KR100552956B1

KR100552956B1 - 유기 전계 발광 소자의 제조 방법

Info

Publication number: KR100552956B1
Application number: KR1020010063887A
Authority: KR
Inventors: 다나까다이조우
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2006-02-15
Also published as: DE10152654B4; JP4094804B2; US20020045397A1; JP2002124379A; US6623324B2; KR20020030727A; DE10152654A1

Abstract

밀봉 공정에서 열에 의해 야기되는 누설 전류의 발생을 방지할 수 있는 유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법이 제공된다.

유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법에서, 밀봉 전에 300 nm에서 500 nm의 범위 내의 조사 파장 λ인 광을 양극, 정공 전송층, 유기 발광층, 및 음극으로 이루어진 주요부가 형성되는 투명 절연 기판에 조사하여 광 어닐링을 수행한다.

유기 전계 발광 소자, 밀봉 수지, 캡, 정류비

Description

유기 전계 발광 소자의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공정의 순서대로 유기 EL 소자를 제조하는 방법을 나타내는 공정도.

도 2는 제1 실시예에 따른 유기 EL 소자를 제조하는 주요 공정에서 사용되는 광 조사 장치의 구성을 나타내는 개략적인 블록도.

도 3은 제1 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자의 정류 특성의 일례를 나타내는 그래프.

도 4는 제1 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자에 광을 조사하였을 때 조사 파장이 변화된 경우에 얻어진 정류비를 나타내는 표.

도 5는 제1 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자에 광을 조사하였을 때 조사 파장이 더 변화된 경우에 얻어진 정류비를 나타내는 표.

도 6은 제2 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자에 광을 조사하였을 때 광량이 변화된 경우에 얻어진 정류비를 나타내는 표.

도 7은 비교예에서의 정류비를 나타내는 표.

도 8은 제3 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자에 광을 조사하였을때 조사 시간이 변화되는 경우에 얻어진 정류비를 나타내는 표.

도 9는 비교예에서의 정류비를 나타내는 표.

도 10은 종래의 유기 EL 소자의 구성을 나타내는 개략도.

도 11은 종래의 반도체 에이징 장치(aging apparatus)의 구성을 나타내는 개략도.

도 12는 종래의 유기 EL 표시 패널의 에이징의 방법을 설명하는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 투명 절연 기판

2 : 양극

3 : 정공 전송층

4 : 유기 발광층

5 : 음극

6 : 밀봉 수지(resin for encapsulation)

7 : 캡

20 : 유기 EL 소자

본 발명은 유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이고 보다 상세하게는 밀봉 공정(encapsulation process)에서 열에 의해 야기된 누설 전류의 발생을 방지할 수 있는 유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 2000년 10월 17일 출원된 일본 특허 출원 제2000-316419호의 우선권을 주장한다.

정보 소자용 표시 소자 등에서 사용되는 EL 소자의 한 종류로서, 유기 EL 소자가 개발되었다. 도 10은 종래의 유기 EL 소자의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 10과 같은 종래의 유기 EL 소자는 유리 기판 등으로 이루어진 투명 절연 기판(51), 투명 절연 기판 상에 형성되고 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 재료로 이루어진 양극(52), 양극(52) 상에 형성되는 정공 전송층(53), 정공 전송층(53) 상에 형성된 유기 발광층(54), 유기 발광층(54) 상에 형성되고 MgAg(magnesium silver)로 이루어진 음극(55)(상부 전극), 유리 등으로 만들어지고 주요부를 덮도록 양극(52), 정공 전송층(53), 유기 발광층(54) 및 음극(55)을 포함하는 주요부가 형성되는 투명 절연 기판(51) 상에 밀봉 수지(56)을 통하여 탑재된 캡(57)을 포함한다.

상기 밀봉 수지(56)과 같이, 예를 들어, UV(Ultra-Violet)선 경화 수지가 사용되고 광원으로부터 UV를 포함하는 광으로 밀봉 수지(56)을 조사함으로써 밀봉 수지(56)가 경화되어 밀봉에 사용된다. 이 시점에서, UV에 더하여, 광원으로부터 열이 방출되고 방출된 열이 EL 소자의 주요부에 가해져서, 그 결과, 온도가 투명 절연 기판(51)상에서 50 ℃ 내지 60 ℃에 달한다. 또한, 밀봉 수지(56)에 UV를 조사하는 것으로만은 밀봉 수지(56)을 완전히 경화하는 것이 불가능하기 때문에 UV를 조사한 후에, 40 ℃ 내지 60 ℃의 온도의 열을 반나절 동안 가하여 경화후 공정을 실행한다.

그러나, 밀봉 공정에서 투명 절연 기판(51) 상에 존재하는 열과 경화 후 공정에 의해 발생하는 열에 기인하여, 불안정한 상태에서 유기 발광층(54)과 음극(55)의 경계면상에 발생하는 결함이 증가한다. 결함의 발생은 경계면 레벨이 형성되는 영역에서 격자 결함 등에 의해 야기되는 불순물 레벨이 형성됨을 의미한다. 결함의 존재로 원래 캐리어가 흐르게 되어 있는 경로 이외의 경로가 생성되어 누설 전류의 발생이 증가하게 된다. 또한, 음극(55)이 양극(52)과 단락(short)하게 되는 위험이 있다. 그 결과, 유기 EL 소자의 특성이 불안정해져서, 결함의 증가를 야기한다. 또한, UV광이 경계면상에 존재하는 결함의 증가를 야기하기 때문에, UV 광을 조사할 때 유기 EL 소자의 주요부에 UV 광을 조사하는 것을 피하도록 하는 배려가 필요하다. 따라서, 밀봉 공정에서 열에 의해 누설 전류가 발생하는 것을 방지함으로써 유기 EL 소자의 특성을 안정화하기 위하여, 밀봉되기 전에 결함을 제거하는 것이 바람직하다.

다양한 각각의 소자의 제조에서, 유기 EL 소자의 안정한 특성을 달성하기 위하여, 일반적으로, 에이징 공정(aging processing)이 실행된다. 예를 들어, EPROM(Electrically Programmable Read Only Memory)용 테스트에서 사용되는 반도체 에이징 장치가 일본 공개평 1-191075호에 개시되어 있다. 도 11에 나타낸 반도체 에이징 장치는 200 ℃ 내지 300 ℃의 온도로 유지되는 항온 저장 오븐(61)에 탑재된 EPROM 기판(62)에 광학 필터(64)를 통하여 항온 저장 오븐(61) 외부에 부착된 수은 램프(63)로부터 400 nm 이상의 파장의 광을 인가함으로써 에이징이 실행되도록 구성되어 있다. 이는 플로팅 게이트에 존재하는 전자가 여기되고 여기된 전자 가 장벽을 넘어서 방전되도록 하여, 유기 EL 소자의 저장 특성을 향상시킨다.

EL 표시 패널의 발광 휘도를 안정화하도록 한 EL 표시 장치의 에이징 방법이, 예를 들어, 일본 공개평 4-79193호에 개시되어 있다.

개시된 EL 표시 패널의 에이징 방법에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 에이징이 실행될 때, 유기 EL 소자가 많은 셀을 갖기 때문에(각각의 셀은 두 전극(72 및 73)을 가짐), 모든 전극(72 및 73)은 공통으로 접속되고, 즉, 한 전극(72)(예를 들면, 음극)과 다른 전극(73)(예를 들면, 양극)이 공통으로 EL 표시 패널(71)에 접속되고 교류 전원으로부터 공급되는 표시 전압(74)을 양 전극(72 및 73) 사이에 인가하여 발광시킴과 동시에 수은 램프 등을 이용하는 에이징 광원(75)으로부터 0.3 kW 이상의 에너지를 갖는 광을 EL 표시 패널(71)의 한 측면에만 조사한다. 따라서, 광의 조사와 전압의 인가를 결합하여, 에이징이 가속되고 에이징에 필요한 시간이 단축된다.

그러나, 상기 개시된 종래의 에이징 공정은, 유기 EL 소자의 에이징을 위하여 사용되도록 의도되지 않았기 때문에, 다음의 문제점이 있다.

우선, 일본 특개평 1-191075호에 개시된 반도체 에이징 공정은 반도체 소자의 한 종류인 EPROM에 사용되도록 의도되었기 때문에, 자연히 200 ℃ 내지 300 ℃로 유지되는 온도의 항온 저장 오븐을 사용하였다. 그러나, 유기 EL 소자는 유기 발광층(54)을 갖고 열에 취약하기 때문에, 상기 에이징 방법을 유기 EL 소자에 대해 사용하기에는 적합하지 않다. 즉, 유기 EL 소자의 경우에는, 에이징은 바람직하게는 상온에서 적합하게 수행되어야 하지만, 상기 개시된 에이징 공정이 적용된 다면 에이징은 고온에서 수행되기 때문에 전술된 바와 같이 열로 인한 문제점이 야기된다. 또한, 상기 개시된 에이징 공정은 검사를 위한 EPROM의 테스트에 적용되도록 의도된 것이기 때문에, 예를 들어, 문제가 되는 밀봉 공정에서의 열에 의해 야기되는 누설 전류의 발생을 방지함으로써, 소자 특성의 향상시키는 것에 대해서는 전혀 고려되지 않았다.

다음에, 일본 공개평 4-79193호에 개시된 에이징 공정에서는, 교류 전원으로부터 공급되는 표시 전압이 양 전극 사이에 인가되고, 동시에 수은 램프를 사용하는 광을 EL 표시 패널에 조사한다. 그러나, 조사에 사용되는 빛 에너지가 0.3kW 이상으로 크기 때문에, 유기 EL 소자용 에이징에서 적용되면, 유기 발광층(54)이 열화된다. 또한, 개시된 에이징 공정에서는 전압의 인가가 필수적이지만, 유기 EL 표시 소자의 제조 방법에서는 거의 모든 공정이 유기 발광층(54)의 열화를 방지하기 위하여 불활성 가스의 분위기에서 수행되어야 하기 때문에, 전압의 인가가 불가능하다. 일본 공개평 4-79193호에 개시된 에이징 공정에서는, 발광 휘도의 안정화를 달성하기 위하여 에이징이 수행되기 때문에, 예를 들어, 일본 공개평 1-191075호에 개시된 에이징 공정의 경우와 같이 밀봉 공정에서 열에 의해 야기되는 누설 전류의 발생을 방지함으로써 소자 특성의 향상을 가져오는데 대한 고려가 없다.

상기 관점에서, 밀봉 공정에서 열에 의해 야기되는 누설 전류의 발생을 방지할 수 있는 유기 EL 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따라, 제1 전극과, 적어도 유기 발광층을 포함하는 유기층과 투명 절연 기판상의 제2 전극을 순차적으로 적층하여 주요부를 형성한 후에, 캡을 사용하여 밀봉을 실행하기 위한 유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법에 있어서, 밀봉을 실행하기 전에, 300 nm 내지 500 nm의 파장의 광을 주요부가 형성된 투명 절연 기판의 표시 표면에 조사하는 단계를 포함하는 유기 EL 소자의 제조 방법을 제공한다.

앞서에서, 바람직한 양태는 광을 파장이 400nm일 때 0.1 내지 1000 ㎼/㎠의 범위의 광량으로 조사하는 것이다.

또한, 바람직한 양태는 파장이 400nm일 때 1 분 내지 30 분의 범위의 조사 시간 동안 광을 조사하는 것이다.

또한, 바람직한 양태는 산소를 포함하는 분위기에서 광을 조사하는 것이다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 투명 절연 기판상에 주요부를 형성한 후에 캡을 사용하여 밀봉을 실행하기 위한 유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법에 있어서, 투명 절연 기판상에 투명 전도성 막을 형성한 후에, 투명 전도성막이 원하는 형태를 갖도록 패터닝을 실행함으로써 양극을 형성하는 단계, 적어도 광 방사 재료를 갖는 성막 장치 안으로 투명 절연 기판을 넣은 후에, 적어도 양극상에 유기 발광층을 포함하는 유기층을 형성하는 단계, 유기층을 형성한 후에 유기층상에 음극을 형성하는 단계, 광 조사 장치에 투명 절연 기판을 배치하고 300 nm 내지 500 nm의 파장의 광을 조사하는 단계, 광량이 0.1 내지 1000 ㎼/㎠의 범위인 300 nm 내지 500 nm의 파장의 광을 조사하는 단계, 1 분 내지 30 분의 조사 시간 동안 파장 범위가 300 nm 내지 500 nm인 파장의 광을 조사하는 단계, 및 밀봉을 위해 투명 절연 기판상에 부착된 캡을 갖는 단계를 포함하는 유기 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.

앞서에서, 바람직한 양태는 산소를 포함하는 분위기에서 광을 조사하는 것이다.

또한, 바람직한 양태는 진공 증착 장치를 성막 장치로서 사용하는 것이다.

또한, 바람직한 양태는 광을 약 60 ℃ 이하의 온도로 조사하는 것이다.

상기 구성에 의해, 밀봉 전에 주요부가 형성된 투명 절연 기판에 300 nm 내지 500 nm의 범위의 조사 파장 λ의 광을 조사함으로써 광학 어닐링이 수행되고, 유기막과 음극 사이의 경계면이 안정화될 수 있다. 그 결과, 밀봉 공정에서 열에 의해 야기되는 누설 전류의 발생이 방지될 수 있다.

본 발명을 수행하는 최적의 양태를 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 사용하여 자세하게 설명한다.

제1 실시예

도 1a 에서 도 1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공정의 순서대로 유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법을 나타내는 공정도이다. 도 2는 제1 실시예에 따른 유기 EL 소자를 제조하는 주요 공정에서 적용되는 광 조사 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다. 도 3은 제1 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자의 정류 특성을 나타내는 그래프이다. 도 4는 조사 제1 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자에 광을 조사하여 조사 파장이 변경될 때 얻어진 정류비를 나타내는 표이다. 또한, 도 5는 제1 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자에 광을 조사하여 조사 파장이 더 변경될 때 얻어진 정류비를 나타내는 표이다.

제1 실시예의 유기 EL 소자를 제조하는 방법이 도 1a 내지 도 2를 참조하여 공정 순서대로 설명된다.

우선, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 투명 전도성막으로서 작용하는 약 100 nm의 두께를 갖는 ITO 막을 유리 등으로 만들어진 투명 절연 기판상에 스퍼터링법을 사용하여 형성한다. 이 시점에서, ITO 막의 시트 저항(sheet resistance)은 10 ohm/□이다. 그리고, 패터닝 동작이 알려진 포토리소그래피를 사용하여 수행되어 ITO 막이 양극(제1 전극)을 형성하기 위하여 원하는 형태를 갖는다. 여기서, 패턴된 ITO 전극막을 갖는 투명 절연 기판(1)을 IPA(Isopropyl Alcohol)로 세정한 후 UV 오존 세정을 하여 투명 절연 기판(1)의 표면을 충분히 씻는다.

다음에, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 정공 전송층(3)과 유기 발광층(4)이 연속적으로 양극(2) 상에 형성된다. 정공 전송층(3)과 유기 발광층(4)의 형성을 다음 방식으로 수행한다.

먼저, 100 mg의 α-NPD[(N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민))을 포함하는 몰리브데늄으로 이루어진 한 보트(제1 보트)를 정공 전송 재료로서 그리고 100 mg의 Alq₃[트리스(8-퀴놀리놀레이토 말루미늄 복합체)]를 포함하는 몰리브데늄으로 이루어진 다른 보트(제2 보트)를 발광 재료로서 각각이 분리된 증착원으로서 작용하는 방식으로 진공 증착 시스템에 배치된다. 다음으로, 투명 절연 기판(1)을 진공 증착 시스템내에 넣은 후에, 진공 증착 시스템내의 공기를 제1 보트의 가열이 시작되는 진공이 2×10^-4pascals이 될 때까지 배기한다. 가열 온도가 제1 보트에서 α-NPD의 증착 속도가 0.3 nm/sec로 일정해질 때까지 제어되고, 이 진공 증착 시스템의 상부에 부착된 셔터가 α-NPD의 퇴적을 시작하도록 개방되고 그 두께가 약 50 nm에 도달할 때에 셔터가 닫혀 α-NPD의 퇴적을 종료한다.

그리고, 유사한 방식으로, 가열 온도를 제2 보트에서 Alq₃의 증착 속도가 0.3 nm/sec의 속도로 일정해질 때까지 제어하고, 진공 증착 시스템의 상부에 부착된 셔터를 개방하여 Alq₃의 퇴적을 시작하고 그 두께가 약 55 nm에 도달할 때에, 서터를 닫아 Alq₃의 퇴적을 종료한다.

따라서, 양극(2)상에 α-NPD로 만들어진 정공 전송층(3)과 Alq₃로 만들어진 유기 발광층을 형성한다.

다음에, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 유기 발광층(4)상에 음극(5)(제2 전극)을 형성한다. 음극(5)의 형성은 다음 방식으로 수행된다.

유기 발광층(4)의 형성 후에, 투명 절연 기판(1)을 진공이 유지되는 상태에서 상기 진공 증착 시스템으로 연결된 다른 진공 증착 시스템으로 이동시킨다. 레지스터 가열원에 연결되는 1 g의 AlLi(aluminum lithium) 합금을 포함하는 몰리브 데늄으로 만들어진 보트가 다른 진공 증착 시스템에 미리 배치된다. 진공 증착 시스템내의 공기가 진공이 4×10^-4 pascals에 도달할 때까지 배기된 후에, 보트가 레지스터 가열원에 의해 가열된다. 가열 온도가 제2 보트에서 AlLi 합금의 증착 속도가 0.4 nm/sec로 일정해질 때까지 제어되고, 진공 증착 시스템의 상부에 미리 부착된 셔터가 개방되어 AlLi 합금의 퇴적을 시작하고 그 두께가 약 60 nm에 도달할 때에, 셔터가 닫혀서 AlLi 합금의 퇴적을 종료한다.

따라서, 유기 발광층(4)상에 AlLi 합금으로 만들어진 음극(5)이 형성된다. 그 결과, 투명 절연 기판(1)상에 이제 양극(2), 정공 전송층(3), 유기 발광층(4) 및 음극(5)을 포함하는 EL 소자의 주요부가 형성된다.

다음에, 투명 절연 기판(1)을 진공 상태에서 도 2에 나타낸 광 조사 장치(10)에 넣는다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 광 조사 장치(10)는 용기(11)(챔버), 용기(11)의 바닥에 배치된 지지대(12), 지지대(12)의 위에 배치된 투명 절연 기판(1)을 지지하는 데 사용되는 지지판(13), 투명 절연 기판(1)에 광을 조사하는 데 사용되고 용기(11)의 상부에 배치되는 섬유 어레이(14), 섬유 어레이(14)를 지지하는 데 사용되는 섬유 어레이 지지부(15), 섬유 어레이(14)의 수평 방향에서의 위치를 제어하는 데 사용되는 섬유 어레이 구동부(16), 예를 들어 크세논 램프를 사용하는 광원(17), 광원(17)에서 섬유 어레이(14)로 광을 전달하는 데 사용되는 광 섬유(18), 및 광 섬유(18)로 가는 경로에 배치된 모노크로미터(19)를 포함한다.

투명 절연 기판(1)이 지지판(13)의 상측, 즉 투명 절연 기판(1)의 발광측(표시 측)이 섬유 어레이(14)에 면하여 배치되는 방식으로 광 조사 장치(10)의 용기(11)내의 지지판(13)상에 투명 절연 기판(1)이 배치된 후에, 용기(11)에서 유지되는 N₂(nitrogen) 가스의 분위기로 용기(11)의 압력을 대기압 분위기의 수준으로 회복시킨다. 다음으로, 광을 광원(17)으로부터 광 섬유(18)를 통해 공급하여 300 nm 내지 500 nm의 파장의 광을 섬유 어레이(14)로부터 투명 절연 기판(1)의 발광측(표시측)에 1 분간 조사한다. 즉, 파장이 300 nm 내지 500 nm내인 광만을 조사함으로써, 광 어닐링이 수행된다. 이 시점에서, 광량은 0.1 ㎼/㎠이 되도록 조절된다. 또한, 주위 온도가 약 60 ℃ 이상이 되지 않도록 유지된다. 또한, 섬유 어레이 구동부(16)의 위치는 섬유 어레이(14)가 투명 절연 기판(1)에 광을 확실하게 조사할 수 있도록 제어된다.

다음에, 도 1d에 도시된 바와 같이, 밀봉실(encapsulating room)(도시되지 않음)에 투명 절연 기판(1)을 이동한 후에, 예를 들면, 투명 절연 기판(1)에 부착되는 유리로 이루어진 캡(7)이 양극(2), 정공 전송층(3), 유기 발광층(4), 및 음극(5)을 UV 경화 가능한 밀봉 수지(6)를 통해, 즉 캡(7)과 투명 절연 기판(1) 사이에 끼위진 밀봉 수지(6)로 밀봉함으로써, 유기 EL 소자(20)가 얻어진다. 밀봉 수지(6)가 밀봉 공정에서 경화될 때, UV 광이 양극(2), 정공 전송층(3), 유기 발광층(4), 및 음극(5)으로부터 차단되고, 밀봉 수지(6)에만 조사된다.

다음으로, 본 실시예의 유기 EL 소자(20)를 제조하기 위한 방법에 따라 제조 된 유기 EL 소자(20)의 정류 특성을 반도체 파라미터 분석기를 사용하여 측정한다. 유기 EL 소자(20)의 양극(2)과 음극(5) 사이의 순방향 전압과 역방향 전압을 인가하여 측정된다. 유기 EL 소자(20)의 발광 영역은 2 mm□이다.

도 3은 상기 측정에 의해 얻어진 유기 EL 소자(20)의 정류 특성의 일례를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 400 nm의 조사 파장 λ를 갖는 광이 조사된다. 전류가 세로 좌표로서, 인가 전압이 가로 좌표로서 플롯된다. 10 V인 순방향 인가 전압의 한 전압에서 순방향 전류 "If" 대 10 V인 역방향 인가 전압의 한 전압에서의 역방향 전류 "Ir"의 비가 정류비(If/Ir)로서 정의될 때, 거의 역방향 전류 Ir이 흐르지 않기 때문에, 우수한 정류 특성을 나타내는 1.5×10⁸ 인 정류비가 실험에 의해 확인되었다.

도 4는 광의 조사 파장 λ가 상기 예에서 300 nm 내지 500 nm의 범위 내에서 다양한 방식으로 변할 때 얻어진 정류비를 나타낸다. 또한, 도 5는 광의 조사 파장 λ가 본 실시예에서와 거의 동일한 제조 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자에 광을 조사할 때에 300 nm 내지 500 nm의 범위 밖에서 다양한 방식으로 변할 경우에 얻어진 비교예로서 사용되는 정류비를 나타낸다.

도 4에서, 표 1에서 항목 No. 1은 조사 파장 λ가 300 nm로 설정되고 얻어진 정류비가 1.2×10⁸ 인 경우를 나타낸다. 유사하게, 항목 No. 2는 조사 파장 λ가 350 nm로 설정되고 얻어진 정류비가 2.0×10⁸ 인 경우이고, 항목 No. 3는 조사 파장 λ가 450 nm로 설정되고 얻어진 정류비가 2.4×10⁸ 인 경우이고, 항목 No. 4는 조사 파장 λ가 500 nm로 설정되고 얻어진 정류비가 3.0×10⁸ 인 경우이다. 어떤 경우이든, 정류비는 높다.

반면에, 도 5에서, 표 1의 항목 No. 1은 조사 파장 λ가 200 nm로 설정되고 얻어진 정류비가 5.0×10⁴ 인 경우이다. 유사하게, 항목 No. 2는 조사 파장 λ가 250 nm로 설정되고 얻어진 정류비가 4.6×10⁴ 인 경우이고, 항목 No. 3은 조사 파장 λ가 550 nm로 설정되고 얻어진 정류비가 4.2×10⁴ 인 경우이고, 항목 No. 4은 조사 파장 λ가 600 nm로 설정되고 얻어진 정류비가 2.2×10⁵ 인 경우이다. 도 5에서 얻어진 정류비는 적어도 정류 특성이 나빠지는 크기만큼 도 4에서 얻어진 정류비보다 작다.

도 4와 도 5에서의 정류비 사이의 비교는, 즉 조사 파장 λ를 300 nm 내지 500 nm의 범위 내에서 설정함으로써, 특히, 큰 정류비가 얻어질 수 있음을 나타낸다. 그 이유는, 조사 파장 λ가 300 nm 내지 500 nm의 범위 내에서 설정될 때, 밀봉 공정에서 발생하는 열에 의해 야기되는 누설 전류의 발생이 방지될 수 있기 때문인 것으로 생각할 수 있다. 반면에, 조사 파장 λ가 300 nm 내지 500 nm의 범위 밖에서 설정되면, 밀봉 공정에서 발생하는 열에 의해 야기되는 누설 전류의 발생을 방지할 수 없기 때문에, 정류비를 크게 할 수 없다.

조사 파장 λ가 300 nm 보다 작다면, 발광층의 분해 및/또는 발광층에서의 구조적 변화가 커지기 때문에, 양자 효율이 크게 감소하고 막 표면이 박막의 결정화에 기인하여 거칠어져서, 전계의 집중을 쉽게 야기한다. 조사 파장 λ가 500 nm 보다 크면, 발광층의 여기 파장으로서 너무 커서 효율적이지 않다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 방밥에 의해 제조된 유기 EL 소자(20)가 왜 뛰어난 정류 특성을 갖는지에 대한 이유는, 즉 광의 조사 파장 λ을 300 nm 내지 500 nm의 범위 내에 설정하고 광을 투명 절연 기판(1)에 조사하여 밀봉 전에 광 어닐링을 실행함으로써, 유기 발광층(4)과 음극(5) 사이의 본래 불안정한 경계면에서 발생하는 결함의 증가를 방지할 수 있으므로, 경계면의 불안정한 상태를 안정한 상태로 변화시키기 때문이다. 이는 유기 EL 소자(20)의 특성을 안정화하여, 그 결과 결함을 감소시킨다. 또한, 단순히 광을 조사함으로써, 이 목적이 충분히 달성될 수 있다.

따라서, 본 실시예의 유기 EL 소자(20)를 제조하기 위한 방법에 따라, 광 어닐링이 수행되기 때문에, 밀봉 전에, 300 nm 내지 500 nm의 조사 파장 λ의 광을 양극(2), 정공 전송층(3), 유기 발광층(4) 및 음극(5)이 형성되는 투명 절연 기판(1)에 조사함으로써, 유기 발광층(4)과 음극(5) 사이의 경계면의 상태를 안정화하는 것이 가능하다. 그러므로, 밀봉 공정에서 열에 의해 야기되는 누설 전류의 발생을 방지할 수 있다.

제2 실시예

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법으로 제조된 유기 EL 소자로의 광 조사시 광량이 변화될 때 얻어진 정류비를 나타내는 표이다. 제2 실시예의 유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법은, 유기 EL 소자로의 광 조사시 조사 파장 λ가 일정하고 광량이 0.1 ㎼/㎠ 내지 1000 ㎼/㎠ 범위 내에서 변화될 때 정류비를 얻는다는 점에서, 제1 실시예와는 확연히 구별된다.

즉, 제2 실시예에서, 유기 EL 소자는 제1 실시예와 거의 동일한 방법으로 제조되며, 광 조사 장치 내에서 광 조사가 수행될 때, 400 ㎚의 조사 파장을 갖는 광이 조사되고 그 광량은 0.1 ㎼/㎠ 내지 1000 ㎼/㎠ 범위 내에서 변화된다.

도 6은 제2 실시예에서 광량이 0.1 ㎼/㎠ 내지 1000 ㎼/㎠ 범위 내에서 변화될 때 얻어진 정류비를 나타낸다. 도 7은 비교예로서 사용된 정류비를 나타내며, 제2 실시예와 거의 동일한 방법으로 제조된 유기 EL 소자에서 0.1 ㎼/㎠ 내지 1000 ㎼/㎠ 범위 외에서 다양한 방식으로 광량이 변화될 때 얻어진 정류비를 나타낸다.

도 6에서, 표 내의 항목 No.1은 광량이 0.1 ㎼/㎠로 설정되고 얻어진 정류비가 1.0×10⁸인 경우를 나타낸다. 마찬가지로, 항목 No.2는 광량이 1.0 ㎼/㎠로 설정되고 얻어진 정류비가 1.0×10⁸인 경우를 나타내고, 항목 No.3은 광량이 10 ㎼/㎠로 설정되고 얻어진 정류비가 2.0×10⁸인 경우를 나타내고, 항목 No.4는 광량이 100 ㎼/㎠로 설정되고 얻어진 정류비가 2.2×10⁸인 경우를 나타내며, 항목 No.5는 광량이 1000 ㎼/㎠로 설정되고 얻어진 정류비가 3.2×10⁸인 경우를 나타낸다. 어떤 경우든, 정류비가 높다.

반면, 도 7에서, 표 내의 항목 No.1은 광량이 0.01 ㎼/㎠로 설정되고 얻어진 정류비가 4.4×10⁶인 경우를 나타낸다. 이와 유사하게, 항목 No.2는 광량이 10000 ㎼/㎠로 설정되고 얻어진 정류비가 5.2×10⁴인 경우를 나타내며 No.3 은 광량이 100000 ㎼/㎠로 설정되고 얻어진 정류비가 6.6×10²인 경우를 나타낸다. 도 7에서 얻어진 이들 정류비는 도 6에서 얻어진 정류비보다 훨씬 작으며, 이는 정류 특성이 악화되었다는 것을 뜻한다. 또한, 항목 No.1의 경우처럼 광량이 0.1 ㎼/㎠ 이하로 설정되면, 광량이 작고 광발전력(photovoltaic force)이 약하기 때문에, 즉 광 여기의 주파수가 작기 때문에, 시효 효과가 낮게 된다.

도 6 및 도 7로부터 명백히 알 수 있듯이, 광량을 특히 0.1 ㎼/㎠ 내지 1000 ㎼/㎠로 설정함으로써, 높은 정류비를 얻는 것이 가능하다. 그 이유는, 광량이 0.1 ㎼/㎠ 내지 1000 ㎼/㎠의 범위 내로 설정될 때, 밀봉 공정에서 발생하는 열에 의해 야기된 누설 전류의 발생이 방지될 수 있기 때문인 것으로 생각된다. 다른 한편으로, 광량이 0.1 ㎼/㎠ 내지 1000 ㎼/㎠의 범위 외로 설정되면, 밀봉 공정에서 열에 의해 야기된 누설 전류의 발생이 방지될 수 없기 때문에, 정류비를 크게 하는 것이 불가능하다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 방법으로 제조된 유기 EL 소자가 탁월한 정류 특성을 나타내는 이유는, 광량을 0.1 ㎼/㎠ 내지 1000 ㎼/㎠ 범위 내로 설정하고 밀봉하기 전에 투명 절연 기판(1)에 광을 조사함으로써, 유기 발광층(4)과 음극(5) 사이의 원래 불안정한 경계면에서 발생하는 결함의 증가가 방지될 수 있 어, 경계면의 불안정 상태가 안정 상태로 변화되기 때문이다. 이에 따라 유기 EL 소자의 특성이 안정하게 되고, 그 결과 불량이 감소된다. 또한, 단순히 광을 조사함으로써, 이러한 목적이 용이하게 달성될 수 있게 된다.

따라서, 제2 실시예에 따르면, 제1 실시예와 거의 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

제3 실시예

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방법으로 제조된 유기 EL 소자로의 광 조사시 조사 시간이 변화될 때 얻어진 정류비를 나타내는 표이다. 제3 실시예의 유기 EL 소자를 제조하기 위한 방법은, 유기 EL 소자로의 광 조사시 조사 파장 λ와 광량이 일정하게 유지되고 조사 시간이 1 분 내지 30 분 범위 내에서 변화될 때 정류비를 얻는다는 점에서, 제1 실시예와는 확연히 구별된다.

즉, 제3 실시예에서, 유기 EL 소자는 제1 실시예와 거의 동일한 방법으로 제조되며, 도 2에 도시된 광 조사 장치 내에서, 1 분 내지 30 분의 범위 내에서 조사 시간을 변화시키고 400 ㎚의 조사 파장과 1 ㎼/㎠의 광량의 광을 사용하여 상기와 같이 제조된 유기 EL 소자에 광이 조사된다. 광 조사시 조사 시간이 1 분 내지 30 분의 범위 내에서 변화될 때 얻어진 정류비가 도 8에 도시된다. 또한, 도 9는 비교예로서 사용된 정류비를 나타내며, 제3 실시예와 거의 동일한 방법으로 제조된 유기 EL 소자에의 광 조사시 1 분 내지 30 분의 범위 외에서 다양한 방식으로 조사 시간이 변화될 때 얻어진 정류비를 나타낸다.

도 8에서, 표 내의 항목 No.1은 조사 시간이 1 분으로 설정되고 얻어진 정류 비가 1.2×10⁸인 경우를 나타낸다. 마찬가지로, 항목 No.2는 조사 시간이 3 분으로 설정되고 얻어진 정류비가 1.9×10⁸인 경우를 나타내고, 항목 No.3은 조사 시간이 5 분으로 설정되고 얻어진 정류비가 2.2×10⁸인 경우를 나타내고, 항목 No.4는 조사 시간이 10 분으로 설정되고 얻어진 정류비가 3.6×10⁸인 경우를 나타내고, 항목 No.5는 조사 시간이 20 분으로 설정되고 얻어진 정류비가 2.8×10⁸인 경우를 나타내고, No.6은 조사 시간이 30 분으로 설정되고 얻어진 정류비가 3.8×10⁸인 경우를 나타낸다. 어떤 경우든, 정류비는 높다.

반면, 도 9에서, 표 내의 항목 No.1은 조사 시간이 50 분으로 설정되고 얻어진 정류비가 3.2×10⁶인 경우를 나타내고, 항목 No.2는 조사 시간이 90 분으로 설정되고 얻어진 정류비가 8.2×10⁵인 경우를 나타내며, No.3은 조사 시간이 120 분으로 설정되고 얻어진 정류비가 4.2×10⁴인 경우를 나타낸다. 도 9에서 얻어진 이들 정류비가 도 8에서 얻어진 정류비보다 훨씬 작으며, 이는 정류 특성이 악화되었다는 것을 뜻한다.

도 8 및 도 9로부터 명백히 알 수 있듯이, 조사 시간을 특히 1 분 내지 30 분의 범위 내로 설정함으로써, 높은 정류비를 얻을 수 있다. 그 이유는, 조사 시간이 1 분 내지 30 분의 범위 내로 설정될 때, 밀봉 공정에서 발생하는 열에 의해 야기된 누설 전류의 발생이 방지될 수 있기 때문인 것으로 생각된다. 다른 한편으로, 조사 시간이 1 분 내지 30 분 범위 외로 설정되면, 밀봉 공정에서 열에 의해 야기된 누설 전류의 발생이 확실히 방지될 수 없기 때문에, 정류비를 크게 하는 것이 불가능하다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 방법으로 제조된 유기 EL 소자가 탁월한 정류 특성을 나타내는 이유는, 조사 시간을 1 분 내지 30 분 범위 내로 설정하고 밀봉하기 전에 투명 절연 기판(1)에 광을 조사함으로써, 유기 발광층(4)과 음극(5) 사이의 원래 불안정한 경계면에서 발생하는 결함의 증가가 방지될 수 있어, 경계면의 불안정 상태가 안정 상태로 변화되기 때문이다. 이에 따라 유기 EL 소자의 특성이 안정하게 되고, 그 결과 불량이 감소된다. 또한, 단순히 광을 조사함으로써, 이러한 목적이 용이하게 달성될 수 있게 된다.

따라서, 제3 실시예에 따르면, 제1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

제4 실시예

제4 실시예의 유기 EL 소자 제조 방법은, 상기 실시예들에서 광의 조사시 이용되는 가스 분위기가, 질소와 산소의 혼합 가스 분위기로 변경되었다는 점에서 제1 실시예와는 확연히 구별된다. 즉, 제4 실시예에서, 제1 실시예에서 도 2에 도시된 광 조사 장치(10)를 사용하여 광학 어닐링을 수행하기 위해서, 투명 절연 기판(1)을 포함하는 용기(11) 내에 질소와 산소가 2:1의 체적비가 되도록 혼합된 혼합 가스 분위가 사용된다. 상기 이외의 공정은 제1 실시예와 거의 동일하며 따라 서 그 상세한 설명은 생략된다.

상기 실시예에 따르면, 산소를 함유하는 분위기에 투명 절연 기판(1)을 두고 광학 어닐링이 수행됨으로써, 유기 발광층(4)과 음극(5) 사이의 경계면에 존재하는 불안정한 결함 부분으로 산소가 들어가서 결함의 안정화를 위한 보조 동작을 수행한다. 제4 실시예의 방법으로 제조된 유기 EL 소자에서, 역방향 전압이 인가되는 시점에서 어떠한 역방향 전류도 관측되지 않으며, 그 결과, 5.5×10⁹의 정류비를 얻을 수 있게 된다.

따라서, 제4 실시예에 따르면, 제1 실시예에서 얻어진 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 제4 실시예에 따르면, 산소를 함유하는 분위기에서 광학 어닐링을 수행함으로써, 유기 발광층(4)과 음극(5) 사이의 경계면에 존재하는 결함을 안정화하는 것이 가능하게 된다.

본 발명이 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고서 다양한 변경 및 개선이 가능함은 명백하다. 예컨대, 상기 실시예에서, 투명 절연 기판(1) 상에 형성된 양극으로서 ITO가 사용된다. 하지만, 본 발명은 그것이 투명 전도성 재료인 한 ITO에 한정되지 않으며, 다시 말해, SnO₂(산화 주석) 등의 전극용의 다른 재료들이 사용될 수 있다. 음극(5)로서는, AlLi 함금뿐만 아니라, Al, MgAg 등의 전극용의 다른 재료들이 사용될 수 있다. 홀 전달 재료로서는, α-NPD에 부가하여, 가령 비스(디(p-톨릴)아미노페닐-1,1-사이클로헥산,N- N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'디아민,N,N'-디페닐-N,N-비스(1-나프틸)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민, 성형(star-burst type) 분자 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 실시예들에서, 유기 EL 소자의 주성분은, 양극, 정공 전송층, 유기 발광층, 및 음극이다. 하지만, 주성분은, 양극, 유기 발광층, 및 음극; 양극, 정공 전송층, 유기 발광층, 전자 전송층, 및 음극; 양극, 유기 발광층, 전자 전송층, 및 음극일 수 있다. 유기 발광층을 포함하는 한, 임의의 유기층이 사용될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법에 따르면, 밀봉 전에, 소자의 주요부가 형성된 투명 절연 기판에 대하여, 조사 파장 λ가 300 nm 내지 500 nm의 범위 내의 광을 조사하여 광 어닐링을 수행하기 때문에, 유기막과 음극과의 사이의 경계면을 안정화하는 것이 가능하다.

따라서, 밀봉 공정에서의 열에 기인하여 발생하는 누설 전류를 사전에 방지할 수 있다.

Claims

투명 기판상에 제1 전극과, 적어도 유기 발광층을 포함하는 유기층과 제2 전극을 순차적으로 적층하여 주요부를 형성한 후에 캡을 사용하여 밀봉을 수행하는 유기 전계 발광 소자를 제조하기 위한 방법에 있어서,

상기 밀봉을 수행하기 전에 300 nm 내지 500 nm의 범위 내의 파장의 광을 상기 주요부가 형성된 상기 투명 절연 기판의 발광 표면에 조사하는 단계

를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 광을 파장이 400 nm일 때 0.1 내지 1000 ㎼/㎠의 범위 내의 광량으로 조사하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 광을 파장이 400 nm일 때 1 분 내지 30 분의 범위 내의 조사 시간 동안 조사하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 광을 1 분 내지 30 분의 범위 내의 조사 시간 동안 조사하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 광을 산소를 포함하는 대기중에서 조사하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 광을 산소를 포함하는 대기중에서 조사하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 광을 산소를 포함하는 대기중에서 조사하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 광을 산소를 포함하는 대기중에서 조사하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
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