KR20080073640A - 유기 ｅｌ 장치, 유기 ｅｌ 장치의 제조 방법 및, 전자기기 - Google Patents

유기 ｅｌ 장치, 유기 ｅｌ 장치의 제조 방법 및, 전자기기 Download PDF

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 각각의 화소에 대응하여 형성된 유기 기능층을 갖는 유기 EL 장치에 있어서, 1화소에 있어서의 개구율의 향상과, 장수명화를 실현한 유기 EL 장치와, 그 유기 EL 장치의 제조 방법을 제공하는 것.
(해결 수단) 기판상에 각각의 화소에 대응하여 형성된 유기 기능층(15R, 15G, 15B)을 갖는 유기 EL 장치로서, 각각의 화소 영역(A)에 대응하는 화소 전극과, 화소 전극을 구획하여 대략 직사각 형상으로 개구하는 화소 영역(A)을 형성하는 격벽(17)과, 적어도 화소 영역(A)에 형성된 유기 기능층(15R, 15G, 15B)과, 유기 기능층(15R, 15G, 15B)상 및 격벽(17)상에 형성된 공통 전극과, 공통 전극의 상면 또는 하면에 적층되어, 공통 전극의 도전성을 보조하는 보조 배선(22)을 갖고, 보조 배선(22)은, 화소 영역(A)의 장변(長邊)과 교차하여 화소 영역(A)을 횡단하고, 화소 영역(A)을 복수의 영역으로 분단하고 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치로 하였다.
전극, 격벽, 유기 기능층, 보조 배선, 화소 영역

Description

유기 ＥＬ 장치, 유기 ＥＬ 장치의 제조 방법 및, 전자 기기{ORGANIC EL DEVICE, METHOD FOR PRODUCING ORGANIC EL DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 유기 EL 장치, 유기 EL 장치의 제조 방법 및, 전자 기기에 관한 것이다.
유기 EL 장치는, 백라이트 등의 광원을 필요로 하지 않는 자발광 소자이다. 유기 EL 장치는, 유기 EL 재료로 이루어지는 발광층을 한 쌍의 전극으로 협지한 발광 소자를 기판에 복수 형성한 구성을 구비한 것으로, 발광층으로부터의 빛의 취출 방향의 차이에 따라, 기판으로부터 빛을 취출하는 보톰 이미션(bottom emission) 구조와, 대향면으로부터 빛을 취출하는 톱 이미션(top emission) 구조로 분류된다.
톱 이미션 구조의 유기 EL 장치에 있어서는, 각 화소는, 화소 전극(제1 전극)을 구획(define)하고, 대략 직사각 형상의 개구부를 형성하는 격벽에 의해 형성되어 있다. 발광층을 사이에 끼우는 한 쌍의 전극 중, 공통 전극(제2 전극)은 빛이 사출되는 측에 배치되어 있다. 그리고, 이 공통 전극은 투광성을 갖는 도전 재료, 예를 들면, ITO(인듐·주석 산화물)나 IZO(인듐·아연 산화물) 등이 이용된다.
ITO막이나 IZO막은, 금속막과 비교해 전기 저항이 크기 때문에, 공통 전극 내에 있어서의 전압 구배를 발생시킨다. 이 때문에, 공통 전극 내에 있어서 전압이 불균일하게 되어, 유기 EL 장치로서의 화질을 떨어뜨리는 원인이 되고 있다.
이 공통 전극 내의 전압 불균형을 해소하기 위해, 공통 전극에는, 각 화소를 형성하고 있는 격벽상에서, 공통 전극에 접하는 장소에, 전기 저항이 작은 보조 배선이 설치되어 있다. 이에 따라, 유기 EL 장치의 화질 저하를 방지하고 있다. (특허 문헌 1, 특허 문헌 2, 특헌 문헌 3, 특허 문헌 4)
[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 2001-195008호
[특허 문헌 2] 일본공개특허공보 2003-288994호
[특허 문헌 3] 일본공개특허공보 2004-207217호
[특허 문헌 4] 일본공개특허공보 2005-235491호
그러나, 전술한 유기 EL 장치에는 다음에 기술하는 문제가 있다.
보조 배선은 화소 영역을 형성하는 격벽상에 형성되어 있고, 개구부의 형성에 필요한 영역에 더하여, 보조 배선의 영역과, 보조 배선의 제조 마진(margin)에 필요한 영역을 확보하여 격벽을 형성하지 않으면 안되기 때문에, 1화소당의 개구율은 충분하다고는 말할 수 없었다. 특히, 화소가 미세화된 유기 EL 장치에 있어서는, 그 영향은 더욱 크다.
이 때문에, 충분한 광량을 얻기 위해 많은 전류를 흘릴 필요가 생겨, 발광층 등에 큰 부하가 걸려, 유기 EL 장치의 수명을 단축하는 결과가 되었다.
그래서 본 발명은, 각각의 화소에 대응하여 형성된 유기 기능층을 갖는 유기 EL 장치에 있어서, 1화소에 있어서의 개구율의 향상과, 장수명화를 실현한 유기 EL 장치와, 그 유기 EL 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이하의 구성을 특징으로 하는 유기 EL 장치, 유기 EL 장치의 제조 방법 및, 전자 기기이다.
(1) 기판상에, 각각의 화소에 대응하여 형성된 유기 기능층을 갖는 유기 EL 장치로서,
상기 각각의 화소에 대응하는 제1 전극과,
상기 제1 전극을 구획하여, 대략 직사각 형상으로 개구하는 화소 영역을 형 성하는 격벽과,
적어도 상기 화소 영역에 형성된 유기 기능층과,
상기 유기 기능층상 및 상기 격벽상에 형성된 제2 전극과,
상기 제2 전극의 상면 또는 하면에 적층되어, 상기 제2 전극의 도전성을 보조하는 보조 배선을 갖고, 상기 보조 배선은, 적어도 상기 화소 영역의 장변(longer sides)을 횡단하는 형상으로 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치이다. 이 구조를 갖는 유기 EL 장치에서는, 화소 영역상에 보조 배선을 형성하기 때문에, 격벽에 있어서의 보조 배선의 영역과, 보조 배선의 제조 마진을 확보하기 위한 영역이 불필요하게 되어 격벽의 폭을 좁게 형성할 수 있다. 이에 따라, 개구부를 넓게 형성하여 1화소당의 개구율을 향상시켜, 보다 적은 전류로 충분한 광량을 얻을 수 있기 때문에, 유기 EL 장치의 수명을 연장할 수 있다.
(2) 기판상에, 각각의 화소에 대응하여 형성된 유기 기능층을 갖는 유기 EL 장치의 제조 방법으로서,
상기 각각의 화소에 대응하는 제1 전극을 형성하는 공정과,
상기 제1 전극을 구획하여, 대략 직사각 형상으로 개구하는 화소 영역을 형성하는 격벽을 형성하는 공정과,
적어도 상기 화소 영역에 유기 기능층을 형성하는 공정과,
상기 유기 기능층상 및 상기 격벽상에 제2 전극을 형성하는 공정과,
상기 제2 전극의 상면 또는 하면에, 적어도 상기 화소 영역의 장변을 횡단하는 형상으로 보조 배선을 배설하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치 의 제조 방법이다. 이 제조 방법을 이용하면, 상기 보조 배선은, 격벽상에 형성하는 경우와 비교하여, 충분한 제조 마진을 가지고 배설되기 때문에, 제품의 수율이 향상하고, 제조 비용 저감으로 이어진다.
(3) 상기 (2)에 기재된 유기 EL 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 보조 배선을 배설하는 공정은, 마스크 증착법을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치의 제조 방법을 이용한다. 마스크 증착법을 이용함으로써, 포토리소그래피법 등의 많은 공정을 요하는 제조 방법을 이용하지 않아도 되기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 마스크를 이용함으로써, 정밀도 높게 상기 보조 배선을 배설할 수 있다.
(4) 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 유기 EL 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 유기 기능층을 형성하는 공정은, 증착법을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치의 제조 방법을 이용한다. 증착법을 이용함으로써, 상기 격벽의 하부에 무기화합물로 이루어지는 격벽을 형성할 필요가 없어지기 때문에, 제조 공정의 단축 및 비용 저감을 도모할 수 있다.
(5) 상기 (2) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 전극을 형성하는 공정은, 증착법을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치의 제조 방법을 이용한다. 증착법을 이용하여 제2 전극을 형성함으로써, 제2 전극의 원료가 유기 기능층이나 격벽에 침투하는 일 없이, 제2 전극을 형성할 수 있다. 또한, 유기 기능층과, 제2 전극과, 보조 배선을 증착법에 의해 형성하기 위해, 유기 기능층과, 제2 전극과, 보조 배선을 동일한 증착 장치 내에서 형성하기 때문에, 제조 공정의 단축 및 제조 비용 저감을 도모할 수 있다.
(6) 상기 (1)에 기재된 유기 EL 장치 또는 상기 (2) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 장치의 제조 방법에 의해 제조되어 이루어지는 유기 EL 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기를 제공한다. 이 구성에 따르면, 신뢰성이 높고, 발광 특성이 우수한 전자 기기를 제공할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하, 도면을 이용하여 본 발명에 관한 유기 EL 장치(1)의 구성 및 유기 EL 장치(1)의 제조 방법을 설명한다. 또한, 본 실시 형태는, 발광층에 백색 발광의 유기 EL 재료를 이용하여, 대향 기판에 컬러 필터를 구비함으로써 풀 컬러 표시를 행하는, 톱 이미션 구조의 유기 EL 장치(1)와 그 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 일 형태를 나타내는 것이며, 이 발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 임의로 변경 가능하다. 또한, 이하의 도면에 있어서는, 각 구성을 알기 쉽게 하기 위해, 실제의 구조와 각 구조에 있어서의 축척(縮尺)이나 수 등이 다르다.
또한, 이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하여, XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계를 설명한다. 이 때, 수평면 내에 있어서의 소정 방향을 X축 방향, 수평면 내에 있어서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 직교하는 방향(즉 연직 방향)을 Z축 방향으로 한다.
[유기 EL 장치의 구성]
도1 은 본 발명에 있어서의 유기 EL 장치(1)의 등가회로도이다. 유기 EL 장치(1)는, X축 방향으로 연장되는 복수의 주사선(101)과, 주사선(101)에 대하여 교차하는 방향(Y축 방향)으로 연장되는 복수의 신호선(102)과, 신호선(102)과 평행하게 연장되는 복수의 발광용 전원 배선(103)을 구비하고 있다. 주사선(101)과 신호선(102)과의 교점 부근에는, 화소 영역(A)이 마련되어 있다.
신호선(102)에는, 시프트 레지스터, 레벨 시프터, 비디오 라인 및, 아날로그 스위치를 구비하는 데이터측 구동 회로(104)가 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각 신호선(102)에는, 박막 트랜지스터를 구비하는 검사 회로(106)가 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 주사선(101)에는, 시프트 트랜지스터 및 레벨 시프터를 구비하는 주사측 구동 회로(105)가 전기적으로 접속되어 있다.
화소 영역(A)의 각각에는, 스위칭용 TFT(112), 유지 용량(C), 구동용 TFT(5), 화소 전극(제1 전극)(14), 유기 기능층(15) 및, 공통 전극(제2 전극)(21)에 의해 구성되는 화소 회로가 마련되어 있다. 스위칭용 TFT(112)의 게이트 전극에는, 주사선(101)이 전기적으로 접속되어 있다. 스위칭용 TFT(112)는 주사선(101)으로부터 공급되는 주사 신호에 따라 ON 상태 또는 OFF 상태가 되고, 스위칭용 TFT(112)를 통하여 신호선(102)으로부터 공급되는 화상 신호가 유지 용량(C)에 의해 유지되도록 되어 있다.
구동용 TFT(5)의 게이트 전극은 스위칭용 TFT(112) 및 유지 용량(C)에 전기적으로 접속되어 있고, 유지 용량(C)에 의해 유지된 화상 신호가 게이트 전극에 공 급되도록 되어 있다. 화소 전극(14)은 구동용 TFT(5)에 전기적으로 접속되어 있고, 구동용 TFT(5)를 통하여 발광용 전원 배선(103)으로부터 구동 전류가 공급되도록 되어 있다. 유기 기능층(15)은 백색 발광층을 포함하는 3층으로 이루어지고, 화소 전극(14)과 공통 전극(21)과의 사이에 협지되어 있다. 발광 소자인 유기 EL 소자는, 화소 전극(14), 유기 기능층(15) 및 공통 전극(21)을 포함하여 구성되어 있다.
유기 기능층(15)으로서는, 컬러 필터에 의해 적색으로 발광하는 적색 화소용의 유기 기능층(15R)과, 컬러 필터에 의해 녹색으로 발광하는 녹색 화소용의 유기 기능층(15G)과, 컬러 필터에 의해 청색으로 발광하는 청색 화소용의 유기 기능층(15B)이 형성되어 있다. 유기 기능층(15R, 15G, 15B)은 각각 Y축 방향을 따라 대략 스트라이프(stripe) 형상으로 배치되어 있고, 각 유기 기능층이, 유기 기능층(15R), 유기 기능층(15G), 유기 기능층(15B)의 순으로 X축 방향으로 주기적으로 배치되어 있다. 유기 기능층(15R, 15G, 15B)은 각각 구동용 TFT(5)를 통하여 발광용 전원 배선(103R, 103G, 103B)에 전기적으로 접속되어 있고, 발광용 전원 배선(103R, 103G, 103B)은 발광용 전원 회로(133)에 각각 전기적으로 접속되어 있다.
공통 전극(21)과 발광용 전원 배선(103R, 103G, 103B)과의 사이에는 제1 정전 용량(C1)이 형성되어 있다. 제1 정전 용량(C1)에는 전하가 축적되도록 되어 있고, 유기 EL 장치(1)의 구동 중에 각 발광용 전원 배선(103)을 흐르는 구동 전류의 전위가 변동한 경우에, 제1 정전 용량(C1)에 축적된 전하가 각 발광용 전원 배선(103)에 방전되어, 구동 전류의 전위 변동을 억제하도록 되어 있다.
상기 구성의 유기 EL 장치(1)에 있어서는, 주사선(101)으로부터 주사 신호가 공급되어 스위칭용 TFT(112)가 ON 상태로 되면, 그 때의 신호선(102)의 전위가 유지 용량(C)에 유지되고, 유지 용량(C)에 유지된 전위에 따라 구동용 TFT(5)의 ON·OFF 상태가 결정된다. 그리고, 구동용 TFT(5)의 채널을 통하여, 발광용 전원 배선(103R, 103G, 103B)으로부터 화소 전극(14)으로 구동 전류가 흐르고, 또한 유기 기능층(15R, 15G, 15B)을 통하여 공통 전극(21)에 전류가 흐른다. 이 때, 유기 기능층(15)을 흐른 전류량에 따른 양의 발광이 유기 기능층(15)으로부터 얻어진다.
도2 는 유기 EL 장치(1)의 평면도이다. 유기 EL 장치(1)의 평면 구조에 대하여, 도2 를 이용하여 설명한다. 본 실시 형태의 유기 EL 장치(1)는, 톱 이미션 구조를 가지기 때문에 투명 기판, 또는 불투명 기판을 기체(基體)로 하고, 기판(2)의 중앙부에는 발광용 전원 배선(103(103R, 103G, 103B))과 표시 화소부(3)(도2 중, 일점쇄선의 테두리 내)가 형성되어 있다. 표시 화소부(3)의 중앙부에는, 복수의 화소 영역(A)을 포함하는 평면에서 볼 때 대략 직사각 형상의 실(實) 표시 영역(4)(도면 중, 이점쇄선의 테두리 내)이 마련되어 있고, 실 표시 영역(4)의 외주를 따라 주사선 구동 회로(105, 105) 및 검사 회로(106)가 형성되어 있다. 기판(2)의 X축에 평행한 1변에는, 복수의 단자(104)가 형성된 단자부(2A)가 형성되어 있다. 그리고, 이 1변에 인접하는 2변을 따라 각각 주사선 구동 회로(105, 105)가 형성되고, 남은 1변에 검사 회로(106)가 형성되어 있다. 주사선 구동 회로(105)의 외측에는, 주사선 구동 회로(105)와 전기적으로 접속되는 주사선 구동 회로용 제어 신호 배선(105a)과 주사선 구동 회로용 전원 배선(105b)이 형성되어 있다.
표시 화소부(3)는, 중앙부의 실 표시 영역(4)과, 실 표시 영역(4)의 주위에 배치된 더미(dummy) 영역(D)(일점쇄선 및 이점쇄선 사이의 영역)을 구비하고 있다. 실 표시 영역(4)에는, 복수의 화소 영역(A)이 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 주사선 구동 회로(105), 검사 회로(106), 주사선 구동 회로용 제어 신호 배선(105a) 및 주사선 구동 회로용 전원 배선(105b)은, 실 표시 영역(4)의 주변 영역인 더미 영역(D)에 형성되어 있고, 발광용 전원 배선(103(103R, 103G, 103B))은 더미 영역(5)의 주위(즉 표시 화소부(3)의 주위)에 형성되어 있다.
발광용 전원 배선(103)은, 주사선 구동 회로용 제어 신호 배선(105a) 및 검사 회로(106)의 외측을 따라 평면에서 볼 때 L자 형상으로 형성되어 있다. 적색 화소(R)에 접속된 발광용 전원 배선(103R)은, 도2 좌측의 주사선 구동 회로용 제어 신호 배선(105a)을 따라 Y축 방향으로 연재(extend)하고, 주사선 구동 회로용 제어 신호 배선(105a)이 끊긴 위치로부터 도시 우측으로 굴곡하여 검사 회로(106)의 외측을 따라 X축 방향으로 연재하고 있다. 녹색 화소(G) 또는 청색 화소(B)에 접속되는 발광용 전원 배선(103G 또는 103B)은, 도시 우측의 주사선 구동 회로용 제어 신호 배선(105a)을 따라 Y축 방향으로 연재하고, 주사선 구동 회로용 제어 신호 배선(105a)이 끊긴 위치로부터 도시 좌측으로 굴곡하여 검사 회로(106)의 외측을 따라 X축 방향으로 연재하고 있다. 발광용 전원 배선(103R, 103G, 103B)은, 표시 화소부(3)의 세 변을 둘러싸도록 배치되어 있고, 도시에 생략된 배선에 의해 화소(A)와 전기적으로 접속되어 있다.
발광용 전원 배선(103R, 103G, 103B)의 외측에는 공통 전극용 배선(21a)이 형성되어 있다. 공통 전극용 배선(21a)은, 기판(2)의 플랙시블 배선 기판(130)이 형성된 변 이외의 세 변을 따라 평면에서 볼 때 ‘コ’자 형상으로 형성되어 있고, 발광용 전원 배선(103R, 103G, 103B)의 외측을 둘러싸도록 배치되어 있다. 공통 전극(21a)은 실 표시 영역(4) 및 공통 전극용 배선(21a)이 형성된 영역을 포함하는 기판(2)의 대략 전면(全面)에 형성되어 있고, 공통 전극(21)과 공통 전극용 배선(21a)이 겹치는 부분에 있어서 공통 전극(21)과 공통 전극용 배선(21a)이 전기적으로 접속되어 있다.
기판(2)의 단자부(2A)에는 배선 기판(130)이 전기적으로 접속되어 있다. 배선 기판(130)은 가요성(可撓性)을 갖는 플라스틱제의 기재를 기체(基體)로 하여 이루어지고, 당해 기재의 기판(2)측의 변단부(邊端部)에 복수의 단자(132a)가 마련되어 있다. 단자(132a)에는 배선(132)이 접속되어 있고, 배선(132)상에, 도1 에 나타낸 데이터측 구동 회로(104), 공통 전극용 전원 회로(131), 및 발광용 전원 회로(133)를 포함하는 제어용 IC(134)가 실장되어 있다.
도3 은 유기 EL 장치(1)의 실 표시 영역(4)의 확대도이다. 도3 에 나타내는 바와 같이, 화소 영역(A)을 구성하는 유기 기능층(15R, 15G, 15B)은, 격벽(17)에 의해 대략 직사각 형상으로 개구된 화소 전극(14)(도시 안함)상에 형성되어 있다. 보조 배선(22)은, 횡 일열로 복수 늘어선 화소 영역(A)의 길이 방향(Y 방향)의 중앙부와, 화소 영역(A)의 장변에 인접하는 격벽(17)을 횡단하여 X축 방향으로 연재하고, 화소 영역(A)을 복수의 영역으로 분단하는 상태로 형성되어 있다.
도4 는 도3 에 있어서의 유기 EL 장치(1)의 X-X단면도이다. 이하 도4 를 이 용하여, 유기 EL 장치(1)의 구성을 설명한다. 톱 이미션 구조의 유기 EL 장치(1)의 경우, 제2 전극(21)을 통하여 빛을 취출하는 구성이기 때문에, 기판(2)으로서는 유리 등의 투명 기판 외에, 불투명 기판도 이용할 수 있다. 불투명 기판으로서는, 예를 들면 알루미나 등의 세라믹, 스테인리스 스틸 등의 금속 시트에 표면 산화 등의 절연 처리를 행한 것, 또한 열 경화성 수지나 열 가소성 수지 등을 들 수 있다.
또한, 기판(2)상에는 구동용 TFT(5)가 형성되어 있다. 이 구동용 TFT(5)는, 반도체막(6)에 형성된 소스 영역(5a), 드레인 영역(5b) 및, 채널 영역(5c)과, 반도체막(6)의 표면에 형성된 게이트 절연막(7)을 통하여 채널 영역(5c)에 대향하는 게이트 전극(5d)에 의해 구성되어 있다. 또한, 반도체막(6) 및 게이트 절연막(7)을 덮는 제1 층간 절연막(8)이 형성되어 있고, 이 제1 층간 절연막(8) 표면과, 제1 층간 절연막(8)을 관통하여 반도체막(6)에 달하는 콘택트 홀(9, 10)에, 각각 드레인 전극(11), 소스 전극(12)이 설치되고, 이들 전극(11, 12)은 각각 드레인 영역(5b), 소스 영역(5a)에 도전 접속되어 있다. 제1 층간 절연막(8)상에는, 제2 층간 절연막(13)이 형성되어 평탄화되어 있다.
이 제2 층간 절연막(13)상에는 화소 전극(14)이 형성되어 있고, 유기 EL 소자에 있어서 양극으로서 이용된다. 화소 전극(14)의 일부는, 제2 층간 절연막(13)에 관통하여 마련된 콘택트 홀에 매설되어 있고, 드레인 전극(11)과 도전 접속되어 있다.
또한, 화소 전극(14)의 주연부(周緣部)에 일부 얹히듯이 하여, 유기 재료로 이루어지는 격벽(17)이 적층되어 있고, 격벽(17)은 화소 전극(14)상에서 평면에서 볼 때 대략 직사각 형상으로 개구하는 형태로 설치되어, 화소 영역(A)이 되는 개구부를 형성한다.
화소 전극(14), 당해 화소 전극(14)상에 형성된 정공 주입/수송층(18), 당해 정공 주입/수송층(18)상에 형성된 백색의 발광층(19), 당해 발광층(19)상에 형성된 전자 주입/수송층(20) 및, 당해 전자 주입/수송층(20)상에 형성된 공통 전극(제2 전극)(21)을 구비한 유기 EL 소자에 있어서, 정공 주입/수송층(18), 발광층(19), 전자 주입/수송층(20)은, 유기 기능층(15)을 구성하고 있다.
유기 기능층(15)과 공통 전극(21)과의 사이에는, 보조 배선(22)이, 화소 영역(A)의 장변과 교차하여 화소 영역(A)을 횡단하도록 연장되어 형성되어 있다. 보조 배선(22)에는, 전기 저항이 작은 재질이 이용되고, 후술하는 공통 전극(21) 내에 발생하는 전위차를 방지하기 위해 설치된다. 본 실시 형태에서는, 화소 영역(A)의 장변과 교차하여 화소 영역(A)을 횡단하도록 보조 배선(22)을 형성하고 있기 때문에, 가령 마스크의 위치 맞춤이 불충분한 경우 등으로, 보조 배선(22)의 위치 어긋남이 발생해도, 발광 영역의 크기에는 영향을 주지 않는다. 이 어긋남 폭은 화소의 장변의 길이 분만큼 허용된다. 이 때문에 제조 마진을 크게 취할 수 있고, 제품의 수율은 향상하고, 제조 비용도 저감할 수 있다. 또한, 격벽(17)의 폭을 좁게 형성하는 것이 가능하고, 1화소당의 개구율이 향상된다.
보조 배선(22)은, 화소 영역(A)을 복수로 분할하는 위치에 형성된다. 즉 보조 배선(22)은, 화소 영역(A)의 단변(短邊)과 겹치지 않도록 배치된다. 단변과 겹쳐 버리면, 발광 영역의 면적이 변경되어 버려, 표시 휘도가 불균일하게 되기 때문 이다.
유기 EL 소자에 있어서 공통 전극(21)은, 음극으로서 기능한다. 공통 전극(21)의 재질로서는, 투광성과 도전성을 갖는 것이 이용되고, 예를 들면 MgAg(마그네슘은), ITO(인듐·주석 산화물), IZO(인듐·아연 산화물) 등을 들 수 있다. 그러나, 이들 재질을 이용하여 형성된 박막은, 금속막과 비교하여 전기 저항이 크고, 대규모인 유기 EL 장치(1)에 있어서는, 공통 전극(21) 내부에서 전원에 가까운 주변부와 전원으로부터 먼 중심부와의 사이에서 전위차가 발생한다. 이 때문에, 전술한 대로 보조 배선(22)을 설치하여, 공통 전극(21) 내에 있어서의 전위차의 발생을 방지하고 있다.
공통 전극(21)의 표면에는, 공통 전극(21)을 덮는 보호막(23)이 형성되어 있다. 보호막(23)은, 공통 전극(21)의 표면 전면(全面)을 덮어 기판(2)의 대략 전면에 형성되어 있고, 대기 중의 산소나 수증기에 의한 침식을 방지하고 있다. 보호막(23)은, 투명성, 밀착성, 내수성 등의 면에서, 규소산질화물 등의 무기 화합물에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 보호막(23)의 표면에는, 필요에 따라, 완충층, 가스 배리어층(제2 보호막)을 포함하는 봉지(封止)층이 형성된다.
또한 보조 배선(22)은, 공통 전극(21)의 하면에 형성되는 것을 전술하였지만, 공통 전극(21)의 상면에 형성되어도 좋고, 그 경우에는 공통 전극(21)과 보조 배선(22)을 보호막(23)이 덮게 된다.
또한, 기판(2)과 대향하여 대향 기판(24)이 형성되어 있다. 이 대향 기판(24)상에는, 삼원색의 각 색(R, G, B)에 대응하는 컬러 필터(25)와 차광용의 BM(Black Matrix)패턴(26)이 형성되어 있다. 또한, 대향 기판(24)은, 기판(2)측의 화소 영역(A)과 컬러 필터(25)가 대향하도록 마련되어 있다. 또한, 이 대향 기판(24)에는 유리 등의 투명성을 갖는 기판이 사용된다.
본 실시 형태에 있어서, 화소 영역(A)을 R(적색으로 발광하는 유기 기능층), G(녹색으로 발광하는 유기 기능층), B(청색으로 발광하는 유기 기능층)로 나누어 칠하는 구성으로 하는 것도 가능하지만, 마스크 제작이나 마스크 사용에 수반되는 제조 공정 증가에 의해, 컬러 필터(25)를 사용하는 방법과 비교하여 제조 비용이 든다.
〔 유기 EL 장치의 제조 방법 〕
도5 는 본 발명에 있어서의 유기 EL 장치(1)의 제조 방법을 나타내는 공정도이다. 다음으로, 상기 유기 EL 장치(1)의 제조 방법에 대하여, 도5 를 이용하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 기판(2)상에 각종 배선이나 구동용 TFT(5) 등을 형성하는 공정, 당해 구동용 TFT(5)상에 화소 전극(14)을 형성하는 공정, 당해 화소 전극(14)상에 격벽(17)을 형성하는 공정, 이 격벽상에 유기 기능층(15)을 형성하는 공정, 유기 기능층(15)상에 보조 배선(22)을 형성하는 공정, 유기 기능층(15)과 보조 배선(22)을 덮는 공통 전극(21)을 형성하는 공정을 실시함으로써, 유기 EL 장치(1)를 제조하는 것이다. 이들 각 공정 중, 각종 배선이나 구동용 TFT(5) 등을 형성하는 공정에 대해서는, 주지의 공정과 동일하기 때문에, 이 이후의 공정에 대하여 설명한다.
(1) 화소 전극
우선, 도5 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(2)상에 구동용 TFT(5)와, 구동용 TFT(5)를 덮어 제2 층간 절연막(13)이 형성된 것을 준비한다. 제2 층간 절연막(13)은 드레인 전극(11)상에 개구부를 갖고 형성되어 있다. 이 표면에, 스패터법을 이용하여 알루미늄, ITO, IZO 등을 전면 성막(成膜)한 후, 포토리소그래피법 및 에칭법을 이용하여 패터닝함으로써, 도5 (b)에 나타내는 바와 같은 화소 전극(14)을 형성한다. 또한, 본 실시 형태의 유기 EL 표시 장치(1)는, 전술한 바와 같이 톱 이미션 구조를 가지기 때문에, 화소 전극(14)은, 투명할 필요는 없고, 적당한 도전 재료에 의해 형성할 수 있다.
(2) 격벽 형성 공정
다음으로, 도5 (c)에 나타내는 바와 같이, 제2 층간 절연막(13), 화소 전극(14)상에 격벽(17)을 형성한다. 이 격벽(17)은, 예를 들면, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성, 내용제성을 갖는 유기 수지를 재료로서 이용할 수 있다. 격벽(17)은, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 유기 수지를 용매에 녹인 것을, 스핀(Spin) 코팅, 딥(Dip) 코팅 등에 의해, 제2 층간 절연막(13), 화소 전극(14)상에 도포하여 용제를 건조시키고, 열처리시킴으로써 의해 형성된다. 그리고, 화소 영역(A)이 되는 개구부는, 격벽(17)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝함으로써 마련된다.
이와 같이 하여 격벽(17)까지 형성한 것에 대하여, 계속해서 플라즈마 처리를 행한다. 이 플라즈마 처리는, 화소 전극(14)의 전극면(14a)을 활성화시키기 위해 행해지고, 주된 목적은, 화소 전극(14)의 전극면(14a)의 표면 세정, 워크함수의 조정 등이다.
(3) 유기 기능층 형성 공정
다음으로, 도5 (d)에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(14), 격벽(17)의 전면에 정공 주입/수송층(18)을 형성하고, 또한 그 위에 발광층(19)을 형성하고, 또한 그 위에 전자 주입/수송층(20)을 형성함으로써 유기 기능층을 형성한다. 정공 주입/수송층(18), 발광층(19) 및 전자 주입/수송층(20)은, 각 층에 알맞은 증착 재료를 주지의 증착법에 기초하여 증착함으로써 형성된다.
발광층(19)의 증착 재료로서는, 백색의 형광 또는 인광을 발광하는 것이 가능한 공지의 저분자 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 안트라센(anthracene)이나 파이린(pyrene), 8-히드록시퀴놀린 알루미늄, 비스스티릴 안트라센 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 쿠마린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 필로로피리딘 유도체, 페리논 유도체, 시클로펜다디엔 유도체, 티아디아조로피리딘 유도체, 또는 이들 저분자 재료에, 루브렌(rubrene), 휘나크리돈 유도체, 페녹사존 유도체, DCM, DCJ, 페리논, 페릴렌 유도체, 쿠마린 유도체, 디아자인다센 유도체 등을 도프하여 이용할 수 있다. 또한, 전자 주입/수송층(20)의 증착 재료로서는, LiF 등의 알칼리 금속의 불화물 또는 산화물, 마그네슘 리튬 합금 등을 이용할 수 있다.
(4) 보조 배선 형성 공정
다음으로, 도5 (d)에 나타내는 바와 같이, 보조 배선(22)을 마스크 증착법에 의해, 복수의 화소 영역(A)에 걸쳐 직선 형상으로 횡단하도록 형성한다. 보조 배 선(22)에 이용되는 재질은, 알루미늄 등의 전기 저항이 작은 재질이 이용된다.
(5) 공통 전극 형성 공정
그리고, 도5 (d)에 나타내는 바와 같이, 전자 주입/수송층(20)과 보조 배선(22)을 덮는 전면에 공통 전극(21)을 형성한다. 이 공통 전극(21)은, 마그네슘은, ITO, IZO 등의 투광성, 도전성을 갖는 재질을 이용한 증착법에 의해 형성된다.
상기 (3), (4), (5)의 각 공정은 모두 증착법을 이용하여 기능층 등의 성막을 행하고 있고, 동일한 장치 내에서 연속하여 작업할 수 있기 때문에, 제조 공정의 단축과, 그에 수반되는 제조 비용 삭감의 효과가 있다.
[전자 기기]
다음으로, 도6 을 이용하여, 본 발명의 유기 EL 장치를 구비한 전자 기기의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도6 은, 본 발명의 유기 EL 장치의 일 예인 도1 의 유기 EL 장치(1)를 휴대전화의 표시부에 적용한 예에 대한 개략 구성도이다. 동도에 나타내는 휴대전화(1300)는, 상기 실시 형태의 유기 EL 장치를 소(小) 사이즈의 표시부(1301)로서 구비하고, 복수의 조작 버튼(1302), 수화구(1303) 및, 송화구(1304)를 구비하여 구성되어 있다. 상기 각 실시의 형태의 유기 EL 장치는, 상기 휴대전화에 한정되지 않고, 전자 북, 프로젝터, 퍼스널컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 텔레비전 수상기, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션 장치, 페이저(pager), 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크스테이션, TV 전화, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기 등등의 화상 표시 수단으로서 매우 적합하게 이용할 수 있고, 이러한 구성으로 함으로써, 수명이 길고 발 광 특성이 우수한 전자 기기를 제공할 수 있다.
(실시예)
본 실시예에 있어서 제작한 유기 EL 장치(1)는, 200ppi(Pixel Per Inch)의 실 표시 영역(4)을 갖는 것이다. 각부의 사이즈는, 도3 에 나타내는 바와 같이, 1화소 127㎛×127㎛, 화소 영역(A)(46+46)㎛×22.3㎛, 보조 배선(22)의 폭 15㎛, 화소 영역(A)의 간격 20㎛였다. 이들 수치를 이용하여 1화소당의 개구율을 계산하면, 대략 38.2%였다.
화소 전극(14)은, 알루미늄을 드레인 전극(11)과 제2 층간 절연막(13)의 표면에, 전면 스패터에 의해 성막한 후, 이 박막을 포토리소그래피법 및, 에칭법에 의해 패터닝함으로써 형성하였다.
유기 기능층(15)을 구성하는, 정공 주입/수송층(18), 백색의 발광층(19), 전자 주입/수송층(20)은, 화소 전극(14)과 격벽(17)의 전면에 증착함으로써 형성하였다.
보조 배선(22)은, 마스크를 이용하여 알루미늄을 증착함으로써 형성하였다. 보조 배선(22)의 두께는 400nm였다.
공통 전극(21)은, 전자 주입/수송층(20)상의 전면에, MgAg를 증착함으로써 형성하였다.
이상의 공정에 의해 제작된 유기 EL 장치(1)에 있어서, 보조 배선(22)은 횡일렬로 복수 늘어선 화소 영역(A)의 길이 방향의 중앙부와, 장변에 인접하는 격벽(17)을 일직선으로 횡단하는 상태로 설치되고, 화소 영역(A)은 보조 배선(22)을 사이에 끼운 두 개의 영역으로 분단되어 있었다.
비교예로서 격벽(217)상에 보조 배선(222)이 형성된 종래 구성의 것을 든다. 도7 은 격벽(217)상에 보조 배선(222)을 형성한 경우에 있어서의 유기 EL 장치의 확대도이다. 이 비교예도, 200ppi(Pixel Per Inch)의 실 표시 영역(204)을 갖는 유기 EL 장치이며, 각부의 사이즈는 다음과 같다. 1화소 127㎛×127㎛, 화소 영역(A) 72㎛×22.3㎛, 보조 배선(222)의 폭 15㎛, 화소 영역(A)의 간격 20㎛이다. 또한 이 비교예에서는, 위치 어긋남에 의해 보조 배선(222)이 화소 영역(A)에 형성되지 않도록, 보조 배선(222)과 화소 영역(A)과의 간격 20㎛이, 보조 배선(222)의 제조 마진으로서 필요하다. 이들 수치를 이용하여 개구율을 계산하면, 대략 29.9%였다. 본 실시예에 있어서의 개구율은 대략 38.2%인 점에서, 본 실시예를 적용함으로써, 대략 38.2%-29.9%=8.3% 개구율이 향상하였다.
본 실시예에서 제작된 유기 EL 장치(1)를 점등시킨 바, 보조 배선(22)에 따른 화소 영역(A)의 분단(divide)의 영향은 없고 외관상 문제도 없었다.
도1 은 유기 EL 장치(1)의 등가 회로도이다.
도2 는 유기 EL 장치(1)의 평면도이다.
도3 은 유기 EL 장치(1)의 실 표시 영역(4)의 확대도이다.
도4 는 도3 에 있어서의 유기 EL 장치(1)의 X-X 단면도이다.
도5 는 유기 EL 장치(1)의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도6 은 유기 EL 장치(1)를 휴대전화의 표시부에 적용한 예의 개략 구성도이다.
도7 은 종래 구성에 있어서의 실 표시 영역(204)의 평면도이다.
(부호의 설명)
2 : 기판
5 : 구동용 TFT
14 : 화소 전극
15 : 유기 기능층
17 : 격벽
18 : 정공 주입/수송층
19 : 백색의 발광층
20 : 전자 주입/수송층
21 : 공통 전극
22 : 보조 배선
23 : 보호막
24 : 대향 기판
25 : 컬러 필터
26 : 블랙 매트릭스(Black Matrix) 패턴

Claims (6)

  1. 기판상에, 각각의 화소에 대응하여 형성된 유기 기능층을 갖는 유기 EL 장치로서,
    상기 각각의 화소에 대응하는 제1 전극과,
    상기 제1 전극을 구획하여, 대략 직사각 형상으로 개구하는 화소 영역을 형성하는 격벽과,
    적어도 상기 화소 영역에 형성된 유기 기능층과,
    상기 유기 기능층상 및 상기 격벽상에 형성된 제2 전극과,
    상기 제2 전극의 상면 또는 하면에 적층되어, 상기 제2 전극의 도전성을 보조하는 보조 배선
    을 구비하며,
    상기 보조 배선은, 상기 화소 영역의 장변(longer sides)과 교차하여 화소 영역을 횡단하고, 상기 화소 영역을 복수의 영역으로 분단(divide)하고 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
  2. 기판상에, 각각의 화소에 대응하여 형성된 유기 기능층을 갖는 유기 EL 장치의 제조 방법으로서,
    상기 각각의 화소에 대응하는 제1 전극을 형성하는 공정과,
    상기 제1 전극을 구획하여, 대략 직사각 형상으로 개구하는 화소 영역을 형 성하는 격벽을 형성하는 공정과,
    적어도 상기 화소 영역에 유기 기능층을 형성하는 공정과,
    상기 유기 기능층상 및 상기 격벽상에 제2 전극을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 제2 전극의 상면 또는 하면에, 상기 화소 영역의 장변과 교차하여 화소 영역을 횡단하고, 상기 화소 영역을, 복수의 영역으로 분단하는 보조 배선을 형성하는 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보조 배선을 형성하는 공정은, 마스크 증착법을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 유기 기능층을 형성하는 공정은, 증착법을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치의 제조 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전극을 형성하는 공정은, 증착법을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 기재된 유기 EL 장치 또는 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 장치의 제조 방법에 의해 제조되어 이루어지는 유기 EL 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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