KR101218844B1 - 발광 소자와 그 제조 방법, 및 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
유기 EL 소자(100a∼100c)의 각각에서는, 기판(101) 상에, 양극(102), 전하 주입 수송층(103) 및 유기 발광층(105)을 포함하는 기능층, 음극(107)이 이 순서대로 적층 형성되고, 유기 발광층(105)의 형상이 뱅크(104)에 의해 규정되어 있다. 여기서, 홀 주입 수송층(103)은, 금속층으로 이루어지는 양극(102)의 표면이 산화된 금속 산화물층이다. 또, 홀 주입 수송층(103)은, 뱅크(104)로 규정된 영역이 침하된 오목 구조로 형성되어 있고(오목부 구조(103a)), 오목부 구조(103a)의 오목부 가장자리(103c)가 뱅크(104)의 일부(피복부(104d))에 의해 피복되어 있다.
Description
본 발명은, 유기 재료의 전계 발광 현상을 이용한 발광 소자와 그 제조 방법, 및 발광 장치에 관한 것이다.
근래, 연구·개발이 진행되고 있는 유기 전계 발광 소자(이하에서는, 「유기 EL 소자」라고 기재한다.)는, 유기 재료의 전계 발광 현상을 이용한 발광 소자이다. 유기 EL 소자는, 양극과 음극의 사이에, 유기 발광층이 삽입된 구성을 가지며, 양극으로부터 홀이 주입되고, 음극으로부터 전자가 주입됨으로써, 유기 발광층 내에서 홀과 전자를 재결합시켜 광이 취출되는 디바이스이다. 또한, 발광층은, 절연 재료로 이루어지는 뱅크에 의해 형상이 규정되어 있다.
양극과 유기 발광층의 사이에는, 예를 들면, 필요에 따라서 홀 주입층, 홀 수송층 또는 홀 주입겸 수송층이 삽이되어 있고, 음극과 유기 발광층의 사이에는, 예를 들면, 필요에 따라서 전자 주입층, 전자 수송층 또는 전자 주입겸 수송층이 삽입되어 있다(이하에서는, 홀 주입층, 홀 수송층, 홀 주입겸 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층 및 전자 주입겸 수송층을 총칭하여, 「전하 주입 수송층」이라고 기재한다).
종래의 유기 EL 소자에서는, 전하 주입 수송층이, [화학식 1]로 나타내어지는 PEDOT(폴리티오펜과 폴리스티렌설폰산의 혼합물) 등의 도전성 폴리머 재료를 이용하여 형성되어 있었다(특허 문헌 1 등을 참조).
여기서, 최근에는, PEDOT에 대신하여, 전이 금속 산화물 등의 금속 산화물을 이용하여 전하 주입 수송층을 형성한다고 하는 기술 개발이 이루어져 있다(예를 들면, 특허 문헌 2, 3을 참조). 금속 산화물을 이용하여 전하 주입 수송층을 형성하는 경우에는, PEDOT를 이용하는 경우에 비해, 일반적으로, 소자에서의 전압-전류 밀도 특성이 뛰어나고, 또, 대전류를 흐르게 하여 발광 강도를 높이는 경우에도, 열화하기 어렵다는 우위성을 갖는다.
그러나, 상기와 같이 전하 주입 수송층으로서 금속 산화물을 적용한 구성에 있어서도, 발광 특성에 대해서 한층 더한 개선을 도모할 필요가 있고, 또, 한층 더한 장기 수명화를 도모할 필요가 있다.
그래서, 본 발명은, 상기 요망을 감안하여 이루어진 것으로서, 전하 주입 수송층으로서 금속 산화물을 적용한 경우에 있어서도, 높은 발광 특성과 장기 수명화를 도모할 수 있는 발광 소자와 그 제조 방법, 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일형태에 관련되는 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극의 사이에, 적어도 전하 주입 수송층과 발광층의 적층체가 삽입되고, 또한, 상기 발광층의 형상을 규정하는 뱅크를 가지는 발광 소자로서, 상기 제1 전극은, 산화되어 이루어지는 한쪽의 표면측 부분과, 산화되지 않고 남는 부분을 포함하는 층 중의, 산화되지 않고 남는 금속층이며, 상기 전하 주입 수송층은, 상기 산화되어 이루어지는 금속 산화물층이며, 상기 뱅크로 규정된 영역에 있어서는 상면이 침하된 오목 구조로 형성되고, 상기 전화 주입 수송층의 오목 구조에 있어서의 오목부의 가장자리는,상기 뱅크의 일부로 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자에서는, 전하 주입 수송층에 있어서의 오목 구조의 오목부의 가장자리가 뱅크의 일부로 피복되어 있고, 뱅크가 절연 재료로 구성되어 있으므로, 발광시에 오목 구조의 오목부의 가장자리로의 전계 집중을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자에서는, 발광 특성 및 수명 특성을 더 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태를 얻기에 이른 경위를 설명하기 위해서 이용하는 단면도이다.
도 2는 실시의 형태 1에 관련되는 표시 장치(1)의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 블럭도이다.
도 3은 표시 장치(1)에 있어서의 표시 패널(10)의 요부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 표시 장치(1)에 있어서의 뱅크(104)의 형상을 나타내는 모식 평면도이다.
도 5는 도 1에 있어서의 A부를 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 표시 장치(1)의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 표시 장치(1)의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 표시 장치(1)의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 실시의 형태 2에 관련되는 유기 EL 소자(110)의 요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 10은 실시의 형태 3에 관련되는 유기 EL 소자(120)의 요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 11은 실시의 형태 3에 관련되는 유기 EL 소자(120)의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 실시의 형태 4에 관련되는 유기 EL 소자(130)의 요부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 실시의 형태 5에 관련되는 유기 EL 소자(140)의 요부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 변형예에 관련되는 유기 EL 소자의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 변형예에 관련되는 라인 뱅크(65)의 형태를 나타내는 모식 평면도이다.
도 16은 표시 장치(1)의 외관을 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 실시의 형태 1에 관련되는 표시 장치(1)의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 블럭도이다.
도 3은 표시 장치(1)에 있어서의 표시 패널(10)의 요부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 표시 장치(1)에 있어서의 뱅크(104)의 형상을 나타내는 모식 평면도이다.
도 5는 도 1에 있어서의 A부를 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 표시 장치(1)의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 표시 장치(1)의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 표시 장치(1)의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 실시의 형태 2에 관련되는 유기 EL 소자(110)의 요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 10은 실시의 형태 3에 관련되는 유기 EL 소자(120)의 요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 11은 실시의 형태 3에 관련되는 유기 EL 소자(120)의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 실시의 형태 4에 관련되는 유기 EL 소자(130)의 요부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 실시의 형태 5에 관련되는 유기 EL 소자(140)의 요부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 변형예에 관련되는 유기 EL 소자의 제조에 있어서의 일부의 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 변형예에 관련되는 라인 뱅크(65)의 형태를 나타내는 모식 평면도이다.
도 16은 표시 장치(1)의 외관을 나타내는 외관 사시도이다.
[본 발명의 일 형태를 얻기에 이른 경위]
본 발명자들은, 상기 [배경 기술]의 란에 있어서 기재한 내용, 즉, 금속 산화물을 이용하여 전하 주입 수송층을 형성하는 경우에는, 그 후에 있어서의 뱅크의 형성에서의 습식 프로세스에서 이용되는 액에 의해 전하 주입 수송층의 표면이 침식됨으로써 침하되고, 소자 발광시에 오목 구조에 있어서의 오목부 가장자리에 전계가 집중해 버린다고 하는 문제가 발생하는 것을 예의 연구에 의해 구명했다. 그리고, 이 점에 관해서, 본 발명자들이 검토를 거듭한 결과, 이하와 같은 지견을 얻기에 이르렀다.
도 1은, 유기 EL 디스플레이의 제조 공정의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, TFT 기판(901) 상에, 양극(902), 홀 주입 수송층(903) 및 뱅크(904)가 형성되어 있다. 또한, 양극(902)은, TFT 기판(901)의 표면측으로부터, 양극 베이스층(9021), ITO(산화 인듐·주석)(9022)이 순서대로 적층된 적층 구성을 가지고 있다.
도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 홀 주입 수송층(903) 상에, 유기 발광층(905), 전자 주입층(906), 음극(907) 및 시일링층(908)이 순서대로 적층되어 있다.
홀 주입 수송층(903)으로서 금속 산화물을 적용한 경우에는, 뱅크(904)의 형성 공정에 있어서, 홀 주입 수송층(903)의 상면에 오목부(903a)가 형성되어 버린다(도 1(a)를 참조). 이와 같이, 홀 주입 수송층(903)에 오목부(903a)가 형성된 상태로, 유기 발광층(905)을 형성한 경우에는(도 1(b)를 참조), 유기 EL 디스플레이의 발광시에 있어서, 오목부(903a)의 오목부 가장자리(903c)(도 1(a)를 참조) 부근에 전계가 집중한다는 현상이 발생한다. 이 결과, 유기 발광층(905)에 국부적으로 전류가 흘러 버리는 경우가 있고, 이 국부적인 전류의 흐름에 의해, 발광면 내의 휘도 편차나 국부적인 열화에 의한 단기 수명화라는 문제가 발생한다.
상기 과제 및 지견은, 홀 주입 수송층(903)으로서 금속 산화물을 적용한 유기 EL 표시 패널에 특유의 것이며, 또한, 지금까지 구명되지 않았다고 생각되는 점에서, 기술적인 의의를 가지는 것이다.
이상과 같이, 일련의 연구 및 검토를 통해, 본 발명자들은, 홀 주입 수송층으로서 금속 산화물을 적용한 경우에 있어서의 오목부 가장자리를, 뱅크의 일부에 의해 피복하고, 이로 인해, 발광시에 있어서의 오목부 가장자리 부근에서의 전계 집중을 억제하고, 그 결과, 유기 발광층에서의 국부적인 전류의 흐름이 발생하는 것을 억제한다고 하는 기술적인 특징에 생각이 미칠 수 있었던 것이다.
[본 발명의 일 형태의 개요]
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극의 사이에, 적어도 전하 주입 수송층과 발광층의 적층체가 삽입되고, 또한, 상기 발광층의 형상을 규정하는 뱅크를 가지는 발광 소자로서, 상기 제1 전극은, 산화되어 이루어지는 한쪽의 표면측 부분과, 산화되지 않고 남는 부분을 포함하는 층 중의, 산화되지 않고 남는 금속층이며, 상기 전하 주입 수송층은, 상기 산화되어 이루어지는 금속 산화물층이며, 상기 뱅크로 규정된 영역에 있어서는 상면이 침하된 오목 구조로 형성되고, 상기 전하 주입 수송층의 오목 구조에 있어서의 오목부의 가장자리는, 상기 뱅크의 일부로 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자에서는, 전하 주입 수송층에 있어서의 오목 구조의 오목부의 가장자리가 뱅크의 일부로 피복되어 있고, 뱅크가 절연 재료로 구성되어 있으므로, 발광시에 오목 구조의 오목부의 가장자리로의 전계 집중을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자에서는, 발광층에 국부적인 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 금속 산화물층이, 뱅크를 형성할 때에 이용되는 액체에 의해 침식되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 금속 산화물층이, 뱅크 형성시에 이용되는 액체에 의해 침식되는 경우에는, 상기와 같이, 오목 구조를 가지는 전하 주입 수송층이 형성되게 되지만, 상기와 같이 뱅크의 일부에서 오목부의 가장자리가 피복되는 구성을 채용함으로써, 발광층에 국부적인 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 상기 뱅크의 일부가, 전하 주입 수송층의 오목 구조에 있어서의 오목부의 바닥면까지 달하고, 뱅크의 측면이, 전하 주입 수송층에 있어서의 오목부의 바닥면으로의 도달점으로부터 정점에 걸쳐 오르막 경사면이 되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성을 채용하는 경우에는, 예를 들면, 잉크젯법 등의 인쇄 기술로 발광층을 형성할 때에, 뱅크로 규정되는 영역 내의 구석구석까지 잉크를 들어가게 하는 것이 용이해지고, 보이드 등의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 상기 뱅크의 일부는, 전하 주입 수송층의 오목 구보에 있어서의 오목부의 바닥면까지 달하지 않은 것을 특징으로 한다. 이러한 구성을 채용하는 경우에는, 뱅크 재료를 오목부 바닥면까지 들어가게 할 필요가 없고, 열처리의 온도를 저온으로 하고, 또, 열처리의 시간을 단시간으로 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 제1 전극이, 적어도 상기 금속층을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조인 것을 특징으로 한다. 이와 같이 여러 가지의 구조의 소자에 대해서 상기 구성을 채용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 상기 제1 전극은, 가시광의 반사율이 60[%] 이상인 하층과, 상기 하층 상에 설치된 상기 금속층인 상층을 가지는 적층 구조인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의해, 산화되는 금속 산화물층으로 이루어지는 상층과는 독립하여, 하층으로서 반사율이 높은 금속을 이용할 수 있다. 따라서, 각층의 재료 선택의 폭이 넓어지고, 특히 탑 이미션형 유기 EL 소자로서의 성능의 최적화를 보다 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 상기 제1 전극은, 알루미늄 및 은 중 적어도 하나를 포함하는 합금인 하층과, 상기 하층 상에 설치되고, 몰리브덴, 크롬, 바나듐, 텅스텐, 니켈, 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 상기 금속층인 상층을 가지는 적층 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 상기 제1 전극에 있어서의 상기 금속층의 막두께는, 20[㎚] 이하인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의해, 상층에 의한 반사율의 저하, 즉, 탑 이미션형 유기 EL 소자의 발광의 감쇠를 효과적으로 억제할 수 있고, 하층의 고반사율을 최대한 살리는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 발광층이, 유기 EL층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 전하 주입 수송층이, 뱅크의 바닥면을 따라 뱅크의 측방으로 연장되어 있는 것을 특징으로 할 수도 있다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자는, 상기 구성에 있어서, 전하 주입 수송층에 있어서의 오목부의 가장자리가, 전하 주입 수송층의 상면에 있어서 오목하게 들어가 있지 않은 영역과 오목부의 측면으로 형성된 볼록 모서리 부분인 것을 특징으로 할 수도 있다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 장치는, 상기의 어느 하나에 기재된 발광 소자를 복수 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자의 제조 방법은, 금속층을 형성하는 제1 공정과, 상기 금속층에 있어서의 한쪽의 (발광층측이 되는)표면측 부분을 산화함으로써 금속 산화물층을 형성하는 제2 공정과, 금속 산화물층상에 뱅크를 구성하는 재료로 이루어지는 뱅크 재료층을 형성하는 제3 공정과, 뱅크 재료층의 일부를 제거함으로써, 대응하는 영역의 금속 산화물층을 제거하고, 제2 공정에서 산화되지 않고 남은 금속층의 일부를 노출시키는 제4 공정과, 금속층에 있어서의 상기 노출된 표면을 산화함으로써, 상기 대응 영역에 금속 산화물층으로 이루어지는 전하 주입 수송층을 형성하고, 또한, 산화되지 않고 남은 금속층을 제1 전극으로 하는 제5 공정과, 전하 주입 수송층 상의 뱅크 재료층의 잔류부에 열처리를 실시하는 제6 공정과, 제6 공정의 실행 후, 대응 영역에 형성한 전하 주입 수송층 상에 발광층을 형성하는 제7 공정을 포함한다.
그리고, 본 발명의 일 형태에 관련되는 제조 방법에서는, 전하 주입 수송층이, 뱅크 재료층의 일부를 제거할 때에 이용되는 액체에 의해 침식되는 재료로 이루어지고, 전하 주입 수송층의 상기 대응 영역에 있어서의 노출면이, 상기 액체의 침식에 의해 뱅크 재료층의 잔류부 바닥면의 레벨로부터 침하된 오목 구조로 형성되고, 제6 공정에 있어서, 뱅크 재료층의 잔류부에 유동성을 부여함으로써, 잔류부로 뱅크를 구성하는 재료를 상기 오목 구조의 오목부의 가장자리까지 연장시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자의 제조 방법은, 상기 구성에 있어서, 제5 공정에 있어서의 산화가, 대기에 노출시킴에 의한 자연 산화, 또는, 산화 처리에 의한 산화 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자의 제조 방법은, 상기 구성에 있어서, 제5 공정에 있어서의 산화가, 대기에 노출시킴에 의한 자연 산화인 것을 특징으로 한다. 이러한 구성의 경우에는, 특히 산화를 위한 공정을 필요로 하지 않고, 생산 효율이라고 하는 관점으로부터 효과적이다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자의 제조 방법은, 상기 구성에 있어서, 제1 전극이, 단층 구조 또는 적층 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자의 제조 방법은, 상기 구성에 있어서, 상기 제1 공정에서, 가시광의 반사율이 60[%] 이상인 하층을 준비하고, 이 하층 상에, 상기 금속층을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이 경우에는, 제5 공정의 실행에 의해, 제1 전극은, 상기 하층과 하층 상에 적층된 상기 금속층으로 이루어지는 상층을 가지는 적층 구조로 되는 것을 특징으로 한다. 이러한 특징을 채용하는 경우에는, 산화되는 금속 산화물층으로 이루어지는 상층과는 독립하여, 하층으로서 반사율이 높은 금속을 이용할 수 있다. 따라서, 각층의 재료 선택의 폭이 넓어지고, 특히 탑 이미션형 유기 EL 소자의 제조에 있어서는, 성능의 최적화를 보다 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자의 제조 방법은, 상기 구성에 있어서, 상기 제1 공정에서, 알루미늄 및 은 중 적어도 하나를 포함하는 합금인 하층을 준비하고, 이 하층 상에, 몰리브덴, 크롬, 바나듐, 텅스텐, 니켈, 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 상기 금속층을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이 경우에는, 제5 공정의 실행에 의해, 제1 전극은, 알루미늄 및 은 중 적어도 하나를 포함하는 합금인 하층과, 하층 상에 적층된 상기 금속층으로 이루어지는 상층을 가지는 적층 구조가 된다.
본 발명의 일 형태에 관련되는 발광 소자의 제조 방법은, 상기 구성에 있어서, 제1 전극의 상기 금속층의 막두께는, 20[㎚] 이하인 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해, 상층에 의한 반사율의 저하, 즉, 탑 이미션형 유기 EL 소자의 발광의 감쇠를 효과적으로 억제할 수 있고, 하층의 고반사율을 최대한 살리는 것이 가능해진다.
이하에서는, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 여러 예를 이용하여 설명한다.
또한, 이하의 설명에서 이용하는 실시의 형태는, 본 발명의 구성 및 작용·효과를 알기 쉽게 설명하기 위해서 이용하는 예이며, 본 발명은, 그 본질적인 특징 부분 이외에 전혀 이하의 형태에 한정을 받는 것은 아니다.
[실시의 형태 1]
1. 표시 장치(1)의 전체 구성
본 실시의 형태에 관련되는 표시 장치(1)의 전체 구성에 대해서, 도 2를 이용하여 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 표시 장치(1)는, 표시 패널부(10)와, 이것에 접속된 구동 제어부(20)를 가지고 구성되어 있다. 표시 패널부(10)는, 유기 재료의 전계 발광 현상을 이용한 유기 EL 패널이며, 복수의 유기 EL 소자가 배열되어 구성되어 있다.
또, 구동 제어부(20)는, 4개의 구동 회로(21∼24)와 제어 회로(25)로 구성되어 있다.
또한, 실제의 표시 장치(1)에서는, 표시 패널부(10)에 대한 구동 제어부(20)의 배치에 대해서는, 이것에 한정되지 않는다.
2. 표시 패널(10)의 구성
표시 패널(10)의 구성에 대해서, 도 3 내지 도 4를 이용하여 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 표시 패널(10)은, 적(R), 록(G), 청(B) 중 어느 하나의 발광색을 가지는 유기 발광층을 구비하는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)가 매트릭스형상으로 배치되어 구성되어 있다. 표시 패널(10)은, 탑 이미션형의 유기 EL 디스플레이이다.
TFT 기판(이하에서는, 간단히 「기판」이라고 기재한다.)(101) 상에는, 양극(102)이 형성되어 있고, 양극(102) 상에, 홀 주입 수송층(103)이 적층 형성되어 있다. 또한, 양극(102)은, 기판(101)의 표면측으로부터, 양극 베이스층(1021), ITO(산화 인듐·주석)(1022), 양극 금속층(1023)이 순서대로 적층된 적층 구성을 가지고 있다. 또한, 양극(102)은, 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)마다 나뉜 상태로 형성되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 양극(102)의 주변 상부에는 홀 주입 수송층(103)이 설치되어 있고, 또한 그 위에는, 절연 재료로 이루어지는 뱅크(104)로 규정된 영역 내에 유기 발광층(105)이 적층 형성되어 있다. 또한, 유기 발광층(105) 상에는, 전자 주입층(106), 음극(107), 및 시일링층(108)이, 각각 뱅크(104)로 규정된 영역을 넘어, 전체의 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)로 연속하도록 형성되어 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 표시 패널(10)에 있어서는, 뱅크(104)가, Y축 방향으로 연장되어 설치된 뱅크 요소(104a)와, X축 방향으로 연장되어 설치된 뱅크 요소(104b)가 일체로 형성된, 소위, 픽셀 뱅크가 채용되어 있다. 그리고, X축 방향에 있어서 인접하는 서브 픽셀의 각 유기 발광층(105a, 105b, 105c)들의 사이는, 뱅크 요소(104a)에 의해 구획되어 있고, 마찬가지로, Y축 방향에 있어서 인접하는 서브 픽셀의 각 유기 발광층들의 사이는, 뱅크 요소(104b)에 의해 구획되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, X축 방향에 있어서 인접하는 3개의 서브 픽셀은, 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각 색에 대응하고, 그들 인접하는 3개의 서브 픽셀을 1세트로 하여 1개의 픽셀(화소)이 구성되어 있다.
a)기판(101)
기판(101)은, 예를 들면, 무알칼리 유리, 소다 유리, 무형광 유리, 인산계 유리, 붕산계 유리, 석영, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 엑폭시계 수지, 폴리에틸렌, 폴리에스텔, 실리콘계 수지, 또는 알루미나 등의 절연성 재료를 베이스로 하여 형성되어 있다.
b)양극(102)
양극(102)의 양극 베이스층(1021)은, 예를 들면, Ag(은), APC(은, 파라듐, 동의 합금), ARA(은, 루비듐, 금의 합금), MoCr(몰리브덴과 크롬의 합금), NiCr(니켈과 크롬의 합금) 등으로 형성되어 있다. 또한, 본 실시의 형태와 같이, 탑 이미션형의 유기 EL 소자의 경우에는, 고반사성의 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
ITO층(1022)은, 양극 베이스층(1021)의 표면을 피복하는 상태로 형성되어 있다.
양극 금속층(1023)은, 예를 들면, 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 이리듐(Ir) 등의 금속재료, 또는 이것들의 합금 등으로 구성되어 있다.
또한, 유기 EL 소자의 제조 방법의 란에서 설명하지만, 본 실시의 형태에서는, 금속 단층에 있어서의 상주면측으로부터 산화하고, 산화되지 않고 남은 부분(금속 하층)을 양극(102)에 있어서의 양극 금속층(1023)으로 하고 있다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 양극 금속층(1023)의 막두께는, 뱅크(104)의 개구에 상당하는 부분의 쪽이, 다른 부분에 비해 얇게 되어 있다. 해당 부분에 있어서의 양극 금속층(1023)의 막두께는, 20[㎚] 이하인 것이 바람직하다. 이것은, 당해 부분에 있어서의 막두께를 20[㎚]보다도 두껍게 한 경우에는, 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)의 반사율이 양극 금속층(1023)의 반사율을 반영하고, 양극 베이스층(1021)의 반사율을 반영하는 것이 곤란해지기 때문이다.
c)홀 주입 수송층(103)
홀 주입 수송층(103)은, 상기와 같이, 금속 단층을 그 상주면측으로부터 산화하고, 당해 산화에 의해 형성된 금속 산화물 상층이다. 따라서, 홀 주입 수송층(103)은, 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 이리듐(Ir) 등의 산화물로 이루어진다. 이와 같은 금속 산화물로 이루어지는 홀 주입 수송층(103)은, 홀을 안정적으로, 또는 홀의 생성을 보조하여, 유기 발광층(105)에 대해서 홀을 주입 및 수송하는 기능을 가지며, 큰 일함수를 갖는다.
또한, 홀 주입 수송층(103)을 전이 금속의 산화물로 구성하는 경우에는, 복수의 산화수를 취하기 때문에 이로 인해 복수의 준위를 취할 수 있고, 그 결과, 홀 주입이 용이해지고 구동 전압을 저감 할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 홀 주입 수송층(103)은, 뱅크(104)의 바닥면(104a, 104b)을 따라 측방으로 연장되어 있음과 더불어, 상면의 일부가 침하되어 오목 구조(103a)가 형성되어 있다. 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목부(103a)의 바닥면(103b)은, 뱅크(104)의 바닥면(104a)의 레벨(104c)보다도 침하되어 있다. 홀 주입층(103)에 있어서의 오목부(103a)의 깊이는, 대체로 5[㎚]∼30[㎚] 정도이다.
또, 홀 주입 수송층(103)의 막두께는, 예를 들면, 0.1[㎚]∼20[㎚]의 범위가 바람직하고, 1[㎚]∼10[㎚]의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 홀 주입 수송층(103)의 막두께, 즉, 금속 산화물 상층(금속 단층의 산화된 부분)의 두께가, 상기 범위보다 얇으면, 균일성이라는 관점에서 홀 주입성이 낮아지고, 두꺼우면, 구동 전압이 높아져 버리기 때문이다.
또, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에서는, 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목부(103a)의 오목부 가장자리(103c)가, 뱅크(104)의 일부인 피복부(104d)에 의해 피복되어 있다. 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목부 가장자리(103c)는, 오목부(103a)의 바닥면(103b)에 대해서 돌출되어 있으므로, 만일, 오목부 가장자리(103c)가 절연성의 피복부(104d)로 덮여 있지 않으면, 여기에 전계 집중이 발생하여 유기 발광층(105)에 국부적으로 전류가 흐르고, 그 결과, 발광면 내에서의 휘도 편차나 유기 발광층(105)의 국부적 열화에 의한 제품의 단기 수명화라고 하는 문제가 발생한다.
그러나, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에서는, 오목부 가장자리(103c)가 절연성의 피복부(104d)에 의해 피복되어 있으므로, 그러한 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 전계 집중을 효과적으로 억제하려면, 뱅크(104)의 피복부(104d)의 두께(오목부 가장자리(103c)로부터 유기 발광층(105)까지의 최단 거리)를 2[㎚]∼5[㎚]로 하는 것이 바람직하다.
또, 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목부 가장자리(103c)의 형상은, 일례로서 나타낸 도 2 및 도 3과 같은 엣지 형상보다도, 다각형, 혹은 둥그스름한 형상으로 함으로써, 전계 집중을 더 억제할 수 있다.
또, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에서는, 뱅크(104)의 피복부(104d)가, 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목부(103a)의 바닥면(103b)까지 달하고, 뱅크(104)의 측면이, 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목부(103a)의 바닥면(103b)으로의 도달점으로부터 정점에 걸쳐 오르막 경사면으로 되어 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 유기 발광층(105)의 형성에 있어서, 유기 발광층(105)용의 잉크를, 잉크젯법 등의 인쇄 기술로 형성하는 경우에, 뱅크에 규정되는 영역 내의 구석구석에 잉크를 쉽게 들어가게 할 수 있고, 보이드 등의 발생을 억제할 수 있다.
홀 주입 수송층(103)을 형성하기 위해서, 금속 단층의 상주면측으로부터 표층을 산화시키는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 자연 산화나, 금속 단층의 주면으로의 자외광 오존 처리, 산화성 가스 분위기하에서의 플라즈마 처리, 혹은 오존을 포함하는 용액에 의한 처리 등을 이용할 수도 있다.
d)뱅크(104)
뱅크(104)는, 수지 등의 유기 재료로 형성되어 있고 절연성을 갖는다. 뱅크(104)의 형성에 이용하는 유기 재료의 예로서는, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 노볼락형 페놀 수지 등을 들 수 있다. 뱅크(104)는, 유기용제 내성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 뱅크(104)는 에칭 처리, 베이크 처리 등이 실시되는 것이 있기 때문에, 그들 처리에 대해서 과도로 변형, 변질 등을 하지 않는 내성이 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또, 발수성을 갖게 하기 때문에, 표면을 불소 처리할 수도 있다.
또한, 뱅크(104)의 형성에 이용하는 절연 재료에 대해서는, 상기의 각 재료를 비롯하여, 특히 저항율이 105[Ω·cm] 이상이며, 발수성을 가지는 재료를 이용할 수 있다. 이것은, 저항율이 105[Ω·cm] 이하인 재료를 이용한 경우에는, 양극(102)과 음극(107)의 사이에서의 리크 전류, 혹은 인접 소자간에서의 리크 전류의 발생의 원인이 되고, 소비 전력의 증가 등의 여러 가지의 문제를 일으키게 되기 때문이다.
또, 뱅크(104)를 친수성의 재료를 이용하여 형성한 경우에는, 뱅크(104)의 표면과 홀 주입 수송층(103)의 표면의 친화성/발수성의 차이가 적어지고, 유기 발광층(105)을 형성하기 위해서 유기 물질을 포함한 잉크를, 뱅크(104)의 개구부에 선택적으로 유지시키는 것이 곤란해져 버리기 때문이다.
또한, 뱅크(104)의 구조에 대해서는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같은 1층 구조뿐만 아니라, 2층 이상의 다층 구조를 채용할 수도 있다. 이 경우에는, 층 마다 상기 재료를 조합할 수도 있고, 층마다 무기 재료와 유기 재료를 이용할 수도 있다.
e)유기 발광층(105)
유기 발광층(105)은, 홀과 전자가 주입되고 재결합됨으로써 여기 상태가 생성되고 발광하는 기능을 갖는다. 유기 발광층(105)의 형성에 이용하는 재료는, 습식 인쇄법을 이용하여 제막할 수 있는 발광성의 유기 재료를 이용하는 것이 필요하다.
구체적으로는, 예를 들면, 특허 공개 공보(일본국 특허공개 평5-163488호 공보)에 기재된 옥시노이드 화합물, 페리렌 화합물, 쿠마린 화합물, 아자쿠마린 화합물, 옥사졸 화합물, 옥사디아졸 화합물, 페리논 화합물, 피로로피롤 화합물, 나프탈렌 화합물, 안트라센 화합물, 플루오렌 화합물, 플루오란텐 화합물, 테트라센 화합물, 피렌 화합물, 코로넨 화합물, 퀴노론 화합물 및 아자퀴노론 화합물, 피라조린 유도체 및 피라조론 유도체, 로다민 화합물, 크리센 화합물, 페난트렌 화합물, 시클로펜타디엔 화합물, 스틸벤 화합물, 디페닐퀴논 화합물, 스티릴 화합물, 부타디엔 화합물, 디시아노메틸렌피란 화합물, 디시아노메틸렌티오피란 화합물, 플루오레세인 화합물, 피릴륨 화합물, 티아피릴륨 화합물, 세레나피릴륨 화합물, 테프로피릴륨 화합물, 방향족 아르다디엔 화합물, 올리고페닐렌 화합물, 티옥산텐 화합물, 안스라센 화합물, 시아닌 화합물, 아크리딘 화합물, 8-히드록시퀴노린 화합물의 금속 착체, 2-비피리딘 화합물의 금속 착체, 쉬프염과 III족 금속의 착체, 옥신 금속 착체, 희토류 착체 등의 형광 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
f)전자 주입층(106)
전자 주입층(106)은, 음극(107)으로부터 주입된 전자를 유기 발광층(105)으로 수송하는 기능을 가지며, 예를 들면, 바륨, 프타로시아닌, 불화리튬, 혹은 이것들의 조합으로 형성되는 것이 바람직하다.
g)음극(107)
음극(107)은, 예를 들면, ITO, IZO(산화 인듐 아연) 등으로 형성된다. 탑 이미션형의 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)의 경우에 있어서는, 광투과성의 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 광투과성에 대해서는, 투과율이 80[%] 이상으로 하는 것이 바람직하다.
음극(107)의 형성에 이용하는 재료로서는, 상기 외에, 예를 들면, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 또는 그것들의 할로겐화물을 포함하는 층과 은을 포함하는 층을 이 순서대로 적층한 구조를 이용할 수도 있다. 상기에 있어서, 은을 포함하는 층은, 은 단독으로 형성되어 있어도 되고, 은 합금으로 형성되어 있어도 된다. 또, 광취출 효율의 향상을 도모하기 위해서는, 당해 은을 포함하는 층의 위로부터 투명도가 높은 굴절률 조정층을 설치할 수도 있다.
h)시일링층(108)
시일링층(108)은, 유기 발광층(105) 등이 수분에 노출되거나 공기에 노출되거나 하는 것을 억제하는 기능을 가지며, 예를 들면, SiN(질화 실리콘), SiON(산질화 실리콘) 등의 재료를 이용하여 형성된다. 탑 이미션형의 유리 EL 소자(100a, 100b, 100c)의 경우에 있어서는, 광투과성의 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
3. 표시 패널(10)의 제조 방법
표시 패널(10)의 제조 방법에 대해서, 도 6 내지 도 8을 이용하여 설명한다. 또한, 도 6 내지 도 8에서는, 표시 패널(10)의 하나의 유기 EL 소자를 뽑아내어 모식적으로 나타내고 있다.
우선, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 기판(101)의 주면 상에, 스퍼터링법에 의해 Ag박막을 제막하고, 당해 Ag박막을, 예를 들면, 포토리소그래피로 패터닝함으로써 매트릭스형상으로 양극 베이스층(1021)을 형성한다. 또한, Ag박막의 제막에는, 스퍼터링법 외에, 진공 증착법을 이용할 수도 있다.
다음에, 양극 베이스층(1021)의 표면에 대해서, 예를 들면, 스퍼터링법에 의해 ITO 박막을 제막하고, 당해 ITO 박막을, 예를 들면, 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여, ITO층(1022)을 형성한다.
다음에, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, ITO층(1022)을 포함하는 기판(101)의 표면에 대해서, 스퍼터링법에 의해 Mo-Cr(97:3)의 금속막을, 막두께 100[㎚]로 제막한다. 그리고, Mo-Cr(97:3)의 금속막을, 감광성 레지스트를 이용하는 포토리소그래피법 및 에칭법에 의해 패터닝하고, 또한 감광성 레지스터의 박리를 행함으로써, 금속층(1025)을 형성한다. 금속층(1025)의 형성에 있어서의 에칭에는, 인산, 질산, 아세트산의 혼합 용액을 에칭액으로서 이용할 수 있다.
도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 상기와 같이 ITO층(1022) 상에 적층 형성된 금속 단층(1025)은, 그 일주면측으로부터 일부가 자연 산화되고, 당해 산화된 부분이 금속 산화물층(1031)이 되고, 잔여의 부분이 금속층(1024)이 된다. 이때 산화되게 되는 부분(금속 산화물층(1031))의 막두께는, 예를 들면, 1[㎚]∼5[㎚]이다.
다음에, 금속 산화물층(1031) 상에, 뱅크(104)를 형성하기 위한 절연 재료로 이루어지는 막을, 예를 들면, 스핀 코트법 등에 의해 제막하고, 포토마스크를 이용한 노광, 현상법에 의해 소정의 형상으로 패터닝함으로써, 뱅크 준비층(뱅크 재료 로 이루어지는 층)(1040)을 형성한다. 그리고, 중성 세제와 순수를 이용하여 기판 세정(습식 프로세스)을 실행하고, 에칭 잔사를 세정 제거한다. 이 습식 프로세스의 실행 시에, 금속 산화물층(1031)이 수용성이므로, 금속 산화물층(1031)에 있어서의 뱅크 준비층(1040)의 개구 바닥에 노출된 부분의 대략 전부가 용출(溶出)된다. 이 때문에, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 뱅크 준비층(1040)의 개구 바닥에서는, 금속 산화물층(1030)에 오목 구조(1030a)가 형성되게 되고, 그 바닥 부분에는 금속층(1024)이 노출된다.
또한, 뱅크 준비층(1040)의 하부의 금속 산화물층(1030)은 용실(溶失)되지 않기 때문에, 오목 구조(1024a)의 측벽 부분에는 금속 산화물층(1030)이 노출되고, 당해 금속 산화물층(1030)에 의해 오목부 가장자리(1030c)가 형성된다.
다음에, 뱅크 준비층(1030)의 개구 바닥에 노출된 금속층(1024)은, 자연 산화에 의해, 재차, 그 일주면측으로부터 일부가 산화되어, 산화된 상층이 홀 주입 수송층(103)이 된다. 또, 잔여의 금속 하층이 양극 금속층(1023)이 된다(도 7(b)을 참조).
그리고, 이 상태로, 뱅크 준비층(1040)에 대해서 열처리를 실시하여 잔류부에 어느 정도의 유동성을 부여하고, 잔류부로부터 오목부 바닥면(103b)에 도달할 때까지 뱅크 재료(절연 재료)를 연장시킨다. 이로 인해, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 홀 주입 수송층(103)의 오목부 가장자리(103c)는, 연장에 의해 형성된 피복부(104d)에 덮이게 된다.
뱅크 준비층(1040)에 대해서 실시되는 열처리는, 예를 들면, 열큐어를 채용할 수 있다. 열큐어의 온도 및 시간은, 뱅크 재료의 종류나 필요로 하는 피복부(104d)의 두께 등을 감안하여 적절히 설정하면 된다. 그 후, 필요에 따라서, 뱅크 준비층(1040)의 잔류부 표면에 대해, 예를 들면, 불소 플라즈마 등에 의한 발액 처리를 실시하여, 뱅크(104)가 형성된다.
다음에, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 뱅크(104)로 규정된 영역 내(104h)에, 예를 들면, 잉크젯법에 의해 유기 EL 재료를 포함하는 조성물 잉크(이하, 간단히 「잉크」라고 칭한다)를 적하하고, 그 잉크를 건조시켜 유기 발광층(105)을 형성한다. 또한, 디스펜서법, 노즐 코트법, 스핀 코트법, 요판(凹版) 인쇄, 철판(凸版) 인쇄 등에 의해 잉크를 적하해도 된다.
상기에 있어서, 잉크의 건조는, 50[℃]에서 10[min.]간 진공 건조를 행하고, 계속해서, 질소 분위기 중에 있어서 130[℃]에서 30[min.]간 베이크를 행한다. 유기 발광층(105)의 평균 막두께는, 약 70[㎚]이다.
다음에, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 유기 발광층(105) 및 뱅크(104)의 위에, 예를 들면, 진공 증착법에 의해, 바륨 5[㎚](알드리치제, 순도 99[%] 이상)을 제막하고, 계속해서, 바륨 20[%]를 혼합한 화합물 Alq(신닛테츠 화학제, 순도 99[%] 이상)의 막 20[㎚]를 공증법에 의해 제막함으로써, 전자 주입층(106)을 제막한다.
다음에, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 전자 주입층(106) 상에, 예를 들면, 스미토모 중기계공업 주식회사제의 플라즈마 코팅 장치를 이용하여 음극(107)이 되는 ITO 박막(막두께 100[㎚])을 제막하고, 도 8(c)에 나타내는 바와 같이, 또한 그 위에, 시일링층(108)을 제막한다.
본 실시의 형태에 관련되는 표시 패널(10)의 제조 방법에 의하면, 제조 과정에 있어서 홀 주입 수송층(103)의 노출 부분에 형성되는 오목부 가장자리(103c)가, 절연 재료로 이루어지는 뱅크(104)의 피복부(104d)로 피복되고, 그 위에 유기 발광층(105)이 형성되기 때문에, 홀 주입 수송층(103)의 오목부 가장자리(103c)에 전계가 집중하는 것을 억제할 수 있다.
4. 효과
본 실시의 형태에 관련되는 표시 장치(1)의 표시 패널(10)에 있어서는, 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)가, 금속 산화물로 이루어지는 홀 주입 수송층(103)을 구비한다. 이 때문에, 표시 패널(10)에 있어서의 각 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에서는, PEDOT를 이용하여 홀 주입 수송층을 형성하는 경우에 비해, 일반적으로, 전압-전류 밀도 특성이 뛰어나고, 또, 대전류를 흐르게 하여 발광 강도를 높이는 경우에도, 열화하기 어렵다고 하는 우위성을 갖는다.
또, 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에서는, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 금속 단층의 1주면측으로부터 표층 부분을 산화시키고, 당해 산화된 상층 부분을 홀 주입 수송층(103)으로 하고, 잔여의 금속 하층 부분을 양극(102)에 있어서의 양극 금속층(1023)으로 하고 있으므로, 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에 있어서의 형성층 수를 저감할 수 있고, 제조 공정수의 저감을 도모하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다.
또한, 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에서는, 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목 구조(103a)의 오목부 가장자리(103c)를, 뱅크(104)의 피복부(104d)로 피복하고 있고, 뱅크(104)가 절연 재료로 이루어지므로, 발광시에 오목부 가장자리(103c)로의 전계 집중을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에서는, 유기 발광층(105)에 국부적인 전류가 흐르는 것이 억제된다.
이상으로부터, 본 실시의 형태에 관련되는 표시 장치(1)는, 표시 패널(10)에 있어서의 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)의 각각이, 금속 산화물로 구성된 홀 주입 수송층(103)을 구비함으로써, 전압-전류 밀도 특성이 뛰어나고, 또, 대전류를 흐르게 하여 발광 강도를 높이는 경우에도, 열화하기 어렵다고 하는 우위성을 가지며, 한편, 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목부 가장자리(103c)를 뱅크(104)의 피복부(104d)로 피복함으로써, 발광시에 있어서의 유기 발광층(105)에 국부적인 전류가 흐르는 것이 억제된다.
[실시의 형태 2]
실시의 형태 2에 관련되는 유기 EL 소자(110)의 구성에 대해서, 도 9를 이용하여 설명한다. 또한, 도 9에서는, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와 동일한 구성 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 이하의 설명에 있어서는, 중복 설명을 생략한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(110)는, 양극(112)의 양극 금속층(1123)과, 그 위에 형성되는 홀 주입 수송층(113)의 형상에 있어서, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와의 차이를 갖는다. 구체적으로는, 유기 EL 소자(110)에서는, 양극 금속층(1123)이 ITO층(1022)의 측면(11022f)도 덮는 상태로 형성되어 있고, 이에 따라 홀 주입 수송층(113)에 대해서도, 그 양단에서 기판(101)의 주면에 경계를 접하고 있다.
또한, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(110)에 있어서도, 금속 단층에 있어서의 상주면측으로부터 표층 부분이 산화되고, 당해 산화된 금속 산화물층 부분(상층 부분)이 홀 주입 수송층(113)이며, 잔여의 금속 하층 부분이 양극(112)에 있어서의 양극 금속층(1123)이다. 양극 금속층(1123) 및 홀 주입층(113)의 구성 재료 및 형성 방법에 대해서는, 기본적인 부분에 있어서 상기 실시의 형태 1과 같다.
또, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(110)에 있어서도, 홀 주입 수송층(113)의 표면 부분이 침하된 오목 구조로 되어 있고, 그 오목부 가장자리(113c)가 뱅크(104)에 있어서의 피복부(104d)에 의해 피복되어 있다. 따라서, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(110)에 있어서도, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)가 가지는 우위성을 그대로 갖는다.
[실시의 형태 3]
실시의 형태 3에 관련되는 유기 EL 소자(120)의 구성에 대해 도 10을 이용하여 설명하고, 그 제조 방법의 특징 부분에 대해서 도 11을 이용하여 설명한다. 도 10 및 도 11에서는, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와 동일한 구성 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 이하의 설명에 있어서는, 중복 설명을 생략한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(120)는, 양극(122)의 형상에 있어서, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와의 차이를 갖는다. 구체적으로는, 양극(122)에 있어서의 양극 베이스층(1221) 및 그 위에 적층되어 있는 ITO층(1222)의 폭이, 홀 주입 수송층(103)의 폭과 동일하게 되어 있다.
다른 구성에 대해서는, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와 동일하다.
도 11(a) 내지 도 11(c)의 각 공정은, 상기 실시의 형태 1에 있어서의 도 6(a) 내지 도 6(c)의 각 공정에 대응하고 있다. 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(120)의 제조 방법에서는, 기판(101)의 상부 주면상에, 금속층(1226), ITO층(1227) 및 금속층(1228)을 순서대로 적층한다. 금속층(1226) 및 금속층(1228)의 형성 재료는, 상기 실시의 형태 1에 있어서의 양극 베이스층(1021)의 형성 재료 및 금속층(1025)의 형성 재료와 같다.
다음에, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 금속층(1226), ITO층(1227) 및 금속층(1228)을, 유기 EL 소자(120)를 형성하고자 하는 영역마다 일괄 에칭을 행한다. 이로 인해, 기판(101)의 측으로부터, 양극 베이스층(1221), ITO층(1222) 및 금속층(1225)이 순서대로 적층 형성된 상태가 된다.
다음에, 도 11(c)에 나타내는 바와 같이, 상층의 금속층(1228)을 그 상주면측으로부터 자연 산화시키고, 당해 상층 부분을 금속 산화물층(1321)으로 한다. 잔여의 하층 부분인 금속층(1224)은, 도 6(c)의 금속층(1024)과 같이, 양극 금속층(1223)의 기가 된다.
이 이후에 대해서는 도시를 생략하고 있지만, 상기 실시의 형태 1의 도 5 및 도 6과 같은 공정을 거쳐, 유기 EL 소자(120)가 형성된다.
본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(120)에 있어서도, 금속 단층을 그 주상면측으로부터 산화하고, 당해 산화된 금속 산화물층 부분(상층 부분)이 홀 주입 수송층(103)이며, 잔여의 금속 하층 부분이 양극(122)에 있어서의 양극 금속층(1223)이다. 양극 금속층(1223) 및 홀 주입층(103)의 구성 재료 및 형성 방법에 대해서는, 기본적인 부분에 있어서 상기 실시의 형태 1과 마찬가지이다.
또, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(120)에 있어서도, 홀 주입 수송층(103)의 표면 부분이 오목 구조로 되어 있고, 그 오목부 가장자리(103c)가 뱅크(104)에 있어서의 피복부(104d)에 의해 피복되어 있다. 따라서, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(120)에 있어서도, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)가 가지는 우위성을 그대로 갖는다.
[실시의 형태 4]
실시의 형태 4에 관련되는 유기 EL 소자(130)의 구성에 대해서, 도 12를 이용하여 설명한다. 또한, 도 12에서는, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와 동일한 구성 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 이하의 설명에 있어서는, 중복 설명을 생략한다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(130)에서는, 양극(132)이 단층 구조로 구성되어 있는 점이, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와의 차이점이다. 유기 EL 소자(130)에서는, 기판(101)의 상부 주면 상에 단층 구조의 금속층(금속 단층)을 형성하고, 당해 금속 단층을 상주면측으로부터 산화하고, 당해 산화된 상층 부분을 홀 주입 수송층(133)으로 하고, 잔여의 금속 하층 부분을 양극(132)으로 하고 있다. 홀 주입 수송층(133)이 뱅크(104)의 개구 바닥에 있어서 오목 구조를 취하는 점은 상기와 같으며, 오목 구조의 오목부 가장자리(133c)가 뱅크(104)의 피복부(104d)로 피복되어 있는 점도 마찬가지이다.
본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(130)에서는, 양극(132)을 단층 구조로 함으로써, 구성 중에 포함되는 층수가 더 저감되고, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에 비해, 제조 공정수의 저감을 도모할 수 있다. 따라서, 한층 더한 코스트 삭감에 우위인 구조이다.
또한, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(130)에 있어서도, 상술과 같이, 홀 주입 수송층(133)의 오목 구조에 있어서의 오목부 가장자리(133c)가 뱅크(104)에 있어서의 피복부(104d)에 의해 피복되어 있으므로, 상기 실시의 형태 1에 관계되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)가 가지는 우위성을 그대로 갖는다.
[실시의 형태 5]
실시의 형태 5에 관련되는 유기 EL 소자(140)의 구성에 대해서, 도 13을 이용하여 설명한다. 또한, 도 13에서는, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와 동일한 구성 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 이하의 설명에 있어서는, 중복 설명을 생략한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(140)에서는, 뱅크(144)에 있어서의 피복부(144d)의 형상이, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)와의 차이점이다. 구체적으로는, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)에서는, 뱅크(104)의 피복부(104d)가, 홀 주입 수송층(103)에 있어서의 오목부 가장자리(103c)를 넘고, 오목부 바닥면(103b)까지 도달하고 있지만, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(140)에서는, 뱅크(144)의 피복부(144d)가, 오목 구조의 오목부 가장자리(103c)를 피복하고 있는 점은 같지만, 홀 주입 수송층(103)의 오목부 바닥면(103b)에까지 도달하지 않는다. 이러한 구성을 채용하는 경우에는, 뱅크 재료를 홀 주입 수송층(103)의 오목부 바닥면(103b)에까지 흐르게 하지 않아도 되지만, 열처리의 온도 및 시간을 저온 또한 단시간으로 할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 관련되는 유기 EL 소자(140)에 있어서도, 상술과 같이, 홀 주입 수송층(103)의 오목부 가장자리(103c)가 뱅크(144)에 있어서의 피복부(144d)에 의해 피복되어 있으므로, 상기 실시의 형태 1에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c)가 가지는 우위성을 그대로 갖는다.
[그 외의 사항]
상기 실시의 형태 1∼5에서는, 예를 들면, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 뱅크 준비층(1040)에 있어서의 경사면의 하단과, 금속 산화물층(1030)의 오목부 가장자리(1030c)가 합치된 구성을 일례로서 채용했지만, 반드시 서로 합치되어 있을 필요는 없다. 예를 들면, 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 뱅크 준비층(1040)의 재료에 따라서는, 뱅크 준비층(1040)의 경사면의 하단이, 금속 산화물층(1530)에 있어서의 오목 구조(1530a)의 오목부 가장자리(1530c)보다도 후퇴하고, 이로 인해, 오목하게 들어가 있지 않은 영역(1530e)(도 14(a)의 이점쇄선으로 둘러싼 부분을 참조)의 일부가 노출되는 경우도 있다.
바꿔 말하면, 오목부 가장자리(1530c)는, 금속 산화물층(1530)의 상면에 있어서 오목하게 들어가 있지 않은 영역과 오목 구조(1530a)의 측면으로 형성된 볼록 모서리 부분이다.
상기의 경우에 있어서도, 뱅크 준비층(1040)에 열처리를 실시함으로써, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 뱅크(104)의 일부로 피복시키기로 함으로써, 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다(뱅크(104)에 있어서의 피복부(104d)).
상기 실시의 형태 1∼5에서는, 유기 발광층(105)의 형성에 고분자 유기 재료가 이용된 예를 나타냈지만, 대신에 저분자 유기 재료를 이용하여 형성한 경우에도, 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시의 형태 1∼실시의 형태 5에 관련되는 유기 EL 소자(100a, 100b, 100c, 110, 120, 130, 140)에서는, 표시 패널(10)을 상정하는 형태로 했지만, 전면 발광하는 조명 장치 등을 장치하는 경우에는, 기판(101) 상의 전면 혹은 대부분에 한결같이 양극(102, 112, 122, 132)을 형성하는 것으로 해도 된다.
혹은, 이 양극(102, 112, 122, 132)은, 특정 도형이나 문장을 표시할 수 있도록 패턴화되어 있어도 된다. 이 경우는, 특성의 패턴형상의 발광이 얻어지므로 광고 표시 등에 이용할 수 있다.
또한, 상기에 있어서의 홀 주입 수송층(103, 113, 133, 153)은, 예를 들면, 홀 주입층, 홀 수송층, 혹은 홀 주입겸 홀 수송층으로서 설치되어 있다.
또, 상기 실시의 형태 1∼3 및 실시의 형태 5에서는, 양극(102, 112, 122, 132)의 양극 베이스층(1021, 1221)을 Ag박막으로 형성하고, ITO층(1022, 1222)을 그 위에 형성하는 것으로 하고 있다. 이에 대해서, 양극(102, 112, 122, 132)의 양극 베이스층(1021, 1221)을 Al계의 재료를 이용하여 형성할 수도 있다. 또 어느 경우에도, ITO층을 생략할 수도 있다.
또, 상기 실시의 형태 1∼5에서는, 소위, 픽셀 뱅크(우물 정자의 평면 형상을 가지는 뱅크)를 구비하는 구성을 일례로서 채용했지만(도 4를 참조), 그 요부를 단면에서 나타냈기 때문에, 뱅크(104, 144)의 평면 형상에 대해서는, 이 외에, 라인 뱅크 등을 채용할 수 있다. 라인 뱅크의 평면형상에 대해서, 도 15를 이용하여 보충 설명한다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 라인형상의 뱅크(라인 뱅크)(65)를 채용하는 경우에는, X축 방향으로 인접하는 유기 발광층(66a, 66b, 66c)이 구분된다.
또한, 라인 뱅크(65)를 채용하는 경우에는, Y축 방향으로 인접하는 유기 발광층들은 뱅크 요소에 의해 규정되어 있지 않지만, 구동 방법 및 양극의 사이즈 및 간격 등을 적절히 설정함으로써, 서로 영향을 주지 않고 발광시킬 수 있다.
또, 상기 실시의 형태 1∼5에서는, 탑 이미션형으로 설명하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 보텀 이미션형이어도 된다.
또, 상기 실시의 형태 1∼5에서는, 유기 발광층(105)과 음극(107)의 사이에 전자 주입층(106)만이 삽입되어 있는 구성을 일례로서 채용했지만, 이것에 더하여 전자 수송층이 삽입되어 있는 구성을 채용할 수도 있다.
또한, 상기 실시의 형태 1∼5에서는, 금속층의 표층 부분을 산화시키고, 당해 산화된 표층 부분을 홀 주입 수송층(103, 113, 133)으로 했지만, 뱅크(104, 144) 하에 음극이 배치되는 구성을 채용하는 경우에는, 산화된 표층 부분으로 전자 주입층, 전자 수송층, 또는 전자 주입겸 수송층으로 할 수도 있다.
또, 상기 실시의 형태 1∼5에서는, 표시 장치(1)의 외관을 나타내지 않았지만, 예를 들면, 도 16에 나타내는 바와 같은 외관을 가지는 것으로 할 수 있다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은, 표시 장치나 조명 장치 등으로의 적용에 적절한 유기 EL 소자를 실현하는데 유용하다.
1 : 표시 장치 10 : 표시 패널
20 : 구동 제어부 21∼24:구동 회로
25 : 제어 회로 65 : 라인 뱅크
100a∼100c, 110, 120, 130, 140 : 유기 EL 소자
101, 211 : TFT 기판 102, 112, 122, 132 : 양극
103, 113, 133, 153 : 홀 주입 수송층
104, 144 : 뱅크
105, 56a1, 56a2, 56b1, 56b2, 56c1, 56c2, 66a, 66b, 66c : 유기 발광층
106 : 전자 주입층 107, 271 : 음극
108 : 시일링층 1021, 1221 : 양극 베이스층
1022, 1222, 1227 : ITO층
1023, 1123, 1223 : 양극 금속층
1024, 1025, 1224, 1225, 1226, 1228 : 금속층
1030, 1031, 1321 : 금속 산화물층
20 : 구동 제어부 21∼24:구동 회로
25 : 제어 회로 65 : 라인 뱅크
100a∼100c, 110, 120, 130, 140 : 유기 EL 소자
101, 211 : TFT 기판 102, 112, 122, 132 : 양극
103, 113, 133, 153 : 홀 주입 수송층
104, 144 : 뱅크
105, 56a1, 56a2, 56b1, 56b2, 56c1, 56c2, 66a, 66b, 66c : 유기 발광층
106 : 전자 주입층 107, 271 : 음극
108 : 시일링층 1021, 1221 : 양극 베이스층
1022, 1222, 1227 : ITO층
1023, 1123, 1223 : 양극 금속층
1024, 1025, 1224, 1225, 1226, 1228 : 금속층
1030, 1031, 1321 : 금속 산화물층
Claims (19)
- 제1 전극과 제2 전극의 사이에, 적어도 전하 주입 수송층과 발광층의 적층체가 삽입되고, 또한, 상기 발광층의 형상을 규정하는, 절연성 재료로 이루어지는 뱅크를 가지는 발광 소자로서,
상기 제1 전극은, 산화되어 이루어지는 한쪽의 표면측 부분과, 산화되지 않고 남는 부분을 포함하는 층 중의, 상기 산화되지 않고 남는 금속층이며,
상기 전하 주입 수송층은, 상기 산화되어 이루어지는 금속 산화물층이며, 상기 뱅크로 규정된 영역에 있어서는 상면이 침하된 오목 구조로 형성되고,
상기 전하 주입 수송층의 오목부의 가장자리는, 상기 뱅크의 일부로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 금속 산화물층은, 상기 뱅크를 형성할 때에 이용되는 액체 에 의해 침식되는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 뱅크의 일부는, 상기 전하 주입 수송층의 오목 구조에 있어서의 오목부의 바닥면까지 달하고,
상기 뱅크의 측면은, 상기 오목부의 바닥면으로의 도달점으로부터 정점에 걸쳐 오르막 경사면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 뱅크의 일부는, 상기 전하 주입 수송층의 오목 구조에 있어서의 오목부의 바닥면까지 달하지 않은 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극은, 적어도 상기 금속층을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 5에 있어서,
상기 제1 전극은, 가시광의 반사율이 60% 이상인 하층과, 상기 하층 상에 설치된 상기 금속층인 상층을 가지는 적층 구조인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 5에 있어서,
상기 제1 전극은, 알루미늄 및 은 중 적어도 하나를 포함하는 합금인 하층과, 상기 하층 상에 설치되고, 몰리브덴, 크롬, 바나듐, 텅스텐, 니켈, 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 상기 금속층인 상층을 가지는 적층 구조인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극에 있어서의 상기 금속층의 막두께는, 20㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 발광층은, 유기 EL층인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 전하 주입 수송층은, 상기 뱅크의 바닥면을 따라 상기 뱅크의 측방으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 전하 주입 수송층에 있어서의 오목부의 가장자리는, 상기 전하 주입 수송층의 상면에 있어서 오목하게 들어가 있지 않은 영역과 상기 오목부의 측면으로 형성된 볼록 모서리 부분인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자를 복수 구비한, 발광 장치.
- 제1 전극과 제2 전극의 사이에, 적어도 전하 주입 수송층과 발광층의 적층체가 삽입되고, 또한, 상기 발광층의 형상을 규정하는, 절연성 재료를 이용하여 형성하는 뱅크를 가지는 발광 소자의 제조 방법으로서,
금속층을 형성하는 제1 공정과,
상기 금속층에 있어서의 한쪽의 표면측 부분을 산화함으로써 금속 산화물층을 형성하는 제2 공정과,
상기 금속 산화물층 상에 뱅크를 구성하는 재료로 이루어지는 뱅크 재료층을 형성하는 제3 공정과,
상기 뱅크 재료층의 일부를 제거함으로써, 대응하는 영역의 금속 산화물층을 제거하고, 상기 제2 공정에서 산화되지 않고 남은 금속층의 일부를 노출시키는 제4 공정과,
상기 금속층에 있어서의 상기 노출된 표면을 산화함으로써, 상기 대응 영역에 금속 산화물층으로 이루어지는 전하 주입 수송층을 형성하고, 산화되지 않고 남는 금속층을 제1 전극으로 하는 제5 공정과,
상기 전하 주입 수송층 상의 상기 뱅크 재료층의 잔류부에 열처리를 실시하는 제6 공정과,
상기 제6 공정 후, 상기 대응 영역에 형성한 상기 전하 주입 수송층 상에 발광층을 형성하는 제7 공정을 포함하고,
상기 전하 주입 수송층은, 상기 뱅크 재료층의 일부를 제거할 때에 이용되는 액체에 의해 침식되는 재료로 이루어지고,
상기 전하 주입 수송층의 상기 대응 영역에 있어서의 노출면은, 상기 액체의 침식에 의해 상기 뱅크 재료층의 잔류부 바닥면의 레벨로부터 침하된 오목 구조로 형성되고,
상기 제6 공정에서는, 상기 뱅크 재료층의 잔류부에 유동성을 부여함으로써, 상기 잔류부로부터 상기 뱅크를 구성하는 재료를 상기 오목 구조의 오목부의 가장자리까지 연장시키는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 산화는, 대기에 노출시킴에 의한 자연 산화, 또는, 산화 처리에 의한 산화 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 산화는, 대기에 노출시킴에 의한 자연 산화인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 제1 전극은, 단층 구조 또는 적층 구조인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 제1 공정에서는,
가시광의 반사율이 60% 이상인 하층을 준비하고,
상기 하층 상에, 상기 금속층을 형성하고,
상기 제5 공정의 실행에 의해, 상기 하층과, 상기 하층 상에 적층된 상기 금속층으로 이루어지는 상층을 가지는 적층 구조의 상기 제1 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 제1 공정은,
알루미늄 및 은 중 적어도 하나를 포함하는 합금인 하층을 준비하고,
상기 하층 상에, 몰리브덴, 크롬, 바나듐, 텅스텐, 니켈, 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 상기 금속층을 형성하고,
상기 제5 공정의 실행에 의해, 상기 하층과, 상기 하층 상에 적층된 상기 금속층 부분으로 이루어지는 상층을 가지는 적층 구조의 상기 제1 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 제1 전극에 있어서의 상기 금속층의 막두께는, 20㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
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