KR20070091538A

KR20070091538A - 일렉트로루미네선스 장치

Info

Publication number: KR20070091538A
Application number: KR1020070020221A
Authority: KR
Inventors: 고지 야스카와
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-09-11
Also published as: TW200746880A; JP2007273446A; US20070205717A1; US7755281B2

Abstract

본 발명은 수분에 의해 발광 특성이 열화되는 것을 확실히 억제할 수 있는 일렉트로루미네선스 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

소자 기판(S)의 회로 형성층(S2) 상의 각 유기 EL 소자(12)가 형성된 영역에 배리어층(15)을 형성했다. 그리고, 소자 기판(S)의 회로 형성층(S2) 상에 배리어층(15)을 형성한 후에, 소자 기판(S)을 가열하여 회로 형성층(S2) 중에 내재하는 수분을 회로 형성층(S2)으로부터 제거하도록 했다. 그 후, 기능층(19), 대향 전극(20)을 형성하여 유기 EL 소자(12)를 형성하도록 했다. 따라서, 회로 형성층(S2) 중에 증발하지 않고 남은 수분은 이 배리어층(15)에 의해 차단되어 기능층(19) 내부로 침입되지 않기 때문에, 유기 EL 소자(12)의 기능층이 수분에 노출되지는 않는다.

소자 기판, 회로 형성층, 배리어층, 기능층

Description

일렉트로루미네선스 장치{ELECTROLUMINESCENT DEVICE}

도 1은 본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 장치의 평면도.

도 2의 (a)는 제 1 실시예에 따른 유기 일렉트로루미네선스 장치의 구성을 설명하기 위한 도면, (b)는 그 단면도.

도 3의 (a), (b), (c)는 각각 본 실시예의 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

도 4의 (a), (b), (c)는 각각 본 실시예의 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

도 5는 비교예를 설명하기 위한 유기 일렉트로루미네선스 장치의 단면도.

도 6은 비교예를 설명하기 위한 유기 일렉트로루미네선스 장치의 단면도.

도 7은 제 2 실시예에 따른 유기 일렉트로루미네선스 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

S: 기판으로서의 소자 기판

10: 일렉트로루미네선스 장치로서의 유기 일렉트로루미네선스 장치

12: 일렉트로루미네선스 소자로서의 유기 일렉트로루미네선스 소자

14: 절연층 15: 배리어층

16: 광반사층 17: 광투과층

18: 제 1 전극으로서의 화소 전극 19: 기능층

20: 제 2 전극으로서의 대향 전극

본 발명은 일렉트로루미네선스 장치에 관한 것이다.

종래부터 경량화, 박형화, 저소비전력화 등의 관점에서 유기 일렉트로루미네선스 소자를 화소마다 설치한 디스플레이나 노광 헤드 등의 일렉트로루미네선스 장치의 개발이 활발하게 행해지고 있다. 이런 종류의 유기 일렉트로루미네선스 소자(이하, 「유기 EL 소자」라고 함)는 일반적으로 2개의 전극 사이에 유기 재료로 이루어지는 발광층이 삽입된 구조를 이루고 있고, 디스플레이 등에 탑재될 경우에는 상기 구조를 갖는 유기 EL 소자를 구비한 화소가 기판 상에 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 또한, 액티브 매트릭스 방식의 발광 장치에서는, 기판 상에 유기 EL 소자에 대하여 공급되는 구동 전류를 제어하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있다. 또한, 기판은 그 각 박막 트랜지스터(TFT) 상에 평탄화층을 구비하고 있고, 그 평탄화층 상에 유기 EL 소자가 형성되도록 되어 있다.

그런데, 상기 유기 EL 소자는 수분의 영향을 받아 열화되기 쉽다. 구체적으로는, 수분이 유기 EL 소자에 침입하면, 발광층을 구성하는 재료가 변성되거나, 발광층과 전극(음극)의 계면(界面)이 박리되어 전극(음극)으로부터의 캐리어(전자)가 발광층에 공급되지 않게 된다. 그 결과, 화소의 일부 또는 전부가 늘 발광하지 않게 되는, 소위, 다크 스폿(암점(暗点))이 발생된다. 따라서, 평탄화층에 수분이 함유되어 있을 경우, 박막 트랜지스터나 발광층으로부터의 열에 의해 수분이 가열되고, 평탄화층으로부터 전극을 통하여 발광층에 도달하고, 그 결과 다크 스폿(암점)이 발생된다는 문제가 있었다.

그래서, 유기 EL 소자 측에 위치하는 평탄화층 상의 전체 면에 질화산화실리콘으로 이루어지는 방습성을 갖는 무기 배리어층을 형성함으로써, 평탄화층으로부터의 수분이 유기 EL 소자에 침입하는 것을 억제하도록 한 것이 제안되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본국 공개특허2003-297551호 공보

그러나, 상기 문헌에 기재된 것에서는, 상술한 바와 같이, 평탄화층 상의 전체 면에 무기 배리어층을 형성하도록 하고 있지만, 무기 배리어층에 핀홀(pinhole) 등의 결함이 발생한 경우, 그 결함을 통하여 수분이 유기 EL 소자 내에 침입한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 수분에 의해 발광 특성이 열화되는 것을 확실히 억제할 수 있는 일렉트로루미네선스 장치를 제공한다.

본 발명의 일렉트로루미네선스 장치는, 기판 상에 제 1 전극과, 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 적어도 발광층을 포함하는 기능층을 구비한 일렉트로루미네선스 소자를 복수 구비한 일렉트로루미네선스 장치에 있어서, 적어도 1개 이상의 일렉트로루미네선스 소자를 포함하는 복수의 그룹으로 구분된, 각 그룹의 1개 이상의 일렉트로루미네선스 소자에 대하여, 상기 기판으로부터의 수분의 이동을 억제하는 배리어층을 구비하고, 상기 배리어층은 상기 일렉트로루미네선스 소자가 형성되어 있는 영역에 대응하여 섬 형상으로 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 기판 상에는 일렉트로루미네선스 소자가 형성되는 영역에 대응하여 섬 형상으로 배리어층이 설치되기 때문에, 배리어층과 인접하여 배치되는 다른 배리어층과의 사이에는 배리어층이 형성되어 있지 않은 영역이 존재한다. 따라서, 배리어층을 형성한 후로서 기능층을 형성하기 전의 단계에서 기판을 가열하면, 상기 배리어층이 형성되어 있지 않은 영역을 통하여 기판 중에 함유된 수분이 증발하여 외부로 방출된다. 그리고, 그 후 기판 상에 기능층 및 전극을 형성하여 일렉트로루미네선스 소자를 형성하도록 함으로써, 기판에 내재하는 수분을 가능한 소량으로 할 수 있다. 또한, 각 일렉트로루미네선스 소자의 바로 아래에 있는 배리어층에 의해 기판 중에 잔류된 수분, 즉 제조 시 외부에 방출되지 않고 남은 수분의 기능층으로의 침입이 억제된다. 이 결과, 다크 스폿(암점)(dark spot)의 발생을 확실히 억제할 수 있다.

또한, 기판은 본 명세서에서는 예를 들어 무(無)알칼리 유리 기판 상에 박막 트랜지스터(TFT)나 그 밖의 전자 소자가 형성된 층(회로 형성층)을 구비한 것이다.

이 일렉트로루미네선스 장치에 있어서, 상기 제 2 전극은 광투과성을 갖고, 상기 제 1 전극과 상기 배리어층 사이에는 상기 발광층에서 발생된 광을 상기 제 2 전극 측을 향하여 반사시키는 광반사층이 형성되어 있을 수도 있다.

이것에 의하면, 발광층에서 발생된 광은 광반사층에서 반사되어 제 2 전극으로부터 외부에 출사되는, 소위 톱 이미션 타입(top emission type)의 일렉트로루미네선스 장치에 대하여, 그 수분에 의해 발광 특성의 열화를 확실히 억제시킬 수 있다.

이 일렉트로루미네선스 장치에 있어서, 상기 기판은 상기 각 일렉트로루미네선스 소자를 구획하는 절연층을 구비하고, 상기 절연층을 구성하는 재료는 상기 기판을 구성하는 재료와 동일 재료일 수도 있다.

이것에 의하면, 절연층 표면으로부터 기판에 내재하는 수분이 투과하여 외부에 방출되기 쉬워진다. 따라서, 기판에 내재하는 수분량을 더 적게 할 수 있기 때문에, 수분에 의해 발광 특성이 열화되는 것을 더 확실히 억제할 수 있다.

이 일렉트로루미네선스 장치에 있어서, 상기 배리어층은 질화규소로 구성되어 있을 수도 있다.

이것에 의하면, 기판에 내재된 수분이 기능층에 도달하는 것을 확실히 저지할 수 있다.

이 일렉트로루미네선스 장치에 있어서, 상기 배리어층은 질화산화규소로 구성되어 있을 수도 있다.

이것에 의하면, 질화규소(SiN)는 치밀한 결정 구조를 가지고 있고, 기판의 재료에 의해 휠 우려가 있지만, 질화산화규소(SiON)는 질화규소(SiN)와 비교하여 응력이 작으므로 휠 우려가 없다. 따라서, 특히 배리어층을 기판 상에 확실히 형성할 수 있다.

이 일렉트로루미네선스 장치에 있어서, 상기 제 2 전극은 광 반(反)투과성을 갖고, 상기 발광층과 상기 제 1 전극 사이에는 상기 제 2 전극과 상기 반사층 사이의 광학적 거리를 조정하기 위한 광투과성을 갖는 광투과층을 구비할 수도 있다.

이것에 의하면, 광투과층의 막 두께를 변화시키면, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 광학적 거리가 조정된다. 따라서, 발광층으로부터 출사된 광을 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에서 반사시킴으로써 소정 파장의 광을 강조시켜 외부에 방사하도록 한, 소위 마이크로 캐비티 구조를 갖는 일렉트로루미네선스 장치에 대하여, 그 수분에 의해 발광 특성의 열화를 확실히 억제시킬 수 있다.

또한, 상기 광투과층을 내(耐)부식성이 우수한 것으로 구성함으로써, 제 1 전극에 의해 발광층이 변질되는 것을 억제시킬 수 있기 때문에, 발광층의 재료 선택을 넓힐 수 있다.

본 발명의 일렉트로루미네선스 장치는, 기판 상에 제 1 전극과, 광투과성을 갖는 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 적어도 발광층을 갖는 기능층을 구비한 일렉트로루미네선스 소자를 구비한 일렉트로루미네선스 장치에 있어서, 적어도 1개 이상의 일렉트로루미네선스 소자를 포함하는 복수의 그룹으로 구분된, 각 그룹의 1개 이상의 일렉트로루미네선스 소자에 대하여, 상기 발광층에서 발생된 광을 상기 제 2 전극 측을 향하여 반사시키는 1개의 광반사층을 형성하고, 상기 광반사층은 상기 일렉트로루미네선스 소자가 형성되어 있는 영역에 대응하여 섬 형상으로 배치 형성되고, 그 광반사층의 막 두께를 상기 기판으로부터의 수분의 이동을 억제하는 두께로 하고 있다.

이것에 의하면, 기판 상에는 일렉트로루미네선스 소자가 형성되는 영역에 대응하여 섬 형상으로 수분의 이동을 억제하는 두께를 갖는 광반사층이 설치되기 때문에, 광반사층과 인접하여 배치되는 다른 광반사층 사이에는 광반사층이 형성되어 있지 않은 영역이 존재한다. 따라서, 광반사층을 형성한 후로서 기능층을 형성하기 전의 단계에서 기판을 가열하면, 상기 광반사층이 형성되어 있지 않은 영역을 통하여 기판 중에 함유한 수분이 증발하여 외부로 방출된다. 그리고, 그 후 기판 상에 기능층 및 전극을 형성하여 일렉트로루미네선스 소자를 형성하도록 함으로써, 기판에 내재하는 수분을 가능한 소량으로 할 수 있다. 또한, 각 일렉트로루미네선스 소자의 바로 아래에 있는 배리어층에 의해 기판 중에 잔류된 수분, 즉 제조 시에 외부로 방출되지 않고 남은 수분의 기능층으로의 침입이 억제된다. 이 결과, 다크 스폿(암점)의 발생을 확실히 억제할 수 있다.

이 일렉트로루미네선스 장치에 있어서, 상기 광반사층은 알루미늄으로 구성되고, 그 막 두께는 100Å∼5000Å일 수도 있다.

(제 1 실시예)

이하, 본 발명의 일렉트로루미네선스 장치로서의 유기 일렉트로루미네선스 장치에 대해서 각 도면을 따라 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 본 실시예에 따 른 유기 일렉트로루미네선스 장치는 광출사면을 기판과 대향하는 면(대향 전극 측)으로 한, 소위 톱 이미션 타입의 유기 일렉트로루미네선스 장치이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 일렉트로루미네선스 장치로서의 유기 일렉트로루미네선스 장치(이하, 「유기 EL 장치」라고 함)(10)는 기판으로서의 소자 기판(S) 상의 중앙에 형성된 거의 직사각형 형상의 영역(ZG) 내에 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소(11)를 구비하고 있다. 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 소자 기판(S)은 1방향(도 2의 (a)에서는 횡방향)을 따라 연장 설치된 복수의 주사선(LY) 및 각 주사선(LY)과 교차하도록 연장 설치된 복수의 데이터선(LX)을 구비하고 있다.

그리고, 각 주사선(LY)과 각 데이터선(LX)의 교차에 대응한 위치에 1개의 화소(11)가 배치되어 있다. 각 화소(11)는 일렉트로루미네선스 소자로서의 유기 일렉트로루미네선스 소자(이하, 「유기 EL 소자」라고 함)(12) 및 상기 유기 EL 소자(12)에 대하여 공급되는 구동 전류를 제어하는 박막 트랜지스터(TFT)(13a, 13b) 및 용량 소자(C) 등을 구비한 공지의 화소 회로로 구성되어 있다. 상세하게는, 박막 트랜지스터(TFT)(13b)는 주사선(LY)으로부터 공급되는 주사 신호에 따라 온(on)·오프(off) 제어되는 스위칭 소자로서 기능하는 트랜지스터로서, 박막 트랜지스터(TFT)(13a)는 데이터선(LX)을 통하여 공급되는 데이터 신호에 따른 전류(구동 전류)를 생성하는 구동 트랜지스터이다. 또한, 용량 소자(C)는 데이터 신호에 따른 전하량을 축적하기 위한 것이다.

도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 소자 기판(S)은 유리 기판(S1) 및 그 유리 기판(S1) 상에 배치된 회로 형성층(S2)을 구비하고 있다. 유리 기판(S1)은 일반적으로 사용되는 무알칼리 유리제(製)이지만, 유리 기판(S1) 대신에 아크릴 수지제 기판일 수도 있다. 회로 형성층(S2)은 상술한 주사선(LY), 데이터선(LX), 박막 트랜지스터(TFT)(13a, 13b) 및 용량 소자(C) 등과 같은 상기 화소(11)를 구성하는 각종 회로 소자, 및 그 각종 전자 소자를 덮도록 하여 형성된 평탄화막을 구비하고 있다. 본 실시예의 평탄화막은 아크릴 수지로 구성되어 있다. 그리고, 이 회로 형성층(S2)의 평탄화막은 충분히 건조 처리되어 있다. 따라서, 그 회로 형성층(S2)의 평탄화막의 내부에는 소량의 수분밖에 내재되어 있지 않다.

회로 형성층(S2) 상에는 각 화소(11)가 형성되는 영역에 개구부(Qo)를 갖는 절연층(14)이 형성되어 있다. 절연층(14)은 회로 형성층(S2)과 동일 재료로 구성되어 있고, 본 실시예에서는 아크릴 수지로 구성되어 있다. 또한, 회로 형성층(S2) 상으로서 절연층(14)의 개구부(Qo)에 대응한 영역에는 막 두께 d1의 배리어층(15)이 설치되어 있다. 즉, 각 배리어층(15)은, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 소자(12)가 형성되어 있는 영역에 대응하여 섬 형상(island-shape)으로 배치 형성되어 있다. 배리어층(15)은 수분의 투과를 억제할 수 있는 재료로 구성되어 있다. 본 실시예의 배리어층(15)은 질화규소(SiN)로 구성되고, 그 막 두께 d1은 5000Å이다.

또한, 배리어층(15) 상에는 광반사층(16)이 형성되어 있다. 광반사층(16)은 후술하는 기능층(19)의 발광층에서 발생된 광을 반사할 수 있을 정도의 막 두께로 구성되어 있다. 본 실시예의 광반사층(16)은 알루미늄(Al)으로 구성되고, 그 막 두께 d2는 500Å이다. 광반사층(16) 상에는, 그 전면을 덮도록, 광투과성을 갖고, 또한 전기 절연성을 구비한 광투과층(17)이 형성되어 있다. 또한, 광투과층(17)은 광반사층(16)과 다른 재료에 대하여 내부식성이 우수한 재료로 구성되어 있다. 또한, 광투과층(17)은 화소(11)로부터 출사되는 광이 원하는 파장이 되도록, 그 막 두께가 미리 조정되어 있다.

광투과층(17) 상에는 제 1 전극으로서의 화소 전극(18)이 형성되어 있다. 화소 전극(18)은 광투과성을 갖는 도전(導電) 재료로 구성되어 있고, 본 실시예에서는 인듐-주석 산화물(ITO)로 구성되어 있다. 또한, 화소 전극(18)은 인듐-주석 산화물(ITO)에 한정되지 않고, 산화아연(ZnO)과 같은 재료로 구성되어 있을 수도 있다. 그리고, 상술한 바와 같이, 광투과층(17)은 다른 재료에 대하여 내부식성이 우수한 재료로 구성되어 있기 때문에, 본 실시예와 같이 광반사층(16)이 알루미늄(Al)으로 구성된 경우일지라도, 화소 전극(18)과 반응함으로써 화소 전극(18)을 변질시키지 않는다. 즉, 광투과층(17)은 전식(電蝕) 방지층으로서도 기능한다.

화소 전극(18) 상에는 기능층(19)이 형성되고, 그 기능층(19)은 절연층(14) 상에도 동시에 형성되어 있다. 기능층(19)은 유기 재료로 구성된 발광층 및 발광층에 대하여 캐리어를 효율적으로 주입시키기 위한 전하 주입층 등을 구비한 적층체이다. 또한, 발광층은 예를 들어 알루미늄 퀴놀리놀 착체(Alq3)를 함유한 재료로 구성되어 있다.

기능층(19) 상에는 제 2 전극으로서의 대향 전극(20)이 설치되어 있다. 대향 전극(20)은 화소 전극(18)의 대향 전극으로서 작용하는 것이다. 대향 전극(20) 은 광투과성을 가진 도전 재료로 구성되어 있고, 본 실시예에서는 마그네슘과 은의 화합물(Mg-Ag)을 광이 투과할 정도로 충분히 얇게 한 것을 사용하고 있다. 그리고, 상술한 화소 전극(18)과, 대향 전극(20)과, 상기 화소 전극(18)과 대향 전극(20) 사이에 배치된 기능층(19)으로 유기 EL 소자(12)가 구성되어 있다. 상술한 바와 같이, 상기 배리어층(15)은 유기 EL 소자(12)가 형성되어 있는 영역에 대응하여 섬 형상(island-shape)으로 배치 형성되어 있다. 예를 들어 배리어층(15)의 평면적인 형상은 상기 화소 전극(18)이 형성된 영역을 포함하는 것과 같은 섬 형상을 갖고 있을 수도 있다. 기능층(19)의 발광층에서 발생한 광이 광반사층(16)과 대향 전극(20) 사이에서 반사를 반복(공진(共振))함으로써, 그 광반사층(16)과 대향 전극(20) 사이의 거리에 따른 파장의 광이 강화된, 소위 마이크로 캐비티 구조를 갖고 있다.

대향 전극(20) 상에는 전극 보호층(21)이 형성되어 있다. 전극 보호층(21)은 광투과성을 갖고, 또한 대향 전극(20)을 보호할 수 있는 재료로 구성되어 있다. 또한, 전극 보호층(21) 상에는 공지의 광투과성을 갖는 재료로 구성된 패시베이션층(22)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 유기 EL 장치(10)는 회로 형성층(S2) 상으로서 각 유기 EL 소자(12)가 형성된 영역에 배리어층(15)이 형성되어 있기 때문에, 회로 형성층(S2)의 상기 아크릴 수지로 구성된 평탄화막의 내부에 내재한 소량의 수분이 이 배리어층(15)에 의해 기능층(19) 내부로 침입하는 것이 억제된다. 즉, 상기 기능층(19) 중, 적어도 상기 화소 전극(18)이 형성된 영역과 중첩되는 영역에 존재하는 기능층 의 내부로 상기 수분이 침입하는 것이 억제된다.

다음으로, 상술한 유기 EL 장치(10)의 제조 방법에 대해서 도 3 및 도 4를 따라 설명한다. 우선, 유리 기판(S1) 상에 주사선(LY), 데이터선(LX), 박막 트랜지스터(TFT)(13a, 13b) 등의 각종 회로 소자를 리소그래피법 등을 이용하여 형성한 후, 아크릴 수지를 증착하여 CMP 처리를 실시함으로써 평탄화층을 형성하여 회로 형성층(S2)을 형성한다. 그 후, 회로 형성층(S2) 상에 마스크(도시 생략)를 탑재 배치하고, 그 상태에서 질화규소(SiN)를 증착함으로써, 적어도 상기 유기 EL 소자(12)가 형성되는 영역을 포함하는 영역에 막 두께 d1(=5000Å)의 배리어층(15)을 섬 형상으로 형성한다(도 3의 (a) 참조).

이어서, 배리어층(15) 상에 광반사층(16), 광투과층(17), 화소 전극(18) 및 절연층(14)을 공지의 방법에 의해 차례로 형성한다. 이것은 예를 들어 증착법에 의해, 배리어층(15) 상에 막 두께 d2(=500Å)의 알루미늄(Al)을 형성함으로써 광반사층(16)을 형성하고, 그 후, 광반사층(16)을 덮도록 광투과성 재료를 증착함으로써 광투과층(17)을 형성하도록 한다. 이어서, 광투과층(17) 상에 인듐-주석 산화물(ITO)을 증착 형성함으로써 화소 전극(18)을 형성하고, 그 후, 아크릴 수지를 전체 면에 증착 형성한다. 그 후, 화소 전극(18)이 형성된 영역에 대향한 위치에 개구부를 갖는 마스크(도시 생략)를 탑재 배치하여 에칭 처리함으로써 화소 전극(18)이 형성된 영역에 개구부(Qo)를 형성하여 절연층(14)을 형성한다(도 3의 (b) 참조).

다음으로, 상기한 바와 같이 하여, 회로 형성층(S2) 상에 배리어층(15), 광 반사층(16), 광투과층(17), 화소 전극(18) 및 절연층(14)이 형성된 소자 기판(S)의 건조 처리를 행한다. 이것은, 본 실시예에서는 대기분위기 중에서 150℃, 1시간, 베이킹(baking)함으로써 행한다. 또한, 베이킹 시에는, 본 실시예에서는 핫플레이트(hot plate)를 사용한다. 이와 같이 함으로써, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 소자 기판(S), 배리어층(15), 광반사층(16), 광투과층(17), 화소 전극(18) 및 절연층(14) 중에 내재된 수분이 가열된다. 그리고, 가열된 수분은 소자 기판(S)의 회로 형성층(S2) 상의 배리어층(15)과 인접하는 다른 배리어층(15) 사이의 영역(R)을 통하여 절연층(14)으로 이동한다. 또한, 절연층(14) 내로 이동한 수분은 절연층(14) 내부를 통하여 외부로 증발된다. 이 때, 회로 형성층(S2)의 평탄화층과 절연층(14)은 모두 아크릴 수지로 구성되어 있기 때문에, 회로 형성층(S2)의 평탄화층 내의 수분은 절연층(14)을 통하여 외부로 방출되기 쉬워진다.

즉, 상기 유기 EL 소자(12)가 형성된 영역에서, 상기 유기 EL 소자(12) 형성 영역 아래에 섬 형상으로 설치된 상기 배리어층(15)에 의해, 상기 수분이 상기 유기 EL 소자(12)에 침입하는 것이 방지되고, 상기 유기 EL 소자(12)가 형성되어 있지 않은 영역에 있어서, 상기 배리어층이 형성되어 있지 않은 상기 영역(R)을 통하여, 상기 수분이 상기 절연층(14)을 통하여 외부로 방출된다.

이 결과, 도 4의 (a)에 나타낸 회로 형성층(S2)의 평탄화막의 내부에는 소량의 수분밖에 내재되어 있지 않고, 소자 기판(S) 상에 절연층(14), 배리어층(15), 광반사층(16), 광투과층(17)을 구비한 기판이 완성된다. 이어서, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(18) 상에 기능층을 형성한다. 이것은 퀴놀리놀 알루미 늄 착체(Alq3)를 함유한 재료를 소정의 용매에 용해하여 얻어진 액상체를 스핀 코팅법에 의해 화소 전극(18) 및 절연층(14)에 걸쳐 도포하고, 건조함으로써 형성한다.

다음으로, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 마그네슘과 은의 화합물(Mg-Ag)을 스퍼터링하고, 대향 전극(20)을 형성한다. 그 후, 공지의 방법에 의해, 전극 보호층(21) 및 패시베이션층(22)을 차례로 형성한다. 이와 같이 함으로써, 유기 EL 장치(10)가 완성된다.

다음으로, 상술한 유기 EL 장치(10)의 작용에 대해서 도 5 및 도 6을 따라 설명한다. 도 5 및 도 6은, 각각, 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(10)에 대한 비교예로서의 유기 EL 장치의 단면도이다.

도 5에 나타낸 유기 EL 장치(30)는 배리어층(15)이 형성되어 있지 않고, 그 밖의 구성은 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(10)와 동일한 구성을 갖는 유기 EL 장치이다. 이 유기 EL 장치(30)를 95℃에서 500시간 방치시킨 후에 각 유기 EL 소자를 발광시킨 경우, 1㎠당 200개의 다크 스폿(암점)이 확인되었다.

도 6에 나타낸 유기 EL 장치(40)는 회로 형성층(S2) 상의 전체 면에 배리어층(S3)을 형성한 이외는 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(10)와 동일한 구성을 갖는 유기 EL 장치이다. 이 유기 EL 장치(40)를 상기와 동일하게, 95℃에서 500시간 방치시킨 후에 각 유기 EL 소자를 발광시킨 경우, 1㎠당 300개의 다크 스폿(암점)이 확인되었다.

이에 대하여, 본 실시예에 따른 도 2의 (b)에 나타낸 유기 EL 장치(10)에서 는 상기와 동일하게, 95℃에서 500시간 방치시킨 후에 각 유기 EL 소자를 발광시킨 경우, 1㎠당에서는 다크 스폿(암점)이 확인되지 않았다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 이하의 효과를 나타낸다.

(1) 본 실시예에 의하면, 소자 기판(S)의 회로 형성층(S2) 상으로서 각 유기 EL 소자(12)가 형성된 영역에 배리어층(15)을 형성했다. 그리고, 소자 기판(S)의 회로 형성층(S2) 상에 배리어층(15)을 형성한 후(즉, 기능층(19)을 형성하기 전)에 소자 기판(S)을 가열하여 회로 형성층(S2) 중에 내재하는 수분을 회로 형성층(S2)으로부터 제거하도록 했다. 따라서, 소자 기판(S)을 가열했을 때, 배리어층(15)이 형성되어 있지 않은 영역을 통하여 수분이 증발함으로써, 소자 기판(S)의 회로 형성층(S2) 중의 수분을 효율적으로 제거할 수 있다. 이 결과, 회로 형성층(S2)의 평탄화막을 충분히 건조시킬 수 있다.

(2) 본 실시예에 의하면, 회로 형성층(S2)의 평탄화막을 충분히 건조시킨 후에, 기능층(19), 대향 전극(20)을 형성하여 유기 EL 소자(12)를 형성하도록 했다. 따라서, 회로 형성층(S2) 중에 증발하지 않고 남은 수분은 이 배리어층(15)에 의해 차단되어 기능층(19) 내부로 침입되지 않기 때문에, 다크 스폿(암점)의 발생을 확실히 억제할 수 있다.

(3) 본 실시예에 의하면, 유기 EL 장치(10)는 대향 전극(20)을 광투과성을 갖는 재료로 구성하는 동시에, 화소 전극(18)과 배리어층(15) 사이에 광반사층(16)을 구비하고, 기능층(19)의 발광층에서 발생된 광을 대향 전극 측을 향하여 출사시키는, 소위 톱 이미션 타입으로 했다. 따라서, 이와 같이 톱 이미션 타입의 유기 EL 장치에서의 소자 기판(S) 중의 수분을 충분히 제거할 수 있기 때문에, 그 소자 기판의 재료 선택을 넓힐 수 있다.

(4) 본 실시예에 의하면, 회로 형성층(S2)의 평탄화층은 절연층(14)과 동일 재료로 형성했다. 따라서, 절연층(14)으로부터 회로 형성층(S2)에 내재하는 수분이 투과하여 외부에 방출되기 쉬워진다. 이 결과, 소자 기판(S)에 내재하는 수분량을 더 적게 할 수 있기 때문에, 다크 스폿(암점)의 발생을 확실히 억제할 수 있다.

(5) 본 실시예에 의하면, 배리어층(15)을 질화규소(SiN)로 구성했다. 질화규소(SiN)는 치밀한 결정 구조를 갖고 있기 때문에, 소자 기판(S)에 내재된 수분이 기능층에 도달하는 것을 확실히 저지시킬 수 있다.

(6) 본 실시예에 의하면, 각 유기 EL 소자(12)에, 발광층에서 발생한 광을 반사하는 광반사층(16)과 대향 전극(20) 사이에 광투과층(17)을 설치했다. 그리고, 광투과층(17)의 막 두께를 조정함으로써 광반사층(16)과 대향 전극(20) 사이의 광학적 거리에 따른 소정 파장의 광을 공진시키도록 했다. 이러한 구조를 구비한 유기 EL 소자(12)에 대하여, 그 소자 기판(S)으로부터의 수분의 침입을 확실히 억제하고, 다크 스폿(암점)의 발생을 억제할 수 있다.

(7) 본 실시예에 의하면, 광투과층(17)을 내부식성이 우수한 것으로 구성했기 때문에 화소 전극(18)이 광반사층(16)에 의해 변질되는 것을 억제시킬 수 있다. 이 결과, 화소 전극(18) 및 광반사층(16)의 재료 선택을 넓힐 수 있다.

(제 2 실시예)

다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 EL 장치(10A)에 대해서 도 7을 따라 설명한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(10A)는 상기 제 1실시예에 따른 유기 EL 장치(10)의 배리어층(15)이 형성되어 있지 않다. 또한, 본 실시예에서는 광반사층(16)은 수분의 투과를 억제할 수 있는 막 두께로 되어 있다. 본 실시예의 광반사층(16)은 그 막 두께 d2가 5000Å이다.

(1) 본 실시예에 의하면, 소자 기판(S)의 회로 형성층(S2) 상으로서 각 유기 EL 소자(12)가 형성된 영역에 수분의 투과를 억제할 수 있는 막 두께를 갖는 광반사층(16)을 형성했다. 따라서, 광반사층(16)은 대향 전극(20)과 쌍을 이룸으로써 유기 EL 소자(12)에 마이크로 캐비티 구조를 구비시키는 동시에, 회로 형성층(S2) 중에 증발하지 않고 남은 수분을 차단하여 기능층(19) 내부로 침입되지 않도록 할 수 있다. 이 결과, 다크 스폿(암점)의 발생을 확실히 억제할 수 있다.

또한, 발명의 실시예는 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하와 같이 실시할 수도 있다.

상기 제 1 실시예에서는 각 유기 EL 소자(12)마다 배리어층(15)을 설치하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 2∼100개의 유기 EL 소자(12)를 1개의 그룹으로 하고, 그 그룹에 속하는 유기 EL 소자(12)에 공통된 배리어층(15)을 설치할 수도 있다.

상기 제 2 실시예에서는 각 유기 EL 소자(12)마다 광반사층(16)을 설치하였 지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 2∼100개의 유기 EL 소자(12)를 1개의 그룹으로 하고, 그 그룹에 속하는 유기 EL 소자(12)에 공통된 광반사층(16)을 설치할 수도 있다.

상기 제 1 실시예에서는 배리어층(15)의 막 두께를 5000Å으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 즉, 회로 형성층(S2) 중에 내재된 수분의 이동을 억제하여 기능층(19) 내부로 침입시키지 않을 정도의 막 두께이면 된다. 예를 들어 배리어층(15)의 막 두께는 100Å∼30000Å의 범위인 것이 바람직하다.

상기 제 2 실시예에서는 광반사층(16)의 막 두께를 5000Å으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 즉, 회로 형성층(S2) 중에 내재된 수분의 이동을 억제하여 기능층(19) 내부로 침입시키지 않을 정도의 막 두께이면 된다. 예를 들어 배리어층(15)의 막 두께는 100Å∼30000Å의 범위인 것이 바람직하다.

상기 각 실시예에서는 기능층(19) 상의 전체 면에 대향 전극(20)이 형성되어 있었지만, 이 기능층(19)과 대향 전극(20) 사이에 보조 배선층이 형성되어 있을 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 대향 전극(20)의 저항값을 내릴 수 있기 때문에, 대향 전극(20) 상의 전위를 균일하게 할 수 있다. 이 결과, 각 유기 EL 소자(12)의 휘도를 균일하게 할 수 있기 때문에, 표시되는 화질을 향상시킬 수 있다.

상기 각 실시예에서는 유기 EL 소자(12)로부터 발생된 광을 대향 전극(20) 측으로부터 출사하도록 한, 소위 톱 이미션 타입의 유기 EL 장치(10, 10A)로 구체화했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 유기 EL 소자(12)로부터 발생된 광을 유리 기판(S1) 측으로부터 출사하도록 한, 소위 백 이미션 타입(back emission type)의 유기 EL 장치로 구체화할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 상기 각 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기 제 1 실시예에서는 배리어층(15)을 질화규소(SiN)로 구성했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 다른 재료로 구성할 수도 있다. 예를 들어 질화산화규소로 배리어층을 구성할 수도 있다. 배리어층을 질화산화규소로 구성한 경우에는, 산화 규소(SiN)로 구성한 경우에 비해 응력을 작게 할 수 있기 때문에, 소자 기판(S)의 회로 형성층(S2) 상에 확실히 형성할 수 있다.

상기 각 실시예에서는 회로 형성층(S2)의 평탄화층과 절연층(14)을 모두 아크릴 수지로 구성했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 다른 재료로 구성할 수도 있다. 예를 들어 노볼락 수지로 구성할 수도 있다. 즉, 회로 형성층(S2)의 평탄화층과 절연층(14)을 동일 재료로 구성하면 된다.

상기 각 실시예에서는 일렉트로루미네선스 소자로서의 기능층이 유기 재료로 구성된 유기 일렉트로루미네선스 소자로 구체화했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 기능층이 무기 재료로 구성된 무기 일렉트로루미네선스 소자로 구체화할 수도 있다. 이 경우, 일렉트로루미네선스 장치는 각 실시예에 기재된 바와 같은 유기 일렉트로루미네선스 장치가 아니라, 무기 일렉트로루미네선스 장치로 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 수분에 의해 발광 특성이 열화되는 것을 확실히 억제할 수 있는 일렉트로루미네선스 장치를 제공할 수 있다.

Claims

기판 상에 제 1 전극과, 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 적어도 발광층을 포함하는 기능층을 구비한 일렉트로루미네선스 소자를 복수 구비한 일렉트로루미네선스 장치로서,

적어도 1개 이상의 일렉트로루미네선스 소자를 포함하는 복수의 그룹으로 구분된, 각 그룹의 1개 이상의 일렉트로루미네선스 소자에 대하여, 상기 기판으로부터의 수분의 이동을 억제하는 배리어층을 구비하고,

상기 배리어층은 상기 일렉트로루미네선스 소자가 형성되어 있는 영역에 대응하여 섬 형상으로 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 전극은 광투과성을 갖고,

상기 제 1 전극과 상기 배리어층 사이에는 상기 발광층에서 발생된 광을 상기 제 2 전극 측을 향하여 반사시키는 광반사층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 기판은 상기 각 일렉트로루미네선스 소자를 구획하는 절연층을 구비하 고,

상기 절연층을 구성하는 재료는 상기 기판을 구성하는 재료와 동일 재료인 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배리어층은 질화규소로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배리어층은 질화산화규소로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 전극은 광 반(反)투과성을 갖고,

상기 발광층과 상기 제 1 전극 사이에는 상기 제 2 전극과 상기 반사층 사이의 광학적 거리를 조정하기 위한 광투과성을 갖는 광투과층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 장치.
기판 상에 제 1 전극과, 광투과성을 갖는 제 2 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 적어도 발광층을 갖는 기능층을 구비한 일렉트로루 미네선스 소자를 구비한 일렉트로루미네선스 장치로서,

적어도 1개 이상의 일렉트로루미네선스 소자를 포함하는 복수의 그룹으로 구분된, 각 그룹의 1개 이상의 일렉트로루미네선스 소자에 대하여, 상기 발광층에서 발생된 광을 상기 제 2 전극 측을 향하여 반사시키는 1개의 광반사층을 형성하고,

상기 광반사층은 상기 일렉트로루미네선스 소자가 형성되어 있는 영역에 대응하여 섬 형상으로 배치 형성되고,

상기 광반사층의 막 두께를 상기 기판으로부터의 수분의 이동을 억제하는 두께로 한 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 광반사층은 알루미늄으로 구성되고, 그 막 두께는 100Å∼5000Å인 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 장치.