KR20140135174A - 유기 일렉트로루미네센스 디바이스 및 그 제조 방법 - Google Patents

유기 일렉트로루미네센스 디바이스 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20140135174A
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도판 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 유기 EL 디바이스의 제조 방법에 있어서, 도포 방식은 생산성이 우수하지만, 하층을 도포액이 용해된다고 하는 문제가 있어, 효율이나 안정성이 결여된다. 이를 해결하여 발광층을 도포 형성해도, 도포 시공면에 위치하는 정공 수송층을 용해시키지 않고, 고효율로 장수명화의 유기 EL 디바이스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 기판 상에 형성된 제1 전극과, 적어도 유기 발광층을 포함하는 발광 매체층과, 상기 발광 매체층을 사이에 두도록 상기 제1 전극과 대향해서 형성된 제2 전극을 적어도 구비하는 유기 EL 디바이스로서, 상기 발광 매체층 중에 적어도 유기 발광층과 상기 유기 발광층에 인접하는 정공 수송층을 갖고, 상기 정공 수송층에 적어도 저분자 정공 수송 재료와 중량 평균 분자량이 20만 이상 5000만 이하인 절연성 매트릭스 폴리머를 포함한다.

Description

유기 일렉트로루미네센스 디바이스 및 그 제조 방법{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 일렉트로루미네센스(이하, EL)를 이용한 유기 EL 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 EL 디바이스는, 2개의 대향하는 전극의 사이에 유기 발광 재료로 이루어지는 유기 발광층이 형성되어, 유기 발광층에 전류를 흘림으로써 발광시키는 것이다.
도 3에 일반적인 유기 일렉트로루미네센스 디스플레이 디바이스(300)의 모식 도를 도시했다. 하나의 픽셀(화소)(301)은, 3원색의 R(적색), G(녹색), B(청색) 각각의 서브 픽셀(302)로 이루어진다. 서브 픽셀(302)에는 각각의 발광색의 유기 EL 디바이스가 형성되어 있고, 액티브 구동의 경우에는 또한 박막 트랜지스터(이하, TFT라고도 칭함)가 형성되어 있다.
일반적으로, 디스플레이용의 기판으로서, 패터닝된 감광성 폴리이미드 등의 절연물이 서브 픽셀(302)을 구획하도록 격벽 형상으로 형성되어 있는 것을 사용한다. 그 때, 격벽 패턴은 양극으로서 성막되어 있는 투명 전극의 엣지부를 덮도록 형성되고, 격벽 패턴이 서브 픽셀(302) 영역을 규정하고 있다.
그리고, 투명 전극 및 격벽 패턴 상에 정공 주입층을 형성한다. 정공 캐리어를 주입하기 위한 정공 주입층을 성막하는 방법으로서, 드라이 성막과 웨트 성막법의 2종류가 있다. 웨트 성막법을 사용하는 경우 일반적으로 물에 분산된 폴리티오펜의 유도체 등이 사용된다. 정공 주입층 상에 정공 수송층을 형성하는 경우도 있다.
유기 발광층을 형성하는 방법도 마찬가지로 드라이 성막과 웨트 성막법의 2종류가 있지만, 균일한 성막이 용이한 드라이 성막인 진공 증착법을 사용하는 경우, 미세 패턴의 마스크를 사용해서 패터닝할 필요가 있어, 대형 기판이나 미세 패터닝이 매우 곤란하다.
그에 대해 고분자 재료 또는 저분자 재료를 용제에 용해시켜 도공액으로 하고, 이를 웨트 성막법에 의해 박막 형성하는 방법이 가능하다. 고분자 재료 또는 저분자 재료의 도포액을 사용해서 웨트 성막법에 의해 유기 발광층을 포함하는 발광 매체층을 형성하는 경우의 층 구성은, 양극측으로부터 정공 수송층, 유기 발광층과 적층하는 2층 구성이 일반적이다. 이때, 유기 발광층은 컬러 디바이스화하기 위해 적(R), 녹(G), 청(B)의 각각의 발광색을 갖는 유기 발광 재료를 용제 중에 용해 또는 안정적으로 분산시켜 이루어지는 유기 발광 잉크를 사용해서 구분 도포할 수 있다(특허문헌 1, 2).
유기층을 진공 증착에 의해 형성하는 경우, 상기와 같이 대면적, 고정밀이 어렵고, 또한 장치 비용이 높은 것에 대해, 웨트 성막법에서는 진공 설비를 사용하지 않으므로 장치 비용이 비교적 낮고, 마스크를 사용하지 않으므로 대면적화에 있어서도 장점이 있다.
웨트 성막법에 의한 패터닝 성막에는, 잉크젯법, 인쇄법, 노즐 프린트법에 의한 패턴 형성이 제안되어 있다. 잉크젯법은 잉크젯 노즐로부터 용제에 용해시킨 발광층 재료를 기판 상에 분출시키고, 기판 상에서 건조시킴으로써 원하는 패턴을 얻는 방법이다(특허문헌 3).
유기 EL 디바이스는 적층 구조로서 기능 분리함으로써 고효율, 장수명화가 도모되어 있지만, 웨트 성막법에서는 유기막의 적층화가 어렵다고 하는 과제가 있다. 유기막 상에 또한 별도의 유기막을 도포할 때에, 하층의 유기막이 용해되어 버리기 때문이다. 하층의 유기막이 용해되지 않는 용매를 선택하는 것이 하나의 방법이지만, 하층의 재료 및 그 위에 도포하는 유기 재료의 조합은 한정된 것으로 되고, 유기 재료의 선택 폭이 좁아져 버리기 때문에 디바이스 특성이 낮은 것으로 되어 버린다(특허문헌 4, 5).
또한, 하층에 가교성의 재료를 사용하고, 성막 후에 가교시킴으로써 불용화할 수도 있다. 이 경우, 반응성이 높은 가교기를 도입함으로써 디바이스 특성에의 악영향이 염려되고, 또한, 재료 합성이 어려워 고가로 되어 버린다.
이에 대해, 양용매와 빈용매로 이루어지는 혼합 용매를 사용한 습식법에 의해 형성함으로써 적층 구조로 하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 양용매가 하층을 용해시켜 버리고, 또한, 양용매 비율을 작게 함으로써 잉크의 용해도가 낮아지기 때문에 얇은 막 두께로만 형성할 수 있다고 하는 문제가 있었다(특허문헌 6).
또한, 도포 시에 성막면의 온도를 용매의 비점 이상으로 상승시킴으로써 하층의 용해를 방지하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 용매가 매우 빠르게 건조하기 위해 도포막에 불균일한 석출이 일어나기 쉽고, 또한 레벨링이 되지 않기 때문에 기판 내에서의 막 두께 분포가 커져 버린다고 하는 문제가 있었다(특허문헌 7).
[특허문헌]
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-93668호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2001-155858호 공보
[특허문헌 3] 일본 특허 공개 평10-12377호 공보
[특허문헌 4] 일본 특허 공개 제2002-299061호 공보
[특허문헌 5] 일본 특허 공개 제2002-319488호 공보
[특허문헌 6] 일본 특허 공개 제2005-259523호 공보
[특허문헌 7] 일본 특허 공개 제2006-172987호 공보
본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 유기 EL 디바이스의 제조 방법에 있어서, 도포 방식은 생산성이 우수하지만, 하층을 도포액이 용해된다고 하는 문제가 있어, 효율이나 안정성이 결여된다. 이를 해결하여 발광층을 도포 형성해도, 도포 시공면에 위치하는 정공 수송층을 용해시키지 않고, 고효율로 장수명화의 유기 EL 디바이스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제1 형태는, 기판 상에 형성된 제1 전극과, 적어도 유기 발광층을 포함하는 발광 매체층과, 상기 발광 매체층을 사이에 두도록 상기 제1 전극과 대향해서 형성된 제2 전극을 적어도 구비하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스로서,
상기 발광 매체층 중에 적어도 유기 발광층과 상기 유기 발광층에 인접하는 정공 수송층을 갖고, 상기 정공 수송층에 적어도 저분자 정공 수송 재료와 중량 평균 분자량이 20만 이상 5000만 이하인 절연성 매트릭스 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스이다.
또한, 본 발명의 제2 형태는, 발광 영역을 구획하도록 격벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스이다.
또한, 본 발명의 제3 형태는, 상기 절연성 매트릭스 폴리머의 중량 평균 분자량이 100만 이상 5000만 이하인 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1 또는 제2 형태 유기 일렉트로루미네센스 디바이스이다.
또한, 본 발명의 제4 형태는, 상기 유기 발광층에, 적어도 저분자 발광 재료와 중량 평균 분자량이 20만 이상 5000만 이하인 절연성 매트릭스 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1 내지 제3 중 어느 하나의 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스이다.
또한, 본 발명의 제5 형태는, 상기 유기 발광층에, 적어도 저분자 발광 재료와 중량 평균 분자량이 100만 이상 5000만 이하인 절연성 매트릭스 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제4 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스이다.
또한, 본 발명의 제6 형태는, 상기 정공 수송층과 상기 유기 발광층에 동일한 절연성 매트릭스 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1 내지 제5 중 어느 하나의 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스이다.
또한, 본 발명의 제7 형태는, 상기 정공 수송층 및 상기 유기 발광층을 도포법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1 내지 제6 중 어느 하나의 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법이다.
또한, 본 발명의 제8 형태는, 상기 유기 발광층을 도포하는 공정에 있어서 기판을 가열하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제7 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법이다.
또한, 본 발명의 제9 형태는, 기판을 가열하는 온도가 상기 유기 발광층을 형성하는 잉크의 용매의 비점 이하인 것을 특징으로 하는 본 발명의 제8 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법이다.
또한, 본 발명의 제10 형태는, 상기 유기 발광층을 도포하는 공정이 노즐 프린트법인 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1 내지 제9 형태 중 어느 하나의 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법이다.
또한, 본 발명의 제11 형태는, 상기 유기 발광층을 도포하는 공정이 볼록판 인쇄법인 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1 내지 제9 형태 중 어느 하나의 형태의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법이다.
본 발명의, 저분자 정공 수송 재료와 거대 분자량 절연성 고분자의 조합에 의해, EL 디바이스를 구성하는 정공 수송층 상에 발광층을 도포 형성해도, 정공 수송층이 범해지는 일 없이, 성능을 유지할 수 있으므로, 간편하고, 생산성이 높은 도포 방식을 사용할 수 있어, 고효율로, 장수명화의 유기 EL 디바이스를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 유기 EL 디바이스의 일 실시 형태예를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 사용할 수 있는 격벽을 갖는 TFT 기판의 일 실시 형태예를 도시한 개념도이다.
도 3은 일반적인 유기 EL 디바이스를 도시한 개념도이다.
이하 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을, 도면을 사용해서 상세하게 설명한다. 본 발명의 유기 EL 디바이스의 실시 형태의 일례를 도 1에 도시한다. 우선, a) 기판(100) 상에 제1 전극(101)을 형성한다. 다음에, b) 제1 전극(101) 상에 정공 주입층(102)을 형성한다. 다음에, c) 정공 주입층(102) 상에 정공 수송층(103)을 도포법에 의해 형성한다. 정공 수송층(103)에는 적어도 정공 수송 재료와 중량 평균 분자량이 20만 이상인 매트릭스 폴리머를 포함하고 있다. 다음에, d) 정공 수송층(103) 상에 유기 발광층(104)을 도포법에 의해 형성한다.
유기 EL 디바이스에 있어서, 정공 수송층(103), 유기 발광층(104), 전자 수송층(105) 등에 적용되는 유기 재료의 대부분은 용매에 대한 용해성이 비슷하다. 이로 인해, 예를 들어 정공 수송층(102)을 형성한 후에 유기 발광층(104)을 도포에 의해 형성할 때에 유기 발광층 재료의 잉크 용매에 대해 정공 수송층(103)이 용출되어 버린다. 이로 인해, 정공 수송층(103)이 용해되어, 막 감소되어 버린다고 하는 문제가 일어난다.
본 발명에서는, 정공 수송층(103)에 매트릭스 폴리머를 포함함으로써 정공 수송층(103)에 포함되는 유기 재료의 유동성을 저하시킴으로써, 정공 수송층(103) 상에 유기 발광층(104)을 도포했을 때의 정공 수송층(103)과 유기 발광층(104)의 혼합을 억제하고 있다. 용액 상태에서의 유동성을 충분히 저하시키기 위해 매트릭스 폴리머는 중량 평균 분자량이 20만 이상 5000만 이하인 것이 필수이다. 또한 매트릭스 폴리머의 중량 평균 분자량이 100만 이상이면 바람직하다. 매트릭스 폴리머를 정공 수송층(103)에 혼합함으로써 일반적으로 정공 이동도는 저하되지만, 매트릭스 폴리머의 중량 평균 분자량이 100만 이상이면, 매트릭스 폴리머의 혼합 비율이 낮아도 유동성 저하의 효과를 얻을 수 있으므로 이동도의 저하를 억제할 수 있다. 매트릭스 폴리머의 중량 평균 분자량이 5000만보다 크면 용매에 용해되지 않게 된다.
정공 수송층(103)에 포함하는 매트릭스 폴리머는 절연성인 것이 필수이다. 절연성과는 도전성도 전하 수송성도 없는 것이다. 매트릭스 폴리머가 도전성 또는 전하 수송성이면 캐리어가 저분자 정공 수송 재료뿐만 아니라 매트릭스 폴리머에도 주입되어 버려 특성 저하의 요인이 된다.
정공 수송층(103)에는 저분자 정공 수송 재료가 포함된다. 저분자 정공 수송 재료는 고분자 정공 수송 재료보다도 재료 설계의 자유도가 높아, 밴드 갭을 크게 하기 쉬우므로 여기자 블록성, 전자 블록성이 높아 디바이스 효율이 높아지고, 또한 내구성도 높다.
정공 수송층(103)에 포함하는 매트릭스 폴리머의 혼합비는 5％ 내지 70％가 바람직하고, 10％ 내지 50％가 보다 바람직하다. 혼합비가 지나치게 낮으면 유동성 저하의 효과를 충분히 얻을 수 없고, 혼합비가 지나치게 높으면 정공 수송층의 정공 수송능이 크게 저하되어 버리기 때문이다. 또한, 유기 발광층(104)에 적어도 저분자 발광 재료와 중량 평균 분자량이 20만 이상인 매트릭스 폴리머를 포함하는 것이 바람직하다. 매트릭스 폴리머를 포함함으로써 유기 발광층에 포함되는 재료의 유동성을 저하시키고, 정공 수송층(103) 상에 유기 발광층(104)을 도포했을 때의 정공 수송층(103)과 유기 발광층(104)의 혼합을 억제할 수 있다.
또한 매트릭스 폴리머의 중량 평균 분자량이 100만 이상이면 바람직하다. 매트릭스 폴리머를 유기 발광층에 혼합함으로써 일반적으로 정공 이동도, 전자 이동도는 저하되지만, 매트릭스 폴리머의 중량 평균 분자량이 100만 이상이면, 매트릭스 폴리머의 혼합 비율이 낮아도 유동성 저하의 효과를 얻을 수 있으므로 이동도의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 정공 수송층(103)과 유기 발광층(104)에 동일한 매트릭스 폴리머를 포함하는 것이 바람직하다. 정공 수송층(103)과 유기 발광층(104)에 동일한 매트릭스 폴리머를 포함함으로써 정공 수송층(103)과 유기 발광층(104)의 계면의 접합이 양호해져 캐리어 주입이 양호해진다.
유기 발광층(104)에 포함하는 매트릭스 폴리머의 혼합비는 5％ 내지 70％가 바람직하고, 10％ 내지 50％가 보다 바람직하다. 혼합비가 지나치게 낮으면 유동성 저하의 효과를 충분히 얻을 수 없고, 혼합비가 지나치게 높으면 유기 발광층의 전하 수송능이 크게 저하되고, 또한 발광 효율이 저하되어 버리기 때문이다. 또한, 유기 발광층(104)을 도포하는 공정에 있어서 기판을 가열하는 것이 바람직하다. 기판을 가열함으로써 용매의 건조를 촉진하고, 유기 발광층(104)을 도포했을 때의 정공 수송층(103)과 유기 발광층(104)의 혼합을 억제할 수 있다. 이때의 기판 가열 온도는, 유기 발광층(104)을 형성하는 잉크의 용매의 비점 이하인 것이 바람직하다. 비점 이상으로 가열하면, 용매가 매우 빠르게 건조하기 때문에 도포막에 불균일한 석출이 일어나기 쉽고, 또한 레벨링이 되지 않으므로 기판 내에서의 막 두께 분포가 커져 버리기 때문이다.
다음에, e) 유기 발광층(104) 상에 전자 수송층(105)을 예를 들어 진공 증착법에 의해 형성한다. 다음에, f) 전자 수송층(105) 상에 제2 전극(106)을 형성한다. 이상의 공정에서 유기 일렉트로루미네센스 디바이스가 형성된다.
유기 EL 디바이스는 발광 영역을 구획하도록 격벽이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 격벽을 형성함으로써 유기 발광층 도포 시의 기판면 방향의 용액의 유동을 억제할 수 있어, 보다 균일하게 유기 발광층(104)을 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서의 유기 EL 디바이스는 패시브 구동, 액티브 구동의 어느 쪽에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 디바이스(300) 및 조명 디바이스 등에 적용이 가능하다.
이하, 본 발명의 상세한 구성에 대해 설명한다.
<기판>
본 발명의 실시 형태에 사용되는 기판(200)으로서는, 유기 EL 디바이스를 담지할 수 있는 것이면 되지만, 액티브 매트릭스 방식의 경우에는 박막 트랜지스터를 형성한 TFT 기판을 사용한다. 도 2는 본 발명에 사용할 수 있는 격벽을 갖는 TFT 기판의 예이다. TFT와 유기 EL 표시 장치의 화소 전극(제1 전극)(207)이 설치되어 있고, 또한, TFT와 제1 전극(207)이 전기 접속하고 있다.
TFT나, 그 상방에 구성되는 액티브 매트릭스 구동형 유기 EL 디바이스는 지지체로 지지된다. 지지체로서는 기계적 강도, 절연성을 갖고 치수 안정성이 우수한 지지체이면 어떠한 재료도 사용할 수 있다.
예를 들어, 유리나 석영, 폴리프로필렌, 폴리에테르술폰, 폴리카르보네이트, 시클로올레핀 폴리머, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 플라스틱 필름이나 시트, 또는, 이들 플라스틱 필름이나 시트에 산화 규소, 산화 알루미늄 등의 금속 산화물이나, 불화 알루미늄, 불화 마그네슘 등의 금속 불화물, 질화 규소, 질화 알루미늄 등의 금속 질화물, 산질화 규소 등의 금속 산질화물, 아크릴 수지나 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지 등의 고분자 수지막을 단층 혹은 적층시킨 투광성 기재나, 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속박, 시트, 판이나, 상기 플라스틱 필름이나 시트에 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스 등의 금속막을 적층시킨 비투광성 기재 등을 사용할 수 있다.
광 취출을 어느 쪽의 면으로부터 행할지에 따라서 지지체의 투광성을 선택하면 된다. 이들 재료로 이루어지는 지지체는, 유기 EL에서 디바이스 장치 내에의 수분의 침입을 피하기 위해, 무기막을 형성하거나, 불소 수지를 도포하거나 하여, 방습 처리나 소수성 처리를 실시하고 있는 것이 바람직하다. 특히, 유기 발광층에의 수분의 침입을 피하기 위해, 지지체에 있어서의 함수율 및 가스 투과 계수를 작게 하는 것이 바람직하다.
지지체 상에 설치하는 박막 트랜지스터는, 공지의 박막 트랜지스터를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 주로, 소스/드레인 영역 및 채널 영역이 형성되는 활성층(201), 게이트 절연막(202) 및 게이트 전극(205)으로 구성되는 박막 트랜지스터를 예로 들 수 있다. 박막 트랜지스터의 구조로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 스태거형, 역 스태거형, 톱 게이트형, 코플레너형 등을 들 수 있다.
활성층(201)은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 미결정 실리콘, 셀렌화 카드뮴 등의 무기 반도체 재료, ZnO, IGZO 등의 금속 산화물 반도체 재료, 또는 티오펜 올리고머, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 등의 유기 반도체 재료에 의해 형성할 수 있다.
이들 활성층은, 예를 들어,
아몰퍼스 실리콘을 플라즈마 CVD법에 의해 적층하고,
이온 도핑하는 방법;SiH4 가스를 사용해서 LPCVD법에 의해 아몰퍼스 실리콘을 형성하고, 고상 성장법에 의해 아몰퍼스 실리콘을 결정화하여 폴리실리콘을 얻은 후,
이온 주입법에 의해 이온 도핑하는 방법;Si2H6 가스를 사용해서 LPCVD법에 의해, 또한, SiH4 가스를 사용해서 PECVD법에 의해 아몰퍼스 실리콘을 형성하고, 엑시머 레이저 등의 레이저에 의해 어닐하고, 아몰퍼스 실리콘을 결정화하여 폴리실리콘을 얻은 후,
이온 주입법에 의해 이온 도핑하는 방법(저온 프로세스);감압 CVD법 또는 LPCVD법에 의해 폴리실리콘을 적층하고, 1000℃ 이상으로 열 산화해서 게이트 절연막을 형성하고, 그 위에 n+ 폴리실리콘의 게이트 전극을 형성하고, 그 후, 이온 주입법에 의해 이온 도핑하는 방법(고온 프로세스) 등을 들 수 있다.
게이트 절연막(202)으로서는, 통상, 게이트 절연막으로서 사용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 PECVD법, LPCVD법 등에 의해 형성된 SiO2나, 폴리실리콘막을 열 산화해서 얻어지는 SiO2 등을 사용할 수 있다.
게이트 전극(205)으로서는, 통상, 게이트 전극으로서 사용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 알루미늄, 구리 등의 금속, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐 등의 고융점 금속, 폴리실리콘, 고융점 금속의 실리사이드, 폴리사이드 등을 들 수 있다.
박막 트랜지스터는, 싱글 게이트 구조, 더블 게이트 구조, 게이트 전극이 3개 이상의 멀티 게이트 구조이어도 좋다. 또한, LDD(Lightly Doped Drain) 구조, 오프셋 구조를 가져도 된다. 또한, 1개의 화소 중에 2개 이상의 박막 트랜지스터가 배치되어 있어도 좋다.
본 발명의 표시 디바이스는 박막 트랜지스터가 유기 EL 디바이스의 스위칭 디바이스로서 기능하도록 접속되어 있을 필요가 있고, 트랜지스터의 드레인 전극(204)과 유기 EL 표시 장치의 화소 전극이 전기적으로 접속되어 있다.
<화소 전극>
기판 상에 화소 전극(제1 전극)(207)을 성막하고, 필요에 따라서 패터닝을 행한다. 화소 전극의 재료로서는, ITO(인듐 주석 복합 산화물)나 인듐 아연 복합 산화물, 아연 알루미늄 복합 산화물 등의 금속 복합 산화물이나, 금, 백금 등의 금속 재료나, 이들 금속 산화물이나 금속 재료의 미립자를 에폭시 수지나 아크릴 수지 등에 분산한 미립자 분산막을, 단층 혹은 적층한 것을 모두 사용할 수 있다.
화소 전극(207)을 양극으로 하는 경우에는 ITO 등 일함수가 높은 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 하방으로부터 광을 취출하는, 소위 보텀 에미션 구조의 경우는 투광성이 있는 재료를 선택할 필요가 있다. 화소 전극의 형성 방법으로서는, 재료에 따라서, 저항 가열 증착법, 전자 빔 증착법, 반응성 증착법, 이온 플레이팅법, 스퍼터링법 등의 건식 성막법이나, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법 등의 습식 성막법 등을 사용할 수 있다. 화소 전극의 패터닝 방법으로서는, 재료나 성막 방법에 따라서, 마스크 증착법, 포토리소그래피법, 웨트 에칭법, 드라이 에칭법 등의 기존의 패터닝법을 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 포토리소그래피법이 바람직하다.
<격벽>
격벽(208)은 화소에 대응한 발광 영역을 구획하도록 형성한다. 도포법에 의해 유기층을 형성할 때에 유기 재료를 용해시킨 용액을 넣기 위한 개구를 형성하기 위해 격벽은 형성된다.
격벽(208)의 형성 방법으로서는, 기체 상에 무기막을 균일하게 형성하고, 레지스트로 마스킹한 후, 드라이 에칭을 행하는 방법이나, 기체 상에 감광성 수지를 적층하고, 포트리소법에 의해 소정의 패턴으로 하는 방법을 들 수 있다. 격벽이 바람직한 높이는 0.1㎛ 내지 10.0㎛이며, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 내지 4.0㎛ 정도이다. 지나치게 높으면 대향 전극의 형성 및 밀봉을 방해하고, 지나치게 낮으면 발광 매체층 형성 시에 인접하는 화소와 혼색되어 버리기 때문이다. 격벽으로서는, 감광성 수지가 적절하게 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포지티브형 레지스트, 네가티브형 레지스트 중 어느 쪽이어도 좋고, 구체적으로는 폴리이미드계, 아크릴 수지계, 노볼락 수지계의 감광성 수지를 들 수 있다. 필요에 따라서 발수제를 첨가하거나, 플라즈마나 UV를 조사해서 형성 후에 잉크에 대한 발액성을 부여할 수도 있다.
<유기 EL 디바이스>
유기 EL 디바이스의 일례로서, 제1 전극(101) 상에, 발광 매체층으로서 정공 주입층(102), 정공 수송층(103), 유기 발광층(104), 전자 수송층(105)이 순차 형성되고, 또한 제2 전극(106)이 형성된 구성을 들 수 있다. 전극간에 끼워진 이들 층은 일부 생략하는 것도 가능하고, 또한 정공 블록층 등의 층을 추가하는 것도 가능하고, 공지의 것으로부터 적절히 선택된다.
<정공 주입층>
정공 주입층(102)은 제1 전극으로부터 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 정공 주입층(102)의 물성값으로서는, 화소 전극(207)의 일함수와 동등 이상의 일함수를 갖는 것이 바람직하다. 이것은 화소 전극으로부터 효율적으로 정공 주입을 행하기 때문이다. 화소 전극(207)의 재료에 따라 다르지만 4.5eV 이상 6.5eV 이하를 사용할 수 있고, 화소 전극이 ITO나 IZO인 경우, 5.0eV 이상 6.0eV 이하가 적절하게 사용하는 것이 가능하다. 정공 주입층의 비저항에 관해서는, 막 두께 30㎚ 이상의 상태에서, 1×103 내지 2×106Ωㆍm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5×103 내지 1×106Ωㆍm이다. 또한, 보텀 에미션 구조에서는 화소 전극측으로부터 방출광을 취출하기 위해, 광투과성이 낮으면 취출 효율이 저하되어 버리므로, 가시광 파장 영역의 전체 평균적으로 75％ 이상이 바람직하고, 85％ 이상이면 적절하게 사용하는 것이 가능하다.
정공 주입층(102)을 구성하는 재료로서는, 예를 들어 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리비닐카르바졸, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)와 폴리스티렌술폰산의 혼합물 등의 고분자 재료를 사용할 수 있다. 이 밖에도, 도전율이 10-2S/㎝ 이상 10-6S/㎝ 이하인 도전성 고분자를 바람직하게 사용할 수 있다. 고분자 재료는 습식법에 의한 성막 공정에 사용 가능하다. 이로 인해, 정공 주입층을 형성할 때에 고분자 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 고분자 재료는 물 또는 용제에 의해 분산 혹은 용해되어, 분산액 또는 용액으로서 사용된다.
또한, 정공 수송 재료(103)로서 무기 재료를 사용하는 경우, Cu2O, Cr2O3, Mn2O3, FeOX(X 내지 0.1), NiO, CoO, Bi2O3, SnO2, ThO2, Nb2O5, Pr2O3, Ag2O, MoO2, ZnO, TiO2, V2O5, Nb2O5, Ta2O5, MoO3, WO3, MnO2 등을 사용할 수 있다.
정공 주입층(102)을 형성하는 방법으로서는, 화소 전극(207) 상의 표시 영역 전체면에 슬릿 코트법, 스핀 코트법, 다이 코트법, 디핑법, 블레이드 코트법, 또는 스프레이법 등의 간편한 방법에 의해 일괄 형성할 수도 있지만, 볼록판 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법 등의 습식 성막법 등 기존의 성막법을 사용할 수도 있다.
정공 주입층(102)을 형성할 때에는, 상기 정공 수송 재료가 물, 유기 용제, 혹은 이들 혼합 용제에 용해된 잉크(액체 재료)가 사용된다. 유기 용제로서는, 톨루엔, 크실렌, 아니솔, 메시틸렌, 테트랄린, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등을 사용할 수 있다. 또한, 잉크에는, 계면 활성제, 산화 방지제, 점도 조정제, 자외선 흡수제 등을 첨가해도 좋다.
정공 주입층(102)이 무기 재료인 경우에는 저항 가열 증착법, 전자 빔 증착법, 반응성 증착법, 이온 플레이팅법, 스퍼터링법 등의 드라이 프로세스를 사용해서 형성할 수 있다.
<정공 수송층>
상기 정공 수송층(103)은 유기 발광층(104)과 정공 주입층(102) 사이에 적층함으로써, 디바이스의 발광 수명을 향상시키는 기능을 갖는다.
정공 수송층(103)의 재료로서는, 저분자 정공 수송 재료가 적절하게 사용할 수 있고, 예를 들어, 방향족 아민, (트리페닐아민)타이머 유도체(TPD), (α-나프틸디페닐아민)타이머(α-NPD), [(트리페닐아민)타이머]스피로 타이머(Spiro-TAD), 화학식 1에 나타내는 TPTE, 화학식 2에 나타내는 TPT1 등의 트릴아릴아민류, 4, 4', 4"-트리스[3-메틸페닐(페닐)아미노]트리페닐아민(m-MTDATA), 4, 4', 4"-트리스[1-나프틸(페닐)아미노]트리페닐아민(1-TNATA) 등의 스타버스트아민류 및 5, 5'-α-비스-{4-[비스(4-메틸페닐)아미노]페닐}-2, 2', 5', 2'-α터티오펜(BMA-3T) 등의 올리고티오펜류 등을 들 수 있지만 본 발명에서는 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00001
Figure pct00002
정공 수송층(103)에는, 중량 평균 분자량이 20만 이상 5000만 이하인 매트릭스 폴리머를 포함한다. 매트릭스 폴리머로서는, 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에테르술폰, 시클로올레핀 폴리머, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 적절하게 사용할 수 있다.
이 유기 재료는, 용매에 용해 또는 안정적으로 분산시켜 유기 정공 수송층(103)의 잉크가 된다. 유기 정공 수송층 재료를 용해 또는 분산시키는 용매로서는, 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 아니솔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 단독 또는 이 혼합 용매를 예로 들 수 있다. 그 중에서도 톨루엔, 크실렌, 아니솔 등의 방향족 유기 용매가 유기 정공 수송층 재료의 용해성의 면으로부터 적합하다. 또한, 유기 정공 수송층 잉크에는 필요에 따라서, 계면 활성제, 산화 방지제, 점도 조정제, 자외선 흡수제 등이 첨가되어도 좋다.
이들 정공 수송층 재료로서는, 정공 주입층(103)보다도 일함수가 동등 이상의 재료를 선택하는 것이 바람직하고, 또한 유기 발광층(104)보다도 일함수가 동등 이하인 것이 보다 바람직하다. 이것은 정공 주입층(103)으로부터 유기 발광층(104)에의 캐리어 주입 시에 불필요한 주입 장벽을 형성하지 않기 때문이다. 또한 유기 발광층(104)으로부터 발광에 기여할 수 없었던 전하를 가두는 효과를 얻기 위해, 밴드 갭이 3.0eV 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.5eV 이상이면 적절하게 사용할 수 있다.
정공 수송층(103)의 형성법으로서는, 화소 전극(207) 상의 표시 영역 전체면에 슬릿 코트법, 스핀 코트법, 다이 코트법, 디핑법, 블레이드 코트법, 또는 스프레이법 등의 간편한 방법에 의해 일괄 형성할 수도 있지만, 볼록판 인쇄법, 잉크젯법, 노즐 프린트법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법 등의 습식 성막법 등 기존의 성막법을 사용할 수도 있다.
<유기 발광층>
정공 수송층 형성 후, 유기 발광층(104)을 형성한다. 유기 발광층(104)은 전류를 통과시킴으로써 발광하는 층이며, 유기 발광층(104)으로부터 방출되는 표시 광이 단색인 경우, 정공 수송층(103)을 피복하도록 형성하지만, 다색의 표시광을 얻기 위해서는 필요에 따라서 패터닝을 행함으로써 적절하게 사용할 수 있다.
유기 발광층(104)을 형성하는 유기 발광 재료는, 예를 들어 9, 10-디아릴안트라센 유도체, 피렌, 코로넨, 루브렌, 1, 1, 4, 4-테트라페닐부타디엔, 트리스(8-퀴놀레이트)알루미늄 착체, 트리스(4-메틸-8-퀴놀레이트)알루미늄 착체, 비스(8-퀴놀레이트)아연 착체, 트리스(4-메틸-5-트리플루오로메틸-8-퀴놀레이트)알루미늄 착체, 트리스(4-메틸-5-시아노-8-퀴놀레이트)알루미늄 착체, 비스(2-메틸-5-트리플루오로메틸-8-퀴놀리놀레이트)[4-(4-시아노페닐)페놀레이트]알루미늄 착체, 비스(2-메틸-5-시아노-8-퀴놀리놀레이트)[4-(4-시아노페닐)페놀레이트]알루미늄 착체, 트리스(8-퀴놀리놀레이트)스칸듐 착체, 비스[8-(파라-토실)아미노퀴놀린]아연 착체 및 카드뮴 착체, 1, 2, 3, 4-테트라페닐시클로펜타디엔, 쿠마린계, 페릴렌계, 피란계, 안트론계, 포르피린계, 퀴나크리돈계, N, N'-디알킬 치환 퀴나크리돈계, 나프탈이미드계, N, N'-디아릴 치환 피롤로피롤계, 이리듐 착체계 등의 저분자계 발광 재료를 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 폴리아릴렌계, 폴리알릴렌비닐렌계나 폴리플루오렌계의 고분자 재료를 들 수 있다.
유기 발광층(104)에는 매트릭스 폴리머를 포함할 수 있다. 매트릭스 폴리머로서는, 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에테르술폰, 시클로올레핀 폴리머, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 적절하게 사용할 수 있다.
이들 유기 발광 재료는 용매에 용해 또는 안정적으로 분산시켜 유기 발광 잉크가 된다. 유기 발광 재료를 용해 또는 분산시키는 용매로서는, 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 아니솔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 단독 또는 이들 혼합 용매를 들 수 있다. 그 중에서도 톨루엔, 크실렌, 아니솔 등의 방향족 유기 용매가 유기 발광 재료의 용해성의 면으로부터 적합하다. 또한, 유기 발광 잉크에는 필요에 따라서, 계면 활성제, 산화 방지제, 점도 조정제, 자외선 흡수제 등이 첨가되어도 좋다.
유기 발광층(104)의 형성법으로서는, 웨트 성막법이 바람직하고, 패터닝 성막에는 잉크젯법, 노즐 프린트법, 볼록판 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법 등의 웨트 성막법 등 기존의 성막법을 사용할 수 있다. 특히, 노즐 프린트법, 또는 볼록판 인쇄법이 바람직하다.
또한, 단색의 유기 EL 디바이스나 조명 디바이스 등에서 유기 발광층(104)의 패터닝 성막이 필요 없는 경우는, 화소 전극(207) 상의 표시 영역 전체면에 슬릿 코트법, 스핀 코트법, 다이 코트법, 디핑법, 블레이드 코트법, 또는 스프레이법 등이 간편한 방법에 의해 일괄 형성할 수 있다.
<전자 주입층>
유기 발광층을 형성한 후, 정공 블록층이나 전자 주입층 등을 형성할 수 있다. 정공 블록층 및 전자 주입층에 사용하는 재료로서는, 일반적으로 전자 수송 재료로서 사용되어 있는 것이면 되고, 트리아졸계, 옥사졸계, 옥사디아졸계, 실롤계, 붕소계 등의 저분자계 재료, 불화 리튬이나 산화 리튬 등의 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속의 염이나 산화물 등을 사용해서 진공 증착법에 의한 성막이 가능하다.
또한, 이들 전자 수송 재료 또는 이들 전자 수송 재료를 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐카르바졸 등의 고분자 중에 혼합한 것을 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 물 등의 단독 또는 혼합 용매에 용해 또는 분산시켜 전자 주입 도포액으로 하고, 인쇄법에 의해 성막할 수 있다.
<대향 전극>
다음에, 대향 전극(제2 전극)(106)을 형성한다. 대향 전극을 음극으로 하는 경우에는, 유기 발광층에의 전자 주입 효율이 높은, 일함수가 낮은 물질을 사용한다. 구체적으로는 Mg, Al, Yb 등의 금속 단체를 사용하거나, 발광 매체층과 접하는 계면에 Li나 산화 Li, LiF 등의 화합물을 1㎚ 정도 사이를 두고, 안정성ㆍ도전성이 높은 Al이나 Cu를 적층해서 사용해도 좋다. 또는 전자 주입 효율과 안정성을 양립시키기 위해, 일함수가 낮은 Li, Mg, Ca, Sr, La, Ce, Er, Eu, Sc, Y, Yb 등의 금속 1종 이상과, 안정된 Ag, Al, Cu 등의 금속 원소의 합금계를 사용해도 좋다. 구체적으로는 MgAg, AlLi, CuLi 등의 합금을 사용할 수 있다.
대향 전극(106)의 형성 방법은, 재료에 따라서, 저항 가열 증착법, 전자 빔 증착법, 반응성 증착법, 이온 플레이팅법, 스퍼터링법을 사용할 수 있다.
<밀봉>
유기 EL 표시 장치로서는 전극간에 발광 재료를 끼우고, 전류를 흘림으로써 발광시키는 것이 가능하지만, 유기 발광 재료는 대기 중의 수분이나 산소에 의해 용이하게 열화되어 버리므로 통상은 외부와 차단하기 위한 밀봉을 한다.
<캔 밀봉>
밀봉은 예를 들어 밀봉 캔을 기판 상에 접착해도 좋다. 밀봉 캔으로서는, 가스의 투과성이 낮은 것일 필요가 있고, 그 재질은, 유리, 혹은 스테인리스 등의 금속 등을 사용할 수 있다. 접착제로서는, UV 경화성의 접착제가 바람직하다.
<패시베이션층>
유기 EL 디바이스를 외부로부터의 산소나 수분으로부터 보호하기 위해, 대향 전극 상에 패시베이션층을 형성해도 좋다. 패시베이션층으로서는, 산화 규소, 산화 알루미늄 등의 금속 산화물, 불화 알루미늄, 불화 마그네슘 등의 금속 불화물, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 탄소 등의 금속 질화물, 산질화 규소 등의 금속 산질화물, 탄화 규소 등의 금속 탄화물, 필요에 따라서, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지 등의 고분자 수지막과의 적층막을 사용해도 좋지만, 특히, 배리어성과 투명성의 면으로부터, 산화 규소, 산질화 규소, 질화 규소를 사용하는 것이 바람직하고, 나아가서는, 막 밀도를 가변한 적층막이나 구배막을 사용함으로써, 단차 피복성과 배리어성을 양립하는 막이 된다.
패시베이션층의 형성 방법으로서는, 재료에 따라서, 저항 가열 증착법, 전자 빔 증착법, 반응성 증착법, 이온 플레이팅법, 스퍼터링법, CVD법을 사용할 수 있지만, 특히, 배리어성이나 단차 피복성의 면, 나아가서는 성막 조건에 의해 막 밀도나 막 조성을 용이하게 가변할 수 있기 때문에, CVD법을 사용하는 것이 바람직하다. CVD법으로서는, 열 CVD법, 플라즈마 CVD법, 촉매 CVD법, VUV-CVD법 등을 사용할 수 있다. 또한, CVD법에 있어서의 반응 가스로서는, 모노실란이나, 헥사메틸디실라잔(HMDS)이나 테트라에톡시실란 등의 유기 실리콘 화합물에, N2, O2, NH3, H2, N2O 등의 가스를 필요에 따라서 첨가해도 좋고, 필요에 따라서, 실란 등의 가스 유량이나, 플라즈마 전력을 바꿈으로써 막 밀도를 변화시켜도 좋고, 사용하는 반응성 가스에 의해 막 중에 수소나 탄소가 함유시킬 수도 있다.
패시베이션층의 막 두께로서는, 5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
<밀봉체>
밀봉을 위해, 밀봉재 상에 수지층을 형성하여 이를 접합할 수도 있다.
밀봉재로서는, 수분이나 산소의 투과성이 낮은 기재일 필요가 있다. 또한, 재료의 일례로서, 알루미나, 질화 규소, 질화 붕소 등의 세라믹스, 무알칼리 유리, 알칼리 유리 등의 유리, 석영, 내습성 필름 등을 들 수 있다. 내습성 필름의 예로서, 플라스틱 기재의 양면에 SiOX를 CVD법에 의해 형성한 필름이나, 투과성이 작은 필름과 흡수성이 있는 필름 또는 흡수제를 도포한 중합체 필름 등이 있고, 내습성 필름의 수증기 투과율은, 10-6g/㎡/day 이하인 것이 바람직하다.
수지층의 재료의 일례로서, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어지는 광경화형 접착성 수지, 열경화형 접착성 수지, 2액 경화형 접착성 수지나, 에틸렌에틸아크릴레이트(EEA) 폴리머 등의 아크릴계 수지, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 등의 비닐계 수지, 폴리아미드, 합성 고무 등의 열가소성 수지나, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌의 산변성물 등의 열가소성 접착성 수지를 들 수 있다.
수지층을 밀봉재 상에 형성하는 방법의 일례로서, 용제 용액법, 압출 라미법, 용융ㆍ핫 멜트법, 캘린더법, 노즐 도포법, 스크린 인쇄법, 진공 라미네이트법, 열 롤 라미네이트법 등을 들 수 있다. 필요에 따라서 흡습성이나 흡산소성을 갖는 재료를 함유시킬 수도 있다. 밀봉재 상에 형성하는 수지층의 두께는, 밀봉하는 유기 EL 표시 장치의 크기나 형상에 의해 임의로 결정되지만, 5 내지 500㎛ 정도가 바람직하다. 또한, 여기서는 밀봉재 상에 수지층으로서 형성했지만 직접 유기 EL 디바이스측에 형성할 수도 있다.
마지막으로, 유기 EL 표시 장치와 밀봉체의 접합을 밀봉실에서 행한다. 밀봉체를, 밀봉재와 수지층의 2층 구조로 하고, 수지층에 열가소성 수지를 사용한 경우는, 가열한 롤로 압착만 행하는 것이 바람직하다. 열경화형 접착 수지를 사용한 경우는, 가열한 롤로 압착한 후, 또한 경화 온도로 가열 경화를 행하는 것이 바람직하다. 광경화성 접착 수지를 사용한 경우는, 롤로 압착한 후, 또한 광을 조사함으로써 경화를 행할 수 있다.
<제1 실시예>
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
기판(100)으로서 두께가 0.7㎜, 1변이 40㎜ 사방의 유리를 사용했다. 이 상에 제1 전극(양극)(101)으로서 ITO를 막 두께 150㎚로 스퍼터링에 의해 형성하고, 라인 형상으로 패터닝했다. 다음에 ITO 라인 상에 2㎜×2㎜의 개구를 갖는 형상으로 격벽 패턴을 형성했다.
다음에 정공 주입층(102)으로서 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)와 폴리스티렌술폰산의 혼합물을 스핀 코트법에 의해 60㎚의 막 두께로 형성했다.
다음에, 정공 수송층(103)을 형성했다. 정공 수송 재료인 화학식 2로 나타내는 TPT1을 중량 평균 분자량(20)만의 폴리스티렌과 7:3의 비율로 혼합해서 톨루엔에 용해시킨 잉크를 사용하고 스핀 코트법에 의해 도포했다. 용매를 건조시킨 후의 막 두께는 20㎚이었다.
다음에, 유기 발광층을 형성했다. 호스트재로서 2, 2', 2"­(1, 3, 5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(TPBi), 도프재로서 트리스(2-(p-톨릴)피리딘)이리듐III(Ir(mppy)3)을 94:6의 비율로 혼합해서 톨루엔에 용해시킨 잉크를 사용하고 블레이드 코트법에 의해 도포했다. 도포 시에 기판을 70℃로 가열했다. 용매를 건조시킨 후의 막 두께는 60㎚이었다.
다음에, 전자 수송층(105)으로서, TPBi를 진공 증착법에 의해 20㎚의 막 두께로 형성했다. 다음에, 제2 전극(음극)(106)으로서 진공 증착법에 의해 LiF를 0.5㎚ 성막하고, 그 후 알루미늄막을 150㎚ 성막했다. ITO 라인 상의 격벽 패턴의 개구 부분에 성막되는 라인 형상의 메탈 마스크를 사용하고, 이 메탈 마스크를 ITO 라인과 직교하도록 설치하여 성막했다. 이렇게 하여 격벽 패턴의 개구 부분에는 유기 EL 발광 영역이 형성되었다.
그 후, 이들 유기 EL 구성체를, 외부의 산소나 수분으로부터 보호하기 위해, 유리 캡과 접착제를 사용해서 밀폐 밀봉했다. 이렇게 하여 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어졌다. 최대 발광 효율은 32cd/A이었다.
<제2 실시예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 50만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어지고, 최대 발광 효율은 33cd/A이었다.
<제3 실시예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 100만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어지고, 최대 발광 효율은 39cd/A이었다.
<제4 실시예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 200만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어지고, 최대 발광 효율은 41cd/A이었다.
<제5 실시예>
유기 발광층의 형성에, 호스트재로서 2, 2', 2"-(1, 3, 5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(TPBi), 도프재로서 트리스(2-(p-톨릴)피리딘)이리듐III(Ir(mppy)3)과, 중량 평균 분자량이 100만인 폴리스티렌을 75.2:4.8:20의 비율로 혼합해서 톨루엔에 용해시킨 잉크를 사용한 것 이외는, 제3 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어졌다. 최대 발광 효율은 45cd/A이었다.
<제6 실시예>
유기 발광층을 도포할 때에 기판을 가열하지 않았던 것 이외는, 제3 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어졌다. 최대 발광 효율은 29cd/A이었다.
<제7 실시예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 700만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어지고, 최대 발광 효율은 41cd/A이었다.
<제8 실시예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 2000만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어지고, 최대 발광 효율은 38cd/A이었다.
<제9 실시예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 3000만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어지고, 최대 발광 효율은 39cd/A이었다.
<제1 비교예>
정공 수송층으로서 정공 수송 재료인 TPT1을 톨루엔에 용해시킨 잉크를 사용해서 도포한 것 이외는 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어졌지만, 최대 발광 효율은 17cd/A로 낮은 것이었다.
<제2 비교예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 1만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어졌지만, 최대 발광 효율은 17cd/A로 낮은 것이었다.
<제3 비교예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 10만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어졌지만, 최대 발광 효율은 22cd/A로 낮은 것이었다.
<제4 비교예>
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 15만인 폴리스티렌을 사용하고, 다른 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어졌지만, 최대 발광 효율은 22cd/A로 낮은 것이었다.
<제5 비교예>
유기 발광층을 도포할 때에 기판을, 유기 발광층을 형성하는 잉크에 사용되고 있는 용매인 톨루엔의 비점, 110 ℃보다 높은 130℃로 가열한 것 이외는, 제3 실시예와 마찬가지로 하여 유기 EL 디바이스를 제작했다. 얻어진 유기 EL 디바이스를 구동한 결과, 녹색 발광이 얻어졌다. 최대 발광 효율은 25cd/A이었다. 발광은 불균일했다. 유기 발광층이 불균일한 막으로 되었기 때문이라고 생각된다.
각각의 최대 발광 효율을 표 1에 나타냈다.
Figure pct00003
정공 수송층에 중량 평균 분자량이 20만 이상인 폴리스티렌을 사용한 것은 32cd/A 이상의 발광 효율이 얻어지고, 또한 그 중량 평균 분자량을 상승시켜 가면 발광 효율이 높아졌다.
100 : 기판
101 : 화소 전극(제1 전극)
102 : 정공 주입층
103 : 정공 수송층
104 : 유기 발광층
105 : 전자 수송층
106 : 대향 전극(제2 전극)
200 : 기판
201 : 활성층
202 : 게이트 절연막
203 : 소스 전극
204 : 드레인 전극
205 : 게이트 전극
206 : 절연막
207 : 화소 전극(제1 전극)
208 : 격벽
209 : 주사선
300 : 유기 EL 디스플레이 디바이스
301 : 픽셀
302 : 서브 픽셀

Claims (11)

  1. 기판 상에 형성된 제1 전극과, 적어도 유기 발광층을 포함하는 발광 매체층과, 상기 발광 매체층을 사이에 두도록 상기 제1 전극과 대향해서 형성된 제2 전극을 적어도 구비하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스로서,
    상기 발광 매체층 중에 적어도 유기 발광층과 상기 유기 발광층에 인접하는 정공 수송층을 갖고, 상기 정공 수송층에 적어도 저분자 정공 수송 재료와 중량 평균 분자량이 20만 이상 5000만 이하인 절연성 매트릭스 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    발광 영역을 구획하도록 격벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연성 매트릭스 폴리머의 중량 평균 분자량이 100만 이상 5000만 이하인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 발광층에, 적어도 저분자 발광 재료와 중량 평균 분자량이 20만 이상 5000만 이하인 절연성 매트릭스 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기 발광층에, 적어도 저분자 발광 재료와 중량 평균 분자량이 100만 이상 5000만 이하인 절연성 매트릭스 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정공 수송층과 상기 유기 발광층에 동일한 절연성 매트릭스 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스.
  7. 상기 정공 수송층 및 상기 유기 발광층을 도포법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기 발광층을 도포하는 공정에 있어서 기판을 가열하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    기판을 가열하는 온도가 상기 유기 발광층을 형성하는 잉크의 용매의 비점 이하인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 발광층을 도포하는 공정이 노즐 프린트법인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 발광층을 도포하는 공정이 볼록판 인쇄법인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 제조 방법.
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