KR20090028513A - 유기 ｅｌ 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

막두께가 균일한 기능층을 가지는 유기 EL 디스플레이 패널을 제공한다. 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널은, 기판상에 배치된 양극전극; 상기 양극전극이 배치된 기판상에 배치되어 라인형태의 영역을 규정하는 라인형태의 뱅크; 상기 기판상에 매트릭스 형태로 배치된 정공 수송층으로서, 상기 정공 수송층은 상기 라인형태의 영역내에 배치되고; 상기 라인형태의 영역내에 배치된 라인형태의 중간층; 상기 라인형태의 영역내에 배치된 라인형태의 유기 EL층; 및 상기 유기 EL층상에 설치된 음극전극을 포함하며, 상기 뱅크는 불소수지를 포함한다.

Description

유기 ＥＬ 소자 및 그 제조 방법{Organic Electroluminescence Device and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은, 유기 EL 소자나 유기 EL 디스플레이 패널 등의 유기 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 반도체 소자나 유기 EL 소자 등의 유기 디바이스는 통상, 양극(+)과 음극(-) 사이에 배치된 유기 기능성 재료를 포함한 기능층을 가진다. 유기 기능성 재료의 기능에 의해, 반도체소자(트랜지스터)나, 발광소자나, 액정 소자 등의 유기 디바이스가 얻어진다. 반도체소자는 예를 들면 기판면에 배치된 소스 전극과 드레인 전극을 접속하는 유기 반도체 재료를 가지며, 유기 EL 소자는 예를 들면 기판면에 배치된 양극전극에 적층된 유기 EL 재료를 포함한 발광층을 가지며, 또한 발광층을 음극전극으로 덮는다.
유기 기능성 재료를 전극상에 패터닝하기 위해서, 전극면을 둘러싸는 장벽(즉 뱅크)을 형성하고 뱅크에 의해 규정된 영역에 유기 기능성 재료를 포함하는 조성물을 인쇄하는 일이 있다. 뱅크의 재질은 수지여도 좋다.
뱅크에 의해 규정된 전극면을 포함하는 영역에 유기 기능성 재료를 포함하는 잉크를 인쇄할 경우에, 일반적으로는 인쇄하려고 하는 영역(전극 표면을 포함함)의 습윤성이 높은 것이 바람직한 한편, 뱅크 윗면의 습윤성은 낮은 것이 바람직하다. 잉크가 목적으로 하는 영역 이외로 새어나가는 것을 방지하기 위함이다.
일반적으로 불소 성분은, 물질 표면의 에너지를 저하시켜 습윤성을 저하시키는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 습윤성이 낮은 표면을 가지는 뱅크를 형성하기 위해, 플루오르카본계 가스를 이용하여 뱅크 표면을 플라즈마 처리하는 기술이 알려져 있다(특허 문헌 1을 참조). 그러나, 플루오르카본계 가스를 이용해 뱅크 표면을 플라즈마 처리한 경우, 통상 불소는 뱅크 등의 재료 표면에 화학적으로 결합하는 것이 아니라, 단순하게 재료 표면에 분자간력으로 흡착된 상태가 된다. 따라서, 플라즈마 처리에 의해 불소를 재료 표면에 흡착시켰다 하더라도, 열 공정 등에 의해 불소의 마이그레이션(migration)이 발생하는 수가 있다. 불소가 예를 들면 유기 디바이스의 유기 기능층으로 이동(migrate)하면, 디바이스 특성을 악화시킨다. 특히, 전자 흡인성이 큰 불소 원자가 유기 발광층에 혼입되면, 발광 여기자(勵起子)의 활성을 잃게 하여 발광 효율 등에 악영향을 미칠 염려가 있다.
상기 과제를 해결하는 수단으로서 불소화 포토레지스트를 이용해 뱅크를 형성하는 것이 제안되었다(특허 문헌 2를 참조). 불소화 포토레지스트를 도포, 현상, 세정, 소성 등의 포토리소그래피 공정에 의해 형성한 뱅크는, 플라즈마 처리를 하지 않아도 습윤성이 낮다는 특징을 가진다.
[특허 문헌 1] 일본 공개 특허 제2005-52835호 공보
[특허 문헌 2] 일본 공표 특허 제2005-522000호 공보
[발명이 해결하려고 하는 과제]
상술한 바와 같이, 불소화 포토레지스트를 이용한 뱅크는 습윤성이 낮기 때문에 유기 재료를 인쇄하기 위한 뱅크로서 적합하다. 그렇지만, 불소화 포토레지스트를 이용한 뱅크는 뱅크 벽면의 습윤성이 낮다는 점이 있다. 이 때문에, 뱅크에 의해 규정된 영역내에 유기 재료를 도포하여 기능층을 형성할 경우, 도포된 유기 재료가 뱅크의 벽면에 따라서는 반발하여, 원하는 영역내에 균일한 막두께를 가지는 기능층을 형성할 수 없는 경우가 있다.
본 발명은, 불소 포토레지스트를 이용하여 뱅크를 형성할 경우에, 뱅크 벽면의 습윤성을 제어함으로써 뱅크에 의해 규정된 영역내에 균일한 막두께를 가지는 기능층을 형성하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
즉, 본 발명의 제1은 이하에 나타내는 유기 디스플레이 패널에 관한 것이다.
[1] 기판상에 배치된 양극전극; 상기 양극전극이 배치된 기판상에 배치되어, 라인형태의 영역을 규정하는 라인형태의 뱅크; 상기 기판상에 매트릭스 형태로 배치된 정공 수송층으로서, 상기 정공 수송층은 상기 라인형태의 영역내에 배치되고; 상기 라인형태의 영역내에 배치된 라인형태의 중간층; 상기 라인형태의 영역내에 배치된 라인형태의 유기 EL층; 및, 상기 유기 EL층상에 설치된 음극전극을 포함한 유기 EL 디스플레이 패널이며, 상기 뱅크는 불소수지를 포함하는 유기 EL 디스플레이 패널.
[2] 상기 정공 수송층의 재질은 폴리에틸렌 디옥시티오펜을 포함하며,
상기 라인형태의 뱅크로부터 상기 라인형태의 영역내로 돌출되어 상기 정공 수송층의 저면에 접하는 절연성의 무기막을 더 가지는, [1]에 기재한 유기 EL 디스플레이 패널.
[3] 상기 정공 수송층의 재질은, 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 바나듐 옥사이드(VOx), 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 라인형태의 뱅크로부터 상기 라인형태의 영역내로 돌출되어, 상기 라인형태의 중간층의 저면에 접하는 절연성의 무기막을 더 가지는, [1]에 기재한 유기 EL 디스플레이 패널.
[4] 상기 정공 수송층의 재질은 폴리에틸렌 디옥시티오펜을 포함하며, 상기 라인형태의 영역내에 2 이상의 화소 영역을 규정하는 제2 의 뱅크를 더 가지며, 상기 화소 영역은 정공 수송층을 규정하고, 상기 제2 뱅크는 화소 영역끼리를 연통하는 홈을 가지며, 상기 제2 뱅크의 기판으로부터의 높이는 상기 라인형태의 뱅크의 기판으로부터의 높이보다 낮은, [1] 또는 [2]에 기재한 유기 EL 디스플레이 패널.
[5] 상기 정공 수송층의 재질은, 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 바나듐 옥사이드(VOx), 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 라인형태의 영역내에 2 이상의 화소 영역을 규정하는 제2 뱅크를 더 가지며, 상기 화소 영역은 중간층 및 유기 EL층을 규정하고, 상기 제2 뱅크는 화소 영역끼리를 연통하는 홈을 가지며, 상기 제2 뱅크의 기판으로부터의 높이는 상기 라인형태의 뱅크의 기판으로부터의 높이보다 낮은, [1] 또는 [3]에 기재된 유기 EL 디스플레이 패널.
[6] 상기 뱅크는 상기 뱅크의 두께 방향에 따라 불소 농도의 구배(勾配)를 가지며, 상기 뱅크의 정점에 있어서의 불소 농도는 상기 뱅크의 저면에 있어서의 불소 농도보다 높은, [1]~[5]의 어느 것인가에 기재된 유기 EL 디스플레이 패널.
[7] 상기 뱅크의 정점에 있어서의 불소 농도는 5~10 atom%이며, 상기 수지 뱅크의 저면에 있어서의 불소 농도는 0~3 atom%인, [1]~[6]의 어느 것인가에 기재된 유기 디바이스.
[8] 상기 뱅크는 순테이퍼 형상인 [1]~[7]의 어느 것인가에 기재된 유기 EL 디스플레이 패널.
본 발명의 제2는 이하에 나타내는 유기 디스플레이 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
[9] 기판상에 양극전극을 형성하는 스텝; 기판상에 라인형태의 불소수지를 포함한 뱅크를, 상기 양극전극이 노출하도록 형성하여 라인형태의 영역을 규정하는 스텝; 상기 기판상에 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성하는 스텝; 상기 라인형태의 영역내에 라인형태의 중간층을 형성하는 스텝; 상기 라인형태의 영역내에 유기 EL 재료와 용매를 포함한 잉크를 잉크젯, 디스펜서, 노즐 코팅, 요판(凹版) 인쇄 또는 철판(凸版) 인쇄에 의해 라인형태로 코팅하여 라인형태의 유기 EL층을 형성하는 스텝; 및, 상기 유기 EL층상에 음극전극을 형성하는 스텝을 포함한 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법으로서, 상기 정공 수송층의 재질은 폴리에틸렌 디옥시티오펜을 포함하는, 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법.
[10] 기판상에 양극전극을 형성하는 스텝; 상기 기판상에 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성하는 스텝; 기판상에 라인형태의 불소수지를 포함한 뱅크를, 상기 정공 수송층이 노출하도록 형성하여 라인형태의 영역을 규정하는 스텝; 상기 라인형태의 영역내에 라인형태의 중간층을 형성하는 스텝; 상기 라인형태의 영역내에 유기 EL 재료와 용매를 포함한 잉크를 잉크젯, 디스펜서, 노즐 코팅, 요판(凹版) 인쇄 또는 철판(凸版) 인쇄에 의해 라인형태로 코팅하여 라인형태의 유기 EL층을 형성하는 스텝; 및, 상기 유기 EL층상에 음극전극을 형성하는 스텝을 포함한 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법으로서, 상기 정공 수송층의 재질은, 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 바나듐 옥사이드(VOx), 또는 이들의 조합을 포함하는, 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법.
[발명의 효과]
본 발명의 유기 디바이스는, 표면의 습윤성이 낮은 불소수지를 포함한 뱅크를 가지고 있으므로, 뱅크로 규정된 영역에 도포된 기능층의 재료가 다른 영역으로 새어나가지 않는다. 또 뱅크 벽면의 습윤성은 뱅크의 윗면과 비교해 높기 때문에, 두께가 균일한 기능층을 형성할 수 있다. 특히 본 발명의 유기 디바이스가 가지는 불소수지를 포함한 뱅크를 순테이퍼 형상으로 하면, 그 두께에 따라 습윤성도 구배를 가지므로(두께가 두꺼울수록 습윤성이 낮아짐), 균일한 기능층을 형성하기 쉽다.
도 1은 순테이퍼 형상의 뱅크를 가지는 유기 EL 소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 순테이퍼 형상이며, 2개의 변곡점이 있는 뱅크를 가지는 유기 EL 소자를 나타낸 도면이다.
도 3은 무기 절연막을 가지는 유기 EL 소자의 도면이다.
도 4는 무기 절연막을 가지는 유기 EL 소자의 도면이다.
도 5는 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널로부터 음극전극, 유기 EL층 및 중간층을 제외한 평면도이다.
도 7a는 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 8b는 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 유기 반도체 소자를 나타내는 도면이다.
[부호의 설명]
1 기판
2 양극전극
3 뱅크
3' 제2 뱅크
4 정공 수송층
5 중간층
6 유기 EL층
7 음극전극
8 무기 절연막
10 도포영역
11 화소 영역
20 유기 반도체 소자
21 기판
22 게이트 전극
23 소스 전극
24 드레인 전극
25 뱅크
26 유기 반도체층
27 오버코팅층
1. 유기 EL 소자
본 발명의 유기 EL 소자는, 기판, 양극전극, 음극전극, 정공 수송층, 중간층, 유기 EL층 및 뱅크를 가진다.
본 발명의 유기 EL 소자는 유기 EL 소자를 구동하기 위한 박막 트랜지스터 (구동 TFT)를 가지고 있어도 좋고, 유기 EL 소자의 양극전극과 구동 TFT의 소스 또는 드레인 전극이 접속되어 있어도 좋다.
본 발명의 유기 EL 소자의 기판은, 보텀 방출형인지, 탑 방출형인지에 따라서, 그 재질이 다르다. 보텀 방출형일 경우에는, 기판이 투명할 것이 요구되므로, 유리나 투명 수지 등의 기판이면 좋다. 한편, 탑 방출형일 경우에는, 기판이 투명할 필요는 없으며 그 재질은 절연성을 가졌다면 어느 것이라도 좋다.
기판에는 양극전극이 형성되어 있다. 유기 EL 소자가 보텀 방출형일 경우, 양극전극이 투명 전극일 것이 요구되어 ITO등으로 형성하면 좋다. 유기 EL 디스플레이 패널이 탑 방출형일 경우에는, 양극전극에 광(光)반사성이 요구되므로 예를 들면 은을 포함한 합금, 보다 구체적으로는 은-팔라듐-구리합금(APC라고도 부름) 등으로 형성하면 좋다.
양극전극상에는 정공 수송층 또는 중간층이 배치된다. 양극전극상에는, 정공 수송층, 중간층의 순서로 두 층이 배치되어도 좋고, 정공 수송층이 형성되지 않는 경우도 있을 수 있다.
정공 수송층이란 정공 수송 재료로 되어 있는 층이다. 정공 수송 재료의 예에는, 폴리스티렌 설폰산을 도핑한 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(PEDOT-PSS라고 불림)나 그 유도체(공중합체 등)가 포함된다. 정공 수송층의 두께는 통상 10 nm 이상 100 nm 이하이며 약 30 nm일 수 있다. 또, 정공 수송층의 재질은, WOx(텅스텐 옥사이드)나 MoOx(몰리브덴 옥사이드), VOx(바나듐 옥사이드) 등의 산화물이나, 이들의 조합 등이어도 좋다.
중간층은 정공 수송층에 전자가 수송되는 것을 차단하는 역할이나 유기 EL층에 정공을 효율적으로 운반하는 역할 등을 가진다. 중간층은 예를 들면 폴리아닐린계의 재료로 되어있는 층이다. 중간층의 두께는 통상 10 nm 이상 100 nm 이하이며, 바람직하게는 약 40 nm일 수 있다.
정공 수송층 및 중간층은 후술하는 뱅크에 의해 규정된 영역내에 배치된다.
중간층상에는 유기 EL층이 배치된다. 유기 EL층에 포함되는 유기 재료는, 저분자계이어도 고분자계이어도 좋다. 저분자계 유기 EL 재료일 경우에는, 도펀트 재료와 호스트 재료의 조합을 포함하며, 도펀트 재료의 예에는 BCzVBi(4,4'-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl] biphenyl), 쿠마린, 루브렌, DCJTB(4-dicyanomethylene-6-cp-julolidinostyryl-2-tert-butyl-4H-pyran) 등이 포함되며, 호스트 재료의 예에는 DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl)-1,1'-biphenyl), Alq3 (tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum) 등이 포함된다.
고분자계 유기 EL 재료의 예에는, 폴리페닐렌 비닐렌 및 그 유도체, 폴리아세틸린(Poly acetylene) 및 그 유도체, 폴리페닐렌(Poly phenylene (PPP)) 및 그 유도체, 폴리파라 페닐렌 에틸렌(Poly para phenylene ethylene (PPV)) 및 그 유도체, 폴리 3-헥실 티오펜(Poly 3-hexyl thiophene (P3HT)) 및 그 유도체, 폴리플루오렌(Poly fluorene (PF)) 및 그 유도체 등이 포함된다. 유기 EL층에 포함되는 유기 재료는, 바람직하게는 고분자계 유기 EL 재료이다. 유기 EL층은 후술하는 뱅크로 규정된 영역내에 형성되면 좋다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 전술한 바와 같이, 중간층 및 유기 EL층의 영역을 규정하는 뱅크를 가진다. 뱅크는 불소수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 뱅크에 포함되는 불소수지는, 그 고분자 반복단위 중 적어도 일부 반복단위에 불소 원자를 가지는 것이면 좋으며 특히 한정되지는 않는다. 불소수지의 예에는, 불소화 폴리오레핀계 수지, 불소화 폴리이미드 수지, 불소화 폴리 아크릴 수지 등이 포함된다. 불소수지의 더욱 구체적인 예로는, 예를 들면 일본 특허 공표 제2002-543469호 공보에 기재되어 있는 불소 함유 폴리머; 플루오르 에틸렌과 비닐 에테르 의 공중합체인 루미플론(LUMIFLON, 등록상표, 아사히 유리)등이 포함된다. 뱅크의 기판으로부터의 높이는 0.1μm~2μm이며, 특히 0.8μm~1.2μm인 것이 바람직하다.
또 뱅크의 형상은 순테이퍼 형상인 것이 바람직하다. 순테이퍼 형상이란, 뱅크의 장벽면이 비스듬하게 되어 있어, 뱅크의 저면의 면적이 뱅크의 윗면의 면적보다 큰 형상을 의미한다(도 1 참조). 뱅크의 형상이 테이퍼 형상인 경우, 테이퍼 각도는 20~80°이며, 특히 35~45°인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 뱅크는, 뱅크 윗면의 습윤성이 낮은 것을 특징으로 한다. 여기서 뱅크의 윗면이란 뱅크의 정점을 포함하는 면을 의미한다. 습윤성이 낮다는 것은, 뱅크 윗면의 적어도 일부의 물 접촉각이 80°이상, 바람직하게는 90° 이상임을 의미한다. 또한 통상, 뱅크 윗면의 물 접촉각은 110° 이하이다.
또 본 발명에 있어서의 뱅크는, 뱅크 저면의 습윤성이 높은 것을 특징으로 한다. 습윤성이 높다는 것은, 뱅크 저면의 적어도 일부의 물 접촉각이 70°이하, 바람직하게는 60°이하임을 의미한다.
이와 같이, 본 발명에 있어서의 뱅크는, 뱅크의 두께 방향에 따라 습윤성의 구배를 가지는 것이 바람직하다. 뱅크에 있어서의 습윤성은 주로 불소 원자의 농도에 의해 결정된다. 따라서, 뱅크의 두께 방향에 따른 습윤성의 구배는 뱅크의 두께 방향에 따라 불소 농도의 구배를 발생시킴으로써 얻어진다.
후술하는 바와 같이 본 발명의 뱅크는, 원하는 형상으로 패터닝된 불소수지 함유 조성물의 막을 베이크 처리(가열 처리)함으로써 형성될 수 있다. 본 발명자는, 베이크 처리로 형성한 뱅크를 순테이퍼 형상으로 함으로써, 뱅크의 두께 방향 에 따라 불소 농도의 구배를 발생시킬 수 있다는 것을 알아냈다.
본 발명에서는, 뱅크 윗면의 불소 원자 농도는 5~10 atom%인 것이 바람직하며, 뱅크의 저면에 있어서의 불소 농도는 0~3 atom%인 것이 바람직하다. 불소 원자 농도는, X선 광전자 분광 분석 장치(XPS 또는 ESCA라고도 부름)로 측정될 수 있다.
이하, 뱅크의 두께 방향에 따라 불소 농도의 구배가 발생하는 메카니즘에 대해 설명한다.
표 1은 불소수지 함유 조성물의 막을 베이크 처리(가열 처리)함으로써 형성된 뱅크의 두께와 뱅크 윗면에 있어서의 불소 농도의 관계를 나타낸 그래프이다.
막두께(μm) 물 접촉각 아니솔 접촉각 불소 농도(atom%)
1 81.2° 45.5° 7.5
0.9 78.9° 43.0° 6.9
0.8 76.5° 40.6° 6.3
0.7 74.1° 38.2° 5.6
0.6 71.7° 35.7° 5.0
0.5 69.4° 33.3° 4.3
0.4 67.0° 30.8° 3.7
0.3 64.6° 28.4° 3.0
0.2 62.2° 25.9° 2.4
0.1 59.9° 23.5° 1.7
표 1에 표시된 것처럼, 뱅크가 두꺼워지면 두꺼워질수록 뱅크의 윗면에 있어서의 불소 농도는 높아지고 물접촉각 및 아니솔 접촉각 모두 커진다(습윤성이 낮아진다).
또, 위에서 설명한 바와 같이 뱅크의 형상이 순테이퍼 형상이면, 그 벽면에 있어서 뱅크의 두께에 구배가 발생한다. 즉, 도 1에 도시된 것처럼, 뱅크의 두께는, 3a, 3b, 3c의 순으로 작아진다.
상술한 바와 같이, 얇은 뱅크의 윗면의 불소 성분의 밀도가 낮아지고; 두꺼운 뱅크의 윗면의 불소 성분의 밀도가 높아진다. 따라서, 도 1에 표시된 순테이퍼 형상의 뱅크(3) 중, 3a로 표시된 개소(뱅크의 두께가 두껍다)에 있어서의 불소 농도는 상대적으로 높은 한편, 3c로 표시된 개소(뱅크의 두께가 얇다)에 있어서의 불소 농도는 상대적으로 낮아진다. 따라서, 뱅크(3)에 있어서의 불소 농도는 3a, 3b, 3c의 순으로 낮아진다. 도 1에 있어서, 1은 기판이며, 2는 전극이다.
이와 같이, 베이크 처리로 형성한 뱅크를 순테이퍼 형상으로 함으로써 뱅크의 두께 방향으로 불소 농도의 구배를 발생시킬 수 있다. 또, 뱅크의 두께 방향으로 불소 농도의 구배를 발생시킴으로써, 뱅크의 두께 방향에 따른 습윤성의 구배를 얻을 수 있다. 이에 의해, 습윤성이 낮은 뱅크 윗면(3a)이 뱅크에 의해 규정되는 기능층 재료가 새어나감을 억제한다는 뱅크 본래의 역할을 완수함과 동시에; 뱅크 벽면의 하부(3c)의 습윤성이 높기 때문에, 뱅크에 의해 규정되는 영역 전체에 즉 뱅크와 해당 영역의 접선까지의 기능층(정공 수송층, 중간층 또는 유기 EL층)이 확실하게 배치된다.
이와 같이, 베이크 처리한 불소수지의 뱅크의 형상을 순테이퍼 형상으로 하여 뱅크 하부의 습윤성을 뱅크 상부의 습윤성보다 높게 함으로써, 패터닝된 영역에 빈틈없이 균일한 두께를 가지는 기능층을 형성할 수 있다. 더욱이 순테이퍼 형상의 형상을 조정함으로써, 형성되는 층의 형상을 제어하는 것도 가능하다. 예를 들면, 테이퍼 각도를 조정함으로써, 뱅크에 의해 규정된 영역을 넘어 기능층이 새어나가는 것을 방지할 수 있다.
또 뱅크의 형상은, 순테이퍼 형상이면서 또 2개의 변곡점을 가지고 있어도 좋다(도 2 참조). 2개의 변곡점을 가지는 순테이퍼 형상으로 하면, 뱅크(3)의 하부의 아랫쪽의 각도가 완만하게 된다. 따라서, 기능층 재료(4)를 포함한 잉크를, 뱅크가 규정하는 영역에 도포하기 쉬워져, 규정된 영역 전면에 빠짐없이 도포할 수 있어 균일한 박막이 얻어진다. 도 2에 있어서, 1은 기판이며, 2는 전극이다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 유기 EL층상에 음극전극층을 가진다. 음극전극층의 재질은, 보텀 방출형인지 탑 방출형인지에 따라서 그 재질이 다르다. 탑 방출형일 경우에는 음극전극이 투명한 필요가 있으므로, ITO 전극이나 IZO 전극 등을 형성하는 것이 바람직하다. 유기 EL층과 음극전극층 사이에는 버퍼층 등이 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 보텀 방출형일 경우에는 음극전극이 투명한 필요는 없고 임의의 재질의 전극을 이용하면 된다.
본 발명의 유기 EL 소자에, 음극전극을 형성한 면에 커버재를 더 설치하여 봉지해도 좋다. 커버재에 의해 수분이나 산소의 침입을 억제한다.
본 발명의 유기 EL 소자는 전기절연성의 무기막(이하'무기 절연막'이라고 함)을 더 가지고 있어도 괜찮다. 무기 절연막은 전기절연성임은 물론이고, 습윤성이 높은 것도 바람직하다. 무기 절연막의 재질의 예에는 실리콘 옥사이드(SiO2)나 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 실리콘 옥시 나이트라이드(SiON) 등이 포함된다. 무기 절연막의 두께는 10 nm~200 nm인 것이 바람직하다.
무기 절연막은 뱅크로부터, 뱅크에 의해 규정된 영역까지 돌출되어 있는 것이 바람직하다(도 3 참조). 바람직하게는, 무기 절연막은 뱅크로부터 5~10μm 돌출되어 있다.
본 발명에서는 뱅크로부터 돌출된 무기 절연막상에 기능층(정공 수송층 또는 중간층) 재료를 포함한 용액을 도포한다. 습윤성이 높은 무기 절연막에 의해 용액은 뱅크에 의해 규정된 영역 전체에 균일하게 도포되어, 막두께가 균일한 기능층을 얻을 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는, 두께 방향으로 습윤성의 구배를 가지는 뱅크와 무기 절연막을 조합시킴으로써, 보다 균일한 두께를 가지는 기능층을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 유기 EL 소자는 뱅크로부터 돌출된 무기절연막(임의)을 가지는데, 무기 절연막의 배치 위치는, 정공 수송층의 재질에 따라 이하의 2 가지로 구별될 수 있다. 이하, 무기 절연막의 형상 및 배치 위치에 대해서 2 가지로 나누어 설명한다.
(1) 정공 수송층의 재질이 PEDOT-PSS일 경우(도 3 참조)
이 경우에 있어서의 무기 절연막은 정공 수송층의 저면에 접하도록 기판상에 배치된다(도 3 참조). 무기 절연막이 정공 수송층의 저면에 접하도록 형성됨으로써, PEDOT-PSS를 재료로 하는 정공 수송층의 막두께를 보다 균일하게 할 수 있다.
(2) 정공 수송층의 재질이 텅스텐 옥사이드 등의 산화물일 경우(도 4 참조)
이 경우에 무기 절연막은 중간층의 저면에 접하도록 형성된다(도 4 참조). 무기 절연막은, 중간층의 저면에 접하도록 형성된다면, 정공 수송층상에 배치되어도 되고(a), 기판상에 배치되어도 되고(b), 기판상이며 정공 수송층의 아래에 배치되어도 괜찮다(c). 무기 절연막이 중간층의 저면에 접하도록 형성됨으로써, 뱅크로 규정된 영역내에 중간층의 재료를 포함한 용액을 도포함으로써 형성되는 중간층의 막두께를 보다 균일하게 할 수가 있다. 또, 뱅크와 정공 수송층 사이에 무기 절연막이 배치됨으로써(도 4의 (a)), 뱅크와 산화물로 되어있는 정공 수송층과의 접착성이 높아진다.
2. 유기 EL 디스플레이 패널에 대해서
본 발명의 유기 EL 소자는 하나의 기판상에 매트릭스 형태로 복수개 배치되어 유기 EL 디스플레이 패널을 구성해도 괜찮다(도 5 참조).
본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널은, 기판, 양극전극, 음극전극, 및 양(兩)전극에 끼인 정공 수송층, 중간층 및 발광층을 가지는 유기 EL 소자를 가진다. 또, 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널은 뱅크를 가진다.
본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널은, 기본적으로 상술한 유기 EL 소자를 기판상에 매트릭스 형태로 배치한 구성을 가지지만, 양극전극, 뱅크, 정공 수송층, 중간층, 유기 EL층 및 음극전극은 이하의 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
양극전극
유기 EL 디스플레이 패널이 패시브 매트릭스형일 경우, 양극전극은 라인형태로 복수개 형성된다. 라인형태의 양극전극은 서로 평행한 것이 바람직하다. 유기 EL 디스플레이 패널이 액티브 매트릭스형일 경우, 양극전극은 기판상에 매트릭스형태로(유기 EL 소자마다) 복수개 형성된다.
뱅크
뱅크는 기판상에 라인형태로 복수개 형성되어, 기판상에 라인형태의 영역을 규정한다(도 5 참조). 라인형태의 뱅크는 서로 평행한 것이 바람직하다. 또, 양극전극이 라인형태일 경우, 라인형태의 뱅크 라인의 방향과 양극전극의 라인의 방향은 직교하는 것이 바람직하다.
라인형태의 뱅크에 의해 규정된 하나의 라인형태의 영역내에는 1열로 늘어선 복수의 유기 EL 소자가 배치된다. 라인형태의 영역에는 기능층의 재료를 포함한 용액이 차례로 도포된다. 이하, 라인형태의 뱅크에 의해 규정되는 라인형태의 영역을 '도포영역'이라고 부른다.
정공 수송층
본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널에서 정공 수송층은 유기 EL 소자 마다 배치된다. 즉, 정공 수송층은 매트릭스 형태로 형성된다(도 6 참조). 또, 정공 수송층은 전술한 도포영역내에 형성된다.
중간층
중간층은 하나의 도포영역내의 복수의 유기 EL 소자에 걸쳐 배치된다. 즉 중간층은 도포영역내에 라인형태로 형성된다.
유기 EL층
유기 EL층은 하나의 도포영역내의 복수의 유기 EL 소자에 걸쳐 배치된다. 즉 유기 EL층은 도포영역내에 라인형태로 형성된다.
유기 EL 재료는 각 도포영역으로부터 원하는 색상(적(R), 녹(G), 청(B))이 발광되도록 적절히 선택된다. 예를 들면, 적 화소 근처에 녹 화소를 배치하고, 녹 화소 근처에 청 화소를 배치하고, 청 화소의 근처에 적 화소를 배치한다(도 5 참조).
음극전극
음극전극은, 각 도포영역에 배치된 유기 EL층상에 형성되어 있으면 좋지만, 통상은 도포영역에 라인형태로 형성된다(도 5 참조). 통상은, 서로 인접하는 도포영역에 형성된 음극전극끼리가 통전되지 않도록, 라인형태의 뱅크가 음극 세퍼레이터(separator)가 된다. 음극전극은, 도포영역 마다 분리되어 있지 않아도 좋은 경우가 있다. 즉, 액티브 매트릭스형과 같이 양극전극이 화소 전극 마다 독립적으로 제어되면, 화소 전극을 드라이브하는 TFT 소자가 독립하여 존재하므로 음극전극을 복수의 도포영역이 공유할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널은 뱅크로부터 도포영역내로 돌출된 무기 절연막을 가지고 있어도 괜찮다.
정공 수송층의 재질이 PEDOT-PSS일 경우, 무기 절연막은 정공 수송층의 저면에 접하도록 배치된다. 또, 정공 수송층의 재질이 텅스텐 옥사이드 등의 산화물일 경우, 무기 절연막은 중간층의 저면에 접하도록 배치된다.
본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널은 도포영역내에 화소 영역을 규정하는 제2의 뱅크를 가지고 있어도 괜찮다(도 7 참조). 여기서 화소 영역이란 1개의 유기 EL 소자에 있어서의 개구부를 의미한다. 제2 뱅크의 기판으로부터의 높이는 라인형태의 뱅크의 기판으로부터의 높이와 동일해도 좋지만, 라인형태의 뱅크의 기판으로부터의 높이보다 낮은 것이 바람직하다. 제2 뱅크의 기판으로부터의 높이는, 0.1~0.5μm인 것이 바람직하다.
제2 뱅크의 재질은 절연성이면 특별히 한정되지 않지만, 절연성 수지인 것이 바람직하다. 또 제2 뱅크의 재질은 불소수지를 포함해도 좋고 포함하지 않아도 좋다. 따라서 제2 뱅크의 재질은 비불소계 수지(비불소계 폴리이미드 수지나 비불소계 폴리 아크릴 수지 등)일 수 있다.
화소 영역을 규정하는 제2 뱅크에는, 인접하는 화소 영역끼리를 연통하는 홈이 설치되어 있다(도 7 참조). 홈의 폭은 10~30μm, 보다 바람직하게는 18~22μm인 것이 바람직하다.
제2 뱅크는 정공 수송층의 재질에 따라 배치 위치 및 기능이 다르다. 이하, 제2 뱅크의 배치 위치를, 정공 수송층의 재질이 PEDOT-PSS인 경우와 텅스텐 옥사이드 등의 산화물인 경우로 나누어 설명한다.
(1) 정공 수송층의 재질이 PEDOT-PSS인 경우.
정공 수송층의 재질이 PEDOT-PSS인 경우, 제2 뱅크는 정공 수송층의 영역을 규정한다. 즉 정공 수송층의 재질이 PEDOT-PSS인 경우, 제2 뱅크는 PEDOT-PSS를 포함한 용액이 도포영역에 도포될 때에 용액이 인접하는 화소 영역으로 침입하는 것을 방지하여 정공 수송층을 매트릭스 형태로 규정하는 기능을 가진다.
(2) 정공 수송층의 재질이 텅스텐 옥사이드 등의 산화물인 경우.
정공 수송층의 재질이 산화물인 경우, 제2 뱅크는 중간층 및 유기 EL층의 영역을 규정한다. 이 경우, 제2 뱅크는 수율을 향상시키는 기능을 가진다.
본 발명의 유기 EL 디스플레이의 제조 과정에서는, 중간층 또는 유기 EL층의 형성전에 도포영역 내에 먼지가 부착하는 수가 있다. 후술하는 바와 같이, 중간층 및 유기 EL층은 재료를 도포함으로써 형성되기 때문에, 먼지가 부착된 도포영역내에 중간층 또는 유기 EL층의 재료를 도포하면, 도포된 재료는 먼지에 흡인되어 도포영역내에 중간층 또는 유기 EL층이 형성되지 않는 영역이 발생한다.
한편, 도포영역내에 복수의 화소 영역을 규정하는 제2 뱅크가 배치되어 있을 경우, 도포된 중간층 또는 유기 EL층의 재료가 먼지에 흡인되는 것을 제2 뱅크가 차단한다. 이에 의해, 비록 도포영역내에 먼지가 부착되어 있었다 하더라도, 도포영역내에 중간층 또는 유기 EL층이 형성되지 않는 영역이 발생하기 어렵게 된다. 따라서, 중간층 및 유기 EL층을 규정하는 제2 뱅크는 수율의 향상에 기여한다.
또, 제2 뱅크에 의해 화소간의 전기적인 크로스토크가 억제될 수 있다. 또, 제2 뱅크에 화소 영역끼리를 연통하는 홈이 설치되어 있음으로써, 화소 영역 사이를 중간층 또는 유기 EL층의 재료를 포함한 용액이 이동할 수 있어, 형성되는 중간층 또는 유기 EL층의 두께가 도포영역내에 있어 평준화된다.
3. 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법에 대해서
본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한 임의의 방법으로 제조될 수 있다. 또, 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널은 정공 수송층의 재질에 따라 제조 방법을 달리하는 것이 바람직하다.
이하, 정공 수송층이 PEDOT-PSS인 경우와 텅스텐 옥사이드 등의 산화물인 경우로 나누어 설명한다.
(1) 정공 수송층의 재질이 PEDOT-PSS인 경우.
정공 수송층이 PEDOT-PSS인 경우, 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법은, 1)기판상에 양극전극을 형성하는 스텝, 2)기판상에 라인형태의 불소수지를 포함한 뱅크를 상기 양극전극이 노출하도록 형성하여, 라인형태의 영역(도포영역)을 규정하는 스텝, 3)상기 기판상에 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성하는 스텝, 4)도포영역내에 라인형태의 중간층을 형성하는 스텝, 5)도포영역내에 라인형태의 유기 EL층을 형성하는 스텝, 6)유기 EL층상에 음극전극을 형성하는 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
본 제조 방법은, 1)스텝과 2)스텝 사이에, 무기 절연막을 형성하는 스텝을 더 가지고 있어도 괜찮다. 무기 절연막은 예를 들면, 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법에 의해 형성된다.
1)스텝에 있어서, 양극전극은, 기판에 도전체 박막을 성막하고 포토리소그래피 가공 또는 에칭 가공에 의해 패터닝하는 등 하여 형성하면 되는데, 특별히 그 방법은 한정되지 않는다.
2)스텝에 대해, 라인형태의 뱅크는 포토리소그래피 기술 또는 인쇄 기술을 이용하여 형성된다.
포토리소그래피 기술을 이용하여 불소수지를 포함한 뱅크를 형성할 경우에는, a)양극전극이 형성된 기판에 불소수지를 포함한 감광성 수지 조성물의 막을 형성하는 스텝, b)상기 막을 노광 및 현상하여 상기 양극전극의 일부 또는 전부를 노출시키는 스텝을 포함한다.
양극전극이 형성된 기판면에 불소수지를 포함한 감광성 수지 조성물의 막을 형성하려면, 예를 들면, 수지 조성물을 스핀 코팅, 다이 코팅, 슬릿 코팅 등의 수법을 이용하여, 수지 조성물로 되어있는 막을 형성하고; 형성된 막을 건조시키면 된다. 건조 조건은 특히 한정되지 않지만, 80℃에서 2~3분간 방치하면 된다.
불소수지를 포함한 감광성 수지 조성물의 막을 노광하고 현상함으로써, 라인형태의 영역(도포영역)을 규정하고 양극전극이 노출된다. 현상 후의 막의 벽면 형상은, 상술한 바와 같이, 도 1이나 도 2에 도시된 바와 같은 순테이퍼 형상으로 하는 것이 바람직하다. 벽면의 형상은 노광이나 현상의 조건을 적절하게 설정하여 제어할 수 있다.
현상 후의 막을 베이크 처리한다. 베이크 처리에 의해 막에 포함된 불소수지의 불소 성분을 막 표면으로 부상시키는 것이 가능하다고 생각된다. 베이크 처리의 조건은, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 온도는 약 200℃ 이상이며, 시간은 약 1시간이다. 그에 의해, 원하는 습윤성의 표면을 가지는 뱅크가 형성된다. 전술한 바와 같이, 벽면의 형상이 순테이퍼 형상으로 되어 있으면, 벽면의 습윤성을 뱅크의 높이에 따라 변화시킬 수 있다.
한편, 인쇄 기술을 이용하여 소정 패턴의 불소수지를 포함한 수지막을 형성할 경우에는, 요판(凹版) 인쇄나 철판(凸版) 인쇄 등의 방법으로 인쇄하면 좋다.
또 본 제조 방법의 예에서는, 2)스텝에서 제2 뱅크를 형성해도 좋다. 본 제조 방법에서 제2 뱅크는 정공 수송층을 규정한다. 또, 제2 뱅크를 대신하여 발수성의 자기 조직화막(self assembly monolayer(SAM))을 형성해도 좋다. 이러한 자기 조직화막의 재질의 예로는 실란 커플링제 등이 포함된다. 자기 조직화막은 제2 뱅크와 마찬가지로 화소 영역을 규정하는 것이 바람직하다. 또 자기 조직화막은 무기 절연막상에 배치되는 것이 바람직하다. 자기 조직화막을 형성할 경우도 화소 영역끼리는 연통하고 있는 것이 바람직하다.
뱅크 형성 후, 도포영역내의 기판이나 양극전극 표면을 오존수로 세정해도 좋다. 오존수에 의한 세정 순서는 특히 한정되지 않지만, 오존수의 농도는 약 0.02~20 ppm이면 좋다. 보다 구체적으로는, 도포영역에 오존수를 적하하고 기판을 회전(약 10 rpm)시킨다. 약 2분간 회전시킨 후, 회전하는 채로 물을 적하하고, 다시 이소프로필 알코올 등을 적하하여 세정한다.
오존수에 의한 세정에 의해, 베이크 처리된 뱅크 표면을 손상시키지 않고, 기판이나 양극전극 표면에 부착한 뱅크 성분을 적절하게 제거할 수 있다. 한편, 종래는 도포영역에 자외선이나 플라즈마(예를 들면, 산소 플라즈마)를 조사하여 그 습윤성을 높였지만, 자외선이나 플라즈마 조사에 의하면, 베이크 처리된 뱅크 표면을 손상시키기 쉽고, 표면에 편재된 불소수지의 불소 성분이 제거되어 버린다 것을 알게되었다. 따라서, 본 발명에서는 자외선이나 플라즈마 조사는 행하지 않는 것이 바람직하다.
이와 같이, 오존수에 의한 세정에 의해, 도포영역의 기판 또는 양극전극 표면에는 뱅크 성분(즉 불소수지)이 거의 잔존하지 않게 된다. 뱅크 성분이 거의 잔존하지 않는다는 것은, 예를 들면 도포영역의 기판 또는 양극전극 표면에 있어서의 탄소 원자 농도가 20 atom% 이하, 바람직하게는 15 atom% 이하, 보다 바람직하게는 12 atom% 이하인 것을 의미한다. 또, 도포영역내의 기판 또는 양극전극 표면에 있어서의 불소 원자 농도가 5 atom% 이하인 것이 바람직하다. 기판 또는 양극전극 표면에 있어서의 탄소 원자 농도나 불소 원자 농도는, 적층된 기능층을 제거하여 기판 또는 양극전극 표면을 노출시키고 X선 광전자 분광 분석 장치(XPS 또는 ESCA)로 측정하면 된다.
3)스텝에서, 정공 수송층은 PEDOT-PSS를 포함한 용액을, 예를 들면 잉크젯법이나 다이 코팅법, 철판 인쇄법 등에 의해 도포하여 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성한다. 정공 수송층은 양극전극상에 형성된다. 또, 제2 뱅크가 형성되어 있을 경우, PEDOT-PSS를 포함한 용액을 제2 뱅크가 규정하는 화소 영역내에 도포함으로써 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성해도 좋다.
4)스텝에서 도포영역내에 라인형태의 중간층을 잉크젯법이나 다이코팅법, 철판(凸版) 인쇄법 등에 의해 형성한다.
5)스텝에서 도포영역내에 라인형태의 유기 EL 재료와 용매를 포함한 잉크를 코팅한다. 코팅은, 잉크젯, 디스펜서, 노즐 코팅, 요판 인쇄 또는 철판 인쇄 등의 방법을 이용하여 행하면 된다. 디스펜서에 의해 도포하는 경우는, 도포하는 라인의 시작단과 끝단에서 석백(suckback) 동작 등에 의해, 디스펜서로부터의 잉크의 토출을 제어하는 것이 바람직하다. 도포된 잉크의 두께(코팅막의 두께)는 약 1~10μm로 하면 좋다. 이어서 코팅막을 건조시킴으로써 유기 EL 재료를 포함하는 층이 형성된다.
6)스텝에서 유기 EL층상에 음극전극을 형성한다. 음극전극은 증착법에 의해 형성되면 좋다.
(2) 정공 수송층의 재질이 텅스텐 옥사이드 등의 산화물인 경우.
정공 수송층이 텅스텐 옥사이드 등의 산화물인 경우, 본 발명의 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법은, 1)기판상에 양극전극을 형성하는 스텝, 2)기판상에 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성하는 스텝, 3)기판상에 라인형태의 불소수지를 포함한 뱅크를, 상기 정공 수송층이 노출하도록 형성하여 도포영역을 규정하는 스텝, 4)도포영역내에 라인형태의 중간층을 형성하는 스텝, 5)도포영역내에 유기 EL층을 형성하는 스텝, 6)유기 EL층상에 음극전극을 형성하는 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
본 제조 방법은 2)스텝과 3)스텝 사이에 무기 절연막을 형성하는 스텝을 가지고 있어도 괜찮다.
본 제조 방법에 있어서, 기판면에 양극전극을 형성하는 스텝, 라인형태의 중간층 및 유기 EL층을 형성하는 스텝, 및 음극전극을 형성하는 스텝은, 상기 (1)의 제조 방법과 동일한 스텝이며 동일한 수단으로 행하면 좋다.
2)스텝에서, 기판상에 텅스텐 옥사이드 등의 산화물로 이루어지는 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성한다. 매트릭스 형태의 정공 수송층은, 스퍼터링법이나 가열 증착법에 의해 기판상에 텅스텐 옥사이드 등의 산화물로 이루어지는 층을 형성한 후에, 에칭 등에 의해 매트릭스 형태로 패터닝하면 좋다. 또 정공 수송층은 양극전극상에 형성된다.
3)스텝에서, 양극전극 및 정공 수송층이 형성된 기판상에 라인형태의 불소수지를 포함한 뱅크를 형성하여 정공 수송층을 노출시킨다. 뱅크의 형성 방법은 (1)의 제조 방법에서의 뱅크의 형성 방법과 동일해도 좋다.
또 라인형태의 불소수지를 포함한 뱅크를 형성함과 동시 또는 형성한 이후 제2 뱅크를 형성해도 좋다. 본 제조 방법에서 제2 뱅크는 중간층 및 유기 EL층의 영역을 규정한다. 또 제2 뱅크를 대신하여 자기 조직화막을 형성해도 좋다.
또, 뱅크 형성 후 노출된 정공 수송층을 오존수로 세정해도 괜찮다. 오존수에 의한 세정의 방법은, (1)의 제조 방법에서의 오존수에 의한 청정 방법과 동일해도 좋다.
오존수에 의한 세정에 의해, 도포영역의 기판 또는 정공 수송층 표면에는 뱅크 성분(즉 불소수지)이 거의 잔존하지 않게 된다. 뱅크 성분이 거의 잔존하지 않는다는 것은, 예를 들면 도포영역의 기판 또는 정공 수송층 표면에 있어서의 탄소 원자 농도가 20 atom% 이하, 바람직하게는 15 atom% 이하, 보다 바람직하게는 12 atom% 이하인 것을 의미한다. 또, 도포영역내의 기판 또는 정공 수송층 표면에 있어서의 불소 원자 농도가 5 atom% 이하인 것이 바람직하다. 기판 또는 정공 수송층 표면에 있어서의 탄소 원자 농도나 불소 원자 농도는, 적층된 기능층을 제거하여 기판 또는 정공 수송층 표면을 노출시키고 X선 광전자 분광 분석 장치(XPS 또는 ESCA)로 측정하면 된다.
4)스텝에서 라인형태의 도포영역내에 중간층을 형성하고, 5)스텝에서 라인형태의 도포영역내에 유기 EL층을 형성한다. 중간층 및 유기 EL층의 형성 방법은 (1)의 제조 방법에서의 중간층 및 유기 EL층의 형성 방법과 동일해도 좋다.
또, 제2 뱅크가 형성되어 있는 경우 중간층 및 유기 EL층의 형성 방법은, 중간층 및 유기 EL층의 재료를 포함한 용액을 제2 뱅크가 규정하는 화소 영역에 도포하는 스텝을 포함한다.
4. 유기 반도체 소자에 대해
본 발명의 유기 반도체 소자는, 기판, 소스 전극, 드레인 전극, 유기 반도체층을 가진다.
소스 전극과 드레인 전극은 갭을 두고 대향하여 배치될 수 있다. 소스 전극과 드레인 전극의 갭 거리는 통상 수 μm이다. 소스 전극 및 드레인 전극의 재질은 특히 제한되지 않으며 도전성 금속 또는 도전성 폴리머 등이다. 도전성 금속의 예로는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 금(Au), 및 이들의 합금 등이 포함된다. 소스 전극 및 드레인 전극은 서로 다른 종류의 금속의 다층 금속막이어도 괜찮다.
기판상의 소스 전극 및 드레인 전극과 양전극간을 접속하는 영역을, 유기 반도체 재료를 포함한 반도체층(채널)이 덮고 있다. 유기 반도체 재료의 예로는, 펜타센, 테트라센 및 프탈로시아닌계 화합물 등의 저분자계 유기 반도체 재료, 폴리티오펜이나 폴리페닐렌 비닐렌 등의 고분자계 유기 반도체 재료, 및 카본나노튜브 등이 포함된다. 본 발명의 유기 반도체 소자는 고분자계 유기 반도체 재료를 가지는 것이 바람직하다.
반도체층은, 고분자계 유기 반도체 재료를 뱅크에 의해 규정된 영역내에 도포함으로써 형성되는 것이 바람직하다.
반도체층을 규정하는 뱅크는, 유기 EL 소자와 마찬가지로 불소수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 반도체소자에 있어서의 뱅크의 재질은 유기 EL 소자에서의 뱅크의 재질과 동일해도 좋다. 또 뱅크는, 뱅크의 두께 방향에 따라 습윤성의 구배를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 뱅크 윗면의 습윤성이 낮고 뱅크 저면의 습윤성이 높은 것이 바람직하다.
뱅크의 두께 방향에 따른 습윤성의 구배는, 상술한 것처럼, 베이크 처리로 형성한 뱅크의 형상을 순테이퍼 형상으로 함으로써 얻을 수 있다.
이에 의해, 뱅크에 의해 규정된 영역내에 도포된 반도체층의 재료를 포함한 잉크는 뱅크 단부에까지 적절하게 도포될 수 있어, 균일한 두께를 가지는 반도체층을 얻을 수 있다. 이에 의해, 반도체층의 채널 특성을 개선할 수 있다.
또, 뱅크 형성 이후 반도체층의 형성 전에, 뱅크에 의해 규정된 영역으로 노출된 전극 및 기판을 오존수로 세정해도 괜찮다. 오존수에 의한 세정 방법은, 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법에서의 오존수에 의한 세정 방법과 동일해도 좋다. 오존수에 의한 세정에 의해 보다 청정한 전극 표면상에 반도체층을 형성할 수 있다.
본 발명의 유기 반도체는, 유기 반도체층인 채널을 제어하는 게이트 전극이 배치되어 있다. 게이트 전극은 백 게이트 전극이어도 되고, 탑 게이트 전극이어도 되며, 다른 타입의 게이트 전극이어도 좋다. 유기 반도체 소자라면 유기 반도체층을 보호하는 오버코팅층을 더 배치해도 좋다.
[실시형태 1]
실시형태 1에서는 본 발명의 유기 EL 소자에 대해 설명한다.
도 2에는 본 발명의 유기 EL 소자의 예가 도시된다. 도 2에 나타난 유기 EL 소자는, 기판(1), 양극전극(2), 뱅크(3), 정공 수송층(4), 중간층(5), 유기 EL층(6) 및 음극전극(7)을 가진다.
상술한 것처럼, 유기 EL 소자를 보텀극(2)의 재질을 투명하게 하는 것이 바람직하고; 탑 방출형으로 할 때는 음극전극(7)의 재질을 투명하게 하고, 양극전극(2)의 재질을 광반사성이 높은 재질로 하는 것이 바람직하다.
또 양극전극(2)의 정공 수송층(4)과 접하는 면의 일함수는, 5.1~5.5 eV로 제어되는 것이 바람직하다. 정공을 주입하기 쉽게 하기 위해서이다. 금속인 양극전극의 일함수란, 전극의 표면으로부터 그 바깥으로 1개의 전자를 추출하는데 필요한 최소 에너지를 의미한다.
정공 수송층(4), 중간층(5) 및 유기 EL층(6)은, 고분자계의 유기 재료로 되어있는 것이 바람직하다. 어느 층도 도포법에 의해 형성하는 것이 바람직하기 때문이다.
뱅크(3)는 불소수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 뱅크(3)의 색은 특히 한정되지 않지만 흑색이어도 좋다. 발광층으로부터 방출되는 빛과의 콘트라스트가 높은 색(예를 들면 흑색)의 뱅크로 하면 휘도를 높일 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼 뱅크(3)는 그 벽면이 순테이퍼 형상으로 되어 있으므로, 상술한 바와 같이, 뱅크 하부의 습윤성이 높은 반면 뱅크 상부의 습윤성이 낮다. 더욱이 뱅크(3)는 그 벽면이 순테이퍼 형상이며, 2개의 변곡점을 가지고 있다. 즉 뱅크(3)의 양극전극(2)에 대한 접촉각도가 완만하다. 따라서, 특히 정공 수송층(4)을 도포법으로 제작하려고 할 때, 뱅크 단부에까지 정공 주입 재료를 포함한 잉크를 적절히 도포할 수 있어, 한층 더 균일한 두께를 가지는 층이 되기 쉽다. 따라서, 발광층의 전면(全面)으로부터 발광하기가 쉬워지고 개구율이 높아진다.
[실시형태 2]
실시형태 2에서는 액티브 매트릭스형의 유기 EL 디스플레이 패널에 대해 설명한다. 또 본 실시형태에서는 정공 수송층의 재질은 PEDOT-PSS이다.
도 5는 액티브 매트릭스형의 유기 EL 디스플레이 패널의 평면도이다. 도 5에 나타난 패널에는 라인형태로 형성된 복수 라인의 뱅크(3)가 배치되어 있다. 뱅크(3)는 도포영역(10)을 규정하고 있다. 도포영역(10)은 적색광을 발광하는 도포영역(10R); 녹색광을 발광하는 도포영역(10G); 청색광을 발광하는 도포영역(10B)으로 분류되어 순서대로 배치되어 있다. 도포영역(10)은 음극전극(7)으로 덮여 있다. 음극전극(7)은 뱅크(3)에 의해 도포영역(10)마다 분리되어 있다.
뱅크(3)는 불소수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 뱅크(3)의 색은 특히 한정되지 않지만 흑색이어도 좋다. 발광층으로부터 방출된 빛과의 콘트라스트가 높은 색(예를 들면 흑색)의 뱅크로 하면 휘도를 높일 수가 있다. 또 도시되어 있지는 않지만, 뱅크의 형상은 순테이퍼 형상인 것이 바람직하다.
도 6은 음극전극, 유기 EL층 및 중간층을 제거한 본 실시형태의 액티브 매트릭스형의 유기 EL 디스플레이 패널의 평면도이다. 도 6에 도시된 것처럼, 제2의 뱅크(3')에 의해 규정된 화소 영역(11)내에 정공 수송층(4)이 배치된다.
그 결과, 정공 수송층(4)은 기판(1)상에 매트릭스 형태로 배치된다. 또 제2 뱅크(3')는 화소 영역(11)끼리를 연통하는 홈을 가진다.
도 7a에는, 도 5에 도시된 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이 패널의 선A-A에 따른 단면도가 도시된다. 도 7b에는, 도 5에 표시된 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이 패널의 선B-B에 따른 단면도가 도시된다.
도 7a에 도시된 것처럼 정공 수송층(4)의 저면에 접하도록 무기 절연막(8)이 배치되어 있다. 무기 절연막(8)에 의해, 정공 수송층(4)을 PEDOT-PSS를 화소 영역(11)에 도포함으로써 형성할 경우, 정공 수송층(4)의 막두께가 보다 균일화된다.
도 7b에 도시된 것처럼, 정공 수송층(4)은 양극전극(2)을 덮도록 각 양극전극(2)상에 독립적으로 배치된다. 한편, 중간층(5) 및 유기 EL층(6)은 도포영역(10)내의 복수의 유기 EL 소자에 걸쳐 배치된다.
[실시형태 3]
실시형태 2에서는 정공 수송층의 재질이 PEDOT-PSS인 유기 EL 디스플레이 패널에 대해 설명했다. 실시형태 3에서는, 정공 수송층의 재질이 텅스텐 옥사이드 등의 산화물인 유기 EL 디스플레이 패널에 대해 설명한다.
본 실시형태의 유기 EL 디스플레이 패널의 평면도는, 실시형태 2의 유기 EL 디스플레이 패널의 평면도와 동일하다. 따라서, 도 5는 본 실시형태의 평면도이기도 하다.
도 8a에는, 도 5에 나타난 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이 패널의 선A-A에 따른 단면도가 도시된다. 도 8b에는, 도 5에 표시된 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이 패널의 선B-B에 따른 단면도가 도시된다.
도 8a 및 도 8b에 표시된 것처럼, 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이 패널은 무기 절연막(8)의 배치 위치 이외는 실시형태 2의 유기 EL 디스플레이 패널과 동일하다. 따라서, 실시형태 2의 유기 EL 디스플레이 패널과 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이며 설명을 생략한다.
도 8a에 도시된 것처럼, 본 실시형태의 유기 EL 디스플레이 패널에서 무기 절연막(8)은 중간층(5)의 저면에 접하도록 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 정공 수송층의 재질이 텅스텐 옥사이드 등의 산화물이기 때문에, 정공 수송층은 도포법으로 형성되지 않는다. 따라서, 본 실시형태에서 무기 절연막(8)은 도포법으로 형성되는 중간층(5)의 막두께를 균일하게 하는 역할을 맡는다.
[실시형태 4]
실시형태 4에서는 유기 반도체 소자에 대해 설명한다.
도 9에는 본 발명의 유기 반도체 소자의 예가 도시된다. 도 9에 도시된 유기 반도체 소자는 이른바 '백 게이트형'의 박막 트랜지스터이며, 기판(21), 백 게이트 전극(22), 소스 전극(23), 드레인 전극(24), 뱅크(25), 유기 반도체층(26), 오버코팅층(27)을 가진다. 물론, 본 발명의 유기 반도체 소자는 탑 게이트식이어도 상관없다.
뱅크(25)는 불소수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 2와 마찬가지로, 도 9에 도시된 뱅크(25)는 그 벽면이 순테이퍼 형상으로 되어 있으므로, 뱅크 하부의 습윤성이 높은 반면 뱅크 상부의 습윤성이 낮다. 더욱이 뱅크(25)는 그 벽면이 순테이퍼 형상이며, 2개의 변곡점을 가지고 있다. 즉 뱅크(25)의 소스 전극(23)이나 드레인 전극(24)에 대한 접촉각도가 완만하다.
따라서, 유기 반도체층(26)을 도포법으로 제작하려고 할 때에, 뱅크 단부에까지 유기 반도체 재료를 포함한 잉크를 적절히 도포할 수 있어, 더욱 균일한 두께를 가지는 층이 되기 쉬우며, 박막화도 가능하게 된다. 따라서, 유기 반도체층(26)의 채널 특성이 개선된다(이동도의 향상이나, ON/OFF비의 향상을 포함한다).
본 출원은, 2007년 5월 31 일에 출원한 특허출원 2007-145877에 기초하는 우선권을 주장한다. 해당 출원 명세서에 기재된 내용은, 모두 본원 명세서에 원용된다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 유기 기능성층의 기능을 적절하게 발휘시킨다. 즉, 기능성층의 두께를 일정하게 할 수 있는 한편, 뱅크 성분 등의 불순물에 의한 기능 저하가 억제되어 있다. 본 발명의 유기 디바이스는, 예를 들면, 유기 반도체 소자나, 유기 EL 소자 등으로서 이용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판상에 배치된 양극전극;
    상기 양극전극이 배치된 기판상에 배치되어 라인형태의 영역을 규정하는 라인형태의 뱅크;
    상기 기판상에 매트릭스 형태로 배치된 정공 수송층으로서, 상기 정공 수송층은 상기 라인형태의 영역내에 배치되고;
    상기 라인형태의 영역내에 배치된 라인형태의 중간층;
    상기 라인형태의 영역내에 배치된 라인형태의 유기 EL층; 및
    상기 유기 EL층상에 설치된 음극전극을 포함하는 유기 EL 디스플레이 패널로서,
    상기 뱅크는 불소수지를 포함하는 유기 EL 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송층의 재질은, 폴리에틸렌 디옥시티오펜을 포함하며,
    상기 라인형태의 뱅크로부터 상기 라인형태의 영역내로 돌출되어, 상기 정공 수송층의 저면에 접하는 절연성의 무기막을 더 가지는 유기 EL 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송층의 재질은, 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드 (MoOx), 바나듐 옥사이드(VOx), 또는 이들의 조합을 포함하며,
    상기 라인형태의 뱅크로부터 상기 라인형태의 영역내로 돌출되어, 상기 라인형태의 중간층의 저면에 접하는 절연성 무기막을 더 가지는 유기 EL 디스플레이 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송층의 재질은, 폴리에틸렌 디옥시티오펜을 포함하며,
    상기 라인형태의 영역내에 2 이상의 화소 영역을 규정하는 제2 뱅크를 더 가지며,
    상기 화소 영역은 정공 수송층을 규정하고,
    상기 제2 뱅크는 화소 영역끼리를 연통하는 홈을 가지며,
    상기 제2 뱅크의 기판으로부터의 높이는, 상기 라인형태의 뱅크의 기판으로부터의 높이보다 낮은 유기 EL 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송층의 재질은, 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 바나듐 옥사이드(VOx), 또는 이들의 조합을 포함하며,
    상기 라인형태의 영역내에 2 이상의 화소 영역을 규정하는 제2 뱅크를 더 가지며,
    상기 화소 영역은 중간층 및 유기 EL층을 규정하고,
    상기 제2 뱅크는 화소 영역끼리를 연통하는 홈을 가지며,
    상기 제2 뱅크의 기판으로부터의 높이는, 상기 라인형태의 뱅크의 기판으로부터의 높이보다 낮은 유기 EL 디스플레이 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 뱅크는 상기 뱅크의 두께 방향에 따라 불소 농도의 구배를 가지며,
    상기 뱅크의 정점에 있어서의 불소 농도는 상기 뱅크의 저면에 있어서의 불소 농도보다 높은 유기 EL 디스플레이 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 뱅크의 정점에 있어서의 불소 농도는 5~10 atom%이며, 상기 수지 뱅크의 저면에 있어서의 불소 농도는 0~3 atom%인 유기 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 뱅크는 순테이퍼 형상인 유기 EL 디스플레이 패널.
  9. 기판상에 양극전극을 형성하는 스텝;
    기판상에 라인형태의 불소수지를 포함한 뱅크를, 상기 양극전극이 노출하도록 형성하여 라인형태의 영역을 규정하는 스텝;
    상기 기판상에 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성하는 스텝;
    상기 라인형태의 영역내에 라인형태의 중간층을 형성하는 스텝;
    상기 라인형태의 영역내에, 유기 EL 재료와 용매를 포함한 잉크를 잉크젯, 디스펜서, 노즐 코팅, 요판(凹版) 인쇄 또는 철판(凸版) 인쇄에 의해 라인형태로 코팅하여 라인형태의 유기 EL층을 형성하는 스텝; 및
    상기 유기 EL층 상에 음극전극을 형성하는 스텝을 포함하는 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법으로서,
    상기 정공 수송층의 재질은 폴리에틸렌 디옥시티오펜을 포함하는, 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판상에 라인형태의 불소수지를 포함하는 뱅크의 형성은,
    기판상에 불소수지를 포함하는 감광성 수지 조성물의 막을 형성하는 스텝;
    상기 불소수지를 포함하는 감광성 수지 조성물의 막을 노광 및 현상하여, 상기 양극전극의 일부 또는 전부를 노출시키는 스텝; 및
    상기 불소수지를 포함하는 감광성 수지 조성물의 막을 베이크하는 스텝을 포함하는 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 노출된 양극전극을 오존수로 세정하는 스텝을 더 포함하는 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 라인형태의 영역내에 2 이상의 화소 영역을 규정하고, 상기 화소 영역끼리를 연통하는 홈을 가지는 제2 뱅크를 형성하는 스텝을 더 포함하며,
    상기 제2 뱅크의 기판으로부터의 높이는, 상기 라인형태의 뱅크의 기판으로부터의 높이보다 낮고,
    상기 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성하는 스텝은,
    상기 화소 영역내에 폴리에틸렌 디옥시티오펜을 포함하는 용액을 도포하는 스텝을 포함하는 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 라인형태의 영역내에 2 이상의 화소 영역을 규정하는 자기 조직화막을 형성하는 스텝을 더 포함하며,
    상기 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성하는 스텝은,
    상기 화소 영역내에 폴리에틸렌 디옥시티오펜을 포함하는 용액을 도포하는 스텝을 포함하는 제조 방법.
  14. 기판상에 양극전극을 형성하는 스텝;
    상기 기판상에 매트릭스 형태의 정공 수송층을 형성하는 스텝;
    기판상에 라인형태의 불소수지를 포함한 뱅크를, 상기 정공 수송층이 노출하도록 형성하여 라인형태의 영역을 규정하는 스텝;
    상기 라인형태의 영역내에 라인형태의 중간층을 형성하는 스텝;
    상기 라인형태의 영역내에, 유기 EL 재료와 용매를 포함한 잉크를 잉크젯, 디스펜서, 노즐 코팅, 요판 인쇄 또는 철판 인쇄에 의해 라인형태로 코팅하여 라인형태의 유기 EL층을 형성하는 스텝; 및
    상기 유기 EL층상에 음극전극을 형성하는 스텝을 포함하는 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법으로서,
    상기 정공 수송층의 재질은, 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 바나듐 옥사이드(VOx), 또는 이들의 조합을 포함하는, 유기 EL 디스플레이 패널의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판상에 라인형태의 불소수지를 포함하는 뱅크의 형성은,
    기판상에 불소수지를 포함하는 감광성 수지 조성물의 막을 형성하는 스텝;
    상기 불소수지를 포함하는 감광성 수지 조성물의 막을 노광 및 현상하여, 상기 정공 수송층의 일부 또는 전부를 노출시키는 스텝; 및
    상기 불소수지를 포함하는 감광성 수지 조성물의 막을 베이크하는 스텝을 포함하는 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 노출된 정공 수송층을 오존수로 세정하는 스텝을 더 포함하는 제조 방 법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 라인형태의 영역내에 2 이상의 화소 영역을 규정하고, 상기 화소 영역끼리를 연통하는 홈을 가지는 제2 뱅크를 형성하는 스텝을 더 포함하며,
    상기 제2 뱅크의 기판으로부터의 높이는, 상기 라인형태의 뱅크의 기판으로부터의 높이보다 낮으며,
    상기 중간층을 형성하는 스텝은, 상기 중간층의 재료를 포함하는 용액을 상기 화소 영역내에 도포하는 스텝을 포함하며,
    상기 유기 EL층을 형성하는 스텝은, 유기 EL 재료와 용매를 포함하는 잉크를 상기 화소 영역내에 도포하는 스텝을 포함하는 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 라인형태의 영역내에 2 이상의 화소 영역을 규정하는 자기 조직화막을 형성하는 스텝을 더 포함하며,
    상기 중간층을 형성하는 스텝은, 상기 중간층의 재료를 포함하는 용액을 상기 화소 영역내에 도포하는 스텝을 포함하며,
    상기 유기 EL층을 형성하는 스텝은, 유기 EL 재료와 용매를 포함하는 잉크를 상기 화소 영역내에 도포하는 스텝을 포함하는 제조 방법.
  19. 기판, 상기 기판상에 형성된 양극전극, 상기 양극전극상에 형성된 유기 EL층, 및 상기 유기 EL층의 영역을 규정하는 뱅크를 가지는 유기 EL 소자로서,
    상기 뱅크는 불소수지를 포함하며, 상기 뱅크의 두께 방향에 따라 불소 농도의 구배를 가지며, 상기 뱅크의 정점에 있어서의 불소 농도는 상기 뱅크의 저면에 있어서의 불소 농도보다 높은 유기 EL 소자.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 뱅크의 정점에 있어서의 불소 농도는 5~10 atom%이며, 상기 수지 뱅크의 저면에 있어서의 불소 농도는 0~3 atom%인 유기 EL 소자.
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