KR100757397B1 - 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법, 및 유기일렉트로루미네선스 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충분한 발광 특성이나 발광 수명이 얻어지고, 비발광 영역의 발생을 억제할 수 있는 유기 EL 장치의 제조 방법, 유기 EL 장치, 및 전자 기기를 제공함을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 기판(20) 상에, 복수의 제1 전극과, 제1 전극의 형성 위치에 대응하여 배치되는 발광 기능층과, 발광 기능층을 덮는 제2 전극을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법에서, 제2 전극을 덮는 동시에 완충층(210)을 형성하는 완충층 형성 공정과, 그 완충층(210)을 덮는 가스 배리어층(30)을 형성하는 공정을 포함하고, 완충층 형성 공정은 모노머/올리고머 재료와 경화제를 갖는 도포 재료를 진공 분위기 하에서 용매를 사용하지 않고 도포하는 도포 공정과, 도포 재료를 경화시켜 완충층을 형성하는 열경화 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
유기 일렉트로루미네선스, 발광 기능층, 완충층, 가스 배리어층
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 배선 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 구성을 나타내는 모식도.
도 3은 도 2의 A－B선에 따른 단면도.
도 4는 도 2의 C－D선에 따른 단면도.
도 5는 도 3의 주요부를 나타내는 단면 확대도.
도 6은 도 2의 주요부를 나타내는 평면 확대도.
도 7은 도 3의 주요부를 나타내는 단면 확대도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 제조 방법을 공정순으로 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 제조 방법을 공정순으로 나타내는 도면.
도 10은 완충층, 유기 밀착층, 및 가스 배리어층의 형성 방법을 설명하기 위 한 도면.
도 11은 완충층, 유기 밀착층, 및 가스 배리어층의 형성 방법을 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 구성을 나타내는 모식 단면도.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 유기 EL 장치의 구성을 나타내는 모식 단면도.
도 14는 전자 기기를 나타내는 도면.
[부호의 설명]
1,1A,1B 유기 EL 장치, 20 기판(기체), 23 화소 전극(제1 전극), 30 가스 배리어층, 50 음극(제2 전극), 55 음극 보호층(전극 보호층), 60 유기 발광층(발광 기능층), 70 정공 수송층(발광 기능층), 110 발광 기능층, 200 기체, 205 접착층, 206 표면 보호 기판(보호 기판), 207 칼라 필터 기판, 208R 적색 착색층(착색층), 208G 녹색 착색층(착색층), 208B 청색 착색층(착색층), 210a 완충층, 210b 도포막, 210E 완충층 주연부(주연부), 210AR 완충층 형성 영역(완충층의 평면 패턴), 220 유기 밀착층, 221 유기 격벽층(격벽), 221a 개구부, 300 발광 기능층, 302 정공 수송층(발광 기능층), 303 유기 발광층(발광 기능층), 304 전자 주입층(발광 기능층), 305 전자 주입 버퍼층(발광 기능층), 1000 휴대 전화(전자 기기), 1100 시계(전자 기기), 1200 정보 처리 장치(전자 기기), 1001,1101,1206 표시부(유기 EL 장치), M 스 크린 메쉬(마스크), S 스퀴지(도착(塗着) 수단).
본 발명은 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법, 및 유기 일렉트로루미네선스 장치에 관한 것이다.
근년, 발광 기능층을 구비한 유기 일렉트로루미네선스 장치(이하, 유기 EL 장치라 칭함.)가 알려져 있다. 이러한 유기 EL 장치는 무기 양극과 무기 음극 사이에 유기 발광층을 구비한 구성이 일반적이다. 또한, 정공 주입성이나 전자 주입성을 향상시키기 위해서, 무기 양극과 유기 발광층 사이에 유기 정공 주입층을 배치한 구성이나, 유기 발광층과 무기 음극 사이에 전자 주입층을 배치한 구성이 제안되어 있다.
여기서, 전자를 방출하기 쉬운 재료 특성을 가진 전자 주입층은, 대기 중에 존재하는 수분과 반응하기 쉬워, 물과 반응함에 의해서 전자 주입 효과가 저하하여, 다크 스팟이라고 불리는 발광하지 않는 부분이 형성되어 버려서, 발광 소자로서의 수명이 짧아져 버린다. 따라서, 이러한 유기 EL 장치의 분야에서는, 수분이나 산소 등에 대한 내구성 향상이 과제로 되어 있다.
이러한 과제를 해결하기 위해서, 표시 장치의 기판에 유리나 금속의 덮개를 부착하여 수분 등을 밀봉하는 방법이 일반적으로 채용되어 왔다. 그러나, 디스플레이의 대형화 및 박형화／경량화에 수반하여, 외부 응력에 견디는 패널 강도를 유 지하기 위해, 중공(hollow) 구조로부터 솔리드(solid) 구조로 바꿀 필요가 생긴다. 또한, 대형화에 수반하여 TFT나 배선 회로의 면적을 충분히 확보하기 위해, 회로 기판의 반대측으로부터 발광시키는 톱 에미션 구조를 사용할 필요도 제안되어 있다. 이러한 요구를 달성하기 위해서, 밀봉 구조에서는, 투명하고 또한 경량, 내강도성이 뛰어난 얇은 구조를 채용할 필요가 있고, 또한, 건조제를 제거해도 방습 성능이 얻어지는 구조가 요구되고 있다.
그래서, 근래에는, 표시 장치의 대형화 및 경박화에 대응하기 위해서, 발광 소자상에 투명하고 가스 배리어성이 뛰어난 규소질화물, 규소산화물, 세라믹스 등의 박막을 고밀도 플라즈마 막형성법(예를 들면, 이온 플레이팅, ECR 플라즈마 스패터, ECR 플라즈마 CVD, 표면파 플라즈마 CVD, ICP－CVD 등)에 의해 막형성시키는 박막 밀봉이라 불리는 기술이 사용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1∼4). 이러한 기술을 이용하여 가스 배리어층을 형성함으로써, 수분을 완전히 차단하여 박막 형성함이 가능하게 되었다.
그런데, 이들 가스 배리어층은, 수분 차단성을 갖게 하기 위해서 고밀도로 매우 딱딱한 무기막이다. 그 때문에, 그 박막의 표면에 요철부나 급준한 단차가 있으면, 외부 응력이 집중하여, 크랙이나 박리 등이 생겨 버릴 우려가 있었다. 그래서, 이러한 응력에 기인하는 크랙이나 박리를 억제하기 위해서, 가스 배리어층과의 밀착성을 향상시키고, 또한, 평탄화를 실현하기 위한 완충층을 가스 배리어층에 접촉 배치시킬 필요가 있었다. 이러한 완충층으로는, 평탄성이나 유연성을 갖는 동시에, 응력을 흡수하는 성질을 갖고 있는 재료가 바람직하고, 유기 고분자 재료 가 적합하다.
[특허 문헌 1] 일본 특개평 9－185994호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특개 2001－284041호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특개 2000－223264호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특개 2003－17244호 공보
그러나, 본 발명자들은, 상기의 특허 문헌에 기재된 기술을 채용해도, 또한, 완충층을 배치시켜도, 충분한 발광 특성이나 발광 수명이 얻어지지 않거나, 비발광 영역이 생겨 버리는 것 등을 확인하였다. 특히, 완충층의 평탄성의 확보에는, 접합 접착제와 같이 기판에 접촉하여 가중(加重)을 걸어 널리 퍼지게 할 수도 없기 때문에, 기포 등이 발생하지 않고 평탄하고 결손이 없는 완충층의 도포 프로세스가 필요하고, 가스 배리어층의 고품질화에도 매우 중요하다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 충분한 발광 특성이나 발광 수명이 얻어지고, 비발광 영역의 발생을 억제할 수 있는 유기 EL 장치의 제조 방법, 유기 EL 장치, 및 전자 기기를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 완충층의 도포 형성 방법에 주목하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
구체적으로 설명하면, 완충층의 도포 형성 방법으로는, 아크릴 등의 유기 재료에 용매를 혼합시킨 액체 재료를 제조하고, 그 액체 재료를 도포 형성함이 일반 적이었다. 이것에 의해, 고점도의 유기 재료가 저점도화하게 되고, 그 액체 재료를 도포 형성함으로써 뱅크 등의 요철부가 매설되어, 완충층의 표면이 평탄 또한 균일하게 형성된다. 또한, 이러한 완충층의 상층측에 가스 배리어층을 형성함에 의해, 그 박막은 평탄 또한 균일하게 형성된다.
그러나, 본 발명자들은, 이러한 완충층의 도포 형성 방법에서는, 발광 기능층으로 대표되는 유기 기능층 각층이 변질하지 않는 저온 프로세스 조건에서는 완충층내에 용매가 잔류해버림을 알아내었다. 또한, 본 발명자들은 완충층의 형성 후에 충분한 건조 처리를 행하여 용매의 제거를 행해도, 완충층으로부터 완전히 용매를 제거할 수 없음을 확인하였다. 또한, 완충층 내에 잔류한 용매가 발광 기능층에 침입함으로써, 발광 기능층의 발광 특성의 저하나 발광 수명의 단수명화, 또한, 비발광 영역의 발생을 초래해버림을 알아내었다.
또한, 본 발명자들은, 용매를 사용하지 않고 유기 재료를 도포 형성하는 경우를 검토하였지만, 고점도의 유기 재료는 저점도의 것보다도 표면의 평탄화가 곤란할 뿐만 아니라, 도포시에 말려들어가는 대기의 침입이나, 고점도의 유기 재료를 격벽 등의 요철부에 매설한 경우에, 요철부의 피복 시에 계면 근방에 기포가 혼입하기 쉬워짐을 확인하였다. 또한, 이 기포가 유기 재료의 표면으로부터 빠질 때에, 기포 파괴시에 형성되는 크래터(crater)상의 도포 누락부가 형성되어 버려, 그 형상이 잔류해 버림도 확인하였다. 따라서, 고점도의 유기 재료로는, 평탄화가 곤란함과 동시에 도포 누락부의 표면을 가진 완충층이 형성되어 버려, 이것에 따라서 가스 배리어층도 요철상으로 되고, 그 가스 배리어층을 평탄하고 균일하게 형성하 는 것이 곤란함을 알아내었다. 또한, 이 경우의 가스 배리어층에서는, 외부 응력의 집중이나, 크랙이나 박리 등이 생기기 쉬워지는 문제가 있었다.
또한, 본 발명자들은, 완충층내에 잔류한 기포 가스 성분이 발광 기능층에 침입할 우려도 있어, 발광 기능층의 발광 특성의 저하나 발광 수명의 단수명화, 또한, 비발광 영역 등의 발생을 초래함을 알아내었다.
또한, 본 발명자들은 완충층을 구성하는 재료와, 전자 주입층의 구성 재료 의 조합에 따라서는, 저점도 재료가 용출하여, 전자 주입층의 다크 스팟의 발생 원인으로 되어 버림을 알아내었다.
그래서, 본 발명자들은 상기에 의거하여 이하의 수단을 가진 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법은, 기판 상에, 복수의 제1 전극과, 상기 제1 전극의 형성 위치에 대응하여 배치되는 발광 기능층과, 상기 발광 기능층을 덮는 제2 전극을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법에서, 상기 제2 전극을 덮는 완충층을 형성하는 완충층 형성 공정과, 그 완충층을 덮는 가스 배리어층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 완충층 형성 공정은 모노머／올리고머 재료와 경화제를 갖는 도포 재료를, 진공 분위기 하에서 용매를 사용하지 않고 도포하는 도포 공정과, 상기 도포 재료를 경화시켜 상기 완충층을 형성하는 열경화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
이렇게 하면, 도포 공정에 의해서 도포된 모노머／올리고머 재료와 경화제를, 열경화 공정에 의해서 경화시켜 완충층을 형성할 수 있다.
여기서, 도포 공정에서는, 진공 분위기 하에서 행해지므로, 수분이나 산소가 제거된 분위기에서 도포 공정이 행해지게 되어, 완충층 내에 수분이나 산소가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 그 도포 공정은 용매를 사용하지 않고 행해지므로, 완충층 내에 용매가 잔류하지 않는다. 따라서, 완충층 중에는, 수분이나 산소가 거의 잔류하지 않고, 또한, 용매 분자가 존재하지 않기 때문에, 이들이 발광 기능층에 침입함에 기인하는 발광 특성의 저하나 발광 수명의 단수명화, 비발광 영역 등의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 열경화 공정에서는, 모노머／올리고머 재료를 경화제에 의해서 경화 시키므로, 모노머나 올리고머가 가교하여, 고분자 유기 재료(폴리머)로 되는 완충층을 형성할 수 있다. 또한, 열경화 공정으로는, 열처리에 의한 열경화법이 바람직하다. 이렇게 하면, 도포 재료를 경화시켜 완충층을 형성할 뿐만 아니라, 완충층의 주변부를 열에 의해서 용융(연화)시켜, 완충층의 측면 단부에 경사부를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 완충층 위쪽에 형성되는 가스 배리어층이 완충층의 형상에 따라 완만하게 형성되므로, 가스 배리어성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이러한 제조 방법에 의해서 적층 형성된 가스 배리어층과 완충층의 총 두께는 종래보다도 얇게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 유기 EL 장치에서는, 후막화(厚膜化)를 행하지 않고, 박막의 밀봉 구조를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 발광 기능층으로는 저분자계 또는 고분자계 모두 채용할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 제1 전극의 형성 위 치에 대응한 복수의 개구부를 가진 격벽을 형성하는 공정과, 그 복수의 개구부의 각각에 상기 발광 기능층을 형성하는 공정과, 상기 격벽 및 상기 발광 기능층을 덮는 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 완충층 형성 공정은 상기 제2 전극과 상기 격벽을 덮도록 상기 완충층을 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 개구부를 가진 격벽을 형성하므로, 액적 토출법 등의 습식 막형성법에 의해, 개구부에 고분자계의 발광 기능층을 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 개구부에만 고분자계의 발광 기능층을 도포 형성할 수 있다. 따라서, 상기의 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 습식 막형성법에 의해서 발광 기능층을 형성할 수 있는 이점을 가지고 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 완충층 형성 공정에서, 상기 도포 공정은 스크린 인쇄법을 이용함을 특징으로 하고 있다. 또한, 상기 스크린 인쇄법은 마스크를 개재시켜 상기 도포 재료를 상기 기판상에 적하하는 공정과, 도착(塗着) 수단에 의해서 상기 도포 재료를 상기 기판에 압압(押壓)하면서, 상기 기판과 상기 도착 수단을 상대 이동시켜, 상기 기판상에 상기 도포 재료로 이루어지는 도포막을 형성하는 공정과, 상기 마스크를 상기 도포막으로부터 박리하는 공정을 차례로 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 하면, 상기와 같이 진공 분위기에서 스크린 인쇄법을 행하게 되어, 그 방법에 의해 도포 재료를 기판상에 도포 형성할 수 있다. 이것에 의해, 도포 시에 말려들어 가는 대기 중의 산소나 수분이 들어감에 의해 발광 기능층에 주는 데미지를 극력 억제할 수 있는 동시에, 도포 전에 기판 표면으로의 수분의 흡착 을 막을 수도 있다.
또한, 스크린 인쇄법을 이용함에 의해, 안정된 막두께의 확보와 기포의 제거에 의한 완충층의 평탄화를 행할 수 있고, 또한 스크린 메쉬와 유제(乳劑)로 제조되는 마스크에 의한 도포에 의해, 소정의 패터닝 형상의 정밀도 및 자유도를 보다 높일 수 있다.
또한, 완충층의 표면이 평탄화됨에 의해, 그 위쪽에 형성되는 가스 배리어층은 균일한 막질로 되어, 결함이 없는 균일한 가스 배리어층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 마스크를 상기 도포막으로부터 박리하는 공정은 상기 기판에 대해서 상기 마스크를 기울이면서, 상기 마스크를 상기 도포막으로부터 박리하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 하면, 도포막과 마스크의 접촉 계면에서, 한쪽으로부터 다른쪽으로 향하여 선상으로 이동시키면서 1점에 힘을 집중시키지 않고 서서히 박리시킬 수 있다. 이것에 대해, 마스크를 기울이지 않고 기판과 마스크를 거의 평행으로 유지하여 박리한 경우에는, 마스크를 박리했을 때에 생기는 마스크 자체의 반발력이 밀착력이 낮은 중심부의 전극(음극) 1점에 집중하여, 전극의 박리를 일으켜 버린다.
따라서, 상기와 같이, 기판에 대해서 마스크를 기울이면서 박리함으로써, 전극의 박리를 방지하고, 또한, 경사시켜 박리함으로써 마스크의 박리 속도를 일정하게 할 수 있기 때문에, 균일한 도포막을 형성하여, 열경화 공정 후에 형성된 완충층의 표면의 평탄화를 실현할 수 있다.
또한, 마스크는 스크린 메쉬라 불리는 수지 또는 금속 섬유를 짜서 제조한 가요성의 판체로 되는 것이 바람직하고, 이 경우에는, 마스크가 도포막에 접촉하는 접촉면과, 도포막의 노출면의 경계 근방에서, 마스크를 만곡시키면서 박리할 수 있다. 이것에 의해서, 기판에 이러한 마스크 박리 시의 힘을 분산시키고, 또한 도포막과의 박리 각도를 작게 억제함에 의해서, 기포를 파열시키지 않고 작게 억제하기 때문에, 그 후의 소포 공정에서 용이하게 소멸시킬 수 있어, 상기와 같은 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 완충층 형성 공정은 상기 도포 공정과 상기 열경화 공정 사이에 소포 공정을 갖고, 그 소포 공정은 상기 도포 공정보다도 높은 압력의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 상기의 도포 공정은 진공 분위기에서 행해지지만, 도착 수단으로 마스크를 눌러 맞대면서 도포 재료를 전사할 때, 도착 수단 이동 시의 교반이나 도포 직후의 기판으로부터 마스크가 이탈할 때에, 진공 상태의 기포가 도포 재료 중에 혼입하는 경우가 있다. 그래서, 도포 공정보다도 높은 압력의 불활성 가스 분위기에서 소포 공정을 행함에 의해, 불활성 가스 분위기의 외압에 의해서 완충층(경화전에는 도포막)에 압력이 부여되어, 진공 상태의 기포가 수축하여 극미소로 할 수 있다. 또한, 이와 같이 수축하여 극미소로 된 기포의 내부에는, 거의 가스가 존재하지 않고, 발광 기능층에 영향을 주지는 않는다. 또한, 완충층 내에서 기포가 극미소로 되어 있으므로, 완충층의 표면은 평탄성을 가진 것으로 된다. 또한, 기포가 파괴되어 형성되는 크래터상의 도포 누락한 요철부가 완충층의 표면에 형성되는 경우도 없다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 완충층 형성 공정은, 상기 완충층의 평면 패턴의 주연부를 파(波)형상으로 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 하면, 주연부가 직선상인 경우와 비교하여, 완충층의 평면 패턴의 주연 길이가 길어진다. 이것에 의해서, 완충층 상층측의 막(가스 배리어층)과의 밀착력을 향상시킬 수 있고, 또한, 주연부에서의 완충층의 응력을 분산시킬 수 있다. 또한, 완충층의 막강도를 향상시킬 수 있어, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 이러한 파형상은 스크린 인쇄법의 마스크 형상에 의해서 소망대로 규정할 수 있으므로, 파형상을 형성하기 위한 공정이 증가함 없이, 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명자들에 의하면, 완충층의 평면 패턴의 주연부가 직선상인 경우와 파형상인 경우를 비교한 결과, 직선상인 경우에는 다크 스팟이나 비발광 부분이 생겨 있음에 대해, 파형상인 경우에는 다크 스팟이나 비발광 부분이 생기지 않고 전면 발광을 실현할 수 있음이 확인되었다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 완충층 형성 공정에서, 상기 도포 재료는 분자량 3000 이하의 에폭시계의 모노머／올리고머 재료를 갖고, 상기 열경화 공정에 의해 상기 도포 재료를 에스테르 결합에 의해서 경화시켜 상기 완충층을 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 상기와 같이, 본 발명은 무용매로 완충층을 형성하는 것이기 때문에, 모노머／올리고머 재료를 저점도인 상태로 도포 형성할 필요가 있다. 또한, 저분자의 모노머로도 열경화 공정에 의해서 폴리머 피막이 형성하기 쉬운 재료가 채용된다. 이러한 재료로서, 에폭시계 재료가 적합하다.
또한, 에폭시계 재료와, 종래까지 완충층의 재료로서 사용되어 온 아크릴계 재료를 비교하면, 아크릴계 재료는 모노머／올리고머로부터 폴리머로 경화할 때에, 수축이 생기기 쉽다는 결점을 갖고 있었다. 이것에 대해서, 에폭시계 재료는 막의 수축을 억제하면서 저분자 재료인 모노머／올리고머로부터 용이하게 막을 형성하기 쉽다는 이점을 갖는다.
또한, 경화제로는, 산무수물을 채용하는 것이 바람직하고, 그 산무수물을 사용하여 에폭시계의 모노머／올리고머를 경화하면 삼차원적으로 치밀한 에스테르 결합이 형성되어, 경도가 높고 내열성, 내수성, 및 전기 절연성이 뛰어난 고분자 유기 재료로 되는 완충층을 형성할 수 있고, 무기 재료로 이루어지는 가스 배리어층을 형성하는 고밀도 플라즈마 프로세스에도 견디기 때문에, 결손이 없고 밀도가 높은 가스 배리어층을 형성할 수 있다. 또한, 이와 같이 산무수물을 이용하여 경화시킴에 의해, 고밀도로 극성이 높은 에스테르 결합이 형성되기 때문에, 이질 재료인 가스 배리어층에 대한 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 도포 재료의 실온 점도는 500∼20000mPa·s의 범위인 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 스크린 인쇄법에서는, 너무 저점도화된 재료나 용매에 의해서 희석한 재료를 도포하면, 마스크와 기판 사이에 스며나옴이나 침투 등이 일어나, 형상의 유지가 곤란하다. 또한, 너무 고점도화된 재료는 표면에 마스크의 요철 형상이 나 기포가 잔류하여 평탄화가 어렵다. 따라서, 스크린 인쇄법을 행하는 경우에는, 적합한 형상 유지와 표면의 평탄화를 행하기 위해서, 도포 재료가 어느 범위의 점도를 갖는 것이 바람직하다.
그래서, 본 발명자들은, 실험 결과, 점도가 500mPa·s이하이면, 유제부까지 재료가 흘러 나와, 완충층의 형상 유지가 곤란하고 충분한 막두께가 얻어지지 않는 것으로 확인하였다. 또한, 20000mPa·s이상으로 되면, 완충층 중에 잔류해 있는 큰 기포를 없애기 어렵게 되고, 또한, 막두께가 필요 이상으로 두껍게 되는 동시에, 측면 단부의 저각도 상태를 확보할 수 없음을 확인하였다. 예를 들면, 진공 중에서 도포 형성한 후에 압력을 상승시키면, 도포 재료가 저점도인 경우에는 기포가 극미소로 되지만, 도포 재료가 고점도인 경우에는 큰 기포가 잔류하기 쉽기 때문에, 기포가 작아지지 않고 그 형상이 유지되어 버려, 막 중의 기포가 사라지지 않아 잔류 자국이 생겨 버린다. 또한, 점도가 높아지면 막두께도 필요 이상으로 두껍게 되어, 측면 단부의 각도도 커서 급준하게 되어 버린다.
그래서, 도포 재료의 실온 점도를 500∼20000mPa·s의 범위로 설정함으로써, 상기의 문제를 해결하고, 완충층의 형상 유지, 표면의 평탄화, 기포의 극미소화, 측면 단부의 저각도화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 도포 재료의 실온 점도는 1000∼10000mPa·s의 범위인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명자들의 지견에 의하면, 도포 재료의 실온 점도의 범위가 500∼20000mPa·s인 경우보다도, 1000∼10000mPa·s인 경우에서, 상기의 효과를 한층 더 촉진시킬 수 있음을 확인하였다.
구체적으로는, 실온 점도가 10000mPa·s를 넘는 경우에는, 완충층의 기포가 잔류해 버린다는 문제가 발견되었다. 또한, 1000mPa·s 미만인 경우에는 스크린 인쇄 공정에서 기포가 파괴되어 크래터가 생기기 쉽게 되어, 균일한 막을 얻을 수 없다는 문제가 발견되었다. 또한, 다크 스팟이 현저히 생겨 버림을 확인하였다.
따라서, 도포 재료의 실온 점도를 1000∼10000mPa·s의 범위로 함으로써, 완충층의 형상 유지, 표면의 평탄화, 기포 극미소화, 측면 단부의 저각도화를 확실히 실현할 수 있어, 다크 스팟의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 완충층의 막두께는 3∼10㎛의 범위인 것을 특징으로 하고 있다.
완충층의 막두께를 이 범위로 함으로써, 완충층의 형상 유지, 표면의 평탄화, 기포의 극미소화, 측면 단부의 저각도화를 확실히 실현할 수 있어, 다크 스팟의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 완충층과 상기 가스 배리어층 사이에, 상기 완충층보다도 산소 원자량이 많은 유기 밀착층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 유기 밀착층은 완충층의 최표면에 박막으로 형성되는 것으로, 플라즈마 처리 등에 의해 완충층의 표면을 산화시켜 형성해도 좋다. 이와 같이 유기 밀착층을 형성함에 의해, 완충층의 표면에 대한 세정 효과와 표면 에너지가 커지기 때문에, 완충층과 가스 배리어층 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 가스 배 리어층의 박리를 억제하여, 유기 EL 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 완충층의 측면 단부의 각도가 30°이하로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 측면 단부의 각도가 급준하면, 완충층에 대해서 가스 배리어층을 피복하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 완충층의 온도 신축에 의한 측면 단부에 걸리는 응력이 커진다.
본 발명자들은 그 각도를 30°이하로 설정함으로써, 완충층의 상층 측에 가스 배리어층을 형성했을 때에, 가스 배리어층을 균일한 막두께로 막형성할 수 있어, 측면 단부에 걸리는 응력이 분산됨으로써 가스 배리어층의 파손을 막을 수 있음을 확인하였다. 이것에 의해, 완충층의 측면 단부에 대한 가스 배리어성을 확실히 얻을 수 있다.
이러한 측면 단부의 각도를 30°이하로 하기 위해서는 점도를 소정값으로 함과 동시에, 상기의 경화 공정으로서, 도포시의 온도보다도 높은 온도의 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 완충층의 주변부를 열에 의해서 용융(연화)시켜, 완충층의 측면 단부에 30°의 경사부를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 완충층의 위쪽에 형성되는 가스 배리어층이 완충층의 형상에 따라 완만하게 형성되므로, 가스 배리어성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는 상기 제2 전극과 상기 완충층 사이에, 전극 보호층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
전극 보호층은 전극을 완충층의 도포 프로세스로부터 보호할 뿐만 아니라, 전극 재료에 의존하지 않고 표면 에너지가 높은 표면이 형성됨으로써, 완충층의 도포 형성시의 평탄성이나 소포성을 향상시켜, 완충층과의 밀착성도 얻어진다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 전극 보호층은 규소산질화막이고, 상기 완충층은 에폭시계 화합물과 실란 커플링제를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명자들은 저분자계의 유기 EL 장치에서, 완충층을 구성하는 재료와, 전자 주입층의 구성 재료의 조합에 따라서는, 경화전의 완충층 성분의 저점도 재료가 용출하여, 전자 주입층의 다크 스팟의 발생 원인으로 되어 버림을 알아내었다. 또한, 예의 검토한 결과, 본 발명자들은 다크 스팟이 발생하지 않는 완충층 재료와 전자 주입층 재료의 조합을 알아내었다. 즉, 전극 보호층으로서 규소산질화막을 채용하여, 완충층으로서 에폭시계 화합물과 실란 커플링제를 함유하는 재료를 채용함으로써, 전자 주입층에서의 다크 스팟의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 가스 배리어층의 막두께는 300∼700nm의 범위인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명자들에 의하면, 가스 배리어층의 막두께가 300nm보다도 작은 경우에는, 충분한 가스 배리어성이 얻어지지 않음이 확인되었다. 또한, 700nm보다도 큰 경우에는, 가스 배리어층 자체에 내부 응력이 축적하여 크랙의 발생 원인으로 됨이 확인되었다. 따라서, 본 발명과 같이 가스 배리어층의 막두께를 규정함으로써, 가스 배리어성과 내크랙성을 함께 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 기판의 상기 가스 배리어층의 형성면과, 그 형성면에 대향하는 보호 기판을 접합시키는 접합 공정을 포함하고, 그 접합 공정은 접착층을 개재시켜 상기 보호 기판과 상기 기판을 접합시키는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 접착층은 보호 기판과 기판을 접착시키기 위한 층막이다. 또한, 상기와 같이 가스 배리어층과 완충층에 의해서 박막의 밀봉 구조를 실현하고 있기 때문에, 접착층을 후막화할 필요가 없다.
본 발명에 의하면, 보호 기판을 접합시킴으로써, 가스 배리어층이나 완충층, 발광 기능층에 대한 외상 방지나, 내압성이나 내마모성, 외부 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 상기 보호 기판은 복수색의 착색층이 형성된 칼라 필터 기판인 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 복수색의 착색층의 각각은, 예를 들면 R(빨강), G(초록), B(파랑)로 되는 것이고, 발광 기능층에 대향하여 배치된다.
또한, 착색층과 발광 기능층의 거리는 발광 기능층의 발광광이 대향하는 착색층에만 출사하도록, 가능한 한 짧은 거리가 요구된다. 이것은, 그 거리가 긴 경우에는, 발광 기능층의 발광광이 인접하는 착색층에 대해서 출사될 가능성이 높아지기 때문이며, 이것을 억제하기 위해서 그 거리를 짧게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 본 발명에서는, 상기의 가스 배리어층이나 완충층에 의해서, 박막의 밀봉 구조를 실현하고 있으므로, 발광 기능층과 착색층의 거리는 짧게 되어 있다. 따라서, 발광 기능층의 발광광이 대향하는 착색층에만 출사하게 되어, 인접 하는 착색층으로 발광광이 새어나가는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 발광 기능층이 구비하는 유기 발광층으로는, 백색의 발광광을 생성시키는 백색 유기 발광층, 또는 RGB의 복수색의 발광광을 생성시키는 각색 유기 발광층이 채용된다.
백색 유기 발광층을 채용한 경우에는, 백색광을 복수색의 착색층에 조사함에 의해, 백색광을 RGB 마다로 색분리할 수 있다. 또한, 저분자계의 백색 유기 발광층을 형성하는 마스크 증착 공정이나, 고분자계의 백색 유기 발광층을 형성하는 액적 토출 공정 등에서, 1종류의 백색 유기 발광층을 1공정으로 형성하는 것만으로 되기 때문에, RGB 마다의 유기 발광층을 별개로 형성하는 경우와 비교하여 제조 공정이 용이해진다.
각색 유기 발광층을 채용한 경우에는, RGB의 각색광을, 동일 색의 착색층에 조사함에 의해, 색 보정을 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치는, 기판 상에, 복수의 제1 전극과, 상기 제1 전극의 형성 위치에 대응하여 배치되는 발광 기능층과, 상기 발광 기능층을 덮는 제2 전극을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치로서, 상기 제2 전극을 덮도록 형성된 완충층과, 그 완충층을 덮는 가스 배리어층을 갖고, 앞서 기재한 제조 방법을 이용하여, 제조된 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 하면, 도포 공정에 의해서 도포된 모노머／올리고머 재료와 경화제를, 열경화 공정에 의해서 경화시켜 완충층을 형성할 수 있다.
여기서, 도포 공정에서는, 진공 분위기 하에서 행해지므로, 수분이나 산소가 제거된 분위기에서 도포 공정이 행해지게 되어, 완충층 내에 수분이나 산소가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 그 도포 공정은 용매를 사용하지 않고 행해지므로, 완충층 내에 용매가 잔류하지 않는다. 따라서, 완충층 중에는, 수분이나 산소가 거의 잔류하지 않고, 또한, 용매 분자가 존재하지 않으므로, 이들이 발광 기능층에 침입함에 기인하는 발광 특성의 저하나 발광 수명의 단수명화, 비발광 영역 등의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 열경화 공정에서는, 모노머／올리고머 재료를 경화제에 의해서 경화 시키므로, 모노머나 올리고머가 가교하여, 고분자 유기 재료(폴리머)로 되는 완충층을 형성할 수 있다. 또한, 열경화 공정으로는, 열처리에 의한 열경화법이 바람직하다. 이와 같이 하면, 도포 재료를 경화시켜 완충층을 형성할 뿐만 아니라, 완충층의 주변부를 열에 의해서 용융(연화)시켜, 완충층의 측면 단부에 경사부를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 완충층 위쪽에 형성되는 가스 배리어층이 완충층의 형상에 따라 완만하게 형성되므로, 가스 배리어성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이러한 제조 방법에 의해서 적층 형성된 가스 배리어층과 완충층의 층 두께는 종래보다도 얇게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 유기 EL 장치에서는, 후막화를 행하지 않고, 박막의 밀봉 구조를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 발광 기능층으로는, 저분자계 또는 고분자계의 어느것이나 채용할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치에서는, 상기 완충층의 평면 패턴의 주연부는 파형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 하면, 주연부가 직선상인 경우와 비교하여, 완충층의 평면 패턴의 주연 길이가 길어진다. 이것에 의해서, 완충층의 하층막(예를 들면, 제2 전극이나 전극 보호층)의 밀착력을 향상시킬 수 있고, 또한, 주연부에서의 완충층의 응력을 분산시킬 수 있다. 또한, 완충층의 막강도를 향상시킬 수 있어, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 이러한 파형상은 스크린 인쇄법의 마스크 형상에 의해서 소망대로 규정할 수 있으므로, 파형상을 형성하기 위한 공정이 증가하지 않고, 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자 기기는, 앞서 기재한 유기 일렉트로루미네선스 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 전자 기기로는, 예를 들면, 휴대 전화기, 이동체 정보 단말, 시계, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리 장치, 프린터 등을 예시할 수 있다. 또한, 대형 표시 화면을 가진 텔레비젼이나, 대형 모니터 등을 예시할 수 있다. 이와 같이 전자 기기의 표시부에, 본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 장치를 채용함에 의해서, 장수명으로 표시 특성이 양호한 표시부를 구비한 전자 기기를 제공할 수 있다. 또한, 프린터 등의 광원에 적용해도 좋다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법, 유기 EL 장치, 및 전자 기기의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 이하의 설명에서는, 유기 EL 장치(1)를 구성하는 각 부위나 각층막을 인식 가능하게 하기 위해서, 각각의 축척을 달리 하고 있다.
(유기 EL 장치의 제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 유기 EL 장치(1)의 배선 구조를 나타내는 도면이다.
유기 EL 장치(1)은,스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 TFT라 함)를 사용한 액티브 매트릭스형의 유기 EL 장치이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 장치(1)는 복수의 주사선(101)과, 각 주사선(101)에 대해서 직각으로 교차하는 방향으로 뻗은 복수의 신호선(102)과, 각 신호선(102)에 병렬로 뻗은 복수의 전원선(103)이 각각 배선된 구성을 갖는 동시에, 주사선(101)과 신호선(102)의 각 교점 부근에 화소 영역(X)이 마련되어 있다.
신호선(102)에는, 시프트 레지스트, 레벨 시프터, 비디오 라인 및 아날로그 스위치를 구비하는 데이터선 구동 회로(100)가 접속된다. 또한, 주사선(101)에는 시프트 레지스터 및 레벨 시프터를 구비하는 주사선 구동 회로(80)가 접속된다.
또한, 화소 영역(X)의 각각에는, 주사선(101)을 거쳐서 주사 신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭용 TFT(112)와, 이 스위칭용 TFT(112)를 거쳐서 신호선(102)로부터 공급되는 화소 신호를 유지하는 유지 용량(113)과, 그 유지 용량(113)에 의해서 유지된 화소 신호가 게이트 전극에 공급되는 구동용 TFT(123)와, 이 구동용 TFT(123)를 거쳐서 전원선(103)에 전기적으로 접속했을 때에 그 전원선(103)으로부터 구동 전류가 흘러드는 화소 전극(제1 전극)(23)과, 이 화소 전극(23)과 음극(제2 전극)(50) 사이에 끼어 들어간 발광 기능층(110)이 마련된다. 화소 전극(23)과 음극(50)과 발광 기능층(110)에 의해, 발광 소자가 구성된다.
이 유기 EL 장치(1)에 의하면, 주사선(101)이 구동되어 스위칭용 TFT(112)가 온 상태로 되면, 그 때의 신호선(102)의 전위가 유지 용량(113)으로 유지되어, 그 유지 용량(113)의 상태에 따라, 구동용 TFT(123)의 온·오프 상태가 정해진다. 또한, 구동용 TFT(123)의 채널을 거쳐서, 전원선(103)으로부터 화소 전극(23)으로 전류가 흐르고, 또한 발광 기능층(110)(또는 유기 발광층(60))을 거쳐서 음극(50)으로 전류가 흐른다. 발광 기능층(110)은 이것을 흐르는 전류량에 따라서 발광한다.
다음에, 유기 EL 장치(1)의 구체적인 구성에 대해서 도 2∼도 7을 참조하여 설명한다.
여기서, 도 2는 유기 EL 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 또한, 도 3은 도 2의 A－B 방향의 구성을 나타내는 유기 EL 장치의 단면도이고, 도 4는 도 2의 C－D 방향의 구성을 나타내는 유기 EL 장치의 단면도이다. 또한, 도 5 및 도 7은 도 3의 주요부를 나타내는 단면 확대도이다. 도 6은 도 2의 주요부를 나타내는 평면 확대도이다.
유기 EL 장치(1)는 도 2에 나타내는 바와 같이 전기 절연성을 구비한 기판(20)과, 스위칭용 TFT(도시하지 않음)에 접속된 화소 전극이 기판(20)상에 매트릭스상으로 배치되어 이루어지는 화소 전극역(도시하지 않음)과, 화소 전극역의 주위에 배치되는 동시에 각 화소 전극에 접속되는 전원선(도시하지 않음)과, 적어도 화소 전극역상에 위치하는 평면으로 보아 거의 직사각형의 화소부(3)(도 2 중 일점쇄선 테두리내)를 구비하여 구성된 액티브 매트릭스형의 것이다.
또한, 본 발명에서는, 기판(20)과 후술하는 바와 같이 이것 위에 형성되는 스위칭용 TFT나 각종 회로, 및 층간 절연막 등을 포함하여, 기체(基體)라 부르고 있다.(도 3, 4 중에서는 부호 200으로 나타내고 있다.)
화소부(3)는 중앙 부분의 실발광 영역(4)(도 2 중 2점쇄선 테두리내)과, 실발광 영역(4)의 주위에 배치된 더미 영역(5)(일점쇄선과 2점쇄선 사이의 영역)으로 구획된다.
실발광 영역(4)에는, 각각 화소 전극을 갖는 발광 영역(R,G,B)이 A－B 방향 및 C－D 방향으로 각각 이간하여 매트릭스상으로 배치된다.
또한, 실발광 영역(4)의 도 2 중 양측에는, 주사선 구동 회로(80,80)가 배치된다. 이들 주사선 구동 회로(80,80)는 더미 영역(5)의 하측에 배치된 것이다.
또한, 실발광 영역(4)의 도 2 중 상측에는, 검사 회로(90)가 배치된다. 이 검사 회로(90)는 유기 EL 장치(1)의 작동 상황을 검사하기 위한 회로로서, 예를 들면 검사 결과를 외부에 출력하는 검사 정보 출력 수단(도시하지 않음)을 구비하고, 제조 도중이나 출하시의 표시 장치(유기 EL 장치)의 품질, 결함의 검사를 행할 수 있도록 구성된 것이다. 또한, 이 검사 회로(90)도 더미 영역(5)의 하측에 배치된 것이다.
주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)는 그 구동 전압이, 소정의 전원부로부터 구동 전압 도통부(310)(도 3 참조) 및 구동 전압 도통부(340)(도 4 참조)를 거쳐서, 인가되도록 구성된다. 또한, 이들 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)로의 구동 제어 신호 및 구동 전압은 이 유기 EL 장치(1)의 작동 제어를 행하는 소정의 메인 드라이버 등으로부터 구동 제어 신호 도통부(320)(도 3 참조) 및 구동 전압 도통부(350)(도 4 참조)를 거쳐서, 송신 및 인가된다. 또한, 이 경우의 구동 제어 신호는 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)가 신호를 출력할 때의 제어에 관련하는 메인 드라이버 등으로부터의 지령 신호이다.
또한, 유기 EL 장치(1)는 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이 기체(200)상에 화소 전극(23)과 발광 기능층(110)과 음극(50)을 구비한 발광 소자를 다수 형성하고, 이들을 덮어서 완충층(210), 유기 밀착층(220), 가스 배리어층(30) 등을 형성시킨 것이다. 화소 전극(23)은 발광 소자마다 마련되고, 음극(50)은 복수의 발광 소자에 공통으로 마련되어 있고, 화소 전극(23)을 개별 구동함으로써, 발광 소자가 각각 발광한다.
또한, 발광 기능층(110)으로는, 대표적으로는 유기 발광층(유기 일렉트로루미네선스층)(60)이며, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층 등의 캐리어 주입층 또는 캐리어 수송층을 구비하는 것, 또는, 정공 저지층(홀 블로킹층), 전자 저지층(일렉트론 저지층)을 구비하는 것이어도 좋다.
기체(200)를 구성하는 기판(20)으로는, 이른바 톱 에미션형의 유기 EL 장치의 경우, 이 기판(20)의 대향측인 가스 배리어층(30)측으로부터 발광광을 취출하는 구성이므로, 투명 기판 및 불투명 기판 모두 사용할 수 있다. 불투명 기판으로는, 예를 들면 알루미나 등의 세라믹스, 스테인레스 스틸 등의 금속 시트에 표면 산화 등의 절연 처리를 행한 것, 또한 열경화성 수지나 열가소성 수지, 또는 그 필름(플라스틱 필름) 등을 들 수 있다.
또한, 이른바 바텀 에미션형의 유기 EL 장치의 경우에는, 기판(20)측으로부 터 발광광을 취출하는 구성이므로, 기판(20)으로는 투명 또는 반투명의 것이 채용된다. 예를 들면, 유리, 석영, 수지(플라스틱, 플라스틱 필름) 등을 들 수 있고, 특히 유리 기판이 적합하게 사용된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가스 배리어층(30)측으로부터 발광광을 취출하는 톱 에미션형으로 하고, 따라서 기판(20)으로는 상술한 불투명 기판, 예를 들면 불투명 플라스틱 필름 등이 사용된다.
또한, 기판(20)상에는, 화소 전극(23)을 구동하기 위한 구동용 TFT(123) 등을 포함하는 회로부(11)가 형성되어 있고, 그 위에 발광 소자가 다수 마련된다. 발광 소자는 도 7에 나타내는 바와 같이, 양극으로서 기능하는 화소 전극(23)과, 이 화소 전극(23)으로부터의 정공을 주입／수송하는 정공 수송층(70)과, 전기 광학 물질의 하나인 유기 EL 물질을 구비하는 유기 발광층(60)과, 음극(50)이 차례로 형성된 것에 의해서 구성된 것이다.
이러한 구성에 의거하여, 발광 소자는 그 유기 발광층(60)에서, 정공 수송층(70)으로부터 주입된 정공과 음극(50)으로부터의 전자가 결합함에 의해 발광한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 정공 수송층(70)은 유기 발광층(60)의 발광 기능을 유인하는 기능을 가진 것이므로, 발광 기능층(110)의 일부로서 기능한다.
화소 전극(23)은 본 실시 형태에서는 톱 에미션형인 것이므로 투명할 필요는 없고, 따라서 적당한 도전 재료에 의해서 형성된다.
정공 수송층(70)의 형성 재료로는, 예를 들면 폴리티오펜 유도체, 폴리피롤 유도체 등, 또는 그들의 도핑체 등이 사용된다. 구체적으로는, 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설폰산(PEDOT／PSS)의 분산액, 즉, 분산매로서의 폴리스티렌 설폰산에 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜을 분산시키고, 이것을 물에 더 분산시킨 분산액 등을 사용하여 정공 수송층(70)을 형성할 수 있다.
유기 발광층(60)을 형성하기 위한 재료로는, 형광 또는 인광을 발광할 수 있는 공지의 발광 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, (폴리)플루오렌 유도체(PF), (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체(PPV), 폴리페닐렌 유도체(PP), 폴리파라페닐렌 유도체(PPP), 폴리비닐카바졸(PVK), 폴리티오펜 유도체, 폴리메틸페닐실란(PMPS) 등의 폴리실란계 등이 적합하게 사용된다.
또한, 이들 고분자 재료에, 페릴렌계 색소, 쿠마린 색소, 로다민계 색소 등의 고분자계 재료나, 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일 레드, 쿠마린 6, 퀴나크리돈 등의 저분자 재료를 도프하여 사용할 수도 있다.
또한, 상술한 고분자 재료 대신에, 종래 공지의 저분자 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 필요에 따라서, 이러한 유기 발광층(60)상에 전자 주입층을 형성해도 좋다.
여기서, 전자 주입층은 유기 발광층(60)의 발광 기능을 유인하는 기능을 가진 것이므로, 발광 기능층(110)의 일부로서 기능한다.
또한, 본 실시 형태에서 정공 수송층(70)과 유기 발광층(60)은 도 3∼도 7에 나타내는 바와 같이 기체(200)상에서 격자상으로 형성된 친액성 제어층(25)과 유기 격벽층(격벽)(221)에 의해서 둘러싸여 배치되고, 이것에 의해 둘러싸인 정공 수송층(70) 및 유기 발광층(60)은 단일 발광 소자를 구성하는 소자층으로 된다.
또한, 유기 격벽층(221)에서, 개구부(221a)의 각 벽면의 기체(200) 표면에 대한 각도 θ가 110도∼170도로 되어 있다(도 7 참조). 이러한 각도로 한 것은 유기 발광층(60)을 웨트 프로세스에 의해 형성할 때에, 개구부(221a)내에 배치하기 쉽게 하기 위해서이다.
음극(50)은 도 3∼도 7에 나타내는 바와 같이, 실발광 영역(4) 및 더미 영역(5)의 총면적보다 넓은 면적을 구비하여, 각각을 덮도록 형성된 것으로, 유기 발광층(60)과 유기 격벽층(221)의 상면, 또한 유기 격벽층(221)의 외측부를 형성하는 벽면을 덮은 상태로 기체(200)상에 형성된 것이다. 또한, 이 음극(50)은 도 4에 나타내는 바와 같이 유기 격벽층(221)의 외측에서 기체(200)의 외주부에 형성된 음극용 배선에 접속된다. 이 음극용 배선에는 플렉서블 기판이 접속되어 있고, 이것에 의해서 음극(50)은 음극용 배선을 거쳐서 플렉서블 기판 상의 도시하지 않은 구동 IC(구동 회로)에 접속된다.
음극(50)을 형성하기 위한 재료로는, 본 실시 형태는 톱 에미션형인 것이므로 광투과성일 필요가 있고, 따라서 투명 도전 재료가 사용된다. 투명 도전 재료로는 ITO(Indium Tin Oxide：인디움주석 산화물)이 적합하다고 생각되지만, 이것 이외에도, 예를 들면 산화 인디움·산화 아연계 비정질 투명 도전막(Indium Zinc Oxide：IZO／아이·제트·오)(등록상표) 등을 사용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 ITO를 사용하는 것으로 한다.
또한, 음극(50)은 전자 주입 효과가 큰 재료가 적합하게 사용된다. 예를 들면, 칼슘이나 마그네슘, 나트륨, 리튬 금속, 또는 이들의 금속 화합물이다. 금속 화합물로는 불화 칼슘 등의 금속 불화물이나 산화 리튬 등의 금속 산화물, 아세틸아세토네이트 칼슘 등의 유기 금속 착체가 해당한다. 또한, 이들 재료만으로는 전기 저항이 커서 전극으로서 기능하지 않기 때문에, 알루미늄이나 금, 은, 동 등의 금속층이나 ITO, 산화 주석 등의 금속 산화물 도전층과의 적층체와 조합하여 사용해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는 불화 리튬과 마그네슘-은 합금, ITO의 적층체를, 투명성이 얻어지는 막두께로 조정하여 사용하는 것으로 한다.
음극(50)의 상층부에는 음극 보호층(전극 보호층)(55)이 형성되어 있다. 그 음극 보호층(55)은 완충층 형성에 사용하는 스크린 메쉬가 접촉할 때에 음극의 손상을 막고, 또한, 음극 표면을 피복하여 가장 표면의 표면 에너지를 올림으로써, 완충층 재료의 도포 형성 시의 평탄성이나 소포성, 밀착성, 측면 단부의 저각도화를 목적으로 마련되는 것이다. 그 음극 보호층(55)은 투명성이 높은 무기산화물을 주성분으로 하는 절연성이 높은 층이고, 자신이 표면 에너지가 높은 재료, 또는 형성 후에 산소 플라즈마 처리 등에 의해 가장 표면의 표면 에너지를 높인 것이 바람직하다. 음극 보호층(55)의 막두께로는 유기 격벽층(221)에 의한 요철이 존재하는 표면에 형성하기 때문에, 유기 격벽층(221)의 열신축에 의해서 파괴나 박리를 하지 않고, 또한, 막 자체가 가진 압축(인장) 응력에 의해서 유기 발광층(60) 및 음극(50)의 박리를 촉진하지 않도록, 가스 배리어층에 비해서 얇은 10∼200nm의 막두께를 가진 것이 좋다. 음극 보호층(55)의 재료예로는, 규소 산화물이나 규소산질화물 등의 규소 산화물이나, 산화 티탄 등의 금속 산화물 등의 무기산화물에 의해 형성된 것을 들 수 있다.
또한, 음극 보호층(55)은 기체(200)의 외주부의 절연층(284)상까지 형성되어 있다.
음극 보호층(55) 상층부에는, 유기 격벽층(221)보다도 넓은 범위로서, 또한 음극(50)을 덮은 상태로 완충층(210)이 마련된다. 완충층(210)은 유기 격벽층(221)의 형상의 영향에 의해, 요철상으로 형성된 음극(50)의 요철 부분을 매립하도록 배치되고, 또한, 그 상면은 거의 평탄하게 형성된다. 이러한 완충층(210)은 후술하는 바와 같이 도포 공정과 열경화 공정에 의해서 형성된다.
이러한 완충층(210)은 기체(200)측으로부터 발생하는 휘어짐이나 체적 팽창에 의해 발생하는 응력을 완화하고, 열신축하기 쉬운 불안정한 유기 격벽층(221)이나 음극(50)으로부터의 박리을 방지하는 기능을 갖는다. 또한, 완충층(210)의 상면이 거의 평탄화되므로, 완충층(210)상에 형성되는 딱딱한 피막으로 이루어지는 가스 배리어층(30)도 평탄화되기 때문에, 응력이 집중하는 부위가 없어지고, 이것에 의해, 가스 배리어층(30)의 크랙이나 박리, 결손의 발생을 방지한다.
다음에, 완충층(210)의 구체적인 재료(도포 재료)에 대해서 설명한다.
경화 전의 원료 주성분으로는, 감압 진공하에서 도포 형성하기 때문에, 유동성이 뛰어나고 용매 성분이 없이 모두 고분자 골격의 원료로 되는 유기 화합물 재료일 필요가 있고, 바람직하게는 에폭시기를 갖는 분자량 3000 이하의 에폭시 모노머／올리고머이다(모노머의 정의：분자량 1000 이하, 올리고머의 정의：분자량 1000∼3000). 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 올리고머나 비스페놀 F형 에폭시 올리고머, 페놀 노볼락형 에폭시 올리고머, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 알 킬글리시딜에테르, 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸-3',4'-에폭시시클로헥센카복실레이트, ε-카프로락톤 변성 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카복실레이트 등이 있고, 이들이 단독 또는 복수 조합하여 사용된다.
또한, 에폭시 모노머／올리고머와 반응하는 경화제로는 전기 절연성이나 접착성이 뛰어나고, 또한 경도가 높아 강인하고 내열성이 뛰어난 경화 피막을 형성하는 것이 좋고, 투명성이 뛰어나고 또한 경화의 편차가 적은 부가 중합형이 좋다. 예를 들면, 3-메틸-1,2,3,6-테트라히드로무수프탈산, 메틸-3,6-엔도메틸렌-1,2,3,6-테트라히드로무수프탈산, 1,2,4,5－벤젠테트라카복실산2무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실산2무수물 등의 산무수물계 경화제가 바람직하다. 또한, 산무수물의 반응(개환)을 촉진하는 반응 촉진제로서 1,6－헥산디올 등의 분자량이 커서 휘발하기 어려운 알콜류를 첨가함으로써 저온 경화하기 쉽게 된다. 이들의 경화는 60∼100℃의 범위의 가열로 행해지고, 그 경화 피막은 에스테르 결합을 가진 고분자로 된다.
또한, 디에틸렌트리아민이나 트리에틸렌테트라아민 등의 지방족 아민이나, 디아미노디페닐메탄이나 디아미노디페닐설폰 등의 방향족 아민, 광중합 개시제 등을 보조 경화제로서 첨가함으로써, 보다 저온에서 경화하기 쉽게 해도 좋다.
또한, 음극(50)이나 가스 배리어층(30)과의 밀착성을 향상시키는 실란 커플링제나, 이소시아네이트 화합물 등의 포수(捕水)제, 불소 화합물 등 도포 재료의 표면 에너지를 저하시켜 젖음성을 올리는 평탄화제, 경화 시의 수축을 막는 미립자 등의 첨가제가 전량 1％ 이하로 미량 첨가되어 있어도 좋다.
이러한 완충층(210)을 형성하기 위한 재료의 점성은 실온(25℃)에서 500∼20000mPa·s의 점도 범위인 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 3000mPa·s의 점도로 설정되어 있다.
여기서, 도 5를 참조하여, 완충층(210)의 측면 단부의 구조에 대해서 설명한다.
도 5는 도 3에서의 완충층(210)의 측면 단부를 나타내는 확대도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 완충층(210)은 음극 보호층(55)상에 형성되도록 되어 있고, 그 측면 단부에서는 음극 보호층(55)의 표면과 접촉각 α로 접촉하고 있다. 여기서, 접촉각 α는 30°이하이고, 보다 바람직하게는, 5°∼20°정도인 것이 바람직하다. 이 접촉각 α는 도포 후의 가열 프로세스에 의한 연화 공정이나 완충층 재료 자체의 점도 조정, 평탄화제 등의 첨가, 음극 보호층의 표면 에너지의 증가에 의해서 달성된다. 이와 같이 완충층(210)이 형성됨에 의해, 그 완충층(210) 상층에 형성되는 유기 밀착층(220)이나 가스 배리어층(30)은 완충층(210)의 형상에 따라 형성되어, 유기 격벽층(221)이 열신축에 의해서 체적 변화했을 때에도, 측면 단부의 가스 배리어층에 걸리는 응력을 분산하여 파괴를 막을 수 있다. 또한, 그 접촉각 α가 급준한 각도, 예를 들면 80°정도로 되어 있는 경우에는, 그 모서리부에 형성된 가스 배리어층(30)의 막두께가 다른 부분보다도 얇아져 버리지만, 접촉각 α가 5°∼20°정도이므로, 완충층(210)상에 균일한 막두께로 가스 배리어층(30)이 형성된다.
또한, 완충층(210) 상층부에는 유기 밀착층(220)이 형성되어 있다.
그 유기 밀착층(220)은 완충층(210)의 표면에 산화 처리가 행해져 형성된 표면 에너지(극성)가 높은 박막이다. 그 유기 밀착층(220)의 조성으로는, 산소 원자의 함유량이 완충층(210)보다도 많게 되어 있다. 또한, 유기 밀착층(220)의 막두께는 박막인 것이 바람직하고, 10nm 이하가 좋다. 이들은 가스 배리어층 형성 직전에, 감압 분위기 하에서 완충층(210)의 가장 표면을 산소 플라즈마 처리 등에 의해서 박막을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 유기 밀착층(220)을 형성함에 의해, 완충층(210)의 표면 세정을 행함과 동시에, 완충층(210)과 가스 배리어층(30)의 계 면의 밀착성이 향상한다.
또한, 유기 밀착층(220) 상층부에는 가스 배리어층(30)이 형성되어 있다.
가스 배리어층(30)은 절연층(284)에 접촉하지 않고, 유기 밀착층(220)상에 형성되는 것이다. 가스 배리어층(30)은 완충층(210)과 그 내측의 음극(50)이나 유기 발광층(60)으로 산소나 수분이 침입하는 것을 방지하기 위한 것으로, 이것에 의해 음극(50)이나 유기 발광층(60)으로의 산소나 수분의 침입을 방지하여, 발광 열화 등을 억제하도록 한 것이다.
또한, 가스 배리어층(30)은, 예를 들면 내수성, 내열성이 뛰어난 무기 화합물로 되는 것으로서, 바람직하게는 규소 화합물, 즉 규소질화물이나 규소산질화물, 규소 산화물 등에 의해 형성된다. 이것에 의해, 가스 배리어층(30)은 투명한 박막으로서 형성된다. 또한, 수증기 등의 가스를 차단하기 위해 치밀하고 결함이 없는 피막으로 할 필요가 있고, 적합하게는 저온에서 치밀한 막을 형성할 수 있는 고밀도 플라즈마 막형성법인 플라즈마 CVD법이나 ECR 플라즈마 스패터법, 이온 플레이 팅법을 사용하여 형성한다. 이와 같이 가스 배리어층(30)이 규소 화합물로 형성됨으로써, 가스 배리어층(30)이 내수성, 내열성이 뛰어난 결함이 없는 치밀한 층으로 되어 산소나 수분에 대한 배리어성이 보다 양호하게 된다. 또한, 가스 배리어층(30)은 막 밀도가 2.3∼3.0g／㎤인 막질을 가진 것이 바람직하다.
또한, 가스 배리어층(30)으로는 규소 화합물 이외의 재료를 채용해도 좋고, 예를 들면 알루미나나 산화탄탈, 산화티탄, 또는 다른 세라믹스 등으로 되어 있어도 좋다.
또한, 가스 배리어층(30)의 막두께는 300∼700nm의 범위로 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 특히 400nm로 하고 있다. 가스 배리어층의 막두께가 300nm보다도 작은 경우에는 충분한 가스 배리어성이 얻어지지 않고, 또한, 700nm보다도 큰 경우에는 가스 배리어층(30)에 내부 응력이 축적하여 크랙의 발생 원인으로 된다. 따라서, 상기의 범위로 막두께를 규정함으로써, 가스 배리어성과 내크랙성을 모두 실현한 가스 배리어층으로 된다. 또한, 특히 400∼600nm의 막두께로 함으로써, 가스 배리어성과 내크랙성을 향상시킬 수 있다.
또한, 가스 배리어층(30) 상층부에는, 가스 배리어층(30)을 덮는 보호층(204)이 마련된다. 이 보호층(204)은 완충층(210)이나 가스 배리어층(30)을 보호하기 위한 것으로, 가스 배리어층(30)측에 마련된 접착층(205)과 표면 보호 기판(보호 기판)(206)으로 구성되어 있다.
접착층(205)은 표면 보호 기판(206)보다 유연하고 유리 전이점이 낮은 재료로 되는 접착제에 의해서 형성된 것이다. 또한, 접착층(205)은 가스 배리어층(30) 상에 표면 보호 기판(206)을 고정하는 것이다. 그 재료로는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 폴리올레핀 수지 등의 투명 수지 재료가 바람직하고, 투명하고 염가의 아크릴 수지가 적합하게 사용된다. 또한, 접착층(205)은 표면 보호 기판(206)에 미리 형성된 것이어도 좋고, 가스 배리어층(30)상에 압착하여 접착해도 좋다. 또한, 접착층(205)은 투명 수지 재료가 바람직하다. 또한, 저온에서 경화시키기 위해 경화제를 첨가하는 2액 혼합형의 재료에 의해서 형성된 것 이어도 좋다.
또한, 이러한 접착층(205)에는 실란 커플링제 또는 알콕시실란을 첨가해 두는 것이 바람직하고, 이와 같이 하면, 형성되는 접착층(205)과 가스 배리어층(30)의 밀착성이 보다 양호하게 되고, 따라서 기계적 충격에 대한 완충 기능이 높아진다. 또한, 특히 가스 배리어층(30)이 규소 화합물로 형성되어 있는 경우 등에는 실란 커플링제나 알콕시실란에 의해서 이 가스 배리어층(30)과의 밀착성을 향상시킬 수 있고, 따라서, 가스 배리어층(30)의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
표면 보호 기판(206)은 접착층(205)상에 마련되어, 보호층(204)의 표면측을 구성하는 것이고, 외상 방지, 내압성이나 내마모성, 외부 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등의 기능의 적어도 하나를 가져 이루어지는 층이다. 표면 보호 기판(206)의 재질은 유리 또는 투명 플라스틱(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리이미드 등)이 채용된다. 또한, 그 표면 보호 기판(206)에는 자외선 차단／흡수층이나 광반사 방지층, 방열층, 렌즈나 미러 등의 광학 구조가 마련되어 있어도 좋다. 또한, 이것 이외의 재료로서, DLC(다이아몬드 라이크 카본)층을 채용해도 좋다.
또한, 이 예의 유기 EL 장치에서는, 톱 에미션형으로 하는 경우에 표면 보호 기판(206), 접착층(205)을 함께 투광성의 것으로 할 필요가 있지만, 바텀 에미션형으로 하는 경우에는 그럴 필요는 없다.
이와 같이 구성된 유기 EL 장치(1)에서는, 가스 배리어층(30)과 완충층(210)의 총 두께가 종래보다도 얇게 되어 있다. 구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 절연층(284)의 표면으로부터 표면 보호 기판(206)까지의 간격(T)을 15㎛ 정도로 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 유기 EL 장치(1)에서는 후막화를 행하지 않고, 박막의 밀봉 구조를 실현할 수 있다.
다음에, 도 6을 참조하여, 유기 EL 장치(1)의 평면 구조에 대해서 설명한다.
도 6은 도 2의 주요부의 확대 평면도이지만, 음극(50), 완충층(210), 및 가스 배리어층(30)만을 나타내고 있다. 또한, 유기 EL 장치(1)의 다른 구성은 도 1∼도 5, 도 7에 나타내는 바와 같이 형성되어 있는 것으로 한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 장치(1)는 기판(20)상에서, 음극(50)으로 되는 음극 형성 영역(50AR)과, 완충층(210)으로 되는 완충층 형성 영역(완충층의 평면 패턴)(210AR)과, 가스 배리어층(30)으로 되는 가스 배리어층 형성 영역(30AR)이, 차례로 중첩되어 구성되어 있다. 또한, 음극 형성 영역(50AR)의 면적보다도, 완충층 형성 영역(210AR)의 면적이 크고, 완충층 형성 영역(210AR)의 면적보다도, 가스 배리어층 형성 영역(30AR)의 면적이 크게 되어 있다(50AR＜210AR＜30AR). 이것에 의해서, 음극 주연부(50E)는 완충층(210)에 의해서 피복되고, 완충 층 주연부(주연부)(210E)는 가스 배리어층(30)에 의해 피복되어 있다. 따라서, 가스 배리어층 주연부(30E)는 주연부(50E, 210E, 30E) 중에서도 가장 최외주에 위치하고 있다.
여기서, 도 6의 지면 세로 방향(이하, Y방향이라 함) 및 지면 좌우 방향(이하, X방향이라 함)에서는, 각 방향을 향하여 완충층 주연부(210E)는 파형상으로 형성되어 있다. 또한, 음극 주연부(50E) 및 가스 배리어층 주연부(30E)는 직선상으로 형성되어 있다.
주연부(50E,30E)의 사이에서, 완충층 주연부(210E)는 파형 피치(p)가 약 0.01∼0.2mm 정도, 진폭(t1)이 약 0.01∼0.1mm 정도로 형성되어 있다. 또한, 진폭(t1)은 반드시 균일할 필요는 없고, 이 범위내에 있으면 좋다.
또한, 완충층 주연부(210E)가 가장 가스 배리어층 주연부(30E)측에 가까운 위치를 W2로 하는 경우, 그 부호 W2와 가스 배리어층 주연부(30E)의 폭(t2)은 약 0.2∼2mm 정도로 형성되어 있다.
또한, 완충층 주연부(210E)가 가장 음극 주연부(50E) 측에 가까운 위치를 W3으로 하는 경우, 그 부호 W3과 음극 주연부(50E)의 폭(t3)은 약 0.1∼1mm정도로 형성되어 있다.
이에 의해, 진폭(t1), 및 폭(t2, t3)의 최소값의 합계는 0.4mm보다도 적은 값으로 된다. 따라서, 완충층(210) 및 가스 배리어층(30)에 의한, 음극(50)에 대한 밀봉 구조는 0.4mm 이하의 밀봉 폭으로 형성하는 것이 가능해진다.
다음에, 도 7을 참조하여, 상기의 발광 소자의 아래쪽에 형성되는 회로부 (11)에 대해서 설명한다. 이 회로부(11)는 기판(20)상에 형성되어 기체(200)를 구성하는 것이다. 즉, 기판(20)의 표면에는 하지로서 SiO2를 주체로 하는 하지 보호층(281)이 형성되고, 그 위에는 실리콘층(241)이 형성된다. 이 실리콘층(241)의 표면에는 SiO2 및／또는 SiN를 주체로 하는 게이트 절연층(282)이 형성된다.
또한, 실리콘층(241) 중, 게이트 절연층(282)을 끼워 게이트 전극(242)과 겹치는 영역이 채널 영역(241a)으로 된다. 또한, 이 게이트 전극(242)은 도시하지 않은 주사선(101)의 일부이다. 한편, 실리콘층(241)을 덮어, 게이트 전극(242)을 형성한 게이트 절연층(282)의 표면에는 SiO2를 주체로 하는 제1 층간 절연층(283)이 형성된다.
또한, 실리콘층(241) 중, 채널 영역(241a)의 소스측에는, 저농도 소스 영역(241b) 및 고농도 소스 영역(241S)이 마련되는 한편, 채널 영역(241a)의 드레인측에는 저농도 드레인 영역(241c) 및 고농도 드레인 영역(241D)이 마련되어, 이른바 LDD(Light Doped Drain) 구조를 형성한다. 이들 중, 고농도 소스 영역(241S)은 게이트 절연층(282)과 제1 층간 절연층(283)에 걸쳐서 개공하는 컨택트홀(243a)을 거쳐서, 소스 전극(243)에 접속된다. 이 소스 전극(243)은 상술한 전원선(103)(도 1참조, 도 7에서는 소스 전극(243)의 위치에 지면 수직 방향으로 연재함)의 일부로서 구성된다. 한편, 고농도 드레인 영역(241D)은 게이트 절연층(282)과 제1 층간 절연층(283)에 걸쳐서 개공하는 컨택트홀(244a)을 거쳐서, 소스 전극(243)과 동일층으로 되는 드레인 전극(244)에 접속된다.
소스 전극(243) 및 드레인 전극(244)이 형성된 제1 층간 절연층(283) 상층은, 예를 들면 아크릴계의 수지 성분을 주체로 하는 제2 층간 절연층(284)에 의해서 덮혀 있다. 이 제2 층간 절연층(284)은 아크릴계의 절연막 이외의 재료, 예를 들면, SiN, SiO2 등을 사용할 수도 있다. 또한, ITO로 이루어지는 화소 전극(23)이 이 제2 층간 절연층(284)의 표면상에 형성되는 동시에, 제2 층간 절연층(284)에 마련되는 컨택트홀(23a)을 거쳐서 드레인 전극(244)에 접속된다. 즉, 화소 전극(23)은 드레인 전극(244)을 거쳐서, 실리콘층(241)의 고농도 드레인 영역(241D)에 접속된다.
또한, 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)에 포함되는 TFT(구동 회로용 TFT), 즉, 예를 들면 이들 구동 회로 중, 시프트 레지스터에 포함되는 인버터를 구성하는 N채널형 또는 P채널형의 TFT는 화소 전극(23)과 접속되어 있지 않은 점을 제외하고 구동용 TFT(123)와 동일한 구조로 된다.
화소 전극(23)이 형성된 제2 층간 절연층(284)의 표면에는, 화소 전극(23)과, 상술한 친액성 제어층(25) 및 유기 격벽층(221)이 마련된다. 친액성 제어층(25)은, 예를 들면 SiO2 등의 친액성 재료를 주체로 하는 것이고, 유기 격벽층(221)은 아크릴이나 폴리이미드 등으로 되는 것이다. 또한, 화소 전극(23)상에는, 친액성 제어층(25)에 마련된 개구부(25a), 및 유기 격벽층(221)으로 둘러싸여 이루어지는 개구부(221a)의 내부에, 정공 수송층(70)과 유기 발광층(60)이 이 순서로 적층된다. 또한, 본 실시 형태에서의 친액성 제어층(25)의「친액성」이란 적어도 유기 격벽층(221)을 구성하는 아크릴, 폴리이미드 등의 재료와 비교하여 친액성이 높은 것을 의미하는 것으로 한다.
이상에서 설명한 기판(20)상의 제2 층간 절연층(284)까지의 층이 회로부(11)를 구성한다.
여기서, 본 실시 형태의 유기 EL 장치(1)는 칼라 표시를 행하기 위하여, 각 유기 발광층(60)이 그 발광 파장대역이 광의 삼원색에 각각 대응하여 형성된다. 예를 들면, 유기 발광층(60)으로서, 발광 파장대역이 적색에 대응한 적색 유기 발광층(60R), 녹색에 대응한 녹색 유기 발광층(60G), 청색에 대응한 청색 유기 EL층(60B)을 각각에 대응하는 발광 영역(R,G,B)에 마련하고, 이들 발광 영역(R,G,B)으로 칼라 표시를 행하는 1화소가 구성된다. 또한, 각색 발광 영역의 경계에는, 금속 크롬을 스패터링 등으로 막형성한 도시를 생략한 BM(블랙 매트릭스)가, 예를 들면 유기 격벽층(221)과 친액성 제어층(25) 사이에 형성된다.
(유기 EL 장치의 제조 방법)
다음에, 본 실시 형태에 의한 유기 EL 장치(1)의 제조 방법의 일례를, 도8∼도 11을 참조하여 설명한다. 도 8 및 도 9에 나타내는 각 단면도는 도 2 중의 A－B선의 단면도에 대응한 도면이다. 도 10 및 도 11에 나타내는 각 단면도는 완충층(210), 유기 밀착층(220), 및 가스 배리어층(30)을 형성하는 공정을 상술하기 위한 도면이다.
또한, 본 실시 형태에서는 유기 EL 장치(1)가 톱 에미션형인 경우이고, 또한, 기판(20)의 표면에 회로부(11)를 형성하는 공정에 대해서는, 종래 기술과 다르 지 않으므로 설명을 생략한다.
우선, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 표면에 회로부(11)가 형성된 기판(20)의 전면을 덮도록, 화소 전극(23)으로 되는 투명 도전막을 형성하고, 또한, 이 투명 도전막을 패터닝한다. 이것에 의해서, 제2 층간 절연층(284)의 컨택트홀(23a)을 거쳐서 드레인 전극(244)과 도통하는 화소 전극(23)이 형성된다. 또한, 이것과 동시에, 더미 영역에서, 화소 전극(23)과 동일 재료로 이루어지는 더미 패턴(26)도 형성한다.
또한, 도 3 및 도 4에서는 이들 화소 전극(23), 더미 패턴(26)을 총칭하여 화소 전극(23)으로 하고 있다. 더미 패턴(26)은 제2 층간 절연층(284)을 거쳐서 하층의 메탈 배선에 접속하지 않는 구성으로 된다. 즉, 더미 패턴(26)은 섬 형상으로 배치되어, 발광 영역에 형성되어 있는 화소 전극(23)의 형상과 거의 동일한 형상을 갖는다. 물론, 발광 영역에 형성되어 있는 화소 전극(23)의 형상과 다른 구조라도 좋다. 또한, 이 경우, 더미 패턴(26)은 적어도 구동 전압 도통부(310(340))의 위쪽에 위치하는 것도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(23), 더미 패턴(26)상, 및 제2 층간 절연막 상에 절연층인 친액성 제어층(25)을 형성한다. 또한, 화소 전극(23)에서는 일부가 개구하는 태양으로 친액성 제어층(25)을 형성하고, 개구부(25a)(도 3도 참조)에서 화소 전극(23)으로부터의 정공 이동이 가능하게 되어 있다. 역으로, 개구부(25a)를 마련하지 않은 더미 패턴(26)에서는, 절연층(친액성 제어층)(25)이 정공 이동 차단층으로 되어 정공 이동이 생기지 않게 되어 있다. 이어서, 친액성 제어층(25)에서, 다른 2개의 화소 전극(23) 사이에 위치하여 형성된 요상부(凹狀部)에 도시하지 않은 BM(블랙 매트릭스)를 형성한다. 구체적으로는 친액성 제어층(25)의 요상부에 대해서, 금속 크롬을 사용하는 스패터링법으로 막형성한다.
또한, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 친액성 제어층(25)의 소정 위치, 구체적으로는 상술한 BM를 덮도록 유기 격벽층(221)을 형성한다(격벽을 형성하는 공정). 구체적인 유기 격벽층의 형성 방법으로는, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 레지스트를 용매에 용해한 것을, 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등의 각종 도포법에 의해 도포하여 유기질층을 형성한다. 또한, 유기질층의 구성 재료는 후술하는 잉크의 용매에 용해하지 않고, 또한 에칭 등에 의해 패터닝하기 쉬운 것이면 어떠한 것이라도 좋다.
또한, 유기질층을 포토리소그래피 기술, 에칭 기술을 사용하여 패터닝하고, 유기질층에 개구부(221a)를 형성함에 의해, 개구부(221a)에 벽면을 가진 유기 격벽층(221)을 형성한다. 여기서, 개구부(221a)를 형성하는 벽면에 대해서, 기체(200) 표면에 대한 각도 θ를 110도∼170도로 되도록 형성한다.
또한, 이 경우, 유기 격벽층(221)은 적어도 구동 제어 신호 도통부(320)의 위쪽에 위치하는 것을 포함하는 것으로 한다.
다음에, 유기 격벽층(221)의 표면에, 친액성을 나타내는 영역과, 발액성을 나타내는 영역을 형성한다. 본 실시 형태에서는, 플라즈마 처리에 의해서 각 영역을 형성한다. 구체적으로는, 플라즈마 처리를, 예비 가열 공정과, 유기 격벽층 (221) 상면 및 개구부(221a)의 벽면 및 화소 전극(23)의 전극면(23c), 친액성 제어층(25)의 상면을 각각 친액성으로 하는 친잉크화 공정과, 유기 격벽층(211) 상면 및 개구부(221a)의 벽면을 발액성으로 하는 발잉크화 공정과, 냉각 공정으로 구성한다.
즉, 기체(200)를 소정 온도, 예를 들면 70∼80℃ 정도로 가열하고, 그 다음에 친잉크화 공정으로서 대기 분위기 중에서 산소를 반응 가스로 하는 플라즈마 처리(O2 플라즈마 처리)을 행한다. 그 다음에, 발잉크화 공정으로서 대기 분위기 중에서 4불화메탄을 반응 가스로 하는 플라즈마 처리(CF4 플라즈마 처리)을 행한 후, 플라즈마 처리를 위해서 가열된 기재를 실온까지 냉각함으로써, 친액성 및 발액성이 소정 개소에 부여되는 것으로 된다.
또한, 이 CF4 플라즈마 처리에서는, 화소 전극(23)의 전극면(23c) 및 친액성 제어층(25)에 대해서도 다소 영향을 받지만, 화소 전극(23)의 재료인 ITO 및 친액성 제어층(25)의 구성 재료인 SiO2, TiO2 등은 불소에 대한 친화성이 부족하기 때문에, 친잉크화 공정에서 부여된 수산기가 불소기로 치환되지 않고, 친액성이 유지된다.
그 다음에, 정공 수송층 형성 공정에 의해서 정공 수송층(70)의 형성을 행한다(발광 기능층을 형성하는 공정). 이 정공 수송층 형성 공정에서는, 예를 들면 잉크젯법 등의 액적 토출법이나, 스핀 코팅법 등에 의해, 정공 수송층 재료를 전극면(23c)상에 도포한 후, 건조 처리 및 열처리를 행하여, 전극(23)상에 정공 수송층 (70)을 형성한다. 정공 수송층 재료를 예를 들면 잉크젯법으로 선택적으로 도포하는 경우에는, 우선, 잉크젯 헤드(도시 생략)에 정공 수송층 재료를 충전하고, 잉크젯 헤드의 토출 노즐을 친액성 제어층(25)에 형성된 개구부(25a)내에 위치하는 전극면(23c)에 대향시켜, 잉크젯 헤드와 기판(200)을 상대 이동시키면서, 토출 노즐로부터 1방울 당의 액량이 제어된 액적을 전극면(23c)에 토출한다. 다음에, 토출 후의 액적을 건조처리하고, 정공 수송층 재료에 함유되는 분산매나 용매를 증발시킴으로써, 정공 수송층(70)을 형성한다.
여기서, 토출 노즐로부터 토출된 액적은 친잉크 처리가 된 전극면(23c)상에서 퍼져서, 친액성 제어층(25)의 개구부(25a)내에 채워진다. 그 한편, 발잉크 처리된 유기 격벽층(221)의 상면에서는, 액적이 튕겨져서 부착하지 않는다. 따라서, 액적이 소정의 토출 위치로부터 벗어나서 유기 격벽층(221) 상면에 토출된다 해도, 그 상면이 액적으로 젖지 않고, 튕겨진 액적이 친액성 제어층(25)의 개구부(25a)내로 굴러 들어간다.
또한, 이 정공 수송층 형성 공정 이후는, 정공 수송층(70) 및 유기 발광층(60)의 산화를 방지하기 위해, 질소 분위기, 아르곤 분위기 등의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.
그 다음에, 발광층 형성 공정에 의해서 유기 발광층(60)의 형성을 행한다(발광 기능층(110)을 형성하는 공정). 이 발광층 형성 공정에서는, 예를 들면 잉크젯법에 의해, 발광층 형성 재료를 정공 수송층(70)상에 토출한 후, 건조처리 및 열처리를 행함으로써, 유기 격벽층(221)에 형성된 개구부(221a)내에 유기 발광층(60)을 형성한다. 이 발광층 형성 공정에서는 정공 수송층(70)의 재용해를 방지하기 위해, 발광층 형성 재료에 사용하는 용매로서, 정공 수송층(70)에 대하여 불용인 무극성 용매를 사용한다.
또한, 이 발광층 형성 공정에서는 잉크젯법에 의해 예를 들면 청색(B)의 발광층 형성 재료를 청색의 발광 영역에 선택적으로 도포하고, 건조 처리한 뒤, 마찬가지로 녹색(G), 적색(R)에 대해서도 각각 그 발광 영역에 선택적으로 도포하고, 건조 처리한다.
또한, 필요에 따라서, 상술한 바와 같이 유기 발광층(60)상에 전자 주입층을 형성해도 좋다.
그 다음에, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 음극층 형성 공정에 의해서 음극(50)의 형성을 행한다(제2 전극을 형성하는 공정). 이 음극층 형성 공정에서는, 예를 들면 이온 플레이팅법 등의 물리 막형성법에 의해 ITO를 막형성하여, 음극(50)으로 한다. 이때, 이 음극(50)에 대해서는, 유기 발광층(60)과 유기 격벽층(221) 상면을 덮는 것은 물론, 유기 격벽층(221)의 외측부를 형성하는 벽면에 대해서도 이것을 덮은 상태로 되도록 형성한다.
다음에, 도 9b, 도 9c에 나타내는 바와 같이, 음극 보호층(55), 완충층(210), 유기 밀착층(220), 및 가스 배리어층(30)을 순차 형성한다.
여기서, 도 10 및 도 11을 참조하여, 완충층(210), 유기 밀착층(220), 및 가스 배리어층(30)의 형성 방법에 대해서 상술한다.
또한, 도 10 및 도 11에서는, 기판(20)상에 회로부(11), 발광 기능층(110), 음극(50)이 형성되어 있는 것으로서 설명한다.
우선, 도 10a에 나타내는 바와 같이, 음극(50)상에 음극 보호층(55)을 형성한다. 그 음극 보호층(55)을 형성하는 방법으로는, 예를 들면, 플라즈마 CVD법, ECR 스패터법, 이온 플레이팅법 등의 고밀도 플라즈마 막형성법이 채용된다. 또한, 음극 보호층(55)은 유기 격벽층(221) 및 음극(50)을 완전히 피복하기 위해, 기체(200)의 외주부의 절연층(284) 위까지 형성한다. 그 음극 보호층(55)은 진공 분위기 하에서 형성되고, 그 압력은 0.1∼10Pa정도로 설정된다. 또한, 음극 보호층(55)의 가장 표면은 산소 플라즈마 처리 등에 의해 표면 에너지를 높여 둠으로써, 그 후의 완충층의 평탄성과 측면 단부의 저각도화가 하기 쉬워진다.
이와 같이 음극(50)과 음극 보호층(55)이 형성됨에 의해, 도 9a의 단면에 나타내는 구조가 형성된다.
다음에, 도 10b에 나타내는 바와 같이 기판(20)을 반전한 후에, 도 10c∼도 10e와 도 11a 및 도 11b에 나타내는 바와 같이, 진공 분위기 하의 스크린 인쇄법(도포 공정)을 행하여 완충층(210)을 형성한다(완충층 형성 공정).
완충층(210)을 도포하기 위한 재료는, 상기와 같이 에폭시 모노머／올리고머 재료에 경화제, 반응 촉진제가 혼합된 도포 재료가 채용된다. 이들 재료는 도포전에 혼합하고나서 사용되지만, 혼합 후의 점도로는 실온(25℃)에서 500∼20000mPa·s의 점도 범위인 것이 좋다. 이것보다도 점도가 낮은 경우에는, 스크린 메쉬(M)로부터의 액 흘림이나 유제층(Ma)으로의 스며나옴이 일어나고, 막두께 안정성이나 패터닝성이 나빠진다. 또한, 이것보다도 점도가 높은 경우에는, 평탄성이 나빠지기 때문에 메쉬 자국이 잔류하고, 또한 메쉬 이탈 시에 말려들어가는 기포가 크게 성장하기 때문에, 크래터상의 도포 누락이 발생하기 쉽고, 소포 공정 후에도 기포가 잔류하기 쉬워진다.
또한, 도포 재료의 점도로는, 바람직한 조건으로는, 상기 500∼20000mPa·s의 범위 중에서도 1000∼10000mPa·s의 범위인 것이 바람직하다. 점도가 10000mPa·s보다도 낮게 함으로써, 기포의 잔류를 더욱 억제할 수 있다. 또한, 1000mPa·s보다도 높게 함으로써, 스크린 인쇄 공정에서 기포가 터지기 어렵고, 또한, 크래터가 생기기 어렵게 된다. 이것에 의해서, 균일한 막을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 후술하는 바와 같이, 다크 스팟의 발생을 확실히 억제할 수 있다. 따라서, 도포 재료의 실온 점도를 상기와 같이 설정함으로써, 완충층의 형상 유지, 표면의 평탄화, 기포의 극미소화, 측면 단부의 저각도화를 확실히 실현할 수 있어, 다크 스팟의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 완충층(210)의 막두께는 평탄화와, 요철에 의해서 생기는 응력의 완화를 실현할 수 있도록 유기 격벽층(221)의 높이보다도 두껍게 할 필요가 있고, 예를 들면 3∼10㎛ 정도가 바람직하다. 이들 점도와 막두께 제어는 접촉각 α의 형성에도 영향을 주어, 30°이하를 달성하기 위해서도 중요하다. 응력은 없는 것이 바람직하지만, 조금 인장 응력이 생겨도 좋다. 막 밀도는 극력 응력을 적게 하기 위해서 비교적 밀도가 낮은 다공질의 막인 것이 바람직하고, 0.8∼1.8g／㎤이 적합하다.
다음에, 스크린 인쇄법에 대해서 설명한다.
스크린 인쇄법은 감압 진공 분위기 하에서 도포 형성이 가능한 방법이기 때문에, 비교적 중∼고점도의 도포액을 사용함을 특이점으로 하는 방식이다. 특히, 스크린 인쇄법은 스퀴지(도착 수단)(S)의 가압 이동에 의해 도출 제어가 간편하고, 스크린 메쉬(마스크)(M)를 사용하여 막두께 균일성 및 패터닝성이 뛰어난 이점을 갖는다.
우선, 도 10c에 나타내는 바와 같이, 스크린 메쉬(M)를 음극 보호층(55)상에 배치한다. 여기서, 스크린 메쉬(M)의 비도포부에는, 도포하지 않은 부분을 피복하는 발액성의 유제층(Ma)이 형성되어 있다.
또한, 스크린 메쉬(M)의 평면 형상은 도 6의 완충층 주연부(210E)를 파형상으로 형성하기 위한 형태가 형성된 것으로 되어 있다.
다음에, 10∼1000Pa 범위의 감압 진공 분위기를 유지하면서, 도 10d에 나타내는 바와 같이 스크린 메쉬(M)를 기판(20)상에 비접촉 상태로 배치한다. 그 후, 스크린 메쉬(M)의 일단부(유제층(Ma)상)에 경화전의 완충층(210)의 도포 재료(210a)를 필요량 디스팬서 노즐 등에 의해서 도출(적하)한다(마스크를 개재시켜 도포 재료를 기판상에 적하하는 공정).
다음에, 기판을 스크린 메쉬에 접촉시켜, 스퀴지(S)에 의해서 도포 재료(210a)를 기판(20)으로 압압하면서, 스크린 메쉬(M)의 다른 단부를 향하여 이동시킨다(기판과 상기 도착 수단을 상대 이동). 이것에 의해, 도포 재료는 스크린 메쉬(M)의 패턴에 따라 음극 보호층(55)상에 순간적으로 전사되어, 도포막(210b)이 도포 형성된다(도포막을 형성하는 공정). 이러한 스크린 인쇄법에서는, 진공 분위 기에서 행해진다. 또한, 음극 보호층(55)을 형성한 뒤부터, 대기압 분위기로 돌리지 않고, 진공 분위기에서 행한다.
다음에, 도 10e에 나타내는 바와 같이 스크린 메쉬(M)를 기판(20)상의 도포막(210b)으로부터 박리한다(마스크를 도포막으로부터 박리하는 공정). 여기서, 스크린 메쉬(M)를 도포막(210b)으로부터 박리할 때에는, 기판(20)에 대해서 스크린 메쉬(M)를 기울이면서 박리한다. 이와 같이 함으로써, 스크린 메쉬의 박리 시에 생기는 기판에 걸리는 힘을 선상으로 분산시키기 때문에 밀착력이 약한 전극(음극)이 박리하는 것을 억제하여, 균일한 도포막(210b)이 형성된다. 이것에 의해서, 열경화 공정 후에 형성된 완충층(210)의 표면의 평탄화가 가능해진다.
또한, 스크린 메쉬(M)는 가요성 판체여도 좋다. 이 경우에는, 스크린 메쉬(M)가 도포막(210b)에 접촉하는 접촉면과, 도포막(210b)의 노출면의 경계 근방에서, 스크린 메쉬(M)를 만곡시키면서 박리하는 것이 가능해진다. 이것에 의해서, 스크린 메쉬의 박리 각도를 극력 작게 억제하면서, 마스크와 도포막의 박리 속도를 안정시켜 박리할 수 있다.
상기와 같이, 도 10c∼도 10e에 나타내는 처리를 행함에 의해, 완충층(210)의 도포 재료의 도포 공정이 종료하게 된다.
다음에, 도 11a에 나타내는 바와 같이, 질소 가스 분위기(불활성 가스 분위기)에서, 소포 공정을 행한다.
여기서, 질소 가스 분위기라 함은 앞의 진공 분위기에서의 스크린 인쇄법을 행한 뒤에, 진공 분위기로 유지되어 있는 밀폐 공간내(예를 들면, 진공 챔버내)에 질소 가스를 봉입함으로써 형성되는 분위기를 의미한다. 이것에 의해, 도포막(210b)이 대기 중의 수분의 취입에 의해 흡습하지 않는다. 또한, 본 공정에서의 질소 가스 분위기 압력은 스크린 인쇄법을 행했을 때의 압력보다도 높게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 질소 가스 분위기는 50000∼110000Pa의 압력으로 설정되어 있다. 이와 같이 하면, 스크린 인쇄법 시에 도포막(210b)내에 혼입한 기포내의 압력과 질소 가스 분위기의 압력 사이에 차이가 생겨, 기포가 극소화한다.
다음에, 도 11b에 나타내는 바와 같이, 열경화 공정을 행한다.
그 경화 공정은 소포 공정과 동일한 질소 가스(또는 건조 공기) 분위기 압력 하에서 도포막(210b)에 60∼100℃의 가열 처리를 함으로써 행해진다. 이러한 경화 공정을 행함에 의해, 경화 전의 완충층(210b)에 포함되는 에폭시 모노머／올리고머 재료와, 경화제, 반응 촉진제가 반응하여, 에폭시 모노머／올리고머가 삼차원 가교하여, 폴리머의 에폭시 수지(210)가 형성된다. 또한, 가열 처리를 행함에 의해, 이러한 경화 현상이 생길 뿐만 아니라, 완충층(210)의 측면 단부의 형상이 용융(연화)한다. 이러한 가열 처리가 행해짐으로써, 측면 단부가 접촉각α(도 5 참조)를 가지게 된다.
다음에, 도 11c에 나타내는 바와 같이, 기판(20)을 반전(反轉)하여, 유기 밀착층(220)을 완충층(210)의 표면에 형성한다. 구체적으로는, 산소 가스와 아르곤 등의 불활성 가스를 혼합하여 발생시킨 감압 플라즈마 분위기에 완충층(210)의 표면을 폭로함으로써, 그 완충층(210)의 표면이 산화한 산화층이 형성된다.
구체적인 막형성 조건으로는 고밀도 플라즈마 발생 장치를 이용하고, 산소 가스：아르곤 가스＝1：4의 비로 혼합하여, 진공도 0.6Pa, 폭로 시간 30초간으로 하고 있다.
이러한 산화층이 형성됨에 의해, 완충층(210)의 표면의 세정도 행해진다.
이와 같이 완충층(210)과 유기 밀착층(220)이 형성됨에 의해, 도 9b의 단면에 나타내는 구조가 형성된다.
다음에, 도 11d에 나타내는 바와 같이, 가스 배리어층(30)을 유기 밀착층(220)의 표면에 형성한다.
가스 배리어층(30)의 막두께는, 상기와 같이 300∼700nm의 범위로 설정되고, 본 실시 형태에서는 400nm로 하고 있다. 가스 배리어층(30)은 0.1∼10Pa 분위기의 감압 고밀도 플라즈마 막형성법 등에 의해 형성되는 규소 화합물이고, 주로 규소 산화물 또는 규소산질화물, 규소질화물로 되는 투명한 박막이 바람직하다. 또한, 작은 분자의 수증기를 완전히 차단하기 위해 치밀성을 갖게 하고, 막밀도는 2.3g／㎤ 이상인 것이 바람직하다.
가스 배리어층(30)의 구체적인 형성 방법으로는, 적합하게는 저온에서 치밀한 막을 형성할 수 있는 고밀도 플라즈마 막형성법인 플라즈마 CVD 법이나 이온 플레이팅법, ECR 플라즈마 스패터법을 사용하여 형성한다. 이들 방법은 양산성을 고려하여 적시 선택되지만, 대면적에서의 플라즈마 균일성의 관점에서는, 이온 플레이팅법을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 고밀도 플라즈마 막형성법에 의한 형성 공정은 100nm를 막형성 단위로 하는 막형성 공정과, 냉각 공정을 반복함에 의해서 행한다. 예를 들면, 400nm의 막두께를 일괄하여 막형성하는 경우에는, 막형성 장치내에 발생하는 플라즈마의 복사열이 가해져, 이것이 축적됨으로써 발광 기능층의 열화 원인으로 된다. 이것에 대해서, 100nm 막형성 후에 냉각하고, 재차 100nm 막형성 후에 냉각하고 그 후에 100nm를 더 막형성하는 순서로 막형성 공정과 냉각 공정을 반복함에 의해서, 열에 의한 발광 기능층의 열화를 억제하면서, 가스 배리어층(30)을 형성할 수 있다.
이와 같이 규소 화합물로 이루어지는 가스 배리어층(30)이 형성됨으로써, 가스 배리어층(30)은 결함이 없는 치밀한 층으로 되어 산소나 수분에 대한 배리어성이 보다 양호하게 된다. 또한, 가스 배리어층(30)은 막밀도 2.3∼3.0g／㎤의 막질을 갖는 것이 바람직하다. 이상과 같이, 가스 배리어층(30)이 형성됨에 의해, 도 9c의 단면에 나타내는 구조가 형성된다.
다음에, 도 11e에 나타내는 바와 같이, 가스 배리어층(30)상에 접착층(205)과 표면 보호 기판(206)으로 되는 보호층(204)을 마련한다. 접착층(205)은 디스펜서나 슬릿 코트법 등에 의해 가스 배리어층(30)상에 거의 균일하게 도포되고, 그 위에 표면 보호 기판(206)이 접합된다.
이와 같이 가스 배리어층(30)상에 보호층(204)을 마련하면, 표면 보호 기판(206)이 내압성이나 내마모성, 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등의 기능을 가지고 있음에 의해, 유기 발광층(60)이나 음극(50), 더욱이 가스 배리어층도 이 표면 보호 기판(206)에 의해서 보호할 수 있고, 따라서 발광 소자의 장기 수명화를 도모할 수 있다.
또한, 접착층(205)이 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 발휘하므로, 외부로부터 기계적 충격이 가해진 경우에, 가스 배리어층(30)이나 이 내측의 발광 소자로의 기계적 충격을 완화하여, 이 기계적 충격에 의한 발광 소자의 기능 열화를 방지할 수 있다.
이상과 같이 하여, 유기 EL 장치(1)가 형성된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 톱 에미션형의 유기 EL 장치(1)를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 바텀 에미션형에도, 또한, 양측으로 발광광을 출사하는 타입의 것에도 적용할 수 있다.
또한, 바텀 에미션형, 또는 양측으로 발광광을 출사하는 타입의 것으로 한 경우, 기체(200)에 형성하는 스위칭용 TFT(112)나 구동용 TFT(123)에 대해서는, 발광 소자의 바로 아래가 아니라, 친액성 제어층(25) 및 유기 격벽층(221)의 바로 아래에 형성하도록 하여, 개구율을 높이는 것이 바람직하다.
또한, 유기 EL 장치(1)에서는 본 발명에서의 제1 전극을 양극으로서 기능시키고, 제2 전극을 음극으로서 기능시켰지만, 이들을 역으로 하여 제1 전극을 음극, 제2 전극을 양극으로서 각각 기능하도록 구성해도 좋다. 다만, 그 경우에는, 유기 발광층(60)과 정공 수송층(70)의 형성 위치를 바꾸도록 할 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서의 유기 EL 장치(1)에서는, 완충층(210)을 형성하는 공정은 에폭시계의 모노머／올리고머 재료와 경화제를 갖는 도포 재료를, 진공 분위기 하에서 용매를 사용하지 않고 도포하는 도포 공정과, 도포 재료를 경화시켜 완충층(210)을 형성하는 열경화 공정을 포함하고 있으므로, 에폭시계의 모노머／올리고머 재료와 경화제를 열경화 공정에 의해서 경화시켜 완충층(210)을 형성할 수 있다.
여기서, 도포 공정은 진공 분위기 하에서 행해지므로, 수분이나 산소가 제거된 분위기에서 도포 공정이 행해지게 되어, 완충층(210)내에 수분이나 산소가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 그 도포 공정은 용매를 사용하지 않고 행해지므로, 완충층(210)내에 용매가 잔류하지 않는다. 따라서, 완충층(210)중에는 수분이나 산소가 거의 잔류하지 않고, 또한, 용매 분자가 존재하지 않기 때문에, 이들이 유기 발광층(60)이나 음극(50)으로 침입함에 기인하는 발광 특성의 저하나 발광 수명의 단수명화, 비발광 영역 등의 발생을 억제할 수 있다. 특히, 고분자 재료로 되는 유기 발광층(60)을 가진 유기 EL 장치에 적용하는 것이 바람직하다. 저분자 재료로 이루어지는 유기 발광층(60)을 가진 유기 EL 장치에서, 일반적으로 유기 발광층(60)은 예를 들면 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄과 같은 LUMO 레벨이 3.0eV로부터 3.5eV인 전자 수송성의 유기 재료로 구성되고, 음극으로는 마그네슘 등 일함수가 3.5eV 정도인 재료가 사용된다. 한편, 고분자 재료로 이루어지는 유기 발광층(60)을 가진 유기 EL 장치에 사용되는 고분자 발광 재료의 LUMO 레벨은 같은 발광색의 저분자 발광 재료에 비해서 1.0eV 정도 낮다. 따라서, 고분자 발광 재료로는 저분자 발광 재료의 경우와 비교하여, 음극으로서 일함수가 비교적 낮고, 즉, 반응성이 높은 재료를 사용할 필요가 있다. 본 발명을 적용함에 의해, 반응성이 높은 음극을 사용한 경우라도, 용매 분자가 음극과 반응하지 않기 때문에, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 열경화 공정에서는 모노머／올리고머 재료를 경화제에 의해 경화시키므로, 모노머나 올리고머가 가교하여, 고분자 유기 재료(폴리머)로 이루어지는 완충층(210)을 형성할 수 있다.
또한, 열경화 공정에서는, 경화전의 도포막(210b)에 열처리가 행해지므로, 도포 재료를 경화시켜 완충층(210)을 형성할 뿐만 아니라, 완충층(210)의 주변부를 열에 의해서 용융(연화)시켜, 완충층(210)의 측면 단부에 경사부를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 완충층(210) 위쪽에 형성되는 가스 배리어층(30)이 완충층(210)의 형상에 따라 완만하게 형성되므로, 가스 배리어성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이러한 제조 방법에 의해서 적층 형성된 가스 배리어층(30)과 완충층(210)의 총 두께는 종래보다도 얇게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 유기 EL 장치에서는 후막화를 행하지 않고, 박막의 밀봉 구조를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 모노머／올리고머 재료로서 에폭시계 재료를 채용하고 있고, 그 분자량이 3000 이하로 되어 있다. 이것에 의해, 열경화 공정에 의해서 에스테르 결합에 의해 경화시켜 완충층(210)을 형성할 수 있다.
또한, 이와 같이 에폭시계 재료를 채용함에 의해, 저온 경화 공정에 의해서 저분자의 모노머로부터 용이하게 내수성이 높은 폴리머 피막을 형성할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 유기 용매로 점도를 내려서 희석한 액체 재료를 도포하여 완충층을 형성할 필요가 없어져, 잔류 용매에 의한 영향을 배제할 수 있다. 또한, 에폭시계 재료에서는 모노머／올리고머 재료를 저점도 상태로 도포 형성할 수 있다. 한편, 종래까지 완충층(210)의 재료로서 사용되어 온 아크릴계 재료는 모노머 상태에서는 유해성이나 위험성, 흡수성이 높고 또한 경화 시의 수축이 크기 때문에, 폴리머 상태의 원료로 할 필요가 있어, 유기 용제를 사용하지 않고 소망한 점도로 하는 것은 곤란하였다. 이것에 대해서, 에폭시계 재료에서는, 막의 수축을 억제하면서 저점도의 모노머／올리고머 재료로 조정을 할 수 있어, 용이하게 막을 형성할 수 있다.
또한, 경화제로는 산무수물 재료를 채용하는 것이 바람직하고, 알콜류의 반응 촉진제를 조합함으로써 저온 경화가 가능하고, 그 산무수물을 사용하여 에폭시계의 모노머／올리고머를 경화하면 고밀도의 에스테르 결합이 행해져서, 표면 에너지가 높은 접착성, 내열성, 내수성이 뛰어난 고분자 유기 재료로 이루어지는 완충층(210)을 형성할 수 있다.
또한, 도포 공정은 진공 분위기에서의 스크린 인쇄법을 이용하고 있으므로, 스크린 메쉬에 의해 도포 재료를 음극 보호층(55)상에 고정밀한 패턴 도포 형성을 할 수 있다. 이것에 의해, 밀봉 폭이 좁은 좁은 프레임 구조에서도, 측면으로부터의 산소나 수분의 침입에 기인하는 유기 발광층(60) 및 음극(50)으로의 데미지를 억제할 수 있다.
또한, 완충층(210)의 표면이 평탄화됨에 의해, 그 위쪽에 형성되는 가스 배리어층(30)은 균일한 막질로 되어, 결함이 없는 균일한 가스 배리어층(30)을 형성할 수 있다.
또한, 스크린 인쇄법에서, 스크린 메쉬(M)를 기울이면서 도포막(210b)으로부터 박리하므로, 음극(50)에 데미지를 주지 않고 균일한 도포막(210b)을 형성할 수 있다. 또한, 열경화 후에 형성된 완충층(210)의 표면에 평탄화를 행할 수 있다.
또한, 도포 공정보다도 높은 압력의 불활성 가스 분위기에서 행하는 소포 공정을 갖고 있으므로, 불활성 가스 분위기의 외압에 의해서, 접촉 가중(加重)을 행하지 않아도 완충층(210)에 압력을 부여할 수 있다. 이에 의하여, 진공 상태의 기포를 극미소하게 할 수 있다. 또한, 이와 같이 가압되어 극미소로 된 기포의 내부에는, 거의 가스가 존재하지 않아, 유기 발광층(60)이나 음극(50)에 영향을 주지 않는다. 또한, 완충층(210)내에서 기포가 극미소로 되어 있으므로, 완충층(210)의 표면은 평탄성을 가진 것으로 된다. 또한, 기포가 파괴되어 생기는 크래터상의 도포 누락부가 완충층(210)의 표면에 형성되는 경우도 없다.
또한, 스크린 인쇄법에 의해서 형성되는 완충층(210)은 그 주연부(210E)가 파형상으로 형성되어 있으므로, 직선상의 경우와 비교하여, 완충층 형성 영역(210AR)의 주연 길이를 길게 할 수 있다. 이것에 의해서, 완충층(210)의 상층막인 가스 배리어층(30)과의 밀착력을 향상시킬 수 있고, 또한, 완충층 주연부(210E)에서 완충층(210)의 응력을 분산시킬 수 있다. 또한, 완충층(210)의 막 강도를 향상시킬 수 있어, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 이러한 파형상은 스크린 인쇄법의 마스크 형상에 의해서 소망대로 규정할 수 있으므로, 파형상을 형성하기 위한 공정이 증가함 없이, 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 도포 재료의 실온 점도는 500∼20000mPa·s의 범위이므로, 스크린 인쇄법을 용이하게 행할 수 있다. 따라서, 완충층(210)의 형상 유지를 용이하게 실현할 수 있고, 완충층(210)의 표면을 용이하게 평탄화할 수 있고, 또한, 기포의 극 미소화를 실현할 수 있다.
또한, 특히 도포 재료의 실온 점도를 1000∼10000mPa·s의 범위로 함으로써, 완충층의 형상 유지, 표면의 평탄화, 기포의 극미소화, 측면 단부의 저각도화를 확실히 실현할 수 있어, 다크 스팟의 발생을 억제할 수 있다. 여기서, 완충층(210)의 막두께를 3∼10㎛로 하고 있으므로, 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 완충층(210)과 가스 배리어층(30) 사이에, 완충층(210)보다도 산소 원자량이 많아 표면 에너지가 높은 유기 밀착층(220)을 형성하고 있으므로, 완충층(210)의 표면에 대한 세정 효과가 얻어지고, 완충층(210)과 가스 배리어층(30) 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 가스 배리어층(30)의 박리를 억제하여, 유기 EL 장치(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 완충층(210)의 측면 단부의 각도가 30°이하로 형성되어 있으므로, 완충층(210) 상층측에 가스 배리어층(30)을 형성했을 때에, 가스 배리어층(30)을 균일한 막두께로 막형성할 수 있다. 이것에 의해, 완충층(210)에 대한 가스 배리어성을 확실히 얻을 수 있다.
이러한 측면 단부의 각도를 30°이하로 하기 위해서는 상기의 경화 공정으로서 열처리를 함에 의해서 행해진다. 이것에 의해, 완충층(210)의 주변부를 열에 의해서 용융(연화)시켜, 완충층(210)의 측면 단부에 30°이하의 경사부를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 완충층(210)의 위쪽에 형성되는 가스 배리어층(30)이 완충층(210)의 형상에 따라 완만하게 형성되므로, 완충층의 열신축에 대해서도 파괴되지 않아, 측면의 가스 배리어성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 음극(50)과 완충층(210) 사이에, 음극 보호층(55)을 형성하고 있으므로, 경도 및 표면 에너지가 높은 음극 보호층(55)에 의해서, 그 후에 형성되는 완충층 프로세스의 스크린 메쉬 접촉으로부터 음극(50)을 보호하고, 재료의 젖음성을 향상시킴으로써 평탄성과 측면 단부의 접촉각을 저각도화, 완충층과의 접착성을 향상시킬 수 있다.
(유기 EL 장치의 제2 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 유기 EL 장치에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 앞의 제1 실시 형태와 동일한 구성에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
도 12는 본 실시 형태의 유기 EL 장치의 단면 구조를 나타내는 모식 단면도이다. 도 12에서는 RGB의 각 화소 영역만을 나타내고 있지만, 실제로는 도 3이나 도 4와 같이 복수의 화소 영역이 유기 EL 장치에서의 실발광 영역(4)의 전면에 형성되어 있는 것으로 한다.
본 실시 형태는 유기 발광층으로서 백색으로 발광하는 백색 유기 발광층(60W)을 채용한 것, 및, 표면 보호 기판으로서 칼라 필터 기판을 채용한 것이, 앞의 제1 실시 형태와 다르다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 유기 EL 장치(1A)에서는, 백색으로 발광하는 백색 유기 발광층(60W)을 발광 기능층(110)으로서 구비하고 있다. 또한, 제1 실시 형태와 같이 RGB로 형성하여 분리할 필요가 없으므로, 유기 격벽층(221)을 넘어 각 화소 전극(23)상에 형성되어 있어도 좋다.
또한, 칼라 필터 기판(207)은 기판 본체(207A)상에 적색 착색층(208R), 녹색 착색층(208G), 청색 착색층(208B), 및 블랙 매트릭스(209)가 형성된 것이다. 또한, 착색층(208R,208G,208B), 및 블랙 매트릭스(209)의 형성면은 기판(2)을 향해 대향하여 배치되어 있기 때문에, 이들은 접착층(205)에 접촉하여 고정되어 있다. 또한, 기판 본체(207A)의 재질은 제1 실시 형태의 표면 보호 기판(206)과 동일한 것이 채용된다.
또한, 착색층(208R,208G,208B)의 각각은 화소 전극(23)상의 백색 유기 발광층(60W)에 대향하여 배치되어 있고, 그 백색 유기 발광층(60W)의 발광광은 착색층(208R,208G,208B)의 각각을 투과함으로써, 적색광, 녹색광, 청색광의 각색광을 관찰자측으로 출사하도록 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 유기 EL 장치(1A)에서는 백색 유기 발광층(60W)의 발광광을 이용하고, 또한, 복수색의 착색층(208)을 가진 칼라 필터 기판(207)에 의해서 칼라 표시를 행하도록 되어 있다.
또한, 착색층(208R,208G,208B)과 백색 유기 발광층(60W)의 거리는 백색 유기 발광층(60W)의 발광광이 대향하는 착색층에만 출사하도록, 가능한 한 짧은 거리가 요구된다. 이것은, 그 거리가 긴 경우에는, 백색 유기 발광층(60W)의 발광광이 인접하는 착색층에 대해서 출사될 가능성이 높아지기 때문이며, 이것을 억제하기 위해서 그 거리를 짧게 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는 가스 배리어층(30)이나 완충층(210)에 의해서, 박막의 밀봉 구조를 실현하고 있다. 도 12에서는 절연층(284)의 표면으로부터 칼라 필터 기판(207)까지의 간격(T)을 15㎛ 정도로 실현하고 있다. 따라서, 백색 유기 발광층(60W)과 착색층(208R,208G,208B)의 거리는 짧은 것으로 되어 있다. 이것에 의해, 백색 유기 발광층(60W)의 발광광은 대향하는 착색층에만 출사하는 것으로 되어, 인접하는 착색층으로 발광광이 새어 버리는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해 혼색을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 단색의 백색 유기 발광층(60W)을 이용하고 있으므로, RGB 마다 유기 발광층을 형성하여 분리할 필요가 없다. 구체적으로는, 저분자계의 백색 유기 발광층을 형성하는 마스크 증착 공정이나, 고분자계의 백색 유기 발광층을 형성하는 액적 토출 공정 등에서, 1종류의 백색 유기 발광층을 1공정으로 형성하는 것만으로 좋기 때문에, RGB 마다의 유기 발광층을 형성하여 분리하는 경우와 비교하여 제조 공정이 용이하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 백색 유기 발광층(60W)이 착색층(208R,208G,208B)의 각각에 발광광을 조사하는 것으로 되어 있지만, 백색 유기 발광층(60W) 대신에, 제1 실시 형태와 같은 RGB의 각색 유기 발광층(60R,60G,60B)을 채용해도 좋다. 이 경우, 같은 색의 착색층과 유기 발광층을 대향 배치시킨 구성으로 된다. 이 구성에서는 착색층(208R,208G,208B)에 의해서, 각색 유기 발광층의 발광광의 색보정을 행할 수 있다.
(유기 EL 장치의 제3 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 유기 EL 장치에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 앞의 제1 및 제2 실시 형태와 동일 구성에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
도 13은 본 실시 형태의 유기 EL 장치의 단면 구조를 나타내는 모식 단면도이다. 도 13에서는, RGB의 각 화소 영역만을 나타내고 있지만, 실제로는 도 3이나 도 4와 같이 복수의 화소 영역이 유기 EL 장치에서의 실발광 영역(4)의 전면에 형성되어 있는 것으로 한다.
본 실시 형태는 저분자계의 발광 기능층(300)을 채용한 것이, 앞의 제1 및 제2 실시 형태와 다르다. 또한, 본 실시 형태의 유기 EL 장치(1B)는 칼라 필터 기판(207)에 대해서 저분자계 백색 발광 소자의 백색광을 조사하도록 되어 있다. 따라서, 착색층(208R,208G,208B)에 의해서, 칼라 표시를 행하도록 되어 있다.
다음에, 화소 전극(23) 및 음극(50)에 의해서 협지되는 저분자계 발광 기능층의 구성에 대해서 설명한다. 또한, 화소(RGB)의 각각에서는, 저분자계 발광 기능층의 구성은 동일하게 되어 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 저분자계 발광 기능층(300)은 화소 전극(23)으로부터 음극(50)을 향하여, 다량체 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 유기 발광층(303), 전자 주입층(304), 전자 주입 버퍼층(305)이 차례차례 적층된 구성으로 되어 있다.
여기서, 다량체 정공 주입층(301)은 트리아릴아민(ATP)을 포함하는 것이며, 정공 수송층(302)은 TPD(트리페닐디아민)계로 이루어지는 것이다.
또한, 유기 발광층(303)은 스티릴아민계 발광층(호스트)과 안트라센계 도펀트를 함유하여 구성되는 청색의 유기 발광층이나, 스티릴아민계 발광층(호스트)과 루브렌계 도펀트를 함유하여 구성되는 황색의 유기 발광층 등을 포함하여 형성되어 있다.
또한, 전자 주입층(304)은 알루미늄퀴놀리놀(Alq3)층이고, 전자 주입 버퍼층(305)은 LiF(불화리튬)이다.
또한, 음극(50)은 MgAg 등의 합금과 ITO가 적층되어 되는 것이다.
상기의 각 유기층(301∼305)의 재료 및 LiF는 가열 보트(도가니)를 사용한 진공 증착법으로 순차 형성된다. 또한, 음극(50)의 형성에 대해서는, 금속계 재료에 대해서는 진공 증착법을 채용하고, ITO 등의 산화물 재료에 대해서는 ECR 스패터법이나 이온 플레이팅법, 대향 타겟 스패터법 등의 고밀도 플라즈마 막형성법을 채용한다.
이러한 유기 EL 장치(1B)에서는, 화소 전극(23)을 색마다 패터닝하면, 저분자계 발광 기능층(300) 및 음극을 형성하여 분리할 필요가 없고, 고정밀도가 요구되는 마스크 증착을 행할 필요가 없다.
다음에, 음극(50)의 위쪽에 형성되는 층 막에 대해서 설명한다.
음극(50)의 위쪽에는 음극 보호층(55)이 형성되어 있다. 그 음극 보호층(55)은 ECR 스패터법이나 이온 플레이팅법 등의 고밀도 플라즈마 막형성법에 의해서 형성된다. 재질은 투명성이나 밀착성, 내수성을 고려하여 규소산질화물 등의 규소 화합물이 바람직하다. 또한, 형성 전에는 산소 플라즈마 처리에 의해서 밀착성을 향상시키면 전극과의 밀착성이 향상하고, 발광 얼룩이 저감한다. 경화 전의 유기 완충층의 침투를 막는 것도 목적으로 하고 있고, 막두께는 100nm 이상이 바람 직하다.
또한, 음극 보호층(55) 위쪽에는 유기 완충층(210)이 형성되어 있다. 그 유기 완충층(210)의 경화전의 원료 주성분으로는 감압 진공 하에서 도포 형성하기 위해, 유동성이 뛰어나고 용매와 같은 휘발 성분을 갖지 않는 유기 화합물 재료일 필요가 있고, 바람직하게는 에폭시기를 갖는 분자량 3000 이하의 에폭시 모노머/올리고머이다(모노머의 정의：분자량 1000 이하, 올리고머의 정의：분자량 1000∼3000). 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 올리고머나 비스페놀 F형 에폭시 올리고머, 페놀 노볼락형 에폭시 올리고머, 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸-3',4'-에폭시시클로헥센카복실레이트, ε-카프로락톤 변성 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카복실레이트 등이 있고, 이들이 단독 또는 복수 조합하여 사용된다.
또한, 에폭시 모노머／올리고머와 반응하는 경화제로는, 전기 절연성이 뛰어나고 또한 강인하며 내열성이 뛰어난 경화 피막을 형성하는 것이 좋고, 투명성이 뛰어나고 또한 경화의 편차가 적은 부가 중합형이 좋다. 예를 들면, 3－메틸－1,2,3,6－테트라히드로무수프탈산, 메틸-3,6-엔도메틸렌-1,2,3,6-테트라히드로무수프탈산, 1,2,4,5-벤젠테트라카복실산 2무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실산 2무수물 등의 산무수물계 경화제가 바람직하다. 이들의 경화는 60∼100℃의 범위의 가열로 행해지고, 그 경화 피막은 규소산질화물과의 밀착성이 우수한 에스테르 결합을 가진 고분자로 이루어진다.
또한, 산무수물의 개환을 촉진하는 경화 촉진제로서 방향족 아민이나 알콜류, 아미노페놀 등의 비교적 분자량이 높은 것을 첨가함으로써 저온 또한 단시간에 서의 경화가 가능해진다.
이들 원료마다의 점도는 1000∼10000mPa·s(실온)가 바람직하다. 이유는, 도포 직후에 유기 발광층에 침투하여 다크 스팟이라고 불리는 비발광 영역을 발생 시키지 않고, 또한 막두께를 3∼10㎛이하로 하기 위해서이다. 이 막두께로 억제함으로써, 칼라 필터 기판(207)을 유기 발광층(303)에 보다 근접시킬 수 있기 때문에, 인접하는 착색층으로 광이 새지 않고, 발광 영역을 넓게 잡을 수 있다. 또한, 이들 원료를 배합한 완충층 재료의 점도도, 1000mPa·s이상(실온)이 아니면 안된다. 이들 재료는 60∼100℃의 범위에서 가열함으로써 경화시킨다. 이 시점의 문제로서, 가열 직후에 반응이 개시될 때까지 일시적으로 점도가 저하한다. 이때, 유기 완충층(210)을 구성하는 재료가 음극 보호층(55)이나 음극(50)을 투과하여 Alq3에 도달함으로써, 다크 스팟을 발생한다. 그래서, 어느 정도까지 경화가 진행될 때까지는 저온에서 방치하고, 어느 정도 고점도화했을 때에 온도를 올려서 완전 경화시키는 편이 보다 바람직하다. 또한, 양이온 방출 타입의 광중합 개시제를 첨가하여 가열을 하기 전에 10mW／㎠ 이하의 저조도(低照度)로 부분적으로 경화하여 점도의 저하를 막아도 좋다. 그러나, 광중합 개시제는 착색하는 것이 많기 때문에, 바텀 에미션 용도로 한정된다.
또한, 다크 스팟을 발생시키지 않기 위해서, 완충층 재료의 주성분(예를 들면 70중량％ 이상)은 1000mPa·s이상인 것이 바람직하다. 이유로서, 저점도 성분이 많이 혼입되어 있으면 경화할 때의 가열에 의해 경화전에 유기 발광층으로 침투 하여 다크 스팟을 발생시키기 때문이다.
또한, 본 실시 형태에서는 음극(50)이나 가스 배리어층(30)과의 밀착성을 향상시키는 실란 커플링제가 완충층(210)에 함유되어 있다.
특히, 저분자계의 유기 발광층(303)의 경우에는, 완충층(210)의 재료 중에 실란 커플링제를 혼합, 또는, 실란 커플링제에 의한 층을 추가하고, 음극 보호층을 더 추가하고 있다. 또한, 실란 커플링제 단독에 의한 층은 막 강도가 약한 문제가 있기 때문에, 완충층(210)에 의해서 막 강도를 보충하여, 음극 보호층(55)의 핀홀로의 침투를 실란 커플링제가 막도록, 완충층(210)의 재료에 실란 커플링제를 혼합한 편이 바람직하다.
실란 커플링제는 SiO2, SiON, SiN와의 공유결합이 생기므로, 음극 보호층이나 가스 배리어층, 유리 기판 등과의 밀착성이 향상한다(알루미늄 등의 금속과도 반응한다.). 실란 커플링제로는 에폭시실란이 바람직하다. 에폭시실란은 완충층 원료의 경화제 성분(산무수물계 경화제)과도 반응하므로 바람직하다.
또한, 주제／경화제／경화 촉진제의 조성은 40∼45／40∼45／10∼20인 것이 바람직하다(저분자·고분자 발광 소자에 공통). 이와 같이 하면, 미경화 성분이 10∼20％(완충층 원료내의 미반응 에폭시기를 100％으로 한 경우, 경화 후의 미반응 에폭시기 잔류 비율：FTIR의 에폭시기 흡수 피크 강도차로 비교 가능)으로 되어, 미경화 성분에 의한 발광 기능층으로의 침투에 의한 열화를 방지할 수 있다.( 20％ 이하로 되면 완전 경화라 부른다.)
또한, 경화제 기(산무수물, 아민)가 재료의 조성으로서 잔류하고 있어, 미경화 비율은 10％ 전후(원료 중의 디카복실산 무수물기를 100％로 한 경우, 경화 후의 미반응 산무수물기 잔류 비율)이다. 이 정도를 완성한 막 중에 잔류시키면, 경화시의 수축이 적고, 응력을 완화하는 유연성을 갖기 때문에 유기 EL 소자로의 데미지를 미연에 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.
특히, 점도가 낮은 원료가 저분자 발광 소자의 재료를 용해하기 때문에(예를 들면 Alq3를 용해할 우려가 있음), 저분자 발광 소자에 대해서는 고점도의 원료를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 고분자 발광 소자의 경우는 이러한 문제가 없다. 각 원료의 분자량을 올려서 점도를 올리면 개선할 수 있다. 저분자 발광 소자의 경우의 바람직한 점도(혹은 분자량)의 범위는 3000mPa·s∼8000mPa·s(실온 시)의 범위이고, 스크린 인쇄 시의 막두께(5㎛ 전후)와 도포면의 평탄성을 양립할 수 있다.
또한, 실란 커플링제 이외에도, 이소시아네이트 화합물 등의 포수(捕手)제, 경화 시의 수축을 막는 미립자 등의 첨가제가 완충층(210)에 혼입되어 있어도 좋다.
또한, 유기 완충층(210)의 위쪽에는, 가스 배리어층(30)이 형성되어 있다. 그 가스 배리어층(30)의 형성 방법으로는, ECR 스패터법이나 이온 플레이팅법 등의 고밀도 플라즈마 막형성법이 채용된다. 재질은 투명성이나 가스 배리어성, 내수성을 고려하여 규소산질화물 등의 규소 화합물이 바람직하다. 또한, 형성 전에는 산 소 플라즈마 처리에 의해서 밀착성을 향샹시키면 신뢰성이 향상한다. 막두께는 200nm 이하에서는 유기 완충층의 표면 및 측면 피복이 부족하기 때문에, 300nm이상이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 유기 EL 장치(1B)에 의하면, 음극 보호층(55)은 규소산질화막이고, 완충층(210)은 에폭시계 화합물과 실란 커플링제를 함유하고 있으므로, 전자 주입층(304)에서의 다크 스팟의 발생을 방지할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.
본 실시예에서는, (1)다크 스팟 발생수에 관한 실험, (2)다크 스팟 발생 시간에 관한 실험, (3)음극 변질 시간에 관한 실험, (4)완충층 주연부의 형상과 비발광 영역의 유무를 확인하는 실험, (5)완충층 도포 재료의 점도 및 완충층의 막두께와, 초기 다크 스팟 발생수에 관한 실험, (6)가스 배리어층의 막두께와 다크 스팟의 유무를 확인하는 실험, 및 (7)완충층의 재료로서 실란 커플링제를 사용한 경우의 다크 스팟의 유무를 확인하는 실험의 7개의 실험 결과에 대해서 설명한다.
[표 1]
| 완충층 형성방법 다크 스팟 발생수 | 밀봉층 구성 | 다크 스팟 발생수 60℃ 90%RH 600시간 | ||||
| 전극 보호층 | 완충층 | 기포수 | 가스배리어층 | |||
| A | 진공 도포 + 질소치환 소포(消泡) + 질소치환 60℃ 경화 | SiON 100nm | 에폭시 10㎛ | 0 | SiON 200nm | 없음 |
| B | 대기 도포 + 대기 60℃ 경화 | SiON 100nm | 에폭시 10㎛ | 100이상 | SiON 200nm | 100개 이상 |
| C | 대기 도포 + 감압 탈포 + 질소치환 60℃ 경화 | SiON 100nm | 에폭시 10㎛ | 5∼20 | SiON 200nm | 2∼3개 |
(1) 다크 스팟 발생수에 관한 실험
표 1은 다크 스팟 발생수를 측정한 실험 결과이다.
평가 방법은 기체(200)상에, 발광 기능층(110), 음극(50), 음극 보호층(55), 완충층(210), 가스 배리어층(30), 보호층(점착층 부착 폴리이미드 필름)(204)을 순차 적층한 발광 패널에서, 완충층의 형성 프로세스를 하기의 3과 같이 형성한 경우의 60℃, 90％RH 600 시간 방치한 뒤의 다크 스팟 발생수를 관찰하였다.
표 1에서, (A)∼(C)의 각각은,
(A)『진공 도포＋질소 치환 소포＋질소 치환 60℃ 경화』
50Pa의 진공 분위기내의 스크린 인쇄법으로 완충층을 도포 형성하고, 그 완충층을 질소 가스 주입으로 약 100000Pa 분위기에서 3분간 소포 처리를 행한 뒤, 같은 압력 그대로 60℃에서 경화한 경우(상기 실시 형태의 제조 방법에 상당).
(B)『대기 도포＋대기 60℃ 경화』
대기 분위기내의 스크린 인쇄법으로 완충층을 도포 형성하고, 그 완충층을 대기압 분위기에서 소포 처리 없이 60℃에서 경화를 행한 경우.
(C)『대기 도포＋감압 탈포＋질소 치환 60℃ 경화』
대기 분위기내의 스크린 인쇄법으로 완충층을 도포 형성하고, 그 완충층을 100Pa의 감압 분위기에서 3분간 탈포 처리를 행한 뒤, 질소 가스 주입으로 약 100000Pa으로 가압하여 60℃ 경화를 행한 경우.
를 의미한다.
또한, (A)∼(C)의 각각에서는, 산질화규소막(SiON)으로 이루어지는 음극 보 호층을 형성하고, 완충층으로서 에폭시 수지를 10㎛로 형성하고, 산질화규소막(SiON)으로 이루어지는 가스 배리어층을 200nm로 형성하고 있다. 또한, 실험 전의 완충층 내의 기포수는 (A)∼(C)의 각각이 0개, 100개 이상, 5∼20개로 되어 있다.
또한, 이 실험에서는, (A)∼(C) 모두 40×40mm의 영역에 무용매 에폭시 모노머를 스크린 인쇄법에 의해서 형성하고, 60℃ 가열 경화한 것을 실험 대상으로 하고 있다.
표 1의 실험 결과에 나타내는 바와 같이, (A)의 방법으로 완충층을 형성한 경우에, 다크 스팟 발생수가 없음이 확인되었다. 또한, (B)의 방법은 100개 이상, (C)의 방법은 2∼3개의 다크 스팟이 확인되었다.
이것에 의해, 감압 진공하에 완충층을 도포 형성함으로써, 도포 공정에서 흡습시키지 않고, 그 후의 소포 공정에서 기포를 소실시킬 수 있어, 이것에 의해 다크 스팟을 삭감할 수 있음이 명백해졌다.
[표 2]
| 유기 EL 소자 다크 스팟 발생 시간 | 밀봉층 구성 | 다크 스팟 발생시간 60℃ 90%RH | ||||
| 전극 보호층 | 완충층 | 건조 공정 | 가스배리어층 | |||
| D | 에폭시/ 산무수물 (용매분 없음) | SiON 100nm | 에폭시 10㎛ | 없음 | SiON 200nm | 700 시간이상 |
| E | 아크릴/XDI (용매:아세트산에틸) | SiON 100nm | 에폭시 10㎛ | 감압100Pa 30분 | SiON 200nm | 400∼500 시간이상 |
| F | 아크릴/XDI (용매:아세트산부틸) | SiON 100nm | 에폭시 10㎛ | 감압100Pa 30분 | SiON 200nm | 100∼200 시간이상 |
| G | 완충층 없음 (가스 배리어층만) | - | - | - | SiON 200nm | 10시간 미만 |
(2) 다크 스팟 발생 시간에 관한 실험
표 2는 다크 스팟 발생까지 걸린 시간을 측정한 실험 결과이다.
평가 대상은 (D)∼(G)이고, 표 2에서, (D)∼(G)의 각각은
(D)무용매 에폭시 모노머와 산무수물계 경화제, 반응 촉진제를 혼합하여 도포 형성하고, 경화시켜 완충층을 형성한 경우(상기 실시 형태의 제조 방법에 상당),
(E)아크릴 폴리머 재료와 XDI(저비점 용매：아세트산에틸)를 혼합한 재료로 완충층을 형성한 경우,
(F)아크릴 폴리머 재료와 XDI(고비점 용매：아세트산부틸)를 혼합한 재료로 완충층을 형성한 경우,
(G)완충층이 없는 경우
를 의미한다.
또한, (D)∼(G)의 각각에서는, 산질화규소막(SiON)으로 이루어지는 음극 보호층을 형성하고, 산질화규소막(SiON)으로 이루어지는 가스 배리어층을 200nm, 보호층으로서 점착층 부착 폴리이미드 필름을 형성하고 있다.
또한, (D)에서는, 완충층으로서 에폭시 수지를 50Pa의 진공 스크린 인쇄법으로 10㎛ 도포 형성한다. 또한, (D)에서는 무용매로 완충층을 형성하기 때문에 감압 건조 공정을 생략하고, 질소로 약 100000Pa로 가압 소포한 뒤에 60℃ 경화한다.
또한, (E) 및 (F)에서는, 완충층으로서 아크릴 수지를 대기압의 슬릿 코팅법으로 10㎛ 형성한다. 또한, (E) 및 (F)에서는, 실온에서의 감압 분위기(100Pa, 30분간)에서 용매의 건조 공정을 행한 뒤, 질소 퍼지 후에 약 100000Pa로 60℃에서 경화한다.
또한, (G)에서는, 음극 보호층 및 완충층을 형성하지 않고, 또한, 건조 공정도 행하지 않는다. 가스 배리어층과 보호층(점착층 부착 폴리이미드 필름)만을 형성한다.
또한, (E) 및 (F)에서의 XDI는 크실렌 디이소시아네이트를 의미한다.
표 2의 실험 결과에 나타내는 바와 같이, (D)의 방법으로 완충층을 형성한 경우에, 다크 스팟 발생까지, 700시간 이상을 필요로 함이 확인되었다. 또한, (E)의 방법은 저비점 용매를 사용하기 때문에 용매 잔류량은 적지만, 다크 스팟 발생까지, 400∼500시간을 필요로 함이 확인되었다. (F)의 방법은 고비점 용매이기 때문에 용매 잔류량이 많아, 다크 스팟 발생까지, 100∼200시간을 필요로 함이 확인되었다. (G)의 방법은 다크 스팟 발생까지, 10시간을 필요로 함이 확인되었다.
이것에 의해, 완충층 재료에 용매 성분이 들어가 있지 않음으로써, 잔류하는 용매 성분의 발광 소자에 대한 영향이 없기 때문에, 높은 신뢰성이 얻어짐이 명백해졌다. 또한, (D)의 방법에서는, 용매 성분의 제거가 필요 없어지기 때문에, 감압 진공하에서도 액 점도가 안정되기 때문에 막두께가 안정하고, 건조 공정이 필요 없어지기 때문에 공정 시간도 단축할 수 있다.
[표 3]
| 음극 변질 시험 음극 (칼슘/알루미늄) | 밀봉층 구성 | 음극변질 시간 110℃ 85%RH 0.12MPa | ||||
| 전극 보호층 | 완충층 | 산화처리 | 가스배리어층 | |||
| H | 유기 밀착층 있음 | SiON 100nm | 에폭시 10㎛ | 있음 | SiON 200nm | 120 시간이상 |
| I | 유기 밀착층 없음 | SiON 100nm | 에폭시 10㎛ | 없음 | SiON 200nm | 30시간미만 (가스배리어층 박리) |
(3) 음극 변질 시간에 관한 실험
표 3은 발광 기능층(110)상에 형성한 칼슘과 알루미늄의 적층체로 이루어지는 음극(50)의 변질이 시작될 때까지의 시간을 측정한 실험 결과이다.
평가 대상은,
(H)유기 밀착층이 있는 경우,
(I)유기 밀착층이 없는 경우의 2개이다.
또한, (H) 및 (I)의 각각에서는, 산질화규소막(SiON)으로 이루어지는 음극 보호층을 100nm 형성하고, 완충층으로서 진공 스크린 인쇄법으로 에폭시계 완충층 재료를 10㎛ 도포 형성하고 질소 퍼지에 의한 소포 공정 후에 60℃에서 경화, 산질화규소막(SiON)으로 이루어지는 가스 배리어층을 200nm로 형성, 보호층으로서 점착층 부착 폴리이미드 필름을 형성한다. 또한, (H)에서는 완충층에 감압 산소 플라즈마 처리를 행하고, (I)에서는 완충층에 감압 산소 플라즈마 처리를 행하지 않는다.
표 3의 실험 결과에 나타내는 바와 같이, (H)의 방법에서 유기 밀착층을 형성한 경우에는, 가스 배리어층과의 밀착성이 향상하였기 때문에 음극이 변질하기까지 120시간 이상을 필요로 함이 확인되었다. 또한, (I)의 방법은 가스 배리어층과의 밀착성이 얻어지지 않기 때문에 음극이 변질하기까지 30시간 미만을 필요로 함이 확인되었다.
이것에 의해, 유기 밀착층을 형성함으로써 가스 배리어층과 완충층의 밀착성 이 향상하고, 특히 고온 조건 하에서의 가스 배리어층의 박리가 없어지기 때문에, 높은 신뢰성이 얻어진다.
[표 4]
| 완충층 형상 | 밀봉층 구성 | 110℃ 85%RH 100시간 | |||
| 전극 보호층 | 완충층※ | 가스배리어성 | |||
| J | 굴곡 있음 | SiON 100nm | 에폭시 5㎛ | SiON 400nm | 전면이 점등 |
| K | 굴곡 없음 | SiON 100nm | 에폭시 5㎛ | SiON 400nm | 주변부에 비발광영역이 발생 |
(4) 완충층 주연부의 형상과 비발광 영역의 유무를 확인하는 실험
표 4는 완충층 주연부(도 6 참조)의 형상이 파형상(굴곡 있음)인 경우와, 직선상(굴곡 없음)인 경우를 비교하여, 비발광 영역의 유무를 확인한 실험 결과이다.
평가 방법으로는, 110℃ 85％RH에서 100시간의 에이징(유기 EL 장치의 연속 동작)를 행한 것이다.
표 4에서, (J) 및 (K)는
(J)완충층 주연부가 『굴곡 있음(파형상)』인 경우
(K)완충층 주연부가『굴곡 없음(직선상)』인 경우
를 의미하고 있다.
또한, 동일 조건으로는 SiON로 이루어지는 전극 보호층을 100nm로 하고, 에폭시로 이루어지는 완충층을 5㎛로 하고, SiON로 이루어지는 가스 배리어층(30)을 400nm로 한다.
표 4의 실험 결과가 나타내는 바와 같이, 완충층 주연부가 직선상인 경우에 는 주변부에 비발광 영역이 발생해 버리는데 대해, 완충층 주연부가 파형상인 경우에는 전면이 점등하는 결과로 되었다. 이것은, 완충층 주연부를 파형상으로 함으로써, 그 위에 형성하는 가스 배리어층의 측면부의 밀착성이 향상하여, 내습성이 향상한다. 이유로서, 가스 배리어층과 완충층과 기판이 접촉하는 혼재 영역을 늘림으로써, 완충층이 열 등에 의해 횡방향으로 팽창할 때에 가스 배리어층이 박리나 크랙을 발생하지 않는 것으로 생각된다.
[표 5]
| 완충층 도포재료 (점도) | 밀봉층 구성 | 초기 다크 스팟수 (발광영역 20mm 각) | |||
| 전극 보호층 | 완충층※ | 가스배리어층 | |||
| L | 무용매 에폭시 (점도 10000mPa·s) | SiON 100nm | 에폭시 9㎛ | SiON 400nm | 2개 이하 |
| M | 무용매 에폭시 (점도 5000mPa·s) | SiON 100nm | 에폭시 5㎛ | SiON 400nm | 2개 이하 |
| N | 무용매 에폭시 (점도 1000mPa·s) | SiON 100nm | 에폭시 3㎛ | SiON 400nm | 2개 이하 |
| O | 무용매 에폭시 (점도 500mPa·s) | SiON 100nm | 에폭시 3㎛ | SiON 400nm | 10∼20개 |
| P | 무용매 에폭시 (점도 500mPa·s) | SiON 100nm | 에폭시 2㎛ | SiON 400nm | 20∼40개 |
| Q | 전극 보호층 없음 | - | 에폭시 5㎛ | SiON 400nm | 50개 이상 |
| R | 유기 완충층 없음 | SiON 2000nm | - | - | 발광없음 (전극 박리) |
(5) 완충층 도포 재료의 점도 및 완충층의 막두께와, 초기 다크 스팟 발생수에 관한 실험
표 5는 완충층 도포 재료의 점도 및 완충층의 막두께와, 초기 다크 스팟 발생수에 관한 실험 결과이다.
평가 방법은 유기 EL 장치의 동작을 개시한 초기에서의 다크 스팟 발생수를 조사한 것이다.
표 5에서, (L)∼(R)은
(L)완충층 도포 재료의 점도가 10000mPa·s, 그 막두께가 9㎛인 경우
(M)완충층 도포 재료의 점도가 5000mPa·s, 그 막두께가 5㎛인 경우
(N)완충층 도포 재료의 점도가 1000mPa·s, 그 막두께가 3㎛인 경우
(O)완충층 도포 재료의 점도가 500mPa·s, 그 막두께가 3㎛인 경우
(P)완충층 도포 재료의 점도가 500mPa·s, 그 막두께가 2㎛인 경우
(Q)완충층 도포 재료의 점도가 5000mPa·s, 그 막두께가 5㎛, 또한, 전극 보호층이 없는 경우
(R)완충층 도포 재료를 형성하지 않고, 전극 보호층이 2000nm인 경우
를 의미하고 있다.
또한, 동일 조건으로는, (Q) 및 (R)을 제외하고 전극 보호층을 100nm로 하고, (R)을 제외하고 가스 배리어층(30)의 막두께를 400nm로 하고 있다.
표 5의 실험 결과가 나타내는 바와 같이, (R)에서는 전극이 박리해 버리고 발광하지 않는다는 결과로 되었다. (R)에서는 50개 이상의 초기 다크 스팟의 발생이 확인되었다. (P)에서는 20∼40개의 초기 다크 스팟의 발생이 확인되었다. (O)에서는 10∼20개의 초기 다크 스팟의 발생이 확인되었다. (L)∼(N)에서는 2개 이하의 초기 다크 스팟의 발생이 확인되었다.
이와 같이, 완충층의 점도를 1000∼10000mPa·s로 함으로써, 완충층의 막두께를 10㎛이하로 억제하면서, 초기 다크 스팟을 억제하는 효과가 있음이 확인되었 다. 또한, 완충층의 막두께를 억제함으로써, 칼라 필터 기판을 15㎛이하의 갭으로 유기 발광층에 근접할 수 있기 때문에, 화소의 개구율을 보다 크게 할 수 있다.
[표 6]
| 가스 배리어층 | 밀봉층 구성 | 60℃ 90%RH 600시간 | |||
| 전극 보호층 | 완충층※ | 가스배리어층 | |||
| S | 200nm | SiON 100nm | 에폭시 5㎛ | SiON 200nm | 주변부비발광 (다크스팟 발생) |
| T | 400nm | SiON 100nm | 에폭시 5㎛ | SiON 400nm | 전면 발광 (다크스팟 없음) |
| U | 600nm | SiON 100nm | 에폭시 5㎛ | SiON 600nm | 전면발광 (다크스팟 없음) |
| V | 800nm | SiON 100nm | 에폭시 5㎛ | SiON 800nm | 밀봉층 크랙 발생 |
(6)가스 배리어층의 막두께와 다크 스팟의 유무를 확인하는 실험
표 6은 가스 배리어층의 막두께와 다크 스팟의 유무를 확인한 실험 결과이다.
평가 방법으로는 60℃ 90％RH에서 600시간의 에이징(유기 EL 장치의 연속 동작)를 행한 것이다.
표 6에서, (S)∼(V)은
(S)가스 배리어층이 200nm인 경우
(T)가스 배리어층이 400nm인 경우
(U)가스 배리어층이 600nm인 경우
(V)가스 배리어층이 800nm인 경우
를 의미하고 있다.
또한, 동일 조건으로는 SiON로 이루어지는 전극 보호층을 100nm로 하고, 에폭시로 이루어지는 완충층을 5㎛로 한다.
표 6의 실험 결과가 나타내는 바와 같이, 가스 배리어층의 막두께가 200nm인 경우에는 주변부가 비발광으로 됨(다크 스팟 발생)에 대해, 가스 배리어층의 막두께가 400nm 및 600nm인 경우에는 전면이 점등하는 결과로 되었다. 가스 배리어층의 막두께는 신뢰성 평가에 효과가 있다. 가스 배리어층이 200nm 이하에서는, 유기 완충층의 스크린 인쇄 시에 남은 표면의 요철이나 측면의 피복성이 저하하고, 수분의 침투가 발생하기 때문에, 다크 스팟 발생을 초래하게 되었다. 또한, 가스 배리어층의 막두께는 700nm이상 필요하지만, 1㎛를 넘으면 가스 배리어층의 응력이 크게 되어, 크랙 등이 발생한다. 따라서, 가스 배리어층의 막두께를 400∼600nm로 함으로써, 가스 배리어성과 내크랙성을 겸비한 가스 배리어층을 실현할 수 있기 때문에, 바람직하다.
[표 7]
| 음극 보호층 | 완충층 | 다크스팟 발생 | ||
| 고분자 EL | 저분자 EL | |||
| W | 없음 | 에폭시 + 실란커플링제 | 없음 | 발생 |
| X | SiON 100nm | 에폭시 + 실란커플링제 | 없음 | 없음 |
| Y | SiON 100nm | 에폭시 | 없음 | 발생 |
(7)완충층의 재료로서 실란 커플링제를 사용한 경우의 다크 스팟의 유무를 확인하는 실험
표 7은 완충층의 재료로서 실란 커플링제를 사용한 경우의 다크 스팟의 유무를 확인한 실험 결과이다.
표 7에서, (W)∼(Y)은,
(W)음극 보호층을 비형성으로 하고, 완충층이 에폭시와 실란 커플링제를 함유하는 경우
(X)SiON으로 이루어지는 음극 보호층을 100nm 형성하고, 완충층이 에폭시와 실란 커플링제를 함유하는 경우
(Y)SiON로 이루어지는 음극 보호층을 100nm 형성하고, 완충층이 에폭시를 함유하는 경우
를 의미하고 있다.
[표 8]
| 완충층 원료 성분 | 재료명 | 배합비 (중량%) | 실온점도 mPa·s |
| 에폭시 화합물 | 비스페놀F형 에폭시화합물 | 약 20% | 5200 |
| 고분자에폭시 화합물 | 약 20% | 고체 | |
| 산무수물계 경화제 | 3-메틸-1,2,3,6-테트라히드로무수프탈산 | 약 40% | 1800 |
| 경화제 촉진제 | 페놀아민 화합물 | 약 20% | 고체 |
| 실란 커플링제 | 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 | 약 1% | 2000 |
| 합계 | - | 100% | 4600 |
표 8은 표 7의 (W)∼(Y)에서 사용되는 완충층을 구성하는 재료와, 배합비, 및 실온 점도를 나타내고 있다.
또한, 이 실험은, 고분자계의 유기 EL 장치(제1 및 제2 실시 형태)와, 저분자계의 유기 EL 장치(제3 실시 형태)에서 행한다.
도 7의 실험 결과가 나타내는 바와 같이, (W), (X), (Y)의 어느 경우에도, 고분자계의 유기 EL 장치에서는, 다크 스팟 발생이 확인되지 않았다. 또한, 저분 자계의 유기 EL 장치에서는, (W) 및 (Y)의 경우에서 다크 스팟 발생이 확인되고, (X)의 경우에서 다크 스팟 발생이 확인되지 않았다.
이와 같이 저분자계의 유기 EL 장치에서는, SiON의 음극 보호층과, 에폭시와 실란 커플링제로 이루어지는 완충층을 조합하면, 실란 커플링제가 음극 보호층과 결합하여 음극 보호층이 메워지고, 이것에 의해서, 다크 스팟 발생을 억제하는 것으로 생각된다.
(전자 기기)
다음에, 본 발명의 전자 기기에 대해서 설명한다.
전자 기기는 상술한 유기 EL 장치(유기 EL 장치)(1)를 표시부로서 가진 것이며, 구체적으로는 도 14에 나타내는 것을 들 수 있다.
도 14(a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 14(a)에서, 휴대 전화(1000)는 상술한 유기 EL 장치(1)를 사용한 표시부(1001)를 구비한다.
도 14(b)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 14(b)에서, 시계(1100)는 상술한 유기 EL 장치(1)를 사용한 표시부(1101)를 구비한다.
도 14(c)는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 14(c)에서, 정보 처리 장치(1200)는 키보드 등의 입력부(1202), 상술한 유기 EL 장치(1)를 사용한 표시부(1206), 정보 처리 장치 본체(케이스)(1204)를 구비한다.
도 14(a)∼(c)에 나타내는 각각의 전자 기기는 상술한 유기 EL 장치(유기 EL 장치)(1)를 가진 표시부(1001,1101,1206)를 구비하고 있으므로, 표시부를 구성하는 유기 EL 장치의 발광 소자의 장기 수명화가 도모된 것으로 된다.
본 발명에 의하면, 충분한 발광 특성이나 발광 수명이 얻어지고, 비발광 영역의 발생을 억제할 수 있는 유기 EL 장치의 제조 방법, 유기 EL 장치, 및 전자 기기를 제공할 수 있게 된다.
Claims (17)
- 기판상에, 복수의 제1 전극과, 상기 제1 전극의 형성 위치에 대응하여 배치되는 발광 기능층과, 상기 발광 기능층을 덮는 제2 전극을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법에 있어서,상기 제2 전극을 덮는 완충층을 형성하는 완충층 형성 공정과, 그 완충층을 덮는 가스 배리어층을 형성하는 공정을 포함하고,상기 완충층 형성 공정은,모노머 또는 올리고머 재료와 경화제를 포함하는 도포 재료를, 진공 분위기 하에서 용매를 사용하지 않고 도포하는 도포 공정과,상기 도포 재료를 경화시켜 상기 완충층을 형성하는 열경화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1 전극의 형성 위치에 대응한 복수의 개구부를 갖는 격벽을 형성하는 공정과,그 복수의 개구부의 각각에 상기 발광 기능층을 형성하는 공정과,상기 격벽 및 상기 발광 기능층을 덮는 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하고,상기 완충층 형성 공정은 상기 제2 전극과 상기 격벽을 덮도록 상기 완충층 을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 완충층 형성 공정에서, 상기 도포 공정은 스크린 인쇄법을 이용하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제3항에 있어서,상기 스크린 인쇄법은 마스크를 개재시켜 상기 도포 재료를 상기 마스크의 비개구부에 적하하는 공정과,스퀴지(squeegee)에 의해서 상기 도포 재료를 상기 마스크의 개구부에 이동 및 압압(押壓)하면서, 상기 기판상에 상기 도포 재료로 이루어지는 도포막을 형성하는 공정과,상기 마스크를 상기 도포막으로부터 박리하는 공정을 차례로 행하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,상기 마스크를 상기 도포막으로부터 박리하는 공정은 상기 기판에 대해서 상기 마스크를 기울이면서, 상기 마스크를 상기 도포막으로부터 박리하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 완충층 형성 공정은 상기 도포 공정과 상기 열경화 공정 사이에 소포(消泡) 공정을 갖고,그 소포 공정은 상기 도포 공정보다도 높은 압력의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 완충층 형성 공정은 상기 완충층의 평면 패턴의 주연부를 파형상(波形狀)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 완충층 형성 공정에서, 상기 도포 재료는 분자량 3000 이하의 에폭시계의 모노머 또는 올리고머 재료를 포함하고, 상기 열경화 공정에 의해 상기 도포 재료를 에스테르 결합에 의해서 경화시켜 상기 완충층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 도포 재료의 실온 점도는 500∼20000mPa·s의 범위인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 도포 재료의 실온 점도는 1000∼10000 mPa·s의 범위인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 완충층과 상기 가스 배리어층 사이에, 상기 완충층보다도 산소 원자량이 많은 유기 밀착층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 완충층의 측면 단부의 각도가 30°이하로 형성되어 있는 것을 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2 전극과 상기 완충층 사이에, 전극 보호층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 전극 보호층 및 상기 가스 배리어층은 규소산질화막이고,상기 완충층은 에폭시계 화합물과 실란 커플링제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 가스 배리어층의 막두께는 300∼700nm의 범위인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 기판 상에, 복수의 제1 전극과, 상기 제1 전극의 형성 위치에 대응하여 배치되는 발광 기능층과, 상기 발광 기능층을 덮는 제2 전극을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치로서,상기 제2 전극을 덮도록 형성된 완충층과, 그 완충층을 덮는 가스 배리어층을 갖고,제1항 기재의 제조 방법을 이용하여, 제조된 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
- 제16항에 있어서,상기 완충층의 평면 패턴의 주연부는 파형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
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