KR20130041771A - 발광 장치용 기판의 제조 방법 - Google Patents

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KR20130041771A
KR20130041771A KR1020127025193A KR20127025193A KR20130041771A KR 20130041771 A KR20130041771 A KR 20130041771A KR 1020127025193 A KR1020127025193 A KR 1020127025193A KR 20127025193 A KR20127025193 A KR 20127025193A KR 20130041771 A KR20130041771 A KR 20130041771A
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마사루 가지따니
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적 중 하나는, 제1 격벽 부재와 제2 격벽 부재로 구성되는 격벽을 적은 공정수로 형성하는 것이 가능한 발광 장치용 기판의 제조 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명의 발광 장치용 기판의 제조 방법은, 지지 기판 위에 상기 제1 격벽 부재 형성용의 제1 박막을 형성하는 공정과; 상기 제1 박막 위에 감광성 수지를 포함하는 제2 격벽 부재 형성용의 제2 박막을 형성하는 공정과; 포토리소그래피법에 의해, 상기 지지 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 제2 박막 중에, 제1 격벽 부재가 형성되는 부위와 겹치는 부위를 제외하는 잔여의 부위를 제거하는 공정과; 상기 제1 박막 중의, 상기 제2 박막으로 덮여진 부위를 제외하는 잔여의 부위를 에칭에 의해 제거하고, 제1 격벽 부재를 형성하는 공정과; 상기 제2 박막의 표면부를 에칭에 의해서 제거하고, 제2 격벽 부재를 형성하는 공정을 구비한다.

Description

발광 장치용 기판의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING SUBSTRATE FOR LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 장치용 기판의 제조 방법 및 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 장치에는 그의 광원을 다르게 하는 다양한 장치가 있다. 다양한 발광 장치 중 하나로서, 유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라고 기재하는 경우가 있음)를 이용한 발광 장치가 있다. 광원으로서 유기 EL 소자를 이용한 발광 장치는, 예를 들면 표시 장치에 이용된다. 이러한 표시 장치는 화소의 광원으로서 유기 EL 소자를 이용하고 있고, 현재 실용화되고 있다. 이 표시 장치는 화소로서 기능하는 다수의 유기 EL 소자를 구비한다. 다수의 유기 EL 소자는 기판 위에 정렬하여 배치되어 있다. 통상, 기판 위에는 유기 EL 소자를 구분하기 위한 격벽이 배치되어 있고, 이 격벽에 의해 구분된 영역에 각 유기 EL 소자가 각각 배치된다.
도 1은, 기판(11) 위에 설치된 격벽(12)에 의해 구분된 다수의 유기 EL 소자(15)를 갖고 이루어지는 발광 장치의 일부를 확대하여 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한 도 2는 다수의 유기 EL 소자(15)가 격벽(12)에 의해 구분되어 이루어지는 발광 장치의 1구분을 확대하여 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 1의 평면도는 기판(11)의 두께 방향 Z의 한쪽(격벽측)에서 본 도면이다. 또한, 본 명세서에 있어서, 기판(11)의 두께 방향 Z의 한쪽에서 보는 것을 「평면에서 보아」라고 하는 경우가 있다. 또한, 상기 두께 방향 Z에 직교하는 1개의 방향(도 1에 도시하는 격자상의 격벽 패턴의 행 방향)을 행 방향 X라고 하는 경우가 있다. 마찬가지로, 상기 두께 방향 Z와 행 방향 X의 양쪽에 직교하는 방향(도 1에 도시하는 격자상의 격벽 패턴의 열 방향)을 열 방향 Y라고 하는 경우가 있다.
도 1에서는, 일례로서 격자상의 격벽(12)이 설치된 발광 장치를 도시하고 있다. 또한 도 1에서는, 격벽(12)이 설치되어 있는 부분에 해칭을 실시하고 있다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 유기 EL 소자(15)는 격벽(12)에 둘러싸이는 영역(19)에 설치된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 유기 EL 소자(15)는 제1 전극(16) 및 제2 전극(18)과, 제1 전극(16)과 제2 전극(18) 사이에 설치되는 1개 또는 복수의 유기 EL층(17)으로 구성된다. 또한, 제1 전극은 양극 및 음극 중 어느 한쪽에 대응하고, 제2 전극은 제1 전극에 대향하는 다른 쪽의 전극에 대응한다. 또한, 기판(11)에는, 통상 미리 제1 전극(16)이 패턴 형성되어 있다. 그리고, 제1 전극(16)을 갖는 기판(11) 위에 격벽(12)이 형성된다. 따라서, 격벽(12)에 의해서 형성된 영역(19)에는 제1 전극(16)이 노출되어 있다. 유기 EL층(17)은 상기 영역(19) 내의 제1 전극(16) 위에, 예를 들면 도포법에 의해서 형성할 수 있다. 도포법으로서는, 유기 EL층(17)으로 되는 재료를 포함하는 잉크를 격벽(12)에 둘러싸인 영역(19)에 공급하고, 또한 이를 고화함으로써 유기 EL층(17)을 형성하고 있다.
격벽(12)으로서 친액성을 나타내는 부재를 사용한 경우, 격벽(12)에 둘러싸인 영역(19)에 공급된 잉크가 격벽(12)의 표면을 타고 외부로 흘러 넘치는 경우가 있다. 따라서, 격벽(12)에 둘러싸인 영역(19) 내에 잉크를 유지시키기 위해서는, 격벽(12)에는 어느 정도의 발액성을 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 한편으로, 발액성을 나타내는 격벽을 사용한 경우, 격벽 표면의 성상이 유기 EL층의 성형성에 영향을 미치는 경우가 있다. 예를 들면, 발액성을 나타내는 격벽에 둘러싸이는 영역에 잉크를 공급한 경우, 잉크는 격벽 표면에 튀면서 건조되어 고화하기 때문에, 유기 EL층과 격벽의 경계 영역에서 유기 EL층의 막 두께가 중앙부의 막 두께와 다른 경우가 있다. 그로 인해 균일한 막 두께의 유기 EL층을 얻기 위해서는, 격벽(12)에는 어느 정도의 친액성을 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 잉크의 유지성의 관점에서는 어느 정도의 발액성을 나타내는 격벽이 필요한 한편, 유기 EL층의 성형성의 관점에서는 어느 정도의 친액성을 나타내는 격벽이 필요하다.
따라서, 종래의 기술로서는 격벽(12)에 요구되는 상반된 요구를 동시에 만족시키기 위해, 도 2에 도시하는 바와 같이 잉크에 대한 습윤성이 서로 다른 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 적층한 격벽(12)이 이용되고 있다. 즉, 격벽(12)은 친액성을 나타내는 제1 격벽 부재(13)와, 발액성을 나타내는 제2 격벽 부재(14)가 적층되어 구성된다. 또한 평면에서 보아, 영역(19) 내의 제2 격벽 부재(14)의 외연은, 제1 격벽 부재(13)의 외연보다 제1 격벽 부재(13)의 내측으로 후퇴하도록 설치되어 있다. 이것은 유기 EL 소자(15)가 발광하는 영역(19)에 있어서, 발액성을 나타내는 제2 격벽 부재(14)의 존재가 유기 EL층(17)의 성형성에 미치는 영향을 감소시키기 때문이다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
다음으로 상술한 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하기 위한 공정을 설명한다. 도 5a 내지 도 5f는 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 제1 격벽 부재 형성용의 제1 박막(23)을, 제1 전극(16)이 패턴 형성된 지지 기판(11) 위의 전체면에 형성한다. 다음으로, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 제1 박막(23) 위에 감광성 수지막(31)(도면은 포지티브형 감광성 수지막을 사용한 경우)을 성막한다. 그리고 포토마스크(32)를 통하여 감광성 수지막(31)의 소정의 부위를 노광한다. 또한 도 5b 및 도 5e에 있어서 굵은 화살표 기호는 광이 진행하는 방향을 모식적으로 도시하고 있다. 그 후, 도 5c에 도시하는 바와 같이, 감광성 수지막(31)을 현상, 포스트 베이킹함으로써 제1 박막(23) 위에 감광성 수지(31)를 포함하는 마스크(31m)를 형성한다. 그리고, 도 5d에 도시하는 바와 같이, 이 마스크(31m)를 통하여 에칭을 행함으로써, 제1 박막(23) 중에, 그 표면이 마스크(31)로부터 노출되는 부위가 제거되고, 제1 격벽 부재(13)가 형성된다. 계속해서, 마스크(31m)를 제거하고, 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 공정으로 이행한다. 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 공정에서는, 도 5e에 도시하는 바와 같이, 우선 감광성 수지를 기판(11) 위의 전체면에 도포 성막함으로써 제2 격벽 부재 형성용의 제2 박막(24)을 형성한다. 다음으로 포토마스크(33)를 통하여 제2 박막(24)의 소정의 부위를 노광한다. 또한 본 공정에서 사용하는 포토마스크(33)는, 도 5b에 도시하는 공정에서 사용되는 포토마스크(32)보다도 그 개구의 폭이 넓다. 다음으로, 제2 박막(24)을 현상, 포스트 베이킹함으로써, 도 5f에 도시하는 바와 같이, 제2 격벽 부재(14)를 형성한다.
국제 공개 제99/48339호
제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)로 구성되는 격벽(12)을 형성하기 위해서는, 상술한 바와 같이 다수의 공정이 필요하다. 그 때문에, 그 공정수를 삭감하는 것이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 제1 격벽 부재와 제2 격벽 부재로 구성되는 격벽을 적은 공정수로 형성하는 것이 가능한 발광 장치용 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 이하의 발광 장치용 기판의 제조 방법 및 발광 장치의 제조 방법을 제공한다.
[1] 지지 기판과, 상기 지지 기판 위에 설치되는 복수의 유기 전계 발광 소자를 구분하기 위한 격벽을 구비하고, 상기 격벽이 상기 지지 기판 위에 설치되는 제1 격벽 부재와 상기 제1 격벽 부재 위에 설치되는 제2 격벽 부재를 포함하는 발광 장치용 기판의 제조 방법으로서,
상기 지지 기판 위에 상기 제1 격벽 부재 형성용의 제1 박막을 형성하는 공정과,
상기 제1 박막 위에 감광성 수지를 포함하는 상기 제2 격벽 부재 형성용의 제2 박막을 형성하는 공정과,
포토리소그래피법에 의해, 상기 지지 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 제2 박막 중에, 상기 제1 격벽 부재가 형성되는 부위와 겹치는 부위를 제외하는 잔여의 부위를 제거하는 공정과,
상기 제1 박막 중의, 상기 제2 박막으로 덮여진 부위를 제외하는 잔여의 부위를 에칭에 의해 제거하고, 제1 격벽 부재를 형성하는 공정과,
상기 제2 박막의 표면부를 에칭에 의해서 제거하고, 제2 격벽 부재를 형성하는 공정을 구비하는 발광 장치용 기판의 제조 방법.
[2] 상기 제2 박막의 표면부를 에칭하는 방법이 애싱(ashing)인, 상기 [1]에 기재된 발광 장치용 기판의 제조 방법.
[3] 상기 제1 격벽 부재가 무기물을 포함하고,
제2 격벽 부재를 형성하는 공정 후에, 불화물을 함유하는 분위기 중에서 플라즈마 처리를 행함으로써, 제2 격벽 부재의 표면에 발액성을 부여하는 공정을 더 포함하는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 발광 장치용 기판의 제조 방법.
[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재한 발광 장치용 기판의 제조 방법에 의해서 제작된 발광 장치용 기판을 준비하는 공정과, 상기 발광 장치용 기판 위에 복수의 유기 EL 소자를 형성하는 공정을 포함하는 발광 장치의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 제1 격벽 부재와 제2 격벽 부재로 구성되는 격벽을 구비하는 발광 장치용 기판을 적은 공정수로 제작할 수 있다.
도 1은 다수의 유기 EL 소자(15)가 설치된 발광 장치의 일부를 확대하여 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는 격벽(12)에 의해 구분된 발광 장치의 1구분을 확대하여 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3a는 기판 위에 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하여 발광 장치용 기판을 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 기판 위에 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하여 발광 장치용 기판을 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3c는 기판 위에 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하여 발광 장치용 기판을 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3d 기판 위에 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하여 발광 장치용 기판을 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3e는 기판 위에 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하여 발광 장치용 기판을 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3f는 기판 위에 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하여 발광 장치용 기판을 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 발광 장치용 기판 위에 유기 EL 소자(15)를 형성하여 발광 장치를 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 발광 장치용 기판 위에 유기 EL 소자(15)를 형성하여 발광 장치를 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 종래의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 종래의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 종래의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5d는 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 종래의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5e는 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 종래의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5f는 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하는 종래의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 설명하지만, 이하의 기재에 있어서, 유기 전계 발광층, 유기 전계 발광 소자에 이용되고 있는 전계 발광이라는 용어를 EL이라고 약기하는 경우가 있다.
본 발명의 발광 장치용 기판의 제조 방법은, 지지 기판과, 상기 지지 기판 위에 설치되는 복수의 유기 EL 소자를 구분하기 위한 격벽을 구비하고, 상기 격벽이 상기 지지 기판 위에 설치되는 제1 격벽 부재와 상기 제1 격벽 부재 위에 설치되는 제2 격벽 부재를 포함하는, 발광 장치용 기판의 제조 방법으로서, 상기 지지 기판 위에 상기 제1 격벽 부재 형성용의 제1 박막을 형성하는 공정과; 상기 제1 박막 위에 감광성 수지를 포함하는 제2 격벽 부재 형성용의 제2 박막을 형성하는 공정과; 포토리소그래피법에 의해, 상기 지지 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 제2 박막 중에, 제1 격벽 부재가 형성되는 부위와 겹치는 부위를 제외하는 잔여의 부위를 제거하는 공정과; 상기 제1 박막 중의, 상기 제2 박막으로 덮여진 부위를 제외하는 잔여의 부위를 에칭에 의해 제거하고, 제1 격벽 부재를 형성하는 공정과; 상기 제2 박막의 표면부를 에칭에 의해서 제거하고, 제2 격벽 부재를 형성하는 공정을 구비한다. 또한 본 발명은, 상기 발광 장치용 기판 위에 유기 EL 소자를 더 형성하여, 발광 장치를 제작하는 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조 방법에 의해서 얻어지는 발광 장치는 예를 들면 표시 장치로서 이용된다. 표시 장치는 주로 액티브 매트릭스 구동형의 장치와 패시브 매트릭스 구동형의 장치가 있다. 본 발명의 제조 방법에 의해서 얻어지는 발광 장치는 양쪽의 형태의 표시 장치에 적용 가능하지만, 본 실시 형태에서는 일례로서 액티브 매트릭스 구동형의 표시 장치에 적용되는 발광 장치에 대해서 설명한다.
<발광 장치의 구성>
우선 발광 장치의 구성에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 제조 방법에 의해서 제작되는 발광 장치의 구성은, 도 1 및 도 2에 도시하는 종래의 기술의 발광 장치의 구성과 동일하다. 따라서, 이하에서는 도 1 및 도 2를 원용하여, 본 실시 형태의 발광 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 다수의 유기 EL 소자(15)가 설치된 발광 장치의 일부를 확대하여 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한 도 2는 격벽(12)에 의해 구분된 발광 장치의 1구분을 확대하여 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 1에서는, 일례로서 격자상의 격벽(12)이 설치된 발광 장치를 도시하고 있다. 또한, 도 1에서는, 격벽(12)이 설치되는 부분에 해칭을 실시하고 있다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이 유기 EL 소자(15)는 격벽(12)에 둘러싸이는 영역(19)에 설치된다.
격벽(12)은 제1 전극(16)이 패턴 형성된 지지 기판(11) 위에 설치된다. 격벽(12)은 상기 제1 전극(16)을 둘러싸도록 형성된다. 격벽(12)은 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)가 적층되어 구성된다. 본 실시 형태에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 전극(16)이 패턴 형성된 지지 기판(11), 제1 격벽 부재(13), 및 제2 격벽 부재(14)가 이 순서대로 적층되어 있다. 이하에서 제1 격벽 부재(13) 및 제2 격벽 부재(14)를 특별히 구별하지 않고 설명하는 경우, 제1 격벽 부재(13) 및 제2 격벽 부재(14)를 총칭하여 격벽(12)이라고 한다.
본 실시 형태에서의 격벽(12)은, 지지 기판(11)의 두께 방향 Z의 한쪽에서 보아(앞서 설명한 바와 같이, 본 명세서에서는 「평면에서 보아」라고 하는 경우가 있음) 격자상으로 설치된다. 즉, 격벽(12)은 행 방향 X로 연장되는 복수개의 부재와, 열 방향 Y로 연장되는 복수개의 부재로 구성된다. 행 방향 X로 연장되는 복수개의 부재는 열 방향 Y로 소정의 간격을 두고 배치된다. 또한, 열 방향 Y로 연장되는 복수개의 부재는 행 방향 X로 소정의 간격을 두고 배치된다. 그리고 행 방향 X로 연장되는 복수개의 부재와 열 방향 Y로 연장되는 부재는 서로 수직으로 교차하고, 일체적으로 형성되어 있다. 환언하면 격벽(12)은, 평판상의 부재에 매트릭스상으로 배치되는 복수의 개구부(19)가 형성된 형상이다. 즉 격벽(12)에는, 행 방향 X로 소정의 간격을 두는 동시에, 열 방향 Y로 소정의 간격을 두고 배치되는 복수의 개구부가 형성되어 있고, 이 개구부의 내측의 영역이 격벽(12)에 둘러싸이는 영역(19)에 상당한다. 또한 행 방향 X와 열 방향 Y는 서로 수직으로서, 또한 각각이 지지 기판(11)의 두께 방향 Z에 수직인 방향이다. 격벽(12)을 구성하는 상술한 복수개의 부재의 폭은 발광 장치의 사양이나 제조 공정의 간이성 등에 의해서 결정되지만, 통상 10㎛ 내지 100㎛ 정도이다.
제1 격벽 부재(13) 및 제2 격벽 부재(14)는 평면에서 보아 각각 상술한 바와 같이 격자상으로 설치되지만, 평면시에 있어서의 그 외연이 서로 다르다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 제2 격벽 부재(14)는, 그의 외연이, 제1 격벽 부재(13)의 외연으로부터 제1 격벽 부재(13) 위의 내측으로 후퇴하여 형성되어 있다. 환언하면, 평면에서 보아, 제1 격벽 부재(13)는, 그의 외연이 제2 격벽 부재(14)의 외연으로부터 영역(19) 내를 향하여 비어져 나오도록 형성되어 있다.
제1 격벽 부재(13)의 두께는 발광 장치의 사양이나 제조 공정의 간이성 등에 의해서 결정되지만, 통상 30㎚ 내지 500㎚ 정도이다. 또한 제2 격벽 부재(14)의 두께는 발광 장치의 사양이나 제조 공정의 간이성 등에 의해서 결정되지만, 통상 0.5㎛ 내지 5㎛ 정도이다.
지지 기판(11) 위에는 복수의 유기 EL 소자(15)가 설치된다. 각 유기 EL 소자(15)는 각각 격벽(12)에 둘러싸이는 영역(19)에 설치된다. 이 영역(19)은 격벽(12)에 형성된 복수의 개구부의 내측의 영역이고, 이 복수의 개구부의 내측[영역(19)]에 각 유기 EL 소자(15)가 설치된다. 본 실시 형태에서는 격자상의 격벽(12)이 설치되기 때문에, 복수의 유기 EL 소자(15)는 각각 매트릭스상으로 배치된다. 즉, 복수의 유기 EL 소자(15)는 각각 행 방향 X로 소정의 간격을 두는 동시에, 열 방향 Y로 소정의 간격을 두고 배치된다. 유기 EL 소자(15) 또는 개구부[영역(19)]의 크기는 발광 장치의 사양이나 제조 공정의 간이성 등에 의해서 결정되지만, 예를 들면 표시 장치로서는 유기 EL 소자(15) 또는 개구부(19)의 행 방향 X 및 열 방향 Y의 폭은 각각 30㎛ 내지 300㎛ 정도이다.
유기 EL 소자(15)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 전극(16) 및 제2 전극(18)과, 제1 전극(16)과 제2 전극(18) 사이에 설치되는 1개 또는 복수의 유기 EL층(17)으로 구성된다. 또한, 제1 전극은 양극 및 음극 중 어느 한쪽에 대응하여, 제2 전극은 제1 전극에 대향하는 다른 쪽의 전극에 대응한다. 또한, 기판(11)에는, 통상 미리 제1 전극(16)이 패턴 형성되어 있다. 그리고, 제1 전극(16)을 갖는 기판(11) 위에 격벽(12)이 형성된다. 따라서, 격벽(12)에 의해서 형성된 영역(19)에는 제1 전극(16)이 노출되어 있다. 유기 EL층(17)은 상기 영역(19) 내의 제1 전극(16) 위에 형성된다. 유기 EL층(17)은 1층만으로 구성되어 있을 수도 있지만, 복수의 층이 적층되어 구성되어 있을 수도 있다. 또한 유기 EL 소자(15)는 유기 EL층으로서 적어도 1층의 발광층을 구비한다.
본 실시 형태에서는 액티브 매트릭스 구동형의 기판이 이용된다. 그 때문에 지지 기판(11)에는 유기 EL 소자(15)와 동일한 수의 제1 전극(16)이 설치된다. 복수의 제1 전극(16)은, 복수의 유기 EL 소자(15)와 같이 매트릭스상으로 배치된다. 즉, 복수의 제1 전극(16)은 각각 행 방향 X로 소정의 간격을 두는 동시에, 열 방향 Y로 소정의 간격을 두고 배치된다. 제1 전극(16)은 박막상으로 형성되고, 평면에서 보아, 예를 들면 대략 직사각형상이나 대략 타원형상 등으로 형성된다. 제1 전극(16)은, 평면에서 보아, 주로 제1 격벽 부재(13)가 설치되는 영역을 제외하는 영역에 형성되지만, 본 실시 형태에서는 그의 주연부가 제1 격벽 부재(13)에 덮여져 있다. 환언하면 본 실시 형태에서의 제1 격벽 부재(13)는 제1 전극(16)의 주연부를 덮도록 형성되어 있다.
유기 EL층(17)은 유기 EL 소자(15) 중에 제1 전극(16) 및 제2 전극(18)에 협지되는 모든 층을 의미한다. 유기 EL층(17)으로서는, 상술한 바와 같이 적어도 발광층이 설치되지만, 이 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층, 정공 블록층, 전자 수송층 및 전자 주입층 등이 필요에 따라서 설치된다. 유기 EL층(17)은 제1 전극(16) 위이며, 또한 격벽(12)에 둘러싸인 영역(19)에 설치된다. 즉, 유기 EL층(17)은 제1 전극(16) 위이며, 격벽(12)의 개구부 내에 설치된다.
제2 전극(18)은, 본 실시 형태에서는 복수의 유기 EL 소자(15)에 공통의 전극으로서 설치된다. 즉, 제2 전극(18)은 유기 EL층(17) 위뿐만 아니라, 격벽(12) 위에도 설치되고, 복수의 유기 EL 소자(15)에 걸쳐, 연속해서 형성되어 있다.
<발광 장치용 기판 및 발광 장치의 제조 방법>
다음으로 도 3a 내지 도 3f 및 도 4a 내지 도 4b를 참조하여, 발광 장치용 기판 및 발광 장치의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 3a 내지 도 3f는, 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하여 발광 장치용 기판을 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4a 내지 도 4b는, 상기 발광 장치용 기판 위에 유기 EL 소자(15)를 형성하여 발광 장치를 얻는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
(제1 박막을 형성하는 공정)
본 공정에서는, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 제1 전극(16)을 갖는 지지 기판(11) 위에 제1 격벽 부재 형성용의 제1 박막(23)을 형성한다. 또한 제1 격벽 부재 형성용의 제1 박막(23)이란, 본 공정 후의 공정에서 더 가공됨으로써, 제1 격벽 부재(13)로 되는 박막을 의미한다.
제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)는 잉크에 대한 습윤성이 다른 부재로 구성된다. 또한 동일한 재료에 의해 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하고, 그 후 한쪽의 격벽 부재에 친액성 처리 또는 발액성 처리를 실시함으로써 잉크에 대한 습윤성을 다르게 할 수도 있다. 그러나, 통상은 다른 재료에 의해서 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하여, 그의 습윤성을 다르게 하고 있다. 본 실시 형태에서는 공정의 간이성 및 습윤성의 차이의 크기 등을 감안하여, 제1 격벽 부재(13)가 무기물로 구성되고, 제2 격벽 부재(14)가 유기물로 구성되는 것이 바람직하다. 그 때문에 본 공정에서는 제1 박막(23)으로서, 무기물을 포함하는 박막을 형성한다.
또한 본 실시 형태에서는 상술한 제1 전극(16)이 미리 그 위에 형성된 지지 기판(11) 위에 제1 박막(23)을 형성한다. 즉, 제1 박막(23)은 복수의 제1 전극(16)을 덮고, 지지 기판(11)의 일면에 형성된다. 또한 본 실시 형태에서는 액티브 매트릭스형의 표시 장치를 실현하기 위해서, 복수의 유기 EL 소자를 개별로 구동하기 위한 회로가 미리 형성된 기판을 지지 기판(11)으로서 사용할 수 있다. 예를 들면 TFT(박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)) 등이 미리 형성된 기판을 지지 기판(11)으로서 사용할 수 있다.
제1 박막(23)은, 예를 들면 무기 산화물이나 무기 질화물로 구성된다. 예를 들면, 제1 박막(23)은 SiOx, SiNx로 구성된다.
제1 박막(23)은, 예를 들면 플라즈마 CVD법에 의해서 형성된다.
(제2 박막을 형성하는 공정)
본 공정에서는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 제1 박막(23) 위에 감광성 수지를 포함하는 제2 격벽 부재 형성용의 제2 박막(24)을 형성한다. 또한 제2 격벽 부재 형성용의 제2 박막(24)이란, 본 공정 후의 공정에서 더 가공됨으로써, 제2 격벽 부재(14)로 되는 박막을 의미한다. 후술하는 바와 같이, 이 제2 박막(24)은 제1 박막(23)을 에칭할 때에 마스크로서 이용된다.
제2 박막(24)은, 예를 들면 화학선에 대하여 감광성을 갖는 아크릴 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지 및 노볼락 수지 등으로 구성된다.
제2 박막(24)은 소정의 도포법에 의해서 제1 박막(23) 위에 형성된다. 도포법으로서는, 예를 들면 스핀 코팅법이나 슬릿 코팅법 등을 들 수 있다.
또한 제2 박막(24)을 화학선을 이용하여 노광하기 전에, 통상은 제2 박막(24)에 프리베이킹을 실시한다. 프리베이킹으로서는, 제2 박막(24)에 포함되는 용매를 증발시킨다.
(제2 박막을 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 공정)
본 공정에서는, 도 3c에 도시하는 바와 같이, 제2 박막(24)의 소정의 부위에 화학선을 노광하여, 그 후에 현상한다. 이 노광 및 현상에 의해, 지지 기판(11)의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 제2 박막(24) 중에, 제1 격벽 부재(13)가 형성되는 부위와 겹치는 부위를 제외하는 잔여의 부위를 제거한다.
포토리소그래피법을 이용한 본 공정에서, 제2 박막(24)을 노광하는 부위는 제2 박막(24)에 이용되는 감광성 수지의 종류에 따라 다르다. 즉 포지티브형의 감광성 수지를 사용하거나, 네가티브형의 감광성 수지를 사용하는지에 따라서 노광하는 부위가 다르다. 본 실시 형태에서는 포지티브형의 감광성 수지를 사용하여 제2 박막(24)을 형성한다. 그 때문에, 본 공정에서는 제2 박막(24)의 제거해야 할 부위를 노광한다. 예를 들면, 포토마스크(32)를 통해 제2 박막(24)에 광(화학선)을 조사함으로써 노광을 행한다. 또한 도 3c에서 화살표 기호는 광의 진행 방향을 모식적으로 도시하고 있다. 본 실시 형태에서는, 평면에서 보아, 제1 격벽 부재(13)가 형성되는 영역에 겹치는 영역을 제외하는 잔여의 영역에 광을 조사한다. 노광할 때의 광원으로는, 예를 들면 KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저, 고압 수은 램프, 금속할라이드 램프 등을 사용할 수 있다.
노광한 후에, 도 3d에 도시하는 바와 같이, 제2 박막(24)을 현상한다. 현상은, 예를 들면 침지법, 퍼들법, 스프레이법 등에 의해서 행해진다. 이 현상액에는, 예를 들면 TMAH(테트라-메틸-암모늄-히드록시드) 수용액이나 수산화칼륨 등을 사용할 수 있다. 그 후 필요에 따라서 린스를 행하고, 지지 기판(11)의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 제2 박막(24) 중에, 제1 격벽 부재(13)가 형성되는 부위를 제외하는 잔여의 부위를 제거한다. 이에 의해, 제1 박막(23) 중에, 제1 격벽 부재(13)가 형성되는 부위가 제2 박막(24)으로 덮여지고, 제1 격벽 부재(13)가 형성되는 부위를 제외하는 잔여의 영역이 제2 박막(24)으로부터 노출된다. 또한 제2 박막(24)의 형상은 후술하는 제1 박막(23)의 에칭의 정밀도 등을 고려하여 설정된다. 그 때문에, 평면에서 보아, 제2 박막(24)의 형상은, 제1 격벽 부재(13)가 형성되는 부위와 완전히는 일치하지 않는 경우도 있다. 즉 제2 박막(24)은, 평면에서 보아, 제1 격벽 부재(13)가 형성되는 부위와 대략 일치하는 영역에 형성되는 경우도 있다.
(제1 격벽 부재를 형성하는 공정)
본 공정에서는, 도 3e에 도시하는 바와 같이, 제1 박막(23) 중의, 제2 박막(24)으로 덮여진 부위를 제외하는 잔여의 부위를 에칭에 의해 제거하고, 제1 격벽 부재(13)를 형성한다.
에칭은, 예를 들면 반응성 이온 에칭, 반응성 이온빔 에칭, 이온빔 에칭, 반응성 레이저빔 에칭 및 반응성 가스 에칭 등의 드라이 에칭, 또는 웨트 에칭에 의해서 행해진다. 본 실시 형태에서는, 예를 들면 CF4, CHF3, C4F8 등의 에칭 가스를 이용한 반응성 이온 에칭에 의해서 에칭을 행한다. 이 에칭에 의해서, 제1 박막(23)에 개구가 형성되고, 결과적으로 격자 형상의 제1 격벽 부재(13)가 얻어진다.
(제2 격벽 부재를 형성하는 공정)
본 공정에서는, 도 3f에 도시하는 바와 같이, 제2 박막(24)의 표면부를 에칭에 의해서 제거하고, 제2 격벽 부재(14)를 형성한다. 본 공정의 에칭을 실시하기 전에는, 도 3e에 도시하는 바와 같이, 제2 박막(24)의 외연은 제1 격벽 부재(13)의 외연과 일치하고 있지만, 본 공정의 에칭을 실시함으로써, 평면에서 보아, 제2 격벽 부재(14)의 외연이 제1 격벽 부재(13)의 내측으로 후퇴한다. 그의 결과로서, 상술한 바와 같이, 평면에서 보아, 제1 격벽 부재(13)의 외연은 제2 격벽 부재(14)의 외연보다 영역(19)의 중앙을 향하여 연장되도록 배치된다.
본 공정의 에칭은 제2 박막(24)의 표면부를 제거할 수 있는 에칭이면 된다. 예를 들면 애싱에 의해서 제2 박막(24)의 표면부를 제거할 수 있다.
애싱은 광 여기 애싱과 플라즈마 애싱으로 대별되지만, 본 실시 형태에서는 산소 가스를 이용한 플라즈마 애싱에 의해서 제2 박막(24)의 표면부를 제거하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제2 박막(24)의 표면부를 제거함으로써, 제1 격벽 부재(13)의 외연과 제2 격벽 부재(14)의 외연 사이에 소정의 간격을 둘 수 있다. 또한 제1 격벽 부재(13)의 외연과 제2 격벽 부재(14)의 외연의 간격은 통상 0.1㎛ 내지 3㎛ 정도이다. 그리고 제거해야 할 제2 박막(24)의 표면부의 두께는, 제1 격벽 부재(13)의 외연과 제2 격벽 부재(14)의 외연 사이에 설치해야만 하는 간격 및 제2 박막(24)의 외연의 테이퍼(taper) 형상에 의해서 결정되지만, 0.05㎛ 내지 1.5㎛ 정도이다. 본 공정에서 제거하는 제2 박막(24)의 표면부의 두께는, 예를 들면 애싱을 행하는 시간을 조정함으로써 제어할 수 있다.
애싱은 드라이 에칭 장치에 의해서 행할 수 있다. 예를 들면 드라이 에칭 장치에 의해서 상술한 제1 박막(23)의 에칭을 행하는 경우, 제1 박막(23)을 에칭한 후에, 드라이 에칭 장치 외부로 지지 기판을 반출하는 일 없이, 계속해서 드라이 에칭 장치에 의해서 애싱을 행하고, 제2 격벽 부재(14)를 형성할 수 있다. 즉, 제1 격벽 부재(13)를 형성한 후에, 드라이 에칭 장치 외부로 지지 기판을 반출하는 일 없이 제2 격벽 부재(14)를 형성할 수 있다.
(제2 격벽 부재에 발액성을 부여하는 공정)
본 실시 형태와 같이 제1 격벽 부재(13)가 무기물을 포함하고, 제2 격벽 부재(14)가 유기물을 포함하는 경우, 친액성 처리와 발액성 처리를 실시함으로써, 제1 격벽 부재(13)에 친액성을 부여하는 한편, 제2 격벽 부재(14)에 발액성을 부여할 수 있다.
우선 친액성 처리를 행함으로써, 무기물을 포함하는 제1 격벽 부재(13)와 유기물을 포함하는 제2 격벽 부재(14)에 친액성을 부여한다. 다음으로 본 실시 형태에서는, 불화물을 함유하는 분위기 중에서 플라즈마 처리를 행함으로써, 제2 격벽 부재(14)의 표면에 발액성을 부여한다. 본 처리에 있어서의 불화물은 기체상이고, 불화물로서는, 예를 들면 CF4, CHF3, CH2F2, C3F8, C4F6, C4F8 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 플라즈마 처리를 행함으로써, 불소 원자가 제2 격벽 부재(14)의 표면에 결합하고, 제2 격벽 부재(14)에 발액성이 부여된다. 또한 무기물의 표면은 유기물 표면과 비교하여 불소화되기 어렵기 때문에, 무기물을 포함하는 제1 격벽 부재(13)는 이와 같은 플라즈마 처리에 의해서도 친액성을 유지한다. 그 때문에, 제1 격벽 부재(13) 및 제2 격벽 부재(14)의 친액성과 발액성의 차이를 크게 하는 동시에, 보다 발액성을 나타내는 제2 격벽 부재(14)를 얻을 수 있다.
이상의 공정에 의해, 발광 장치용 기판을 얻을 수 있다.
(유기 EL 소자를 형성하는 공정)
본 공정에서는 상술한 공정에서 얻어진 발광 장치용 기판 위에 유기 EL 소자를 형성한다. 또한 본 실시 형태에서는 기판(11)에 제1 전극(16)이 미리 형성되어 있기 때문에, 또한 유기 EL층(17), 제2 전극(18)을 형성함으로써 유기 EL 소자(15)를 기판 위에 형성하여 발광 장치를 얻는다.
상술한 바와 같이 유기 EL층(17)은 도포법에 의해서 형성된다. 즉, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 우선 유기 EL층(17)으로 되는 유기 EL 재료를 포함하는 잉크를, 상술한 격벽(12)에 둘러싸이는 영역[개구부(19)]에 선택적으로 공급한다. 다음으로 공급된 잉크를 고화함으로써, 유기 EL층(17)을 형성한다.
잉크를 선택적으로 공급하는 방법으로는, 예를 들면 잉크젯 인쇄법, 철판 인쇄법, 요판 인쇄법 및 노즐 코팅법 등의 인쇄법을 들 수 있다.
또한 모든 유기 EL 소자에 공통되는 층을 형성하는 경우, 유기 EL 재료를 포함하는 잉크를 격벽(12)에 둘러싸이는 영역에 선택적으로 공급할 필요가 없는 경우도 있다. 모든 유기 EL 소자에 공통되는 층은, 상술한 인쇄법에 의해서 격벽(12)에 둘러싸이는 영역에 잉크를 선택적으로 공급함으로써 형성할 수도 있지만, 예를 들면 스핀 코팅법, 모세관 코팅법, 침지 코팅법 등에 의해서 전체면에 잉크를 도포하고, 이를 고화함으로써 형성할 수도 있다.
또한 상술한 바와 같이 유기 EL층(17)은 복수의 층으로 구성되는 경우가 있지만, 예를 들면 증착법 등의 도포법과는 다른 방법에 의해서, 복수인 층 중의 1층 또는 2층 이상의 층을 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 제2 전극(18)을 형성한다. 제2 전극(18)은 본 실시 형태에서는 기판(11) 위의 전체면에 형성한다. 즉 유기 EL층(17) 위 및 격벽(12) 위에, 전체면에 도전성 박막을 형성한다. 이에 의해서 기판(11) 위의 복수의 유기 EL 소자(15) 모두에 연속해서 설치되는 제2 전극(18)이 형성된다.
이상의 공정에 의해, 발광 장치가 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 박막(23)을 에칭할 때의 마스크로서 제2 박막(24)을 이용함과 동시에, 마스크로서 이용된 후의 제2 박막(24)의 표면부를 에칭함으로써 제2 격벽 부재(14)를 형성하고 있다.
배경 기술에 있어서 설명한 바와 같이, 종래 기술에 있어서도 제1 박막(23)의 에칭에 이용되는 마스크를 형성하고 있다. 즉, 이 마스크는 제1 격벽 부재(13)를 형성하기 위해서 필요한 부재이지만, 종래 기술로서는 이 마스크로 되는 포토레지스트를 일단 제거하고, 또한 복수의 공정을 포함하는 포토리소그래피법에 의해서 제2 격벽 부재(14)를 형성하고 있다. 이에 대하여 본 실시 형태에서는, 마스크로서 이용되는 제2 박막(24)의 표면부를 제거하는 공정을 추가함으로써 제2 격벽 부재(14)를 형성하고 있다. 즉 본 실시 형태에서는 제1 격벽 부재(13)를 형성하기 위해서 필요한 공정에, 제2 박막(24)의 표면부를 제거하는 공정을 추가하는 것만으로, 제1 격벽 부재(13)와 제2 격벽 부재(14)를 형성하고 있다. 이와 같은 방법으로 격벽(12)을 형성함으로써, 종래 기술에 비해 격벽(12)을 형성하기 위해서 필요한 공정수를 삭감할 수 있다.
또한 종래의 기술로서는, 포토리소그래피법에 의해서 제2 격벽 부재(14)를 형성하기 때문에, 그 공정상 제1 격벽 부재(13)를 형성한 후에 일단 드라이 에칭 장치의 외부로 지지 기판을 반출하고, 포토레지스트를 박리 세정하고, 또한 포토리소그래피법으로 제2 격벽 부재를 형성한 후, 플라즈마 처리에 의한 친액성 처리 및 발액성 처리를 행하기 위해 드라이 에칭 장치에 지지 기판을 반입할 필요가 있다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 제1 격벽 부재(13)를 형성한 후에, 제2 박막(24)의 표면부를 제거함으로써 제2 격벽 부재(14)를 형성하기 때문에, 상술한 바와 같이 제1 격벽 부재(13)를 에칭에 의해 형성한 후, 계속해서 드라이 에칭 장치 내에서 제2 박막(24)의 표면부를 제거하고, 제2 격벽 부재(14)를 형성할 수 있고, 또한 표면 처리도 계속해서 동일한 드라이 에칭 장치 내에서 행할 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 제1 격벽 부재(13)를 형성한 후에, 드라이 에칭 장치의 외부로 일단 지지 기판을 반출하고, 포토레지스트를 박리 세정하고, 포토리소그래피법으로 제2 격벽 부재를 형성하고, 또한 기판을 드라이 에칭 장치에 반입하는 작업이 불필요하게 되어, 종래 기술에 비해 작업 및 제조 공정을 간편화할 수 있다.
<유기 EL 소자의 구성>
상술한 바와 같이 유기 EL 소자는 다양한 층 구성을 취할 수 있지만, 이하에서는 유기 EL 소자의 층 구조, 각 층의 구성 및 각 층의 형성 방법에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 유기 EL 소자는, 양극 및 음극으로 이루어지는 한 쌍의 전극(제1 전극 및 제2 전극)과, 이 전극간에 설치되는 1개 또는 복수의 유기 EL층을 포함하여 구성된다. 1개 또는 복수의 유기 EL층으로서 적어도 1층의 발광층을 갖는다. 또한 유기 EL 소자는, 무기물과 유기물을 포함하는 층 및 무기층 등을 포함하고 있을 수도 있다. 유기층을 구성하는 유기물로서는 저분자 화합물일 수도, 고분자 화합물일 수도 있고, 또한 저분자 화합물과 고분자 화합물의 혼합물일 수도 있다. 유기층은, 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량이 103 내지 108인 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
음극과 발광층 사이에 형성되는 유기 EL층으로서는, 예를 들면 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 블록층 등을 들 수 있다. 음극과 발광층 사이에 전자 주입층과 전자 수송층의 양쪽의 층이 형성되는 경우, 음극에 가까운 층을 전자 주입층이라고 하고, 발광층에 가까운 층을 전자 수송층이라고 한다. 양극과 발광층 사이에 형성되는 유기 EL층으로서는, 예를 들면 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층 등을 들 수 있다. 정공 주입층과 정공 수송층의 양쪽의 층이 형성되는 경우, 양극에 가까운 층을 정공 주입층이라고 하고, 발광층에 가까운 층을 정공 수송층이라고 한다.
본 실시 형태에 이용되는 유기 EL 소자를 취할 수 있는 층 구성의 일례를 이하에 나타낸다.
a) 양극 / 발광층 / 음극
b) 양극 / 정공 주입층 / 발광층 / 음극
c) 양극 / 정공 주입층 / 발광층 / 전자 주입층 / 음극
d) 양극 / 정공 주입층 / 발광층 / 전자 수송층 / 음극
e) 양극 / 정공 주입층 / 발광층 / 전자 수송층 / 전자 주입층 / 음극
f) 양극 / 정공 수송층 / 발광층 / 음극
g) 양극 / 정공 수송층 / 발광층 / 전자 주입층 / 음극
h) 양극 / 정공 수송층 / 발광층 / 전자 수송층 / 음극
i) 양극 / 정공 수송층 / 발광층 / 전자 수송층 / 전자 주입층 / 음극
j) 양극 / 정공 주입층 / 정공 수송층 / 발광층 / 음극
k) 양극 / 정공 주입층 / 정공 수송층 / 발광층 / 전자 주입층 / 음극
l) 양극 / 정공 주입층 / 정공 수송층 / 발광층 / 전자 수송층 / 음극
m) 양극 / 정공 주입층 / 정공 수송층 / 발광층 / 전자 수송층 / 전자 주입층 / 음극
n) 양극 / 발광층 / 전자 주입층 / 음극
o) 양극 / 발광층 / 전자 수송층 / 음극
p) 양극 / 발광층 / 전자 수송층 / 전자 주입층 / 음극
(여기서, 기호「/」는 기호「/」를 사이에 둔 각 층이 인접하여 적층되어 있는 것을 나타냄. 이하 동일)
본 실시 형태에 이용되는 유기 EL 소자는 2층 이상의 발광층을 가질 수도 있다. 상기 a) 내지 p)의 층 구성 중 어느 1개에 있어서, 양극과 음극에 협지된 적층체를 「구조 단위 A」로 하면, 2층의 발광층을 갖는 유기 EL 소자의 구성으로서, 하기 q)에 나타내는 층 구성을 예로 들 수 있다. 또한 2개의 (구조 단위 A) 층 구성은 서로 동일하거나, 상이할 수도 있다.
q) 양극 / (구조 단위 A) / 전하 발생층 / (구조 단위 A) / 음극
또한 「(구조 단위 A) / 전하 발생층」을 「구조 단위 B」로 하면, 3층 이상의 발광층을 갖는 유기 EL 소자의 구성으로서, 하기 r)에 나타내는 층 구성을 예로 들 수 있다.
r) 양극 / (구조 단위 B) x / (구조 단위 A) / 음극
또한 기호「x」는 2 이상의 정수를 나타내고, (구조 단위 B) x는 구조 단위 B가 x단 적층된 적층체를 나타낸다. 또한 복수인 (구조 단위 B)의 층 구성은 동일하거나, 상이할 수도 있다.
여기서, 전하 발생층이란 전계를 인가함으로써 정공과 전자를 발생시키는 층이다. 전하 발생층으로서는, 예를 들면 산화바나듐, 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide:약칭 ITO), 산화몰리브덴 등을 포함하는 박막을 예로 들 수 있다.
유기 EL 소자는, 양극 및 음극으로 구성되는 한 쌍의 전극 중의 양극을 음극보다도 지지 기판 집합에 배치하여 지지 기판에 설치할 수도 있고, 또한 음극을 양극보다도 지지 기판 집합에 배치하여 지지 기판에 설치할 수도 있다. 예를 들면 상기 a) 내지 r)에 있어서, 우측으로부터 순서대로 각 층을 지지 기판 위에 적층하여 유기 EL 소자를 구성할 수도 있고, 또한 좌측으로부터 순서대로 각 층을 지지 기판 위에 적층하여 유기 EL 소자를 구성할 수도 있다.
적층하는 층의 순서, 층 수 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.
<양극>
발광층으로부터 발해지는 광이 양극을 통하여 소자 외부로 출사되는 구성의 유기 EL 소자의 경우, 양극에는 광 투과성을 나타내는 전극이 이용된다. 광 투과성을 나타내는 전극으로서는, 예를 들면 금속 산화물, 금속 황화물 및 금속 등의 박막을 사용할 수 있어, 전기 전도도 및 광 투과율이 높은 것이 바람직하게 이용된다. 구체적으로는 산화인듐, 산화아연, 산화주석, ITO, 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide:약칭 IZO), 금, 백금, 은 및 구리 등을 포함하는 박막이 이용되고, 이들 중에서도 ITO, IZO, 또는 산화주석을 포함하는 박막이 바람직하게 이용된다.
양극의 제작 방법으로서는, 예를 들면 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 도금법 등을 들 수 있다.
양극의 막 두께는, 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절히 설정되고, 예를 들면 10㎚ 내지 10㎛이고, 바람직하게는 20㎚ 내지 1㎛이고, 더욱 바람직하게는 50㎚ 내지 500㎚ 이다.
<음극>
음극의 재료로서는, 일함수가 작고, 발광층으로의 전자 주입이 용이하고, 전기 전도도가 높은 재료가 바람직하다. 또한 양극측으로부터 광을 취출하는 구성의 유기 EL 소자로서는, 발광층으로부터 발해지는 광을 음극으로 양극측에 반사하기 위해, 음극의 재료로서는 가시광에 대한 반사율이 높은 재료가 바람직하다. 음극에는, 예를 들면 알칼리금속, 알칼리토류금속, 전이금속 및 주기율표의 13족 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 흑연층간 화합물 등이 이용된다. 합금의 예로서는, 예를 들면 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. 또한 음극으로서는, 예를 들면 도전성 금속 산화물 및 도전성 유기물 등을 포함하는 투명 도전성 전극을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 도전성 금속 산화물로서, 예를 들면 산화인듐, 산화아연, 산화주석, ITO 및 IZO를 들 수 있다. 또한, 도전성 유기물로서, 예를 들면 폴리아닐린 또는 그의 유도체, 폴리티오펜 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다. 또한 음극은 2층 이상을 적층한 적층체로 구성되어 있을 수도 있다. 또한 전자 주입층이 음극으로서 이용되는 경우도 있다.
음극의 막 두께는 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절히 설정되고, 예를 들면 10㎚ 내지 10㎛이고, 바람직하게는 20㎚ 내지 1㎛이고, 더욱 바람직하게는 50㎚ 내지 500㎚이다.
음극의 제작 방법으로서는, 예를 들면 진공 증착법, 스퍼터링법, 또한 금속 박막을 열 압착하는 라미네이트법 등을 들 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층을 구성하는 정공 주입 재료로서는, 예를 들면 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화루테늄 및 산화알루미늄 등의 산화물; 페닐아민계 화합물; 스타버스트형 아민계 화합물; 프탈로시아닌계 화합물; 비정질 카본; 폴리아닐린; 및 폴리티오펜 유도체 등을 들 수 있다.
정공 주입층의 막 두께는 요구되는 특성 및 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절히 설정되고, 예를 들면 1㎚ 내지 1㎛이고, 바람직하게는 2㎚ 내지 500㎚이고, 더욱 바람직하게는 5㎚ 내지 200㎚이다.
<정공 수송층>
정공 수송층을 구성하는 정공 수송 재료로서는, 예를 들면 폴리비닐카르바졸 또는 그의 유도체, 폴리실란 또는 그의 유도체, 측쇄 또는 주쇄로 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.
정공 수송층의 막 두께는 요구되는 특성 및 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 설정되고, 예를 들면 1㎚ 내지 1㎛이고, 바람직하게는 2㎚ 내지 500㎚이고, 더욱 바람직하게는 5㎚ 내지 200㎚이다.
<발광층>
발광층은 통상 주로 형광 및/또는 인광을 발광하는 유기물, 또는 상기 유기물과 이것을 보조하는 도펀트로 형성된다. 도펀트는, 예를 들면 발광 효율의 향상이나, 발광 파장을 변화시키기 위해 가해진다. 또한 발광층을 구성하는 유기물은 저분자 화합물일 수도, 고분자 화합물일 수도 있고, 도포법에 의해서 발광층을 형성하는 경우에는, 발광층은 고분자 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 발광층을 구성하는 고분자 화합물의 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 예를 들면 103 내지 108 정도이다. 발광층을 구성하는 발광 재료로서는, 예를 들면 이하의 색소계 재료, 금속착체계 재료, 고분자계 재료, 도펀트 재료를 들 수 있다.
(색소계 재료)
색소계 재료로서는, 예를 들면 시클로펜타민 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, 옥사디아졸이량체, 피라졸린이량체, 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체 등을 들 수 있다.
(금속착체계 재료)
금속착체계 재료로서는, 예를 들면 Tb, Eu, Dy 등의 희토류 금속, 또는 Al, Zn, Be, Ir, Pt 등을 중심 금속에 갖고, 옥사디아졸, 티아디아졸, 페닐피리딘, 페닐벤조이미다졸, 퀴놀린 구조 등을 배위자에 갖는 금속착체를 들 수 있다. 상기 금속착체로서는, 예를 들면 이리듐착체, 백금착체 등의 삼중항 여기 상태로부터의 발광을 갖는 금속착체; 알루미늄퀴놀리놀착체; 벤조퀴놀리놀베릴륨착체; 벤조옥사졸릴아연착체; 벤조티아졸아연착체; 아조메틸아연착체; 포르피린아연착체; 페난트롤린유로퓸착체 등을 들 수 있다.
(고분자계 재료)
고분자계 재료로서는, 예를 들면 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리실란 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카르바졸 유도체, 상기 색소계 재료나 금속착체계 발광 재료를 고분자화한 것 등을 들 수 있다.
발광층의 두께는 통상 약 2㎚ 내지 200㎚이다.
<전자 수송층>
전자 수송층을 구성하는 전자 수송 재료로서는 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 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 금속착체, 폴리퀴놀린 또는 그의 유도체, 폴리퀴녹살린 또는 그의 유도체, 폴리플루오렌 또는 그의 유도체 등을 들 수 있다.
전자 수송층의 막 두께는 요구되는 특성이나 성막 공정의 간이성 등을 고려하여 적절히 설정되고, 예를 들면 1㎚ 내지 1㎛이고, 바람직하게는 2㎚ 내지 500㎚이고, 더욱 바람직하게는 5㎚ 내지 200㎚이다.
<전자 주입층>
전자 주입층을 구성하는 재료로서는, 발광층의 종류에 따라서 최적인 재료가 적절하게 선택된다. 전자 주입층을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속 중의 1종류 이상을 포함하는 합금, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속의 산화물, 할로겐화물, 탄산염, 또는 이들 물질의 혼합물 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 금속의 산화물, 할로겐화물 및 탄산염의 예로서는, 예를 들면 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 산화리튬, 불화리튬, 산화나트륨, 불화나트륨, 산화칼륨, 불화칼륨, 산화루비듐, 불화루비듐, 산화세슘, 불화세슘, 탄산리튬 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리토류 금속, 알칼리토류 금속의 산화물, 할로겐화물, 탄산염의 예로서는, 예를 들면 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 주입층의 막 두께로서는, 1㎚ 내지 1㎛ 정도가 바람직하다.
상술한 각 유기 EL층은, 예를 들면 상술한 도포법, 진공 증착법 및 라미네이팅법 등에 의해서 형성할 수 있다.
또한 도포법에서는, 각 유기 EL층으로 되는 유기 EL 재료를 포함하는 잉크를 도포 성막함으로써 유기 EL층을 형성한다. 유기 EL층을 형성할 때에 사용되는 잉크의 용매로는, 예를 들면 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 물 등이 이용된다.
11 : 지지 기판
12 : 격벽
13 : 제1 격벽 부재
14 : 제2 격벽 부재
15 : 유기 EL 소자
16 : 제1 전극
17 : 유기 EL층
18 : 제2 전극
19 : 영역(격벽의 개구부의 내측)
23 : 제1 박막
24 : 제2 박막
31 : 감광성 수지막(마스크)
32, 33 : 포토마스크

Claims (4)

  1. 지지 기판과, 상기 지지 기판 위에 설치되는 복수의 유기 전계 발광 소자를 구분하기 위한 격벽을 구비하고, 상기 격벽이 상기 지지 기판 위에 설치되는 제1 격벽 부재와 상기 제1 격벽 부재 위에 설치되는 제2 격벽 부재를 포함하는 발광 장치용 기판의 제조 방법으로서,
    상기 지지 기판 위에 상기 제1 격벽 부재 형성용의 제1 박막을 형성하는 공정과,
    상기 제1 박막 위에 감광성 수지를 포함하는 제2 격벽 부재 형성용의 제2 박막을 형성하는 공정과,
    포토리소그래피법에 의해, 상기 지지 기판의 두께 방향의 한쪽에서 보아, 상기 제2 박막 중에, 제1 격벽 부재가 형성되는 부위와 겹치는 부위를 제외하는 잔여의 부위를 제거하는 공정과,
    상기 제1 박막 중의, 상기 제2 박막으로 덮여진 부위를 제외하는 잔여의 부위를 에칭에 의해 제거하고, 제1 격벽 부재를 형성하는 공정과,
    상기 제2 박막의 표면부를 에칭에 의해서 제거하고, 제2 격벽 부재를 형성하는 공정을 구비하는 발광 장치용 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 박막의 표면부를 에칭하는 방법이 애싱(ashing)인 발광 장치용 기판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격벽 부재가 무기물을 포함하고,
    제2 격벽 부재를 형성하는 공정 후에, 불화물을 함유하는 분위기 중에서 플라즈마 처리를 행함으로써, 제2 격벽 부재의 표면에 발액성을 부여하는 공정을 더 포함하는 발광 장치용 기판의 제조 방법.
  4. 제1항에 기재된 발광 장치용 기판의 제조 방법에 의해서 제조된 발광 장치용 기판을 준비하는 공정과, 상기 발광 장치용 기판에 유기 EL 소자를 형성하는 공정을 포함하는 발광 장치의 제조 방법.
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