KR101254152B1 - 발광 장치, 발광 장치의 제조 방법 및 전자 기기 - Google Patents

발광 장치, 발광 장치의 제조 방법 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다크 스폿(dark spot)의 발생을 방지할 수 있는, 발광 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
소자 기판(2)의 한쪽 면 측에 유기 절연막(284), 반사막(27), 무기 절연막(25), 화소 전극(23) 및 발광층(60)을 구비하여 이루어지는 발광 장치로서, 평면에서 보아 화소 전극(23)의 비형성 영역에, 유기 절연막(284)에 이르는 무기 절연막(25)의 개구부(26)가 형성되어 있다. 또한, 발광층(60)의 형성 전에 유기 절연막(284)을 가열함으로써, 개구부(26)를 통하여 유기 절연막(284)에 함유되는 수분을 방출하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.
절연막, 반사막, 화소 전극, 발광층, 개구부

Description

발광 장치, 발광 장치의 제조 방법 및 전자 기기{LIGHT-EMITTING DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT-EMITTING DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 실시예에 따른 발광 장치의 평면도 및 단면도.
도 2는 실시예에 따른 발광 장치의 단면도.
도 3은 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법의 공정도.
도 4는 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법의 공정도.
도 5는 화소 전극의 형성 방법의 공정도.
도 6은 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법의 변형예의 공정도.
도 7은 휴대 전화의 사시도.
도 8은 실시예에 따른 발광 장치의 평면도 및 단면도.
도 9는 실시예에 따른 발광 장치의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2: 소자 기판 3: 발광 소자
23: 화소 전극 25: 무기 절연막
26: 개구부 27: 반사막
60: 발광층(발광부) 70: 콘택트 홀
72: 관통 구멍 123: 구동용 TFT4(스위칭 소자)
221: 격벽(隔壁) 284: 유기 절연막
323a: 마스크 1300: 전자 기기
본 발명은 발광 장치, 발광 장치의 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 자(自)발광 소자인 EL(일렉트로루미네선스) 소자를 화소로서 사용한 EL 장치의 개발이 진행되고 있다. 특허문헌 1에는 발광 장치의 발광 소자로서, 절연 표면 위에 형성된 TFT4 위에, 유기 수지 재료로 이루어지는 층간 절연막이 형성되고, 상기 층간 절연막 위에 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물로 이루어지는 발광층이 설치된 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1에 의하면, 층간 절연막으로서 적합한 유기 수지 재료는 수증기를 투과하고, 수분을 흡수하기 쉽다는 특성을 가지고 있다. 한편, 유기 화합물층은 저분자계, 고분자계에 관계없이, 산소나 수분에 매우 약하고, 곧 열화된다는 결점을 가지고 있다. 또한, 발광 소자의 양극 또는 음극에, 알칼리 금속 또는 알칼리토류금속(alkaline-earth metal)이 사용되고, 이것들은 산소에 의해 산화되기 쉽다. 즉, 수분은 발광 소자 열화의 요인으로 되고, 다크 스폿(dark spot) 등의 불량의 원인으로 된다.
그래서, 특허문헌 1에는 층간 절연막과 발광 소자 사이에 규소와 질소를 주성분으로 하는 무기 절연막, 또는 SP3 결합을 가지며 수소를 함유하는 탄소막이 형 성된 발광 장치가 제안되어 있다.
특허문헌 1의 발광 장치는 발광층으로부터의 광을 소자 기판 측으로부터 취출하는 보텀 이미션형 유기 EL 장치이지만, 최근에는 광을 주로 소자 기판과는 반대 측으로부터 취출하는 톱 이미션형 유기 EL 장치의 개발이 진행되고 있다.
도 8 및 도 9는 종래 기술에 따른 발광 장치의 설명도이다. 도 8의 (a)는 평면도이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 A-A´선에서의 단면도이며, 도 9는 도 8의 (a)의 C-C´선에서의 단면도이다. 톱 이미션형 유기 EL 장치에서는, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 발광층(60)의 소자 기판(2) 측에 반사막(27)이 설치되어 있다. 이 반사막(27)과 화소 전극(23) 사이에 특허문헌 1과 동일한 무기 절연막(25)이 형성되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허2003-114626호 공보
상술한 유기 EL 장치에서는, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 반사막(27)의 코너부를 기점으로 반사막(27)의 에지부를 따라, 크랙(crack)(90)이 발생하는 경우가 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 크랙(90)은 무기 절연막(25) 및 화소 전극(23)을 관통하게 발생한다. 이 크랙(90)은 유기 절연막(284)이나 반사막(27), 무기 절연막(25), 화소 전극(23) 등의 성막 시의 잔류 응력이나, 열팽창률의 차이에 의한 열응력 등이 반사막(27)의 에지부에 집중되기 때문에 발생한다고 생각된다. 무기 절연막(25) 및 화소 전극(23)에 크랙(90)이 발생하면, 유기 절연막(284)에 함유되어 있던 수분 등이 유기 EL 발광 소자(3)로 확산된다. 이에 따라, 다크 스폿으로 불리는 결함이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있는 발광 장치 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 한다. 또한, 신뢰성이 우수한 전자 기기의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 발광 장치는, 기판의 한쪽 면 측에 설치된 유기 절연막과, 상기 유기 절연막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 반사막과, 상기 반사막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 무기 절연막과, 상기 무기 절연막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 상기 한쪽 면 측에 형성된 발광부를 구비하여 이루어지는 발광 장치로서, 평면에서 보아 상기 화소 전극의 비형성 영역에, 상기 유기 절연막에 이르는 상기 무기 절연막의 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 무기 절연막의 개구부가 형성되어 있기 때문에, 유기 절연막으로부터의 수분의 방출이 무기 절연막에 의해 저해되지 않고, 개구부를 통하여 유기 절연막에 함유되는 수분을 방출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 유기 절연막으로부터 발광부로의 수분의 확산에 의한 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 개구부는 상기 화소 전극의 비형성 영역의 전체에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 개구부의 면적이 최대화되므로, 유기 절연막으로부터의 수분의 방출을 촉진할 수 있다. 따라서, 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 발광 장치의 제조 방법은, 기판의 한쪽 면 측에 설치된 유기 절연막과, 상기 유기 절연막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 반사막과, 상기 반사막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 무기 절연막과, 상기 무기 절연막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 상기 한쪽 면 측에 형성된 발광부를 구비하여 이루어지는 발광 장치의 제조 방법으로서, 상기 발광부의 형성 전에 평면에서 보아 상기 화소 전극의 비형성 영역에, 상기 유기 절연막에 이르는 상기 무기 절연막의 개구부를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 발광부의 형성 전에 무기 절연막의 개구부를 형성하므로, 유기 절연막으로부터의 수분의 방출이 무기 절연막에 의해 저해되지 않고, 개구부를 통하여 유기 절연막에 함유되는 수분을 방출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 유기 절연막으로부터 발광부로의 수분의 확산에 의한 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 발광부의 형성 전에 상기 유기 절연막을 가열함으로써, 상기 개구부를 통하여 상기 유기 절연막에 함유되는 수분을 방출하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 유기 절연막으로부터의 수분의 방출을 촉진할 수 있다. 따라서, 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 발광부의 비형성 영역에 유기 재료로 이루어지는 격벽(隔壁)을 형성하는 공정과, 상기 발광부의 형성 전에 상기 유기 절연막 및 상기 격벽을 가열 함으로써, 상기 개구부를 통하여 상기 유기 절연막에 함유되는 수분을 방출하는 동시에, 상기 격벽에 함유되는 수분을 방출하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 유기 절연막 및 격벽으로부터의 수분의 방출을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 상기 유기 절연막의 하층(下層)에 형성되고 상기 화소 전극으로의 통전(通電)을 제어하는 스위칭 소자와, 상기 화소 전극을 접속하기 위해, 상기 무기 절연막에 관통 구멍을 형성하는 공정을 갖고, 상기 개구부의 형성은 상기 관통 구멍의 형성과 동시에 행하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 관통 구멍의 형성과 동시에 개구부의 형성을 행하므로, 제조 공정을 증가시키지 않고 효율적으로 개구부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 개구부의 형성은 상기 화소 전극의 형성 후에 행하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 화소 전극의 형성 시에는 유기 절연막의 표면 전체에 무기 절연막이 형성되어 있기 때문에, 화소 전극의 에칭액으로부터 유기 절연막을 보호하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 화소 전극의 에칭액에 의한 유기 절연막의 팽윤(膨潤)을 방지하는 것이 가능하게 되어, 유기 절연막의 깨짐이나 벗겨짐을 방지할 수 있다.
또한, 상기 개구부의 형성은 상기 화소 전극의 형성용 마스크 또는 상기 화소 전극 자체를 마스크로서 행하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 개구부의 형성용 마스크를 별도 설치할 필요가 없기 때문 에, 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 화소 전극의 비형성 영역의 전체에 개구부가 형성되므로, 개구부의 면적이 최대화되고, 유기 절연막으로부터의 수분의 방출을 촉진하는 것이 가능하게 되며, 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 개구부의 형성은 두께가 상이한 모든 상기 화소 전극의 형성 후에 행하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 화소 전극의 에칭액에 의한 유기 절연막의 팽윤을 방지하는 것이 가능하게 되어, 유기 절연막의 깨짐이나 벗겨짐을 방지할 수 있다. 또한, 화소 전극의 형성용 마스크 또는 상기 화소 전극 자체를 마스크로서 개구부를 형성하는 것이 가능하게 되고, 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 상술한 발광 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있는 발광 장치를 구비하고 있기 때문에, 신뢰성이 우수한 전자 기기를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서 참조하는 각 도면에서는 이해를 용이하게 하기 위하여, 각 구성요소의 치수 등을 적절하게 변경하여 표시하고 있다.
도 1 및 도 2는 실시예에 따른 발광 장치의 설명도이다. 또한, 도 1의 (a)는 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 A-A´선에서의 단면도이고, 도 2의 (a)는 도 1의 (a)의 B-B´선에서의 단면도이며, 도 2의 (b)는 도 1의 (a)의 C-C´선에서의 단면도이다. 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 발광 장치는 광 공진 구조를 구비한 톱 이미션형 유기 EL 장치로서, 평면에서 보아 화소 전극(23)의 비형성 영역에 무기 절연막(25)의 개구부(26)가 형성된 것이다.
(유기 EL 장치)
도 1의 (b)에 나타낸 톱 이미션형 유기 EL 장치에서는 발광층(60)에서의 발광 광을 밀봉 기판(30) 측으로부터 취출하기 때문에, 소자 기판(2)으로서는 투명 기판 이외에 불투명 기판을 사용할 수도 있다. 투명 기판으로서는 유리나 석영, 수지(플라스틱, 플라스틱 필름) 등을 사용하는 것이 가능하고, 특히 유리 기판이 적합하게 사용된다.
소자 기판(2) 위에는 발광 소자(3)의 구동용 TFT(스위칭 소자)(4) 등을 포함하는 구동 회로부(5)가 형성되어 있다. 또한, 구동 회로를 구비한 반도체 소자(IC칩)를 소자 기판(2)에 실장하여, 유기 EL 장치를 구성할 수도 있다.
구동 회로부(5)의 표면에는 SiO2를 주체로 하는 제 1 층간 절연층(283)이 형성되어 있다. 그 제 1 층간 절연층(283)의 상층에는 감광성, 절연성 및 내열성을 구비한 아크릴계나 폴리이미드계 등의 수지 재료를 주체로 하는, 유기 절연막(평탄화막)(284)이 형성되어 있다. 이 유기 절연막(284)은 구동용 TFT4나 소스 전극(243), 드레인 전극(244) 등에 의한 표면의 요철(凹凸)을 억제하기 위하여 형성되어 있다.
그 유기 절연막(284)의 표면에는 반사막(27)이 형성되어 있다. 이 반사막(27)은 Ag이나 Al 등의 고반사율의 금속 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 반사막(27)은 평면에서 보아(소자 기판의 법선 방향에서 본 경우) 발광 소자(3)의 형성 영역보다도 넓게 형성되고, 발광 장치의 개구율의 향상이 도모되어 있다.
도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 반사막(27)을 덮도록, SiO2나 SiN 등으로 이루어지는 무기 절연막(패시베이션막, 에칭 보호막)(25)이 형성되어 있다. 이 무기 절연막(25)은 반사막(27)과 후술하는 화소 전극(23)을 전기적으로 분리하는 동시에, 양자간의 전기적 접촉을 방지하는 기능을 가지고 있다. 또한, 무기 절연막(25)은 화소 전극(23)을 패터닝할 때의 에칭액으로부터, 반사막(27) 및 유기 절연막(284)을 보호하는 기능을 가지고 있다.
그리고, 무기 절연막(25)의 표면에는 화소 전극(23)이 형성되어 있다. 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(23)은 발광 소자(3)의 형성 영역보다도 넓게 형성되고, 발광 장치의 개구율의 향상이 도모되어 있다. 또한, 복수의 화소 전극(23)이 매트릭스 형상으로 정렬 배치되어 있다. 또한, 발광 소자(3)의 형성 영역에 인접하여, 유기 절연막을 관통하는 콘택트 홀(70)이 형성되어 있다. 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 콘택트 홀(70)의 내면에도 무기 절연막(25)이 연장 설치되고, 콘택트 홀(70)의 저부(底部)에는 무기 절연막(25) 및 제 1 층간 절연층(283)의 관통 구멍(72)이 형성되어 있다. 이 콘택트 홀(70) 및 관통 구멍(72)을 통하여, 화소 전극(23)과 구동용 TFT4의 드레인 전극(244)이 전기적으로 접속되어 있다.
도 1의 (b)로 되돌아와서, 평면에서 보아 화소 전극(23)의 비형성 영역에는 무기 절연막(25)의 개구부(26)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는 무기 절연막(25)과 화소 전극(23)이 동일 영역에 형성되고, 화소 전극(23)의 비형성 영역의 전체에 무기 절연막의 개구부(26)가 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(23)의 비형성 영역의 일부만에 개구부를 형성할 수도 있다.
화소 전극(23)의 주위에는 폴리이미드 등의 유기 절연 재료로 이루어지는 유기 격벽(221)이 형성되어 있다. 이 유기 격벽(221)은 화소 전극(23)의 둘레부에 얹혀지듯이 형성되고, 유기 격벽(221)의 개구부(221a)의 저부에는 화소 전극(23)이 노출되어 있다. 그리고, 개구부(221a)의 내측에서의 화소 전극(23)의 표면에 복수의 기능막이 적층 형성되고, 발광 소자(3)가 구성되어 있다. 즉, 유기 격벽(221)의 개구부(221a)에 의해, 발광 소자(3)의 형성 영역이 규정되어 있다.
발광 소자(3)는 양극으로서 기능하는 화소 전극(23)과, 유기 EL 물질로 이루어지는 발광층(60)과, 음극으로서 기능하는 공통 전극(50)을 적어도 적층하여 구성되어 있다. 이 발광 소자(3)에 의해 화상 표시 단위로 되는 서브 화소가 구성되고, 상이한 색광의 발광 소자(녹색 발광 소자(3G), 청색 발광 소자(3B), 적색 발광 소자(3R))의 조합에 의해 1개의 화소가 구성되어 있다.
양극으로서 기능하는 화소 전극(23)은 ITO(인듐 주석 산화물) 등의 투명 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 톱 이미션형 유기 EL 장치의 경우, 화소 전극(23)에 반사막의 기능을 부가하는 것도 가능하다. 이 경우, 화소 전극(23)의 구성 재료로서, Ag이나 Al 등의 고반사율의 도전 재료를 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 화소 전극(23)과 발광층(60) 사이에 화소 전극(23)으로부터 공급된 정공(正孔)을 발광층(60)에 주입/수송하는 정공 주입층을 설치할 수도 있다. 정공 주입층의 형성 재료로서는, 특히 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술폰산(PEDOT/PSS)의 분산액이 적합하게 사용된다. 구체적으로는, 분산매로서의 폴리스티렌술폰산에 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜을 분산시키고, 또한 이것을 물에 분산시킨 것이 적합하게 사용된다.
또한, 정공 주입층의 형성 재료로서는 상기한 것에 한정되지 않고 다양한 것이 사용 가능하다. 예를 들어 폴리스티렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌이나 그 유도체 등을 적절한 분산매, 예를 들어 상기한 폴리스티렌술폰산에 분산시킨 것 등이 사용 가능하다. 또한, α-NPD(4,4'-비스-[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐)이나 MTDATA(4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐-아미노)트리페닐아민) 등의 방향족 아민이나 구리 프탈로시아닌(CuPc) 등의 프탈로시아닌이나 그 유도체 등의 저분자 재료를 진공 증착 등의 방법에 의해 정공 주입층으로서 형성할 수도 있다.
발광층(60)을 형성하기 위한 재료로서는 형광 또는 인광(燐光)을 발광할 수 있는 공지의 발광 재료가 사용된다. 구체적으로는, (폴리)플루오렌 유도체(PF), (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체(PPV), 폴리페닐렌 유도체(PP), 폴리파라페닐렌 유도체(PPP), 폴리비닐카르바졸(PVK), 폴리티오펜 유도체, 폴리메틸페닐실란(PMPS) 등의 폴리실란계 등이 적합하게 사용된다. 또한, 이들 고분자 재료에 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 로다민계 색소 등의 고분자계 재료나, 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드, 쿠마린6, 퀴나크리돈 등의 저분자 재료를 도핑하여 사용할 수도 있다. 또한, 카르바졸(CBP) 등의 저분자 재료에 이들 저분자 색소를 도핑하여 발광층으로 할 수 있다. 또한, 트리스-8-퀴놀리놀라토 알루미늄 착체(錯體)(Alq3)를 전자 수송층으로서 발광층의 일부로서 더할 수도 있다.
음극으로서, 소자 기판(2)의 거의 전면을 덮는 공통 전극(50)이 형성되어 있다. 공통 전극(50)은 일함수(work fuction)가 작은 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 또는 칼슘(Ca)을 함유하는 재료를 사용한다. 바람직하게는, MgAg(Mg과 Ag을 Mg:Ag=10:1로 혼합한 재료)로 이루어지는 박막의 투광성 전극을 사용할 수도 있다. 그 외에도 MgAgAl 전극, LiAl 전극, 또한 LiFAl 전극을 들 수 있다. 또한, 이들 금속 박막과 ITO 등의 투명 도전 재료를 적층한 막을 공통 전극(50)으로 할 수도 있다.
톱 이미션형 유기 EL 장치에서는 광 취출 효율을 향상시키기 위해 공통 전극(50)이 박막 형상으로 형성되므로, 공통 전극(50)의 도전성이 낮게 되어 있다. 그래서, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 공통 전극의 표면에 라인 형상의 보조 전극(52)이 형성되어 있다. 이 보조 전극(52)은 상술한 공통 전극의 도전성을 보조하는 것이고, 도전성이 우수한 Al이나 Au, Ag 등의 금속 재료로 구성되어 있다. 또한, 보조 전극(52)은 개구율의 저하를 방지하기 위해, 서브 화소의 주위에 배치되어 있다. 또한, 보조 전극(52)을 차광막으로서 기능시키는 것도 가능하다. 또한, 보조 전극(52)은 소자 기판의 표면을 횡단하도록 연장 설치되어 있다. 또한, 복수의 보조 전극(52)이 1방향으로 스트라이프 형상으로 정렬 배치되어 있을 수도 있고, 2방향으로 격자 형상으로 정렬 배치되어 있을 수도 있다.
도 1의 (b)로 되돌아와서, 공통 전극(50)의 표면에는 SiO2 등으로 이루어지는 무기 밀봉막(41)이 형성되어 있다. 또한, 접착층(40)을 통하여, 유리 등의 투명 재료로 이루어지는 밀봉 기판(30)이 접합되어 있다. 이 무기 밀봉막(41)에 의해, 밀봉 기판(30) 측으로부터 발광 소자(3)로의 수분이나 산소 등의 침입이 방지되어 있다. 또한, 공통 전극(50)의 전체를 덮는 밀봉 캡을 소자 기판(2)의 둘레부에 고착하고, 그 밀봉 캡의 내측에 수분이나 산소 등을 흡수하는 게터제를 배치할 수도 있다.
상술한 유기 EL 장치에서는 외부로부터 공급된 화상 신호가 구동용 TFT4에 의해 소정의 타이밍에서 화소 전극(23)에 인가된다. 그리고, 그 화소 전극(23)으로부터 주입된 정공과, 공통 전극(50)으로부터 주입된 전자가 발광층(60)에서 재결합하여 소정 파장의 광이 방출된다. 또한, 발광층(60)은 화소 전극(23)과의 접촉 영역에서 정공의 주입을 받으므로, 발광층(60) 중 화소 전극(23)과의 접촉 영역이 발광부가 된다. 그 발광부로부터 공통 전극(50) 측에 방출된 광은 투명 재료로 이루어지는 밀봉 기판(30)을 투과하여 외부에 취출된다. 또한, 화소 전극(23) 측에 방출된 광은 반사막(27)에 의해 반사되고, 밀봉 기판(30)으로부터 외부에 취출된다. 이에 따라, 밀봉 기판(30) 측에서 화상 표시가 실행되게 되어 있다.
(광공진 구조)
도 1의 (b)에 나타낸 공통 전극(50)은 발광층(60)으로부터 발광한 광의 일부를 투과하여 나머지 광을 반사막(27) 측에 반사하는, 반투과 반사막으로서 기능한 다. 일반적으로, 금속 박막 등의 투광성 도전막은 발광층(60)과의 계면(界面)에서 10∼50% 정도의 반사율을 갖고 있고, 특단의 연구를 실시하지 않으면, 이러한 투광성 도전막을 사용한 공통 전극(50)은 상기한 바와 같은 반투과 반사막으로서의 기능을 갖는 것으로 되어 있다. 발광층(60)은 이러한 반투과 반사 기능을 갖는 공통 전극(50)과 반사막(27) 사이에 협지되어 있고, 이들 공통 전극(50)과 반사막(27) 사이에서 발광층(60)으로부터 발광한 광을 공진시키는 광공진 구조가 형성되어 있다. 이 유기 EL 장치에서는 발광층(60)으로부터 발광한 광은 반사막(27)과 공통 전극(50) 사이에서 왕복하고, 그 광학적 거리에 대응한 공진 파장의 광만이 증폭되어 취출된다. 따라서, 발광 휘도가 높고, 스펙트럼도 선명한 광을 취출할 수 있다.
각색 발광 소자(3G, 3B, 3R)로부터 출력되는 광은 상기 발광 소자에 형성된 광공진기 구조의 공진 파장, 즉 반사막(27)과 공통 전극(50) 사이의 광학적 거리에 대응한 파장의 광이다. 이 광학적 거리는 반사막(27)과 공통 전극(50) 사이에 배치되는 각 층의 광학적 거리의 총 합으로서 얻어진다. 각 층의 광학적 거리는 그 막 두께와 굴절율의 곱에 의해 구해진다. 각색 발광 소자(3G, 3B, 3R)에서는 각각 출력되는 광의 색이 상이하기 때문에, 이들 발광 소자(3G, 3B, 3R)에 설치되는 광공진기 구조의 공진 파장도 각각 상이하다. 이들 공진 파장은 본 실시예의 경우, 발광 소자의 소자 기판(2) 측의 전극인 화소 전극(23)의 막 두께에 의해 조절되어 있다. 각색 발광 소자에서의 화소 전극(23)의 막 두께는 공진 파장이 가장 커지는 적색 발광 소자(3R)에서 최대로 되고, 그 다음으로 녹색 발광 소자(3G), 청색 발광 소자(3B)의 차례로 막 두께가 작아지고 있다.
이들 발광 소자(3G, 3B, 3R)에서는 출력되는 광의 색은 화소 전극(23)의 막 두께에 의해 조절되고 있기 때문에, 발광층(60)의 재료는 반드시 각색 발광 소자에서 상이할 필요는 없다. 따라서, 각색 발광 소자(3G, 3B, 3R)의 발광층 재료를 백색 발광 재료에 의해 공통화하는 것도 가능하다. 이 경우, 각색 발광 소자(3G, 3B, 3R)의 각각에 대해서 수명을 동일하게 할 수 있기 때문에, 장기간 사용해도 표시의 색이 변하지는 않는다. 다만, 특정한 파장의 광 이외는 표시에 기여하지 않기 때문에, 광이용 효율을 높이고 싶을 경우에는 화소마다 적절한 발광 재료를 배치하는 편이 바람직하다. 즉, 각색 발광 소자(3G, 3B, 3R)에 대하여, 각각 적색 발광 재료, 녹색 발광 재료, 청색 발광 재료를 배치하고, 이들 발광 재료의 피크 파장에 맞춰 광공진기 구조의 광학적 거리를 조절하면, 광이용 효율이 높고, 보다 고휘도인 표시가 가능하게 된다.
(발광 장치의 제조 방법)
다음으로, 본 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 3 및 도 4는 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법의 공정도이고, 도 1의 (a)의 C-C´선에서의 단면도이다.
우선, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유기 절연막(284)의 표면에 반사막(27)을 형성한다. 구체적으로는, 우선 유기 절연막(284)의 표면 전체에 스퍼터링법이나 증착법 등에 의해, Al이나 Ag 등의 고반사율 재료막을 형성한다. 다음으로, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 반사막(27)을 소정 형상으로 패터닝한다. 다음으로, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 반사막(27) 및 유기 절연막(284)의 표면에 무기 절연막(25)을 형성한다. 무기 절연막(25)의 형성에는 CVD법이나 PVD법 외에, 졸겔법 등의 도포법 등을 채용할 수 있다.
다음으로, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 무기 절연막(25)의 표면에 화소 전극(23)을 형성한다. 구체적으로는, 우선 무기 절연막(25)의 표면 전체에 스퍼터링법이나 증착법 등에 의해, ITO 등의 투명 도전성 재료막을 형성한다. 다음으로, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 화소 전극(23)을 소정 형상으로 패터닝한다. 구체적으로는, 우선 투명 도전성 재료막의 표면 전체에 레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 소정 형상의 마스크(323a)를 형성한다. 다음으로, 마스크(323a)를 통하여 투명 도전성 재료막을 에칭하고, 화소 전극(23)을 형성한다. 그 에칭은 염화제2철이나 염산계의 에칭액을 사용한 습식 에칭에 의해 행할 수 있다.
여기서, 광공진 구조를 실현하는 화소 전극의 형성 방법에 대해서 설명한다.
도 5는 화소 전극의 형성 방법의 공정도이고, 도 1의 (a)의 A-A´선에서의 단면도이다. 우선, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 적색 발광 소자(3R)의 형성 영역에 레지스트로 이루어지는 제 1 마스크(123a)를 사용하여 제 1 화소 전극(123)을 형성한다. 다음으로, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 적색 발광 소자(3R) 및 녹색 발광 소자(3G)의 형성 영역에 제 2 마스크(223a)를 사용하여 제 2 화소 전극(223)을 형성한다. 다음으로, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 적색 발광 소자(3R), 녹색 발광 소자(3G) 및 청색 발광 소자(3B)의 형성 영역에 제 3 마스크(323a)를 사용하여 제 3 화소 전극(323)을 형성한다. 또한, 각 화소 전극(123, 223, 323)의 구체적인 형성 방법은 상기와 동일하다.
또한, 제 3 화소 전극(323)의 두께는 청색 발광 소자(3B)의 형성 영역에 형성해야 할 화소 전극의 두께로 설정한다. 또한, 제 2 화소 전극(223)의 두께는 녹색 발광 소자(3G)의 형성 영역에 형성해야 할 화소 전극의 두께와, 제 3 화소 전극(323)의 두께의 차분(差分)으로 설정한다. 또한, 제 1 화소 전극(123)의 두께는 적색 발광 소자(3R)의 형성 영역에 형성해야 할 화소 전극의 두께와, 제 3 화소 전극(323) 및 제 2 화소 전극(223)의 두께의 차분으로 설정한다. 이에 따라, 각색 발광 소자(3G, 3B, 3R)의 형성 영역에 광공진 조건을 충족하도록 두께가 상이한 화소 전극이 형성된다.
도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 각색 발광 소자(3G, 3B, 3R)의 형성 영역에는 제 3 화소 전극(323)이 형성되고, 그 표면에는 제 3 마스크(323a)가 형성되어 있다.
그래서, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 이 마스크(323a)를 통하여 무기 절연막(25)을 에칭함으로써, 무기 절연막(25)을 소정 형상으로 패터닝한다. 그 에칭에는 CF4가스 등을 에칭제(etchant)로 하는 건식 에칭을 채용할 수 있다. 또한, 레지스트로 이루어지는 마스크(323a)를 제거한 후에, 화소 전극(23) 자체를 마스크로서, 무기 절연막(25)을 에칭할 수도 있다. 다만, 화소 전극(23)과 무기 절연막(25)의 에칭 선택비를 확보할 수 있는 에칭제를 채용할 필요가 있다.
이상에 의해, 평면에서 보아 화소 전극(23)의 비형성 영역에 유기 절연 막(284)에 이르는 무기 절연막(25)의 개구부(26)가 형성된다. 이 구성에 의하면, 유기 절연막(284)으로부터의 수분의 방출이 무기 절연막(25)에 의해 저해되지 않고, 개구부(26)를 통하여 유기 절연막(284)에 함유되는 수분을 방출할 수 있다. 따라서, 유기 절연막(284)으로부터 발광층으로의 수분의 확산에 의한 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있다.
특히, 본 실시예에서는 화소 전극(23)의 형성 후에 무기 절연막(25)의 개구부(26)를 형성하는 구성으로 했다. 이 구성에 의하면, 화소 전극(23)의 형성 시에는 유기 절연막(284)의 표면 전체에 무기 절연막(25)이 배치되므로, 화소 전극(23)의 에칭액으로부터 유기 절연막(284)을 보호하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 화소 전극(23)의 에칭액에 의한 유기 절연막(284)의 침식이나 팽윤을 방지하는 것이 가능하게 되고, 유기 절연막(284)의 깨짐이나 벗겨짐을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 화소 전극의 형성용 마스크 또는 화소 전극 자체를 마스크로서 무기 절연막(25)을 에칭하므로, 개구부(26)의 형성용 마스크를 별도 설치할 필요가 없고, 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 화소 전극의 형성용 마스크 또는 화소 전극 자체를 마스크로서 무기 절연막(25)을 에칭함으로써, 화소 전극의 비형성 영역의 전체에 무기 절연막(25)의 개구부(26)가 형성된다. 이에 따라, 개구부의 면적이 최대화되므로, 유기 절연막으로부터의 수분의 방출을 촉진하는 것이 가능하게 되고, 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 화소 전극(23)의 형성 후에 무기 절연막(25)의 개구부(26)를 형성했지만, 무기 절연막(25)의 형성 시에 미리 개구부(26)를 형성해 둘 수도 있다.
도 6은 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법의 변형예의 공정도이고, 도 1의 (a)의 B-B´선에서의 단면도이다. 도 6의 (a)에서는 콘택트 홀(70)이 형성된 유기 절연막(284)의 표면에 반사막(27)이 형성되어 있다. 그래서, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 반사막(27)의 표면으로부터 콘택트 홀(70)의 내면에 걸쳐, 무기 절연막(25)을 형성한다. 다음으로, 구동용 TFT4의 드레인 전극을 노출시키기 위해, 콘택트 홀(70)의 저부에 무기 절연막(25)(및 제 1 층간 절연층(283))의 관통 구멍(72)을 형성한다. 이 관통 구멍(72)의 형성과 동시에, 유기 절연막(284)의 표면에 무기 절연막(25)의 개구부(26)를 형성한다. 그 후, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 무기 절연막(25)의 표면으로부터 콘택트 홀(70)의 내부에 걸쳐 화소 전극(23)을 형성한다.
이와 같이, 콘택트 홀(70)의 저부에서의 무기 절연막(25)의 관통 구멍(72)의 형성과 동시에, 유기 절연막(284)의 표면에 무기 절연막(25)의 개구부(26)를 형성하면, 제조 공정을 증가시키지 않고, 효율적으로 개구부(26)를 형성하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 개구부(26)의 형성에 따른 제조 비용의 증가를 방지할 수 있다.
다음으로, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(23)의 주위에 유기 격벽(221)을 형성한다. 이 유기 격벽(221)은 화소 전극(23)의 둘레부에 얹혀지듯이 형성한다. 이에 따라, 무기 절연막(25)의 개구부(26)가 유기 격벽(221)에 의해 덮인다. 구체적으로는, 소자 기판(2)의 표면 전체에 감광성 수지 재료를 도포하고, 노광 및 현상함으로써, 개구부(221a)를 갖는 유기 격벽(221)을 형성한다.
그런데, 유기 절연막(284) 및 유기 격벽(221)을 구성하는 수지 재료 등의 유기 재료에는 미량의 수분이 함유되어 있다. 그래서, 유기 절연막(284) 및 유기 격벽(221)을 가열함으로써, 유기 절연막(284) 및 유기 격벽(221)에 함유되는 수분을 방출시킨다. 예를 들어 건조 공기 분위기 하(下)나 약 103∼10-3㎩의 압력 하에서 유기 절연막(284) 및 유기 격벽(221)을 약 150∼250℃로 가열하여, 약 5∼120분간 유지하면 된다. 이에 따라, 유기 격벽(221)에 함유되는 수분이 유기 격벽(221)의 표면으로부터 방출되는 동시에, 유기 절연막(284)에 함유되는 수분이 무기 절연막(25)의 개구부(26)를 통하여, 유기 격벽(221)의 표면으로부터 방출된다.
이와 같이, 유기 절연막(284) 및 유기 격벽(221)을 동시에 가열함으로써, 제조 공정의 증가를 최소한으로 억제하면서, 유기 절연막(284) 및 유기 격벽(221)으로부터의 수분의 방출을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 무기 절연막(25)의 개구부(26)의 형성 후로서 유기 격벽(221)의 형성 전에, 유기 절연막(284)만을 단독으로 가열하여 두면, 유기 절연막(284)에 함유되는 수분을 더 확실하게 방출시킬 수 있다.
다음으로, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(23) 및 유기 격벽(221)의 표면에 발광층(60)을 형성한다. 발광층(60)의 형성에는 진공 증착이나 CVD법 등의 기상 프로세스를 채용할 수 있다. 또한, 수분이 제거된 분위기 하라면 스핀 코팅법이나 스프레이 코팅법, 디핑법, 인쇄법, 액적 토출법 등의 액상 프로세 스를 채용할 수도 있다. 특히, 잉크젯법이나 디스펜서법 등의 액적 토출법을 채용하면, 소정량의 액적을 소정 위치에 대하여 정확하게 토출할 수 있기 때문에, 발광층(60)을 정밀하게 형성할 수 있다.
그 후, 유기 절연막(284), 유기 격벽(221) 및 발광층(60)을 대기에 접촉시키지 않고, 공통 전극(50)이나 보조 전극(52), 밀봉막(41) 등을 차례로 형성한다. 이상에 의해, 본 실시예에 따른 발광 장치가 형성된다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 발광 장치는, 평면에서 보아 화소 전극의 비형성 영역에 무기 절연막의 개구부가 형성되어 있는 구성으로 했다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법은, 발광층을 형성하기 전에 평면에서 보아 화소 전극의 비형성 영역에 무기 절연막의 개구부를 형성하는 구성으로 했다. 이 구성에 의하면, 유기 절연막으로부터의 수분의 방출이 무기 절연막에 의해 저해되지 않고, 무기 절연막의 개구부를 통하여 유기 절연막에 함유되는 수분을 방출하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 유기 절연막으로부터 발광부로의 수분의 확산에 의한 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 반사막의 코너부를 기점으로 반사막의 에지부를 따라, 무기 절연막 및 화소 전극을 관통하는 크랙이 발생하는 경우가 있다. 그러나, 본 실시예에서는 유기 절연막에 함유되는 수분을 제거할 수 있기 때문에, 그 크랙을 통한 수분의 확산을 방지할 수 있다.
(전자 기기)
다음으로, 상기 실시예의 발광 장치를 구비한 전자 기기에 대해서 도 7을 사 용하여 설명한다.
도 7은 전자 기기의 일례인 휴대 전화기의 사시 구성도이다. 상기 도면에 나타내는 휴대 전화기(1300)는 복수의 조작 버튼(1302)과, 수화구(1303)와, 송화구(1304)와, 앞서의 실시예의 발광 장치로 이루어지는 표시부(1301)를 구비하여 구성되어 있다. 이 표시부에는 상기 실시예의 발광 장치가 채용되어 있다. 상기 실시예의 발광 장치에서는 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 우수한 휴대 전화기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 발광 장치를 구비한 전자 기기로서는 상기한 것에 한정되지 않고, 그 외에 예를 들어 디지털 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전, 휴대용 텔레비전, 뷰파인더형·모니터 직시형 비디오 테이프 리코더, PDA, 휴대용 게임기, 무선 호출기, 전자수첩, 전자계산기, 시계, 워드프로세서, 워크스테이션, 텔레비전 전화, POS단말, 터치패널을 구비한 기기 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에서의 발광 장치를 구비한 전자 기기로서, 차량 탑재용 오디오 기기나 자동차용 계기, 카 네비게이션 장치 등의 차량 탑재용 디스플레이, 프린터용 광기입 헤드 등을 들 수도 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 상술한 실시예에 다양한 변경을 가한 것을 포함한다. 즉, 실시예에서 든 구체적인 재료나 구성 등은 단 일례에 지나지 않고, 적절하게 변경이 가능하다. 예를 들어 본 발명에 따른 발광 장치는 톱 이미션형 유기 EL 장치의 마이크로 캐비티 구조를 갖는 표시 장치나, 반사형 액정 장치, 반투과 반사형 액정 장치의 백라이트 등에도 적용할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 다크 스폿의 발생을 방지할 수 있는 발광 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 신뢰성이 우수한 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판의 한쪽 면 측에 설치된 유기(有機) 절연막과, 상기 유기 절연막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 반사막과, 상기 반사막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 무기(無機) 절연막과, 상기 무기 절연막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 상기 한쪽 면 측에 형성된 발광부(發光部)를 구비하여 이루어지는 발광 장치로서,
    평면에서 보아 상기 화소 전극의 비(非)형성 영역에 상기 유기 절연막에 이르는 상기 무기 절연막의 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 화소 전극의 비형성 영역의 전체에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 기판의 한쪽 면 측에 설치된 유기 절연막과, 상기 유기 절연막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 반사막과, 상기 반사막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 무기 절연막과, 상기 무기 절연막의 상기 한쪽 면 측에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극의 상기 한쪽 면 측에 형성된 발광부를 구비하여 이루어지는 발광 장치의 제조 방법으로서,
    상기 발광부의 형성 전에, 평면에서 보아 상기 화소 전극의 비형성 영역에 상기 유기 절연막에 이르는 상기 무기 절연막의 개구부를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광부의 형성 전에, 상기 유기 절연막을 가열함으로써, 상기 개구부를 통하여 상기 유기 절연막에 함유되는 수분을 방출하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 발광부의 비형성 영역에 유기 재료로 이루어지는 격벽(隔壁)을 형성하는 공정과,
    상기 발광부의 형성 전에, 상기 유기 절연막 및 상기 격벽을 가열함으로써, 상기 개구부를 통하여 상기 유기 절연막에 함유되는 수분을 방출하는 동시에, 상기 격벽에 함유되는 수분을 방출하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 절연막의 하층에 형성되고 상기 화소 전극으로의 통전(通電)을 제어하는 스위칭 소자와, 상기 화소 전극을 접속하기 위해, 상기 무기 절연막에 관통 구멍을 형성하는 공정을 가지며,
    상기 개구부의 형성은 상기 관통 구멍의 형성과 동시에 행하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구부의 형성은 상기 화소 전극의 형성 후에 행하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 개구부의 형성은, 상기 화소 전극의 형성 후에, 상기 화소 전극의 형성용 마스크 또는 상기 화소 전극 자체를 마스크로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 개구부의 형성은 두께가 상이한 모든 상기 화소 전극의 형성 후에 행하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 발광 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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