KR20100109867A - 유기 일렉트로 루미네센스 장치 - Google Patents

유기 일렉트로 루미네센스 장치 Download PDF

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KR20100109867A
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light emitting
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KR1020100029141A
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타케후미 후카가와
다이스케 니시오카
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 내습(耐濕) 성능을 향상시킬 뿐 아니라 협소한 프레임부(frame portion)화가 가능한 구조를 갖는 유기 EL 장치를 제공한다.
(해결 수단) 유기 일렉트로 루미네센스 장치는, 기판 상에, 복수의 제1 전극(52)과, 제1 전극(52)의 형성 위치에 대응하는 복수의 개구부(opening; 48a)를 갖는 격벽 구조체(48)와, 복수의 개구부(48a)의 각각에 배치되는 유기 발광층(42)과, 격벽 구조체(48) 및 유기 발광층(42)을 덮는 제2 전극(54)과, 제2 전극(54)을 덮는 봉지막 혹은 봉지 부재를 구비하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치로서, 제2 전극(54)은 분리된 제1 영역(54a)과 제2 영역(54b)를 포함하고, 제1 영역(54a)은 격벽 구조체(48)의 단연부(the outer portion from the edge; 48b)를 제외한 격벽 구조체(48) 및 유기 발광층(42)을 덮고, 제2 영역(54b)은 격벽 구조체(48)의 단연부(48b) 및 격벽 구조체(48)의 외주부(external region; 48c)의 적어도 일부를 덮는다.

Description

유기 일렉트로 루미네센스 장치{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은, 유기 일렉트로 루미네센스(Electro―Luminescence: 이하, EL이라고 간략하게 표기함) 장치에 관한 것이다.
종래의 유기 EL 장치는, 한 쌍의 전극간에 유기 발광층(유기 재료로 이루어지는 발광층)을 갖는 적층체로 이루어지는 유기 EL 소자가, 유리 기판 등의 기판 상에 형성된 것이다. 이 유기 EL 장치의 봉지(sealing) 방법으로서는, 적층체의 위에 에폭시계의 접착제를 도포하고, 그 위에 유리판을 올린 후, 접착제를 경화시켜, 그 접착제를 봉지층으로서 형성하는 방법을 들 수 있다.
통상, 화소 격벽층의 전체 면을 덮도록 무기막의 봉지막을 설치하고 있다. 통상, 무기 봉지막은 스퍼터링법이나 CVD법에 의해 성막하고 있다. 이 무기 봉지막은 내습성을 높이기 위해 치밀해야 하고 그리고 어느 정도의 막두께가 필요해진다. 그러나, 이러한 성질의 막을 제작하고자 하면 막 자신의 내부 응력에 의해, 화소 격벽층 단부(end)에서 크랙(crack)을 일으켜, 수분 침입을 일으켜 버린다. 또한, 화소 격벽층은 프로세스의 용이함 등의 관계상, 감광성 알칼리 등의 수지막을 이용하는 것이 일반적이다. 그 때문에, 무기 봉지막 크랙부로부터 침입하는 수분이 화소 격벽층으로 확산하여, 발광 에어리어(area)까지 도달해 버린다.
또한, 그 해결법으로서, 이 무기 봉지막의 위에 유기 완충층을 설치하고, 추가로 층 상에 무기 봉지막을 설치하는 구조를 제안하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본공개특허공보 2007―141750호
그러나, 이 구조에서는, 유기 완충층을 화소 격벽층보다 밖으로 내야 하고, 그리고 충분한 저(低)테이퍼 각도를 필요로 하며, 어느 정도의 크기를 가진 프레임부(frame portion)가 필요했다.
본 발명은, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현할 수 있다.
(적용예 1) 기판 상에, 복수의 제1 전극과, 당해 제1 전극의 형성 위치에 대응하는 복수의 개구부를 갖는 격벽 구조체와, 당해 복수의 개구부의 각각에 배치되는 유기 발광층과, 상기 격벽 구조체 및 상기 유기 발광층을 덮는 제2 전극과, 당해 제2 전극을 덮는 봉지막 혹은 봉지 부재를 구비하는 유기 EL 장치로서, 상기 제2 전극은 분리된 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 격벽 구조체의 단연부(the outer portion from the edge)를 제외하는 당해 격벽 구조체 및 상기 유기 발광층을 덮고, 상기 제2 영역은 상기 격벽 구조체의 단연부 및 당해 격벽 구조체의 외주부(external region)의 적어도 일부를 덮는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치이다.
이에 따르면, 이 제2 전극을 격벽 구조체의 단연부보다 외측으로 배치함으로써, 봉지막 혹은 봉지 부재의 크랙부로부터 침입해 오는 수분을 제2 전극에서 흡착하여, 격벽 구조체로의 침입을 지연시킨다. 또한, 제2 전극의 막두께는 통상 수십 ㎚이기 때문에, 프레임부의 폭에는 기여하지 않는 것이다. 이에 따라, 내습(耐濕) 성능을 향상시킨 데다 협소한 프레임부화(化)가 가능한 구조를 갖는 유기 EL 장치를 제공한다.
(적용예 2) 상기 유기 EL 장치로서, 상기 제2 전극은, 알칼리 토류 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치이다.
통상, 톱 이미션(top emission)형 유기 EL 소자에서는, 제2 전극으로서 마그네슘―은 합금 등의 알칼리 토류 금속을 이용한 합금을 사용하는 경우가 많다. 이 특징으로서, 충분한 전자 주입성과 저(低)저항, 고투과율을 갖는 재료이다. 또한, 알칼리 토류 금속 자체는 매우 산화되기 쉬운 재료로서 알려져 있다. 그 때문에, 보텀 이미션(bottom emission)형 유기 EL 소자에서는, 게터(getter)재로서 이용되는 경우도 많다(예를 들면, CaO, SrO, BaO 등). 또한, 이 알칼리 토류 금속을 이용한 제2 전극은 통상, 격벽 구조체와, 봉지막 혹은 봉지 부재와의 사이에 존재하고 있다.
이에 따르면, 제2 전극을 격벽 구조체의 단연부로부터 외측까지 배치함으로써, 봉지막 혹은 봉지 부재의 크랙부로부터 침입해 오는 수분을 알칼리 토류 금속인 제2 전극에서 흡착하여, 격벽 구조체로의 칩입을 지연시킨다. 이에 따라, 유기 EL 장치의 외부로부터 내부로의 수분이나 산소와 같은 산소 함유 물질의 이동을 매우 적합하게 억제하거나 방지할 수 있다. 그 결과, 발광 효율 등의 특성의 저하가 매우 적합하게 억제되거나 방지된 유기 발광층을 구비하는 유기 EL 장치가 된다.
(적용예 3) 상기 유기 EL 장치로서, 상기 제2 전극의 막두께는 1∼50㎚, 바람직하게는 10∼30㎚인 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치이다.
이에 따르면, 제2 전극을, 전자 주입성을 갖도록 하면서, 게터재로서 사용하기 위해서는, 제2 전극의 막두께는 적어도 1㎚가 필요하다. 한편, 제2 전극을 극단적으로 두껍게 형성하면 가시광의 투과율이 저하되어 유기 EL 장치의 표시 품질을 훼손할 우려가 있다. 따라서 이러한 구성이면, 게터재로서의 기능과, 표시 품질의 향상을 양립시킬 수 있다.
(적용예 4) 상기 유기 EL 장치로서, 상기 제2 전극의 상기 제1 영역은, 상기 제2 전극의 상기 제2 영역과 동(同) 층에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치이다.
이에 따르면, 게터재를 기판 상에 형성되는 제2 전극과 동 층으로 구성할 수 있고, 패터닝을 위한 마스크의 조정만으로 실현할 수 있어, 제조가 용이하고 접속도 용이하다. 예를 들면, 제2 전극을 ITO로 구성한 경우에는, 납땜 접합성도 양호하며, 또한 봉지부를 구성하는 봉지 수지와의 밀착성도 양호하다.
(적용예 5) 상기 유기 EL 장치로서, 상기 제2 전극의 상기 제2 영역은, 상기 기판면 내의 주연부(outer region) 전체에 걸쳐서 배치하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치이다.
이에 따르면, 주연부 전체에 형성되어 있기 때문에 탈산소/탈수 성능이 향상된다.
(적용예 6) 상기 유기 EL 장치로서, 상기 제2 전극의 상기 제2 영역은, 전기적으로 플로팅(floating) 상태인 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치이다.
이에 따르면, 격벽 구조체의 단연부의 외측으로 연장된 제2 영역의 제2 전극과, 격벽 구조체의 단연부를 제외한 격벽 구조체 및 유기 발광층을 덮는 제1 영역의 제2 전극으로 분리함으로써, 격벽 구조체의 단연부의 외측으로 연장된 제2 영역의 제2 전극을 전기적으로 플로팅 상태로 할 수 있다. 기판 단부에는 배선 등이 존재하고 있어, 제2 전극을 격벽 구조체의 단연부의 외측에 설치하면 제2 전극과 배선부가 전기적으로 쇼트(short)를 일으켜 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 제2 전극의 제1 영역과 제2 영역을 분리함으로써, 유기 발광층에 전계(electric field)를 걸어도 배선부와 쇼트를 일으키지 않는 형태로 할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 개략 단면도이다.
도 3은 도 2의 일부(A)를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4(a)∼(c)는 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 공정 단면도이다.
도 5(a)∼(c)는 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 공정 단면도이다.
도 6(a)∼(c)는 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 공정 단면도이다.
도 7(a), (b)는 도 5(c)에 나타낸 플라즈마 성막법에서 이용하는 마스크 부재의 평면도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 개략 단면도이다.
도 9는 도 8의 일부(B)를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 제3 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11은 제4 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 12는 제5 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 13은 제6 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 14는 제7 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 15는 제8 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
도면을 참조하면서 본 실시 형태를 설명한다. 또한, 이하의 각 도면에 있어서는, 각부의 치수의 비율을 실제의 것과는 적절히 다르게 하고 있다. 이하의 설명에 있어서, 「상」 및 「하」는 도면의 지면(紙面)을 기준으로 한 표현이며, 층의 「두께」는 단면도의 지면 상하 방향으로의 층의 길이를 의미한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로도이다. 유기 EL 장치(2)의 표시 영역(20)에는, 적색광을 발광하는 적색 유기 EL 소자(22R)와, 녹색광을 발광하는 녹색 유기 EL 소자(22G)와, 청색광을 발광하는 청색 유기 EL 소자(22B)의 3종류의 유기 EL 소자(22)가 규칙적으로 배치되어 있다. 이하, 발광색을 구별하지 않는 경우에는, 단순히 유기 EL 소자(22)라고 칭한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 상기 각 유기 EL 소자(22)는, 전기 광학 재료로서의 유기 EL 재료만이 다르다.
유기 EL 장치(2)는 유기 EL 소자(22)의 발광을 개별적으로 제어하여, 다수의 유기 EL 소자(22)를 포함하는 표시 영역(20)에 화상을 형성하는 액티브 매트릭스(active matrix)형의 장치이다. 표시 영역(20)에는, 복수의 주사선(24)과, 주사선(24)과 직교하는 복수의 신호선(26)과, 신호선(26)과 평행하게 연장되는 복수의 전원 공급선(28)이 형성되어 있다. 각각의 유기 EL 소자(22)는, 주사선(24), 신호선(26) 및, 전원 공급선(28)에 의해 둘러싸이는 사각형의 구획 내에 각각 형성되어 있다.
각각의 화소 영역에는, 주사선(24)을 통하여 주사 신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭용 TFT(Thin Film Transistor; 30)와, 스위칭용 TFT(30)를 통하여 신호선(26)으로부터 공급되는 화상 신호를 유지(hold)하는 유지 용량(32)과, 유지 용량(32)에 의해 유지된 화상 신호가 게이트 전극에 공급되는 구동용 TFT(34)와, 구동용 TFT(34)를 통하여 전원 공급선(28)으로부터 구동 전류가 흘러드는 유기 EL 소자(22)가 형성되어 있다. 유기 EL 소자(22)는 흐르는 전류의 크기에 따른 휘도로 발광한다.
표시 영역(20)의 주변에는, 주사선 구동 회로(36) 및 신호선 구동 회로(38)가 형성되어 있다. 주사선 구동 회로(36)는, 표시하지 않은 외부 회로로부터 공급되는 각종 신호에 따라, 주사선(24)에 주사 신호를 순차 공급한다. 신호선 구동 회로(38)는 신호선(26)에 화상 신호를 공급한다.
주사선(24)이 구동되어 스위칭용 TFT(30)가 온(on) 상태가 되면, 그 시점의 신호선(26)의 전위가 유지 용량(32)에서 유지되고, 유지 용량(32)의 상태에 따라 구동용 TFT(34)의 레벨이 정해진다. 그리고, 구동용 TFT(34)를 통하여 전원 공급선(28)으로부터 유기 EL 소자(22)로 구동 전류가 흐르고, 유기 EL 소자(22)는 구동 전류의 크기에 따라 발광한다. 개개의 유기 EL 소자(22)는 독립적으로 제어되며, 구동 전류의 크기에 따라 유기 EL 소자(22R, 22G, 22B)에 있어서의 적, 녹, 청의 발광 휘도를 조절함으로써 표시 영역(20)에 컬러 화상이 형성된다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)는, 후술할 고분자계 유기 EL 재료를 이용하는 풀 컬러 패널(full color panel)이다. 이 유기 EL 장치(2)는, 적색광을 발하는 유기 EL 소자, 녹색광을 발하는 유기 EL 소자 및, 청색광을 발하는 유기 EL 소자를 나란히 형성하여, 풀 컬러의 표시를 가능하게 하고 있다. 또한, 이 유기 EL 장치(2)는, 유기 EL 소자로부터의 빛이 기판과는 반대측으로부터 사출(emit)되는 톱 이미션형이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)의 개략 단면도이며, 도 3은 그 일부(A)를 확대하여 나타내는 단면도이다. 이 유기 EL 장치(2)는 평판 형상의 기판(40)을 구비한다. 기판(40)은 유리 또는 플라스틱으로 형성되고, 그 상면에는 복수의 유기 EL 소자(22)가 형성되어 있다. 유기 EL 소자(22)는, 후술할 고분자계 유기 EL 재료를 이용하여 형성된 유기 발광층(42)을 가지며, 발광시킬 타이밍에서 전류 공급을 받아 유기 발광층(42)을 발광시킨다. 유기 EL 소자(22)는 발광색에 의해 3종류로 분류된다. 기판(40) 상에서는 이들 3종류의 유기 EL 소자(22)가 규칙적으로 배열되어 있다.
기판(40) 상에는, 복수의 유기 EL 소자(22)에 1 대 1로 대응하는 복수의 구동용 TFT(34) 및 각종 배선(일부를 제외하고 도시 생략)이 형성되어 있다. 구동용 TFT(34)는, 전기 에너지 및 제어 신호를 받아 자신에 대응하는 유기 EL 소자(22)를 구동한다. 구체적으로는, 유기 EL 소자(22)에 전기 에너지를 공급한다. 또한, 기판(40) 상에는, 복수의 구동용 TFT(34)를 덮도록, 무기 절연층(44)이 형성되어 있다. 무기 절연층(44)은 복수의 구동용 TFT(34) 및 각종 배선을 절연하는 것으로, 예를 들면 규소 화합물로 형성되어 있다.
무기 절연층(44) 상에는, 친액성 뱅크층(lyophilic bank layer; 46)(격벽 구조체(48))이 예를 들면 막두께 50∼200㎚의 이산화 규소로 형성되어 있으며, 친액성 뱅크층(46) 상에는 발액성 뱅크층(lyophobic bank layer; 50)(격벽 구조체(48))이 예를 들면 막두께 1∼3㎛의 아크릴 수지 또는 폴리이미드로 형성되어 있다. 친액성 뱅크층(46) 및 발액성 뱅크층(50)은 양극(제1 전극)(52)의 형성 위치에 대응하는 복수의 개구부(48a)를 획정하여, 격벽 구조체(48)를 구성하고 있다. 무기 절연층(44) 및 격벽 구조체(48)는 오목부를 획정하고 있으며, 이 오목부의 저부(bottom)를 유기 EL 소자(22)가 점하고 있다. 유기 발광층(42)은 복수의 개구부(48a)의 각각에 배치되어 있다. 또한, 단색으로 이용하는 발광 장치 및 전자 기기의 경우는, 칠 구분(color division)이 필요하지 않기 때문에 발액성 뱅크층(50)을 제외한 구조로 하여, 유기 발광층(42)을 양극(52)과 친액성 뱅크층(46)에 걸쳐서 스핀 코팅이나 슬릿 코팅 등에 의해 형성해도 좋다.
유기 EL 소자(22)는, 유기 발광층(42)을 사이에 끼우는 양극(52) 및 공통 음극층(제2 전극; 54)을 갖는다. 양극(52) 및 공통 음극층(54)은 유기 발광층(42)에 정공(hole) 및 전자를 주입하기 위한 전극으로서, 공급된 전기 에너지에 의해 전계를 발생시킨다. 양극(52)은 무기 절연층(44) 상에 예를 들면 워크 함수가 5eV 이상인 정공 주입성이 높은 ITO 등으로 형성된 전극으로서, 상기의 배선에 의해, 대응하는 구동용 TFT(34)에 접속되어 있다. 공통 음극층(54)은, 콘택트 영역(21)에 있어서, 공통 음극용 배선(35)에 전기적으로 접속되어 있다.
공통 음극층(54)은 알칼리 토류 금속을 이용한 합금으로 형성되어 있다. 예를 들면, 막두께 1∼50㎚, 바람직하게는 10∼30㎚의 마그네슘―은 합금으로 형성되어 있다. 이에 따라, 공통 음극층(54)을 격벽 구조체(48)의 단연부(48b)로부터 외측까지 배치함으로써, 음극 보호층(56), 유기 완충층(58) 및, 가스 배리어층(gas barrier layer; 60)의 크랙부로부터 침입해 오는 수분을 알칼리 토류 금속인 공통 음극층(54)에서 흡착하여, 격벽 구조체(48)로의 침입을 지연시킨다. 또한, 유기 EL 장치(2)의 외부로부터 내부로의 수분이나 산소와 같은 산소 함유 물질의 이동을 매우 적합하게 억제하거나 방지할 수 있다. 그 결과, 발광 효율 등의 특성의 저하가 매우 적합하게 억제되거나 방지된다. 또한, 공통 음극층(54)을, 전자 주입성을 갖도록 하면서, 게터재로서 사용하기 위해서는, 공통 음극층(54)의 막두께는 적어도 1㎚가 필요하다. 한편, 공통 음극층(54)을 극단적으로 두껍게 형성하면 가시광의 투과율이 저하되어 유기 EL 장치(2)의 표시 품질을 훼손할 우려가 있다. 따라서 이러한 구성이면, 게터재로서의 기능과, 표시 품질의 향상을 양립시킬 수 있다. 공통 음극층(54)에 광투과성을 갖는 재료를 이용함으로써, 유기 발광층(42)에서 발광하는 빛을 공통 음극층(54)측으로부터 사출시키는 톱 이미션형을 채용할 수 있다. 공통 음극층(54)은, 평면에서 보았을 때, 제1 영역(54a)과 제2 영역(54b)으로 분리되어 있다. 제1 영역(54a)은 격벽 구조체(48)의 단연부(48b)를 제외한 격벽 구조체(48) 및 유기 발광층(42)을 덮고 있다. 제2 영역(54b)은 격벽 구조체(48)의 단연부(48b) 및 격벽 구조체(48)의 외주부(48c)의 적어도 일부를 덮고 있다. 공통 음극층(54)의 제1 영역(54a)은 유기 발광층(42) 및 발액성 뱅크층(50) 상에 형성되어 복수의 유기 EL 소자(22)에 걸친 공통의 전극으로서 기능하는 층으로서, 예를 들면, 유기 발광층(42)으로 전자를 주입하기 쉽게 하기 위한 전자 주입 버퍼층과, 전자 주입 버퍼층 상에 ITO나 알루미늄 등의 금속으로 형성된 전기 저항이 작은 층을 갖는다. 전자 주입 버퍼층은 예를 들면 불화 리튬이나 칼슘 금속, 마그네슘―은 합금으로 형성되어 있다.
또한, 공통 음극층(54)의 제1 영역(54a)과 제2 영역(54b)은, 동 층에 배치되어 있어도 좋다. 이에 따라, 게터재를 기판(40) 상에 형성되는 공통 음극층(54)과 동 층으로 구성할 수 있고, 패터닝을 위한 마스크의 조정만으로 실현할 수 있어, 제조가 용이하고 접속도 용이하다. 예를 들면, 공통 음극층(54)을 ITO로 구성한 경우에는, 납땜 접합성도 양호하며, 또한 봉지부를 구성하는 봉지 수지와의 밀착성도 양호하다.
공통 음극층(54)의 제2 영역(54b)은, 기판(40)면 내의 주연부 전체에 걸쳐 배치되어 있어도 좋다. 이에 따라, 주연부 전체에 형성되어 있기 때문에 탈산소/탈수 성능이 향상된다. 공통 음극층(54)의 제2 영역(54b)은 전기적으로 플로팅 상태여도 좋다. 이에 따르면, 격벽 구조체(48)의 단연부(48b)의 외측으로 연장된 제2 영역(54b)의 공통 음극층(54)과, 격벽 구조체(48)의 단연부(48b)를 제외한 격벽 구조체(48) 및 유기 발광층(42)을 덮는 제1 영역(54a)의 공통 음극층(54)으로 분리함으로써, 격벽 구조체(48)의 단연부(48b)의 외측으로 연장된 제2 영역(54b)의 공통 음극층(54)을 전기적으로 플로팅 상태로 할 수 있다. 기판(40) 단부에는 배선 등이 존재하고 있어서, 공통 음극층(54)을 격벽 구조체(48)의 단연부(48b)의 외측에 설치하면 공통 음극층(54)과 배선부가 전기적으로 쇼트를 일으켜 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 공통 음극층(54)의 제1 영역(54a)과 제2 영역(54b)을 분리함으로써, 유기 발광층(42)에 전계를 걸어도 배선부와 쇼트를 일으키지 않는 형태로 할 수 있다.
유기 발광층(42)은 전계에 의해 주입된 정공과 전자의 재결합에 의해 여기하여 발광하는 발광층을 포함한다. 발광층 이외의 층도 포함하도록 여러 층으로 이루어지는 유기 발광층(42)을 구성하는 것도 가능하며, 전기 저항을 작게 하기 위해 모든 층이 300㎚ 이하의 박막이 되는 것이 바람직하다. 발광층 이외의 층으로서는, 정공을 주입하기 쉽게 하기 위한 정공 주입층이나, 주입된 정공을 발광층으로 수송하기 쉽게 하기 위한 정공 수송층, 전자를 주입하기 쉽게 하기 위한 전자 주입층, 주입된 전자를 발광층으로 수송하기 쉽게 하기 위한 전자 수송층 등의 상기의 재결합에 기여하는 층이 있다.
발광층은 고분자계 유기 EL 재료로 형성되어 있다. 고분자계 유기 EL 재료는, 정공과 전자의 재결합에 의해 여기하여 발광하는 유기 화합물 중 분자량이 비교적 높은 것이다. 유기 EL 소자(22)를 형성하고 있는 고분자계 유기 EL 재료는, 유기 EL 소자(22)의 종류(발광색)에 따른 물질로 되어 있다. 발광층에 있어서의 재결합에 기여하는 층의 재료는, 이 층에 접하는 층의 재료에 따른 물질로 되어 있다. 이들 재료를 용매에 희석하여 잉크젯법이나 그 외 인쇄법에 의해 패턴 도포하는 경우, 발액성 뱅크층(50)에 대한 유기 발광층(42)의 재료가 발액성 뱅크층(50) 표면을 튀기기 때문에, 화소마다 각 색이 구분되어 칠해진다. 단색으로서 칠 구분이 필요하지 않은 경우는, 발액성 뱅크층(50)을 제외함으로써, 스핀 코팅이나 슬릿 코팅 등에 의해 유기 발광층(42)을 친액성 뱅크층(46)과 양극(52)의 위를 걸쳐 형성해도, 화소의 분리가 가능하다. 친액성 뱅크층(46)은, 오목부의 바닥의 양극(52)의 단부까지 유기 발광층(42)의 막 두께를 안정화시키는 것으로, 상부에는 유기 발광층(42)이 형성된다. 예를 들면, 막 두께 50∼200㎚의 이산화 규소로 형성되어 있다.
무기 절연층(44) 및 공통 음극층(54) 상에는, 공통 음극층(54)을 덮도록 음극 보호층(봉지막; 56)이 형성되어 있다. 음극 보호층(56) 상에는, 격벽 구조체(48)에 의한 요철을 평탄화하기 위해 복수의 유기 EL 소자(22) 전부(全部)에 겹치도록 유기 완충층(봉지막; 58)이 형성되어 있다. 음극 보호층(56) 및 유기 완충층(58) 상에는 유기 완충층(58)의 종단부까지 완전히 덮도록 가스 배리어층(봉지막; 60)이 형성되어 있다.
가스 배리어층(60)은 유기 완충층(58) 및 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성의 향상에 기여하는 것으로, 유기 완충층(58)에 밀착하고 있다. 가스 배리어층(60)은, 광투과성, 가스 배리어성 및, 내수성이 우수한 재료로 형성되어 있다. 이러한 재료로서는 규소산 질화물, 규소 질화물, SiNH 등의 질소를 포함하는 규소 화합물이 바람직하다. 가스 배리어층(60)의 형성 방법으로서, ICP나 ECR 플라즈마, 플라즈마 건(gun)으로 발생시킨 고밀도 플라즈마를 이용하는, 스퍼터나 이온 플레이팅, CVD법 등의 고밀도 플라즈마 성막법을 이용함으로써, 저온이면서 고밀도이고 고품위인 무기 화합물의 박막이 형성된다. 가스 배리어층(60)의 두께는, 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성의 정도, 가스 배리어층(60)에서 크랙이 발생하거나 가스 배리어층(60)이 박리되거나 할 가능성 및, 제조 비용을 감안하여 정해져 있다. 구체적으로는 300∼800㎚이다.
유기 완충층(58)은, 가스 배리어층(60)의 평탄성 및 밀착성의 향상과, 가스 배리어층(60)에서 발생하는 응력의 완충을 목적으로 하여 형성되어 있다. 유기 완충층(58)은, 후술할 점도 및 조성의 유기 완충층 재료(액체)를, 감압 분위기하의 스크린 인쇄법을 이용하여, 스크린 메쉬(screen mesh)와 스퀴지(squeegee)를 이용하여 격벽 구조체(48)의 의한 요철을 막 두께를 제어하여 유기 완충층(58)의 상면이 대략 평탄화되도록 도포하고, 그 후의 경화에 의해 형성된다.
음극 보호층(56)은, 공통 음극층(54)의 보호와, 경화 전의 유기 완충층(58)의 습윤성(wettability) 및 접착성의 향상을 목적으로 하여 형성되어 있으며, 광투과성, 밀착성 및, 내수성이 우수한 규소산 질화물 등의 규소 화합물로 형성되어 있다. 상기의 공통 음극층(54)은, 특히 톱 이미션형의 경우에 투명성을 고려하여 공통 음극층(54)의 막 두께가 얇아지기 때문에 핀홀(pin hole) 등의 발생 빈도가 증가한다. 그 때문에, 유기 완충층(58)을 형성하기까지의 수송시에 부착되는 미량의 수분이나, 경화 전의 유기 완충층(58)의 재료의 침투에 의한 유기 발광층(42)으로의 대미지(damage)가 다크 스폿(dark spot)이 되기 때문에, 이들을 방지하는 역할을 갖는다. 이 때문에, 음극 보호층(56)의 두께는 100㎚ 이상으로 되어 있다. 또한, 공통 음극층(54)의 상면에는, 발액성 뱅크층(50)과 유기 EL 소자(22)의 단차(段差)에 의한 요철이 있기 때문에, 음극 보호층(56)에서 응력 집중이 생긴다. 이 응력 집중에 의한 파손을 방지하기 위해, 음극 보호층(56)의 두께는 200㎚ 이하로 되어 있다.
기판(40) 상에는, 무기 절연층(44), 음극 보호층(56), 가스 배리어층(60)을 덮도록, 접착층(봉지막; 62)이 형성되어 있다. 접착층(62) 상에는, 접착층(62)의 전부에 겹쳐서 표면 보호 기판(봉지 부재; 64)이 고정되어 있다. 표면 보호 기판(64)의 하면 전면은 접착층(62)에 접하고 있다. 접착층(62)은 표면 보호 기판(64)을 기판(40)에 접착하는 것으로, 광투과성이 우수한 수지 접착제로 형성되어 있다. 이 수지 접착제로서는, 예를 들면, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지 등이 있다. 표면 보호 기판(64)은 광학 특성 및 가스 배리어층의 보호를 목적으로 하여 형성된 것으로, 유리 또는 광투과성이 우수한 플라스틱으로 형성되어 있다. 이러한 플라스틱으로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 등이 있다. 표면 보호 기판(64)에는, 컬러 필터의 기능이나, 자외선을 차단/흡수하는 기능, 외광의 반사를 방지하는 기능, 방열하는 기능 등을 가지게 해도 좋다. 또한, 비용면을 고려하여, 컬러 필터 등 광학적인 기능을 필요로 하지 않는 경우 등에는, 접착층(62)만의 1층으로 하여, 표면 보호 기판(64)이 존재하지 않는 구조라도 좋다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)의 제조에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 4∼도 6은 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)의 공정 단면도이다. 도 7은 본 실시 형태에 따른 마스크 부재의 평면도 및 마스크 부재를 설명하기 위한 유기 EL 장치(2)의 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)를 제조하려면, 우선, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 기판(40) 상에 구동용 TFT(34) 및 각종 배선과 무기 절연층(44)을 형성한다. 다음으로, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 무기 절연층(44) 상에 알루미늄―구리 합금 재료 등의 광반사성인 반사층과, 투명한 ITO를 스퍼터법에 의해 성막하여 복수의 화소가 되는 양극(52)을 형성한다. 이에 따라, 점등 제어를 하는 구동용 TFT(34)와 접속된다. 다음으로, 무기 절연층(44) 상에, 양극(52)을 둘러싸도록 친액성 뱅크층(46)을 형성한다. 다음으로, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 친액성 뱅크층(46) 상에 예를 들면 폴리이미드나 아크릴 수지 등의 유기 화합물로 이루어지는 발액성 뱅크층(50)을 형성한다. 다음으로, 기판(40) 상으로부터 유기물계의 이물 제거와 ITO 표면의 습윤성 향상을 위해, 플라즈마 세정 등의 세정 처리를 한다.
다음으로, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 유기 발광층(42)을 양극(52) 상에 형성한다. 이 형성에서는 재료가 도포되면서, 양극(52) 및 친액성 뱅크층(46)에 접하여 평탄하게 확산된다. 따라서, 두께가 균일하고 평탄한 유기 발광층(42)이 형성된다. 유기 발광층(42)에 포함되는 발광층의 형성에서는, 적색광을 발하는 유기 EL 소자(22)를 구성하게 되는 양극(52) 상에는, 적색광을 발하는 유기 발광층(42)을 형성하기 위한 고분자계 유기 EL 재료를 도포한다. 이와 동일한 것을, 녹색광을 발하는 유기 EL 소자(22) 및 청색광을 발하는 유기 EL 소자(22)에 대해서도 행한다. 도포 방법으로서는, 스핀 코팅이나 슬릿 코팅법을 이용해도 좋고, 3색을 구분하여 칠하는 경우에는 잉크젯법이나 스크린 인쇄법을 이용하여 화소마다 패턴 도포를 하면 재료 효율이 좋은 도포를 할 수 있다. 유기 발광층(42)이 복수의 층으로 이루어지는 경우에는, 각층을 순서대로 성막하게 된다.
다음으로, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 복수의 유기 EL 소자(22)에 공통의 전극, 즉 공통 음극층(54)을 형성한다. 공통 음극층(54)은, 알칼리 토류 금속을 이용한 합금인 마그네슘―은 합금으로 형성한다. 예를 들면, 우선, 도 7(a)에 나타내는 마스크 부재(66)를 이용하여, 가열 보트(도가니)를 이용하는 진공 증착법에 의해 불화 리튬 등의 전자 주입성이 높은 금속, 금속 화합물, 또는 합금을 성막하고, 다음으로, 진공 증착법에 의해 알칼리 토류 금속을 이용한 합금인 마그네슘―은 합금 등의 워크 함수가 낮은 금속 또는 합금의 박막을 성막한다. 막 두께를 얇게 함으로써 도전성을 확보하면서 투광성을 가능한 한 높게 하고, 반사성은 억제하고 있다. 즉, 유기 발광층(42)에서 발광한 빛 중, 상방(기판(40)의 반대 방향)을 향하는 빛을 가능한 한 직접 사출하여, 톱 이미션형에 대응하고 있다.
본 실시 형태에 있어서의 유기 EL 소자(22)는, 공통 음극층(54)에 광투과성을 갖는 재료를 이용함으로써, 유기 발광층(42)에서 발광하는 빛을 공통 음극층(54)측으로부터 사출시키는 톱 이미션형을 채용한 것이다.
또한, 여기에서는, 공통 음극층(54)으로서 마그네슘―은 합금을 이용했지만, 물 및 산소와 반응하여 수산화물 및 산화물을 생성하는 재료로 이루어지는 부재 등과 동일한 기능을 하는 것이면, 이에 한정하지 않는다. 예를 들면, 알칼리 토류 금속(Be, Mg, Ca, Sr, Ba 등) 또는 알칼리 금속(Li, Na, K, Rb, Cs 등)을 들 수 있다. 알칼리 토류 금속 또는 알칼리 금속으로 이루어지는 부재를 기판 상에 형성하는 방법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 또는 CVD법 등을 들 수 있다.
또는, 물이나 산소 분자를 물리적으로 취(取)하거나, 또는 흡착시키는 재료라도 좋다. 예를 들면, 제올라이트(zeolite) 구조를 취하는 몰레큘러시브(molecular sieve)나, 실리카 겔 등을 들 수 있다.
또한, 공통 음극층(54)의 제2 영역(54b; 도 3 참조)의 형성은, 공통 음극층(54)의 제1 영역(54a)(도 3 참조)의 형성과 동시에 해도 좋다. 이 경우, 공통 음극층(54)의 제2 영역(54b)의 막 두께는 공통 음극층(54)의 제1 영역(54a)의 막 두께보다 두껍게 형성하기 때문에, 우선, 공통 음극층(54)의 제2 영역(54b) 및 공통 음극층(54)의 제1 영역(54a)에 대응시킨 마스크 부재(66)를 이용하여 성막을 개시하고, 공통 음극층(54)의 제1 영역(54a)의 칼슘 박막의 두께 분의 성막 시간이 경과한 시점에서 마스크 부재(66)를 공통 음극층(54)의 제2 영역(54b)용 마스크(도시하지 않음)로 바꾸고, 추가로 공통 음극층(54)의 제2 영역(54b)을 형성해도 좋다.
(마스크 부재)
마스크 부재(66)는, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 소정의 패턴으로 이루어지는 복수의 개구부(68)와, 피(被)증착 기판에 배치할 때 이용하는 얼라인먼트 마크(alignment mark; 70)를 구비하고 있다. 각각의 마스크 부재(66)는 1개의 유기 EL 장치(2)의 기판의 크기와 대략 동일해지도록 형성되어 있다. 마스크 부재(66)는 면 방위가 (110)인 실리콘(단결정 실리콘)에 의해 형성되어 있다. 이에 따라, 열팽창 계수차가 작아져, 열팽창이나 휨(bending) 등에 의한 마스크 부재(66)의 변형을 회피할 수 있다.
개구부(68)는 증착원(源)으로부터의 증착물이 통과하는 영역으로, 피증착 기판에 형성할 패턴 형상에 대응하여 형성되어 있다. 상세하게는, 개구부(68)는 마스크 부재(66)의 두께 방향으로 관통하여 형성됨과 함께, 마스크 부재(66)의 중앙에 직사각형 형상으로, 그리고 사방의 단변(端邊)을 따라서 스트라이프(stripe) 형상으로 다수 형성되어 있다. 예를 들면, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 마스크 부재(66)의 중앙에 직사각형 형상으로, 그리고 사방의 단변을 따라서 스트라이프 형상으로 4개소 형성되어 있다. 개구부(68)의 중앙의 직사각형과 스트라이프와의 사이는, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 최외주(最外周, the outmost line)의 격벽 구조체(48)에 위치하도록 형성되어, 배치되어 있다.
또한, 얼라인먼트 마크(70)는 마스크 부재(66)의 단부의 비(非)개구부 영역에 2개소 배치하고 있다. 이와 같이 배치함으로써, 피증착 기판과의 고정밀도의 위치 맞춤이 가능해지고 있다. 도 7(a)에서는 얼라인먼트 마크(70)를 마스크 부재(66)의 한 변을 따른 단부에 배치하고 있지만, 대각이 되는 단부에 배치해도 좋다. 대각이 되도록 배치함으로써, 보다 높은 정밀도로의 위치 맞춤이 가능해진다. 또한, 얼라인먼트 마크(70)는, 상기 개구부(68)와 동일하게, 마스크 부재(66)의 두께 방향으로 관통한다. 이 얼라인먼트 마크(70)는, 상기 개구부(68)와 동일 공정에 의해 형성된다. 또한, 얼라인먼트 마크(70)를 관통공(hole)에 의해 형성하는 경우에는, 상기 개구부(68)가 얼라인먼트 마크(70)의 기능을 겸하는 것도 가능하다. 즉, 복수의 개구부(68)의 일부를 얼라인먼트 마크(70)로 하는 것도 가능하다.
다음으로, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 산소 플라즈마 처리를 하여, ECR 스퍼터법이나 이온 플레이팅법 등의 고밀도 플라즈마 성막법에 의해, 공통 음극층(54)을 덮도록, 규소산 질화물로 이루어지는 음극 보호층(56)을 형성한다. 산소 플라즈마 처리를 하는 것은, 공통 음극층(54)과 음극 보호층(56)의 밀착성을 향상시키기 위함이다.
다음으로, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 감압 분위기 스크린 인쇄법에 의해, 음극 보호층(56) 상에, 점도가 실온(25℃)에서 2000m∼10000mPa·s인 액상의 유기 완충층 재료를 인쇄하고, 질소 가스를 도입하여 대기압으로 되돌린 후, 경화실로 반송하여 60∼100℃의 범위에서 기판마다 가열하여 완전히 경화시킴으로써, 유기 완충층(58)을 형성한다. 이 형성을 감압 분위기하에서 하는 것은, 도포시에 발생하는 기포를 제거하고 가능한 한 수분을 제거하기 위함이다. 공통 음극층(54)이나 음극 보호층(56)의 형성과 달리, 100∼5000Pa라는 비교적 낮은 진공도에서 도포가 행해지지만, 질소로 치환함으로써 이슬점은 ―60℃ 이하가 될 때까지 수분이 제거되고 있다. 점도가 실온에서 2000mPa·s 이상인 유기 완충층 재료를 이용하는 것은, 유기 완충층 재료가 음극 보호층(56)을 투과하여 공통 음극층(54)이나 유기 발광층(42)으로 스며드는 사태를 피하기 위함이다.
유기 완충층 재료의 주(主)성분(예를 들면 70중량% 이상)으로서는, 경화 전에는 유동성이 우수하고 그리고 용매와 같은 휘발 성분을 갖지 않는 유기 화합물을 이용하는 것이 가능하며, 본 실시 형태에서는, 에폭시기를 갖는 분자량 3000 이하의 에폭시 모노머(분자량 1000 이하)/올리고머(분자량 1000∼3000)를 이용하고 있다. 구체적으로는, 비스페놀 A형 에폭시 올리고머나 비스페놀 F형 에폭시 올리고머, 페놀 노볼락형 에폭시 올리고머, 3,4―에폭시 사이클로헥세닐메틸―3', 4'―에폭시 사이클로헥센카복실레이트, ε―카프로락톤 변성 3,4―에폭시 사이클로헥실메틸3', 4'―에폭시 사이클로헥산카복실레이트 등을 단독으로 또는 조합하여 이용하는 것이 가능하다.
유기 완충층 재료의 부성분으로서는, 에폭시모노머/올리고머와 반응하는 경화제가 있다. 이 경화제로서는, 전기 절연성이 우수하고 그리고 강인하며 내열성이 우수한 경화 피막을 형성하는 것이 좋고, 광투과성이 우수하고 그리고 경화의 불균일이 적은 부가 중합형인 것이 좋다. 구체적으로는, 3―메틸―1,2,3,6―테트라하이드로무수프탈산, 메틸―3,6―엔드메틸렌―1,2,3,6―테트라하이드로무수프탈산, 1,2,4,5―벤젠테트라카본산 2무수물, 3,3'4,4'―벤조페논테트라카본산 2무수물 또는 그들 중합물 등의 산무수물계 경화제가 매우 적합하다. 그 이유의 제1은, 산무수물계 경화제의 경화는 60∼100℃의 범위의 가열로 행해져, 그 경화 피막은 규소산 질화물과의 밀착성이 우수한 에스테르 결합을 갖는 고분자가 되기 때문이다. 제2는, 산무수의 개환(ring opening)을 촉진하는 경화 촉진제로서 방향족 아민이나 알코올류, 아미노페놀 등의 비교적 분자량이 높은 것을 첨가함으로써 저온에서 그리고 단시간에서의 경화가 가능해지기 때문이기도 하다. 제3은, 양이온(cation) 방출 타입의 광중합 개시제(photopolymerization initiator)에 비교하여, 급격한 경화 수축에 의한 각부의 손상을 초래하기 어렵기 때문이다.
유기 완충층 재료의 다른 부성분으로서는, 공통 음극층(54)이나 가스 배리어층(60)과의 밀착성을 향상시키는 실란 커플링제나, 이소시아네이트 화합물 등의 포수(water scavenger)제, 경화시의 수축을 방지하는 미립자 등의 첨가제가 혼입되어 있어도 좋다. 이들의 경화 전의 점도는, 실온에서 1000∼10000mPa·s가 바람직하다.
본 실시 형태에서 이용하는 주성분 재료 및 부성분 재료의 경화 전의 점도는, 모두 실온에서 1000mPa·s 이상이 바람직하다. 이는, 경화 전의 재료가 유기 발광층(42)으로 스며들어 버릴 가능성을 억제하기 위해서이다. 이들 재료의 점도는, 이 억제뿐만 아니라, 필요한 패턴 정밀도로의 성막을 실현할 수 있을 것, 그리고 소망하는 두께의 막을 형성할 수 있을 것, 그리고 형성한 막 내에 기포가 발생하지 않을 것 등도 고려하여 정해져야 한다.
다음으로, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 다시 감압 분위기로 하여, 산소 플라즈마 처리를 하고, ECR 스퍼터법이나 이온 플레이팅법 등의 고밀도 플라즈마 성막법에 의해, 유기 완충층(58)의 종단부까지 완전히 덮는 바와 같은 보다 넓은 범위에서 가스 배리어층(60)을 형성한다. 산소 플라즈마 처리를 하는 것은, 유기 완충층(58)과 가스 배리어층(60)의 밀착성을 향상시키기 위함이다.
다음으로, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 무기 절연층(44), 음극 보호층(56) 및, 가스 배리어층(60)을 덮도록 광투과성이 우수한 수지 접착제를 도포하고, 이 수지 접착제에 표면 보호 기판(64)의 하면 전면을 접촉시키고, 이 수지 접착제를 경화시켜 접착층(62)을 형성한다. 또한, 수지 접착제를 대신하여 액상의 접착제를 이용하도록 해도 좋고, 미리 시트 형상으로 형성된 접착제를 무기 절연층(44)과 표면 보호 기판(64) 사이에 끼워 압박함으로써 접착할 양자를 접착하도록 해도 좋다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)에 의하면, 공통 음극층(54)을 격벽 구조체(48)의 단연부(48b)로부터 외측에 배치함으로써, 음극 보호층(56), 유기 완충층(58) 및, 가스 배리어층(60)의 크랙부로부터 침입해 오는 수분을 공통 음극층(54)에서 흡착하여, 격벽 구조체(48)로의 침입을 지연시킨다. 또한, 공통 음극층(54)의 막 두께는 통상 수십 ㎚이기 때문에, 프레임부의 폭에는 기여하지 않는 것이다. 이에 따라, 내습 성능을 향상시킬 뿐 아니라 협소한 프레임화가 가능해진다.
(제2 실시 형태)
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 유기 완충층의 구성은, 제1 실시 형태에 있어서의 공통 음극층의 구성과 동일하다. 단, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치는, 후술할 저분자계 유기 EL 재료를 이용하는 풀 컬러 패널로서, 백색광을 발하는 유기 EL 소자 및 컬러 필터를 이용하여, 풀 컬러의 표시를 가능하게 하고 있다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(4)의 단면도이며, 도 9는 그 일부(B)를 확대하여 나타내는 단면도이다. 이 유기 EL 장치(4)는 평판 형상의 기판(72)을 구비한다. 기판(72)은 유리 또는 플라스틱으로 형성되고, 그 상면에는 복수의 유기 EL 소자(74)가 형성되어 있다. 유기 EL 소자(74)는 백색광을 발하는 소자로서, 후술할 저분자계 유기 EL 재료를 이용하여 형성되는 유기 발광층(76)을 가지며, 전기 에너지의 공급을 받아 유기 발광층(76)을 발광시킨다.
기판(72) 상에는, 복수의 유기 EL 소자(74)마다 대응하는 복수의 TFT(78) 및 각종 배선(도시 생략)이 형성되어 있다. TFT(78)는 제1 실시 형태에 있어서의 구동용 TFT(34)와 동일하게, 자신에 대응하는 유기 EL 소자(74)를 구동한다. 또한, 기판(72) 상에는, 복수의 TFT(78)를 덮도록, 무기 절연층(80)이 형성되어 있다. 무기 절연층(80)은, 복수의 TFT(78) 및 각종 배선을 절연하는 것으로, 예를 들면 규소 질화물로 형성되어 있다.
배선이나 TFT에 의한 단차를 없애는 평탄화층(82) 상에는, 평탄화층(82)의 오목부로부터 솟아오르는 화소 격벽 절연층(84)이, 예를 들면 폴리이미드나 아크릴 수지 등의 유기 화합물로 형성되어 있다. 화소 격벽 절연층(84)의 상단은 평탄화층(82)의 볼록부보다도 높은 위치에 있고, 평탄화층(82) 및 화소 격벽 절연층(84)은 오목부를 획정하고 있다. 평탄화층(82) 내에는, 유기 EL 소자(74)로부터 양극(제1 전극; 86)을 통과해 온 빛을 반사하는 금속 반사층(88)이 광반사성의 금속으로 형성되어 있다. 이 오목부의 저부의 금속 반사층(88) 상에는, 부식을 방지하기 위한 무기 절연층(도시하지 않음)이 형성되고, 추가로 워크 함수가 높은 ITO로 이루어지는 양극(86)이 점하고 있다. 평탄화층(82) 및 화소 격벽 절연층(84)은 복수의 개구부(84a)를 획정하여, 격벽 구조체를 구성하고 있다.
유기 EL 소자(74)는 유기 발광층(76)을 사이에 끼우는 양극(86) 및 공통 음극층(제2 전극; 90)을 갖는다. 양극(86) 및 공통 음극층(90)은 유기 발광층(76)에 정공 및 전자를 주입하기 위한 전극으로서 기능한다. 양극(86)은 평탄화층(82) 상에 예를 들면 얇은 알루미늄 등의 금속이나 ITO로 형성된 투과성의 전극으로서, 평탄화층(82)과 화소 격벽 절연층(84)의 간극을 통과하여 대응하는 TFT(78)에 접속되어 있다. 공통 음극층(90)은, 콘택트 영역(73)에 있어서, 평탄화층(82)과 화소 격벽 절연층(84)의 간극을 통과하여 공통 음극용 배선(79)에 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 공통 음극층(90)은 공통 음극용 배선(79)을 통하여 도시하지 않은 구동 IC에 접속되어 있다.
공통 음극층(90)은 알칼리 토류 금속을 이용한 합금으로 형성되어 있다. 예를 들면, 막 두께 1∼50㎚, 바람직하게는 10∼30㎚의 마그네슘―은 합금으로 형성되어 있다. 이에 따라, 공통 음극층(90)을 화소 격벽 절연층(84)의 단연부(84b)로부터 외측까지 배치함으로써, 음극 보호층(92), 유기 완충층(94) 및, 가스 배리어층(60)의 크랙부로부터 침입해 오는 수분을 알칼리 토류 금속인 공통 음극층(90)에서 흡착하여, 격벽 구조체로의 침입을 지연시킨다. 또한, 유기 EL 장치(4)의 외부로부터 내부로의 수분이나 산소와 같은 산소 함유 물질의 이동을 매우 적합하게 억제하거나 방지할 수 있다. 그 결과, 발광 효율 등의 특성의 저하가 매우 적합하게 억제되거나 방지된다. 또한, 공통 음극층(90)을, 전자 주입성을 갖도록 하면서, 게터재로서 사용하기 위해서는, 공통 음극층(90)의 막 두께는 적어도 1㎚가 필요하다. 한편, 공통 음극층(90)을 극단적으로 두껍게 형성하면 가시광의 투과율이 저하되어 유기 EL 장치(4)의 표시 품질을 훼손할 우려가 있다. 따라서 이러한 구성이면, 게터재로서의 기능과, 표시 품질의 향상을 양립시킬 수 있다. 공통 음극층(90)에 광투과성을 갖는 재료를 이용함으로써, 유기 발광층(76)에서 발광하는 빛을 공통 음극층(90)측으로부터 사출시키는 톱 이미션형을 채용할 수 있다. 공통 음극층(90)은, 평면에서 보았을 때, 제1 영역(90a)과 제2 영역(90b)으로 분리되어 있다. 제1 영역(90a)은 화소 격벽 절연층(84)의 단연부(84b)로부터 외측 부분을 제외한 격벽 구조체 및 유기 발광층(76)을 덮고 있다. 제2 영역(90b)은, 화소 격벽 절연층(84)의 단연부(84b) 및 격벽 구조체의 외주부(84c)의 적어도 일부를 덮고 있다. 공통 음극층(90)의 제1 영역(90a)은, 유기 발광층(76) 및 화소 격벽 절연층(84) 상에 형성되어 복수의 유기 EL 소자(74)에 공통인 전극으로서 기능하는 층으로서, 예를 들면, 유기 발광층(76)으로 전자를 주입하기 쉽게 하기 위한 전자 주입 버퍼층과, 전자 주입 버퍼층 상에 투명한 ITO층 또는 비화소 영역에 패턴을 형성하는 알루미늄층 등으로 형성되는 전기 저항이 낮은 층을 갖는다. 전자 주입 버퍼층은, 예를 들면 불화 리튬이나 마그네슘―은 합금으로 형성되어 있다.
또한, 공통 음극층(90)의 제1 영역(90a)과 제2 영역(90b)은, 동 층에 배치되어 있어도 좋다. 이에 따라, 게터재를 기판(72) 상에 형성되는 공통 음극층(90)과 동 층으로 구성할 수 있고, 패터닝을 위한 마스크의 조정만으로 실현할 수 있어, 제조가 용이하고 접속도 용이하다. 예를 들면, 공통 음극층(90)을 ITO로 구성하는 경우에는, 납땜 접합성도 양호하며, 또한 봉지부를 구성하는 봉지 수지와의 밀착성도 양호하다.
공통 음극층(90)의 제2 영역(90b)은, 기판(72)면 내의 주연부 전체에 걸쳐서 배치되어 있어도 좋다. 이에 따라, 주연부 전체에 형성되어 있기 때문에 탈산소/탈수 성능이 향상된다. 공통 음극층(90)의 제2 영역(90b)은 전기적으로 플로팅 상태라도 좋다. 이에 따르면, 화소 격벽 절연층(84)의 단연부(84b)의 외측으로 연장된 제2 영역(90b)의 공통 음극층(90)과, 화소 격벽 절연층(84)의 단연부(84b)로부터 외측 부분을 제외한 격벽 구조체 및 유기 발광층(76)을 덮는 제1 영역(90a)의 공통 음극층(90)으로 분리함으로써, 화소 격벽 절연층(84)의 단연부(84b)의 외측으로 연장된 제2 영역(90b)의 공통 음극층(90)을 전기적으로 플로팅 상태로 할 수 있다. 기판(72) 단부에는 배선 등이 존재하고 있어, 공통 음극층(90)을 화소 격벽 절연층(84)의 단연부(84b)의 외측에 설치하면 공통 음극층(90)과 배선부가 전기적으로 쇼트를 일으켜 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 공통 음극층(90)의 제1 영역(90a)과 제2 영역(90b)을 분리함으로써, 유기 발광층(76)에 전계를 걸어도 배선부와 쇼트를 일으키지 않는 형태로 할 수 있다.
유기 발광층(76)은 제1 실시 형태에 있어서의 유기 발광층(42)에 해당한다. 전자가 후자와 다른 것은, 복수의 유기 EL 소자(74)에 공통하고 있는 점과, 발광층이 저분자계 유기 EL 재료로 형성되어 있는 점이다. 저분자계 유기 EL 재료는, 정공과 전자와의 재결합에 의해 여기하여 발광하는 유기 화합물 중, 분자량이 비교적 낮은 것이다. 예를 들면, 스티릴 아민계의 호스트(host)에 안드라센계의 도펀트(dopant)를 색소 도핑(doping)한 것이나, 스티릴 아민계의 호스트에 루브렌계의 도펀트를 색소 도핑한 것을 들 수 있다. 유기 발광층(76)에, 발광층에 있어서의 재결합에 기여하는 다른 층이 포함되는 경우, 다른 층의 재료는, 이 층에 접하는 층의 재료에 따른 물질로 되어 있다. 예를 들면, 정공 주입층의 재료로서는 트리아릴아민(ATP) 다량체(multimer)를 들 수 있고, 정공 수송층의 재료로서는 TPD(트리페닐디아민)계 화합물을 들 수 있으며, 전자 주입층의 재료로서는 알루미늄 퀴노리놀 착체(complex)를 들 수 있다.
무기 절연층(80) 및 공통 음극층(90) 상에는, 공통 음극층(90) 및 평탄화층(82)을 덮도록 음극 보호층(봉지막; 92)이 형성되어 있다. 음극 보호층(92) 상에는, 복수의 유기 EL 소자(74) 및 화소 격벽 절연층(84), 평탄화층(82) 전부에 겹치도록 유기 완충층(봉지막; 94)이 형성되어 있다. 음극 보호층(92) 및 유기 완층층(94) 상에는, 유기 완충층(94)을 덮도록 가스 배리어층(60)이 형성되어 있다.
기판(72) 상에는, 무기 절연층(80), 음극 보호층(92) 및, 가스 배리어층(60)을 덮도록, 접착층(62)이 형성되어 있다. 접착층(62) 상에는, 접착층(62)의 전부에 겹쳐서 컬러 필터 기판(96)이 고정되어 있다. 컬러 필터 기판(96)의 하면 전면은 접착층(62)에 접하고 있다. 컬러 필터 기판(96)은, 유기 EL 소자(74)로부터의 빛으로부터 적색광, 녹색광 및, 청색광을 취출하기 위한 것으로, 광투과성이 낮은 블랙 매트릭스층(98)과, 이 층에 형성된 개구를 막는 필터층(100)을 갖는다. 블랙 매트릭스층(98)에는 복수의 개구가 있고, 필터층(100)에는 적색광만을 통과시키는 것, 녹색광만을 통과시키는 것 및, 청색광만을 통과시키는 것 3종류가 있다. 각 필터층(100)은 유기 EL 소자(74)에 겹쳐 있으며, 겹쳐 있는 유기 EL 소자(74)로부터의 빛의 적색광 성분, 녹색광 성분 또는 청색광 성분을 투과시킨다. 컬러 필터 기판(96)은 가스 배리어층(60)의 보호도 목적으로 하고 있으며, 블랙 매트릭스층(98) 및 필터층(100) 이외의 부분은 유리 또는 광투과성이 우수한 플라스틱으로 형성되어 있다. 이러한 플라스틱으로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 등이 있다. 컬러 필터 기판(96)에는, 자외선을 차단/흡수하는 기능, 외광의 반사를 방지하는 기능, 핀에 의해 방열하는 기능 등을 가지게 해도 좋다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(4)를 제조하려면, 우선, 기판(72) 상에 TFT(78) 및 각종 배선과 무기 절연층(80)을 형성한다. 다음으로, 무기 절연층(80) 상에 평탄화층(82) 및 금속 반사층(88)을 형성한다. 다음으로, 금속 반사층(88)의 부식을 방지하기 위해 표면 및 그 주변부를 무기 절연층으로 피복한 후, 복수의 양극(86)을 형성한다. 이에 따라, TFT(78)와 양극(86)이 1 대 1로 접속된다. 양극(86)의 형성 방법으로서는, 양극(86)의 재료에 적합한 공지의 방법을 채용 가능하다. 다음으로, 양극(86)의 일부와 평탄화층(82)의 위에, 예를 들면 폴리이미드를 패턴 형성하여 화소 격벽 절연층(84)을 형성한다. 다음으로, 기판(72) 상으로부터 유기물계의 이물을 제거하거나 워크 함수를 올리기 위해, 플라즈마 세정 등의 세정 처리를 한다.
다음으로, 노출되어 있는 양극(86) 상에, 복수의 유기 EL 소자(74)에 공통인 유기 발광층(76)의 남은 층을 형성한다. 이 형성에서는, 발광층이 저분자계 유기 EL 재료로 성막된다. 유기 발광층(76)의 형성 방법은, 가열 보트를 이용한 진공 증착법이다. 이는, 유기 발광층(76)이 발광층만으로 이루어지는 경우이거나, 복수의 층으로 이루어지는 경우에도 동일하다. 유기 발광층(76)이 복수의 층으로 이루어지는 경우에는, 각층을 순서대로 성막하게 된다.
다음으로, 복수의 유기 EL 소자(74)에 공통인 전극, 즉 공통 음극층(90)을 형성한다. 공통 음극층(90)은, 알칼리 토류 금속을 이용한 합금인 마그네슘―은 합금으로 형성한다. 예를 들면, 우선, 도 7(a)에 나타내는 마스크 부재(66)를 이용하여, 가열 보트(도가니)를 이용한 진공 증착법에 의해 불화 리튬 등의 전자 주입성이 높은 금속 또는 합금을 성막하고, 다음으로, 진공 증착법에 의해 알칼리 토류 금속을 이용한 합금인 마그네슘―은 합금 등의 워크 함수가 낮은 금속 또는 합금의 박막을 성막한다. 막 두께를 얇게 함으로써 도전성을 확보하면서 투광성을 가능한 한 높게 하며, 반사성은 억제하고 있다. 즉, 유기 발광층(76)에서 발광한 빛 중, 상방(기판(72)의 반대 방향)을 향하는 빛을 가능한 한 직접 사출하여, 톱 이미션형에 대응하고 있다.
본 실시 형태에 있어서의 유기 EL 소자(74)는, 공통 음극층(90)에 광투과성을 갖는 재료를 이용함으로써, 유기 발광층(76)에서 발광하는 빛을 공통 음극층(90)측으로부터 사출시키는 톱 이미션형을 채용한 것이다.
또한, 여기에서는, 공통 음극층(90)으로서 마그네슘―은 합금을 이용했지만, 물 및 산소와 반응하여 수산화물 및 산화물을 생성하는 재료로 이루어지는 부재 등과 동일한 기능을 하는 것이면, 이에 한정하지 않는다. 예를 들면, 알칼리 토류 금속(Be, Mg, Ca, Sr, Ba 등) 또는 알칼리 금속(Li, Na, K, Rb, Cs 등)을 들 수 있다. 알칼리 토류 금속 또는 알칼리 금속으로 이루어지는 부재를 기판 상에 형성하는 방법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 또는 CVD법 등을 들 수 있다.
또는, 물이나 산소 분자를 물리적으로 취하거나, 또는 흡착시키는 재료라도 좋다. 예를 들면, 제올라이트 구조를 취하는 몰레큘러시브나, 실리카 겔 등을 들 수 있다.
또한, 공통 음극층(90)의 제2 영역(90b)(도 9 참조)의 형성은, 공통 음극층(90)의 제1 영역(90a)(도 9 참조)의 형성과 동시에 해도 좋다. 이 경우, 공통 음극층(90)의 제2 영역(90b)의 막 두께는 공통 음극층(90)의 제1 영역(90a)의 막 두께보다 두껍게 형성하기 때문에, 우선, 공통 음극층(90)의 제2 영역(90b) 및 공통 음극층(90)의 제1 영역(90a)에 대응시킨 마스크 부재(66)(도 7(a) 참조)를 이용하여 성막을 개시하고, 공통 음극층(90)의 제1 영역(90a)의 칼슘 박막의 두께 분의 성막 시간이 경과한 시점에서 마스크 부재(66)를 공통 음극층(90)의 제2 영역(90b)용 마스크(도시하지 않음)로 바꾸고, 추가로 공통 음극층(90)의 제2 영역(90b)을 형성해도 좋다.
다음으로, 산소 플라즈마 처리를 한다. 다음으로, 공통 음극층(90)을 덮도록 음극 보호층(92)을 형성한다. 다음으로, 감압 분위기 스크린 인쇄법에 의해, 음극 보호층(92) 상에 유기 완충층(94)을 형성한다. 다음으로, 산소 플라즈마 처리를 하여, 유기 완충층(94)을 덮도록 가스 배리어층(60)을 형성한다.
다음으로, 무기 절연층(80), 음극 보호층(92) 및, 가스 배리어층(60)을 덮도록 광투과성이 우수한 수지 접착제를 도포하고, 이 수지 접착제에 컬러 필터 기판(96)의 하면 전면을 접촉시키고, 이 수지 접착제를 경화시켜 접착층(62)을 형성한다. 이 경화는, 컬러 필터 기판(96)의 복수의 필터층(100)과 복수의 유기 EL 소자(74)가 1대 1로 겹치는 위치에서 행해진다. 컬러 필터 기판(96)의 접착의 배리에이션(variation)으로서는, 제1 실시 형태에 있어서의 표면 보호 기판(64)의 접착의 배리에이션과 동일한 것이 있다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(4)에 의하면, 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)에 의해 얻어지는 효과와 동일한 효과가 얻어진다.
(제3 실시 형태)
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치는, 유기 완충층의 구성을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)와 동일하다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(6)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다. 이 유기 EL 장치(6)에 있어서, 음극 보호층(56) 상에는, 화소 격벽에 의한 요철을 평탄화하기 위해 복수의 유기 EL 소자(22) 전부에 겹치도록 제1 유기 완충층(102)이 형성되어 있다. 제1 유기 완충층(102) 상에는, 복수의 유기 EL 소자(22) 전부에 겹치도록 제2 유기 완충층(104)이 형성되어 있다. 음극 보호층(56), 제1 유기 완충층(102) 및, 제2 유기 완충층(104) 상에는, 제1 유기 완충층(102) 및 제2 유기 완충층(104)의 종단부까지 완전히 덮도록 가스 배리어층(60)이 형성되어 있다.
가스 배리어층(60)은, 제1 유기 완충층(102), 제2 유기 완충층(104) 및, 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성의 향상에 기여하는 것으로, 제1 유기 완충층(102) 및 제2 유기 완충층(104)에 밀착하고 있다. 가스 배리어층(60)은, 광투광성, 가스 배리어성 및, 내수성이 우수한 재료로 형성되어 있다. 이러한 재료로서는 규소산 질화물, 규소 질화물, SiNH 등의 질소를 포함하는 규소 화합물이 바람직하다. 가스 배리어층(60)의 형성 방법으로서, ICP나 ECR 플라즈마, 플라즈마 건으로 발생시킨 고밀도 플라즈마를 이용하는 스퍼터나 이온 플레이팅, CVD법 등의 고밀도 플라즈마 성막법을 이용함으로써, 저온이면서 고밀도이고 고품위인 무기 화합물의 박막이 형성된다. 가스 배리어층(60)의 두께는, 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성의 정도, 가스 배리어층(60)에 크랙이 발생하거나 가스 배리어층(60)이 박리되거나 할 가능성 및, 제조 비용을 감안하여 정해져 있다. 구체적으로는 300∼800㎚이다.
제1 유기 완충층(102) 및 제2 유기 완충층(104)은, 가스 배리어층(60)의 평탄성 및 밀착성의 향상과, 가스 배리어층(60)에서 발생하는 응력의 완충을 목적으로 하여 형성되어 있다. 양(兩) 유기 완충층은, 후술할 점도 및 조성의 유기 완충층 재료(액체)를, 감압 분위기하의 스크린 인쇄법을 이용하여, 스크린 메쉬와 스퀴지를 이용하여 격벽 구조체(48)에 의한 요철을 막 두께를 제어하여 제2 유기 완충층(104)의 상면이 대략 평탄화되도록 도포하고, 그 후의 경화에 의해 형성된다. 제2 유기 완충층(104)에 겹치는 기판(40) 상의 영역은, 제1 유기 완충층(102)에 겹치는 기판(40) 상의 영역에 포함되도록, 형성되어 있다.
제1 유기 완충층(102)은 매우 적합하게는 두께가 3∼10㎛이며, 복수의 유기 EL 소자(22)의 모두에 겹치는 제1 피복 부분(102a)과, 제1 피복 부분(102a)을 둘러싸는, 정상(定常)의 두께인 제1 정상 부분(102b)과, 제1 정상 부분(102b)을 둘러싸며 최외단을 향하여 서서히 얇아지는 제1 외단 부분(102c)을 갖는다. 제1 유기 완충층(102)은 액체를 도포하여 형성되는 것이기 때문에, 제1 유기 완충층(102)의 종단부에 있어서 제1 외단 부분(102c)의 상면과 기판(40)의 상면이 이루는 각(θ1)은, 제1 정상 부분(102b)의 두께에 따른 것이 된다. 본 실시 형태에서는, 이 각(θ1)이 20도 이하가 되도록, 제1 정상 부분(102b)의 두께의 상한이 정해져 있다. 이 때문에, 제1 피복 부분(102a)의 상면은 평탄하지 않게 되어 있다.
한편, 제2 유기 완충층(104)은, 격벽 구조체(48)의 높이에 준하여 매우 적합하게는 두께가 3∼20㎛이며, 복수의 유기 EL 소자(22)의 모두에 겹치는 제2 피복 부분(104a)과, 제2 피복 부분(104a)을 둘러싸는, 정상의 두께인 제2 정상 부분(104b)과, 제2 정상 부분(104b)을 둘러싸며 최외단을 향하여 서서히 얇아지는 제2 외단 부분(104c)을 갖는다, 제2 유기 완충층(104)은 액체를 도포하여 형성되는 것으로, 이 도포는 제2 피복 부분(104a)의 상면이 평탄해지도록 행해지기 때문에, 제2 정상 부분(104b)은 제1 정상 부분(102b)보다 두껍게 되어 있으며, 제2 유기 완충층(104)의 최외단에 있어서 제2 외단 부분(104c)의 상면과 하면이 이루는 각(θ2)은, 상기의 각(θ1)보다도 크게 되어 있다. 또한, 제1 유기 완충층(102) 및 제2 유기 완충층(104)의 두께는, 가스 배리어층(60)을 넘어 스며들어 온 이물에 대한 피복성이나, 후술할 표면 보호 기판(64)(도 2 참조)의 상면에 도달하지 않고 표면 보호 기판(64)의 측면이나 후술할 접착층(62)의 측면으로 벗어나는 빛의 비율도 고려하여 정해진다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(6)에 의하면, 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)에 의해 얻어지는 효과와 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(6)에서는 유기 완충층이 2층 구조이기 때문에, 각 유기 완충층의 두께는 1층 구조인 경우의 유기 완충층보다 얇아진다. 따라서, 각 유기 완충층의 종단부의 각도는, 1층 구조인 경우의 유기 완충층의 종단부의 각도보다도 작아진다. 구체적으로는, 넓고 아래인 제1 유기 완충층(102)의 제1 외단 부분(102c)의 각도는 20도 이하로 되어 있다. 또한, 좁고 위인 제2 유기 완충층(104)에 겹치는 기판(40) 상의 영역이, 넓고 아래인 제1 유기 완충층(102)에 겹치는 기판(40) 상의 영역에 포함되어 있으며, 제1 정상 부분(102b)에는 제2 정상 부분(104b) 및 제 2 외단 부분(104c)이 겹쳐 있다. 따라서, 가스 배리어층(60)의 솟아오름 부분에서는, 가스 배리어층(60)의 솟아오르는 각도가 완만하게 증가해 가게 된다. 그러므로, 가스 배리어층(60)은 균열하거나 박리되기 어려운 것이 된다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(6)에 의하면, 균열하거나 박리되기 어려운 가스 배리어층(60)에서 복수의 유기 EL 소자(22)를 충분히 봉지할 수 있다.
(제4 실시 형태)
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치는, 유기 완충층의 구성을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(2)와 동일하다.
도 11은 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(8)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다. 이 유기 EL 장치(8)에 있어서, 음극 보호층(56) 상에는, 복수의 유기 EL 소자(22) 전부에 겹치도록 제1 유기 완충층(106)이 형성되어 있다. 제1 유기 완충층(106) 상에는, 제1 유기 완충층(106) 영역을 덮도록 제2 유기 완충층(108)이 형성되어 있다. 음극 보호층(56), 제1 유기 완충층(106) 및, 제2 유기 완충층(108) 상에는, 양 유기 완충층 영역의 모두를 피복하는 바와 같은 넓은 범위에서 가스 배리어층(60)이 형성되어 있다.
제1 유기 완충층(106) 및 제2 유기 완충층(108)은, 가스 배리어층(60)의 평탄성 및 밀착성의 향상과, 가스 배리어층(60)에서 발생하는 응력의 완충을 목적으로 하여 형성되어 있다. 양 유기 완충층은 전술한 유기 완충층 재료를 감압 분위기하에서 도포하고 경화시켜 형성되어 있으며, 서로 밀착하고 있다. 제1 유기 완충층(106)에 겹치는 기판(40) 상의 영역은, 제2 유기 완충층(108)에 겹치는 기판(40) 상의 영역에 포함되어 있다.
제1 유기 완충층(106)은, 복수의 유기 EL 소자(22) 모두에 겹치는 제1 피복 부분(106a)과, 제1 피복 부분(106a)을 둘러싸는, 정상의 두께인 제1 정상 부분(106b)과, 제1 정상 부분(106b)을 둘러싸고 종단부를 향하여 서서히 얇아지는 제1 외단 부분(106c)을 갖는다. 제1 유기 완충층(106)은 액체를 도포하여 형성되는 것이기 때문에, 제1 유기 완충층(106)의 최외단에 있어서 제1 외단 부분(106c)의 상면과 기판(40)의 상면이 이루는 각(θ3)은, 제1 정상 부분(106b)의 두께에 따른 것이 된다.
한편, 제2 유기 완충층(108)은, 복수의 유기 EL 소자(22) 모두에 겹치는 제2 피복 부분(108a)과, 제2 피복 부분(108a)을 둘러싸는, 정상의 두께인 제2 정상 부분(108b)과, 제2 정상 부분(108b)을 둘러싸고 종단부를 향하여 서서히 얇아지는 제2 외단 부분(108c)을 갖는다. 제2 유기 완충층(108)은 액체를 도포하여 형성되는 것으로, 이 도포는 제2 피복 부분(108a)의 상면이 평탄해지도록 행해진다.
본 실시 형태에서는, 제2 유기 완충층(108)의 종단부에 있어서 제2 외단 부분(108c)이 솟아오르는 각(θ4)이 20도 이하가 되도록, 제2 정상 부분(108b)의 두께의 상한이 정해져 있다. 이를 충족시키도록 제2 유기 완충층(108)이 형성되었을 때에 제2 피복 부분(108a)의 상면이 평탄해지도록, 제1 정상 부분(106b)의 두께, 즉 제1 유기 완충층(106)이 솟아오르는 각(θ3)이 정해져 있다. 본 실시 형태에서는, θ3≒θ4로 되어 있다. 또한, 제1 유기 완충층(106)의 두께는, 격벽 구조체(48)의 높이나, 컬러 필터 기능 등을 갖는 표면 보호 기판(64)(도 2 참조)의 상면에서 효율적으로 빛을 투과시키도록, 표면 보호 기판(64)의 측면이나 후술할 접착층(62)의 측면으로 벗어나는 빛의 비율도 고려하여 정해진다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(8)에서는, 유기 완충층이 2층 구성으로, 좁고 아래인 제1 유기 완충층(106)에 겹치는 기판(40) 상의 영역이, 넓고 위인 제2 유기 완충층(108)에 겹치는 기판(40) 상의 영역에 포함되어 있다. 또한, 좁고 아래에 있는 쪽의 제1 유기 완충층(106)이 두껍고, 넓고 위에 있는 쪽의 제2 유기 완충층(108)이 얇게 되어 있다. 또한, 제2 정상 부분(108b)에 제1 정상 부분(106b) 및 제1 외단 부분(106c)이 겹쳐 있다. 이상으로부터, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(8)에 의하면, 제3 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(6)에 의해 얻어지는 효과와 동일한 효과가 얻어진다.
(제5 실시 형태)
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치는, 유기 완충층의 구성을 제외하고 제2 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(4)와 동일하다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(10)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다. 이 유기 EL 장치(10)에 있어서, 음극 보호층(92) 상에는, 복수의 유기 EL 소자(74) 및 화소 격벽 절연층(84), 평탄화층(82)의 전부에 겹치도록 제1 유기 완충층(110)이 형성되어 있다. 음극 보호층(92) 및 제1 유기 완충층(110) 상에는, 제1 유기 완충층(110)을 덮도록 제2 유기 완충층(112)이 형성되어 있다. 음극 보호층(92) 및 제2 유기 완충층(112) 상에는, 제2 유기 완충층(112)을 덮도록 가스 배리어층(60)이 형성되어 있다.
음극 보호층(92), 제1 유기 완충층(110) 및, 제2 유기 완충층(112)은, 제4 실시 형태에 있어서의 음극 보호층(56), 제1 유기 완충층(106) 및, 제2 유기 완충층(108)에 해당한다. 따라서, 제1 유기 완충층(110)은, 복수의 유기 EL 소자(74) 모두에 겹치는 제1 피복 부분(110a)과, 제1 피복 부분(110a)을 둘러싸며 정상 두께인 제1 정상 부분(110b)과, 제1 정상 부분(110b)을 둘러싸며 종단부를 향하여 서서히 얇아지는 제1 외단 부분(110c)을 갖는다. 한편, 제2 유기 완충층(112)은, 복수의 유기 EL 소자(74) 모두에 겹치는 제2 피복 부분(112a)과, 제2 피복 부분(112a)을 둘러싸며 정상 두께인 제2 정상 부분(112b)과, 제2 정상 부분(112b)을 둘러싸며 종단부를 향하여 서서히 얇아지는 제2 외단 부분(112c)을 갖는다.
본 실시 형태에서는, 제2 유기 완충층(112)의 종단부에 있어서 제2 외단 부분(112c)이 솟아오르는 각(θ6)이 20도 이하가 되도록, 제2 정상 부분(112b)의 두께의 상한이 정해져 있다. 또한, 이를 충족시키도록 제2 유기 완충층(112)이 형성되었을 때 제2 피복 부분(112a)의 상면이 평탄해지도록, 제1 정상 부분(110b)의 두께, 즉 제1 유기 완충층(110)이 솟아오르는 각(θ5)이 정해져 있다. 본 실시 형태에 있어서도, θ5≒θ6이다. 또한, 제1 유기 완충층(110)의 두께는, 화소 격벽의 단차에 대한 피복성이나, 컬러 필터 기판(96)(도 8 참조)의 하면에 도달하지 않고 후술할 접착층(62)의 측면으로 벗어나는 빛의 비율도 고려하여 정해진다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(10)에 의하면, 제2 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(4)에 의해 얻어지는 효과와 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(10)에서는, 유기 완충층이 2층 구성이며, 좁고 아래인 제1 유기 완충층(110)에 겹치는 기판(72)(도 8 참조) 상의 영역이, 넓고 위인 제2 유기 완충층(112)에 겹치는 기판(72) 상의 영역에 포함되어 있다. 또한, 좁고 아래에 있는 쪽의 제1 유기 완충층(110)이 두껍고, 넓고 위에 있는 쪽의 제2 유기 완충층(112)이 얇게 되어 있다. 또한, 제2 정상 부분(112b)에 제1 정상 부분(110b) 및 제1 외단 부분(110c)이 겹쳐 있다. 이상으로부터, 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(10)에 의하면, 제4 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(8)에 의해 얻어지는 효과와 동일한 효과가 얻어진다.
(제6 실시 형태)
도 13은 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(12)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다. 이 도면으로부터 분명하듯이, 이 유기 EL 장치(12)는, 가스 배리어층의 구성을 제외하고 제3 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(6)와 동일하다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(12)는, 가스 배리어층으로서, 제1 가스 배리어층(114)과 제2 가스 배리어층(116)을 구비한다. 제1 가스 배리어층(114)은, 음극 보호층(56), 제1 유기 완충층(102) 및, 제2 유기 완충층(104) 상에 형성되고, 제1 유기 완충층(102) 및 제2 유기 완충층(104)에 밀착하여, 이들을 덮고 있다. 제2 가스 배리어층(116)은, 제1 가스 배리어층(114) 상에 형성되어, 복수의 유기 EL 소자(22) 영역을 피복하면서, 제1 유기 완충층(102)의 종단부가 노출되도록 좁은 범위에서 형성된다. 양 가스 배리어층은 제3 실시 형태에 있어서의 가스 배리어층(60)과 동일한 재료로 형성되며, 상호 밀착하고 있다.
제1 가스 배리어층(114)은, 제1 유기 완충층(102), 제2 유기 완충층(104) 및, 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성의 향상에 기여한다. 제1 가스 배리어층(114)의 두께는 200∼400㎚이다. 이 범위의 하한은, 유기 완충층의 측면이나 그 근방에 있어서의 봉지성이 부족하지 않도록 정해져 있다. 제2 가스 배리어층(116)은 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성의 향상에 기여한다. 제2 가스 배리어층(116)의 두께는 200∼800㎚이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 가스 배리어층(114)의 두께와 제2 가스 배리어층(116)의 두께의 합, 즉 가스 배리어층의 총 두께가 1000㎚ 미만이 되도록, 양 층의 두께가 제한되어 있다. 이 제한은, 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성의 정도, 가스 배리어층에 크랙이 발생하거나 가스 배리어층이 박리되거나 할 가능성 및, 제조 비용을 감안하여 정해져 있다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(12)에 의하면, 제3 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(6)에 의해 얻어지는 효과와 동일한 효과가 얻어진다. 그런데, 봉지성을 향상시키기 위해서는 가스 배리어층을 두껍게 할 필요가 있지만, 가스 배리어층을 똑같이 두껍게 하면, 가스 배리어층의 평탄하지 않은 부분으로의 응력 집중이 현져해져 버린다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 의하면, 가스 배리어층으로서 제1 가스 배리어층(114) 및 제2 가스 배리어층(116)을 구비함으로써, 복수의 유기 EL 소자(22) 전부에 겹치는 가스 배리어층의 총 두께를 충분히 두껍게 하면서, 가스 배리어층이 솟아오르는 제1 유기 완충층(102)의 종단부에 있어서 가스 배리어층을 얇게 할 수 있다. 따라서, 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성을 향상시키면서, 가스 배리어층의 균열하기 어려움과 박리되기 어려움을 유지할 수 있다.
(제7 실시 형태)
도 14는 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(14)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다. 이 도면으로부터 분명하듯이, 이 유기 EL 장치(14)는, 가스 배리어층의 구성을 제외하고 제4 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(8)와 동일하다. 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(14)는, 제6 실시 형태에 있어서의 제1 가스 배리어층(114) 및 제2 가스 배리어층(116)에 해당하는 제1 가스 배리어층(118) 및 제2 가스 배리어층(120)을 구비한다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(14)에 의하면, 제4 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(8)에 의해 얻어지는 효과와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 가스 배리어층으로서 제1 가스 배리어층(118) 및 제2 가스 배리어층(120)을 구비함으로써, 복수의 유기 EL 소자(22)의 봉지성을 향상시키면서, 가스 배리어층의 균열하기 어려움 및 박리되기 어려움을 유지할 수 있다.
(제8 실시 형태)
도 15는 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(16)의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다. 이 도면으로부터 분명하듯이, 이 유기 EL 장치(16)는, 가스 배리어층의 구성을 제외하고 제5 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(10)와 동일하다. 본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(16)는, 제7 실시 형태에 있어서의 제1 가스 배리어층(118) 및 제2 가스 배리어층(120)에 해당하는, 제1 가스 배리어층(122) 및 제2 가스 배리어층(124)을 구비한다.
본 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(16)에 의하면, 제5 실시 형태에 따른 유기 EL 장치(10)에 의해 얻어지는 효과와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 가스 배리어층으로서 제1 가스 배리어층(122) 및 제2 가스 배리어층(124)을 구비함으로써, 복수의 유기 EL 소자(74)의 봉지성을 향상시키면서, 가스 배리어층의 균열하기 어려움 및 박리되기 어려움을 유지할 수 있다.
(변형예)
전술한 실시 형태를 변형하여, 유기 완충층의 수를 3개 이상으로 해도 좋다. 단, 이들 유기 완충층에는, 한쪽 유기 완충층에 겹치는 기판 상의 영역과 다른 한쪽 유기 완충층에 겹치는 기판의 영역이 완전하게는 일치하지 않게 겹치는 바와 같은 2개의 유기 완충층이 포함되어 있지 않으면 안 된다. 이는 가스 배리어층에 대해서도 동일하다. 또한, 전술한 제6∼제8 실시 형태를 변형하여, 기판에 가까운 쪽의 제1 가스 배리어층을 기판으로부터 먼 쪽의 제2 가스 배리어층이 덮도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 기판면 내의 적어도 1변을 따라서 연속적으로 공통 음극층의 제2 영역을 형성하고 있지만, 일부에 형성되어 있지 않은 부분이 있어도 좋다. 단, 연속적으로 형성되어 있는 쪽이 탈산소/탈수 성능이 높다. 또한, 주연부 전체에 연속적으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 공통 음극층의 제2 영역의 크기(단면적)가 클수록 탈산소/탈수 성능은 높아진다. 그 때문에, 공통 음극층의 제2 영역의 크기(단면의 폭이나 두께)를 요구되는 탈산소/탈수 성능에 따라 적절히 설정한다.
2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 : 유기 EL 장치
20 : 표시 영역
21 : 콘택트 영역
22 : 유기 EL 소자
22R : 적색 유기 EL 소자
22G : 녹색 유기 EL 소자
22B : 청색 유기 EL 소자
24 : 주사선
26 : 신호선
28 : 전원 공급선
30 : 스위칭용 TFT
32 : 유지 용량
34 : 구동용 TFT
35 : 공통 음극용 배선
36 : 주사선 구동 회로
38 : 신호선 구동 회로
40 : 기판
42 : 유기 발광층
44 : 무기 절연층
46 : 친액성 뱅크층(격벽 구조체)
48 : 격벽 구조체
48a : 개구부
48b : 단연부
48c : 외주부
50 : 발액성 뱅크층(격벽 구조체)
52 : 양극(제1 전극)
54 : 공통 음극층(제2 전극)
54a : 제1 영역
54b : 제2 영역
56 : 음극 보호층(봉지막)
58 : 유기 완충층(봉지막)
60 : 가스 배리어층(봉지막)
62 : 접착층(봉지막)
64 : 표면 보호 기판(봉지 부재)
66 : 마스크 부재
68 : 개구부
70 : 얼라인먼트 마크
72 : 기판
73 : 콘택트 영역
74 : 유기 EL 소자
76 : 유기 발광층
78 : TFT
79 : 공통 음극용 배선
80 : 무기 절연층
82 : 평탄화층
84 : 화소 격벽 절연층
84a : 개구부
84b : 단연부
84c : 외주부
86 : 양극(제1 전극)
88 : 금속 반사층
90 : 공통 음극층(제2 전극)
90a : 제1 영역
90b : 제2 영역
92 : 음극 보호층(봉지막)
94 : 유기 완충층(봉지막)
96 : 컬러 필터 기판
98 : 블랙 매트릭스층
100 : 필터층
102 : 제1 유기 완충층(봉지막)
102a : 제1 피복 부분
102b : 제1 정상 부분
102c : 제1 외단 부분
104 : 제2 유기 완충층(봉지막)
104a : 제2 피복 부분
104b : 제2 정상 부분
104c : 제2 외단 부분
106 : 제1 유기 완충층
106a : 제1 피복 부분
106b : 제1 정상 부분
106c : 제1 외단 부분
108 : 제2 유기 완충층
108a : 제2 피복 부분
108b : 제2 정상 부분
108c : 제2 외단 부분
110 : 제1 유기 완충층(봉지막)
110a : 제1 피복 부분
110b : 제1 정상 부분
110c : 제1 외단 부분
112 : 제2 유기 완충층(봉지막)
112a : 제2 피복 부분
112b : 제2 정상 부분
112c : 제2 외단 부분
114, 118, 122 : 제1 가스 배리어층
116, 120, 124 : 제2 가스 배리어층

Claims (7)

  1. 기판 상에, 복수의 제1 전극과, 상기 제1 전극의 형성 위치에 대응하는 복수의 개구부(opening)를 갖는 격벽 구조체와, 상기 복수의 개구부의 각각에 배치되는 유기 발광층과, 상기 격벽 구조체 및 상기 유기 발광층을 덮는 제2 전극과, 상기 제2 전극을 덮는 봉지(sealing)막 혹은 봉지 부재를 구비하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치로서,
    상기 제2 전극은 분리된 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역은 상기 격벽 구조체의 단연부(outer portion of the edge)를 제외한 상기 격벽 구조체 및 상기 유기 발광층을 덮고,
    상기 제2 영역은 상기 격벽 구조체의 단연부 및 상기 격벽 구조체의 외주부(external region)의 적어도 일부를 덮는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 알칼리 토류 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극의 막 두께는 1∼50㎚인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전극의 상기 제1 영역은, 상기 제2 전극의 상기 제2 영역과 동(同) 층에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전극의 상기 제2 영역은, 상기 기판면 내의 주연부(outer region) 전체에 걸쳐 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전극의 상기 제2 영역은, 전기적으로 플로팅(floating) 상태인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제2 전극의 막 두께는 10~30㎚인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네센스 장치.
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