KR101110910B1 - 유기 ｅｌ 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

유기 ｅｌ 패널 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기판 상에 형성되는 유기 EL 소자는 한 쌍의 전극들 사이에 유기 EL층을 포함하는 유기층이 협지된 층 구조를 갖고 있다. 성막용 마스크의 하나의 개구부에 따라 균일한 성막 재료로 형성되는 발광층의 성막 영역이, 제1 발광층과 제2 발광층을 포함하는 복수의 층에 의해 형성된다. 이 층들은 성막용 마스크의 각각의 설정마다 성막되어 있다.
유기 EL 패널, 성막용 마스크, 발광층

Description

유기 ＥＬ 패널 및 그 제조 방법{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT PANEL AND PRODUCING METHOD OF THE SAME}
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 종래 기술의 과제를 설명하는 설명도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 패널의 제조 방법에 이용되는 성막용 마스크를 도시하는 설명도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 패널의 유기 EL 소자의 구조를 도시하는 설명도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 패널 및 그 제조 방법을 설명하고, 유기 EL 패널을 평면적으로 보여주는 설명도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예(발광층의 형성)를 설명하는 설명도.
도 6은 본 발명의 실시예(발광층의 형성)를 설명하는 설명도.
도 7a 및 도 7b은 본 발명의 실시예의 구체예를 나타내는 설명도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 패널을 설명하는 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 성막용 패널
1A : 개구부
2 : 유기 EL 패널
10 : 유기 EL 소자
11 : 기판
12 : 하부 전극
13 : 절연막
14 : 상부 전극
20(20R, 20G, 20B) : 발광 영역
30 : 유기층
31 : 정공 수송층
32 : 발광층
32A : 제1 발광층
32B : 제2 발광층
33 : 전자 수송층
S(S1, S2, S3) : 성막 영역
c : 미성막 부분
본 발명은 유기 EL(Elcctroluminescence) 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 EL 패널에서는, 기판 위에 유기 EL 소자의 발광 영역에 의한 면 발광 요소를 형성한다. 단수 또는 복수의 면 발광 요소를 배열함으로써 표시 영역을 형성한다. 다양한 구조들 중의 하나를 갖는 하부 전극을 기판 위에 형성한다. 유기 EL층을 포함하는 유기층의 성막 패턴을 형성하고, 그 위에 상부 전극을 형성한다. 막 패턴을 형성할 때, 패턴 형상에 대응하는 개구부를 갖는 성막용 마스크가 이용되고, 마스크 증착법 등의 성막법에 의해 원하는 패턴이 형성된다.
성막용 마스크를 사용하는 것에 의한 유기층의 패턴 형성을 설명한다. 일반적으로, 유기 EL 소자의 발광기능(luminescent) 영역은 기판 위에 형성된 절연막으로 구획되어 있다. 이 발광기능 영역보다 약간 넓게 개구된 개구부를 갖는 성막용 마스크를 사용함으로서, 발광기능 영역 위에 유기층의 성막 패턴이 형성된다. 특히 복수의 컬러 표시를 행하는 경우에는 발광 색별(electroluminescent color) 패턴에 대응하는 개구부를 갖는 성막용 마스크가 이용된다. 이 마스크를 서로 적절하게 교환하거나 또는 슬라이드시켜서, 각 상이한 색들의 유기 EL층이 형성된다(JP-A-2002-367787 참조).
유기층은 유기 EL층을 포함하며, 그 유기 EL층의 상하에 적층된 유기 EL 구성층(발광층, 정공 수송층, 전자 수송층, 정공 주입층, 전자 주입층 등)을 나타낸다. 유기 EL 소자는 복수층의 유기층들을 갖는 것으로 제한되지 않고, 단일층 또는 유기 EL층으로만 구성될 수도 있다. 통상적으로, 동일 기판 위에서는 단일의 재료로 구성되는 정공 수송층, 전자 수송층에 대해서도, 각각의 발광 색별 영역에서 막 두께를 제어하기 위해서, 각각의 발광 색별에 대해 서로 다른 패턴들을 갖는 성막용 마스크가 종종 이용된다(JP-A-2001-237068 참조).
단색 표시의 경우에, 발광기능 영역에 대응한 소정의 패턴(예를 들면, 스트라이프 형상)을 갖는 성막용 마스크가 이용된다. 개구부의 과밀화에 의한 마스크 강도의 열화를 피하기 위해서, 개구부의 형성 피치를 크게 하고, 복수의 성막 공정 단계를 수행하는 동안, 유기층의 성막 패턴을 표시 영역에 형성한다.(JP-A-2000-48954 참조).
성막용 마스크를 사용하는 패턴 형성은 상술한 유기층들의 패턴 형성뿐만 아니라, 상부 또는 하부 전극들, 절연막, 및 밀봉막 등의 유기 EL 소자의 다른 구성 요소들을 패턴 형성할 때에도 종종 이용된다.
이하의 설명에서, 상술한 성막용 마스크에 의한 패턴 형성에 있어서, 성막용 마스크의 개구부에 따라 각각의 유기 EL 소자를 형성하는 영역을 성막 영역이라고 한다. 성막 영역은, 이 성막 영역의 개구부의 설계에 의해 영역이 설정된다. 성막 영역은, 예를 들면 개구부의 폭 또는 길이, 성막용 마스크의 개구부의 위치에 의해 설정된다.
유기 EL 패널의 제조에 있어서 유기층, 전극, 절연막 또는 밀봉막 등의 구성 요소들의 패턴 형성에 성막용 마스크를 이용하는 경우, 성막용 마스크(1)의 개구부(1A)에 간혹 성막 재료나 먼지 등(부착물 a)이 부착되는 경우가 있다(도 1A 참조). 또한, 도 1B에 도시한 바와 같이, 개구부(1A)의 개구 폭(1h)에 대하여 부분적인 설계 불량 부분 b가 존재하는 경우도 있다. 이러한 개구부(1A)의 문제점을 갖는 성막용 마스크(1)를 막 형성에 사용하는 경우, 막 형성 영역은 도 1c에 도시된 바와 같이 미성막 부분 c를 갖게 된다. 미성막 부분 c는 부착물과 설계 불량 부분 b에 따라 형성되고, 그 결과 이하에 설명하는 문제가 발생하게 된다.
상부 전극과 하부 전극 사이에 협지되는 유기층에 층 두께가 얇은 부분이 부분적으로 형성되게 되므로, 상부 전극과 하부 전극 사이에 누설 등이 일어날 가능성이 발생하고, 이러한 결함있는 성막 영역을 갖는 화소에서는 양호한 발광을 얻을 수 없게 된다. 발광층의 패턴 형성 시에, 성막 형성의 미성막 부분 c가 형성되어 발광층의 발광 면적이 감소하게 되므로 발광의 휘도가 저하하게 된다. 또한, 발광층에 인접한 발광기능을 갖는 층이 성막 영역의 미성막 영역 상에 형성되면, 설정된 색과는 다른 발광의 색이 발생하여 색도에 변화가 발생한다. 이것에 대하여 구체적으로 설명한다. 적색 발광층의 미성막 부분에 Alq3 등의 전자 수송층이 형성되는 경우, 거기로부터는 녹색의 발광이 발생하므로, 그 단위 발광기능 영역들에서는 설정된 색도를 얻을 수 없게 된다.
전극의 패턴 형성 시에는, 미성막 부분의 형성으로 인해 전기 저항이 부분적으로 변화하여, 설정된 주입 전류를 얻을 수 없게 된다. 절연막이나 밀봉막의 패턴 형성 시에는, 미성막 부분에 의해 절연이나 밀봉의 성능이 저하된다는 문제가 발생한다. 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 제안된다.
본 발명의 목적은, 성막용 마스크의 개구부에 부착물이나 부분적인 설계 불량 등의 문제점이 있는 경우라도, 설계된 막 성장 영역에 미성막 부분을 형성하지 않고, 현재의 막 성장 영역에 대응하는 다양한 부분들의 기능을 발휘할 수 있는 유기 EL 패널 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 유기 EL 패널 및 그 제조 방법에 있어서, 유기 EL 소자의 구성 요소에 관련되는 막 성장 영역의 미성막 부분을 제거함으로써, 누설 전류가 흐르는 것을 방지하는 것, 부분적인 휘도 변화나 색도 변화를 방지하는 것, 및 우수한 절연 및 밀봉 성능을 확보하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위해서, 본 발명은 적어도 이하에 기술하는 본 발명의 양상들에 대한 소자들을 구비한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 한 쌍의 전극들 사이에 유기 EL(electroluminescent)층을 포함하는 유기층이 협지되어 구성된 유기 EL 소자를 기판 위에 형성한 유기 EL 패널로서, 성막용 마스크의 하나의 개구부에 따라 균일한 성막 재료로 형성되는 상기 유기 EL 소자에 관련되는 하나의 성막 영역이, 상기 성막용 마스크의 각 설정마다 각각 형성되는 복수의 층에 의해 형성되는 유기 EL 패널이 제공된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 한 쌍의 전극들 사이에 협지된 유기 EL층을 갖는 유기층을 포함하는 유기 EL 소자를 준비하는 단계; 성막용 마스크의 설정을 수행하는 단계; 및 상기 유기 EL과 관련되며 상기 성막용 마스크의 하나의 개구부에 따라 균일한 성막 재료로 형성되는 하나의 성막 영역을 상기 성막용 마스크의 각 설정마다 복수회 형성하는 단계를 포함하는 유기 EL 패널의 제조 방법이 제공된다.
〈실시예〉
이하에서, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 패널 및 그 제조 방법은, 성막용 마스크를 사용한 패턴 형성에 의해 유기 EL 소자의 구성 요소들 중 적어도 하나가 형성된다는 전제에 기초하고 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 실시예에서 이용되는 성막용 마스크의 일례를 도시하는 것이다. 도 2a에서, 성막용 마스크(1)는 스트라이프 형상으로 형성된 개구부(1A)를 갖는다. 이 개구부(1A)는 서로 평행하게 소정의 간격마다 형성되어 있다. 성막용 마스크는 예를 들어, 다색의 발광층이 동일색의 단위 발광기능 영역이 일직선 형상으로 배열되는 패턴 배열에서 형성되는 경우에 이용될 수 있다. 도 2a에서는, 개구부(1A)들 사이의 각각의 간격은 3개의 색들이 배열되는 경우에 성막 영역에 대응하는 2개의 개구부들을 형성할 수 있도록 한다. 도 2b에서, 성막용 마스크(1)는 지그재그 형상으로 배열된 직사각형의 개구부(1A)를 갖는다. 이 마스크는 동일색의 단위 발광 영역이 지그재그 형상으로 배열되는 패턴 배열에 대하여, 다색의 발광층을 형성하는 경우에 이용될 수 있다.
이하의 설명에서는, 도 2a에 도시된 성막용 마스크(1)를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 마찬가지로 도 2b에 도시된 패턴을 갖는 성막용 마스크를 채용할 수 있고, 대안으로 다른 마스크 패턴을 갖는 성막용 마스크를 채용할 수도 있다.
이하의 설명에서는 발광층의 성막을 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것이 아니고, 유기 EL 소자의 다른 구성 요소를 패턴 형성할 때에도 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 패널의 유기 EL 소자의 구조를 도시하는 설명도이다. 기판(11) 상에 형성되는 유기 EL 소자(10)는 유기 EL층을 포함하는 유기층이 한 쌍의 전극 사이에 협지된 층 구조를 갖고 있다. 보다 상세하게는, 기판(11) 상에 형성된 하부 전극(12)의 주위에는 절연막(13)이 형성되어 있다. 절연층(13)에 의해 구획된, 하부 전극(12) 상의 영역이 발광기능 영역(20)으로 설정된다. 이 발광기능 영역(20)에서는 하부 전극(12) 위에 유기층(30)이 형성되어 있다. 유기층(30) 위에는 상부 전극(14)이 형성되어 있다. 본 예에서, 유기층(30)은, 정공 수송층(31), 발광층(32), 전자 수송층(33)의 3층의 적층 구조를 갖는다. 적층된 구조는 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 전극(14)은 밀봉막으로 피복될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유기 EL 소자(10)에 있어서, 성막용 마스크의 상이한 설정마다 각각 형성되는 복수의 층에 의해 하나의 성막 영역이 형성되어 있다. 하나의 성막 영역은 유기 EL 소자의 하나의 구성 요소에 관련되고, 성막용 마스크의 하나의 개구부에 따라 균일한 성막 재료로 이루어진다. 도 3에 도시되는 예에서는, 성막용 마스크의 하나의 개구부에 따라 균일한 성막 재료로 형성되는 발광층(32)의 성막 영역 S가, 복수의 층들 또는 제1 발광층(32A)과 제2 발광층(32B)에 의해 형성된다. 이 층들(32A, 32B)은 각각 성막용 마스크의 설정 변경마다 형성되어 있다.
이 예에 따르면, 제1 발광층(32A)을 형성할 때에, 성막용 마스크의 개구에 부착물이나 부분적인 설계 불량이 있어 미성막 부분 c가 형성된 경우라도, 후속하는 막 형성 공정에서 다른 미성막 부분 c가 동일한 장소에 중첩되어 형성될 가능성은 없게 된다. 따라서, 후속하여 형성되는 제2 발광층(32B)이 이미 형성된 미성막 부분 c를 피복하도록 형성되며, 그 결과 전체적으로 미성막 부분 c가 존재하지 않는 하나의 성막 영역 S를 형성할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 패널 및 그 제조 방법을 설명하는 설명도로서, 유기 EL 패널을 평면적으로 도시한 설명도이다. 발광기능 영역(20R, 20G, 또는 20B)을 형성하기 위하여, 도 2a에 도시된 성막용 마스크(1)를 이용하는 경우, 개구부(1A)에 따라 형성된 발광층(32)의 성막 영역 S를 도 4에 도시된 바와 같이 스트라이프 형상으로 형성하고, 그 영역들 각각은 동일한 색의 발광층을 갖고 직선형으로 배열되어 있다.
유기 EL 패널의 제조 방법에 있어서, 균일한 성막 재료로 형성되는 유기 EL 소자(10)의 구성 요소에 관련되는 하나의 성막 영역 S가 성막용 마스크(1)의 하나의 개구부(1A)에 따라 형성되는 경우에, 성막용 마스크(1)의 설정이 변경될 때마다 막 형성이 수행된다. 특히, 유기 EL 소자(10)의 구성 요소들 중의 하나인 발광층(32)의 성막 영역 S를 균일한 성막 재료에 의해 소정 두께로 형성하는 경우, 우선 제1 발광층(32A)을 성막용 마스크(1)의 개구부(1A)에 따라 형성한다. 그 후에 성막용 마스크(1)의 설정을 변경하여 제1 발광층(32A) 상에 제2 발광층(32B)을 동일 재료로 성막한다. 따라서, 제1 발광층(32A)의 형성 공정 중에 개구부(1A)의 부분적인 불량으로 미성막 부분 c가 형성된 경우라도, 상술한 바와 같이 미성막 부분 c 위에 다른 미성막 부분 c가 중첩되지 않는 제2 발광층(32B)이 제1 발광층 위에 형성되게 된다. 그 결과, 전체적으로 미성막 부분 c가 존재하지 않는 하나의 성막 영역 S를 형성할 수 있게 된다. 도시된 예에서는, 적색의 발광층(20R)을 형성하기 위해, 적색의 발광을 방출하는 재료로 이루어지는 성막 영역 S를 형성하고 있다. 적색의 발광기능 층 재료로서는, 예를 들면 Alq3를 호스트(host) 재료로서 사용되고 DCJTB(이스트만 코닥사의 제품)를 게스트(guest) 재료로서 이용한다.
이하에서는, 다른 실시예로서, 성막용 마스크의 설정 변경에 관한 구체적인 예를 설명한다.
첫번째 예에서, 성막용 마스크의 설정은, 동일한 성막용 마스크를 개구부의 설계 여유 이하의 거리만큼 이동함으로써 변경된다. 용어 "개구부의 설계 여유"는 이하에 기술되는 폭을 의미한다. 통상적으로, 성막용 마스크는 각 개구부의 크기가 성막 영역보다 약간 크도록 설계된다. 성막용 마스크는 성막용 재료에 의해 완전하게 피복되도록 하는 여유를 갖는다. 성막용 마스크는 마스크의 중심이 성막 영역의 중심과 일치하도록 놓여지는 상태에서, 성막 영역의 외연(outer edge)과 개구부의 외연 사이에 여유분의 폭이 설정된다. 이 폭을 "개구부의 설계 여유"로 나타낸다. 본 명세서에서, 성막 마스크의 이동은, 설계 여유보다 크지 않은 진폭에서의 진동을 포함한다.
본 실시예를 상술한 발광층(32)이 형성되는 경우를 예로서, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다. 성막용 마스크(1)의 개구부(1A)를 실선으로 나타낸 위치에 설치한다. 먼저 발광기능 영역(20) 상에 제1 발광층(32A)(도시 생략)을 성막한다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 성막용 마스크(1)를 개구부(1A)의 세로 방향에서 설계 여유 T1 이하의 거리 L1 만큼 스트라이프 형상의 개구부(1A)의 세로 방향을 따라 이동시키고, 그 후에 제2 발광층(32B)(도시 생략)을 성장시킨다. 대안으로, 도 5b에 도시한 바와 같이, 성막용 마스크(1)를 개구부(1A)의 가로 방향의 설계 여유 T2 이하의 거리 L2만큼 스트라이프 형상의 개구부(1A)의 가로 방향으로 이동시키고, 그 후에 제2 발광층(32B)(도시 생략)을 성장시킨다. 비록 본 예에서는 개구부(1A)의 세로 및 가로 방향으로의 이동을 나타내고 있지만, 이동 거리가 설계 여유 이하의 거리이면, 어떠한 방향이어도 된다.
이에 의해, 개구부(1A)에 미성막 부분을 형성하는 불량부(1A1 또는 1A2)가 존재하여, 제1 발광층의 형성 공정에서 미성막 부분이 발광층 내에 형성되는 경우라도, 제2 발광층의 성장 공정 시에는 미성막 부분을 형성하는 불량부(1A1 또는 1A2)가 L1 또는 L2만큼 이동할 것이다. 따라서 발광층의 미성막 부분 위에도 발광층이 형성되고, 그 결과 전체적으로 미성막 부분이 존재하지 않는 하나의 성막 영역을 형성하게 된다.
도 5b에 도시된 바와 같은 두번째 예에서, 성막용 마스크의 설정 변경은, 동 일한 형상의 개구부들이 소정의 피치마다 배치된 패턴을 갖는 성막용 마스크에 있어서, 동일한 성막용 마스크의 서로 다른 개구부들을 성막 영역 위로 이동시킴으로써 이루어진다. 본 실시예는 상술한 발광층(32)을 형성한 경우를 예로 들어, 도 6을 참조로 하여 설명된다. 성막용 마스크(1)에는 스트라이프 형상의 개구부(1A-1, 1A-2, …)가 피치 p마다 배치된 패턴을 갖는다. 도시한 상태로 설치된 성막용 마스크(1)를 사용함으로써 제1 발광층을 형성한다. 그 후, 성막용 마스크(1)를 피치 p의 정수배와 동일한 거리만큼 이동시켜, 예를 들면 개구부(1A-1)를 그 전에 개구부(1A-2)가 성장되었던 성막 영역 위로 이동시킨다. 그 후에, 제2 발광층이 형성된다.
본 구성에 따르면, 개구부(1A-1)에 불량부(1A3)가 존재하고, 개구부(1A-2)에 불량부(1A4)가 존재하여, 각각의 불량부들이 제1 발광층의 성장 공정에서 미성막 부분을 형성한다고 해도, 각 개구부의 불량부가 동일한 개소에 존재하지는 않는다고 생각되므로, 제2 발광층 성장 공정 시에는 제1 발광층에서의 미성막 부분 위에도 발광층이 성장하게 된다. 그 결과, 전체적으로 미성막 부분이 존재하지 않는 하나의 성막 영역을 형성하게 된다.
도 7은 본 실시예의 구체예를 도시한다. 본 예에서는, 성막용 마스크(1)에, 이 성막용 마스크(1)에 의해 패턴 형성되어야 하는 성막 영역 S의 수보다 많은 수의 개구부(1A-1 내지 1A-4)를 형성하고 있다. 제1 성막 공정 후에, 성막용 마스크(1)를 1 피치 p만큼 시프트시키고, 그 다음에 제2 성막 공정을 수행한다. 도시한 예에서는, 발광층들이 R, G, B 3색으로 색별화되고, 적 발광층이 형성되어질 3개의 장소가 기판(11) 상에 존재한다. 반면에, 성막용 마스크(1)에는 4개의 개구부(1A-1 내지 1A-4)가 형성되어 있다. 도 7a에 도시하는 상태로 성막용 마스크(1)를 설치하여, 제1 발광층을 형성한다. 도 7b에 도시한 바와 같이 성막용 마스크(1)를 1 피치 p만큼 이동시킨다. 제1 발광층이 형성되었던 성막 영역 S1～S4의 위에, 동일 재료의 제2 발광층을 형성한다.
세번째 예에서, 성막용 마스크의 설정 변경은, 동일한 패턴을 갖는 서로 다른 성막용 마스크들로의 치환에 의해 이루어진다. 도 6을 다시 참조하면, 본 실시예는 발광층이 성장되는 경우를 예로 들어 설명된다. 먼저 도시된 상태로 설치된 성막용 마스크(1)를 이용하여 제1 발광층을 형성한다. 그 다음에, 이 성막용 마스크(1)를 이와 동일한 패턴을 갖는 다른 성막용 마스크로 치환하여, 동일한 재료의 제2 발광층이 성장된다.
본 구성에 따르면, 성막용 마스크(1)를 사용하는 제1 발광층의 성막 공정 시에 미성막 부분이 형성되었다고 해도, 서로 다른 성막용 마스크들의 동일한 개소에 불량 부분이 존재하지 않으며, 따라서 제2 발광층의 성막 공정에서 제1 발광층의 미성막 부분 위에도 발광층이 형성된다. 그 결과, 전체적으로 미성막 부분이 존재하지 않는 하나의 성막 영역을 형성하게 된다.
상술한 실시예들에 있어서, 발광층(32)의 성막을 2개의 층들 또는 제1 발광층(32A)과 제2 발광층(32B)을 각각 성장시키는 2개의 공정에 의해 수행된다. 대안 으로, 발광층은 복수의 또는 3층 이상의 서브층들으로 분할되어, 복수회의 성막 공정에 의해 발광층이 형성될 수도 있다.
상술한 실시예들에서와 같이 발광층 성막 공정에 있어서 미성막 부분이 존재하지 않는 성막 영역을 형성하면, 발광 면적이 감소하는 것을 방지하여, 미리 설정된 휘도를 확보할 수 있다. 또한, 발광층에 인접한 EL층이 미성막 부분에 형성되지 않는다. 따라서, 미리 설정된 색과는 다른 EL색이 발생하지 않고, 색도도 변화하지 않는다. 그 결과, 성막용 마스크의 개구부에 먼지 등이 부착되거나, 개구부 자체에 부분적인 설계 불량이 존재하는 경우에도, 우수한 발광 성능을 확보할 수 있다.
비록, 상술한 각 실시예에서는 발광층의 성막을 중심으로 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 다른 유기층(그 층이 발광색에 대응하도록 형성된 층인지, 또는 모든 색에 공통으로 형성한 층인지의 여부에 관계없음), 전극, 절연막, 밀봉막 등의 유기 EL 소자의 구성 요소들 상에 성막용 마스크를 사용하는 패턴 형성 공정에도 적용될 수 있다. 전극의 패턴 형성 시에, 미성막 부분을 제거함로써 전기 저항이 균일하게 되고, 그 결과 전체 표시 화면에서 구동이 안정화될 수 있다. 절연막이나 밀봉막의 패턴 형성 시에는, 미성막 부분을 제거함으로써 우수한 절연이나 밀봉의 성능을 확보할 수 있다.
상술한 실시예에서는 다색을 방출하도록 형성된 유기 EL 패널을 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 유기 EL 패널은 그러한 패널에 한정되지 않고, 단색 발광, 또는 복수의, 또는 2 이상의 색 발광의 패널일 수도 있다. 복수색 발광기능의 유 기 EL 패널을 실현하기 위해서는, 그 방법이 성막 영역을 형성하기 위하여 성막용 마스크를 사용하는 한, 상술한 별도의 색 영역 방법을 포함하는 임의의 방법들이 채용될 수 있다. 그러한 방법들의 예로는, 백색이나 청색 등의 단색의 발광기능층에 컬러 필터나 형광층에 기초한 색 변환층을 조합한 방법(CF 방법 또는 CCM 방법); 예를 들어 단색의 발광기능층의 발광층에 전자파를 조사함으로서, 복수 발광색을 실현하는 방법(포토 브리칭(photobleaching) 방법); 고분자 재료를 사용하는 인쇄 방법 등이 있다.
<예시>
이하에서, 상술한 실시예를 채용할 수 있는 유기 EL 패널의 구체적인 예를 나타낸다. 제조 단계들은 본 발명의 예로서 기술된다.
도 8은 본 발명의 예인 유기 EL 패널의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
유기 EL 패널(2)에서는 상술한 유기 EL 소자(10)를 기판(11) 상에 형성한다. 상술한 바와 같이, 유기 EL 소자(10)는 한쌍의 하부 전극(12)과 상부 전극(14) 사이에 유기층(30)이 협지된 구조를 갖고, 단위 발광기능 영역을 형성하도록 절연막(13)이 하부 전극(12)을 구획하고 있다. 기판(11) 상에는 유기 EL 소자(10)를 피복하는 밀봉 부재(40)가 접착제(41)를 개재하여 접착되어 있다. 밀봉 부재(40)의 내면에는 건조제(42)가 부착되어 있다.
이하에서는, 상기 구성 요소들의 각각을 보다 구체적으로 설명한다.
a. 전극: 하부 전극(12) 및 상부 전극(14) 어느 것도 양극(anode) 또는 음극(cathode)으로 이용될 수 있다. 양극은 음극보다 일함수가 높은 재료로 구성되고, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 또는 백금(Pt) 등의 금속막이나, 예를 들어 ITO와 IZO 등의 산화 금속막 등의 투명 도전막으로 구성된다. 반대로, 음극은 양극보다 일함수가 낮은 재료로 구성된다. 양극 재료로는 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg), 도핑된 폴리아닐린(polyaniline)이나 도핑된 폴리페닐렌비닐렌(poly-phenylene-vinylene) 등의 비정질 반도체, 또는 Cr2O3, NiO, 또는 Mn2O5 등의 산화물일 수 있다. 하부 전극 및 상부 전극 모두 투명한 재료로 구성한 경우에는, 빛의 방출측과 반대인 전극측에 반사막을 형성한 구성이 채용된다.
b. 유기층(유기 EL층); 일반적으로, 유기 재료의 층(30)은 상술한 실시예(도 3 참조)와 같이, 정공 수송층(31), 발광층(32), 및 전자 수송층(33)을 조합하는 것에 의해 형성된다. 대안으로, 복수의 발광층들(32), 정공 수송층들(31), 전자 수송층들(33)이 하나의 층을 대신하여 적층되어 형성될 수 있다. 정공 수송층(31)과 전자 수송층(33) 중의 하나 또는 둘다는 생략될 수 있다. 정공 주입층 및 전자 주입층 등의 유기층을 용도에 따라 삽입할 수도 있다. 상기 정공 수송층, 상기 발광층, 상기 전자 수송층은 종래에 알고 있는 재료(형광성 재료, 인 광을 나타내는(phosphorous) 재료, 저분자 비중 재료, 및 고분자 비중 재료)로부터 적절하게 선택할 수 있다.
c. 접착제: 접착제(41)로서는 열 경화형, 화학 경화형(2 요소), 광(UV) 경화 형 등과 같은 접착제가 유용하다. 접착제의 재료로서는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 폴리올레핀 등을 이용할 수 있다. 특히, UV 경화형의 에폭시 수지제의 사용이 바람직하다.
d. 건조제; 건조제(42)는, 제올라이트(zeolite), 실리카겔, 카본, 카본 나노튜브 등의 물리적 건조제; 알칼리 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 과산화 염소 등의 화학적 건조제; 유기 금속착체(metal complex)를 톨루엔, 크실렌(xylene), 지방족 유기 용매 등의 석유계 용매에 용해한 건조제; 또는 건조제 입자들을 폴리에틸렌, 폴리이소프렌, 폴리비닐 신나메이트(polyvinyl cinnamate) 등의 투명성을 갖는 바인더에 분산시킨 건조제에 의해 형성된다.
e. 밀봉 부재(밀봉막); 밀봉 부재(40)는, 유리, 플라스틱, 또는 금속으로부터 선택할 수 있고, 바람직하게는 유리재로 이루어진 밀봉 기판에 프레스 성형, 에칭, 또는 블라스팅(blasting) 등의 가공에 의해 밀봉 오목부(1단 함몰부(depression), 건조제 배치용의 함몰부를 포함하는 2단 함몰부 등)를 형성한 것; 또는 평판 유리를 사용하고, 유리(또는 플라스틱)로 이루어진 스페이서에 의해 밀봉 공간을 형성하기 위해 지지 기판과 협력하는 것 등과 같은 부재에 의해 구성될 수 있다. 밀봉 구성은 이에 한정되지 않고, 유기 EL 소자(10)를 밀봉막에 의해 밀봉할 수도 있다. 밀봉막은 단층막 또는 복수의 보호막을 적층함으로써 형성할 수 있다. 밀봉막은 무기물 또는 유기물 중의 어느 것으로도 이루어질 수 있다. 무기물의 예로는, SiN, AlN, 및 GaN 등의 질화물; SiO, Al2O3, Ta2O5 , ZnO, 및 GeO 등의 산화물; SiCN 등의 탄화 질화물; 금속 불소 화합물; 및 금속막 등이 있다. 유기물의 예로는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리팔라크실렌(polyparaxylene), 불소계 고분자(퍼플루오로올레핀(perfluoroolefin), 퍼플루오로에테르(perfluoroether), 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene), 클로로트리플루오로에틸렌(chrolotrifluoroethylene), 디클로로디플올로에틸렌(dichrolodifluoroethylene)), 금속 알콕시드(alkoxides)(CH3OM, C2H5OM 등), 폴리이미드 전구체, 페릴렌계 화합물 등이 있다. 적층 방식이나 재료는 유기 EL 소자의 설계에 따라 적절하게 선택한다.
f. 제조 방법; 유기 EL 소자(10)는 이하의 방식으로 제조된다. 먼저, 유리제의 기판(11) 상에 양극으로서 기능하는 ITO 등의 하부 전극(12)을 증착 또는 스퍼터링 등의 방법으로 박막 형태로 형성하고, 포토리소그래피에 의해 원하는 형상으로 패터닝한다. 다음으로, 유기층들(30)은, 스핀코팅법 또는 디핑법 등의 도포법, 및 스크린 인쇄법 또는 잉크젯트법 등의 인쇄법을 포함하는 웨트 프로세스; 또는 증착법 또는 레이저 전사법 등의 드라이 프로세스로 형성된다. 예를 들면, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층의 재료들을 증착법에 의해 순차적으로 적층한다.
이 때, 발광층의 형성 시에는, 상술한 성막용 마스크(1)를 사용하여, 복수의 EL색에 맞춰 개별적인 색의 발광층들을 형성한다. 개별적인 색들의 형성 시에는, 3색 또는 RGB의 발광을 생성하는 유기 재료, 또는 유기 재료들을 조합한 것이 RGB에 대응하는 화소 영역에 발광층을 형성한다. 상술한 실시예에서와 같이, 1개소의 발광기능 영역 상에 동일한 재료를 사용하는 막 성장을 2회 이상 수행함으로써, 발광기능 영역의 미성막 부분의 발생을 방지하고 있다.
마지막으로, 하부 전극(12)에 직교하는 몇개의 스트라이프 형상으로 구성한 음극으로서 금속 박막 형태의 상부 전극(14)을 형성하여, 하부 전극(12)과 상부 전극(14)에 의해 매트릭스 구조를 형성하도록 한다. 상부 전극(14)의 박막은 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 형성된다.
밀봉 부재(40)와 기판(11)을 접착제(41)를 통하여 밀봉하는 공정은 이하의 방식으로 수행된다. 1～300㎛의 직경을 갖는 스페이서(바람직하게, 유리나 플라스틱으로 이루어진 스페이서)의 적량(약 0.1～0.5 wt.%)을 UV 경화형 에폭시 수지의 접착제와 혼합한다. 이 혼합물은 밀봉 부재(40)의 측벽에 대응하는 기판(11) 상의 장소에, 디스펜서 등을 사용하여 도포된다. 그 후에, 아르곤 가스 등의 불활성 가스 분위기 하에서, 밀봉 부재(40)를 기판(11)에 접착제(41)를 통하여 접촉시킨다. 계속해서, UV선을 기판(11)측(또는 밀봉 기판측으로부터)으로부터 접착제(41)에 조사하여, 경화시킨다. 이와 같이 하여, 밀봉 부재(40)와 기판(11) 사이의 밀봉 공간에 아르곤 가스와 같은 불활성 가스가 채워진 상태로 유기 EL 소자(10)가 밀봉된다.
본 발명의 구성을 벗어나지 않으면서 본 실시예에 대해 적용하는 설계 변경은 본 발명의 범주에 포함된다. 수동의 구동 방법 대신에, 예를 들어 패널이 TFT에 의해 구동되는 액티브 구동법이 유기 EL 패널의 구동 방법으로서 채용될 수 있다. 유기 EL 소자(10)로부터의 광 방출은, 기판(11)측으로부터 광이 방출되는 배 면 발광(bottom emission)형이거나, 또는 광이 반대 방향에서 방출되는 전면 발광(top emission)일 수도 있다.
상술된 바와 같이 구성된 실시예들 및 실험들에 따르면, 성막용 마스크의 개구부에 부착물이나 부분적인 설계 불량 등이 있는 경우라도, 설계된 성막 영역에 미성막 부분이 형성되지 않고, 미리 설정된 성막 영역에 대응하는 다양한 부분들의 기능을 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 유기 EL 패널 및 그 제조 방법에 있어서, 성막 영역의 미성막 부분을 제거함으로써, 누설 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 부분적인 휘도 변화나 색도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 우수한 절연 및 밀봉 성능들을 확보할 수 있다.

Claims (15)

  1. 한 쌍의 전극 사이에 유기 발광 기능층을 포함하는 유기층이 협지된 유기 EL 소자를 기판 상에 형성한 유기 EL 패널의 제조 방법에 있어서,
    제1 발광층과, 상기 제1 발광층의 성막에 사용된 성막용 마스크를 설정 변경하여 그 성막용 마스크와 동일한 패턴을 갖는 다른 성막용 마스크를 사용하여 상기 제1 발광층과 동일한 재료로 상기 제1 발광층 상에 성막된 제2 발광층에 의해 상기 유기 발광 기능층을 형성하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 한 쌍의 전극 사이에 유기 발광 기능층을 포함하는 유기층이 협지된 유기 EL 소자를 기판상에 형성한 유기 EL 패널로서,
    기판;
    상기 기판과 상대적으로 형성되는 한 쌍의 전극; 및
    상기 한 쌍의 전극에 형성되는 발광층을 포함하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하는 적어도 하나의 유기 EL 소자
    를 포함하고,
    상기 발광층은 제1 발광층과 제2 발광층을 포함하는 복수의 층에 의해 형성되고, 상기 제1 발광층 상에 상기 제2 발광층이 형성되며, 상기 제2 발광층은 상기 제1 발광층과 동일한 재료로 성막되어 있고, 상기 제1 발광층의 성막 영역과 상기 제2 발광층의 성막 영역은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 발광층은, 상기 제1 발광층의 성막에 사용된 성막용 마스크를 이동시키는 것에 의하여 상기 제1 발광층과 동일한 재료로 상기 제1 발광층 상에 성막되고, 상기 제1 발광층의 미성막 부분상에 상기 제2 발광층의 성막 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 패널.
  5. 삭제
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