KR20130025821A - 유기 발광 장치 및 그 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
포토리소그래피에 의해 패터닝되는 복수의 유기 화합물층의 단부 중, 발광소자 사이에 위치하지 않고, 상기 제2 전극으로 덮여 있는 영역에 위치하는 영역의 단부가, 발광소자들 사이에 위치하는 단부의 경사각보다도 더 작은 경사각을 갖도록 형성된다.
Description
본 실시예의 개시된 하나의 국면은, 적어도 2개의 서로 다른 색을 표시가능한 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 서로 다른 색을 발광하는 적어도 제1 및 제2 유기 EL 소자를 구비하는 유기 ＥＬ 장치에 관한 것이다.
복수의 색을 표시가능한 유기 ＥＬ 장치의 제조 방법에는, 쉐도우 마스크(shadow mask)를 사용해서 특정한 영역에 특정한 색을 발하는 발광층을 선택적으로 형성하는 방법이 널리 이용되고 있다. 최근에는, 300ppi(pixels per inch)를 초과하는 고선명한 발광 장치가 요구되고 있고, 종래의 쉐도우 마스크를 사용하여 그러한 발광장치를 제공하는 것이 점점 곤란해지고 있다. 일본국 특허 제4578026호에서는, 미세화가 가능한 기술로서, 포토리소그래피를 사용한 패터닝에 의해, 발광층을 선택적으로 형성하는 방법이 제안되어 있다.
일본국 특허 제4578026호에 의하면, 포토리소그래피를 사용해서 발광층 위에 레지스트를 원하는 패턴으로 형성하고, 레지스트가 형성되어 있지 않은 영역의 발광층을 습식 에칭 또는 드라이 에칭에 의해 제거한다. 이렇게 함으로써, 발광층을 선택적으로 형성할 수 있다. 이러한 방법으로 패터닝된 발광층의 단부는, 쉐도우 마스크를 사용해서 선택적으로 형성한 발광층의 단부에 비하여, 경사 영역을 작게 하는 것이 가능하다. 경사 영역은, 막의 단부를 향해서 막두께가 감소하는 영역이다. 바꿔 말하면, 경사 영역은 기판에 대하여 경사져 있는 영역을 말한다.
쉐도우 마스크를 사용해서 막을 형성하는 경우, 쉐도우 마스크와 피성막면과의 거리, 및 증착 입자가 피성막면에 입사하는 각도에 따라, 쉐도우 마스크의 개구부에 형성되는 막의 단부에는, 형성된 막의 막두께의 몇배～몇십배의 폭의 경사 영역이 형성된다. 이에 대하여, 포토리소그래피와 에칭에 의해 막을 패터닝할 경우, 경사 영역을 형성된 막의 막두께와 같거나 그 이하의 폭을 갖도록 형성하는 것이 가능해 진다.
특히, 기판에 대하여 거의 수직방향으로 에칭을 진행시킬 수 있기 때문에, 드라이 에칭을 사용하면, 기판에 대한 막단부의 경사각을 60～90도로 크게 할 수 있고, 경사 영역의 폭을 막두께보다도 좁게 할 수 있다. 발광 장치의 소자영역에 배치되는 발광층을, 포토리소그래피를 사용해서 패터닝하면, 서로 인접하는 발광 층 간의 거리를 줄일 수 있다. 따라서, 유기 EL 소자를 조밀하게 배치하는 것이 가능해진다. 이것은 발광 장치의 세밀화와 발광소자의 개구율 향상에 유리하다. 본 실시예에 있어서, 소자영역이란, 표시에 영향을 미치는 유기 EL 소자가 복수 배치되는 영역을 말한다. 또한, 형성된 막의 막두께란, 경사 영역을 제외하는 복수의 개소에서 측정한 막두께를 평균화한 값을 말한다.
발광 장치를 구동하기 위한 전력은, 소자영역의 외측에 미리 설치된 외부접속 단자를 거쳐서 외부전원으로부터 공급된다. 외부접속 단자와 유기 EL 소자의 2개의 전극은 배선을 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 필요할 때에, 외부접속 단자와 유기 EL 소자의 2개의 전극을 전기적으로 접속할 수 있으면, 상기 배선의 도중에 트랜지스터 등의 스위칭 소자가 설치되어 있어도 된다. 일반적으로, 배선과 발광층의 패터닝 후에 형성되는 제2 전극이 접속부를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 이 접속부는 소자영역의 외측에, 배선층 위에 형성되는 발광층 등의 고저항 재료를 제거함으로써 형성된다. 또한, 발광층 등의 유기재료는, 외부 접속단자가 외부전원에 전기적으로 접속되어 있기 때문에 외부접속 단자의 표면으로부터 제거된다. 한층 더, 외부에서 유기 EL 소자로의 수분 침입 경로를 컷오프하기 위해서 제거된 영역이 발광 영역을 둘러싸도록 유지재료가 제거된다.
(컨택트부 등) 소자영역의 외측에 있어서의 발광층의 제거를, 소자영역 내의 발광층의 패터닝과 동시에 행하면, 제조 공정을 간략화하는 것이 바람직하다. 그러나, 소자영역의 외측 및 내측에 있어서의 발광층의 단부는 같은 조건 하에서 에칭되고, 그 단부는 기판에 대하여 큰 경사각을 갖도록 소자영역의 내측과 같이 형성된다. 기판에 대하여 큰 경사각을 갖는 영역이 제2 전극이 형성되는 면 위에 있으면, 제2 전극이 끊어져 버리거나, 제2 전극의 막두께가 얇아지거나 해서, 저항이 증가할 가능성이 있다. 특히, 제2 전극을, 지향성이 높은 증착법으로 형성하거나 얇은 막두께를 갖도록 형성할 경우, 제2 전극을 형성하는 면 위에 90도에 가까운 경사각을 갖는 영역이 있는 경우에는, 제2 전극이 높은 저항을 가질 가능성이 특히 높다. 제2 전극이 끊어지거나 막두께가 얇아지면, 발광소자를 흐르는 전류가 제2 전극에서 배선층으로 흘러들어 올 때까지의 배선 저항이 높게 된다. 그 결과, 다양한 문제가 발생한다. 어떤 경우에는, 발광 장치가 비점등된다. 다른 경우에는, 발광장치가 쉐이딩(shading) 등의 발광 불량이나 고전압화를 발생한다.
본 실시예의 개시된 국면은, 포토리소그래피를 사용해서 발광층이 패터닝되는 발광 장치에 있어서, 화소의 미세화나 개구율 향상 등의 포토리소그래피의 이점을 활용하면서, 제2 전극의 단선이나 고저항화 등에 의한 발광 장치의 발광 불량이나 고전압화를 억제하는 것을 제공한다.
본 실시예의 일 국면에 의하면, 외부 접속 단자와 상기 외부접속 단자에 전기적으로 접속되는 배선층이 형성된 기판과, 복수의 발광소자가 형성된 소자 영역을 포함하는 발광장치가 제공된다. 발광소자의 각각은 제1 전극과, 포토리소그래피에서 패터닝된 유기 화합물층과, 제2전극을 순차적으로 포함한다. 상기 제2 전극은, 복수의 상기발광소자에 연속해서 형성되고, 상기 소자영역의 외측에 형성된 컨택트부를 통해서 상기 배선층에 전기적으로 접속되어 있다. 패터닝된 복수의 유기 화합물층의 단부들 중, 발광소자들 사이에 위치하지 않고, 상기 제2 전극으로 덮여 있는 영역에 위치하는 단부는, 상기 발광소자들 사이에 위치하는 어떤 다른 단부의 경사각보다도 더 작은 경사각을 갖는다.
본 실시예에 따른 발광 장치는, 포토리소그래피에 의해 패터닝되어 있는 발광층을 포함학로, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층의 단부는 경사 영역에서 기판에 대하여 작은 경사각(이하, 간단히 경사각이라고 기술한다)을 갖도록 형성되어 있다. 따라서, 본 실시예는, 미세화나 개구율 향상 등의 포토리소그래피의 이점을 활용하면서, 소자영역의 외측의 영역에 있는 경사 영역에서 보이는 제2 전극의 단선이나 고저항화에 의한 발광 불량이나 고전압화를 억제할 수 있다.
본 발명의 그 외의 특징 및 국면은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 밝혀질 것이다.
도 1a 및 1b는 발광 장치를 나타낸 모식도.
도 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j, 2k, 2l, 2m, 2n, 2o, 2p는 제조방법의 일례를 간략히 나타낸 단면 모식도.
도 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h는 제조 방법의 다른 예를 간략히 나타낸 단면 모식도.
도 4a, 4b, 4c, 4d는 본 발명에 따른 레이아웃의 예를 나타낸 평면 모식도.
도 5는 유기 화합물층의 단부의 경사각을 설명하기 위한 모식도.
도 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j, 2k, 2l, 2m, 2n, 2o, 2p는 제조방법의 일례를 간략히 나타낸 단면 모식도.
도 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h는 제조 방법의 다른 예를 간략히 나타낸 단면 모식도.
도 4a, 4b, 4c, 4d는 본 발명에 따른 레이아웃의 예를 나타낸 평면 모식도.
도 5는 유기 화합물층의 단부의 경사각을 설명하기 위한 모식도.
다양한 예시적인 실시예, 이 실시예의 특징 및 국면은 첨부도면을 참조하여 이하에 상세히 설명한다.
관련된 기술분야에 있어서의 종래의 기술은 본 명세서 중에서 특히 도면에 나타내는 것 또는 기재되지 않는 부분에 적용될 수 있다. 또한, 이하에 설명하는 실시예는 바람직한 예이며 이것들에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 기술범위 내에서 적당하게 변경해서 실시할 수 있다.
도 1a는 발광 장치의 평면 모식도, 도 1b는 도 1a의 XI - XII 라인에 있어서의 발광 장치의 단면 모식도다. 외부접속 단자(15)와, 외부 접속단자(15)에 전기적으로 접속된 배선(14)이 기판(10)의 소자영역(12) 외측에 형성된다. 유기 EL 소자는 소자영역(12) 내에 설치된다. 기판(10)은, 지지체와, 유기 EL 소자를 제어하기 위한 트랜지스터와, 트랜지스터에 신호를 공급하는 제어선과 신호선, 및 외부접속 단자(15)와 제1 전극을 접속하는 배선 등으로 이루어지는 회로층과, 회로층을 덮는 절연층(기판(10)의 이들 구성소자는 도시되어 있지 않다)을 포함하고 있다. 외부배선과 전기적으로 접속하는 외부접속 단자(15), 제2 전극과 전기적으로 접속하는 배선(14)의 일부분(컨택트부(11))는, 각각 표면의 절연층이 제거되어 있다.
기판(10) 위에는, 행방향 및 열방향으로 복수의 제1 전극(하부전극) 21～23이 유기 EL 소자마다 형성되어 있다. 제1 전극 21~23의 각각은, 회로층을 덮는 절연층에 형성된 컨택트 홀(도면에 나타내지 않는다)을 거쳐서 회로층과 전기적으로 접속되어 있다. 제1 전극 21 위에는 적어도 제1 내지 제3 발광층을 포함하는 제1 내지 제3 유기 화합물층 31~33이 각각 설치된다. 제1 내지 제3 발광층은 각각 서로 다른 색을 발광한다. 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 층을 사용하면, 발광장치는 풀-컬러 화상을 표시할 수 있다.
제1～제3 발광층 위에는, 복수의 유기 EL 소자에 가로질러서 연속하는 제2 전극(상부전극) 70이 형성된다. 이렇게 함으로써, 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 말하는 유기 EL 소자는, 제1 전극과, 제2 전극과, 제1 전극과 제2 전극 사이에 삽입된 유기 화합물층을 포함하도록 구성되어 있다. 또한, 각 유기 EL 소자는 외부에서 회로층에 입력되는 신호에 따라 발광한다. 또한, 제2 전극(70)은, 소자영역으로부터 배선(14)의 컨택트부(11)에 연속해서 설치되어 있고, 컨택트부(11)에서 배선(14)과 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 외부접속 단자(15)를 통하여, 유기 EL 소자를 발광시키기 위한 전류를 흘려보낼 수 있다.
유기 화합물층을 구비하는 유기 EL 소자는 수분에 의한 열화가 현저하기 때문에, 외부에서 소자영역(12)에 수분이 침입하는 것을 억제하는 밀봉층(90)이 유기 EL 소자를 덮도록 형성된다. 또한, 유기 화합물층 등의 유기재료에 수분이 쉽게 침투하기 때문에, 유기 화합물층을 거쳐서 외부에서 소자영역(12)에 수분이 침입하는 것을 억제하기 위해서, 제거된 영역이 소자영역(12)을 둘러싸도록 유기 화합물층을 제거해야 한다. 즉, 수분 침입 경로를 제거해야 한다.
이와 같이, 제2 전극(70)을 소자영역(12)으로부터 컨택트부(11)에 연속해서 설치하면, 제2 전극(70)은 반드시 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층의 단부를 지나서 형성되게 된다. 즉, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층의 단부의 경사각의 크기가, 유기 EL 소자를 흐르는 전류가 제2 전극(70)으로부터 배선층에 흘러들어올 때까지의 전류경로의 저항(유기 EL 소자와 컨택트부(11)와의 사이의 배선 저항)에 영향을 주게 된다.
본 실시예에 있어서, 각 유기 화합물층은 포토리소그래피를 사용해서 패터닝 된다. 일반적으로, 포토리소그래피를 사용해서 막을 패터닝할 경우, 각 막은 1회의 포토리소그래피 공정으로 원하는 패턴으로 형성된다. 따라서, 그러한 막의 단부는, 모두 같은 조건 하에서 에칭되기 때문에, 단부는 거의 같은 경사각을 가지게 된다. 본 실시예에 있어서, 각 유기 화합물층을 각각 1회의 포토리소그래피 공정으로 원하는 패턴으로 형성하면, 소자영역(12)의 내측 및 외측에 형성되는 유기 화합물층의 단부도 같은 조건 하에서 에칭되기 때문에, 양단부는 거의 같은 경사각을 갖게 된다.다시 말해, 단부가 소자영역(12) 내측에 형성되는지 외측에 형성되는지에 관계없이, 양쪽의 유기 화합물층은 경사각이 큰 단부를 갖는다. 그 때문에, 유기 화합물층의 단부를 지나서 형성되는 제2 전극(70)이 쉽게 단선되거나 막 두께가 큰 경사각을 갖는 단부에서 얇아지기 때문에, 유기 EL 소자와 컨택트부(11)와의 사이의 배선 저항이 증가할 가능성이 있다.
포토리소그래피를 사용한 유기 화합물층의 패터닝법에 관해서는 후에 상세하게 설명하지만, 유기 EL 소자 사이에 위치하는 유기 화합물층의 단부의 경사부는, 도 1b와 같이, 인접한 유기 EL 소자의 유기 화합물층에 접해서 형성된다. 이와 같이, 제2 전극(70)의 단선이나 박막화의 원인이 되는 큰 경사각을 갖는 그러한 단부가 노출되지 않기 때문에, 소자영역(12) 내에서 유기 EL 소자와 컨택트부(11)와의 사이의 배선 저항이 크게 상승할 일은 없다. 한편, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층의 단부에는 인접하는 유기화합층이 없기 때문에, 패터닝한 후의 단부가 노출하게 된다. 전술한 바와 같이, 제2 전극(70)은, 소자영역(12)의 외측에 있으며 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층을 지나서 형성된다. 즉, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 경사각이 큰 유기 화합물층의 단부에서 제2 전극이 쉽게 단선되거나 막두께가 얇아지기 때문에, 유기 EL 소자와 컨택트부(11)와의 사이의 배선 저항이 크게 상승해버릴 가능성이 있다.
본 실시예에 따른 발광장치에서는, 도 1b에 나타나 있는 바와 같이, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층의 단부가 기판(10)에 대하여, 유기 EL 소자 사이에 위치하는 경사각보다도 작은 경사각을 갖는다. 이러한 구성에 의해, 제2 전극(70)을 소자영역(12)으로부터 컨택트부(11)에 걸쳐서 연속해서 설치했을 때에도, 제2 전극(70)이 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층의 단부에서 단선되거나 막두께가 얇아지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 유기 EL 소자와 컨택트부(11)와의 사이의 배선 저항이 크게 상승하는 것이 억제되어서, 발광 불량이나 고전압화가 방지된다. 즉, 본 실시예는 저전력으로 균일한 발광이 가능한 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1a 및 1b에서의 발광 장치는, 서로 다른 발광층을 구비하는 3종류의 유기 EL 소자를 가지고 있지만, 발광장치는 2종류의 유기 EL 소자나 4종류 이상의 유기 EL 소자를 포함해도 된다. 여기에서, "서로 다른 발광층"이란 발광층을 구성하는 막두께나 재료 중 적어도 어느 하나가 다른 것을 의미한다.
다음에, 발광 장치의 제조방법에 관하여 설명한다. 도 2a 내지 2p는 발광 장치의 제조방법을 나타내는 단면 모식도이다. 간략화를 위해서, 도 2a～2p는, 발광 장치의 일부분만, 즉 컨택트부(11)와 3종류의 유기 EL 소자가 (3종류로부터 1개씩) 설치된 영역을 나타내고 있는다.
이후에는 제1 전극 21, 22, 23의 제조 공정에 관하여 설명한다. 우선, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 제1 전극 21, 22, 23과, 외부접속 단자(15)에 전기적으로 접속된 (도면에 나타내지 않은) 배선(14)과 후에 형성되는 제2 전극(70)을 접속하는 컨택트부(11)가 기판(10) 위에 형성된다. 다음에, 적어도 제1 발광층을 포함하는 제1 유기 화합물층(31)을 기판(10) 위에 형성한다. 기판(10)에는, 지지체와, 지지체 위에 형성된 회로층과, 회로층 위에 형성된 절연층과, 회로층과 유기 EL 소자를 전기적으로 접속하는 컨택트 홀 등도 포함되어 있다. 지지체로서는 글래스 기판 등의 절연성 기판, 실리콘 기판 등의 반도체 기판, 또는 절연층을 그 표면 위에 설치한 금속 기판을 적합하게 사용할 수 있다.
제1 전극 21 내지 23으로서는, 발광장치가 톱 이미션형(top emission type)이면, 예를 들면 알루미늄(Al), 실버(Ag), 또는 그러한 소자의 합금 등, 빛을 반사하는 금속재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 금속층과 인듐 산화물 등의 도전성 산화층의 적층 전극도 적합하게 사용할 수 있다. 발광장치가 보텀 이미션형이면, 제1 전극으로서는 빛을 투과하는 재료가 사용되어야 한다. 예를 들면, 인듐 산화물이나 인듐 아연 산화물 등이 적합하다. 발광장치가 보텀 이미션형인 경우에는, 지지 기판으로서 글래스 등의 투명 기본 재료를 사용한다.
제1 유기 화합물층(31)의 제조 공정에 관하여 설명한다. 기판(10)의 제1 전극 21～23이 형성된 소자영역(12)에, 제1 유기 화합물층(31)을 형성한다. 유기 화합물층(31)의 형성하기 위해서, 진공 증착법, 스핀 코팅법 등의 공지의 방법을 사용할 수 있다. 진공 증착법을 사용할 경우, 제1 전극 21～23이 형성된 소자영역(12)에 대응하는 개구를 가지는 에어리어 마스크를 사용해서 선택적으로 유기 화합물층(31)을 형성해도 된다. 또한, 마스크를 사용하지 않고 기판(10) 전체에 유기 화합물층(31)을 형성해도 된다.
각 유기 EL 소자에 포함되는 유기 화합물층은, 각각 적어도 소정의 색을 발광하는 발광층을 포함하고 있다. 즉, 유기 화합물층은, 1층 혹은 복수층의 발광층을 포함하거나, 또는 이러한 발광층에 더해서, 유기 화합물층은 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 및 정공 수송층으로 이루어지는 또 다른 층을 적어도 1층 포함하는 복수의 층의 적층체로 구성되는 경우도 있다. 제1 내지 제3 유기 EL 소자 31 ~ 33에 서로 다른 색을 표시시킬 경우, 제1 내지 제3 유기 EL 소자 31~33가 서로 다른 유기 화합물층을 포함해야 한다. 본 실시예에 있어서, "서로 다른 유기 화합물층"이란, 발광층의 재료, 조성, 및 막두께와, 발광층을 형성하기 위한 성막 방법 및 조건과, 발광층 이외의 층의 재료, 조성, 및 막두께와, 다른 층을 형성하기 위한 방법 및 조건 중 적어도 하나가 서로 다른 유기 화합물층을 말한다. 예를 들면, 제1 ~ 제3 유기 화합물층 31~33의 각각을 발광층과 기능층의 적층체로 구성할 경우, 발광층만을 제1～ 제3 유기 EL 소자 사이에서 서로 다르게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 각각의 발광층을 적층한 제1 내지 제3 유기 화합물층 31 ~ 33을 패터닝하는 포토리소그래피 공정을 반복한 후, 최후에 제1～ 제3 유기 EL 소자에 공통되는 기능층을, 제1～ 제3 유기 EL 소자에 연속해서 형성해도 된다.
각 유기 화합물층 31~33에 포함되는 발광층의 발광 색의 조합은 특별히 한정되지 않지만, R, G, B의 3색의 조합이 가장 일반적이다.
다음에, 제1 유기 화합물층 31의 패터닝 공정에 관하여 설명한다. 도 2b 및 도 2c에 나타낸 바와 같이, 제1 유기 화합물층 31 위에는 제1 중간층(41) 및 제1 레지스트층(51)을 형성한다. 제1 중간층(41)은, 제1 레지스트층(51)의 레지스트 재료에 포함되는 용매와 레지스트 현상액이 제1 유기 화합물층 31에 주는 영향을 억제하는 보호층의 역할을 가지고 있다. 한층 더, 이후의 공정에 있어서는, 제1 중간층(41)은, 제1 중간층(41)을 용해해서 제1 중간층(41) 위에 형성된 층을 제거하기 위한 층으로서의 역할도 가지고 있다. 따라서, 제1 중간층(41)이 제1 레지스트층(51)의 레지스트 재료에 포함되는 용매와 레지스트 현상액의 제1 유기 화합물 31로의 침투를 억제하고, 또한, 제1 중간층(41)을 제거할 때에 사용하는 용해액이 제1 유기 화합물층(31)에 영향을 주지 않는 적절한 재료를, 제1 중간층으로서 선택할 필요가 있다.
제1 중간층(41) 위에 형성된 층을 제거하기 위한 층으로서의 역할을 한다는 점에서, 예를 들면 제1 중간층(41)으로서 수용성 고분자나 수용성 무기염 등이 적합하다. 그러나, 제1 중간층(41)을 수용성 재료로 형성했을 경우, 제1 레지스트층(51)을 형성하는 공정이나 현상 공정에서, 제1 중간층(41) 자체가 용해하거나 팽창하는 등의 영향을 받을 우려가 있다. 이와 같이, 제1 중간층(41)을, 수용성 재료로 이루어지는 층과 수용성 재료로 이루어지는 층을 공정부터 보호하는 층을 갖는 적층체라고 해도 된다. 제1 유기 화층물층(31)에 가까운 측에 수용성 재료의 층을 형성한다. 수용성 재료로 이루어지는 층을 보호하는 층으로서 비수용성 재료를 사용해도 된다. 구체적으로는, 산화 규소나 질화 규소 등을 적합하게 사용할 수 있다.
제1 중간층(41)의 수용성 고분자로 이루어지는 층은, 예를 들면 스핀 코팅법이나 딥 코팅법 등의 코팅법에 의해 형성되어도 된다. 제1 중간층(41)의 수용성 무기염으로 이루어지는 층은, 예를 들면 도포법이나 진공 증착법에 의해 형성되어도 된다. 층을 형성하기 위해서 사용된 재료에 의존해서, 적절한 방법을 종래의 방법으로부터 선택할 수 있다. 비수용성 재료로 이루어지는 층을 형성하는 경우에는, 코팅법 이외에, 진공 증착법, 스퍼터링법, ＣＶＤ(chemical vapor depositon)법 등의 다양한 종래의 방법으로부터 적절한 진공 성막법을 선택할 수도 있다.
제1 레지스트층(51)의 레지스트 재료에 포함되는 용매와 레지스트 현상액에 대하여 제1 유기 화합물층(31)이 불용이면, 제1 중간층(41)의 형성을 생략해도 된다. 다른 유기 화합물층의 포토리소그래피 공정에 있어서도 같다.
제1 레지스트층(51)에는, 공지의 감광성 재료를 사용할 수 있다. 도 2a～2p에 나타낸 제조 방법에서는, 포지티브(positive)형 레지스트를 사용했지만, 네가티브(negative)형 레지스트를 사용해도 된다. 제1 레지스트층(51)은, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 잉크젯법 등의 기존의 방법으로 형성될 수도 있다.
다음에, 도 2d에 나타낸 바와 같이, 제1 전극 21이 형성된 영역을 차폐하는 제1 포토마스크(61)를 통해서 기판(10)에 자외선(60)을 조사한다. 그 결과, 제1 전극 21이 형성되지 않은 나머지 영역에 대응하는 제1 레지스트층(51)을 노광한다. 제1 레지스트층(51)이 네가티브형 레지스트인 경우에는, 제1 전극 21이 형성된 영역에 대응하는 개구를 갖는 포토마스크를 사용한다.
다음에, 노광 후에, 도 2e에 나타낸 바와 같이, 기판(10)을 현상액에 담그고, 노광된 영역에 대응하는 제1 레지스트층(51)을 제거한다. 다음에, 도 2f에 나타낸 바와 같이, 남은 제1 레지스트층(51)을 마스크로서 사용해서, 제1 레지스트층(51)이 제거된 영역에 대응하는 제1 중간층(41)과 제1 유기 화합물층(31)을 에칭에 의해 제거한다. 이때, 제1 전극 21 상에 형성된 제1 유기 화합물층(31)에 영향을 주지 않는 범위이면, 마스크로서 사용된 남은 제1 레지스트층(51)과, 그 아래의 제1 중간층(41)의 일부가 동시에 제거되어도 된다.
제1 유기 화합물층(31)은, 제1 유기 화합물층(31)을 용해시키는 용제를 사용한 습식 에칭이나 제1 유기 화합물층(31)의 재료와 반응하는 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해 제거될 수 있다. 다만, 용제를 사용한 습식 에칭에 의해 제1 유기 화합물층(31)을 에칭하면, 제1 레지스트층(51) 아래의 제1 유기 화합물층(31)의 사이드도 어느 정도 에칭된다. 따라서, 대부분 제1 유기 화합물층(31)의 사이드 에칭의 걱정이 없는 드라이 에칭이 좀더 적합하다. 드라이 에칭은, 제1 유기 화합물층(31)의 단부의 경사각을 크게 할 수 있기 때문에, 드라이 에칭이 좀더 적합하다.
다음에, 제2 유기 화합물층(32)의 형성 공정에 관하여 설명한다. 도 2g에 나타낸 바와 같이, 패터닝된 제1 유기 화합물층(31) 위에 제1 중간층(41)을 남긴 채, 제2 발광층을 포함하는 제2 유기 화합물층(32)을, 적어도 제1 전극(22) 위에 형성한다. 제2 유기 화합물층(32)은, 제1 유기 화합물층(31)과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 제2 유기 화합물층(32)은, 제1 유기 화합물층(31)의 단부를 덮도록 형성되기 때문에, 제1 및 제2 유기 EL 소자와의 사이에 위치하는 제1 유기 화합물층(31)의 단부와 제2 유기 화합물층(32)의 단부는 서로 접하게 된다. 그 결과, 제1 유기 화합물층(31)의 경사각이 큰 단부가 그대로 노출되지 않는다.
다음에, 제2 유기 화합물층(32)의 패터닝 공정에 관하여 설명한다. 도 2h에 나타낸 바와 같이, 제2 유기 화합물층(32)이 형성된 기판(10)을 제1 중간층(41)의 용매에 침지하여, 제1 중간층(41)을, 그 위에 형성된 제2 유기 화합물층(32)과 함께 제거한다. 그 결과, 제1 전극 21 위에는 제1 유기 화합물층(31)이 형성되고, 다른 제1 전극 22, 23 위에는 제2 유기 화합물 32가 형성된다.
다음에, 도 2i에 나타낸 바와 같이, 제1 유기 화합물층(31) 및 제2 유기 화합물층(32) 위에, 제2 중간층(42)을 형성한다. 다음에, 제2 중간층(42) 위에 도 2j에 나타낸 바와 같이, 포지티브형의 제2 레지스트층(52)을 형성한다. 제2 중간층(42)의 재료 및 제2 중간층(42)의 형성 방법은, 제1 중간층(41)과 같다. 제2 레지스트층(52)의 용매와 현상액에 대하여 제1 및 제2 유기 화합물층(31, 32)이 불용이면, 제2 중간층(42)의 형성을 생략해도 된다.
계속해서, 도 2k에 나타낸 바와 같이, 제2 포토마스크(62)를 통해서 제1 전극 21, 22가 형성된 영역을 차폐해서 기판(10)에 자외선(60)을 조사한다. 그 결과, 제1 전극 21, 22가 형성된 영역 이외의 영역에 형성된 제2 레지스트층(52)을 노광한다. 그 후에, 도 2l에 나타낸 바와 같이, 기판(10)을 현상액에 침지해서 노광된 영역에 남은 제2 레지스트층(52)을 제거한다. 다음에, 도 2m에 나타낸 바와 같이, 남은 제2 레지스트층(52)을 마스크로서 사용해서, 제2 레지스트층(52)이 제거된 영역의 제2 중간층(42)과 제2 유기 화합물층(32)을 제거한다. 제2 유기 화합물층(32)의 제거는, 제1 유기 화합물층(31)과 마찬가지로 행할 수 있다. 이때, 제1 전극 21 및 22 위의 제1 유기 화합물층(31)과 제2 유기 화합물층(32)에 영향을 주지 않는 범위에서, 마스크로서 사용된 남은 제2 레지스트층(52)과 그 아래의 제2 중간층(42)의 일부를 동시에 제거해도 된다.
다음에, 제3 유기 화합물층(33)을 제조하는 공정에 관해서 설명한다. 다음에, 도 2n에 나타낸 바와 같이, 제3 발광층을 포함하는 제3 유기 화합물층(33)을 제1 전극 23 위에 형성한다. 본 예시적인 실시예에서는, 도 2a～2p에 나타낸 바와 같이, 최후에 형성하는 제3 유기 화합물층(33)은, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않기 때문에, 제3 유기 화합물층(33)은 다른 유기 화합물층과 접하지 않고 있는 단부를 가지고 있다. 이와 같이, 제3 유기 화합물층(33)의 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 단부의 경사각이, 포토리소그래피로 패터닝했을 때의 단부의 경사각보다도 작도록, 마스크(65)를 사용한 진공증착법에 의해 제3 유기 화합물층(33)을 형성하고 있다. 구체적으로는, 소자영역(12)에 대응하는 개구를 갖는 마스크(65)를 준비하고, 컨택트부(11)와 소자영역(12) 사이에 마스크(65)의 개구의 단부가 위치하도록 마스크(65)와 기판(10)을 얼라인하고, 제3 유기 화합물층(33)을 진공 증착법을 실행해서 형성한다.
일반적으로, 마스크를 사용한 진공 성막법에서는, 마스크와 피성막면과의 사이에 형성된 간극에 성막 입자가 유입하고, 마스크와 피성막면과의 거리와, 피성막면에 부착되는 성막 입자의 입사각에 따라, 마스크(65)의 개구의 단부의 근방에서 막두께가 서서히 감소하는 경사부가 형성된다. 따라서, 마스크와 피성막면과의 거리와 피성막면에 부착되는 성막 입자의 입사각을 조정함으로써, 유기 화합물층의 단부의 경사각을 제어하는 것이 가능하다. 또한, 마스크를 사용하면, 쓰지 않는 영역에는 제3 유기 화합물층(33)이 형성되지 않는다. 이 때문에, 소자들은 유기 화합물층을 통해서 외부에서 소자영역(12)으로 수분이 침입하는 것에 영향을 받지 않기 때문에, 제거된 영역이 소자영역(12)을 둘러싸도록 유기 화합물층을 제거하는 공정을 생략할 수 있다.
제3 유기 화합물층(33)은, 제1 유기 화합물층(31) 및 제2 유기 화합물층(32)의 단부를 덮도록 형성되기 때문에, 제3 유기 EL 소자와, 제1 유기 EL 소자 및 제2 유기 EL 소자와의 사이에 위치하는 각 발광층의 단부는 서로 접하고 있다. 즉, 경사각이 큰 단부가 노출되지 않는다.
제3 유기 화합물층(33)의 패터닝 공정에 관하여 설명한다. 도 2o에 나타낸 바와 같이, 제3 유기 화합물층(33)이 형성된 기판(10)을 제2 중간층(42)의 용매에 침지하여, 제1 전극 21, 22 위에 형성된 제2 중간층(42)을 용해하고, 그 위에 형성된 제3 유기 화합물층(33)을 제거한다.
제2 전극(70)의 형성 공정에 관하여 설명한다. 최후로, 도 2p에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2, 제3 유기 화합물층 31～33 위에, 복수의 유기 EL 소자 및 컨택트부(11)에 연속하는 제2 전극(70)을 형성한다. 이렇게 함으로써, 유기 EL 소자가 완성된다.
도 2p에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않고, 또한, 제2 전극(70)이 형성된 제3 유기 화합물층(33)의 단부의 경사각은, 마스크를 사용해서 형성되는 단부 그대로이기 때문에, 이 단부는 유기 EL 소자 사이에 위치하는 단부의 경사각보다도 작은 경사각을 갖는다. 즉, 패터닝된 유기 화합물층 31~33의 단부 중, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않고, 또한, 제2 전극(70)이 형성된 영역에 위치하는 유기 화합물층의 단부(33)는, 상기 유기 EL 소자 사이에 위치하는 어떤 다른 단부의 경사각보다도 작은 경사각을 갖도록 형성되어 있다. 여기에서, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않고, 또한, 제2 전극(70)이 형성되는 그러한 단부는, 도 2p에 표시된 영역 이외의 영역에도 존재한다. 그렇지만, 그러한 영역 내의 모든 단부는 유기 EL 소자 사이에 위치하는 어떤 다른 단부의 경사각보다도 작은 경사각을 가질 필요가 없다. 단지 단부의 일부가 보다 작은 경사각을 갖는 것이 필요하다. 또한, 도 2p에 나타낸 바와 같이, 컨택트부(11)가 형성된 측을 따라 위치된 유기 화합물층(33)이 보다 작은 경사각을 갖는 경우에, 배선 저항을 저감하는 점에서 바람직하다. 그렇지만, 필수적인 요건은 아니다. 적어도 일부분에서 소자영역(12)과 컨택트부(11)가 전기적으로 접속되어 있고, 유기 EL 소자와 컨택트부(11)와의 사이의 배선 저항이 충분히 작으면 된다.
따라서, 제1 또는 제2 유기 화합물층 31 또는 32를, 마스크를 사용해서 진공 증착법에 의해 형성해도 되고, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 영역에, 진공 성막법으로 형성된 유기 화합물층의 단부의 적어도 일부가 그대로 남아있도록 에칭으로 패터닝해도 된다.
마스크를 사용한 진공 증착법은, 공정의 수를 늘리지 않고 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층의 단부의 경사각을 작게 할 수 있다.
발광 장치에 의하면, 유기 EL 소자 사이에 위치하는 각 유기 화합물층의 단부는 인접한 단부와 접하고 있기 때문에, 경사각이 큰 영역이 형성되지 않는다. 또한, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 제3 유기 화합물층(33)의 단부의 경사각은 작기 때문에, 제2 전극(70)이 단선되거나 막두께가 얇아지거나 하는 우려도 없다. 그 결과, 제2 전극(70)과 컨택트부(11)와의 사이에 있는 제2 전극(70)의 시트 저항이 증가되는 것을 방지하고, 발광 장치의 발광 불량이나 고전압화를 억제할 수 있다.
4종류의 유기 화합물층으로 이루어지는 발광 장치, 즉, 제4 유기 화합물층을 가지는 유기 EL 소자를 구비하는 유기 EL 장치를 제작하는 경우에는, 도 2g 내지 2m에 나타낸 공정과 같은 공정을 추가한다. 이렇게 함으로써, 발광장치를 제작할 수 있다. 또한, 2종류의 유기 화합물층으로 이루어지는 유기 EL 장치를 제작하는 경우에는, 도 2g 내지 도 2m에 나타낸 공정을 생략해도 된다.
이상, 발광 장치의 제조 방법에 대해서 설명했다. 그렇지만, 이외에, 유기 화합물층의 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 단부의 경사각을, 드라이 에칭의 프로세스 조건을 조절해서 형성할 수도 있다. 다음에, 도 3a～3h를 사용하여, 다른 제조 방법을 설명한다. 다만, 도 2a～2p에 나타낸 제조 방법과 같은 관점에 대해서 반복해서 설명하지 않는다. 상기 제조방법과 다른 관점을 중심으로 설명한다. 한층 더, 도 3a～3h에 있어서 도 2a～2p와 같은 부재에는 동일한 부호를 부착하고, 설명을 생략한다.
제2 유기 화합물층(32)을 형성할 때까지는 도 2a～2m의 제조 방법을 이용한다. 제1 전극 23을 노출시킨 후, 도 2m～2p의 제조 방법과 달리, 증착 마스크를 사용하지 않는다. 대신, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 제3 유기 화합물층(33)을 기판(10)의 전체 면에 형성한다. 다음에, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 제1 전극 21, 22에 형성된 제3 유기 화합물층(33)을, 제2 중간층(42)과 함께 제거한다.
다음에, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 제3 중간층(43)과 제3 레지스트층(53)을 형성하고, 도 3d에 나타낸 바와 같이, 소자영역(12)을 차폐하는 (제3 포토마스크의) 차폐 영역(63)을 통해서 자외선(60)을 기판(10)에 조사한다. 다음에, 도 3e에 나타낸 바와 같이, 기판(10)을 현상액에 침지하고, 노광된 영역의 제3 레지스트층(53)을 현상하고, 소자영역(12)을 둘러싸는 영역 및 컨택트부(11) 위의, 제3 레지스트층(53)을 제거한다.
계속해서, 도 3f에 나타낸 바와 같이, 남은 제3 레지스트층(53)을 마스크로서 사용해서, 제3 중간층(43)과 제3 유기 화합물층(33)을 드라이 에칭에 의해 제거한다. 예를 들면, 드라이 에칭 공정에 있어서의 압력을 조절하는 등에 의해, 패터닝되는 유기 화합물층의 단부가 작은 경사각을 갖도록 형성되어도 된다.
제3 유기 화합물층(33)의 패터닝 후, 도 3g에 나타낸 바와 같이, 제3 중간층(43)을 용해해서 제거한다. 최후로, 도 2a～2p와 같이, 제2 전극(70)을 도 3h에 나타낸 것처럼 형성한다. 이렇게 함으로써, 발광 장치가 완성된다. 도 3g에서는, d이전의 드라이 에칭 공정에 의해, 제3 레지스트층(53)이 에칭되어서 제거되었다. 그렇지만, 드라이 에칭 공정 후에 제3 레지스트층(53)이 여전히 남아 있는 경우에는, 제3 중간층(43)을 용해해서 제거할 때에 동시에 제3 레지스트층(53)을 제거할 수 있다.
도 3a～3h에 나타낸 제조 방법의 공정 수는, 도 2a～2p의 제조 방법의 공정 수보다는 크다. 그렇지만, 유기 화합물층의 단부의 위치 및 각도를, 도 2a～2p의 제조 방법보다도 더 정밀하게 제어할 수 있다. 이렇게 함으로써, 단부의 경사 영역의 폭을 좁게 해서, 주변영역 혹은 프레임(frame)을 작게 할 수 있다.
1회의 패터닝으로 형성되는 유기 화합물층의 단부는 평면 내의 어느 위치에든 거의 동일한 경사각을 갖도록 형성된다. 따라서, 경사각으로서, 각각의 위치로부터 대표적인 1개의 위치에 있어서의 경사각을 사용해도 된다. 만약에 패터닝 조건에 의존해서 경사각이 변동하는 경우에는, 복수의 위치에서의 경사각의 평균을 사용해도 된다. 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 유기 화합물층(24)의 단부에 있어서의 경사각이 일정하지 않은 경우에는, 경사부의 각 점에 있어서의 접선의 기판(10)에 대한 각 중, 가장 큰 경사각을 경사각으로서 사용한다. 도 5에서는, 경사각 θ1을 유기 화합물층(24)의 경사각으로서 사용한다.
제1～제3 유기 화합물층 31~33의 패터닝 후, 또한 제2 전극(70)의 형성 전에, 소자영역(12)에 연속하는 공통 유기 화합물층을 추가로 적층해도 된다. 이 경우에, 유기 화합물층의 단부는 원래의 유기 화합물층의 단부와 그 위에 적층된 최상층의 유기 화합물층을 포함하는 단부를 나타내고, 가장 큰 경사각을 단부의 경사각으로서 사용한다. 그러한 유기 화합물층의 단부의 단면은 포커스 이온 빔(Focused Ion Beam) 가공 등의 공지의 방법으로 노출시킬 수 있고, ＳＥＭ(Scanning Electron Microscopy) 등의 공지의 방법으로 경사각을 관측해서 확인할 수 있다.
다음에, 발광 장치에 있어서의 각 유기 화합물층의 패터닝 배치에 관하여 설명한다. 도 4a～4d는 유기 화합물층의 레이아웃을 나타내는 모식도다. 도 4a ~ 4d에 있어서, 점선 81은 유기 화합물층의 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 단면 중, 유기 EL 소자 사이에 위치하는 어떤 다른 단면보다 최대 경사각이 작은 단면을 나타낸다.
도 4a에 있어서, 1번째로 패터닝되는 제1 유기 화합물층(31)과 2번째로 패터닝되는 제2 유기 화합물층(32)은, 각각 일방향으로 배열된 복수의 (도면에 나타내지 않는다) 제１ 전극에 연속하는 단책 형상으로 패터닝되어 있다. 이때, 제1 유기 화합물층(31) 및 제2 유기 화합물층(32)의 모든 단부는, 포토리소그래피를 사용해서 드라이 에칭에 의해 패터닝되어 있기 때문에, 단부는 큰 경사각을 가지고 있다. 최후로 패터닝되는 제3 유기 화합물층(33)은, 소자영역(12)보다도 큰 영역에 형성되고, 최외주의 전주(全周)의 제3 유기 화합물층(33)의 단부가 유기 EL 소자 사이에 위치하는 어떤 다른 단부의 경사각보다 더 작은 경사각을 갖는다. 그 때문에, 제2 전극(70)을 경유해서 컨택트부에 흐르는 전류의 경로를 모든 방향으로 확보할 수 있다. 상기의 평면 레이아웃은, 제3 유기 화합물층(33)을, 소자영역(12)보다도 큰 개구를 가지는 증착 마스크를 사용한 진공 증착법으로 형성하고, 또한 그 막의 최외주의 단부가 남아 있도록 패터닝을 실행함으로써 달성될 수 있다. 이렇게 함으로써, 발광장치를, 공정수를 증가시키지 않고 제작할 수 있다.
도 4b에 있어서는, 도 4a와 마찬가지로, 제1 유기 화합물층(31)과 제2 유기 화합물층(32)은, 단책 형상으로 패터닝되고, 그것의 모든 단부는 큰 경사각을 가지고 있다. 도 4a의 레이아웃과 달리, 제3 유기 화합물층(33)의 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 4개의 단부 중, 한 변의 단부가 유기 EL 소자 사이에 위치하는 어떤 다른 단부의 경사각보다 작은 경사각을 갖는다. 즉, 제2 전극(70)을 흐르는 전류의 경로가 일방향으로 확보되어 있다. 이 평면 레이아웃은, 제3 유기 화합물층(33)의 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 단부 중, 전류의 경로로서 사용되는 단부 이외의 단부가 큰 경사각을 갖도록 형성될 수 있다. 그 때문에, 주변영역에 차지하는 제3 유기 화합물(33)의 경사 영역의 면적을 작게 하고, 소자영역(12)과 컨택트부(11)와의 거리를 단축할 수 있다. 따라서, 유기 EL 소자가 배치되어 있지 않은 영역, 즉 유기 EL 소자부 주변의 영역, 소위 프레임 영역을 좁게 할 수 있다. 작은 경사각을 갖는 변으로서 임의의 변을 선택해도 된다. 도 4b에 있어서는, 한 변만이 작은 경사각을 갖는다. 그렇지만, 적어도 한 변이 작은 경사각을 가질 필요가 있기 때문에, 복수의 변이 작은 경사각을 가져도 된다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 적어도 컨택트부(11) 부근의 단부의 변이 작은 경사각을 갖는 경우에는, 유기 EL 소자와 컨택트부(11)와의 사이의 배선 저항을 특히 저감할 수 있다. 따라서, 도 4b에 나타낸 레이아웃이 특히 적합하다. 상기의 평면 레이아웃도, 제3 유기 화합물층(33)을 소자영역(12)보다도 큰 개구를 가지는 증착 마스크를 사용한 진공 증착법을 통해서 형성한 후, 소자의 패터닝 시에 전류의 경로로서 사용되는 변의 단부가 그대로 남아 있도록 패터닝을 실행함으로써 달성할 수 있다.
도 4c에 있어서는, 행방향으로 배열된 복수의 제1 전극 21 ~ 23에 연속하는 단책 형상으로 패터닝된 유기 화합물층 31~33 각각의 단부는, 유기 EL 소자 사이에 위치하는 어떤 다른 단부의 경사각보다도 작은 경사각을 갖는다. 상기의 레이아웃과 달리, 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝된 각 단책 형상의 유기 화합물층 사이의 각 단부가, 인접하는 유기 화합물층으로 덮여 있지 않다. 대신에 단부가 노출되어 있다.
이 평면 배치는, 소자영역과 컨택트부(11)와의 사이에 증착 마스크의 개구의 단부를 설정하고, 각 유기 화합물층을 소자영역(12) 전체에 진공증착법으로 형성하며, 그 후에 증착법으로 형성된 막의 단부를 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 단부로서 그대로 남기도록 패터닝을 실행함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 제2 유기 화합물층(32)의 경우, 도 2h의 공정에 있어서, 중간층(41)을 이용해서 제2 유기 화합물(32)을 박리하는 것이 아니다. 대신에, 중간층(41)을 남긴 채, 제1 유기 화합물층과 마찬가지로 포토리소그래피를 사용해서 제1 전극 22 위의 제2 유기 화합물층(32)을 제거하면 된다. 다만, 증착법으로 형성된 막의 단부의 소정의 위치가 에칭되는 것을 보호하면서 유기 화합물층을 패터닝할 필요가 있다. 또한, 제2 전극(70)을 경유해서 컨택트부(11)에 흐르는 전류의 경로를 확보할 필요가 있다.
패터닝된 제1 내지 제3 유기 화합물층 위에 제2 전극을 형성하면, 다른 유기 화합물층과의 사이에 위치하는 유기 화합물층의 단부가 큰 경사각을 갖기 때문에, 제2 전극(70)이 단선되거나 제2 전극(70)의 저항이 증가할 가능성이 있다. 그러나, 도 4c의 레이아웃에 의하면, 각각의 유기 화합물층은 일방향으로 배치된 복수의 제1 전극에 연속해서 형성되어 있기 때문에, 제2 전극(70)은 상기 일방향의 단선 등의 문제를 가지고 있지 않다. 따라서, 컨택트부(11)로의 전류 경로를 확보할 수 있다.
도 4d에서는, 각 유기 화합물층을 제1 전극에 따라, 유기 EL 소자마다 패터닝한다. 이 경우, 도 2a～2p에 나타낸 제조 방법을 사용하여 패터닝되고 유기 EL 소자 사이에 위치하는 유기 화합물층의 단부가 적어도 일방향으로 인접하는 유기 EL 소자의 유기 화합물층과 접하도록 각 유기 화합물층을 형성한다. 도 4a와 마찬가지로, 제3 유기 화합물층은, 소자영역(12)과 컨택트부(11)와의 사이에 증착 마스크의 개구의 단부를 설정함으로써 소자영역(12) 전체에 진공증착법으로 형성된다. 그 후에, 증착 마스크를 사용해서 형성된 막의 최외주의 단부를 그대로 남기도록 패터닝을 행하면, 제2 전극(12)을 통해서 컨택트부(11)에 흐르는 전류의 경로를 확보할 수 있다. 이상과 같이, 본원발명은, 다양한 레이아웃의 유기 EL 장치에 실시예들을 변형해서 적용할 수 있다.
다음에, 유기 발광 장치를 제조하는 예를 상세하게 설명한다.
우선, 제1 예시적인 실시예에 관하여 설명한다. 본 예시적인 실시예에서는, 도 2a～2p에 나타낸 제조 방법과 마찬가지로, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않고, 또한, 제2 전극(70)이 형성되는 영역에 위치하는 유기 화합물층의 단부의 경사각을, 증착 마스크를 사용한 진공 증착법으로 형성한다. 본 예시적인 실시예에 있어서, 제작된 유기 EL 장치는 도 1a 및 1b와 동일한 구성을 갖고, Ｒ, G, B의 다색을 표시할 수 있다.
기판(10)으로서 글래스판을 이용하고, 글래스판 위에 미리 회로층을 형성하며, 이 회로층은 트랜지스터(Ｔｒ)를 사용한 회로와, 회로 위에 형성되는 층간 절연층과, 회로층과 배선층을 전기적으로 접속하는 컨택트 홀을 포함한다. 기판(10)의 회로층이 형성된 표면 전체에 배선층으로서 Al을 형성하고, 포토리소그래피 공정을 사용해서 소정의 형상으로 패터닝한다. 그 배선층 위에, 절연체층(평탄화막)으로서 기능하는 폴리이미드 수지를 스핀 코터(spin coater)를 이용해서 형성하고, 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝한다. 다음에, 절연체층에 컨택트 홀을 형성한다. 동시에, 컨택트부(11)와 외부접속 단자(15)의 표면을 노출시킨다.
다음에, 제1 전극층으로서, Al과 ITO(indium tin oxide)의 막을, 스퍼터링법을 사용해서 형성하고, 포토리소그래피 공정에 의해 유기 EL 소자마다 분할된 복수의 제1 전극 21～23을 형성한다. Al과 ITO는 각각 100nｍ과 30nm의 막두께를 갖도록 형성된다.
기판(10)의 제1 전극 21～23이 형성된 면 전체에, 물에 불용한 공지의 재료를 사용하여, 제1 홀 수송층, 청색을 발광하는 제1 발광층, 및 제1 전자 수송층을 이 순서대로 진공 증착법에 의해 퇴적한다. 이렇게 함으로써, 제1 유기 화합물층(31)을 형성한다.
다음에, 제1 유기 화합물층(31)을 보호하기 위한 제1 중간층을 형성한다. 제1 중간층(41)은 수용성 고분자막과 질화 실리콘막의 적층체로서 형성된다. 우선, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone) 수용액을 스핀 코팅법에 의해 도포한다. 다음에, 아닐링(annealing) 후에, 수용성 고분자막을 1㎛ 형성하고, 그 위에 질화 실리콘막을 ＣＶＤ법에 의해 1㎛ 형성한다.
계속해서, 제1 중간층(41) 전체에, 포지티브형의 포토레지스트 재료인 ＡＺ Electronic Materials plc에 의해 제조된 "ＡＺ 1500"을 스핀 코팅법으로 도포한 후에 아닐링을 실행한다. 그 결과, 막두께 1000nm의 제1 레지스트층(51)을, 도 2c에 나타낸 것처럼 형성한다.
다음에, 제1 레지스트층(51)을 패터닝하기 위해서, Canon Inc에 의해 제조된 노광 장치 "ＭＰＡ 600"을 사용한다. 또한, 제1 포토마스크(61)를 이용해서 제1 전극 21 상의 영역을 차폐한다. 이렇게 함으로써, 자외선(60)을 기판(10)에 조사하여 노광을 행한다. 노광 시간은 40s이다.
노광 후에, 기판(10)을 현상액(ＡＺ Electronic Materials plc에 의해 제조된 "312 ＭＩＦ"의 50% 수용액)에 담가서 1분 동안 현상한다. 즉, 자외선(60)이 조사된 영역의 제1 레지스트층(51)을 현상액에 침지해서 용해시켜, 제1 레지스트층(51)을 패터닝한다. 그 결과, 도 2e에 나타낸 것처럼, 제1 포토마스크(61)의 차폐 영역에 대응하는 제1 전극 21 상의 영역에만 제1 레지스트층(51)이 남아 있게 된다.
제1 레지스트층(51)이 표면에 남아 있는 상태의 기판(10)을 드라이 에칭 장치에 투입하여, 제1 레지스트층(51)이 제거된 영역의 제1 중간층(41)과 제1 유기 화합물층(31)을 제거한다. 드라이 에칭 공정에 있어서, 제1 중간층(41)의 질화 실리콘층에 대해서는, ＣＦ4(carbon tetrafluoride)을 반응 가스로서 사용한다. 제1 중간층(41)의 수용성 고분자층과 제1 유기 화합물층(31)에 대해서는, 산소를 반응 가스로서 사용한다. 또한, 유량 20sccm(standard cubic centimeter per minute); 압력 8Pa(pascal); 출력 150W(watts); 5분의 조건 하에서 드라이 에칭 공정을 행한다. 상기의 드라이 에칭 공정에서는, 제1 레지스트층(51)이 남아있었던 영역에서도 에칭이 진행하고, 그 결과, 제1 레지스트층(51)과 제1 중간층(41)의 일부가 제거된다. 그것에 의해, 도 2f에 나타낸 바와 같이, 제1 전극 22, 23의 표면이 노출된다.
제1 유기 화합물층(31)의 경우와 같이, 진공 증착법에 의해 제2 유기 화합물층(32)을 기판(10)의 제1 전극 21 ~ 23이 형성된 면 전체에 형성한다. 제2 유기 화합물층(32)은, 제1 홀 수송층과 같은 재료로 이루어지는 제2 홀 수송층(막두께: 150nm)과, 물에 불용한 공지의 녹색의 발광 재료로 형성되는 제2 발광층(막두께: 20nm)의 적층체로서 형성된다.
제2 유기 화합물층(32)이 형성된 기판(10)을 물에 10분간 침지해서 수용성 고분자층을 용해시키고, 제1 전극 21 상의 제1 중간층(41)과 함께 제2 유기 화합물층(32)을 제거한다. 그 결과, 도 2h에 나타낸 것처럼, 제1 전극 21 위에 제1 유기 화합물층(31)이 형성되고, 제1 전극 22 및 23 위에 제2 유기 화합물층(32)이 형성된다.
계속해서, 제1 중간층(41)의 경우와 마찬가지로, 도 2i에 나타낸 바와 같이, 수용성 고분자층과 질화 실리콘층의 적층체로서의 제2 중간층(42)을 기판(10)의 전체에 형성한다. 그 후에, 제1 레지스트층(51)의 경우와 마찬가지로, 도 2j에 나타낸 바와 같이, 제2 중간층(42) 위에 제2 레지스트층(52)을 기판 상의 전체면에 형성한다. 계속해서, 도 2k에 나타낸 바와 같이, 제1 레지스트층(51)의 경우와 마찬가지로, 제2 포토마스크(62)를 사용해서 제1 전극 21 및 22 상의 영역을 차폐해서 기판(10)을 노광한다. 그 후에, 기판(10)을 현상액에 담가서 1분간 현상한다. 자외선(60)이 조사된 영역의 제2 레지스트층(52)을 현상액에 침지해서 용해시킨다. 그 결과, 도 2l에 나타낸 바와 같이, 제2 포토마스크(62)의 차폐 영역에 대응하는 제1 전극 21 및 22 상의 영역에만 제2 레지스트층(52)이 남아 있는 상태가 된다.
남은 제2 레지스트층(52)을 마스크로서 이용하여, 드라이 에칭을 실행해서 제2 레지스트층(52)을 제거한 영역의 제2 중간층(42)과 제2 유기 화합물층(32)을 제거한다. 제1 유기 화합물층(31)을 제거하기 위해 이용된 것과 같은 에칭 조건을 이용한다. 이것에 의해, 도 2m에 나타낸 바와 같이, 제1 전극 23이 노출된다.
다음에, 제1 및 제2 유기 화합물층 31, 32의 경우와 같이, 진공 증착법에 의해 소자영역(12)을 포함하는 영역에 제3 유기 화합물층(33)을 형성한다. 소자영역(12)보다도 큰 개구를 가지는 증착 마스크에 의해 컨택트부(11)를 차폐하면서, 제3 유기 화합물층(33)을 형성한다. 제1 홀 수송층과 같은 재료로 이루어지는 제3 홀 수송층(막두께: 20nm)과, 공지의 적색의 발광 재료로 이루어지는 제3 발광층 (막두께: 30nm)의 적층체로서 제3 유기 화합물층(33)을 형성한다.
다음에, 제3 유기 화합물층(33)이 형성된 기판(10)을 물에 10분간 침지해서 수용성 고분자를 용해시킨다. 이렇게 함으로써, 제1 전극 21, 22 위에 형성된 제2 중간층(42)과 함께 제3 유기 화합물층(33)을 제거한다. 이것에 의해, 도 2o에 나타낸 바와 같이, 제1 전극 21 위에 제1 유기 화합물층(31), 제1 전극 22 위에 제2 유기 화합물층(32), 제1 전극 23 위에 제3 유기 화합물층(33)이 형성된다.
다음에, 도 2p에 나타낸 바와 같이, 패터닝된 제1～ 제3 유기 화합물층 31～33 위에, 소자영역(12)으로부터 컨택트부(11)에 걸쳐 연속하는 제2 전극(70)을 형성한다. 제2 전극(70)은, 막두께 20nm의 Ａｇ-Ｍｇ(silver-magnesium) 합금막으로 스퍼터링법에 의해 형성된다. 마지막으로, ＣＶＤ법을 사용해서 질화 실리콘막을 외부 접속 단자(15) 이외의 영역 위에 형성해서 차폐한다. 이렇게 함으로써, 제1 예시적인 실시예에 따른 유기 EL 장치를 완성한다.
완성한 유기 EL 장치를 구동시켰을 때, 제2 전극(70)의 단선이나 고전압화는 발생하지 않는다. 적절한 다색 발광을 취득한다. 또한, 이들 유기 EL 소자의 단면을 전자현미경으로 관찰하여, 유기 화합물층의 단부의 경사각을 복수의 장소에서 평가한다. 제1～제3 유기 화합물층의 유기 EL 소자 사이에 위치하는 단부는 평균적으로 약 85°의 경사각을 갖는다. 제3 유기 화합물층의 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 단부는 평균적으로 약 30°의 경사각을 갖는다. 제2 전극(70)은 극단적으로 얇아지거나 단선되는 일부분을 갖지 않는다.
다음에, 제2 예시적인 실시예에 관하여 설명한다. 본 예시적인 실시예에서는, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않고, 또한, 제2 전극(70)이 형성되는 영역에 위치하는 유기 화합물층의 단부의 경사각을, 드라이 에칭을 사용해서 제어한다.
우선, 제1 예시적인 실시예와 마찬가지로, 도 2a 내지 2p의 제조방법은 도 2m에 나타낸 것처럼 노출된 제1 전극 23이 형성될 때까지 실행된다.
다음에, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 증착 마스크를 사용하지 않고 진공 증착법으로, 제1 전극 23이 노출된 기판(10)의 전체면에 제3 유기 화합물층(33)을 형성한다. 다음에, 제1 예시적인 실시예와 같이, 제3 유기 화합물층(33)이 형성된 기판(10)을 물에 침지해서 수용성 고분자층을 용해시킨다. 도 3b에 나타낸 것처럼, 제1 전극 21 및 제2 전극 22 상의 제2 중간층(42)과 함께 제3 유기 화합물층(33)을 제거한다.
다음에, 도 3c에 나타낸 것처럼, 제1～ 제3 유기 화합물층 31 ~ 33 위에, 수용성 고분자층과 질화 실리콘층의 2층으로 이루어지는 제3 중간층(43)을 형성하고, 그 위에 제3 레지스트층(53)을 형성한다. 다음에, 도 3d에 나타낸 것처럼, 소자영역(12)을 차폐해 컨택트부(11)를 포함하는 영역 13에 개구를 가지는 제3 포토마스크(63)를 사용해서, 제3 레지스트층(53)을 노광하고, 도 3e에 나타낸 것처럼, 현상 공정에 의해 제3 포토마스크(63)로 차폐되지 않는 주변영역의 제3 레지스트층(52)을 제거한다.
다음에, 도 3f에 나타낸 바와 같이, 드라이 에칭에 의해, 제3 레지스트층이 제거된 영역의 제3 중간층(43)과 제3 유기 화합물층(33)을 제거한다. 드라이 에칭 공정의 조건은, 제3 레지스트층(53)이 완만한 경사각을 갖도록 조정된다. 좀더 구체적으로는, 산소를 반응 가스로서 사용하는 드라이 에칭 공정의 압력을 30Pa로 한 것을 제외하고, 제1 예시적인 실시예와 같은 조건을 이용한다.
드라이 에칭 후에, 기판(10)을 물에 침지해서 제3 중간층(43)의 수용성 고분자층을 용해시킴으로써, 제3 중간층(43)을 제거한다. 다음에, 제2 전극(70)으로서, 소자영역(12)으로부터 컨택트부(11)에 걸쳐서 연속하는 20nm의 막두께를 갖는 Ａｇ-Ｍｇ합금을 형성한다. 최후로, (도면에 나타내지 않은) 글래스 캡을 이용해서 차폐를 행해서, 풀-컬러(full-color)의 발광이 가능한 유기 ＥＬ 장치를 완성한다.
완성한 유기 ＥＬ 장치를, 외부접속 단자(15)를 통해서 전압 및 신호를 공급해서 구동시킨다. 그 결과, 제2 전극(70)의 단선이나 고전압화는 발생하지 않고, 적절한 3색 발광을 취득한다.
또한, 이 유기 ＥＬ 장치의 단면을 관찰한 바, 제1～ 제3 유기 화합물층 31 ~ 33의 유기 EL 소자 사이에 위치하는 단부는 약 85°의 최대 경사각을 갖는다. 또한, 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 제3 유기 화합물층의 단부 중, 드라이 에칭 공정으로 패터닝된 단부는 약 60°의 최대 경사각을 갖는다.
다음에, 제3 예시적인 실시예에 관하여 설명한다. 제2 전극(70)으로서 Ａｇ-Ｍｇ 합금을 형성하기 전에, 공통 유기 화합물층으로서, 20nm의 막두께를 갖는 공지의 전자 주입층을, 제1～ 제3 유기 화합물층 31 ~ 33의 표면 전체에 형성한 것을 제외하고, 제1 예시적인 실시예와 같이 유기 EL 장치를 제조한다. 완성된 유기 EL 장치를 구동시킨 결과, 제2 전극(70)의 단선이나 고전압화는 발생하지 않고, 적절한 3색 발광을 취득한다.
또한, 이 유기 EL 장치의 복수의 장소에서의 단면을 관찰한 바, 제1～ 제3 유기 화합물층 31 ~ 33의 유기 EL 소자 사이에 위치하는 단부의 각각은, 약 85°의 최대 경사각을 갖고, 인접하는 유기 화합물층으로 덮여 있다. 또한, 제3 유기 화합물층의 유기 EL 소자 사이에 위치하지 않는 단부의 각각에는 전자 주입층이 적층되어 있다. 그 표층은 제3 유기 화합물층(33)의 단부와 같은 경사각을 갖고, 약 30°의 최대 경사각을 갖는다.
본 발명은 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 이 개시된 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 모든 변형 및 균등구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 할 것이다.
Claims (13)
- 제1 전극과, 적어도 발광층을 포함하는 유기 화합물층과, 제2 전극이 이 순서대로 기판 상의 미리 정한 영역에 적층되어 있는 복수의 유기 EL 소자들과,
상기 기판 상의 미리 정한 영역 외부에 배치된 외부 접속 단자와 상기 외부 접속 단자에 전기적으로 접속된 컨택트부를 포함하는 배선을 구비하고,
상기 제1 전극이 상기 복수의 유기 EL 소자들마다 분할되고,
상기 유기 화합물층이 한 개 또는 복수의 유기 EL 소자들마다 분할되며,
상기 제2 전극이 상기 복수의 유기 EL 소자들에 공통으로 설치되고, 상기 컨택트부를 통해서 상기 배선과 전기적으로 접속되며,
유기 화합물층들의 단부들 중, 유기 EL 소자들 사이에 위치하지 않고, 상기 제2 전극이 설치되는 영역에 위치하는 유기 화합물층의 단부가, 상기 유기 EL 소자들 사이에 위치하는 유기 화합물층의 단부의 경사각보다 상기 기판에 대하여 작은 경사각을 갖는, 유기 EL(electroluminescent) 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유기 EL 소자들 사이에 위치하는 유기 화합물층의 단부의 경사각보다 상기 기판에 대하여 더 작은 경사각을 갖는 유기 화합물층의 단부는, 상기 미리 정한 영역과 상기 컨택트부와의 사이에 배치되는, 유기 EL 장치.
- 제 1 항에 있어서,
서로 다른 발광층들을 포함하는 복수 종류의 유기 EL 소자를 더 구비하고,
상기 복수 종류의 유기 EL 소자는 행방향 및 열방향으로 배치되고,
열방향 또는 행방향으로 서로 인접하는 분할된 유기 화합물들은, 서로 다른 발광층들을 포함하는, 유기 EL 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유기 EL 소자들 사이에 위치하는 유기 화합물층의 단부가 상기 기판에 대하여 경사져 있는 영역은, 유기 화합물층의 막두께보다도 작은 폭을 갖는, 유기 EL 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유기 EL 소자들 사이에 위치하는 유기 화합물층의 단부는, 인접하는 유기 화합물층으로 덮여 있는, 유기 EL 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유기 EL 소자들 사이에 위치하는 유기 화합물층의 단부는, 포토리소그래피에 의해 형성되는, 유기 EL 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유기 EL 소자들 사이에 위치하지 않는 유기 화합물층의 단부는, 마스크를 이용한 진공 증착법에 의해 형성되는, 유기 EL 장치.
- 청구항 1에 따른 유기 EL 장치의 제조방법으로서,
외부 접속 단자, 배선, 및 복수의 제1 전극들이 형성된 기판을 준비하는 제1 동작을 행하고,
상기 복수의 제1 전극들 중의 일부 위에 제1 유기 화합물층을 선택적으로 형성하는 제2 동작을 행하고,
상기 유기 화합물층이 형성되어 있지 않은 상기 복수의 제1 전극들 중에서, 제1 전극 상에 상기 제1 유기 화합물층과는 다른 발광층을 포함하는 제2 유기 화합물층을 형성하는 제3 동작을 행하고,
상기 제1 유기 화합물층 및 제2 유기 화합물층과, 상기 컨택트부를 포함하는 영역에 제2 전극을 형성하는 제4 동작을 행하고,
상기 제2 동작은, 포토리소그래피에 의해 상기 제1 유기 화합물층을 패터닝 하는 것을 포함하고,
상기 제3 동작은, 상기 복수의 제1 전극들이 배치된 영역에 대응하는 개구를 갖는 마스크를 이용해서 상기 제2 유기 화합물층을 형성하는 것을 포함하는, 유기 EL 장치의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제2 동작은, 상기 복수의 제1 전극들이 형성된 기판 위에 제1 유기 화합물층 및 중간층을 이 순서대로 형성하는 것과, 상기 복수의 제1 전극들 중의 일부 위에 포토리소그래피에 의해 레지스트층을 형성하는 것과, 상기 레지스트층이 형성되어 있지 않은 상기 제1 전극들 위의 상기 제1 유기 화합물층 및 중간층을 드라이 에칭에 의해 제거하는 것을 포함하고,
상기 제3 동작은, 상기 복수의 제1 전극들이 배열된 영역에 대응하는 개구를 갖는 마스크를 이용하여, 상기 제1 유기 화합물층 및 상기 중간층이 제거된 상기 제1 전극들 위에 제2 유기 화합물층을 형성하는 것과, 상기 중간층을 용해하여 상기 중간층 위에 형성된 상기 제2 유기 화합물층을 제거하는 것을 포함하는, 유기 EL 장치의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 중간층은 수용성 재료로 이루어지는, 유기 EL 장치의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 제2 동작은, 상기 중간층과 상기 레지스트층과의 사이에 비수용성 재료로 이루어지는 층을 형성하는 것을 더 포함하는, 유기 EL 장치의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제2 동작과 상기 제3 동작과의 사이에, 상기 제2 동작에서 상기 제1 유기 화합물층이 선택적으로 형성되어 있지 않은 상기 복수의 제1 전극들 중의 일부 위에 상기 제1 및 제2 유기 화합물층과는 다른 발광층을 포함하는 제3 유기 화합물층을 선택적으로 형성하는 제5 동작을 더 포함하는, 유기 EL 장치의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제5 동작은, 포토리소그래피에 의해 상기 제3 유기 화합물층을 패터닝하는 것을 포함하는, 유기 EL 장치의 제조 방법.
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