JP6302553B2 - 積層体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は２０１３年９月３０日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１３−０１１６１９７号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
本出願は積層体およびその製造方法に関する。
有機発光素子は、２つの反対電極とその間に存在する多層の半導体的性質を有する有機物の薄膜で構成されている。このような構成の有機発光素子は、有機物質を用いて電気エネルギーを光エネルギーに転換させる現象、すなわち有機発光現象を利用する。具体的には、陽極と陰極との間に有機物層を位置させた構造において、２つの電極の間に電圧を印加すれば、陽極からは正孔が、陰極からは電子が有機物層に注入される。注入された正孔と電子が結合した時にエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）が形成され、このエキシトンが再び基底状態に落ちる時に光が出るようになる。
前記のような有機発光素子においては、有機物層から生成された光が光透過性電極を介して放出し、有機発光素子は、通常、前面発光（ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）、背面発光（ｂｏｔｔｏｍ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）および両面発光型に分類することができる。前面または背面発光型の場合は２つの電極のうち１つが光透過性電極でなければならず、両面発光型の場合は２つの電極が全て光透過性電極でなければならない。
前記のような有機発光素子に対しては多層構造を用いる場合に低電圧で駆動できるというコダック社の発表以来に多くの研究が集中してきており、最近では有機発光素子を用いた天然色ディスプレイが携帯電話に取り付けられて商用化されている。
また、最近の有機発光素子は従来の蛍光物質を用いる代わりに燐光物質の利用に対する研究が進められて効率の向上が急激になされており、近い未来には従来の照明を代替できるという予想も出てきている。
有機発光素子が照明として用いられるためには従来の天然色ディスプレイとは異なって高輝度で素子が駆動しなければならず、従来の照明のように一定した輝度を維持しなければならない。有機発光素子の輝度を十分に向上させるためには広い面積で発光がなされなければならず、このように広い面積で発光がなされるためには高い駆動電流を用いなければならない。また、広い面積で一定した輝度を維持するためには前記のような高電流が広い面積の素子に均一に注入されなければならない。
当技術分野では、より簡単な工程によって製造することができ、有機発光素子に適用できる導電性パターンに対する研究が必要である。
本出願の一実施形態は、
基板、
前記基板上に備えられる第１層、
前記第１層上に備えられ、前記第１層より大きい幅を有するオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造の第２層、および
前記基板および第２層上に備えられる導電層を含み、
前記基板上に備えられる導電層と前記第２層上に備えられる導電層は互いに電気的に短絡した形態の構造であることを特徴とする積層体を提供する。
基板、
前記基板上に備えられる第１層、
前記第１層上に備えられ、前記第１層より大きい幅を有するオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造の第２層、および
前記基板および第２層上に備えられる導電層を含み、
前記基板上に備えられる導電層と前記第２層上に備えられる導電層は互いに電気的に短絡した形態の構造であることを特徴とする積層体を提供する。
また、本出願の他の実施形態は、
１）基板上に第１層を形成するステップ、
２）前記第１層上に第２層を形成し、前記第２層が第１層より大きい幅を有するオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造を形成するステップ、および
３）前記基板および第２層上に導電層を形成するステップとして、前記基板上に備えられる導電層と前記第２層上に備えられる導電層は互いに電気的に短絡した形態の構造に導電層を形成するステップ
を含む積層体の製造方法を提供する。
１）基板上に第１層を形成するステップ、
２）前記第１層上に第２層を形成し、前記第２層が第１層より大きい幅を有するオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造を形成するステップ、および
３）前記基板および第２層上に導電層を形成するステップとして、前記基板上に備えられる導電層と前記第２層上に備えられる導電層は互いに電気的に短絡した形態の構造に導電層を形成するステップ
を含む積層体の製造方法を提供する。
なお、本出願のまた他の実施形態は、前記積層体を含む電極を提供する。
本出願による積層体は有機発光素子用の電極に適用されることができる。また、本出願による積層体は、基板およびオーバーハング構造上に電気的に短絡した形態の導電層を形成することにより、積層体の製造工程時に従来に用いられていたパターン形成用マスクの使用を排除することができる。それにより、有機発光素子の製造工程費用を節減できるという特徴がある。
以下、本出願について詳しく説明する。
一般的に、照明用の有機発光素子は、基板に透明電極、有機物層および金属電極が順次蒸着される構造を有する。前記有機発光素子の製造時、有機物層と金属電極の蒸着パターンの平面図上の面積が互いに異なるため、前記有機物層と金属電極の蒸着時には各々相異なるマスクを用いることになる。そのために蒸着工程の中間にマスクの取替えが必要であり、蒸着設備が複雑で生産性が高くなく、製造費用も高いという問題点がある。
そこで、本発明者らは、より簡単な工程によって製造することができ、有機発光素子の電極に適用できる導電性パターンに対する研究を進めて本発明を完成するに至った。
本出願の一実施形態による積層体は、基板、前記基板上に備えられる第１層、前記第１層上に備えられ、前記第１層より大きい幅を有するオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造の第２層、および前記基板および第２層上に備えられる導電層を含み、前記基板上に備えられる導電層と前記第２層上に備えられる導電層は互いに電気的に短絡した形態の構造であることを特徴とする。
本出願において、前記基板上に備えられる導電層と前記第１層は互いに電気的に短絡した形態の構造であってもよく、前記基板上に備えられる導電層と前記第２層は互いに電気的に短絡した形態の構造であってもよい。
すなわち、前記第１層は基板上の全面でない一部分に備えられることができる。
本出願において、前記電気的に短絡した形態の構造とは、物理的に分離し、その構造的に互いに離隔して配置された形態を意味する。
従来には、電気的に短絡した形態の構造を含む導電層、すなわち、導電性パターンを基板上に形成するためにパターン形成用マスクを用いた。しかし、本出願では、基板と基板上に形成されたオーバーハング構造の二重層上に導電層を形成することにより、別途のパターン形成用マスクが必要でなく、基板上に形成される導電層とオーバーハング構造の二重層上に形成される導電層が互いに電気的に短絡した形態の構造を含む導電性パターンを製造することができる。
本出願において、前記第１層より大きい幅を有するオーバーハング構造の第２層は、前記第１層および第２層が同一なエッチング液によるエッチング速度が互いに異なる物質を含むことによって形成されることができる。すなわち、前記第２層は同一なエッチング液によるエッチング速度が第１層より遅い物質を含むことができる。
また、前記第１層および第２層の形成時に用いられるエッチング液の種類を異にしてオーバーハング構造の第２層を形成することもできる。
前記エッチング液の具体的な例示としてはフッ酸（ＨＦ）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、ＢＯＥ（ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｏｘｉｄｅ ｅｔｃｈａｎｔ）、ＢＨＦ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ ＨＦ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）、過酸化水素系、ＣＨ３ＣＯＯＨ、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、フェリック（ｆｅｒｒｉｃ）系などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
特に、前記第１層および第２層のエッチング工程時にエッチング時間、温度などを適切に調節することにより、最適化されたオーバーハング構造を形成することができる。本出願の一実施形態によるオーバーハング構造の写真を図６に示す。
本出願において、前記第１層は金属層であってもよく、前記第２層は絶縁層であってもよい。
前記金属層はマグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズ、鉛、クロム、モリブデン、銅、これらの合金などを１種以上含むことができるが、これらのみに限定されるものではない。前記金属層の厚さは５０ｎｍ〜５μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
前記絶縁層は当技術分野で周知の材料および方法を利用して形成されることができる。より具体的には、一般的なフォトレジスト物質、ポリイミド、ポリアクリル、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物などを用いて形成されることができるが、これらのみに限定されるものではない。前記絶縁層の厚さは１０ｎｍ〜１０μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
本出願において、前記基板と第１層との間には透明導電酸化物層をさらに含むことができる。この時、前記基板と基板上に形成される導電層との間には前記透明導電酸化物層をさらに含むことができる。
前記透明導電酸化物は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セリウム（Ｃｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびランタン（Ｌａ）のうちから選択された少なくとも１つの酸化物であってもよい。
本出願において、前記導電層は透明導電酸化物を含むことができる。前記透明導電酸化物は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セリウム（Ｃｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびランタン（Ｌａ）のうちから選択された少なくとも１つの酸化物であってもよい。
また、前記導電層は、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、白金、金、タングステン、タンタル、銅、スズ、鉛、これらの合金などを１種以上含むことができる。
前記導電層は、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法、電子−ビーム蒸着法（Ｅ−ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、熱蒸着法（Ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、レーザ分子ビーム蒸着法（Ｌａｓｅｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ、Ｌ−ＭＢＥ）、およびパルスレーザ堆積法（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＬＤ）のうちから選択されたいずれか１つの物理気相堆積法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）；熱化学気相堆積法（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学気相堆積法（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）、光化学気相堆積法（Ｌｉｇｈｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、レーザ化学気相堆積法（Ｌａｓｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、金属−有機化学気相堆積法（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）、および水素化物気相蒸着法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ、ＨＶＰＥ）のうちから選択されたいずれか１つの化学気相堆積法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）；または原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）を利用して形成することができる。
前記導電層の厚さは５０ｎｍ〜５μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
本出願において、前記基板は透明なプラスチックまたはガラスで形成されることもでき、前述した透明導電酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅ）で形成されることもでき、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズ、鉛、クロム、モリブデン、銅、これらの合金などのうち１種以上で形成されることもできる。
また、本出願の一実施形態による積層体の製造方法は、１）基板上に第１層を形成するステップ、２）前記第１層上に第２層を形成し、前記第２層が第１層より大きい幅を有するオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造を形成するステップ、および３）前記基板および第２層上に導電層を形成するステップとして、前記基板上に備えられる導電層と前記第２層上に備えられる導電層は互いに電気的に短絡した形態の構造に導電層を形成するステップを含むことを特徴とする。
前記積層体の製造方法において、前記基板、第１層、第２層および導電層の具体的な材料および形成方法は前述したものと同様であるので、それに関する具体的な説明は省略する。
前記積層体の製造方法において、前記２）ステップのオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造は、第１層および第２層を各々または同時にエッチングして形成することができる。
本出願において、前記基板と第１層との間に透明導電酸化物層を形成するステップをさらに含むことができる。
また、本出願の一実施形態による電極は前記積層体を含むことを特徴とする。
特に、前記積層体を含む電極はディスプレイ用の有機発光素子、照明用の有機発光素子などに適用されることができるが、これらのみに限定されるものではない。この時、前記第２層上に備えられる導電層はカソード電極として適用されることができ、前記基板および第１層は各々アノード電極およびアノード電極の補助電極として適用されることができるが、これに限定されるものではない。
従来の有機発光素子用の電極を図１および２に示し、本出願の一実施形態による積層体を含む有機発光素子用の電極を図３〜５に示す。
有機発光素子の製造時に伴う蒸着工程には、シャドーマスクとして金属材質のマスクが用いられる。より具体的には、有機物の蒸着工程時には１個以上のシャドーマスクが用いられ、第２電極の蒸着工程時には１個のシャドーマスクが用いられる。
しかし、本出願の一実施形態による積層体の製造時には、金属シャドーマスクが不要となってマスクの製造費用を節減できるだけでなく、マスクを周期的に洗浄し取替えなければならない管理費用を節減できるという特徴がある。また、有機物パターニング技術などを組み入れてマスクが必要ない蒸着工程の構成が可能である。また、蒸着設備においてマスクの除去が可能である場合、設備搬送部を単純化させることができる。特に、設備大きさ、ガラス大きさなどが大型化するほど、前述したような単純化による費用節減の効果が大幅に増加することができる。
前述したように、本出願の一実施形態による積層体は有機発光素子用の電極に適用されることができる。また、本出願の一実施形態による積層体は、基板およびオーバーハング構造上に電気的に短絡した形態の導電層を形成することにより、積層体の製造工程時に従来に用いられていたパターン形成用マスクの使用を排除することができる。それにより、有機発光素子の製造工程費用を節減できるという特徴がある。
１０ 基板
２０ アノード電極
３０ 補助電極
４０ 絶縁層
５０ カソード電極
２０ アノード電極
３０ 補助電極
４０ 絶縁層
５０ カソード電極
Claims (2)
- １）基板上に補助電極である第１層を形成するステップ、
２）前記第１層上に絶縁層である第２層を形成し、前記第２層が第１層より大きい幅を有するオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造を形成するステップ、および
３）前記基板および第２層上に導電層を形成するステップであって、前記基板上に備えられる導電層と前記第２層上に備えられる導電層は互いに電気的に絶縁された形態の構造に導電層を形成するステップ
を含み、
前記２）ステップのオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造は、前記第１層および前記第２層を同時にエッチングして形成し、前記第２層は、同一なエッチング液によるエッチング速度が前記第１層より遅い物質を含む積層体の製造方法。 - 前記基板と第１層との間に透明導電酸化物層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の積層体の製造方法。
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