KR20070101842A - 유기 전계 발광 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정밀한 유기 전계 발광 장치를 제공함과 동시에, 고정밀한 발광층의 패터닝이 가능한 유기 전계 발광 장치의 제조 방법을 제공하며, 그 패터닝에 사용하는 증착 마스크를 제공하는 것을 과제로 한다. 상기 과제는, 발광층의 증착시에 발광 화소에 사용되는 발광층을 형성하기 위한 개구(유효 개구)와, 이 유효 개구군의 프레임으로 구획된 영역(유효 개구 영역) 주위에 발광 화소의 형성용으로는 사용되지 않는 개구(더미 개구)를 갖는 마스크 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 마스크를 사용하여 발광층의 증착을 행함으로써 달성할 수 있다.
유기 전계 발광 장치, 발광층, 증착 마스크, 개구, 마스크 부재

Description

유기 전계 발광 장치 및 그의 제조 방법{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 마스크 증착법에 의해 형성된 유기 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 화소 패턴이 형성된 유기 전계 발광 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 전계 발광 장치는, 양극으로부터 주입되는 정공과 음극으로부터 주입되는 전자가 두 극 사이에 끼워진 유기 발광층 내에서 재결합함으로써 발광하는 것이다. 그 대표적인 구조는 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판 (1) 상에 형성된 제1의 전극 (2), 적어도 유기 화합물을 포함하는 발광층 (5)를 포함하는 박막층 및 제2의 전극 (6)을 적층한 것이며, 구동에 의해 생긴 발광은 투명한 전극측으로부터 외부로 취출된다. 이러한 유기 전계 발광 장치에서는 박형, 저전압 구동하에서의 고휘도 발광이나, 발광층의 유기 화합물을 선택함에 따른 다색 발광이 가능하여 발광 장치나 디스플레이 등에 응용된다.
유기 전계 발광 장치의 제조에는 발광층 등을 패터닝하는 것이 필요하며, 그 제조 방법이 여러가지 검토되어 왔다. 미세한 패터닝이 요구되는 경우, 대표적인 수법으로서 포토리소그래피법이 이용된다. 유기 전계 발광 장치의 제1의 전극의 형성에는 포토리소그래피법을 적용할 수 있지만, 발광층이나 제2의 전극의 형성에 있어서는 포토리소그래피법이 기본적으로 습식 공정임에 따른 문제가 있기 때문에, 적용이 곤란한 경우가 많다. 따라서, 발광층이나 제2의 전극의 형성에는 진공 증착, 스퍼터링, 화학적 기상 성장법(CVD)등의 건식 공정이 적용된다. 이러한 공정으로 박막을 패터닝 형성하는 수단으로서 증착 마스크를 이용하는 마스크 증착법이 적용되는 경우가 많다.
디스플레이로서 활용되는 유기 전계 발광 장치의 발광층의 패턴 정밀도는 상당히 높다. 단순 매트릭스 방식에서 발광층은 스트라이프상으로 패터닝된 제1의 전극 상에 형성되는데, 제1의 전극의 선폭은 통상 100 ㎛ 이하이고, 그 피치는 100 ㎛ 정도이다. 또한, 제2의 전극도 제1의 전극과 교차하는 형태로 스트라이프상으로 수백 ㎛ 피치로 형성되고, 그 가늘고 긴 전극의 길이 방향은 저전기 저항이며, 폭 방향으로 인접하는 전극끼리는 완전히 절연되어 있는 것이 필요하다. 액티브 매트릭스 방식에에 있어서도 발광층은 동등하거나, 그 이상의 정밀도로 패터닝된다.
따라서, 발광층의 패터닝에 사용되는 증착 마스크도 필연적으로 정밀도가 높은 것이 필요하게 된다. 마스크 부재의 제조 방법으로서는 에칭법이나 기계적 연마, 샌드 블러스트법, 소결법, 레이저 가공법, 감광성 수지의 이용 등을 들 수 있지만, 미세한 패턴 가공 정밀도가 우수한 에칭법이나 전기 주조법을 이용하는 경우가 많다.
또한, 마스크 부재가 두꺼우면 증착 각도에 의한 새도잉이 발생하고, 패턴의 무딤이 발생하기 때문에, 정밀도의 요구가 높아질수록 마스크 부재의 두께는 얇게 할 필요가 있다. 발광층용 마스크 부재의 두께는 통상 100 ㎛ 이하의 박막이며, 일반적으로는 창틀상의 프레임에 고정하여 유지하고, 증착 공정에 사용한다.
발광층의 형성에 사용하는 증착 마스크의 마스크 부재부에는, 모재 상에 마스크 영역 (7)과 패턴 형성을 행하기 위해 배열된 개구 (10)의 프레임으로 구획되는 개구 영역 (9)가 존재한다(도 3). 이 때, 마스크의 제조 조건에 따라서는 마스크 영역과 개구 영역 사이에 면내 응력차가 생겨, 그 경계 부분(도 3(a)의 점선부)에서 국소적으로 휘어짐이 발생한다는 문제가 있었다. 이러한 증착 마스크를 사용하면, 휘어짐이 발생한 마스크 영역과 개구 영역의 경계 부분에서는 기판과 증착 마스크의 밀착성이 손상되고, 발광층 패턴의 흐림 등이 발생하며, 특히 각 색의 발광 화소를 1 단위로 하는 화소 집합의 피치가 500 ㎛ 이하인 경우, 인접 발광 화소와의 혼색이 발생하기 쉬워져 고정밀한 발광이 얻어지지 않는다. 이 문제는 마스크 영역과 개구 영역의 경계 부분에서 휘어진다는 성질로부터, 이 경계가 직선적이고 길수록 발생하기 쉬우며, 그 영향도 커진다. 즉, 종횡의 변이 긴 화면 크기가 큰 것일수록 현저해진다.
이 문제에 대하여, 마스크 부재의 쏠림이나 휘어짐을 억제할 목적으로 마스크 부재에 장력을 부여하여 고정하는 기술이나, 도 4에 나타낸 바와 같이 패턴 가공 정밀도를 유지할 목적으로 부분적으로 보강선 (11)을 도입한 것을 사용하는 것이 알려져 있지만(예를 들면, 특허 문헌 1 참조), 국소적인 휘어짐을 억제하지는 못하였다. 또한, 제2의 전극을 패터닝하기 위한 증착 마스크로서, 마스크 부재를 분할하고, 인가하는 장력을 작게 하는 수단이 개시되어 있지만(예를 들면, 특허 문헌 2 참조), 보다 고정밀한 발광층의 패터닝에는 충분하다고 할 수 없었다. 또한, 상기 보강선의 도입 위치는 발광에 영향을 주지 않도록 절연층과 중첩되는 위치로 하며, 이로 인해 보강선을 도입한 증착 마스크를 사용한 경우의 발광층 패턴은, 예를 들면 종 방향 스트라이프상, 횡 방향 각 색의 교대 패턴이라면, 종 방향의 피치가 가장 작아 발광 화소와 동일 또는 발광 화소의 정수배이며, 횡 방향의 피치는 발광 화소의 정수배가 된다.
또한, 다면 발광용 증착 마스크로서는 n개의 개구부를 갖는 프레임에 마스크 부재를 접착함으로써, 생산성이 상승하는 것도 알려져 있지만(예를 들면, 특허 문헌 3 참조), 마스크 부재의 국소적인 휘어짐을 억제하는 데에는 효과가 없었다.
별도의 다면 발광용 증착 마스크로서는, 스트라이프상의 제1의 마스크 부재와 증착 범위를 규제하는 제2의 마스크 부재를 중첩한 증착 마스크가 알려져 있지만(예를 들면, 특허 문헌 4 참조), 마스크 부재의 국소적인 휘어짐의 영향을 발광 영역에 미치지 않도록 한다는 본 발명의 과제 해결에는 이르지 못하였다. 또한, 스트라이프상의 마스크 부재와, 제2의 마스크 부재의 2개의 마스크 부재를 피증착물에 대하여 위치 정렬할 필요가 있기 때문에 생산성면에서 불리하며, 또한 제2의 마스크 부재가 원인이 되는 새도잉이 발생할 우려가 있어 불량품이 발생할 위험이 높아진다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-160323호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2000-12238호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2003-152114호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허 공개 제2003-68454호 공보
본 발명의 목적은 마스크 부재의 휘어짐의 영향이 발광 화소부에 나타나지 않도록 발광층을 형성하고, 발광 영역 전면에 걸쳐 고정밀한 유기 전계 발광 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다. 즉,
A. 발광 화소에 사용되는 발광층을 형성하기 위한 개구(이하, 유효 개구라고 함)와, 상기 유효 개구군의 프레임으로 구획되는 영역(이하, 유효 개구 영역이라고 함) 주위에 발광 화소 형성용으로는 사용되지 않는 개구(이하, 더미 개구라고 함)를 갖는 마스크 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는, 유기 전계 발광 장치의 발광층의 증착에 이용되는 증착 마스크,
B. 2색 이상의 발광 화소를 갖는 유기 전계 발광 장치를 제조하는 방법이며, 적어도 1색의 화소에 대하여, 상기 A항에 기재된 또는 그것을 개량한 증착 마스크를 피증착재에 접촉시키거나 또는 근방에 배치하고, 상기 마스크를 통해 발광성 유기 화합물을 증착함으로써 발광층을 형성하는 공정을 포함하는 유기 전계 발광 장치의 제조 방법,
C. 제1의 전극과 제2의 전극 사이에 유기 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 박막층이 협지된 2색 이상의 발광 화소가 기판 상에 소정의 피치로 배열된 유기 전계 발광 장치이며, 상기 발광층은 스트라이프상 패턴을 갖고 있고, 또한 발광 화소는 한쪽 방향으로는 각 색 교대의 패턴으로, 그와 직교하는 방향으로는 동일색으로 배열되어 있으며, 또한 상기 화소가 배열된 영역(이하, 발광 영역이라고 함) 외에는 상기 발광층의 형성에 사용된 유기 화합물과 동일한 유기 화합물을 포함하지만 발광 화소로서는 사용되지 않는 패턴이 1개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치를 본 요지로 하는 것이다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 전 영역에 걸쳐 고정밀한 발광층의 패턴을 형성할 수 있고, 표시 품위가 양호한 유기 전계 발광 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 화소 집합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 2는 유기 전계 발광 장치 구조의 일례를 설명하는 일부 구성을 절결한 개략 사시도이다.
도 3은 증착 마스크의 일례를 나타낸 개략도이고, (a)는 평면도, (b)는 단면도이다.
도 4는 증착 마스크의 일례를 나타내는 개략 사시도이고, (a)는 보강선을 도입하지 않은 증착 마스크의 일례, (b)는 보강선을 도입한 증착 마스크의 일례, (c)는 보강선을 도입한 증착 마스크의 별도의 일례이다.
도 5는 마스크 증착법을 설명하는 모식도이다.
도 6은 접합형 증착 마스크(1면 발광 증착 마스크)와 그 증착 패턴의 모식도이고, (a)는 증착 마스크의 구성을 설명하며, (b)는 그에 따른 증착 패턴을 설명한 다.
도 7은 접합형 증착 마스크(4면 발광 증착 마스크)와 그 증착 패턴의 모식도이고, (a)는 증착 마스크의 구성을 설명하며, (b)는 그에 따른 증착 패턴을 설명한다.
도 8은 더미 개구부를 갖는 증착 마스크의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9는 개구 영역(유효 개구와 더미 개구가 포함됨)의 최외주부에 10 mm 이상의 직선 부분을 갖지 않도록 더미 개구가 유효 개구 영역의 주위에 배치된 증착 마스크의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 10은 더미 개구부를 갖는 증착 마스크의 별도의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 11은 프레임에 살을 추가한 증착 마스크(살과 증착 마스크의 접착 있음)와 그 증착 패턴의 모식도이고, (a)는 증착 마스크의 구성을 설명하며, (b)는 그에 따른 증착 패턴을 설명한다.
도 12는 프레임에 살을 추가한 증착 마스크(살과 증착 마스크의 접착 없음)와 그 증착 패턴의 모식도이고, (a)는 증착 마스크의 구성을 설명하며, (b)는 그에 따른 증착 패턴을 설명한다.
<부호의 설명>
1: 기판 2: 제1의 전극
3: 절연층 4: 공통 유기층
5: 발광층 6: 제2의 전극
7: 마스크 영역 8: 마스크 프레임
9: 개구 영역 10: 개구부
11: 보강선 12: 증착원
13: 유효 개구 영역 14: 더미 개구
15: 원형의 더미 개구
16: 보강선이 없는 스트라이프상 패턴 형성용 증착 마스크
17: 보강선을 1개 도입한 증착 마스크
18: 보강선을 3개 도입한 증착 마스크
19: 적색 발광 화소 20: 녹색 발광 화소
21: 청색 발광 화소 22: 화소 집합
23: 프레임에 추가한 살 24: 증착 마스크
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 유기 전계 발광 장치는, 2색 이상의 발광 화소가 소정의 피치로 배열된 유기 전계 발광 장치라면, 단순 매트릭스형일 수도 있고, 액티브 매트릭스형일 수도 있으며, 표시 형식이 한정되는 것이 아니다. 특히, 적색, 녹색, 청색 영역에 각각 발광 피크 파장을 갖는 발광 화소가 존재하는 것을 풀 컬러 디스플레이라고 하며, 통상 적색 영역의 광의 피크 파장은 560 내지 700 nm, 녹색 영역은 500 내지 560 nm, 청색 영역은 420 내지 500 nm의 범위이다.
발광 화소라고 불리우는 범위는 통전에 의해 발광하는 부분이다. 즉, 대향 배치된 제1의 전극과 제2의 전극이 두께 방향에서 보았을 때 모두 존재하는 부분, 또한 제1의 전극 상에 절연층이 형성되는 경우에는 그에 따라 규제된 범위이다. 단순 매트릭스형 디스플레이에서는 제1의 전극과 제2의 전극이 스트라이프상으로 형성되어, 교차하는 부분이 발광 화소로서 사용되기 때문에 발광 화소는 직사각형인 경우가 많다. 액티브 매트릭스형 디스플레이에 있어서는, 스위칭 수단을 발광 화소의 근방에 형성하기도 하며, 그 경우에는 발광 화소의 형상이 직사각형이 아니라, 일부 절결된 직사각형이 되는 경우가 많다. 그러나, 본 발명에 있어서, 발광 화소의 형상은 이것들로 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 원형일 수도 있고, 절연층의 형상을 제어하는 등으로 하여 임의의 형상으로 할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 장치는 마스크 증착법에 의해 발광층이 형성된다. 마스크 증착법이란, 도 5에 나타낸 바와 같이 증착 마스크를 피증착물에 접촉시키거나, 또는 근방에 배치하여 발광성 유기 화합물을 패터닝하는 방법으로 원하는 패턴의 개구를 갖는 증착 마스크를 기판의 증착원측에 배치하여 증착을 행한다. 고정밀도의 증착 패턴을 얻기 위해서는, 평탄성이 높은 증착 마스크를 기판에 밀착시키는 것이 중요하며, 마스크 부재에 장력을 가하는 기술이나, 기판 배면에 배치한 자석에 의해 증착 마스크를 기판에 밀착시키는 방법 등이 이용된다.
이어서, 본 발명의 제조 방법에 사용하는 발광층용 증착 마스크에 대하여 설명한다. 발광층 패턴의 높은 요구 정밀도로부터, 본 발명에 사용되는 증착 마스크도 필연적으로 정밀도가 높은 것이 필요하게 된다. 마스크 부재의 제조 방법으로서는 에칭법이나 기계적 연마, 샌드 블러스트법, 소결법, 레이저 가공법, 감광성 수지의 이용 등을 들 수 있지만, 미세한 패턴 가공 정밀도가 우수한 에칭법이나 전 기 주조법을 이용하는 경우가 많다. 마스크 부재의 두께로서는 바람직하게 100 ㎛ 이하이다.
본 발명의 제조 방법에 사용하는 증착 마스크의 마스크 부재에는, 발광 화소를 구성하기 위한 유효 개구와, 상기 유효 개구군의 프레임으로 구획되는 유효 개구 영역 주위에 발광 화소 형성용으로는 사용되지 않는 더미 개구를 갖는 것이 특징이다(도 8). 또한, 본 발명의 제조 방법에 의한 유기 전계 발광 장치의 일양태는, 발광 영역의 주연부에는 상기 발광층에 사용된 유기 화합물과 동일한 유기 화합물에 의한 발광하지 않는 패턴이 형성되어 있다. 이러한 마스크 부재를 구비한 증착 마스크를 사용함으로써, 마스크 부재 내의 응력차 등에 의한 휘어짐의 영향은, 더미 개구의 내측에 존재하는 유효 개구 영역에는 미치지 않기 때문에, 유효 개구 영역은 양호한 정밀도로 피증착재에 밀착시키는 것이 가능해지고, 고정밀한 발광층의 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 유효 개구 영역은, 다른 말로 표현하면 가장 외측에 존재하는 유효 개구에 접하고, 이를 포함하여 최단 길이가 되는 폐쇄선으로 구획되는 영역이다.
또한, 본 발명의 효과를 충분히 얻는 바람직한 방법으로서, 개구 영역(유효 개구와 더미 개구가 포함됨)의 최외주부에 10 mm 이상의 직선 부분을 갖지 않도록 더미 개구를 유효 개구 영역의 주위에 배치하는 것이 바람직하다(도 9 참조). 이에 따라 국소적인 휘어짐을 효과적으로 분산시키는 것이 가능해진다.
더미 개구의 개수, 형상 및 크기는 특별히 한정되는 것이 아니다. 개수에 대해서는 1개 이상이면 되지만, 유효 개구 영역의 상하 좌우에 각 1개 이상이 바람 직하고, 각 3개씩 이상이 더욱 바람직하다. 형상에 대해서도 직사각형일 수도 있고, 원형일 수도 있다. 또한, 크기에 대해서도 유효 개구보다 클 수도 있고, 작을 수도 있다. 이 더미 개구의 형성은 독자의 형상으로서 가공할 수도 있지만, 마스크 부재의 제조가 용이하기 때문에 유효 개구의 패턴과 동조의 배열로 설치하는 것이 바람직하며, 가령 유효 개구의 소정 피치가 종 방향으로 m개, 횡 방향으로 n개 배열된 것으로 하면, 개구 전체적으로는 종 방향으로 m+1개 이상, 및/또는 횡 방향으로 n+1개 이상 배열된 것으로 하는, 즉, m×n개의 개구 이외의 부분을 더미 개구로서 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 복수의 마스크 부재를 사용할 수도 있으며, 그 중 하나의 마스크 부재가 상기 더미 개구를 갖는 마스크 부재인 것이 바람직하다. 복수의 마스크 부재를 사용하는 경우, 각 마스크 부재는 이격시킬 수도 있고, 접촉시킬 수도 있다.
마스크 부재는, 취급이 간편하기 때문에 통상은 장력이 인가되어 프레임에 고정되는데, 마스크 부재를 그대로 증착 마스크로서 사용하는 경우도 있다. 프레임을 사용하는 경우, 그 형상은 특별히 한정은 없지만, 여러가지 양태가 고려된다.
이하, 구체적인 예를 도면에 의해 설명한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 프레임에의 고정에 사용되는 마진부 이외의 부분(이하, 이 부분을 증착 마스크 활용 영역이라고 함)의 거의 전면에 원하는 발광 화소의 패턴으로 개구시킨 마스크 부재(상부 마스크 부재)와, 발광 영역보다 큰 개구를 가진 마스크 부재(하부 마스크 부재)를 중첩시킴으로써, 상부 마스크 부재에는 하부 마스크 부재로 마스크되지 않은 유효 개구 및 하부 마스크 부재로 마스크된 더미 개구가 형성되어, 본 발명의 증착 마스크를 얻을 수 있다. 이 때, 하부 마스크 부재에 의해 더미 개구의 일부 또는 전부가 부분적으로 또는 완전히 덮여지게 된다. 이 구성에 있어서는, 반드시 2장의 마스크 부재를 접합할 필요가 없으며, 겹치는 것만이라도 또는 비접촉일 수도 있다. 또한, 이들 방법을 이용하면, 상부 마스크 부재가 전면에 균일하게 개구부를 갖기 때문에, 면내 응력차나 왜곡 등이 생기지 않고, 프레임에의 접착 정밀도, 나아가 증착에 의한 패터닝 정밀도가 향상된다. 또한, 발광층의 증착은, 상부 마스크측을 피증착 부재측에 설치하여, 바람직하게는 상부 마스크를 피증착 부재에 접하여 행한다.
여기서, 하부 마스크 부재는 그 개구 중 하나의 테두리는, 바람직하게는 상부 마스크 부재의 더미 개구에 의해 둘러싸인 영역의 외측이고, 또한 유효 개구 영역의 프레임으로부터 500 ㎛의 거리로 둘러싸이는 영역의 내측에 있다. 이와 같이 구성함으로써 더미 개구에 의한 패턴이 형성되지 않거나, 유효 개구 영역의 외측의 조그마한 부분에 존재하게 되며(상기 패턴은 유기 전계 발광 장치로 했을 때 발광 영역의 프레임으로부터 500 ㎛ 이내의 영역에 형성되는 것이 바람직함), 후가공에 있어서 발진의 원인이 되거나, 배선 등의 접착 불량의 원인이 되는 경우없이 후가공성이 양호해진다. 또한, 하부 마스크 부재의 두께가 원인이 되어 생기는 새도잉을 경감 또는 해소할 수 있다.
또한, 더미 개구에 의해 둘러싸인 영역은, 다른 말로 표현하면 유효 개구 영역에 인접하는 더미 개구에 접하고, 또한 이를 포함하지 않고 최단 길이가 되는 폐 쇄선으로 구획되는 영역이다(단, 유효 개구 영역의 각 부에 더미 개구가 존재하지 않는 경우에는, 가상적으로 그 각에 가장 가까운 더미 개구가 유효 개구 영역에 대하여 동일 거리를 유지하여 그 각에 존재하는 것으로 함).
또한, 이들 방법을 이용하면, 도 7, 도 11과 같이 다면 발광에 대응하는 증착 마스크의 제조도 용이하다. 또한, 도 12와 같이 마스크 부재를 프레임과 조합하는 경우, 마스크 부재는 프레임의 살 부분에 반드시 고정되지 않을 수도 있다.
도 6, 도 7의 예에서는, 양쪽 마스크 부재를 중첩하고 나서 프레임에 고정할 수도 있지만, 보다 고정밀도의 패터닝을 행하기 위해서는 기판에 대향하는 미세한 패턴이 형성된 상부 마스크 부재를 프레임 상면에 고정하고, 증착 영역을 규정하는 하부 마스크 부재를 프레임 내측에 고정하는 등으로 하여, 상부 마스크 부재에 불필요한 힘이 작용하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 프레임에 의해 더미 개구의 일부 또는 전부를 부분적으로 또는 완전히 덮는 경우에는, 상술한 하부 마스크 부재에 의해 더미 개구를 덮을 때와 동일한 방식으로 설계하는 것이 바람직하다.
양호한 패턴 정밀도를 얻기 위해서는, 마스크 부재로서 증착 마스크 활용 영역의 90 ％ 이상의 영역을, 바람직하게는 95 ％ 이상의 영역을 유효 개구와 더미 개구에 의해 개구된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유효 개구의 평균 면적(유효 개구 전체의 면적/유효 개구의 개수)과 더미 개구의 평균 면적(더미 개구 전체의 면적/더미 개구의 개수)의 비율(이하, 개구율이라고 함)은 50 내지 200 ％의 범위 내인 것이 바람직하며, 80 내지 125 ％인 것이 더욱 바람직하다. 증착 마 스크 활용 영역에 될 수 있는 한 넓게 개구를 설치하고, 또한 개구율을 100 ％에 근접시킴으로써 마스크 부재에 장력을 가했을 때의 신축도를 계산하기 쉬워져 형상의 유지성, 프레임에의 고정 정밀도, 나아가 패터닝 정밀도가 향상된다.
도 6, 도 7에 예시한 증착 마스크의 경우, 더미 개구의 일부는 별도의 마스크 부재(하부 마스크 부재)로 덮여 숨겨지게 된다. 하부 마스크 부재는, 단순히 발광 영역을 한정하는 것이기 때문에, 화소 수준의 위치 정밀도를 필요로 하지 않으므로 유리하다. 즉, 더미 개구의 일부분이 덮여 숨겨지고, 일부분이 숨겨지지 않는 경우라도, 상기 더미 개구에 의한 패턴은 발광 화소를 구성하지 않기 때문에 문제가 생기지 않는 것이다.
이하, 유기 전계 발광 장치의 제조 방법의 구체적인 예를 나타내지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다.
산화주석인듐(ITO) 등의 투명 전극막이 형성되어 있는 투명 기판에 포토리소그래피법을 적용하여 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 스트라이프상 제1의 전극을 패턴 형성한다.
본 발명의 유기 전계 발광 장치는 제1의 전극의 일부를 덮도록 형성된 절연층을 가질 수도 있다. 절연층의 재료로서는 여러가지 무기계 및 유기계 재료가 사용되며, 무기계 재료로서는 산화규소를 비롯하여 산화망간, 산화바나듐, 산화티탄, 산화크롬 등의 산화물 재료, 규소, 갈륨 비소 등의 반도체 재료, 유리 재료, 세라믹 재료 등을, 유기계 재료로서는 폴리비닐계, 폴리이미드계, 폴리스티렌계, 노볼락계, 실리콘계 등의 중합체 재료 등이 있다. 절연층의 형성에는 공지된 여러가지 형성 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 장치의 발광 화소는, 유기 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 박막층이 제1의 전극과 제2의 전극 사이에 협지되어 있다. 이 박막층의 구성으로서는 발광층을 포함하고 있으면 특별히 한정은 없지만, 예를 들면 1) 정공 수송층/발광층, 2) 정공 수송층/발광층/전자 수송층, 3) 발광층/전자 수송층, 또한 4) 상기 구성에 있어서 각 층의 일부 또는 전부에 사용하는 재료를 한층에 혼합한 양태 중 어느 하나일 수 있다.
이들 중 적어도 발광층은 패터닝이 필요하다. 풀 컬러 디스플레이의 경우에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3색의 영역에 발광 피크 파장을 갖는 3개의 발광색에 대응한 발광 재료를 사용하여 3종의 발광층을 차례로 형성한다. 본 발명에 있어서, 발광층은 스트라이프상 패턴을 형성하는데, 여기서 말하는 스트라이프 형상이란 스트라이프의 각 요소가 연속적으로 직선으로서 형성된 것 외에, 비연속적인 패턴이 일직선 상에 배열되어 있는 양태도 포함한다. 이러한 비연속적인 패턴으로 하는 경우가 위치 정밀도나 밀착성이 좋아 정밀한 패턴을 얻을 수 있다. 이 경우, 발광층 패턴의 피치는 화소의 피치와 동일하거나 또는 정수배로 배열되어 있는 양태가 바람직하다.
상기 박막층의 형성 후, 제2의 전극을 형성한다. 단순 매트릭스 방식에서는 박막층 상에 제1의 전극과 교차하는 배치로, 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 스트라이프상의 제2의 전극이 패터닝된다. 한편, 액티브 매트릭스 방식에서는 발광 영역 전체에 걸쳐 제2의 전극이 형성되는 경우가 많다. 제2의 전극에는, 전자를 효율적으로 주입할 수 있는 음극으로서의 기능이 요구되기 때문에, 전극의 안정성을 고려하여 금속 재료가 많이 사용된다.
제2의 전극의 패터닝 후, 밀봉을 행하고, 구동 회로를 접속하여 유기 전계 발광 장치가 얻어진다. 또한, 제1의 전극을 불투명한 전극으로 하고, 제2의 전극을 투명하게 하여 화소 상면으로부터 광을 취출할 수도 있다. 또한, 제1의 전극을 음극으로, 제2의 전극을 양극으로 할 수도 있다.
또한, 1장의 기판 상에 n기분(n은 2 이상의 정수)의 가공을 행하고, 상기 기판을 n개로 절단하는 공정을 이용하면, 생산성이 향상되기 때문에 양산시의 제조 비용면에서 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 장치는 고정밀한 발광층의 패터닝이 가능하기 때문에, 각 색의 발광 화소 하나씩의 조합을 1 단위로 하는 화소 집합의 피치가 종횡 모두 500 ㎛ 이하, 바람직하게 400 ㎛ 이하로 할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것이 아니다.
<실시예 1>
두께 1.1 mm의 무알칼리 유리 표면에 스퍼터링법에 의해 두께 130 nm의 ITO(인듐 주석 산화물) 투명 전극막이 형성된 유리 기판을 120×100 mm의 크기로 절단하였다. ITO 기판 상에 포토레지스트를 도포하고, 통상의 포토리소그래피법에 의한 노광ㆍ현상에 의해 패터닝하였다. ITO의 불필요한 부분을 에칭하여 제거한 후, 포토레지스트를 제거함으로써 ITO막을 길이 90 mm, 폭 80 ㎛의 스트라이프 형상으로 패터닝하였다. 이 스트라이프상 제1의 전극은 100 ㎛의 피치로 816개 배치되어 있다.
이어서, 포지티브형 포토레지스트(도꾜 오까 고교(주) 제조, OFPR-800)를 스핀 코팅법에 의해 제1의 전극을 형성한 기판 상에 두께 3 ㎛가 되도록 도포하였다. 이 도포막에 포토마스크를 통해 패턴 노광하고, 현상하여 포토레지스트의 패터닝을 행하여 현상한 후에 180 ℃에서 경화하였다. 이에 따라, 절연층의 불필요한 부분이 제거되고, 스트라이프 형상의 제1의 전극 상에 세로 235 ㎛, 가로 70 ㎛의 절연층 개구부를 종 방향으로 300 ㎛의 피치로 200개, 횡 방향으로 100 ㎛의 피치로 816개 형성하였다. 절연층의 단부 부분의 단면은 순테이퍼 형상이었다. 절연층을 형성한 기판은 80 ℃, 10 Pa의 감압 분위기하에서 20 분간 방치하여 탈수 처리하였다.
발광층을 포함하는 박막층은, 저항선 가열 방식에 의한 진공 증착법에 의해 형성하였다. 또한, 증착시의 진공도는 2×10-4 Pa 이하이고, 증착 중에는 증착원에 대하여 기판을 회전시켰다. 우선, 구리 프탈로시아닌을 15 nm, 비스(N-에틸카르바졸)을 60 nm, 발광 영역 전면에 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
발광층용 증착 마스크로서, 개구부를 배열한 개구 영역을 갖는 증착 마스크를 사용하였다. 마스크 부재의 외형은 120×84 mm, 두께는 25 ㎛이고, 세로 61.77 mm, 가로 100 ㎛의 개구부가 횡 방향으로 300 ㎛의 피치로 278개 배열된 개구 영역 을 갖는다. 각 개구부에는 폭 30 ㎛의 보강선이 300 ㎛의 피치로 205개 설치되어 있다. 즉, 보강선으로 구획된 개구부의 수는 종 방향으로 206개, 그 중 유효 개구부가 200개이고, 보강선으로 구획된 개구부 하나의 크기는 세로 270 ㎛, 가로 100 ㎛이다. 마스크 부재는 외형이 동일한 폭 4 mm의 스테인레스강제 프레임에 의해 고정되어 있다.
발광층용 증착 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 페라이트계 판자석(히타치 긴조꾸사 제조, YBM-1B)을 배치하였다. 이 때, 절연층 개구부가 증착 마스크의 유효 개구부와 중첩하도록 배치하고, 더미 개구부가 발광 영역의 상하 좌우 각 3개씩이 되도록 위치 정렬하였다. 증착 마스크는 막 두께가 두꺼운 절연층과 접촉하여, 먼저 형성한 정공 수송층과는 접촉하지 않기 때문에 마스크 손상이 방지된다.
이 상태에서 0.3 중량％의 1,3,5,7,8-펜타메틸-4,4-디플루오로-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센(PM546)을 도핑한 8-히드록시퀴놀린-알루미늄 착체(Alq3)를 21 nm 증착하여 녹색 발광층을 패터닝하였다.
이어서, 증착 마스크를 우측 방향으로 1 피치 어긋나게 1 중량％의 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(유로리딜스티릴)피란(DCJT)을 도핑한 Alq3을 15 nm 증착하여 적색 발광층을 패터닝하였다.
또한, 증착 마스크를 좌측 방향으로 2 피치 어긋나게 하여 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)디페닐(DPVBi)을 20 nm 증착하여 청색 발광층을 패터닝하였다. 녹색, 적색, 청색 각각의 발광층은 스트라이프상 제1의 전극의 3개마다 배치되고, 제1의 전극의 노출 부분을 완전히 덮고 있다. 또한, 화소의 구성에는 사용되지 않은 발광층용 유기 화합물의 영역이, 상하 각 3개 좌우 각 9개씩 동시에 배치되었다.
이어서, DPVBi을 35 nm, Alq3을 10 nm, 발광 영역 전면에 증착하였다. 그 후, 박막층을 리튬 증기에 노출시켜 도핑(막 두께 환산량 0.5 mm)하였다.
제2의 전극 패터닝용으로서, 마스크 부재의 기판과 접하는 면과 보강선 사이에 간극이 존재하는 구조의 증착 마스크를 사용하였다. 마스크 부재의 외형은 120×84 mm, 두께는 100 ㎛이고, 길이 100 mm, 폭 250 ㎛의 스트라이프상 개구부가 피치 300 ㎛로 200개 배치되어 있다. 마스크 부재 상에는 폭 40 ㎛, 두께 35 ㎛, 대향하는 두 변의 간격이 200 ㎛인 정육각형 구조로 이루어지는 메쉬상의 보강선이 형성되어 있다. 간극의 높이는 마스크 부재의 두께와 동일하게 100 ㎛이다. 마스크 부재는 외형이 동일한 폭 4 mm의 스테인레스강제 프레임에 의해 고정되어 있다.
제2의 전극은 저항선 가열 방식에 의한 진공 증착법에 의해 형성하였다. 또한, 증착시의 진공도는 3×10-4 Pa 이하이고, 증착 중에는 2개의 증착원에 대하여 기판을 회전시켰다. 발광층의 패터닝과 동일하게 제2의 전극용 증착 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 자석을 배치하였다. 이 때, 절연층 개구부가 증착 마스크의 유효 개구부와 중첩하도록 양자를 배치한다. 이 상태에서 알루미늄을 200 nm의 두께로 증착하여 제2의 전극을 패터닝하였다. 제2의 전극은, 제1의 전극과 직교하는 배치로 스트라이프상으로 패터닝되어 있다.
본 기판을 증착기로부터 취출하고, 회전식 펌프에 의한 감압 분위기하에서 20 분간 유지한 후, 노점 -90 ℃ 이하의 아르곤 분위기하로 옮겼다. 이 저습 분위기하에서 기판과 밀봉용 유리판을 경화성 에폭시 수지를 사용하여 접합함으로써 밀봉하였다.
이와 같이 하여 폭 80 ㎛, 피치 100 ㎛, 개수 816개의 ITO 스트라이프상 제1의 전극 상에, 패터닝된 녹색 발광층, 적색 발광층 및 청색 발광층이 형성되고, 제1의 전극과 직교하도록 폭 250 ㎛, 피치 300 ㎛의 스트라이프상 제2의 전극이 200개 배치된 단순 매트릭스형 컬러 유기 전계 발광 장치를 제조하였다. 적색, 녹색, 청색 각 하나, 즉 합계 3개의 발광 화소가 하나의 화소 집합을 형성하기 때문에, 본 발광 장치는 300 ㎛의 피치로 272×200개의 화소 집합을 갖는다.
본 유기 전계 발광 장치를 선 순차로 구동했더니, 양호한 표시 특성을 얻을 수 있었다. 또한, 현미경에 의해 발광 화소를 관찰했더니, 인접 화소로의 혼색 등도 없고, 발광 영역 전면에 걸쳐 양호한 발광층 패턴이 형성되어 있는 것을 확인하였다.
<실시예 2>
발광층용 증착 마스크의 유효 개구부를 세로 200개, 가로 272개로 하고, 도 10과 같이 유효 개구 영역의 주위 3 mm에 걸쳐 직경 200 ㎛의 원형 더미 개구부를 400 ㎛의 피치로 배열한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 유기 전계 발광 장치를 제조하였다.
본 유기 전계 발광 장치를 선 순차로 구동했더니, 양호한 표시 특성을 얻을 수 있었다. 또한, 현미경에 의해 발광 화소를 관찰했더니, 인접 화소로의 혼색 등도 없고, 발광 영역 전면에 걸쳐 양호한 발광층 패턴이 형성되어 있는 것을 확인하였다.
<실시예 3>
두께 1.1 mm의 무알칼리 유리 표면에 스퍼터링법에 의해 두께 130 nm의 ITO 투명 전극막이 형성된 유리 기판을 120×100 mm의 크기로 절단하였다. ITO 기판 상에 포토레지스트를 도포하고, 통상의 포토리소그래피법에 의한 노광ㆍ현상에 의해 패터닝하였다. ITO의 불필요한 부분을 에칭하여 제거한 후, 포토레지스트를 제거함으로써 ITO막을 길이 90 mm, 폭 160 ㎛의 스트라이프 형상으로 패터닝하였다. 이 스트라이프상 제1의 전극은 200 ㎛의 피치로 408개 배치되어 있다.
이어서, 포지티브형 포토레지스트(도꾜 오까 고교(주) 제조, OFPR-800)를 스핀 코팅법에 의해 제1의 전극을 형성한 기판 상에 두께 3 ㎛가 되도록 도포하였다. 이 도포막에 포토마스크를 통해 패턴 노광하고, 현상하여 포토레지스트의 패터닝을 행하여 현상한 후에 180 ℃에서 경화하였다. 이에 따라, 절연층의 불필요한 부분이 제거되고, 스트라이프 형상의 제1의 전극 상에 세로 470 ㎛, 가로 140 ㎛의 절연층 개구부를 종 방향으로 600 ㎛의 피치로 100개, 횡 방향으로 200 ㎛의 피치로 408개 형성하였다. 절연층의 단부 부분의 단면은 순테이퍼 형상이었다. 절연층을 형성한 기판은 80 ℃, 10 Pa의 감압 분위기하에서 20 분간 방치하여 탈수 처리하였다.
발광층을 포함하는 박막층은, 저항선 가열 방식에 의한 진공 증착법에 의해 형성하였다. 또한, 증착시의 진공도는 2×10-4 Pa 이하이고, 증착 중에는 증착원에 대하여 기판을 회전시켰다. 우선, 구리 프탈로시아닌을 15 nm, 비스(N-에틸카르바졸)을 60 nm, 발광 영역 전면에 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
발광층 패터닝용으로서, 개구부를 배열한 개구 영역을 갖는 증착 마스크를 사용하였다. 마스크 부재의 외형은 120×84 mm, 두께는 25 ㎛이고, 세로 63.54 mm, 가로 200 ㎛의 개구부가 횡 방향으로 600 ㎛의 피치로 142개 배열된 개구 영역을 갖는다. 각 개구부에는 폭 60 ㎛의 보강선이 600 ㎛의 피치로 105개 설치되어 있다. 즉, 보강선으로 구획된 개구부의 수는 종 방향으로 106개, 그 중 유효 개구부가 100개이고, 보강선으로 구획된 개구부 하나의 크기는 세로 540 ㎛, 가로 200 ㎛이다. 마스크 부재는 외형이 동일한 폭 4 mm의 스테인레스강제 프레임에 의해 고정되어 있다.
발광층용 증착 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 페라이트계 판자석(히타치 긴조꾸사 제조, YBM-1B)을 배치하였다. 이 때, 절연층 개구부가 증착 마스크의 유효 개구부와 중첩하도록 배치하고, 더미 개구부가 발광 영역의 상하 좌우 각 3개씩이 되도록 위치 정렬하였다. 증착 마스크는 막 두께가 두꺼운 절연층과 접촉하여, 먼저 형성한 정공 수송층과는 접촉하지 않기 때문에 마스크 손상이 방지된다.
이 상태에서 0.3 중량％의 1,3,5,7,8-펜타메틸-4,4-디플루오로-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센(PM546)을 도핑한 8-히드록시퀴놀린-알루미늄 착체(Alq3)를 21 nm 증착하여 녹색 발광층을 패터닝하였다.
이어서, 증착 마스크를 우측 방향으로 1 피치 어긋나게 1 중량％의 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(유로리딜스티릴)피란(DCJT)을 도핑한 Alq3을 15 nm 증착하여 적색 발광층을 패터닝하였다.
또한, 증착 마스크를 좌측 방향으로 2 피치 어긋나게 하여 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)디페닐(DPVBi)을 20 nm 증착하여 청색 발광층을 패터닝하였다. 녹색, 적색, 청색 각각의 발광층은 스트라이프상 제1의 전극의 3개마다 배치되고, 제1의 전극의 노출 부분을 완전히 덮고 있다. 또한, 화소의 구성에는 사용되지 않은 발광층용 유기 화합물의 영역이, 상하 각 3개 좌우 각 9개씩 동시에 배치되었다.
이어서, DPVBi을 35 nm, Alq3을 10 nm, 발광 영역 전면에 증착하였다. 그 후, 박막층을 리튬 증기에 노출시켜 도핑(막 두께 환산량 0.5 mm)하였다.
제2의 전극 패터닝용으로서, 마스크 부재의 기판과 접하는 면과 보강선 사이에 간극이 존재하는 구조의 증착 마스크를 사용하였다. 마스크 부재의 외형은 120×84 mm, 두께는 100 ㎛이고, 길이 100 mm, 폭 500 ㎛의 스트라이프상 개구부가 피치 600 ㎛로 100개 배치되어 있다. 마스크 부재 상에는 폭 40 ㎛, 두께 35 ㎛, 대향하는 두 변의 간격이 200 ㎛인 정육각형 구조로 이루어지는 메쉬상의 보강선이 형성되어 있다. 간극의 높이는 마스크 부재의 두께와 동일하게 100 ㎛이다. 마스크 부재는 외형이 동일한 폭 4 mm의 스테인레스강제 프레임에 의해 고정되어 있다.
제2의 전극은 저항선 가열 방식에 의한 진공 증착법에 의해 형성하였다. 또 한, 증착시의 진공도는 3×10-4 Pa 이하이고, 증착 중에는 2개의 증착원에 대하여 기판을 회전시켰다. 발광층의 패터닝과 동일하게 제2의 전극용 증착 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 자석을 배치하였다. 이 때, 절연층 개구부가 증착 마스크의 개구부와 중첩하도록 양자를 배치한다. 이 상태에서 알루미늄을 200 nm의 두께로 증착하여 제2의 전극을 패터닝하였다. 제2의 전극은, 제1의 전극과 직교하는 배치로 스트라이프상으로 패터닝되어 있다.
상기 기판을 증착기로부터 취출하고, 회전식 펌프에 의한 감압 분위기하에서 20 분간 유지한 후, 노점 -90 ℃ 이하의 아르곤 분위기하로 옮겼다. 이 저습 분위기하에서 기판과 밀봉용 유리판을 경화성 에폭시 수지를 사용하여 접합함으로써 밀봉하였다.
이와 같이 하여 폭 160 ㎛, 피치 200 ㎛, 개수 408개의 ITO 스트라이프상 제1의 전극 상에, 패터닝된 녹색 발광층, 적색 발광층 및 청색 발광층이 형성되고, 제1의 전극과 직교하도록 폭 500 ㎛, 피치 600 ㎛의 스트라이프상 제2의 전극이 100개 배치된 단순 매트릭스형 컬러 유기 전계 발광 장치를 제조하였다. 적색, 녹색, 청색 각 하나, 즉 합계 3개의 발광 화소가 하나의 화소 집합을 형성하기 때문에, 본 발광 장치는 600 ㎛의 피치로 136×100개의 화소 집합을 갖는다.
본 유기 전계 발광 장치를 선 순차로 구동했더니, 양호한 표시 특성을 얻을 수 있었다. 또한, 현미경에 의해 발광 화소를 관찰했더니, 발광 영역 외주부에서 발광 화소의 단부 부분이 희미해져 있는 것을 확인하였다. 이것은 기판과 증착 마 스크의 밀착이 손상되었기 때문이지만, 혼색에는 이르지 않았다.
<실시예 4>
외형 500×400 mm, 두께 0.7 mm의 무알칼리 유리 표면에 스퍼터링법에 의해 두께 130 nm의 ITO 투명 전극막을 형성하였다. ITO 기판 상에 포토레지스트를 도포하고, 통상의 포토리소그래피법에 의한 노광ㆍ현상에 의해 패터닝하였다. ITO의 불필요한 부분을 에칭하여 제거한 후, 포토레지스트를 제거함으로써 ITO막을 길이 90 mm, 폭 80 ㎛의 스트라이프 형상으로 패터닝하였다. 이 스트라이프상 제1의 전극이 100 ㎛의 피치로 816개 배치된 대각 4 인치의 발광 영역이 16면 형성되고, 유리를 200×214 mm의 크기로 4 분할함으로써 4면 발광 ITO 기판을 제조하였다.
이어서, 포지티브형 포토레지스트(도꾜 오까 고교(주) 제조, OFPR-800)를 스핀 코팅법에 의해 제1의 전극을 형성한 기판 상에 두께 2 ㎛가 되도록 도포하였다. 그 후, 120 ℃에서 가경화시키고, 포토마스크를 통해 패턴 노광하였다. 또한, 현상하여 포토레지스트의 패터닝를 행하고, 현상 후에 230 ℃에서 경화하였다. 이에 따라, 절연층의 불필요한 부분이 제거되고, 스트라이프 형상의 제1의 전극 상에 세로 235 ㎛, 가로 70 ㎛의 절연층 개구부를 종 방향으로 300 ㎛의 피치로 200개, 횡 방향으로 100 ㎛의 피치로 816개 형성하였다. 절연층의 단부 부분의 단면은 순테이퍼 형상이었다. 절연층을 형성한 기판은 80 ℃, 10 Pa의 감압 분위기하에서 20 분간 방치하여 탈수 처리하였다.
발광층을 포함하는 박막층은, 저항선 가열 방식에 의한 진공 증착법에 의해 형성하였다. 또한, 증착시의 진공도는 2×10-4 Pa 이하이고, 증착 중에는 증착원에 대하여 기판을 회전시켰다. 우선, 구리 프탈로시아닌을 15 nm, 비스(N-에틸카르바졸)을 60 nm, 각 발광 영역 전면에 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
발광층용 증착 마스크로서, 개구부를 배열한 개구 영역을 4개 갖는 증착 마스크를 사용하였다. 마스크 부재의 외형은 200×214 mm, 두께는 25 ㎛이고, 세로 61.77 mm, 가로 100 ㎛의 개구부가 횡 방향으로 300 ㎛의 피치로 278개 배열된 개구 영역 4개를 갖는다. 먼저 제조한 4면 발광 ITO 기판의 ITO 패턴과 대응한 위치에 배치하였다. 각 개구부에는 폭 30 ㎛의 보강선이 300 ㎛의 피치로 205개 설치되어 있다. 즉, 보강선으로 구획된 하나의 개구 영역의 개구부의 수는 종 방향으로 206개, 그 중 유효 개구부가 200개이고, 보강선으로 구획된 개구부 하나의 크기는 세로 270 ㎛, 가로 100 ㎛이다. 마스크 부재는 163×201 mm의 개구를 갖는 슈퍼 인바강제 프레임에 의해 고정되어 있고, 증착 마스크 활용 영역은 163×201 mm가 된다.
발광층용 증착 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 페라이트계 판자석(히타치 긴조꾸사 제조, YBM-1B)을 배치하였다. 이 때, 절연층 개구부가 증착 마스크의 유효 개구부와 중첩하도록 배치하고, 더미 개구부가 발광 영역의 상하 좌우 각 3개씩이 되도록 위치 정렬하였다. 증착 마스크는 막 두께가 두꺼운 절연층과 접촉하여, 먼저 형성한 정공 수송층과는 접촉하지 않기 때문에 마스크 손상이 방지된다.
이 상태에서 0.3 중량％의 1,3,5,7,8-펜타메틸-4,4-디플루오로-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센(PM546)을 도핑한 8-히드록시퀴놀린-알루미늄 착체(Alq3)를 21 nm 증착하여 녹색 발광층을 패터닝하였다.
이어서, 증착 마스크를 우측 방향으로 1 피치 어긋나게 1 중량％의 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(유로리딜스티릴)피란(DCJT)을 도핑한 Alq3을 15 nm 증착하여 적색 발광층을 패터닝하였다.
또한, 증착 마스크를 좌측 방향으로 2 피치 어긋나게 하여 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)디페닐(DPVBi)을 20 nm 증착하여 청색 발광층을 패터닝하였다. 녹색, 적색, 청색 각각의 발광층은 스트라이프상 제1의 전극의 3개마다 배치되고, 제1의 전극의 노출 부분을 완전히 덮고 있다. 또한, 화소의 구성에는 사용되지 않은 발광층용 유기 화합물의 영역이, 상하 각 3개 좌우 각 9개씩 동시에 배치되었다.
이어서, DPVBi을 35 nm, Alq3을 10 nm, 각 발광 영역 전면에 증착하였다. 그 후, 박막층을 리튬 증기에 노출시켜 도핑(막 두께 환산량 0.5 mm)하였다.
제2의 전극 패터닝용으로서, 마스크 부재의 기판과 접하는 면과 보강선 사이에 간극이 존재하는 구조의 증착 마스크를 사용하였다. 마스크 부재의 외형은 200×214 mm, 두께는 100 ㎛이고, 길이 100 mm, 폭 250 ㎛의 스트라이프상 개구부가 피치 300 ㎛로 200개 배치된 영역이 ITO 기판과 대응한 위치에 4개 배치되어 있다. 마스크 부재 상에는 폭 40 ㎛, 두께 35 ㎛, 대향하는 두 변의 간격이 200 ㎛인 정육각형 구조로 이루어지는 메쉬상의 보강선이 형성되어 있다. 간극의 높이는 마스 크 부재의 두께와 동일하게 100 ㎛이다. 마스크 부재는 163×201 mm의 개구를 갖는 슈퍼 인바강제 프레임에 의해 고정되어 있고, 증착 마스크 활용 영역은 163×201 mm이다.
제2의 전극은 저항선 가열 방식에 의한 진공 증착법에 의해 형성하였다. 또한, 증착시의 진공도는 3×10-4 Pa 이하이고, 증착 중에는 2개의 증착원에 대하여 기판을 회전시켰다. 발광층의 패터닝과 동일하게 제2의 전극용 증착 마스크를 기판 전방에 배치하여 양자를 밀착시키고, 기판 후방에는 자석을 배치하였다. 이 때, 절연층 개구부가 증착 마스크의 유효 개구부와 중첩하도록 양자를 배치한다. 이 상태에서 알루미늄을 300 nm의 두께로 증착하여 제2의 전극을 패터닝하였다. 제2의 전극은, 제1의 전극과 직교하는 배치로 스트라이프상으로 패터닝되어 있다.
상기 기판을 증착기로부터 취출하고, 회전식 펌프에 의한 감압 분위기하에서 20 분간 유지한 후, 노점 -90 ℃ 이하의 아르곤 분위기하로 옮겼다. 이 저습 분위기하에서 기판과 밀봉용 유리판을 경화성 에폭시 수지를 사용하여 접합함으로써 밀봉하였다.
이와 같이 하여 폭 80 ㎛, 피치 100 ㎛, 개수 816개의 ITO 스트라이프상 제1의 전극 상에, 패터닝된 녹색 발광층, 적색 발광층 및 청색 발광층이 형성되고, 제1의 전극과 직교하도록 폭 250 ㎛, 피치 300 ㎛의 스트라이프상 제2의 전극이 200개 배치된 유기 전계 발광 장치를 4면 탑재하였다. 이것을 유리 기판, 밀봉용 유리판 모두 4 분할로 하여 대각 4 인치의 단순 매트릭스형 컬러 유기 전계 발광 장 치를 얻었다. 적색, 녹색, 청색 각 하나, 즉 3개의 발광 화소가 하나의 화소 집합을 형성하기 때문에, 본 발광 장치는 300 ㎛의 피치로 272×200개의 화소 집합을 갖는다.
본 유기 전계 발광 장치를 선 순차로 구동했더니, 양호한 표시 특성을 얻을 수 있었다. 또한, 현미경에 의해 발광 화소를 관찰했더니, 인접 화소로의 혼색 등도 없고, 발광 영역 전면에 걸쳐 양호한 발광층 패턴이 형성되어 있는 것을 확인하였다. 발광층의 패터닝 정밀도는 ±10 ㎛ 이내였다.
<실시예 5>
세로 270 ㎛, 가로 100 ㎛의 개구부가 종횡 300 ㎛의 피치로 증착 마스크 활용 영역 전면(90 ％ 이상)에 배열된 외형이 200×214 mm인 마스크 부재를 실시예 4와 동일한 프레임 상면에 고정하였다. 또한, 발광 영역보다 약간 크게 4군데의 개구를 설치한 외형 162×200 mm의 마스크 부재를, 상기 증착 마스크의 증착원측의 바로 아래에 배치하여 프레임 내측에서 고정하였다. 두 마스크 부재끼리는 서로 접착되어 있지 않다. 이와 같이 하여 도 7에 나타낸 바와 같은 발광층용 증착 마스크를 준비하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 유기 전계 발광 장치를 제조하였다.
본 유기 전계 발광 장치를 선 순차로 구동했더니, 양호한 표시 특성을 얻을 수 있었다. 또한, 현미경에 의해 발광 화소를 관찰했더니, 인접 화소로의 혼색 등도 없고, 발광 영역 전면에 걸쳐 양호한 발광층 패턴이 형성되어 있는 것을 확인하였다. 또한, 화소의 구성에는 사용되지 않은 발광층용 유기 화합물의 영역이, 상 하 각 1개 좌우 각 3개씩 배치되어 있고, 그 중의 일부는 어중간한 형상이었다. 발광층의 패터닝 정밀도는 ±7 ㎛ 이내였다. 증착 마스크 활용 영역 전면에 개구부를 배열함으로써 마스크의 휘어짐이 적어졌기 때문에, 패터닝 정밀도가 더 향상되었다.
<실시예 6>
발광층용 증착 마스크로서 세로 270 ㎛, 가로 100 ㎛의 개구부가 종횡 300 ㎛의 피치로 증착 마스크 활용 영역 전면(90 ％ 이상)에 배열된 외형이 200×214 mm인 마스크 부재를 사용하여, 십자의 살을 추가한 슈퍼 인바강제 프레임에 접착하였다. 이 때, 살 부분도 증착 마스크와 접착하였다. 이와 같이 하여 도 11에 나타낸 바와 같은 발광층용 증착 마스크를 준비하였다. 그 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 유기 전계 발광 장치를 제조하였다. 프레임에 십자 살을 추가함으로써, 이 증착 마스크에 의한 발광층 패턴은 발광 영역보다 약간 크게 4면이 형성된다.
본 유기 전계 발광 장치를 선 순차로 구동했더니, 양호한 표시 특성을 얻을 수 있었다. 또한, 현미경에 의해 발광 화소를 관찰했더니, 인접 화소로의 혼색 등도 없고, 발광 영역 전면에 걸쳐 양호한 발광층 패턴이 형성되어 있는 것을 확인하였다. 또한, 화소의 구성에는 사용되지 않은 발광층용 유기 화합물의 영역이 상하 각 1개 좌우 각 3개씩 배치되어 있고, 그 중의 일부는 어중간한 형상이었다. 발광층의 패터닝 정밀도는 ±5 ㎛ 이내였다. 살을 추가함으로써 프레임의 변형이 적어졌기 때문에, 패터닝 정밀도는 더 향상되었다.
<비교 실시예 1>
발광층용 증착 마스크의 개구부를 세로 200개, 가로 272개로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 유기 전계 발광 장치를 제조하였다. 즉, 발광층용 증착 마스크에 더미 개구부가 없고, 제1의 전극과 제2의 전극이 중첩되는 발광 영역과 발광층용 증착 마스크의 유효 개구 영역이 일치하는 단순 매트릭스형 컬러 유기 전계 발광 장치를 제조하였다.
본 유기 전계 발광 장치를 선 순차로 구동했더니, 발광 영역의 외주부에서 인접 화소로의 혼색이 확인되었다. 이것은 마스크 부재의 마스크 영역과 개구 영역의 경계 부분에 발생한 휘어짐으로 인해 기판과 증착 마스크의 밀착이 손상되었기 때문이었다.
고정밀화가 요구되고 있는 평면 패널 디스플레이 중 하나인 유기 전계 발광 장치의 생산에 적용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 발광 화소에 사용되는 발광층을 형성하기 위한 개구(이하, 유효 개구)와, 상기 유효 개구군의 프레임으로 구획된 영역(이하, 유효 개구 영역) 주위에 발광 화소 형성용으로는 사용되지 않은 개구(이하, 더미 개구)를 갖는 마스크 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는, 유기 전계 발광 장치의 발광층의 증착에 이용되는 증착 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 더미 개구의 일부 또는 모두가 부분적으로 또는 완전히 별도의 마스크 부재 및/또는 마스크 부재를 유지하는 프레임으로 덮여 숨겨져 있는 것을 특징으로 하는 증착 마스크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 별도의 마스크 부재 또는 프레임이, 그 개구 중 하나의 테두리는 상기 더미 개구를 갖는 마스크 부재의 더미 개구에 의해 둘러싸인 영역의 외측, 또한 유효 개구 영역의 프레임으로부터 500 ㎛의 거리로 둘러싸이는 영역의 내측에 있는 것을 특징으로 하는 증착 마스크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 더미 개구를 갖는 마스크 부재가 프레임에 고정됨과 동시에, 프레임과의 고정에 사용된 부분 이외의 부분(증착 마스크 활용 영역)의 90 ％ 이상의 영역이 유효 개구와 더미 개구로 개구되어 있고, 유효 개구의 평균 면적과 더미 개구의 평균 면적의 비율(개구율)이 50 내지 200 ％인 것을 특징으로 하는 증착 마스크.
  5. 적어도 1색의 화소에 대하여 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 증착 마스크를 피증착재에 접촉시키거나 또는 근방에 배치하고, 상기 마스크를 통해 발광성 유기 화합물을 증착함으로써 발광층을 형성하는 공정을 포함하는, 2색 이상의 발광 화소를 갖는 유기 전계 발광 장치의 제조 방법.
  6. 제1의 전극과 제2의 전극 사이에 유기 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 박막층이 협지된 2색 이상의 발광 화소가 기판 상에 소정의 피치로 배열되며, 상기 발광층은 스트라이프상 패턴을 갖고, 발광 화소는 한쪽 방향으로는 각 색 교대의 패턴으로, 그와 직교하는 방향으로는 동일색으로 배열되어 있으며, 또한 상기 발광 화소가 배열된 영역(이하, 발광 영역) 외에는, 상기 발광층의 형성에 사용된 유기 화합물과 동일한 유기 화합물을 포함하지만 발광 화소로서는 사용되지 않은 패턴이 1개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 발광 화소로서 사용되지 않은 패턴이, 발광 영역의 프레임으로부터 500 ㎛ 이내의 거리에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 발광 영역 내의 발광층의 패턴의 피치가, 어느 방향에 대하여 상기 발광 화소의 피치와 동일 또는 정수배인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 각 색의 발광 화소 1개씩의 조를 1 단위로 하는 화소 집합의 피치가 종횡 모두 500 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
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