JP2005235733A - 表面が改質された有機膜層を用いる有機電界発光ディスプレーデバイス及びこれの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、有機電界発光素子製造時有機膜層の表面を改質して有機膜層間の接着力を増進させて有機膜層間で接触不良によって有機膜層が離脱する不良の改善及び寿命特性を向上させることができる有機電界発光ディスプレーデバイス及びこれの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は有機電界発光ディスプレーデバイス及びこれの製造方法に係り、基板１００、基板上部に形成されている第１電極１１０、第１電極１１０上部に形成されており、少なくとも有機発光層１５０を含む２以上の層で構成された有機膜層１３０，１４０、及び有機膜層１３０，１４０上部に形成されている第２電極１９０を含み、有機膜層１３０、１４０のうち１以上の層は表面粗さがＲｍｓ１１Åないし５０Åであることを特徴とする有機電界発光ディスプレーデバイス及びこれの製造方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は有機電界発光ディスプレーデバイスに係り、さらに詳細には有機電界発光素子で有機膜層を形成する層の表面特性を改善して全体的に特性が改善された有機電界発光ディスプレーデバイスに関する。

一般に有機電界発光素子は陽極及び陰極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの多層で構成される。有機電界発光素子は用いる材料によって高分子と低分子に分けられるが、低分子有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｅ）デバイスの場合には真空蒸着によって各層を導入し、高分子有機ＥＬデバイスの場合にはスピンコーティング工程を利用して発光素子を作ることができる。

単色素子である場合、高分子を利用した有機電界発光素子はスピンコーティング工程を利用して簡単に素子を作ることができるが、低分子を利用したことより駆動電圧は低いが効率と寿命が落ちる短所がある。また、フールカラー素子を作る時にはそれぞれ赤色、緑色、青色の高分子をパターニングしなければならないがインクジェット技術やレーザー転写法を利用する時効率と寿命など発光特性が悪くなる問題点がある。

特に、レーザー転写法を利用してパターニングをする時には単一高分子材料では転写できない材料が大部分である。レーザー熱転写法による高分子有機電界発光素子のパターン形成方法は韓国特許番号１９９８−５１８４４号に開示されており、また米国特許第５，９９８，０８５号、６，２１４，５２０号及び６，１１４，０８８号に既に開示されている。

前記熱転写法を適用するためには少なくとも光源、転写フィルム、そして基板を必要とし、光源から出た光が転写フィルムの光吸収層によって吸収されて熱エネルギーに変換されてこの熱エネルギーによって転写フィルムの転写層形成物質が基板に転写されて所望するイメージを形成しなければならない（米国特許第５，２２０，３４８号，第５，２５６，５０６号，第５，２７８，０２３号及び第５，３０８，７３７号）。

このような熱転写法は液晶表示素子用カラーフィルター製造に利用されたりして、また発光物質のパターンを形成するために利用される場合があった（米国特許第５，９９８，０８５号）。このような方式は既存の物質昇華を利用したレーザー転写法とは差別的な方法であって熱の伝達なしに物質転移（Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）の原理で物質が伝達される方法である。

これとは違って、米国特許第５，９３７，２７２号はフールカラー有機電界発光素子で高度のパターン化された有機層を形成する方法に係り、前記方法は有機電界発光物質が転写可能なコーティング物質でコーティングされたドナー支持体を用いる。前記ドナー支持体は加熱されて有機電界発光物質が目的する下部ピクセルにある色化された有機電界発光媒介体を形成する基板のリセス表面部に転写されるようにする。この時、前記転写はドナーフィルムに熱または光が加えられて発光物質が蒸気化（ｖａｐｏｒｉｚｅ）されてピクセルに転写される。

同一な方法で、米国特許第５，６８８，５５１号はそれぞれの画素領域に形成される副画素（ｓｕｂｐｉｘｅｌ）を形成することにおいて、ドナーシートから収容体（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）シートに転写されることによって形成される。この時、転写工程は低温（約４００℃以下）で昇華性がある有機電界発光物質をドナーシートから収容体シートに転写して副画素を形成することを開示している。

図１は、通常のフールカラー有機電界発光素子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上に第１電極１１０がパターニングされて形成されている。前記第１電極１１０は背面発光構造の場合に透明電極で形成されて前面発光構造の場合には反射膜を含む導電性金属で形成される。

前記第１電極１１０上部には画素領域を定義して発光層間に絶縁のために絶縁性物質で画素定義膜（ＰＤＬ；１２０）を形成する。

前記画素定義膜（ＰＤＬ；１２０）で定義された画素領域に有機発光層１５０を含む有機膜層を形成しており、前記有機膜層は前記有機発光層以外にも正孔注入層１３０、正孔輸送層１４０、正孔抑制層１６０、電子輸送層１７０及び電子注入層１８０のうち１以上の層をさらに含むことができる。前記有機発光層１５０としては高分子物質及び低分子物質すべて可能である。

そうしてから、前記有機膜層上部には第２電極１９０を形成する。前記第２電極１９０は第１電極１１０が透明電極である場合には反射膜を含む導電性金属層で形成して、前記第１電極１１０が反射膜を含む導電性金属層である場合には透明電極で形成する。そうしてから、有機電界発光素子を封じすることによって有機電界発光素子を完成する。

韓国特許番号１９９８−５１８４４号 米国特許第５，９９８，０８５号 米国特許第６，２１４，５２０号 米国特許第６，１１４，０８８号 米国特許第５，２２０，３４８号 米国特許第５，２５６，５０６号 米国特許第５，２７８，０２３号 米国特許第５，３０８，７３７号 米国特許第５，９９８，０８５号 米国特許第５，９３７，２７２号 米国特許第５，６８８，５５１号

しかしながら、従来の有機発光層を含む有機膜層を用いる場合、前記有機膜層を特にレーザー熱転写法で形成する場合にはドナーフィルムから転写される転写層の物質と基板上に形成されている有機物質間の接着力が転写層の物質の粘着力より大きくてこそ基板に転写されて、また転写層の物質と基板上の有機物質間の接着力がよくない場合には後工程時に有機膜層の破損及び脱落によってパーティクルが発生したり膜が壊れるという問題点が発生する。

本発明は上述したような問題点を解決するために案出したものであって、本発明の目的は、有機電界発光素子製造時、有機膜層の表面を改質して有機膜層間の接着力を増進させて有機膜層間で接触不良によって有機膜層が離脱する不良の改善及び寿命特性を向上させることができる有機電界発光ディスプレーデバイス及びこれの製造方法を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、本発明は基板、前記基板上部に形成されている第１電極、前記第１電極上部に形成されており、少なくとも有機発光層を含む２以上の層で構成された有機膜層、及び前記有機膜層上部に形成されている第２電極を含み、前記有機膜層のうち１以上の層は表面粗さがＲｍｓ１１Åないし５０Åであることを特徴とする有機電界発光ディスプレーデバイスを提供する。

また、本発明は基板上部に第１電極を形成する段階と；前記第１電極上部に有機発光層を含んで２以上の層で構成された有機膜層を次々と積層する段階；及び前記有機膜層上部に第２電極を形成する段階を含み、前記有機膜層を積層する段階は前記有機膜層を形成する第１層を積層した後前記第１層上部表面を酸素プラズマ処理して、その上部に形成される第２層はレーザー熱転写法によって形成することを含むことを特徴とする有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法を提供する。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態による部分断面図であって図１のＡ部分を拡大して示した図面である。

図１及び図２を参照すると、本発明の有機電界ディスプレーデバイスは基板１００と前記基板上部に形成されている第１電極１１０、前記第１電極１１０上部に形成されており、少なくとも有機発光層１５０を含む２以上の層で構成された有機膜層３００、及び前記有機膜層３００上部に形成されている第２電極１９０を含んでいる。

前記有機膜層３００は少なくとも有機発光層１５０を含んでおり、この以外に正孔注入層１３０、正孔輸送層１４０、正孔抑制層１６０、電子輸送層１７０、及び電子注入層１８０のうち１以上の有機物質層を含む。

本発明の一実施形態では、図２に示したように、第１電極１１０がアノード電極である場合、前記有機発光層１５０と前記第１電極１１０間に正孔注入層１３０と正孔輸送層１４０を含むことができる。

この時、前記正孔注入層１３０を形成した後正孔輸送層１４０を積層して形成する場合、正孔注入層１３０と正孔輸送層１４０間の接着力を高めるために前記正孔注入層１３０の上部表面を表面改質して表面粗さを大きくする。

また、前記正孔注入層１３０だけでなく正孔輸送層１４０が正孔注入層１３０と接触する表面の表面粗さを大きくする場合には正孔注入層１３０だけを表面改質して表面粗さを大きくする場合より２層間の接着力をさらに大きくすることができる。

したがって、下部の正孔注入層１３０の上部表面だけを表面処理して表面粗さを大きくしても良くて、上部に積層される正孔輸送層１４０の下部表面を表面改質して表面粗さを同時に大きくしても良い。

この時、前記表面粗さはＡＦＭで測定した表面粗さであるＲｍｓ１１Åないし５０Åである程度が望ましい。１１Å以下ならばドナーフィルムとの接着力（Ａｄｈｅｓｉｏｎ）が既存の特性に比べて改善される幅が大きくなくてフィルムのラミネーション（Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）時相変らず基板方向に付く現象が発生しており、５０Å以上であれば転写される物質の形状が均一でなくて特性の効率及び寿命の低下を持ってくるようになる。

上述では本発明の説明の便宜のために正孔注入層１３０と正孔輸送層１４０を言及したが、有機膜層３００を構成する有機物質層のうち相互に接している２物質層間では表面を改質して表面粗さを大きくすることによって有機物質層間の接着力を大きくすることができる。

この時、前記上部層は通常の積層方法によって形成されることができるが、レーザー熱転写法の場合に表面粗さを大きくする必要がある。これはレーザー熱転写法の場合、転写される物質と基板上に形成されている有機物質との接着力が大きくてこそ転写特性が優秀になるからである。

前記有機膜層のうち表面粗さがＲｍｓ１１Åないし５０Åである層は有機物質ならば低分子でも高分子でも関係がない。

しかし、有機物質層が高分子で形成されている場合にはその表面が低分子の場合よりさらに表面粗さが小さいため表面粗さを大きくしてくれる必要がある。

したがって、本発明で用いられることができる有機物質としては各層毎に通常的に使われる物質であればどれでもすべて用いることができる。また、有機発光層１５０の場合、蛍光発光物質でも燐光発光物質でも使用が可能である。

一方、第１電極１１０がカソード電極ならば第２電極１９０はアノード電極になっており、層構造は先によく見た構造と逆の構造を形成するようになる。

一方、本発明の前記有機電界発光ディスプレーデバイスは１以上の薄膜トランジスタを含んでおり、背面発光構造及び前面発光構造の有機電界発光ディスプレーデバイスに適用が可能である。

以下、本発明の有機電界発光ディスプレーデバイスを製造する方法に対して説明する。図１及び図２を参照すると、基板１００上部に第１電極１１０をスパターリング等の通常の方法でパターニングして形成する。

そうしてから、前記第１電極１１０上部に有機発光層１５０を含んで２以上の層で構成された有機膜層３００を次々と（順次）積層する。

前記有機膜層３００を構成する有機物質層としては正孔注入層１３０、正孔輸送層１４０、正孔抑制層１６０、電子輸送層１７０、及び電子注入層１８０のうち１以上の有機物質層になることができる。

本発明の一実施形態では第１電極１１０を形成した後、画素定義膜１２０を形成して続いてその上部に先に正孔注入層１３０を形成する。

そうしてから、前記正孔注入層１３０を酸素プラズマで表面を処理する。この時、酸素プラズマ工程は１０ｍＴ、ソース電源（ｓｏｕｒｃｅ ｐｏｗｅｒ）２０００Ｗ、バイアス電源（ｂｉａｓ ｐｏｗｅｒ）は５００Ｗであって、Ｏ_２１００ｓｃｃｍの流量で１０秒程度工程を進行することが望ましい。

このように酸素プラズマ処理をした正孔注入層１３０の表面粗さはＲｍｓ１１Åないし５０Åになることが望ましい。この範囲を外れる場合、望ましくない理由を先に説明したのでここでは省略するようにする。

そうしてから、前記正孔注入層１３０上部に正孔輸送層１４０を積層する。この時、前記正孔輸送層１４０は化学気相蒸着法、液状法、及びレーザー熱転写法などの通常の蒸着方法で積層することができる。

前記正孔輸送層１４０をレーザー熱転写法で積層する場合には前記正孔輸送層１４０を基板に転写する前に前記正孔輸送層１４０の下部表面を酸素プラズマ処理することが望ましい。

この時、ドナーフィルム上で前記正孔輸送層１４０を酸素プラズマ処理する条件は上述の正孔注入層１３０を酸素プラズマ処理する条件と同一であり、したがって処理された表面粗さは１１Åないし５０Åになることが望ましい。

続いて、前記正孔注入層１３０上部に有機発光層１５０をＲ、Ｇ、Ｂ別にパターニングして形成した後正孔抑制層１６０、電子輸送層１７０及び電子注入層１８０を選択的に積層することができる。そうしてから、第２電極１９０を形成して封じすると有機電界発光ディスプレーデバイスが完成される。

前記有機膜層を構成する有機物質層は通常の有機物ならば可能であって、低分子でも高分子でも構わない。しかし、有機物質層が高分子で形成されている場合にはその表面が低分子の場合よりさらに表面粗さが小さいため表面粗さを大きくしてくれる必要があるため高分子の場合に表面処理をしてくれることが望ましい。

また、前記有機発光層１５０としては有機物質であれば可能であって蛍光発光物質でも燐光発光物質でもいずれも使用が可能である。

上述の説明の便宜のために正孔注入層１３０と正孔輸送層１４０だけを言及して説明したが、有機物質層ならばいずれも表面改質処理が可能であって１以上の層を表面改質処理する。

一方、前記第１電極１１０がカソード電極ならば前記の積層順序は逆になって第２電極１９０はアノード電極になる。

以上のように本発明では有機電界発光ディスプレーデバイスに含まれる有機膜層のうちいずれか１以上の層の表面の粗さを大きくすることによって有機膜層間の接着力を大きくして工程時に有機膜層の形成を容易にして、後続工程で有機膜層間の接着不良によるパーティクル発生や膜の破損を防止することによって不良率を減少させることができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を提示する。但し、下記する実施形態は本発明をさらによく理解するために提示されることであるだけ本発明が下記する実施形態に限られるのではない。

（実験例１及び比較例１）
背面発光有機電界発光素子を基準にしてテスト基板を製作した。基板上にアノードでＩＴＯをパターニングして、ＩＴＯエッジ部（ｅｄｇｅ）を遮ってくれるための画素定義膜（ＰＤＬ）をさらに形成して画素領域を定義した。前記ＩＴＯとＰＤＬが形成された基板を洗浄した後１５分間ＵＶ−Ｏ_３処理をして、前記洗浄された基板上に正孔注入層であるポリフルオレン−アリルアミン系高分子溶液を適当なスピン速度の条件で２５ｎｍの厚さにコーティングした。続いて、カソードコンタクト部分の正孔注入層を剥いて、２００℃の温度で１０分間乾燥させた。

これとは別途に光−熱変換層が含まれているドナーフィルムを酸素プラズマ処理を１０分したこと（実験例１）と処理をしないこと（比較例１）に区分して蒸着器に入れてＣＢＰ／Ｉｒ（ＰＰｙ）３を３００Å程度蒸着してレーザー転写をするようにした。レーザー転写をするためにはドナーフィルムを基板上にラミネーションをする段階が含まれるが、この時得られたフォトが図３（Ａ）と図３（Ｂ）に表示された。比較例１１の図３（Ａ）と実験例１の図３（Ｂ）に示すように表面処理されたドナーフィルムをラミネーションした場合には図３（Ｂ）に示すようにＰＤＬ部分に低分子物質が落ちて出ていないことが分かる。この時ドナーフィルムの表面粗さ（Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）は３５Å（Ｒｍｓ）であった。

このように発光層を転写した後に基板を蒸着器に投入して残りの物質を蒸着した。同じ原理で転写される物質の基板方向への接着力（Ａｄｈｅｓｉｏｎ）が悪い場合には正孔注入層をコーティングした基板側のプラズマ処理で特性向上を得ることができた。

通常のフールカラー有機電界発光素子の構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態による部分断面図であって図１のＡ部分を拡大して示した図面である。 （Ａ）はドナーフィルムを基板上にラミネーションする前に表面処理にならない場合ラミネーションした時の表面写真であって、（Ｂ）はナーフィルムを基板上にラミネーションする前に表面処理をした場合ラミネーションした時の表面写真である。

符号の説明

１００ 絶縁基板
１１０ 第１電極
１２０ 画素定義膜
１３０ 正孔注入層
１４０ 正孔輸送層
１５０ 有機発光層
１７０ 正孔抑制層
１８０ 電子注入層
１９０ 第２電極
３００ 有機膜層

Claims (19)

1. 基板と、
   前記基板上部に形成されている第１電極と、
   前記第１電極上部に形成されており、少なくとも有機発光層を含む２以上の層で構成された有機膜層と、
   前記有機膜層上部に形成されている第２電極とを含み、
   前記有機膜層のうち１以上の層は表面粗さがＲｍｓ１１Åないし５０Åであることを特徴とする有機電界発光ディスプレーデバイス。
2. 前記有機膜層のうち表面粗さがＲｍｓ１１Åないし５０Åである層は高分子で構成されたことであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光ディスプレーデバイス。
3. 前記表面粗さがＲｍｓ１１Åないし５０Åである層は２個の層であり、前記２個の層の表面は相互に接していることであることを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光ディスプレーデバイス。
4. 前記有機膜層は正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層、及び電子注入層のうち１以上の層を含むことを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光ディスプレーデバイス。
5. 前記２層は正孔注入層と正孔輸送層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ディスプレーデバイス。
6. 前記第１電極がアノードであって、前記第２電極がカソードであることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光ディスプレーデバイス。
7. 前記第１電極がカソードであって、前記第２電極がアノードであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光ディスプレーデバイス。
8. 前記有機電界発光ディスプレーデバイスは１以上の薄膜トランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光ディスプレーデバイス。
9. 前記２層のうち上部層はレーザー熱転写法によって形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光ディスプレーデバイス。
10. 基板上部に第１電極を形成する段階と、
    前記第１電極上部に有機発光層を含んで２以上の層で構成された有機膜層を順次積層する段階と、
    前記有機膜層上部に第２電極を形成する段階とを含み、
    前記有機膜層を積層する段階は前記有機膜層を形成する第１層を積層した後前記第１層上部表面を酸素プラズマ処理することを特徴とする有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
11. 前記第２層は前記第１層上部にレーザー熱転写法によって形成することを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
12. 前記酸素プラズマ処理は表面粗さがＲｍｓ１１Åないし５０Åになることを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
13. 前記酸素プラズマ処理は１０ｍＴないし１７００ｍＴで、Ｏ_２流量が１００ないし７００ｓｃｃｍ、電源は１０００Ｗ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
14. 前記第２層はレーザー熱転写法によって基板に転写される前に酸素プラズマ処理されたことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
15. 前記酸素プラズマ処理は表面粗さがＲｍｓ１１Åないし５０Åになることを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
16. 前記第１層は正孔注入層であって、前記第２層は正孔輸送層であることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
17. 前記第１電極はアノードであって、前記第２電極はカソードであることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
18. 前記第１電極はカソードであって、前記第２電極はアノードであることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
19. 前記第１層及び第２層は高分子で形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光ディスプレーデバイスの製造方法。
    

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