に形成されたキャッピング層158を含み、第1保護層161bと第2保護層162bはキャッピング層158と同様の物質で形成される。第1保護層161bはキャッピング層158と接し、キャッピング層158と一体に形成されてもよく、第2保護層162bは、第1保護層161bと接し、第1保護層161bと一体に形成されてもよい。つまり、キャッピング層158、第1保護層161b、及び第2保護層162bは単一膜で構成されてもよい。
第3実施形態の有機発光表示装置300において、キャッピング層158、第1保護層161b、及び第2保護層162bを除いたそれ以外の構成は、上述した第1実施形態と同一である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属するのは当然である。
100、200、300 有機発光表示装置
110 基板
111 バッファー層
112 ゲート絶縁膜
113 層間絶縁膜
114 平坦化膜
115 画素定義膜
120 封止基板
130 充填剤
140 シール材
145 ゲッター
155 画素電極
156 発光層
157 共通電極
158 キャッピング層
161、161a、161b 第1保護層
162、162b 第2保護層
163 第3保護層

Claims (10)

  1. 表示領域に形成された有機発光ダイオードと、
    前記表示領域に形成された第1部分、及び前記表示領域を取り囲む非表示領域に形成された第2部分を含む画素定義膜と、
    前記画素定義膜の少なくとも前記第2部分を覆う第1保護層と、
    前記非表示領域に形成されて、前記第1保護層の一部及び前記画素定義膜の前記第2部分の一部と接触する第2保護層と、
    前記第1保護層及び前記第2保護層を覆う充填剤と、
    を含む、有機発光表示装置。
  2. 前記画素定義膜及び前記第2保護層の下に形成された平坦化膜をさらに含み、前記第2保護層は前記画素定義膜の外側で前記平坦化膜の表面を全て覆う、請求項1に記載の有機発光表示装置。
  3. 前記画素定義膜及び前記平坦化膜はシリコーン系高分子を含む、請求項2に記載の有機発光表示装置。
  4. 前記平坦化膜は、開口部を形成して前記平坦化膜の下の層間絶縁膜を露出させ、前記第2保護層は露出した前記層間絶縁膜を覆う、請求項2に記載の有機発光表示装置。
  5. 前記有機発光ダイオードは画素電極、発光層、及び共通電極を含み、キャッピング層によって覆われる、請求項1に記載の有機発光表示装置。
  6. 前記第1保護層は前記共通電極と接触し、前記共通電極と同様の物質で形成され、
    前記第2保護層は前記第1保護層と接触し、前記画素電極と同様の物質で形成される、請求項5に記載の有機発光表示装置。
  7. 前記第1保護層は前記キャッピング層と接触し、前記キャッピング層と同様の物質で形成され、
    前記第2保護層は前記第1保護層と接触し、前記画素電極と同様の物質で形成される、請求項5に記載の有機発光表示装置。
  8. 前記第2保護層は、第1透明膜、金属薄膜、及び第2透明膜の多層膜で形成される、請求項6または7に記載の有機発光表示装置。
  9. 前記第1保護層は前記キャッピング層と接触し、前記キャッピング層と同様の物質で形成され、前記第2保護層は前記第1保護層と接触し、前記キャッピング層と同様の物質で形成される、請求項5に記載の有機発光表示装置。
  10. 前記第1保護層及び第2保護層は互いに異なる層に形成される、請求項1に記載の有機発光表示装置。
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