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技術 使用寿命を向上する有機発光ダイオード、及び、その製造方法

出願人 ユニビジョンテクノロジーインコーポレイテッド
発明者 鄭啓民葉致宏游輝昌楊偉文張簡金鐘
出願日 2005年6月29日 (15年4ヶ月経過) 出願番号 2005-190785
公開日 2006年9月28日 (14年1ヶ月経過) 公開番号 2006-261082
状態 拒絶査定
技術分野 電場発光光源(EL) エレクトロルミネッセンス光源
主要キーワード 導電材質 消耗電力 三色発光 薄型パネル 透光基板 高温炉 二酸化ケイ素層 平坦層
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この項目の情報は公開日時点(2006年9月28日)のものです。
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課題

使用寿命延長する有機発光ダイオード、及び、その製造方法を提供する。

解決手段

主に、カラーフィルター21の上表面に、透光隔離層211を設置し、且つ、透光隔離層211の上表面に、少なくとも一つの下部電極231を定義し、下部電極231に被覆されない透光隔離層211をエッチングして、除湿チャネル31を形成し、ベーキング工程で、カラーフィルター内に残留する溶剤水気を除去し、有機発光層劣化速度を低下させ、有機発光ダイオードの使用寿命を効果的に延長する。

概要

背景

光電産業発展に伴い、人々は、科学技術がもたらす便利さを享受している。高画質低コストフラットパネルディスプレイ、或いは、発光装置をいかにして製造するかが、各メーカーの最大目標である。多くのディスプレイ、及び、発光装置中、有機発光ダイオードは、その他の発光装置と比較して、自発光高輝度、広視覚、低消耗電力、高反応速度、薄型パネル素子構造製造過程簡潔さ等の長所があり、各国研究単位とメーカーの注目を浴びている。

各種ディスプレイ、或いは、発光装置にとって、いかにして、フルカラー化の表示を達成するかが、成功の鍵となっている。有機発光ダイオードで、フルカラー化に最もよく見られる方法は、以下の三種である。
1.三色発光層構造:主に、赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の有機発光ダイオードの独自発光で、直接、フルカラー効果を得る発光装置。
2.カラー転換薄膜(Color Change Media):主に、青光有機発光ダイオード素子発射光源とし、更に、青光が、CCMを励磁して、RGBの三原色可視光を得て、これにより、フルカラー化の目的を達成する。
3.カラーフィルター(Color Filter):白色有機発光ダイオード素子バックライトとし、カラーフィルターを合わせて使用して、カラーフィルターが、バックライトにより照射された後、フルカラー化の表示効果を達成する。

一般のカラー転換薄膜、或いは、カラーフィルターの構造は、図1で示されるように、カラーフィルター11の主要構造は、透光基板119上に定義されると共に、複数のブラックマトリクス(Black Matrix)117を設置し、ブラックマトリクス117を設置しない透光基板119上表面に、カラーフィルター層115を設けて、色彩転換の目的を達成する。また、ブラックマトリクス117、及び、カラーフィルター115上方に、平坦層(over coat)113、及び、透光隔離層111、例えば、二酸化ケイ素層を順に設置して、カラーフィルター層115、及び、ブラックマトリクス117を保護する目的を達成すると共に、有機発光素子13の設置を容易にする。有機発光素子13の構造は、透光導電材質、例えば、酸化イリジウム(Indium Tin)を、下部電極131の材料とし、下部電極131上方に、有機発光層133、及び、対向電極層135を順に設ける。

しかし、カラーフィルター層11の製作工程において、その内部に、水気、或いは、溶剤残留し、平坦層113内部の水気、或いは、溶剤をあらかじめ除去しておかないと、水気は、平坦層113、及び、透光隔離層111を通過して、有機発光素子13の有機発光層113と相互作用を生じ、有機発光層113の劣化、及び、有機発光ダイオード10の使用寿命に影響を与える。よって、有機発光素子13をカラーフィルター層11に設ける前に、排水処理ベーキング工程を施し、カラーフィルター11内部の残留水気、溶剤を除去する必要がある。一般の処理方式は、カラーフィルター11を、高温炉中で焼き、カラーフィルター11内部の残留水気、溶剤を除去すると共に、有機発光ダイオード10のパッケージ完成後、カラーフィルター11内部の残留水気、溶剤と有機発光素子13が作用し、有機発光ダイオード10の使用寿命を短縮するのを防止する。

上述の方法は、カラーフィルター11内部に残留した水気、或いは、溶剤を除去することができるが、透光隔離層111は、ベーキング工程中に、水気、溶剤が通過するのに不向きで、カラーフィルター11の廃水処理効果が無効になり、有機発光ダイオード10の使用寿命も延長できない。
特開2004−303733号公報

概要

使用寿命を延長する有機発光ダイオード、及び、その製造方法を提供する。主に、カラーフィルター21の上表面に、透光隔離層211を設置し、且つ、透光隔離層211の上表面に、少なくとも一つの下部電極231を定義し、下部電極231に被覆されない透光隔離層211をエッチングして、除湿チャネル31を形成し、ベーキング工程で、カラーフィルター内に残留する溶剤や水気を除去し、有機発光層の劣化速度を低下させ、有機発光ダイオードの使用寿命を効果的に延長する。

目的

本発明は、使用寿命を延長する有機発光ダイオードを提供し、下部電極に被覆されない透光隔離層部分に、除湿チャネルを設置し、ベーキングの工程で、カラーフィルター内の水気、或いは、溶剤を効果的に除去し、有機発光層の劣化速度を低下させ、使用寿命を効果的に延長することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

使用寿命延長する有機発光ダイオードであって、透光基板を有し、前記透光基板の上表面に、カラーレジスト、及び、平坦層を順に設け、前記平坦層の上表面は、それぞれ、少なくとも一つの透光隔離層、及び、少なくとも一つの除湿チャネルを設け、且つ、前記除湿チャネルが、前記透光隔離層に近接して設置されるカラーフィルターと、前記透光隔離層の上表面に固設される下部電極を有し、前記下部電極の上表面の一部は、有機発光層対向電極を、順に設ける有機発光素子と、からなることを特徴とする有機発光ダイオード。

請求項2

前記透光隔離層は、二酸化ケイ素窒化ケイ素層、或いは、ケイ素窒素酸化物化合物のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の有機発光ダイオード。

請求項3

前記カラーフィルターは、カラー転換薄膜であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光ダイオード。

請求項4

使用寿命を延長する有機発光ダイオードの製造方法であって、少なくとも一つの下部電極を、カラーフィルターの透光隔離層の上表面の一部に形成すると共に、前記下部電極に被覆されない透光隔離層を、露出透光隔離層として定義する工程と、前記露出透光隔離層を除去し、除湿チャネルを形成する工程と、前記カラーフィルターに対し、排水処理を施し、前記カラーフィルター内に存在する水気を、除湿チャネルにより排除する工程と、前記下部電極の上表面に、有機発光層、及び、対向電極を形成する工程と、からなることを特徴とする有機発光ダイオードの製造方法。

請求項5

前記排水処理は、ベーキング、及び、光照射の方式のうちのどちらかであることを特徴とする請求項4に記載の有機発光ダイオードの製造方法。

請求項6

前記排水処理は、真空環境下で実行されることを特徴とする請求項5に記載の有機発光ダイオードの製造方法。

請求項7

前記透光隔離層は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素層、或いは、ケイ素窒素酸化物化合物のどれかであることを特徴とする請求項4に記載の有機発光ダイオードの製造方法。

請求項8

前記カラーフィルターは、カラー転換薄膜であることを特徴とする請求項4に記載の有機発光ダイオードの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、有機発光ダイオードに関するものであって、特に、使用寿命延長する有機発光ダイオード、及び、その製造方法に関するものである。

背景技術

0002

光電産業発展に伴い、人々は、科学技術がもたらす便利さを享受している。高画質低コストフラットパネルディスプレイ、或いは、発光装置をいかにして製造するかが、各メーカーの最大目標である。多くのディスプレイ、及び、発光装置中、有機発光ダイオードは、その他の発光装置と比較して、自発光高輝度、広視覚、低消耗電力、高反応速度、薄型パネル素子構造製造過程簡潔さ等の長所があり、各国研究単位とメーカーの注目を浴びている。

0003

各種ディスプレイ、或いは、発光装置にとって、いかにして、フルカラー化の表示を達成するかが、成功の鍵となっている。有機発光ダイオードで、フルカラー化に最もよく見られる方法は、以下の三種である。
1.三色発光層構造:主に、赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の有機発光ダイオードの独自発光で、直接、フルカラー効果を得る発光装置。
2.カラー転換薄膜(Color Change Media):主に、青光有機発光ダイオード素子発射光源とし、更に、青光が、CCMを励磁して、RGBの三原色可視光を得て、これにより、フルカラー化の目的を達成する。
3.カラーフィルター(Color Filter):白色有機発光ダイオード素子バックライトとし、カラーフィルターを合わせて使用して、カラーフィルターが、バックライトにより照射された後、フルカラー化の表示効果を達成する。

0004

一般のカラー転換薄膜、或いは、カラーフィルターの構造は、図1で示されるように、カラーフィルター11の主要構造は、透光基板119上に定義されると共に、複数のブラックマトリクス(Black Matrix)117を設置し、ブラックマトリクス117を設置しない透光基板119上表面に、カラーフィルター層115を設けて、色彩転換の目的を達成する。また、ブラックマトリクス117、及び、カラーフィルター115上方に、平坦層(over coat)113、及び、透光隔離層111、例えば、二酸化ケイ素層を順に設置して、カラーフィルター層115、及び、ブラックマトリクス117を保護する目的を達成すると共に、有機発光素子13の設置を容易にする。有機発光素子13の構造は、透光導電材質、例えば、酸化イリジウム(Indium Tin)を、下部電極131の材料とし、下部電極131上方に、有機発光層133、及び、対向電極層135を順に設ける。

0005

しかし、カラーフィルター層11の製作工程において、その内部に、水気、或いは、溶剤残留し、平坦層113内部の水気、或いは、溶剤をあらかじめ除去しておかないと、水気は、平坦層113、及び、透光隔離層111を通過して、有機発光素子13の有機発光層113と相互作用を生じ、有機発光層113の劣化、及び、有機発光ダイオード10の使用寿命に影響を与える。よって、有機発光素子13をカラーフィルター層11に設ける前に、排水処理ベーキング工程を施し、カラーフィルター11内部の残留水気、溶剤を除去する必要がある。一般の処理方式は、カラーフィルター11を、高温炉中で焼き、カラーフィルター11内部の残留水気、溶剤を除去すると共に、有機発光ダイオード10のパッケージ完成後、カラーフィルター11内部の残留水気、溶剤と有機発光素子13が作用し、有機発光ダイオード10の使用寿命を短縮するのを防止する。

0006

上述の方法は、カラーフィルター11内部に残留した水気、或いは、溶剤を除去することができるが、透光隔離層111は、ベーキング工程中に、水気、溶剤が通過するのに不向きで、カラーフィルター11の廃水処理効果が無効になり、有機発光ダイオード10の使用寿命も延長できない。
特開2004−303733号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、使用寿命を延長する有機発光ダイオードを提供し、下部電極に被覆されない透光隔離層部分に、除湿チャネルを設置し、ベーキングの工程で、カラーフィルター内の水気、或いは、溶剤を効果的に除去し、有機発光層の劣化速度を低下させ、使用寿命を効果的に延長することを目的とする。

0008

本発明は、使用寿命を延長する有機発光ダイオードの製造方法を提供し、簡潔な透光隔離層エッチング工程を利用して、カラーフィルター内の水気、或いは、溶剤を効果的に除去する除湿チャネルを形成し、これにより、有機発光層の劣化速度を低下させ、使用寿命を効果的に延長することをもう一つの目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明の請求項1に記載の有機発光ダイオードは、使用寿命を延長する有機発光ダイオードであって、主要構造は、
透光基板を有し、前記透光基板の上表面に、カラーレジスト、及び、平坦層を順に設け、前記平坦層の上表面は、それぞれ、少なくとも一つの透光隔離層、及び、少なくとも一つの除湿チャネルを設け、且つ、前記除湿チャネルが、前記透光隔離層に近接して設置されるカラーフィルターと、
前記透光隔離層の上表面に固設される下部電極を有し、前記下部電極の上表面の一部は、有機発光層と対向電極を、順に設ける有機発光素子と、からなることを特徴とする。

0010

請求項2に記載の有機発光ダイオードは、請求項1において、前記透光隔離層が、二酸化ケイ素窒化ケイ素層、或いは、ケイ素窒素酸化物化合物のどれかであることを特徴とする。

0011

請求項3に記載の有機発光ダイオードは、請求項1において、前記カラーフィルターが、カラー転換薄膜であることを特徴とする。

0012

請求項4に記載の有機発光ダイオードの製造方法は、使用寿命を延長する有機発光ダイオードの製造方法であって、主に、少なくとも一つの下部電極を、カラーフィルターの透光隔離層の上表面の一部に形成すると共に、前記下部電極に被覆されない透光隔離層を、露出透光隔離層として定義する工程と、
前記露出透光隔離層を除去し、除湿チャネルを形成する工程と、
前記カラーフィルターに対し、排水処理を施し、前記カラーフィルター内に存在する水気を、除湿チャネルにより排除する工程と、
前記下部電極の上表面に、有機発光層、及び、対向電極を形成する工程と、からなることを特徴とする。

0013

請求項5に記載の有機発光ダイオードの製造方法は、請求項4において、前記排水処理が、ベーキング、及び、光照射の方式のうちのどちらかであることを特徴とする。

0014

請求項6に記載の有機発光ダイオードの製造方法は、請求項5において、前記排水処理が、真空環境下で実行されることを特徴とする。

0015

請求項7に記載の有機発光ダイオードの製造方法は、請求項4において、前記透光隔離層が、二酸化ケイ素、窒化ケイ素層、或いは、ケイ素窒素酸化物化合物のどれかであることを特徴とする。

0016

請求項8に記載の有機発光ダイオードの製造方法は、請求項4において、前記カラーフィルターが、カラー転換薄膜であることを特徴とする。

発明の効果

0017

本発明により、有機発光層の劣化速度を低下させ、有機発光ダイオードの使用寿命を効果的に延長することが可能である。

発明を実施するための最良の形態

0018

まず、図2は、本発明の好ましい実施例による断面図である。図で示されるように、本発明の使用寿命を延長する有機発光ダイオード20は、主に、カラーフィルター21上方に、少なくとも一つの有機発光素子23を設置する。カラーフィルター21の構造は、透光基板219上表面に、少なくとも一つのブラックマトリクス217を設置し、ブラックマトリクス217で被覆されない透光基板219上表面に、少なくとも一つのカラーレジスト215を設置して、色彩転換の目的を達成する。また、ブラックマトリクス217、及び、カラーレジスト215上方に、平坦層213、及び、二酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、或いは、ケイ素窒素酸化物化合物等の透光隔離層211を設け、平坦層213、及び、透光隔離層211の設置により、カラーフィルター21の平坦化、及び、カラーフィルター21内の水気、或いは、溶剤が有機発光素子23に影響を及ぼすのを防止する。

0019

有機発光素子23は、酸化イリジウム(Indium Tin)等の透光の導電材質を下部電極231の材料とし、仕事関数が低い金属、例えば、マグネシウムカルシウムアルミリチウム等を対向電極235の材料とする。また、対向電極235、及び、下部電極231の間に、有機発光層233を設置する。両電極231、235が通電したあと、有機発光素子23の発光の目的が達成される。下部電極231は、透光隔離層211の一部の上表面に固設され、下部電極231に被覆されない部分の透光隔離層211内に、除湿チャネル31を設けて、カラーフィルター21の排水処理の実行に役立つ。

0020

更に、図3図6は、本発明の実施例による各製造工程を示す構造断面図フローチャートである。図で示されるように、有機発光ダイオード20の主な製造工程は、以下のようである。まず、工程410、及び、図3で示されるように、カラーフィルター21の透光隔離層211を洗浄する。洗浄方法は、一般のシリコンチップを洗浄する方法である。工程420、及び、図4で示されるように、透光隔離層211の洗浄後、少なくとも一つの下部電極231を形成し、下部電極231に被覆されない透光隔離層211の一部は、露出透光隔離層311として定義される。

0021

工程430、及び、図5で示されるように、下部電極231の形成後、下部電極231により被覆されない露出透光隔離層311に対し、除去、或いは、エッチング工程を施す。例えば、透光隔離層211の材質差異に基づいて、異なるエッチング除去方式を採用し、透光隔離層211が、二酸化ケイ素で形成される場合、ウェットエッチング、或いは、ドライエッチングでエッチングし、ウェットエッチングでエッチングする場合、使用するエッチング溶液は、B.O.E(NH4F(40%):HF(49%)=6:1)、HF、BHF、或いは、KOH等で、二酸化ケイ素に対しエッチングすると共に、露出透光隔離層311を除去する。この他、透光隔離層211が、窒化ケイ素、或いは、シリコン窒酸素化合物からなる場合、エッチング工程は、ドライエッチングを選択し、同様に、露出透光隔離層311を除去すると共に、除湿チャネル31として定義する。

0022

工程440で示されるように、前記工程中の、上方が下部電極231に被覆されない露出透光隔離層311を除去して、除湿チャネル31を形成し、この除湿チャネル31の設置により、カラーフィルター21の排水処理の実行が容易で、カラーフィルター21内部の水気、溶液の残留を減少させる。排水処理の方法は、高温炉により、カラーフィルター21をベーキングする方法を採取するか、或いは、光照射の方式でもよい。且つ、ベーキング、或いは、光照射の方法により、カラーフィルター21の排水処理をする時、真空の環境下で実行し、これにより、カラーフィルター21内部の水気、溶液を確実に除去することができるだけでなく、排水処理効果を向上させることができ、排水処理に必要な時間やコストを減少させる。

0023

工程450、及び、図2で示されるように、カラーフィルター21の真空ベーキング工程の完成後、有機発光ダイオード20の後続工程を実行し、例えば、下部電極231の表面に、有機発光層233、及び、対向電極235を形成し、有機発光素子23の製造を完成する。

0024

本発明の有機発光ダイオード20の後続工程の実行前、カラーフィルター21内部の水気、溶剤は除去され、有機発光素子23、或いは、有機発光層233と水気が作用する可能性を効果的に減少させ、有機発光層233の劣化速度を低下させて、有機発光ダイオード20の使用寿命を延長する。

0025

本発明の実施例中、カラーフィルター21を発明の実施例としているが、異なる実施例中、カラーフィルター21は、カラー転換薄膜を選択することができ、同様に、CCMにより、内部の水気、溶剤を除去し、有機発光ダイオード20の使用寿命を延長する目的を達成することができる。

0026

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

図面の簡単な説明

0027

公知の有機発光ダイオードの構造を示す図である。
本発明の有機発光ダイオードの好ましい実施例の断面図である。
本発明の実施例による各製造工程を示す構造断面図である。
本発明の実施例による各製造工程を示す構造断面図である。
本発明の実施例による各製造工程を示す構造断面図である。
本発明の実施例のフローチャートである。

符号の説明

0028

10…有機発光ダイオード
11…カラーフィルター
111…透光隔離層
113…平坦層
115…カラーフィルター層
117…ブラックマトリクス
119…透光基板
13…有機発光素子
131…下部電極
133…有機発光層
135…対向電極
20…有機発光ダイオード
21…カラーフィルター層
211…透光隔離層
213…平坦層
215…カラーレジスト
217…ブラックマトリクス
219…透光基板
23…有機発光素子
231…下部電極
233…有機発光層
235…対向電極
31…除湿チャネル
311…露出透光隔離層

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