KR20020062583A

KR20020062583A - 유기 전기 발광 소자

Info

Publication number: KR20020062583A
Application number: KR1020020003270A
Authority: KR
Inventors: 타카히로 코마츠; 아키라 교토쿠; 타카후미 하마노; 신이치로 카네코
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2002-07-26
Also published as: JP2002216977A; US20030117070A1; TW531723B; US6791260B2

Abstract

본 발명은 도트 매트릭스형의 유기 전기 발광 소자로서, 기판상에 주사 전극과 상기 주사 전극과 직교하는 신호 전극을 가지고, 상기 신호 전극은 각 층 사이가 서로 절연된 복수층의 전극을 스텝 형상으로 적층한 구조를 가지며, 그 스텝 형상의 표면에 유기 박막층을 삽입하여 상기 주사 전극이 형성된다. 그 결과, 하나의 기판이 적층수에 대응하는 수의 소자 영역으로 분할되고, 분할된 소자 영역마다 주사함으로써, 소자 구동시의 듀티비를 크게 하여 저소비 전력화가 가능하게 된다.

Description

유기 전기 발광 소자{Organic Electro Luminescent Element}

본 발명은 표시 장치, 표시 장치용 광원, 백 라이트 또는 광통신 기기에 사용되는 발광 소자 등에 이용되는 유기 전기 발광 소자에 관한 것이다.

전기 발광 소자는 고체 형광성 물질의 전계 발광을 이용한 발광 장치이고, 지금까지는 주로 무기계 재료를 발광체로서 이용한 무기 전기 발광 소자가 실용화되고, 액정 디스플레이의 백 라이트 등에 이용되었다. 한편, 유기 재료를 이용한 전기 발광 소자에 대해서도 이전부터 여러 가지 검토가 행해졌지만, 발광 효율이 매우 나쁘기 때문에 본격적인 실용화 연구로는 진전되지 않았다.

1987년에 코닥사의 C. W. 탕(Tang) 등이 정공 수송층과 발광층의 2층을 적층한 기능 분리형의 유기 전기 발광(OEL) 소자를 보고하였다. 상기 소자는 10V이하의 낮은 구동 전압으로도 1000cd/m²이상의 높은 발광 휘도를 가지는 것을 보였다[C. W. 탕 및 S. A, 반 슬리키: Appl. Phys. Lett, 51(1987) 913 등 참조]. 이 보고를 계기로 OEL 소자가 갑자기 주목되기 시작하여, 연구 개발이 활발히 행해지도록 된 결과, 현재로는 상품화가 시작되었다.

여기서, 일반적인 OEL 소자의 구성에 대하여 도 8을 이용하여 설명한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, OEL 소자는 유리 등의 투명 또는 반투명의 기판(1)상의 양극(2), 유기물의 정공 수송층(4), 유기물의 발광층(5), 및 음극(6)을 가진다. 통상, 양극(2)은 스퍼터링(sputtering)법이나 저항 가열 증착법 등에 의하여 형성된 ITO 등의 투명한 도전성 막이다. 정공 수송층(4)은 N, N'-디페닐-N,N'-비스 (3-메틸페닐)-1, 1'-디페닐-4, 4'-디아민(이하, TPD로 약칭한다) 등을 증착한 유기 박막이다. 발광층(5)는 8-히드록시퀴놀린 알루미늄(이하, Alq₃으로 약칭한다) 등을 증착한 유기 박막이다. 음극(6)은 100nm 내지 300nm의 막 두께의 금속 막이다.

상기 OEL 소자의 양극(2)과 음극(6) 사이에 직류 전압을 인가하면, 양극(2)으로부터 정공 수송층(4)을 통하여 발광층(5)으로 정공이 주입되고, 한편, 음극(6)으로부터 발광층(5)으로 전자가 주입된다. 발광층(5)에서는 정공과 전자의 재결합이 발생되고, 이것에 수반하여 생성되는 여기자(勵起子)가 여기 상태로부터 기저 상태로 이행될 때에 발광 현상이 일어난다.

이와 같은 OEL 소자를 표시 소자로서 사용하는 경우, 양극, 유기 재료층, 및 음극으로 이루어지는 화소가 매트릭스 형상으로 배치된 도트 매트릭스 패널을 제작할 필요가 있다.

이 도트 매트릭스 패널의 구동 방법은 2가지 방식이 있다. 하나의 방식은 일본 특개평 9-139286호 공보에 개시된 바와 같은 TFT를 화소마다 배치하고, 화소 하나하나를 개별로 제어하는 액티브 매트릭스 방식(이하, AM 방식으로 한다)이다. 다른 방식은 TFT를 사용하지 않고 1라인씩 선 순차 구동하는 패시브 매트릭스 방식(PM방식)이다.

OEL 소자는 응답 속도가 매우 빠르기 때문에, 어떤 구동 방식이어도 표시 품질의 차는 없다. PM 방식은 AM 방식과 같이 화소마다 TFT를 제작할 필요가 없기 때문에 공정수가 적고, 낮은 코스트화가 가능하다는 이점을 가진다. 그러나, 전력 소비의 관점에서는 AM 방식의 쪽이 유리하고, 특히 화소수가 많게 되는 만큼 양쪽의 차가 크게 된다.

이하에, PM 방식의 소비 전력이 크게 되는 이유에 대해, 도면을 이용하여 간단히 설명한다. 도 9에 나타낸 바와 같은 스트라이프 형상의 양극(2)과 이것에 직교하는 스트라이프 형상의 음극(6)이 교차하여 오버랩된 부분에서는 이들 2개의 전극 사이에 유기 박막층(3)이 샌드위치되어 OEL 소자가 형성되어, 하나의 화소(500)로서 발광한다. 도 9는 이와 같은 화소(500)가 매트릭스 형상으로 배치되어 이루어지는 일반적인 PM 방식의 표시 패널을 모식적으로 나타낸다. 이와 같은 소자의 임의의 화소를 발광시켜 표시를 행하기 위해서는 주사 라인(도 9에서는 음극측)을 하나씩 주사하여, 발광시키고 싶은 화소에 대응하는 데이터 라인만을 동시에 온으로 할 필요가 있다.

그 때문에, PM 방식에서는 1라인을 발광시키는 시간은 (프레임 시간/주사 라인수), 듀티비는 약 (1/주사 라인수)로 되고, 순간 휘도(instantaneous brightness)로서는 그 역수, 즉 (주사 라인수)배의 밝기가 필요하게 된다. 일반적으로, OEL 소자는 발광 휘도가 낮을 때 구동 전류와 발광 휘도가 비례 관계에 있다. 그러나, 주사선 수가 많게 되면 큰 순간 휘도가 필요로 되기 때문에, 소자에 많은 전류가 흐르지 않으면 안 된다. 또한, 휘도가 높게 되면, 상기 비례 관계가 성립되지 않아, 더욱 많은 전류가 필요하게 된다. 이것에 대하여, AM 방식에서는 화소마다 트랜지스터를 가지기 때문에, 큰 순간 휘도를 필요로 하지 않는다. 따라서, 화소수가 많게 되어 필요 휘도가 높게 되면 될수록 AM 방식과 PM 방식의 소비 전력차는 크게 된다.

또한, PM 방식에서는 화소수가 많게 되면, 누화(crosstalk)가 발생되기 쉽다는 특유의 과제가 있다. 누화는 선택된 라인뿐만 아니라 주위의 선택되지 않은 라인에서도 발광하는 현상이다. 이 누화를 억제하기 위해서는 발광에 필요한 전력과는 별개의 전력이 필요로 된다. 누화 대책으로서, 예를 들어 일본 특개평 4-308687호 공보에 개시된 바와 같이 비선택 라인에 선택 라인(발광 라인)과는 역방향의 전압을 인가하는 역 바이어스법이 알려져 있다. 이 역 바이어스법에 소비되는 전력도 PM 방식의 소비 전력이 크게 되는 요인이다. 즉, PM 방식에서는 주사선 수가 크게 되면 될수록 AM 방식과의 소비 전력차가 크게 된다.

대책의 하나가 시간 휘도를 낮게 하여 저소비 전력화하는 방법이다. 예를 들면, 일본 특개 2000-29432호 공보에는 화소를 복수의 전극용 배선으로 나누어 접속하고, 그 배선수로 분할하여 구동하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 그 방법에서는 분할수가 증가하면 배선수가 증가하고, 배선에 필요한 스페이스가 넓게 되어, 발광 면적이 감소한다는 과제를 가지고 있었다.

본 발명은 상기 과제를 해결함으로써, 저소비 전력으로 싼 가격의 도트 매트릭스형의 유기 전기 발광(OEL) 소자를 싼 가격으로 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 OEL 소자는 주사 전극, 유기 박막 및 신호 전극을 가지고,

상기 신호 전극은 각 층 사이가 서로 절연된 N층의 전극을 적층한 구조를 가지며, 상기 적층 구조가 제 (M-1)층 위에 절연막을 통하여 그것보다 작은 면적의 제 M층을 가진다(단, M은 정수 N과 동일 또는 그 이하로 1보다 큰 임의의 정수). 또한, 상기 유기 박막과 상기 주사 전극은 상기 제 N층 위 및 상기 제 (M-1)층 위의 상기 제 M층에 덮혀지지 않는 부분에 형성된다. 그 결과, 하나의 기판이 N개의 영역으로 분할되고, 분할된 N개의 소자 영역마다 주사함으로써 소자 구동시의 듀티비를 크게 하여 구동 전력의 저소비 전력화가 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 OEL 소자는 상기 적층한 신호 전극의 각 신호 전극층으로부터의 리딩(leading)부를 기판상의 동일 방향으로 가짐으로써, 외부 회로와의 접속을 용이하게 하고, 또한 신뢰성도 향상된다.

또한, 본 발명의 유기 전기 발광 장치는 구동 IC를 가지고, 양극 또는 음극을 적층함으로써, 표시 영역을 분할한 상기 OEL 소자를 분할된 소자 영역마다 주사한다.

더욱이, 동일 기판상에 복수개의 상기 OEL 소자를 배치하는 것도 가능하다. 이것에 의하여, 더욱 다분할화를 실현할 수 있고, 소자 구동시의 듀티비를 더 크게 하여 OEL 소자의 저소비 전력화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에서의 유기 전기 발광(OEL) 소자의 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에서의 OEL 소자의 사시도.

도 3은 본 발명의 일실시예에서의 OEL 소자의 제조 공정마다의 적층 상태를 보여주는 사시도 및 단면도.

도 4a 내지 4c는 동일 평면상에 각각 다른 적층수의 소자가 2개씩 배치된 상태를 개략적으로 보여주는 평면도.

도 5는 본 발명의 일실시예에서의 OEL 소자의 분할수, 듀티비 및 소비 전력의 관계를 보여주는 그래프.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에서의 OEL 소자의 제조 공정마다의 적층 상태를 보여주는 도면.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에서의 OEL 소자의 모식도.

도 8은 일반적인 OEL 소자의 요부 단면도.

도 9는 PM 방식의 OEL 소자의 모식도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에서의 OEL 소자의 단면도.

이하, 본 발명의 유기 전기 발광(OEL) 소자에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 OEL 소자에 이용되는 기판으로서는 기계적, 열적 강도를 가지는 투명 또는 반투명한 재료를 이용할 수 있다.

예를 들면, 유리 기판이나, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리비닐플루오라이드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 비정질(非晶質) 폴리올레핀, 플루오르계 수지 등의 가시광 영역에서 투명도가 높은 재료를 이용할 수 있다. 또한, 이들 재료를 필름화한 가요성을 갖는 기판도 사용할 수 있다.

또한, 용도에 따라서는 특정 파장만을 투과하는 재료나 파장 변환 기능을 가지는 재료 등이어도 무방하다. 또한, 기판은 절연성인 것이 바람직하지만, 반드시 한정되는 것은 아니고, OEL 소자의 구동을 방해하지 않는 정도의 절연성 재료이면 된다. 용도에 따라서는 도전성을 가지는 재료도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 투명 또는 반투명의 정의는 OEL 소자로부터 발광한 특정 파장의 빛이 현저하게 흡수되지 않는 정도의 투명성을 나타내는 것이다.

OEL 소자의 양극으로서는 ITO, ATO(Sb를 도핑한 SnO₂), AZO(Al을 도핑한 ZnO) 등의 광투과성을 가지는 재료가 적합하다.

또한, 유기 박막층은 발광층만의 단층 구조이어도 무방하지만, 그 외에 정공 수송층과 발광층의 2층 구조, 또는 발광층과 전자 수송층의 2층 구조이어도 무방하며, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층의 3층 구조이어도 무방하다. 단, 이와 같은 2층 구조 또는 3층 구조의 경우에는 정공 수송층과 양극이 인접하던가 또는 전자 수송층과 음극이 인접하도록 적층한다.

또한, 발광층으로서는 가시 영역에서 형광 특성을 가지고, 또한 성막성(成膜性)이 좋은 형광체 재료인 Alq₃이나 Be-벤조퀴놀리놀(BeBq₂)이 적합하다. 더욱이,이하의 재료 내에서 선택하여 이용할 수도 있다. Alq₃, Be-벤조퀴놀리놀(BeBq₂), 2,5-비스(5,7-디-t-펜틸-2-벤족사졸릴)-1,3,4-티아디아졸, 4,4'-비스(5,7-벤틸-2-벤족사졸릴) 스틸벤, 4,4'-비스[5,7-디-(2-메틸-2-부틸)-2-벤족사졸릴] 스틸벤, 2,5-비스(5,7-디-t-벤틸-2-벤족사졸릴) 티오핀, 2,5-비스[(5-α,α-디메틸벤질]-2-벤족사졸릴) 티오펜, 2,5-비스[5,7-디-(2-메틸-2-부틸)-2-벤족사졸릴]-3,4-디페닐티오펜, 2,5-비스(5-메틸-2-벤족사졸릴) 티오펜, 4,4'-비스(2-벤족사졸릴) 비페닐, 5-메틸-2-[2-[4-(5-메틸-2-벤족사졸릴) 페닐] 비닐] 벤족사졸릴, 2-[2-(4-클로로페닐) 비닐] 나프토 [1,2-d] 옥사졸 등의 벤족사졸계, 2,2'-(p-페닐렌디비닐렌)-비스벤조티아졸 등의 벤조티아졸계, 2-[2-[4-(2-벤즈이미다졸릴) 페닐] 비닐] 벤즈이미다졸, 2-[2-(4-카르복시페닐) 비닐] 벤즈이미다졸 등의 벤즈이미다졸계 등의 형광 증백제나, 트리스(8-퀴놀리놀) 알루미늄, 비스(8-퀴놀리놀) 마그네슘, 비스(벤조[f]-8-퀴놀리놀) 아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라이트) 알루미늄옥시드, 트리스(8-퀴놀리놀) 인듐, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀) 알루미늄, 8-퀴놀리놀리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리놀) 갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리놀) 칼슘, 폴리[아연-비스(8-히드록시-5-퀴놀리노닐) 메탄] 등의 8-히드록시퀴놀린계 금속착체(金屬錯體)나 디리튬에핀드리디온 등의 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물이나, 1,4-비스(2-메틸스티릴) 벤젠, 1,4-(3-메틸스티릴) 벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴) 벤젠, 디스티릴벤젠, 1,4-비스(2-에틸스티릴) 벤젠, 1,4-비스(3-에틸스티릴) 벤젠, 1,4-비스(2-메틸스티릴) 2-메틸벤젠 등의 스티릴벤젠계 화합물이나, 2,5-비스(4-메틸스티릴) 피라진, 2,5-비스(4-에틸스티릴) 피라진, 2,5-비스[2-(1-나프틸) 비닐] 피라진, 2,5-비스(4-메톡시스티릴) 피라진, 2,5-비스[2-(4-비페닐) 비닐] 피라진, 2,5-비스[2-(1-피레닐) 비닐] 피라진 등의 디스틸피라진 유도체, 나프탈이미드 유도체, 페릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체, 알다진 유도체, 시클로펜타디온 유도체, 스티릴아민 유도체, 쿠마린계 유도체, 방향족 디메틸리딘 유도체, 안트라센, 살리실산염, 피렌, 코로넨 등도 이용된다.

또한, 정공 수송층으로서는 정공 이동도가 높고 투명하며 성막성이 좋은 TPD가 바람직하다. TPD이외에 이하의 재료로부터 선택하여 이용할 수 있다. 포르핀, 테트라페닐포르핀 구리, 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 티타늄 프탈로시아닌옥사이드 등의 폴리피린화합물이나, 1,1-비스{4-(디-P-토릴아미노) 페닐} 시클로헥산, 4,4',4''-트리메틸트리페닐아민, N,N,N',N'-테트라키스(P-토릴)-P-페닐렌디아민, 1-(N,N-디-P-토릴아미노) 나프탈렌, 4,4'-비스(디메틸아미노)-2-2'-디메틸트리페닐메탄, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐, N,N'-디페닐-N, N'-디-m-토릴-4, 4'-디아미노비페닐, N-페닐카르바졸 등의 방향족 제 3급 아민이나, 4-디-P-토릴아미노스틸벤, 4-(디-P-토릴아미노)-4'-[4-(디-P-토릴아미노) 스티릴] 스틸벤 등의 스틸벤화합물이나, 트리아졸 유도체, 옥사지자졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리알릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아닐아민 유도체, 아미노치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 하이드라존 유도체, 실라잔 유도체, 폴리실란계 아닐린계 공중합체, 고분자 올리고머, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 폴리3-메틸티오펜 등의 유기 재료가 이용된다. 또한, 폴리카보네이트 등의 고분자중에 저분자의 정공 수송층용의 유기 재료를 분산시킨 고분자 분산계의 정공 수송층도 이용된다.

다음에, 전자 수송층으로서는 1,3-비스(4-tert-부틸페닐-1,3,4-옥사디아졸릴) 페닐렌(OXD-7) 등의 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 디페닐키논 유도체 등이 이용된다.

다음에, 양극으로서는 일함수가 낮은 금속 또는 합금이 이용되고, Al, In, Mg, Ti 등의 금속이나, Mg-Ag 합금, Mg-In 합금 등의 Mg 합금이나 Al-Li 합금, Al-Sr 합금, Al-Ba 합금 등의 Al 합금 등이 이용된다.

이하에, 본 발명의 실시예에 대해 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한다.

(실시예 1)

본 발명의 특징은 유기 전기 발광(OEL) 소자의 구조이고, 종래와 같은 구성 재료를 사용할 수 있다. 또한, 실시예 1에서는 양극측을 신호 전극으로서 이용하고, 음극측을 주사 전극으로서 이용한다.

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서의 OEL 소자가 종래의 기술과 다른 점은 신호 전극으로 되는 제 1 양극(7)의 상부(上部)에 절연층(9) 및 제 2 양극(8)이 적층되는 점이다. 이 적층 구조에 의하여, 양극의 배출 방향이 한 방향이어도 표시 영역을 2개 이상으로 분할할 수 있다. 그 결과, 듀티비가 커져서 소비 전력을 작게 할 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 양극(7)과 이것에 절연층(9)을 통하여 적층되는 제 2 양극의 표면적 관계는 (제 1층의 제 1 양극(7)의 표면적) > (제 2층의 제 2 양극(8)의 표면적)인 관계이다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1층의 제 1 양극(7)에 절연층(9)을 통하여 제 2층의 제 2 양극(8)을 스텝 형상으로 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서는 유기 박막층(3)이 정공 수송층(4)과 발광층(5)으로 이루어지는 2층 구조인 경우에 대해서 설명하였지만, 유기 박막층의 구조에 대해서는 상기에서 설명한 바와 같이 특별히 2층 구조로 한정되는 것은 아니다.

또한, 이 절연층(9)에 사용되는 재료로서는 유기 박막층으로부터의 발광을 투과하는 것이면 SiO₂, TiO₂, Al₂O₃등의 산화물이나 SiON 등의 질화산화물, AlN, SiN 등의 질화물 등이어도 무방하다.

본 실시예에서의 OEL 소자는 표시 영역을 N분할하고, 그 N분할된 표시 영역마다 구동하는 경우에서도, 양극을 서로 절연하여 N층 적층함으로써 도2에 나타낸 바와 같이, 양극의 배출 방향은 1방향으로 할 수 있기 때문에, 외부 회로(도시하지 않음)와의 접속이 용이하다.

또한, 제 1 양극(7)과 제 2 양극(8)은 절연층(9)을 통하여 적층되지만, 전극 단부의 인출부는 어떤 것도 기판(1)의 동일 평면상에 배치된다. 이와 같이 배치함으로써, 외부 회로와의 접속이 용이하게 되고, 신뢰성도 향상시킬 수 있다.

또한, 실시예 1에서는 신호 전극으로 되는 양극을 제 1 양극(7)과 제 2양극(8)에 서로 절연층(9)으로 절연 적층하여 표시 영역을 분할하고, 이 표시 영역마다 주사선으로 되는 음극 라인을 주사하여 구동하는 예를 설명한다. 이것에 대해, 음극을 신호 전극으로 하고, 음극을 서로 절연 적층하여 표시 영역을 분할하며, 이 표시 영역마다 양극 라인을 주사 전극으로서 구동하는 것이어도 무방하다.

다음에, 본 발명의 실시예 1에서의 OEL 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 3에 본 발명의 실시예 1에서의 OEL 소자의 제조 공정마다의 적층 상태를 나타낸다. 도 3의 좌측 반분은 사시도이고, 우측 반분은 도 3a에 나타낸 Y-Y선에 따른 단면도이다.

우선, 스퍼터링법에 의하여 유리 기판(10)상에 막 두께 160nm의 ITO 막을 형성한다. 그 ITO 막 위에 포토레지스트(동경응화사(東京應化社) 제품 OFPR-800)를 스핀 코트법에 의해 도포하여 두께 10㎛의 레지스트막을 형성하고, 소정의 마스크를 이용하여 노광, 현상하여 레지스트막을 소정의 형상으로 형상화(patterning)한다. 다음에, 상기 유리 기판을 60℃에서 50%의 염산중에 침지하고, 레지스트막이 형성되지 않는 부분의 ITO 막을 에칭 제거한다. 마지막으로, 레지스트 막을 제거하여, 라인수 = 176, 피치 = 0.198mm의 스트라이프 형상의 패턴을 가지는 ITO 막의 제 1 양극(7)이 유리 기판상에 형성된다(도 3a에 도시).

다음에, 상기의 형상화한 ITO 막을 가지는 유리 기판(10)상에 스퍼터링법에 의하여 AlN 막을 5nm, 더욱이, 그 위에 SiO₂막을 50nm 성막하여 2층 구조의절연층(9)을 형성한다(도 3b에 도시).

다음에, 그 위로부터 ITO 막을 성막한 후, 상기 제 1 양극(7)의 제작과 동일한 방법으로, 제 1 양극(7)과 같은 수, 동일 폭, 또한, 동일 피치이고 길이가 약 절반의 스트라이프 형상의 제 2 양극(8)을 형성한다(도 3에 도시).

그 다음에, 레지스트(11)를 제 2 양극(8)을 덮는 형상으로 형상화한다(도 3d에 도시). 상기 레지스트로 피복되지 않는 부분의 SiO₂막을 불화수소로 제거하고, 계속해서, 그 아래의 AlN을 반응성 이온 에칭(reactive ion etching)법에 의하여 제거함으로써, 절연층(9)을 완전히 제거하여, 상기 제 1 양극(7)의 약 절반을 노출시킨다(도 3e에 도시).

마지막으로, 레지스트(11)를 제거함으로써 제 1 양극(7)상에 절연층(9)에 의하여 절연된 제 2 양극(8)을 가지는 유리 기판(10)을 얻는다(도 3f에 도시).

더욱이, 전극 리딩부에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 양극(7)의 리딩부와 제 2 양극의 리딩부가 서로 접촉되지 않도록 기판(10)상에 형상화한다.

이후의 공정은 도면을 이용하지 않고 설명한다. 우선, 적층 구조의 양극(즉, 신호 전극)을 형성한 유리 기판(10)을 세정한다. 최초에, 세제(프루우치(FURUUCHI) 화학사 제품, 세미코크링)중에 5분간의 초음파 세정하고, 2번째로, 순수(純水)에 의한 10분간의 초음파 세정하고, 3번째로, 암모니아수 1(체적비)에 대하여 과산화수소수 1과 물 5를 혼합한 용액에 의한 5분간의 초음파 세정을 행하며, 마지막으로 70℃의 순수에 의한 5분간의 초음파 세정한다. 세정후, 질소블로어로 유리기판(10)에 부착된 수분을 제거하고, 더욱이 250℃로 가열하여 건조한다.

이상과 같이 해서 제 1 양극(7), 제 2 양극(8)이 형성된 유리 기판(1)상에, 일본 특개평 11-121168호 공보에 개시된 방법과 동일하게 해서, Cr₂O₃과 레지스트를 이용하여 제 1 양극(7), 제 2 양극(8)과 직교하는 방향으로 음극(6)을 라인수 = 220, 피치 = 0.198mm로 분리하기 위한 격벽을 형성한다.

다음에, 2 ×10^-6Torr이하까지 감압한 저항 가열 증착 장치로 상기 유리 기판(10)의 전면(全面)에 정공 수송층(4)으로서 TPD를 약 50nm의 막 두께로 형성한다.

더욱이, 저항 가열 증착 장치로 정공 수송층(4)상에 발광층(5)으로서 Alq₃을 약 60nm의 막 두께로 형성한다. 또한, TPD와 Alq₃의 성막 속도는 모두 0.2nm/s이다.

다음에, 저항 가열 증착 장치로 발광층(5)상에 15at%의 Li를 포함하는 Al-Li 합금을 증착원으로 하여 150nm의 막 두께의 음극(6)을 제작한다.

이상의 방법으로 제작한 OEL 소자의 구조를 도 1에 나타낸다. 스텝 형상으로 형성되는 양극(7,8)은 서로 절연되고, 음극(6)은 유기 박막(3)을 삽입하여 양극(7, 8)과 직교하게 형성된다. 주사 전극으로 되는 음극(6)은 220개이고, 신호 전극측은 제 1 양극(7)의 176개와 제 2 양극(8)의 176개이다. 완성후의 OEL 소자는 제 2 양극에 대향하여 형성되는 주사 전극부(S2)와 제 1 양극(7)에 대향하여 형성되는 주사 전극부(S2)의 2개로 분할되고, 표시 영역 전체를 S1와 S2로 2분할하여 각각 110개씩 주사선을 가진다. 그들의 신호선으로부터의 전극 인출은 도 2에 나타낸 바와같이 동일 방향으로 모아지고, 기판상에 장착되는 구동 IC에 접속된다. 구동 IC의 기판상으로의 장착은 칩 온 글라스(chip-on-glass(COG))법에 의한다. 이와 같이 해서 유기 전기 발광 장치가 완성된다.

주사 전극의 적층수는 2층으로 한정되지 않는다. 도 10에 3층 적층의 예를 나타낸다. 기판(101)상에 제 1 양극(107), 제 2 양극(108), 제 3 양극(118)이 절연층(109)과 절연층(119)을 통하여 적층된다. 도 10의 경우, 동일 폭의 스텝 형상으로 3등분된 신호 전극의 표면에 유기 박막층(103)과 주사 전극(106)이 형성된다. 단, 등분으로 분할하는 것은 필수는 아니고, 각각 다른 면적으로 분할하여도 무방하다. 더욱이, 4층 이상의 적층도 가능하다.

또한, 2분할 소자를 동일 평면상에 2개 배치함으로써, 전체 표시 영역은 모두 4분할된다(2분할 ×2개 배치=4). 이 상태를 도 4a에 나타낸다. 도 4b는 6분할 소자(3분할 ×2개 배치)를 나타내고, 도 4c에는 양극을 적층하지 않는 소자를 2개 배치한 2분할 소자를 나타낸다.

각각의 유기 전기 발광 소자에 대하여, 듀티비와 구동에 필요한 소비 전력의 관계를 도 5에 나타낸다. 즉, 동일 면적으로 주사선수 220개, 신호선수 176개의 도트 매트릭스를 2분할, 4분할, 6분할하면, 각각의 듀티비는 1/110, 1/55, 1/37로 된다. 상기의 3종류의 유기 전기 발광 소자를 발광시켜, 휘도 50cd/m²을 얻는데 필요한 구동 전력값의 측정 결과를 나타낸 것이 도 5이다. 도 5의 비소비 전력은 2분할의 소자의 전력값을 100%로 하여 각 전력값을 규격화한 값이다. 도 5에 의하여 명확한 바와 같이, 분할수를 많게 함으로써, 각 소자의 듀티비는 크게 되어 소비 전력은 저감한다.

또한, 양극으로 되는 ITO를 적층하는 것에 의한 출사광(出射光)의 색 변화가 우려되기 때문에, 3층 적층한 OEL 소자에 대하여 관찰한 결과, 상기의 색 변화는 관찰되지 않았다.

(실시예 2)

다음에, 본 발명의 실시예 2에서의 유기 전기 발광(OEL) 소자의 제조 방법에 대해 도 6, 도 7을 이용하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예 2에서의 OEL 소자의 양극 부분의 제조 공정마다의 적층 상태를 나타낸다. 도 6에 있어서, 좌측 열은 도 2의 X-X를 포함하는 평면에서의 단면도를 나타내고, 우측 열은 Y-Y를 포함하는 평면에서의 단면도를 나타낸다.

우선, 도 6a1 및 6a2에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링법에 의해 유리 기판(10)상에 막 두께 160nm의 제 1 양극 ITO 막(12), 100nm의 SiO₂막(13), 160nm의 제 2 ITO 막(14)을 차례대로 적층한다. 다음에, 도 6b1 및 6b2에 나타낸 바와 같이, 제 2 ITO막(14)상에 레지스트재(동경응화사 제품, OFPR-800;11)를 스핀 코트법에 의해 도포하여 두께 10㎛의 레지스트막을 형성하고, 마스크, 노광, 현상하여 레지스트막(11)을 소정의 형상으로 형상화한다.

다음에, 도 6c1 및 6c2에 나타낸 바와 같이, 레지스트막(11)을 마스크로 하여 이 유리 기판(10)을 반응성 이온 에칭에 의하여 에칭하고, 마스킹하지 않은 부분의 ITO 막(12, 14) 및 SiO₂막(13)을 제거한다.

계속해서, 도 6d1 및 6d2에 나타낸 바와 같이 레지스트막(11)을 제거하고, 다시 전면에 레지스트막(11)을 도포하며, 형상화에 의해 그 절반을 제거한다.

더욱이, 도 6e1 및 6e2에 나타낸 바와 같이, 상기 레지스트막(11)으로 덮혀지지 않는 부분의 SiO₂막(13) 및 제 2 ITO 막(14)을 동일하게 반응성 이온 에칭법에 의하여 제거한 후, 도 6f1 및 6f2에 나타낸 바와 같이, 레지스트막(11)을 박리함으로써, 제 1 ITO 막(제 1 양극;12) 상부에 SiO₂막(절연층;13)에 의하여 격리된 제 2 ITO 막(제 2 양극;14)을 가지는 유리 기판(10)을 얻는다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 이와 같이 해서 적층한 양극을 가지는 유리 기판(10)에서는 제 2 ITO 막(14)이 제 1 ITO(12)상에 스텝 형상으로 형성된다.

신호 전극의 역할을 하는 양극을 제작한 기판(10)을 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 OEL 소자를 제작한다. 실시예 2의 방법에서도 듀티비가 크게 되어, 저소비 전력을 실현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 하나의 기판이 적층수에 대응하는 수의 소자 영역으로 분할되고, 분할된 소자 영역마다 주사함으로써, 소자 구동시의 듀티비를 크게 하여 저소비 전력화가 가능하게 된다.

Claims

유기 전기 발광 소자로서,

기판상에 신호 전극, 유기 박막층, 및 주사 전극을 포함하고,

상기 신호 전극은 각 층 사이가 서로 절연된 N층의 전극을 적층한 구조를 가지며, 상기 적층 구조가 제 (M-1)층 위에 절연막을 통하여 그것보다 작은 면적의 제 M층(단, M은 정수 N과 동일 또는 그것 이하이고, 또한 1보다 큰 임의의 정수)을 포함하는 유기 전기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 제 N층 위 및 상기 제 (M-1)층 위의 상기 제 M층에 덮혀지지 않는 표면에 상기 유기 박막과 상기 주사 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
제 2항에 있어서, 상기 주사 전극이 양극 또는 음극중 어느 한쪽이고, 상기 신호 전극이 상기 양극 또는 음극중 다른 한쪽인 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
제 2항에 있어서, 상기 신호 전극의 적층 구조가 스텝 형상인 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
제 4항에 있어서, 상기 스텝 형상으로 적층된 신호 전극의 표면에 상기 유기 박막과 상기 주사 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
제 2항에 있어서, 상기 적층한 신호 전극의 각 신호 전극층으로부터의 전극 인출부를 기판상의 동일 방향으로 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
제 5항에 있어서, 상기 적층한 신호 전극의 각 신호 전극층으로부터의 전극 인출부를 기판상의 동일 방향으로 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전극 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 신호 전극의 제 M층의 면적과 제 (M-1)층의 면적의 차가 전체 면적의 약 1/N에 상당하는 것을 것을 특징으로 하는 유기 전극 발광 소자.
제 2항에 있어서, 상기 신호 전극의 제 M층의 면적과 제 (M-1)층의 면적의 차가 전체 면적의 약 1/N에 상당하는 것을 것을 특징으로 하는 유기 전극 발광 소자.
제 5항에 있어서, 상기 신호 전극의 제 M층의 면적과 제 (M-1)층의 면적의차가 전체 면적의 약 1/N에 상당하는 것을 것을 특징으로 하는 유기 전극 발광 소자.
제 2항의 유기 전기 발광 소자를 동일 기판상에 복수개 가지는 유기 전기 발광 소자 패널.
유기 전기 발광 장치로서,

(A) 유기 전기 발광 소자; 및

(B) 구동 수단을 포함하고,

(A) 상기 소자는

(a) 주사 전극;

(b) 유기 박막층; 및

(c) 신호 전극을 포함하며,

상기 신호 전극(c)은 각 층 사이가 서로 절연된 N층의 전극을 적층한 구조를 가지고, 상기 적층 구조가 제 (M-1)층 위에 절연막을 통하여 그것보다 작은 면적의 제 M층(단, M은 정수 N과 동일 또는 그것 이하이고, 또한 1보다 큰 임의의 정수)이고, 상기 주사 전극(a)과 상기 유기 박막(b)은 상기 신호 전극의 상기 제 N층 위 및 상기 제 (M-1)층 위의 상기 제 M층에 덮혀지지 않는 표면에 형성되며,

(B) 상기 구동 수단은 상기 소자가 적층된 각 층마다 주사하는 유기 전기 발광 장치.
제 12항에 있어서, 상기 소자가 스텝 형상으로 적층된 신호 전극과, 상기 신호 전극 표면에 유기 박막과 주사 전극을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 장치.
제 12항에 있어서, 상기 소자가 기판상의 동일 방향으로 각 신호 전극의 리딩부를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 장치.
제 12항에 있어서, 동일 기판상에 복수의 상기 소자를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.