KR100517851B1 - 유기 전계 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판상에 형성된 제1 전극, 적어도 유기 화합물로 이루어지는 발광층을 포함하는 상기 제1 전극상에 형성된 박막층, 및 상기 박막층상에 형성된 복수의 제2 전극을 포함하고, 상기 기판상에 복수의 발광 영역을 갖는 유기 전계 발광 장치로서, 적어도 일부분이 상기 박막층의 두께를 상회하는 높이를 갖는 스페이서를 상기 기판상에 형성하는 공정과, 개구부를 가로지르도록 형성된 보강선을 갖는 섀도우 마스크를 상기 스페이서층에 밀착시킨 상태에서 증착물을 증착시킴으로써 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 유기 전계 발광 소자의 특성을 열화시키지 않고 폭 넓은 증착 조건하에서 고정밀도의 미세 패터닝이 가능하며, 나아가 발광 장치의 구조를 한정하지 않고 비교적 간략한 공정으로 높은 안정성을 실현하는 것이 가능하다.

Description

유기 전계 발광 장치 {Organic Electroluminescent Device}
본 발명은 표시 소자, 평면 패널 디스플레이, 백 라이트, 인테리어 등의 분야에서 이용가능한, 동일 기판상에 유기 전계 발광 소자에 의한 복수의 발광 영역을 구비한 유기 전계 발광 장치에 관한 것이다.
최근, 새로운 발광 소자로서 유기 전계 발광 소자가 주목받고 있다. 본 소자는 양극에서 주입된 정공(hole)과 음극에서 주입된 전자가 양쪽 극에 끼워진 유기 발광층 내에서 재결합함으로써 발광하는 것으로, 저전압에서 고휘도로 발광하는 것이 코닥사의 탕(C. W. Tang) 등에 의해 처음으로 개시되었다(Appl. Phys. Lett. 51(12)21, p.913, 1987).
도 37은 유기 전계 발광 소자의 대표적인 구조를 나타내는 단면도이다. 유리 기판(1)에 형성된 투명한 제1 전극(양극)(2)상에 정공 수송층(5), 유기 발광층(6), 제2 전극(음극)(8)이 적층되고, 구동원(9)에 의한 구동으로 발생한 발광은 제1 전극 및 유리 기판을 통하여 외부로 방출된다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 박형, 저전압 구동 하에서의 고휘도 발광 및 유기 발광 재료를 선택함에 따른 다색 발광이 가능하고, 표시 소자나 디스플레이 등의 발광 장치에 응용하는 검토가 활발히 진행되고 있다.
이러한 경우, 예를 들어, 도 1 내지 3에 나타낸 단순 매트릭스형 칼라 디스플레이에서는 적어도 유기 발광층과 제2 전극을, 액티브 매트릭스형 칼라 디스플레이에서도 적어도 유기 발광층을 고정밀도로 패터닝하는 기술이 요구된다.
종래, 이러한 미세 패터닝에는 습식 공정인 포토리소그래피법이 사용되었다. 일본 특허 공개 제94-234969호 공보에는 유기 재료를 고안함으로써 포토리소그래피법을 적용할 수 있는 소자를 얻을 수 있는 기술이 개발되어 있다.
습식 공정을 사용하지 않는 제2 전극의 패터닝 방법으로서, 일본 특허 공개 제93-275172호 공보 및 동 제96-315981호 공보에 격벽법의 기술이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제93-275172호 공보에 개시된 기술은, 기판상에 간격을 두고 배치된 격벽을 형성하고, 이 기판에 대해서 비스듬한 방향으로 전극 재료를 증착하는 것이다. 또한, 일본 특허 공개 제96-315981호 공보에 개시된 기술은, 기판상에 오버행(overhang)부를 갖는 격벽을 형성하고, 이 기판에 대하여 수직 방향을 중심으로 한 각도 범위에서 전극 재료를 증착하는 것이다.
또한, 종래의 마스크법은 습식 공정을 사용하지 않는 일반적인 패터닝 방법이다. 이 방법은 기판 전방에 섀도우 마스크를 배치하고, 개구부를 개재하여 증착물을 증착함으로써 패터닝을 실현하는 것이다.
마스크법에 의한 미세 패터닝 방법으로서, 일본 특허 공개 제97-115672호 공보에 단층 구조를 갖는 섀도우 마스크를 사용하는 마스크법의 기술이 개시되어 있다. 이 방법은 개구부 폭보다 마스크 부분이 넓은 섀도우 마스크를 사용하여 발광색마다 유기 박막층과 제2 전극을 패터닝함으로써, 실용 핏치 단순 매트릭스형 칼라 디스플레이의 제작을 실현하고 있다.
한편, 유기 전계 발광 장치의 제조 방법과는 직접 관련되지 않지만, 일본 특허 공고 제88-38421호 공보에는 적층 구조를 갖는 섀도우 마스크를 사용하여 마스크법에 의해 배선 패턴을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 이 방법은, 적어도 한쪽이 자성체로 이루어지는 메쉬와, 패턴이 형성된 박의 2층으로 구성된 섀도우 마스크를 자석에 의해 기판에 밀착시켜 증착하는 것이다. 메쉬에 의해 개구부의 변형이 억제되기 때문에, 고리상의 회로 부분 및 구부러진 좁은 회로 부분 등의 복잡한 배선 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
그러나, 상술한 종래 방법에는 이하와 같은 문제점이 있었다.
상기 포토리소그래피법에서, 일반적으로 유기 전계 발광 소자를 구성하는 유기 박막층은 수분 및 유기 용매, 약물에 대한 내구성이 떨어지기 때문에 유기 전계 발광 소자의 성능을 현저히 열화시킨다. 또한, 습식 공정의 적용이 가능한 유기 전계 발광 소자를 얻기 위해서는 사용하는 재료가 한정된다는 문제가 있었다.
상기 격리법은 격벽에 의해 만들어진 증착물의 그림자를 이용하여 패터닝을 실현하기 때문에, 다양한 증착 강도가 존재하는 조건 및 증착물의 회입량이 많은 조건에서는 고정밀도의 패터닝이 불가능하다. 따라서, 기판 면적의 대형화 및 증착 속도의 고속화, 패터닝의 고정밀도화에 있어서 문제가 있었다. 또한, 증착물의 그림자에 대응하는 데드 스페이스라고 불리우는 제2 전극이 존재하지 않는 영역이 유기 박막층상에 존재하기 때문에, 거기에서 수분 등의 침입에 의해 유기 전계 발광 소자가 열화되기 쉬운 경향이 있었다. 또한, 단면 아스펙트비가 큰 격벽 및 오버행부를 갖는 특수한 형상의 격벽을 기판 전체면에 안정하게 형성하는 것이 용이하지 않았다.
종래의 마스크법은 기판과 섀도우 마스크와의 밀착 불량에 의해 증착물의 회입이 발생한다. 특히, 줄무늬상 제2 전극 패턴의 형성 등을 위하여, 개구부에 비하여 마스크 부분이 극단적으로 좁은 섀도우 마스크를 사용하는 경우에는, 섀도우 마스크의 강도 부족에 의해 개구부 형상이 변형되어 버린다. 따라서, 디스 플레이 용도 등에서 요구되는 서브 밀리미터 수준의 미세 패터닝을 고정밀도로 실현하는 것은 곤란하였다.
상기 단층 구조를 갖는 섀도우 마스크를 사용하는 마스크법에서는 마스크 부분이 비교적 넓기는 하지만, 개구부 형상의 변형 문제가 해결되지 않아 패터닝의 고정밀도화에는 여전히 문제가 있었다. 또한, 유기 박막층과 제2 전극이 동일한 평면 형상으로 적층되기 때문에, 제2 전극을 형성할 때 여러 차례의 전극 재료 증착 공정을 필요로 할 뿐만 아니라, 제2 전극을 데이터 라인으로서 기능시키는 디스플레이 구조로밖에 적용할 수 없다는 문제가 있었다.
상기 적층 구조를 갖는 섀도우 마스크를 사용하는 마스크법에서는, 종래의 배선 패턴은 일반적으로 밀리미터 수준의 크기로 형성되어 있어, 이 방법을 그대로 서브 밀리미터 수준의 미세 패턴 형성에 적용할 수 없었다. 또한, 굴곡이 큰 메쉬 위에 패턴을 형성하는 박을 부여하여 제작된 섀도우 마스크를 사용하고 있기 때문에, 섀도우 마스크의 평면성 및 정밀도가 충분하지 않아, 미세 패턴의 고정밀도화가 어렵다는 문제가 있었다. 또한, 이 방법에서는 섀도우 마스크를 자석에 의해 강제적으로 기판에 밀착시키지만, 세라믹 기판 등과 비교하면 매우 유연한 유기 박막층상에 제2 전극을 형성하는 경우, 섀도우 마스크가 유기 박막층을 쉽게 손상시키게 된다. 따라서, 제1 전극과 제2 전극의 단락 등 바람직하지 않은 사태가 발생하기 때문에, 이 방법을 유기 전계 발광 장치의 패터닝에 적용할 수는 없었다.
상기와 같이, 종래 기술은 유기 전계 발광 장치의 제조에 필요한 미세 패터닝을 유기 박막층에 손상을 주지 않고 고정밀도로, 안정성 있게 실현하는 것은 곤란하였다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하고, 유기 전계 발광 소자의 특성을 열화시키지 않으면서 폭 넓은 증착 조건 하에서 고정밀도의 미세 패터닝이 가능하며, 나아가 발광 장치의 구조를 제한하지 않고 비교적 간단한 공정으로 높은 안정성을 실현하는 것이 가능한 유기 전계 발광 장치를 제공하는 것이 목적이다.
이들 목적은 이하의 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명은 기판상에 형성된 제1 전극, 적어도 유기 화합물로 이루어지는 발광층을 포함하는 상기 제1 전극상에 형성된 박막층, 상기 박막층상에 형성된 제2 전극, 및 증착에 의해 상기 기판상에 형성된 복수의 발광 영역을 포함하며, 발광 영역이 존재하는 전체 영역에 전자 수송 재료가 증착되어 전자 수송층을 형성한 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치, 및 기판상에 형성된 제1 전극, 적어도 유기 화합물로 이루어지는 발광층을 포함하는 상기 제1 전극상에 형성된 박막층, 상기 박막층상에 형성된 제2 전극, 상기 기판상에 형성된 복수의 발광 영역, 및 상기 박막층의 두께를 상회하는 높이를 갖는 스페이서를 포함하며, 발광 영역이 존재하는 전체 영역에 전자 수송 재료가 증착되어 전자 수송층을 형성한 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기판상에 형성된 제1 전극, 적어도 유기 화합물로 이루어지는 발광층을 포함하는 상기 제1 전극상에 형성된 박막층, 및 상기 박막층 상에 형성된 복수의 제2 전극을 포함하고, 상기 기판상에 복수의 발광 영역을 갖는 유기 전계 발광 장치로서, 적어도 일부분이 상기 박막층의 두께를 상회하는 높이를 갖는 스페이서를 상기 기판상에 형성하는 공정과, 개구부를 가로지르도록 형성된 보강선을 갖는 섀도우 마스크를 상기 스페이서층에 밀착시킨 상태에서 증착물을 증착시킴으로써 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치의 제조 방법이다.
본 발명에서의 유기 전계 발광 장치란, 동일 기판상에 유기 전계 발광 소자에 의한 복수의 발광 영역을 구비한 것이다. 이하에서는 본 발명의 유기 전계 발광 장치를 설명한다. 단, 본 발명의 장치는 예시된 형식 및 구조를 갖는 유기 전계 발광 장치에 한정되지 않고, 세그멘트형, 단순 매트릭스형, 액티브 매트릭스형 등의 형식 및 칼라, 단색 등의 발광 색수를 불문하고 임의 구조의 유기 전계 발광 장치에 적용하는 것이 가능하다.
본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 유기 전계 발광 장치의 일례를 도 1 내지 3에 나타내었다. 기판(1)상에 형성된 줄무늬상의 제1 전극(2), 각 제1 전극상에 패터닝된 유기 화합물로 이루어지는 발광층(6)을 포함하는 박막층(10), 및 제1 전극에 대하여 직교하는 줄무늬상의 제2 전극(8)이 적층되어 있고, 두 전극의 교점에 유기 전계 발광 소자 구조를 갖는 복수의 발광 영역이 형성되어 있다. 각 발광 영역은 발광층에 다른 재료를 사용함으로서 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 발광하기 때문에, 이 단순 매트릭스형 발광 장치를 선 순차 구동함으로써 화상 등을 칼라 표시하는 것이 가능하다. 또한, 기판상에는 박막층의 두께를 상회하는 높이를 갖는 스페이서(4)가 형성되어 있다.
제1 및 제2 전극은 유기 전계 발광 소자의 발광에 충분한 전류를 공급할 수 있는 도전성을 가지면 되지만, 광을 끌어내기 위하여 적어도 한쪽 전극이 투명한 것이 바람직하다.
투명한 전극은 가시광선 투과율이 30 % 이상이면 사용에 큰 장해는 없지만, 이상적으로는 100 %에 가까운 것이 바람직하다. 기본적으로는 가시광 전역에서 동일한 정도의 투과율을 갖는 것이 바람직하지만, 발광색을 변화시키고 싶은 경우에는 적극적으로 광 흡수성을 부여시키는 것도 가능하다. 이러한 경우에는 칼라 필터 및 간섭 필터를 사용하여 변색시키는 방법이 기술적으로는 용이하다. 투명 전극 재료로서는 인듐, 주석, 금, 은, 아연, 알루미늄, 크롬, 니켈, 산소, 질소, 수소, 아르곤, 탄소에서 선택되는 적어도 한 종류의 원소로 이루어지는 것이 많지만, 요오드화 구리, 황화 구리 등의 무기 도전성 물질, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 도전성 폴리머를 사용하는 것도 가능하며, 특히 한정되는 것은 아니다.
바람직한 제1 전극 재료의 예로서는, 투명 기판상에 형성된 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 주석인듐(ITO) 등을 들 수 있다. 패터닝을 행하는 디스플레이 용도 등에서는 가공성이 우수한 ITO를 제1 전극에 사용하는 것이 특히 바람직하다. 도전성 향상을 위하여 ITO에는 소량의 은 및 금 등의 금속이 포함되어 있어도 좋고, 또 주석, 금, 은, 아연, 인듐, 알루미늄, 크롬, 니켈을 ITO의 가이드 전극으로서 사용하는 것도 가능하다. 특히, 크롬은 블랙 매트릭스와 가이드 전극의 양쪽 기능을 가지게 할 수 있으므로 바람직한 가이드 전극 재료이다. 유기 전계 발광 장치의 소비 전력의 관점에서 ITO의 저항은 낮은 것이 바람직하다. 300 Ω/? 이하의 ITO 기판이면 제1 전극으로서 기능하지만, 현재로서는 10 Ω/? 정도의 ITO 기판의 공급도 용이해졌으므로, 저저항품을 사용하는 것도 가능하다. ITO의 두께는 저항값에 맞추어 임의로 선택할 수 있지만, 통상은 두께가 100 내지 300 nm의 ITO를 사용하는 경우가 많다. 투명 기판의 재질은 특히 한정되지 않으며, 폴리아크릴레이트, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리이미드, 아라미드로 이루어지는 플라스틱판 및 필름을 사용할 수 있지만, 바람직한 예로서 유리판을 들 수 있다. 소다 라임 유리, 무알칼리 유리 등이 사용되고, 또 두께도 기계적 강도를 유지하는데 충분한 두께면 되기 때문에 0.5 mm 이상이면 충분하다. 유리 재질에 대해서는 유리로부터의 용출 이온이 적은 것이 좋으므로 무알칼리 유리가 바람직하지만, 이산화규소 등의 배리어 코트를 행한 소다 라임 유리도 시판되고 있으므로 이것을 사용할 수 있다. ITO의 형성 방법은 전자 빔 증착, 스퍼터링 증착, 화학 반응법 등으로 특히 제한되는 것은 아니다.
제2 전극 재료에 대해서도 특히 한정되지 않지만, 제1 전극으로서 ITO를 사용하는 경우에는 ITO가 일반적으로 양극으로서 기능하기 때문에, 제2 전극에는 유기 전계 발광 소자에 전자를 효율좋게 주입할 수 있는 음극으로서의 기능이 요구된다. 따라서, 제2 전극 재료로서는 알칼리 금속 등의 일 함수가 낮은 금속을 사용하는 것도 가능하지만, 전극의 안정성을 고려하면, 백금, 금, 은, 구리, 철, 주석, 알루미늄, 마그네슘, 인듐 등의 금속, 또는 이들 금속과 일 함수가 낮은 금속과의 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 미리 유기 전계 발광 소자의 박막층에 일 함수가 낮은 금속을 미량 도핑하거나, 박막층상에 플루오르화리튬 등 금속염층을 얇게 형성하고, 그 후에 비교적 안정된 금속을 제2 전극으로서 형성함으로서, 전자 주입 효율을 높게 유지하면서 안정된 전극을 얻을 수도 있다. 제2 전극의 형성 방법도 저항 가열 증착, 전자 빔 증착, 스퍼터링 증착, 이온 플레이팅법 등 건식 공정이면 특히 한정되지 않는다.
유기 전계 발광 소자에 포함되는 박막층으로서는 1) 정공 수송층/발광층, 2) 정공 수송층/발광층/전자 수송층, 3) 발광층/전자 수송층, 그리고 4) 상기한 층 구성 물질을 한 층에 혼합한 형태의 발광층 중 어느 것이어도 좋다. 즉, 소자 구성으로서 유기 화합물로 이루어지는 발광층이 존재하면, 상기 1) 내지 3)의 다층 적층 구조 외에 4)와 같이 발광 재료 단독 또는 발광 재료와 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료를 포함하는 발광층을 한층 설치하는 것 만으로도 좋다.
정공 수송층은 정공 수송 재료 단독으로 또는 정공 수송 재료와 고분자 결착제에 의해 형성된다. 정공 수송 재료로서는 저분자 화합물에서는 N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N'-디페닐-N,N'-디나프틸 -1,1'-디페닐-4,4'-디아민(NPD) 등으로 대표되는 트리페닐아민류, N-이소프로필카르바졸, 피라졸린 유도체, 스틸벤계 화합물, 히드라존계 화합물, 옥사디아졸 유도체 및 프탈로시아닌 유도체로 대표되는 복소환 화합물 등을, 또한 폴리머계에서는 상기 저분자 화합물을 측쇄에 갖는 폴리카르보네이트 및 스티렌 유도체, 폴리비닐카르바졸, 폴리실란 등을 바람직한 예로서 들 수 있다.
단순 매트릭스형 발광 장치의 용도에서는 각 유기 전계 발광 소자의 발광 시간은 짧게, 펄스 전류를 흐르게 함으로써 순간적으로 고휘도로 발광시키는 것이 필요해진다. 이러한 경우에 정공 수송 재료에는 우수한 정공 수송 특성과 안정된 박막 형성 능력뿐만 아니라, 정공 수송층 중의 전자 누출에 따른 발광 효율 저하를 방지하기 위하여 양호한 전자 블로킹 특성이 요구된다. 상기 특성을 균형있게 만족시키기 위하여 본 발명의 제조 방법에서는 하기에 나타낸 비스카르바졸릴 골격을 포함하는 유기 화합물로 이루어지는 유기층을 형성하는 공정을 포함하는 것이 특히 바람직하다.
R1 및 R2는 수소, 알킬, 할로겐, 아릴, 아랄킬 및 시클로알킬 중에서 선택된다. 또한, 카르바졸릴 골격에는 알킬, 아릴, 아랄킬, 카르바졸릴, 치환 카르바졸릴, 할로겐, 알콕시, 디알킬아미노 및 트리알킬실릴기에서 선택되는 치환기가 하나 이상 연결되어 있어도 좋다.
발광 재료로서는 저분자 화합물에서는 이전부터 발광체로서 알려져 있던 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 8-히드록시퀴놀린알루미늄 유도체, 비스스티릴안트라센 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 쿠마린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 페리논 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 옥사디아졸 유도체, 티아디아조로피리딘 유도체 등을, 폴리머계에서는 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체 등을 바람직한 예로서 들 수 있다. 또한, 발광층에 도핑하는 도핑제로서는 루블렌, 퀴나클리돈 유도체, 페녹사존 유도체, DCM, 페리논 유도체, 페릴렌 유도체, 쿠마린 유도체, 디아자인다센 유도체 등을 바람직한 예로서 들 수 있다.
전자 수송 재료에는 음극에서 주입된 전자를 효율좋게 수송하는 것이 요구되므로, 커다란 전자 친화력, 커다란 전자 이동도, 안정된 박막 형성 능력을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 특성을 만족시키는 재료로서 8-히드록시퀴놀린알루미늄 유도체, 히드록시벤조퀴놀린베릴륨 유도체, 2-(4-비페닐)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(t-BuPBD) 및 1,3-비스(4-t-부틸페닐-1,3,4-옥사디졸릴)비페닐렌(OXD-1), 1,3-비스(4-t-부틸페닐-1,3,4-옥사디졸릴)페닐렌(OXD-7) 등의 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 바람직한 예로서 들 수 있다.
상기의 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층에 사용되는 재료는 단독으로 각층을 형성할 수 있지만, 고분자 결착제로서 폴리염화비닐, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리(N-비닐카르바졸), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥시드, 폴리부타디엔, 탄화수소 수지, 케톤 수지, 페녹시 수지, 폴리설폰, 폴리아미드, 에틸셀룰로오스, 아세트산비닐, ABS 수지, 폴리우레탄 수지 등의 용제 가용성 수지 및 페놀 수지, 크실렌 수지, 석유 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 경화성 수지에 분산시켜 사용할 수도 있다.
상기 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 등의 형성 방법은 저항 가열 증착, 전자 빔 증착, 스퍼터링 증착법 등으로 특히 한정되지 않지만, 일반적으로는 저항 가열 증착, 전자 빔 증착 등의 방법이 특성면에서 바람직하다. 유기층의 두께는 저항값에도 관련이 있으므로 한정할 수 없지만, 실용적으로는 10 내지 1000 nm 사이에서 선택된다.
또한, 정공 수소층 및 전자 수송층 전체, 또는 일부분에 무기 재료를 사용하는 것도 가능하다. 바람직한 예로서 탄화 규소, 질화 갈륨, 셀렌화 아연, 황화 아연계의 무기 반도체 재료를 들 수 있다.
본 발명의 제조 방법은 적어도 일부분이 박막층의 두께를 상회하는 높이를 가진 스페이서를 기판상에 형성하는 공정과, 개구부를 가로지르도록 형성된 보강선을 갖는 섀도우 마스크를 스페이서층에 밀착시킨 상태에서 증착물을 증착시킴으로써 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 도 1의 II II' 단면도인 도 3에 나타낸 바와 같이, 박막층(10)의 두께를 상회하는 높이를 갖도록 스페이서(4)를 기판(1)상에 형성해 둔다. 박막층 등의 형성 후, 도 4 및 도 4의 I I' 단면도인 도 5에 나타낸 보강선(33)을 갖는 섀도우 마스크를, 상기 스페이서에 밀착시킨 상태에서 도 6 및 도 6의 측면도인 도 7에 나타낸 바와 같이 증착물을 증착시킴으로써 제2 전극(8)를 패터닝할 수 있다. 이 때, 섀도우 마스크는 스페이서에 밀착되기 때문에 박막층을 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 섀도우 마스크의 마스크 부분(31)의 한쪽 면(35)와 보강선과의 사이에는 틈(36)이 존재하므로, 증착물을 이 틈에 회입하여 증착시킴으로써 제2 전극을 보강선에 의해 분단되지 않게 패터닝할 수 있다. 이하에서는, 이 유기 전계 발광 장치를 예로 들어 본 발명을 상세히 설명하겠다.
우선, 기판(1)상의 제1 전극(2)을 도 8에 나타낸 형상으로 패터닝한다. 패터닝 방법으로서는 공지된 기술을 사용하면 되고, 특히 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 보강선을 갖는 섀도우 마스크를 사용한 패터닝 방법에 의해 기판상에 제1 전극을 형성해도 좋지만, 일반적으로는 기판 전체면에 형성된 제1 전극을 포토리소그래피법에 의해 엣칭함으로써 패터닝할 수 있다. 제1 전극의 패턴 형상은 특히 한정되지 않으며, 용도에 따라서 최적 패턴을 선택하면 된다. 또한, 제1 전극의 패터닝은 필요에 따라서 행하면 되고, 예를 들어 세그멘트형 발광 장치에서 제1 전극이 공통 전극이 되는 경우에는 제1 전극을 패터닝하지 않고 사용해도 좋다.
이어서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 박막층의 두께를 상회하는 높이를 가진 스페이서(4)를 나중에 형성되는 제2 전극 사이에 위치하도록 형성한다. 본 발명의 제조 방법은, 기판과 섀도우 마스크가 밀착할 때 섀도우 마스크가 기판상에 형성된 박막층을 손상시키는 것을 방지하기 위하여, 기판상에 적어도 일부분이 박막층의 두께를 상회하는 높이를 가진 스페이서를 형성하는 공정이 필요하다. 스페이서의 높이는 특히 한정되지 않지만, 스페이서에 의해 섀도우 마스크와 기판 사이에 형성되는 틈에 증착물이 회입됨으로써 발생하는 패턴 정밀도의 악화를 고려하여 통상은 0.5 내지 100 ㎛의 범위에서 형성된다.
스페이서를 형성하는 위치는 특히 한정되지 않지만, 발광 면적의 손실을 최소로 하기 위하여 유기 전계 발광 장치에서의 비발광 영역을 중심으로 스페이서를 배치하는 것이 바람직하다. 스페이서의 구조는 특히 한정되지 않으며, 한층으로 형성해도 또는 여러 층을 적층하여 형성해도 좋다. 예를 들어, 도 10 내지 12에 나타낸 바와 같이, 비교적 막 두께가 얇은 제1 스페이서(3)가 제1 전극(2) 사이에, 그것에 직교하도록 박막층의 두께를 상회하는 높이를 가진 제2 스페이서(4)가 제2 전극(8) 사이에 형성되어 있어도 좋다. 또한, 도 13 내지 15에 나타낸 바와 같이, 제1 스페이서(3)를 제1 전극의 단부를 파괴하도록 형성하여 층간 절연층으로서의 기능을 부가하거나, 제1 스페이서를 매트릭스상으로 형성하고, 그 일부분에 겹쳐 제2 스페이서(4)를 형성하는 것도 가능하다. 또한, 복수의 도트상 스페이서를 기판상에 배치시키는 것도 가능하다. 스페이서의 단면 형상은 특히 한정되지 않는다.
스페이서는 제1 전극에 접하는 상태로 형성되는 경우가 많기 때문에, 충분한 전기 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 도전성의 스페이서를 사용할 수도 있지만, 그 경우에는 전극 간의 단락을 방지하기 위한 전기 절연성 부분을 형성해야 한다. 스페이서 재료로서는 공지된 재료를 사용하는 것이 가능하며, 무기물에서는 산화 규소를 비롯한 산화물 재료, 유리 재료, 세라믹스 재료 등을, 유기물에서는 폴리비닐계, 폴리이미드계, 폴리스티렌계, 아크릴계, 노볼락계, 실리콘계 등의 폴리머계 수지 재료를 바람직한 예로서 들 수 있다. 또한, 스페이서 전체, 또는 기판 또는 제1 전극과 접하는 부분을 흑색화함으로써, 유기 전계 발광 장치의 표시 콘트라스트 향상에 기여하는 블랙 매트릭스적인 기능을 스페이서에 부가할 수도 있다. 이러한 경우의 스페이서 재료로서는, 무기물에서는 규소, 비화갈륨, 이산화망간, 산화티탄 및 산화크롬과 금속크롬과의 적층막 등을, 유기물에서는 상기 수지 재료에 전기 절연성을 높이기 위하여 표면 처리가 행해진 카본 블랙계, 프탈로시아닌계, 안트라퀴논계, 모노아조계, 디스아조계, 금속 착염형 모노아조계, 트리알릴메탄계, 아닐린계 등의 공지된 안료 및 염료, 또는 상기 무기 재료 분말을 혼합한 재료를 바람직한 예로서 들 수 있다.
스페이서층의 형성 방법으로서는, 무기 재료를 사용하는 경우에는 저항 가열 증착, 전자 빔 증착, 스퍼터링 증착법 등의 건식 공정을 이용하는 방법이, 유기 재료를 사용하는 경우에는 스핀 코팅, 슬릿 다이 코팅, 딥 코팅법 등의 습식 공정을 이용하는 방법을 들 수 있지만, 특히 한정되는 것은 아니다.
스페이서의 패터닝 방법은 특히 한정되지 않지만, 제1 전극의 패터닝 공정 후에 기판 전체면에 스페이서층을 형성하고, 공지된 포토리소그래피법을 사용하여 패터닝하는 방법이 공정적으로 용이하다. 포토 레지스트를 사용한 엣칭법 또는 리프트 오프법에 의해 스페이서를 패터닝해도 좋고, 예시한 상기 수지 재료에 감광성을 부가시킨 감광성 스페이서 재료를 사용하여, 스페이서층을 직접 노광, 현상함으로써 패터닝할 수도 있다.
이어서, 박막층의 형성 방법에 대해서 설명하겠다. 우선, 도 9에서 나타낸 스페이서가 형성된 기판상에 정공 수송층(5)을 형성한다. 이 경우에는 도 16에 나타낸 바와 같이 발광 영역이 존재하는 전체 영역에 정공 수송 재료(11)를 증착하면 된다.
발광층에 대해서는 이하와 같이 패터닝한다. 사용하는 섀도우 마스크를 도 17에 나타내었다. 마스크 부분(31)에 각 발광층 패턴에 대응하는 형상의 개구부(32)가 설치되어 있고, 개구부 형상의 변형을 방지하기 위하여 개구부를 가로지르도록 마스크 부분과 동일 면내에 형성된 보강선(33)이 존재한다. 또한, 이 섀도우 마스크는 취급을 용이하게 하기 위하여 프레임(34)에 고정되어 있다. 이어서, 도 18 및 도 18의 측면도인 도 19에 나타낸 바와 같이, 보강선(33)이 스페이서(4)와 겹치도록 제1 전극(2)와 개구부(32)와의 위치를 맞추면서, 이 섀도우 마스크를 스페이서(4)에 밀착시킨다. 즉, 보강선이 스페이서와 접촉하게 된다. 이 상태에서 발광 재료(12)를 증착함으로써 목적하는 영역에 발광층(6)(이 경우에는 B 발광층)을 형성한다. 이 동작을 3회 반복함으로써 도 20에 나타낸 바와 같이 제1 전극상에 각 RGB 발광층(6)을 패터닝한다. 또한, 발광층의 패터닝에 사용되는 섀도우 마스크는 도 17의 마스크로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4에 나타낸 제2 전극 등을 패터닝할 때 사용되는 섀도우 마스크로 패터닝하는 것도 가능하다.
섀도우 마스크는 스페이서에 접촉하여 박막층을 손상시키는 일은 없으므로, 유기 전계 발광 소자의 특성을 열화시키지 않고, 또한 기판과 섀도우 마스크와의 위치 맞춤을 용이하게 할 수 있다.
각 발광층 패턴에 대응하는 수의 섀도우 마스크를 사용하여 발광층을 패터닝해도 좋지만, 매트릭스형 발광 장치와 같이 동일한 발광층 패턴이 반복하여 형성되는 경우에는, 한장의 섀도우 마스크와 기판과의 위치를 상대적으로 어긋나게 하면서 각 발광층을 패터닝하는 것도 가능하다.
섀도우 마스크의 구조에 대해서는 특히 한정되지 않지만, 발광 영역에 보강선의 그림자가 되는 부분이 존재하지 않도록, 스페이서 중 박막층의 두께를 상회하는 높이를 가진 부분에 보강선이 일치하도록 개구부에 보강선이 배치되어 있는 것이 바람직하다.
보강선 폭은 특히 한정되지 않지만, 발광층이 존재하지 않는 부분, 즉, 유기 전계 발광 장치에서의 비발광 영역의 폭보다 작은 것이 바람직하다. 따라서, 보강선 폭은 50 ㎛보다 작은 것이 바람직하고, 30 ㎛보다 작은 것이 더욱 바람직하다. 마스크 부분의 두께에 대해서는 섀도우 마스크의 형상 유지성의 관점에서는 두꺼운 것이 좋지만, 보강선 폭을 보다 작게 제작하기 위해서는 보강선 폭의 반 정도 이상, 그 3배 정도 이하인 것이 바람직하다.
제1 전극과 발광층 패턴의 평면 크기에 대해서는 특히 한정되지 않지만, 제1 전극과 제2 전극의 단락 가능성을 저감하는 관점에서 각 발광 영역에 대응하는 제1 전극의 노출 부분보다도 발광층 패턴이 큰 것이 바람직하다. 도 1 내지 3에 나타낸 단순 매트릭스형 발광 장치에 있어서는, 실용 수준에서의 각 발광 영역의 전형적인 횡방향 핏치로서 100 ㎛라는 값을 예시할 수 있다. 이 경우에 제1 전극의 폭을 70 ㎛로 하면 제1 전극의 폭보다 크게, 인접하는 제1 전극상에는 겹치지 않도록 발광층 패턴 및 개구부의 폭을 핏치와 동일한 100 ㎛를 중심으로 한 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
단색 발광 장치를 제조하는 경우에는 발광층의 패터닝 공정을 생략할 수 있다. 이 경우에는 도 16에서 예시한 방법과 동일하게, 발광 영역이 존재하는 전체 영역에 발광 재료를 증착하여 발광층을 형성하면 된다.
전자 수송층에 대해서는, 도 21에 나타낸 바와 같이 발광 영역이 존재하는 전체 영역에 전자 수송 재료(13)를 증착하여 전자 수송층(7)을 형성한다. 또한, 도 18 및 도 19에 나타낸 발광층의 패터닝 공정에서 연속하여 전자 수송 재료를 증착함으로써, 도 22에 나타낸 바와 같이 각 RGB 발광층(6)에 대응하는 전자 수송층(7)을 패터닝하는 것도 가능하다. 전자 수송층의 형성 방법은 특히 한정되지 않지만, 섀도우 마스크에 이물질이 부착되는 등, 제1 전극상에 발광층이 존재하지 않는 영역이 형성되어도 전체 영역에 전자 수송 재료를 증착하면 그 영역을 전자 수송층이 피복하여 유기 전계 발광 소자의 큰 특성 열화를 방지하는 효과가 있기 때문에, 전자의 방법으로 전자 수송층을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 발광층에서 전자 수송층으로의 에너지 이동에 따른 발광색의 변화를 방지하기 위하여, 각 발광층 중 가장 큰 발광 에너지와 동일한 정도 내지 그보다도 큰 발광 에너지를 갖는 전자 수송 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 도 21에 나타낸 발광 장치의 구조에 있어서는, B 발광층과 동일 정도 내지 그보다도 큰 발광 에너지를 갖는 전자 수송 재료를 사용하여 전자 수송층(7)을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 정공 수송층 또는 전자 수송층의 형성 공정에 대해서는, 유기 전계 발광 소자에 포함되는 박막층의 구성에 따라서 생략하는 것이 가능하다.
이어서, 제2 전극의 패터닝 방법에 대해서 설명하겠다. 사용하는 섀도우 마스크를 도 4 및 도 5에 나타내었다. 마스크 부분(31)에 제2 전극 패턴에 대응하는 형상의 개구부(32)가 설치되어 있고, 개구부 형상의 변형을 방지하기 위하여 개구부를 가로지르도록 하여 형성된 보강선(33)이 존재한다. 또한, 마스크 부분의 한쪽 면(35)과 보강선 사이에는 틈(36)이 존재한다. 또한, 이 섀도우 마스크는 취급을 용이하게 하기 위하여 프레임(34)에 고정되어 있다. 이어서, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 마스크 부분(31)이 스페이서(4)와 겹치도록 위치를 맞추면서 이 섀도우 마스크를 스페이서에 밀착시킨다. 이 상태에서 제2 전극 재료(14)를 증착함으로써 목적하는 영역에 제2 전극(8)을 형성한다. 보강선(33) 측에서 비산되어 온 제2 전극 재료는 틈(36)이 존재하기 때문에 보강선의 그림자가 되는 부분에 회입되어 증착되므로, 보강선에 의해 제2 전극이 분단되는 일은 없다.
섀도우 마스크는 스페이서에 접촉하여 박막층을 손상시키는 일은 없기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 특성을 열화시키지 않고, 또한 기판과 섀도우 마스크와의 위치 맞춤을 용이하게 행할 수 있다.
상기와 같이 1회의 증착 공정으로 제2 전극을 패터닝하는 방법이 바람직하지만, 공정 수는 특히 한정되지 않으며, 복수의 섀도우 마스크를 사용하거나, 한장의 섀도우 마스크와 기판과의 위치를 상대적으로 어긋나게 하여, 여러 차례의 증착 공정으로 나누어 제2 전극을 패터닝해도 좋다.
제2 전극 재료의 증착 조건은 특히 한정되지 않으며, 하나의 증착원으로부터 증착해도 좋지만, 보강선에 의한 제2 전극의 분단을 발생시키지 않게 하기 위해서는, 보강선에 대하여 복수의 다른 방향으로부터 제2 전극 재료를 보강선에 회입하여 증착시키는 것이 효과적이다. 이러한 효과를 발현시키는 방법으로서는, 증착물이 증착원으로부터 기판까지 직진하여 도달하는 진공 증착법 등의 고진공 프로세스를 사용하는 경우에는, 복수의 증착원으로부터 제2 전극 재료를 증착하거나, 하나 이상의 증착원에 대하여 기판을 상대적으로 이동시키면서, 또는 회전시키면서 제2 전극 재료를 증착하는 방법이 공정적으로는 바람직하다. 또한, 스퍼터링 증착법 등의 저진공 프로세스도 원리적으로 제2 전극 재료가 아무런 방향으로 비산하여 보강선을 회입하여 증착되기 쉬우므로, 바람직한 방법이다.
스페이서와 섀도우 마스크의 마스크 부분과의 위치 관계에 대해서는 특히 한정되지 않지만, 기판과 보강선과의 사이에 존재하는 틈이 실효적으로 높아지기 때문에 보강선에 대한 제2 전극 재료의 회입량이 증대하고, 비교적 굴곡이 적은 기판상의 영역에 제2 전극 재료를 증착하기 때문에 제2 전극의 전기 저항치의 증가를 억제할 수 있고, 또한 조건에 따라서는 박막층이 제1 전극 또는 기판과 스페이서와 제2 전극에 의해 완전히 둘러싸이기 때문에, 박막층으로의 수분의 침입 등에 의한 유기 전계 발광 소자의 특성 열화를 억제할 수 있으므로, 도 7에 나타낸 바와 같이 스페이서 중 박막층의 두께를 상회하는 높이를 가진 부분이 섀도우 마스크의 마스크 부분, 즉 제2 전극 사이에 존재하는 것이 바람직하다.
제2 전극의 패터닝에 사용하는 섀도우 마스크는, 도 4 및 도 23에 나타낸 구조로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 보강선이 메쉬상이어도 좋다. 또한, 도 24에 나타낸 단면도와 같이 마스크 부분(31)이 테이퍼 형상이어도 좋고, 도 25에 나타낸 단면도와 같이 보강선(33)이 마스크 부분(31)과 일체화된 구조라도 좋다.
마스크 부분의 두께에 대해서는, 그것이 두꺼울 수록, 마스크 부분의 한쪽 면과 보강선과의 사이에 존재하는 틈이 커져 증착물의 회입량이 증대하므로 특히 한정되지는 않지만, 마스크 부분의 폭에 비하여 그 두께가 큰 섀도우 마스크를 정밀도있게 제작하는 것이 어려우므로, 마스크 부분의 두께는 마스크 부분의 최소 폭과 동일한 정도 이상, 그 3배 정도 이하인 것이 바람직하다. 보강선 폭에 대해서는, 기본적으로는 좁을 수록 증착물의 회입량이 증대하므로, 틈의 높이 이하인 것이 바람직하다. 또한, 보강선의 갯수는 보강선의 그림자가 되는 부분을 적게 하기 위하여 개구부의 변형을 충분히 방지할 수 있는 범위 내에서 가능한 한 적은 것이 바람직하다.
또한, 필요에 따라서 제2 전극의 패터닝 공정 후에, 공지된 기술 또는 본 발명의 제조 방법에서의 패터닝 기술을 이용하여 보호층의 형성 및 발광 영역을 봉지할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의해 유기 전계 발광 장치의 발광층 또는 제2 전극의 적어도 한쪽을 패터닝하는 것이 바람직하지만, 본 발명은 패터닝에 사용하는 섀도우 마스크의 구조를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어 도 4에 나타낸 보강선이 스페이서에 접촉하지 않는 구조의 섀도우 마스크를 사용하여 발광층을 패터닝하고, 이 때의 제2 전극은 공지된 기술에 의해 패터닝하는 것도 가능하다. 또, 도 26에 나타낸 보강선(33)과 마스크 부분(31)이 동일 면내에 형성된 섀도우 마스크를 사용하여, 도 27 및 도 27의 측면도인 도 28에 나타낸 바와 같이, 스페이서(4)를 비교적 높게 형성함으로써 보강선(33)과 박막층(10) 사이에 생기는 틈(36)을 이용하여 제2 전극(8)을 패터닝하는 것도 가능하다.
섀도우 마스크를 구성하는 재료로서는, 스테인레스 철, 구리 합금, 니켈 합금, 알루미늄 합금 등의 금속 재료, 공지된 수지 재료, 폴리비닐계, 폴리이미드계, 폴리스티렌계, 아크릴계, 노르볼락계, 실리콘계 등의 폴리머에 감광성을 부여한 감광성 수지 재료 등을 바람직한 예로서 들 수 있지만, 특히 한정되는 것은 아니다. 섀도우 마스크의 마스크 부분과 보강선을 구성하는 재료는 동일하거나 달라도 좋다. 또한, 도 29에 나타낸 바와 같이, 섀도우 마스크에서의 스페이서와 밀착시키는 측면에 상기 수지 재료를 사용하여 비교적 유연성이 높은 쿠션 부분(37)을 형성함으로써 양자가 밀착할 때 스페이서 및 박막층으로 부여되는 손상을 방지하는 효과를 더욱 향상시키는 것도 가능하다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 마스크 부분과 보강선과의 적어도 한쪽이 자성 재료로 이루어지는 섀도우 마스크를 자력에 의해 스페이서에 밀착시키는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 기판과 섀도우 마스크를 보다 균일하고 확실하게 밀착시킬 수 있으므로, 패터닝 정밀도를 보다 향상시키는 것이 가능하다. 기판과 섀도우 마스크의 위치를 맞추고 나서 양자의 상대적 위치를 고정하는 방법 및 섀도우 마스크 자체의 중량을 지탱하는 방법은 특히 한정되지 않으며, 자력을 이용해도 좋고, 기계적 방법을 이용하는 것도 가능하다.
마스크 부분과 보강선과의 적어도 한쪽을 구성하는 자성 재료로서는 철 합금, 코발트 합금, 니켈 합금 등의 금속 재료, 탄소강, 텅스텐강, 크롬강, 코발트강, KS강, MK강, Alnico강, NKS강, Cunico강, OP 페라이트, Ba 페라이트 등의 자석 재료, Sm-Co계 및 Nd-Fe-B계 등의 희토류 자석 재료, 규소 강판, Al-Fe 합금, Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트 등의 자심 재료, 카보닐 철, Mo 퍼말로이, 센다스트 등의 미분말을 결합제와 함께 압축 성형시킨 압축 분말 재료 등을 바람직한 예로서 들 수 있다. 이들 자성 재료를 시트상으로 형성한 것으로부터 섀도우 마스크를 제작하는 것이 바람직하지만, 고무 및 수지에 상기 자성 재료의 분말을 혼합하여 시트상으로 형성한 것으로부터 섀도우 마스크를 제작하는 것도 가능하다. 또한, 필요에 따라서 처음부터 자화된 자성 재료로부터 섀도우 마스크를 제작해도 좋고, 섀도우 마스크를 제작하고 나서 자화시켜도 좋다.
섀도우 마스크를 자력에 의해 스페이서에 밀착시키는 방법으로서는, 마스크 부분과 보강선과의 적어도 한쪽이 자성 재료로부터 이루어지는 섀도우 마스크를, 유기 전계 발광 장치의 기판 배면측에 배치된 자석에 의해 흡인하는 것이 바람직하다. 단, 섀도우 마스크와 그 외 하나 이상의 물체 사이에 상호 자력이 미치면 되므로, 상기 방법은 특히 한정되지 않고, 예를 들어 자석으로서 기능하는 섀도우 마스크와 자성 재료로 이루어지는 기판과의 조합에 의해 양자 사이에 흡인력을 가동시켜 밀착성을 향상시키는 것도 가능하다.
자석으로서는 공지된 영구 자석 및 전자석을 사용할 수 있다. 그 형상 및 크기는 특히 한정되지 않는다. 또한, 단일 자석을 사용하여 섀도우 마스크를 흡인해도 좋지만, 여러개의 자석을 붙이거나, 소정의 간격으로 배열하거나 하여 형성한 자석의 집합체를 이용하는 것도 가능하다. 자석과 섀도우 마스크와의 거리 및 양자 사이에 작용하는 자력의 크기에 대해서는, 섀도우 마스크에 충분한 자력이 미치는 범위면 특히 한정되지 않는다.
섀도우 마스크의 제조 방법은 특히 한정되지 않으며, 기계적 연마법, 샌드 블라스트법, 소결법, 레이저 가공법 등의 방법을 이용하는 것이 가능하지만, 가공 정밀도가 우수한 엣칭법, 전주(electroforming)법, 포토리소그래피법을 이용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 전주법은 마스크 부분을 비교적 손쉽게 두껍게 형성할 수 있으므로 특히 바람직한 섀도우 마스크의 제조 방법이다.
섀도우 마스크의 제작에 있어서, 마스크 부분과 보강선을 한번의 공정으로 형성해도 좋지만, 마스크 부분과 보강선을 각각 별개로 형성하고 나서 양자를 중첩하여 접속함으로써 섀도우 마스크를 제작할 수도 있다. 이 경우에는, 접착, 압착, 용접 등의 수법에 의해 양자를 접속해도 좋고, 양자 중 적어도 한쪽이 도전성을 갖는 경우에는 전착 현상을 이용하여 양자를 접속해도 좋다. 즉, 마스크 부분과 보강선을 밀착시킨 상태에서 전해액 중에 넣고, 통전에 의해 양자의 접촉 부분에 전착물을 석출시킴으로써 양자를 접속하는 것이다. 일반적으로 전착물에는 니켈 등의 금속 재료가 선택되지만, 폴리아닐린 등의 유기 재료를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 앞서 형성된 마스크 부분 위에 감광성 수지층을 형성하고, 포토리소그래피법에 의해 감광성 수지층을 패터닝함으로써 섀도우 마스크를 제작할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 섀도우 마스크는, 기판 전체면에서 스페이서와 균일하게 밀착시키기 위하여 높은 평면성을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 미세하고 고정밀도의 패턴을 갖는 섀도우 마스크의 강도는 크지 않기 때문에, 섀도우 마스크의 제작 공정 중에 그 평면성이 훼손되는 경우가 많다. 이러한 경우에는, 어닐링 등의 방법을 이용하여 섀도우 마스크의 평면성을 향상시킬 수 있다. 또한, 취급상의 관점에서 섀도우 마스크를 프레임에 고정하여 사용하는 경우가 많지만, 이러한 경우에는 섀도우 마스크에 장력 또는 열을 가하면서 프레임에 고정하는 등, 그 평면성을 향상시킬 수 있다.
또한, 이미 설명한 바와 같이 보강선 폭은 기본적으로 작은 것이 바람직하지만, 그만큼 섀도우 마스크의 제작 공정 중에서의 취급이 어려워진다. 따라서, 처음에 비교적 보강선 폭이 큰 섀도우 마스크를 제작하고 나서 보강선을 소정의 선폭으로 가늘게(세선화) 할 수도 있다. 공정적으로는 엣칭에 의한 세선화가 용이하지만, 세선화 방법은 특히 한정되지 않으며, 섀도우 마스크를 구성하는 재료에 의해 적당한 방법을 이용하면 된다.
이하, 본 발명을 실시예에 근거하여 설명하겠다.
<참고예>
이하에서는 하기 실시예에서 사용한 섀도우 마스크의 제작 방법을 설명하겠다.
발광층용 섀도우 마스크의 제작 방법을 이하에 설명하겠다. 첫째로, 전주법에 의해 전주 모형상에 Ni-Co 합금을 석출시킴으로써, 도 35에 나타낸 마스크 부분(31)의 주위에 메쉬상 여백 부분(38)이 접속된 시트를 형성하였다. 이어서, 메쉬상 여백 부분을 이용하여 이 시트에 장력을 가하면서 마스크 부분과 프레임을 겹쳐, 양자를 접착제를 사용하여 고정하였다. 마지막으로, 프레임에서 튀어나온 메쉬상 여백 부분을 잘라냄으로써, 높은 평면성을 갖는 발광층용 섀도우 마스크를 제작하였다.
제2 전극용 섀도우 마스크의 제작 방법을 도 36을 참조하면서 이하에 설명하겠다. 우선, 전주법에 의해 전주 모형상에 Ni를 석출시킴으로써 미리 메쉬상의 보강선을 형성해 두었다. 첫째로, (a) 포토레지스트(20)의 패턴을 갖는 전주 모형(21)위에, (b) Ni-Co 합금을 석출시킴으로써 마스크 부분(31)을 형성하고, 그 후 (c) 포토레지스트만을 제거하였다. 이어서, (d) 보강선(33)에 장력(22)을 가하면서 마스크 부분에 겹치고, 전착 현상에 의해 양자의 접촉 부분에 Ni를 석출시킴으로써 양자를 접속하였다. 나아가, (e) 장력을 유지하면서 접속한 마스크 부분과 보강선을 떼어내고, (f) 마스크 부분과 프레임(34)을 겹쳐, 이들을 접착제로 고정하였다. 마지막으로 프레임에서 튀어나온 보강선을 잘라냄으로써, 높은 평면성을 갖는 제2 전극용 섀도우 마스크를 제작하였다.
<실시예 1>
발광층 패터닝용으로서 도 17에 나타낸 바와 같이 마스크 부분과 보강선이 동일 평면내에 형성된 구조의 섀도우 마스크를 준비하였다. 섀도우 마스크의 외형은 120 x 84 mm, 마스크 부분(31)의 두께는 25 ㎛이고, 길이 64 mm, 폭 305 ㎛의 줄무늬상 개구부(32)가 핏치 900 ㎛로 횡방향으로 92개 배치되어 있다. 각 줄무늬상 개구부에는, 개구부와 직교하는 폭 20 ㎛, 두께 25 ㎛의 보강선(33)이 1.8 mm 간격으로 형성되어 있다. 또, 섀도우 마스크는 외형이 동일한 폭 4 mm의 스테인레스강으로 제조한 프레임(34)으로 고정되어 있다.
제2 전극 패터닝용으로서, 도 30 및 도 31에 나타낸 바와 같이 마스크 부분(31)의 한쪽 면(35)와 보강선(33) 사이에 틈(36)이 존재하는 구조의 섀도우 마스크를 준비하였다. 섀도우 마스크의 외형은 120 x 84 mm, 마스크 부분의 두께는 170 ㎛이고, 길이 100 mm, 폭 770 ㎛의 줄무늬상 개구부(32)가 핏치 900 ㎛로 횡방향으로 66개 배치되어 있다. 마스크 부분 위에는 폭 45 ㎛, 두께 40 ㎛, 대향하는 두변의 간격이 200 ㎛인 정육각형 구조로 이루어지는 메쉬상의 보강선이 형성되어 있다. 틈의 높이는 마스크 부분의 두께와 동일하게 170 ㎛이다. 또, 섀도우 마스크는 외형이 동일한 폭 4 mm의 스테인레스강으로 제조한 프레임(34)에 고정되어 있다.
제1 전극은 이하와 같이 패터닝하였다. 두께 1.1 mm의 무알칼리 유리 기판 표면에 스퍼터링 증착법에 의해 두께 150 nm의 ITO 투명 전극이 형성된 ITO 유리 기판(디오마테크사제)을 120 x 100 mm의 크기로 절단하였다. ITO 기판상에 포토 레지스트를 도포하고, 통상의 포토리소그래피법에 의한 노광, 현상에 의해 포토 레지스트를 패터닝하였다. ITO의 불필요 부분을 엣칭한 후 포토 레지스트를 제거함으로써, ITO을 길이 90 mm, 폭 270 ㎛의 줄무늬 형상으로 패터닝하였다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 이 줄무늬상 제1 전극(2)는 300 ㎛ 핏치로 횡방향으로 272개 배치되어 있다.
스페이서는 이하와 같이 형성하였다. 폴리이미드계의 감광성 코팅제(도레이사 제품, UR-3100)를 스핀 코트법에 의해 상기 ITO 기판상에 도포하고, 클린 오븐에 의한 질소 분위기하에서 80 ℃로 1시간 프리 베이킹하였다. 다시, 상기 도포막에 포토 마스크를 개재하여 자외광을 노광하여 목적 부분을 광 경화시키고, 현상액(도레이사 제품, DV-505)을 사용하여 현상하였다. 마지막으로, 패터닝된 상기 도포막을 클린 오븐 안에서 180 ℃로 30분간, 다시 250 ℃로 30분간 베이킹하고, 도 1 내지 3에 나타낸 제1 전극에 직교하는 스페이서(4)를 형성하였다. 이 투명한 스페이서는 길이 90 mm, 폭 150 ㎛, 폭 4 ㎛이고, 900 ㎛ 핏치로 횡 방향으로 67개 배치되어 있다. 또한, 이 스페이서는 양호한 전기 절연성을 갖고 있었다.
상기 스페이서를 형성한 ITO 기판을 세척한 후, 진공 증착기 내에 설치하였다. 또한, 상기 발광층용 섀도우 마스크 3장, 제2 전극용 섀도우 마스크 1장을 진공 증착기 내에 설치하였다. 이 진공 증착기는 진공 중에서 각각이 10 ㎛ 정도의 정밀도로 기판과 위치가 맞추어질 수 있도록 상기 4종류의 섀도우 마스크를 교환하는 것이 가능하다.
박막층은 저항선 가열 방식에 의한 진공 증착법에 의해 이하와 같이 형성하였다. 또한, 증착시의 진공도는 2 x 10-4 Pa이하이고, 증착 중에는 증착원에 대하여 기판을 회전시켰다.
우선, 도 16에 나타낸 배치에서 구리 프탈로시아닌을 20 nm, 비스(N-에틸카르바졸)을 200 nm 기판 전체면에 증착하여 정공 수송층(5)을 형성하였다.
이어서, 제1 발광층용 섀도우 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 페라이트계 판자석(히따찌 긴조꾸사 제품, YBM-1B)을 배치하였다. 이 때, 도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이 줄무늬상 제1 전극(2)가 섀도우 마스크의 줄무늬상 개구부(32)의 중심에 위치하고, 보강선(33)이 스페이서(4)의 위치와 일치하며, 동시에 보강선과 스페이서가 접촉하도록 양자는 위치가 맞추어져 있다. 이 상태에서 8-히드록시퀴놀린-알루미늄 착체(Alq3)를 30 nm 증착하여 G 발광층을 패터닝하였다. 이어서, 상기 G 발광층의 패터닝과 동일하게 하여 제2 발광층용 섀도우 마스크를 사용하여 1 wt%의 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(파라디메틸아미노스티릴)-4-피란(DCM)을 도핑한 Alq3를 30 nm 증착하고 R 발광층을 패터닝하였다. 또한, 제3 발광층용 섀도우 마스크는 사용하지 않고, 본 실시예에서는 B 발광층의 패터닝을 행하지 않았다.
또한, 도 21에 나타낸 배치에서, 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)비페닐(DPVBi)을 90 nm, Alq3를 30 nm 기판 전체면에 증착하여 B 발광층을 겸용한 전자 수송층(7)을 형성하였다. 그 후, 리튬 증기를 가하여 박막층을 도핑(막 두께 환산량 0.5 nm)하였다.
제2 전극은 저항선 가열 방식에 의한 진공 증착법에 의해 이하와 같이 형성하였다. 또한, 증착시의 진공도는 3 x 10-4 Pa 이하이고, 증착 중에는 2개의 증착원에 대하여 기판을 회전시켰다.
상기 발광층의 패터닝과 마찬가지로, 제2 전극용 섀도우 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 자석을 배치하였다. 이 때, 도 7에 나타낸 바와 같이, 스페이서(4)가 마스크 부분(31)의 위치와 일치하도록 양자는 위치가 맞추어져 있다. 이 상태에서 알루미늄을 400 nm의 두께로 증착하여 제2 전극(8)을 패터닝하였다.
마지막으로, 도 21에 나타낸 배치에서 일산화규소를 200 nm 전자 빔 증착법에 의해 기판 전체면에 증착하고, 보호층을 형성하였다.
상기와 같이 하여 도 32 내지 34에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 폭 270 ㎛, 핏치 300 ㎛, 개수 272개의 ITO 줄무늬상 제1 전극(2)상에 패터닝된 RG 발광층(6) 및 B 발광층을 겸용하는 전자 수송층(7)을 포함하는 박막층(10)이 형성되고, 상기 제1 전극과 직교하도록 폭 750 ㎛, 핏치 900 ㎛의 줄무늬상 제2 전극(8)이 66개 배치된 단순 매트릭스형 칼라 발광 장치를 제작하였다. RGB로 이루어지는 3개의 발광 영역이 1 화소를 형성하기 때문에, 본 발광 장치는 900 ㎛ 핏치에서 90 x 66 화소를 갖는다.
본 발광 장치는 전자 수송층이 도 33에 나타낸 바와 같이 기판 전체면에 형성되어 있고, 패터닝 공정의 간략화와 이미 설명한 발광 장치의 특성 열화를 방지하는 효과를 갖는 구조이다. 또한, 2회의 발광층 패터닝 공정에서 RGB의 3색의 발광 영역이 형성되어 있고, 패터닝 공정 수의 감소가 가능한 구조이기도 하다.
각 줄무늬상 제2 전극은, 섀도우 마스크의 보강선에 의해 분단되지 않고 100 mm의 길이 방향에 걸쳐 전기적으로 충분히 저저항값을 가졌다. 한편, 폭 방향과 인접하는 제2 전극끼리의 단락은 전혀 없었고, 완전히 절연되어 있었다.
본 발광 장치의 발광 영역은 270 x 750 ㎛의 크기로, RGB 각각 독립적인 색으로 균일하게 발광하였다. 또한, 발광층의 패터닝시의 발광 재료의 회입 등에 따른 발광 영역의 발광색 순도 저하도 확인되지 않았다.
또한, 회로 내에 발생한 축적 전하를 주사 라인 선택 절환시 방전하는 기능을 갖는 선 순차 구동 회로에 의해, 이 발광 장치를 선 순차 구동했더니, 명료한 패턴 표시와 그의 멀티 칼라화가 가능하였다.
<실시예 2>
정공 수송층을 형성할 때까지는 실시예 1과 동일하게 행하였다.
이어서, 제1 발광층용 섀도우 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 페라이트계 판자석(히따찌 긴조꾸사제, YBM-1B)을 배치하였다. 이 때, 도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이 줄무늬상 제1 전극(2)가 섀도우 마스크의 줄무늬상 개구부(32)의 중심에 위치하고, 보강선(33)이 스페이서(4)의 위치와 일치하며, 동시에 보강선과 스페이서가 접촉하도록 양자는 위치가 맞추어져 있다. 이 상태에서 Alq3를 30 nm 증착하여 G 발광층을 패터닝하였다. 이어서, 상기 G 발광층의 패터닝과 동일하게 하여 제2 발광층용 섀도우 마스크를 사용하여, 1 wt%의 DCM를 도핑한 Alq3를 40 nm 증착하고, R 발광층을 패터닝하였다. 나아가, 동일하게 하여 제3 발광층용 섀도우 마스크를 사용하여 DPVBi를 30 nm 증착하고, B 발광층을 패터닝하였다.
각각의 발광층은 도 20에 나타낸 바와 같이 줄무늬상 제1 전극(2)가 3개 간격으로 배치되어, 상기 제1 전극의 노출 부분을 완전히 덮고 있다.
또한, 도 21에 나타낸 배치에서 DPVBi를 90 nm, Alq3를 30 nm 기판 전체면에 증착하여 전자 수송층(7)을 형성하였다. 그 후, 리튬 증기를 가하여 박막층(10)을 도핑(막 두께 환산량 0.5 nm)하였다.
그 후, 제2 전극의 패터닝 및 보호층 형성은 실시예 1과 동일하게 행하였다.
상기와 같이 하여, 도 1 내지 3에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 폭 270 ㎛, 핏치 300 ㎛, 갯수 272개의 ITO 줄무늬상 제1 전극(2)위에, 패터닝된 RGB 발광층(6)을 포함하는 박막층(10)이 형성되고, 상기 제1 전극과 직교하도록 폭 750 ㎛, 핏치 900 ㎛의 줄무늬상 제2 전극(8)이 66개 배치된 단순 매트릭스형 칼라 발광 장치를 제작하였다. RGB로 이루어지는 세개의 발광 영역이 1 화소를 형성하기 때문에, 본 발광 장치는 900 ㎛ 핏치에서 90 x 66 화소를 갖는다.
본 발광 장치에서는 전자 수송층이 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판 전체면에 형성되어 있고, 패터닝 공정의 간략화와 앞서 설명한 발광 장치의 특성 열화를 방지하는 효과를 갖는 구조이다.
각 줄무늬상 제2 전극은 실시예 1과 동일하게 길이 방향에 걸쳐 전기적으로 충분한 저저항값을 가졌고, 단락은 전혀 없었다.
제작한 발광 장치의 발광 영역은 270 x 750 ㎛의 크기로 RGB 각각 독립적인 색으로 균일하게 발광하였다. 또한, 발광층의 패터닝시, 발광 재료의 회입 등에 의한 발광 영역의 발광색 순도 저하도 확인되지 않았다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 이 발광 장치를 선 순차 구동했더니, 명료한 패턴 표시와 그의 멀티 칼라화가 가능하였다.
<실시예 3>
실시예 1과 동일한 공정으로 제1 전극의 ITO를 길이 90 mm, 폭 280 ㎛의 줄무늬 형상으로 패터닝한 후, 포토 레지스트를 제거하였다. 실시예 1과 마찬가지로, 이 줄무늬상 제1 전극은 유리 기판상에 300 ㎛ 핏치로 횡방향으로 272개 배치되어 있다.
이어서, 스페이서를 이하와 같이 형성하였다. 40 % 메타크릴산, 30 %의 메틸메타크릴레이트 및 30 % 스티렌으로 이루어진 공중합체의 카르복실기에 대하여 0.4 당량의 글리시딜메타크릴레이트를 부가 반응시키고, 측쇄의 카르복실기와 에틸렌 불포화기를 갖는 아크릴계 공중합체를 얻었다. 이 아크릴 공중합체 50 중량부, 광 반응성 화합물로서 2 관능 우레탄아크릴레이트계 올리고머(닛본 가야꾸사 제품, UX-4101) 20 중량부, 아크릴계 모노머로서 히드록시피바린산 에스테르네오펜틸글리콜디아크릴레이트(닛본 가야꾸사 제품, HX-220) 20 중량부에 시클로헥산 200 중량부를 첨가하고, 1시간 상온에서 교반하여 수지 성분 용액을 얻었다. 이 수지 성분 용액에 광 중합 개시제로서 디에틸티옥산톤(닛본 가야꾸사 제품, DETX-S) 8 중량부, 증감제로서 p-디메틸아미노벤조산에틸에스테르(닛본 가야꾸사 제품, EPA) 3 중량부를 첨가하고, 다시 착색제로서 아조계 크롬 착염의 지용성 염료 메틸에틸케톤/메틸이소부틸케톤 30 중량% 용액(오리엔트 가가꾸사 제품, 3804T)와 프탈로시아닌계 흑색 안료를 첨가하여 20분간 상온에서 교반하여 감광성 흑색 페이스트를 얻었다.
이 감광성 흑색 페이스트의 농도를 조절하고 나서 스핀 코팅법에 의해 상기 ITO 기판상에 도포하고, 클린 오븐에 의한 질소 분위기하에서 80 ℃로 5분간 프리 베이킹하였다. 또한, 상기 도포막에 포토마스크를 개재하고, 자외선을 노광하여 목적 부분을 광 경화시켜, 0.4 용적%의 2-아미노에탄올 수용액으로 현상하였다. 마지막으로 패터닝된 상기 도포막을 클린 오븐 안에서 120 ℃로 30분간 베이킹하여 도 13 내지 15에 나타낸 바와 같이 매트릭스상의 제1 스페이서(3)를 형성하였다. 이 흑색 스페이서는 높이가 0.5 ㎛이고, 이 스페이서가 존재하지 않는 270 x 750 ㎛의 크기 영역에는 제1 전극이 노출되어 있다. 또한, 이 제1 스페이서는 제1 전극의 단부 5 ㎛를 피복하도록 형성하였다.
또한, 상기 감광성 흑색 페이스트를 사용하여 동일한 포토리소그래피 공정에 의해, 제2 스페이서(4)를 형성하였다. 이 흑색 스페이서는 도 13 내지 15에 나타낸 바와 같이 상기 제1 스페이서에서의 제1 전극과 직교하는 부분 위에 겹쳐 형성되어 있고, 길이 90 mm, 폭 130 ㎛, 높이 4 ㎛이고, 900 ㎛ 핏치로 횡 방향으로 67개 배치되어 있다. 또한, 상기 2종류의 스페이서는 각각 양호한 전기 절연성을 갖고 있었다.
상기 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 도 13 내지 15에 모식적으로 나타낸 단순 매트릭스형 칼라 발광 장치를 제작하였다. RGB로 이루어지는 3개의 발광 영역이 1 화소를 형성하기 때문에, 본 발광 장치는 900 ㎛ 핏치로 90 x 66 화소를 갖는다.
각 줄무늬상 제2 전극은, 실시예 1과 동일하게 길이 방향에 걸쳐 전기적으로 충분한 저저항값을 가졌고, 단락은 전혀 없었다.
제작한 발광 장치의 발광 영역은 270 x 750 ㎛의 크기로 RGB 각각 독립적인 색으로 균일하게 발광하였다. 또, 발광층의 패터닝시, 발광 재료의 회입 등에 따른 발광 영역의 발광색 순도 저하도 확인되지 않았다.
또한, 실시예 1과 동일하게 이 발광 장치를 선 순차 구동했더니, 명료한 패턴 표시와 그의 멀티 칼라화가 가능하였다. 또한, 발광 영역의 주위에 흑색 스페이서가 형성되어 있고, 블랙 매트릭스로서 기능하기 때문에, 실시예 1 및 2와 비교하여 표시 콘트라스트가 향상되었다.
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<실시예 4>
발광층 패터닝용으로서 도 17에 나타낸 마스크 부분과 보강선이 동일 평면내에 형성된 구조의 섀도우 마스크를 준비하였다. 섀도우 마스크의 외형은 120 x 84 mm, 마스크 부분(31)의 두께는 25 ㎛이고, 길이 64 mm, 폭 105 ㎛의 줄무늬상 개구부(32)가 핏치 300 ㎛로 횡방향으로 272개 배치되어 있다. 각 줄무늬상 개구부에는, 개구부와 직교하는 폭 20 ㎛, 두께 25 ㎛의 보강선(33)이 1.8 mm 간격으로 형성되어 있다. 또한, 섀도우 마스크는 외형이 동일한 폭 4 mm의 스테인레스강으로 제조한 프레임(34)에 고정되어 있다.
제2 전극 패터닝용으로서, 도 30 및 도 31에 나타낸 마스크 부분(31)의 한쪽 면(35)와 보강선(33) 사이에 틈(36)이 존재하는 구조의 섀도우 마스크를 준비하였다. 섀도우 마스크의 외형은 120 x 84 mm, 마스크 부분의 두께는 100 ㎛이고, 길이 100 mm, 폭 245 ㎛의 줄무늬상 개구부(32)가 핏치 300 ㎛로 횡방향으로 200개 배치되어 있다. 마스크 부분 위에는 폭 40 ㎛, 두께 35 ㎛, 대향하는 두변의 간격이 200 ㎛인 정육각형 구조로 이루어지는 메쉬상의 보강선이 형성되어 있다. 틈의 높이는 마스크 부분의 두께와 동일하게 100 ㎛이다. 또한, 섀도우 마스크는 외형이 동일한 폭 4 mm의 스테인레스강으로 제조한 프레임(34)에 고정되어 있다.
우선, 실시예 1과 동일한 공정으로 제1 전극의 ITO를 길이 90 mm, 폭 70 ㎛의 줄무늬 형상으로 패터닝하였다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 이 줄무늬상 제1 전극(2)은 100 ㎛ 핏치로 횡 방향으로 816개 배치되어 있다.
이어서, 실시예 1과 동일한 포토리소그래피 공정에 의해 도 1 내지 3에 나타낸 제1 전극에 직교하는 스페이서(4)를 형성하였다. 이 투명한 스페이서는 길이 90 mm, 폭 60 ㎛, 높이 4 ㎛이고, 300 ㎛ 핏치로 횡 방향으로 201개 배치되어 있다. 또, 이 스페이서는 양호한 전기 절연성을 갖고 있었다.
상기의 섀도우 마스크를 사용하여 실시예 1과 동일하게 하여 단순 매트릭스형 칼라 발광 장치를 제작하였다. 이 발광 장치는, 도 32 내지 34에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 폭 70 ㎛, 핏치 100 ㎛, 갯수 816개의 ITO 줄무늬상 제1 전극(2)상에 패터닝된 RG 발광층(6) 및 B 발광층을 겸용한 전자 수송층(7)을 포함하는 박막층(10)이 형성되고, 상기 제1 전극과 직교하도록 폭 240 ㎛, 핏치 300 ㎛의 줄무늬상 제2 전극(8)이 200개 배치되어 있다. RGB로 이루어지는 세개의 발광 영역이 1 화소를 형성하기 때문에, 본 발광 장치는 300 ㎛ 핏치로 272 x 200 화소를 갖는다.
각 줄무늬상 제2 전극은 섀도우 마스크의 보강선에 의해 분단되지 않고, 100 mm의 길이 방향에 걸쳐 전기적으로 충분한 저저항값을 가졌다. 한편, 폭 방향과 인접하는 제2 전극끼리의 단락은 전혀 없었고, 완전히 절연되어 있었다.
본 발광 장치의 발광 영역은 70 x 240 ㎛의 크기로 RGB 각각 독립적인 색으로 균일하게 발광하였다. 또한, 발광층의 패터닝시, 발광 재료의 회입 등에 따른 발광 영역의 발광색 순도 저하도 확인되지 않았다.
또한, 회로 내에 발생한 축적 전하를 주사 라인 선택 절환시, 방전하는 기능을 갖는 선 순차 구동 회로에 의해 이 발광 장치를 선 순차 구동했더니, 명료한 패턴 표시와 그의 멀티 칼라화가 가능하였다.
본 발명의 유기 전계 발광 장치는, 섀도우 마스크를 적어도 일부분이 박막층의 두께를 상회하는 높이를 가진 스페이서에 밀착하기 때문에 박막층을 손상시키지 않고, 유기 전계 발광 소자의 특성을 열화시키지 않는다. 자력에 의해 기판과 섀도우 마스크의 밀착성을 향상시키거나, 양자의 위치 맞춤을 행하는 경우에 이 효과는 특히 크다.
나아가, 보강선에 의해 섀도우 마스크의 개구부 형상이 변형되지 않으므로, 마스크법에 의해 발광층 및 제2 전극 등의 미세 패터닝을 고정밀도로 실현하는 것이 가능하다.
또한, 제2 전극의 패터닝 방법으로서 예시한 바와 같이, 보강선의 그림자가 되는 부분에 증착물을 회입시켜 증착시킬 수도 있으므로, 다양한 증착 각도가 존재하는 조건에서도 패터닝을 고정밀도로 실현하는 것이 가능하다. 따라서, 다수의 증착원을 사용하여 증착하거나, 스퍼터링 증착법 등을 이용할 수 있기 때문에, 넓은 면적에 걸쳐 균일한 패터닝을 실현하는 경우, 이 효과는 특히 크다.
또한, 한번의 증착 공정으로 임의의 형상을 패터닝할 수 있기 때문에, 공정수를 줄이는 것이 가능하다. 또한, 제조하는 발광 장치의 구조가 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 유기 전계 발광 장치의 일례를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1의 I I' 단면도.
도 3은 도 1의 II II' 단면도.
도 4는 본 발명에서 사용되는 섀도우 마스크의 일례를 나타내는 평면도.
도 5는 도 4의 I I' 단면도.
도 6은 본 발명에서의 제2 전극 패터닝 방법의 일례를 설명하는 I I' 단면도.
도 7은 본 발명에서의 제2 전극 패터닝 방법의 일례를 설명하는 II II' 단면도(도 6의 측면도).
도 8은 제1 전극 패턴의 일례를 나타내는 평면도.
도 9는 본 발명에서 형성된 스페이서의 일례를 나타내는 평면도.
도 10은 본 발명에 의해 제조된 유기 전계 발광 장치의 다른 일례를 나타내는 평면도.
도 11은 도 10의 I I' 단면도.
도 12는 도 10의 II II' 단면도.
도 13은 본 발명에 의해 제조된 유기 전계 발광 장치의 다른 일례를 나타내는 평면도.
도 14는 도 13의 I I' 단면도.
도 15는 도 13의 II II' 단면도.
도 16은 정공 수송층의 형성 방법을 설명하는 I I' 단면도.
도 17은 본 발명에서 사용되는 섀도우 마스크의 다른 일례를 나타내는 평면도.
도 18은 본 발명에서의 발광층 패터닝 방법의 일례를 설명하는 I I' 단면도.
도 19는 본 발명에서의 발광층 패터닝 방법의 일례를 설명하는 II II' 단면도(도 18의 측면도).
도 20은 본 발명에서 패터닝된 발광층의 일례를 나타내는 평면도.
도 21은 전자 수송층의 형성 방법을 설명하는 I I' 단면도.
도 22는 본 발명에서 패터닝된 다른 전자 수송층의 일례를 나타내는 I I' 단면도.
도 23은 도 4의 III III' 단면도.
도 24는 본 발명에서 사용되는 섀도우 마스크의 다른 일례를 나타내는 III III' 단면도.
도 25는 본 발명에서 사용되는 섀도우 마스크의 다른 일례를 나타내는 III III' 단면도.
도 26은 본 발명에서 사용되는 섀도우 마스크의 다른 일례를 나타내는 평면도.
도 27은 본 발명에서의 제2 전극 패터닝 방법의 다른 일례를 설명하는 I I' 단면도.
도 28은 본 발명에서의 제2 전극 패터닝 방법의 다른 일례를 설명하는 II II' 단면도(도 27의 측면도).
도 29는 본 발명에서 사용되는 쿠션 부분을 갖는 섀도우 마스크의 일례를 나타내는 III III' 단면도.
도 30은 실시예 1에서 사용한 제2 전극 패터닝용 섀도우 마스크를 나타내는 평면도.
도 31은 도 30의 I I' 단면도.
도 32는 실시예 1에서 제조한 유기 전계 발광 장치를 나타내는 평면도.
도 33은 도 32의 I I' 단면도.
도 34는 도 32의 II II' 단면도.
도 35는 실시예에서 사용한 발광층 패터닝용 섀도우 마스크의 제조 방법을 설명하는 평면도.
도 36은 실시예에서 사용한 제2 전극 패터닝용 섀도우 마스크의 제조 방법을 설명하는 단면도.
도 37은 종래의 유기 전계 발광 소자의 일례를 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1 : 기판
2 : 제1 전극
3 : 제1 스페이서
4 : 제2 스페이서
5 : 정공 수송층
6 : 유기 발광층
7 : 전자 수송층
8 : 제2 전극
9 : 구동원
10 : 박막층
11 : 정공 수송 재료
12 : 발광 재료
13 : 전자 수송 재료
14 : 제2 전극 재료
20 : 포토레지스트
21 : 전주 모형
22 : 장력
31 : 마스크 부분
32 : 개구부
33 : 보강선
34 : 프레임
35 : 마스크 부분의 한쪽 면
36 : 틈
37 : 쿠션 부분
38 : 메쉬상 여백 부분

Claims (5)

  1. 기판상에 형성된 제1 전극, 적어도 유기 화합물로 이루어지는 발광층을 포함하는 상기 제1 전극상에 형성된 박막층, 상기 박막층상에 형성된 제2 전극, 및 증착에 의해 상기 기판상에 형성된 복수의 발광 영역을 포함하며, 상기 발광층이 상이한 색으로 독립적으로 발광하는 발광 영역에 따라 패터닝되고, 상기 발광 영역이 존재하는 전체 영역에 전자 수송 재료가 증착되어 전자 수송층을 형성하고, 상기 발광층과 상기 전자 수송층이 상이한 평면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 복수의 발광 영역이 마스크 증착법에 의해 패터닝된 적어도 3개의 색 발광 영역을 포함하는 유기 전계 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 전자 수송 재료의 발광 에너지가 발광층의 발광 에너지와 동일하거나 그 보다 큰 유기 전계 발광 장치.
  4. 기판상에 형성된 제1 전극, 적어도 유기 화합물로 이루어지는 발광층을 포함하는 상기 제1 전극상에 형성된 박막층, 상기 박막층상에 형성된 제2 전극, 상기 기판상에 형성된 복수의 발광 영역, 및 상기 박막층의 두께를 상회하는 높이를 갖는 스페이서를 포함하며, 상기 발광층이 상이한 색으로 독립적으로 발광하는 발광 영역에 따라 마스크 증착법에 의해 패터닝되고, 상기 발광 영역이 존재하는 전체 영역에 전자 수송 재료가 증착되어 전자 수송층을 형성하고, 상기 발광층과 상기 전자 수송층이 상이한 평면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 전계 발광 장치가 액티브 매트릭스형 발광 장치인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
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