DE69927225T2

DE69927225T2 - Verfahren zur herstellung einer dünnen schicht, anzeigevorrichtung und farbfilter

Info

Publication number: DE69927225T2
Application number: DE1999627225
Authority: DE
Inventors: Ichio Suwa-shi YUDASAKA
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: KR100799962B1; DE69937316T2; EP0993235B1; JP3646510B2; US20030076608A1; US6967352B2; KR100773044B1; DE69937316D1; KR20060111715A; US6476988B1; EP1566853B1; TW468075B; WO1999048338A8; EP0993235A4; EP1566853A3; EP1566853A2; DE69927225D1; US6755983B2; KR20010012714A; WO1999048338A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dünnfilmherstellungstechnologie, die zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung und eines Farbfilters mit einer EL (Elektrolumineszenz-) Vorrichtung oder einer LED (Leuchtdiode) geeignet ist, und insbesondere eine Technologie, die zur Bildung einer mehrlagigen Dünnfilmschicht zwischen Trennelementen vorteilhaft ist.
STAND DER TECHNIK
Zum Einfüllen von Material, wie eines farbigen Harzes, in einen organischen Halbleiterfilm einer Anzeigevorrichtung oder in ein Farbfilter zur Herstellung von Flüssigkristallpaneelen zur Farbanzeige wird ein Tintenstrahlverfahren verwendet.
Wenn Material durch ein Tintenstrahlverfahren eingefüllt wird, müssen Trennelemente zum Trennen von Pixelbereichen (in der Folge auch als "Balken" bezeichnet; eine Schicht zur Bildung von Trennelementen wird als "Balkenschicht" bezeichnet) gebildet werden und eine Dünnfilm-Materiallösung in den Bereich gefüllt werden, der von den Trennelementen umschlossen ist. Eine Dünnfilm-Materiallösung, deren Volumen viel größer als das Volumen nach der Filmbildung ist, wird in den Pixelbereich gefüllt, der von den Trennelementen umschlossen ist. Da eine Anzeigevorrichtung im Allgemeinen flach sein soll, ist die Höhe der Trennelemente begrenzt. Daher ist das Verhalten der Dünnfilm-Materiallösung, die eingefüllt wird, abhängig von der Benetzbarkeit (Affinität), die die Trennelemente und die Fläche, die von den Trennelementen umschlossen ist, für die Dünnfilm-Materiallösung aufweisen, unterschiedlich.
JP 9258208A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters. Die gefärbten Bereiche des Farbfilters werden durch Abscheiden von Tinte auf ein Substrat unter Verwendung eines Bubble-Jet-Druckverfahrens gebildet. Zur Steuerung des Tintenflusses über die Substratoberfläche sind vorstehende Teile auf dem Substrat gebildet. Die vorstehenden Teile bestehen aus einer unteren Materialschicht mit hoher Affinität für die Tinte und einer oberen Schicht mit einer geringen Affinität für die Tinte. Die untere Schicht hoher Affinität wird von der abgeschiedenen Tinte benetzt, wodurch die Oberfläche der Tinte ein konkaves Meniskusprofil erhält.
Wenn die Trennelemente Affinität für das Material haben, fließt das Material leicht über zu den benachbarten Pixelbereichen, selbst wenn Trennelemente vorhanden sind, wenn eine Materialmenge eingefüllt wird, die die Höhe der Trennelemente überschreitet, wie in 9A dargestellt ist. Wenn die Trennelemente keine Affinität für das Material haben, fließt das Material wegen der Oberflächenspannung des Materials nicht zu den benachbarten Pixelbereichen über, selbst wenn die Materialmenge eingefüllt wird, die die Höhe der Trennelemente überschreitet, wie in 9B dargestellt ist. Wenn dieses Material erwärmt wird, um das Lösemittel zu verdampfen, wird die Dicke nach der Filmbildung in der Mitte des Pixelbereichs dick und an den Rändern dünn, da das Material durch die Seitenwände der Trennelemente abgestoßen wird, wie in 9C dargestellt ist. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Farbe und verringert die Zuverlässigkeit. Auch wenn die Trennelemente aus Nicht-Affinitätselementen bestehen, ist eine Adhäsion der Trennelemente und Grundebene der Trennelemente schwach, wodurch sich die Trennelemente leicht ablösen.
Eine Lösung solcher Probleme nach dem Stand der Technik ist eine Oberflächenbehandlungstechnologie, mit der dem oberen Abschnitt der Trennelemente keine Affinität verliehen wird, während die anderen Abschnitte über Affinität verfügen. Das Japanische Patent, Auslegeschrift Nr. 9-203803 und das Japanische Patent, Auslegeschrift Nr. 9-230129 zum Beispiel, offenbaren eine Technologie zum Bearbeiten des oberen Abschnitts der Trennelemente, so dass sie tintenabweisend sind, durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen, und des Bereichs, der von den Trennelementen umschlossen ist, so dass er Affinität für Tinte aufweist. Bei dem erstgenannten wird eine tintenabweisende (Nicht-Affinitäts-) Schicht auf den oberen Abschnitt der Trennelemente aufgetragen, und bei dem letztgenannten wird dem konkaven Abschnitt, der von den Trennelementen umschlossen ist, durch Ultraviolettstrahlung Affinität für Tinte (Affinität) verliehen. Logische Überlegungen dieser Technologie finden sich in International Display Research Conference 1997, S. 238 – 241. Gemäß dieser Technologie wird, selbst wenn Material bis zu der Höhe eingefüllt wird, die die Höhe der Trennelemente überschreitet, das Material von dem Nicht-Affinitäts-Film abgestoßen, und fließt nicht zu den benachbarten Pixelbereichen über, wie in 10A dargestellt ist, da die Seitenwände der Trennelemente Affinität haben, und die Dicke des gebildeten Films wird an den Rändern der Pixelbereiche nicht dünn.
Selbst in der obengenannten, bekannten Technologie ist jedoch nicht klar, wie die Affinität der Seitenwände der Trennelemente einzustellen ist und daher ist es schwierig, eine flache Dünnfilmschicht zu erhalten. In dem Japanischen Patent, Auslegungsschrift Nr. 9-230129 wird festgestellt, dass das Ausmaß der Affinität durch Bestrahlen mit Ultraviolettstrahlen sowohl von der Vorder- als auch Rückseite reguliert wird, aber das Ausmaß der Affinität und Nicht-Affinität, das heißt, die Einstellung des entsprechenden Kontaktwinkels zu der Dünnfilm-Materiallösung, ist nicht bekannt.
Wenn die Nicht-Affinität zum Beispiel zu hoch ist, wird die Dünnfilmschicht an den Rändern nahe den Trennelementen dünn und in der Mitte dick, wie in 9C dargestellt ist. Wenn die Affinität zu hoch ist, wird andererseits die Dünnfilmschicht an den Rändern nahe den Trennelementen dick und in der Mitte dünn, wie in 10B dargestellt ist.
Ebenso wird bei der obengenannten, bekannten Technologie angenommen, dass nur eine Dünnfilmschicht vorhanden ist, und daher ist vollkommen unbekannt, wie die Oberfläche zur Bildung einer flachen Dünnfilmschicht für jede Schicht zu behandeln ist, wenn mehrlagige Dünnfilmschichten gebildet werden. Wenn die obengenannte, bekannte Technologie für jede Schicht angewendet wird, ist eine Oberflächenbehandlung immer dann notwendig, wenn eine Schicht gebildet wird, so dass zahlreiche Bearbeitungsschritte erforderlich sind.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die gegenwärtigen Erfinder haben entdeckt, dass, wenn eine Plasmabehandlung unter Verwendung von Fluorgas durchgeführt wird, der Kontaktwinkel zu Tinte sich deutlich zwischen einer organischen Substanz und einer anorganischen Substanz unterscheidet, abhängig von dem Mischverhältnis von Sauerstoffgas und Fluorgas. Die gegenwärtigen Erfinder haben auch entdeckt, dass eine Affinität durch Bilden von Balken, bei welchen Affinitätsmaterial und Nicht-Affinitätsmaterial abwechselnd geschichtet ist, und Durchführen einer Plasmabehandlung reguliert werden kann.
Es ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dünnfilmherstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 bereitzustellen, das die Bildung mehrlagiger Dünnfilme durch Laminieren eines Balkens unter Verwendung verschiedener Materialien ermöglicht.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Regulierung der Affinität, ohne zu viele Bearbeitungs schritte zur Affinitätssteuerung auszuführen, indem eine Oberflächenbehandlung unter vorbestimmten Bedingungen ausgeführt wird, so dass die Kosten, die zur Affinitätssteuerung erforderlich sind, gesenkt werden und mehrlagige Dünnfilme mit gleichförmiger Filmdicke gebildet werden.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Anzeigevorrichtung, die mit Hilfe des Dünnfilmherstellungsverfahrens, das mehrlagige Filme bilden kann, schichtenförmig gebildet wird. Dadurch wird eine Bildanzeige ohne ungleichförmige Helligkeit und Farbe erhalten und die Zuverlässigkeit verbessert.
Eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Farbfilters, der durch das Dünnfilmherstellungsverfahren, das mehrlagige Filme bilden kann, schichtenförmig gebildet wird. Dadurch wird eine Bildanzeige ohne ungleichförmige Helligkeit und Farbe erhalten.
Zur Lösung der ersten Aufgabe ist die vorliegende Erfindung ein Dünnfilmherstellungsverfahren zur Herstellung einer Dünnfilmschicht durch Einfüllen einer Dünnfilm-Materiallösung in Bereiche, die von Balken umschlossen sind, umfassend einen Schrittt zum Bilden der Balken auf einer Balkenbildungsfläche und einen Schritt zum Einfüllen der Dünnfilm-Materiallösung in die Balken. Der Schritt zum Bilden der Balken dient zur Bildung der Balken, bei welchen eine Affinitäts-Balkenschicht und eine Nichtaffinitäts-Balkenschicht abwechselnd geschichtet sind, indem der Schritt zum Bilden der Affinitäts-Balkenschicht mit einem Affinitätsmaterial und ein Schritt zum Bilden der Nichtaffinitäts-Balkenschicht mit einem Nicht-Affinitätsmaterial ein oder mehrere Male wiederholt werden.
"Balken" bezieht sich hier auf Trennelemente, die zum Trennen von Pixeln einer Anzeigevorrichtung unter Verwendung einer Nicht-Affinitäts-Halbleiterdünnfilmvor richtung oder zum Trennen von Pixelbereiche eines Farbfilters verwendet werden. Für die Schichtstruktur eines Balkens kann die Art von Nicht-Affinitätsmaterial oder Affinitätsmaterial für jede Schicht geändert werden. Die Dicke jeder Schicht, die schichtenförmig angeordnet wird, kann bei jeder Schicht geändert werden. Die Balkenbildungsfläche ist eine Fläche, wo die Balken gebildet werden, und kann eine Treiberplatte einer Anzeigevorrichtung oder eine transparente Platte eines Farbfilters ein.
Affinität oder Nicht-Affinität wird hier abhängig von den Eigenschaften der Dünnfilm-Materiallösung bestimmt, die zum Einfüllen verwendet wird. Wenn die Dünnfilm-Materiallösung zum Beispiel eine hydrophile Eigenschaft hat, weist die Oberfläche mit einer polaren Gruppe Affinität auf und die Oberfläche mit einer nicht-polaren Gruppe weist Nicht-Affinität auf. Wenn die Dünnfilm-Materiallösung andererseits lipophile Eigenschaft hat, weist die Oberfläche mit einer polaren Gruppe Nicht-Affinität auf und die Oberfläche mit einer nicht-polaren Gruppe weist Affinität auf. Die Dünnfilm-Materiallösung wird auf verschiedene Weisen gewählt, abhängig von dem Herstellungsziel. Wenn die hydrophile Eigenschaft oder hydrophobe Eigenschaft der Dünnfilm-Materiallösung sich in jeder Schicht ändert, wird die Schichtstruktur so geändert, dass die Bodenschicht von den zwei Balkenschichten, die an Positionen gebildet sind, die der Dünnfilmschicht entsprechen, die durch die Dünnfilm-Materiallösung gebildet wird, Nicht-Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung aufweist, und die obere Schicht Affinität aufweist. Wenn die Dünnfilm-Materiallösung zum Beispiel hydrophile Eigenschaft hat, ist ein Affinitätsmaterial ein anorganisches Material und ein Nicht-Affinitätsmaterial ist ein organisches Material. Wenn die Dünnfilm-Materiallösung hydrophobe Eigenschaft hat, ist ein Affinitätsmaterial ein organisches Material und ein Nicht-Affinitätsmaterial ist ein anorganisches Material.
Dies beinhaltet zum Beispiel ein Verfahren zur Bildung der obengenannten Balkenschicht durch Beschichtungsmaterialien. Mit anderen Worten, der Schritt zur Bildung der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und der Schritt zur Bildung der Affinitäts-Balkenschicht sind Schritte zur Bildung der entsprechenden Balkenschichten durch Auftragen vorbestimmter Materialien, die in einem Lösemittel gelöst sind. Und die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht wird durch Auftragen des Materials für die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht gebildet, bevor das Lösemittel entfernt wird, in dem das Material der Affinitäts-Balkenschicht gelöst ist.
Zur Lösung der zweiten Aufgabe umfasst die vorliegende Erfindung des Weiteren einen Schritt zum Ausführen einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung für die Balken und Balkenbildungsflächen nach dem obengenannten Schritt zur Bildung der Balken. Für die Oberflächenbehandlung wird eine Plasmabehandlung bei verringertem Druck oder eine Plasmabehandlung bei atmosphärischem Druck ausgeführt, wo das Plasmagas unter einer Atmosphäre mit verringertem Druck oder unter atmosphärischem Druck unter Verwendung von Gas, das Fluor oder eine Fluorverbindung als Einleitungsgas enthält, ausgestrahlt wird. Eine vorgeschriebene Bedingung ist zum Beispiel, eine Plasmabehandlung in einem Gas auszuführen, das eine Fluorverbindung und Sauerstoff enthält. Unter dieser Bedingung wird eine nicht reaktionsfähige Gruppe an der Oberfläche des anorganischen Materials durch Plasmaentladung erzeugt, die nicht reaktionsfähige Gruppe durch Sauerstoff oxidiert, und eine polare Gruppe, wie eine Carbonylgruppe oder Hydroxylgruppe, erzeugt. Die polare Gruppe weist eine Affinität für Fluid auf, das polare Moleküle enthält, wie Wasser, und weist eine Nicht-Affinität für Fluid auf, das nicht-polare Moleküle enthält. Parallel zu der obengenannten Reaktion tritt auch ein Phänomen an der Oberfläche der organischen Balkenschicht auf, dass die Fluorverbindungsmoleküle in die organische Materialoberfläche eindringen.
Insbesondere, wenn die Menge der Fluorverbindung höher als jene von Sauerstoff ist, das heißt, wenn zum Beispiel der Gehalt der Fluorverbindung zu der Gesamtmenge aus Fluorverbindung und Sauerstoff auf 60% oder mehr eingestellt ist, wird die Oberfläche eher durch das Mischphänomen der Fluorverbindung nicht polarisiert als durch den Einfluss der Oxidation, da das Mischphänomen der Fluorverbindung in einer Gasatmosphäre, in der die Menge an Fluorverbindung Sauerstoff übersteigt, aktiver ist als die Oxidation durch Sauerstoff. Wenn daher eine Plasmabehandlung für ein organisches Material unter der Bedingung ausgeführt wird, dass die Menge an Fluorverbindung jene von Sauerstoff überschreitet, weist das organische Material eine Nicht-Affinität für das Fluid auf, das polare Moleküle enthält, und weist eine Affinität für Fluid auf, das nicht-polare Moleküle enthält. Für das fluorhältige Gas wird Halogengas, wie CF₄, SF₅ oder CH F₃, verwendet. Wenn eine Oberflächenbehandlung unter dieser Bedingung ausgeführt wird, wird die Affinität der Oberfläche der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und der Affinitäts-Balkenschicht so eingestellt, dass der Unterschied zwischen entsprechenden Kontaktwinkeln zu der Dünnfilm-Materiallösung größer ist. Daher wird die Oberfläche so behandelt, dass der Kontaktwinkel der Oberfläche der Affinitäts-Balkenschicht zu der Dünnfilm-Materiallösung zum Beispiel 30 Grad oder weniger wird. Und die Oberfläche wird so behandelt, dass der Kontaktwinkel der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht zu der Dünnfilm-Materiallösung zum Beispiel 40 Grad oder mehr wird.
In dem obengenannten Oberflächenbehandlungsschritt wird die Oberflächenbehandlung unter den vorbestimmten Bedingungen ausgeführt, dass die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht ein höheres Maß an Nicht-Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung im Vergleich zu dem Affinitätsmaterial hat. Ebenso wird in dem Oberflächenbehandlungsschritt die Oberflächenbehandlung unter den vorbestimmten Bedingungen ausgeführt, dass die Affinität der Affinitäts-Balkenschicht für die Dünnfilm-Materiallösung geringer ist als die Affinität des Bereichs, der von den Balken umschlossen ist, für die Dünnfilm-Materiallösung.
In dem obengenannten Schritt zur Bildung der Balken wird ein Satz aus einer Affinitäts-Balkenschicht und einer Nicht-Affinitäts-Balkenschicht zum Beispiel gebildet durch einen Affinitäts-Balkenschicht-Bildungsschritt zum Bilden des Affinitätsfilms mit einem Affinitätsmaterial, einen Nicht-Affinitäts-Balkenschicht-Bildungsschritt zum Bilden des Nicht-Affinitätsfilms mit einem Nicht-Affinitätsmaterial, der mit dem Balkenbildungsbereich der Affinitäts-Balkenschicht übereinstimmt, und einen Entfernungsschritt zum Entfernen der Affinitäts-Balkenschicht in dem Bereich, wo die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht nicht gebildet ist, durch Ätzen unter Verwendung der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht als Maske. Ebenso wird in dem Schritt zur Bildung der Balken ein Satz aus einer Affinitäts-Balkenschicht und einer Nicht-Affinitäts-Balkenschicht gebildet durch einen Schritt zur Bildung der Affinitäts-Balkenschicht mit einem Affinitätsmaterial, einen Ätzschritt zum Ätzen der Affinitäts-Balkenschicht, die dem Balkenbildungsbereich in der unteren Schicht entspricht, einen Schritt zum Bilden der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht mit einem Nicht-Affinitätsmaterial, das die Affinitäts-Balkenschicht bedeckt, und einen Schritt zum Ätzen der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht, die dem Balkenbildungsbereich in der oberen Schicht entspricht. Es ist auch annehmbar, gemeinsam zwei oder mehr Sätze aus einer Affinitäts-Balkenschicht und einer Nicht-Affinitäts-Balkenschicht zu ätzen, nachdem alle oder die meisten der Affinitäts-Balkenschichten und der Nicht-Affinitäts-Balkenschichten übereinander gelegt wurden, anstatt das Ätzen zur Bildung einer Balkenform einzeln auszuführen.
Hier ist das Nicht-Affinitätsmaterial zum Beispiel Polyimid, amorphes Silizium, Polysilizium, eine organische Verbindung, die Fluor oder eine isolierende organische Verbindung enthält (ein lichtempfindliches Material). Das Affinitätsmaterial ist ein Metall, wie Al und Ta, ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm.
Vorzugsweise ist in den Dünnfilmschichten die Dünnfilmschicht an der untersten Schicht ungefähr auf dieselbe Dicke wie die Affinitäts-Balkenschicht in der untersten Schicht des Balkens eingestellt. Und jede Dünnfilmschicht, die auf die unterste Schicht geschichtet wird, wird auf annähernd dieselbe Dicke wie die entsprechende Gesamtdicke der Affinitäts-Balkenschicht und der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht eingestellt, die zu einer Höhe entsprechend den Balken geschichtet sind. Die Kontaktform der Wandflächen der Balken und der Flüssigkeitsoberfläche der eingefüllten Dünnfilm-Materiallösung ändert sich abhängig von der Affinität der Wandflächen. In der Kontaktfläche mit der Affinitäts-Balkenschicht nimmt die Dicke des Dünnfilms eher zu, da die Dünnfilm-Materiallösung mit der Wandfläche in Kontakt steht, und in der Kontaktfläche mit der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht nimmt die Dicke des Dünnfilms eher ab, da die Dünnfilm-Materiallösung abgestoßen wird. Die große Menge an Dünnfilm-Materiallösung, die eingefüllt wird, verliert aufgrund einer Wärmebehandlung und anderer Gründe allmählich an Volumen, aber wenn die geschichtete Struktur so eingestellt wird, dass der Flüssigkeitspegel der Dünnfilm-Materiallösung zu der Grenze zwischen der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und der Affinitäts-Balkenschicht nach der Wärmebehandlung gelangt, sind die Eigenschaften der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und der Affinitäts-Balkenschicht ausgeglichen, und der Flüssigkeitspegel der Dünnfilm-Materiallösung wird zu der Balkenwandfläche senkrecht, wodurch er im Allgemeinen flach wird. Zum Beispiel wird die Dicke der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht an der oberen Schicht auf 500 nm oder weniger eingestellt, und die Dicke der anderen Nicht-Affinitäts-Balkenschicht wird auf 100 nm oder weniger eingestellt.
Zur Lösung der dritten Aufgabe ist die vorliegende Erfindung eine Anzeigevorrichtung, die aus einer schichtenförmigen Dünnfilmschicht besteht, die durch Einfüllen einer Dünnfilm-Materiallösung in einen Bereich, der von Balken umschlossen ist, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken aus abwechselnd geschichteten Affinitäts-Balkenschichten, die mit einem Material gebildet sind, das Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung aufweist, und Nichtaffinitäts-Balkenschichten, die mit einem Material gebildet sind, das Nichtaffinität für die Dünnfilm-Materiallösung aufweist, besteht, wobei Pixel-Elektroden, die zum Beispiel aus ITO hergestellt sind, in dem Bereich gebildet sind, der von den Balken umschlossen ist, und die Dünnfilmschicht mit einem organischen Halbleitermaterial zum Bilden eines Dünnschicht-Leuchtelements gebildet ist.
Zur Lösung der vierten Aufgabe ist die vorliegende Erfindung ein Farbfilter, das aus geschichteten Dünnfilmschichten besteht, die durch Einfüllen einer Dünnfilm-Materiallösung in Bereiche, die von Balken umschlossen sind, gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken aus abwechselnd geschichteten Affinitäts-Balkenschichten, die aus einem Material gebildet sind, das Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung aufweist, und Nichtaffinitäts-Balkenschichten, die aus einem Material gebildet sind, das Nichtaffinität für die Dünnfilm-Materiallösung aufweist, besteht, wobei eine Balken bildungsfläche als transparente Platte gebildet wird, die Balken Trennelemente zum Teilen der Pixelbereiche sind, und die Dünnfilmschicht mit einem Farbharzmaterial zum Bereitstellen von Farben für die Pixel gebildet ist.
In der obengenannten Anzeigevorrichtung und dem Farbfilter sind die Affinitäts-Balkenschicht und/oder die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht oberflächenbehandelt, so dass sie eine Affinität beziehungsweise Nicht-Affinität aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht einer Dünnfilmschichtstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht von Herstellungsschritten eines Dünnfilmherstellungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Querschnittsansicht von Herstellungsschritten des Dünnfilmherstellungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (Fortsetzung von 2);
4 ist eine Graphik, die das Verhältnis zwischen dem Mischverhältnis von Fluor und Sauerstoff und dem Kontaktwinkel in Übereinstimmung mit dem Prinzip der Oberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Querschnittsansicht von Herstellungsschritten eines Dünnfilmherstellungsverfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels, wenn die vorliegende Erfindung bei einem Farbfilter angewendet wird;
7 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels, wenn die vorliegende Erfindung bei einem organischen Halbleiter-Leuchtelement einer Anzeigevorrichtung angewendet wird;
8 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels, wenn die vorliegende Erfindung bei einem organischen Halbleiter-Leuchtelement einer Anzeigevorrichtung angewendet wird;
9 ist eine Zeichnung, die Probleme bei der herkömmlichen Balkenbildung zeigt; und
10 ist eine Zeichnung, die Probleme bei der herkömmlichen Balkenbildung zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es werden nun Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Dünnfilmherstellungsverfahren, das eine von einer Vielzahl von Schichtarten verwendet, die einen Balken als Maske für die anderen Schichten darstellt.
1 ist eine Querschnittsansicht einer Dünnfilmschichtstruktur, die durch das Dünnfilmherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wird. Diese Schichtstruktur kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden, die mehrlagige Dünnfilme verwenden. Zum Beispiel kann diese Schichtstruktur für eine EL-Vorrichtung, LED und ein Farbfilter verwendet werden, die organische Halbleiterdünnfilme verwenden. Die Schichtstruktur in 1 ist eine Struktur, wenn eine hydrophile Dünnfilm-Materiallösung verwendet wird. Im Falle einer hydrophilen Dünnfilm-Materiallösung ist die Affinität für oberflächenbehandeltes anorganisches Material hoch, und die Affinität für organisches Material ist gering (Nicht-Affinität).
Wie 1 zeigt, wird diese Schichtstruktur durch Bildung von Balken 110 auf einer Balkenbildungsfläche 100 gebildet. Die Balkenbildungsfläche kann eine Treiberplatte sein, wo Dünnfilmtransistoren (TFT), die für eine Anzeigevorrichtung verwendet werden, gebildet sind, oder eine transparente Platte, die für ein Farbfilter verwendet wird. Die Struktur der Balkenbildungsfläche ist nicht eingeschränkt, solange sie zur Bildung eines Dünnfilms verwendet wird, wobei Fluid in Bereiche gefüllt wird, die von Balken umschlossen sind, die Trennelemente sind. Es ist bevorzugt, dass die Balkenbildungsfläche aus einem Material besteht, das an einer Affinitäts-Balkenschicht 111 haftet, die die unterste Schicht des Balkens 110 bildet. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Balkenbildungsfläche aus einem anorganischen Material besteht, um eine passende Affinität in der später auszuführenden Oberflächenbehandlung zu erhalten. Die Balkenbildungsfläche besteht aus ITO, das eine transparente Elektrode ist, und Silizium im Falle einer Anzeigevorrichtung, und besteht aus Glas oder Quarz im Falle eines Farbfilters, so dass eine starke Adhäsion mit der Affinitäts-Balkenschicht beibehalten wird.
Der Balken 110 ist durch abwechselnd geschichtete Affinitäts-Balkenschichten 111 – 11n (n ist eine natürliche Zahl) und Nicht-Affinitäts-Balkenschichten 121 – 12n gebildet. Die Oberflächen der Affinitäts-Balkenschichten 111 – 11n sind so behandelt, dass sie eine vorbestimmte Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung haben, die die Dünnfilmschichten 131 – 13n an Positionen bildet, die der Schicht entsprechen. Als Material für die Affinitäts-Balkenschichten 111 – 11n ist ein Material mit guter Adhäsion mit der Balkenbildungsfläche 100 und den Nicht-Affinitäts-Balkenschichten 121 – 12n bevorzugt, und das Material kann isolierende, halbleitende oder leitende Eigenschaft haben. Zum Beispiel kann ein Metall, wie Al und Ta, ein Siliziumoxidfilm (SiO₂) und Siliziumnitridfilm (SiN_x), die allgemein als Isolierfilme verwendet werden, für die Affinitäts-Balkenschichten 111 – 11n verwendet werden. Es ist nicht notwendig, dasselbe Material für jede Affinitäts-Balkenschicht zu verwenden. Es kann jedes Material, das eine gute Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung der Dünnfilmschicht 13x hat, die entsprechend jeder Affinitäts-Balkenschicht 11x (x ist eine willkürliche natürlich Zahl) gebildet wird, verwendet werden, und es ist nicht notwendig, dasselbe Material für alle Affinitäts-Balkenschichten zu verwenden.
Die Oberflächen der Nicht-Affinitäts-Balkenschichten 121 – 12n werden so behandelt, dass sie Nicht-Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung haben, die zur Bildung der Dünnfilmschichten 131 – 13n an Positionen verwendet wird, die der Schicht entsprechen. Als Material für die Nicht-Affinitäts-Balkenschichten 121 – 12n ist ein Material mit guter Adhäsion mit den Affinitäts-Balkenschichten 111 – 11n bevorzugt, und das Material kann isolierende, halbleitende oder leitende Eigenschaft haben. Zum Beispiel kann ein Material, wie Polyimid, amorphes Silizium, Polysilizium, eine organische Verbindung, die Fluor enthält, oder eine isolierende organische Verbindung für die Nicht-Affinitäts-Balkenschichten 121 – 12n verwendet werden. Es ist nicht notwendig, dasselbe Material für jede Nicht-Affinitäts-Balkenschicht zu verwenden. Es kann jedes Material schichtenförmig angeordnet werden, wenn die Affinität für das Dünnfilmmaterial der Dünnfilmschicht 13x, die entsprechend jeder Affinitäts-Balkenschicht 11x (x ist eine willkürliche natürliche Zahl) gebildet wird, sich nach der Oberflächenbehandlung verbessert. Wenn diese Schichtstruktur zum Beispiel bei einem Farbfilter angewendet wird, kann die obere Schicht 12n als schwarze Matrix gebildet werden, um eine Abschirmungsfunktion bereitzustellen. Zur Bildung der oberen Schicht 12n als Abschirmungselement kann ein Metall, wie Chrom, Oxid oder schwarzes Resistmaterial verwendet werden.
Die Dicke jeder Balkenschicht wird wie folgt eingestellt, Wenn die unterste Schicht die Affinitäts-Balkenschicht 111 ist, wird die Dicke d0 der Affinitäts-Balkenschicht 111 ungefähr gleich der Dicke der Dünnfilmschicht 131 eingestellt, die entsprechend dieser Schicht gebildet ist. Für die Schichten auf der untersten Schicht wird die Dicke dx, wenn die Affinitäts-Balkenschicht 11(x+1) und die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 12x hinzugefügt werden, auf ungefähr dieselbe Dicke wie die Dünnfilmschicht 13(x+1) eingestellt, die entsprechend diesen Schichten gebildet ist. Die Dicke des Dünnfilms 132 zum Beispiel ist annähernd dieselbe wie die Dicke d1, die die Gesamtdicke der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 121 und der Affinitäts-Balkenschicht 112 ist. Die Dicke der Dünnfilmschicht 12n ist annähernd dieselbe wie die Dicke dn, die die Gesamtdicke der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 12n – 1 und der Affinitäts-Balkenschicht 11n ist. Diese Einstellungen sind wichtig, um eine flache Dünnfilmschicht zu bilden.
Die obengenannte geschichtete Struktur wird angewendet, wenn die Dünnfilm-Materiallösung aus Molekülen mit einer polaren Gruppe besteht. Wenn die Dünnfilm-Materiallösung aus Molekülen ohne polare Gruppe besteht, sind das Material für die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und das Material für die Affinitäts-Balkenschicht umgekehrt.
Wenn jede von den Dünnfilmschichten mit Molekülen mit einer polaren Gruppe oder Molekülen ohne polare Gruppe gebildet ist, abhängig von der Schicht, werden die Materialien von zwei Balkenschichten, die sich an Positionen befinden, wo jede Dünnfilm-Materiallösung eingefüllt wird, so gewählt, dass die Bodenschicht Nicht-Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung hat und die obere Schicht Affinität hat.
Die Dünnfilmschichten 131 – 13n bestehen aus Materialien mit Eigenschaften, die dem Zweck der entsprechenden Schicht angepasst sind. Wenn diese geschichtete Struktur zum Beispiel bei einer Anzeigevorrichtung angewendet wird, wird eine beliebige organische Halbleiter-Dünnfilm-Materiallösung in jede Dünnfilmschicht gefüllt. Für jede Dünnfilmschicht wird eine organische Halbleiter-Dünnfilm-Materiallösung, die Primärfarben ausstrahlt, für eine Vielzahl von Schichten laminiert, oder Material für eine Lochtransportschicht oder Elektronentransportschicht wird eingefüllt und der Notwendigkeit entsprechend geschichtet. Wenn diese geschichtete Struktur zum Beispiel bei einem Farbfilter angewendet wird, wird Harz mit einem anderen Brechungsindex für jede Dünnfilmschicht eingefüllt und geschichtet. Eine solche geschichtete Dünnfilmstruktur wird ein optisches Interferenzfilter, wo nur Licht mit einer spezifischen Wellenlänge durchgelassen wird, das Farben mit guter Selektivität bereitstellt.
Eine schwarze Matrix kann auf der oberen Schicht des Balkens aufgetragen werden. Mit anderen Worten, Chromoxid oder schwarzer Resist werden aufgetragen. Diese Schicht kann als Nicht-Affinitätsschicht verwendet werden oder kann unabhängig von der Nicht-Affinitätsschicht gebildet werden. Die Dicke jeder Dünnfilmschicht 131 – 13n ist, wie zuvor erwähnt, ungefähr gleich der Gesamtdicke der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und der Affinitäts-Balkenschicht eingestellt, die an Positionen gebildet sind, die der Dünnfilmschicht entsprechen.
(Funktion der geschichteten Struktur)
Gemäß der obengenannten geschichteten Struktur der Balken können Geräte, wo Dünnfilmschichten mit gleichförmiger Dicke schichtenförmig angeordnet sind, bereitgestellt werden. Wenn die Balken 110 in der obengenannten Struktur hergestellt werden, wird die Dünnfilmschicht flach. Mit anderen Worten, wenn die Dünnfilm-Materiallösung eingefüllt wird, ändert sich die Kontaktform der Flüssigkeitsoberfläche der Dünnfilm-Materiallösung zu den Wandflächen abhängig von der Affinität der Wandflächen der Balken. In der Kontaktfläche mit der Affinitäts-Balkenschicht neigt die Dicke des Dünnfilms dazu, größer zu werden, da die Dünnfilm-Materiallösung mit der Wandfläche in Kontakt steht, und in der Kontaktfläche mit der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht neigt die Dicke des Dünnfilms dazu, geringer zu werden, da die Dünnfilm-Materiallösung abgestoßen wird. Das große Volumen der Dünnfilm-Materiallösung, das eingefüllt wird, wird allmählich durch eine Wärmebehandlung und aus anderen Gründen geringer, aber wenn die geschichtete Struktur so eingestellt wird, dass der Flüssigkeitspegel der Dünnfilm-Materiallösung nach der Wärmebehandlung zu der Grenze zwischen der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und der Affinitäts-Balkenschicht kommt, sind die Eigenschaften der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und der Affinitäts-Balkenschicht ausgeglichen, und der Flüssigkeitspegel der Dünnfilm-Materiallösung wird senkrecht zu der Balkenschichtfläche, wobei er im Wesentlichen flach wird.
Das Gerät, das diese geschichtete Struktur verwendet, weist einen vorbestimmten Effekt auf, da die Dünnfilmschicht flach ist. Wenn die Dicke jeder Dünnfilmschicht gleichförmig ist, wenn eine Anzeigevorrichtung vom Leuchttyp durch Strom zwischen Elektroden gebildet wird, wird die Stromdichte zwischen den Elektroden konstant, wodurch die Gleichförmigkeit der Lichtemission verbessert wird, so dass eine Konzentration von Strom an einer bestimmten Stelle vermieden wird, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird. Im Falle einer Vorrichtung, bei der Spannung zwischen Elektroden angelegt wird, wird kein elektrisches Feld an einer dünnen Fläche angelegt, und daher verbessert diese geschichtete Struktur die Zuverlässigkeit und verlängert die Lebensdauer. Farbe und Helligkeit werden auch gleichförmig. Wenn diese geschichtete Struktur bei einem Farbfilter angewendet wird, verbessert sich die Gleichförmigkeit von Farben und solche Probleme, wie fehlende Farben, können verhindert werden.
(Herstellungsverfahren)
Es wird nun ein Dünnfilmherstellungsverfahren zum Erhalten dieser geschichteten Struktur unter Bezugnahme auf die Querschnittsansichten von Herstellungsschritten in 2 und 3 beschrieben.
Balkenbildungsschritt (2A – 2D):
Im Balkenbildungsschritt werden die Affinitäts-Balkenschichten 111 – 11n und die Nicht-Affinitäts-Balkenschichten 121 – 12n auf der Balkenbildungsfläche 100 zur Bildung der Balken 110 schichtenförmig angeordnet.
Zunächst wird die Affinitäts-Balkenschicht 111 auf der gesamten Oberfläche der Balkenbildungsfläche 100 gebildet (2A). Die Herstellungsverfahren, einschließlich der PECVD-Methode (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition – plasmaverstärktes chemisches Aufdampfen), der CVD-Methode (Chemical Vapor Depostion – chemisches Aufdampfen), der Verdampfungsmethode, der Sputtermethode und verschiedener Beschichtungsmethoden (Rotationsbeschichtung, Sprühbeschichtung, Walzenauftrag, Schmelzbeschichtung und Tauchüberzug) werden abhängig von dem Material verwendet. Zum Beispiel wird in dieser Ausführungsform ein SiO₂-Film unter Verwendung der Rotationsbeschichtungsmethode durch SOG (Spin on Glass) gebildet. Die Dicke der Affinitäts-Balkenschicht 111 an der untersten Schicht ist an die Dicke der Dünnfilmschicht 131 angepasst.
Dann wird die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 121 passend zu der Balkenform gebildet (2B). Zur Bildung der Nicht- Affinitäts-Balkenschicht wird ein organisches Material auf der gesamten Oberfläche durch die obengenannte Methode gebildet. Wenn eine normale Photolithographiemethode verwendet wird, wird eine Maske angeordnet, die der Balkenform entspricht, der Resist freigelegt, entwickelt und entfernt, und das organische Material in den Abschnitten, die nicht maskiert sind, durch Ätzen entfernt. Wenn ein Druckverfahren verwendet wird, wird das organische Material direkt in Übereinstimmung mit der Balkenform durch eine Methode, wie ein Tiefdruck-, Flachdruck- oder Reliefverfahren, beschichtet. Die Dicke der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 121 ist eine Dicke, mit der eine Funktion zum Abstoßen der Dünnfilm-Materiallösung, die später eingefüllt wird, in ausreichendem Maße erfüllt werden kann. Eine Einstellung ist jedoch notwendig, damit die Gesamtdicke dieser Schicht und der nächsten Affinitäts-Balkenschicht 112, die diese Schicht überlappt, annähernd dieselbe wird, wie jene der Dünnfilmschicht 132.
Unter Verwendung der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 121 als Resistmaske wird dann der anorganische Materialfilm geätzt (2C). Die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht, die ein organisches Material ist, kann als Resistmaske dienen.
Anschließend wird, wie in 2A, SOG, ein anorganisches Material, auf die gesamte Oberfläche aufgetragen (2D). Die Dicke des anorganischen Materials ist eine Dicke, mit der eine Funktion für einen Kontakt mit der Dünnfilm-Materiallösung, die später eingefüllt wird, in ausreichendem Maße erfüllt werden kann. Eine Einstellung ist jedoch notwendig, damit die Gesamtdicke dieser Schicht und der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 121, die unter dieser Schicht liegt, annähernd dieselbe wird, wie jene der Dünnfilmschicht 132. Danach wird der Balken durch Wiederholen der Schritte in 2B bis 2D schichtenförmig gebildet.
Die obere Schicht, die schichtenförmig angeordnet wird, ist die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 12n. Wenn die obere Schicht keine Nicht-Affinität hätte, würde die eingefüllte Dünnfilm-Materiallösung über die Balken 110 fließen.
Durch die obengenannten Schritte wird die Struktur gebildet, die aus den Balken 110 und den konkaven Abschnitten 101 besteht, die von den Balken umschlossen sind, wie in 2E dargestellt. Durch diese Struktur werden die Balken mit einer mehrlagigen Struktur gebildet, wo die Affinitätsschicht und die Nicht-Affinitätsschicht abwechselnd schichtenförmig angeordnet sind. Nach diesen Schritten wird der Schritt zum aufeinanderfolgenden Einfüllen der Dünnfilm-Materiallösung in die konkaven Abschnitte 101 ausgeführt, wie in 3B dargestellt ist. Hier wird die Oberflächenbehandlung ausgeführt, um das Maß an Affinität der Balkenbildungsfläche 100 und jeder Schicht des Balkens 110 für die Dünnfilm-Materiallösung einzustellen.
Schritt zur Oberflächenbehandlung (3A):
In dem Oberflächenbehandlungsschritt wird die Affinität der Balkenbildungsfläche 100 und jeder Schicht des Balkens 110 für die Dünnfilm-Materiallösung durch Ausführen einer Plasmabehandlung unter vorbestimmten Bedingungen eingestellt. In der Plasmabehandlung dieser Erfindung wird Gas, das Fluor enthält, als Einleitungsgas verwendet. Diese Plasmabehandlung kann eine Plasmabehandlung unter verringertem Druck in einer Atmosphäre mit verringertem Druck oder eine Atmosphärendruck-Plasmabehandlung bei atmosphärischem Druck sein. Es ist bevorzugt, dass das Reaktionsgas eine vorbestimmte Menge an Sauerstoff enthält. Für die Fluorverbindung kann CF₄, SF₄ und ein Halogengas, wie CHF₃, verwendet werden.
Ob eine Oberfläche leicht oder schwierig mit einem Fluid wie einer Dünnfilm-Materiallösung zu benetzen ist, das heißt, ob die Oberfläche Affinität oder Nicht-Affinität für das Fluid hat, ist durch Messung des Kontaktwinkels der Oberfläche zu dem Fluid bekannt. 4 ist eine Graphik der gemessenen Änderungen des Kontaktwinkels, abhängig von dem Mischungsverhältnis der Fluorverbindung und des Sauerstoffs während der Plasmabehandlung für das organische Material und das anorganische Material. Der Kontaktwinkel ist der Kontaktwinkel zu Wasser-Farbtinte (Tinte, die in Wasser verdünnt werden kann). Diese Graphik zeigt den Fall, wenn CF₄ als Fluorverbindung verwendet wird, Polyimid als organisches Material und SiO₂ und ITO (Indium-Zinn-Oxid) als anorganisches Material. Andere Materialien weisen eine ähnliche Tendenz auf, abhängig davon, ob das Material organisch oder anorganisch ist. Wie 4 zeigt, wenn Sauerstoff die Fluorverbindung überschreitet, unterscheidet sich das Maß des Kontaktwinkels nicht sehr zwischen dem organischen und anorganischen Material. Wenn die Fluorverbindung jedoch Sauerstoff überschreitet, steigt der Kontaktwinkel des organischen Materials. (Wenn die Dünnfilm-Materiallösung Affinität hat, weist das organische Material Nicht-Affinität auf). Während Änderungen des Kontaktwinkels eines anorganischen Materials gering sind. Wenn Sauerstoff in dem Reaktionsgas enthalten ist, wird aufgrund der Oxidationsfunktion von Sauerstoff sowohl im anorganischen wie auch im organischen Material eine polare Gruppe erzeugt. Wenn jedoch die Fluorverbindung höher ist, dringen Fluorverbindungsmoleküle in das organische Material ein, wodurch der Einfluss der polaren Gruppe relativ abnimmt. Daher kann durch Ausführung der Plasmabehandlung bei gleichzeitiger Steuerung der Fluorverbindung dahingehend, dass sie Sauerstoff überschreitet, die Oberfläche der Balken 110 und der Balkenbildungsfläche 100 auf einen gewünschten Kontaktwinkel (eine Affinität) eingestellt werden, wie in 4 dargestellt ist. Insbesondere ist unter Verwendung des optimalen Mischungsverhältnisses (CF₄/CF₄ + O₂ = 75% – 90%) bevorzugt, den Unterschied des Kontaktwinkels zwischen den Balken und der Balkenbildungsfläche zu maximieren. Es ist kritisch, den Unterschied des Kontaktwinkels zwischen Polyimid und SOG oder ITO groß einzustellen, und um diesen Zweck zu erreichen, genügt es, dass CF₄ gemäß 4 etwa 70% oder mehr beträgt. Zum Beispiel wird die Oberfläche der Affinitäts-Balkenschicht so behandelt, dass der Kontaktwinkel zu der Dünnfilm-Materiallösung 30 Grad oder weniger ist. Und die Oberfläche der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht wird so behandelt, dass der Kontaktwinkel zu der Dünnfilm-Materiallösung 40 Grad oder mehr ist.
Gemäß dem Vorhergesagten wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Plasmabehandlung bei verringertem Druck oder eine Plasmabehandlung bei atmosphärischem Druck unter Verwendung einer Fluorverbindung als Einleitungsgas ausgeführt, während Sauerstoff in einem vorbestimmten Verhältnis eingemischt wird. Im Falle der Plasmabehandlung vom Kapazitätskopplungstyp wird zum Beispiel das obengenannte Gas zu einer Reaktionskammer geleitet, eine Platte mit der Balkenbildungsfläche 100 auf eine Elektrode gelegt und ein elektrisches Feld von einer Energieversorgung angelegt. Zum Anlegen von Energie an die Reaktionskammer können verschiedene bekannte Methoden verwendet werden, einschließlich eine Gleichstrom-Anodisierungsmethode, einer Hochfrequenzmethode, der induktiven Kopplung, der Kapazitätskopplung, einer Mikrowellenmethode, und einer Methode, die sowohl ein elektrisches Feld wie auch ein Magnetfeld anlegt.
Wenn zum Beispiel die Balkenbildungsfläche 100 (Bodenfläche des konkaven Abschnitts 101) mit einer solchen transparenten Elektrode wie ITO gebildet wird, und die Affinitäts-Balkenschicht mit SiO₂, und die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht mit Polyimid, wird die Sequenz der Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung 130 Balkenbildung > = Affinitäts-Balkenschicht > Nicht-Affinitäts-Balkenschicht nach der obengenannten Oberflächenbehandlung.
Schritt zur Herstellung des Dünnfilms (3B – 3D):
In dem Dünnfilmherstellungsschritt wird die Dünnfilm-Materiallösung der Reihe nach in die konkaven Abschnitte 101 gefüllt, die von den Balken 101 umschlossen sind, um Dünnfilmschichten zu laminieren.
Für die Dünnfilm-Materiallösung 130, die bei einer Anzeigevorrichtung verwendet wird, werden zum Beispiel ein organisches Halbleitermaterial, Materialien, wo ein Lochversorgungselement als Lochtransportschicht dotiert ist, oder ein Material, wo ein Elektronenversorgungselement als Elektronentransportschicht dotiert ist, verwendet. Zum Auftragen der Dünnfilm-Materiallösung 130 auf ein Farbfilter wird zum Beispiel farbiges Harz verwendet.
Die Menge an Dünnfilm-Materiallösung, die eingefüllt wird, wird durch die Dicke der Schicht eingestellt, die an der Position gebildet ist, die der Dünnfilmschicht entspricht. Im Falle der Dünnfilmschicht 131 an der untersten Schicht wird die Menge an Dünnfilm-Materiallösung so eingestellt, dass die Dicke, nachdem die Lösemittelkomponente von der Dünnfilmlösung durch Wärmebehandlung verdampft wurde, annähernd dieselbe wird wie die Dicke der Affinitäts-Balkenschicht 111 (Strichlinie in 3B). Für die Dünnfilmschichten 132 – 13n auf der Dünnfilmschicht 131 wird die Menge der Dünnfilm-Materiallösung so eingestellt, dass die Dicke, nachdem die Lösemittelkomponente von der Dünnfilmlösung durch Wärmebehandlung verdampft wurde, annähernd dieselbe wird wie die Gesamtdicke der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 12x und der Affinitäts- Balkenschicht 11(x+1), die an der entsprechenden Position gebildet ist (3C und 3D).
Ein Verfahren zum Einfüllen der Dünnfilm-Materiallösung ist vorzugsweise ein Tintenstrahlverfahren. Wenn ein Tintenstrahlverfahren verwendet wird, kann jede Menge an Fluid an jeder Position eingefüllt werden, und das Fluid kann durch eine solche kleine Vorrichtung eingefüllt werden, wie eine Vorrichtung, die für einen Heimdrucker verwendet wird.
Wenn die Dünnfilm-Materiallösung durch ein Tintenstrahlverfahren eingefüllt wird, wird die Dünnfilm-Materiallösung erwärmt, um die Lösemittelkomponente zu entfernen. Zum Ausstoßen einer Flüssigkeit von einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf muss die Viskosität normalerweise mehrere pc oder weniger sein. Daher wird eine größere Menge als die Menge, die für die Dicke der fertigen Dünnfilmschicht erforderlich ist, ausgestoßen.
Unmittelbar nach dem Ausstoß kommt die Dünnfilm-Materiallösung mit der Affinitäts-Balkenschicht in Kontakt, die höher positioniert ist als die endgültige Dicke. Wenn die Lösemittelkomponente verdampft und das Volumen durch eine Wärmebehandlung abnimmt, sinkt der Flüssigkeitspegel der Dünnfilm-Materiallösung, während er etwas von den Balkenwandflächen angezogen wird. Wenn der Flüssigkeitspegel zu der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht kommt, wird die Dünnfilm-Materiallösung abgestoßen und der Kontaktpunkt zwischen der Dünnfilm-Materiallösung und den Wandflächen verschiebt sich zu der Affinitäts-Balkenschicht, die eine Schicht darunter liegt. Auf diese Weise fällt der Flüssigkeitspegel stufenweise, und wenn das Volumen der Dünnfilm-Materiallösung auf einen Pegel nahe der Dicke der letzten Dünnfilmschicht sinkt, verschiebt sich der Kontaktpunkt zwischen dem Flüssigkeitspegel der Dünnfilm-Materiallösung und den Wandflächen zu der Grenze zwischen der Affinitäts-Balkenschicht, die an der untersten Position der Balkenschichten angeordnet ist, mit welchen die Dünnfilm-Materiallösung in Kontakt steht, und der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht unmittelbar über der Affinitäts-Balkenschicht.
Die Menge der Dünnfilm-Materiallösung, die eingefüllt wird, ist so eingestellt, dass das Volumen der Dünnfilm-Materiallösung nach einer Wärmebehandlung annähernd der Gesamthöhe der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht und der Affinitäts-Balkenschicht entspricht, die an der untersten Schicht angeordnet ist, wenn die Dünnfilm-Materiallösung eingefüllt wird. Sobald sich der Flüssigkeitspegel zu der Grenze zwischen der Affinitäts-Balkenschicht, die sich an der untersten Schicht befindet, und der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht unmittelbar über der Affinitäts-Balkenschicht verschoben hat, fällt der Flüssigkeitspegel nicht mehr. Die Dicke in der Mitte der Dünnfilm-Materiallösung nimmt allmählich durch die Abnahme im Volumen ab, und wenn die Dicke in allen Abschnitten von dem Teil, der mit den Balkenwandflächen in Kontakt steht, zu dem mittleren Teil gleich wird, verfestigt sich die Dünnfilmschicht und ist fertig.
Die Dünnfilm-Materiallösung 130 wird zum Beispiel von dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf 102 in die Dünnfilmschicht 131 an der untersten Schicht in den konkaven Abschnitt 101, der von den Balken 101 umschlossen ist, bis zu der Position gespritzt, die durch die Strichlinien in 3B dargestellt ist. Die Dünnfilm-Materiallösung wird durch eine Wärmebehandlung eine flache Dünnfilmschicht 131. In der Dünnfilmschicht 132 über der Dünnfilmschicht 131 wird die Dünnfilm-Materiallösung 130 von dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf 102 auf die Dünnfilmschicht 131 bis zu der Position gespritzt, die durch die Strichlinien in 3C dargestellt ist. Dann wird die Dünnfilm-Materiallösung durch eine Wärmebehandlung eine flache Dünnfilmschicht 132.
Diese Bearbeitungsschritte werden wiederholt, bis die Dünnfilmschicht 13n gebildet ist.
Das Tintenstrahlverfahren kann ein Piezo-Strahl-Verfahren sein oder ein Ausstoßverfahren zum Erzeugen von Blasen durch Wärme, oder ein Ausstoßverfahren durch elektrostatische Kraft. Im Falle eines Piezo-Strahl-Verfahrens umfasst der Kopf eine Düse und ein piezoelektrisches Element, das in einer Druckkammer angeordnet ist. Wenn Spannung an das piezoelektrische Element angelegt wird, während die Druckkammer mit Fluid gefüllt ist, kommt es zu einer Volumenänderung in der Druckkammer und Fluidtröpfchen werden von der Düse ausgestoßen. Im Falle des Ausstoßverfahrens durch Blasenerzeugung ist ein Heizelement in einer Druckkammer angeordnet, die an die Düse des Kopfes angeschlossen ist. Wenn das Heizelement erwärmt wird und Fluid nahe der Düse kocht, werden Blasen erzeugt und das Fluid wird durch Volumenausdehnung ausgestoßen. Das Piezo-Strahl-Verfahren ist bevorzugt, da das Fluid nicht durch Erwärmung beeinträchtigt wird.
Wie zuvor erwähnt, kann gemäß der ersten Ausführungsform jede Dünnfilmschicht flach gebildet werden.
Ebenso wird gemäß der ersten Ausführungsform eine Plasmabehandlung unter der Bedingung ausgeführt, dass Sauerstoff mit einer Fluorverbindung gemischt ist, und somit die Nicht-Affinität der Balkenoberfläche, die aus einem organischen Material besteht, und die Affinität der Balkenoberfläche, die aus einem anorganischen Material besteht, und der Balkenbildungsfläche für die Dünnfilm-Materiallösung eingestellt werden kann.
Ebenso kann gemäß der ersten Ausführungsform der Kontaktwinkel zum Erreichen eines Maßes an Affinität gemäß den Eigenschaften, die in 4 dargestellt sind, leicht eingestellt werden. Das heißt, die Affinität zwischen den Balken und der Balkenbildungsfläche kann exakt reguliert werden, während eine hohe Adhäsion zwischen den Balken und der Balkenbildungsfläche beibehalten wird, ohne zahlreiche Schritte zur Affinitätssteuerung auszuführen, die für gewöhnlich erforderlich sind. Daher kann ein Überfließen der Dünnfilm-Materiallösung von den Balken verhindert werden, die Ausbeute kann verbessert und die Herstellungskosten können gesenkt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine schichtenförmige Bildung von Balken nach einer anderen Methode als in der vorangehenden Ausführungsform. In dieser Ausführungsform werden genauso wie in der obengenannten ersten Ausführungsform Balken in einer beliebigen Form auf der Balkenbildungsfläche gebildet und für verschiedene Anwendungen verwendet, wo ein vorbestimmtes Fluid in Bereiche eingefüllt wird, die von Balken umschlossen sind. Zum Beispiel kann diese Ausführungsform angewendet werden, wenn organisches Halbleitermaterial in Pixelbereiche einer Anzeigevorrichtung unter Verwendung einer organischen Halbleiter-Dünnfilmvorrichtung eingefüllt wird, oder wenn farbiges Harz in Pixelbereiche eines Farbfilters eingefüllt wird.
5 zeigt eine Querschnittsansicht der Herstellungsschritte der vorliegenden Ausführungsform.
Schritt zur Herstellung des unteren Schichtfilms (5A – 5C)
In dem Herstellungsschritt für den unteren Schichtfilm wird die Affinitäts-Balkenschicht 111 auf der Balkenbildungsfläche 100 gebildet. Zunächst wird ein anorganisches Material mit derselben Methode wie in der obengenannten ersten Ausführungsform aufgetragen (5A). Dann wird eine Maske 140 auf der anorganischen Materialschicht gebildet, die der Balkenform angepasst ist (5B). Danach wird die anorganische Materialschicht geätzt, um anorganisches Material außer an jener Fläche zu entfernen, wo die Maske 140 angeordnet ist (5C). Das Ätzverfahren wird entsprechend den Eigenschaften des Materials gewählt. Im Falle eines anorganischen Material, wie SiO₂, kann nicht nur ein Trockenätzen, sondern auch ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels wie Fluorwasserstoffsäure (HF) verwendet werden. Auf diese Weise wird die Affinitäts-Balkenschicht 111 an der untersten Schicht gebildet. Dann wird das organische Material mit derselben Methode wie in der obengenannten Ausführungsform aufgetragen (5D). Anschließend wird eine Maske 142 auf die organische Materialschicht aufgelegt, die der Balkenform angepasst ist (5E). Danach wird die organische Materialschicht geätzt und das organische Material wird außer an jener Fläche entfernt, wo die Maske 141 angeordnet ist (5F). Das Ätzverfahren wird entsprechend den Eigenschaften des Materials gewählt. Im Falle eines organischen Materials, wie Polyimid, kann nicht nur ein Trockenätzen, sondern auch ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels wie NMP (N-Methylpyrolidon) verwendet werden.
Auf diese Weise wird die Nicht-Affinitäts-Balkenschicht 121 gebildet. Im Gegensatz zu der obengenannten ersten Ausführungsform wird in dieser Ausführungsform die Affinitäts-Balkenschicht nicht unter Verwendung der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht als Maske geätzt, sondern jede obere Schicht kann unabhängig geätzt werden, und daher kann die Balkenform in der Affinitäts-Balkenschicht und die Balkenform in der Nicht-Affinitäts-Balkenschicht unterschiedlich sein. Zum Beispiel ist es möglich, die Breite des Balkens zu verringern, während die Bearbeitung von den unteren zu den oberen Schichten voranschreitet, um einen Balken zu bilden, der stufenförmig oder konisch zulaufend ist. Wenn die Balken auf diese Weise gebildet werden, kann die Dünnfilm-Materiallösung, die zur Dünnfilmschicht wird, leicht eingefüllt werden, und wenn das Verdrahtungsmuster über den Balken gebildet wird, kann eine Trennung der Verdrahtung verhindert werden. Durch die Wahl einer geeigneten Form für die untere Balkenschicht kann eine ideale Dünnfilmschicht gebildet werden. Durch Wiederholung der obengenannten Schritte (5A bis F) für die erforderliche Anzahl von Schichtungsvorgängen (z.B. n-mal) werden die Balken 110 gebildet, wie ein 5G dargestellt ist.
Beschreibungen des Oberflächenbehandlungsschrittes und des Dünnfilmschichtbildungsschrittes werden unterlassen, da sie dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind.
Wie zuvor beschrieben, werden gemäß der vorliegenden zweiten Ausführungsform nicht nur dieselben Effekte wie in der ersten Ausführungsform erzielt, sondern es kann auch eine optimale Form der Dünnfilmschicht für die Anwendungsvorrichtung eingestellt werden, da die Form jeder Schicht der Balken unterschiedlich sein kann.
(Beispiele)
Die Schichtstruktur von Beispielen bei Anwendung der obengenannten Ausführungsform wird nun erklärt.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels, wenn die vorliegende Erfindung bei einem Farbfilter angewendet wird. In diesem Farbfilter sind die Trennelemente 210 auf einer Platte 200 gitterförmig gebildet, wenn sie von oben betrachtet werden, wie in 6 dargestellt ist, und die farbigen Harze 231 bis 233 sind in die Pixelbereiche 201 eingefüllt, die von den Trennelementen 210 umschlossen sind. Die Platte 200 entspricht der Balkenbildungsfläche der vorliegenden Erfindung und besteht aus einem transparenten Material mit guter Adhäsion mit den farbigen Harzen, wie Glas, Quarz und Harz. Die Trennelemente 210 entsprechen den Balken der vorliegenden Erfindung und eine Harzschicht (oder eine anorganische Isolierfilmschicht) 211 ist als Affinitäts-Balkenschicht gebildet und eine schwarze Matrixschicht 221 ist als Nicht-Affinitäts-Balkenschicht gebildet. Die Harzschicht (oder Isolierfilmschicht) 211 wird durch Formen von Harz in Balkenformen gebildet. Die schwarze Matrixschicht 221 wird durch Auftragen eines anorganischen Materials oder eines organischen Isoliermaterials, das Kohlenstoff enthält, gebildet. Die farbigen Harzschichten 231 (rot), 232 (grün) und 233 (blau) entsprechen den Dünnfilmschichten der vorliegenden Erfindung und werden durch Einfüllen von Harzmischfarben aus Primärfarben, wie rot, grün und blau, in jeden Pixelbereich 201 gebildet.
Gemäß der vorangehenden Konfiguration wird die Oberflächenbehandlung so ausgeführt, dass die Harzschicht (oder Isolierfilmschicht) 211 Affinität für das farbige Harz hat, und die Oberflächenbehandlung wird so ausgeführt, dass die schwarze Matrixschicht 221 Nicht-Affinität für das farbige Harz hat. Wenn daher das farbige Harz durch das Tintenstrahlverfahren eingefüllt wird und die Wörmebehandlung ausgeführt wird, werden flache farbige Harzschichten 231 bis 233 gebildet. Dadurch kann eine Bildanzeige ohne ungleichmäßige Helligkeit und Farbe erhalten werden.
7 ist eine Querschnittsansicht einer Schichtstruktur eines Beispiels, wenn die vorliegende Erfindung bei einem organischen Halbleiter-Leuchtelement einer Anzeigevorrichtung angewendet wird. Wie 7 zeigt, sind transparente Elektroden 341 und Balken 310 auf der Treiberplatte 300 in diesem organischen Halbleiter-Leuchtelement gebildet und die organische Halbleiterschicht 331 ist in den konkaven Abschnitten 301 gebildet, die von den Balken 310 umschlossen sind. Die Metallelektroden 351 sind auf der gesamten Oberfläche gebildet. In der Treiberplatte 300 sind mehrere Schichten aus TFT, Verdrahtung und Isolierfilmen laminiert, so dass eine Spannung zwischen der transparenten Elektrode 341 und der Metallelektrode 351 angelegt werden kann. Die transparente Elektrode 341 wird durch Auftragen von ITO in einer Schicht von zum Beispiel 0,05 μm bis 0,2 μm gebildet, so dass Licht von der organischen Halbleiterschicht 331 und das reflektierte Licht von der Metallelektrode 351 durchgelassen wird. Der Balken 310 besteht aus der Bodenschicht 311 und der oberen Schicht 321. Die Bodenschicht 311 besteht aus einem anorganischen Material mit Affinität für das organische Halbleitermaterial, das zum Beispiel Siliziumoxid oder Siliziumnitrid ist, und wird durch CVD, Sputtern oder verschiedene Beschichtungsmethoden gebildet. Die obere Schicht 321 besteht aus einem organischen Material mit Nicht-Affinität für das organische Halbleitermaterial, das eine organische Verbindung ist, die Polyimid, amorphes Silizium, Polysilizium oder Fluor oder eine isolierende organische Verbindung enthält. Die organische Halbleiterschicht 331 besteht aus einem Material, das Licht ausstrahlt, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, wie Polyphenylenvinylen (PPV) oder ein anderes bekanntes Material, und wird in einer Schicht von 0,05 μm bis 0,2 μm aufgetragen. Die Metallelektrode 351 besteht aus Aluminium-Lithium (Al – Li) und wird in einer Schicht von 0,1 μm bis 1,0 μm aufgetragen.
Gemäß der obengenannten Konfiguration wird die Oberflächenbehandlung so ausgeführt, dass die Bodenschicht 311 Affinität für die organische Halbleiterschicht 331 hat und die obere Schicht 321 Affinität für die organische Halbleiterschicht 331 hat, und wenn daher das organische Halbleitermaterial durch ein Tintenstrahlverfahren eingefüllt wird und eine Wärmebehandlung ausgeführt wird, wird die organische Halbleiterschicht 331 flach gebildet. Dadurch kann eine Bildanzeige ohne ungleichförmige Helligkeit und Farbe und ohne fehlende Farben erhalten werden. Es wird auch ein Elektrodenkurzschluss verhindert, wodurch die Zuverlässigkeit der Anzeigevorrichtung verbessert und die Lebensdauer verlängert wird.
8 ist eine Querschnittsansicht einer Schichtstruktur eines weiteren Beispiels, wenn die vorliegende Erfindung bei einem organischen Halbleiter-Leuchtelement einer Anzeigevorrichtung angewendet wird. Wie 8 zeigt, sind in diesem organischen Halbleiter-Leuchtelement transparente Elektroden 441 und Balken 410 auf der Treiberplatte 400 gebildet, und die Lochtransportschicht 431 und die Halbleiterschicht 432 sind schichtenförmig in den konkaven Abschnitten 401 gebildet, die von den Balken 410 umschlossen sind. Die Metallelektroden 451 sind auf der gesamten Oberfläche gebildet. Die Treiberplatte 400, die transparente Elektrode 441, die organische Halbleiterschicht 432 und die Metallelektrode 451 sind dieselben wie in dem vorangehenden Beispiel, das in 7 dargestellt ist. Der Balken 410 besteht aus Affinitätsschichten 411 und 412 und Nicht-Affinitätsschichten 421 und 422, die abwechselnd geschichtet sind. Die Affinitätsschicht 411 besteht aus einem anorganischen Material mit Affinität für das Lochtransportmaterial oder dem organischen Halbleitermaterial, das Siliziumoxid oder Siliziumnitrid ist, und wird durch CVD, Sputtern oder verschiedene Beschichtungsmethoden gebildet. Die Nicht-Affinitätsschicht 421 besteht aus einem organischen Material mit Nicht-Affinität für das organische Halbleitermaterial, das eine organische Verbindung ist, die Polyimid, amorphes Silizium, Polysilizium oder Fluor oder eine isolierende organische Verbindung ist. Die Lochtransportschicht 431 besteht aus einem Material, das Löcher von der transparenten Elektrode 441, die eine Anode ist, zu der organischen Halbleiter schicht 432 transportieren kann, die zum Beispiel ein ITO-Misch-Lochversorgungselement ist.
Gemäß der obengenannten Konfiguration wird die Oberflächenbehandlung so ausgeführt, dass die Affinitätsschicht 411 Affinität für die Lochtransportschicht 431 hat, und die Oberflächenbehandlung wird so ausgeführt, dass die Affinitätsschicht 412 Affinität für die organische Halbleiterschicht 432 hat. Ebenso wird eine Oberflächenbehandlung so ausgeführt, dass die Nicht-Affinitätsschicht 421 Nicht-Affinität für die Lochtransportschicht 431 und die organische Halbleiterschicht 432 hat. Wenn die Lochtransportschicht 431 und die organische Halbleiterschicht 432 durch ein Tintenstrahlverfahren eingefüllt werden und eine Wärmebehandlung ausgeführt wird, werden die entsprechenden Schichten flach gebildet. Dadurch kann eine Bildanzeige ohne ungleichförmige Helligkeit und Farbe und ohne fehlende Farben erhalten werden. Es wird auch ein Elektrodenkurzschluss verhindert, wodurch die Zuverlässigkeit der Anzeigevorrichtung verbessert und die Lebensdauer verlängert wird.
Die Strukturen des Farbfilters und der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung sind nicht auf die vorangehenden Beispiele beschränkt, sondern können auf verschiedene Weisen geändert werden. Zum Beispiel können in der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung die Elektronentransportschicht und die anderen organischen Halbleiterschichten schichtenförmig angeordnet werden.
(Varianten)
Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die obengenannten Ausführungsformen beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann auf andere Weisen angewendet werden, ohne vom Umfang der beiliegenden Ansprüche abzuweichen.
Zum Beispiel können das Affinitätsmaterial, das Nicht-Affinitätsmaterial und das Balkenbildungsverfahren unter Verwendung dieser Materialien auf verschiedene Weisen modifiziert werden, ohne durch die vorangehenden Ausführungsformen eingeschränkt zu sein. Der Grund ist, dass ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung die Bildung der Dünnfilmschichten ohne Verformung durch abwechselnde Anordnung von Schichten mit unterschiedlichem Maß an Affinität ist. Zum Beispiel können die Balken der vorliegenden Erfindung nicht nur Bilden der Balken aus Balkenbildungsmaterialien, die einen dicken Film ergeben können, sondern auch durch Auftragen eines Materials mit Affinität oder eines Materials mit Nicht-Affinität auf der Balkenoberfläche gebildet werden. Zum Beispiel hat ein Diethylenglycolmethylethylether (C₂H₅OCH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂OCH₃) oder ein 2-Fluoroctylethylacrylet (FCF₂₈CH₂CH₂OOOCH = CH₂) selbst Nicht-Affinität für eine Dünnfilm-Materiallösung mit polaren Gruppenmolekülen.
Die obengenannte Oberflächenbehandlung ist nicht auf eine Plasmabehandlung beschränkt, sondern es kann jedes Oberflächenbehandlungsverfahren verwendet werden, das Oberflächen unter denselben Oberflächenbehandlungsbedingungen, wie in 4 dargestellt ist, hinsichtlich verschiedener Affinitäten behandeln kann. Der Grund ist, dass ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung die Einstellung der Affinität durch Oberflächenbehandlung ist. Daher sind die Materialien, zwischen welchen die Affinität eingestellt wird, nicht durch ein anorganisches Material und ein organisches Material beschränkt, sondern die Oberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung kann bei spezifischen Materialien angewendet werden, die Affinitätseigenschaften, wie in 4 dargestellt ist, aufweisen.
Die obengenannten Balken sind nicht auf die schichtenförmige Anordnung von Affinitätsmaterialien und Nicht- Affinitätsmaterialien beschränkt. Zum Beispiel kann die Konfiguration der vorliegenden Erfindung so gebildet werden, dass ein einziges Element zunächst gebildet wird, und dann abwechselnd die Fläche mit Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung und eine Fläche mit Nicht-Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung gebildet werden. Zum Beispiel ist es möglich, das Balkenmaterial mit einem Affinitätsmaterial zu bilden, auf das Nicht-Affinitätsmaterial in Streifen aufgetragen wird. Für das Nicht-Affinitätsmaterial kann zum Beispiel Paraffin anstelle der Materialien der obengenannten Ausführungsformen verwendet werden. Es ist auch möglich, das Balkenmateriah mit einem Nicht-Affinitätsmaterial zu bilden, wobei Ultraviolettstrahlen in Streifen ausgestrahlt werden, um Affinitätsbereiche zu schaffen, oder Ladungen in Streifen entfernt werden und Affinitätsmaterial unter Nutzung von Ladungen aufgetragen wird. Wenn ein Metalldünnfilm auf der gesamten Oberfläche des Balkenmaterials gebildet wird und in eine Schwefelverbindung, die Affinitätssubstituenten hat, und eine Schwefelverbindung, die Nicht-Affinitätssubstituenten hat, von der Bodenschicht ausgehend getaucht wird, kann eine Affinitätsfläche und eine Nicht-Affinitätsfläche streifenförmig durch einen Monomolekularfilm gebildet werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Gemäß dem Dünnfilmherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung können Dünnfilmschichten ohne Verformung gebildet werden, indem verschiedene Materialien für Balken schichtenförmig angeordnet werden. Dies verbessert die Leistung und Zuverlässigkeit der Vorrichtung dramatisch.
Ebenso kann gemäß dem Dünnfilmherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Affinität des Dünnfilms durch Ausführung einer Oberflächenbehandlung unter vorbestimmten Bedingungen so gesteuert werden, dass sie schichtenförmig ist, ohne zahlreiche Schritte zur Affinitätssteuerung vornehmen zu müssen. Dadurch können die Kosten, die durch die Affinitätssteuerung entstehen, gesenkt werden, und Filme mit gleichförmiger Filmdicke können für den Dünnfilm schichtenförmig angeordnet werden.
Gemäß der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Dünnfilm durch das Dünnfilmherstellungsverfahren schichtenförmig angeordnet, wodurch ein mehrlagiger Dünnfilm entsteht, und daher können Dünnfilmschichten mit gleichförmiger Dicke schichtenförmig angeordnet werden. Somit kann eine Bildanzeige ohne ungleichmäßige Helligkeit und ohne fehlende Farbe erhalten werden. Ebenso wird ein Elektrodenkurzschluss verhindert, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert und die Lebensdauer der Anzeigevorrichtung verlängert wird.
Gemäß dem Farbfilter der vorliegenden Erfindung wird der Dünnfilm durch das Dünnfilmherstellungsverfahren, das einen mehrlagigen Dünnfilm bilden kann, schichtenförmig angeordnet. Daher können Dünnfilmschichten mit gleichförmiger Dicke schichtenförmig angeordnet werden. Infolgedessen kann eine Bildanzeige ohne ungleichmäßige Helligkeit und Farbe erhalten werden.

Claims

Dünnfilmherstellungsverfahren zur Herstellung einer Dünnfilmschicht durch Einfüllen einer Dünnfilm-Materiallösung in Bereiche, die von Balken umschlossen sind, umfassend einen Schritt zum Bilden der Balken auf einer Balkenbildungsfläche, und einen Schritt zum Einfüllen der Dünnfilm-Materiallösung in die Bereiche, die von den Balken umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bilden der Balken zum Bilden der Balken dient, wo eine Affinitäts-Balkenschicht und eine Nichtaffinitäts-Balkenschicht abwechselnd geschichtet sind, indem der Schritt zum Bilden der Affinitäts-Balkenschicht mit einem Material mit Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung und ein Schritt zum Bilden der Nichtaffinitäts-Balkenschicht mit einem Material mit Nichtaffinität für die Dünnfilm-Materiallösung auf der Affinitäts-Balkenschicht ein oder mehrere Male wiederholt werden.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Schritt zum Ausführen einer Oberflächenbehandlung zum Einstellen der Affinität der Balken und der Balkenbildungsfläche für die Dünnfilm-Materiallösung nach dem Schritt zum Bilden der Balken.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt zum Ausführen der Oberflächenbehandlung die Oberflächenbehandlung unter einer vorbestimmten Bedingung ausgeführt wird, so dass der Grad der Nichtaffinität für die Dünnfilm-Materiallösung in der Nichtaffinitäts-Balkenschicht höher ist als in der Affinitäts-Balkenschicht.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt zum Ausführen der Oberflächenbehandlung die Oberflächenbehandlung unter einer vorbestimmten Bedingung ausgeführt wird, so dass die Affinität der Affinitäts-Balkenschicht für die Dünnfilm-Materiallösung dieselbe oder geringer ist als die Affinität der Bereiche, die von den Balken umschlossen sind, für die Dünnfilm-Materiallösung.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung eine Plasmabehandlung ist, wobei Plasma unter einer Atmosphäre ausgestrahlt wird, die Sauerstoff enthält, unter Verwendung von Gas, das Fluor oder eine Fluorverbindung enthält, als Einleitungsgas.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Fluorverbindung höher als die Sauerstoffmenge ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt der Fluorverbindung in der Gesamtmenge aus Fluorverbindung und Sauerstoff auf 60% oder mehr eingestellt ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Halogengas, wie CF₄, SF₆ und CHF₃, für das Gas, das Fluor enthält, verwendet wird.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung so ausgeführt wird, dass der Kontaktwinkel der Affinitäts-Balkenschichtoberfläche zu der Dünnfilm-Materiallösung 30 Grad oder geringer ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel der Nichtaffinitäts-Balkenschichtoberfläche zu der Dünnfilm-Materiallösung 40 Grad oder größer ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bilden der Balken zum Bilden eines Satzes aus Affinitäts-Balkenschicht und Nichtaffinitäts-Balkenschicht dient, durch einen Affinitäts-Balkenschicht-Bildungsschritt zum Bilden des Affinitätsfilms mit dem Affinitätsmaterial, einen Nichtaffinitäts-Balkenschicht-Bildungsschritt zum Bilden der Nichtaffinitäts-Balkenschicht mit einem Nichtaffinitätsmaterial auf der Affinitäts-Balkenschicht, die dem Balkenbildungsbereich entspricht, und einen Entfernungsschritt zum Entfernen der Affinitäts-Balkenschicht in dem Bereich wo die Nichtaffinitäts-Balkenschicht nicht gebildet ist, durch Ätzen unter Verwendung der Nichtaffinitäts-Balkenschicht als Maske.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bilden der Balken zum Bilden eines Satzes aus Affinitäts-Balkenschicht und Nichtaffinitäts-Balkenschicht dient, durch einen Schritt zum Bilden der Affinitäts-Balkenschicht mit dem Affinitätsmaterial, einen Schritt zum Ätzen der Affinitäts-Balkenschicht, die mit dem Balkenbildungsbereich in der unteren Schicht übereinstimmt, einen Schritt zum Bilden der Nichtaffinitäts-Balkenschicht mit einem Nichtaffinitätsmaterial, das die Affinitäts-Balkenschicht bedeckt, und einen Schritt zum Ätzen der Nichtaffinitäts-Balkenschicht, die mit dem Balkenbildungsbereich in der oberen Schicht übereinstimmt.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Nichtaffinitäts- Balkenschicht mit lichtempfindlichem Material gebildet wird.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Affinitätsmaterial ein anorganisches Material ist und das Nichtaffinitätsmaterial ein organisches Material ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nichtaffinitätsmaterial eine organische Verbindung ist, die Polyimid, amorphes Silizium, Polysilizium oder Fluor enthält, oder eine isolierende organische Verbindung ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Affinitätsmaterial ein Metall, wie Al und Ta, oder ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dünnfilmschicht die Dicke einer Dünnfilmschicht bei der untersten Schicht auf eine Dicke eingestellt ist, die annähernd dieselbe wie jene der Affinitäts-Balkenschicht bei der untersten Schicht der Balken ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dünnfilmschicht zwei oder mehr Schichten umfasst.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke jeder Dünnfilmschicht, die auf die unterste Schicht geschichtet ist, auf eine Dicke eingestellt ist, die annähernd dieselbe wie die entsprechende Gesamtdicke der Affinitäts-Balkenschicht und der Nichtaffinitäts-Balkenschicht ist, die auf die Höhe geschichtet sind, die dem Balken entspricht.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Nichtaffinitäts-Balkenschicht bei der oberen Schicht auf 500 nm oder weniger einstellt ist und die Dicke der anderen Nichtaffinitäts-Balkenschicht auf 100 nm oder weniger eingestellt ist.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bilden der Nichtaffinitäts-Balkenschicht und der Schritt zum Bilden der Affinitäts-Balkenschicht zum Bilden entsprechender Balkenschichten dienen, indem ein vorbestimmtes Material, das in einem Lösemittel gelöst ist, aufgetragen wird, und die Nichtaffinitäts-Balkenschicht durch Auftragen des Materials der Nichtaffinitäts-Balkenschicht vor dem Entfernen des Lösemittels, in dem das Material der Affinitäts-Balkenschicht gelöst ist, gebildet wird.
Dünnfilm-Herstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in dem Schritt zum Einfüllen der Dünnfilm-Materiallösung in die Bereiche, die von den Balken umschlossen sind, ein Flüssigkeitspegel der Dünnfilm-Materiallösung im Wesentlichen an einer Grenze zwischen einer Nichtaffinitäts-Balkenschicht und einer Affinitäts-Balkenschicht nach einer Wärmebehandlung liegt, und der Flüssigkeitspegel der Dünnfilm-Materiallösung im Wesentlichen senkrecht zu einer Wandfläche der Balkenschichten steht.
Anzeige, die aus geschichteten Dünnfilmschichten besteht, die durch Einfüllen einer Dünnfilm-Materiallösung in Bereiche, die von Balken umschlossen sind, gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken aus abwechselnd geschichteten Affinitäts-Balkenschichten mit Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung und Nichtaffinitäts-Balkenschichten mit Nichtaffinität für die Dünnfilm-Materiallösung besteht, wobei Pixel-Elektroden, die zum Beispiel aus ITO hergestellt sind, in den Bereichen angeordnet sind, die von den Balken umschlossen sind, und die Dünnfilmschicht mit einem organischen Halbleitermaterial zum Bilden eines Dünnschicht-Lichtemissionselements gebildet ist.
Anzeige nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Affinitäts-Balkenschicht und/oder die Nichtaffinitäts-Balkenschicht oberflächenbehandelte Schichten umfassen, so dass die Affinität beziehungsweise Nichtaffinität für die Dünnfilm-Materiallösung eingestellt wird.
Farbfilter, das aus geschichteten Dünnfilmschichten besteht, die durch Einfüllen einer Dünnfilm-Materiallösung in Bereiche, die von Balken umschlossen sind, gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken aus abwechselnd geschichteten Affinitäts-Balkenschichten mit Affinität für die Dünnfilm-Materiallösung und Nichtaffinitäts-Balkenschichten mit Nichtaffinität für die Dünnfilm-Materiallösung besteht, wobei eine Balkenbildungsfläche als transparente Platte gebildet wird, die Balken Trennelemente zum Teilen der Pixelbereiche sind, und die Dünnfilmschicht mit einem Farbharzmaterial zum Bereitstellen von Farben für die Pixel gebildet ist.
Farbfilter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Affinitäts-Balkenschicht und/oder die Nichtaffinitäts-Balkenschicht oberflächenbehandelte Schichten umfassen, so dass die Affinität beziehungs weise Nichtaffinität für die Dünnfilm-Materiallösung eingestellt wird.