KR20070121619A - 전자발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

전자발광 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 발광 효율이나 인출 효율, 간편한 제조 공정, 고정밀도의 패턴의 형성을 실현하는 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 주목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 EL 소자를 구성하는 최소한 1층의 유기 EL층을 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 것을 특징으로 하는 EL 소자의 제조 방법을 제공한다.
전자발광 소자, 기체, 포토레지스트층, 발광층, 버퍼층, 포토레지스트 현상액, 포토 리소그래피법, 드라이 에칭

Description

전자발광 소자의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}
본 발명은 패턴 형성된 전자발광(이하 EL이라 약칭하는 경우가 있음) 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
EL 소자는 대향하는 전극으로부터 주입된 정공(正孔) 및 전자가 발광층 내에서 결합하여 그 에너지로 발광층 내의 형광 물질을 여기하고, 형광 물질에 따른 색의 발광을 행하는 것이며, 자체발광의 면형 표시 소자로서 주목받고 있다. 그 중에서도, 유기 물질을 발광 재료로서 사용한 유기 박막 EL 디스플레이는 인가 전압이 10V 이하라도 고휘도의 발광이 실현되는 등 발광 효율이 높아 단순한 소자 구조로 발광이 가능하며, 특정 패턴을 발광 표시시키는 광고 및 그 외 저가의 간이 표시 디스플레이에 대한 적용이 기대되고 있다.
상기와 같은 EL 소자를 사용한 디스플레이의 제조에 있어서는, 전극층이나 유기 EL층의 패터닝이 일반화되어 있다. 상기 EL 소자의 패터닝 방법으로서는 발광 재료를 섀도 마스크를 통하여 증착하는 방법, 잉크젯에 의한 도포 방법, 자외선 조사에 의해 특정 발광 색소를 파괴하는 방법, 스크린 인쇄법 등이 있다. 그러나, 상기의 방법에서는 높은 발광 효율이나 광의 인출 효율, 간편한 제조 공정, 고정밀도의 패턴 형성 등 전부를 실현하는 EL 소자를 제공할 수 없었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 높은 발광 효율이나 인출 효율, 간편한 제조 공정, 고정밀도 패턴의 형성을 실현하는 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 EL 소자를 구성하는 최소한 1층의 유기 EL층을 포토 리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 것을 특징으로 하는 EL 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 EL 소자의 제조 방법에 의하면, EL 소자 내의 최소한 1층의 유기 EL층을 포토 리소그래피법에 의해 패터닝하여 얻어진 것이므로, 종래 행해져 온 증착에 의한 패터닝법과 비교하면, 고정밀도의 얼라인먼트 기구를 구비한 진공 설비 등이 필요하지 않으므로, 비교적 용이하게 저가로 제조할 수 있다. 한편, 잉크젯 방식을 이용한 패터닝법과 비교하면, 패터닝을 보조하는 구조물이나 기체(基體)에 대한 전처리 등을 행하지 않는 점에서 바람직하고, 또한 잉크젯 헤드의 토출 정밀도와의 관계로부터 본 발명의 제조 방법이 보다 고정밀도의 패턴 형성에 대해서는 바람직한 방법이라 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 EL 소자의 제조 방법에 의하면, 비교적 용이하게 저가로 고정밀도의 EL 소자를 얻을 수 있다.
상기 발명에 있어서는, 상기 포토 리소그래피법을 이용하여 패터닝하여 이루어지는 유기 EL층이 발광층인 것이 바람직하다. EL 소자에 있어서, 발광층은 필수적인 층이며, 또한 발광 시에 필요한 고정밀도의 패턴을 얻을 수 있기 때문이다.
또, 상기 발명에 있어서는, 상기 발광층이 포토레지스트 용매, 포토레지스트 현상액, 및 포토레지스트 박리액에 불용이며, 또한 포토레지스트가 상기 발광층 형성에 사용되는 용매에 불용인 것이 바람직하다. 예를 들면, 드라이 에칭을 이용하는 방법이나 드라이 필름을 이용하는 방법 등과 같이 포토 리소그래피법의 종류에도 의존하지만, 일반적인 습식 포토 리소그래피법을 이용하는 경우는 상기와 같은 요건을 만족하는 발광층 및 포토레지스트를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서는, 상기 발광층이 종류가 상이한 발광층을 복수회에 걸친 포토 리소그래피법으로 형성하여 이루어지는 발광층인 것이 바람직하다. 발광층을 종류가 상이한 복수의 발광층으로 함으로써, 예를 들면 적, 녹 및 청 등을 선택하면, 순색(full color)화가 가능해지기 때문이다.
이 경우, 2회째 이후에 형성된 상기 발광층의 발광층 형성용 용매가 이미 형성되어 있는 발광층에 대해 빈용매(poor solvent)인 것이 바람직하다. 상기와 같이 새롭게 형성되는 발광층에 사용되는 발광층 형성용 용매가 이미 형성되어 있는 발광층에 대해 빈용매이므로, 이미 형성된 발광층 상에 추가로 발광층을 형성할 때, 혼색이 생기지 않기 때문이다.
이 때, 이미 형성되어 있는 발광층에 대한, 2회째 이후에 형성되는 발광층의 발광층 형성용 용매에 대한 용해도가 25℃, 1기압에서 0.1g/g용매 이하인 것이 바 람직하다. 상기 정도의 용해도이면, 이미 형성된 발광층 상에 새롭게 발광층을 형성한 경우라도 이미 형성된 발광층이 용매에 의해 용출되어 혼색을 발생시키지 않기 때문이다.
또, 상기 복수회에 걸쳐 형성되는 발광층의 형성 순서가 상기 발광층으로부터 얻어지는 광의 파장이 단파장인 것부터 순서대로 형성되는 것도 바람직하다.
일반적으로, 에너지가 높은 단파장의 발광 재료와 에너지가 낮은 장파장의 발광 재료인 2종류의 발광 재료가 혼합된 경우, 장파장의 발광 재료로부터의 발광이 주가 된다. 본 발명에서는 발광하는 광의 파장이 단파장인 것부터 순서대로 형성되도록 하고 있기 때문에, 뒤에서부터 형성되는 발광층의 발광 재료가 장파장의 발광 재료가 되고, 뒤에서부터 형성되는 발광층에 먼저 형성된 발광층의 발광 재료가 혼합된 경우라도, 혼입되어 온 먼저 형성된 단파장의 발광 재료는 대부분 발광하지 않아 혼색 등의 문제가 될 가능성을 매우 저하시킬 수 있기 때문이다.
상기와 같이 발광층을 복수회에 걸쳐 형성하는 경우는, 상기 발광층이 적, 녹 및 청의 광을 발광하는 3종류의 발광층인 것이 바람직하다. 순색으로 발광시키기 위해서는 통상 적, 녹 및 청의 3원색으로 발광시키는 것이 바람직하기 때문이다.
또, 본 발명에서는 상기 포토 리소그래피법을 이용하여 패터닝하여 이루어지는 유기 EL층이 버퍼층이어도 된다. 본 발명에서는 전술한 바와 같이 발광층을 패터닝할 때 포토 리소그래피법을 이용하는 것이 바람직하지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 버퍼층을 포토 리소그래피법을 이용하여 패터닝해도 된다. 특히, 발광층이 유기 고분자로 이루어지는 EL 소자에 있어서는, 발광 효율 면에서 버퍼층과 발광층을 조합하는 것이 바람직하고, 이 때 양자를 포토 리소그래피법에 의해 패터닝함으로써 저가이면서 고품질의 EL 소자를 제조할 수 있다.
이 경우, 상기 버퍼층이 포토레지스트 용매 및 포토레지스트 박리액에 불용이고, 또한 포토레지스트가 상기 버퍼층 형성에 사용되는 용매에 불용인 것이 바람직하다. 전술한 발광층의 경우와 마찬가지로, 포토 리소그래피법의 종류에도 의존 하지만, 전부 습식으로 행하는 포토 리소그래피법에서는 상기 요건을 만족시킬 필요가 있기 때문이다.
또한, 포토레지스트 용매, 포토레지스트 박리액, 및 발광층 형성에 사용되는 용매에 불용인 버퍼층을 버퍼층 형성에 사용되는 용매에 불용인 포토레지스트를 사용하여 패터닝하여 형성한 후, 포토레지스트 용매, 포토레지스트 현상액, 및 포토레지스트 박리액에 불용인 발광층을 발광층 형성에 사용되는 용매에 불용인 포토레지스트를 사용하여 패터닝하여 형성하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 발광층이 유기 고분자로 이루어지는 EL 소자에 있어서는 버퍼층과 발광층을 조합하는 것이 바람직하고, 이 경우 포토 리소그래피법에 의해 상기 요건을 만족시키는 버퍼층을 먼저 형성하고, 이어서 상기 요건을 만족시키는 발광층을 형성하는 방법이 바람직하기 때문이다.
본 발명에 있어서, 상기 포토 리소그래피법을 이용한 패터닝이 패터닝되는 유기 EL층 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광하고, 현상함으로써 포토레지스트를 패터닝한 후, 드라이 에칭을 이용하여 포토레지스트가 제거된 부분의 유기 EL층을 제거하는 것에 의한 패터닝으로 해도 된다.
상기와 같이 유기 EL층을 드라이 에칭하는 방법을 이용함으로써, 보다 고정밀도의 패턴의 형성이 가능해지기 때문이다.
이 경우, 상기 드라이 에칭이 반응성 이온 에칭인 것이 바람직하다. 반응성 이온 에칭으로 함으로써 효과적으로 유기 EL층의 제거를 행할 수 있기 때문이다.
또, 상기 드라이 에칭에 산소 단체 또는 산소를 함유하는 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 산소 단체 또는 산소를 함유하는 가스를 사용함으로써, 산화 반응에 의해 가스나 ITO에 영향을 미치지 않아 효과적으로 유기 EL층의 제거를 행할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 드라이 에칭에 대기압 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다. 대기압 플라즈마를 사용함으로써 진공 공정을 없앨 수 있어 생산성이 높은 패터닝이 가능해지기 때문이다.
또, 본 발명에 있어서는, 상기 포토 리소그래피법을 이용한 패터닝이 패터닝된 유기 EL층 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광하고, 현상함으로써 포토레지스트를 패터닝한 후, 초음파욕(超音波浴) 내에서 포토레지스트가 제거된 부분의 유기 EL층을 제거하는 것에 의한 패터닝인 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법을 이용함으로써, 포토레지스트를 사용한 유기 EL층의 패터닝에서 각 패턴의 가늘어짐이나 유기 EL층 재료의 유출(流出) 등의 문제점이 없는, 정밀도가 높은 패터닝이 가능해지기 때문이다.
본 발명에서는, 최소한 1층의 패터닝된 유기 EL층을 가지는 EL 소자로서 격 벽, 패터닝을 보조하는 구조물 및 패터닝을 보조하는 표면 처리 중 어느 것도 갖지 않는 것을 특징으로 하는 EL 소자를 제공한다.
본 발명의 EL 소자는 상기와 같이 격벽 등을 가지는 것이 아니므로, 저비용이라는 이점을 가진다.
또, 본 발명에서는, 최소한 1층의 EL층을 가지는 EL 소자로서 상기 유기 EL층이 패터닝된 발광층이며, 상기 패터닝된 발광층의 단부(端部)에 형성된 막 두께가 불균일한 영역의 폭이 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 EL 소자를 제공한다.
본 발명의 EL 소자에 있어서는, 막 두께가 불균일한 영역의 폭이 15㎛ 이하이기 때문에, 패턴간의 간격을 작게 하는 것이 가능하며, 고정밀도의 패턴으로 하는 것이 가능하다. 여기서, "막 두께가 불균일한 영역"이란 평탄 부분의 막 두께로부터 막 두께가 감소하고 있는 영역을 나타내는 것이며, 평탄 부분의 평균 막 두께의 9O% 이하인 막 두께 영역을 나타내는 것이다.
또한, 본 발명에서는, 최소한 1층의 유기 EL층을 가지는 EL 소자로서 상기 유기 EL층이 복수 색의 발광이 가능한 패터닝된 복수의 발광층이며, 인접하는 상이한 색을 발광하는 발광층간 거리가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 EL 소자를 제공한다. 상기와 같이 화소간 거리를 작게 할 수 있기 때문에, 보다 고품질의 화상 표시를 행할 수 있다.
이들에 있어서는, 최소한 기판과, 상기 기판 상에 패턴형으로 형성된 전극층과, 상기 전극층의 에지 부분 및 소자의 발광되지 않은 부분을 덮도록 형성된 절연층을 가지는 것이 바람직하다. 발광에 불필요한 부분에서의 단락을 방지하고, 소 자의 단락 등에 의한 결함을 저감시켜 수명이 길고 안정된 발광이 얻어지는 소자로 만들 수 있기 때문이다.
본 발명에 의하면, EL 소자 내의 최소한 1층의 유기 EL층을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 얻어진 것이므로, 종래 행해져 온 증착에 의한 패터닝법과 비교하면, 얼라인먼트 구조를 구비한 진공 설비 등이 필요하지 않기 때문에, 비교적 용이하게 저가로 제조할 수 있다. 한편, 잉크젯에 의한 패터닝법과 비교하면, 패터닝을 보조하는 구조물이나 기체에 대한 전처리 등을 행하지 않는 점에서 바람직하고, 또한 잉크젯 헤드의 토출 정밀도와의 관계에서 본 발명의 제조 방법이 보다 고정밀도의 패턴 형성에 대해서는 바람직한 방법이라 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 EL 소자의 제조 방법에 의하면, 비교적 용이하게 저가로 고정밀도의 EL 소자를 얻을 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 발광층 내에 불순물의 혼입이 없고, 발광 효율이나 광의 인출 효율이 높아 제조 공정의 간략화 양산화 및 고정채(高精彩)로 균일 발광이 가능한 패턴 형성, 크로스토크의 저감을 모두 실현하는 EL 소자의 제조 방법 및 EL 소자를 제공할 수 있다.
보다 구체적으로는, 예를 들면 버퍼층을 패터닝함으로써 단순 매트릭스형 소자의 구동에 있어서의 크로스토크의 저감이 가능해진다. 또, 도포에 의해 제작된 버퍼층과 발광층을 패터닝함으로써 예를 들면 레이저 제거나 닦기에 의해 통상 행해지고 있는 불용 부분의 제거를 동시에 행하는 것이 가능하여 공정의 간략화가 가 능하다. 또한, 격벽, 패터닝을 보조하는 잉크 반발성을 가지는 구조물 및 패터닝을 보조하는 잉크 반발성을 가지는 표면 처리 중 어느 것도 사용할 필요가 없는 점에서도 공정 간략화가 가능하다. 또, 본 발명은 임의의 패턴으로 발광하는 EL 소자 또는 순색 발광하는 EL 소자에 있어서도 보다 가용성인 기체를 사용한 EL 소자에 있어서도 발광색의 제어, 및 패터닝이 가능한 점에서도 우수하다.
이하, 먼저 본 발명의 EL 소자의 제조 방법에 대해 설명하고, 이어서 상기 EL 소자의 제조 방법에 의해 제조할 수 있는, 종래에 없는 새로운 특징을 가지는 본 발명의 EL 소자에 대해 설명한다.
A. EL 소자의 제조 방법
본 발명의 EL 소자의 제조 방법은 EL 소자를 구성하는 최소한 1층의 유기 EL층을 포토 리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 EL 소자의 제조 방법에 있어서는, 상기와 같이 EL 소자를 구성하는 최소한 1층의 유기 EL층을 포토 리소그래피법에 의해 형성하는 것이므로, 종래의 섀도 마스크를 통하여 행해지는 증착법과 비교하면 진공 장치 등이 필요하지 않기 때문에, 용이하게 저가로 유기 EL층의 패터닝을 행하는 것이 가능해진다. 한편, 잉크젯법에 의한 패터닝과 비교하면, 고정밀도의 패터닝을 기체의 전처리나 패턴 사이에 발액성(撥液性) 볼록부를 형성할 필요없이 행하는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명의 EL 소자의 제조 방법에 의하면, 고정밀도의 패턴을 가지는 고품질의 EL 소자를 저가로 얻을 수 있는 것이다.
다음에, 상기와 같은 본 발명의 EL 소자의 제조 방법에서의 각 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
(유기 EL층)
본 발명에 있어서의 EL 소자란 최소한 1층의 패터닝된 유기 EL층을 가지는 것이며, 구체적으로는 최소한 제1 전극층과, 상기 제1 전극층 상에 형성된 EL층과, 상기 EL층 상에 형성된 제2 전극층으로 구성되는 것으로, 상기 EL층에는 최소한 1층의 패터닝된 유기 EL층이 포함되는 것이다.
여기서, EL층에는 최소한 발광층이 포함되어 있을 필요가 있고, 그 외 버퍼층, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층, 전자 주입층 등이 조합되어 있어도 된다.
또, 상기 패터닝되는 유기 EL층은 전술한 EL층을 구성하는 어떠한 층이어도 되지만, 본 발명에서는 발광층이나 버퍼층인 것이 바람직하고, 그 중에서도 발광층을 유기 EL층으로서 패터닝한 것이 본 발명의 효과를 최대한으로 발휘할 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 발광 특성면에서 상기 발광층과 버퍼층을 유기 EL 소자로서 패터닝한 것이 가장 바람직한 예라고 할 수 있다.
구체적으로는 제1 전극층 상에 유기 EL층으로서 버퍼층이 포토 리소그래피법에 의해 패터닝되어 형성되고, 그 위에 추가로 유기 EL층으로서 발광층이 포토 리소그래피법에 의해 패터닝되어 형성되고, 다시 그 위에 제2 전극층이 형성되어 있는 EL층이 바람직한 예이며, 특히 상기 발광층이 세 종류의 발광층이며, 3회 포토 리소그래피법에 의해 패터닝되어 형성된 순색 EL 소자인 것이 가장 바람직한 예이 다.
본 발명에 있어서는, 상기와 같은 유기 EL층을 패터닝할 때 포토 리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 점에 특징을 가지는 것이며, 그 외 층의 제법은 종래에 이용되고 있는 방법으로 제조할 수 있다.
(포토 리소그래피법)
본 발명의 EL 소자의 제조 방법에 있어서는, 상기 유기 EL층의 패터닝이 포토 리소그래피법에 의해 행해지는 점에 특징을 가지는 것이다. 상기 포토 리소그래피법이란 광 조사에 의해 막의 광 조사부의 용해성이 변화되는 것을 이용하여 광 조사 패턴에 따른 임의의 패턴을 형성하는 방법이다. 이하, 상기 포토 리소그래피법에 대해 설명한다.
(포토레지스트)
본 발명에서 사용할 수 있는 포토레지스트는 포지티브형이어도 네거티브형이어도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 발광층 등의 유기 EL층 형성에 사용하는 용매에 불용인 것이 바람직하다.
구체적으로 사용할 수 있는 포토레지스트로서는 노볼락 수지계, 고무+비스아지드계 등을 들 수 있다.
(포토레지스트 용매)
본 발명에 있어서, 상기 포토레지스트를 코팅할 때 사용되는 포토레지스트 용매로서는 포토레지스트 막 제조 시에 발광층 등의 전술한 유기 EL층과 포토레지스트 재료가 혼합 또는 용해되는 것을 방지하고, 본래의 발광 특성을 유지하기 위 해 발광층 재료 등의 유기 EL 재료를 용해하지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 점을 고려하면, 본 발명에 사용할 수 있는 포토레지스트 용매로서는, 발광층 형성용 재료 등의 유기 EL층 형성용 재료에 대한 용해도가 25℃, 1기압에서 0.001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.0001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 버퍼층 형성 재료가 수계 용매에 용해되고, 발광층이 방향족계 등의 무극성 유기 용매에 용해되는 경우에 사용할 수 있는 포토레지스트 용매로서는, 아세톤, 메틸에틸케톤을 비롯한 케톤류, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트를 비롯한 셀로솔브아세테이트류, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르를 비롯한 셀로솔브류, 메탄올, 에탄올, 1-부탄올, 2-부탄올, 시클로헥산올을 비롯한 알코올류, 초산 에틸, 초산 부틸 등의 에스테르계 용매, 시클로헥산, 데카린 등을 들 수 있으나, 이 외에도 조건을 만족하는 용매이면 사용 가능하며, 2종 이상의 혼합 용매여도 된다.
(포토레지스트 현상액)
또, 본 발명에 사용할 수 있는 포토레지스트 현상액으로서는 상기 유기 EL층을 형성하는 재료를 용해하는 것이 아니면 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는 일반적으로 사용되고 있는 유기 알칼리계 현상액을 사용할 수 있으나, 그 외 무기 알칼리, 또는 레지스트의 현상이 가능한 수용액을 사용할 수 있다. 레지 스트의 현상을 행한 후에는 물로 세정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용할 수 있는 현상액으로서는 발광층 형성용 재료 등의 유기 EL층 형성용 재료에 대한 용해도가 25℃, 1기압에서 0.001(g/g현상액) 이하의 현상액인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.0001(g/g현상액) 이하의 현상액을 선택하는 것이다.
(포토레지스트 박리액)
또한, 본 발명에서 사용할 수 있는 포토레지스트 박리액으로서는 상기 유기 EL층을 용해하는 것이 아니고, 포토레지스트층을 용해하는 것이 필요하며, 전술한 바와 같은 포토레지스트의 용매를 그대로 사용할 수 있다. 또, 포지티브형 레지스트를 사용한 경우는 UV 노광을 행한 후에 레지스트 현상액으로서 예시한 액체를 사용하여 박리하는 것도 가능하다.
또한, 강알칼리 수용액, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 용매, 및 이들의 혼합물, 시판되는 레지스트 박리액을 사용해도 된다. 레지스트 박리 후에는 2-프로판올 등으로 헹구고, 추가로 물로 헹구어도 된다.
(패터닝 방법)
본 발명에 이용되는 포토 리소그래피법에 의한 패터닝은 구체적으로는 포지티브형 포토레지스트를 사용한 경우, 먼저 유기 EL층을 전체면에 형성한 후, 그 위에 상기 포토레지스트 재료를 상기 포토레지스트 용매에 용해한 포토레지스트 용액을 전체면에 도포하여 건조시킴으로써, 먼저 포토레지스트층을 형성한다. 이어서, 상기 포토레지스트층에 대해 패턴 노광을 행하고, 노광 부분의 포토레지스트를 전술한 바와 같은 레지스트 현상액으로 현상한다. 상기 현상에 의해, 노광되지 않은 부분의 포토레지스트만 남는다. 그리고, 포토레지스트가 피복되어 있지 않은 부분의 유기 EL층을 제거함으로써, 유기 EL층을 패터닝하는 방법이다.
그리고, 상기와 같은 유기 EL층을 전체면에 형성하는 방법으로서는, 통상의 유기 EL층의 형성과 동일하며 특별히 제한은 없으나, 증착법 외에 전착법, 재료의 용융액, 용액 또는 혼합액을 사용하는 스핀 코팅법, 캐스팅법, 딥핑법, 바 코팅법, 블레이드 코팅법, 롤 코팅법, 그라비어 코팅법, 플렉소 인쇄법, 스프레이 코팅법 등의 도포 방법을 들 수 있다.
본 발명에 이용되는 포토 리소그래피법에서는, 전술한 바와 같이 패터닝되는 유기 EL층 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광하고, 현상한 후, 드라이 에칭을 이용하여 포토레지스트가 제거된 부분의 유기 EL층을 제거하도록 해도 된다.
통상, 포토레지스트층은 유기 EL층보다 상당히 두껍게 성막되므로, 전체적으로 드라이 에칭을 행함으로써, 유기 EL층을 제거할 수 있는 것이다.
상기의 경우, 포토레지스트층의 막 두께는 0.1∼10㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5∼5㎛의 범위 내이다. 상기와 같은 막 두께로 함으로써 포토레지스트의 레지스트 기능을 유지한 채, 가공 정밀도가 높은 드라이 에칭이 가능해진다.
상기와 같이 포토 리소그래피법의 일부에 드라이 에칭법을 조합함으로써 에칭의 단부를 보다 예리하게 하는 것이 가능해지므로, 패턴의 단부에 존재하는 막 두께가 불균일한 영역의 폭을 보다 좁게 하는 것이 가능해지고, 그 결과, 보다 고정밀도의 패턴이 가능해진다는 효과를 얻는다.
본 발명에 이용되는 드라이 에칭법으로서는, 드라이 에칭이 반응성 이온 에칭인 것이 바람직하다. 반응성 이온 에칭을 이용함으로써 유기막이 화학적으로 반응하게 되어 분자량이 작은 화합물로 되고, 기화·증발되어 기판 상으로부터 제거할 수 있어 에칭 정밀도가 높은 단시간의 가공이 가능해지기 때문이다.
또, 본 발명에서는 상기 드라이 에칭 시에, 산소 단체 또는 산소를 함유하는 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 산소 단체 또는 산소를 함유하는 가스를 사용함으로써 유기막의 산화 반응에 의한 분해 제거가 가능하며, 기판 상으로부터 불필요한 유기물을 제거할 수 있어 에칭 정밀도가 높은 단시간의 가공이 가능하다. 또, 상기 조건에서는 통상 사용되는 ITO 등의 산화물 투명 도전막을 에칭하지 않기 때문에, 전극 특성을 손상시키지 않고 전극 표면을 정화할 수 있는 점에서도 효과적이다.
또한, 본 발명에서는 상기 드라이 에칭에 대기압 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다. 대기압 플라즈마를 사용함으로써 통상 진공 장치가 필요한 드라이 에칭을 대기압 하에서 행할 수 있어, 처리 시간의 단축 및 비용의 저감이 가능하다. 상기의 경우, 에칭은 플라즈마화된 대기 중의 산소에 의해 유기물이 산화 분해되는 점을 이용할 수 있으나, 가스의 치환 및 순환에 의해 반응 분위기의 가스 조성을 임의로 조정해도 된다.
본 발명에 사용되는 포토 리소그래피법에서는, 패터닝되는 유기 EL층 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광하고, 현상한 후, 용매에 의해 포토레지스트가 제거된 부분의 유기 EL층을 제거함으로서 패터닝해도 된다. 이 때, 사용하는 용매는 포토레지스트를 박리하지 않고, 발광층을 용해 또는 박리할 필요가 있으며, 발광층의 도포 용매 외에, 조건을 만족하는 용매를 선택할 수 있다.
본 발명에 이용되는 포토 리소그래피법에서는, 패터닝되는 유기 EL층 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광하고, 현상한 후, 초음파욕 내에서 포토레지스트가 제거된 부분의 유기 EL층을 제거함으로써 패터닝해도 된다. 사용하는 용매는 포토레지스트를 박리하지 않고 용해 또는 박리하는 것이 필요하며, 발광층의 도포 용매 외에, 조건을 만족하는 용매를 선택할 수 있다.
상기와 같이 초음파욕을 사용함으로써, 포토레지스트를 사용한 유기 EL층의 패터닝에 있어서, 각 패턴의 가늘어짐이나 유기 EL층 재료의 유출 등의 문제가 없는 정밀도가 높은 패터닝이 가능해지기 때문이며, 단시간에 정밀도가 높은 패턴이기 가능해지는 점에서 바람직하다. 그리고, 상기 포토레지스트를 현상할 때에도 초음파욕을 사용하여 행하도록 해도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 초음파욕에 사용하는 초음파의 조건은 25℃에서 20∼100㎑의 발진 주파수로 0.1∼60초간 행하는 것이 바람직하며, 상기와 같은 조건으로 함으로써 단시간에 정밀도가 높은 패터닝이 가능해진다.
(버퍼층)
본 발명에서는 전술한 바와 같이 2개의 전극층 사이에 낀 EL층에 있어서, 최소한 1층이 패터닝되는 유기 EL층일 필요가 있으며, 전술한 바와 같이 버퍼층 또는 발광층이 유기 EL층으로서 패터닝되어 형성되는 것이 바람직하다. 이하, 먼저 상기 버퍼층에 대해 설명한다.
본 발명에서 말하는 버퍼층이란 발광층에 전하의 주입이 용이하게 행해지도록 양극과 발광층 사이 또는 음극과 발광층 사이에 형성되는, 유기물 특히 유기 도전대(導電對) 등을 포함하는 층이다. 예를 들면, 발광층으로의 정공 주입 효율을 높여 전극 등의 요철을 평탄화하는 기능을 가지는 도전성 고분자일 수 있다.
본 발명에 사용되는 버퍼층은 그 도전성이 높은 경우, 소자의 다이오드 특성을 유지하고, 크로스토크(crosstalk)를 방지하기 위해 패터닝되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 의해 패터닝되어 형성되는 것이 바람직한 것이다. 그리고, 버퍼층의 저항이 높은 경우 등은 패터닝되어 있지 않아도 되는 경우도 있고, 버퍼층을 생략할 수 있는 소자의 경우는 버퍼층을 형성하지 않아도 되는 경우도 있다.
본 발명에 있어서, 버퍼층 및 발광층 양자가 상기 유기 EL층으로서 포토 리소그래피법에 의해 패터닝되어 형성되는 경우는 버퍼층을 형성하는 재료가 포토레지스트 용매 및 발광층 형성에 사용하는 용매에 불용인 것을 선택하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 버퍼층을 형성하는 재료가 포토레지스트 박리액에 불용인 재료를 선택한 경우이다.
한편, 발광층이 진공 막 제조 등에 의해 형성되고, 유기 EL층으로서 포토 리소그래피법에 의해 패터닝되는 층이 버퍼층뿐일 경우는 버퍼층을 형성하는 재료가 포토레지스트 용매 및 포토레지스트 박리액에 불용인 재료를 선택하는 것이 바람직 하다.
본 발명에 사용되는 버퍼층을 형성하는 재료로서는, 구체적으로는 폴리알킬티오펜 유도체, 폴리아닐린 유도체, 트리페닐아민 등의 정공 수송성 물질의 중합체, 무기 산화물의 졸겔막, 트리플루오로메탄 등의 유기물의 중합막, 루이스산(Lewis acid)을 함유하는 유기 화합물막 등을 들 수 있으나, 전술한 바와 같은 용해성에 관한 조건을 만족하면 특별히 한정되지 않고, 막 제조 후에 반응, 중합 또는 소성 등에 의해 상기의 조건을 만족해도 된다. 또, 발광층을 진공 막 제조 등에 의해 제조하는 경우는 일반적으로 사용되고 있는 버퍼 재료, 정공 주입 재료, 정공 수송 재료 등을 사용할 수 있다.
또, 본 발명에서 버퍼층을 형성할 때 사용되는 용매로서는 버퍼 재료가 분산 또는 용해되어 있으면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 순색의 패터닝 등에 있어서, 복수회의 버퍼층 제조가 필요한 경우, 포토레지스트 재료를 용해하지 않는 버퍼층 용매를 사용할 필요가 있고, 더욱 바람직하게는 발광층을 용해하지 않는 버퍼층 용매인 것이 바람직하다. 본 발명에 사용할 수 있는 버퍼층 용매로서는 레지스트 재료의 용해도가 25℃, 1기압에서 0.001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.0001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이다. 또, 버퍼층 용매로서 더욱 바람직하게는 발광 재료의 용해도가 25℃, 1기압에서 0.001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이며, 특히 0.0001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 물, 메탄올, 에탄올을 비롯한 알코올류, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 용매를 들 수 있으나, 이 외에도 조건을 만족하는 용매이면 사용 가능하다. 또, 2종 이상의 용매를 혼합하여 사용해도 된다.
상기와 같은 버퍼층의 포토 리스그래피법을 이용한 패터닝의 예를 도 1을 이용하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 버퍼층 및 발광층의 패터닝을 행하여 단색의 EL 소자를 제조하는 순서를 나타낸 도면이다. 먼저, 도 1 (a)에 나타낸 바와 같이, 기체(1) 상에 패터닝된 제1 전극층(2) 상에 버퍼층(3)을 전체면에 형성한다. 다음에, 도 1 (b)에 나타낸 바와 같이 버퍼층(3) 상에 포지티브형 레지스트층(4)을 형성하여 프리베이크(pre-bake)를 행한다. 다음에, 도 1 (c)에 나타낸 바와 같이 마스크(5)로 부분적으로 차광하여 자외선 패턴 노광(6)을 행한다. 이어서, 도 1 (d)에 나타낸 바와 같이 현상액에 의해 현상하고, 물로 세정하면 노광부의 포토레지스트 및 버퍼층이 제거된다. 이어서, 도 1 (e)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 박리액에 의해 레지스트를 박리하면 제1 전극층(2)을 덮는 버퍼층(3)의 패턴을 형성할 수 있다. 다음에, 도 1 (f)에 나타낸 바와 같이, 기체(1) 상에 패터닝된 제1 전극층(2)과 제1 전극층(2) 상에 형성된 버퍼층(3) 상에 차광층(7)을 전체면에 형성한다. 이어서, 도 1 (g)에 나타낸 바와 같이 발광층(7) 상에 포지티브형 포토레지스트층(4)을 형성하여 프리베이크를 행한다. 다음에, 도 1 (h)에 나타낸 바와 같이 마스크(5)로 부분적으로 차광하여 자외선 패턴 노광(6)을 행한다. 이어서, 도 1 (i)에 나타낸 바와 같이 레지스트 현상액에 의해 현상하고, 물로 세정하면, 노광부의 포토레지스트가 제거된다. 이어서, 도 1 (j)에 나타낸 바와 같이, 발광 층의 용매에 의해 세정을 행하면 패터닝된 노출 발광층(7)이 제거된다. 이어서, 도 1 (k)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 박리액에 의해 레지스트를 박리한다. 최후에 도 1 (l)에 나타낸 바와 같이 제2 전극층(8)을 형성하면 도면의 아래쪽을 향해 EL 발광(9)을 발하는 EL 소자를 제조할 수 있다.
(발광층)
다음에, 본 발명에 의해 패터닝되어 형성되는 유기 EL층으로서의 발광층에 대해 설명한다.
상기와 같은 발광층을 형성하는 재료로서는 형광을 발하는 재료를 포함하고 발광하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 발광층을 형성하는 재료로서는 발광 기능과 정공 수송 기능이나 전자 수송 기능을 겸할 수 있으나, 바람직하게는 발광층을 형성하는 재료가 상기 포토레지스트 용매, 상기 포토레지스트 현상액, 및 상기 포토레지스트 박리액에 불용인 재료이다. 또, 상기의 경우는 발광층을 포토 리소그래피법에 의해 패터닝할 때 사용하는 포토레지스트가 발광층의 형성에 사용되는 용매에 불용인 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용할 수 있는 발광층을 형성하는 재료로서는, 예를 들면 이하의 것을 들 수 있다.
1. 색소계 재료
색소계 재료로서는 시클로펜타민 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 트리페닐아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피라졸로퀴놀린 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아릴렌 유도체, 실롤 유도체, 티오펜 고리화합물, 피리딘 고리화합물, 페리논 유도체, 페릴렌 유도체, 올리고티오펜 유도체, 트리푸마닐아민 유도체, 옥사디아졸다이머, 피라졸린다이머 등을 들 수 있다.
2. 금속 복합체계 재료
금속 복합체계 재료로서는 알루미늄 퀴놀리놀 복합체, 벤조퀴놀리놀 베릴륨 복합체, 벤조옥사졸 아연 복합체, 벤조티아졸 아연 복합체, 아조메틸 아연 복합체, 포르피린 아연 복합체, 유로피움 복합체 등, 중심 금속에 Al, Zn, Be 등, 또는 Tb, Eu, Dy 등의 희토류금속을 가지고, 배위자(配位子)에 옥사디아졸, 티아디아졸, 페닐피리딘, 페닐벤조이미다졸, 퀴놀린 구조 등을 가지는 금속 복합체 등을 들 수 있다.
3. 고분자계 재료
고분자계의 재료로서는 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리실란 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카바졸 유도체, 상기 색소체, 금속 복합체계 발광 재료를 고분자화한 것 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 발광층용 코팅액을 사용하여 포토 리소그래피법에 의해 발광층을 양호한 정밀도로 형성할 수 있는 이점을 활용한다는 관점에서 발광 재료로서 상기 고분자계 재료를 사용한 것이 더 바람직하다.
4. 도핑 재료
발광층 내에 발광 효율의 향상, 발광 파장을 변화시킬 목적으로 도핑을 행할 수 있다. 상기 도핑 재료로서는 예를 들면, 페릴렌 유도체, 쿠마린 유도체, 루브 렌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 스쿠아륨 유도체, 포르필렌 유도체, 스티릴계 색소, 테트라센 유도체, 피라졸린 유도체, 데카시클렌, 페녹사존 등을 들 수 있다.
5. 발광층 도포용 용매
발광층 도포용 용매는 버퍼층과 사용하는 경우, 발광층의 제조 시에 버퍼층과 발광층 재료가 혼합 또는 용해되는 것을 방지하고, 발광 재료 본래의 발광 특성을 유지하기 위해 버퍼층을 용해하지 않는 것이 바람직하다.
상기와 같은 관점에서, 발광층 도포용 용매는 버퍼층 재료에 대한 용해도가 25℃, 1기압에서 0.001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.0001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이 바람직하다.
발광층 도포용 용매는 발광층을 복수층 도포하는 경우, 2색 이후의 발광층 제조 시에, 포토레지스트층과 발광층 재료가 혼합 또는 용해되는 것을 방지하고, 또한, 이미 패터닝되어 있는 발광층을 보호하기 위해 포토레지스트를 용해하지 않는 것이 바람직하다.
상기와 같은 관점에서, 발광층 도포 용매는 포토레지스트에 대한 용해도가 25℃, 1기압에서 0.001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.0001(g/g용매) 이하의 용매를 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 버퍼층이 수계나 DMF, DMSO, 알코올 등의 극성 용매에 용해되고, 포토레지스트가 일반적인 노볼락계 포지티브 레지스트인 경우, 벤젠, 톨루엔, 크실렌의 각 이성체 및 이들의 혼합물, 메시틸렌, 테트랄린, p-시멘, 쿠멘(cumene), 에틸벤젠, 디에틸벤젠, 부틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠의 각 이성체 및 이들의 혼합물 등을 비롯한 방향족계 용매, 아니솔, 페네톨, 부틸페닐에테르, 테트라히드로퓨란, 2-부탄올, 1,4-디옥산, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 디페닐에테르, 디벤질에테르, 디글라임 등을 비롯한 에테르계 용매, 디클로로메탄, 1,1-디클로로에탄, 1,2-디클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로포름, 사염화탄소, 1-클로로나프탈렌 등의 클로로계 용매, 시클로헥산올 등을 들 수 있으나, 이 외에도 조건을 만족하는 용매이면 사용 가능하고, 2종 이상의 혼합 용매여도 된다.
(복수 종류의 발광층을 형성하는 경우)
본 발명에 있어서는, 상기 발광층이 종류가 상이한 발광층을 복수회에 걸친 포토 리소그래피법에 의해 형성하여 이루어지는 발광층인 것인 바람직하다. 발광층을 종류가 상이한 복수층의 발광층으로 함으로써, 예를 들면 적, 녹 및 청 등을 선택하면, 순색화가 가능해지기 때문이다.
상기의 경우, 다음에 제시하는 이유에 의해, 2회째 이후에 형성된 상기 발광층의 발광층 형성용 용매가 이미 형성되어 있는 발광층에 대해 빈용매인 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명에서 "빈용매"란 용질을 녹이는 능력이 작은 용매를 말한다.
즉, 이미 형성되어 있는 발광층(이하, 기형성 발광층이라고 하는 경우가 있음) 상에, 추가로 발광층 형성용 도료를 도포하여 발광층을 형성할 때에는, 통상 기형성 발광층 상에는 레지스트층이 형성되어 있기 때문에, 전면적으로 발광층 형성용 도료가 기형성 발광층과 접촉되지 않는다. 그러나, 기형성 발광층의 단부는 통상 레지스트층에 덮여 있지 않기 때문에, 이 부분에서 발광층 형성용 도료와 기 형성 발광층이 접촉된다. 상기와 같이 접촉되었을 때, 발광층 형성용 도료에 함유되는 용매에 대해, 기형성 발광층이 용이하게 용해되는 경우는 발광층 형성용 도료 중에 기형성 발광층의 발광 재료가 용해되어 버려 혼색이 발생하게 된다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 발광층 형성용 용매가 기형성 발광층에 대해 빈용매인 것을 사용함으로써, 상기 문제점을 해결한 것이다.
도 2는 본 발명의 EL 소자의 제조 방법의 일례를 나타낸 것이다. 본 예에 있어서는, 먼저 도 2 (a)에 나타낸 바와 같이 기체(11) 상에 패터닝된 제1 전극층(12) 및 버퍼층(13)이 형성된다. 이 버퍼층에 관해서는 이후에 상세하게 설명한다.
그리고, 이들 위에 제1 발광층 형성용 도료를 스핀코팅법 등을 이용하여 전체면에 도포한다. 상기 제1 발광층 형성용 도료는 최소한 제1색을 발광하는 발광 재료 및 용매와, 필요에 따라 첨가되는 도핑제 등으로 이루어지는 것이다. 전체면에 도포된 제1 발광층 형성용 도료를 건조시켜 경화시킴으로써 제1 발광층(14)이 형성된다[도 2 (a)].
다음에, 상기 제1 발광층(14) 상에 포지티브형 레지스트를 전체면에 도포하여 포지티브형 레지스트층(15)을 형성하고[도 2 (b)], 제1 발광층(14)을 형성하는 부분이 노광되지 않도록, 포토마스크(16)를 사용하여 자외선(17)을 패턴 조사한다[도 2 (c)]. 그리고, 포지티브형 레지스트층(15)의 노광된 부분을 레지스트 현상액에 의해 현상하고, 수세함으로써, 도 2 (d)에 나타낸 바와 같이 노광부의 포지티브형 레지스트층(15)이 제거된다. 그리고, 발광층 현상액에 의해 현상함으로써, 포지티브형 레지스트층(15)으로 덮여 있지 않은 부분의 제1 발광층(14)만 제거되고, 포지티브 레지스트층(15)과 이에 피복된 제1 발광층(14)이 남는다[도 2 (e)]. 이 때의 발광층의 현상은 후술하는 바와 같이 드라이 에칭을 이용하여 행할 수 있다.
다음에, 이들 위에 제2 발광층 형성용 도료를 스핀코팅법에 의해 전체면에 도포한다[도 2 (f)]. 상기 제2 발광층 형성용 도료도 상기 제1 발광층 형성용 도료와 마찬가지로, 발광 재료 및 용매, 나아가 필요에 따라 첨가되는 도핑제 등으로 이루어지는 것이다. 단, 제2 발광층에 사용되는 발광층 형성용 용매는 상기 제1 발광층에 대해 빈용매가 되도록 선택된다.
이 때, 도 2 (f)로부터 명백한 바와 같이, 상기 전체면에 도포된 제2 발광층 형성용 도료와 제1 발광층(14)이 접촉되는 부분이 생긴다. 즉, 전술한 바와 같이 기체(11) 상에 남는 제1 발광층(14)은 포지티브형 레지스트층(15)에 그 표면은 덮여 있으나, 발광층 현상액에 의해 현상된 단부(a)는 노출된 상태로 되어 있다. 따라서, 이 위에 상기 제2 발광층 형성용 도료를 도포하면, 상기 단부(a)에서 제1 발광층(14)과 제2 발광층 형성용 도료가 접촉되는 것이다. 이 때, 제2 발광층 형성용 도료는 전술한 바와 같은 제1 발광층에 대해 빈용매가 되는 발광층 형성용 용매를 사용하고 있기 때문에, 제1 발광층, 특히 발광 재료가 상기 제2 발광층 형성용 용매에 용출되는 양은 극히 미소해진다.
그리고, 상기 제2 발광층 형성용 도료를 건조시켜 고화시킴으로써 제2 발광층(18)이 형성되어 있으나, 제2 발광층(18) 내에는 제1 발광층(14)의 성분, 특히 제1 발광층(14)의 발광 재료의 용출량은 극히 적으며, 따라서 제2 발광층(18)에서 혼색 등의 문제가 발생할 가능성은 매우 적게 할 수 있는 것이다.
다음에, 도 2 (g)에 나타낸 바와 같이 포지티브형 레지스트층(15)을 전체면에 형성하고, 도 2 (h)에 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 발광층을 형성하는 부분을 가리도록 포토마스크(16)를 배치하고, 자외선(17)에 의해 노광한다. 그리고, 레지스트 현상액에 의해 현상, 수세함으로써, 제1 및 제2 발광층을 형성하는 부분의 포지티브형 레지스트층을 남기고, 다른 부분을 제거한다. 그 후, 제2 발광층 현상액에 의해 노출되어 있는 제2 발광층을 제거한다. 이 때, 제2 발광층 현상액은 제1 발광층에 대해 빈용매가 되는 것이 선택되어 사용된다. 이는 제2 발광층을 현상할 때, 제2 발광층 현상액과 제1 발광층이 상기 제1 발광층의 단부(a) 부분에서 접촉되므로, 상기 제2 발광층 현상액을 제1 발광층에 대해 빈용매가 되는 것을 사용함으로써, 혼색 등의 문제를 피할 수 있기 때문이다.
상기와 같은 제2 발광층 현상액에 의해 현상함으로써, 도 2 (i)에 나타낸 바와 같이 포지티브형 레지스트층(15)이 잔존해 있지 않은 부분의 제2 발광층(18)만 제거되고, 포지티브형 레지스트층(15)에 피복된 부분만 남는다. 그리고, 상기 제2 발광층(18)의 현상 공정에 있어서도, 후술하는 드라이 에칭법을 이용할 수 있다.
그리고, 제1 및 제2 발광층의 형성과 마찬가지로, 제3 발광층 형성용 도료를 스핀코팅법 등을 이용하여 전체면에 도포한다. 이 때의 제3 발광층 형성용 도료도 상기 제1 및 제2 발광층 형성용 도료와 마찬가지로, 발광 재료와 용매, 나아가 필요에 따라 첨가되는 도핑제를 가지는 것이다. 또, 이 때에 사용되는 제3 발광층 형성용 용매는 상기 제1 발광층(14) 및 제2 발광층(18)에 대해 빈용매가 되는 용매가 선택된다.
상기와 같이 제3 발광층 형성용 도료를 도포했을 때에도 예를 들면 도 2 (j)에 나타낸 바와 같이, 최초로 형성된 제1 발광층(14)의 단부(a)에서 제1 발광층과, 제2 발광층(18)의 단부(b) 및 단부(c)에서 제2 발광층과, 도포한 제3 발광층 형성용 도료가 접촉된다. 이 때에도 마찬가지로, 제3 발광층 형성용 용매가 제1 발광층(14) 및 제2 발광층(18)에 대해 빈용매가 되므로, 상기 제1 발광층(14) 및 제2 발광층(18)이 제3 발광층 형성용 도료 내에 용출되는 양은 극히 적어진다. 따라서, 이 후 제3 발광층 형성용 도료를 건조시키고, 고화시켜 제3 발광층(19)을 형성한 경우라도, 제3 발광층(19)에서 혼색 등의 문제가 발생하지 않는다.
이어서, 제3 발광층(19) 상에 포지티브형 레지스트층(15)을 전체면에 걸쳐 형성한다[도 2 (j)]. 그리고, 도 2 (k)에 나타낸 바와 같이 제1, 제2 및 제3 발광층을 형성하는 부분을 가리도록 포토마스크(16)를 배치하고, 자외선(17)으로 노광한다. 이를 레지스트 현상액에 의해 현상, 수세한다. 그리고, 제3 발광층용 현상액을 사용하여 현상을 행하는데, 이 때에도 마찬가지로 제3 발광층용 현상액은 상기 제1 발광층(14) 및 제2 발광층(18), 특히 각각의 발광 재료에 대해 빈용매로 되는 것을 선택하여 사용한다. 따라서, 상기 제3 발광층의 현상 공정에서도 제1 발광층(14) 및/또는 제2 발광층(18), 특히 이들의 발광 재료가 현상액 내에 용출되어 혼색 등의 문제가 발생하지 않는다.
상기와 같은 제3 발광층 현상액에 의해 제3 발광층(19)을 현상함으로써, 도 2 (l)에 나타낸 바와 같이 포지티브형 레지스트층(15)에 의해 피복되어 있지 않은 부분의 제3 발광층(19)만 제거되고, 다른 포지티브형 레지스트층(15)에 피복된 부분이 남는다.
그리고, 레지스트 박리액에 의해 박리 처리하면 레지스트가 형성된 부분으로부터 위의 층이 박리되고, 도 2 (m)에 나타낸 바와 같이, 제1 발광층(14)(통상은 청), 제2 발광층(18)(통상은 녹), 제3 발광층(19)(통상은 적)이라는 3색의 발광층이 노출되게 형성된다. 최후에 도 2 (n)과 같이 이들 발광층 상에 제2 전극층(20)을 형성하면 도면의 아래쪽으로 EL 발광(21)을 발하는 EL 소자를 제조할 수 있다.
본 발명에서, 빈용매란 2회째 이후에 형성되는 발광층의 발광층 형성용 용매의, 이미 형성되어 있는 발광층의 발광층 구성 재료에 대한 25℃, 1기압에서의 용해도가 0.1g/g용매 이하인 것을 나타내고, 특히 본 발명에서는 상기 용해도가 0.05g/g용매 이하인 것이 바람직하다.
상기 정도의 용해도이면, 새롭게 형성되는 발광층의 발광층 형성용 용매에 이미 형성된 발광층 구성 재료가 용해되고, 새롭게 형성되는 발광층 내에 이미 형성된 발광층 구성 재료가 혼입된 경우라도, 그 양이 극히 적으므로, 혼색 등의 문제가 발생하지 않기 때문이다.
또, 본 발명에서 발광층을 복수회에 걸쳐 포토 리소그래피법에 의해 형성하는 경우는, 이들 복수의 발광층이 각각의 발광층으로부터 얻어지는 광의 파장에 대해 단파장측으로부터 순서대로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.
즉, 통상 형광성 발광 재료는 2색 이상이 혼합된 경우, 여기 에너지가 높은 레벨의 여기자(勵起子)로부터는 낮은 레벨의 여기자로의 에너지의 이동이 일어나고, 가장 낮은 여기 상태로부터의 형광이 관측된다. 즉, 에너지가 높은 단파장의 발광 성분과 에너지가 낮은 장파장의 발광 성분이 혼재되어 있는 경우, 장파장의 발광 성분으로부터의 발광이 주된 발광으로 되는 것이다. 본 발명은 상기와 같은 발광 재료의 성질을 이용한 것이며, 단파장의 광을 발광하는 발광층으로부터 순서대로 형성함으로써 이전의 단파장의 발광 재료에 의해 형성된 제1 발광층 상에, 더 긴 파장의 발광 재료에 의해 형성된 제2 발광층이 형성된다. 따라서, 상기 제1 발광층이 패터닝된 기체 상에 제2 발광층을 형성했을 때, 제1 발광층의 패터닝된 단부로부터 발광 재료의 일부가 용출되고, 제2 발광층과 혼합했더라도 제1 발광층에서의 발광 재료의 여기 에너지가 에너지 이동하고, 제2 발광층으로부터의 발광만이 관측되게 되어 발광 특성의 저하를 최소한으로 할 수 있는 것이다.
이 점에 대해, 전술한 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2 (a)로부터 (e)까지는 전술한 설명과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다. 도 2 (f)에서 도 2 발광층 형성용 도료를 스핀코팅법 등을 이용하여 전체면에 도포한다. 이 때의 제2 발광층 형성용 도료는 전술한 바와 같이 제1 발광층 형성용 도료와 마찬가지로, 발광 재료 및 용매, 나아가 필요에 따라 첨가되는 도핑제 등으로 이루어는 것이나, 제2 발광층에 사용되는 발광 재료에 의한 발광이 상기 제1 발광층에 사용되는 발광 재료에 의한 발광보다도 장파장으로 되도록 발광 재료가 선택된다.
이 때, 도 2 (f)로부터 명백한 바와 같이, 상기 전체면에 도포된 제2 발광층 형성용 도료와 제1 발광층(14)이 접촉되는 부분이 생긴다. 즉, 전술한 바와 같이 기체(11) 상에 남는 제1 발광층(14)은 포지티브형 레지스트층(15)에 그 표면은 덮여 있으나, 발광층 현상액에 의해 현상된 단부(a)는 노출된 상태로 되어 있다. 따라서, 이 위에 상기 제2 발광층 형성용 도료를 도포하면, 상기 단부(a)에서 제1 발광층(14)과 제2 발광층 형성용 도료가 접촉되는 것이다. 이 때, 제2 발광층 형성용 도료는 전술한 바와 같이 용매를 포함하는 것이기 때문에, 이 용매와 제1 발광층에 함유되는 발광 재료의 용해성에도 의존하지만, 제1 발광층의 발광 재료의 일부는 상기 제2 발광층 형성용 도료 내에 용출될 가능성이 있다. 상기와 같이 제1 발광층의 발광 재료가 제2 발광층 형성용 도료 내에 용출된 상태에서, 건조시켜 고화시킴으로써 제2 발광층(18)을 형성하면, 제2 발광층(18)은 제1 발광층 내의 발광 재료를 포함하게 된다. 그러나, 본 예에서는 제1 발광층 내의 발광 재료와 제2 발광층 내의 발광 재료를 전술한 바와 같은 기준, 즉 제1 발광층의 발광 재료가 발광하는 광이 제2 발광층의 발광 재료가 발광하는 광보다도 단파장이 되도록 선택되기 때문에, 제2 발광층 내에 제1 발광층의 발광 재료가 혼입된 경우라도, 전술한 이유에 의해 제2 발광층 내에서 제1 발광층의 발광 재료가 발광할 가능성을 적게 할 수 있는 것이다.
그 후, 도 2 (g) 및 도 2 (i)에 대해서는 상기 설명과 동일한 공정이 행해진다. 그리고, 제1 및 제2 발광층의 형성과 마찬가지로, 제3 발광층 형성용 도료를 스핀코팅법 등을 이용하여 전체면에 도포한다. 이 때의 제3 발광층 형성용 도료도 상기 제1 및 제2 발광층 형성용 도료와 마찬가지로, 발광 재료와 용매, 나아가 필 요에 따라 첨가되는 도핑제를 가지는 것이며, 이 때에 사용되는 발광 재료는 상기 제3 발광층에 사용되는 발광 재료에 의한 형광이 상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층에 사용되는 발광 재료에 의한 형광보다도 장파장이 되도록 선택된다.
상기와 같이 제3 발광층 형성용 도료를 도포했을 때에도, 예를 들면 도 2 (j)에 나타낸 바와 같이, 최초에 형성된 제1 발광층(14)의 단부(a)에서 제1 발광층과, 제2 발광층(18)의 단부(b) 및 단부(c)에서 제2 발광층과, 도포한 제3 발광층 형성용 도료가 접촉된다. 이 때에도 마찬가지로, 제1 발광층 내의 발광 재료 및 제2 발광층 내의 발광 재료가 제3 발광층 형성용 도료 내의 용매에 용해되고, 제3 발광층 형성용 도료 내에 용출될 가능성이 있다. 이 경우도, 상기 제3 발광층 내의 발광 재료가 제1 발광층 내의 발광 재료 및 제2 발광층 내의 발광 재료보다도 발광하는 형광이 장파장이 되도록 선택되므로, 전술한 이유에 의해, 제1 발광층의 발광 재료 및 제2 발광층 내의 발광 재료가 제3 발광층 내에서 발광할 가능성이 적어 혼색이 생길 우려를 저감시킬 수 있는 것이다.
본 발명에서는 상기와 같이, 발광층을 형성하는 발광 재료가 발광하는 광의 파장이 짧은 순서로 도포하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 통상 순색 화상을 얻기 위해서는 발광 재료로서 적색 형광을 발하는 발광 재료, 녹색 형광을 발하는 발광 재료, 나아가 청색 형광을 발하는 발광 재료가 사용되지만, 상기와 같은 발광 재료를 사용한 경우는 상기 발광 재료가 단파장 순서, 즉 청색, 녹색, 적색 순서가 되도록 이들 발광 재료를 함유하는 발광층이 도포·형성되는 것이 바람직한 것이다.
여기서, 본 발명에 사용할 수 있는 청색의 형광을 발광하는 발광 재료로서는 디스티릴벤젠 유도체, 옥사디아졸 유도체, 및 이들의 중합체, 폴리비닐카바졸 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 들 수 있고, 그 중에서도 고분자 재료의 폴리비닐카바졸 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또, 녹색 형광을 발광하는 발광 재료로서는 퀴나크리돈 유도체, 쿠말린 유도체, 및 이들의 중합체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 들 수 있고, 그 중에서도 고분자 재료의 폴라파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 적색 형광을 발광하는 발광 재료로서는 쿠말린 유도체, 티오펜 고리화합물 및 그들의 중합체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 들 수 있고, 그 중에서도 고분자 재료의 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
(그 외의 유기 EL층)
1. 전하 수송층
본 발명의 유기 EL층으로서는 전하 주입층도 들 수 있다. 상기 전하 주입층에는 정공 주입층 및/또는 전하 주입층이 포함된다. 이들은 예를 들면 일본국 특개평11-4011호 공보에 기재된 것과 같이, EL 소자에 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
그리고, 이상의 층을 구성하는 발광 재료, 정공 수송 재료, 또는 전자 수송 재료는 각각 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다. 같은 재료를 포함하는 층은 1층이어도 되고, 복수층이어도 된다.
2. 전극층
본 발명에서는 전극층은 통상 EL 소자에 사용되는 것이면 한정되지 않고 기체에 먼저 설치하는 전극층을 제1 전극층, 유기 EL층 형성 후에 설치하는 전극층을 제2 전극층이라 부르는 경우가 있다. 이들 전극층은 양극과 음극으로 이루어지고, 양극과 음극 중 어느 한쪽이 투명 또는 반투명이며, 양극으로서는 정공이 주입되기 쉽도록 일함수가 큰 도전성 재료가 바람직하다. 또, 복수의 재료를 혼합시켜도 된다. 어떠한 전극층이라도 저항할 수 있을 만큼 작은 것이 바람직하고, 일반적으로는 금속 재료가 사용되지만, 유기물 또는 무기 화합물을 사용해도 된다.
바람직한 양극 재료로서는 예를 들면, ITO, 산화인듐, 금을 들 수 있다. 바람직한 음극 재료로서는 예를 들면, 마그네슘 합금(MgAg 등), 알루미늄 합금(AlLi, AlCa, AlMg 등), 금속칼슘 및 일함수가 작은 금속을 수 있다.
3. 절연층
본 발명의 EL 소자에 있어서, 기체 상에 형성되어 있는 제1 전극층의 패터닝된 에지 부분 및 소자의 비발광 부분을 덮고, 발광에 불필요한 부분에서의 단락을 방지하기 위해, 절연층을 발광 부분이 개구가 되도록 미리 형성해 놓아도 된다. 상기와 같이 함으로써, 소자의 단락 등에 의한 결함을 저감시켜 수명이 길고 안정되게 발광하는 소자를 얻을 수 있다.
통상 알려진 바와 같이, 예를 들면 UV 경화성 수지 재료 등을 사용하여 1㎛ 정도의 막 두께로 패턴 형성할 수 있으나, 본 발명의 드라이 에칭으로 유기 EL층을 패터닝하는 경우, 절연층은 드라이 에칭 내성이 있는 것이 바람직하고, 내성이 작은 경우는 1㎛ 이상, 예를 들면 1.5∼10㎛의 막 두께로 형성하여 드라이 에칭에 의해 결손되지 않도록 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2∼5㎛의 막 두께로 형성하는 것이다.
B. EL 소자
다음에, 본 발명의 EL 소자에 대해 설명한다. 본 발명의 EL 소자는 이하에 설명하는 3개의 실시 형태를 가지는 것이며, 모두 전술한 EL 소자의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 이하, 각 실시 형태별로 설명한다.
(제1 실시 형태)
본 발명의 EL 소자의 제1 실시 형태는 적어도 1층의 패터닝된 유기 EL층을 가지는 EL 소자로서, 격벽, 패터닝을 보조하는 구성물 및 패터닝을 보조하는 표면 처리 중 어느 것도 갖지 않는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 실시 형태의 EL 소자는 패터닝된 유기 EL층을 가지는 것임에도 불구하고, 격벽, 패터닝을 보조하는 구조물 및 패터닝을 보조하는 표면 처리 중 어느 것도 갖지 않는다. 따라서, 비용면에서 유리하다는 이점을 가진다.
본 실시 형태에 있어서, 상기 유기 EL층은 증착법으로는 형성할 수 없는 고분자 재료로 형성된 것이 바람직하다. 또, 상기 유기 EL층이 특히 패터닝이 필수인 발광층인 것이 바람직하다.
그 외 구성에 대해서는 전술한 EL 소자의 제조 방법에서 설명한 것과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 EL 소자의 제2 실시 형태는 최소한 1층의 유기 EL층을 가지는 EL 소자로서, 상기 유기 EL층이 패터닝된 발광층이며, 상기 패터닝된 발광층의 단부에 형성된 막 두께가 불균일한 영역의 폭이 15㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이하, 특히 바람직하게는 7㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 것이다. 여기서, "막 두께가 불균일한 영역"이란 에지 부분에 존재하고, 막 두께가 평탄부의 평균 막 두께의 90% 이하로 되어 있는 영역을 말한다.
전술한 EL 소자의 제조 방법에 의해 얻어지는 EL 소자에 있어서, 발광층을 포토 리소그래피법에 의해 패터닝한 것은 그 발광층이 잉크젯법 등에 의한 것과 달리 두께의 균일성이 높고, 또한 발광층 주변부의 에지 형상을 에칭 조건에 따라 자유롭게 제어하는 것이 가능해진다. 따라서, 에지 영역, 즉 본 발명에서 말하는 막 두께가 불균일한 영역의 폭의 조정이 가능하며, 에지가 일어선 형상, 즉 막 두께가 불균일한 영역의 폭을 좁게 한 것, 또는 에지를 테이퍼 형상으로 한 것, 즉 막 두께가 불균일한 영역의 폭을 넓게 한 것으로 할 수 있다.
한편, 종래의 잉크젯법에 의해 패터닝된 발광층의 막 두께가 불균일한 영역은 통상 15㎛를 넘는 폭을 가지는 것이다. 따라서, 상기와 같은 패터닝에 의해 형성되는 각 색을 구성하는 화소를 촘촘하게 배치하는 것이 어려웠다.
여기서, 도 3은 본 발명의 EL 소자의 발광층에 있어서의 막 두께가 불균일한 영역, 즉 에지 부분을 나타낸 것이며, 도 4는 종래의 잉크젯법에 의해 패터닝된 발광층의 막 두께가 불균일한 영역을 나타낸 것이다. 이들 도면으로부터도 명백한 바와 같이, 종래의 잉크젯법에 의해 패터닝된 발광층의 에지 부분의 막 두께가 불균일한 영역은 폭이 넓지만 본 발명의 EL 소자의 발광층에 있어서의 막 두께가 불균일한 영역의 폭은 상당히 좁다.
본 실시 형태의 EL 소자는 발광층 단부의 막 두께가 불균일한 영역의 폭이 전술한 값 이하이기 때문에, 각 화소간 거리를 작게 하는 것이 가능하며, 이에 따라 각 화소를 촘촘하게 배치할 수 있어 고품질의 화상을 얻을 수 있는 EL 소자로 할 수 있다는 이점을 가진다.
본 발명에 있어서도, 발광층을 형성하는 재료는 증착법으로는 형성할 수 없는 유기 고분자 재료인 것이 바람직하다. 또, 발광층은 최소한 3층이며, 이로써 순색 화상을 얻을 수 있도록 구성된 것이 바람직하다. 그 외의 구성, 재료 등에 대해서는 전술한 EL 소자의 제조 방법과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.
(제3 실시 형태)
본 발명의 EL 소자의 제3 실시 형태는 최소한 1층의 유기 EL층을 가지는 EL 소자로서, 상기 유기 EL층이 복수색의 발광이 가능한 패터닝된 복수의 발광층이며, 상이한 색을 발광하는 인접하는 발광층간 거리가 30㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이하, 특히 바람직하게는 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 EL 소자이다.
그리고, 여기서 발광층간 거리란 패터닝된 각 발광층으로 이루어지는 화소간 공간을 나타낸 것이다.
발광층의 습식 패턴닝으로 가장 잘 알려져 있는 잉크젯법에서는 막의 에지 부분의 균일성이 낮은 점, 잉크의 착탄(着彈) 위치가 불안정한 점, 잉크가 젖어 퍼지는 범위를 규정하기 위해, 잉크반발성 뱅크를 설치하거나 잉크반발성 패턴 형성을 행해 놓을 필요가 있는 점 등에 의해, 패터닝된 발광층간 거리는 통상 최소한 40㎛ 이상 설치하는 것이 일반적이다. 따라서, 화소 피치가 작고, 예를 들면 42㎛ 피치 이하와 같은 소자의 패터닝은 불가능하다.
한편, 본 실시 형태의 EL 소자는 고분자 또는 저분자 발광층을 습식 막 제조에 의해 제조할 수 있는 EL 소자로서, 발광층의 패터닝 정밀도가 높고, 또 패터닝된 발광층의 에지 부분이 건조에 의해 형성된 것과 달리, 용해나 에칭에 의해 불필요한 부분을 제거하는 방법을 이용하기 때문에, 발광층의 막의 균일성이 높고, 패터닝된 말단으로부터 예를 들면 5㎛ 정도의 경사진 영역이 있을 뿐이다. 따라서, 순색 디스플레이를 제작하는 경우, 발광 부분인 각 화소간 거리를 작게 하는 것이 가능하며, 이로써 개구율을 크게 할 수 있다. 또, 화소간 거리를 작게 할 수 있으므로, 각 화소를 촘촘하게 배치하는 것이 가능해진다.
제2 실시 형태와 마찬가지로 본 실시 형태에서도, 발광층을 형성하는 재료는 증착법으로는 형성할 수 없는 유기 고분자 재료인 것이 바람직하다. 또, 발광층은 최소한 3층이며, 이로써 순색 화상을 얻을 수 있도록 구성된 것이 바람직하다. 그 외의 구성, 재료 등에 대해서는 전술한 EL 소자의 제조 방법과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.
(기타)
상기 제1 실시 형태, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에 나타내어진 EL 소자에 있어서는 최소한 기판과, 상기 기판 상에 패턴형으로 형성된 전극층과, 상기 전극층의 에지 부분 및 소자의 비발광 부분을 덮는 절연층을 가지는 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.
상기와 같이 패턴형으로 형성된 전극층의 에지 부분을 절연층으로 피복함으로써, 전술한 바와 같이 소자의 단락 등에 의한 결함을 저감시킬 수 있기 때문이다.
여기서, 사용되는 기판으로서는 통상 EL 소자에서 사용되고 있는 유리 등의 기판이면, 특별히 한정되는 것은 아니다.
*또, 전극층 및 절연층에 대해서는, 상기 EL 소자의 제조 방법란에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
(구체적인 재료의 조합)
상기와 같은 특정 용액으로의 용해성을 이용한 본 발명에 있어서의 EL 소자의 패터닝을 행할 수 있는 바람직한 재료 조합은 예를 들면 다음과 같다.
버퍼층: 폴리알킬티오펜 유도체, 폴리아닐린 유도체,
발광층: 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카바졸 유도체
포토레지스트: 포지티브형 레지스트(노볼락 수지계)
포토레지스트 용매: 셀로솔브, 셀로솔브아세테이트
포토레지스트 현상액: 유기 알칼리 현상액
포토레지스트 박리액: 셀로솔브, 셀로솔브아세테이트, 아세톤
발광층 형성 용매: 크실렌, 톨루엔
한편, 일반적으로 사용되는 EL 소자 재료나 포토레지스트 재료라도, 예를 들면 다음과 같은 조합은 본 발명에서는 바람직하지 않다(단, 각각의 재료는 다른 재료계와의 조합에 있어서는 바람직한 재료가 될 수 있음).
버퍼층: 폴리알킬티오펜 유도체, 폴리아닐린 유도체
발광층: 이하의 구조를 가지는 TPD/Alq3, 폴리비닐카바졸+옥사디아졸 유도체+형광 색소
[식 1]
Figure 112007086564819-PAT00001
[식 2]
Figure 112007086564819-PAT00002
포토레지스트: 포지티브형 레지스트(노볼락 수지계)
포토레지스트 용매: 셀로솔브, 셀로솔브아세테이트
포토레지스트 현상액: 유기 알칼리 현상액
포토레지스트 박리액: 셀로솔브, 셀로솔브아세테이트, 아세톤
발광층 형성 용매: 디클로로에탄(TPD/Alq3의 경우는 진공 성막)
본 발명에 있어서, 발광층에 폴리비닐카바졸+옥사디아졸 유도체+형광 색소를 사용하면, 레지스트의 성막, 박리 시에 옥사디아졸 유도체나 형광 색소가 용출되므로 적절하지 않다. 또, 발광층에 TPD/Alq3를 사용하는 것도 레지스트의 성막, 박리 시에 TPD 및 Alq3가 용출되는, 포토 리소그래피 중의 가열 공정에 의해 TPD가 결정화되는 등의 이유에서 부적절하다.
*그리고, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 동일한 작용 효과를 가지는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
[실시예]
다음에 실시예를 제시하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
[실시예 1: 발광층이 단층인 경우]
(버퍼층의 패터닝)
사방 3인치, 판 두께 1.1㎜의 패터닝된 ITO 기판을 세정하고, 본 실시예에 사용하는 기판 및 제1 전극층으로 하였다.
이하의 화학식 (1)에 나타낸 버퍼층 도포액[폴리(3,4)에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDT/PSS): 바이엘사 제조(BaytronP)]를 0.5㎖ 취하고, 기체 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다.
[식 3]
Figure 112007086564819-PAT00003
(1)
2500rpm으로 2O초간 유지하여 버퍼층을 형성하고, 150℃에서 5분간 건조하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액[도쿄오카(東京應化)사 제조; OFPR-800] 2㎖를 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 레지스트층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크를 함께 세트하고, 버퍼층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트 및 버퍼층을 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크(post-bake)한 후, 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하고, 아세톤에 불용인 버퍼층을 임의의 패턴으로 형성하였다.
(발광층 패터닝)
버퍼층이 패터닝된 기체 상에 이하의 화학식(2)에 나타낸 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다.
[식 4]
Figure 112007086564819-PAT00004
(2)
2000rpm으로 10초간 유지하여 발광층을 형성하고, 80℃에서 1시간 건조하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800) 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 레지스트층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크를 함께 세트하고, 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)에서 20초간 현상한 후, 수세하 고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 90℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하였다. 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하고, 아세톤에 불용인 발광층을 임의의 패턴으로 형성하였다.
90℃에서 1시간 건조한 후, 이어서 얻어진 기체 상에 제2 전극층(상부 전극)으로서 Ca을 500Å의 두께로 증착하고, 추가로 보호층으로서 Ag를 2500Å의 두께로 증착하여 EL 소자를 작성하였다.
얻어진 패턴의 해상도는 포지티브형 레지스트의 해상력에 의존하지만, 본 예에서는 종래의 증착 마스크법, 잉크젯법으로는 실현 불가능한 해상도이다. 10㎛로 고정밀도인 라인을 형성할 수 있었다.
(EL 소자의 발광 특성의 평가)
ITO 전극(제1 전극층)측을 Ag 전극(제2 전극층)측을 음극으로 접속하고, 소스 미터(source meter)에 의해, 직류 전류를 인가하였다. 10V 인가 시에 발광이 인지되고, 포토 리소그래피법을 이용한 패터닝에 의한 발광 개시 전압의 열화가 없다고 평가할 수 있었다. 또, 발광 효율의 저하도 보이지 않았다. 또한, 버퍼층을 패터닝하고 있음으로써 음극 라인간의 절연성을 높일 수 있어 크로스토크 발생률이 감소되었다.
[실시예 2: 발광층이 3층인 경우]
실시예 1과 동일하게 버퍼층을 패터닝하였다.
제1 발광층으로서 버퍼층이 패터닝된 기체 상에 폴리파라페닐렌비닐렌 유도 체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 발광층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 레지스트층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크를 함께 세트하고, 제1색의 발광부 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 90℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하여 제1 발광부가 포토레지스트로 보호되고, 또한 제2, 제3 발광부의 버퍼층이 노출된 기체를 얻었다.
제2 발광층으로서 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 발광층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 레지스트층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1 ㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1, 제2 발광부 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 90℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하여 제1 및 제2 발광부가 포토레지스트로 보호되고, 또한 제3 발광부의 버퍼층이 노출된 기체를 얻었다.
제3 발광층으로서 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 발광층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 레지스트층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1 내지 제3 발광부 이외의 발광층을 제거하고하 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 90℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하여 제1 내지 제3 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다. 그 후, 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하였다.
90℃에서 1시간 건조한 후, 이어서, 얻어진 기체 상에 제2 전극층(상부 전극)으로서 Ca를 500Å의 두께로 증착하고, 추가로 보호층으로서 Ag를 2500Å의 두께로 증착하여 EL 소자를 제작하였다.
얻어진 패턴의 해상도는 포지티브형 레지스트의 해상력에 의존하지만, 본 예에서는 종래의 증착 마스크법, 잉크젯법으로는 실현 불가능한 해상도이다. 10㎛로 고정밀도의 라인을 형성할 수 있었다.
(EL 소자의 발광 특성의 평가)
ITO 전극(제1 전극층)측을 양극, Ag 전극(제2 전극층)측을 음극에 접속하고, 소스 미터에 의해 직류 전류를 인가하였다. 10V 인가 시에 제1 내지 제3 발광부 각각으로부터 발광이 인지되고, 포토 리소그래피법을 이용한 패터닝에 의한 발광 개시 전압의 열화가 없다고 평가할 수 있었다. 또, 발광 효율의 저하도 보이지 않았다. 또한, 버퍼층을 패터닝하는 것에 의해, 양극 라인간의 절연성을 높일 수 있어 크로스토크 발생률이 감소하였다.
[실시예 3: 용매의 변경]
발광층에 하기 화학식(3)에서 나타내어지는 폴리비닐카바졸, 발광층 용매로 톨루엔을 사용한 점 이외는 실시예 1과 동일하게 EL 소자를 제작하였다
[식 5]
Figure 112007086564819-PAT00005
(3)
얻어진 패턴의 해상도는 포지티브 레지스트의 해상력에 의존하지만, 본 예에서는 종래의 증착 마스크법, 잉크젯법으로는 실현 불가능한 해상도인 10㎛로 고정밀도의 라인을 형성할 수 있었다.
(EL 소자의 발광 특성의 평가)
ITO 전극(제1 전극층) 측을 양극, Ag 전극(제2 전극층) 측을 음극에 접속하고, 소스 미터에 의해 직류 전류를 인가하였다. 15V 인가 시 발광이 인지되고, 포토 리소그래피법을 이용한 패터닝에 의한 발광 개시 전압의 열화가 없다고 평가할 수 있었다. 또, 발광 효율의 저하도 보이지 않았다. 또한, 버퍼층을 패터닝하는 것에 의해, 음극 라인간의 절연성을 높일 수 있어 크로스토크 발생률이 감소하였다.
[실시예 4: 드라이 에칭에 의한 패터닝]
(버퍼층의 제조)
사방 3인치, 판 두께 1.1㎜의 패터닝된 ITO 기판을 세정하고, 본 실시예에 사용되는 기체 및 제1 전극층으로 하였다. 버퍼층 도포액[바이엘사 제조; BaytronP, 상기 화학식 (1)로 나타냄]을 0.5㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2500rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
(발광층의 패터닝)
버퍼층이 패터닝된 기체 상에 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다.
120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 산소 플라즈마 처리를 150밀리토르의 압력에서 150W의 파워로 20분간 행하였다. 포토레지스트는 버퍼층 및 발광층에 비해 5배 이상 두꺼우므로, 포토레지스트로 보호되지 않은 부분의 발광층과 버퍼층만이 박리되어 ITO 전극이 노출되었다. 제1 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다.
얻어진 기체 상에 버퍼층 도포액을 스핀코팅하여 800Å의 버퍼층을 얻었다. 이어서, 제2 발광층으로서 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1색 및 제2색의 발광부 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다.
120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 산소 플라즈마 처리를 150밀리토르의 압력에서 150W의 파워로 20분간 행하였다. 포토레지스트는 버퍼층 및 발광층에 비해 5배 이상 두꺼우므로, 포토레지스트로 보호되지 않은 부분의 발광층과 버퍼층만이 박리되어 ITO 전극이 노출되었다. 제1 및 제2 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다.
얻어진 기체 상에 버퍼층 도포액을 스핀코팅하여 800Å의 버퍼층을 얻었다. 이어서, 제3 발광층으로서 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1색 내지 제3색의 발광부 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다.
120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 산소 플라즈마 처리를 150밀리토르의 압력에서 150W의 파워로 20분간 행하였다. 포토레지스트는 버퍼층 및 발광층에 비해 5배 이상 두꺼우므로, 포토레지스트로 보호되지 않는 부분의 발광층과 버퍼층만이 박리되었다. 제1 내지 제3 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다. 그 후, 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하였다.
100℃에서 1시간 건조한 후, 이어서, 얻어진 기체 상에 제2 전극층(상부 전극)으로서 Ca을 500Å의 두께로 증착하고, 추가로 보호층으로서 Ag을 2500Å의 두께로 증착하여 EL 소자를 제작하였다.
(EL 소자의 발광 특성의 평가)
ITO 전극 측을 양극, Ag 전극층을 음극에 접속하고, 소스 미터에 의해, 직류 전류를 인가하였다. 10V 인가 시에 제1 내지 제3 발광부 각각에서 발광이 인지되었다.
[실시예 5: 대기 플라즈마의 사용]
산소 플라즈마 처리 대신에 대기압 플라즈마를 이용한 점 이외는 실시예 4와 동일하게 소자 제작을 행하였다. 실시예 4와 마찬가지로 패턴 형성이 가능하며, 제1 내지 제3 발광부 각각에서 발광이 인지되었다.
[실시예 6: 초음파욕의 사용]
(버퍼층의 제조)
사방 사방 6인치, 판 두께 1.1㎜의 패터닝된 ITO 기판을 세정하고, 기체 및 제1 전극층으로 하였다. 버퍼층 도포액[바이엘 제조 BaytronP, 상기 화학식 (1)에 나타냄]을 0.5㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2500rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 버퍼층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트 및 버퍼층을 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하고, 아세톤에 불용인 버퍼층을 임의의 패턴으로 형성하였다.
(발광층의 제조)
제1 발광층으로서 버퍼층이 패터닝된 기체 상에 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1색의 발광부 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 초음파욕 내에서 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하여 제1 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다.
제2 발광층으로서 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다. 아세톤으로 포토레지스트를 박리함으로써, 패터닝된 제1 발광층의 상부에 형성된 포토레지스트와 함께 제2 발광층을 박리하고, 패티닝된 제1 발광층을 노출시켰다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체 의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1색과 제2색의 발광부 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 초음파욕 내에서 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하여 제1 및 제2 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다.
제3 발광층으로서 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다. 아세톤으로 포토레지스트를 박리함으로써, 패터닝된 제1 및 제2 발광층의 상부에 형성된 포토레지스트와 함께 제3 발광층을 박리하고, 패티닝된 제1 및 제2 발광층을 노출시켰다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1 내지 제3 발광부 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20 초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 초음파욕 내에서 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하고, 제1 내지 제3 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다. 그 후, 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하고, 패터닝된 발광층을 노출시켰다.
100℃에서 1시간 건조한 후, 이어서, 얻어진 기체 상에 제2 전극층(상부 전극)으로서 Ca을 500Å의 두께로 증착하고, 추가로 보호층으로서 Ag를 2500Å의 두께로 증착하여 EL 소자를 제작하였다.
(EL 소자의 발광 특성의 평가)
ITO 전극 측을 양극, Ag 전극 측을 음극에 접속하고, 소스 미터에 의해 직류 전류를 인가하였다. 10V 인가 시에 제1 내지 제3 발광부 각각에서 발광이 인지되었다.
[실시예 7: 절연층의 형성]
사방 3인치, 판 두께 1.1㎜의 패터닝된 ITO 기판을 세정하고, 기체 및 제1 전극층으로 하였다. 이 때 ITO의 패턴은 라인 84㎛으로 스페이스가 16㎛였다. 상기 스페이스 부분과 ITO의 단부(5㎛씩)에 26㎛ 폭으로 절연성 UV 경화형 수지에 의해 이루어지는 네거티브형 레지스트에 의해 막 두께 5㎛의 절연층을 형성하였다. 그 외는 실시예 4와 동일하게 하여 EL 소자를 형성하였다.
제1, 제2 및 제3 발광층을 형성하기 위한 패터닝 후에도 절연층은 결손되지 않아 절연층으로서의 기능을 수행하고 있고, 제1∼제3 발광부의 각각에서 발광이 인지되었다. 따라서, 절연층을 형성해도 실시예 4의 경우와 마찬가지로 패터닝 형 성이 가능하다는 것을 알았다.
[실시예 8: 발광층의 용매]
(버퍼층의 제조)
사방 6인치, 판 두께 1.1㎜의 패터닝된 ITO 기판을 세정하여 기체 및 제1 전극층으로 하였다. 버퍼층 도포액[바이엘 제조 BaytronP, 상기 화학식 (1)에서 나타냄]을 0.5㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2500rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 버퍼층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트 및 버퍼층을 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하고, 아세톤에 불용인 버퍼층을 임의의 패턴으로 형성하였다.
(발광층의 제조)
제1 발광층으로서 버퍼층이 패터닝된 기체 상에 폴리비닐렌카바졸[상기 화학식 (3)에 나타냄]의 2wt% 톨루엔 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1 발광층의 발광 부분 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 초음파욕 내에서 톨루엔(제1 발광층 현상액)으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하여 제1 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다.
제2 발광층으로서 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV[상기 화학식 (2)에 나타냄]의 1wt% 크실렌 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
*포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노 광 마스크와 함께 세트하고, 제1 발광층과 제2 발광층의 발광 부분 이외의 발광층을 제거하고자 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 초음파욕 내에서 크실렌(제2 발광층 현상액)으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하여 제1 및 제2 발광부가 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다.
그 후, 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하고, 패터닝된 발광층을 노출시켰다.
100℃에서 1시간 건조한 후, 이어서, 얻어진 기체 상에 제2 전극층(상부 전극)으로서 Ca을 500Å의 두께로 증착하고, 추가로 보호층으로서 Ag를 2500Å의 두께로 증착하여 EL 소자를 제작하였다.
여기서, 제2 발광층의 발광층 형성용 용매 및 발광층 현상액인 크실렌의 제1 발광층에 대한 25℃, 1기압에서의 용해도는 0.01g/g용매가며, 또 제2 발광층에 대한 25℃, 1기압에서의 용해도는 0.1g/g용매였다.
(EL 소자의 발광 특성의 평가)
ITO 전극 측을 양극, Ag 전극 측을 음극에 접속하고, 소스 미터에 의해, 직류 전류를 인가하였다. 10V 인가 시에 제2 발광부로부터 발광이 인지되고, 20V 인가 시에 제1 발광부로부터 발광이 인지되고, 혼색은 생기지 않았다.
[비교예 1]
제1 발광층을 MEH-PPV, 제2 발광층을 폴리비닐카바졸로 한 점 이외는 실시예 와 동일하게 소자 제작을 행하였다. 그 결과, 제2 발광층의 도포 시 및 제2 발광층의 현상 시에 제1 발광층이 유출되고, 혼색이 생겨 양호한 패턴을 얻을 수 없었다.
이 때의 제2 발광층의 발광층 형성용 용매 및 발광층 현상액인 톨루엔의 제1 발광층에 대한 25℃, 1기압에서의 용해도는 0.1g/g용매가며, 또 제2 발광층에 대한 25℃, 1기압에서의 용해도는 0.1g/g용매였다.
[실시예 9: 발광층의 발광 파장]
(버퍼층의 제조)
사방 6인치, 판 두께 1.1㎜의 패터닝된 ITO 기체를 세정하고, 기체 및 제1 전극층으로 하였다. 버퍼층 도포액[바이엘 제조 BaytronP, 상기 화학식 (1)에 나타냄]을 0.5㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2500rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 상기 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 버퍼층을 제거하고하 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트 및 버퍼층을 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 아세톤으로 포토레지스트를 제거하고, 아세톤에 불용인 버퍼층을 임의의 패 턴으로 형성하였다.
(발광층의 제조)
제1 발광층으로서 버퍼층이 패터닝된 기체 상에 척생 발광 재료의 폴리비닐카바졸[상기 화학식 (3)에 나타냄]의 2wt% 톨루엔 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다.
*포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1 발광층의 발광 부분 이외의 발광층을 제거하고 하는 부분에 자외선 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 초음파욕 내에서 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하고, 제1 발광층이 포토레지스트 보호된 기체를 얻었다.
제2 발광층으로서 오렌지색 발광 재료의 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 발광 고분자 MEH-PPV[상기 화학식 (2)에 나타냄]의 1wt% 톨루엔 용액을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 2000rpm으로 10초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 800Å으로 되었다. 아세톤으로 포토레지스트를 박리함으로써 패터닝된 제1 발광층의 상부에 형성된 포토레지스트와 함께 제2 발광층을 박리하고, 패터닝된 제1 발광층을 노출시켰다.
포지티브형 포토레지스트액(도쿄오카사 제조; OFPR-800)을 2㎖ 취하고, 기체의 중심부에 적하하여 스핀코팅을 행하였다. 500rpm으로 10초간 유지하고, 그 후 2000rpm으로 20초간 유지하여 층을 형성하였다. 그 결과, 막 두께는 약 1㎛로 되었다. 80℃에서 30분간 프리베이크를 행하였다. 그 후, 얼라인먼트 노광기에 노광 마스크와 함께 세트하고, 제1 발광층과 제2 발광층의 발광 부분 이외의 발광층을 제거하고자 하는 영역에 자외선을 노광하였다. 레지스트 현상액(도쿄오카사 제조; NMD-3)으로 20초간 현상한 후, 수세하고, 노광부의 포토레지스트를 제거하였다. 120℃에서 30분간 포스트베이크한 후, 초음파욕 내에서 톨루엔으로 포토레지스트가 제거된 부분의 발광층을 제거하여 제1 및 제2 발광층이 포토레지스트로 보호된 기체를 얻었다.
그 후, 아세톤으로 포토레지스트를 전부 제거하고, 패터닝된 발광층을 노출시켰다.
100℃에서 1시간 건조한 후, 이어서, 얻어진 기체 상에 제2 전극층(상부 전극)으로서 Ca를 500Å의 두께로 증착하고, 추가로 보호층으로서 Ag를 2500Å의 두께로 증착하여 EL 소자를 제작하였다.
(EL 소자의 발광 특성의 평가)
ITO 전극 측을 양극, Ag 전극 측을 음극에 접속하고, 소스 미터에 의해 직류 전류를 인가하였다. 20V 인가 시에 제1 발광층으로부터 폴리비닐카바졸에서 유래 되는 430㎚ 부근을 피크 파장으로 하는 발광이 인지되고, 10V 인가 시에 제2 발광층으로부터 MEH-PPV에서 유래되는 590㎚ 부근을 피크로 하는 발광이 인지되었다.
이 때, 제2 발광층에는 제1 발광층의 단부로부터 폴리비닐카바졸이 일부 유출되고, 제2 발광층의 발광부에서 MEH-PPV와 혼합되어 있다고 예상되나, 폴리비닐카바졸에서 유래되는 발광은 인지되지 않았다.
[비교예 2]
제1 발광층을 MEH-PPV, 제2 발광층을 폴리비닐카바졸로 한 점 이외는 실시예와 동일하게 소자 제작을 행하였다.
ITO 전극 측을 양극, Ag 전극 측을 음극에 접속하고, 소스 미터에 의해 직류 전류를 인가하였다. 10V 인가 시에 제1 발광층으로부터 MEH-PPV에서 유래되는 590㎚ 부근을 피크 파장으로 하는 발광이 인지되고, 10V 인가 시에 제2 발광층으로부터 폴리비닐카바졸 및 MEH-PPV에서 유래되는 430㎚ 및 590㎚ 부근에 2개의 피크를 가지는 발광이 인지되었다.
제2 발광층의 도포 시에, 이미 패터닝이 종료된 제1 발광층의 단부로부터 MEH-PPV가 유출되어 제2 발광층의 발광부에서 폴리비닐카바졸과 혼색을 일으킨 것이 원인이었다.
도 1은 본 발명의 EL 소자의 제조 방법의 일례를 나타낸 것이며, 버퍼층의 패터닝을 행하고, 단색의 EL 소자를 제조하는 순서를 나타낸 공정도.
도 2는 본 발명의 EL 소자의 제조 방법의 다른 예를 나타낸 것이며, 3색의 발광층의 패터닝을 행하고, 순색 표시의 EL 소자를 제조하는 순서를 나타낸 공정도.
도 3은 본 발명의 EL 소자에 있어서의 발광층의 에지 부분의 단면을 확대하여 나타낸 확대 단면도.
도 4는 종래의 잉크젯법에 의해 형성된 발광층의 에지 부분의 단면을 확대하여 나타낸 확대 단면도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1,11:기체, 3,13:버퍼층, 4,15:포지티브형 포토레지스트층, 7:발광층, 14:제1 발광층, 18:제2 발광층, 19:제3 발광층.

Claims (3)

  1. 기판; 전극층; 1층 이상의 패터닝된 유기 전자발광층을 포함하는 전자발광층; 절연층; 박막 트랜지스터; 시일(seal) 부재를 포함하는 전자발광 소자로서,
    상기 전자발광 소자를 구동하거나 또는 구동하는 시간에 대해서 성능을 유지하는데 필요한 부재만을 가지는 것을 특징으로 하는 전자발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패터닝된 유기 전자발광층이 발광층이며,
    상기 패터닝된 발광층의 단부(端部)에 형성된 막 두께가 불균일한 영역의 폭이 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전자발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패터닝된 유기 전자발광층이 복수 색의 발광이 가능한 패터닝된 복수의 발광층이며,
    상이한 색을 발광하는 인접한 발광층간의 거리가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전자발광 소자.
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