專利名稱：有機電致發(fā)光顯示裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明要求2002年4月25日在韓國申請的、申請?zhí)枮镻2002-022813的韓國專利申請的權益，在此作為參考。
根據裝置的驅動方法，可將OELD裝置分成無源矩陣型和有源矩陣型。無源矩陣型OELD裝置沒有附加薄膜晶體管(TFT)，其應用廣泛。無源矩陣型IELD裝置具有掃描線和信號線，它們彼此垂直交叉成矩陣形狀。由于是順序地向掃描線施加掃描電壓以便讓每個象素工作，因此選擇過程中每個象素的瞬時亮度應當達到由平均亮度乘以掃描線數目而得的值，由此獲得所需的平均亮度。于是，隨著掃描線數目增加，施加電壓和電流也要增大。因此，由于無源矩陣型OELD裝置在使用過程中容易退化，它對高分辨率顯示和大尺寸面積而言是不夠的，而且它的能耗也很高。
由于無源矩陣OELD裝置在圖像分辨率、能耗、以及工作壽命方面存在許多限制，因此有源矩陣型OELD裝置已發(fā)展為高分辨率和大顯示面積顯示的下一代顯示裝置。有源矩陣型OELD裝置中，要在每個子象素上布置薄膜晶體管(TFT)作為開關元件，用以接通、斷開每個子象素。與TFT相連的第一電極由子象素來接通/斷開，相對第一電極的第二電極作為公共電極。另外，施加給象素的電壓被存儲在存儲電容器中，從而能維持電壓并驅動裝置，直到施加下一幀的電壓而不用考慮掃描線數目。結果，由于可利用較低的施加電流獲得等效的亮度，因此有源矩陣型OELD裝置的能耗低、分辨率高，且能將面積作得較大。


圖1是依照現有技術表示有源矩陣有機電致發(fā)光顯示裝置的等效電路圖。在圖1中，掃描線1沿第一方向布置，信號線2和電源線3沿垂直于第一方向的第二方向布置，這兩根線彼此間隔開。信號線2和電源線3與掃描線1交叉，從而限定出象素區(qū)域“P”。開關TFT“Ts”即尋址元件與掃描線1和信號線2相連，存儲電容器“CST”與開關TFT“Ts”和電源線3相連。驅動TFT“TD”即電流源元件與存儲電容器“CST”和電源線3相連，有機EL二極管“DEL”與驅動TFT“TD”相連。在向有機EL二極管“DEL”施加正向電流時，電子與空穴通過提供空穴的陽極和提供電子的陰極之間的PN結重新結合形成電子—空穴對。電子—空穴對的能量低于分開的電子和空穴的能量。因此，在重新結合的電子—空穴對與分開的電子—空穴對之間產生能量差，通過該能量差而發(fā)光。開關TFT“Ts”通過驅動TFT“TD”調節(jié)正向電流，并將電荷存在存儲電容器“CST”中。
根據發(fā)光方向，一般將OELD裝置分為頂部發(fā)射型和底部發(fā)射型兩種。
圖2是依照現有技術的底部發(fā)射型有機電致發(fā)光顯示裝置的橫截面視圖。在圖2中示出了一個包括紅、綠和藍色子象素(sub-piexl)區(qū)域的象素區(qū)域，第一和第二基板10和30彼此面對并隔開。第一和第二基板10和30的外圍部分用密封結構40密封起來。在第一基板10內表面的每個子象素區(qū)域“P子”上設有薄膜晶體管(TFT)“T”，第一電極12與TFT“T”相連。有機電致發(fā)光層14包括設置在TFT“T”上的紅、綠和藍色發(fā)光材料。另外，第一電極12和第二電極16都設置在有機電致發(fā)光層14上，通過第一和第二電極12和16可向有機電致發(fā)光層14施加電場。在第二基板30的內表面上設有干燥劑(未示出)，用以屏蔽外部水分，干燥劑通過半透明膠帶之類的粘合劑(未示出)與第二基板30粘合。
在底部發(fā)射型OELD裝置中，如將第一電極12作為陽極，它由透明的導電材料制成，將第二電極16作為陰極，它由低功效的金屬材料制成。于是，有機電致發(fā)光層14由設置在第一電極12上方的空穴注入層14a、空穴傳遞層14b、發(fā)射層14c以及電子傳遞層14d構成。發(fā)射層14c的結構為紅、綠和藍發(fā)光材料交替布置在每個子象素區(qū)域“P子”上。
圖3是依照現有技術的底部發(fā)射型有機電致發(fā)光顯示裝置的子象素區(qū)域的橫截面視圖。圖3中，在基板10上設有TFT“T”，所述TFT具有半導體層62、柵電極68、源電極80和漏電極82。TFT“T”的源電極80與存儲電容器“CST”相連，漏電極82與有機電致發(fā)光(EL)二極管“DEL”相連。存儲電容器“CST”包括彼此相對的電源電極72和電容器電極64，在該電源電極72與電容器電極64之間夾有絕緣層，電容器電極64由與半導體層62的材料相同的材料制成。一般將TFT“T”和存儲電容器“CST”稱為陣列元件“A”。有機EL二極管“DEL”包括第一和第二電極12和16，它們彼此相對，并有有機EL層14夾在中間。TFT“T”的源電極80與存儲電容器“CST”的電源電極72相連，TFT“T”的漏電極82與有機EL二極管“DEL”的第一電極12相連。另外，陣列元件“A”和有機EL二極管“DEL”設在同一基板上。
圖4是依照現有技術的有機電致發(fā)光顯示裝置的制造工藝流程圖。在步驟ST1中，在包括掃描線、信號線、電源線、開關TFT以及驅動TFT的第一基板上設置陣列元件。信號線和電源線與掃描線交叉，并彼此分隔。在掃描線與信號線的交叉點上設置開關TFT，同時在掃描線和電源線的交叉點上設置驅動TFT。
在步驟ST2中，將有機EL二極管的第一電極設置在陣列元件上方。讓第一電極與每個子象素區(qū)域的驅動TFT相連。
在步驟ST3中，在第一電極上設置有機EL二極管的有機電致發(fā)光層。如果將第一電極設計為陽極，有機EL層就由空穴注入層、空穴傳遞層、發(fā)射層和電子傳遞層構成。
在步驟ST4中，將EL二極管的第二電極設置在有機EL層上。在整個第一基板表面上設置第二電極，它作為公共電極。
在步驟ST5中，用第二基板將第一基板封裝起來，第二基板保護第一基板免受外部沖擊，并保護有機EL層不受環(huán)境空氣的損害。第二基板的內表面中包括干燥劑。
通過利用第二基板封裝包括陣列元件和有機EL二極管的第一基板來制造OELD裝置。另外，有源矩陣OELD裝置的生產取決于薄膜晶體管和有機層的生產。盡管薄膜晶體管的生產沒有問題，但是由于在將有機層厚度作到約1000的過程中存在雜質，會導致有源矩陣OELD裝置的產量發(fā)生變化。因此，有源矩陣OELD的產量因雜質而降低，從而導致制造成本和源材料損耗。
另外，有源矩陣OELD裝置是底部發(fā)射型裝置，它穩(wěn)定性高，制造過程中自由可變，但是它的孔徑比降低。因此，底部發(fā)射型有源矩陣OELD裝置在作為高孔徑裝置方面存在問題。另一方面，頂部發(fā)射型有源矩陣OELD具有高孔徑比，它容易制造。但是，在頂部發(fā)射型有源矩陣OELD裝置中，由于一般要將陰極電極設置在有機層上方，因此陰極電極的材料選擇受到限制。于是，透光率受到限制，發(fā)光效率降低。此外，為了提高透光率，由于應在薄膜上設置鈍化層，因此不能完全避免空氣滲透。
本發(fā)明的一個目的是提供一種高孔徑比的有機電致發(fā)光顯示裝置及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能提高產量和生產率的有機電致發(fā)光顯示裝置及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可靠的有機電致發(fā)光顯示裝置及其制造方法。
在以下描述中將闡述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點，由這些描述將使它們部分地變得顯明，或者可通過實踐本發(fā)明來學到它們。通過在說明書及其權利要求以及附圖中具體指出的結構可實現并得到本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點。
正如所具體和概括描述的，為了實現這些和其它優(yōu)點，依照本發(fā)明的目的，有機電致發(fā)光顯示裝置包括第一基板、相對第一基板并與之相隔從而在它們中間形成一定空間的第二基板、第一基板內本發(fā)明上的陣列元件、位于第二基板內表面上的有機電致發(fā)光二極管、沿著第一和第二基板間的外圍部分的密封結構、以及將陣列元件與有機電致發(fā)光二極管彼此連在一起的連接結構，其中第一和第二基板之間的空間內的壓力低于環(huán)境大氣壓。
另一方面，制造有機電致發(fā)光顯示裝置的方法包括在第一基板上設置陣列元件和連接結構，讓連接結構與陣列元件電連接，在第二基板上形成有機電致發(fā)光二極管，沿第一和第二基板間的外圍部分設置密封結構，以便讓陣列元件與有機電致發(fā)光二極管彼此相對，在真空腔內通過向密封結構施壓來實現第一和第二基板的第一次粘合，以便讓連接結構與有機電致發(fā)光二極管彼此電連接，第一次粘合形成了第一和第二基板間的第一空間，該空間所具有的第一壓力小于環(huán)境大氣壓，讓密封結構第一次固化，在真空腔內于環(huán)境大氣壓下對第一和第二基板實施第二次粘合，讓密封結構第二次固化。
要理解的是，前面的概述和后面的詳細描述都是示范性和說明性的，它們試圖提供對要求保護的發(fā)明的進一步解釋。
圖7是依照本發(fā)明的有機電致發(fā)光顯示裝置的連接工藝流程圖；以及圖8是依照本發(fā)明的有機電致發(fā)光顯示裝置的連接裝置的橫截面視圖。
圖5是依照本發(fā)明的有源矩陣有機電致發(fā)光顯示裝置的橫截面視圖。在圖5中，第一基板110和第二基板130彼此相隔并彼此相對，沿第一和第二基板110和130之間的外圍部分設有密封結構140。在第一基板110的內表面上設有陣列元件120，在第二基板130的內表面上設有有機電致發(fā)光(EL)二極管“DEL”。有機EL二極管“DEL”包括第一電極132，有機EL層136，以及第二電極138，其中第一電極132設置在第二基板130的內表面上用作公共電極。在第一電極132上設有間壁134，它是沿相鄰子象素“P子”間的邊界部分布置的，以此作為第二電極138的間隔器。有機EL層136設置在相鄰間壁134間的第一電極132上，第二電極138設在每個子象素區(qū)域“P子”的有機EL層136上。
有機EL層136包括第一有機材料層136a，發(fā)射層136b，以及第二有機材料層136c。第一有機材料層136a設置在第一電極136上，發(fā)射層136b設在第一有機材料層136a上，它包括在每個子象素區(qū)域“P子”處布置的紅、綠和藍色中的一種顏色。有機材料層136c設置在發(fā)射層136b上，其中第一和第二有機材料層136a和136c的EL材料可根據陽極電極和陰極電極的布置來決定。例如，在分別將第一和第二電極132和138設計為陰極和陽極電極的情況下，第一有機材料層136a包括電子注入層和電子傳遞層，第二有機材料層136c包括空穴注入層和空穴傳遞層。
陣列元件120包括薄膜晶體管(TFT)“T”，它設置在第一基板110上，位于子象素區(qū)域“P子”附近。在包括TFT“T”的第一基板110的上方，還在子象素“P子”附近設置了連接結構114，其中連接結構114將第二電極138與TFT“T”連接起來，用以向有機EL二極管“DEL”提供電流。在將有機EL二極管“DEL”與TFT“T”電連接起來的同時，連接結構114還維持著第一和第二基板110與130之間的均勻間隙。連接結構114包括圓柱形，它通過鈍化層124中設置的漏極接觸孔122與TFT“T”的漏極電極112相連，用以蓋住TFT“T”。連接結構114與TFT“T”的源極電極相連，或者與額外與TFT“T”相連的金屬導電結構相連。TFT“T”可以是與有機EL二極管“DEL”相連的驅動TFT。連接結構114包括電阻率低的韌性金屬材料之類的導電材料，可在將陣列元件120設置在第一基板110上的過程中設置該連接結構。
圖5中所示的有機EL裝置可以是頂部發(fā)射型裝置，此時光是通過第二基板130發(fā)出光。于是，第一電極132包括透明導電材料或者半透明導電材料，第二電極138可包括不透明導電材料。最好用氮氣(N2)之類的惰性氣體填充陣列元件120與第二電極138之間的空間“B”。
盡管未示出，陣列元件120還包括掃描線、信號線、電源線、開關TFT、以及存儲電容器。信號線與電源線彼此隔開，并與掃描線交叉，開關TFT布置在掃描線與信號線的交叉點上。于是，帶有陣列元件的第一基板和帶有有機EL二極管的第二基板可單獨提供。另外，OELD裝置可以是頂部發(fā)射型裝置，此時光是通過第二基板發(fā)出來。由此就能獲得高孔徑比和高分辨率的結構，同時還提高了生產率。由于OELD裝置有效地阻隔了環(huán)境空氣，該OELD裝置是可靠的。另外這還增大了布置TFT的自由度，并能改變第一電極的材料選擇。此外，除了圖5中所示的頂部柵極結構以外，還可以使用其它結構的TFT。
圖6是依照本發(fā)明的另一有源矩陣有機電致發(fā)光顯示裝置的橫截面視圖。在圖6中，第一基板150和第二基板160彼此間隔并相對。密封結構182沿第一和第二基板150、160之間的外圍部分設置，用以將第一和第二基板150和160彼此粘合起來。密封結構182具有密閉無開口的結構。陣列元件170設置在第一基板150的內表面上，而有機電致發(fā)光(EL)二極管172設置在第二基板160的內表面上。有機EL二極管172通過設置在陣列元件170與有機EL二極管172之間的連接結構180與陣列元件170相連。
在粘合第一和第二基板150和160時，可通過機械方式向對應于密封結構182的部分施壓。于是，第一和第二基板150和160之間遠離密封結構182的第一區(qū)域的內部壓力低于與密封結構182相鄰的第二區(qū)域的內部壓力。這樣，第一和第二基板150和160之間遠離密封結構182的第一區(qū)域的體積大于于密封結構182相鄰的第二區(qū)域的體積。于是，由于空間“C”內連接結構受壓不足而導致第一和第二基板150與160的粘合很差，從而使有機EL二極管172與連接結構180彼此不能連接。由此，由于連接不良致使不能向有機EL二極管172充足地供應電流，并且由于在對應的子象素區(qū)域內不能發(fā)出光，圖像的顯示質量很差。一般這稱為象素缺陷。
另一方面，在連接結構180與有機EL二極管172的連接很弱時，OELD裝置因電流局部生熱而部分退化。于是，如果長時間驅動OELD裝置，就會產生斑點。
圖7是依照本發(fā)明的有機電致發(fā)光顯示裝置的連接工藝流程圖。步驟ST11中，在真空條件下，讓包括陣列元件和連接結構的第一基板與包括有機EL二極管的第二基板初步粘合。沿第一和第二基板之間的外圍部分設置密封結構，通過向密封結構機械施壓將第一和第二基板粘合在一起。利用具有氣體注入部分和排放口的真空腔來維持真空條件。例如，真空腔內的壓力大約在0.3托到0.7托的范圍內，這可通過流入該腔室的氣體量來控制。
步驟ST12中，讓初步粘合的基板之間的密封結構初步固化。于是，在后續(xù)的處理步驟中能避免密封結構流入第一和第二基板間的空間。
步驟ST13中，對初步粘合后的第一和第二基板進行最后粘合。例如，排出真空腔內的氣體，讓真空腔的內部壓力升到大氣壓。由此，位于初步粘合的第一和第二基板之間的空間的壓力低于真空腔內部的大氣壓。于是，第一和第二基板之間的空間內的較低壓力就作為粘合力。另外，由于粘合后的第一和第二基板之間的空間的壓力低于真空腔內部的大氣壓，就橫貫粘合后的第一和第二基板的整個表面提供了均勻壓力。由此就避免了基板彎曲，從而改善了有機EL二極管與連接結構的接觸。
步驟ST14中，在對第一和第二基板進行了最后粘合之后，讓密封結構補充固化。
步驟ST15中，在讓密封結構補充固化后，完成OELD裝置的制造。但是，還可加入附加的工藝步驟對OELD裝置進行深入加工。
圖8是依照本發(fā)明的有機電致發(fā)光顯示裝置的連接裝置的橫截面視圖。在圖8中，陣列元件220和連接結構222設置在第一基板210的內表面上，有機EL二極管240設置在第二基板230的內表面上。有機EL二極管通過連接結構222與陣列元件220電連接。沿第一和第二基板210與230之間的外圍部分形成了密封結構270，它環(huán)繞著陣列元件220、連接結構222和有機EL二極管240。另外，第一和第二基板210與230之間的內部空間“D”的壓力低于OELD裝置290的外部壓力。這樣，在粘合過程中可橫貫210和230的整個表面施壓，由此改善了有機EL二極管240與連接結構222的粘合。盡管未示出，但陣列元件220還包括位于子象素區(qū)域附近的TFT，有機EL二極管包括有機電致發(fā)光層和在子象素區(qū)域附近構成了圖案的電極。
對本領域的普通技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明的有機電致發(fā)光顯示裝置及其制造方法作出各種改進和變化。于是，試圖認為倘若本發(fā)明的這些改進和變化在所附權利要求的范圍和它們的等效范圍內，本發(fā)明就涵蓋了這些改進和變化。
權利要求
1.一種有機電致發(fā)光顯示裝置，它包括第一基板；第二基板，它與第一基板相隔并與之相對，于是在它們之間形成一定空間；位于第一基板內表面上的陣列元件；位于第二基板內表面上的有機電致發(fā)光二極管；沿著第一和第二基板之間的外圍部分的密封結構；以及連接結構，它將陣列元件和有機電致發(fā)光二極管彼此電連接起來，其中第一與第二基板間的空間內的壓力低于環(huán)境大氣壓。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中第一和第二基板包括具有紅、綠和藍色子象素區(qū)域的象素區(qū)域。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中陣列元件包括與子象素區(qū)域相鄰設置的薄膜晶體管。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中有機電致發(fā)光二極管包括第一電極、有機電致發(fā)光層以及位于子象素區(qū)域附近的第二電極。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中連接結構連接著薄膜晶體管和與子象素區(qū)域相鄰的第二電極。
6.根據權利要求4所述的裝置，其中第一電極作為陰極電極。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中第一電極包括不透明導體材料。
8.根據權利要求4所述的裝置，其中第二電極作為陽極電極。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中第二電極包括透明導電材料。
10.根據權利要求1所述的裝置，其中連接結構包括金屬材料。
11.根據權利要求1所述的裝置，其中連接結構包括圓柱形。
12.一種有機電致發(fā)光顯示裝置的制造方法，它包括以下步驟在第一基板上形成陣列元件和連接結構；讓連接結構與陣列元件電連接；在第二基板上形成有機電致發(fā)光二極管；沿第一和第二基板間的外圍部分形成密封結構，并讓陣列元件與有機電致發(fā)光二極管彼此相對；在真空腔內通過向密封結構施壓實現第一和第二基板的第一次粘合，以便讓連接結構與有機電致發(fā)光二極管彼此電連接，第一次粘合提供了第一和第二基板之間的第一空間，該空間具有小于環(huán)境大氣壓的第一壓力；實施密封結構的第一次固化；在真空腔內于環(huán)境大氣壓下實施第一和第二基板的第二次粘合；以及實施密封結構的第二次固化。
13.根據權利要求12所述的方法，其中真空腔內的壓力由氣體控制。
14.根據權利要求12所述的方法，其中第一壓力約在0.3托到0.7托的范圍內。
15.根據權利要求12所述的方法，其中有機電致發(fā)光二極管包括第一電極、有機電致發(fā)光層、以及與子象素區(qū)域相鄰的第二電極。
16.根據權利要求15所述的方法，其中第二電極與連接結構彼此電連接。
17.根據權利要求16所述的方法，其中第一電極作為陽極，第二電極作為陰極。
18.根據權利要求17所述的方法，其中有機電致發(fā)光層包括空穴注入層、空穴傳遞層、發(fā)射層、電子傳遞層以及電子注入層。
全文摘要
一種有機電致發(fā)光顯示裝置，包括第一基板，與第一基板相隔并與之相對，從而在它們之間形成一定空間的第二基板，位于第一基板內表面上的陣列元件，位于第二基板內表面上的有機電致發(fā)光二極管，沿著第一和第二基板間的外圍部分的密封結構，以及將陣列元件與有機電致發(fā)光二極管彼此電連接起來的連接結構，其中第一和第二基板之間的空間內的壓力低于環(huán)境大氣壓。
文檔編號H05B33/12GK1454034SQ03121898
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月17日 優(yōu)先權日2002年4月25日
發(fā)明者樸宰用, 金玉姬, 兪忠根, 李南良, 金官洙 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社