JP2004098012A - Thin film formation method, thin film formation device, optical device, organic electroluminescent device, semiconductor device, and electronic apparatus - Google Patents

Thin film formation method, thin film formation device, optical device, organic electroluminescent device, semiconductor device, and electronic apparatus Download PDF

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thin film
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Shintaro Asuke
足助　慎太郎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film forming method capable of reducing manufacturing cost and time in forming the film by coating a liquid material in a desired pattern region and easily forming a uniform thin film over the whole treated surface of a substrate, and to provide a thin film forming device, an optical device, an organic electroluminescent device, a semiconductor device, and an electronic apparatus. <P>SOLUTION: The liquid material is discharged from a slit nozzle to coat the liquid material on the desired pattern region provided on the substrate 10. The slit nozzle comprises a discharge port opened in a slit-like shape and having substantially the same length as the width of the treated substrate 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状材料を塗布する工程を有する薄膜形成方法、薄膜形成装置、光学素子、有機エレクトロルミネッセンス素子、半導体素子および電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所望のパターンに薄膜を成膜する方法としては、基板の被処理面に隔壁（バンク）を形成し、その隔壁で囲まれた領域（パターン領域）に液状材料を充填し、その液状材料を乾燥又は焼成することで成膜するという方法があった。液状材料の充填方法にはインクジェットノズルなどからその液状材料をパターン領域に吐出する液滴吐出方式がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２９１５８３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１２２７２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットノズルを用いた成膜方法では、液状材料を一滴ずつ吐出して各パターンを一カ所ずつ順次成膜するので、成膜工程が長時間となりスループットを低下させる要因になっているという問題点がある。
【０００５】
また、従来のインクジェットノズルを用いた成膜方法では、１つの基板について成膜している途中で、インクジェットノズルの吐出状態が変化してしまい、基板の被処理面全体において不均一な成膜箇所が生じる確率が比較的高かった。
【０００６】
また、液滴吐出方式によって、インクジェットノズルから吐出することが可能な液状材料の状態は限定されており、入手した液状材料について粘度及び表面張力などを調整する必要がある。そして、この調整にはかなりの量の工数と材料が必要となるので、製造コストの上昇を招いていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、所望のパターン領域に液状材料を塗布して成膜しようするときに、製造コストの低減化及び製造時間の短縮化を可能にするとともに、基板の被処理面全体について均一な薄膜を容易に形成することが可能な薄膜形成方法、薄膜形成装置、光学素子、有機エレクトロルミネッセンス素子、半導体素子および電子機器の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために本発明の薄膜形成方法は、被処理基板の幅と略同一の長さを持つ吐出口であってスリット形状に開けられた吐出口を有してなるスリットノズルから、液状材料を吐出して、該被処理基板に設けられた所望パターン領域に該液状材料を塗布することを特徴とする。
本発明によれば、被処理基板上のある１辺から対向する１辺へ１つのスリットノズルを１回走査するだけで、被処理基板全体に液状材料を塗布することができる。したがって、例えば、被処理基板の所望パターン領域に親液処理を施し、他の領域に撥液処理を施しておくことなどで、被処理基板の全体に配置された所望パターン領域にのみ、１回のスリットノズルの走査で一括して液状材料を塗布することができる。
そこで、本発明によれば、液状材料を用いて薄膜を形成する工程において、製造コストの低減化及び製造時間の短縮化が可能になるとともに、基板の被処理面全体について均一な薄膜を容易に形成することが可能になる。
また、本発明によれば、被処理基板の全体に短時間で一括して液状材料を塗布することができるので、その液状材料について粘度及び表面張力などの条件が緩やかとなり、液状材料の調整にかかる工数及び材料を低減することができる。
【０００９】
また、本発明の薄膜形成方法は、複数の前記被処理基板は、マザー基板において行列をなすように規則的な位置に配置されており、前記行列における行又は列に配置された各被処理基板に対応するように、複数の前記スリットノズルを直線上に配置し、複数の前記スリットノズルから略同時に前記液状材料を吐出することが好ましい。
本発明によれば、直線上に配置した複数のスリットノズルそれぞれを、複数の被処理基板がなす行列の行又は列に沿って１回走査するだけで、その複数の被処理基板について一括して液状材料を塗布することができる。
したがって、例えば、各被処理基板の所望パターン領域に親液処理を施し、他の領域に撥液処理を施しておくことなどで、各被処理基板の全体に配置された所望パターン領域にのみ、１回のスリットノズルの走査で一括して液状材料を塗布することができる。
そこで、本発明によれば、液状材料を用いて薄膜を形成する工程において、さらなる製造コストの低減化及び製造時間の短縮化が可能になるとともに、各被処理基板の被処理面全体について均一な薄膜を容易に形成することが可能になる。また、本発明によれば、複数の被処理基板の全体に短時間で一括して液状材料を塗布することができるので、その液状材料について粘度及び表面張力などの条件がさらに緩やかとなり、液状材料の調整にかかる工数及び材料をさらに低減することができる。
【００１０】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記直線上に配置された複数のスリットノズルは、１つのノズルに複数の前記吐出口が形成されたものであり、各吐出口は、１つの液状材料供給部に繋がっていることが好ましい。
本発明によれば、１つの液状材料供給部から各スリットノズルの吐出口へ液状材料が供給されるので、各吐出口での液状材料の圧力が均一化され、複数の被処理基板に対してより均一に液状材料を塗布することができる。
【００１１】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記直線上に配置された複数のスリットノズルは、各スリットノズルが着脱自在に結合されたものであり、前記マザー基板上に配置された複数の被処理基板がなす行列の行又は列の数と同一の個数の該スリットノズルが結合されたものであることが好ましい。
本発明によれば、各スリットノズルが着脱自在に結合されたものであるので、マザー基板などの上に配置された複数の被処理基板がなす行列の行又は列の数にスリットノズルの数を容易に合わせることができる。
【００１２】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記被処理基板における所望パターン領域について、前記液状材料を塗布する前に、親液処理を施しておくことが好ましい。本発明によれば、スリットノズルによって被処理基板全体に塗布された液状材料が親液処理された所望パターン領域では残り、他の領域に塗布された液状材料はその領域からはじき出されるので、スリットノズルを用いて簡易に所望パターン領域にのみ液状材料を充填することができる。
【００１３】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記被処理基板における所望パターン領域の外側について、前記液状材料を塗布する前に、撥液処理を施しておくことが好ましい。
本発明によれば、撥液処理された所望パターン領域の外側に塗布された液状材料はその領域からはじき出され、撥液処理されていない所望パターン領域に液状材料が充填されるので、スリットノズルを用いて簡易に所望パターン領域にのみ液状材料を充填することができる。
【００１４】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記スリットノズルが、毛細管現象を用いて前記液状材料を被処理面に供給するものであることが好ましい。
本発明によれば、毛細管現象を用いて液状材料を下側から上側に供給することができるので、被処理基板の被処理面を下に向けた状態でその被処理面に液状材料を塗布することができる。結果的に、親液部分にのみ均一に成膜できる。
【００１５】
また、本発明の薄膜形成方法は、複数の前記スリットノズルから前記液状材料を吐出するときに、前記マザー基板と該複数のスリットノズルとのうちの少なくとも一方を移動させ、該スリットノズルが前記被処理基板上に来たときは、該スリットノズルの吐出口を該被処理基板の被処理面に近づけ、該スリットノズルが前記被処理基板上から離れたときは、該スリットノズルの吐出口を前記マザー基板の面から遠ざけることが好ましい。
本発明によれば、マザー基板上に配置された複数の被処理基板にのみ液状材料を塗布することができ、簡易に且つ迅速に複数の被処理基板に液状材料を塗布することができる。
【００１６】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記スリットノズルが前記被処理基板上に来たときは、該スリットノズルの吐出口から前記液状材料を吐出させ、該スリットノズルが該被処理基板上から離れたときは、該スリットノズルの吐出口からの該液状材料の吐出を停止させることが好ましい。
本発明によれば、被処理基板の全体に、簡易に且つ迅速に液状材料を塗布することができる。
【００１７】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記液状材料の濃度を制御することで、前記所望パターン領域に塗布された液状材料による薄膜の厚さを制御することが好ましい。
本発明によれば、液状材料の濃度を制御することで、液状材料によって形成する薄膜の厚さを簡易に制御することができる。
【００１８】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記所望パターン領域は、隔壁で囲まれていることが好ましい。
本発明によれば、例えば、所望パターン領域については親液処理を施しておき、所望パターン領域を囲んでいる隔壁については撥液処理を施しておくことで、所望パターン領域にのみ精密に液状材料を充填することができる。
【００１９】
また、本発明の薄膜形成方法は、前記複数の被処理基板がなす行列における行又は列方向へ１回だけ前記複数のスリットノズルを移動させる過程で、該複数の被処理基板全ての所望パターン領域に前記液状材料を塗布することが好ましい。本発明によれば、スリットノズルを１回走査するだけで、複数の被処理基板全ての所望パターン領域に液状材料を塗布することができるので、スループットを向上させることができるとともに、複数の被処理基板について膜厚などの均一度を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明の薄膜形成装置は、液状材料を吐出する吐出口であって、被処理基板の幅と略同一の長さを持ちスリット形状に開けられた吐出口を有してなるスリットノズルを備えることを特徴とする。
本発明によれば、被処理基板上のある１辺から対向する１辺へ１つのスリットノズルを１回走査するだけで、被処理基板全体に液状材料を塗布することができる。したがって、例えば、被処理基板の所望パターン領域に親液処理を施し、他の領域に撥液処理を施しておくことなどで、被処理基板の全体に配置された所望パターン領域にのみ、１回のスリットノズルの走査で一括して液状材料を塗布することができる。
【００２１】
また、本発明の薄膜形成装置は、前記スリットノズルが直線上に所定の間隔を空けて複数配置されていることが好ましい。
本発明によれば、平面上に所定の間隔で被処理基板が複数配置されている場合に、その複数の被処理基板について同時に一括して液状材料を塗布することができるので、スループットを向上させることができるとともに、各被処理基板について膜厚などの均一度を向上させるこことができる。
【００２２】
また、本発明の薄膜形成装置は、複数の前記スリットノズルは、１つのノズルに複数の前記吐出口が形成されたものであり、各吐出口が一つの液状材料供給部に繋がっていることが好ましい。
本発明によれば、１つの液状材料供給部から各スリットノズルの吐出口へ液状材料が供給されるので、各吐出口での液状材料の圧力が均一化され、複数の被処理基板に対してより均一に液状材料を塗布することができる。
【００２３】
また、本発明の薄膜形成装置は、複数の前記スリットノズルが、各スリットノズルが着脱自在に結合されたものであり、前記マザー基板上に配置された複数の被処理基板がなす行列の行又は列の数と同一の個数の該スリットノズルが結合されたものであることが好ましい。
本発明によれば、各スリットノズルが着脱自在に結合されたものであるので、マザー基板などの上に配置された複数の被処理基板がなす行列の行又は列の数にスリットノズルの数を容易に合わせることができる。
【００２４】
また、本発明の薄膜形成装置は、複数の前記スリットノズルそれぞれが開閉可能となっていることが好ましい。
本発明によれば、スリットノズルを着脱せずとも、液状材料を吐出するスリットノズルの数を、マザー基板などの上に配置された複数の被処理基板がなす行列の行又は列の数に合わせることができるので、各種形態の行列に配置された複数の被処理基板に、簡易に、一括して液状材料を吐出することができる。
【００２５】
また、本発明の薄膜形成装置は、複数の前記スリットノズルそれぞれの位置が変更可能となっていることが好ましい。
本発明によれば、マザー基板などの平面上に配置された複数の被処理基板それぞれの位置に適合するように、各スリットノズルの位置を変更することができるので、各種形態の行列に配置された複数の被処理基板に、簡易に、一括して液状材料を吐出することができる。
【００２６】
また、本発明の薄膜形成装置は、前記スリットノズルが毛細管現象を用いて前記液状材料を被処理面に供給するものであることが好ましい。
本発明によれば、毛細管現象を用いて液状材料を下側から上側に供給することができるので、被処理基板の被処理面を下に向けた状態でその被処理面に液状材料を塗布することができる。結果的に、親液部分にのみ均一に成膜できる。
【００２７】
また、本発明の光学素子は、前記薄膜形成方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、膜厚などの均一度が高く、またスループットも高いので、不具合が生じる確率が従来よりも低く、低コストで且つ短時間で製造することができるカラーフィルタ、液晶表示素子及び有機ＥＬ素子などの光学素子を提供することができる。
【００２８】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記薄膜形成方法を用いて製造された正孔注入層を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子の各画素に設けられる複数の正孔注入層を基板全体について一括して成膜することが可能であるので、膜厚などの均一度が高く、点欠陥などの不具合が生じる確率が従来よりも低い有機エレクトロルミネッセンス素子を低コストで且つ迅速に提供することができる。
【００２９】
また、本発明の半導体素子は、前記成膜方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、半導体素子の配線などをなす薄膜を基板全体について一括して成膜することが可能であるので、膜厚などの均一度が高く、短絡不良などの不具合が生じる確率が従来よりも低い半導体素子を低コストで且つ迅速に提供することができる。
【００３０】
また、本発明の電子機器は、前記光学素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、表示画素における点欠陥又は表示画面の不具合などの発生を抑制することができる高品質な光学素子を備えた電子機器であって、低コストで且つ短時間で製造することができる電子機器を提供することができる。
【００３１】
また、本発明の電子機器は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子による表示手段における不具合が発生する確率が低い高品質な表示手段を備えた電子機器であって、低コストで且つ短時間で製造することができる電子機器を提供することができる。
【００３２】
また、本発明の電子機器は、前記半導体素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、短絡不良などの不具合が発生することを抑制することができる電子機器であって、低コストで且つ短時間で製造することができる電子機器を提供することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る薄膜形成方法について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る薄膜形成方法の被処理基板を示す平面図である。被処理基板である基板１０は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）基板を形成するための基板とする。なお、基板１０としては、有機ＥＬ基板に限らず、半導体集積回路基板、液晶基板又はプラズマディスプレイ基板など各種の基板を適用することができる。
【００３４】
そして、複数の基板１０がマザー基板１の上面に規則的に配置されている。マザー基板１は、基板１０を形成するときの基となる基板（例えばシリコン基板など）であってもよく、基板１０の形成とは無関係な別個の基板（例えば単なる台）であってもよい。また、複数の基板１０それぞれは、マザー基板１上において縦方向及び横方向に一定の間隔をもって、３行５列に整然と配置されている。すなわち、直線上に第１行目の基板１０ａが５枚、第１行目の直線と所定間隔を空けた位置の直線上に第２行目の基板１０ｂが５枚、第２行目の直線と所定間隔を空けた位置の直線上に第３行目の基板１０ｃが５枚配置されている。複数の基板１０の配置は、図１に示す配置に限定されるものではなく、行列として整然と配置されているなら他の行数及び他の列数であってもよい。
【００３５】
また、図１に示すように、各基板１０は正方形状をしており、各基板１０の対応する各辺が同一方向を向くように配置されている。このような配置が好ましいが、例えば、各基板１０の配置が各行毎に少しずつずれていくような配置であっても、本発明を適用することが可能である。なお、基板１０は正方形状に限定されるものではなく、長方形状などであってもよい。
【００３６】
各基板１０の上面（被処理面）全体には、複数のパターン領域が非パターン領域に混じって設けられている。このパターン領域は、例えば、有機ＥＬ基板の発光エリア（画素）に相当する領域であって正孔注入層が形成される領域とする。各パターン領域は、隔壁（バンク）によって囲まれている。また、各基板１０の隔壁には、予め撥液処理を施しておく。撥液処理は、パターン領域に充填する液状材料に対して撥液性を示すように処理するものであり、例えば、隔壁についてプラズマ処理を施すことで行う。隔壁で囲まれたパターン領域の親液性が十分でない場合は、そのパターン領域について予め親液処理を施すことが好ましい。親液処理としては、例えば、パターン領域について紫外線を照射する、オゾン処理する、酸素プラズマ処理する、又はこれらの組み合わせなどの手法をとる。
【００３７】
上記のように、所望のパターン領域を囲むように隔壁が設けられ、撥液処理及び親液処理が施された基板１０において、そのパターン領域に所望の液状材料を充填し、次いで、その液状材料について乾燥及び焼成などの処理を施すことで、そのパターン領域に薄膜が形成される。次に、かかる液状材料の充填方法について、図２及び図３を参照して説明する。
【００３８】
図２は本発明の実施形態に係る薄膜形成方法で用いられるスリットノズルを示す模式底面図である。図２に示す各スリットノズル３４ａは、液状材料を吐出するものであり、基板１０の幅と略同一の長さのスリット形状に開けられた吐出口３５を備えている。吐出口３５のスリット形状の幅は、長さ方向に略均一な幅となっている。
【００３９】
そして、各スリットノズル３４ａは、各基板１０の横方向の間隔と同一の間隔をもって配置されている。換言すれば、各スリットノズル３４ａは、行列に配置された複数の基板１０の各列に対応するように配置されており、各列の基板１０における横方向の１辺と対応するように配置されている。
【００４０】
また、図２に示す複数のスリットノズル３４ａの代わりに、図３に示すような１つのスリットノズル３４ｂを用いてもよい。図３は本発明の実施形態に係る薄膜形成方法で用いられるスリットノズルの他の形態を示す模式底面図である。図３に示すスリットノズル３４ｂは、１つのノズルに複数の吐出口３５を設けたものである。各吐出口３５は、ノズルの奥に設けられている１つの液状材料供給部に繋がっている。そして、各吐出口３５へは、液状材料供給部から略同一の圧力で液状材料が供給される。
【００４１】
また、図２又は図３に示すスリットノズル３４ａ，３４ｂは、各スリットノズル（各吐出口３５の部分）が着脱自在に結合されたものであってもよい。そしてマザー基板１上に配置された複数の基板１０がなす行列の行又は列の数と同一の個数のスリットノズルを結合して、スリットノズル３４ａ，３４ｂを形成してもよい。
【００４２】
また、図２又は図３に示すスリットノズル３４ａ，３４ｂは、各吐出口３５がそれぞれ開閉可能となっているものであってもよい。また、図２又は図３に示すスリットノズル３４ａ，３４ｂは、各ノズル自体又は各吐出口３５の位置が変更可能となっているものであってもよい。このようにすれば、基板１０の列又は行の数に液状材料を吐出する吐出口３５の数を簡易に合わせることができるとともに、各基板１０の配置に各吐出口３５の位置を簡易に合わせることができる。
【００４３】
また、スリットノズル３４ａ，３４ｂは、毛細管現象を用いて液状材料を供給するものであってもよい。このような毛細管現象を利用することにより、基板１０の被処理面を下向きにした状態で、その被処理面に液状材料を塗布することができる。結果的に、親液部分にのみ均一に成膜できる。
【００４４】
上記のような図２又は図３に示すスリットノズル３４ａ，３４ｂを用意したのち、例えば、図１に示すマザー基板１上に配置された複数の基板１０がなす行列における第３行目の５枚の基板１０ｃの底辺に、各ノズルの吐出口３５がくるように、スリットノズル３４ａ，３４ｂを移動させる。
【００４５】
次いで、各スリットノズル３４ａ，３４ｂの吐出口３５を基板１０に接近させ、その各スリットノズル３４ａ，３４ｂの吐出口３５から略同時に液状材料を吐出させながら各スリットノズル３４ａ，３４ｂを第２行目の５枚の基板１０ｂの方向に移動させる。そして、各スリットノズル３４ａ，３４ｂの吐出口３５が第１行目の５枚の基板１０ｃにおける一方端に来たら、吐出口３５からの液状材料の吐出を停止させるとともに、各スリットノズル３４ａ，３４ｂを一定値だけ上方に引き上げる。これにより、第３行目の５枚の基板１０ｃについての液状材料の塗布が完了する。ここで、各スリットノズル３４ａ，３４ｂの第２行目方向への移動は続いている。
【００４６】
次いで、各スリットノズル３４ａ，３４ｂが第２行目の５枚の基板１０ｂの１辺付近に来たら、第３行目の基板１０に液状材料を塗布したときと同様にして、各スリットノズル３４ａ，３４ｂを下方に引き下げて第２行目の基板１０ｂに接近させ、各吐出口３５からの液状材料の吐出を再開する。そして、各スリットノズル３４ａ，３４ｂの吐出口３５が第２行目の基板１０ｂにおける一方端に来たら、吐出口３５からの液状材料の吐出を停止させるとともに、各スリットノズル３４ａ，３４ｂを一定値だけ上方に引き上げる。これにより、第２行目の５枚の基板１０ｂについての液状材料の塗布が完了する。ここで、各スリットノズル３４ａ，３４ｂの第１行目方向への移動は続いている。
【００４７】
次いで、各スリットノズル３４ａ，３４ｂが第１行目の基板１０ａの１辺付近に来たら、第２行目の基板１０ｂに液状材料を塗布したときと同様にして、各スリットノズル３４ａ，３４ｂを下方に引き下げて第１行目の基板１０ａに接近させ、各吐出口３５からの液状材料の吐出を再開する。そして、各スリットノズル３４ａ，３４ｂの吐出口３５が第１行目の基板１０ａにおける一方端に来たら、吐出口３５からの液状材料の吐出を停止させるとともに、各スリットノズル３４ａ，３４ｂを一定値だけ上方に引き上げる。これにより、第１行目の５枚の基板１０ａについての液状材料の塗布が完了し、全ての基板１０についての液状材料の塗布が完了する。
【００４８】
上記のようにして基板１０の全面に液状材料が塗布されるが、基板１０におけるパターン領域は親液処理が施されパターン領域以外は撥液処理が施されているので、パターン領域以外に塗布された液状材料はその領域からはじき出され、パターン領域にのみ液状材料が充填される。
【００４９】
図４は上記のようにして基板１０のパターン領域に液状材料が塗布された状態を示す模式断面図である。図５は図４に示す基板１０の平面図である。図４及び図５に示すように、基板１０の上面には隔壁１１が設けられている。そして、隔壁１１に囲まれた凹部がパターン領域となっている。隔壁１１には撥液処理が施されているので、液状材料は隔壁１１に囲まれた凹部にのみ充填される。その充填された液状材料について乾燥及び焼成などを施すことで、例えば、有機ＥＬ基板における正孔注入層１２をなす薄膜を形成する。
【００５０】
これらにより、本実施形態の薄膜形成方法によれば、行列として配置された複数の基板１０に対して、例えば第３行目から第１行目へスリットノズル３４ａ，３４ｂを１回走査するだけで、複数の基板１０全体に液状材料を塗布することができる。そして、各基板１０について予めパターン領域に親液処理を施し、他の領域に撥液処理を施しておくことで、各基板１０の全体に配置されたパターン領域にのみ、１回のスリットノズル３４ａ，３４ｂの走査で一括して液状材料を塗布することができる。そこで、本実施形態の薄膜形成方法によれば、簡易にかつ迅速にパターン領域に液状材料を塗布することができるので、液状材料を用いて薄膜を形成する工程において、製造コストの低減化及び製造時間の短縮化をすることができる。
【００５１】
また、本実施形態の薄膜形成方法によれば、スリットノズル３４ａ，３４ｂを１回走査するだけで複数の基板１０全体に液状材料を塗布することができ、液滴吐出方式によってインクジェットノズルから液状材料を一滴づつ吐出する場合に比べて、吐出不良などによって不均一な箇所が生じて歩留まりが低下する確率を大幅に低減することができる。
【００５２】
また、本実施形態の薄膜形成方法によれば、スリットノズル３４ａ，３４ｂを１回走査するだけで複数の基板１０全体に液状材料を塗布することができ、各吐出口３５から基板１０へ供給される液状材料を略同じ状態にすることができるので、複数の基板１０の被処理面全体について均一な薄膜を容易に形成することができ、薄膜におけるムラを大幅に低減することができる。
【００５３】
また、本発明によれば、複数の基板１０の全体に短時間で一括して液状材料を塗布することができることなどにより、その液状材料について粘度及び表面張力などの条件が大幅に緩やかになるとともに、液状材料についての溶媒添加、分散状態制御などの調整を不要とすることができ、製造工数を大幅に低減することができる。
【００５４】
また、本発明によれば、スリットノズル３４ａ，３４ｂに供給する液状材料の濃度を制御すること、又はスリットノズル３４ａ，３４ｂなどを走査する速度を制御することで、基板１０におけるパターン領域に塗布された液状材料による薄膜の厚さを簡易に制御することができる。
液状材料の濃度は、例えば液状材料の固形分比率を変えることで容易に可変することができる。ここで、本実施形態ではスリットノズル３４ａ，３４ｂを用いているので、一滴づつ吐出するインクジェットノズルを用いた場合よりも液状材料の濃度範囲を幅広く制御することができ、薄膜の厚さも幅広く制御することができる。
【００５５】
次に、本実施形態の薄膜形成方法に用いるスリットノズルの他の構成について図６及び図７を参照して説明する。図６及び図７は、本実施形態の薄膜形成方法に用いるスリットノズルの他の構成を示す模式断面図である。
図６（ａ）に示すスリットノズル３４ｃは、四角柱形状又は円柱形状のノズル先端部を有し、基板１０の上側に配置され、下方に向けて液状材料１５を吐出するものである。そして、スリットノズル３４ｃは、液状材料１５の吐出時において、基板１０の上面に吐出された液状材料１５に接触する程に基板１０に接近する。
【００５６】
図６（ｂ）に示すスリットノズル３４ｄは、逆三角錐又は逆円錐形状のノズル先端部を有し、基板１０の上側に配置され、下方に向けて液状材料１５を吐出するものである。そして、スリットノズル３４ｄは、液状材料１５の吐出時において、基板１０の上面に吐出された液状材料１５に接触する程に基板１０に接近する。
【００５７】
図６（ｃ）に示すスリットノズル３４ｅは、断面が略台形状のノズル先端部を有し、基板１０の上側に配置され、下方に向けて液状材料１５を吐出するものである。そして、スリットノズル３４ｅは、液状材料１５の吐出時において、基板１０の上面に吐出された液状材料１５に接触しない間隔をもって基板１０に接近する。
【００５８】
図７（ａ）に示すスリットノズル３４ｆは、四角柱形状又は円柱形状のノズル先端部の中に逆円錐形状をした液状材料供給部を有し、基板１０の上側に配置され、下方に向けて液状材料１５を吐出するものである。そして、スリットノズル３４ｆは、液状材料１５の吐出時において、基板１０の上面に吐出された液状材料１５に接触しない間隔をもって基板１０に接近する。
【００５９】
図７（ｂ）に示すスリットノズル３４ｇは、三角錐又は円錐形状のノズル先端部を有し、基板１０の下側に配置され、上方に向けて液状材料１５を吐出するものである。そして、スリットノズル３４ｇは、液状材料１５の吐出時において、基板１０の下面に吐出された液状材料１５に接触しない間隔をもって基板１０に接近する。
【００６０】
図７（ｃ）に示すスリットノズル３４ｈも、三角錐又は円錐形状のノズル先端部を有し、基板１０の下側に配置され、上方に向けて液状材料１５を吐出するものである。そして、スリットノズル３４ｈは、液状材料１５の吐出時において、基板１０の下面に吐出された液状材料１５に接触する程に基板１０に接近する。このスリットノズル３４ｈは、毛細管現象を用いて液状材料１５を基板１０の下面に供給する方式に好適である。なお、他のスリットノズル３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆ，３４ｇも毛細管現象を用いて液状材料１５を供給する方式に適用することが可能である。
【００６１】
次に、毛細管現象を用いた液状材料の塗布方法について、図８を参照して具体的に説明する。図８は、毛細管現象を用いた液状材料の塗布方式を示す模式断面図である。図８（ａ）に示すように、容器２１の中には、例えば図４における正孔注入層１２のような薄膜を形成するための溶媒（液状材料）２２と、毛細管（スリットノズル３４の相当）２３とが入れられている。この毛細管２３が上記実施形態のスリットノズル３４ａ〜３４ｈに該当する。また容器２１は通常、蓋２４で密閉されている。そして、被塗布部材である基板１０は、平行移動可能な支持部材３０の下面側において被処理面を下向きにして支持されている。この指示部材３０が上記実施形態のマザー基板１に該当する。
【００６２】
塗布処理をするためには、先ず、図８（ｂ）に示すように、蓋２４を矢印方向にスライドさせて開くとともに、支持部材３０も矢印方向（蓋２４方向）にスライドさせる。蓋２４を開くと、毛細管２３が上方に移動し、毛細管２３の上端が溶媒２２の液面よりも上に出る。これにより、毛細管２３の上端まで溶媒２２が吸い上げられる。
【００６３】
次いで、図８（ｃ）に示すように、支持部材３０をさらに矢印方向にスライドさせて、基板１０の被塗布面を毛細管２３の上端に接近させる。これにより、基板１０の被塗布面には、毛細管２３によって吸い上げられた溶媒２２が塗布される。
【００６４】
次いで、図８（ｄ）に示すように、支持部材３０をさらに矢印方向にスライドさせることで、基板１０の被塗布面の全体に、毛細管２３によって吸い上げられた溶媒２２を塗布する。
【００６５】
次いで、図８（ｅ）に示すように、基板１０の被塗布面全体への塗布が終了すると、毛細管２３を下方に移動させる。ここでは、毛細管２３の上端から基板１０の被塗布面が離れているので、毛細管２３による溶媒２２の吸い上げが停止している。
【００６６】
次いで、図８（ｆ）に示すように、毛細管２３をさらに下方に移動させて、溶媒２２の中に毛細管２３を埋没させる。これと同時に、蓋２４を矢印方向にスライドさせることで閉める。これらにより、基板１０の被塗布面全体への溶媒２２の塗布が完了する。
【００６７】
上記塗布の前に、基板１０の被処理面においてパターニング領域に親液処理を施し、他の領域（隔壁１１の領域）に撥液処理を施しておくことで、パターン領域にのみ液状材料を充填することができる。
【００６８】
次に、上記実施形態の成膜方法を用いた有機ＥＬ素子の製造方法について、図９から図１３を参照して説明する。図９、図１０は有機ＥＬ素子を備えたＥＬディスプレイの一例の概略構成を説明するための図であり、これらの図において符号７０はＥＬディスプレイである。
このＥＬディスプレイ７０は、回路図である図９に示すように透明基板上に、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の共通給電線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素（画素領域素）７１が設けられて構成されたものである。
【００６９】
信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ側駆動回路７２が設けられている。
一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査側駆動回路７３が設けられている。また、画素領域７１の各々には、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング薄膜トランジスタ１４２と、このスイッチング薄膜トランジスタ１４２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給されるカレント薄膜トランジスタ１４３と、このカレント薄膜トランジスタ１４３を介して共通給電線１３３に電気的に接続したときに共通給電線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極１４１と、この画素電極１４１と反射電極１５４との間に挟み込まれる発光部１４０と、が設けられている。
【００７０】
このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されてスイッチング薄膜トランジスタ１４２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、カレント薄膜トランジスタ１４３のオン・オフ状態が決まる。そして、カレント薄膜トランジスタ１４３のチャネルを介して共通給電線１３３から画素電極１４１に電流が流れ、さらに発光部１４０を通じて反射電極１５４に電流が流れることにより、発光部１４０は、これを流れる電流量に応じて発光するようになる。
ここで、各画素７１の平面構造は、反射電極や有機ＥＬ素子を取り除いた状態での拡大平面図である図１０に示すように、平面形状が長方形の画素電極１４１の四辺が、信号線１３２、共通給電線１３３、走査線１３１及び図示しない他の画素電極用の走査線によって囲まれた配置となっている。
【００７１】
次に、このようなＥＬディスプレイ７０に備えられる有機ＥＬ素子の製造方法について、図１１〜図１３を用いて説明する。なお、図１１〜図１３では、説明を簡略化するべく、単一の画素７１についてのみ図示する。
まず、基板を用意する。ここで、有機ＥＬ素子では後述する発光層による発光光を基板側から取り出すことも可能であり、また基板と反対側から取り出す構成とすることも可能である。発光光を基板側から取り出す構成とする場合、基板材料としてはガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明なものが用いられるが、特に安価なガラスが好適に用いられる。
【００７２】
また、基板に色フィルター膜や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を配置して、発光色を制御するようにしてもよい。
また、基板と反対側から発光光を取り出す構成の場合、基板は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミックス、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
本例では、基板として図１１（ａ）に示すようにガラス等からなる透明基板１２１を用意する。そして、これに対し、必要に応じてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）や酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約２００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成する。
【００７３】
次に、透明基板１２１の温度を約３５０℃に設定して、下地保護膜の表面にプラズマＣＶＤ法により厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜２００を形成する。次いで、この半導体膜２００に対してレーザアニールまたは固相成長法などの結晶化工程を行い、半導体膜２００をポリシリコン膜に結晶化する。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザでビームの長寸が４００ｍｍのラインビームを用い、その出力強度は例えば２００ｍＪ／ｃｍ２　とする。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の９０％に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査する。
【００７４】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、半導体膜（ポリシリコン膜）２００をパターニングして島状の半導体膜２１０とし、その表面に対して、ＴＥＯＳや酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約６０〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜または窒化膜からなるゲート絶縁膜２２０を形成する。なお、半導体膜２１０は、図５に示したカレント薄膜トランジスタ１４３のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となるものであるが、異なる断面位置においてはスイッチング薄膜トランジスタ１４２のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となる半導体膜も形成されている。つまり、図１１〜図１３に示す製造工程では二種類のトランジスタ１４２、１４３が同時に作られるのであるが、同じ手順で作られるため、以下の説明ではトランジスタに関しては、カレント薄膜トランジスタ１４３についてのみ説明し、スイッチング薄膜トランジスタ１４２についてはその説明を省略する。
【００７５】
次いで、図１１（ｃ）に示すように、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属膜からなる導電膜をスパッタ法により形成した後、これをパターニングし、ゲート電極１４３Ａを形成する。
次いで、この状態で高濃度のリンイオンを打ち込み、半導体膜２１０に、ゲート電極１４３Ａに対して自己整合的にソース・ドレイン領域１４３ａ、１４３ｂを形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域１４３ｃとなる。
【００７６】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、層間絶縁膜２３０を形成した後、コンタクトホール２３２、２３４を形成し、これらコンタクトホール２３２、２３４内に中継電極２３６、２３８を埋め込む。
次いで、図１１（ｅ）に示すように、層間絶縁膜２３０上に、信号線１３２、共通給電線１３３及び走査線（図１１に示さず）を形成する。ここで、中継電極２３８と各配線とは、同一工程で形成されていてもよい。このとき、中継電極２３６は、後述するＩＴＯ膜により形成されることになる。
【００７７】
そして、各配線の上面をも覆うように層間絶縁膜２４０を形成し、中継電極２３６に対応する位置にコンタクトホール（図示せず）を形成し、そのコンタクトホール内にも埋め込まれるようにＩＴＯ膜を形成し、さらにそのＩＴＯ膜をパターニングして、信号線１３２、共通給電線１３３及び走査線（図示せず）に囲まれた所定位置に、ソース・ドレイン領域１４３ａに電気的に接続する画素電極１４１を形成する。ここで、信号線１３２及び共通給電線１３３、さらには走査線（図示せず）に挟まれた部分が、後述するように正孔注入層や発光層の形成場所となっている。
【００７８】
次いで、図１２（ａ）に示すように、前記の形成場所を囲むように隔壁１５０を形成する。この隔壁１５０は仕切部材として機能するものであり、例えばポリイミド等の絶縁性有機材料で形成するのが好ましい。隔壁１５０の膜厚については、例えば１〜２μｍの高さとなるように形成する。また、隔壁１５０は、スリットノズル３４から吐出される液状体に対して非親和性（撥液性）を示すものが好ましい。隔壁１５０に非親和性を発現させるためには、例えば隔壁１５０の表面をフッ素系化合物などで表面処理するといった方法が採用される。フッ素化合物としては、例えばＣＦ４　、ＳＦ５　、ＣＨＦ３　などがあり、表面処理としては、例えばプラズマ処理、ＵＶ照射処理などが挙げられる。
そして、このような構成のもとに、正孔注入層や発光層の形成場所、すなわちこれらの形成材料の塗布位置とその周囲の隔壁１５０との間には、十分な高さの段差１１１が形成されているのである。
【００７９】
次いで、図１２（ｂ）に示すように、基板１２１の上面において図２、図３、図６又は図７に示すようなスリットノズル３４を走査しながら、そのスリットノズル３４から正孔注入層の形成材料１１４Ａ（液状材料）を吐出することで、隔壁１５０に囲まれた塗布位置、すなわち隔壁１５０内のパターン領域に選択的に塗布する。ここで、液状材料は隔壁１５０の上などにも塗布されるが、隔壁１５０は撥液処理されているので、隔壁１５０上に塗布された液状材料はそこからはじき出され、自然に隔壁１５０内のパターン領域にのみ液状材料が充填される。
【００８０】
なお、正孔注入層の形成材料としては、ポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等が挙げられる。
【００８１】
次いで、図１２（ｃ）に示すように加熱あるいは光照射により液状の前駆体１１４Ａの溶媒を蒸発させて、画素電極１４１上に、固形の正孔注入層１４０Ａを形成する。
次いで、図１３（ａ）に示すように、基板１２１の上面において図２、図３、図６又は図７に示すようなスリットノズル３４を走査しながら、そのスリットノズル３４から発光層の形成材料１１４Ｂ（液状材料）を吐出することで、隔壁１５０に囲まれた塗布位置、すなわち隔壁１５０内のパターン領域に選択的に塗布する。ここで、液状材料は隔壁１５０の上などにも塗布されるが、隔壁１５０は撥液処理されているので、隔壁１５０上に塗布された液状材料はそこからはじき出され、自然に隔壁１５０内のパターン領域にのみ液状材料が充填される。
【００８２】
発光層の形成材料としては、例えば共役系高分子有機化合物の前駆体と、得られる発光層の発光特性を変化させるための蛍光色素とを含んでなるものが好適に用いられる。
共役系高分子有機化合物の前駆体は、蛍光色素等とともにスリットノズル３４から吐出されて薄膜に成形された後、加熱硬化されることによって共役系高分子有機ＥＬ層となる発光層を生成し得るものをいい、例えば前駆体のスルホニウム塩の場合、加熱処理されることによりスルホニウム基が脱離し、共役系高分子有機化合物となるもの等である。
【００８３】
このような共役系高分子有機化合物は固体で強い蛍光を持ち、均質な固体超薄膜を形成することができる。しかも形成能に富みＩＴＯ電極との密着性も高い。さらに、このような化合物の前駆体は、硬化した後は強固な共役系高分子膜を形成することから、加熱硬化前においては前駆体溶液を後述するインクジェットパターニングに適用可能な所望の粘度に調整することができ、簡便かつ短時間で最適条件の膜形成を行うことができる。
【００８４】
このような前駆体としては、例えばＰＰＶ（ポリ（パラ−フェニレンビニレン））またはその誘導体の前駆体が好ましい。ＰＰＶまたはその誘導体の前駆体は、水あるいは有機溶媒に可溶であり、また、ポリマー化が可能であるため光学的にも高品質の薄膜を得ることができる。さらに、ＰＰＶは強い蛍光を持ち、また二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化している導電性高分子でもあるため、高性能の有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００８５】
このようなＰＰＶまたはＰＰＶ誘導体の前駆体として、例えば、ＰＰＶ（ポリ（パラ−フェニレンビニレン））前駆体、ＭＯ−ＰＰＶ（ポリ（２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレンビニレン））前駆体、ＣＮ−ＰＰＶ（ポリ（２，５−ビスヘキシルオキシ−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）））前駆体、ＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）］−パラ−フェニレンビニレン）前駆体等が挙げられる。
【００８６】
ＰＰＶまたはＰＰＶ誘導体の前駆体は、前述したように水に可溶であり、製膜後の加熱により高分子化してＰＰＶ層を形成する。前記ＰＰＶ前駆体に代表される前駆体の含有量は、組成物全体に対して０．０１〜１０．０ｗｔ％が好ましく、０．１〜５．０ｗｔ％がさらに好ましい。前駆体の添加量が少な過ぎると共役系高分子膜を形成するのに不十分であり、多過ぎると組成物の粘度が高くなり、インクジェット法による精度の高いパターニングに適さない場合がある。
【００８７】
さらに、発光層の形成材料としては、少なくとも１種の蛍光色素を含むのが好ましい。これにより、発光層の発光特性を変化させることができ、例えば、発光層の発光効率の向上、または光吸収極大波長（発光色）を変えるための手段としても有効である。すなわち、蛍光色素は単に発光層材料としてではなく、発光機能そのものを担う色素材料として利用することができる。例えば、共役系高分子有機化合物分子上のキャリア再結合で生成したエキシトンのエネルギーをほとんど蛍光色素分子上に移すことができる。この場合、発光は蛍光量子効率が高い蛍光色素分子からのみ起こるため、発光層の電流量子効率も増加する。したがって、発光層の形成材料中に蛍光色素を加えることにより、同時に発光層の発光スペクトルも蛍光分子のものとなるので、発光色を変えるための手段としても有効となる。
【００８８】
なお、ここでいう電流量子効率とは、発光機能に基づいて発光性能を考察するための尺度であって、下記式により定義される。
ηＥ　＝放出されるフォトンのエネルギー／入力電気エネルギー
そして、蛍光色素のドープによる光吸収極大波長の変換によって、例えば赤、青、緑の３原色を発光させることができ、その結果フルカラー表示体を得ることが可能となる。
さらに蛍光色素をドーピングすることにより、ＥＬ素子の発光効率を大幅に向上させることができる。
【００８９】
蛍光色素としては、赤色の発色光を発光する発光層を形成する場合、赤色の発色光を有するローダミンまたはローダミン誘導体を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素は、低分子であるため水溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく、均一で安定した発光層の形成が容易である。このような蛍光色素として具体的には、ローダミンＢ、ローダミンＢベース、ローダミン６Ｇ、ローダミン１０１過塩素酸塩等が挙げられ、これらを２種以上混合したものであってもよい。
【００９０】
また、緑色の発色光を発光する発光層を形成する場合、緑色の発色光を有するキナクリドンおよびその誘導体を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素は前記赤色蛍光色素と同様、低分子であるため水溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。
【００９１】
さらに、青色の発色光を発光する発光層を形成する場合、青色の発色光を有するジスチリルビフェニルおよびその誘導体を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素は前記赤色蛍光色素と同様、低分子であるため水・アルコール混合溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。
【００９２】
また、青色の発色光を有する他の蛍光色素としては、クマリンおよびその誘導体を挙げることができる。これらの蛍光色素は、前記赤色蛍光色素と同様、低分子であるため水溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。このような蛍光色素として具体的には、クマリン、クマリン−１、クマリン−６、クマリン−７、クマリン１２０、クマリン１３８、クマリン１５２、クマリン１５３、クマリン３１１、クマリン３１４、クマリン３３４、クマリン３３７、クマリン３４３等が挙げられる。
【００９３】
さらに、別の青色の発色光を有する蛍光色素としては、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）またはＴＰＢ誘導体を挙げることができる。これらの蛍光色素は、前記赤色蛍光色素等と同様、低分子であるため水溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。
以上の蛍光色素については、各色ともに１種のみを用いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。
【００９４】
これらの蛍光色素については、前記共役系高分子有機化合物の前駆体固型分に対し、０．５〜１０ｗｔ％添加するのが好ましく、１．０〜５．０ｗｔ％添加するのがより好ましい。蛍光色素の添加量が多過ぎると発光層の耐候性および耐久性の維持が困難となり、一方、添加量が少な過ぎると、前述したような蛍光色素を加えることによる効果が十分に得られないからである。
【００９５】
また、前記前駆体および蛍光色素については、極性溶媒に溶解または分散させてインクとし、このインクをスリットノズル３４から吐出するのが好ましい。極性溶媒は、前記前駆体、蛍光色素等を容易に溶解または均一に分散させることができるため、スリットノズル３４のノズル孔での発光層形成材料中の固型分が付着したり目詰りを起こすのを防止することができる。
【００９６】
このような極性溶媒として具体的には、水、メタノール、エタノール等の水と相溶性のあるアルコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルイミダゾリン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の有機溶媒または無機溶媒が挙げられ、これらの溶媒を２種以上適宜混合したものであってもよい。
【００９７】
さらに、前記形成材料中に湿潤剤を添加しておくのが好ましい。これにより、形成材料がスリットノズル３４のノズル孔で乾燥・凝固することを有効に防止することができる。かかる湿潤剤としては、例えばグリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールが挙げられ、これらを２種以上混合したものであってもよい。この湿潤剤の添加量としては、形成材料の全体量に対し、５〜２０ｗｔ％程度とするのが好ましい。
なお、その他の添加剤、被膜安定化材料を添加してもよく、例えば、安定剤、粘度調整剤、老化防止剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、樹脂エマルジョン、レベリング剤等を用いることができる。
【００９８】
このような発光層の形成材料１１４Ｂをスリットノズル３４の吐出口から吐出すると、形成材料１１４Ｂは隔壁１５０内の正孔注入層１４０Ａ上に塗布される。
ここで、形成材料１１４Ｂの吐出による発光層の形成は、赤色の発色光を発光する発光層の形成材料、緑色の発色光を発光する発光層の形成材料、青色の発色光を発光する発光層の形成材料を、それぞれ対応する画素７１に吐出し塗布することによって行う。なお、各色に対応する画素７１は、これらが規則的な配置となるように予め決められている。
【００９９】
このようにして各色の発光層形成材料を吐出し塗布したら、発光層形成材料１１４Ｂ中の溶媒を蒸発させることにより、図１３（ｂ）に示すように正孔層注入層１４０Ａ上に固形の発光層１４０Ｂを形成し、これにより正孔層注入層１４０Ａと発光層１４０Ｂとからなる発光部１４０を得る。ここで、発光層形成材料１１４Ｂ中の溶媒の蒸発については、必要に応じて加熱あるいは減圧等の処理を行うが、発光層の形成材料は通常乾燥性が良好で速乾性であることから、特にこのような処理を行うことなく、したがって各色の発光層形成材料を順次吐出塗布することにより、その塗布順に各色の発光層１４０Ｂを形成することができる。
その後、図１３（ｃ）に示すように、透明基板１２１の表面全体に、あるいはストライプ状に反射電極１５４を形成し、有機ＥＬ素子を得る。
【０１００】
このような有機ＥＬ素子の製造方法によれば、有機ＥＬ基板となる基板１２１についてスリットノズル３４を１回走査するだけで、基板１２１全体の画素領域に正孔注入層１４０Ａを形成する液状材料を充填することができる。そこで、本製造方法によれば、簡易にかつ迅速に所望のパターン領域に正孔注入層１４０Ａを形成する液状材料を塗布することができるので、有機ＥＬ素子の製造コストの低減化及び製造時間の短縮化を実現することができる。
【０１０１】
また、本製造方法によれば、スリットノズル３４を１回走査するだけで基板１２１全体の画素領域に正孔注入層１４０Ａを形成する液状材料を充填することができるので、正孔注入層１４０Ａの膜厚などを容易に均一化することができ、点欠陥などの不具合が発生する確率が低い有機ＥＬ素子を提供することができる。
【０１０２】
また、本製造方法によれば、基板１２１の全体に短時間で一括して正孔注入層１４０Ａを形成する液状材料を塗布することができることなどにより、その液状材料について粘度及び表面張力などの条件が緩やかとなり、液状材料の調整にかかる工数及び材料を大幅に低減することができる。
【０１０３】
（電子機器）
上記実施形態の薄膜形成方法を用いて製造された光学素子（有機ＥＬ素子）であるデバイスを備えた電子機器の例について説明する。
図１４は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１４において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の光学素子を用いた表示部を示している。
【０１０４】
図１５は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１５において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の光学素子を用いた表示部を示している。
【０１０５】
図１６は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１６において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の光学素子を用いた表示部を示している。
【０１０６】
図１４から図１６に示す電子機器は、上記実施形態の光学素子を備えているので良好に画像表示することができ、製造コストを低減することができるとともに、製造期間を短縮することができる。
【０１０７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【０１０８】
例えば、上記実施形態では、本発明に係る薄膜形成方法を用いて光学素子（有機ＥＬ素子）を製造する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明に係る薄膜形成方法を用いて半導体素子などを良好に製造することも可能である。また、本発明に係る薄膜形成方法を用いて半導体集積回路の配線などを製造することも可能である。
【０１０９】
また、上記実施形態ではマザー基板１及び基板１０の位置を固定して、スリットノズル３４を移動させて走査しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリットノズル３４の位置を固定して、マザー基板１（又は基板１０）を移動させることとしてもよい。また、スリットノズル３４とマザー基板１（又は基板１０）の両方を移動させてもよい。
【０１１０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、被処理基板上のある１辺から対向する１辺へ１つのスリットノズルを１回走査するだけで、被処理基板全体に液状材料を塗布することができるので、製造コストの低減化、製造時間の短縮化及び薄膜の均一化をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜形成方法の被処理基板を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る薄膜形成方法で用いられるスリットノズルを示す模式底面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る薄膜形成方法で用いられる他のスリットノズルを示す模式底面図である。
【図４】基板のパターン領域に液状材料が塗布された状態を示す模式断面図である。
【図５】図４に示す状態の模式平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る薄膜形成方法で用いられる他のスリットノズルを示す模式断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る薄膜形成方法で用いられる他のスリットノズルを示す模式断面図である。
【図８】毛細管現象を用いた塗布方法を示す模式断面図である。
【図９】有機ＥＬ素子を備えたＥＬディスプレイの一例の回路図である。
【図１０】図９に示したＥＬディスプレイにおける画素部の平面構造を示す拡大平面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は有機ＥＬ素子の製造方法を工程順に説明するための要部側断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は図１１に続く工程を順に説明するための要部側断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は図１２に続く工程を順に説明するための要部側断面図である。
【図１４】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図１５】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図１６】本実施形態の光学素子を備えた電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　マザー基板
１０　　　基板
１１　　　隔壁
１２　　　正孔注入層
１５　　　液状材料
２１　　　容器
２２　　　溶媒（液状材料）
２３　　　毛細管（スリットノズル）
２４　　　蓋
３０　　　支持部材
３４ａ〜３４ｈ　　スリットノズル
３５　　　吐出口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a thin film, a thin film forming apparatus, an optical element, an organic electroluminescence element, a semiconductor element, and an electronic apparatus having a step of applying a liquid material.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of forming a thin film in a desired pattern, a partition (bank) is formed on a surface to be processed of a substrate, and a region (pattern region) surrounded by the partition is filled with a liquid material, and the liquid material is filled. There is a method in which a film is formed by drying or baking. As a method for filling a liquid material, there is a droplet discharging method in which the liquid material is discharged to a pattern region from an ink jet nozzle or the like (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-291584 A
[Patent Document 2]
JP 2002-122727 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional film forming method using an ink jet nozzle, since the liquid material is discharged one by one and each pattern is formed one by one sequentially, the film forming process becomes long and causes a decrease in throughput. There is a problem.
[0005]
In addition, in a conventional film forming method using an ink jet nozzle, the discharge state of the ink jet nozzle changes during the film formation for one substrate, and the film forming portion is uneven on the entire surface to be processed of the substrate. Was relatively high.
[0006]
Further, the state of the liquid material that can be discharged from the inkjet nozzle is limited by the droplet discharge method, and it is necessary to adjust the viscosity, surface tension, and the like of the obtained liquid material. In addition, this adjustment requires a considerable amount of man-hours and materials, resulting in an increase in manufacturing costs.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when a liquid material is applied to a desired pattern region to form a film, it is possible to reduce the manufacturing cost and the manufacturing time, It is an object of the present invention to provide a thin film forming method, a thin film forming apparatus, an optical element, an organic electroluminescent element, a semiconductor element, and an electronic device capable of easily forming a uniform thin film on the entire surface to be processed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a thin film forming method according to the present invention is directed to a method of forming a thin film from a slit nozzle having a discharge port having substantially the same length as the width of a substrate to be processed and having a slit-shaped discharge port. Discharging the liquid material and applying the liquid material to a desired pattern area provided on the substrate to be processed.
According to the present invention, the liquid material can be applied to the entire substrate to be processed only by scanning one slit nozzle once from one side of the substrate to the opposite side. Therefore, for example, by performing lyophilic treatment on a desired pattern region of a substrate to be processed and performing lyophobic treatment on other regions, the desired pattern region disposed on the entire substrate to be processed is once applied. The liquid material can be applied collectively by scanning the slit nozzle.
Therefore, according to the present invention, in the step of forming a thin film using a liquid material, it is possible to reduce the manufacturing cost and the manufacturing time, and to easily form a uniform thin film on the entire surface to be processed of the substrate. It can be formed.
Further, according to the present invention, since the liquid material can be applied to the entire substrate to be processed at once in a short time, conditions such as viscosity and surface tension of the liquid material become mild, and the liquid material can be adjusted. Such man-hours and materials can be reduced.
[0009]
Further, in the thin film forming method of the present invention, the plurality of substrates to be processed are arranged at regular positions so as to form a matrix on the mother substrate, and each of the substrates to be processed arranged in rows or columns in the matrix is provided. It is preferable that a plurality of slit nozzles are arranged on a straight line so as to correspond to the above, and the liquid material is discharged from the plurality of slit nozzles substantially simultaneously.
According to the present invention, each of a plurality of slit nozzles arranged on a straight line is scanned only once along a row or a column of a matrix formed by a plurality of substrates to be processed, and the plurality of substrates to be processed are collectively processed. A liquid material can be applied.
Therefore, for example, by performing a lyophilic treatment on a desired pattern region of each substrate to be processed and performing a lyophobic treatment on other regions, for example, only a desired pattern region arranged over the entire substrate to be processed, The liquid material can be applied collectively by one scanning of the slit nozzle.
Therefore, according to the present invention, in the step of forming a thin film using a liquid material, it is possible to further reduce the manufacturing cost and the manufacturing time, and to make the entire processing surface of each processing substrate uniform. A thin film can be easily formed. Further, according to the present invention, a liquid material can be applied to the entirety of a plurality of substrates to be processed at once in a short time, so that conditions such as viscosity and surface tension of the liquid material are further moderated, The number of steps and materials required for the adjustment can be further reduced.
[0010]
Further, in the thin film forming method of the present invention, the plurality of slit nozzles arranged on the straight line have a plurality of the discharge ports formed in one nozzle, and each discharge port has one liquid material supply. It is preferably connected to the part.
According to the present invention, since the liquid material is supplied from one liquid material supply unit to the discharge port of each slit nozzle, the pressure of the liquid material at each discharge port is made uniform, and a plurality of substrates are processed. The liquid material can be applied more uniformly.
[0011]
Further, in the thin film forming method according to the present invention, the plurality of slit nozzles arranged on the straight line may be configured such that each slit nozzle is detachably connected, and the plurality of substrates to be processed arranged on the mother substrate may be provided. It is preferable that the same number of the slit nozzles as the number of rows or columns of the matrix formed by the nozzles are combined.
According to the present invention, since each slit nozzle is detachably connected, the number of slit nozzles is determined by the number of rows or columns of a matrix formed by a plurality of substrates to be processed disposed on a mother substrate or the like. Can be easily adapted.
[0012]
Further, in the thin film forming method of the present invention, it is preferable that a lyophilic treatment is performed on the desired pattern area on the substrate to be processed before the liquid material is applied. According to the present invention, the liquid material applied to the entire substrate to be processed by the slit nozzle remains in the desired pattern area subjected to the lyophilic processing, and the liquid material applied to the other areas is repelled from that area. The liquid material can be easily filled only in the desired pattern region by using.
[0013]
Further, in the thin film forming method of the present invention, it is preferable that a liquid repellent treatment is performed on the outside of the desired pattern area on the substrate to be processed before applying the liquid material.
According to the present invention, the liquid material applied to the outside of the desired pattern area subjected to the liquid repellent treatment is repelled from the area and the liquid material is filled in the desired pattern area not subjected to the liquid repellent treatment. The liquid material can be easily filled only in the desired pattern region by using the liquid material.
[0014]
In the thin film forming method of the present invention, it is preferable that the slit nozzle supplies the liquid material to a surface to be processed by using a capillary phenomenon.
According to the present invention, since the liquid material can be supplied from the lower side to the upper side by using the capillary phenomenon, the liquid material is applied to the surface to be processed with the surface to be processed facing downward. be able to. As a result, a uniform film can be formed only on the lyophilic portion.
[0015]
Further, in the thin film forming method of the present invention, when discharging the liquid material from the plurality of slit nozzles, at least one of the mother substrate and the plurality of slit nozzles is moved, and the slit nozzle is When coming on the processing substrate, the discharge port of the slit nozzle is brought closer to the processing surface of the substrate to be processed, and when the slit nozzle is separated from the substrate to be processed, the discharge port of the slit nozzle is It is preferable to keep away from the surface of the mother substrate.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a liquid material can be apply | coated only to the some to-be-processed board | substrate arrange | positioned on the mother board | substrate, and a liquid material can be easily and quickly applied to a some to-be-processed board | substrate.
[0016]
Further, in the thin film forming method of the present invention, when the slit nozzle comes on the substrate to be processed, the liquid material is discharged from a discharge port of the slit nozzle, and the slit nozzle is separated from the substrate to be processed. In such a case, it is preferable to stop the discharge of the liquid material from the discharge port of the slit nozzle.
According to the present invention, the liquid material can be easily and quickly applied to the entire substrate to be processed.
[0017]
In the thin film forming method according to the present invention, it is preferable that the thickness of the thin film made of the liquid material applied to the desired pattern region is controlled by controlling the concentration of the liquid material.
According to the present invention, by controlling the concentration of the liquid material, the thickness of the thin film formed by the liquid material can be easily controlled.
[0018]
Further, in the thin film forming method of the present invention, it is preferable that the desired pattern region is surrounded by a partition.
According to the present invention, for example, the lyophilic treatment is performed on the desired pattern region, and the lyophobic treatment is performed on the partition surrounding the desired pattern region, so that the liquid material is precisely formed only on the desired pattern region. Can be filled.
[0019]
Further, in the thin film forming method of the present invention, in the step of moving the plurality of slit nozzles only once in a row or column direction in a matrix formed by the plurality of substrates, a desired pattern area of all of the plurality of substrates can be processed. It is preferable to apply the liquid material to the surface. According to the present invention, the liquid material can be applied to all the desired pattern regions of the plurality of substrates to be processed only by scanning the slit nozzle once, so that the throughput can be improved and the plurality of substrates can be processed. The uniformity of the substrate such as film thickness can be improved.
[0020]
Further, the thin film forming apparatus of the present invention includes a slit nozzle having a discharge port for discharging a liquid material, the discharge nozzle having substantially the same length as the width of the substrate to be processed and having a slit-shaped discharge port. It is characterized by having.
According to the present invention, the liquid material can be applied to the entire substrate to be processed only by scanning one slit nozzle once from one side of the substrate to the opposite side. Therefore, for example, by performing lyophilic treatment on a desired pattern region of a substrate to be processed and performing lyophobic treatment on other regions, the desired pattern region disposed on the entire substrate to be processed is once applied. The liquid material can be applied collectively by scanning the slit nozzle.
[0021]
Further, in the thin film forming apparatus of the present invention, it is preferable that a plurality of the slit nozzles are arranged at a predetermined interval on a straight line.
According to the present invention, when a plurality of substrates to be processed are arranged at predetermined intervals on a plane, the liquid material can be simultaneously applied to the plurality of substrates to be processed simultaneously, thereby improving the throughput. In addition to this, it is possible to improve the uniformity of the thickness of the substrate to be processed.
[0022]
Further, in the thin film forming apparatus of the present invention, the plurality of slit nozzles may have a plurality of discharge ports formed in one nozzle, and each discharge port may be connected to one liquid material supply unit. preferable.
According to the present invention, since the liquid material is supplied from one liquid material supply unit to the discharge port of each slit nozzle, the pressure of the liquid material at each discharge port is made uniform, and a plurality of substrates are processed. The liquid material can be applied more uniformly.
[0023]
Further, in the thin film forming apparatus of the present invention, a plurality of the slit nozzles, each slit nozzle is detachably connected, a row of a matrix formed by a plurality of substrates to be processed disposed on the mother substrate or It is preferable that the same number of slit nozzles as the number of rows are combined.
According to the present invention, since each slit nozzle is detachably connected, the number of slit nozzles is determined by the number of rows or columns of a matrix formed by a plurality of substrates to be processed disposed on a mother substrate or the like. Can be easily adapted.
[0024]
In the thin film forming apparatus of the present invention, it is preferable that each of the plurality of slit nozzles can be opened and closed.
According to the present invention, the number of slit nozzles that discharge a liquid material is adjusted to the number of rows or columns of a matrix formed by a plurality of substrates to be processed disposed on a mother substrate or the like without attaching or detaching the slit nozzles. Therefore, the liquid material can be easily and collectively discharged onto a plurality of substrates to be processed arranged in rows and columns of various forms.
[0025]
Further, in the thin film forming apparatus of the present invention, it is preferable that the positions of the plurality of slit nozzles can be changed.
According to the present invention, the position of each slit nozzle can be changed so as to match the position of each of a plurality of substrates to be processed arranged on a plane such as a mother substrate. The liquid material can be simply and collectively discharged onto the plurality of substrates to be processed.
[0026]
Further, in the thin film forming apparatus of the present invention, it is preferable that the slit nozzle supplies the liquid material to the surface to be processed by using a capillary phenomenon.
According to the present invention, since the liquid material can be supplied from the lower side to the upper side by using the capillary phenomenon, the liquid material is applied to the surface to be processed with the surface to be processed facing downward. be able to. As a result, a uniform film can be formed only on the lyophilic portion.
[0027]
Further, an optical element according to the present invention includes a thin film manufactured by using the thin film forming method.
According to the present invention, the uniformity of the film thickness and the like is high, and the throughput is high. Therefore, the probability of occurrence of a defect is lower than before, and the color filter, the liquid crystal display element, and the like can be manufactured at low cost in a short time. An optical element such as an organic EL element can be provided.
[0028]
Further, the organic electroluminescence device of the present invention is characterized by including a hole injection layer manufactured by using the thin film forming method.
According to the present invention, it is possible to collectively form a plurality of hole injection layers provided for each pixel of the organic electroluminescence element over the entire substrate. Thus, an organic electroluminescent element having a lower probability of occurrence of a defect such as the above can be provided quickly and at low cost.
[0029]
Further, a semiconductor element of the present invention includes a thin film manufactured by using the film forming method.
According to the present invention, for example, a thin film forming a wiring of a semiconductor element or the like can be formed collectively on the entire substrate. However, it is possible to provide a semiconductor element lower in cost than the conventional one at a low cost and quickly.
[0030]
According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the optical element.
According to the present invention, for example, an electronic apparatus including a high-quality optical element capable of suppressing the occurrence of a point defect in a display pixel or a defect of a display screen is manufactured at low cost and in a short time. Electronic equipment capable of performing the above.
[0031]
According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the organic electroluminescence element.
According to the present invention, for example, there is provided an electronic apparatus including a high-quality display unit having a low probability of occurrence of a defect in a display unit using an organic electroluminescent element, which can be manufactured at low cost and in a short time. Equipment can be provided.
[0032]
According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the semiconductor element.
According to the present invention, for example, it is possible to provide an electronic device that can suppress the occurrence of a defect such as a short circuit defect and that can be manufactured at low cost in a short time.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a thin film forming method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a substrate to be processed in the thin film forming method according to the embodiment of the present invention. The substrate 10 to be processed is, for example, a substrate for forming an organic electroluminescence (EL) substrate. Note that the substrate 10 is not limited to an organic EL substrate, and various substrates such as a semiconductor integrated circuit substrate, a liquid crystal substrate, and a plasma display substrate can be applied.
[0034]
The plurality of substrates 10 are regularly arranged on the upper surface of the mother substrate 1. The mother substrate 1 may be a substrate (for example, a silicon substrate or the like) on which the substrate 10 is formed, or may be a separate substrate (for example, a mere table) unrelated to the formation of the substrate 10. The plurality of substrates 10 are arranged on the mother substrate 1 at regular intervals in the vertical and horizontal directions in three rows and five columns. That is, five substrates 10a in the first row are on a straight line, five substrates 10b in a second row are on a straight line at a predetermined interval from the straight line in the first row, and a straight line in the second row The five substrates 10c in the third row are arranged on a straight line at a position separated by a predetermined distance. The arrangement of the plurality of substrates 10 is not limited to the arrangement shown in FIG. 1, but may be another number of rows and another number of columns as long as they are arranged neatly as a matrix.
[0035]
Further, as shown in FIG. 1, each substrate 10 has a square shape, and is disposed such that each corresponding side of each substrate 10 faces in the same direction. Although such an arrangement is preferable, the present invention can be applied to, for example, an arrangement in which the arrangement of each substrate 10 is slightly shifted for each row. Note that the substrate 10 is not limited to a square shape, but may be a rectangular shape or the like.
[0036]
A plurality of pattern regions are provided on the entire upper surface (the surface to be processed) of each substrate 10 in a mixture with the non-pattern regions. This pattern region is, for example, a region corresponding to a light emitting area (pixel) of the organic EL substrate and a region where a hole injection layer is formed. Each pattern region is surrounded by a partition (bank). Further, the partition wall of each substrate 10 is subjected to a liquid repellent treatment in advance. The liquid-repellent treatment is a treatment for giving a liquid-repellent property to a liquid material to be filled in the pattern region. When the lyophilic property of the pattern area surrounded by the partition wall is not sufficient, it is preferable to perform the lyophilic treatment on the pattern area in advance. As the lyophilic treatment, for example, a method of irradiating the pattern region with ultraviolet rays, performing ozone treatment, performing oxygen plasma treatment, or a combination thereof is employed.
[0037]
As described above, in the substrate 10 on which the partition wall is provided so as to surround the desired pattern region and the lyophobic treatment and the lyophilic treatment are performed, the pattern region is filled with a desired liquid material, By performing a process such as drying and baking, a thin film is formed in the pattern region. Next, a method for filling the liquid material will be described with reference to FIGS.
[0038]
FIG. 2 is a schematic bottom view showing a slit nozzle used in the thin film forming method according to the embodiment of the present invention. Each of the slit nozzles 34 a shown in FIG. 2 discharges a liquid material, and has a discharge port 35 formed in a slit shape having a length substantially equal to the width of the substrate 10. The width of the slit shape of the discharge port 35 is substantially uniform in the length direction.
[0039]
The slit nozzles 34a are arranged at the same interval as the interval between the substrates 10 in the horizontal direction. In other words, each slit nozzle 34a is arranged so as to correspond to each column of the plurality of substrates 10 arranged in a matrix, and is arranged so as to correspond to one lateral side of the substrate 10 in each column. ing.
[0040]
Further, instead of the plurality of slit nozzles 34a shown in FIG. 2, one slit nozzle 34b as shown in FIG. 3 may be used. FIG. 3 is a schematic bottom view showing another embodiment of the slit nozzle used in the thin film forming method according to the embodiment of the present invention. The slit nozzle 34b shown in FIG. 3 has a plurality of discharge ports 35 provided in one nozzle. Each discharge port 35 is connected to one liquid material supply unit provided at the back of the nozzle. The liquid material is supplied to each of the discharge ports 35 from the liquid material supply unit at substantially the same pressure.
[0041]
Further, the slit nozzles 34a and 34b shown in FIG. 2 or FIG. 3 may be configured such that each slit nozzle (portion of each discharge port 35) is detachably connected. The slit nozzles 34a and 34b may be formed by combining the same number of slit nozzles as the number of rows or columns of a matrix formed by the plurality of substrates 10 arranged on the mother substrate 1.
[0042]
Further, the slit nozzles 34a and 34b shown in FIG. 2 or FIG. 3 may be such that each discharge port 35 can be opened and closed, respectively. Further, the slit nozzles 34a and 34b shown in FIG. 2 or FIG. 3 may be such that the position of each nozzle itself or each discharge port 35 can be changed. In this way, the number of the discharge ports 35 for discharging the liquid material can be easily adjusted to the number of columns or rows of the substrate 10, and the position of each of the discharge ports 35 can be easily adjusted to the arrangement of each substrate 10. be able to.
[0043]
Further, the slit nozzles 34a and 34b may supply a liquid material by using a capillary phenomenon. By utilizing such a capillary phenomenon, the liquid material can be applied to the processing surface of the substrate 10 with the processing surface facing downward. As a result, a uniform film can be formed only on the lyophilic portion.
[0044]
After preparing the slit nozzles 34a and 34b shown in FIG. 2 or FIG. 3 as described above, for example, five sheets in a third row in a matrix formed by a plurality of substrates 10 arranged on the mother substrate 1 shown in FIG. The slit nozzles 34a and 34b are moved so that the discharge port 35 of each nozzle comes to the bottom of the substrate 10c.
[0045]
Next, the discharge ports 35 of the slit nozzles 34a and 34b are made to approach the substrate 10, and the liquid nozzles are discharged from the discharge ports 35 of the slit nozzles 34a and 34b at substantially the same time. In the direction of the five substrates 10b. When the discharge port 35 of each slit nozzle 34a, 34b comes to one end of the five substrates 10c in the first row, the discharge of the liquid material from the discharge port 35 is stopped, and each of the slit nozzles 34a, 34b is stopped. Is raised by a certain value. Thus, the application of the liquid material to the five substrates 10c in the third row is completed. Here, the movement of each slit nozzle 34a, 34b in the direction of the second row continues.
[0046]
Next, when each of the slit nozzles 34a and 34b comes near one side of the five substrates 10b in the second row, each slit nozzle 34a is formed in the same manner as when the liquid material is applied to the substrate 10 in the third row. , 34b are lowered to approach the substrate 10b in the second row, and the discharge of the liquid material from each discharge port 35 is restarted. Then, when the discharge port 35 of each slit nozzle 34a, 34b comes to one end of the substrate 10b in the second row, the discharge of the liquid material from the discharge port 35 is stopped, and each slit nozzle 34a, 34b is set to a fixed value. Just pull it up. Thus, the application of the liquid material to the five substrates 10b in the second row is completed. Here, the movement of each slit nozzle 34a, 34b in the direction of the first row continues.
[0047]
Next, when the slit nozzles 34a and 34b come near one side of the substrate 10a in the first row, the slit nozzles 34a and 34b are set in the same manner as when the liquid material is applied to the substrate 10b in the second row. The liquid material is discharged from each discharge port 35 again by being lowered downward to approach the substrate 10a in the first row. When the discharge port 35 of each of the slit nozzles 34a and 34b comes to one end of the substrate 10a in the first row, the discharge of the liquid material from the discharge port 35 is stopped, and each of the slit nozzles 34a and 34b is set to a fixed value. Just pull it up. Thus, the application of the liquid material to the five substrates 10a in the first row is completed, and the application of the liquid material to all the substrates 10 is completed.
[0048]
The liquid material is applied to the entire surface of the substrate 10 as described above. However, since the lyophilic treatment is applied to the pattern area on the substrate 10 and the lyophobic treatment is applied to the other areas than the pattern area, the liquid material is applied to other areas than the pattern area. The liquid material is repelled from the region, and only the pattern region is filled with the liquid material.
[0049]
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a state where the liquid material is applied to the pattern region of the substrate 10 as described above. FIG. 5 is a plan view of the substrate 10 shown in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, a partition 11 is provided on the upper surface of the substrate 10. The concave portion surrounded by the partition 11 is a pattern region. Since the partition 11 has been subjected to the liquid repellent treatment, the liquid material is filled only in the concave portion surrounded by the partition 11. By drying and baking the filled liquid material, for example, a thin film forming the hole injection layer 12 in the organic EL substrate is formed.
[0050]
Thus, according to the thin film forming method of the present embodiment, for example, the slit nozzles 34a and 34b need only be scanned once from the third row to the first row for the plurality of substrates 10 arranged in a matrix. The liquid material can be applied to the entire substrate 10. Then, the lyophilic treatment is performed in advance on the pattern region of each substrate 10 and the lyophobic treatment is performed on the other regions, so that only one slit nozzle 34a is provided only in the pattern region arranged on the entire substrate 10. , 34b can apply the liquid material at once. Therefore, according to the thin film forming method of the present embodiment, the liquid material can be easily and quickly applied to the pattern region. Therefore, in the step of forming the thin film using the liquid material, the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. Time can be shortened.
[0051]
Further, according to the thin film forming method of the present embodiment, the liquid material can be applied to the whole of the plurality of substrates 10 only by scanning the slit nozzles 34a and 34b once. Compared with the case of ejecting droplets one by one, the probability that an uneven portion is generated due to ejection failure or the like and the yield is reduced can be greatly reduced.
[0052]
Further, according to the thin film forming method of the present embodiment, the liquid material can be applied to the whole of the plurality of substrates 10 only by scanning the slit nozzles 34a and 34b once, and the liquid material is supplied to the substrate 10 from each discharge port 35. Since the liquid materials can be in substantially the same state, a uniform thin film can be easily formed over the entire processing surface of the plurality of substrates 10, and unevenness in the thin film can be greatly reduced.
[0053]
Further, according to the present invention, the liquid material can be applied to the entirety of the plurality of substrates 10 at once in a short time, so that conditions such as viscosity and surface tension of the liquid material are greatly relaxed. In addition, it is not necessary to adjust a liquid material by adding a solvent or controlling a dispersion state, so that the number of manufacturing steps can be significantly reduced.
[0054]
In addition, according to the present invention, by controlling the concentration of the liquid material supplied to the slit nozzles 34a and 34b, or controlling the scanning speed of the slit nozzles 34a and 34b, the liquid material applied to the pattern area on the substrate 10 is controlled. The thickness of the thin film made of the liquid material can be easily controlled.
The concentration of the liquid material can be easily changed, for example, by changing the solid content ratio of the liquid material. Here, in the present embodiment, since the slit nozzles 34a and 34b are used, the concentration range of the liquid material can be controlled more broadly than in the case of using the ink jet nozzle that discharges one drop at a time, and the thickness of the thin film can also be controlled widely. be able to.
[0055]
Next, another configuration of the slit nozzle used in the thin film forming method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 are schematic cross-sectional views showing another configuration of the slit nozzle used in the thin film forming method of the present embodiment.
The slit nozzle 34c shown in FIG. 6A has a square or cylindrical nozzle tip, is disposed above the substrate 10, and discharges the liquid material 15 downward. When the liquid material 15 is discharged, the slit nozzle 34c approaches the substrate 10 so that the slit nozzle 34c contacts the liquid material 15 discharged on the upper surface of the substrate 10.
[0056]
The slit nozzle 34d shown in FIG. 6B has an inverted triangular pyramid or inverted conical nozzle tip, is disposed above the substrate 10, and discharges the liquid material 15 downward. When the liquid material 15 is discharged, the slit nozzle 34 d approaches the substrate 10 so that the slit nozzle 34 d contacts the liquid material 15 discharged on the upper surface of the substrate 10.
[0057]
The slit nozzle 34e shown in FIG. 6C has a nozzle tip having a substantially trapezoidal cross section, is disposed above the substrate 10, and discharges the liquid material 15 downward. Then, when the liquid material 15 is discharged, the slit nozzle 34e approaches the substrate 10 with an interval that does not make contact with the liquid material 15 discharged on the upper surface of the substrate 10.
[0058]
The slit nozzle 34f shown in FIG. 7A has an inverted conical liquid material supply section in a square or cylindrical nozzle tip, is disposed above the substrate 10, and is directed downward. The liquid material 15 is discharged. When the liquid material 15 is discharged, the slit nozzle 34 f approaches the substrate 10 with an interval that does not make contact with the liquid material 15 discharged on the upper surface of the substrate 10.
[0059]
The slit nozzle 34g illustrated in FIG. 7B has a triangular pyramid or conical nozzle tip, is disposed below the substrate 10, and discharges the liquid material 15 upward. When the liquid material 15 is discharged, the slit nozzle 34g approaches the substrate 10 with an interval that does not make contact with the liquid material 15 discharged on the lower surface of the substrate 10.
[0060]
The slit nozzle 34h shown in FIG. 7C also has a triangular pyramid or conical nozzle tip, is disposed below the substrate 10, and discharges the liquid material 15 upward. Then, when the liquid material 15 is discharged, the slit nozzle 34 h approaches the substrate 10 so that the slit nozzle 34 h contacts the liquid material 15 discharged on the lower surface of the substrate 10. This slit nozzle 34h is suitable for a system in which the liquid material 15 is supplied to the lower surface of the substrate 10 using the capillary phenomenon. Note that the other slit nozzles 34c, 34d, 34e, 34f, and 34g can also be applied to a method of supplying the liquid material 15 using the capillary phenomenon.
[0061]
Next, a method for applying a liquid material using a capillary phenomenon will be specifically described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a method of applying a liquid material using a capillary phenomenon. As shown in FIG. 8A, a solvent (liquid material) 22 for forming a thin film such as the hole injection layer 12 in FIG. 4 and a capillary tube (corresponding to the slit nozzle 34) are provided in the container 21. ) 23 are included. This capillary tube 23 corresponds to the slit nozzles 34a to 34h of the above embodiment. Further, the container 21 is usually closed with a lid 24. The substrate 10 as a member to be coated is supported with the surface to be processed facing downward on the lower surface side of the support member 30 which can move in parallel. The pointing member 30 corresponds to the mother board 1 of the embodiment.
[0062]
In order to perform the coating process, first, as shown in FIG. 8B, the lid 24 is slid in the direction of the arrow to open, and the support member 30 is also slid in the direction of the arrow (the direction of the lid 24). When the lid 24 is opened, the capillary 23 moves upward, and the upper end of the capillary 23 comes out above the liquid level of the solvent 22. Thereby, the solvent 22 is sucked up to the upper end of the capillary 23.
[0063]
Next, as shown in FIG. 8C, the support member 30 is further slid in the direction of the arrow so that the coated surface of the substrate 10 approaches the upper end of the capillary 23. Thus, the solvent 22 sucked up by the capillary 23 is applied to the application surface of the substrate 10.
[0064]
Next, as shown in FIG. 8D, the support member 30 is further slid in the direction of the arrow to apply the solvent 22 sucked up by the capillary tube 23 to the entire application surface of the substrate 10.
[0065]
Next, as shown in FIG. 8E, when the coating on the entire surface of the substrate 10 to be coated is completed, the capillary 23 is moved downward. Here, since the application surface of the substrate 10 is separated from the upper end of the capillary tube 23, the suction of the solvent 22 by the capillary tube 23 is stopped.
[0066]
Next, as shown in FIG. 8 (f), the capillary 23 is moved further downward to bury the capillary 23 in the solvent 22. At the same time, the cover 24 is closed by sliding in the direction of the arrow. Thus, the application of the solvent 22 to the entire application surface of the substrate 10 is completed.
[0067]
Prior to the above-mentioned coating, a lyophilic treatment is performed on the patterning region on the surface to be processed of the substrate 10 and a lyophobic treatment is performed on another region (the region of the partition wall 11), so that only the pattern region is filled with the liquid material. can do.
[0068]
Next, a method of manufacturing an organic EL device using the film forming method of the above embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 9 and 10 are diagrams for explaining a schematic configuration of an example of an EL display having an organic EL element. In these figures, reference numeral 70 denotes an EL display.
The EL display 70 includes a plurality of scanning lines 131, a plurality of signal lines 132 extending in a direction intersecting the scanning lines 131, and a plurality of signal lines 132 on a transparent substrate, as shown in FIG. A plurality of common power supply lines 133 extending in parallel to 132 are respectively wired, and a pixel (pixel area element) 71 is provided at each intersection of the scanning line 131 and the signal line 132. .
[0069]
For the signal line 132, a data side drive circuit 72 including a shift register, a level shifter, a video line, and an analog switch is provided.
On the other hand, for the scanning line 131, a scanning side driving circuit 73 including a shift register and a level shifter is provided. In each of the pixel regions 71, a switching thin film transistor 142 for supplying a scanning signal to a gate electrode via a scanning line 131, and a holding device for holding an image signal supplied from a signal line 132 via the switching thin film transistor 142 The capacitor cap, the current thin film transistor 143 to which the image signal held by the storage capacitor cap is supplied to the gate electrode, and driving from the common power line 133 when the current thin film 143 is electrically connected to the common power line 133. A pixel electrode 141 into which a current flows, and a light emitting unit 140 sandwiched between the pixel electrode 141 and the reflective electrode 154 are provided.
[0070]
Under such a configuration, when the scanning line 131 is driven and the switching thin film transistor 142 is turned on, the potential of the signal line 132 at that time is held in the storage capacitor cap, and according to the state of the storage capacitor cap, The on / off state of the current thin film transistor 143 is determined. Then, a current flows from the common power supply line 133 to the pixel electrode 141 through the channel of the current thin film transistor 143, and furthermore, a current flows to the reflection electrode 154 through the light emitting unit 140, so that the light emitting unit 140 responds to the amount of current flowing therethrough. To emit light.
Here, as shown in FIG. 10 which is an enlarged plan view in a state where the reflective electrode and the organic EL element are removed, the four sides of the pixel electrode 141 having a rectangular planar shape correspond to the signal line 132 as shown in FIG. , A common power supply line 133, a scanning line 131, and a scanning line for another pixel electrode (not shown).
[0071]
Next, a method for manufacturing an organic EL element provided in such an EL display 70 will be described with reference to FIGS. In FIGS. 11 to 13, only a single pixel 71 is shown for simplification of description.
First, a substrate is prepared. Here, in the organic EL element, light emitted by a light-emitting layer described later can be extracted from the substrate side, or can be configured to be extracted from the side opposite to the substrate. In the case of a configuration in which emitted light is extracted from the substrate side, a transparent or translucent material such as glass, quartz, or resin is used as the substrate material, and particularly inexpensive glass is suitably used.
[0072]
Further, a color filter film, a color conversion film containing a fluorescent substance, or a dielectric reflection film may be disposed on the substrate to control the emission color.
In the case of a configuration in which emitted light is extracted from the opposite side of the substrate, the substrate may be opaque. A curable resin, a thermoplastic resin, or the like can be used.
In this example, a transparent substrate 121 made of glass or the like is prepared as a substrate as shown in FIG. On the other hand, if necessary, a base protective film (not shown) made of a silicon oxide film having a thickness of about 200 to 500 nm is formed by a plasma CVD method using TEOS (tetraethoxysilane), oxygen gas or the like as a raw material. .
[0073]
Next, the temperature of the transparent substrate 121 is set to about 350 ° C., and a semiconductor film 200 made of an amorphous silicon film having a thickness of about 30 to 70 nm is formed on the surface of the base protective film by a plasma CVD method. Next, a crystallization step such as laser annealing or a solid phase growth method is performed on the semiconductor film 200 to crystallize the semiconductor film 200 into a polysilicon film. In the laser annealing method, for example, a line beam having a long dimension of 400 mm using an excimer laser is used, and its output intensity is, for example, 200 mJ / cm. 2 And With respect to the line beam, the line beam is scanned such that a portion corresponding to 90% of the peak value of the laser intensity in the short dimension direction overlaps each region.
[0074]
Next, as shown in FIG. 11B, the semiconductor film (polysilicon film) 200 is patterned into an island-shaped semiconductor film 210, and the surface thereof is formed by plasma CVD using TEOS, oxygen gas, or the like as a raw material. A gate insulating film 220 made of a silicon oxide film or a nitride film having a thickness of about 60 to 150 nm is formed. Note that the semiconductor film 210 serves as a channel region and a source / drain region of the current thin film transistor 143 shown in FIG. 5, but a semiconductor film serving as a channel region and a source / drain region of the switching thin film transistor 142 at different cross-sectional positions. Is also formed. That is, in the manufacturing process shown in FIGS. 11 to 13, two types of transistors 142 and 143 are formed at the same time. However, since they are formed by the same procedure, in the following description, only the current thin film transistor 143 will be described with respect to transistors. The description of the switching thin film transistor 142 is omitted.
[0075]
Next, as shown in FIG. 11C, a conductive film made of a metal film of aluminum, tantalum, molybdenum, titanium, tungsten, or the like is formed by a sputtering method, and then patterned to form a gate electrode 143A.
Next, high-concentration phosphorus ions are implanted in this state to form source / drain regions 143a and 143b in the semiconductor film 210 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 143A. Note that a portion where the impurity is not introduced becomes the channel region 143c.
[0076]
Next, as shown in FIG. 11D, after forming the interlayer insulating film 230, contact holes 232, 234 are formed, and the relay electrodes 236, 238 are buried in the contact holes 232, 234.
Next, as shown in FIG. 11E, a signal line 132, a common power supply line 133, and a scanning line (not shown in FIG. 11) are formed on the interlayer insulating film 230. Here, the relay electrode 238 and each wiring may be formed in the same step. At this time, the relay electrode 236 is formed of an ITO film described later.
[0077]
Then, an interlayer insulating film 240 is formed so as to cover also the upper surface of each wiring, a contact hole (not shown) is formed at a position corresponding to the relay electrode 236, and an ITO film is buried also in the contact hole. Is formed, and the ITO film is patterned to form a pixel electrode electrically connected to the source / drain region 143a at a predetermined position surrounded by the signal line 132, the common power supply line 133, and the scanning line (not shown). 141 is formed. Here, a portion sandwiched between the signal line 132, the common power supply line 133, and the scanning line (not shown) is a place where the hole injection layer and the light emitting layer are formed as described later.
[0078]
Next, as shown in FIG. 12A, a partition 150 is formed so as to surround the formation location. The partition 150 functions as a partition member, and is preferably formed of an insulating organic material such as polyimide. The partition 150 is formed to have a thickness of, for example, 1 to 2 μm. Further, it is preferable that the partition wall 150 exhibit non-affinity (liquid repellency) with respect to the liquid discharged from the slit nozzle 34. In order to cause the partition 150 to exhibit incompatibility, for example, a method of surface-treating the surface of the partition 150 with a fluorine-based compound or the like is adopted. Examples of the fluorine compound include CF 4 , SF 5 , CHF 3 The surface treatment includes, for example, a plasma treatment and a UV irradiation treatment.
Under such a configuration, a step 111 having a sufficient height is formed between the formation position of the hole injection layer and the light emitting layer, that is, between the application position of these forming materials and the partition 150 around the formation material. It is formed.
[0079]
Next, as shown in FIG. 12B, the slit nozzle 34 as shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 6 or FIG. By discharging the forming material 114A (liquid material), it is selectively applied to an application position surrounded by the partition 150, that is, a pattern region in the partition 150. Here, the liquid material is also applied to the partition 150 and the like. However, since the partition 150 is liquid-repellent, the liquid material applied to the partition 150 is repelled from there, and is naturally in the partition 150. The liquid material is filled only in the pattern area.
[0080]
In addition, as a material for forming the hole injection layer, a polymer precursor is polyphenylenevinylene, which is polytetrahydrothiophenylphenylene, 1,1-bis- (4-N, N-ditolylaminophenyl) cyclohexane, tris (8- (Hydroxyquinolinol) aluminum and the like.
[0081]
Next, as shown in FIG. 12C, the solvent of the liquid precursor 114A is evaporated by heating or light irradiation to form a solid hole injection layer 140A on the pixel electrode 141.
Next, as shown in FIG. 13A, while scanning the upper surface of the substrate 121 with the slit nozzle 34 shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 6 or FIG. By discharging 114B (liquid material), the liquid is selectively applied to an application position surrounded by the partition 150, that is, a pattern region in the partition 150. Here, the liquid material is also applied to the partition 150 and the like. However, since the partition 150 is liquid-repellent, the liquid material applied to the partition 150 is repelled from there, and naturally, inside the partition 150. The liquid material is filled only in the pattern area.
[0082]
As a material for forming the light emitting layer, for example, a material containing a precursor of a conjugated polymer organic compound and a fluorescent dye for changing the light emitting characteristics of the obtained light emitting layer is preferably used.
The precursor of the conjugated polymer organic compound is discharged from the slit nozzle 34 together with a fluorescent dye or the like, formed into a thin film, and then heated and cured to form a light-emitting layer serving as a conjugated polymer organic EL layer. For example, in the case of a precursor sulfonium salt, a sulfonium group is eliminated by heat treatment to form a conjugated polymer organic compound.
[0083]
Such a conjugated polymer organic compound is solid and has strong fluorescence, and can form a uniform solid ultrathin film. Moreover, it has high forming ability and high adhesion to the ITO electrode. Furthermore, since the precursor of such a compound forms a strong conjugated polymer film after being cured, the precursor solution is adjusted to a desired viscosity applicable to ink-jet patterning described below before heating and curing. Thus, film formation under optimum conditions can be performed easily and in a short time.
[0084]
As such a precursor, for example, a precursor of PPV (poly (para-phenylenevinylene)) or a derivative thereof is preferable. The precursor of PPV or its derivative is soluble in water or an organic solvent, and can be polymerized, so that a high-quality optically thin film can be obtained. Furthermore, PPV is a conductive polymer having strong fluorescence and π electrons of a double bond are non-polarized on the polymer chain, so that a high-performance organic EL device can be obtained.
[0085]
As such a precursor of PPV or a PPV derivative, for example, a PPV (poly (para-phenylenevinylene)) precursor, an MO-PPV (poly (2,5-dimethoxy-1,4-phenylenevinylene)) precursor, CN-PPV (poly (2,5-bishexyloxy-1,4-phenylene- (1-cyanovinylene))) precursor, MEH-PPV (poly [2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy)]] -Para-phenylenevinylene) precursor and the like.
[0086]
The precursor of PPV or a PPV derivative is soluble in water as described above, and is polymerized by heating after film formation to form a PPV layer. The content of the precursor represented by the PPV precursor is preferably from 0.01 to 10.0 wt%, more preferably from 0.1 to 5.0 wt%, based on the whole composition. If the amount of the precursor is too small, it is insufficient to form a conjugated polymer film. If the amount is too large, the viscosity of the composition becomes high, and it may not be suitable for highly accurate patterning by an inkjet method.
[0087]
Further, the material for forming the light emitting layer preferably contains at least one kind of fluorescent dye. This makes it possible to change the light-emitting characteristics of the light-emitting layer, and is effective, for example, as a means for improving the light-emitting efficiency of the light-emitting layer or changing the light absorption maximum wavelength (emission color). That is, the fluorescent dye can be used not only as a light emitting layer material but also as a dye material having a light emitting function itself. For example, most of the energy of excitons generated by carrier recombination on the conjugated polymer organic compound molecule can be transferred to the fluorescent dye molecule. In this case, since light emission occurs only from the fluorescent dye molecules having high fluorescence quantum efficiency, the current quantum efficiency of the light emitting layer also increases. Therefore, when a fluorescent dye is added to the material for forming the light emitting layer, the emission spectrum of the light emitting layer becomes the same as that of the fluorescent molecule, which is also effective as a means for changing the emission color.
[0088]
Here, the current quantum efficiency is a scale for considering the light emitting performance based on the light emitting function, and is defined by the following equation.
ηE = emitted photon energy / input electrical energy
Then, by converting the maximum wavelength of light absorption by doping with a fluorescent dye, for example, three primary colors of red, blue, and green can be emitted, and as a result, a full-color display can be obtained.
Further, by doping a fluorescent dye, the luminous efficiency of the EL element can be greatly improved.
[0089]
When a light emitting layer that emits red color light is formed as the fluorescent dye, it is preferable to use rhodamine or a rhodamine derivative having red color light. Since these fluorescent dyes are low-molecular, they are soluble in an aqueous solution, have good compatibility with PPV, and can easily form a uniform and stable light-emitting layer. Specific examples of such a fluorescent dye include rhodamine B, rhodamine B base, rhodamine 6G, and rhodamine 101 perchlorate, and a mixture of two or more of these may be used.
[0090]
In the case of forming a light-emitting layer that emits green light, it is preferable to use quinacridone having green light and its derivative. These fluorescent dyes, like the red fluorescent dye, are low-molecular and soluble in an aqueous solution, and have good compatibility with PPV and facilitate formation of a light emitting layer.
[0091]
Further, in the case of forming a light-emitting layer that emits blue color light, it is preferable to use distyrylbiphenyl having blue color light and derivatives thereof. These fluorescent dyes, like the red fluorescent dye, are low-molecular and thus soluble in a mixed solution of water and alcohol, and have good compatibility with PPV and facilitate formation of a light emitting layer.
[0092]
Other fluorescent dyes having blue light emission include coumarin and its derivatives. These fluorescent dyes, like the red fluorescent dye, are low-molecular and thus soluble in an aqueous solution, and have good compatibility with PPV and facilitate formation of a light emitting layer. Specific examples of such fluorescent dyes include coumarin, coumarin-1, coumarin-6, coumarin-7, coumarin 120, coumarin 138, coumarin 152, coumarin 153, coumarin 311, coumarin 314, coumarin 334, coumarin 337, coumarin. 343 and the like.
[0093]
Further, as another fluorescent dye having blue light emission, tetraphenylbutadiene (TPB) or a TPB derivative can be given. These fluorescent dyes, like the red fluorescent dye and the like, have low molecular weight and are soluble in an aqueous solution, and have good compatibility with PPV and can easily form a light emitting layer.
With respect to the above fluorescent dyes, only one kind may be used for each color, or two or more kinds may be used in combination.
[0094]
These fluorescent dyes are preferably added in an amount of 0.5 to 10% by weight, more preferably 1.0 to 5.0% by weight, based on the solid content of the precursor of the conjugated polymer organic compound. If the amount of the fluorescent dye is too large, it is difficult to maintain the weather resistance and durability of the light-emitting layer, while if the amount is too small, the effect of adding the fluorescent dye as described above cannot be sufficiently obtained. It is.
[0095]
Preferably, the precursor and the fluorescent dye are dissolved or dispersed in a polar solvent to form an ink, and the ink is preferably discharged from the slit nozzle 34. Since the polar solvent can easily dissolve or uniformly disperse the precursor, the fluorescent dye, and the like, solid components in the light emitting layer forming material at the nozzle holes of the slit nozzle 34 adhere or cause clogging. Can be prevented.
[0096]
Specific examples of such polar solvents include water, alcohols such as methanol and ethanol, which are compatible with water, N, N-dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylimidazoline (DMI), An organic solvent or an inorganic solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO) may be mentioned, and a mixture of two or more of these solvents may be used.
[0097]
Further, it is preferable to add a wetting agent to the forming material. Thereby, it is possible to effectively prevent the forming material from being dried and solidified in the nozzle holes of the slit nozzle 34. Examples of such a wetting agent include polyhydric alcohols such as glycerin and diethylene glycol, and a mixture of two or more of these may be used. The amount of the wetting agent added is preferably about 5 to 20% by weight based on the total amount of the forming material.
In addition, other additives and a film stabilizing material may be added, and for example, a stabilizer, a viscosity adjuster, an antioxidant, a pH adjuster, a preservative, a resin emulsion, a leveling agent and the like can be used.
[0098]
When such a light emitting layer forming material 114B is discharged from the discharge port of the slit nozzle 34, the forming material 114B is applied onto the hole injection layer 140A in the partition 150.
Here, the light emitting layer is formed by discharging the forming material 114B by forming a light emitting layer that emits red light, a material that emits green light, and a light emitting layer that emits blue light. Is formed by discharging and applying the forming material to the corresponding pixels 71. The pixels 71 corresponding to each color are determined in advance so that they are arranged regularly.
[0099]
When the light emitting layer forming material of each color is ejected and applied in this manner, the solvent in the light emitting layer forming material 114B is evaporated to form solid light emitting on the hole layer injection layer 140A as shown in FIG. A layer 140B is formed, thereby obtaining a light emitting section 140 including a hole layer injection layer 140A and a light emitting layer 140B. Here, as for the evaporation of the solvent in the light emitting layer forming material 114B, a treatment such as heating or decompression is performed as necessary. By sequentially discharging and applying the light emitting layer forming material of each color without performing such a process, the light emitting layer 140B of each color can be formed in the order of application.
Thereafter, as shown in FIG. 13 (c), a reflective electrode 154 is formed on the entire surface of the transparent substrate 121 or in a stripe shape to obtain an organic EL device.
[0100]
According to such a method for manufacturing an organic EL element, the liquid material for forming the hole injection layer 140A in the pixel region of the entire substrate 121 can be obtained by scanning the slit 121 only once on the substrate 121 serving as the organic EL substrate. Can be filled. Therefore, according to the present manufacturing method, the liquid material for forming the hole injection layer 140A can be easily and quickly applied to the desired pattern region, so that the manufacturing cost of the organic EL element can be reduced and the manufacturing time can be reduced. Shortening can be realized.
[0101]
Further, according to the present manufacturing method, the liquid material forming the hole injection layer 140A can be filled in the entire pixel region of the substrate 121 by scanning the slit nozzle 34 only once. It is possible to provide an organic EL element in which the film thickness and the like can be easily made uniform and the probability that a defect such as a point defect occurs is low.
[0102]
In addition, according to the present manufacturing method, the liquid material for forming the hole injection layer 140A can be applied to the entire substrate 121 in a short time in a batch, so that conditions such as viscosity and surface tension can be applied to the liquid material. And the number of steps and materials for adjusting the liquid material can be significantly reduced.
[0103]
(Electronics)
An example of an electronic apparatus including a device that is an optical element (organic EL element) manufactured using the thin film forming method of the above embodiment will be described.
FIG. 14 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 14, reference numeral 1000 denotes a mobile phone main body, and reference numeral 1001 denotes a display unit using the above-described optical element.
[0104]
FIG. 15 is a perspective view illustrating an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 15, reference numeral 1100 denotes a watch main body, and reference numeral 1101 denotes a display unit using the above-described optical element.
[0105]
FIG. 16 is a perspective view showing an example of a portable information processing device such as a word processor or a personal computer. 16, reference numeral 1200 denotes an information processing device, reference numeral 1202 denotes an input unit such as a keyboard, reference numeral 1204 denotes an information processing device main body, and reference numeral 1206 denotes a display unit using the above-described optical element.
[0106]
Since the electronic devices shown in FIGS. 14 to 16 include the optical element of the above-described embodiment, they can display images favorably, can reduce the manufacturing cost, and can shorten the manufacturing period.
[0107]
Note that the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. The configuration and the like are merely examples, and can be appropriately changed.
[0108]
For example, in the above embodiment, a method for manufacturing an optical element (organic EL element) using the thin film forming method according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this. A semiconductor element or the like can be favorably manufactured by using such a thin film forming method. Further, it is also possible to manufacture wiring of a semiconductor integrated circuit by using the thin film forming method according to the present invention.
[0109]
Further, in the above embodiment, the positions of the mother substrate 1 and the substrate 10 are fixed, and the slit nozzle 34 is moved to perform scanning. However, the present invention is not limited to this, and the position of the slit nozzle 34 may be changed. The mother substrate 1 (or the substrate 10) may be moved while being fixed. Further, both the slit nozzle 34 and the mother substrate 1 (or the substrate 10) may be moved.
[0110]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the liquid material is applied to the entire substrate to be processed by scanning one slit nozzle only once from one side to the opposite side on the substrate to be processed. Therefore, the manufacturing cost can be reduced, the manufacturing time can be reduced, and the thin film can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a substrate to be processed in a thin film forming method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic bottom view showing a slit nozzle used in the thin film forming method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic bottom view showing another slit nozzle used in the thin film forming method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where a liquid material is applied to a pattern region of a substrate.
FIG. 5 is a schematic plan view of the state shown in FIG.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing another slit nozzle used in the thin film forming method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing another slit nozzle used in the thin film forming method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an application method using a capillary phenomenon.
FIG. 9 is a circuit diagram of an example of an EL display including an organic EL element.
FIG. 10 is an enlarged plan view showing a planar structure of a pixel portion in the EL display shown in FIG.
FIGS. 11A to 11E are main-portion side cross-sectional views for explaining a method of manufacturing an organic EL element in order of steps.
12 (a) to 12 (c) are cross-sectional views of relevant parts for sequentially describing steps following FIG. 11;
13 (a) to 13 (c) are cross-sectional views of relevant parts for sequentially describing steps following FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the optical element according to the embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the optical element according to the embodiment.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the optical element according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Mother board
10 Substrate
11 Partition wall
12 hole injection layer
15 Liquid materials
21 containers
22 Solvent (liquid material)
23 Capillary tube (slit nozzle)
24 lid
30 support members
34a-34h slit nozzle
35 Discharge port

Claims (25)

被処理基板の幅と略同一の長さを持つ吐出口であってスリット形状に開けられた吐出口を有してなるスリットノズルから、液状材料を吐出して、該被処理基板に設けられた所望パターン領域に該液状材料を塗布することを特徴とする薄膜形成方法。A liquid material is discharged from a slit nozzle having a discharge port having substantially the same length as the width of the substrate to be processed and having a discharge port opened in a slit shape, and provided on the substrate to be processed. A method for forming a thin film, comprising applying the liquid material to a desired pattern area. 複数の前記被処理基板は、マザー基板において行列をなすように規則的な位置に配置されており、
前記行列における行又は列に配置された各被処理基板に対応するように、複数の前記スリットノズルを直線上に配置し、
複数の前記スリットノズルから略同時に前記液状材料を吐出することを特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。The plurality of substrates to be processed are arranged at regular positions so as to form a matrix in the mother substrate,
A plurality of the slit nozzles are arranged on a straight line so as to correspond to each substrate to be processed arranged in a row or a column in the matrix,
2. The method according to claim 1, wherein the liquid material is discharged from the plurality of slit nozzles substantially simultaneously. 前記直線上に配置された複数のスリットノズルは、１つのノズルに複数の前記吐出口が形成されたものであり、
各吐出口は、１つの液状材料供給部に繋がっていることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜形成方法。The plurality of slit nozzles arranged on the straight line have a plurality of the discharge ports formed in one nozzle,
3. The thin film forming method according to claim 1, wherein each discharge port is connected to one liquid material supply unit. 前記直線上に配置された複数のスリットノズルは、各スリットノズルが着脱自在に結合されたものであり、
前記マザー基板上に配置された複数の被処理基板がなす行列の行又は列の数と同一の個数の該スリットノズルが結合されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜形成方法。The plurality of slit nozzles arranged on the straight line, each slit nozzle is detachably coupled,
3. The thin film according to claim 1, wherein the same number of slit nozzles as the number of rows or columns of a matrix formed by a plurality of substrates to be processed arranged on the mother substrate are combined. Forming method. 前記被処理基板における所望パターン領域について、前記液状材料を塗布する前に、親液処理を施しておくことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の薄膜形成方法。The method according to any one of claims 1 to 4, wherein a lyophilic treatment is performed on the desired pattern area on the processing target substrate before the liquid material is applied. 前記被処理基板における所望パターン領域の外側について、前記液状材料を塗布する前に、撥液処理を施しておくことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の薄膜形成方法。6. The thin film forming method according to claim 1, wherein a lyophobic treatment is performed on the outside of the desired pattern area on the processing target substrate before applying the liquid material. 前記スリットノズルは、毛細管現象を用いて前記液状材料を被処理面に供給するものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の薄膜形成方法。The method according to claim 1, wherein the slit nozzle supplies the liquid material to the surface to be processed by using a capillary phenomenon. 複数の前記スリットノズルから前記液状材料を吐出するときに、前記マザー基板と該複数のスリットノズルとのうちの少なくとも一方を移動させ、
該スリットノズルが前記被処理基板上に来たときは、該スリットノズルの吐出口を該被処理基板の被処理面に近づけ、
該スリットノズルが前記被処理基板上から離れたときは、該スリットノズルの吐出口を前記マザー基板の面から遠ざけることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項記載の薄膜形成方法。When discharging the liquid material from the plurality of slit nozzles, move at least one of the mother substrate and the plurality of slit nozzles,
When the slit nozzle comes over the substrate to be processed, bring the discharge port of the slit nozzle closer to the surface to be processed of the substrate to be processed,
8. The thin film forming method according to claim 2, wherein when the slit nozzle is separated from the substrate to be processed, the discharge port of the slit nozzle is moved away from the surface of the mother substrate. 前記スリットノズルが前記被処理基板上に来たときは、該スリットノズルの吐出口から前記液状材料を吐出させ、
該スリットノズルが該被処理基板上から離れたときは、該スリットノズルの吐出口からの該液状材料の吐出を停止させることを特徴とする請求項８記載の薄膜形成方法。When the slit nozzle comes on the substrate to be processed, the liquid material is discharged from a discharge port of the slit nozzle,
9. The thin film forming method according to claim 8, wherein when the slit nozzle is separated from the substrate to be processed, the discharge of the liquid material from the discharge port of the slit nozzle is stopped. 前記液状材料の濃度を制御することで、前記所望パターン領域に塗布された液状材料による薄膜の厚さを制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の薄膜形成方法。10. The thin film forming method according to claim 1, wherein the thickness of the thin film made of the liquid material applied to the desired pattern region is controlled by controlling the concentration of the liquid material. 前記所望パターン領域は、隔壁で囲まれていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項記載の薄膜形成方法。The method according to claim 1, wherein the desired pattern region is surrounded by a partition. 前記複数の被処理基板がなす行列における行又は列方向へ１回だけ前記複数のスリットノズルを移動させる過程で、該複数の被処理基板全ての所望パターン領域に前記液状材料を塗布することを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか一項記載の薄膜形成方法。In the process of moving the plurality of slit nozzles only once in a row or column direction in a matrix formed by the plurality of substrates, the liquid material is applied to a desired pattern area of all the plurality of substrates. The method for forming a thin film according to claim 2, wherein: 液状材料を吐出する吐出口であって、被処理基板の幅と略同一の長さを持ちスリット形状に開けられた吐出口を有してなるスリットノズルを備えることを特徴とする薄膜形成装置。A thin film forming apparatus comprising: a discharge nozzle for discharging a liquid material, the slit nozzle having a discharge port opened in a slit shape having substantially the same length as the width of the substrate to be processed. 前記スリットノズルは、直線上に所定の間隔を空けて複数配置されていることを特徴とする請求項１３記載の薄膜形成装置。14. The thin film forming apparatus according to claim 13, wherein a plurality of the slit nozzles are arranged at predetermined intervals on a straight line. 複数の前記スリットノズルは、１つのノズルに複数の前記吐出口が形成されたものであり、各吐出口が一つの液状材料供給部に繋がっていることを特徴とする請求項１４記載の薄膜形成装置。15. The thin film forming apparatus according to claim 14, wherein the plurality of slit nozzles have a plurality of the discharge ports formed in one nozzle, and each discharge port is connected to one liquid material supply unit. apparatus. 複数の前記スリットノズルは、各スリットノズルが着脱自在に結合されたものであり、マザー基板上に配置された複数の被処理基板がなす行列の行又は列の数と同一の個数の該スリットノズルが結合されたものであることを特徴とする請求項１４記載の薄膜形成装置。The plurality of slit nozzles are formed by detachably connecting the respective slit nozzles, and the same number of the slit nozzles as the number of rows or columns of the matrix formed by the plurality of substrates to be processed arranged on the mother substrate 15. The thin film forming apparatus according to claim 14, wherein are combined. 複数の前記スリットノズルそれぞれは、開閉可能となっていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項記載の成膜形成装置。17. The film forming apparatus according to claim 14, wherein each of the plurality of slit nozzles is openable and closable. 複数の前記スリットノズルそれぞれは、位置が変更可能となっていることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか一項記載の成膜形成装置。18. The film forming apparatus according to claim 14, wherein a position of each of the plurality of slit nozzles is changeable. 前記スリットノズルは、毛細管現象を用いて前記液状材料を被処理面に供給するものであることを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項記載の薄膜形成装置。19. The thin film forming apparatus according to claim 13, wherein the slit nozzle supplies the liquid material to a surface to be processed by using a capillary phenomenon. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の薄膜形成方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする光学素子。An optical element comprising a thin film manufactured by using the thin film forming method according to claim 1. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の薄膜形成方法を用いて製造された正孔注入層を備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。An organic electroluminescence device comprising a hole injection layer manufactured by using the method for forming a thin film according to claim 1. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の薄膜形成方法を用いて製造された薄膜を備えたことを特徴とする半導体素子。A semiconductor device comprising a thin film manufactured by using the thin film forming method according to claim 1. 請求項２０記載の光学素子を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic device comprising the optical element according to claim 20. 請求項２１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic device comprising the organic electroluminescence device according to claim 21. 請求項２２記載の半導体素子を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic device comprising the semiconductor device according to claim 22.
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