JP2007299741A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents

有機電界発光素子及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】漏れ電流及びショートが発生することを防止し、ピクセル間に混色が発生することを防止することができる有機電界発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板110と、基板110上に形成される複数の第1電極112と、基板110及び第1電極112上に所定厚さに形成され、第1電極112上にピクセル150を画定するものであって、無機物からなるバンク115と、ピクセル150間のバンク上にストライプ状に形成されるものであって、有機物からなる複数のセパレータ125と、ピクセル150のそれぞれに満たされる所定色の有機発光層と、有機発光層、バンク115、及びセパレータ125上に形成される複数の第2電極と、を備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、有機電界発光素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には、漏れ電流及びショートが発生することを防止し、ピクセル間に混色が発生することを防止することができる有機電界発光素子及びその製造方法に関する。
一般的に、有機電界発光素子は、アノード電極から供給されるホールとカソード電極から供給される電子とが、アノード電極とカソード電極との間に形成された有機発光層内で結合して光を放出することによって画像を形成するディスプレイ素子である。このような有機電界発光素子は、広い視野角、速い応答速度、薄い厚さ、低い製造コスト、及び高いコントラストのような優れたディスプレイ特性を示すことによって、次世代平板ディスプレイ素子として脚光を浴びている。
有機電界発光素子は、駆動方式によって受動マトリックス(Passive Matrix:PM)方式の有機電界発光素子と、能動マトリックス(Active Matrix:AM)方式の有機電界発光素子とに分けられる。PM方式の有機電界発光素子は、アノード電極とカソード電極とがマトリックス状に形成される構造を有し、AM方式の有機電界発光素子は、ピクセル毎にアノード電極、複数の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)、及びキャパシタが設けられる構造を有している。また、有機電界発光素子は、有機発光層から発生した光が放出される方向によって、背面発光型有機電界発光素子と前面発光型有機電界発光素子とに分けられる。
図1には、従来のPM方式の有機電界発光素子の平面図が示されており、図2には、図1のII−II’線に沿った断面図が示されている。
図1及び図2に示すように、基板10上に複数のアノード電極12がストライプ状に形成されている。そして、基板10上には、アノード電極12の所定領域を露出させて、ピクセルを画定するバンク15が所定厚さに形成されている。ここで、バンク15は、一般的に、有機物からなる。このようなバンク15によって画定されるピクセルには、正孔輸送層(Hole Transporting Layers:HTL)21がアノード電極12と接触するように形成されており、正孔輸送層21のそれぞれの上面には、所定色の有機発光層(Emitting Material Layer:EML)、例えば、赤色発光層20R、緑色発光層20G、及び青色発光層20Bが順に形成されている。ここで、同一色の有機発光層は、アノード電極12の方向に沿って形成されている。上記のような正孔輸送層21及び有機発光層20R,20G,20Bは、スピンコーティング、ディスペンシング、またはインクジェット方法によって形成されうる。そして、有機発光層20R,20G,20B及びバンク15の上面には、複数のカソード電極32がストライプ状に形成されている。ここで、カソード電極32は、アノード電極12と直交するように形成されている。
しかし、上記のような構造の有機電界発光素子では、バンク15が正孔輸送層21をなす物質及び有機発光層20R,20G,20Bをなす物質に対して、接触角の大きい有機物からなっているので、ピクセルの端部には、正孔輸送層21及び有機発光層20R,20G,20Bが薄く形成される。これにより、カソード電極32が正孔輸送層21と接触する場合には、漏れ電流が発生する恐れがあり、さらに、カソード電極32がアノード電極12と接触する場合には、ショートが発生する恐れがある。また、正孔輸送層21又は有機発光層20R,20G,20Bを、ディスペンシング方法を利用して形成する場合には、正孔輸送層21又は有機発光層20R,20G,20Bの断絶(disconnection)現象が発生する恐れがある。
米国特許出願公開第2004/0119066号明細書 米国特許出願公開第2005/0170550号明細書 米国特許6939732号明細書 特開2005−129340号公報 韓国特許出願公開第2004−0010095号明細書
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、漏れ電流及びショートが発生することを防止し、ピクセル間に混色が発生することを防止することができる有機電界発光素子及びその製造方法を提供するところにその目的がある。
前記目的を解決するために、本発明の具現例による有機電界発光素子は、基板と、前記基板上に形成される複数の第1電極と、前記基板及び前記第1電極上に所定厚さに形成され、前記第1電極上にピクセルを画定するものであって、無機物からなるバンクと、前記ピクセル間のバンク上にストライプ状に形成されるものであって、有機物からなる複数のセパレータと、前記ピクセルのそれぞれに満たされる所定色の有機発光層と、前記有機発光層、前記バンク、及び前記セパレータ上に形成される複数の第2電極と、を備える。
前記セパレータは、ピクセル間に混色が発生しないように、相異なる色の有機発光層が形成されたピクセル間に形成されることが望ましい。
前記有機発光層と前記第1電極との間には正孔輸送層が形成されうる。
前記第1電極は、ストライプ状に形成され、前記第2電極は、前記第1電極と交差するストライプ状に形成されうる。ここで、前記第1電極は、前記セパレータと平行に形成され、前記第2電極は、前記セパレータと直交するように形成されることが望ましい。
また、前記第1電極は、前記ピクセルのそれぞれに対応して形成されうる。ここで、前記第2電極は、前記有機発光層、前記バンク、及び前記セパレータの全面を覆うように一体的に形成されるか、または前記セパレータと直交するストライプ状に形成されうる。
本発明の他の具現例による有機電界発光素子の製造方法は、基板上に複数の第1電極を形成する工程と、前記基板及び前記第1電極上に無機物からなるバンクを所定厚さに形成して、前記第1電極上にピクセルを画定する工程と、前記ピクセル間のバンク上に有機物からなる複数のセパレータをストライプ状に形成する工程と、前記ピクセルのそれぞれに所定色の有機発光層を形成する工程と、前記有機発光層、前記バンク、及び前記セパレータ上に複数の第2電極を形成する工程と、を含む。
前記セパレータは、相異なる色の有機発光層の形成されたピクセル間に形成されることが望ましい。
前記バンクは、前記基板及び前記第1電極を覆うように所定の無機物を塗布し、これを所定形態にパターニングして前記第1電極上の所定領域を露出させるピクセルを画定することによって形成されうる。前記セパレータは、前記バンク及び前記ピクセルを覆うように所定の有機物を塗布し、これをストライプ状にパターニングすることによって形成されうる。そして、前記バンク及び前記セパレータを形成した後、前記バンク及び前記セパレータの表面を改質する工程がさらに含まれうる。
前記有機発光層は、前記ピクセルの内部に所定色の液相の有機物を満たした後、これを乾燥及びベーキングすることによって形成されうる。そして、前記有機発光層を形成する工程の前に、前記ピクセルの底部に正孔輸送層を形成する工程がさらに含まれうる。ここで、前記正孔輸送層は、前記ピクセルに液相の正孔輸送物質を満たした後、これを乾燥及びベーキングすることによって形成されうる。
本発明によれば、無機物からなるバンク上に有機物からなるセパレータをストライプ状に形成することによって、ピクセル内に正孔輸送層及び有機発光層の断絶なしに均一な厚さに形成することができる。また、前記セパレータによって、相互隣接するピクセル間に相異なる色の有機発光物質が混合されることを防止することができる。そして、カソード電極が、正孔輸送層又はアノード電極と接触する恐れがないので、電流の漏れ又はショートが発生することを防止することができる。
以下、添付された図面を参照して、本発明に係る望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を示し、各構成要素のサイズは、説明の明瞭性のために誇張されている。
図3は、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の概略的な平面図であり、図4は、図3のIV−IV’線に沿った断面図である。そして、図5は、図3に示すバンク及びセパレータの斜視図である。
図3〜図5に示すように、基板110上には、複数の第1電極112がストライプ状に形成されている。基板110には、一般的に、ガラス基板またはプラスチック基板が使用されうる。第1電極112は、アノード電極になりうる。背面発光型有機電界発光素子では、第1電極112は、ITO(Indium Tin Oxide)のような透明な導電性物質からなる透明電極でありうる。そして、前面発光型有機電界発光素子では、第1電極112は、金属からなる反射電極でありうる。
第1電極112が形成された基板110上には、第1電極112の所定領域を露出させるバンク115が所定厚さに形成されている。このようなバンク115によって、第1電極112上にピクセル150が画定される。本実施形態で、バンク115は、無機物からなることが望ましい。このように、無機物からなるバンク115は、後述する正孔輸送物質(図9の121’)に対して接触角が小さいため、例えば、ディスペンシング方法で正孔輸送層(図10の121)を形成する場合に、正孔輸送層121が断絶なしにピクセル150内に均一な厚さに形成されうる。一方、図5には、バンク115によって画定されるピクセル150が四角形を有する場合が示されているが、ピクセル150は、四角形以外に多様な形状を有するように形成されうる。
バンク115上には、複数のセパレータ125が第1電極112と平行にストライプ状に形成されている。ここで、セパレータ125は、隣接するピクセル150の間に混色が発生しないように、相異なる色の有機発光層120R,120G,120Bが形成されるピクセル150の間に位置することが望ましい。また、本実施形態では、セパレータ125は、有機物からなることが望ましい。このように、有機物からなるセパレータ125は、正孔輸送物質(図9の121’)及び有機発光物質(図11の120’R,120’G,120’B)に対して接触角が大きいため、正孔輸送物質121’又は有機発光物質120’R,120’G,120’Bがセパレータ125を越えて、オーバーフローされることを防止し、これにより、ピクセル150間の混色はさらに効果的に防止されうる。一方、バンク115及びセパレータ125は、所望の接触角が得られるように、表面処理によってその表面が改質されうる。
バンク115によって画定されるピクセル150の下部には、正孔輸送層121が形成されうる。ここで、正孔輸送層121は、ピクセル150を通じて露出した第1電極112に接触するように形成される。このような正孔輸送層121は、液相の正孔輸送物質(図9の121’)をスピンコーティング、ディスペンシング、またはインクジェット方法によってピクセル150内に形成した後、これを乾燥及びベーキングすることによって形成されうる。ここで、液相の正孔輸送物質121’と接触するバンク115の表面は、その接触角が小さいため、ピクセル150の内部に正孔輸送層121が均一な厚さに形成されうる。
そして、正孔輸送層121の上面には、それぞれ所定色の有機発光層、例えば、赤色発光層120R、緑色発光層120G、及び青色発光層120Bが順に形成されている。ここで、同一色の有機発光層120R,120G,120Bは、第1電極112方向、すなわち、セパレータ125と平行な方向に沿って形成されている。このような有機発光層120R,120G,120Bは、液相の有機発光物質(図11の120’R,120’G,120’B)を、スピンコーティング、ディスペンシング、またはインクジェット方法によって正孔輸送層121の上面に形成した後、これを乾燥及びベーキングすることによって形成されうる。ここで、液相の有機発光物質120’R,120’G,120’Bと接触するセパレータ125の表面は、その接触角が大きいため、有機発光物質120’R,120’G,120’Bがセパレータ125を越えて隣接したピクセルに入るオーバーフロー現象が防止され、正孔輸送層121を覆うように、均一な厚さに形成されうる。
有機発光層120R,120G,120B、バンク115、及びセパレータ125の上面には、複数の第2電極132がストライプ状に形成されている。ここで、第2電極132は、第1電極112及びセパレータ125と直交するように形成されうる。第2電極132は、カソード電極になりうる。背面発光型有機電界発光素子では、第2電極132は、金属からなる反射電極でありうる。そして、前面発光型有機電界発光素子では、第2電極132は、単層または複数層から形成された透明な導電性物質からなる透明電極でありうる。
以上のように、本実施形態では、無機物からなるバンク115上に有機物からなるセパレータ125を形成することによって、正孔輸送層121を均一な厚さに形成し、ピクセル150の間に混色が発生することを防止することができる。また、第2電極132は、正孔輸送層121又は第1電極112と接触しないので、電流の漏れ又はショートが発生することを防止することができる。
一方、以上の実施形態では、アノード電極である第1電極112とカソード電極である第2電極132とが交差する構造を有するPM方式の有機電界発光素子が説明されたが、本発明は、これに限定されず、AM方式の有機電界発光素子にも適用可能である。すなわち、AM方式の有機電界発光素子では、アノード電極である第1電極(図示せず)は、ピクセル150のそれぞれに対応して所定形状に形成され、このような第1電極のそれぞれには、駆動のための複数のトランジスタ及びキャパシタ(図示せず)が連結される。そして、カソード電極である第2電極132は、有機発光層120R,120G,120B、バンク115、及びセパレータ125の全面を覆うように、共通電極の形態に形成されうる。
以下では、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法について説明する。図6〜図13は、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を説明するための図面である。
まず、図6に示すように、基板110上に複数の第1電極112を形成する。ここで、基板110は、ガラス基板またはプラスチック基板でありうる。そして、第1電極112は、アノード電極になりうる。第1電極112は、基板110上に所定の導電性物質を蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されうる。第1電極112は、背面発光型有機電界発光素子では、ITOのような透明な導電性物質からなる透明電極であり、前面発光型有機電界発光素子では、金属からなる反射電極でありうる。PM方式の有機電界発光素子では、第1電極112は、相互平行なストライプ状に形成されうる。そして、AM方式の有機電界発光素子では、第1電極112は、ピクセル(図5の150)のそれぞれに対応する所定形状に形成されうる。
次に、図7に示すように、第1電極112の形成された基板110上に、ピクセル150を画定するバンク115を所定厚さに形成する。具体的に、バンク115は、第1電極112の形成された基板110上に所定の無機物を塗布した後、これをパターニングすることによって形成されうる。これにより、バンク115には、第1電極112の所定領域を露出させるピクセル150が形成される。
次に、図8に示すように、ピクセル150間のバンク115上に、複数のセパレータ125をストライプ状に形成する。具体的に、セパレータ125は、ピクセル150を通じて露出した第1電極112及びバンク115を覆うように所定の有機物を塗布した後、これをパターニングすることによって形成されうる。PM方式の有機電界発光素子では、セパレータ125は、第1電極112と平行な方向に形成されうる。一方、上記のようにバンク115及びセパレータ125を形成した後、バンク115及びセパレータ125が、後述する正孔輸送物質(図9の121’)及び有機発光物質(図11の120’R,120’G,120’B)に対して所望の接触角を有するように、表面処理によってバンク115及びセパレータ125の表面が改質されてもよい。
次に、図9に示すように、バンク115によって画定された第1電極112上のピクセル150内に液相の正孔輸送物質121’を満たす。正孔輸送物質121’は、スピンコーティング、ディスペンシング、またはインクジェット方法を利用してピクセル150内に形成されうる。本実施形態で、バンク115は、正孔輸送物質121’に対する接触角の小さい無機物からなっているので、正孔輸送物質121’は、ピクセル150の端部(エッジ)に位置するバンク115の表面を覆うように形成されうる。次いで、各ピクセル150に満たされた正孔輸送物質121’を乾燥した後にベーキングすれば、図10に示すように、ピクセル150の下部に正孔輸送層121が均一な厚さに形成される。このとき、正孔輸送層121は、ピクセル150の端部に位置するバンク115の表面上にも均一な厚さに形成される。
次に、図11に示すように、正孔輸送層121の形成されたピクセル150のそれぞれに所定色の液相の有機発光物質、例えば、赤色発光物質120’R、緑色発光物質120’G、青色発光物質120’Bを順に満たす。このような液相の有機発光物質120’R,120’G,120’Bは、前述の正孔輸送物質121’と同様に、スピンコーティング、ディスペンシング、またはインクジェット方法を利用してピクセル150内に形成されうる。ここで、同じ色の有機発光物質120’R,120’G,120’Bは、セパレータ125と平行な方向に形成される。これにより、セパレータ125は、相異なる有機発光物質120’R,120’G,120’Bの満たされたピクセル150間のバンク115上に位置する。本実施形態では、セパレータ125が、有機発光物質120’R,120’G,120’Bに対する接触角の大きい有機物からなっているので、ピクセル150内に有機発光物質120’R,120’G,120’Bを満たす過程で所定の有機発光物質120’R,120’G,120’Bがセパレータ125を越えて、隣接したピクセル150内に入るオーバーフロー現象が防止されうる。次いで、各ピクセル150に満たされた有機発光物質120’R,120’G,120’Bを乾燥した後にベーキングすれば、図12に示すように、所定色の有機発光層、例えば、赤色発光層120R、緑色発光層120G、及び青色発光層120Bが、ピクセル150内の正孔輸送層121を覆うように均一な厚さに形成されうる。
最後に、有機発光層120R,120G,120B、バンク115、及びセパレータ125上に複数の第2電極132を形成すれば、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子が完成する。第2電極132は、カソード電極になりうる。第2電極132は、有機発光層120R,120G,120B、バンク115、及びセパレータ125上に、所定の導電性物質を電極セパレータまたはシャドーマスクを利用して蒸着することによって形成されうる。第2電極132は、背面発光型有機電界発光素子では、金属からなる反射電極であり、前面発光型有機電界発光素子では、単層または複数層から形成された透明な導電性物質からなる透明電極でありうる。PM方式の有機電界発光素子では、第2電極132は、第1電極112及びセパレータ125と直交するストライプ状に形成されうる。また、AM方式の有機電界発光素子では、第2電極132は、有機発光層120R,120G,120B、バンク115、及びセパレータ125の全面を覆うように共通電極の形態に形成されうる。
以上、本発明の望ましい実施形態が詳細に説明されたが、本発明の範囲は、これに限定されず、多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まらねばならない。
本発明は、有機電界発光素子関連の技術分野に好適に利用されうる。
従来の有機電界発光素子の概略的な平面図である。 図1のII−II’線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の概略的な平面図である。 図3のIV−IV’線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子で、バンク及びセパレータを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を説明するための図である。 図6に後続する図である。 図7に後続する図である。 図8に後続する図である。 図9に後続する図である。 図10に後続する図である。 図11に後続する図である。 図12に後続する図である。
符号の説明
110 基板、
112 第1電極、
115 バンク、
120 有機発光層、
121 正孔輸送層、
125 セパレータ、
132 第2電極、
150 ピクセル。

Claims (25)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成される複数の第1電極と、
    前記基板及び前記第1電極上に所定厚さに形成され、前記第1電極上にピクセルを画定するものであって、無機物からなるバンクと、
    前記ピクセル間のバンク上にストライプ状に形成されるものであって、有機物からなる複数のセパレータと、
    前記ピクセルのそれぞれに満たされる所定色の有機発光層と、
    前記有機発光層、前記バンク、及び前記セパレータ上に形成される複数の第2電極と、を備えることを特徴とする有機電界発光素子。
  2. 前記セパレータは、ピクセル間に混色が発生しないように、相異なる色の有機発光層が形成されたピクセル間に形成されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
  3. 前記有機発光層と前記第1電極との間には正孔輸送層が形成されることを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光素子。
  4. 前記第1電極は、ストライプ状に形成され、前記第2電極は、前記第1電極と交差するストライプ状に形成されることを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光素子。
  5. 前記第1電極は、前記セパレータと平行に形成され、前記第2電極は、前記セパレータと直交するように形成されることを特徴とする請求項4に記載の有機電界発光素子。
  6. 前記第1電極は、前記ピクセルのそれぞれに対応して形成されることを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光素子。
  7. 前記第2電極は、前記有機発光層、前記バンク、及び前記セパレータの全面を覆うように共通電極の形態に形成されることを特徴とする請求項6に記載の有機電界発光素子。
  8. 前記基板は、ガラス基板またはプラスチック基板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素子。
  9. 前記第1電極及び前記第2電極は、透明な導電性物質または金属からなることを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光素子。
  10. 基板上に複数の第1電極を形成する工程と、
    前記基板及び前記第1電極上に無機物からなるバンクを所定厚さに形成して、前記第1電極上にピクセルを画定する工程と、
    前記ピクセル間のバンク上に有機物からなる複数のセパレータをストライプ状に形成する工程と、
    前記ピクセルのそれぞれに所定色の有機発光層を形成する工程と、
    前記有機発光層、前記バンク、及び前記セパレータ上に複数の第2電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
  11. 前記セパレータは、相異なる色の有機発光層の形成されたピクセル間に形成されることを特徴とする請求項10に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  12. 前記バンクは、前記基板及び前記第1電極を覆うように所定の無機物を塗布し、これを所定形態にパターニングして前記第1電極上の所定領域を露出させるピクセルを画定することによって形成されることを特徴とする請求項11に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  13. 前記セパレータは、前記バンク及び前記ピクセルを覆うように所定の有機物を塗布し、これをストライプ状にパターニングすることによって形成されることを特徴とする請求項11に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  14. 前記バンク及び前記セパレータを形成した後、前記バンク及び前記セパレータの表面を改質する工程をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  15. 前記有機発光層は、前記ピクセルの内部に所定色の液相の有機物を満たした後、これを乾燥及びベーキングすることによって形成されることを特徴とする請求項11に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  16. 前記液相の有機物は、スピンコーティング、ディスペンシング、またはインクジェット方法によって前記ピクセルに満たされることを特徴とする請求項15に記載の有機電界発光素子。
  17. 前記有機発光層を形成する工程の前に、前記ピクセルの底部に正孔輸送層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  18. 前記正孔輸送層は、前記ピクセルに液相の正孔輸送物質を満たした後、これを乾燥及びベーキングすることによって形成されることを特徴とする請求項17に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  19. 前記液相の正孔輸送物質は、スピンコーティング、ディスペンシング、またはインクジェット方法によって前記ピクセルに満たされることを特徴とする請求項18に記載の有機電界発光素子。
  20. 前記第1電極は、ストライプ状に形成され、前記第2電極は、前記第1電極と交差するストライプ状に形成されることを特徴とする請求項11に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  21. 前記第1電極は、前記セパレータと平行に形成され、前記第2電極は、前記セパレータと直交するように形成されることを特徴とする請求項20に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  22. 前記第1電極は、前記ピクセルのそれぞれに対応して形成されることを特徴とする請求項11に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  23. 前記第2電極は、前記有機発光層、前記バンク、及び前記セパレータの全面を覆うように共通電極の形態に形成されることを特徴とする請求項22に記載の有機電界発光素子の製造方法。
  24. 前記基板は、ガラス基板またはプラスチック基板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素子の製造方法。
  25. 前記第1電極及び前記第2電極は、透明な導電性物質または金属からなることを特徴とする請求項11に記載の有機電界発光素子の製造方法。
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