KR20000023402A

KR20000023402A - 광학적 소자 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20000023402A
Application number: KR1019990040967A
Authority: KR
Inventors: 아사이노부또시; 마쯔다요시나리; 오다께료따; 스즈끼요시오
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2000-04-25
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP4269195B2; JP2000100577A; US6533631B2; US6448710B1; KR100697754B1; US20020153829A1; US20020039872A1

Abstract

본 발명은, 화상 패널이 디스 플레이 상에 인접한 화상 패널과 그 사이에 간격없이 배치될 수 있고, 증착 마스크에 의해 이미 성막된 유기층의 표면을 손상시키지 않으면서 유기층을 포함하는 적층체를 형성하는 것을 향상시킨 화상 패널로서 사용되는 광학적 소자, 및 이 광학적 소자의 제조 방법을 개시한다. 금속 범프는 비광학적 동작 영역에 위치하도록 유리 기판 상에 배치된 투명 전극들의 스트라이프형으로 제공되며, 유기 EL 소자의 배면 상에 도출된다. 금속 범프는, 기성막면과 증착 마스크의 접촉을 막기 위해 유기층 등의 증착시, 스페이서로서 기능하며, 금속 전극과 함께 유기 EL 소자의 배면 상에 도출되고, 유기 EL 소자의 배면에 실장된 전자 부품과 접속된다.

Description

광학적 소자 및 그 제조 방법{OPTICAL DEVICE AND ITS MANUFACTURE}

본 발명은, 인접한 화상 패널과 그 사이에 간격없이 접속될 수 있는 화상 패널로서 사용되는 광학적 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 유기 발광 재료를 이용한 전계 발광 소자 (이하, 유기 EL 소자로 칭함)가, 자발광으로 고속 응답성과 같이 시야각 의존성이 없는 편평한 전자 디스플레이로서 널리 이용되고 있다.

도 15는 종래의 전계 발광 소자(10A)의 일례를 나타낸다. 이 유기 EL 소자(10A)는 투명 기판(6) (전형적으로 유리 기판) 상에, ITO(Indium tin oxide) 투명 전극(5), 홀 수송층(4), 발광층(3), 전자 수송층(2), 음극(1) (전형적으로 알루미늄 전극)을 증착법 등에 의해 순차적으로 형성된 더블 헤테로형이다.

양극인 투명 전극(5)과 음극(1) (이하, 금속 전극) 사이에 직류 전압(7)을 선택적으로 인가함으로써, 투명 전극(5)으로부터 주입된 캐리어로서의 홀이 홀 수송층(4)을 지나 이동하는 한편, 음극(1)으로부터 주입된 전자가 전자 수송층(2)을 지나 이동하여, 전자-홀의 재결합이 생기고, 여기에서 소정 파장의 발광(8)이 생긴다. 이 광은 투명 기판(6)의 측에서 관찰할 수 있다.

도 16은 유기 발광 재료를 이용한 또 다른 종래의 예를 나타낸 것으로, 정공 수송층 재료 또는 전자 수송 재료가 발광 재료로서 역할을 한다. 구체적으로, 도 16은 발광층(3)을 생략하고, 전자 수송층(2)에 발광 물질을 함유시켜서, 전자 수송층(2)과 홀 수송층(4)과의 계면으로부터 소정 파장의 발광(8)이 생기도록 구성한 싱글 헤테로형의 유기 EL 소자(10B)를 도시한 것이다.

도 17 내지 도 19는 도 15 및 도 16 각각에 도시된 것과 유사한 기본적인 형태를 구비하고, 또 다른 요소를 부가한 예를 나타낸다. 이들 도면에서는 도 15 및 도 16에서의 전자 수송층(2), 발광층(3) (도 16에는 생략됨), 및 홀 수송층(4)을 종합하여 유기층(9)으로서 나타낸다.

도 17은 가장 기본적인 형태로, 유기층(9)에서의 발광이 금속 전극(1)으로부터 반사되는 영역이 발광 영역(36)이 된다.

도 18은 금속 전극(1)이 유기층(9) 전체를 덮도록 형성되며, 유기층(9)의 주변 엣지(edge)와 투명 전극(5) 사이가 절연층(32)으로 절연되어 있는 예를 도시한다. 이 예에서는, 절연층(32)이 유기층(9)의 주변 엣지에 돌출되어 발광 영역(36)이 도 17의 경우보다 대응하여 좁아진다; 그러나, 유기층(9)의 주변 엣지 부분의 열화는 절연층(32)에 의하여 방지될 수 있다.

도 19는 도 18에 도시된 구조에서의 투명 기판(6) 상부의 적층체를 보호층(21)으로 덮은 예를 도시한다. 이 예는 유기 EL 소자 (특히 금속 전극)의 산화를 막아서 유기 EL 소자의 내구성을 향상시키는 데 효과적이다.

도 20은 상기 유기 EL 소자의 실제적인 예를 도시한다. 이 예에서, 유기층 (홀 수송층(4), 발광층(3) (생략될 수도 있음), 또는 전자 수송층(2))의 적층체를 음극(1)의 스트라이프와 양극(5)의 스트라이프 사이에 배치되지만, 이들의 전극은 매트릭스형으로 교차되어 스트라이프형으로 설치되어 있다. 휘도 신호 회로(33), 및 시프트 레지스터를 내장한 제어 회로(34)에 의해서, 시계열로 음극(1) 및 양극(5) 사이에 신호 전압을 인가하여, 다수의 교차 위치 (화소)에서 발광시킨다.

상기 구성의 유기 EL 소자는, 디스플레이로서는 물론, 화상 재생 장치로서도 사용 가능하다. 또한, 상기 스트라이프 패턴을 R(적), G(녹), B(청)의 각 색마다 배치함으로써 유기 EL 소자는 풀 컬러 또는 멀티 컬러형 디스플레이 또는 화상 재생 장치로서 사용될 수 있다.

도 20에 도시된 바와 같이, 화상 표시 영역의 외부 엣지 측까지 행 및 열 전극을 인출하고, FPC(flexible print circuit)을 이방성 도전 접착제 등으로 전극에 접착하여 상기 유기 EL 소자와 같은 평면 발광 소자에 드라이버 회로 등을 접속한다.

따라서, 도 21에 도시된 바와 같이, 디스플레이 상에 다수의 유기 EL 소자를 평면형으로 접속한 경우, 배선용 스페이스로서 인접한 각 유기 EL 소자 사이에는 소정의 간격 D이 반드시 필요하게 된다.

그러나, 이러한 접속 방법으로는 다음과 같은 문제가 있다. 다수의 유기 EL 소자가 이들 소자 사이에 간격을 두고 서로 접속되므로, 만일 유기 EL 소자가 디스플레이용의 화상 패널로서 이용되면, 화상 패널은 비교적 큰 이음매없이 접속될 수 없으므로, 디스플레이 상에 단일의 연속된 화상을 선명하게 형성할 수 없게 된다. 결과적으로, 상기 유기 EL 소자로 구성된 화상 패널은, 특히 화상 패널에서 타일을 근접하게 배치하도록 요구되는 타일링 디스플레이에 사용될 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명자는 유기 EL 소자의 배면에 하드 코팅층을 형성하고, 전극 부분에서 하드 코팅층에 관통 구멍을 형성하여 전극을 노출시켜서, 도전성 도료를 관통 구멍을 덮도록 하드 코팅층 상에 인쇄함으로써 하드 코팅층 상으로 전극을 인출하여, 하드 코팅층의 위에 배선한 후에, 하드 코팅층 상에 드라이버 IC를 싣는 방법을 이미 제안하고 있다; 그러나, 개선의 여지가 있는 것을 알았다.

한편, 유기 EL 소자의 발광 화소를 2차원형으로 배열한 단순 매트릭스 디스플레이를 제조할 때는, 배면측 전극층을 스트라이프 패턴으로 처리하여야 한다. 또한, 풀 컬러 디스플레이를 제조할 때는, 유기 EL 소자의 발광층을 패턴 처리하여야 한다.

유기 EL 소자의 유기층은 용매에 약하기 때문에, 레지스트를 이용한 리소그래피로 처리하는 것은 어렵다. 따라서, 유기 EL층 각각은 마스크를 이용하여 증착에 의한 패턴으로 처리된다. 마스크를 이용한 상기 증착은 복잡한 단계를 요구한다. 이 경우, 패턴이 미세할수록 마스크를 기판에 보다 접근시켜서, 마스크 배면으로 증착될 물질이 흘러 들어가는 것을 적게 할 필요가 있다.

그러나, 마스크를 기판에 접촉시키면, 이미 성막되어 있는 유기 EL층을 손상시키거나, 오염시키게 된다. 이러한 이유로, 기판과 마스크의 사이에, 높이가 정해진 스페이서를 삽입하는 것이 요구되고 있었다. 상기 스페이서에 대하여, 만일 기판 및 마스크 사이에 삽입된 스페이서가 화상 영역 내가 아니라 기판의 외측 단부에 위치하면, 마스크 및 기판을 가능한 한 평평하게 만드는 것이 요구되며, 특히 얇은 마스크에 관하여는 마스크에 장력을 가하는 기구 등이 필요하다.

본 발명의 목적은, 화상 패널이 디스 플레이 상에 인접한 화상 패널과 그 사이에 간격없이 배치될 수 있고, 증착 마스크에 의해 이미 성막된 유기층의 표면을 손상시키지 않으면서 유기층을 포함하는 적층체를 형성하는 것을 향상시킬 수 있는 광학적 소자를 제공하고, 이러한 광학적 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 특성에 따르면, 광학적 소자는, 기판 상에 배치된 전극; 적어도 광학적 동작 영역을 덮기 위해 전극 상에 제공되는 적층체; 적층체의 상부면을 덮기 위해 형성된 절연층; 및 비광학적 영역에 배치되기 위해 전극 상에 제공되는 도전성 돌기가 제공되되, 상기 돌기는, 이 돌기의 상부면이 적층체의 상부면보다 높고, 또한 절연층의 상부면과 거의 같거나 낮은 방식으로 절연층에 형성된 관통 구멍에 매립되고, 돌기의 노출부는 절연층 상에 전기적으로 도출되어 있다.

상기 구성의 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다. 비광학적 동작 영역의 전극 상에 제공된 도전성 돌기가 절연층 상에 전기적으로 도출되어 있으므로, 절연층에 실장 부품 (예를 들면 전자 부품)이 돌기의 도출부에 배선될 수 있다. 따라서, 광학적 소자 (예를 들면 유기 EL 소자)는 그 소자들 사이에 간격이 없으면서 서로 평면형으로 접속될 수 있다. 또한, 돌기의 노출부가 절연층 상에 전기적으로 도출할 수 있으면, 절연층에 형성된 관통 구멍에 매립된 돌기의 상부면이 절연층의 상부면과 같거나 낮기 때문에, 도전층은 돌기의 도출부 상에 바람직하게 피착되도록 형성될 수 있다. 이것은 돌기용의 배선의 형성을 용이하게 하여, 전자 부품의 장착이 안정되게 하는 데 효과적이다. 더욱이, 돌기의 상부면이 적층체의 상부면보다 높기 때문에, 돌기는 광학적 동작 영역의 적층체의 형성시, 증착 마스크를 위한 스페이서로서 기능하여, 마스크에 의해 기성막면의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명의 제2 특성에 따르면, 적어도 광학적 동작 영역을 덮기 위해 기판 상에 배치된 전극 위에 적층체가 제공되고, 적층체의 상부면이 절연층으로 덮힌 광학적 소자를 제조하는 방법이 제공되는데, 본 발명의 제조 방법은, 비광학적 동작 영역에 위치하고 상기 돌기의 상부면은 상기 적층체 상부면보다 높은 도전성 돌기를 전극 상에 형성하는 단계; 및 스페이서로서 이용되는 돌기 상에 마스크를 배치하고, 마스크를 통과하는 적층체를 구성하는 층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 높은 재현성을 가진 상기 광학적 소자를 제조하는 것이 가능하다. 더욱이, 도전성 돌기가 적층체 상부면보다 높기 때문에, 실장 부품 (예를 들어, 전자 부품)에 접속된 배선의 접속부가 돌기를 통해 도출되어, 실장 부품과의 접속을 위한 관통 구멍을 형성하는 단계가 생략되므로 생산성을 향상시키는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 상기 광학적 소자 및 광학적 소자의 제조 방법에 있어서, 바람직하게도, 돌기는 전극 상에 제공된 금속 범프로 구성되고; 도전층은 금속 범프를 덮기 위해 금속 범프 상에 형성되며, 그 다음 도전성 패턴으로 처리된다. 금속 범프는 니켈 페이스트, 은 페이스트, 또는 탄소 페이스트로부터 만들어질 수 있다.

바람직하게, 광학적 소자의 제조 방법은, 특정 패턴의 제1 마스크를 이용하여 기판 상에 전극을 형성하는 단계; 물리 증착법 또는 도금법에 의해 전극 상에서 비광학적 동작 영역 내에 특정 패턴의 돌기를 형성하는 단계; 및 특정 패턴의 제2 마스크를 돌기 상에 배치하고, 적층체의 구성 중에서 적어도 상기 전극에 대향하는 대향 전극을 물리 증착법에 의해서 형성하는 단계를 더 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 제조 공정에서의 유기 EL 소자의 개략 평면도.

도 2는 도 1에서의 선 Ⅱ-Ⅱ의 단면도.

도 3은 도 1에서의 선 Ⅲ-Ⅲ의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 제조 공정의 일례를 나타내는 개략 평면도.

도 5는 도 4에서의 선 Ⅴ-Ⅴ의 단면도.

도 6은 도 4에 도시된 공정 다음의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도.

도 7은 도 6에 도시된 공정 다음의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도.

도 8은 도 7에 도시된 공정 다음의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도.

도 9는 도 8에 도시된 공정 다음의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도.

도 10은 도 9에 도시된 공정 다음의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도.

도 11은 도 10에 도시된 공정 다음의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도.

도 12는 도 11에 도시된 공정 다음의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도.

도 13은 유기 EL 소자의 배면과 실장 부품의 접합 상태를 나타내는 개략도.

도 14는 유기 EL 소자가 디스플레이 상에 배치된 상태를 나타내는 평면도.

도 15는 종래의 유기 EL 소자를 나타내는 개략도.

도 16은 다른 종래의 유기 EL 소자를 나타내는 개략도.

도 17은 또 다른 종래의 유기 EL 소자를 나타내는 개략도.

도 18은 또 다른 종래의 유기 EL 소자를 나타내는 개략도.

도 19는 또 다른 종래의 유기 EL 소자를 나타내는 개략도.

도 20은 유기 EL 소자의 실제적인 예를 나타내는 개략 사시도.

도 21은 유기 EL 소자가 디스플레이 상에 설치된 상태를 나타내는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 유리 기판

12 : ITO 투명 전극

13 : 금속 범프

14, 14A : 화소

15 : 금속 전극

17 : 마스크

18 : 개구부

19 : 유기층

21 : 보호막

22 : 하드 코팅층

23, 27 : 관통 구멍

24 : 도전층

25, 26 : 도전 패턴

28, 29 : 접점

30 : 전자 부품

31 : 리드 단자

32 : 절연층

35 : 유기 EL 소자

D : 간격

L : 레이저광

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를, 첨부한 도면을 참조하면서 제조 공정의 순으로 설명한다.

도 1은, 유기 EL 소자의 한 제조 공정에서의 개략 평면도이다. 여기서, 유기 EL 소자는 화소 피치가 1㎜, 발광 화소 크기가 0.7㎜×0.7㎜로 설정된 디스플레이용 단순 매트릭스형 단색 유기 EL 소자이다. 먼저, 약 1㎜ 두께의 유리 기판(11) 상에 각각 폭 0.7㎜의 스트라이프형의 ITO 투명 전극 (두께 200㎚ ; 12)을 1㎜ 피치로 형성한다. 이 투명 전극(12) 상에서, 발광 화소(14)가 형성되지 않은 영역에 각각 크기가 0.1㎜×0.6㎜이고 두께가 20㎛인 금속 범프(13)들을 진공 성막법 또는 도금법 등으로 형성한다.

도 2는 도 1에서의 선 Ⅱ-Ⅱ의 단면도이고, 도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ의 단면도이다.

상기 금속 범프 형성 방법은 상기에 제한되지 않는다. 예를 들면 다음과 같은 방법이 채용될 수 있다. 투명 전극(12) 상에 절연층을 설치하고, 이 절연층에 크기가 0.7㎜×0.7㎜인 개구부 또는 윈도우를 형성한다. 윈도우의 영역은 도 1에 가상 선에 의해 도시된 발광 화소(14A)로 취한다. 이 경우, 절연층에 형성된 윈도우의 외부 엣지 부분을 발광 화소(14A)로 한 영역의 크기보다 조금 좁게 할 수 있다. 이는, 절연막의 창에는 발광 화소(즉 전극 교차부)의 엣지가 노출되지 않기 때문에, 엣지에서의 전류 집중에 의한 열화 및 전극 간의 쇼트(단락)를 방지하는 데 효과적이다. 그 다음, 나중에 투명 전극(12)과 도통한 상태에서 금속 범프(13)가 형성되도록, 금속 범프(13)가 형성되는 위치에서 절연층 내에 윈도우를 설치한다.

이와 같이 형성된 금속 범프(13)가 발광 화소로부터 떨어져 있기 때문에, 유기 EL층의 일부가 손상되더라도 발광 화소는 손상되지 않는다. 또한, 대향 전극이 형성되지 않은 영역에 금속 범프(13)가 형성되므로, 금속 범프(13)는 대향 전극을 형성하기 위해 증착 시의 스페이서로서 기능한다. 범프의 평면 형상이 이것에 한하지 않고 임의로 행할 수 있다는 것에 유의해야 한다.

투명 전극(12) 및 금속 범프(13)가 형성된 유리 기판(11)에 단색의 유기 EL 소자의 유기층을 형성하는 경우에, 각각의 유기층은 증착 마스크를 이용할 필요없이 유리 기판(11)의 전표면에 연속적으로 형성될 수 있다; 그러나, 마스크를 이용하여 픽셀의 배치에 따라 배치된 분리부를 가진 패턴으로 형성될 수도 있다. 유기 EL층은 다음과 같이 형성된다. 예를 들면, 녹색의 단색 유기 EL 소자를 형성하는 경우 홀 수송층으로서 두께가 25㎚인 CuPC(동 프탈로시아닌)막, 두께까 15㎚인 m-MTDATA(트리스(3-메틸 페닐페닐아미노) 트리페닐아민)막을 형성하고; 발광층으로서 두께가 30㎚인 α-NPD(α-나프틸 페닐 디아민)막을 형성하며; 전자 수송층으로서 두께가 50㎚인 Alq₃(8-히드록시퀴놀린 알루미늄)막을 형성한다. 사용할 수 있는 유기 재료는 이에 한하지 않는다. 막 두께는 상기 값에 한정되지 않는다; 그러나, 상기 막 두께가 고효율 발광에 바람직하다.

풀 컬러(적, 녹, 청)형 유기 EL 소자의 유기층 각각을 스트라이프형으로 구성하기 위해서는, 유기 EL층은 마스크를 이용한 증착에 의해 형성되어야 한다. 이 경우, 유기 EL층은 스트라이프형 마스크를 사용한 일회의 증착이나, 도트형의 마스크를 이동시키면서 복수회 증착하여, 투명 전극(12)의 스트라이프 패턴과 직교하는 방향으로 연장하는 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다.

마스크 밑으로 증착 물질이 흘러 들어가는 것을 막기 위해서, 증착 마스크는 가능한 한 기판에 접근시킬 수 있고, 또한 증착 마스크의 재료로서는, 철, 니켈, 또는 코발트 등의 강자성체를 포함하는 합금, 특히, 열팽창율이 유리에 가까운 코발트 합금이 바람직하다.

마스크의 탄성은, 1㎜ 당 20㎛로 휘는 만큼은 부드럽지 않고 유리 기판이 다소 휘어져도 자력에 의해 기판 형상을 따르도록, 지나치게 딱딱하지 않은 것으로 정할 수 있다; 그리고, 마스크의 두께는 약 50㎛ 내지 200㎛ 정도가 바람직하다. 마스크의 두께는 화소의 크기에도 의존하여, 증착 패턴이 미세할수록 얇게 할 필요가 있다.

자력으로 마스크를 유리 기판에 밀착시키기 위해 기판의 홀더에는 자석이 설치된다. 마스크는 유리 기판 상에 형성된 금속 범프의 상부면에서만 접촉하기 때문에, 발광 화소 영역은 마스크와 접촉하지 않고, 따라서 보호된다.

대향 전극은 음극으로 하는 것이 일반적이며, 진공에서 일 함수가 작은 금속을 증착하여 형성한다. 유기 EL 소자의 전류 주입 효율을 높이고 유기 EL 소자가 저전압에서 밝은 발광을 가능하게 하기 위해, Li-Al 합금, 또는 Mg-Ag 합금을 증착함으로써 음극이 형성될 수 있다. 대안으로, Mg-In 합금이나 단독의 Al이 사용될 수 있다. 또한, 약 0.5㎚ 내지 1㎚ 두께의 유전체층이 음극을 형성하는 금속과 유기층 간에 삽입될 수 있다. 유전체층은 예를 들면 LiF, Li₂O, CaF₂, 및 CaO의 알칼리, 또는 알칼리 토금속의 불화물, 및 산화물로부터 선택된 물질로 이루어질 수 있다.

도 4는 금속 범프(13)의 형성 후 마스크를 이용하지 않고 전표면에 유기층(19) (유기 홀 수송층, 유기 발광층, 및/또는 유기 전자 수송층을 포함하고, 도 4에는 도시되지 않음)을 성막하고, 다음에 대향 전극을 형성하기 위해서 마스크(18)를 건 상태를 나타내는 개략 평면도이다.

도 5는 도 4에서의 선 Ⅴ-Ⅴ의 단면도이며, 투명 전극(12)이 스트라이프형으로 형성된 유리 기판(11) 상의 전표면에 유기층(19)이 성막되며; 금속 범프(13)를 이용하여 스페이서로서 마스크(17)를 설치하고; 마스크의 개구부(18)로부터 금속 전극(15)(음극)이 형성된 상태를 도시한다. 상기한 바와 같이, 이 금속 범프(13)의 높이(두께)는 20㎛로서, 유기층(19) 및 금속 전극(15)의 총 두께 (1㎛ 이하)보다 충분히 큰 높이를 갖는다. 결과적으로, 마스크(17)로 이미 성막된 부분을 손상시키지 않게 된다.

도 6을 참조하면, 대향 전극으로서 금속 전극(15)을 형성한 후, 보호막(21), 및 하드 코팅층(22)을 전표면에 형성한다. 보호막(21)의 재료로는 카본, a-Si(비정질 실리콘), SiN, SiO₂, Al₂O₃, AlN, 또는 TiO₂과 같은 절연성 물질을 이용한 스퍼터링(sputtering)이나 CVD(화학적 기상 성장법)를 형성할 수 있다. 보호막(21)은 전극의 엣지 및 결함에 침수 등으로 인해 비발광 영역(암 영역)이 형성되는 것을 방지하는 데 이용된다. 하드 코팅층(22)의 재료로서는, 비교적 저온 조건으로 경화될 수 있는 재료로부터 만들어질 수 있다. 예를 들면, 상품명이 "CR-18G-KF"인 아사히 화학 연구소 제조의 폴리 에스테르계 레진을 이용할 수 있다. 이 재료는 100℃, 20분의 건조 조건에서 경화될 수 있다. 이 하드 코팅제의 스크린 인쇄 시에도, 금속 범프(13)는 유기 EL 소자 표면을 보호하는 스페이서의 역할을 한다.

도 7을 참조하면, 각 금속 범프(13) 및 각 금속 전극(15) 상의 보호막(21) 및 하드 코팅층(22)을 레이저 가공에 의해서 관통 구멍(23, 27)을 형성한다. 상기 한 바와 같이, 대향 전극의 형성 후, 전표면에 절연층을 성막함으로써 금속 범프(13)가 노출되지 않은 경우에, 이 절연막의 일부를 제거하여, 상기 돌기의 상부면을 노출시킨다.

이 경우, 스크린 인쇄 시에 하드 코팅층(22)을 두께가 10㎛ 내지 20㎛가 되도록 도포하면, 금속 범프(13) 상의 하드 코팅층(22)의 막 두께는 수㎛ 정도가 된다. 따라서, 금속 범프(13)가 높을수록 하드 코팅층(22)이 얇게 형성된다. 결과적으로, 금속 범프(13)의 높이를 큰 값으로 설정함으로써 가공에 요하는 레이저 전력이나 시간을 감소시켜 생산성 향상이 가능하다.

도 8을 참조하면, 금속 범프(13)의 상부면을 노출시킨 후, 그 상부면을 연마 처리하여 평탄화한다. 이러한 연마 처리의 경우, 금속 범프(13)가 충분하게 하드 코팅층(22)의 표면에 대하여 돌출하고 있으면, 상기 레이저 가동 대신에 상기 기계 연마에 의해 금속 범프(13)를 노출할 수 있다.

도 9를 참조하면, 금속 범프(13)의 노출부를 덮고 금속 전극용 관통 구멍(27)을 채우기 위해, 이전 공정에서 평탄화한 금속 범프(13)의 노출부를 포함하는 전표면 상에 금, 동, 니켈, 또는 알루미늄과 같은 금속으로 이루어지는 도전층(24)을 형성한다. 그 다음, 도 10에 도시된 바와 같이, 도전층(24)은 금속 범프(13) 상에 도전 패턴(25)으로 형성되며, 금속 전극(15) 상에는 도전 패턴(26)으로 형성된다. 금속 범프(13)의 표면을 연마 처리하지 않고 도 7에 도시된 상태에서 도전층(24)을 설치하여 도전 패턴을 형성한 것에 유의하여야 한다. 이는 도전층(24)의 피착성을 향상시키는 데 효과적이다.

이러한 방법으로, 본 실시예에서 광학적 소자로서의 유기 EL 소자는 대향 전극인 금속 전극(15)이 관통 구멍에 피착된 도전층(24)을 통해 하드 코팅층(22) 상에 전기적으로 도출되어 있다.

도 11을 참조하면, 도전 패턴(25, 26) 상에 도전성 페이스트(28, 29)를 도포하고, 드라이버 IC와 접속하기 위한 배선이나 접점을 하드 코팅막 상에 형성한다.

도 12를 참조하면, 금속 범프(13) 및 금속 전극(15)이 하드 코팅층(22) 상에 실장되는 전자 부품(30)과 접속하고, 또한 드라이버 소자와 접속함으로써 단순 매트릭스가 구성된다. 보다 자세히 말하자면, 전자 부품(30)의 리드 단자(31)를 도전 페이스트로 이루어지는 접점(28, 29)에 접속한다.

요약하면, 본 실시예의 유기 EL 소자는, 광학적으로 투명한 기판 상에, 광학적으로 투명한 전극으로 구성된 제1 전극, (유기 홀 수송층, 유기 발광층, 및/또는 유기 전자 수송층으로 구성된) 유기층, 및 금속 전극으로 구성된 제2 전극이 적층되도록 구성된다.

이러한 방법으로, 본 실시예에 따른 바람직한 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.

도 13은 상기 방법으로 제작한 유기 EL 소자(35)에 전자 부품(30)을 실장한 개략적인 유기 EL 소자의 배면도이다. 도 13에서, 유기 EL 소자(35)의 배면의 하드 코팅층 상에 도출된 도전 페이스트로 이루어지는 금속 범프의 접점(28) 및 금속 전극의 접점(29)을 흑색 동그라미 및 백색 동그라미로 각각 표시하였다. 실제로는 이러한 접점(28, 29)이 다수 형성된다; 그러나, 용이하게 이해할 수 있도록 이들을 간략하게 도시하였다. 또한, 전자 부품(30)이 개략적으로 도시되었다.

도 13에 도시된 바와 같이, 양극으로서의 투명 전극(12)은 금속 범프(13)를 통하여, 음극으로서의 금속 전극(15)은 도전 패턴(26)을 통하여, 각각 유기 EL 소자(35)의 배면에 도출되기 때문에, 본 실시예에 있어서 전자 부품(30)이 실장가능함, 즉 전자 부품(30)을 유기 EL 소자(35)의 배면에서 접속할 수 있다.

투명 전극(12)이 복수의 블럭으로 분할될 수 있고, 유기 EL 소자(35)가 각 블럭마다 구동될 전자 부품(30)에 접속될 수도 있다.

본 발명에 따르면 종래의 유기 EL 소자와 같이 배선하기 위해 유기 EL 소자(35)의 화면 영역의 외측까지 행 및 열 전극을 인출할 필요가 없다. 그 결과, 도 14에 도시된 바와 같이, 다수의 유기 EL 소자(35)들이, 간격없이 평면형으로 배치될 수 있어, 디스플레이의 화면을 형성할 수 있다.

도 7 내지 도 11의 공정에서, 금속 범프(13)의 노출부를 덮기 위해, 금속 범프(13)의 노출부가 하드 코팅층(22) 상에 형성된 도전층(24)을 통해 하드 코팅층(22)으로 전기적으로 도출될 때, 금속 범프(13)의 상부면이 하드 코팅층(22)의 상부면과 동일하거나 그 이하이므로, 도전층(24)은 금속 범프(13)의 노출부에 양호하게 피착될 수 있다. 이는 배선의 형성을 용이하게 하여, 전자 부품(30)의 실장을 안정되게 하는 데 효과적이다.

이상, 본 실시예를 설명하였지만, 본 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 기초하여 여러 가지 변형할 수 있다.

예를 들면, 상기한 실시예에서는 다수의 금속 범프(13)를 비발광 영역에 형성하였다; 그러나, 금속 범프(13)의 수 및 배치는 그에 한정되지 않는다. 때로는 단지 하나의 금속 범프(13)가 형성될 수 있다. 이와 같은 경우에도 하나의 금속 범프(13)가 스페이서로서 기능할 수 있다. 그러나, 일반적으로 실장 부품과의 접속 기능을 강화시키기 위해, 복수의 금속 범프(13)를 교차형 또는 사각형으로 형성할 수 있다. 상기 형태의 금속 범프(13)는 스페이서로서의 안정성뿐만 아니라, 실장 부품과의 접속성도 바람직하게 유지할 수 있다. 또한, 도전 페이스트로 이루어지는 접점(28, 29)은 여러 가지의 패턴으로 형성될 수 있다. 게다가, 실장 부품의 접속은 상기 리드 방식이외에 페이스 다운형와 같은 리드가 없는 방식에 따라 수행될 수 있다.

금속 범프의 재료, 형태, 및 크기는 실시예에 기술된 것들에서 변경될 수 있다.

실시예에 기술된 유기 EL 소자에 있어서, 금속 범프이외의 각 부분의 구성 재료나 형상 등을 변경할 수 있다.

실시예의 유기 EL 소자는 단순 매트릭스형 유기 EL 소자 이외에도 액티브 매트릭스형 유기 EL 소자 등의 자발광형 발광 소자에 적용할 수 있고, ECD(일렉트로 크로믹 표시 소자), 또는 LCD(액정 표시 소자)와 같은 일반적인 조광 소자에 적용할 수 있다.

상기 실시예에 따르면, 비발광 영역의 투명 전극(12) 상에 금속 범프(13)를 설치하고, 이 금속 범프(13)를 음극으로서 금속 전극(15)보다도 높게 형성하기 때문에, 금속 범프(13)가 스페이서로서 기능할 수 있으므로, 유기 EL 소자를 마스크 증착할 때나, 그 후의 하드 코팅층의 스크린 인쇄 시에 발광 화소 영역에 손상이 생기는 것을 막을 수 있다.

또한, 스크린 인쇄로 형성된 하드 코팅층(22)은 금속 범프 상에서 그 두께가 얇게 형성되기 때문에, 배선하기 위해서 금속 펌프의 표면을 노출시키기 위한 관통 구멍 형성에 요구되는 시간과 에너지를 감소할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 금속 범프(13)를 하드 코팅층(22)의 표면에 대하여 충분히 돌출되게 함으로써, 금속 범프(13)는 노출 방법으로써 레이저 처리에 의한 것보다도 구조가 간단하고 생산성이 높은 연마법을 이용할 수 있다. 더욱, 레이저 가공에 따르는 관통 구멍 형성 시의 ITO의 박리의 우려가 없다.

상술한 바와 같은 본 발명은 기판 상에 배치한 전극 상에, 광학적 동작 영역을 포함하는 적층체가 설치되며, 이 적층체 상이 절연층으로 덮어져 있는 광학적 소자에 있어서, 상기 전극 상의 비광학적 동작 영역에서, 상기 적층체면보다 높은 도전성의 돌기가, 상기 절연층으로 형성된 관통 구멍에 상기 절연층의 상부면과 거의 동일하거나 그 이하의 깊이까지 매립되며, 상기 돌기의 노출부가 상기 절연층 상에 전기적으로 도출되어 있기 때문에, 이 광학적 소자에 실장하는 전자 부품와 같은 실장 부품과의 배선을 상기 돌기의 도출부에서 행할 수 있다. 그 결과, 광학적 소자(예를 들면 유기 EL 소자)의 평면형의 접속을 소자 간의 간격을 설치하지 않고서 행할 수 있다. 또한, 광학적 동작 영역의 적층체의 피막 시에 이 돌기가, 예를 들면, 증착 마스크의 스페이서를 겸하기 위해서, 마스크에 의한 기성막면의 손상을 막을 수 있다. 또한, 도출부 형성 시에, 예를 들면 도전체의 피착성이 좋고, 배선이 형성하기 쉽기 때문에 실장 부품이 안정함과 함께, 예를 들면, 도출부 형성을 연마 등으로 행하여, 레이저 가공에 비교하여 공정수가 삭감되며 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims

광학적 소자에 있어서,

기판 상에 배치된 전극;

적어도 광학적 동작 영역을 덮기 위해 상기 전극 상에 제공되는 적층체;

상기 적층체의 상부면을 덮기 위해 형성된 절연층; 및

비광학적 동작 영역에 배치되도록 상기 전극 상에 제공되는 도전성 돌기

를 포함하되,

상기 돌기는, 상기 돌기의 상부면이 상기 적층체의 상부면보다 높고, 또한 상기 절연층의 상부면과 거의 같거나 낮은 방식으로 상기 절연층에 형성된 관통 구멍에 매립되며,

상기 돌기의 노출부는 상기 절연층 상에 전기적으로 도출되어 있는 광학적 소자.
제1항에 있어서,

상기 돌기는 상기 전극 상에 설치된 금속 범프로 이루어지고;

도전층은 상기 금속 범프를 덮도록 상기 금속 범프 상에 형성된 다음, 도전 패턴으로 형성되는 광학적 소자.
제1항에 있어서, 상기 돌기는 상기 절연층 상에 실장된 전자 부품에 접속되는 광학적 소자.
제3항에 있어서, 상기 돌기는 상기 전극을 상기 절연층 상에 배치된 드라이버 소자에 접속하여, 상기 적층체로 구성되는 단순 매트릭스형 발광 소자를 구성하는 광학적 소자.
제1항에 있어서, 상기 광학적 동작 영역에 상기 전극에 대향하도록 설치된 대향 전극은, 상기 절연층에 형성된 관통 구멍에 피착된 도전층을 통해 상기 절연층 상에 전기적으로 도출되는 광학적 소자.
제5항에 있어서, 상기 대향 전극은 상기 절연층 상에 실장된 전자 부품에 접속되는 광학적 소자.
제6항에 있어서, 상기 대향 전극은 단순 매트릭스형 발광 소자를 구성하는 상기 적층체를 상기 절연층 상에 배치된 드라이버 소자에 접속하는 광학적 소자.
제1항에 있어서, 광학적으로 투명한 전극으로 구성된 제1 전극, 유기 홀 수송층, 유기 발광층, 및/또는 유기 전자 수송층, 및 금속 전극으로 구성된 제2 전극을 광학적으로 투명한 기판 상에 적층한 광학적 소자.
제8항에 있어서, 상기 광학적 소자는 유기 전계 발광 소자로서 구성되는 광학적 소자.
기판 상에 배치된 전극 상에 적어도 광학적 동작 영역을 덮도록 적층체가 설치되고, 상기 적층체의 상부면이 절연층으로 덮힌 광학적 소자의 제조 방법에 있어서,

상기 전극 상에 도전성 돌기를 형성하는 단계 - 상기 돌기는 비광학적 동작 영역에 위치하고, 상기 돌기의 상부면은 상기 적층체 상부면보다 높음 - , 및

스페이서로서 이용되는 상기 돌기 상에 마스크를 배치하고, 상기 마스크를 통과하는 상기 적층체를 구성하는 층을 형성하는 단계

를 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제10항에 있어서,

소정 패턴의 제1 마스크를 이용하여 상기 기판 상에 상기 전극을 성막하는 단계,

물리 증착법 또는 도금법에 의해 상기 전극 상의 상기 비광학적 동작 영역에 소정 패턴을 갖는 돌기를 형성하는 단계, 및

소정 패턴의 제2 마스크를 상기 돌기 상에 배치하고, 상기 적층체의 성분 중에서 적어도 상기 전극에 대향하는 대향 전극을 물리 증착법에 의해서 성막하는 단계

를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 대향 전극의 형성 후, 전표면에 절연층을 형성하는 단계; 및

필요에 따라 상기 절연층의 일부를 제거하여 상기 돌기의 상부면을 노출시키는 단계

를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 돌기의 상부면을 노출시킨 후, 상기 돌기의 상부면을 연마 처리하여 평탄화하는 단계을 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제13항에 있어서,

금속 범프로서의 상기 돌기의 노출부 상에, 상기 돌기의 노출부를 덮도록 도전층을 피착하는 단계; 및

상기 도전층을 도전 패턴으로 형성하는 단계

를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 절연층의 형성 단계는 보호층 및 하드 코팅층을 순서대로 형성하는 단계을 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 절연층에 형성된 관통 구멍에 매립된 상태에서 상기 돌기의 상부면이 상기 절연층의 상부면과 거의 동일하거나 그 이하이도록 상기 절연층을 형성하는 단계; 및

상기 절연층 상에 상기 돌기를 전기적으로 도출시키는 단계

를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 돌기를 상기 절연층 상에 실장된 전자 부품에 접속시키는 단계를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 전극을 상기 절연층 상에 배치된 드라이버 소자에 상기 돌기로 접속시켜, 상기 적층체로 구성되는 단순 매트릭스형 발광 소자를 구성하는 단계를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 광학적 동작 영역 상에 상기 전극에 대향하도록 설치된 대향 전극을, 상기 절연층에 형성된 관통 구멍에 피착된 도전층을 통해 상기 절연층 상에 전기적으로 도출시키는 단계를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제19항에 있어서, 상기 대향 전극을 상기 절연층 상에 실장된 전자 부품에 접속시키는 단계를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제20항에 있어서, 상기 대향 전극을, 단순 매트릭스형 발광 소자를 구성하는 상기 적층체와 상기 절연층 상에 배치된 드라이버 소자에 접속시키는 단계를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제10항에 있어서, 투명 전극으로 구성된 제1 전극, 유기 홀 수송층, 유기 발광층 및/또는 유기 전자 수송층, 및 금속 전극으로 구성된 제2 전극을 광학적으로 투명한 기판 상에 적층하는 단계를 더 포함하는 광학적 소자의 제조 방법.
제22항에 있어서, 상기 광학적 소자는 유기 전계 발광 소자를 구비하는 광학적 소자의 제조 방법.