KR20120001719A - 색변환 필터 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기판과, 상기 기판상의 적어도 부(副)화소부에 형성된, 다른 투과 파장을 가지는 복수의 컬러필터와, 기판의 상방의 비(非)부화소부에 형성된, 경화성 수지로 이루어지는 뱅크와, 적어도 일부의 컬러필터의 상방 영역이며, 뱅크 사이에 구획형성된 영역에, 잉크젯법에 의해 슬릿 패턴으로 형성된, 광원의 광을 흡수하고, 흡수 파장과 다른 파장분포의 광을 발하는 색변환막과, 적어도 일부의 뱅크 상에 포토리소그래피법에 의해 형성된 스페이서를 구비하며, 상기 스페이서를 형성하는 뱅크가, 다른 뱅크에 비해, 측방 단면에서 보았을 때, 수평방향으로 돌출되어 있는, 색변환 필터 기판에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 색변환 효율이 높은 색변환 필터 기판을, 대화면 디스플레이의 양산에 적합하게 적용할 수 있다.

Description

색변환 필터 기판{COLOR CONVERSION FILTER SUBSTRATE}

본 발명은 색변환 필터 기판에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명의 색변환 필터 기판은, 색변환 효율이 높고, 대화면 디스플레이의 양산에 적합하게 이용할 수 있는 색변환 필터 기판에 관한 것이다.

유기EL소자를 이용하여 다색발광을 실현하는 방법의 하나로서 색변환법이 있다. 색변환법은, 유기EL소자의 발광을 흡수하고, 흡수 파장과 다른 파장분포의 발광을 행하는 색변환막을 유기EL소자의 전면(前面)에 설치하여 다색을 표현하는 방법이며, 색변환막으로서는 고분자 수지에 형광색소를 분산시킨 것이 있다. 색변환법에 관하여, 예컨대 이하의 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1에는, (a) 로다민계 형광안료와, (b) 청색 영역에 흡수를 가지며 또한 상기 로다민계 형광안료에 대한 에너지 이동 또는 재흡수를 유발하는 형광안료를 광투과성 매체에 분산시킨 것으로 이루어지는 적색 형광변환막이 개시되어 있다.

이러한 방식을 이용한 경우에는, 유기EL소자로의 발광이 단색이면 되기 때문에, 제조가 용이하며, 따라서 대화면 디스플레이에 대한 응용이 적극적으로 검토되고 있다. 또한, 이 방식은, 색변환막과 컬러필터를 조합함으로써, 양호한 색 재현성이 얻어지는 등의 이점을 가진다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 색변환막에 의해, 뛰어난 색변환 효율을 얻기 위해서는, 색변환막의 두께를 10μm정도까지 두껍게 할 필요가 있다. 또한, 이 색변환막의 상면에 유기EL소자를 형성하기 위해서는, 색변환막의 표면요철을 평활하게 하는 기술, 및 색변환막으로부터 생긴 수분을 차단하는 기술 등의, 특수한 기술이 필요하게 된다. 이들 부수적인 특수기술을 채용하는 것은, 대화면 디스플레이의 형성에 있어서, 상당한 가격상승으로 연결된다.

이러한 가격상승의 문제를 해결하는 방책으로서, 유기EL소자의 전극 사이에 드라이프로세스에 의해 색변환능을 가지는 층을 설치하는 기술, 구체적으로는, 이하의 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 유기 화합물로 이루어지며 서로 적층된 형광체 발광층 및 정공수송층이 음극 및 양극 사이에 배치된 구성의 전계발광소자로서, 상기 형광체 발광층은 서로 적층되고 또한 양극측보다도 음극측 쪽이 전기수송 능력이 큰 한 쌍의 형광체 박막으로 이루어지는, 전계발광소자가 개시되어 있다. 특허문헌 2에 따르면, 최적의 색변환 재료를 선택하면, 수분발생의 문제가 없는 고효율이며 극히 얇은(1μm 이하) 색변환 소자를 실현할 수 있다고 생각된다.

또한, 특허문헌 2에 개시된 기술을 더욱 개량한 기술로서, 색변환막의 구성 재료를 잉크화하고, 해당 막을 잉크젯법에 의해 패터닝하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 잉크젯법에 의해, 정밀 패터닝을 행할 때에는, 미량의 액적(液滴)을 정밀하게 도출(塗出)시킬 필요가 있기 때문에, 증점(增粘) 원인이 되는 잉크 고형분 비(比)를 그다지 높게 할 수는 없다. 이 때문에, 필요막 두께를 확보하기 위해 필요한 액적의 체적은 필연적으로 커지는 것을 감안하여, 양호한 정밀도로 패턴을 형성하는 기술로서, 이하의 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 유기EL재료를 포함하는 잉크 조성물을 잉크 토출법에 의해 동일 화소 내에 적어도 2회 이상 토출하여 막을 제조하고, 잉크 조성물을 뱅크에 의해 구획된 영역 내에 토출하며, n 회째(n은 토출회수)의 토출도트(ejected dot) 지름이, 뱅크 지름에 비하여 동일하거나 혹은 작은 유기EL소자의 제조 방법이 개시되어 있다.

그러나, 뱅크를 형성하는 경우에는, 형상을 특정하는 것뿐만 아니라, 습윤성(wettability)의 제어도 중요하다. 구체적으로는, 잉크를 적하하는 영역에 있어서는, 그 벽면을 잉크에 대하여 발액성(liquid-repellent)의 상태로 하고, 베이스를 잉크에 대하여 친액성의 상태로 하는 것이 중요하다. 이러한 습윤성에 관한 기술에 대해서는, 이하의 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, 무기재료로 구성되는 뱅크 형성면에 유기재료로 뱅크를 형성하고, 도입 가스를 불소계로 하여 불소과다의 조건하에서 플라즈마 처리를 행하며, 뱅크에 의해 둘러싸이는 영역에 박막 재료액을 충전하여 박막층을 형성하고, 유기물로 형성한 뱅크를 가지는 기판에, 산소가스 플라즈마 처리 후, 불소계가스 플라즈마 처리를 행하는, 박막형성 방법이 개시되어 있다.

이상과 같이, 색변환막을 포함하는 기판(색변환 필터 기판)에 대해서는, 각종 기술이 개시되어 있는바, 색변환 필터 기판을, 유기EL기판과 접합함으로써, 유기EL디스플레이를 얻을 수 있다.

예를 들면, 색변환 필터 기판을 탑이미션(top emission) 구조의 유기EL디스플레이에 사용하는 경우에는, 유기EL기판(예컨대, TFT소자를 포함하는 기판)과 색변환 필터 기판을 접합한 구성이 일반적이다. 접합방법으로서는, 액정에서 일반적인 진공적하 접합법 (vacuum drop bonding method) 등을 이용할 수 있다.

여기서, 접합시에는, 색변환 필터 기판에, 유기EL기판과의 사이의 갭을 메우는 갭층을 형성한다. 이 갭층에는, 일반적으로, 접착제 등의 고체가 이용되지만, 액체 또는 기체를 이용할 수도 있다.

갭층의 형성에 있어서, 양 기판 간의 갭을 정밀하게 제어하는 경우에는, 컬러필터 혹은 색변환막 위, 또는 이들의 주위에 스페이서를 형성하는 것이 알려져 있으며, 예컨대, 이하의 기술이 제안되어 있다.

특허문헌 5에는, 유기EL층의 발광 방향에 위치하는 투명기판 위에 상기 유기EL층과 대향하여 블랙매트릭스와 복수의 착색 수지영역으로 이루어지는 유효영역과, 상기 유기EL층과 상기 투명기판과의 사이에 개재하는 스페이서를 구비하고, 상기 스페이서가 상기 블랙매트릭스 위에 형성되어 있으며, 상기 스페이서의 정상면(頂面)의 면적의 총합을 A, 상기 유효영역의 면적을 S라고 했을 경우, A의 S에 대한 비율(R)이 하기 조건:0.05%≤R≤1%를 충족시키는 컬러필터가 개시되어 있다.

스페이서의 형성 이유는, 이하와 같다. 즉, 양 기판 간의 갭이 지나치게 넓은 경우에는, 광이 옆의 부화소부에 침입하는 크로스토크(crosstalk)의 문제가 생기는 한편, 해당 갭이 지나치게 좁은 경우에는, 간섭의 영향 또는 발광 영역에 대한 기계적 접촉 등의 문제가 생기기 때문이다.

또한, 특히, 색변환 방식을 이용하는 유기EL디스플레이에 있어서는, 색변환막에 입사하는 광량이 색변환 효율에 크게 기여하기 때문에, 스페이서에 의한 갭의 정밀한 제어가 필요하다.

[특허문헌 1] : 일본 특허공개공보 평08-286033호

[특허문헌 2] : 일본 특허공개공보 평02-216790호

[특허문헌 3] : 일본 특허공개공보 2001-291583호

[특허문헌 4] : 일본 특허공개공보 2000-353594호

[특허문헌 5] : 일본 특허공개공보 2004-311305호

그런데, 탑이미션형의 유기EL디스플레이에 있어서, 상기 갭층에 접착제 등의 고체를 포함시켰을 경우에는, 그 굴절율을 높게 할 수 있고, 그 결과, 뛰어난 광의 취출(light extraction) 효율을 실현할 수 있다.

이것은, 투명전극층, 및 색변환막 및 컬러필터의 굴절율이 1.5∼2.0 정도인 바, 질소 및 불활성액체의 굴절율이 1.0∼1.3 정도인 것에 대해, 에폭시계 접착제 등의 굴절율이 1.5 이상인 것에 따른다.

또한, 갭층에 접착제 등의 고체를 포함시켰을 경우에는, 유기EL디스플레이의 우수한 기계적 강도를 실현할 수도 있다.

그렇지만, 일반적으로, 접착제 등의 수지는, 액정(液晶) 등의 액체에 비교해서 점도가 높으며, 유기EL기판과 색변환 필터 기판을 접합할 때의 확산이 부족하다.

특히, 색변환막이 잉크젯법에 의해 형성되는 색변환 필터 기판의 경우에는, 양호한 정밀도로 색변환막을 형성하기 위해서 색변환 필터 기판측에 뱅크가 형성되어 있다. 이 때문에, 양 기판의 접합시에는, 컬러필터의 라인 방향으로는 갭층(수지)의 확산은 저해되지 않지만, 상기 방향과 수직인 방향에 대하여는, 수지가 뱅크를 타고 넘어 확산되어야 한다. 따라서, 단순한 적하 접합에서는, 외주 시일재 내측의 구석구석까지 수지가 확산되지 않기 때문에, 2∼3인치 정도의 패널이라도, 화면의 일부가 수지로 채워지지 않는 불량이 발생할 우려가 있다.

이러한 수지의 확산의 조정과, 광학 갭 조정을 동시에 수행하기 위해, 상술한 바와 같이, 컬러필터 혹은 색변환막 위, 또는 이들의 주위에 스페이서를 형성하는 기술이 알려져 있다. 스페이서는, 뱅크 위에, 광 경화성(photocurable) 또는 광열병용형(photo-thermal combination type) 경화성 수지 등을 포토리소그래피법에 의해 형성할 수 있다.

통상, 스페이서는, 표시부(화소)에 대하여 10∼20%의 비율로 듬성듬성 존재하는 뱅크 위에 도포한다. 이 때문에, 특히 화소의 치수가 작아지면, 뱅크의 폭 10∼15μm에 대하여 스페이서의 폭이 10μm 전후가 되어, 뱅크 및 스페이서의 치수가 매우 가깝게 되며, 뱅크 상에서 스페이서가 밀려나오는 등 위치어긋남을 일으킬 우려가 있다. 이러한 경우에는, 스페이서의 높이에 편차(unevenness)가 생기기 때문에, 포토마스크의 높은 위치맞춤 정밀도가 필요하게 된다.

상기 위치맞춤에 관한 해결책으로서, 색변환 잉크를 도포하지 않는 화소에, 투명한 수지재료 또는 뱅크와 같은 재료로 이루어지는 매립부(embeddings)를 형성하고, 그 위에 스페이서를 형성하는 수단이 있다.

여기서, 양 기판의 접합 후에는, 색변환 필터 기판의 부화소와 일대일로 대향할 유기EL기판의 부화소에 인접하는 부화소로부터의 발광이, 색변환 기판의 상기 부화소로 들어가 발생하는 혼색을 방지하는 것이 중요하다.

그러나, 상기 혼색의 방지에 관하여, 잉크젯법에 의해 도포하는 색변환막의 잉크의 누설을 방지하기 위해, 뱅크의 높이를 상당히 크게 했을 경우에는, 흑색 등으로의 뱅크의 착색이 곤란하게 된다. 이 때문에, 상기 매립부에만 투명재료를 사용하는 것도 고려되지만, 뱅크의 형성 이외에 매립부를 더 형성하는 것은, 공정 수의 증대를 초래하는 결과가 되어, 실질적으로 가격상승으로 이어진다.

따라서, 색변환 효율이 높고, 양산에도 뛰어난, 안정성이 높은 유기EL디스플레이의 생산이 요구된다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 낮은 가격으로의 대화면 디스플레이의 양산을 실현할 수 있으며, 특히, 색변환 효율이 높은 색변환 필터 기판을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 기판과, 상기 기판상의 적어도 부(副)화소부에 형성된, 다른 투과 파장을 가지는 복수의 컬러필터와, 상기 기판의 상방의 비(非)부화소부에 형성된, 경화성 수지로 이루어지는 뱅크와, 적어도 일부의 컬러필터의 상방 영역이며, 상기 뱅크 사이에 구획형성된 영역에, 잉크젯법에 의해 슬릿 패턴으로 형성된, 광원의 광을 흡수하고, 흡수 파장과 다른 파장분포의 광을 발하는 색변환막과, 적어도 일부의 뱅크 상에 포토리소그래피법에 의해 형성된 스페이서를 구비하며, 상기 스페이서를 형성하는 뱅크가, 다른 뱅크에 비해, 측방 단면에서 보았을 때, 수평방향으로 돌출되어 있는, 색변환 필터 기판(타입 1)에 관한 것이다. 본 발명의 색변환 필터 기판은, 퍼스널 컴퓨터 등에 내장되는 다색발광 유기EL디바이스의 구성 요소로서 이용할 수 있다.

이러한 색변환 필터 기판에 있어서는, 상기 경화성 수지를, 광 경화성 수지 또는 광열병용 경화성 수지로 할 수 있다. 또한, 상기 뱅크를, 상기 기판 위에 형성된 블랙매트릭스의 상방에 형성할 수 있다. 게다가, 상기 뱅크의 적어도 일부가 착색되어 있는 것이 바람직하며, 상기 착색이 흑색에 의한 것이며, 또, 상기 뱅크의 가시영역에 있어서의 투과율이 10% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

그 다음에, 본 발명은, 기판과, 상기 기판상의 적어도 부화소부에 형성된, 다른 투과 파장을 가지는 복수의 컬러필터와, 상기 기판의 상방의 비부화소부에 형성된, 경화성 수지로 이루어지는 뱅크와, 적어도 일부의 컬러필터의 상방 영역이며, 상기 뱅크 사이에 구획형성된 영역에, 잉크젯법에 의해 슬릿 패턴으로 형성된, 광원의 광을 흡수하고, 흡수 파장과 다른 파장분포의 광을 발하는 색변환막과, 상기 영역 중 상기 색변환막을 형성하지 않는 영역의 양측에 위치하는 뱅크 사이에 형성된 광 경화성 수지 또는 광열병용 경화성 수지로 이루어지는 매립부재(embedding members)와, 상기 매립부재 상에 포토리소그래피법에 의해 형성된 스페이서를 구비하고, 상기 뱅크와 상기 매립부재가 동시에 형성된 것인, 색변환 필터 기판(타입 2)을 포함한다. 타입 2의 색변환 필터 기판도, 타입 1의 색변환 필터 기판과 마찬가지로, 퍼스널 컴퓨터 등에 내장되는 다색발광 유기EL디바이스의 구성 요소로서 이용할 수 있다.

이러한 색변환 필터 기판에 있어서는, 상기 광 경화성 수지 또는 광열병용 경화성 수지의 경화 후의, 파장영역 350∼500nm의 광에 대한 굴절율이, 적어도 1.5보다 큰 것이 바람직하다. 게다가, 상기 매립 부재가, 측방 단면에서 보았을 때, 뱅크 상면에 대하여 -1∼+1μm인 평탄부를 10μm 이상 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 색변환 필터 기판은, 상기 타입 1, 2의 어느 구성에 있어서도, 낮은 가격으로의 대화면 디스플레이의 양산을 실현할 수 있으며, 특히, 뛰어난 색변환 효율을 실현할 수 있다.

도 1A는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는 평면도이다.
도 1B는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는, 도 1A의 IB-IB선단면도이다.
도 1C는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는, 도 1A의 IC-IC선 단면도이다.
도 2A는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는 평면도이다.
도 2B는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는, 도 2A의 IIB-IIB선 단면도이다.
도 2C는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는, 도 2A의 IIC-IIC선 단면도이다.
도 3은, 색변환 필터 기판과 접합되는 유기EL기판의 1 예를 나타내는 단면도이다.
도 4A는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는 평면도이다.
도 4B는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는, 도 4A의 IVB-IVB선 단면도이다.
도 4C는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는, 도 4A의 IVC-IVC선 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 종래의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는 단면도이다.

<색변환 필터 기판 및 그 형성 방법>

도 1A∼도 1C는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 1 예를 나타내는 도면이며, 도 1A는 그 평면도, 도 1B는 도 1A의 IB-IB선 단면도, 도 1C는 도 1A의 IC-IC선 단면도를 각각 나타낸다. 이들 도면에 나타내는 바에 따르면, 색변환 필터 기판(10a)은, 투명기판(12)과, 투명기판(12) 위의 부화소부를 제외한 부분(비(非)부화소부)에 형성된 블랙매트릭스(14)와, 그 위에 부화소부를 덮도록 스트라이프형상으로 형성된 적색, 녹색, 및 청색의 각 컬러필터(16R,16G,16B)와, 또 그 위에 블랙매트릭스(14) 및 컬러필터(16)(R,G,B)를 덮도록 형성된 친액층(lyophilic layer, 18)과, 친액층(18) 위의 비부화소부에 형성된 뱅크(20)와, 비부화소부로서 후술하는 색변환막을 형성하지 않는 영역을 구획형성하는 뱅크(20) 위에 형성된 포토스페이서(22)와, 친액층(18) 및 뱅크(20)에 의해 구획형성된 영역에 형성된 적색, 및 녹색 변환막(24R,24G)과, 뱅크(20), 포토스페이서(22), 색변환막(24)(R,G), 및 색변환막이 형성되어 있지 않은 친액층(18)의 부분을 덮도록 형성된 배리어층(26)을 구비하는 구조체이다.

(투명기판(12))

투명기판(12)으로서는, 유리, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌설폰 등의 고분자재료를 이용할 수 있다. 투명기판(12)은 강직(剛直)하여도 가요(可撓)성이어도 좋다. 투명기판(12)은, 가시광에 대하여 80% 이상의 투과율을 가지는 것이 바람직하다.

(블랙매트릭스(14))

블랙매트릭스(14)는, 후술하는 컬러필터(16)(R,G,B)의 설치위치에 있어서의 콘트라스트의 향상을 목적으로 설치되는 구성 요소이다. 블랙매트릭스(14)는 가시영역의 광을 투과하지 않는 재료를 슬롯 패턴(slot pattern)으로 형성한다.

블랙매트릭스(14)의 재료에는, 아크릴형의 수지 등의 감광성 수지 중에 흑색화하기 위한 착색제를 혼합한 것 등을 이용할 수 있다. 또한, 액정표시장치에 이용되는 블랙마스크(black mask) 재료를 적용해도 좋다.

블랙매트릭스(14)는, 투명기판(12) 위에, 스핀코팅법 등의 웨트프로세스(wet processes)의 도포수단에 의해 도포하고, 가열 건조한 후, 포토리소그래피법 등에 의해 패터닝을 행하여 형성할 수 있다.

한편, 블랙매트릭스(14)는, 필요에 따라서 설치함으로써, 인접하는 화소로부터의 광의 돌아들어옴(wraparound), 즉, 인접하는 부화소로부터의 발광이, 옆의 부화소에 대응한 컬러필터층으로 누설되는 것을, 효과적으로 방지할 수 있다. 이로써, 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다. 또한, 블랙매트릭스(14)의 형성은, 후술하는 각 컬러필터(16)(R,G,B)의 형성에 의해 생기는 단차를 저감시키는 점에서도 유효하다.

(컬러필터(16)(R,G,B))

컬러필터(16)(R,G,B)는, 일정 영역의 파장을 가지는 광의 색순도(color purity)를, 특정 파장의 차단에 의해 향상시키기 위한 구성 요소이다. 컬러필터(16)(R,G,B)는, 투명기판(12) 위에, 플랫 패널 디스플레이용의 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 예컨대, 포토레지스트(photoresist)에 안료를 분산시킨, 안료분산형 재료를 사용할 수 있다.

컬러필터(16)는, 600nm 이상의 파장의 광을 투과하는 적색 컬러필터(16R), 500∼600nm의 파장의 광을 투과하는 녹색 컬러필터(16G), 및 400∼550nm의 파장의 광을 투과하는 청색 컬러필터(16B)를 배열한 구조로 하는 것이 일반적이다. 컬러필터(16)(R,G,B)의 형성 방법으로서는, 도포법을 이용할 수 있고, 특히, 포토프로세스를 이용하는 것이 바람직하다.

(친액층(18))

친액층(18)은, 후술하는 바와 같이, 색변환막(24)(R,G)이 잉크젯법에 의해 형성되는 경우에, 색변환막(24)(R,G)의 습윤성(wettability)을 향상시키기 위해 설치하는 구성 요소이다.

친액층(18)에는, 색변환막(24)(R,G)으로서 사용하는 잉크의 극성(極性)에 따라서, 스퍼터법 또는 화학기상퇴적법(CVD법)에 의해 형성한 SiOx막, 또는 SiNx막을 이용할 수 있다.

한편, 친액층(18)을 형성하지 않는 경우에는, 플라즈마 처리 등에 의해, 컬러필터(16)(R,G,B)의 상면과 후술하는 뱅크(20)와의 습윤성을 적합하게 제어할 수 있다.

(뱅크(20))

뱅크(20)는, 후술하는 색변환막(24)(R,G)의 잉크가 인접하는 다른 부화소로 흘러들어오는 것에 기인하는 혼색(混色)의 발생을 방지하기 위해서 설치하는 구성 요소이다.

도 1A∼도 1C에 나타내는 예에 있어서는, 색변환막(24)(R,G)을 잉크젯법에 의해 형성하는 것이 전제이다. 이 때문에, 색변환막(24)(R,G)을 정밀하게 패터닝 하기 위해서는, 미량 액적(液滴)을 정밀하게 도출(塗出)시킬 필요가 있다. 따라서, 색변환막(24)(R,G)에 사용하는 잉크에 대해서는, 그 증점(增粘)의 원인이 되는 잉크 고형분 비(solids content ratio)를 과도하게 크게 할 수 없다. 따라서, 필요 막두께에 대하여 액적의 체적이 필연적으로 커지기 때문에, 옆의 부화소로의 혼색을 방지하고, 각 부화소의 패턴의 정밀도를 높게 형성하기 위해서는, 뱅크(20)의 형성이 효과적이다.

또한, 뱅크(20)의 패턴 형상으로서는, 부화소(각 색의 컬러필터(16)(R,G,B)의 설치위치에 대략 대응하는 영역)마다 구획짓는 슬롯 패턴(slot pattern)과, 컬러필터(16)(R,G,B)의 라인마다 구획짓는 슬릿패턴(slit pattern)이 있다. 충전 밀봉재의 확산을 방해하지 않고, 또한 옆의 부화소로의 혼색을 방지하기 위해서는, 슬릿 패턴 형상을 채용하는 것이 바람직하다.

여기서, 도 1A∼도 1C에 나타내는 예에 있어서는, 후술하는 스페이서(22)를 형성하는 뱅크(도 1C에 있어서, 오른쪽에서 2번째의 뱅크)가, 다른 뱅크에 비하여, 측방 단면에서 보았을 때, 수평방향으로 돌출한 형상으로 되어 있다. 이것에 의해, 측방 단면에서 보았을 때, 수평방향으로 폭이 넓은 토대로서의 뱅크를 형성하는 것으로, 스페이서(22)의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있다.

뱅크(20)의 형성은, 광 경화성 또는 광열병용형 경화성 수지를, 광 및/또는 열처리하고, 라디컬종 또는 이온종을 발생시켜 중합 또는 가교시키며, 불용불융화(insoluble and infusible)시켜 행할 수 있다. 또한, 상기 광 경화성 또는 광열병용형 경화성 수지는, 패터닝을 행하기 위해서 경화를 하기 전에는 유기용매 또는 알칼리 용액에 가용성인 것이 바람직하다.

도 1A∼도 1C에 나타내는 색변환 필터 기판(10a)에 있어서, 뱅크(20)의 재료로서 이용하는 것이 가능한 광 경화성 또는 광열병용형 경화성 수지로서는, 구체적으로, 이하의 것을 들 수 있다. 즉, (1) 아크로일기(acryloyl groups) 또는 메타크로일기(methacryloyl groups)를 복수 가지는 아크릴계 다관능 모노머(polyfunctional monomer) 및 올리고머(oligomer)와, 광 또는 열중합 개시제(photopolymerizable or thermopolymerizable initiator)로 이루어지는 조성물막을 광 또는 열처리하여, 광 라디컬(photoradical) 또는 열 라디컬(thermoradical)을 발생시켜 중합시킨 것, (2) 폴리비닐계피산(polyvinylcinnamic acid) 에스테르와 증감제(sensitizer)로 이루어지는 조성물을 광 또는 열처리에 의해 2량화(dimerizing)시켜 가교한 것, (3) 사슬형상 또는 고리형상(環狀) 올레핀과 비스아지드(bisazide)로 이루어지는 조성물막을 광 또는 열처리에 의해 나이트렌(nitrene)을 발생시켜, 올레핀과 가교시킨 것, 및 (4) 에폭시기를 가지는 모노머와 광산발생제(photo acid generator)로 이루어지는 조성물막을 광 또는 열처리에 의해, 산(캐티온, cation)을 발생시켜서 중합시킨 것 등을 들 수 있다.

특히, 상기 (1)의 광 경화성 또는 광열병용형 경화성 수지가 고정밀도로 세밀하게 패터닝이 가능하며, 내용제성(solvent resistance), 내열성(thermal resistance) 등의 신뢰성의 면에서도 바람직하다.

그 외, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰, 폴리비닐부티랄, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 노보넨계 (norbornene-based) 수지, 메타크릴 수지, 이소부틸렌 무수말레인산 공중합 수지, 환상 올레핀계 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 아크릴수지, 비닐에스테르 수지, 이미드계 수지, 우레탄계 수지, 요소 수지(urea resin), 멜라민(melamine) 수지 등의 열경화성 수지, 혹은 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리카보네이트 등과 3관능성 또는 4관능성의 알콕시실란(trifunctional or tetrafunctional alkoxysilane)을 포함하는 폴리머 하이브리드(polymer hybrid) 등을 이용할 수도 있다.

이상은, 상기 타입 1의 색변환 필터 기판의 뱅크(20)의 형태이지만, 측방 단면에서 보았을 때, 수평방향으로 돌출된 뱅크의 부분에 대해서는, 뱅크(20)와 다른 부재로서 형성할 수 있고, 특히, 해당 돌출부(protruding parts)를 인접하는 뱅크까지 연장시키고, 결과적으로, 돌출부를 매립 부재로서 형성하는, 상기 타입 2의 형태로 할 수도 있다.

이러한 매립 부재의 형성 재료, 및 형성 방법 등의 제반 조건에 대해서는, 뱅크(20)의 제반 조건과 동일 조건 또는 이것에 준하는 조건이며, 특히, 뱅크(20)와 매립 부재를 동시에 형성하는 것이, 경제적인 점에서 바람직하다.

또한, 매립 부재로서 사용할 경우에는 광 경화성 수지 또는 광열병용 경화성 수지의 경화 후의, 파장영역 350∼500nm의 광에 대한 굴절율이, 적어도 1.5보다 큰 것이 바람직하다. 이와 같이, 보다 굴절율이 높은 재료를 이용하는 것으로, 색변환 필터 기판에 대한 유기EL소자 기판으로부터의 광의 입사 효율을 높일 수 있다.

게다가, 매립 부재가, 측방 단면에서 보았을 때, 뱅크 상면에 대하여 -1∼+1μm인 평탄부를 10μm 이상 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는, 포토리소그래피(photolithography)에 의한 패턴 위치어긋남이 발생한 경우에 있어서도, 스페이서(22)의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있다.

그 다음에, 상기한 뱅크(20)는, 도 2A∼도 2C에 나타내는 예와 같이, 그 외주부분을 착색하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 도 2A∼도 2C는, 본 발명의 색변환 필터 기판의 다른 예를 나타내는 도면이며, 도 2A는 그 평면도, 도 2B는 도 2A의 IIB-IIB선 단면도, 도 2C는 도 2A의 IIC-IIC선 단면도를 각각 나타낸다. 이들 도면에 나타내는 색변환 필터 기판(10b)의 각 구성 요소 12∼26의 사용 재료 및 형성 조건 등은, 상기한, 뱅크를 착색하지 않은 경우의 색변환 필터 기판(10a)(도 1A∼도 1C)의 것들과 동일하다.

도 2A∼도 2C에 나타내는 예에서는, 도 1A∼도 1C에 나타내는 예의 구성에 더하여, 뱅크(20)의 측방 및 상방의 각 외주부가 착색되어, 이것에 의해 뱅크 착색부(20a)가 형성되어 있다.

이 착색은, 뱅크(20)의 가시영역에 있어서의 투과율을 저감시켜, 인접하는 다른 부화소로의 광의 누설에 의한 색도의 저하를 억제하는 것을 목적으로 하여 형성된 부분이다.

이러한 뱅크 착색부(20a)의 착색은, 투명한 뱅크 재료에 안료 혹은 염료를 분산시키는 것, 또는 뱅크(20)에 착색된 막을 피복함으로써 행할 수 있다. 뱅크 재료에 안료 또는 염료를 분산하는 것이, 제조 공정수를 줄여 경제적인 점에서 바람직하다.

예를 들면, 상기 착색에 있어서는, 가시영역에 있어서의 투과율을 저하시켜 색도의 저하를 억제시키는 것을 충족하는 색을 채용할 수 있으며, 특히, 흑색을 채용하여, 뱅크(20)의 가시영역에 있어서의 투과율을 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(포토스페이서(22))

일반적으로, 색변환 필터 기판을 탑이미션형의 유기EL디스플레이에 사용하는 경우에는, 유기EL기판(예컨대, TFT기판)과 색변환 필터 기판을 접합하여 상기 디스플레이를 형성한다.

이때, 유기EL기판과 색변환 필터 기판의 접합시의 갭을 정밀하게 제어할 때에는, 컬러필터 혹은 색변환막 위, 또는 이들 주위에 스페이서를 설치하는 경우가 있다. 이것은, 갭이 지나치게 넓은 경우에는, 광이 옆의 부화소에 침입하는 크로스토크(crosstalk)의 문제가 발생하는 한편, 지나치게 좁은 경우에는, 간섭의 영향 또는 발광 영역에 대한 기계적 접촉 등이 생기기 때문이다.

특히, 도 1A∼도 1C에 나타내는 바와 같은 색변환 방식의 유기EL디스플레이에서는, 색변환막(24)(R,G)에 입사하는 광량이 색변환 효율에 크게 기여하기 때문에, 스페이서(22)에 의한 갭 제어가 중요하게 된다.

스페이서(22)의 형상은, 폭이 10μm 전후의 원형, 직사각형 또는 이들을 따르는 형상(a shape conforming to those)으로 할 수 있지만, 충전 수지가 뱅크(20)와 직교하는 방향(도 1B, 도 1C에 있어서의 수평방향)으로 확산되는 것을 방해하지 않는 형상으로 하는 것이 중요하다. 또한, 광이 옆의 부화소에 침입하는 크로스토크를 발생시키지 않기 위해서는, 뱅크(20)와 스페이서(22) 각각 단체가 서로 포개져 형성되는 갭을 10μm 이하로 하는 것이 필요하며, 따라서 뱅크(20) 위에 형성되는 스페이서(22)의 높이는 1∼3μm 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 충전 수지가 뱅크(20)와 직교하는 방향으로 확산되는 것을 방해하지 않고, 또한 디스플레이의 패널면 내에서 접합 갭을 일정하게 확보하기 위해서는, 컬러필터(16)(R,G,B) 혹은 색변환막(24)(R,G) 위, 또는 이들 주위에 스페이서(22)를 이산적으로(discretely) 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1 화소마다(3 부화소마다)에 1개 정도의 스페이서(22)를 형성하는 것이 바람직하다.

그러나, 표시부(화소부)에 대하여 10∼20%의 비율로 이산적으로 형성된 뱅크(20) 위에 스페이서(22)를 도포할 경우에는, 특히, 화소부의 정세도(definition)가 높아짐에 따라서, 뱅크(20)의 폭 10∼15μm에 대하여 스페이서(22)의 폭이 10μm 전후로 이들의 크기가 매우 가까워진다. 이 때문에, 뱅크(20) 위에서 스페이서(22)가 밀려나오는 등 위치어긋남을 일으킨 경우에는, 스페이서(22)의 높이에 편차가 생기기 때문에, 포토마스크의 높은 위치맞춤 정밀도가 필요하게 된다.

스페이서(22)의 형성은, 광 경화성 또는 광열병용형 경화성 수지를, 광 및/또는 열처리하여, 라디컬종 또는 이온종을 발생시켜서 중합 또는 가교시키며, 불용불융화하여 행할 수 있다. 또한, 상기 광 경화성 또는 광열병용형 경화성 수지는, 패터닝을 행하기 위해 경화를 행하기 전에는 유기용매 또는 알칼리 용액에 가용성인 것이 바람직하다.

일반적으로, 스페이서(22)는, 유리 비즈 등을 산포(散布)하여 형성된다. 이러한 형성 양태에서는, 통상, 뱅크(20)와 컬러필터(16)(R,G,B)의 높이가 다르고, 게다가, 스페이서(22)가 뱅크(20) 위 또는 컬러필터(16)(R,G,B) 위에 무작위로 배치된다. 이 때문에, 뱅크(20)보다도 컬러필터(16)(R,G,B)가 낮은 경우에는, 컬러필터(16)(R,G,B) 위에 배치된 스페이서(22)의 높이가 비교적 작아진다. 특히, 색변환 방식을 이용하는 유기EL디스플레이에 있어서는, 색변환막에 입사하는 광량이 색변환 효율에 크게 기여한다. 이 때문에, 스페이서에 의한 갭의 정밀한 제어가 필요하게 되며, 스페이서(22)를 동일한 높이로 유지할 필요가 있다. 따라서, 스페이서(22)로서는, 포토리소그래피법에 의해 형성할 수 있는 재료를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

도 1A∼도 1C에 나타내는 색변환 필터 기판(10a)에 있어서, 포토스페이서(22)의 재료로서 이용하는 것이 가능한 광 경화성 또는 광열병용형 경화성 수지로서는, 구체적으로 이하의 것을 들 수 있다. 즉, (1) 아크로일기 또는 메타크로일기를 복수 가지는 아크릴계 다관능 모노머 및 올리고머와, 광 또는 열중합 개시제로 이루어지는 조성물막을 광 또는 열처리하여, 광 라디컬 또는 열 라디컬을 발생시켜 중합시킨 것, (2) 폴리비닐계피산 에스테르와 증감제로 이루어지는 조성물을 광 또는 열처리에 의해 2량화시켜 가교한 것, (3) 사슬형상 또는 고리형상 올레핀과 비스아지드로 이루어지는 조성물막을 광 또는 열처리에 의해 나이트렌을 발생시켜, 올레핀과 가교시킨 것, 및 (4) 에폭시기를 가지는 모노머와 광산발생제로 이루어지는 조성물막을 광 또는 열처리에 의해, 산(캐티온)을 발생시켜 중합시킨 것 등을 들 수 있다.

특히, 상기 (1)의 광 경화성 또는 광열병용형 경화성 수지가 고정밀도로 세밀하게 패터닝이 가능하며, 내용제성, 내열성 등의 신뢰성의 면에서도 바람직하다.

그 외, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰, 폴리비닐부티랄, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 노보넨계 수지, 메타크릴 수지, 이소부틸렌 무수말레인산 공중합 수지, 환상 올레핀계 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 비닐에스테르 수지, 이미드계 수지, 우레탄계 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 등의 열경화성 수지, 혹은 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 등과 3관능성 또는 4관능성의 알콕시실란을 포함하는 폴리머 하이브리드 등을 이용할 수도 있다.

한편, 스페이서(22)는, 그 재료도포 시에, 뱅크(20)에 의해 막얼룩(cissing) 및/또는 막박리가 생기지 않는다면, 뱅크(20)와 같은 재질로 하는 것도, 또한 다른 재질로 하는 것도 가능하다.

(색변환막(24)(R,G))

색변환막(24)(R,G)은, 광원으로부터의 광을 흡수하고, 다른 파장분포의 형광을 발하는 기능을 발휘하는 구성 요소이다.

색변환막(24)(R,G)에 적용할 수 있는 재료로서는, 형광색소이며, Alq₃(트리스8-퀴놀리노라토알루미늄 착체)(tris(8-quinolinolato)aluminum complex) 등의 알루미늄 킬레이트계 색소, 3-(2-벤조티아졸릴)-7-디에틸아미노 쿠마린(쿠마린6), 3-(2-벤조이미다졸릴)-7-디에틸아미노 쿠마린(쿠마린7), 쿠마린135 등의 쿠마린계 색소, 솔벤트 옐로43, 솔벤트 옐로44와 같은 나프탈이미드계 색소와 같은 저분자계의 유기 형광색소, 폴리페닐렌, 폴리아릴렌(polyarylene), 폴리플루오렌으로 대표되는 고분자 형광재료를 들 수 있다.

또한, 필요에 따라서 이들의 색소를 복수 혼합해서 사용할 수도 있다. 이러한 혼합 수단은, 청색으로부터 적색으로의 변환시 등의, 파장 시프트폭이 넓은 경우에 유효한 수단이다.

도 1A∼도 1C에 나타내는 색변환 필터 기판의 형성에 있어서는, 색변환막(24)(R,G)은, 잉크젯법에 의해 형성한다. 이 때문에, 패터닝시에는 이들 형광재료를 잉크로 조제할 필요가 있고, 구체적으로는 상술한 형광재료를 용매에 용해시킨다.

용매로서는, 형광재료를 용해할 수 있는 것 중, 사용 형광재료에 적합한 것을 적당히 선택할 수 있다. 예를 들면, 톨루엔 등의 비(非)극성 유기용매, 클로로포름(chloroform), 알코올, 케톤계 등의 극성 유기용매 등을 사용할 수 있다. 잉크의 점도, 증기압, 및/또는 용해성을 조정하는 경우에는, 복수의 용매를 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다.

(배리어층(26))

배리어층(26)은, 상기와 같이 패터닝한 색변환막(24)(R,G)이 물 및/또는 산소의 개재에 의해 열화하는 물질인 경우에, 색변환층(24)(R,G)에 대한 물 등의 침입을 방지하고, 그 성능을 안정시키기 위해서 설치하는 구성 요소이다.

배리어층(26)의 재료로서는, 가스 및/또는 유기용제에 대한 배리어성을 가지고, 가시영역에 있어서의 투명성이 높은(400∼700nm의 범위에서 투과율 50% 이상) 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, SiOx, SiNx, SiNxOy, AlOx, TiOx, TaOx, ZnOx 등의 무기 산화물, 무기 질화물 등을 사용할 수 있다.

배리어층(26)의 형성 방법으로서는, 스퍼터법, CVD법, 진공증착법 등을 이용할 수 있지만, 색변환막(24)(R,G)에 대한 데미지를 회피하기 위해서는, 100℃ 이하의 저온에서 실시할 수 있고, 게다가 입자가 가지는 에너지가 비교적 약한 CVD법을 이용하는 것이 바람직하다.

<유기EL디스플레이 및 그 제조 방법>

다음으로, 상기의 색변환 필터 기판(10a,10b)(뱅크(20)를 착색하지 않는 경우와 착색한 경우 중 어느 하나)을 이용한, 유기EL디스플레이에 대해서 병기한다.

유기EL디스플레이는, 색변환 필터 기판과 유기EL기판을 접합하여 형성한다.

[색변환 필터 기판 및 그 제조 방법]

색변환 필터 기판 및 그 제조 방법에 대해서는, 상술한 바와 같으며, 예컨대, 도 1A∼도 1C 및 도 2A∼도 2C에 나타내는 기판을 상술한 각 조건 등에 따라 형성한다.

[유기EL기판 및 그 제조 방법]

도 3에 나타낸 바와 같이, 유기EL기판(30)은, 기판(32)에, 스위칭 소자(34), 평탄화층(36), 반사 전극(38), 절연층(40), 유기EL막(42), 투명전극(44), 및 무기 배리어층(46)이 순차 형성된 적층체이다.

이하에, 유기EL기판(30)의 각 구성 요소 32∼46을, 그 적층순으로(도 3의 하측으로부터 순서대로) 설명한다.

(기판(32))

유기EL디스플레이는, 상술한 색변환 필터 기판(10a,10b)과, 유기EL기판을 접합한 것으로, 색변환 필터 기판(10a,10b) 측으로부터 광을 추출하는 디바이스이다. 이 때문에, 유기EL기판의 기판(32)은 반드시 투명하지 않아도 좋다. 예를 들면, Al등의 금속재료, 유리, 석영 등의 비정질 기판, 및 수지 등의 투명 내지 반(半)투명재료를 이용할 수 있다. 혹은 또, Si, GaAs 등의 결정성 기판과 같이 불투명한 재료를 사용할 수도 있다. 게다가, 유리 등 외에, 알루미나 등의 세라믹스, 스테인레스스틸 등의 금속 시트에 표면산화 등의 절연 처리를 실시한 재료, 페놀 수지 등의 열경화성 수지, 및 폴리카보네이트 등의 열가소성 수지 등을 이용할 수도 있다.

(스위칭 소자(34))

기판(32) 위에는, 복수의 스위칭 소자, 및 이들을 외부 구동회로에 접속하기 위한 배선 및 외부 접속단자 부분이 형성되어 있다.

스위칭 소자(34)는, 예컨대 박막 트랜지스터 소자(TFT소자)로 할 수 있으며, 게이트 전극을 게이트 절연막의 아래에 설치한 바텀게이트 타입(bottom gate type)으로, 능동층으로서 다결정 실리콘막을 이용한 구조체로 할 수 있다. 구체적으로는, 종래의 다결정 실리콘의 TFT소자를 이용할 수 있다.

한편, TFT소자는, 각 화소의 단부이며 후술하는 반사 전극(38)에, 도시되지 않은 배선 전극을 통하여 접속할 수 있게 형성한다. 형성 방법은, 공지된 어떤 방법을 이용해도 좋다. TFT 소자의 치수는 10∼30μm 정도인 것이 바람직하다. 덧붙이자면, 화소의 치수는, 통상 20μm×20μm∼300μm×300μm 정도이다.

(평탄화층(36))

평탄화층(36)은, 스위칭 소자(34)를 덮도록 하여 형성하는 임의 선택적인 구성 요소이다.

평탄화층(36)은, 당해 기술에 있어서 알려져 있는 임의의 수지를 임의의 방법으로 형성할 수 있다.

(패시베이션층)

도 3에는 나타내지 않지만, 평탄화층(36)을 형성하는 수지로부터 발생하는 가스의 확산을 방지하기 위해, 평탄화층(36) 위에 패시베이션층을 임의 선택적으로 설치해도 좋다.

패시베이션층은, 단일층으로 하는 것도, 또한, 복수의 층으로 이루어지는 적층체로 하는 것도 가능하다. 패시베이션층은, 무기 산화물(SiO₂ 등), 무기 질화물(SiN 등), 및 무기 산질화물(SiON 등) 등으로 형성할 수 있다. 패시베이션층은, 스퍼터법, CVD법 등에 의해 형성할 수 있다.

한편, 평탄화층(36) 및 패시베이션층에는, 스위칭 소자(34)와 후술하는 반사 전극(38)을 접속하기 위한 복수의 콘택트 홀을 형성하는 것이 중요하다. 콘택트 홀의 형성에는, 드라이에칭 등의 방법을 이용할 수 있다.

(베이스층, Foundation layer)

도 3에는 나타내지 않지만, 스위칭 소자(34)와 반사 전극(38)간의 밀착성을 보증하기 위한 베이스층을 설치해도 좋다. 베이스층은, IZO, ITO 등의 도전성 산화물을 이용하여, 스퍼터법 등에 의해 형성할 수 있다. 베이스층은, 웨트에칭 등의 방법을 이용하여, 반사 전극(38)을 구성하는 복수의 부분 전극에 1대1로 대응하는 복수의 부분으로 분할하여 형성할 수 있다.

(반사 전극(38))

반사 전극(38)은, 고반사율의 금속(Al, Ag, Mo, W, Ni, Cr 등) 혹은 이들을 포함하는 합금, 비정질 합금(NiP, NiB, CrP, CrB 등), 또는 미결정성(microcrystalline) 합금(NiAl 등)을 이용하여 형성할 수 있다.

반사 전극(38)은, 복수의 스위칭 소자(34)와 1대1로 대응하는 복수의 부분 전극으로 구성할 수 있으며, 각각의 부분 전극이 발광부를 구획짓는다.

도 3에 나타내는 예에 있어서는, 반사 전극(38)을 구성하는 각각의 발광부는 직사각형의 구역으로서 구성되어 있다. 반사 전극(38)은, 평탄화층(36)과 패시베이션층에 의해 구획형성된 영역에, 마스크를 사용하는 드라이프로세스(증착법, 또는 스퍼터법 등)에 의해, 부분적으로 형성할 수 있다. 또한, 반사 전극(38)은, 평탄화층(36)의 전면(全面)에 상기 재료를 퇴적한 후에 웨트에칭 등의 방법에 의해 복수의 부분으로 분할해서 형성해도 좋다.

(캡층, Cap layer)

반사 전극(38)과 후술하는 유기EL층(42)의 사이에, 도 3에는 나타내지 않는 캡층을 임의 선택적으로 형성해도 좋다. 캡층은, 베이스층과 마찬가지로, IZO, ITO 등의 도전성 산화물을 이용하여, 스퍼터법 등에 의해 형성할 수 있다.

캡층은, 웨트에칭 등의 방법을 이용하여, 반사 전극(38)을 구성하는 복수의 부분 전극에 1대1로 대응하는 복수의 부분으로 분할해서 형성할 수 있다. 베이스층 및 캡층의 양쪽을 형성하는 경우에는, 이들 층을 동일한 재료를 이용해서 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우, 베이스층 및 캡층을 동시에 처리하여 복수의 부분으로 분할하는 것이 간편하기 때문에 보다 바람직하다.

(절연층(40))

반사 전극(38)을 구성하는 복수의 부분 전극 간의 단락을 방지하기 위해서, 반사 전극(38) 사이에 절연층(40)을 설치해도 좋다. 절연층(40)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 발광부에 상당하는 위치에 개구부를 구획형성하도록 형성한다.

절연층(40)이 반사 전극(38)의 일부를 덮는 경우에는, 반사 전극(38)의 절연층으로 덮여 있지 않은 구역(반사 전극(38)으로부터 유기EL층(42)에 대한 캐리어 주입이 행해지는 구역, 즉, 발광부)이 직사각형이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

절연층(40)은, 수지, 무기 산화물(SiO₂ 등), 무기 질화물(SiN 등), 무기 산질화물(SiON 등)의 절연성 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 절연층(40)의 패터닝은, 포토리소그래피법 등의 당해 기술에 있어서 알려져 있는 임의의 방법을 이용해서 행할 수 있다.

(음극 버퍼층)

반사 전극(38)을 음극(전자주입 전극)으로서 사용하는 경우, 임의 선택적으로, 반사 전극(38) 또는 캡층과, 후술하는 유기EL층(42)과의 사이에, 전자주입 효율을 향상시키기 위한 음극 버퍼층을 설치해도 좋다. 음극 버퍼층의 재료로서는, Li, Na, K, Cs 등의 알칼리 금속, Ba, Sr 등의 알칼리토류 금속, 혹은 이들을 포함하는 합금, 희토류금속, 또는 이들 금속의 불화물(fluoride) 등을 이용할 수 있다. 그렇지만, 상기의 재료에 한정되는 것이 아니다. 음극 버퍼층의 막두께는, 구동 전압 등을 고려해서 적당히 선택할 수 있지만, 통상, 10nm 이하로 하는 것이 바람직하다.

(유기EL막(42))

유기EL막(42)은, 정공주입층, 정공수송층, 유기발광층, 전자수송층, 및 전자주입층 등의 복수의 층을 적층하여 이루어지고, 기판 전면에 화소 영역이 개구된 증착 마스크를 이용하여, 진공증착법에 의해 각 층을 순차 형성할 수 있다. 이하에, 예시적인 유기EL막(42)의 구성을, 그 양측에 배치하는 양극(반사 전극(38)) 및 음극(투명전극(44))과 함께 나타낸다.

(1) 양극/유기발광층/음극

(2) 양극/정공주입층/유기발광층/음극

(3) 양극/유기발광층/전자주입층/음극

(4) 양극/정공주입층/유기발광층/전자주입층/음극

(5) 양극/정공주입층/정공수송층/유기발광층/전자주입층/음극

유기EL막(42)에 있어서의 각 층의 재료는, 특히 한정되는 것이 아니고, 공지의 어떠한 재료를 사용할 수도 있다.

정공주입층에는, 프탈로시아닌(Pc)류(구리프탈로시아닌(CuPc) 등을 포함함), 또는 인단트렌계(indanthrene-based) 화합물 등을 이용할 수 있다.

정공수송층에는, 트리아릴아민 부분 구조(triarylamine moiety structure), 카르바졸(carbazole) 부분 구조, 또는 옥사디아졸(oxadiazole) 부분 구조의 각 재료(예컨대, TPD, α-NPD, PBD, m-MTDATA 등)을 이용할 수 있다. 또한, 이들에 F4-TCNQ 등의 루이스산(Lewis acid) 화합물을 도핑한 재료를 이용할 수도 있다.

유기 발광층에는, 소망하는 색조에 따라서 재료를 적당히 선택할 수 있다.

청색으로부터 청록색의 발광을 얻기 위해서는, 벤조티아졸계, 벤조이미다졸계, 벤조옥사졸계 등의 형광 증백제(fluorescent brightening agents), 금속킬레이트화 옥소늄(metal-chelated oxonium) 화합물, 스티릴벤젠계 화합물, 방향족 디메틸리덴계(aromatic dimethylidene-based) 화합물 등을 이용할 수 있다.

구체적으로는, 호스트 재료에 도펀트를 첨가하는 것으로, 유기 발광층을 형성할 수 있다.

호스트 재료로서는, 알루미늄킬레이트(aluminum chelate), 4,4’-비스(2,2’-디페닐비닐), 2,5-비스(5-tert-부틸-2-벤조옥사졸일(benzoxazolyl))-티오펜(BBOT), 비페닐(DPVBi)을 이용할 수 있다.

청색 도펀트로서는, 페릴렌(perylene), 2,5,8,11-테트라-t-부틸페릴렌(TBP), 4,4’-비스[2-{4-(N,N-디페닐아미노)페닐}비닐]비페닐(DPAVBi) 등을 0.1∼5% 첨가할 수 있다.

적색 도펀트로서는, 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴(dimethylaminostyryl))-4H-피란, 4,4-디플루오로(difluoro)-1,3,5,7-테트라페닐-4-보라(bora)-3a ,4a ,-디아자(diaza)-S-인다센, 프로판디니트릴(propanedinitrile)(DCJT1), 나일 레드(Nile Red) 등을 0.1∼5% 첨가할 수 있다.

전자수송층으로서는, Alq₃(트리스8-퀴놀리노라토알루미늄 착체)를 이용할 수 있으며, 이것에 Li 등의 알칼리 금속을 도프한 것을 이용해도 좋다.

전자주입층으로서는, Alq₃와 같은 알루미늄 착체, 알칼리 금속 혹은 알칼리 토류 금속을 도프한 알루미늄 착체, 또는 알칼리 금속 혹은 알칼리토류 금속을 첨가한 바소페난트롤린(basophenanthroline) 등을 이용할 수 있다. 또한, LiF를 이용할 수도 있다.

(데미지 완화층)

유기EL층(42)과 후술하는 투명전극(44)과의 사이에, 데미지 완화층을, 임의선택적으로 설치해도 좋다. 데미지 완화층은, 스퍼터법에 의해 투명전극(44)을 형성할 때에, 유기EL층(42)이 데미지를 받는 것을 방지 또는 완화하는 구성 요소이다. 데미지 완화층은, MgAg 또는 Au 등의 투과율이 높은 금속을 이용하여 증착법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 투명성을 보증하기 위해서, 데미지 완화층은, 수nm∼10nm 정도의 막두께로 하는 것이 바람직하다.

(투명전극(44))

유기EL막(42) 위에 형성하는 투명전극(44)은, 예컨대, 증착법, 스퍼터링법 등에 의해 버퍼(buffer)층을 막형성하고, 그 위에 투명전극 재료인 금속산화물을 더 막형성함으로써 형성할 수 있다. 투명전극(44)은, 표시부 전면(全面)에 균일하게 형성되어, 공통 전극으로서 기능한다.

버퍼층으로서는, 리튬, 나트륨, 혹은 칼륨 등의 알칼리 금속, 칼슘, 마그네슘, 혹은 스트론튬 등의 알칼리토류 금속, 또는 이들의 불화물 등으로 이루어지는 전자주입성의 금속, 그 밖의 금속과의 합금, 혹은 화합물을 이용할 수 있다.

전자주입성을 향상시키기 위해서는, 상기와 같은 일함수가 작은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 버퍼층의 막두께는, 구동 전압 및 투명성 등을 고려해서 적당히 선택할 수 있지만, 특히 10nm 이하로 하는 것이 바람직하다.

금속산화물로서는, ITO, 산화 주석, 산화 인듐, IZO, 산화 아연, 아연-알루미늄 산화물, 아연-갈륨 산화물, 또는 이들의 산화물에 대하여 F, Sb 등의 도펀트를 첨가한 도전성 투명 금속산화물을 들 수 있다. 상기 산화물은, 증착법, 스퍼터법 또는 CVD법을 이용해서 형성할 수 있지만, 스퍼터법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.

(무기 배리어층(46))

유기EL층(42)의 산소 내지 수분에 의한 실활(deactivation)을 방지하기 위해서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(32) 위에 형성한 각 구성 요소 34∼44를 덮도록, 임의 선택적으로 무기 배리어층(46)을 설치해도 좋다.

무기 배리어층(46)은, 단일층으로 할 수 있고, 또는 복수의 층으로 이루어지는 적층체로 하여도 좋다. 무기 배리어층(46)은, 무기 산화물(SiO₂ 등의 SiOx), 무기 질화물(SiN 등의 SiNx), 및 무기 산질화물(SiON 등의 SiOxNy) 등으로 형성할 수 있다. 무기 배리어층(46)은, 스퍼터법, CVD법 등을 이용하여 형성할 수 있다.

이상과 같이 하여, 복수의 스위칭 소자(34)를 이용하여, 복수의 부분 전극으로 이루어지는 반사 전극(38)과 공통 전극으로서의 일체형의 투명전극(44)을 이용하는 액티브 매트릭스 구동형의 유기EL기판을 얻을 수 있다. 이 유기EL기판은, 후술하는 바와 같이, 도 1A∼도 1C 및 도 2A∼도 2C에 나타내는 색변환 필터 기판(10a,10b)과 접합하여 유기EL디스플레이를 형성하는 구성 요소이다.

이에 대하여, 본 발명에 있어서는, 상기와 같은 액티브 매트릭스 구동형의 유기EL기판을 대신하여, 복수의 스위칭 소자를 이용하지 않고, 제1의 방향으로 연장되는 복수의 스트라이프형상 부분 전극으로 이루어지는 반사 전극과, 제2의 방향으로 연장되는 복수의 스트라이프형상 부분 전극으로 이루어지는 투명전극을 이용하여 구성되는, 소위 패시브 매트릭스 구동형의 유기EL기판을, 유기EL디스플레이의 구성 요소로 할 수도 있다. 한편, 상기의 제1의 방향은 제2의 방향과 교차하는 방향이며, 바람직하게는 직교하는 방향이다.

[색변환 필터 기판과 유기EL기판의 접합 및 유기EL디스플레이]

상술한 바와 같이 형성된, 색변환 필터 기판(10a 또는 10b)과, 액티브 매트릭스 구동형 또는 패시브 매트릭스 구동형의 유기EL기판을, 배리어층(26)(도 1A∼도 1C 또는 도 2A∼도 2C)과 무기 배리어층(46)(도 3)이 대향하도록, 포갠다. 구체적으로는, 건조 질소분위기(산소 및 수분농도 모두 10ppm 이하)의 글러브박스 내에, 이들 양 기판을 도입한다. 그 다음에, 자외 경화형 수지로 이루어지는 도시되지 않은 시일재(seal material)를 이들 기판의 각 단부 사이에 배치하고, 유기EL디스플레이를 얻는다.

이상과 같이 하여 형성된 유기EL디스플레이는, 뛰어난 색변환 효율을 발휘하는 색변환 필터 기판을, 대화면 디스플레이에 적용한 것이다. 또한, 상기 형성 방법에 따르면, 낮은 가격으로의 양산이 가능하다.

실시예 1

이하, 실시예 1에서는, 뱅크가 수평방향으로 돌출한, 상기 타입 1의 색변환 필터 기판에 관한 효과를 실증한다.

<유기EL디스플레이의 형성>

[본 발명예 1]

(색변환 필터 기판의 형성)

본 발명예 1의 색변환 필터 기판은, 도 1A∼도 1C에 나타내는 타입의 기판(10a)으로 했다.

《기판(12)에 대한 블랙매트릭스(14)의 형성》

유리(Eagle2000: 코닝제) 위에, 포토리소그래피법에 의해 블랙매트릭스(CK-7001: 후지필름제)를 형성했다. 부화소 간의 갭은 세로방향 30μm, 가로방향 10μm로 했다. 개구의 치수는 300μm×100μm으로 하여 1 화소당 330μm 피치로 했다.

《컬러필터(16)(R,G,B)의 형성》

블랙매트릭스를 형성한 유리 위에, 적색 컬러필터(CR-7001:후지필름제), 녹색 컬러필터(CG-7001:후지필름제), 및 청색 컬러필터(CB-7001:후지필름제)를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 컬러필터를 형성했다. 각 층의 막두께는 각각 1μm이었다. 형성한 컬러필터의 폭치수는 106μm이며, 각 색의 컬러필터는 스트라이프 패턴으로 형성했다.

《친액층(18)의 형성》

플라즈마 CVD장치에 의해, 원료 가스로서 모노실란(SiH₄), 암모니아(NH₃) 및 질소(N₂)를 이용하여, 플라즈마 CVD법으로, 막두께 300μm의 질화 실리콘(SiN)을 형성했다.

《뱅크(20)의 형성》

아크릴계 수지 VPA100(신닛테츠가가쿠제(manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.))을 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 컬러필터의 스트라이프 패턴의 양측에 뱅크를 형성했다. 뱅크의 폭은 10μm, 컬러필터 표면으로부터의 높이는 5μm로 하였다. 이때, 청색 컬러필터 라인 하부의 30μm폭의 블랙매트릭스 라인(black matrix lines) 위에, 측방 단면에서 보았을 때, 세로 25μm× 가로20μm의 돌출부를 동시에 형성했다.

《스페이서(22)의 형성》

아크릴계 수지 VPA100(신닛테츠가가쿠제)을 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 1화소에 하나씩 설치되도록, 330μm 간격으로, 평면시(in a planar view)로 Φ7μm의 도트패턴(dot pattern)의 스페이서를 형성했다. 스페이서의 높이는, 뱅크 표면으로부터 1.5μm가 되도록 스핀 코터(coater)의 회전수를 조정하여, 청색 컬러필터 라인 상부의 30μm폭의 블랙매트릭스 라인 위에 형성된 뱅크 돌출부 위에 스페이서를 형성했다.

《표면처리》

색변환막의 형성 전에, 2000SCCM의 N₂가스를 흘려보내 인가 전력 0.5kW로 하여, 120sec 동안 플라즈마 처리를 행했다. 그 후 1시간 이내에 계속해서 후술하는 색변환막을 형성하였다.

《색변환막(24)(R,G)의 형성》

녹색 변환막은, 이하와 같이 하여 형성했다. 즉, 톨루엔 1000중량부, 제1 색소:쿠마린6+제2색소:DEQ 50중량부(몰비는 쿠마린6:DEQ=48:2)의 잉크를 조정하고, 잉크젯 장치(라이트렉스제 Litrex 120L)를 이용하여, 질소분위기 중에서 막두께500nm의 녹색 변환막을 제작했다. 잉크의 건조는, 질소분위기를 깨지 않고, 진공건조로(vacuum drying furnace)를 이용하여, 진공도 1.0×10^-3Pa, 온도 100℃로 행하였다.

적색 변환막은, 이하와 같이 하여 형성했다. 즉, 톨루엔 1000중량부, 제1 색소:쿠마린6+제2색소:DCM 50중량부(몰비는 쿠마린6:DCM=48:2)의 잉크를 조정하고, 잉크젯 장치(라이트렉스제 Litrex 120L)를 이용하여, 질소분위기 중에서 막두께 500nm의 적색 변환막을 제작했다. 잉크의 건조는, 질소분위기를 깨지 않고, 진공건조로를 이용하여, 진공도 1.0×10^-3Pa, 온도 100℃로 행하였다.

《배리어층(26)의 형성》

진공을 깨지 않고, 플라즈마 CVD장치를 사용하여, 원료 가스로서 모노실란(SiH₄), 암모니아(NH₃) 및 질소(N₂)를 이용하는 플라즈마 CVD법에 의해, 막두께 1μm의 질화 실리콘(SiN)을 퇴적시켜 배리어층을 형성했다. 여기서, SiN을 퇴적할 때 기판온도는 100℃ 이하로 했다.

이상과 같이 하여, 본 발명예 1의 색변환 필터 기판(10a)을 얻었다.

(유기EL소자 기판의 형성)

본 발명예 1의 유기EL소자 기판은, 도 3에 나타내는 타입의 기판(30)으로 했다.

《기판(32)에 대한 TFT소자(34), 배선, 외부 접속단자부, 평탄화층(36), 및 패시베이션층의 형성》

200×200mm×두께 0.7mm의 무알칼리 유리판 위의, 6개의 독립된 부화소에 상당하는 위치에, TFT소자(스위칭 소자), 배선 및 외부 접속단자 부분을 형성하고, 이들을 덮도록 2μm의 막두께를 가지는 평탄화층, 및 300nm의 막두께를 가지는 SiNx패시베이션층을 형성했다. 여기서, 평탄화층 및 패시베이션층에는, TFT소자와 반사 전극을 접속하기 위한 콘택트 홀을 형성했다.

《베이스층, 및 반사 전극(38)의 형성》

다음으로, RF-플래너 마그네트론 스퍼터 장치(RF-planar magnetron sputter apparatus)를 이용하여, Ar분위기 중에서, 막두께 100nm의 IZO막(베이스층)을 형성했다.

계속해서, 스퍼터법에 의해, 막두께 100nm의 알루미늄층을 형성했다. 또한, 레지스트제(resist agent) 「OFRP-800」(토쿄오카공업 주식회사제(manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.))에 의해 형성된 마스크를 이용하여, 알루미늄층을 웨트에칭하고, 복수의 부분으로 이루어지는 반사 전극을 형성했다. 반사 전극의 복수의 부분의 각각은, IZO막을 통하는 동시에, 평탄화층 및 패시베이션층에 설치된 복수의 콘택트 홀을 통하여, 스위칭 소자인 TFT소자와 1대1로 접속되었다. 반사 전극의 복수의 부분의 각각의 치수는, 세로방향 280μm 및 가로방향 90μm이었다.

《캡층의 형성》

스퍼터법에 의해, 반사 전극을 덮도록, 막두께 50nm의 IZO막(캡층)을 형성했다. 계속해서, 2개의 IZO막을 일괄해서 웨트에칭함으로써, 반사 전극 아래의 베이스층 및 반사 전극 위의 캡층을 형성했다. 베이스층 및 캡층은, 반사 전극의 복수의 부분에 대응하는 위치에 형성되는 복수의 부분으로 이루어지고, 복수의 부분 각각의 치수는, 세로방향 300μm, 가로방향 100μm이었다.

《절연층(40)의 형성》

스퍼터링 장치를 이용하여, 화소분리막으로서 SiO₂막(절연층)을 300nm 막형성하였다. 이때의 조건은, 타겟으로서 단결정 실리콘을 이용하는 동시에, 스퍼터 가스로서 아르곤과 산소의 분압(分壓) 비가 1대1인 스퍼터 가스를 이용하여, 파워 2.5kW, 가스압 0.5Pa로 했다.

그 다음에, 포지티브형 레지스트(토쿄오카공업 주식회사제:TFR-1250)를 도포하고, 소정의 패턴의 마스크를 이용하여, 노광, 현상을 행하고, 레지스트 패턴을 형성했다.

또한, ICP 플라즈마형 드라이에칭 장치를 이용하여, SF₆ 가스:100SCCM, CHF₃가스:100SCCM, Ar가스:250SCCM을 흘려보내고, 가스압 20Pa, 인가전력 1500W 하에서 에칭을 행했다. 그 후, 상기 장치에서 O₂가스:500SCCM을 흘려보내고, 40Pa, 인가전력 2kW 하에서 애싱(ashing)을 행하여 레지스트를 제거하고, 반사 전극의 복수의 부분에 대응하는 캡층 이하의 구조를 덮는 위치에, 세로방향 260μm, 가로방향 86μm의 복수의 개구부를 가지는 절연층을 얻었다.

《음극 버퍼층, 및 유기EL층(42)의 형성》

이상과 같이 얻어진 적층체를 증착 장치 내에 배치하고, 음극 버퍼층 및 유기EL층을 적층했다. 진공을 깨지 않고, 막두께 1.5nm의 Li으로 이루어지는 음극 버퍼층, 막두께 20nm의 트리스(8-히드록시퀴놀리나토(hydroxyquinolinato))알루미늄(Alq₃)으로 이루어지는 전자수송층, 막두께 30nm의 4,4’-비스(2,2’-디페닐비닐)비페닐(DPVBi)로 이루어지는 유기 발광층, 막두께 10nm의 4,4’-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(α-NPD)로 이루어지는 정공수송층, 및 막두께 100nm의 구리프탈로시아닌(CuPc)으로 이루어지는 정공주입층을 순차 형성했다. 이들 층의 막 형성시에는, 증착 장치 내의 진공조의 내압을 1×10^-4Pa까지 감압(減壓)하고, 각각의 층을 0.1nm/s의 증착 속도로 퇴적시켰다.

《투명전극(44)의 형성》

이어서, 진공을 깨지 않고 유기EL층을 형성한 적층체를 대향 스퍼터 장치로 이동시키고, 스퍼터법을 이용하여 150nm의 막두께를 가지는 IZO막을 형성하고, 투명전극을 얻었다.

《무기 배리어층(46)의 형성》

또한, 진공을 깨지 않고 투명전극을 형성한 적층체를 CVD장치로 이동시키고, 전면에 걸쳐, 막두께 2μm의 SiN막을 퇴적시켜 무기 배리어층을 형성했다.

이상과 같이 하여, 유기EL소자 기판을 얻었다.

(색변환 필터 기판(10a)과 유기EL기판(30)의 접합)

이상과 같이 해서 얻어진 색변환 필터 기판과 유기EL기판을, 내부가 산소농도 5ppm 및 수분농도 5ppm 이하로 제어된 접합 장치로 이동시켰다. 그리고, 프로세스면(process surface)(색변환 필터막이 형성된 면)이 상측이 되도록 색변환 필터 기판을 세팅하고, 디스펜서를 이용하여 복수의 표시부의 각각의 외주에, 에폭시계 자외선 경화 접착제를 틈새없이(in a seamless manner) 도포하여 접착층을 형성했다. 그 다음에, 각 표시부의 중앙의 한 점에, 접착층용의 자외선 경화형 에폭시계 접착제보다도 점도가 낮은 열경화형 에폭시 접착제를 적하(滴下)했다.

그리고, 프로세스면(유기EL층 등을 형성한 면)이 아래를 향한 상태로 유기EL소자 기판을 세팅하고, 프로세스면끼리를 대향시켰다. 이 상태로, 접합 장치 내부를 약 10Pa 정도까지 감압하고, 유기EL소자 기판 및 색변환 필터를 약 20μm의 간격까지 접근시켰다. 접합 장치의 정렬(alignment)기구를 이용하여, 양 기판의 위치맞춤을 행했다.

그 다음에, 접합 장치 내부를 대기압으로 되돌리면서, 양 기판에 대하여, 이들 기판이 접근하는 방향을 향해 하중을 부가했다. 이 단계에 있어서, 장치 내의 압력변화에 의해 양 기판을 더욱 접근시켜, 색변환 필터 기판상의 뱅크가 유기EL기판에 접촉한 시점에서 접근을 정지했다. 양 기판의 접근에 따라, 적하된 충전제는, 표시부의 주변가장자리부를 향해 이동하여, 전방위적으로 확산되어 표시부 전체를 충전했다.

계속해서, 색변환 필터 기판 측으로부터 접착층에만 자외선을 조사하여 접착층을 가(假)경화시키고, 일반 환경으로 꺼냈다. 자동 글래스스크라이버(automatic glass scriber) 및 브레이크 장치(breaking apparatus)를 사용하여, 얻어진 접합물을, 6개의 독립된 유기EL디스플레이로 분할했다.

얻어진 유기EL디스플레이를, 1시간에 걸쳐 가열로(heating furnace) 중에서 80℃로 가열하고, 충전제의 경화, 및 접착층의 본경화(本硬化)를 실시했다. 가열 공정의 종료 후, 유기EL디스플레이를, 30분간에 걸쳐 로 내에서 자연냉각하여 꺼냈다. 최후에, 유기EL디스플레이를 드라이에칭 장치 내에 배치하고, 외부 접속단자 부분을 덮는 배리어층을 제거했다.

이상과 같이 하여, 본 발명예 1의 유기EL디스플레이를 얻었다.

[본 발명예 2]

본 발명예 2에 있어서는, 색변환 필터 기판은 도 2A∼도 2C에 나타내는 타입의 기판(10b)으로 하고, 유기EL소자 기판은 도 3에 나타내는 타입의 기판(30)으로 했다.

본 발명예 1과 마찬가지로, 컬러필터, 친액층, 색변환층, 배리어층 등을 형성하였다. 또한, 본 발명예 1과 마찬가지로 유기EL기판도 형성했다.

한편, 뱅크의 폭은 8μm, 컬러필터 표면으로부터의 높이는 3.5μm로 했다. 그 위에 뱅크 착색부(CK-7001:후지필름제)에 1.5μm의 피복을 행했다. 그 결과, 뱅크 착색부의 피복 후의 뱅크 전체의 폭은 10μm가 되어 있었다. 스페이서에 대해서는 뱅크 형성 후, 도포를 행하여 뱅크 위에 1.5μm의 두께가 되도록 형성했다.

이상과 같이 하여, 본 발명예 2의 유기EL디스플레이를 얻었다.

[비교예 1]

비교예 1에 있어서는, 색변환 필터 기판은 도 4A∼도 4C에 나타내는 타입의 기판(10c)으로 하고, 유기EL소자 기판은 도 3에 나타내는 타입의 기판(30)으로 하였다. 즉, 본 발명예 1과 마찬가지로, 컬러필터, 친액층, 색변환층, 배리어층 등을 형성하여, 색변환 필터 기판을 얻고, 본 발명예 1과 마찬가지로 유기EL기판도 형성하여, 이들을 접합함으로써, 비교예 1의 유기EL디스플레이를 얻었다.

한편, 도 4A∼도 4C에 나타내는 색변환 필터 기판(10c)에 있어서의 구성 요소 12∼26은, 도 1A∼도 1C에 나타내는 색변환 필터 기판(10a)의 대응하는 구성 요소와 동일하다.

단, 비교예 1의 색변환 필터 기판(10c)에 있어서, 뱅크의 형성은, 돌출부를 형성하지 않고, 단순한 스트라이프 패턴으로 하였다. 또한, 스페이서에 대해서는, 뱅크 형성 후, 도포를 행하여, 뱅크 위에 1.5μm의 두께가 되도록 형성했다.

이상과 같이 하여, 비교예 1의 유기EL디스플레이를 얻었다.

<평가 항목>

(충전 수지의 확산에 관한 접합 평가)

각 본 발명예 1, 2 및 비교예 1의 색변환 필터 기판의 각각에 대해서, 충전 수지의 확산에 관한 평가를 행하였다.

각 예의 색변환 필터 기판을 접합 장치로 이동시키고, 색변환 필터 기판의 프로세스면을 위로 향하여 세팅하고, 디스펜서를 이용하여 에폭시계 자외선 경화 접착제를 틈새없이 도포하여, 소위 제방(embankment)을 형성했다. 그 다음에, 화면 중앙부근에 저점도(300mPa·s)의 열경화형 에폭시 접착제를 적하했다. 적하 장치로서는, 공기압제어(air pressure control) + 시린지(syringe)의 디스펜서 시스템을 사용했다.

게다가, 유기EL기판을 상정하여, 유리(Eagle2000: 코닝)를 색변환 필터 기판과 프로세스면끼리를 대향시킨 상태로, 약 10Pa 정도까지 감압하고 나서 약 20μm까지 접근시켜, 화소 위치를 서로 정렬시킨 후에 대기압으로 되돌리면서 하중을 조금 부가했다.

그 다음에, 색변환 필터 기판 측으로부터 외주 시일재료 접착부에만 자외선을 조사해서 가경화시켰다. 그 후, 이것을 가열로에 넣어 95℃에서 1시간 가열하고, 로 내에서 30분간 자연냉각하여 꺼낸 후, 기포의 혼입 수에 의해 충전 수지의 확산을 평가했다.

한편, 각 예에 대해서, 밀봉을 한 각 10기판 합계 60패널에 대해서, 열경화형 에폭시 접착제가 밀려나오는 불량(protrusion failure) 및 발광부에 있어서의 기포의 혼입 발생수(frequency of occurrence of air bubble entrainment)에 관해 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.

(혼색(混色) 평가)

각 본 발명예 1, 2 및 비교예 1의 유기EL디스플레이의 각각에 대해서, 혼색 평가를, 코니카 미놀타제 CS1000을 이용하여, 백색 D65에 맞춘 RGB 각 색의 색도좌표의 평균치에 의해 평가했다. 그 결과를 표 1에 병기한다.

표 1에 따르면, 본 발명예 1, 2에 있어서는, 기포의 혼입이 인정되었지만, 상기 혼입은 비교예 1과 같은 정도이며, 본 발명예 1, 2와 비교예 1에 있어서의 충전 수지의 확산에 차이는 없다는 것이 판명되었다.

또한, 본 발명예 1에 있어서는, 비교예 1과 비교해 접합의 편차(fluctuation)(밀려나옴 불량, protrusion failure)를 억제하는 것으로 색재현 범위가 확대되고, 본 발명예 2에 있어서는, 인접 화소로부터의 광의 진입을 방지할 수 있어, 색재현 범위가 더욱 확대된 것이라고 생각된다.

이상으로부터, 본 발명의 범위 내인 본 발명예 1, 2에 있어서는, 잉크젯법에 의한 색변환 필터 기판의 형성에 있어서, 비교예와 비교하여 동등한 수지 충전성을 실현하고, 게다가 색재현성이 풍부한 색변환 필터 기판을 형성할 수 있었다고 할 수 있다.

실시예 2

이하, 실시예 2에서는, 뱅크 사이에 매립 부재가 설치된, 상기 타입 2의 색변환 필터 기판에 대한 효과를 실증한다.

<색변환 필터 기판의 형성>

[본 발명예 3]

(색변환 필터 기판의 형성)

본 발명예 3의 색변환 필터 기판은 도 5에 나타내는 타입의 기판(10d)으로 하였다.

한편, 도 5에 나타내는 색변환 필터 기판(10d)에 있어서의 구성 요소 12∼26은, 도 1A∼도 1C에 나타내는 색변환 필터 기판(10a)의 대응하는 구성 요소와 동일하다. 한편, 도 5에 나타내는 예에서는, 뱅크(20)와 청색 컬러필터(16B)에 의해 구획형성된 영역에, 매립 부재(28)가 형성되고, 또 그 위에 스페이서(22)가 형성된 점이, 도 1A∼도 1C에 나타내는 예와 다르다. 한편, 본 예에서는, 뱅크(20)와 매립 부재(28)가 동시에 동일 재료로 형성되어 있기 때문에, 일체 구조로 되어 있지만, 도 5에 있어서는, 이들 부재(20,28)가 다른 개체임을 강조하기 위해서, 이들의 경계에 파선을 붙였다.

《기판(12)에 대한 블랙매트릭스(14), 컬러필터(16)(R,G,B)의 형성》

1737유리 위에, 블랙매트릭스(CK-7001:후지필름제), 적색 컬러필터(CR-7001:후지필름제), 녹색 컬러필터(CG-7001:후지필름제), 및 청색 컬러필터(CB-7001:후지필름제)를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 컬러필터를 형성했다. 각 층의 막두께는 각각 1μm이었다. 형성한 컬러필터의 부화소 치수는 300μm×100μm이며, 부화소 간의 갭은, 세로방향 30μm, 가로방향 10μm이었다. 각 색의 컬러필터는 스트라이프 패턴으로 형성했다.

《친액층(18)의 형성》

플라즈마 CVD장치를 사용하여, 원료 가스로서 모노실란(SiH₄), 암모니아(NH₃) 및 질소(N₂)를 이용하는 플라즈마 CVD법으로, 막두께 300μm의 질화 실리콘(SiN)을 퇴적했다.

《뱅크(20) 및 매립 부재(28)의 형성》

아크릴계 수지 V259PAP5(신닛테츠가가쿠제)를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 적색 컬러필터(CR-7001:후지필름제), 녹색 컬러필터(CG-7001:후지필름제)의 양측에는, 스트라이프 패턴으로, 폭 10μm, 두께 5μm로 뱅크를 형성했다. 청색 컬러필터(CB-7001:후지필름제) 위에는, 뱅크와 일괄로 매립 부재를 형성했다.

《포토스페이서(photospacer, 22)의 형성》

아크릴계 수지 V259PAP5(신닛테츠가가쿠제)를 이용하여, 청색 컬러필터 위에 형성된 매립 부재 위에, 1화소에 1개씩 설치되도록 300μm의 간격으로, 평면시에서 Φ7μm의 도트패턴으로, 두께 2μm로 포토 스페이서를 형성했다.

《표면처리》

색변환막의 형성 전에, 2000SCCM의 N₂가스를 흘려보내고, 인가전력 0.5kW로 하여 120sec 동안 플라즈마 처리를 행했다. 그 후 1시간 이내에 계속해서 색변환막을 형성했다.

《색변환막(24)(R,G)의 형성》

녹색 색변환막에 대해서는, 톨루엔 1000중량부, 제1색소:쿠마린6+제2색소:DEQ 50중량부(몰비는 쿠마린6:DEQ=48:2)의 잉크를 조정하고, 잉크젯 장치(라이트렉스제 Litrex 120L)를 이용하여, 질소분위기 중에서 막두께 500nm의 녹색 색변환막을 형성했다. 잉크의 건조는, 질소분위기를 깨지 않고, 진공건조로를 이용하여, 진공도 1.0×10^-3Pa, 온도 100℃에서 행하였다.

적색 색변환막에 대해서는, 톨루엔 1000중량부, 제1색소:쿠마린6+제2색소:DCM 50중량부(몰비는 쿠마린6:DCM=48:2)의 잉크를 조정하고, 잉크젯 장치(라이트렉스제 Litrex 120L)를 이용하여, 질소분위기 중에서 막두께 500nm의 적색 색변환층을 형성했다. 잉크의 건조는, 질소분위기를 깨지 않고, 진공건조로를 이용하여 진공도 1.0×10^-3Pa, 온도 100℃에서 행하였다.

《배리어층(26)의 형성》

진공을 깨지 않고, 플라즈마 CVD장치에 의해, 원료 가스로서 모노실란(SiH₄), 암모니아(NH₃) 및 질소(N₂)를 사용하는 플라즈마 CVD법을 이용하여, 막두께 1μm의 질화 실리콘(SiN)을 퇴적시켜 배리어층을 형성했다. 여기서, SiN을 퇴적할 때에 기판온도는 100℃ 이하에서 행하였다.

이상과 같이 하여, 본 발명예 3의 색변환 필터 기판(10d)을 얻었다.

[본 발명예 4]

본 발명예 4의 색변환 필터 기판은 도 6에 나타내는 타입의 기판(10e)으로 하였다.

한편, 도 6에 나타내는 색변환 필터 기판(10e)에 있어서의 구성 요소 12∼28은, 도 5에 나타내는 색변환 필터 기판(10d)의 대응하는 구성 요소와 동일하다. 한편, 도 6에 나타내는 예에서는, 뱅크(20)와 청색 컬러필터(16B)에 의해 구획형성된 영역에 형성되는, 매립 부재(28)가, 뱅크(20)와 동시에 형성되어 있지 않다는 점이, 도 5에 나타내는 예와 다르다.

본 발명예 3과 같이 하여, 컬러필터 및 친액층을 형성하고, 뱅크를 스트라이프 패턴의 양측에 폭 10μm, 두께 5μm로 형성했다. 그 다음에, 청색 컬러필터 위에 아크릴계 수지 V259PAP5(신닛테츠가가쿠제)를 사용하여, 포토리소그래피법에 의해 뱅크의 사이를 두께 5μm로 매립 부재를 형성했다. 포토스페이서는, 본 발명예 3과 마찬가지로, 포토리소그래피법에 의해 청색 컬러필터 위에 형성된 매립 부재 위에 1화소에 1개씩 설치되도록 300μm 간격으로, 평면시에서 Φ7μm의 도트패턴으로 형성했다.

계속해서, 색변환층, 배리어층을 본 발명예 3과 마찬가지로 형성하고, 본 발명예 4의 색변환 필터 기판(10e)을 얻었다.

[비교예 2]

비교예 2의 색변환 필터 기판은 도 7에 나타내는 타입의 기판(10f)으로 했다.

한편, 도 7에 나타내는 색변환 필터 기판(10f)에 있어서의 구성 요소 12∼26은, 도 5에 나타내는 색변환 필터 기판(10d)의 대응하는 구성 요소와 동일하다. 한편, 도 7에 나타내는 예에서는, 뱅크(20)와 청색 컬러필터(16B)에 의해 구획형성된 영역에 매립 부재를 형성하고 있지 않은 점이, 도 5에 나타내는 예와 다르다.

본 발명예 4와 마찬가지로, 컬러필터를 형성하고, 친액층, 뱅크, 색변환층, 배리어층을 형성했다. 포토스페이서에 대해서는 뱅크 형성 후, 컬러필터의 스트라이프 패턴 사이에 형성된 뱅크 위에 2μm의 두께가 되도록 형성했다.

이상과 같이 하여, 비교예 2의 색변환 필터 기판(10f)을 얻었다.

<평가 항목>

(충전 수지의 확산에 관한 접합 평가)

각 본 발명예 3, 4 및 비교예 2의 색변환 필터 기판의 각각에 대해서, 충전 수지의 확산에 관한 평가를 행하였다.

각 예의 색변환 필터 기판을 접합 장치로 이동시키고, 색변환 필터 기판의 프로세스면을 위로 향하여 세팅하고, 디스펜서를 이용하여 에폭시계 자외선 경화 접착제를 틈새없이 도포하여, 소위 제방을 형성했다. 그 다음에, 화면 중앙부근에 저점도의 열경화형 에폭시 접착제를 적하했다. 적하 장치로서는, 공기압제어 + 시린지의 디스펜서 시스템을 사용했다.

또한, 유기EL기판을 상정하여, 1737유리를, 색변환 필터 기판과 프로세스면끼리를 대향시킨 상태로, 약 10Pa 정도까지 감압하고 나서 약 20μm까지 접근시켜, 화소위치를 서로 맞춘 후에 대기압으로 되돌리면서 하중을 조금 부가했다.

그 다음에, 색변환 필터 기판측으로부터 외주 시일재 접착부에만 자외선을 조사해서 가경화시켰다. 그 후, 이것을 가열로에 넣어 95℃에서 1시간 가열하고, 로 내에서 30분간 자연냉각하여 꺼낸 후, 기포의 혼입 수에 의해 충전 수지의 확산을 평가했다.

한편, 각 예에 대해서, 밀봉을 행한 각 12패널을 관찰한 결과, 1패널씩 기포의 혼입이 인정되었다. 따라서, 본 발명예 3, 4 및 비교예 2에 있어서의 충전 수지의 확산에 차이는 없다는 것이 판명되었다.

(색변환 잉크 누설 평가)

색변환 잉크는, 일반적으로 청색 발광을 흡수하고, 녹색, 적색을 발광시킨다. 이 때문에, 청색 컬러필터 위에 색변환 잉크가 넘쳐난 경우, 청색 강도의 저하로 연결된다.

따라서, 본 발명예 3, 4 및 비교예 2에 대해서, 색변환 잉크 도포 후 각 12패널을 형광 현미경으로 관찰했다.

그 결과, 청색 컬러필터 상으로의 색변환 잉크의 잉크누설 부위가, 비교예 2에 있어서, 전 12000라인 중 478라인에서 발생하고 있었다. 이에 대하여, 본 발명예 3, 4에 있어서는, 매립 부재를 형성하고 있기 때문에, 청색 컬러필터 상으로 색변환 잉크가 흘러들어 오지 않아, 잉크 누설을 억제할 수 있었다.

이와 같이, 접합 평가 및 누설 평가의 결과로부터, 본 발명예 3, 4는, 본 발명예 1, 2와 마찬가지로, 인접 화소로부터의 광의 진입을 억제할 수 있어, 뛰어난 색재현 범위를 실현할 수 있었다고 할 수 있다.

이상의 실시예 1, 2로부터, 본 발명에 따르면, 잉크젯법에 의한 색변환 필터 기판의 형성에 있어서, 밀봉성능을 손상하지 않고, 또한 안정된 보존 수명을 실현할 수 있는 색변환 필터 기판을 얻을 수 있다. 이러한 색변환 필터 기판을 이용하는 함으로써, 양호한 수율과, 높은 신뢰성이 실현되어, 상기 색변환 필터 기판을 이용하는 유기EL디스플레이에 있어서는, 고정세화와 저가격화를 실현할 수 있다.

한편, 특히, 상기 타입 2의 실시 형태(실시예 2에 있어서의 본 발명예 3, 4)에 따르면, 잉크 누설에 의한 청색발광 강도의 저하를 높은 레벨로 억제한 색변환 필터 기판을 형성할 수 있다.

10a,10b,10d,10e 본 발명에 관한 색변환 필터 기판
12 투명기판
14 블랙매트릭스
16R 적색 컬러필터
16G 녹색 컬러필터
16B 청색 컬러필터
18 친액층
20 뱅크
20a 뱅크 착색부
22 포토스페이서
24R 적색 변환막
24G 녹색 변환막
24B 청색 변환막
26 배리어층
28 매립 부재

Claims (8)

1. 기판과,
   상기 기판상의 적어도 부(副)화소부에 형성된, 다른 투과 파장을 가지는 복수의 컬러필터와,
   상기 기판의 상방의 비(非)부화소부에 형성된, 경화성 수지로 이루어지는 뱅크와,
   적어도 일부의 컬러필터의 상방 영역이며, 상기 뱅크 사이에 구획형성된 영역에, 잉크젯법에 의해 슬릿 패턴으로 형성된, 광원의 광을 흡수하고, 흡수 파장과 다른 파장분포의 광을 발하는 색변환막과,
   적어도 일부의 뱅크상에 포토리소그래피법에 의해 형성된 스페이서를 구비하는 색변환 필터 기판으로서,
   상기 스페이서를 형성하는 뱅크가, 다른 뱅크에 비해, 측방 단면에서 보았을 때, 수평방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는, 색변환 필터 기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 경화성 수지가, 광 경화성 수지 또는 광열병용(photo-thermal combination type) 경화성 수지인 것을 특징으로 하는, 색변환 필터 기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 뱅크가, 상기 기판상에 형성된 블랙 매트릭스(black matrix)의 상방에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 색변환 필터 기판.
4. 제1항에 있어서, 상기 뱅크의 적어도 일부가 착색되어 있는 것을 특징으로 하는, 색변환 필터 기판.
5. 제4항에 있어서, 상기 착색이 흑색에 의한 것이며, 또한 상기 뱅크의 가시영역에 있어서의 투과율이 10% 이하인 것을 특징으로 하는, 색변환 필터 기판.
6. 기판과,
   상기 기판상의 적어도 부화소부에 형성된, 다른 투과 파장을 가지는 복수의 컬러필터와,
   상기 기판의 상방의 비부화소부에 형성된, 경화성 수지로 이루어지는 뱅크와,
   적어도 일부의 컬러필터의 상방 영역이며, 상기 뱅크 사이에 구획형성된 영역에, 잉크젯법에 의해 슬릿 패턴으로 형성된, 광원의 광을 흡수하고, 흡수 파장과 다른 파장분포의 광을 발하는 색변환막과,
   상기 영역 중 상기 색변환막을 형성하지 않는 영역의 양측에 위치하는 뱅크사이에 형성된, 광 경화성 수지 또는 광열병용 경화성 수지로 이루어지는 매립부재(embedding members)와,
   상기 매립부재 상에 포토리소그래피법에 의해 형성된 스페이서를 구비하고, 상기 뱅크와 상기 매립부재가 동시에 형성된 것임을 특징으로 하는, 색변환 필터 기판.
7. 제6항에 있어서, 상기 광 경화성 수지 또는 광열병용 경화성 수지의 경화 후의, 파장 영역 350∼500nm의 광에 대한 굴절율이, 적어도 1.5보다 큰 것을 특징으로 하는, 색변환 필터 기판.
8. 제6항에 있어서, 상기 매립부재가, 측방 단면에서 보았을 때, 뱅크 상면에 대하여 -1∼+1μm인 평탄부를 10μm 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 색변환 필터 기판.

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