KR20110097787A - 발광 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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다꾸지 후지사와
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Abstract

본 발명은 기판과, 상기 기판 상에 설치되는 복수의 유기 전계발광 소자와, 각 유기 EL 소자가 설치되는 각 화소 영역을 규정하는 격벽을 구비하는 발광 장치로서, 상기 격벽은 상기 각 화소 영역에 상당하는 영역에 구멍이 뚫려 이루어지는 절연막과, 상기 절연막의 기판측과는 반대측에 설치되는 격벽 본체를 포함하여 구성되고, 상기 유기 EL 소자는 한쌍의 전극과, 상기 전극에 협지되며 상기 절연막으로 둘러싸이는 영역에 배치되는 발광부를 포함하여 구성되고, 상기 절연막의 두께가 상기 발광부의 두께보다도 얇은 것을 특징으로 한다.

Description

발광 장치 및 그의 제조 방법{LIGHT EMISSION DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 발광 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 전계발광 소자(이하, 유기 EL 소자라는 경우가 있음)를 발광 소자로서 이용한 발광 장치(표시 장치 및 조명 장치 등)가 주목받고 있다. 예를 들면 표시 장치로서는, 각각이 화소로서 기능하는 복수의 유기 EL 소자가 기판 상에 배치되어 있다. 각 유기 EL 소자를 서로 독립적으로 구동하기 위해서, 각 유기 EL 소자는 격벽에 의해서 서로 전기적으로 절연되어 있다. 이 격벽은, 예를 들면 격자형으로 형성되어 있고, 격벽으로 둘러싸인 영역에 각 유기 EL 소자가 배치된다. 따라서 복수의 유기 EL 소자는 매트릭스형으로 배치되게 된다.
유기 EL 소자를 구성하는 유기층(발광층 등)은 도포법에 의해 형성할 수 있다. 구체적으로는 유기 재료와 용매를 포함하는 잉크를 격벽으로 둘러싸인 영역에 선택적으로 공급하고, 또한 이것을 건조시킴으로써, 격벽으로 둘러싸인 영역에 유기층이 형성된다.
유기층을 구성하는 유기 재료는 용매에 대한 용해성이 반드시 높지는 않고, 잉크 중의 유기 재료의 농도는 통상 1 중량％ 정도이다. 그렇게 하면, 형성해야 할 유기층의 부피에 비하여 다량의 잉크를 공급하게 되지만, 격벽은 말하자면 잉크의 수용체로서도 기능하기 때문에, 격벽으로 둘러싸인 영역에 공급된 잉크는 넘치는 일없이 격벽에 의해 수용되고, 그대로 건조함으로써 막화되어, 이것이 유기층이 된다.
도 4는 유기 EL 소자를 형성할 때에 이용되는 종래 기판의 단부면도이다. 기판 (1)에는 양극 (2)가 설치되고, 이 양극 (2)를 둘러싸는 절연막 (3)이 설치되고, 이 절연막 (3) 상에 격벽 본체 (4)가 설치되어 있다. 격벽은 잉크를 수용하는 수용체로서도 기능하기 때문에, 공급된 잉크가 넘쳐서, 인접하는 화소로 흘러나오는 것을 막기 위해서, 통상은 잉크에 대하여 발액성을 나타내는 부재에 의해서 구성되어 있다. 그러나 발액성을 나타내는 부재만으로 격벽을 구성한 경우, 공급된 잉크가 격벽에 튕겨나면서 건조되기 때문에, 막화되었을 때의 유기층 주연부의 막 두께가 얇아져 버린다. 따라서, 화소 영역의 단부에서 생기는 막 두께의 불균일성을 회피하기 위해서, 격벽 본체 (4)와 기판 (1) 사이에 친액성을 나타내는 절연막 (3)이 설치되고 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 제2005-174906호 공보 참조).
도 4의 화살표에서 나타낸 바와 같이, 격벽에 공급된 잉크는 용매가 기화함으로써 순차 건조되고, 그의 액면이 기판 (1)쪽으로 이동하여 간다. 그 때 절연막 (3)이 친액성인 점에서, 잉크는 절연막 (3)으로 당겨지면서 건조된다. 그 결과, 절연막 (3)의 단부 부근에서 유기층의 막 두께에 분포가 생긴다. 도 4에서는 2층의 유기층 (5), (6)을 도포법에 의해 형성한 상태를 나타내고 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 절연막 (3)의 존재에 의해, 절연막 (3)의 단부 부근의 유기층 (5), (6)의 막 두께는 화소 영역의 중앙부와 다르다. 이 막 두께의 불균일성이 발광 불량의 원인이 된다. 유기 EL 소자는 2층의 유기층 (5), (6) 상에 추가로 음극을 설치함으로써 형성되지만, 예를 들면 양극 (2)쪽의 유기층(하층) (5)의 도전성이 높은 경우, 절연막 (3)의 단부 부근에서는 음극쪽의 유기층(상층) (6)의 막 두께가 얇기 때문에, 유기 EL 소자를 발광시킬 때에 절연막 (3)의 단부 부근에서 누설 전류가 생기는 경우가 있다.
본 발명의 목적은 화소 영역 내에서 막 두께가 균일한 유기층을 구성할 수 있는 유기 EL 소자를 구비하는 발광 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 기판과,
상기 기판 상에 설치되는 복수의 유기 전계발광 소자와,
각 유기 전계발광 소자가 설치되는 각 화소 영역을 규정하는 격벽을 구비하는 발광 장치로서,
상기 격벽은 상기 각 화소 영역에 상당하는 영역에 개구가 뚫린 절연막과, 상기 절연막의 기판측과는 반대측에 설치되는 격벽 본체를 포함하여 구성되고,
상기 유기 전계발광 소자는 한쌍의 전극과, 상기 전극에 협지되며 상기 격벽으로 둘러싸이는 영역에 배치되는 발광부를 포함하여 구성되고,
상기 절연막의 두께가 상기 발광부의 두께보다도 얇은 것을 특징으로 하는 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 절연막의 두께가 50 nm 미만인 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 개구를 향하는 상기 절연막의 측면에 의해 구획되는 개구가, 상기 기판에 근접하는 방향으로 순테이퍼형인 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명은 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 절연막의 화소 영역을 향하는 측면과 상기 격벽 본체의 화소 영역을 향하는 측면과의 간격이 1 ㎛ 이상인 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 발광부가 유기 재료를 포함하는 잉크를 이용하는 도포법에 의해 형성되어 이루어지는 유기층을 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 절연막이 상기 격벽 본체보다도 상기 잉크에 대하여 친액성을 나타내는 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 발광부가 가장 기판 집합에 설치되는 정공 주입층을 포함하는 복수의 층이 적층되어 구성되는 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명은 한쌍의 전극, 및 상기 한쌍의 전극에 협지되는 발광부를 갖는 복수의 유기 전계발광 소자를 구비하는 발광 장치의 제조 방법으로서,
기판 상에, 각 유기 전계발광 소자가 설치되는 각 화소 영역을 규정하는 격벽을 형성하는 공정과,
상기 전극을 형성하는 공정과,
상기 화소 영역에 발광부를 형성하는 공정을 포함하며,
상기 격벽을 형성하는 공정에서는 상기 발광부의 두께보다도 두께가 얇고, 화소 영역에 상당하는 영역에 개구가 뚫린 절연막을 형성하고, 상기 절연막상에 격벽 본체를 형성하고,
상기 발광부를 형성하는 공정에서는 유기 재료를 포함하는 잉크를 상기 화소 영역에 공급하고, 추가로 공급한 잉크를 건조시킴으로써 유기층을 형성하는 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 절연막에 개구를 뚫을 때에는 드라이 에칭에 의해 상기 기판에 근접하는 방향으로 순테이퍼형의 개구를 절연막에 뚫는 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 격벽 본체를 형성할 때에는 유기물을 이용하여 격벽 본체를 형성하고, 추가로 불소 함유 가스 분위기에서 플라즈마 처리를 행하는 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 실시 형태의 발광 장치 (11)의 단면도이다.
도 2는 발광 장치 (11)의 평면도이다.
도 3은 테이퍼형의 절연막 (17)을 형성하는 공정을 모식적으로 나타낸다.
도 4는 유기 EL 소자를 형성할 때에 이용되는 종래의 기판의 단부면도이다.
<부호의 설명>
1 기판
2 양극
3 절연막
4 격벽 본체
5 유기층(하층)
6 유기층(상층)
11 발광 장치
12 유기 EL 소자
13 기판
14 화소 영역
15 격벽
16 개구
17 절연막
18 격벽 본체
21 양극
22 음극
23 발광부
24 발광층
25 정공 주입층
31 절연성을 나타내는 박막
32 포토레지스트
33 보호막
도 1은 본 실시 형태의 발광 장치 (11)의 단면도이고, 도 2는 발광 장치 (11)의 평면도이다. 표시 장치에 이용되는 통상의 발광 장치에서는 다수의 유기 EL 소자가 매트릭스형으로 설치되지만, 본 실시 형태에서는 이해의 용이를 위해 9개의 유기 EL 소자 (12)가 3행 3열로 배열된 발광 장치 (11)에 대해서 설명한다. 도 1은 1개의 유기 EL 소자 (12)가 형성된 영역만을 나타내고 있다.
본 실시 형태의 발광 장치 (11)은 기판 (13)과, 상기 기판 (13) 상에 설치되는 복수의 유기 EL 소자 (12)와, 각 유기 EL 소자 (12)가 설치되는 각 화소 영역 (14)를 규정하는 격벽 (15)를 구비한다.
격벽 (15)는 각 화소 영역 (14)에 상당하는 영역에 개구 (16)이 뚫린 절연막 (17)과, 상기 절연막 (17)의 기판 (13)과는 반대측에 설치되는 격벽 본체 (18)을 포함하여 구성된다. 유기 EL 소자 (12)는 한쌍의 전극 (21), (22)와, 상기 전극 (21), (22)에 협지되며 상기 격벽 (15)로 둘러싸이는 영역(화소 영역 (14))에 배치되는 발광부 (23)을 포함하여 구성된다. 발광부의 막 두께는 통상 10 nm 내지 150 nm이다.
본 실시 형태에서는 액티브 매트릭스형의 표시 장치로서 기능하는 발광 장치 (11)에 대해서 설명하지만, 발광 장치 (11)은 액티브 매트릭스형의 표시 장치이거나 패시브 매트릭스형의 표시 장치일 수도 있다.
발광 장치 (11)은 m×n개(기호 「m」, 「n」은 각각 자연수를 나타내고, 본 실시 형태에서는 m=3, n=3)의 화소를 구비하는 경우, 각각이 화소로서 기능하는 m×n개의 유기 EL 소자가 m행 n열의 매트릭스형으로 배치되어 구성된다.
기판 (13) 상에는 격벽 (15)가 격자형으로 형성되어 있고, 이 격벽 (15)로 구분되는 영역에 각 유기 EL 소자 (12)가 설치됨으로써, 각 유기 EL 소자 (12)는 매트릭스형으로 배치된다.
기판 (13)에는 액티브 매트릭스형의 표시 장치용의 회로가 형성된 TFT(Thin Film Transistor) 기판을 사용할 수 있다. 각 유기 EL 소자 (12)는 각각이 서로 분리된 양극 (21)을 구비한다. 각 양극 (21)은 기판 (13) 상에 있어서 이산적으로 m행 n열의 매트릭스형으로 배치되고, 기판 (13)에 형성된 회로에 전기적으로 접속된다. 본 실시 형태에서는 한쌍의 전극 (21), (22) 중 기판 (13)측에 설치되는 한쪽의 전극을 양극 (21)로 하고, 다른쪽의 전극을 음극 (22)로 한다. 기판 (13)측에 설치되는 한쪽의 전극을 음극으로 하고, 다른쪽의 전극을 양극으로 하는 구성의 유기 EL 소자를 기판에 설치할 수도 있다.
기판 (13)의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 양극 (21)은 주연부가 적어도 절연막 (17)의 단부에 의해 덮여 있다. 기판 (13)의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 양극 (21)의 주연부가 격벽 본체 (18)의 일부에 중첩되어 있을 수도 있다.
절연막 (17)은 막형으로서, 화소 영역 (14)에 상당하는 영역에 관통하는 개구가 뚫려서 이루어지고, 격자형으로 형성된다. 이 절연막 (17)에 의해서 양극 (21)과 음극 (22)가 전기적으로 절연되기 때문에, 후술하는 발광층 (24)가 절연막 (17) 상에 설치되었다고 해도, 절연막 (17) 상의 발광층 (24)는 발광하지 않는다. 환언하면, 기판 (13)의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 절연막 (17)에 형성된 개구 (16)에 설치된 발광부 (23)만이 발광하기 때문에, 격벽 (15) 중에서 특히 절연막 (17)로 둘러싸인 영역이 발광 가능한 화소 영역 (14)에 상당한다.
격벽 본체 (18)은, 본 실시 형태에서는 절연막 (17)에 접하여 설치된다. 절연막 (17)과 격벽 본체 (18) 사이에는 소정의 층이 개재하고 있을 수도 있다. 격벽 본체 (18)은 절연막 (17) 상에 형성되고, 화소 영역 (14)로부터 후퇴하여 형성된다. 즉, 격벽 본체 (18)은 기판 (13)의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 절연막 (17)의 내측에서 격자형으로 형성된다.
격벽 본체 (18)에 의해 규정되는 각 영역에는 발광부 (23)이 설치된다. 이 발광부 (23)은, 절연막 (17)에 뚫린 개구 (16)에 걸쳐 형성되고, 상기 개구 (16)으로부터 노출되는 양극 (21)에 접하여 설치된다. 절연막 (17)의 두께는 발광부 (23)의 두께보다도 얇다. 따라서 발광부 (23)은 절연막 (17)에 뚫린 개구 (16)뿐만 아니라, 이 개구 (16)을 넘어 절연막 (17) 상에까지 형성되어 있다.
음극 (22)는 기판 (13)의 두께 방향의 한쪽으로부터 발광부 (23) 및 격벽 본체 (18)을 덮어 기판 (13) 전체면에 걸쳐 형성된다. 즉, 각 유기 EL 소자 (12)의 음극 (22)는 전기적으로 접속되어 있고, 공통의 전극으로서 기능한다.
다음으로 발광 장치 (11)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
우선, TFT 기판을 준비한다. TFT 기판은 시판되고 있는 것을 사용 가능하고, 통상 TFT 기판에는 전극이 형성되어 있다. 양극 (21) 및 기판 (13)을 통하여 광을 취출하는 배면 발광형의 유기 EL 소자 (12)에서는, 양극 (21)은 광 투과성을 나타내는 전극에 의해서 구성된다. 양극 (21)에는 전기 전도도가 높은 금속 산화물, 금속 황화물 및 금속 등의 박막을 사용할 수 있고, 광 투과율이 높은 것이 바람직하게 이용된다. 구체적으로는 산화인듐, 산화아연, 산화주석, ITO, 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide: 약칭 IZO), 금, 백금, 은 및 구리 등으로 이루어지는 박막이 이용되고, 이들 중에서도 ITO, IZO 또는 산화주석으로 이루어지는 박막이 바람직하게 이용된다. 양극 (21)의 제작 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 도금법 등을 들 수 있고, 이들 방법에 의해 도전막을 형성한 후에, 포토리소그래피법에 의해서 소정의 패턴으로 형성된다. 상기 양극으로서, 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체 등의 유기의 투명 도전막을 이용할 수도 있다.
양극의 막 두께는 광의 투과성과 전기 전도도를 고려하여 적절하게 선택할 수 있고, 예를 들면 10 nm 내지 10 ㎛이고, 바람직하게는 20 nm 내지 1 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 50 nm 내지 500 nm이다.
다음으로 절연막 (17)을 형성한다. 절연막 (17)은 격벽 본체 (18)보다도 잉크에 대하여 친액성을 나타내는 것이 바람직하고, 격벽 본체 (18)을 발액화하는 공정에서 발액화하지 않도록 바람직하게는 무기물에 의해서 구성된다. 절연막 (17)은 SiN 및 SiO2 등으로 이루어지고, 바람직하게는 SiN으로 이루어진다.
절연막 (17)은 스퍼터링법, CVD(화학 증착법, Chemical Vapor Deposition), 마스크 증착, 및 스핀 코팅법 등에 의해서 형성된다. 예를 들면 CVD에 의해 전체면에 절연성을 나타내는 박막을 형성하고, 다음으로 포토레지스트를 도포하고, 소정의 영역에 광을 조사하고, 현상함으로써 포토레지스트층을 포함하는 보호막을 형성하고, 건식 에칭 또는 습식 에칭에 의해 절연성을 나타내는 박막의 화소 영역 (14)에 상당하는 영역에 개구 (16)을 뚫어, 절연막 (17)을 형성할 수 있다.
이러한 절연막 (17)의 두께는 발광부 (23)보다도 얇으며, 100 nm 미만이 바람직하고, 50 nm 미만이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30 nm 미만이고, 특히 바람직하게는 10 nm 미만이다. 절연막 (17)의 두께의 하한은 절연막 (17)을 구성하는 부재에 따라서, 전기 절연성을 확보할 수 있는 두께로 적절히 설정되며, 통상 5 nm이다.
절연막 (17)의 폭, 즉 행 방향 또는 열 방향으로 인접하는 화소 영역 (14)의 간격은 해상도에 따라서 적절히 설정되고, 통상 10 ㎛ 내지 50 ㎛ 정도이다.
다음으로 격벽 본체 (18)을 형성한다. 격벽 본체 (18)은 잉크에 대하여 발액성을 나타내는 것이 바람직하고, 불소 함유 가스 분위기에서 행하는 플라즈마 처리와 같은 간이한 방법으로 발액화하는 유기물을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 격벽 본체 (18)은, 예를 들면 아크릴 수지계, 노볼락 수지계, 폴리이미드 수지계의 포지티브형 또는 네가티브형의 감광성 재료(포토레지스트)를 이용하여 형성하는 것이 패터닝을 용이하게 행할 수 있기 때문에 바람직하다. 구체적으로는 포토레지스트를 기판 전체면에 도포하고, 프리 베이킹 처리를 행하고, 소정의 마스크를 통해 소정의 영역에 광을 조사하고, 현상하고, 추가로 포스트 베이킹 처리를 행함으로써, 소정의 형상으로 패터닝된 격벽 본체 (18)을 얻을 수 있다. 포토레지스트를 도포하는 방법으로서는 스핀 코터, 슬릿 코터 등을 이용한 방법을 들 수 있다.
격벽 본체 (18)은 추가로 발액화 처리된다. 예를 들면 유기물로 이루어지는 격벽 본체 (18)을 형성한 경우에는, 불소 함유 가스 분위기에서 플라즈마 처리를 행함으로써 표면을 발액화할 수 있고, 구체적으로는 CF4 가스의 분위기에서 플라즈마 처리를 행함으로써, 표면을 발액화할 수 있다. 이 플라즈마 처리에서는, 무기물로 이루어지는 절연막 (17)은 발액화할 수 없고, 친액성을 유지한다. 이와 같이 절연막 (17)을 무기물로 구성하고, 격벽 본체 (18)을 유기물로 구성하고, 추가로 불소 함유 가스 분위기에서 플라즈마 처리를 행함으로써, 발액성을 나타내는 격벽 본체 (18)과, 친액성을 나타내는 절연막 (17)을 간이하게 구별하여 만들 수 있다.
격벽 본체 (18)의 두께는 발광부 (23)을 도포법에 의해 형성할 때에, 잉크를 유지 가능한 두께로 설정되고, 통상 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛ 정도이고, 1 ㎛ 내지 3 ㎛가 바람직하다.
격벽 본체 (18)의 폭은 절연막 (17)의 폭보다도 짧고, 10 ㎛ 내지 50 ㎛ 정도이다.
다음으로 발광부 (23)을 형성한다. 발광부 (23)은 유기 재료를 포함하는 잉크를 이용하는 도포법에 의해 형성되어 이루어지는 유기층을 포함하는 것이 바람직하다.
발광부 (23)은 가장 기판쪽에 설치되는 정공 주입층 (25)를 포함하는 복수의 층이 적층되어 구성되는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 발광부 (23)은 정공 주입층 (25)와 발광층 (24)의 2층의 유기층이 적층되어 구성된다. 정공 주입층 (25)는 양극 (21)에 접하여 설치되고, 이 정공 주입층 (25)에 발광층 (24)가 접하여 설치되고, 추가로 발광층 (24)에 음극 (22)가 접하여 설치되어 있다.
정공 주입층 (25)는, 후술하는 정공 주입층 (25)를 형성하는 유기 재료와, 이것을 용해하는 용매를 포함하는 잉크를 이용하는 도포법에 의해 형성된다. 도포법으로서는 격벽 (15)에 의해 규정되는 영역에 선택적으로 잉크를 공급할 수 있는 방법이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면 잉크젯 인쇄법, 플렉소 인쇄법 등을 들 수 있다. 예를 들면 잉크젯 인쇄 장치를 이용함으로써, 잉크를 소정의 영역에 선택적으로 적하할 수 있고, 격벽 (15)에 의해 규정된 영역에 잉크를 선택적으로 공급할 수 있다. 또한, 상온 또는 가열하에서 잉크를 건조시킴으로써, 정공 주입층 (25)를 형성할 수 있다.
발광층 (24)는, 후술하는 발광층 (24)를 형성하는 유기 재료와, 이것을 용해하는 용매를 포함하는 잉크를 이용하는 도포법에 의해 형성되고, 정공 주입층 (25)와 동일한 방법에 의해 형성할 수 있다.
음극 (22)는 일함수가 작고, 발광층으로의 전자 주입이 용이하고, 전기 전도도가 높은 재료를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 양극측에서 광을 취출하는 구성의 유기 EL 소자 (12)에서는 발광층 (24)로부터의 광을 음극 (22)에서 양극 (21)측에 반사하기 위해서, 음극 (22)의 재료로서는 가시광 반사율이 높은 재료가 바람직하다. 음극 (22)에는, 예를 들면 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 전이 금속 및 III-B족 금속 등을 사용할 수 있다. 음극의 재료로서는, 예를 들면 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 스칸듐, 바나듐, 아연, 이트륨, 인듐, 세륨, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 이테르븀 등의 금속, 상기 금속 중의 2종 이상의 합금, 상기 금속 중의 1종 이상과, 금, 은, 백금, 구리, 망간, 티탄, 코발트, 니켈, 텅스텐, 주석 중의 1종 이상과의 합금, 또는 흑연 또는 흑연 층간 화합물 등이 이용된다. 합금의 예로서는 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-마그네슘 합금, 리튬-인듐 합금, 칼슘-알루미늄 합금 등을 들 수 있다. 음극으로서는 도전성 금속 산화물 및 도전성 유기물 등으로 이루어지는 투명 도전성 전극을 사용할 수 있다. 구체적으로는 도전성 금속 산화물로서 산화인듐, 산화아연, 산화주석, ITO 및 IZO를 들 수 있고, 도전성 유기물로서 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다. 음극은 2층 이상을 적층한 적층체로 구성되어 있을 수도 있다.
음극 (22)의 막 두께는 전기 전도도나 내구성을 고려하여 적절히 설정되고, 예를 들면 10 nm 내지 5 ㎛ 정도이다. 본 실시 형태에서는 외부의 환경으로부터 발광부 (23)을 차단하기 위한 보호 부재로서도 기능하는 음극 (22)를 구성하기 위해서, 음극 (22)는 후막으로 형성된다. 음극 (22)의 제작 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, 또한 금속 박막을 열 압착하는 라미네이트법 등을 들 수 있다.
이상 설명한 본 실시 형태의 발광 장치 (11)에서는 절연막 (17)의 두께를 발광부 (23)의 두께보다도 얇게 하고 있다. 도 4에 나타내는 종래의 발광 장치에서는 절연막 (3)의 막 두께가 두꺼워서, 이러한 절연막 (3)을 이용한 경우, 유기층 (5), (6)의 막 두께가 절연막 (3)의 영향에 의해 불균일하게 되어, 화소 영역 내에서 균일한 막 두께의 유기층을 형성할 수 없었다. 유기 EL 소자를 이용한 표시 장치는 액정 표시 장치의 기술의 대부분을 유용함으로써 발전하여 왔다는 경위가 있다. 액정 표시 장치는 시장에 보급되고, 그의 요소 기술은 확립된 것이기 때문에, 액정 표시 장치에 이용되고 있는 기술을 굳이 변경하는 것은 하지 않고, 절연막 (3)의 막 두께 등은 액정 표시 장치의 그것을 답습하고 있었다. 그 때문에 도 4에 나타내는 종래의 발광 장치의 절연막 (3)의 막 두께는 100 nm 내지 500 nm 정도였다. 그러나 유기 EL 소자는 그의 특징의 하나이기도 하지만, 박형이기 때문에, 액정 표시 장치에 이용되고 있었던 절연막을 이용한 경우, 절연막이 발광부보다도 두꺼워지기 때문에, 액정 표시 장치의 기술에서는 문제가 되지 않는 절연막이 유기층의 형성에 있어서 크게 영향을 준다. 그래서 본 실시 형태에서는 발광부 (23)보다도 얇은 절연막 (17)을 형성함으로써, 정공 주입층 (25), 발광층 (24) 등의 유기층을 도포법에 의해 형성할 때에, 절연막 (17)의 영향을 작은 것으로 할 수 있고, 결과로서 균일한 막 두께의 유기층을 형성할 수 있다. 특히, 발광부 (23)을 구성하는 각 유기층은 각각이 절연막 (17)보다도 두께가 두꺼운 쪽이 바람직하고, 예를 들면 종래의 기술에서는 친액성의 절연막 (3)에 당겨지면서 잉크가 마르기 때문에, 유기층 (5)에 있어서 절연막 (3)의 단부 부근(도 4 참조)에 절연막 (3)의 영향이 크게 나타나지만, 본 실시 형태에서는 각 유기층이 절연막 (17)보다도 두껍기 때문에, 애당초 절연막 (17)의 측면이 유기층의 형성에 거의 영향을 주지 않으므로, 균일한 막 두께의 유기층을 형성할 수 있다. 이것에 의해서 발광 불량이 억제된 유기 EL 소자 (12)를 얻을 수 있고, 성능이 높은 발광 장치 (11)을 실현할 수 있다. 특히 발광부 (23)을 구성하는 복수의 층 중에 가장 기판쪽의 층이 전기 저항이 낮은 정공 주입층 (16)인 경우, 도 4에 나타내는 종래의 기술과 같이 절연막 (17)의 단부 부근에서 막 두께가 불균일하게 되면, 정공 주입층 (16)과 음극 (22)와의 간격이 좁아지거나, 경우에 따라서는 정공 주입층 (16)과 음극 (22)가 접촉하는 경우가 있기 때문에, 소자의 구조로서 발광시에 누설 전류가 생길 가능성이 높아진다. 그러나 본 실시 형태에서는 도포법으로 각 유기층을 형성했다고 해도, 각 유기층이 절연막 (17)보다도 두껍기 때문에, 균일한 막 두께의 유기층을 형성할 수 있으므로, 누설 전류 등이 억제된 유기 EL 소자 (12)를 얻을 수 있고, 성능이 높은 발광 장치 (11)을 실현할 수 있다.
이러한 절연막 (17)로서는 두께가 100 nm 미만인 것이 바람직하다. 이러한 두께의 절연막 (17)을 형성함으로써, 발광부 (23)을 형성할 때의 절연막 (17)의 영향을 작게 할 수 있어, 막 두께가 균일한 유기층을 얻을 수 있다.
또한, 절연막 (17)은 개구 (16)을 향하는 상기 절연막 (17)의 측면에 의해 구획되는 개구 (16)이, 기판에 근접하는 방향으로 순테이퍼형인 것이 바람직하다. 이와 같이 테이퍼형의 절연막 (17)을 형성함으로써, 절연막 (17)의 단부가 완만해져, 절연막 (17)의 단부에 의해 형성되는 단차부가 발광부 (23)을 형성할 때의 절연막 (17)의 영향을 더욱 작게할 수 있어, 막 두께가 보다 균일한 유기층을 얻을 수 있다.
테이퍼형의 절연막 (17)은, 예를 들면 드라이 에칭에 의해 형성할 수 있다. 도 3에 테이퍼형의 절연막 (17)을 형성하는 공정을 모식적으로 나타내었다. 우선 상술한 바와 같이 SiN 등으로 이루어지는 절연성을 나타내는 박막 (31)을 CVD 등에 의해서 전체면에 형성한다. CVD에서는 10 nm 내지 20 nm 정도의 박막 (31)을 형성하는 것이 가능하고, 10 nm 내지 20 nm 이상의 막 두께의 박막 (31)을 적절하게 형성할 수 있다. 다음으로, 절연성을 나타내는 박막 (31) 상에 포토레지스트 (32)를 전체면에 도포하고(도 3(1) 참조), 다음으로 프리 베이킹, 노광, 현상, 포스트 베이킹 등의 처리를 행하여, 절연성을 나타내는 박막 (31) 중의 화소 영역 상에 형성된 부분을 제거한다. 포토레지스트 (32)를 이용하여 형성되는 보호막 (33)의 측면 (33a)는 절연성을 나타내는 박막 (31)의 표면에 대하여 수직이 아니고, 도 3(2)에 나타낸 바와 같이, 절연성을 나타내는 박막 (31)의 표면에 대하여 경사져 있고, 그의 각도 θ는 10° 내지 60° 정도이다. 통상의 드라이 에칭은 이방성 에칭이기 때문에, 예를 들면 CF4 가스를 도입한 플라즈마 에칭을 행하면, 절연성을 나타내는 박막 (31)에, 기판 (13)에 수직인 관통 구멍이 형성된다. 즉, 관통 구멍을 둘러싸는 박막 (31)의 측면이 기판 (13)에 수직이 된다. 그러나 CF4에 더하여 O2를 도입한 분위기에서 플라즈마 에칭을 행하면, 도 3(3)에 나타낸 바와 같이, 에칭할 때에 절연성을 나타내는 박막 (31)뿐만 아니라 보호막 (33)까지 에칭되기 때문에, 보호막 (33)에 의해서 보호되는 영역이 화살표로 나타낸 바와 같이 이동하면서, 절연성을 나타내는 박막 (31)이 깎여지게 되고, 결과로서 테이퍼형의 절연막 (17)이 형성된다. 절연막 (17)의 화소 영역 (14)를 향하는 측면과 양극 (21) 표면이 이루는 각도 φ는 10° 내지 60°인 것이 바람직하다. 이 각도 φ의 조정은 보호막 (33)의 재료, 보호막 (33)의 경사 각도 φ, 에칭할 때에 도입하는 CF4, O2 가스의 유량 등을 적절하게 설정함으로써 가능하고, 특히 에칭할 때에 도입하는 O2 가스의 유량을 조정함으로써 각도 φ를 조정할 수 있고, 구체적으로는 O2 가스의 유량을 많게 할수록 각도 φ가 작아지는 경향이 있다.
기판 (13)의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 절연막 (17)의 화소 영역 (14)를 향하는 측면과, 상기 격벽 본체 (18)의 화소 영역 (14)를 향하는 측면과의 간격 (L1)이 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하였다(도 1 참조). 격벽 본체 (18)은 잉크를 수용하는 기능을 발휘하기 위해서, 통상 그의 표면이 잉크에 대하여 발액성을 나타내는 바와 같이 형성되어 있기 때문에, 공급된 잉크가 격벽 본체 (18)에 튕겨지면서 건조된다. 그렇게 하면, 격벽 본체 (18) 근방에서 유기층의 막 두께가 얇아지는 등, 막 두께의 균일성이 나빠진다. 격벽 본체 (18)과는 별도로 절연막 (17)을 설치하는 이유의 하나는 격벽 본체 (18) 근방에서의 막 두께의 불균일성에 기인하는 소자의 발광 특성의 저하를 억제하는 데에 있다. 그러나, 격벽 본체 (18)로부터 절연막 (17)이 돌출하는 부분이 작으면, 격벽 본체 (18)의 영향이 화소 영역 (14)에 있어서의 유기층의 막 두께 분포로 현재화하는 것이 된다. 그래서 간격 (L1)을 1 ㎛ 이상으로 설정함으로써, 화소 영역 (14)에 있어서의 유기층의 막 두께 분포에 격벽 본체 (18)이 제공하는 영향을 작게 할 수 있고, 화소 영역 (14)에 있어서 막 두께가 균일한 유기층을 형성할 수 있다. 간격 (L1)은 해상도 등의 설계에 의해 적절히 설정되지만, 너무 넓으면 개구율이 작아지기 때문에, 그의 상한은 통상 5 ㎛ 정도이다.
이상 설명한 본 실시 형태의 발광 장치 (11)에 있어서의 유기 EL 소자는 「양극/정공 주입층/발광층/음극」의 층 구성을 갖고 있지만, 유기 EL 소자는 한쌍의 전극과, 이 전극 사이에 발광층을 구비하고 있으면, 본 실시 형태에 있어서의 유기 EL 소자와는 다른 소자 구성일 수도 있다. 이하에 양극과 음극 사이에 설치될 수 있는 층에 대해서 설명하지만, 이들 층 중 유기물을 포함하는 층으로서, 상기 층을 형성하는 유기 재료가 용매에 용해 가능한 것이면, 상술한 잉크젯 인쇄법 등의 도포법에 의해 균일한 막 두께의 유기층으로서 이들 층을 형성할 수 있다. 양극과 음극 사이에 설치되는 발광부는 도포법에 의해 형성되는 1 또는 복수의 유기층만으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 발광부를 유기층에만 의해 구성함으로써, 공정이 간이한 도포법에 의해서 발광부를 형성할 수 있어, 공정이 간이해진다.
음극과 발광층 사이에 설치되는 층으로서는 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 블록층 등을 들 수 있다. 음극과 발광층 사이에, 한층만이 설치되는 경우에는 상기 층을 전자 주입층이라고 한다. 음극과 발광층 사이에 전자 주입층과 전자 수송층과의 양쪽의 층이 설치되는 경우, 음극에 접하는 층을 전자 주입층이라고 하고, 이 전자 주입층을 제외하는 층을 전자 수송층이라고 한다.
전자 주입층은 음극으로부터의 전자 주입 효율을 개선하는 기능을 갖는 층이다. 전자 수송층은 음극, 전자 주입층 또는 음극에 보다 가까운 전자 수송층으로부터의 전자 주입을 개선하는 기능을 갖는 층이다. 정공 블록층은 정공의 수송을 막는 기능을 갖는 층이다. 전자 주입층 및/또는 전자 수송층이 정공의 수송을 막는 기능을 갖는 경우에는 이들 층이 정공 블록층을 겸하는 경우가 있다.
정공 블록층이 정공의 수송을 막는 기능을 갖는 것은, 예를 들면 홀 전류만을 흘리는 소자를 제작하여, 그의 전류치의 감소로 막는 효과를 확인하는 것이 가능하다.
양극과 발광층 사이에 설치되는 층으로서는 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층 등을 들 수 있다. 양극과 발광층 사이에, 정공 주입층과 정공 수송층과의 양쪽의 층이 설치되는 경우, 양극에 접하는 층을 정공 주입층이라고 하고, 이 정공 주입층을 제외하는 층을 정공 수송층이라고 한다.
정공 주입층은 양극으로부터의 정공 주입 효율을 개선하는 기능을 갖는 층이다. 정공 수송층은 양극, 정공 주입층 또는 양극에 보다 가까운 정공 수송층으로부터의 정공 주입을 개선하는 기능을 갖는 층이다. 전자 블록층은 전자의 수송을 막는 기능을 갖는 층이다. 정공 주입층 및/또는 정공 수송층이 전자의 수송을 막는 기능을 갖는 경우에는 이들 층이 전자 블록층을 겸하는 경우가 있다.
전자 블록층이 전자의 수송을 막는 기능을 갖는 것은, 예를 들면 전자 전류만을 흘리는 소자를 제작하여, 그의 전류치의 감소로 막는 효과를 확인하는 것이 가능하다.
전자 주입층 및 정공 주입층을 총칭하여 전하 주입층이라고 하는 경우가 있고, 전자 수송층 및 정공 수송층을 총칭하여 전하 수송층이라고 하는 경우가 있다.
본 실시 형태의 유기 EL 소자가 취할 수 있는 층 구성의 예를 이하에 나타내었다.
a) 양극/발광층/음극
b) 양극/정공 주입층/발광층/음극
c) 양극/정공 주입층/발광층/전자 주입층/음극
e) 양극/정공 주입층/발광층/전자 수송층/음극
f) 양극/정공 주입층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
d) 양극/정공 수송층/발광층/음극
e) 양극/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극
f) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
g) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
h) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/음극
i) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극
j) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
k) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
l) 양극/발광층/전자 주입층/음극
m) 양극/발광층/전자 수송층/음극
n) 양극/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
(여기서, 기호 「/」는 기호 「/」를 사이에 두는 각 층이 인접하여 적층되어 있는 것을 나타내고, 이하 동일)
본 실시 형태의 유기 EL 소자는 2층 이상의 발광층을 가질 수도 있고, 2층의 발광층을 갖는 유기 EL 소자로서는 상기 a) 내지 n)의 층 구성 중 어느 하나에 있어서, 양극과 음극에 협지된 적층체를 「반복 단위 A」로 하면, 이하의 o)에 나타내는 층 구성을 들 수 있다.
o) 양극/(반복 단위 A)/전하 주입층/(반복 단위 A)/음극
3층 이상의 발광층을 갖는 유기 EL 소자로서는 「(반복 단위 A)/전하 주입층」을 「반복 단위 B」로 하면, 이하의 p)에 나타내는 층 구성을 들 수 있다.
p) 양극/(반복 단위 B)x/(반복 단위 A)/음극
기호 「x」는 2 이상의 정수를 나타내고, (반복 단위 B)x는 반복 단위 B가 x단 적층된 적층체를 나타낸다.
전하 주입층이란 전계를 인가함으로써, 정공과 전자를 발생하는 층이다. 전하 주입층으로서는, 예를 들면 산화바나듐, 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide: 약칭 ITO), 산화몰리브덴 등으로 이루어지는 박막을 들 수 있다.
본 실시 형태의 유기 EL 소자는 추가로 전극과의 밀착성 향상이나 전극으로부터의 전하 주입성의 개선을 위해, 전극에 인접하여 막 두께 2 nm 이하의 절연층을 설치할 수도 있다. 계면에서의 밀착성 향상이나 혼합의 방지 등을 위해, 상술한 각 층간에 얇은 버퍼층을 삽입할 수도 있다.
적층하는 층의 순서, 층수, 및 각 층의 두께에 대해서는 발광 효율이나 소자 수명을 감안하여 적절하게 설정할 수 있다.
다음으로, 유기 EL 소자를 구성하는 각 층의 재료 및 형성 방법에 대해서, 보다 구체적으로 설명한다.
<정공 주입층>
정공 주입층을 구성하는 정공 주입 재료로서는 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄 및 산화알루미늄 등의 산화물이나, 페닐아민계, 스타버스트형 아민계, 프탈로시아닌계, 비정질 카본, 폴리아닐린 및 폴리티오펜 유도체 등을 들 수 있다.
정공 주입층의 성막 방법으로서는, 예를 들면 정공 주입 재료를 포함하는 용액으로부터의 성막을 들 수 있다. 용액으로부터의 성막에 이용되는 용매로서는 정공 주입 재료를 용해시키는 것이면 특별히 제한은 없고, 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매, 및 물을 들 수 있다.
용액으로부터의 성막 방법으로서는 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어바 코팅법, 침지 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 도포법을 들 수 있다.
정공 주입층의 막 두께는, 이용하는 재료에 따라서 최적치가 다르고, 구동 전압과 발광 효율이 적절한 값이 되도록 적절히 설정되며, 적어도 핀홀이 발생하지 않는 것과 같은 두께가 필요하고, 너무 두꺼우면 소자의 구동 전압이 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 정공 주입층의 막 두께는, 예를 들면 1 nm 내지 1 ㎛이고, 바람직하게는 2 nm 내지 500 nm이고, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 200 nm이다.
<정공 수송층>
정공 수송층을 구성하는 정공 수송 재료로서는 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민을 갖는 폴리실록산 유도체, 피라졸린 유도체, 아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체, 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체, 폴리아릴아민 또는 그의 유도체, 폴리피롤 또는 그의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체, 또는 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.
이들 중에서 정공 수송 재료로서는 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민 화합물기를 갖는 폴리실록산 유도체, 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체, 폴리아릴아민 또는 그의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체, 또는 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그의 유도체 등의 고분자 정공 수송 재료가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민을 갖는 폴리실록산 유도체이다. 저분자의 정공 수송 재료의 경우에는 고분자 결합제에 분산시켜 이용하는 것이 바람직하다.
정공 수송층의 성막 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 저분자의 정공 수송 재료로서는 고분자 결합제와 정공 수송 재료를 포함하는 혼합액으로부터의 성막을 들 수 있고, 고분자의 정공 수송 재료로서는 정공 수송 재료를 포함하는 용액으로부터의 성막을 들 수 있다.
용액으로부터의 성막에 이용되는 용매로서는 정공 수송 재료를 용해시키는 것이면 특별히 제한은 없고, 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매 등을 들 수 있다.
용액으로부터의 성막 방법으로서는 상술한 정공 주입층의 성막법과 동일한 도포법을 들 수 있다.
혼합하는 고분자 결합제로서는 전하 수송을 극도로 저해하지 않는 것이 바람직하고, 또한 가시광에 대한 흡수가 약한 것이 바람직하게 이용되고, 예를 들면 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리실록산 등을 들 수 있다.
정공 수송층의 막 두께로서는, 이용하는 재료에 따라서 최적치가 다르고, 구동 전압과 발광 효율이 적절한 값이 되도록 적절히 설정되며, 적어도 핀홀이 발생하지 않는 것과 같은 두께가 필요하고, 너무 두꺼우면 소자의 구동 전압이 높아져서 바람직하지 않다. 따라서, 상기 정공 수송층의 막 두께는, 예를 들면 1 nm 내지 1 ㎛이고, 바람직하게는 2 nm 내지 500 nm이고, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 200 nm이다.
<발광층>
발광층은, 통상 주로 형광 및/또는 인광을 발광하는 유기물, 또는 상기 유기물과 이것을 보조하는 도펀트로부터 형성된다. 도펀트는, 예를 들면 발광 효율의 향상이나, 발광 파장을 변화시키기 위해서 가해진다. 유기물은 저분자 화합물이거나 고분자 화합물일 수도 있고, 발광층은 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량이 103 내지 108인 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 발광층을 구성하는 발광 재료로서는, 예를 들면 이하의 색소계 재료, 금속 착체계 재료, 고분자계 재료, 도펀트 재료를 들 수 있다.
(색소계 재료)
색소계 재료로서는, 예를 들면 시클로펜다민 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체 화합물, 트리페닐아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피라졸로퀴놀린 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아릴렌 유도체, 피롤 유도체, 티오펜환 화합물, 피리딘환 화합물, 페리논 유도체, 페릴렌 유도체, 올리고티오펜 유도체, 트리푸마닐아민 유도체, 옥사디아졸 이량체, 피라졸린 이량체, 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체 등을 들 수 있다.
(금속 착체계 재료)
금속 착체계 재료로서는, 예를 들면 중심 금속에 Al, Zn, Be 등, 또는 Tb, Eu, Dy 등의 희토류 금속을 갖고, 배위자에 옥사디아졸, 티아디아졸, 페닐피리딘, 페닐벤조이미다졸, 퀴놀린 구조 등을 갖는 금속 착체를 들 수 있고, 예를 들면 이리듐 착체, 백금 착체 등의 삼중항 여기 상태에서의 발광을 갖는 금속 착체, 알루미늄퀴놀리놀 착체, 벤조퀴놀리놀베릴륨 착체, 벤조옥사졸릴아연 착체, 벤조티아졸아연 착체, 아조메틸아연 착체, 포르피린아연 착체, 유로퓸 착체 등을 들 수 있다.
(고분자계 재료)
고분자계 재료로서는 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리실란 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카르바졸 유도체, 상기 색소계 재료나 금속 착체계 발광 재료를 고분자화한 것 등을 들 수 있다.
상기 발광성 재료 중, 청색으로 발광하는 재료로서는 디스티릴아릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체, 및 이들의 중합체, 폴리비닐카르바졸 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 들 수 있다. 그 중에서도 고분자 재료의 폴리비닐카르바졸 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체나 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하다.
녹색으로 발광하는 재료로서는 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체, 및 이들의 중합체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 들 수 있다. 그 중에서도 고분자 재료의 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하다.
적색으로 발광하는 재료로서는 쿠마린 유도체, 티오펜환 화합물, 및 이들의 중합체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등을 들 수 있다. 그 중에서도 고분자 재료의 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등이 바람직하다.
(도펀트 재료)
도펀트 재료로서는, 예를 들면 페릴렌 유도체, 쿠마린 유도체, 루브렌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 스쿠아리움 유도체, 포르피린 유도체, 스티릴계 색소, 테트라센 유도체, 피라졸론 유도체, 데카시클렌, 페녹사존 등을 들 수 있다. 발광층의 두께는, 통상 약 2 nm 내지 200 nm이다.
<전자 수송층>
전자 수송층을 구성하는 전자 수송 재료로서는, 공지된 것을 사용할 수 있고, 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 또는 그의 유도체, 벤조퀴논 또는 그의 유도체, 나프토퀴논 또는 그의 유도체, 안트라퀴논 또는 그의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 또는 그의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 또는 그의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 또는 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체, 폴리퀴놀린 또는 그의 유도체, 폴리퀴녹살린 또는 그의 유도체, 폴리플루오렌 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.
이들 중에서, 전자 수송 재료로서는 옥사디아졸 유도체, 벤조퀴논 또는 그의 유도체, 안트라퀴논 또는 그의 유도체, 또는 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체, 폴리퀴놀린 또는 그의 유도체, 폴리퀴녹살린 또는 그의 유도체, 폴리플루오렌 또는 그의 유도체가 바람직하고, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 벤조퀴논, 안트라퀴논, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄, 폴리퀴놀린이 더욱 바람직하다.
전자 수송층의 성막법으로서는 특별히 제한은 없지만, 저분자의 전자 수송 재료에서는 분말로부터의 진공 증착법, 또는 용액 또는 용융 상태에서의 성막을 들 수 있고, 고분자의 전자 수송 재료에서는 용액 또는 용융 상태에서의 성막을 들 수 있다. 용액 또는 용융 상태에서의 성막하는 경우에는 고분자 결합제를 병용할 수도 있다. 용액으로부터 전자 수송층을 성막하는 방법으로서는 상술한 용액으로부터 정공 수송층을 성막하는 방법과 동일한 성막법을 들 수 있다.
전자 수송층의 막 두께는, 이용하는 재료에 따라서 최적치가 다르고, 구동 전압과 발광 효율이 적절한 값이 되도록 적절히 설정되며, 적어도 핀홀이 발생하지 않는 것과 같은 두께가 필요하고, 너무 두꺼우면 소자의 구동 전압이 높아져서 바람직하지 않다. 따라서 상기 전자 수송층의 막 두께로서는, 예를 들면 1 nm 내지 1 ㎛이고, 바람직하게는 2 nm 내지 500 nm이고, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 200 nm이다.
<전자 주입층>
전자 주입층을 구성하는 재료로서는 발광층의 종류에 따라서 최적인 재료가 적절하게 선택되고, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속 중의 1종 이상 포함하는 합금, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속의 산화물, 할로겐화물, 탄산화물, 또는 이들 물질의 혼합물 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 금속의 산화물, 할로겐화물 및 탄산화물의 예로서는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 산화리튬, 불화리튬, 산화나트륨, 불화나트륨, 산화칼륨, 불화칼륨, 산화루비듐, 불화루비듐, 산화세슘, 불화세슘, 탄산리튬 등을 들 수 있다. 알칼리토류 금속, 알칼리토류 금속의 산화물, 할로겐화물, 탄산화물의 예로서는 마그네슘, 칼슘, 바륨, 스트론튬, 산화마그네슘, 불화마그네슘, 산화칼슘, 불화칼슘, 산화바륨, 불화바륨, 산화스트론튬, 불화스트론튬, 탄산마그네슘 등을 들 수 있다. 전자 주입층은 2층 이상을 적층한 적층체로 구성될 수도 있고, 예를 들면 LiF/Ca 등을 들 수 있다. 전자 주입층은 증착법, 스퍼터링법, 인쇄법 등에 의해 형성된다.
전자 주입층의 막 두께로서는 1 nm 내지 1 ㎛ 정도가 바람직하다.
<절연층>
절연층의 재료로서는 금속 불화물, 금속 산화물, 유기 절연 재료 등을 들 수 있다. 막 두께 2 nm 이하의 절연층을 설치한 유기 EL 소자로서는 음극에 인접하여 막 두께 2 nm 이하의 절연층을 설치한 것, 양극에 인접하여 막 두께 2 nm 이하의 절연층을 설치한 것을 들 수 있다.
이상 설명한 발광 장치는 곡면상이나 평면상의 조명 장치, 예를 들면 스캐너의 광원으로서 이용되는 면상 광원, 및 표시 장치에 바람직하게 사용할 수 있다.
표시 장치로서는 세그먼트 표시 장치, 도트 매트릭스 표시 장치 등을 들 수 있다. 도트 매트릭스 표시 장치에는 액티브 매트릭스 표시 장치 및 패시브 매트릭스 표시 장치 등이 있다. 유기 EL 소자는 액티브 매트릭스 표시 장치, 패시브 매트릭스 표시 장치에 있어서, 각 화소를 구성하는 발광 소자로서 이용된다. 유기 EL 소자는 세그먼트 표시 장치에 있어서, 각 세그먼트를 구성하는 발광 소자로서 이용되고, 액정 표시 장치에 있어서, 백 라이트로서 이용된다.
본 발명에 따르면, 발광부보다도 얇은 절연막을 형성함으로써, 발광부를 형성할 때에 절연막이 미치는 영향을 작게 할 수 있어, 결과로서 화소 영역 내에서 막 두께가 균일한 유기층을 형성할 수 있다. 이것에 의해서 발광 불량이 억제된 유기 전계발광 소자를 얻을 수 있고, 성능이 높은 발광 장치를 실현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판과,
    상기 기판 상에 설치되는 복수의 유기 전계발광 소자와,
    각 유기 전계발광 소자가 설치되는 각 화소 영역을 규정하는 격벽을 구비하는 발광 장치로서,
    상기 격벽은 상기 각 화소 영역에 상당하는 영역에 개구가 뚫린 절연막과, 상기 절연막의 기판측과는 반대측에 설치되는 격벽 본체를 포함하여 구성되고,
    상기 유기 전계발광 소자는 한쌍의 전극과, 상기 전극에 협지되며 상기 격벽으로 둘러싸이는 영역에 배치되는 발광부를 포함하여 구성되고,
    상기 절연막의 두께가 상기 발광부의 두께보다도 얇은 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연막의 두께가 50 nm 미만인 발광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 개구를 향하는 상기 절연막의 측면에 의해 구획되는 개구가, 상기 기판에 근접하는 방향으로 순테이퍼형인 발광 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 절연막의 화소 영역을 향하는 측면과 상기 격벽 본체의 화소 영역을 향하는 측면과의 간격이 1 ㎛ 이상인 발광 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광부는 유기 재료를 포함하는 잉크를 이용하는 도포법에 의해 형성되어 이루어지는 유기층을 포함하는 발광 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연막은 상기 격벽 본체보다도 상기 잉크에 대하여 친액성을 나타내는 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광부는 가장 기판쪽에 설치되는 정공 주입층을 포함하는 복수의 층이 적층되어 구성되는 발광 장치.
  8. 한쌍의 전극, 및 상기 한쌍의 전극에 협지되는 발광부를 갖는 복수의 유기 전계발광 소자를 구비하는 발광 장치의 제조 방법으로서,
    기판 상에, 각 유기 전계발광 소자가 설치되는 각 화소 영역을 규정하는 격벽을 형성하는 공정과,
    상기 전극을 형성하는 공정과,
    상기 화소 영역에 발광부를 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 격벽을 형성하는 공정에서는 상기 발광부의 두께보다도 두께가 얇고, 화소 영역에 상당하는 영역에 개구가 뚫린 절연막을 형성하고, 상기 절연막 상에 격벽 본체를 형성하고,
    상기 발광부를 형성하는 공정에서는 유기 재료를 포함하는 잉크를 상기 화소 영역에 공급하고, 추가로 공급한 잉크를 건조시킴으로써 유기층을 형성하는 발광 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 절연막에 개구를 뚫을 때에는 드라이 에칭에 의해 상기 기판에 근접하는 방향으로 순테이퍼형의 개구를 절연막에 뚫는 발광 장치의 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 격벽 본체를 형성할 때에는 유기물을 이용하여 격벽 본체를 형성하고, 추가로 불소 함유 가스 분위기에서 플라즈마 처리를 행하는 발광 장치의 제조 방법.
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