KR20200005529A - 유기 el 디바이스용 기판, 유기 el 디바이스 및 유기 el 디바이스용 기판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
투광판과, 고굴절률층(4)과, 투명 도전층(5)을 두께 방향으로 이 순서로 구비한 유기 EL 디바이스용 기판(1)으로서, 투명 도전층(5)을 적어도 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)으로 분리하는 오목형상 홈부(6)를 가짐과 아울러, 투명 도전층(5)의 두께를 t1(㎛), 오목형상 홈부(6)의 최소 폭을 w1(㎛), 투명 도전층(5)의 고굴절률층(4)과는 반대측의 표면(5a)을 기준으로 한 오목형상 홈부(6)의 최대 깊이를 d1(㎛)이라고 했을 경우에, t1≤d1 또한 d1/{(w1)0.5}＜0.1인 관계가 성립한다.
Description
본 발명은 유기 EL 디바이스용 기판 및 이것을 사용한 유기 EL 디바이스, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 디스플레이나 조명 등의 각종 디바이스에 있어서, 박형화나 저소비 전력화를 도모할 목적으로 유기 EL(일렉트로루미네선스) 소자를 사용한 유기 EL 디바이스의 이용이 주목받고 있다. 그러나 유기 EL 소자는 특히, 조명용 광원으로서 사용하기 위해서는 휘도가 불충분한 경우가 많아 추가적인 광 인출 효율의 개선이 필요로 되어 있는 것이 실정이다.
그래서, 예를 들면 특허문헌 1에는 광 인출 효율을 향상시키기 위해서 유기 EL 소자로부터의 광을 산란시키는 기능을 갖는 유기 EL 디바이스용 기판을 사용하는 것이 개시되어 있다. 상세하게는 동 문헌에 개시된 유기 EL 디바이스용 기판은 투명 도전막이 형성되는 측의 표면에 유기 EL 소자로부터의 광을 산란하기 위한 요철면이 형성된 유리판을 구비한다. 단, 이대로는 요철면에 투명 도전막을 직접 형성하기 어렵다는 문제가 있다. 그 때문에 동 문헌에 개시된 유기 EL 디바이스용 기판은 유리판의 요철면 위에 유리 소성막으로 이루어지는 고굴절률층을 추가로 구비하고, 투명 도전막이 형성되는 면을 고굴절률층에 의해 평탄화하고 있다. 또한, 고굴절률층은 투명 도전막과의 계면에 있어서의 광의 반사를 저감하고, 광 인출 효율을 높이는 역할도 하고 있다.
유기 EL 디바이스용 기판의 투명 도전막은 유기 EL 디바이스의 전극(예를 들면, 양극)으로서 이용된다. 그 때문에 투명 도전막에는 디바이스 형상이나 구조에 따라 오목형상 홈부가 형성되어 소망의 전극형상에 대응하도록 투명 도전막이 분할된다. 오목형상 홈부의 표면에는 유기 EL 디바이스를 제조하는 과정에서 유기 EL 소자층이 형성되고, 오목형상 홈부를 통해 인접하는 투명 도전막으로 이루어지는 전극 간의 절연이 유지되도록 되어 있다.
그러나 이렇게 제조된 유기 EL 디바이스이어도 오목형상 홈부에 있어서 큰 누설 전류가 발생하여 유기 EL 디바이스의 발광 특성이 손상된다는 문제가 있다.
본 발명은 누설 전류의 발생을 저감할 수 있는 유기 EL 디바이스용 기판 및 유기 EL 디바이스를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 예의 연구의 결과, 누설 전류의 원인이 오목형상 홈부의 형상에 있는 것을 지견하는 것에 이르렀다. 상세하게는 유기 EL 디바이스용 기판을 사용하여 유기 EL 디바이스를 제조하는 과정에 있어서, 유기 EL 소자층 등의 절연층을 증착 등에 의해 형성한다. 이때, 오목형상 홈부의 최소 폭에 대하여 그 깊이가 지나치게 크면, 오목형상 홈부의 표면 전체에 유기 EL 소자층 등의 절연층을 형성하는 것이 어렵다. 그 때문에, 예를 들면 오목형상 홈부의 측벽부에 절연층이 형성되지 않고 투명 도전층이 노출한 노출부가 형성되어 누설 전류의 발생 원인이 될 수 있다. 그래서 이러한 지견에 의거하여 오목형상 홈부의 최소 폭과 최대 깊이의 치수 관계의 적정화를 도모함으로써 본 발명을 상도(想到)하는 것에 이르렀다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명에 의한 유기 EL 디바이스용 기판은 투광판과, 고굴절률층과, 투명 도전층을 두께 방향으로 이 순서로 구비한 유기 EL 디바이스용 기판으로서, 투명 도전층을 적어도 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 오목형상 홈부를 가짐과 아울러, 투명 도전층의 두께를 t1(㎛), 오목형상 홈부의 최소 폭을 w1(㎛), 투명 도전층의 고굴절률층과는 반대측의 표면을 기준으로 한 오목형상 홈부의 최대 깊이를 d1(㎛)이라고 했을 경우에, t1≤d1 또한 d1/{(w1)0.5}＜0.1인 관계가 성립하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, t1≤d1이므로, 오목형상 홈부의 최대 깊이가 투명 도전층의 두께 이상의 크기가 되고, 오목형상 홈부에 의해 투명 도전층을 제1 영역과 제2 영역으로 확실하게 분리할 수 있다. 한편, d1/{(w1)0.5}＜0.1이면, 오목형상 홈부의 최소 폭에 대하여 그 최대 깊이가 적정한 것이 되는 것이 여러 가지의 실험으로부터도 판명되어 있다. 따라서 이러한 치수 관계를 갖는 유기 EL 디바이스용 기판을 사용하여 유기 EL 디바이스를 제조하면, 오목형상 홈부의 표면 전체에 유기 EL 소자층 등의 절연층을 형성할 수 있으므로 누설 전류의 발생을 저감할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 오목형상 홈부의 최소 폭이 10㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 오목형상 홈부의 최소 폭이 충분히 넓어지므로, 유기 EL 디바이스용 기판을 사용하여 유기 EL 디바이스를 제조했을 때에 오목형상 홈부의 표면 전체에 유기 EL 소자층 등의 절연층을 형성하기 쉬워진다.
상기 구성에 있어서, 오목형상 홈부의 측벽부에 있어서의 투명 도전층의 표면측의 단부는 투명 도전층의 표면보다도 융기한 융기부를 갖고, 오목형상 홈부의 길이 방향을 따른 치수가 40㎛, 오목형상 홈부의 폭 방향을 따른 치수가 10㎛인 직사각형상 영역을 측벽부의 단부를 포함하도록 형성했을 경우에, 직사각형상 영역 내에서 투명 도전층의 표면을 기준으로 한 융기부의 높이가 10㎚ 이상이 되는 부분의 평면으로부터 본 면적이 직사각형상 영역의 면적의 10% 이하인 것이 바람직하다. 즉, 높이 10㎚ 이상의 융기부가 다수 존재하면 융기부에 의해 투명 도전층의 형상이 복잡화되어 누설 전류의 발생 원인이 될 수 있다. 그 때문에 누설 전류의 발생을 보다 확실하게 방지하는 관점으로부터는 상기 구성에 규정하는 바와 같이 높이 10㎚ 이상의 융기부의 평면으로부터 본 면적(수평 투영 면적)을 직사각형상 영역(40㎛×10㎛)의 면적의 10% 이하까지 작게 하는 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명에 의한 유기 EL 디바이스는 상기 유기 EL 디바이스용 기판과, 유기 EL 디바이스용 기판의 투명 도전층측에 형성된 유기 EL 소자층을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 상기 유기 EL용 디바이스용 기판에서 설명한 마찬가지의 작용 효과를 향수할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명에 의한 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법은 투광판과, 고굴절률층과, 투명 도전층을 두께 방향으로 이 순서로 구비한 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법으로서, 투명 도전층의 일부를 레이저 가공에 의해 제거하고, 투명 도전층을 적어도 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 오목형상 홈부를 형성하는 레이저 가공 공정을 구비하고, 레이저 가공 공정에 있어서 투명 도전층의 두께를 t1(㎛), 오목형상 홈부의 최소 폭을 w1(㎛), 투명 도전층의 고굴절률층과는 반대측의 표면을 기준으로 한 오목형상 홈부의 최대 깊이를 d1(㎛)이라고 했을 경우에, t1≤d1 또한 d1/{(w1)0.5}＜0.1인 관계가 성립하도록 오목형상 홈부를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 상기 유기 EL용 디바이스용 기판에서 설명한 대응하는 구성과 마찬가지의 작용 효과를 향수할 수 있다. 또한, 웨트 에칭이 아니라 레이저 가공으로 오목형상 홈부가 형성되므로, 고굴절률층으로서 내수성이나 내약품성이 뒤떨어지는 재질을 선택해도 고굴절률층으로의 대미지를 작게 할 수 있다. 즉, 예를 들면 고굴절률층의 재료로서 비스무트계, 납계, 란탄계 등의 유리 조성물을 문제없이 선택할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 레이저 가공 공정에 있어서, 오목형상 홈부의 최소 폭이 10㎛ 이상이 되도록 오목형상 홈부를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 있어서, 레이저 가공 공정 후에 투명 도전층의 표면을 연마하는 연마 공정을 구비하고, 연마 공정 후에 오목형상 홈부의 측벽부에 있어서의 투명 도전층의 표면측의 단부는 투명 도전층의 표면보다도 융기한 융기부를 갖고 있으며, 오목형상 홈부의 길이 방향을 따른 치수가 40㎛, 오목형상 홈부의 폭 방향을 따른 치수가 10㎛인 직사각형상 영역을 측벽부의 단부를 포함하도록 형성했을 경우에, 직사각형상 영역 내에서 투명 도전층의 표면을 기준으로 한 융기부의 높이가 10㎚ 이상이 되는 부분의 평면으로부터 본 면적이 직사각형상 영역의 면적의 10% 이하가 되도록 투명 도전층의 표면을 연마하는 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명에 의한 유기 EL 디바이스의 제조 방법은 상기 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법에 의해 유기 EL 디바이스용 기판을 얻는 공정과, 유기 EL 디바이스용 기판의 투명 도전층측에 유기 EL 소자층을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면 상기 유기 EL용 디바이스용 기판 및 상기 유기 EL용 디바이스용 기판의 제조 방법에서 설명한 마찬가지의 작용 효과를 향수할 수 있다.
(발명의 효과)
이상과 같은 본 발명에 의하면, 누설 전류의 발생을 저감할 수 있는 유기 EL 디바이스용 기판 및 유기 EL 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은 유기 EL 디바이스용 기판의 단면도이다.
도 2는 유기 EL 디바이스용 기판의 오목형상 홈부 주변의 확대 단면도이다.
도 3은 유기 EL 디바이스용 기판의 오목형상 홈부 주변의 원자간력 현미경도이다.
도 4는 유기 EL 디바이스의 단면도이다.
도 5a는 실시예의 유기 EL 디바이스용 기판의 오목형상 홈부 주변의 주사형 전자현미경 사진이다.
도 5b는 실시예의 유기 EL 디바이스용 기판의 오목형상 홈부 내의 주사형 전자현미경 사진이다.
도 6은 유기 EL 디바이스용 기판의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 유기 EL 디바이스용 기판의 오목형상 홈부 주변의 확대 단면도이다.
도 3은 유기 EL 디바이스용 기판의 오목형상 홈부 주변의 원자간력 현미경도이다.
도 4는 유기 EL 디바이스의 단면도이다.
도 5a는 실시예의 유기 EL 디바이스용 기판의 오목형상 홈부 주변의 주사형 전자현미경 사진이다.
도 5b는 실시예의 유기 EL 디바이스용 기판의 오목형상 홈부 내의 주사형 전자현미경 사진이다.
도 6은 유기 EL 디바이스용 기판의 변형예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 디바이스용 기판(1)은 투광판(2)과, 요철층(3)과, 고굴절률층(4)과, 투명 도전층(5)을 두께 방향으로 이 순서로 구비한다. 투광판(2), 요철층(3), 고굴절률층(4) 및 투명 도전층(5) 각각은 광 투과성을 갖는다.
투광판(2)은 유리나 수지 등으로 형성된다. 투광판(2)을 형성하는 유리로서는 소다라임 유리, 붕규산염 유리, 무알칼리 유리, 석영 유리 등을 들 수 있다. 투광판(2)을 형성하는 수지로서는 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있다.
요철층(3)은 요철 형상을 이루는 유리 소성층으로 이루어진다. 요철층(3)의 굴절률(nd)은 투광판(2)의 굴절률(nd)과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 이때, 요철층(3)의 굴절률(nd)은 투광판(2)의 굴절률(nd)에 대하여 ±0.1의 범위 내인 것이 바람직하다. 여기에서 굴절률(nd)은 파장 588㎚에 있어서의 굴절률을 나타낸다. 또한, 요철층(3) 대신에 투광판(2)의 표면 자체를 요철면으로 형성해도 좋다. 요철면을 형성하는 방법으로서는 샌드 블라스트법, 프레스 성형법, 롤 성형법 등의 기계적 처리법, 졸겔 스프레이법, 에칭법, 대기압 플라즈마 처리법 등의 화학적 처리법을 들 수 있다. 또한, 요철층(3)이나 요철면 등의 요철 형상 대신, 또는 이것과 병용해서 고굴절률층(4)의 기재 중에 고굴절률층(4)의 기재와는 상이한 굴절률의 물질을 분산시켜도 좋다. 분산 물질은 고굴절률층(4)의 기재의 굴절률보다 작은 굴절률의 물질인 것이 바람직하다. 분산 물질로서는 공기, 산소, 질소, 이산화탄소 등의 기체(기포), 티타니아, 지르코니아, 실리카 등의 세라믹스 입자나 유리(비정질 유리 또는 결정화 유리) 입자 등의 무기 입자를 들 수 있다.
고굴절률층(4)은 투광판(2)의 굴절률보다도 큰 굴절률을 갖는다. 고굴절률층의 굴절률(nd)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 1.8~2.1이다. 고굴절률층(4)은 유리(비정질 유리 또는 결정화 유리), 수지, 세라믹스 등으로 형성된다. 고굴절률층(4)은 유리 소성층인 것이 바람직하다. 유리 소성층을 형성하는 유리로서는 소다라임 유리, 붕규산염 유리, 알루미노규산염 유리, 인산염 유리, 비스무트계 유리, 납계 유리, 란탄계 유리 등의 무기 유리를 들 수 있다. 그 중에서도 비스무트계 유리는 비납계 유리로 굴절률이 높고, 저온에서 소성할 수 있으므로, 특히 바람직하다. 단, 비스무트계 유리는 비유전율이 높으므로, 고굴절률층(4)의 표층부에 있어서의 전하 밀도가 높아지기 쉬워 후술하는 오목형상 홈부(6)로부터의 누설 전류가 커지기 쉽다. 따라서 비스무트계 유리를 포함하는 고굴절률층(4)을 갖는 유기 EL 소자용 기판에 있어서는 누설 전류의 발생을 저감할 수 있는 본 발명의 유용성은 특히 현저하다. 또한, 고굴절률층(4)의 비유전율은 9~23인 것이 바람직하고, 10~22인 것이 보다 바람직하다.
투명 도전층(5)으로서는 산화인듐주석(ITO), 알루미늄아연산화물(AZO), 인듐아연산화물(IZO) 등을 들 수 있다.
요철층(3)의 형성에 사용하는 유리 분말로서, 예를 들면 질량%로 SiO2: 30%, B2O3: 40%, ZnO: 10%, Al2O3: 5%, K2O: 15%를 함유하는 유리 분말을 사용할 수 있다. 또한, 요철층(3)의 요철 형상은 프릿 페이스트를 소성할 때의 열처리 조건에 추가하여 유리 분말의 입경에도 의존한다. 유리 분말의 바람직한 분말 입도(D50)는 0.3~15㎛, 보다 바람직하게는 1.0~10㎛, 더 바람직하게는 1.5~8㎛의 범위이다.
고굴절률층(4)의 형성에 사용하는 유리 분말로서, 예를 들면 질량%로 Bi2O3: 70%, SiO2: 5%, ZnO:10%, B2O3: 10%, Al2O3: 5%를 함유하고, 비유전율이 17인 비스무트계 유리 분말을 사용할 수 있다. 고굴절률층(4)의 표면에 투광성 전극 등을 형성할 경우, 고굴절률층(4)의 표면은 평활한 것이 바람직하다. 평활한 표면을 얻기 위해서는 프릿 페이스트를 소성할 때의 열처리 조건에 추가하여 유리 분말의 입도를 적절하게 설정하는 것이 바람직하다. 유리 분말의 분말 입도(D50)는 바람직하게는 0.1~20㎛, 보다 바람직하게는 0.2~15㎛, 더 바람직하게는 0.3~10㎛이다.
투명 도전층(5)에는 투명 도전층(5)을 적어도 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)으로 분리하는 오목형상 홈부(6)가 형성되어 있다. 이 오목형상 홈부(6)는 다음과 같은 특징을 갖는다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 투명 도전층(5)의 두께를 t1, 오목형상 홈부(6)의 최소 폭을 w1, 투명 도전층(5)의 고굴절률층(4)과는 반대측의 표면(5a)을 기준으로 한 오목형상 홈부(6)의 최대 깊이를 d1이라고 했을 경우에,
t1≤d1…… (1)
d1/{(w1)0.5}＜0.1…… (2)
인 관계가 성립한다. 단, 상기 (2)식에 있어서, d1 및 w1에는 ㎛ 환산한 값을 사용한다.
상기 (1)식에 의해 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)이 완전히 분리되어 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)이 투명 도전층(5)에 의해 직접 도통하는 일이 없다. 상기 (1)식은 t1＜d1인 것이 바람직하다. 이 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이 오목형상 홈부(6)의 저벽부(6a)에 있어서, 고굴절률층(4)이 노출된다.
또한, 상기 (2)식에 의해 오목형상 홈부(6)의 최소 폭(w1)에 대하여 그 최대 깊이(d1)가 적정한 것이 된다. 따라서 이러한 치수 관계를 갖는 유기 EL 디바이스용 기판(1)을 사용해서 유기 EL 디바이스를 제조했을 때에 오목형상 홈부(6)의 표면 전체에 유기 EL 소자층 등의 절연층을 형성할 수 있으므로, 누설 전류의 발생을 문제없는 레벨까지 저감할 수 있다. 상기 (2)식에 있어서, d1/{(w1)0. 5}은 바람직하게는 0.08 이하, 보다 바람직하게는 0.06 이하, 더 바람직하게는 0.04 이하이다.
오목형상 홈부(6)의 최대 깊이(d1)는 바람직하게는 1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.8㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다.
오목형상 홈부(6)의 최소 폭(w1)은 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 15㎛ 이상, 더 바람직하게는 20㎛ 이상이다. 여기에서 오목형상 홈부(6)의 최소 폭(w1)은 저벽부(6a)에 대응하는 위치의 폭인 것이 바람직하다. 또한, 오목형상 홈부(6)의 홈폭이 저벽부(6a)로부터 투명 도전층(5)의 표면(5a)측으로 이행함에 따라 확대되도록 홈폭 방향에서 대향하는 오목형상 홈부(6)의 한 쌍의 측벽부(6b)가 외측으로 경사져 있는 것이 바람직하다.
오목형상 홈부(6)의 측벽부(6b)에 있어서의 투명 도전층(5)의 표면(5a)측의 단부(6b1)는 투명 도전층(5)의 표면(5a)보다도 융기한 융기부(7)를 갖는다. 융기부(7)는 다음과 같은 특징을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 오목형상 홈부(6)의 길이 방향(X)을 따른 치수가 40㎛, 오목형상 홈부(6)의 폭 방향(Y)을 따른 치수가 10㎛인 직사각형상 영역(S)을 측벽부(6b)의 단부(6b1)를 포함하도록 형성했을 경우에, 직사각형상 영역(S) 내에서 투명 도전층(5)의 표면(5a)을 기준으로 한 융기부(7)의 높이(h)(도 2를 참조)가 10㎚ 이상이 되는 부분의 평면으로부터 본 면적(이하, 간단히 융기부 면적이라고도 함)이 직사각형상 영역(S)의 면적의 10% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이하인 것이 보다 바람직하고, 2% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 직사각형상 영역(S)의 평면 방향(X 방향 및 Y 방향)에 있어서의 위치는 측벽부(6b)의 단부(6b1)를 영역 내에 포함하는 조건을 만족시키면 임의이다.
유기 EL 디바이스용 기판(1)은 다음의 관계식을 만족하는 것이어도 좋다.
d1/t1＜4…… (3)
도 4에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 디바이스(11)는 도 1의 유기 EL 디바이스용 기판(1) 위에 추가로 유기 EL 소자층(12)과, 음극(13)을 구비하는 것이다. 유기 EL 소자층(12) 및 음극(13)은 투명 도전층(5)측에 형성된다. 투명 도전층(5)은 양극으로서 기능한다. 음극(13)은 알루미늄 등의 금속층으로 형성되며, 본 실시형태에서는 광 반사성을 갖는다. 유기 EL 소자층(12)은 발광층을 구비하고 있으며, 발광층과 투명 도전층(5) 사이에는 홀 주입층, 홀 수송층 등이 필요에 따라 형성된다. 또한, 발광층과 음극(13) 사이에는 전자 수송층, 전자 주입층 등이 필요에 따라 형성된다.
투명 도전층(5)의 오목형상 홈부(6)의 비형성 영역에 있어서의 유기 EL 소자층(12)의 두께를 t2라고 했을 경우, 오목형상 홈부(6)의 최대 깊이(d1)와의 사이에,
d1/t2≤3…… (4)
인 관계가 성립하는 것이 바람직하다.
오목형상 홈부(6)의 최대 깊이(d1)는 유기 EL 소자층(12)의 두께(t2)의 2.5배 이하인 것이 보다 바람직하고, 2배 이하인 것이 더욱 바람직하다.
유기 EL 소자층(12)에서 발광한 광은 투명 도전층(5) 및 투광판(2)을 통과하고, 투광판(2)측으로부터 외부로 인출된다. 이때, 음극(13)에서 반사된 광도 투광판(2)측으로부터 외부로 인출된다.
이상과 같이 구성된 유기 EL 디바이스(11)는 광 인출 효율이 높고, 또한 발광 특성에 악영향을 주는 누설 전류도 매우 작기 때문에, 예를 들면 조명으로서 적합하게 사용할 수 있다.
이어서, 이상과 같이 구성된 유기 EL 디바이스의 제조 방법을 설명한다. 또한, 유기 EL 디바이스의 제조 방법에 있어서, 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법도 함께 설명한다.
유기 EL 디바이스의 제조 방법은 투광판(2) 위에 요철층(3)을 형성하는 요철층 형성 공정과, 요철층(3) 위에 고굴절률층(4)을 형성하는 고굴절률층 형성 공정과, 고굴절률층(4) 위에 투명 도전층(5)을 형성하는 투명 도전층 형성 공정과, 투명 도전층(5) 위에 유기 EL 소자층(12)을 형성하는 유기 EL 소자층 형성 공정과, 유기 EL 소자층(12) 위에 음극(13)을 형성하는 음극 형성 공정을 구비한다. 이 중, 요철층 형성 공정으로부터 투명 도전층 형성 공정까지가 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법에 관한 공정이다. 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 공정은, 예를 들면 유리 메이커에서 행해지고, 유기 EL 디바이스의 제조 공정에 포함되는 나머지 공정은, 예를 들면 유기 EL 디바이스 메이커에서 행해진다.
요철층 형성 공정에서는 유리 분말을 포함하는 프릿 페이스트를 투광판(2)의 표면에 도포 또는 인쇄한 후, 프릿 페이스트를 소성한다(제1 열처리). 이것에 의해 투광판(2) 위에 유리 소성층으로 이루어지는 요철층(3)을 형성한다. 여기에서 제1 열처리의 열처리 온도는 투광판(2)의 내열 온도보다도 낮게 할 필요가 있고, 바람직하게는 투광판(2)의 연화점(예를 들면, 730℃)보다도 낮고, 보다 바람직하게는 투광판(2)의 연화점보다도 50~200℃ 정도 낮다.
고굴절률층 형성 공정에서는 유리 분말을 포함하는 프릿 페이스트를 요철층(3)(또는 요철층(3) 및 투광판(2)) 위에 도포 또는 인쇄한 후, 프릿 페이스트를 소성한다(제2 열처리). 이것에 의해 요철층(3) 위에 유리 소성층으로 이루어지는 고굴절률층(4)을 형성한다. 여기에서 제2 열처리의 열처리 온도는 제1 열처리의 열처리 온도보다도 저온인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 제1 열처리에 의해 형성된 요철층(3)은 제2 열처리 중에도 그 형태를 유지한다.
투명 도전층 형성 공정에서는 우선, 스퍼터링, 증착, CVD 등의 공지의 방법에 의해 고굴절률층(4) 위에 투명 도전층(5)을 형성한다. 그 후, 소정의 패터닝 형상에 따라 투명 도전층(5)의 일부를 레이저 가공에 의해 제거한다(레이저 가공 공정). 이것에 의해 투명 도전층(5)에 오목형상 홈부(6)를 형성하여 적어도 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)으로 분리한다. 레이저 가공에는, 예를 들면 펄스 레이저가 사용된다.
레이저 가공 공정에서는 상기 식(1) 및 (2)의 관계가 성립하도록 오목형상 홈부(6)를 형성한다. 이때, 예를 들면 레이저 파워나 조사 스폿 지름을 조정함으로써 오목형상 홈부(6)의 최소 폭(w1) 및/또는 최대 깊이(d1)가 조정된다.
이 레이저 가공 공정 후, 오목형상 홈부(6)의 측벽부(6b)에 있어서의 투명 도전층(5)의 표면(5a)측의 단부(6b1)에는 레이저 가공 시의 열의 영향을 받아 투명 도전층(5)의 표면(5a)보다도 융기한 융기부(7)가 형성되는 경우가 있다. 그 때문에 본 실시형태의 투명 도전층 형성 공정에서는 레이저 가공 공정 후에 투명 도전층(5)의 표면(5a)을 연마한다. 이 연마 공정은, 예를 들면 버프 연마에 의해 행한다. 이것에 의해 융기부 면적이 직사각형상 영역(S)의 면적의 10% 이하가 되도록 한다. 또한, 융기부(7)는 레이저 가공에 의해 형성된 것에 한정되지 않는다.
유기 EL 소자층 형성 공정에서는 증착에 의해 투명 도전층(5) 위에 유기 EL 소자층(12)을 형성한다. 유기 EL 소자층(12)은 오목형상 홈부(6) 내에도 형성하고, 유기 EL 소자층(12)에 의해 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2) 사이의 절연을 유지한다. 이때, 상기 식(3)의 관계가 성립하도록 유기 EL 소자층(12)을 형성하는 것이 바람직하다.
음극 형성 공정에서는 스퍼터링, 증착, CVD 등의 공지의 방법에 의해 유기 EL 소자층(12) 위에 음극(13)을 형성한다.
실시예
우선, 본 발명의 실시예에 의한 유기 EL 디바이스의 제조 조건을 설명한다.
투광판으로서 두께 0.7㎜의 소다라임 유리 기판을 준비했다. 이 유리 기판의 표면에 스크린 인쇄기를 사용하여 요철층 형성용 프릿 페이스트를 약 25㎛의 두께로 도포하고, 130℃에서 건조 후, 전기로를 사용하여 600℃에서 제1 열처리를 행했다. 제1 열처리에 의해 요철층 형성용 프릿 페이스트 중의 유리 분말의 유리 입자끼리가 서로 융착하여 유리 기판의 표면에 요철층이 형성된다.
유리 기판 및 요철층의 각각의 위에 다이 코터를 사용하여 고굴절률층 형성용 프릿 페이스트를 두께 약 80㎛로 도포하고, 130℃에서 건조 후, 전기로를 사용하여 580℃에서 제2 열처리를 행했다. 제2 열처리의 열처리 온도는 제1 열처리의 열처리 온도보다도 저온이므로, 제1 열처리에 의해 형성된 요철층은 제2 열처리 중에도 그 형태를 유지한다. 제2 열처리에 의해 고굴절률층 형성용 프릿 페이스트 중의 유리 분말의 유리 입자끼리가 서로 융착함과 아울러, 평면 방향으로 유동해서 평탄하며 평활한 표면을 갖는 고굴절률층이 형성된다.
스퍼터링 장치에 의해 고굴절률층 위에 두께 120㎚의 ITO막으로 이루어지는 투명 도전층을 형성했다. 그 후, 파장 1550㎚의 펄스 레이저 장치(Raydiance제 R-100)에 의해 투명 도전층에 레이저 가공을 행하여 투명 도전층에 오목형상 홈부를 형성했다. 이때, 레이저 파워나 조사 스폿 지름을 조정함으로써 오목형상 홈부의 깊이나 폭의 제어를 행했다.
상기 레이저 가공 후, 투명 도전막의 표면을 버프 연마에 의해 연마하여 유기 EL 디바이스용 기판을 제조했다.
또한, 상기 유기 EL 디바이스용 기판 위에 홀 주입층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층으로 이루어지는 두께 150㎚의 유기층과, 두께 80㎚의 알루미늄 전극(음극)을 진공 증착에 의해 형성하여 유기 EL 디바이스를 제조했다.
한편, 비교예에 의한 유기 EL 디바이스는 상기 실시예에 의한 유기 EL 디바이스의 제조 공정에 있어서, 실시예와는 상이한 레이저 조사 조건에 의해 오목형상 홈부의 깊이나 폭을 변경함으로써 제조했다. 또한, 레이저 조사 조건 이외의 제조 조건은 실시예와 마찬가지로 한다.
그리고 실시예 1~9 및 비교예 1~4 각각에 대해서 누설 전류를 평가했다. 누설 전류의 평가는 실시예 1~9 및 비교예 1~4 각각에 대해서 2㎜×2㎜의 발광 면적을 갖는 유기 EL 디바이스를 제조하고, 그 제조된 각 유기 EL 디바이스의 전류-전압 특성을 Keithley제 2400형 소스미터에 의해 측정함으로써 행했다. 이때, 전압이 2V일 때의 전류값을 누설 전류(mA/㎠)라고 했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1에 의하면, d1/{(w1)0. 5}이 0.1 미만이 되는 실시예 1~9 전체에 있어서, 누설 전류가 7×10-5mA/㎠ 이하로 되어 있어 유기 EL 디바이스로서 적합한 값이 얻어져 있는 것을 확인할 수 있다. 여기에서 실시예 2의 유기 EL 디바이스에 사용한 유기 EL 디바이스용 기판에 있어서의 오목형상 홈부의 상태를 주사형 전자현미경으로 확인한 바, 도 5a 및 도 5b에 나타내는 바와 같이 투명 도전막이 똑같이 제거되어 오목형상 홈부의 저벽부에 있어서 고굴절률층이 노출되어 있다. 또한, 노출되어 있는 고굴절률층에는 크랙, 용융, 변색 등의 대미지는 보이지 않는다.
이에 대하여, d1/{(w1)0. 5}이 0.1 이상이 되는 비교예 1~4 전체에 있어서, 누설 전류가 1×10-4mA/㎠ 이상으로 되어 있어 실시예 1~9에 비해 누설 전류가 매우 커져 있다.
여기에서 실시예 1~9, 비교예 1~3에 있어서, 직사각형상 영역의 면적에 차지하는 융기부 면적이 10% 이하로 되어 있는 점에서 비교예 1~3에서도 직사각형상 영역의 면적에 차지하는 융기부 면적이 10% 초과가 되는 비교예 4보다도 누설 전류가 작아져 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태나 실시예의 구성에 한정되는 것은 아니고, 상기한 작용 효과에 한정되는 것도 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
상기 실시형태에서는 오목형상 홈부(6) 내에 유기 EL 소자층(12)을 형성하여 오목형상 홈부(6)를 절연하는 경우를 설명했지만, 유기 EL 소자층(12) 대신에 도 6에 나타내는 바와 같이 오목형상 홈부(6)에 절연 수지(21)를 충전해도 좋다. 이 절연 수지(21)의 충전은 유기 EL 디바이스용 기판(1)의 제조 공정에서 행해도 좋고, 유기 EL 디바이스(11)의 제조 공정에서 행해도 좋다. 전자의 경우, 유기 EL 디바이스용 기판(1)은 오목형상 홈부(6)에 절연 수지(21)를 구비하게 된다.
1 유기 EL 디바이스용 기판
2 투광판
3 요철층 4 고굴절률층
5 투명 도전층 5a 표면
6 오목형상 홈부 6a 저벽부
6b 측벽부 7 융기부
11 유기 EL 디바이스 12 유기 EL 소자층
13 음극 21 절연 수지
R1 제1 영역 R2 제2 영역
S 직사각형상 영역 d1 오목형상 홈부의 최대 깊이
w1 오목형상 홈부의 최소 폭
3 요철층 4 고굴절률층
5 투명 도전층 5a 표면
6 오목형상 홈부 6a 저벽부
6b 측벽부 7 융기부
11 유기 EL 디바이스 12 유기 EL 소자층
13 음극 21 절연 수지
R1 제1 영역 R2 제2 영역
S 직사각형상 영역 d1 오목형상 홈부의 최대 깊이
w1 오목형상 홈부의 최소 폭
Claims (7)
- 투광판과, 고굴절률층과, 투명 도전층을 두께 방향으로 이 순서로 구비한 유기 EL 디바이스용 기판으로서,
상기 투명 도전층을 적어도 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 오목형상 홈부를 가짐과 아울러,
투명 도전층의 두께를 t1(㎛), 상기 오목형상 홈부의 최소 폭을 w1(㎛), 상기 투명 도전층의 상기 고굴절률층과는 반대측의 표면을 기준으로 한 상기 오목형상 홈부의 최대 깊이를 d1(㎛)이라고 했을 경우에,
t1≤d1 또한 d1/{(w1)0.5}＜0.1
인 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디바이스용 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 오목형상 홈부의 최소 폭이 10㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자용 기판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 오목형상 홈부의 측벽부에 있어서의 상기 투명 도전층의 상기 표면측의 단부는 상기 투명 도전층의 상기 표면보다도 융기한 융기부를 갖고,
상기 오목형상 홈부의 길이 방향을 따른 치수가 40㎛, 상기 오목형상 홈부의 폭 방향을 따른 치수가 10㎛인 직사각형상 영역을 상기 측벽부의 상기 단부를 포함하도록 형성했을 경우에,
상기 직사각형상 영역 내에서 상기 투명 도전층의 상기 표면을 기준으로 한 상기 융기부의 높이가 10㎚ 이상이 되는 부분의 평면으로부터 본 면적이 상기 직사각형상 영역의 면적의 10% 이하인 것을 특징으로 하는 유기 EL 디바이스용 기판. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 디바이스용 기판과, 상기 유기 EL 디바이스용 기판의 상기 투명 도전층측에 형성된 유기 EL 소자층을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디바이스.
- 투광판과, 고굴절률층과, 투명 도전층을 두께 방향으로 이 순서로 구비한 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법으로서,
상기 투명 도전층의 일부를 레이저 가공에 의해 제거하여 상기 투명 도전층을 적어도 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 오목형상 홈부를 형성하는 레이저 가공 공정을 구비하고,
상기 레이저 가공 공정에 있어서, 상기 투명 도전층의 두께를 t1(㎛), 상기 오목형상 홈부의 최소 폭을 w1(㎛), 상기 투명 도전층의 상기 고굴절률층과는 반대측의 표면을 기준으로 한 상기 오목형상 홈부의 최대 깊이를 d1(㎛)이라고 했을 경우에,
t1≤d1 또한 d1/{(w1)0.5}＜0.1
인 관계가 성립하도록 상기 오목형상 홈부를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 레이저 가공 공정에 있어서, 상기 오목형상 홈부의 최소 폭이 10㎛ 이상이 되도록 상기 오목형상 홈부를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 레이저 가공 공정 후에 상기 투명 도전층의 상기 표면을 연마하는 연마 공정을 구비하고,
상기 연마 공정 후에 상기 오목형상 홈부의 측벽부에 있어서의 상기 투명 도전층의 상기 표면측의 단부는 상기 투명 도전층의 상기 표면보다도 융기한 융기부를 갖고 있으며,
상기 오목형상 홈부의 길이 방향을 따른 치수가 40㎛, 상기 오목형상 홈부의 폭 방향을 따른 치수가 10㎛인 직사각형상 영역을 상기 측벽부의 상기 단부를 포함하도록 형성했을 경우에,
상기 직사각형상 영역 내에서 상기 투명 도전층의 상기 표면을 기준으로 한 상기 융기부의 높이가 10㎚ 이상이 되는 부분의 평면으로부터 본 면적이 상기 직사각형상 영역의 면적의 10% 이하가 되도록 상기 투명 도전층의 상기 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디바이스용 기판의 제조 방법.
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