CN1469690A - 有机el元件的制造方法和有机el显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机EL元件的制法和有机EL显示装置，在向基板上形成的分隔壁之间涂布有机EL材料制造有机EL元件时，能够防止相邻的分隔壁之间的有机EL材料发生混色。其解决方法是：在有选择地向各个元件空间SP供给空穴输送材料之后，对基板加热处理使空穴输送材料干燥，形成空穴输送层。由此防止在分隔壁顶部附着空穴输送材料。然后，对其分隔壁顶部实行憎液化处理。更具体说，在分隔壁的顶部形成含氟层。而在此憎液化处理之后，向分隔壁之间供给有机EL材料。此时，由于含氟层的存在，阻止有机EL材料向其他分隔壁之间的移动，有效防止了多种颜色的有机EL材料发生混色。
Description
技术领域
本发明涉及在基板上按照预定的布图形状涂布有机EL(电致发光)材料而制造有机EL元件的有机EL元件的制造方法和有机EL显示装置。
背景技术
现有的EL元件是按照如下说明来制造的。首先，在玻璃基板等透明基板(在下面简单称为“基板”)的表面上形成透明的ITO(铟锡氧化物)膜。然后对在此基板上成膜的ITO膜使用光刻法布图形成多个条状的第一电极。此第一电极相当于阳极。随后，使用光刻法，按照在条状的第一电极的周围的方式，在基板上形成突出的电绝缘性的分隔壁。
这样，在形成第一电极上的空穴输送层之后，由喷墨方式的喷嘴向分隔壁之间喷出有机EL材料，在分隔壁之间的条状第一电极上涂布上有机EL材料。更具体说，由旋涂法用空穴输送材料在基板的整个面上成膜，然后进行干燥处理，在第一电极上形成空穴输送层之后，分别按照以下的方式，通过空穴输送层在第一电极上形成红色、绿色和蓝色的有机EL。即在某分隔壁之间的条状第一电极上，由红色有机EL材料用的喷嘴涂布红色的有机EL材料。在与涂布了红色有机EL材料的第一电极相邻的一个第一电极上，由绿色有机EL材料用的喷嘴涂布绿色的有机EL材料。再在与涂布了绿色有机EL材料的第一电极相邻的下一个第一电极上，由蓝色有机EL材料用的喷嘴涂布蓝色有机EL材料。再在与涂布了蓝色有机EL材料的第一电极相邻的下一个第一电极上，涂布红色有机EL材料。如此就在一个个第一电极上依次涂布红色、绿色和蓝色的有机EL材料。
然后按照与第一电极垂直的方式，通过真空蒸发法在基板上并排形成多个相对的条状第二电极，在第一电极和第二电极之间夹持着有机EL材料。此第二电极相当于阴极。如此一来，就制造出第一电极和第二电极能够按照单纯的XY矩阵状排列的可全色显示的有机EL元件。
本发明要解决的课题
但是，在基板的分隔壁之间涂布有机EL材料时，如果在分隔壁之间涂布的有机EL材料超过该分隔壁而移动到四周的分隔壁之间，就会混入周围的其它颜色的有机EL材料中，出现多个颜色的有机EL材料混色的问题。
发明内容
鉴于如上的课题，本发明的目的是提供一种有机EL元件的制造方法和有机EL显示装置，在向基板上形成的分隔壁之间涂布有机EL材料而制造有机EL元件时，能够防止在相邻的分隔壁之间发生有机EL材料的混色。
解决课题的方法
为了达到如上的目的，本发明包括：根据预定的布图而在基板上形成分隔壁的分隔壁形成工序、向分隔壁之间有选择地供给空穴输送材料而形成空穴输送层的第一涂布工序、对分隔壁的顶部实施憎液化处理的憎液化工序，以及在第一涂布工序和憎液化工序之后向分隔壁之间供给有机EL材料而形成有机EL层的第二涂布工序。
在如此构成的本发明中，在向分隔壁之间供给有机EL材料之前，对分隔壁的顶部实施憎液化处理。因此，在向分隔壁之间供给有机EL材料时，即便该有机EL材料超过分隔壁的顶部而移动，也能够阻止有机EL材料由进行了憎液化处理的分隔壁的顶部向其它分隔壁之间的移动，从而防止多种颜色有机EL材料的混色。在此，由于为了良好地发挥如上所述的防止混色的效果，对分隔壁的顶部实施憎液化处理是很重要的，因此特别在本发明中，向分隔壁之间有选择地供给空穴输送材料形成空穴输送层。这就是说，作为形成空穴输送层的方法，过去多使用在“先有技术”一节中说明的旋涂法，由于在使用此旋涂法时，在基板的整个板面上附着了空穴输送材料，就不能对分隔壁的顶部实施憎液化处理。与此相对应，在本发明中，当把空穴输送材料的涂布范围限定在分隔壁之间时，就可以防止在分隔壁顶部附着空穴输送材料。从而能够对分隔壁顶部可靠地进行憎液化处理，就能可靠地防止混色。
在此，在第一涂布工序中，可以一边由第一喷嘴吐出空穴输送材料，一边让该第一喷嘴沿着分隔壁之间相对于基板而相对移动。这样空穴输送材料就由第一喷嘴流入分隔壁之间进行了涂布，所以在基板上涂布空穴输送材料时，可以防止此空穴输送材料弹回，就容易控制空穴输送材料的涂布。而由于防止了空穴输送材料的弹回，就可靠地防止空穴输送材料附着在分隔壁的顶部，就能够可靠地对分隔壁顶部进行憎液化处理。
至于第一喷嘴的个数，可以是一个，也可以是多个，但特别在使用多个的情况下，能够如下所述进行空穴输送材料的涂布。即可以一边由多个第一喷嘴的各个同时吐出空穴输送材料，一边使多个第一喷嘴沿着分隔壁之间相对于基板而相对移动。这样就能够有效地进行涂布处理。在多个第一喷嘴相对于基板相对移动之前，希望根据分隔壁分布的状态变更多个第一喷嘴之间的间隔。由此就能够使从多个第一喷嘴的各个流出的空穴输送材料准确地涂布到相应的分隔壁之间。因此，在设置多个喷嘴和根据分隔壁的分布状态变更喷嘴之间的间隔这一点上，在第二涂布工序中也是一样的。
关于第二涂布工序，和第一涂布工序一样，一边由第二喷嘴吐出有机EL材料，一边使第二喷嘴沿着分隔壁之间相对于基板相对移动，由于来自第二喷嘴的有机EL材料流入到分隔壁之间而涂布，就防止了在基板上涂布有机EL材料时该有机EL材料的弹回，使得容易控制有机EL材料的涂布。而由于防止了有机EL材料的弹回，就能够防止有机EL材料混入到其周围的分隔壁之间。
而由于对分隔壁顶部实施了憎液化处理，即使向分隔壁之间供给有机EL材料直到处于剩余的状态，也不会流入相邻的分隔壁之间，就能够防止发生混色。因此，由于对分隔壁顶部进行了憎液化处理，就可增加因剩余供给而带来的有机EL材料涂布时的容许涂布量。
因此，为了达到上述目的，本发明的特征在于具有用如权利要求1～5中任意一项中所述的方法制造的有机EL元件。
在本说明书中，“空穴输送层”不仅意味着狭义的“空穴输送层”的概念，也包含“空穴注入层”的概念，所谓“空穴输送材料”意味着构成“空穴输送层”所用的材料。
附图说明
图1是表示本发明的有机EL元件制造方法的一个实施方式的图。
图2是表示本发明的有机EL元件制造方法的一个实施方式的图。
图3是表示适用于本发明的有机EL元件制造方法的涂布装置一个
实施方式的图。
符号说明：2基板；6分隔壁；8空穴输送材料；10空穴输送层；12含氟层；14R有机EL材料；16R、16G、16B有机EL层；46a～46c(第一)喷嘴；SP元件空间(分隔壁之间)。
具体实施方式
图1和图2是表示本发明的有机EL元件制造方法的一个实施方式的图。在此实施方式中，首先如在图1(a)中所示，在玻璃基板、透明塑料基板等的基板2上形成ITO膜，然后使用光刻法(photolithography)布图形成多个条状第一电极。此第一电极相当于阳极，在图1和图2中，显示出与红色、绿色和蓝色相对应的第一电极4R、4G和4B。作为此第一电极，优选透明电极，除了上述ITO膜以外，可以使用氧化锡膜、氧化铟膜和氧化锌的复合氧化物膜等。
然后，使用光刻法等，形成电绝缘的分隔壁(挡坡)6，置于上述各第一电极(阳极)4R、4G和4B之间(分隔壁形成工序)。由此就能够防止在后面所述形成的有机EL材料发生混色，防止在像素和像素之间发生光泄漏。在此，作为构成分隔壁6的材料，只要相对后面所说的空穴输送材料和有机EL材料具有耐久性，并没有特别的限制，可以使用比如丙烯酸酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺等有机材料、液体玻璃等无机材料。
有选择地向各个分隔壁之间，也就是向各个元件空间SP中供给空穴输送材料8，在各个元件空间SP内的第一电极(4R、4G和4B)上形成空穴输送层10(第一涂布工序)。具体说来，预先准备出在溶剂中溶解有形成空穴输送层10用的有机化合物—比如PEDT(乙烯二氧噻吩：polyethylene dioxythiophene)-PPS(聚苯乙烯磺酸盐：poly-styrenesulphonate)—的空穴输送材料8，以喷嘴扫描的方式有选择地供给到各个元件空间SP中(同图(b))，然后对基板2实行加热处理，使空穴输送材料8干燥，形成空穴输送层10(同图(c))。作为如此向各个元件空间SP有选择供给空穴输送材料8所用的装置，能够使用如图3所示的涂布装置。此涂布装置的结构将在后面参照图3予以说明。作为干燥空穴输送材料8使用的干燥装置，可以使用在制造半导体装置或液晶显示装置等时所使用的烘烤装置等。
然后，通过对分隔壁6的顶部进行使用了CF4气体(氟化碳气体)的等离子体处理，使分隔壁6的顶部氟化(憎液化)。如在图1(d)中所示，由此在分隔壁6的顶部上面形成含氟层(由含氟材料构成的层)12(憎液化工序)。关于憎液化处理，并不限定在上述的氟化处理中，只要是对下面所述的有机EL材料具有憎液性的处理都是可以的，比如可使用通过聚合物或溶剂的涂布而构成分隔壁6的材料膨润的浸渍处理。更具体说，可以在分隔壁6的顶部，在涂布从聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)以及聚偏氟乙烯(PVDF)选择的氟树脂后进行浸渍、憎液化处理。也可以在涂布对作为空穴输送材料8的溶剂的主要材料的水而显示不溶性的甲苯、二甲苯、苯等醇类后进行浸渍、憎液化处理。
然后，在与第一电极4R相对应的分隔壁之间，由喷嘴扫描的方式供给红色有机EL材料14R，在第一电极4R上，经空穴输送层10形成有机EL层16R(第二涂布工序)。更具体说，如在图1(e)中所示，向分隔壁之间供给有机EL材料14R，直到从与第一电极4R相对应的分隔壁之间满溢而在分隔壁6的顶部形成剩余。此时，由于在分隔壁6的顶部形成含氟层12，对分隔壁6的顶部进行了憎液化处理，有机EL材料14R就不会越过分隔壁6流入旁边的分隔壁之间，在分隔壁6的顶部内成为停止的剩余状态。作为供给有机EL材料14R的装置，可以使用在比如特开2002-75640号公报中叙述的涂布装置，此涂布装置的喷嘴相当于本发明的“第二喷嘴”。
一旦有机EL材料14R的供给完了，由烘烤装置等对基板2进行加热处理，使有机EL材料14R干燥，形成有机EL层16R(图2(a))。
然后，在第一电极4G上，经空穴输送层10形成绿色有机EL层16G，且在第一电极4B上，经空穴输送层10形成蓝色有机EL层16B(图2(b))。它们各自的形成工序都和红色的情况相同，在此就省略了说明。有机EL层的形成可以按照各种颜色进行，也可以同时供给3种颜色的有机EL材料14R、14G和14B，然后进行干燥。
一旦如上所述形成了3种颜色的有机EL层16R、16G和16B，就如同图(c)所示，在与第一电极4R、4G和4B相垂直但是在相对的方向上，通过真空蒸发法按照在基板2上并排设置多个的方式形成条状的第二电极18。通过这样的结构就形成了本发明的有机EL元件，即在作为阳极的第一电极4R、4G和4B和作为阴极的第二电极18之间夹持着有机EL层16R、16G和16B。制造出第一电极4R、4G和4B以及第二电极18按照单纯XY矩阵状排列的可全色显示的有机EL显示装置。而且，在此实施方式中，按照如下形成结构，在基板2上积层形成由环氧树脂、丙烯酸酯树脂、液态玻璃等密封材料构成的密封层20，以防止各个有机EL元件的老化和损伤。
如上所述，在此实施方式中，在向各个元件空间SP有选择地供给空穴输送材料8之后，对基板2实施加热处理，使空穴输送材料8干燥，形成空穴输送层10，所以不会使空穴输送材料8附着在分隔壁6的顶部，从而形成空穴输送层10。而且对各个分隔壁6的顶部进行憎液化处理以后，即使由于向分隔壁之间供给有机EL材料14R、14G和14B而使该有机EL材料14R、14G和14B超过分隔壁6的顶部而移动时，由于在分隔壁6的顶部形成的含氟层12的存在，也能够阻止有机EL材料向其他分隔壁之间的移动，从而有效地防止多种颜色的有机EL材料发生混色。
如此对分隔壁6的顶部进行憎液化处理也得到如下的作用效果。即为了避免有机EL材料的混色，也可以使分隔壁6提高，使得分隔壁之间的空间，即元件空间SP的容积大于向该分隔壁之间供给的有机EL材料14R、14G和14B的量，此结构就可以防止有机EL材料14R、14G和14B由元件空间SP中满溢出来。但是由于单单提高分隔壁6会招致有机EL元件大型化的问题，如果分隔壁6的顶部和有机EL层16R、16G和16B之间高度差加大，在该高度差部分的第二电极18就容易断线，招致发生制品质量降低的问题。与此相反，在本实施方式中，由于对分隔壁6的顶部进行了憎液化处理，使得有机EL材料14R、14G和14B在分隔壁6的顶部能够处于剩余状态，提高有机EL材料的允许涂布量。即，即使分隔壁6的高度比较低也能够涂布为形成有机EL层所必需量的有机EL材料，能够制造小型但质量良好的有机EL元件。
下面参照图3说明向各个元件空间SP有选择地供给空穴输送材料8所使用的涂布装置的一个实施方式。图3是表示适用于本发明有机EL元件制造方法的涂布装置的一个实施方式的图。如在该图中所示，此涂布装置由：载置如上所述形成有机EL元件的基板2的载台40、使此载台40向预定方向(同图的左右方向)移动的载台移动机构部42、检出在基板2上形成的定位标记的位置的定位标记检测部44、向3个喷嘴46a～46c供给空穴输送材料8的供给装置48、使3个喷嘴46a～46c向预定方向(同图中与纸面垂直的方向)移动的喷嘴移动机构部50以及控制装置各部的控制部52组成。
如在同一图中所示，这些组成部分当中的供给装置48具有储存空穴输送材料8的供给源54，此供给源54管线连接着3个供给部56a～56c。该3个供给部56a～56c具有同样的结构，按照这些供给部56a把在供给源54中储存的空穴输送材料8分别压送到喷嘴46a～46c并向基板2吐出的方式构成。更具体说，各个供给部56a～56c包括：从供给源54取出空穴输送材料8的泵58、检测空穴输送材料8流量的流量计60和用于除去空穴输送材料8中异物的过滤器62。因此，在此实施方式中的结构为由各个喷嘴46a～46c向基板2吐出空穴输送材料8，这些喷嘴46a～46c作为本发明的“第一喷嘴”而发挥功能。
喷嘴移动机构部50在由保持部件(图中未显示)在并列设置的状态下保持3个喷嘴46a～46c的同时，可变更设定依赖于喷嘴46a～46c的涂布的间隔。由此就能够与在基板2上形成的分隔壁的分布状态相对应而改变涂布间距。
作为定位标记检测部44，可以采用比如CCD照相机。即定位标记检测部44一旦接受到来自控制部52的指令，就分别对在基板2四角上形成的定位标记(图中省略)进行照相，这些照相的定位标记的图像输出到控制部52。控制部52基于定位标记检测部44拍摄的图像数据计算出定位标记的位置。由于使用CAD(计算机辅助设计)设计的第一电极4R、4G和4B与分隔壁6等的布置数据预先给予了控制部52，控制部52根据定位标记的位置的计算结果、和预先给予的分隔壁6的布置数据，就计算出涂布的开始点，即开始进行空穴输送材料8的涂布的开始涂布位置。
此控制部52除了进行上述运算处理以外，还控制使载台40在预定方向上(图3的左右方向)只移动预定量的载台移动机构部42，控制喷嘴移动机构部50，使喷嘴46a～46c在与载台40垂直的方向(在同一图上是与纸面垂直的方向)只移动预定量，从而使喷嘴46a～46c相对于基板2作二维的相对移动。在喷嘴46a～46c相对于此基板2进行相对移动的同时，控制部52根据由各流量计60测量的检测值a～c，输出指令d～f给各个泵58，使从喷嘴46a～46c中流出预定量的空穴输送材料8。
因此，在如此结构的涂布装置中，把进行空穴输送材料8涂布处理前的基板2装置在载台40上，控制部52给予来自装置各部的检测值给装置各部发出动作指令，从而按照如下所述在各个分隔壁之间(元件空间SP)中涂布空穴输送材料8。
首先，根据来自控制部52的标记拍摄指令，定位标记检测部44分别拍摄在载台40上放置的基板2的四角的定位标记，向控制部52输出该图像数据。接收到这些数据的控制部52，根据该图像数据，计算出定位标记的位置，从而计算出涂布的开始点。因此，根据来自控制部52的移动指令，载台移动机构部42和喷嘴移动机构部50动作，将喷嘴46a～46c定位于开始点。由此3个喷嘴46a～46c相对于3个分隔壁之间(元件空间SP)一对一地定位。此时，根据分隔壁6的布置状态改变喷嘴46a～46c的间隔，就能够准确地将喷嘴46a～46c定位于各自相对应的分隔壁之间(元件空间SP)。在此实施方式中喷嘴的个数是3个，但是喷嘴的个数可以是任意的。
一旦如此处于能够开始涂布的状态，控制部52在向各个泵58发出使空穴输送材料8开始从各个喷嘴46a～46c流向基板2上的分隔壁之间(元件空间SP)的指令的同时，在与图3的纸面相垂直的方向移动喷嘴46a～46c，使得空穴输送材料8沿着基板2上的分隔壁之间流入到该分隔壁之间。由此，空穴输送材料8同时流入3个元件空间SP中。当喷嘴46a～46c移动到元件空间SP的端部时，在向各泵58发出停止指令，使空穴输送材料8从各喷嘴46a～46c向基板2上的元件空间SP的流入停止，同时向喷嘴移动机构部50发出停止指令使喷嘴的移动停止。控制部52根据喷嘴46a～46c的移动速度控制其涂布量，使得在条状元件空间SP的各点上空穴输送材料8的涂布量均匀。如此就完成了空穴输送材料8向3列元件空间SP的涂布。在元件空间SP的空穴输送层14上流入的空穴输送材料8，由于自身的黏度流成水平状，扩散到此元件空间SP上，形成了厚度均匀的空穴输送材料8。可以由空穴输送材料8的流入量来调节流入元件空间SP的空穴输送材料8的厚度。
然后，把载台40只送进三列元件空间SP的间距，向下一个三列的元件空间SP进行空穴输送材料8的涂布。在上述最初的三列槽11处，以元件空间SP一边的端侧作为开始涂布的位置，另一边的端侧作为涂布停止的位置，使喷嘴46a～46c沿着分隔壁之间进行移动，使空穴输送材料8分别流入各个元件空间SP中，在下一个三列元件空间SP中，喷嘴46a～46c以和上述移动方向相反的方向移动，从元件空间SP的另一端向此端移动，使空穴输送材料8分别流入各个元件空间SP中。
如此反复进行这样的动作，就可以使空穴输送材料8流入分隔壁之间(元件空间SP)中。由于使来自喷嘴46a～46c的空穴输送材料8流入分隔壁之间(元件空间SP)而进行了涂布，就能够防止在基板2上涂布空穴输送材料8时发生空穴输送材料8的弹回。使空穴输送材料8的涂布容易控制。从而使得在分隔壁6的顶部不会附着空穴输送材料8，能够有选择地把空穴输送材料8流入到分隔壁之间(元件空间SP)中。这样，图3的涂布装置就成为在前面说明的有机EL元件制造方法中可以使用的装置。
然而本发明不限于如上所述的实施方式，只要不脱离本发明的宗旨，可以在上述内容以外进行各种可能的变更。比如在上述实施方式的有机EL元件的制造方法中，在涂布空穴输送材料8之后对分隔壁6的顶部进行憎液化处理，但也可以交换涂布空穴输送材料8的处理和憎液化处理的顺序。
在上述实施方式中，虽然使用如图3所示的涂布装置，把空穴输送材料8涂布到分隔壁之间，但涂布装置不限于这样的结构，只要是能够把空穴输送材料8有选择地供给到各个分隔壁之间的涂布装置，也可以使用喷墨涂布装置等各样的装置。
如上所述，按照本发明，由于结构为，向分隔壁之间有选择地供给空穴输送材料而形成空穴输送层后，可对分隔壁顶部实行憎液化处理，在对分隔壁顶部实施憎液化处理后向分隔壁之间供给有机EL材料，因此能够阻止其供给的有机EL材料超过分隔壁的顶部而移动到其他的分隔壁之间，有效地防止了多种颜色的有机EL材料的混色。
Claims (10)
1.一种有机EL元件的制造方法，其特征在于，该方法包括：
根据预定的布图在基板上形成分隔壁的分隔壁形成工序、
有选择地向所述分隔壁之间供给空穴输送材料而形成空穴输送层的第一涂布工序、
对所述分隔壁的顶部实施憎液处理的憎液化工序，以及
在所述第一涂布工序和所述憎液化工序之后，向分隔壁之间供给有机EL材料而形成有机EL层的第二涂布工序。
2.如权利要求1所述的有机EL元件的制造方法，其中，所述第一涂布工序是一边由第一喷嘴吐出所述空穴输送材料，一边使该第一喷嘴沿着所述分隔壁之间相对于所述基板而相对移动的工序。
3.如权利要求1所述的有机EL元件的制造方法，其中，所述第一涂布工序是多个第一喷嘴的各个一边同时吐出所述空穴输送材料，一边沿着所述分隔壁之间使所述多个第一喷嘴相对于所述基板而相对移动的工序。
4.如权利要求3所述的有机EL元件的制造方法，其中，所述第一涂布工序，在相对于所述基板而相对移动所述多个第一喷嘴之前，根据所述分隔壁的布置状态改变所述多个第一喷嘴的间隔。
5.如权利要求1～4中任何一项所述的有机EL元件的制造方法，其中，所述第一涂布工序，在向所述分隔壁之间形成的空间里供给所述空穴输送材料后，对所述空间内的空穴输送材料进行干燥处理而形成所述空穴输送层。
6.如权利要求1所述的有机EL元件的制造方法，其中，所述第二涂布工序是一边从第二喷嘴吐出所述有机EL材料，一边使该第二喷嘴沿着所述分隔壁之间相对于基板而相对移动的工序。
7.如权利要求1所述的有机EL元件的制造方法，其中，所述第二涂布工序是多个第二喷嘴的各个一边同时吐出所述有机EL材料，一边沿着所述分隔壁之间使所述多个第二喷嘴相对于所述基板而相对移动的工序。
8.如权利要求7所述的有机EL元件的制造方法，其中，所述第二涂布工序，在相对于所述基板而相对移动所述多个第二喷嘴之前，根据所述分隔壁的布置状态改变所述多个第二喷嘴的间隔。
9.如权利要求1、6、7或8所述的有机EL元件的制造方法，其中，所述第二涂布工序是如下的工序：在向所述分隔壁之间供给所述有机EL材料，直到从所述分隔壁之间满溢而在所述分隔壁的顶部形成剩余之后，对处于该剩余状态的有机EL材料进行干燥处理，在所述空穴输送层上形成所述有机EL层。
10.一种有机EL显示装置，其特征在于，该装置具有用如权利要求1～9中任一项所述的制造方法制造的有机EL元件。
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