JP2004213910A - Light emitting device and its manufacturing method - Google Patents

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JP2004213910A
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    • HELECTRICITY
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device and its manufacturing method that has a structure to prevent arrival of oxygen or arrival of moisture at a light emitting element. <P>SOLUTION: This light emitting device and its manufacturing method are characterized in that the device has a structure to paste a substrate 11 with the light emitting element mounted thereon together with the opposing 12, and such a material that the viscosity is put back into the original state after a shearing stress is removed is used, wherein if there is the shearing stress which is generated between the substrate 11 and the sealant and generated by the pressure in pasting the substrate 11 to the opposing 12, the viscosity of the sealant is reduced, when a sealant is uncured. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や有機化合物を含む発光層を有する発光表示装置を部品として搭載した電子機器に関する。
【0002】
なお、本発明において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【0003】
【従来の技術】
近年、自発光型の素子としてEL素子を有した発光装置の研究が活発化しており、特に、EL材料として有機材料を用いた発光装置が注目されている。この発光装置はELディスプレイとも呼ばれている。
【0004】
なお、EL素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とがあるが、本発明の成膜装置および成膜方法により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
【0005】
発光装置は、液晶表示装置と異なり自発光型であるため視野角の問題がないという特徴がある。即ち、屋外に用いられるディスプレイとしては、液晶ディスプレイよりも適しており、様々な形での使用が提案されている。
【0006】
EL素子は一対の電極間にEL層が挟まれた構造となっているが、EL層は通常、積層構造となっている。代表的には、コダック・イーストマン・カンパニーのTangらが提案した「正孔輸送層/発光層/電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置は殆どこの構造を採用している。
【0007】
また、他にも陽極上に正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、または正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層の順に積層する構造も良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、これらの層は、低分子系の材料を用いて形成しても良いし、高分子系の材料を用いて形成しても良い。
【0008】
なお、本明細書において、陰極と陽極との間に設けられる全ての層を総称してEL層という。したがって、上述した正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てEL層に含まれるものとする。
【0009】
また、本明細書中では、陰極、EL層及び陽極で形成される発光素子をEL素子といい、これには、互いに直交するように設けられた2種類のストライプ状電極の間にEL層を形成する方式(単純マトリクス方式)、又はTFTに接続されマトリクス状に配列された画素電極と対向電極との間にEL層を形成する方式(アクティブマトリクス方式)の2種類がある。しかし、画素密度が増えた場合には、画素(又は1ドット)毎にスイッチが設けられているアクティブマトリクス型の方が低電圧駆動できるので有利であると考えられている。
【0010】
EL層を形成するEL材料は極めて劣化しやすく、酸素もしくは水の存在により容易に酸化もしくは吸湿して劣化するため、発光素子における発光輝度の低下や寿命が短くなる問題がある。
【0011】
そこで発光素子部分への酸素、水分の到達を防止すべく、封止缶と呼ばれるステンレスの薄板をプレス加工した缶や、へこんだ部分があらかじめ作ってあるガラス基板を使って、発光素子部分を覆うように貼り付けて封止し、さらにその内部にドライエアを封入し、乾燥剤を貼り付ける。なお、このガラス基板については以下、特に断りがなければ対向と呼ぶことにする。
【0012】
封止缶や対向を発光素子に貼り付けるときは通常、接着剤を使っている。以下、この接着剤をシール剤と呼ぶ。シール剤は、封止工程中のEL層への熱的な影響や工程時間を考慮して、室温からおおむね100℃以下の温度範囲で短時間のうちに硬化し、しかも硬化後は酸素、水分の透過がきわめて少ないものを利用する。また、作業の簡便性を考慮して一液型のシール剤を利用する。シール剤は未硬化の状態では室温ではおおむね1〜1000Pa・sの粘度であり、流動性を有している。
【0013】
シール剤はディスペンサと呼ばれる塗布装置や、印刷機を利用して基板上に所定のパターンを形成する。
【0014】
シールパターンは発光領域を囲むような位置関係となるように塗布する。発光領域は長方形型が一般的なので、シールパターンもそれを囲むような長方形状になる。基板に発光領域が複数形成されているときはそれに応じてシールパターンを複数配置する。
【0015】
一方の封止缶または基板にシールパターン形成後、他方の基板を重ね合わせ、さらに両側から挟むようにして圧力をかけながらシール剤を硬化させる。硬化後は基板を所定の形状に切り離す、スクライブ工程へと移る。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
塗布するシールのパターン数が多い場合や、封止工程における貼り合わせ前の待ち時間が長くなると、塗布した未硬化のシールパターンがだれはじめていびつな形になってくる。
【0017】
このシールの断面を図2に模式的に示す。(A)は塗布直後、(B)は塗布後1時間ほど放置した状態である。201,202はシール剤の断面、203,204は対向である。塗布直後は(A)ような断面形状だが、時間がたつにつれて重力や基板の表面張力の影響で変形して(B)のようになる。さらにこの変形の度合いが場所によって異なるので、この状態のままで張り合わせをすると、貼り合わせ後の基板とシールの接着度がパネル面内で不均一になり、場所によっては、大気中の水分がより浸入しやすい状態になり、ダークスポットなど表示不良の原因となる不具合が発生しやすかった。
【0018】
だれについては流動性をもつ材料を扱う以上避けがたい問題だが、シールの粘度をあげればその程度は減らすことができる。しかし、粘度をあげると別の問題が発生した。
【0019】
基板と対向を貼り合わせるとき、シールの粘度が高くなるとシールがつぶれにくくなる。そこでかなりの圧力を加えると、こんどは基板が圧力で破損するということもあって、簡単に圧力を高くすればいいというものではなかった。
【0020】
また、TFTが形成された基板のように、画像の信号を供給するための配線であるバスラインなどのパターンが形成されていて、基板面内に構成物の膜厚分に相当する段差ができている場合、その部分では平坦な部分に比べ、シール剤の粘度が高いとシール剤が回り込みにくくなることもあった。その結果シール剤と基板や基板上の構造物との間に隙間ができてしまい、封止がうまくいかなくなっていた。また接着強度がシール内部でむらができていた。
【0021】
本発明は、これらの問題を解決し、発光素子への酸素の到達、もしくは水分の到達を防止する構造とした発光装置およびその作製方法を提供することを課題とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも一方が透光性である一対の基板間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物層と、該有機化合物層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部を備えた発光装置の作製方法であって、一対の基板の間にはシール剤を前記画素部の外周を囲うように配置し、シール剤が未硬化の時に、前記基板への圧力によって生じる、基板とシール剤の間に生じるずれ応力がある場合にシール剤の粘度が低下し、ずれ応力を取り去ったあとに粘度がもとの状態にもどる材料でなり、前記シール剤には一対の基板の間隔を一定にする間隔保持材があること
を特徴とする発光装置である。
【0023】
また、前記シール剤が光硬化型樹脂であることを特徴とする発光装置である。
【0024】
また、前記シール剤が光硬化と熱硬化を併用する樹脂であることを特徴とする発光装置である。
【0025】
また、前記シール剤がエポキシ樹脂であることを特徴とする発光装置である。
【0026】
また、前記静止状態とずれ応力が加わっているときの粘度の比が3以上であるシール剤であることを特徴とする発光装置である。
【0027】
また、前記間隙保持剤は無機材料からなることを特徴とする発光装置。
【0028】
また、前記間隙保持剤はSiO2を含むことを特徴とする発光装置。
【0029】
また、少なくとも一方が透光性である一対の基板間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物層と、該有機化合物層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部を備えた発光装置の作製方法であって、一対の基板の間にはシール剤を前記画素部の外周を囲うように配置し、一対の基板を重ね合わせ、その一対の基板面に対して垂直な方向に圧力を加え、シール剤が未硬化の時に、前記基板への圧力によって生じる、基板とシール剤の間に生じるずれ応力がある場合にシール剤の粘度が低下し、ずれ応力を取り去ったあとに粘度がもとの状態にもどる材料でなり、前記シール剤には一対の基板の間隔を一定にする間隔保持材があることを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0030】
また、前記シール剤が光硬化型樹脂であることを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0031】
また、前記シール剤が光硬化と熱硬化を併用する樹脂であることを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0032】
また、前記シール剤がエポキシ樹脂であることを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0033】
また、前記静止状態とずれ応力が加わっているときの粘度の比が3以上であるシール剤であることを特徴とする発光装置の作製方法である。
【0034】
本明細書に示す発明は、基板張り合わせの時のシール剤への圧力と、圧力によってシール剤に加わるずれ応力の関係に注目したものである。
【0035】
材料に対するずれ応力で材料自身の粘度が変化する性質を、一般的にチキソトロピー性、あるいは簡単にチキソ性と呼んでいる。チキソトロピー性は揺変性ともよばれている。ペーストのような分散系では回転粘度計で材料の粘度を測ったとき回転数に応じて粘度が下がる性質を指す。ちなみに水のようなニュートン流体であれば一定である。
【0036】
回転式粘度計で粘度を測定するとして、このとき所定の回転数aとbにおける粘度の比をとったものをここではチキソトロピーインデックスTIと定義する。TI値は1以上になるように比をとる。
【0037】
貼り合わせの時の基板とシール剤の様子を概念図を図13に示す。図中には個々の場所に作用する力を矢印で示している。力の向きを矢印の向きで表しているが、矢印の長さは必ずしも力の大きさを表しているわけではない。
【0038】
図13において1301は基板、1302は対向、1303はシール剤、1304は基板とシール剤との間に作用するずれ応力の方向を示したものである。1305は貼り合わせ工程でシールが広がる方向である。このような性質の材料を用いると、貼り合わせのプレス圧力1306にもとづくシール剤へのずれ応力1304は、まさにプレスにより基板間隔が減少してシール剤が広がっている最中がもっとも大きく、そのためその瞬間の材料の広がり速度(変形速度)もそのときに最大となるので、このときに一気に材料の粘度が低下する。従って段差構造に最も近い部分での材料の広がり方がスムーズになり、段差部分にもうまくシールが回り込む。
【0039】
なお、シール剤のシールパターンを単純な形状とすることで、ディスペンサー装置だけでなく他のシールパターン形成方法、例えば印刷法なども用いることもできる。特にディスペンサは特に専用の大がかりな固定パターンのマスクを使用せずとも多品種パターンを形成できるので現在広く利用されている。
【0040】
ディスペンサは、あたかもペンで線を描画するように基板にシール剤のパターンを描画できる装置であり、未硬化のシール剤を、シリンジと呼ばれる注射器の胴体の様な形をした容器に充填し、一方から圧縮空気などで圧力をかけて、他方に設けられたノズルからシールを少しずつ流し出しながら、基板にシールパターンを形成するものである。
【0041】
また、発光素子は、シール剤と基板とで封止されるため、水分や酸素を効果的にブロッキングすることができる。なお、一対の基板を貼りあわせる際、減圧または窒素雰囲気で行うことが望ましい。
【0042】
なお、このとき基板同士の間隔が狭い方が、より水が浸入しにくい。しかし、単に基板を貼り合わせただけでは基板の間隔を一定にすることが難しいので間隙保持のための材料として堅い材料でできたスペーサを接着剤の中に混入させる。材質は無機材料、たとえばSiO2を主成分とした材料で構成されたものを利用する。スペーサは球状、あるいは円筒形の形をしている。高チキソトロピー性の材料は基板張り合わせ工程で圧力がかかっているときにシール剤の粘度が低くなるので不用意につぶれすぎないようにするためにスペーサを混入させることは大変有効である。
【0043】
上記各作製方法に関する構成において、シール剤を硬化させる工程は、紫外線を照射する工程、または加熱する工程である。
【0044】
シール剤の材質は酸素や水分の透過性が低く、加熱硬化するものでも100℃以下で硬化するものがよい。EL層のガラス転移点は多くの材料では100℃から150℃にあり、ガラス転移点を超えた温度を加えるとEL層の組成が変化してしまうからである。
【0045】
なお、発光素子(EL素子)は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とがあるが、本発明により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
【0046】
EL層を有する発光素子(EL素子)は一対の電極間にEL層が挟まれた構造となっているが、EL層は通常、積層構造となっている。代表的には、コダック・イーストマン・カンパニーのTangらが提案した「正孔輸送層/発光層/電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置は殆どこの構造を採用している。
【0047】
また、他にも陽極上に正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、または正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層の順に積層する構造も良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、これらの層は、全て低分子系の材料を用いて形成しても良いし、全て高分子系の材料を用いて形成しても良い。また、無機材料を含む層を用いてもよい。なお、本明細書において、陰極と陽極との間に設けられる全ての層を総称してEL層という。したがって、上記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てEL層に含まれる。
【0048】
また、本発明において、第2の電極(陰極または陽極)としては、発光が透過する膜厚の薄い金属膜、代表的にはアルミニウムを主成分とする膜を用いるが、金属薄膜は酸化しやすく、電気抵抗値が高くなってしまう。また、第2の電極が後述する光透過層に含まれる成分と反応する恐れもある。そこで、有機化合物を含む層上に形成される第2の電極(陰極または陽極)を透明な保護層、例えばCaF2、MgF2、またはBaF2で覆うことによってブロックしてもよい。また、CaF2、MgF2、BaF2は、蒸着法で形成することが可能であり、連続的に陰極と透明な保護層とを蒸着法で形成することによって、不純物の混入や電極表面が大気に触れることを防ぐことができる。また、CaF2、MgF2、BaF2は、LiFと比べれば安定な材料であり、TFTにまで拡散して悪影響を与えることはほとんどない。
【0049】
また、保護層はスパッタ法で形成しても良い。この場合、珪素からなるターゲット、または酸化珪素からなるターゲット、または窒化珪素からなるターゲットを使用してスパッタを行えばよい。例えば、珪素からなるターゲットを使用し、かつスパッタ室131内の雰囲気を窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気としてスパッタを行うことによって、窒化珪素膜を形成することができる。
【0050】
また、第1の電極として材料自身に酸素原子のない金属(仕事関数の大きい材料)、例えば窒化チタン膜を用い、第2の電極として材料自身に酸素原子のない金属(仕事関数の小さい材料)、例えばアルミニウム薄膜を用い、さらにCaF2、MgF2、BaF2で覆うことによって、第1の電極と第2の電極との間の領域を限りなくゼロに近い無酸素状態を維持できる。
【0051】
また、有機化合物を含む層を形成した基板と対向の間には光透過層を配置する。光透過層としては気体状材料、液体状材料、固体状材料などで発光素子から発する光の透過率が高く、使用する波長範囲でできるだけ一様な透過率であることが望ましい。さらに光透過層は酸素や水分の影響を受けやすい、有機化合物を含む層と近い位置関係になるので、できる限り不活性であることが望ましい。たとえば有機化合物を含む層と対向の貼り合わせ工程を不活性ガス、たとえば高純度窒素雰囲気でおこなえば光透過層はそのまま高純度窒素ガスが充填されている状態となる。また、このほかにも無色透明なフッ素化合物の液体やエポキシ樹脂などの有機物質の硬化物を配置しても良い。
【0052】
なお、本発明の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【0053】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【0054】
(実施の形態1)
図1(A)は、本発明を実施したアクティブマトリクス型の発光装置の上面図である。
【0055】
図1(A)において、101は基板、102は対向、103は画素部、104は駆動回路部、105は端子部、106はシール剤である。
【0056】
基板101の材料としては、特に限定されないが、対向102と貼りあわせるため、熱膨張係数が同一のものとすることが好ましい。下面出射型とする場合には、透光性を有する基板、例えばガラス基板、石英基板、プラスチック基板とする。また、上面出射型とする場合には、半導体基板や金属基板をも用いることができる。基板101には、発光素子を複数有する画素部103、駆動回路部104、端子部105が設けられている。
【0057】
次に本発明の画素部における断面構造の一部を図3に示す。
【0058】
図3(A)において、300は基板、301a、301bは絶縁層、302はTFT、308が第1の電極、309は絶縁物、310はEL層、311は第2の電極、312は透明保護層、313は光透過層、314は対向である。
【0059】
基板300上に設けられたTFT302(pチャネル型TFT)は、発光するEL層310に流れる電流を制御する素子であり、304はドレイン領域(またはソース領域)である。また、306は第1の電極とドレイン領域(またはソース領域)とを接続するドレイン電極(またはソース電極)である。また、ドレイン電極306と同じ工程で電源供給線やソース配線などの配線307も同時に形成される。ここでは第1電極とドレイン電極とを別々に形成する例を示したが、同一としてもよい。基板300上には下地絶縁膜(ここでは、下層を窒化絶縁膜、上層を酸化絶縁膜)となる絶縁層301aが形成されており、ゲート電極305と活性層との間には、ゲート絶縁膜が設けられている。また、301bは有機材料または無機材料からなる層間絶縁膜である。また、ここでは図示しないが、一つの画素には、他にもTFT(nチャネル型TFTまたはpチャネル型TFT)を一つ、または複数設けている。また、ここでは、一つのチャネル形成領域303を有するTFTを示したが、特に限定されず、複数のチャネルを有するTFTとしてもよい。
【0060】
また、308は、第1の電極、即ち、OLEDの陽極(或いは陰極)である。第1の電極308の材料としては、Ti、TiN、TiSiXY、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXY、NbN、Mo、Cr、Pt、Zn、Sn、In、またはMoから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。ここでは、第1の電極308として窒化チタン膜を用いる。窒化チタン膜を第1の電極308として用いる場合、表面に紫外線照射や塩素ガスを用いたプラズマ処理を行って仕事関数を増大させることが好ましい。
【0061】
また、第1の電極308の端部(および配線307)を覆う絶縁物309(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)を有している。絶縁物309としては、無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、またはこれらの積層などを用いることができるが、ここでは窒化シリコン膜で覆われた感光性の有機樹脂を用いる。例えば、有機樹脂の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【0062】
また、有機化合物を含む層310は、蒸着法または塗布法を用いて形成する。なお、信頼性を向上させるため、有機化合物を含む層310の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、蒸着法を用いる場合、真空度が5×10-3Torr(0.665Pa)以下、好ましくは10-4〜10-6Paまで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッターが開くことにより基板の方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスクに設けられた開口部を通って基板に蒸着される。
【0063】
例えば、Alq3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq3、Alq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。
【0064】
また、スピンコートを用いた塗布法により有機化合物を含む層を形成する場合、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素(1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(TPB)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノ−スチリル)−4H−ピラン(DCM1)、ナイルレッド、クマリン6など)ドープしたポリビニルカルバゾール(PVK)溶液を全面に塗布、焼成すればよい。なお、PEDOT/PSSは溶媒に水を用いており、有機溶剤には溶けない。従って、PVKをその上から塗布する場合にも、再溶解する心配はない。また、PEDOT/PSSとPVKは溶媒が異なるため、成膜室は同一のものを使用しないことが好ましい。また、有機化合物を含む層310を単層とすることもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−オキサジアゾール誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電子輸送剤として分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)を適当量分散することで白色発光が得られる。
【0065】
また、311は、導電膜からなる第2の電極、即ち、OLEDの陰極(或いは陽極)である。第2の電極311の材料としては、MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaNなどの合金、または周期表の1族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した透光性を有する膜を用いればよい。ここでは、第2の電極を通過させて発光させる上面出射型であるので、1nm〜10nmのアルミニウム膜、もしくはLiを微量に含むアルミニウム膜を用いる。第2の電極311としてAl膜を用いる構成とすると、有機化合物を含む層310と接する材料を酸化物以外の材料で形成することが可能となり、発光装置の信頼性を向上させることができる。また、1nm〜10nmのアルミニウム膜を形成する前に陰極バッファ層としてCaF2、MgF2、またはBaF2からなる透光性を有する層(膜厚1nm〜5nm)を形成してもよい。
【0066】
また、陰極の低抵抗化を図るため、発光領域とならない領域の第2の電極311上に補助電極を設けてもよい。また、陰極形成の際には蒸着による抵抗加熱法を用い、蒸着マスクを用いて選択的に形成すればよい。
【0067】
また、312は透明保護層であり、金属薄膜からなる第2の電極311を保護する。第2の電極311は極薄い金属膜であるため、酸素に触れれば容易に酸化などが発生しやすい。光透過層313が不活性物質、たとえば高純度窒素ガスであれば、透明保護層は必ずしも必要ではないかもしれないが、それ以外の材料を利用する場合には光透過層に含まれる物質などと反応して変質する恐れがあるのでこのような透明保護層を設けることは有効である。
【0068】
このような金属薄膜からなる第2の電極311を透明保護層312、例えばCaF2、MgF2、またはBaF2で覆うことによって酸素や水分をより効果的にブロックする。また、CaF2、MgF2、BaF2は、蒸着法で形成することが可能であり、連続的に陰極と透明な保護層とを蒸着法で形成することによって、不純物の混入や電極表面が大気に触れることを防ぐことができる。加えて、蒸着法を用いれば、有機化合物を含む層へダメージをほとんど与えない条件で透明保護層312を形成することができる。また、第2の電極311の上下にCaF2、MgF2、またはBaF2からなる透光性を有する層を設けて挟むことによって、さらに第2の電極311を保護してもよい。
【0069】
また透明保護層は蒸着法のみならず、スパッタ法で形成しても良い。この場合には珪素からなるターゲット、酸化珪素からなるターゲットを用いればよい。たとえば珪素からなるターゲットを使用し、スパッタ時の雰囲気を窒素雰囲気か窒素とアルゴンを含む雰囲気とすることで窒化珪素膜を形成することができる。
【0070】
また、第1の電極として材料自身に酸素原子のない金属(仕事関数の大きい材料)、例えば窒化チタン膜を用い、第2の電極として材料自身に酸素原子のない金属(仕事関数の小さい材料)、例えばアルミニウム薄膜を用い、さらにCaF2、MgF2、BaF2、あるいはSiNで覆うことによって、第1の電極と第2の電極との間の領域を限りなくゼロに近い無酸素状態を維持できる。
【0071】
また、図3(B)には、発光領域における積層構造を簡略化したものを示す。図3(B)に示す矢印の方向に発光が放出される。
【0072】
また、金属層からなる第1の電極308に代えて、図3(C)に示すように透明導電膜からなる第1の電極318を用いた場合、上面と下面の両方に発光を放出することができる。透明導電膜としては、ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In23―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等を用いればよい。
【0073】
次にシール剤について説明する。シール剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビニルエーテル樹脂などを利用できるが、酸素、水分などの透過性が低いものを使うことが望ましく、シール剤には一液型と、主剤と硬化剤を混ぜて用いる二液型があってどちらも利用できるが、作業性を考慮すると、硬化手段としてはUVを用いて少なくとも数分で硬化反応を終了できるUV硬化型の接着剤を利用する。UVとしてはハロゲンランプ、あるいは水銀ランプや高圧水銀ランプを利用してUV光を採りだし、パネルまでミラー等の光学系で導きシール剤に照射させる。ハロゲンランプの出力波長は比較的ブロードであるのに対して、水銀ランプは313nmや365nmなど特定の波長にて強い出力が得られる。これはシール剤に含まれる反応開始剤の種類により適宜選択する。
【0074】
シール剤は静止状態の粘度とずれ応力が材料に加わっているときの粘度の差が大きいもの、すなわちチキソトロピー性が大きいものが望ましく、特に低粘度状態と高粘度状態の比が、3以上であればだれを少なくしつつ、かつプレス時のずれ応力による低粘度状態を得やすい。ただし低粘度状態の時には200Pa・s以下の粘度であることが望ましい。
【0075】
なお、シール剤としては酸素、水分の透過性が低く、かつ前記の特性を満たすものであれば、次に示す材料を少なくとも1種類含むものでも利用できる。またこれら複数の材料を混合させても良い。その材料は、エポキシ樹脂であれば、ビスフェノールA型液状樹脂、ビスフェノールA型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリジシルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂である。
【0076】
また、シール剤には重合開始剤として次の材料を少なくとも1種類利用することができ、その材料は、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨウドニウム塩、改良型スルホニウム塩、ブレンステッド酸の鉄芳香族化合物系塩、アルミニウム錯体/光分解性珪素化合である。
【0077】
さらに、硬化剤として次のものを含んでも良く、その材料は脂肪族ジアミン、脂肪族ポリアミン、芳香族を含む脂肪酸ポリアミン、脂環および環状アミン、芳香族第一アミン、芳香族第三アミン、ジアミン、変性ポリアミン、ポリアミノアミドである。
【0078】
また、酸素、水分の透過性が低く、かつ前記の特性を満たすものであれば、次に示す材料を少なくとも1種類含んでもよい。その材料は、アクリル樹脂として、エステルアクリレート、エーテルアクリレート、エステルウレタンアクリレート、エーテルウレタンアクリレート、ブタジエンウレタンアクリレート、特殊ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、アミノ樹脂アクリレート、アクリル樹脂アクリレートであり、さらに、ビニルエーテル系樹脂として、脂肪族系ビニルエーテル、芳香族ビニルエーテル、ウレタン系ビニルエーテルである。
【0079】
シール剤には一対の基板の間隔を保持するための保持剤を添加する。間隔保持剤はスペーサ、あるいはフィラーとも呼ばれる。ただし、フィラーという呼び方をすると水分の透過性を抑制するために混入している無機剤と混同するおそれがあるので、本明細書ではスペーサと呼ぶことにする。スペーサの材質としてはSiO2などの硬質な無機物を利用できる。また保持剤の形状は直径が2〜20μm程度の、円柱形をしたものや、球形をしたものが利用できる。スペーサはシール剤に対して重量比で1%程度添加する。
【0080】
シール剤はディスペンサ装置で塗布する。図11にディスペンサ装置のシリンジ部分1101とそこからシール剤1102を塗布しているときの状態を示す。シリンジ部分1101にはシール剤1102が充填されていて、窒素ガスをシリンジ上部から加圧して、シリンジのノズル1103から流しながら対向1104が装着されているステージ1105を縦横に動かして所定のシール剤パターンを形成する。シール剤1102を塗布するとき、ノズル1103と対向1104の間隔はおおむね100μm以下にする。また、塗布直後にシール剤の幅が0.5mm〜1mm程度になるようにノズル内径や、ステージ移動速度を調整する。
【0081】
なお、シール剤は特に支障がない限りは対向側に塗布する。なぜならば、有機化合物を含む層を形成する側の基板は蒸着装置の中で成膜面を下側(フェイスダウン)にして工程を進めるためで、そのまま貼り合わせ工程に移行することを考慮すると対向側にシールを塗布すればフェイスアップのまま貼り合わせ工程に移行できるからである。
【0082】
また、本実施の形態に示すシールパターンは簡単な形状なのでシール剤32は、印刷法で形成することもできる。
【0083】
次に、有機化合物を含む層を形成した基板と、シール剤を塗布した対向を貼り合わせる。貼り合わせを行う機構をもった装置を図15に示す。この部分を封止室1507と呼ぶことにするが、通常は有機化合物を含む層を形成するための機構をもった装置から連続的に工程を進められるように、基板を搬送するための機構を介して装置同士が接続している。
【0084】
貼り合わせ工程は不活性雰囲気、たとえば窒素ガス雰囲気にて行い、封止室1507に搬送して定盤1501、1502に基板1503と対向1504を配置し、基板と対向のアライメント動作を行った後で、定盤を接近させて基板1503と対向1504を貼り合わせる。基板1503と対向1504が接触したら、一定時間プレスし、シール剤1506を硬化させ、基板と対向を一体のパネルとする。貼り合わせ工程を行う場所にはUV照射機構1505が設置されており、UV照射は対向側(下側)から行われる。UV照射機構の光源はメタルハライドランプを利用する。尚、UV照射の際、図示しない遮光マスクを使用し、シール剤の部分だけ選択的にUV照射を施すことが可能である。
【0085】
このように完成したパネルを装置から取り出したあと、必要に応じてスクライブしてパネルの形状に加工する。
【0086】
ここで本実施の形態のシール剤の特性を示す。図8にディスペンサ装置で対向にシール剤塗布後、未硬化のシール剤幅の時間変化を示す。本実施の形態で示すシール剤(A)は2時間放置してもシール剤幅がほとんど変化していないことが分かる。一方従来のシール剤(B)では時間がたつにつれてシールの幅が少しずつ広がり続けている。
【0087】
さらに図9はシール剤を高温高湿保存(温度65℃、湿度95%)した場合の接着強度の変化を示したものである。本実施の形態に示すシール剤は1000hrという長時間保存していても接着強度の変化がほとんどみられなかった。一方従来シール剤料では放置時間が長くなるにつれて接着強度が低下することが分かった。
【0088】
ここで、本実施の形態に示すシール剤の接着強度測定方法を図10に示す。この方法は2枚のガラス基板1001,1002の間にシール剤1003を配置し、基板同士を剥がすときの剥離強度の最大値を接着強度として求めるものである。まず、シール剤1003が長さ4mm、幅2mmになるように一方の基板にディスペンスし、他方の基板と貼り合わせる。UV照射などでシール剤が硬化させたら(A)に示すように、長方形のガラスが十字に重なったような形状にスクライブする。次に、一方の基板1002の両端をステージにテープなどで固定する。次に他方の基板のいずれか一端にプッシュプルゲージ1004の先端部1005を押し当てて基板を剥がす。このときプッシュプルゲージと基板の距離が一定の速度で変化させる。プッシュプルゲージで最大強度が記憶、表示されるように設定すれば2枚の基板が剥がれるときに加わった最大強度が求められる。接着強度はシールの面積に依存するので、単位面積あたりの強度として求める。
【0089】
この高温高湿保存した試料の顕微鏡写真を図14に示す。破壊試験後の状態をみると本実施の形態に示すシール剤(A)では全体的にまんべんなくシールが行き渡っていてしかもどの部分でもシールが欠落しているところがないが、従来シール剤(B)で場所によって基板に対してシールがほとんどついておらず、欠落している部分が多くみられた。
【0090】
(実施の形態2)
1枚の基板に複数の画素部を形成する場合、即ち多面取りの例を図4に示す。
【0091】
ここでは1枚の基板を用いて4つのパネルを形成する例を示す。
【0092】
まず、不活性気体雰囲気で対向401上にディスペンサ装置でシール剤402を所定の位置に形成する。(図4(A))
【0093】
次いで、画素部34が設けられた第1基板と、シール剤が設けられた基板とを貼りあわせる。(図4(B))なお、シール剤によって一対の基板を貼りつける直前には真空でアニールを行って脱気を行うことが好ましい。次いで、紫外線照射を行って、シール剤32を硬化させる。なお、紫外線照射に加えて、熱処理を行ってもよい。
【0094】
次いで、スクライバー装置を用いて鎖線で示したスクライブライン35を形成する。(図4(C))スクライブライン35は、第1シール剤に沿って形成すればよい。
【0095】
次いで、ブレイカー装置を用いて基板を分断する。(図4(D))こうして、1枚の基板から4つのパネルを作製することができる。
【0096】
また、本実施の形態は、実施の形態1と自由に組み合わせすることができる。
【0097】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【0098】
【実施例】
[実施例1]
本実施例では、有機化合物を含む層を発光層とする発光素子を備えた発光装置の一例を図5に示す。
【0099】
なお、図5(A)は、発光装置を示す上面図、図5(B)は図5(A)をA−A’で切断した断面図である。点線で示された501はソース信号線駆動回路、502は画素部、503はゲート信号線駆動回路である。また、504は対向、505はシール剤、525はスペーサである。
【0100】
なお、508はソース信号線駆動回路501及びゲート信号線駆動回路503に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)509からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0101】
次に、断面構造について図5(B)を用いて説明する。基板510上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路501と画素部502が示されている。
【0102】
なお、ソース信号線駆動回路501はnチャネル型TFT523とpチャネル型TFT524とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路を形成するTFTは、公知のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【0103】
また、画素部502はスイッチング用TFT511と、電流制御用TFT512とそのドレインに電気的に接続された第1の電極(陽極)513を含む複数の画素により形成される。
【0104】
ここでは第1の電極513がTFTのドレインと直接接している構成となっているため、第1の電極513の下層はシリコンからなるドレインとオーミックコンタクトのとれる材料層とし、有機化合物を含む層と接する表面に仕事関数の大きい材料層とすることが望ましい。例えば、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造とすると、配線としての抵抗も低く、且つ、良好なオーミックコンタクトがとれ、且つ、陽極として機能させることができる。また、第1の電極513は、窒化チタン膜の単層としてもよいし、3層以上の積層を用いてもよい。
【0105】
また、第1の電極(陽極)513の両端には絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)514が形成される。絶縁物514は有機樹脂膜もしくは珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。ここでは、絶縁物514として、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いて図5に示す形状の絶縁物を形成する。また、絶縁物514を窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。この保護膜はスパッタ法(DC方式やRF方式)により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、または炭素を主成分とする薄膜である。シリコンターゲットを用い、窒素とアルゴンを含む雰囲気で形成すれば、窒化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲットを用いてもよい。また、保護膜は、リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて形成してもよい。また、保護膜に発光を通過させるため、保護膜の膜厚は、可能な限り薄くすることが好ましい。
【0106】
また、第1の電極(陽極)513上には、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって有機化合物を含む層515を選択的に形成する。さらに、有機化合物を含む層515上には第2の電極(陰極)516が形成される。これにより、第1の電極(陽極)513、有機化合物を含む層515、及び第2の電極(陰極)516からなる発光素子518が形成される。ここでは発光素子518は白色発光とする例であるので着色層531とBM532からなるカラーフィルター(簡略化のため、ここではオーバーコート層は図示しない)が設けている。
【0107】
次に、上記に示した有機発光素子の作成を目的とした、マルチチャンバー方式の製造装置について記述する。この製造装置は、薄膜トランジスタ・陽極(第1の電極)・該陽極の端部を覆う絶縁物等が予め設けられている基板を投入して成膜等の処理を連続的に行った後、基板とは別に投入した対向と一体化させることによって封止処理を行い、パネルを完成させるものである。
【0108】
図6は、ゲート600a〜600wと、搬送室601・602・603・604・605(各搬送室には基板を搬送するための搬送ロボットが設置されている)と、仕込室611と、受渡室612・613・614と、カセット室620a・620bと、トレー装着ステージ621と、成膜室622と、基板加熱室623と、基板・マスクストック室624と、前処理室625と、基板加熱室626と、蒸着室627Ha・627Ra・627Ga・627Ba・627Ga・627Eaと、蒸着源を設置する蒸着前室627Hb・627Rb・627Gb・627Bb・627Ebと、蒸着室628・629と、スパッタ室630・631と、対向ガラス用N2置換室632・グローブBOX633・準備室634と、基板・対向ストック室635と、封止室636と、取出室637と、を有するマルチチャンバー方式の製造装置である。
【0109】
本製造装置への基板の投入方法について説明する。カセット室620aまたはカセット室620bに基板が収納されたカセットを投入する。本製造装置は、2種類の大きさの基板を取り扱うことが出来る装置を利用した。取り扱う基板が大型基板(本実施例では300mm×360mmとする)である場合、カセット室620bに大型基板が収納された大型カセットを投入する。取り扱う基板が小型基板(本実施例では126.6mm×126.6mmとする)である場合、カセット室620aに小型基板が収納された小型カセットを投入すると共に、小型基板を複数枚(本実施例では4枚とする)搭載して搬送するための基板トレー(本実施例では大型基板と同サイズの300mm×360mmとする)が収納されたトレーカセット(本実施例では4段とする)をカセット室620bに投入する。このようにカセット室620bには大型カセット及びトレーカセットの両方が設置出来る形になっている。尚、大型基板・小型基板共、投入時の向きはフェイスアップ(後工程で成膜される面が上側)である。
【0110】
本製造装置へのメタルマスクの投入方法について説明する。基板・マスクストック室624に前処理室625、蒸着室627Ha・627Ra・627Ba・627Ga・627Ea、蒸着室628・629、スパッタ室630・631の計10室で使用するメタルマスクを計10枚セットする。
【0111】
本製造装置への対向の投入方法について説明する。基板が大型基板(300×360mm)の場合は、基板と同サイズの大型対向を、カセット室620bで使用したものと同一の大型カセットに収納し、対向ガラス用N2置換室632に最大2個セットする。基板が小型基板(126.6mm×126.6mm)の場合は、基板より一回り小さいサイズ(本実施例では122.6mm×122.6mmと、基板より外周2mm分小さいとする)の小型対向を、複数枚搭載可能な(本実施例では4枚とする)対向トレー(本実施例では300×360mmとする)に搭載したものを、カセット室620bで使用したものと同一のトレーカセットに収納し、対向ガラス用N2置換室632にセットする。尚、大型対向・小型対向共、投入時及びその後の処理時における向きはフェイスアップ(後に基板と貼り合せる際に、基板と接触する面が上側)である。
【0112】
以下、まず基板の処理方法に関して順に説明する。
【0113】
搬送室601は常時N2雰囲気大気圧となっており、これに設置された搬送ロボット(基板吸着機構を有する)が基板を取りに行く。大型基板の場合はカセット室620bから基板を取り出し、仕込室611に搬送する。小型基板の場合はカセット室620bからトレーを取り出しトレー装着ステージ621に搬送後、カセット室620aから小型基板を取り出しトレー装着ステージ621に搬送後、トレーに装着する(本実施例では最大4枚)。この後、大型基板或いは小型基板入りトレーを仕込室611へ搬入する。この時点以降、基板の向きはフェイスダウン(後工程で成膜される面が下側)になる。
【0114】
このように、本製造装置においては、小型基板に対しては4枚同時の処理となるため、小型基板に対するスループットは極めて高いと言える。以下、特に断らない限り、大型基板に対する処理のみについて記載することにし、大型基板を単に基板と記載するが、小型基板に対する処理についても全く同様である。
【0115】
また、仕込室611は、常時真空に保たれている搬送室602と連結されているため、基板を搬入した後は排気を行ってから搬送室602に基板を搬出することになる。基板搬出後は仕込室611に不活性ガスを導入して大気圧に戻し(ベント)、次に搬送室601から流れて来る基板の搬入に備えておけばよい。
【0116】
搬送室601その他真空排気が可能な処理室の真空排気用のポンプとして、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプが備えられており、これによって到達真空度を10-5〜10-6Paにすることが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することができる。装置内部に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。装置内部に導入されるこれらのガスは、装置内に導入される前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に蒸着装置に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、装置内部にこれらの不純物が導入されるのを防ぐことができる。
【0117】
尚、基板を仕込室に搬送する前に、成膜室612においてインクジェット法やスピンコート法などで高分子材料からなる正孔注入層を形成してもよい。第1の電極(陽極)上に、正孔注入層(陽極バッファー層)として作用するポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ショウノウスルホン酸水溶液(PANI/CSA)、PTPDES、Et-PTPDEKE、またはPPBAなどを全面に塗布、焼成してもよい。焼成する際には成膜室622での成膜後、基板を基板加熱室623に搬送し、必要ならば基板加熱室623を真空状態にした後、基板加熱を行えばよい。スピンコートなどを用いた塗布法で高分子材料からなる正孔注入層を形成した場合、平坦性が向上し、その上に成膜される膜のカバレッジおよび膜厚均一性を良好なものとすることができる。特に発光層の膜厚が均一となるため均一な発光を得ることができる。この場合、正孔注入層を塗布法で形成した後、蒸着法による成膜を行う直前に真空加熱(100〜200℃)を行うことが好ましい。これは基板加熱室623や前処理室625、基板加熱室626等で行うことが出来る。例えば、第1の電極(陽極)の表面をスポンジで洗浄した後、スピンコート法でポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)を全面に膜厚60nm、80℃、10分間で仮焼成、200℃、1時間で本焼成し、さらに蒸着直前に真空加熱(170℃、加熱30分、冷却30分)を行い、その後大気に触れることなく真空蒸着法で発光層の形成を行えばよい。特に、ITO膜表面に凹凸や微小な粒子が存在している場合、PEDOT/PSSの膜厚を厚くすることでこれらの影響を低減することができる。
【0118】
また、PEDOT/PSSはITO膜上に塗布すると濡れ性があまりよくないため、PEDOT/PSS溶液をスピンコート法で1回目の塗布を行った後、一旦純水で洗浄することによって濡れ性を向上させ、再度、PEDOT/PSS溶液をスピンコート法で2回目の塗布を行い、焼成を行って均一性良く成膜することが好ましい。なお、1回目の塗布を行った後、一旦純水で洗浄することによって表面を改質するとともに、微小な粒子なども除去できる効果が得られる。
【0119】
また、スピンコート法による成膜の場合、PEDOT/PSSが全面に塗布されてしまうため、基板の端面や周縁部、端子部、陰極と下部配線との接続領域などにおいては選択的に除去する必要がある。この除去は、前処理室625でメタルマスク使用の下、O2プラズマ等によるアッシングによって行うことが出来る。本実施例では、前処理室625には、マスフローコントローラ(MFC)で流量制御可能なガス導入口が2系統設けられているため、Ar、H、F、及びOから選ばれた最大2種のガスを励起してプラズマを発生させることによってドライエッチング処理を行うことが出来る(Ar+O2プラズマ処理、等)。この時メタルマスクを併用することで、プラズマを照射させたくない領域を隠すことが出来る。基板とマスクのアライメントはCCDカメラによるマーカー認識を通じて行えばよい。
【0120】
ところで、完成後の発光素子において、表示画素内で画素周辺部から輝度が劣化するというシュリンク現象が見られることがある。この防止策の一つとして、有機化合物を含む膜の蒸着直前の真空加熱が挙げられる。これは前処理室625、あるいは基板加熱室626に設けられたヒーター(シースヒータ等)で行うことが可能である。上記基板に含まれる水分やその他のガスを徹底的に除去するために、脱気のためのアニールを真空(5×10-3torr(0.665Pa)以下、好ましくは10-4〜10-6Pa)で行う。特に、層間絶縁膜や隔壁の材料として有機樹脂膜を用いた場合、有機樹脂材料によっては水分を吸着しやすく、さらに脱ガスが発生する恐れがあるため、有機化合物を含む層を形成する前に100℃〜250℃、好ましくは150℃〜200℃、例えば30分以上の加熱を行った後、30分の自然冷却を行って吸着水分を除去する真空加熱を行うことは有効である。
【0121】
但し、必要な加熱及び冷却時間が長いため、連続して基板を流す場合はスループットが著しく低下する。そのため、基板加熱室626は多段になっている。本実施例では前処理室625での基板加熱(基板面内温度分布を均一にするためシースヒータが採用されている)は最大同時1枚であるのに対し、基板加熱室626は4段のエレベータ構造になっているため、最大同時4枚の基板加熱が可能であり、大幅な処理時間の短縮が実現される。また、本実施例では基板加熱室626にはシースヒータが5段、即ち基板の段数より1段多く設置されているため、基板がどの段に収納されても全く同じように基板両面から加熱を行うことが出来る。加熱後の基板は基板・マスクストック室624に搬送し、ここで冷却を行えばよい。この処理によって、基板加熱室626の空いた段には次の基板を速やかに搬入することが出来、結果として処理時間の短縮につながる。
【0122】
次いで、上記真空加熱を行った後、搬送室602から基板を蒸着室627Haに搬送して真空蒸着を行い、正孔注入層または正孔輸送層を形成する。次いで、搬送室602から常時真空に保たれている受渡室612を経由して、常時真空に保たれている搬送室603に基板を搬送する。
【0123】
その後、搬送室603に連結された蒸着室627Ra・627Ga・627Ba・627Eaへ基板を適宜搬送して、赤色発光層・緑色発光層・青色発光層・電子輸送層または電子注入層等の有機層を真空蒸着法によって形成する。
【0124】
蒸着室627Ha・627Ra・627Ga・627Ba・627Eaで使用するEL材料を適宜選択することにより、発光素子全体として、単色(例えば白色)、或いはフルカラー(赤色・緑色・青色)の発光を示す発光素子を形成することが出来る。
【0125】
上記工程によって適宜、有機化合物を含む層を積層した後、搬送室603から常時真空に保たれている受渡室613を経由し、常時真空に保たれている搬送室604に基板を搬送する。
【0126】
次いで、基板を蒸着室628、蒸着室629に適宜搬送し、電子注入層及び陰極を形成する。これらは、抵抗加熱を用いた真空蒸着法により形成された無機膜から成る。例えば、蒸着室628で電子注入層(LiFを代表とした、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物・フッ化物が代表的)、蒸着室629で陰極(Al代表とした単体金属)を順に積層することによって形成可能である。また、特に電子注入層を設けることなく、蒸着室628や蒸着室629において、AlLi、MgAg、MgIn等の合金或いはMgN、CaN等の導電性化合物からなる単層、もしくはAl:Li、Mg:Ag等2種類の金属の共蒸着による単層をもって陰極としてもよい。
【0127】
また、真空蒸着法ではなくスパッタ法を用いて陰極を形成することも出来る。この場合は基板をスパッタ室630、スパッタ室631に適宜搬送すればよい。例えば、蒸着室628や蒸着室629でAlを形成する代わりに、スパッタ室630やスパッタ室631でスパッタ法によってAlを形成することが出来る。また、陰極を透明電極としたい場合は、スパッタ室630やスパッタ室631でITO(酸化インジウム:酸化スズ合金)に代表される透明導電膜をスパッタ法により形成すればよい。
【0128】
最後に、スパッタ室630やスパッタ室631において、窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜からなる保護膜を形成することが好ましい。前記例の場合、珪素からなるターゲット、または酸化珪素からなるターゲット、または窒化珪素からなるターゲットを使用してスパッタを行えばよい。例えば、珪素からなるターゲットを使用し、かつスパッタ室631内の雰囲気を窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気としてスパッタを行うことによって、窒化珪素膜を形成することができる。以上の工程で積層構造の発光素子が形成される。
【0129】
次いで、発光素子が形成された基板を大気開放することなく、搬送室604から受渡室614に搬送する。さらに受渡室614から搬送室605を経由し、基板・対向ストック室635に搬送する。基板・対向ストック室635は基板及び対向を一時ストックしておくための部屋であり、多段エレベータ構造を有している。各段は基板・対向兼用である。本実施例では24段のエレベータ構造になっており、大型基板・大型対向の場合は投入した基板及び対向の一部が、小型基板・小型対向の場合は投入した基板(トレー)及び対向(トレー)の全てが、それぞれ収納可能である。そのため、もし基板・対向ストック室635に空段が存在しない場合は、空段ができるまで受渡室614で基板を待機させておけばよい。また、基板・対向ストック室635と搬送室605の間には仕切りのためのゲート等は特に設置されておらず、空間としては基板・対向ストック室635は搬送室605と一体である。
【0130】
また、搬送室605は予め水分や酸素等をなるべく除去するため、ロットを流す前に予め十分排気しておく必要があるが、ロットを流し始めた後は常時N2大気圧に保たれるため、搬送室605に基板を搬送する際には受渡室614をベントする必要がある。基板を搬送室605に搬送した後は、再度受渡室614を排気し、次の基板を搬送室604から搬送可能な状態にしておく。つまり、受渡室614は基板が通過する度に排気・ベントを繰り返す。
【0131】
以下、対向の処理方法について順に説明する。以下、特に断らない限り、大型対向基板に対する処理のみについて記載することにし、大型対向基板を単に対向と記載する。
【0132】
対向ガラス用N2置換室632を排気・ベントする処理を1回以上(本実施例では3回とする)行った後で、対向をグローブBOX633に搬送する。このように排気・ベント処理を1回以上行うことによって、グローブBOX内の水分濃度・酸素濃度を極力低濃度に保っておく。
【0133】
グローブBOX633では対向に関する前処理(乾燥剤、シール剤の準備)が行われる。まず最初に、発光素子が設けられた基板を貼り合せた後にパネル内外の水分を吸収しパネルの劣化を抑制する役割を果たす、乾燥剤を対向に導入するのが好ましい。本実施例では、予め対向にはザグリ部分が設けられていて、このザグリ部分に乾燥剤を貼り付けるとする。なお、ザグリ部分は画素領域を避けるように、駆動回路周辺部などに設けた。これは画素領域の真上にザグリ部分がくると、ザグリ部分と乾燥剤が光の取り出しを妨げてしまうからである。貼り付け作業は、グローブBOXに設置された第1のグローブ(図示しない)によって手作業で行われる。また乾燥剤は、対向ガラス用N2置換室632を通じて、ロットを流す前に予め外部からグローブBOX633内に用意しておけばよい。乾燥剤貼り付け終了後は、自動的に基板がシールディスペンサ部分に搬送される。
【0134】
シールディスペンサを使用して、発光素子が設けられた基板と最終的に貼り合わせるためのシール剤を対向に塗布する。このシールディスペンサ部には予めシールディスペンサの種々の調整を手作業で行うための第2のグローブ(図示しない)が設置されている。またシール剤は、乾燥剤と同様、対向ガラス用N2置換室632を通じて、ロットを流す前に予め外部からグローブBOX633内に用意しておけばよい。
【0135】
また、シール剤505は対向504と基板510とを貼り合せている。シール剤505としては、代表的には紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いる。ここでは25℃における特性として、粘度46Pa・s(10rpm)、151.8Pa・s(1rpm)、比重1.37、チキソトロピーインデックスが3.3の高耐熱のUVエポキシ樹脂を用いる。また、シール剤505としてはスペーサ(直径8.8μm)を含む。
【0136】
また、シール剤塗布時のシールディスペンサーの各パラメータ設定値は次のようにした。基板とノズルの間隔は50μm、ノズルの内径0.5mm、このノズル内径にしたときのディスペンス直後のシール幅0.7mm、描画時のステージ送り速度20mm/s。これによりシール剤は途中で断線することなくパターンを形成できた。シール剤塗布終了後、対向は自動的に準備室634に搬送される。
【0137】
準備室634を排気・ベントする処理を1回以上(本実施例では2回とする)行った後で、最後にもう1度準備室634をベントする。その後、準備室634から搬送室605を通じて対向を基板・対向ストック室635に搬送する。但し、基板・対向ストック室635に空段が存在しない場合は、空段ができるまで準備室634で対向を待機させておけばよい。
【0138】
以下、基板・対向ストック室635に一時ストックされている基板と対向を貼り合せる処理について説明する。
【0139】
基板・対向ストック室635から基板及び対向を搬送室605経由で封止室636に搬送する。封止室の露点温度は−85℃に保持する。その後、基板と対向のアライメント動作を行った後で、基板と対向を貼り合わせ、加圧する。基板と対向が接触するまでのステージ移動速度は20mm/s、また、基板と対向が接触後、2枚の基板を重ね合わせているときのプレス設定圧力は48kgf、重ね合わせの保持時間は60secである。その後、シール剤を硬化させ、基板と対向を一体のパネルとする。本実施例ではシール剤はUV硬化樹脂であり、封止室636にはUV照射機構が設置されており、UV照射は対向側(下側)から行われる。UV照射機構の光源はメタルハライドランプを使用した。照射強度は6J/cm2である。また照射時間は90秒である。尚、UV照射の際、遮光マスクを使用し、シール剤の部分だけ選択的にUV照射を施すことが可能である。本実施例では遮光マスクは石英ガラス上にCr膜が成膜されたものであり、搬送室の搬送ロボットでは搬送不可能であるため、封止室に直接作業者が予めセッティングを行っておくものとする。
【0140】
このように完成したパネルは搬送室605経由で取出室637に搬送する。取出室にはカセット室620bや対向ガラス用N2置換室632でも使用した大型カセット或いはトレーカセットをセット可能になっており、両者のうちどちらをセットするかは取出室637の段取り替えによって選択可能である。投入した全ての基板及び対向の処理が完了した後、取出室からカセットに収納されたパネルを取り出せばよい。
【0141】
尚、小型基板・小型対向の貼り合わせの場合は若干機構が複雑なので、図12を用いて説明する。これらの封止の際は、小型基板を搭載した基板トレー1201と小型対向を搭載したトレー1202同士を接触させる必要がある(図12a)。基板トレー1201には小型基板を位置決め・固定するためのクランプ1203が設けられており、この部分が出っ張っている。そのため、小型対向1205入り対向トレー1202と貼り合せる際の障害となる。従って、このクランプを逃がすためのクランプ逃げ部1204を小型対向トレー1202に設けている。そのため、小型対向1205のサイズを小型基板1206に比べ僅かに小さく(本実施例では外周2mm)設定している。また、基板を吸着させ、加圧するための吸着・加圧プレート1207は基板トレー1201の構造に合わせて凹凸を有しており、貼り合わせ時には吸着・加圧プレート1207凸部が基板トレー1201のザグリ部に入り込み、基板1206裏面(成膜面の反対側)と接する。さらに、遮光マスク1208も対向トレー1202の構造に合わせて凹凸を有しており、UV照射時には遮光マスク1208の凸部1209(Cr成膜面)が対向トレー1202のザグリ部に入り込み、対向1205裏面(シール剤塗布面の反対側)と接する。封止処理終了後に搬送対象となるのは、小型パネルと、基板トレーと、対向トレーの3つが一体となった完成パネル(図b)である。これを搬送室105経由で取出室137に搬送する。本実施例では、取出室137のトレーカセット1個につき完成パネルを2体収納することで、トレーカセット4個で計8体の完成パネルを収納する。トレーカセットの重量が約5kg、基板トレー・対向トレーの重量が約1kgのため、1個のトレーカセットに4体の完成パネルを収納すると総重量が約15kgとなってしまい、取り出し作業が困難になる。トレーカセット1個当たり2体の完成パネルを収納することによって、全重量を10kg以下に抑えている。
【0142】
一方、大型基板・大型対向を貼り合わせる場合は、吸着・加圧プレート、及び遮光マスクはいずれも平坦な物を使用する。つまり、流す基板・対向のサイズによって、これらは段取り替えを行う必要がある。
【0143】
さらに、パネル貼り合わせ工程が終わってパネルを取り出したあと、シール剤の硬化反応を加速させるため、パネルを80℃の温度で1hr保持した。こうして本製造装置を使用することで、信頼性の高い発光装置を作製することが可能となる。
【0144】
また、本実施例では封止基板1104を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、第1シール剤1105、第2シール剤1107を用いて封止基板1104を接着した後、さらに側面(露呈面)を覆うように第3のシール剤で封止することも可能である。
【0145】
また、本実施例は実施の形態1、2のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0146】
[実施例2]
本実施例では、実施の形態2で示した断面構造と異なる例を図7に示す。
【0147】
図7(A)において、700は基板、701a、701bは絶縁層、702はTFT、709は絶縁物、710はEL層、711は第2の電極、712は透明保護層、713は光透過層、714は対向である。
【0148】
基板700上に設けられたTFT702(pチャネル型TFT)は、発光するEL層710に流れる電流を制御する素子であり、704はドレイン領域(またはソース領域)である。また、ここでは図示しないが、一つの画素には、他にもTFT(nチャネル型TFTまたはpチャネル型TFT)を一つ、または複数設けている。また、ここでは、一つのチャネル形成領域703を有するTFTを示したが、特に限定されず、複数のチャネルを有するTFTとしてもよい。
【0149】
また、図7(A)に示す構造は、金属層の積層からなる第1の電極708a〜708cを形成し、該第1の電極の端部を覆う絶縁物(バンク、隔壁と呼ばれる)709を形成した後、該絶縁物709をマスクとして自己整合的にエッチングを行い、該絶縁物の一部をエッチングするとともに第1の電極の中央部を薄くエッチングして端部に段差を形成する。このエッチングによって第1の電極の中央部は薄く、且つ、平坦な面とし、絶縁物で覆われた第1の電極の端部は厚い形状、即ち、凹部形状となる。そして、第1の電極上には有機化合物を含む層710、および第2の電極711を形成して発光素子を完成させる。
【0150】
図7(A)に示す構造は、第1の電極の段差部分に形成された斜面で横方向の発光を反射または集光させて、ある一方向(第2の電極を通過する方向)に取り出す発光量を増加させるものである。
【0151】
従って、斜面となる部分708bは、光を反射する金属、例えばアルミニウム、銀などを主成分とする材料とすることが好ましく、有機化合物を含む層710と接する中央部708aは、仕事関数の大きい陽極材料、或いは、仕事関数の小さい陰極材料とすることが好ましい。電源供給線やソース配線などの配線707も同時に形成されるため、低抵抗な材料を選択することが好ましい。
【0152】
また、第1の電極の中央部に向かう傾斜面における傾斜角度(テーパー角度とも呼ぶ)は、50°を超え、60°未満、さらに好ましくは54.7°であることが好ましい。なお、この第1の電極の傾斜面で反射された光が層間で分散したり、迷光とならないように適宜、傾斜角度、有機化合物層の材料および膜厚、または第2の電極の材料および膜厚を設定することが必要である。
【0153】
本実施例では、708aとしてチタン膜(60nm)と窒化チタン膜(膜厚100nm)の積層、708bとしてTiを微量に含むアルミニウム膜(350nm)、708cとしてチタン膜(100nm)とする。この708cは、708bを保護してアルミニウム膜のヒロック発生、変質などを防ぐ。また、708cとして窒化チタン膜を用い、遮光性を持たせ、アルミニウム膜の反射を防いでもよい。また、708aとしてシリコンからなる704との良好なオーミックコンタクトを取るために708aの下層にチタン膜を用いたが、特に限定されず、他の金属膜を用いてもよい。また、708aは窒化チタン膜の単層としてもよい。
【0154】
また、本実施例では窒化チタン膜を陽極として用いるため、UV処理やプラズマ処理を行う必要があるが、708b、708cをエッチングする際に同時に窒化チタン膜表面へのプラズマ処理が行われるため、陽極として十分な仕事関数を得ることができる。
【0155】
また、窒化チタン膜に代わる陽極材料としては、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXY、NbN、Mo、Cr、Pt、Zn、Sn、In、またはMoから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。
【0156】
また、図7(A)に示した構造は、絶縁物709をマスクとして自己整合的にエッチングを行うため、マスク数の増加はなく、トータルとして少ないマスク数および工程数で上面出射型の発光装置を作製することができる。
【0157】
また、図7(A)と異なる構造を図7(B)に示す。図7(B)の構造は、絶縁層801cを層間絶縁膜として用い、第1の電極とドレイン電極(またはソース電極)とを異なる層に設けることで、マスク数は増加する一方、発光領域の面積を増大させることができる構造である。
【0158】
図7(B)において、800は基板、801a、801b、801cは絶縁層、802はTFT(pチャネル型TFT)、803はチャネル形成領域、804はドレイン領域(またはソース領域)、805はゲート電極、806はト゛レイン電極(またはソース電極)、807は配線、808は第1の電極、809は絶縁物、810はEL層、811は第2の電極、812は透明保護層、813は第2のシール剤、814は対向である。
【0159】
また、第1の電極808として透明導電膜を用いれば両面発光型の発光装置を作製することができる。
【0160】
また、本実施例は実施の形態1、2、実施例1のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0161】
[実施例3]
本発明を実施することによって有機化合物を含む層を有するモジュール(アクティブマトリクス型ELモジュール、パッシブマトリクス型ELモジュール)を組み込んだ全ての電子機器が完成される。
【0162】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図16、図17に示す。
【0163】
図16(A)はパーソナルコンピュータであり、本体1601、画像入力部1602、表示部1603、キーボード1604等を含む。
【0164】
有機化合物を含む層を有するモジュールとして両面から発光を得られる構成になっているモジュールを利用すると、表示部のちょうど裏側にも画像を形成できるようになる。たとえば図16(A)であればパーソナルコンピュータの表示部1603とキーボード1604を折り畳んで閉じた状態でも、裏面表示部1625でパーソナルコンピュータの動作状態などを表示できるので、わざわざ表示部1603をみなくても簡単な確認であれば可能である。
【0165】
図16(B)はビデオカメラであり、本体1605、表示部1606、音声入力部1607、操作スイッチ1608、バッテリー1609、受像部1610等を含む。
【0166】
図16(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体1611、カメラ部1612、受像部1613、操作スイッチ1614、表示部1615等を含む。
【0167】
図16(D)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体1616、表示部1617、スピーカ部1618、記録媒体1619、操作スイッチ1620等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Digtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【0168】
図16(E)はデジタルカメラであり、本体1621、表示部1622、接眼部1623、操作スイッチ1624、受像部(図示しない)等を含む。
【0169】
図17(A)は携帯電話であり、本体1701、音声出力部1702、音声入力部1703、表示部1704、操作スイッチ1705、アンテナ1706、画像入力部(CCD、イメージセンサ等)1707等を含む。
【0170】
図17(B)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体1708、表示部1709、1710、記憶媒体1711、操作スイッチ1712、アンテナ1713等を含む。
【0171】
図17(C)はディスプレイであり、本体1714、支持台1715、表示部1716等を含む。
【0172】
ちなみに図11(C)に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば5〜20インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が1mのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。
【0173】
さらに、この両面表示について図示はしていないが、有機化合物を含む層を有するモジュールとして両面から発光を得られる構成になっているモジュールを利用すると、本実施例に示す他の電子機器すべてに適用できる。
【0174】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態1、2、実施例1、2のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【0175】
【発明の効果】
本発明により、一対の基板を貼り合せる際、シールつぶれが均一になり、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1を示す図。
【図2】シールの断面を示す図。
【図3】実施の形態1を示す図。
【図4】実施の形態2を示す図。
【図5】アクティブマトリクス型発光装置の構成を示す図。(実施例1)
【図6】実施例1を示す図。
【図7】実施例2を示す図。
【図8】シール剤の幅の時間変化を示す図。(実施の形態1)
【図9】接着強度と保存試験時間の関係を示す図。(実施の形態1)
【図10】接着強度測定方法を示す図。(実施の形態1)
【図11】シールディスペンサを示す図。(実施の形態1)
【図12】小型基板張り合わせのためのプレートを示す図。(実施の形態1)
【図13】貼り合わせプレス時のシール剤の状態を示す図。(実施の形態1)
【図14】高温高湿保存後の試料の状態を示す図。(実施の形態1)
【図15】貼り合わせ機構の概念図(実施の形態1)
【図16】電子機器の一例を示す図。(実施例3)
【図17】電子機器の一例を示す図。(実施例3)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a circuit including a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) and a manufacturing method thereof. For example, the present invention relates to an electronic device in which an electro-optical device represented by a liquid crystal display panel or a light-emitting display device having a light-emitting layer containing an organic compound is mounted as a component.
[0002]
Note that, in the present invention, a semiconductor device generally refers to a device that can function by utilizing semiconductor characteristics, and an electro-optical device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.
[0003]
[Prior art]
In recent years, research on a light emitting device having an EL element as a self-luminous element has been actively conducted, and in particular, a light emitting device using an organic material as an EL material has attracted attention. This light emitting device is also called an EL display.
[0004]
Note that the EL element includes a layer containing an organic compound from which luminescence (Electro Luminescence) generated by applying an electric field is obtained (hereinafter, referred to as an EL layer), an anode, and a cathode. Luminescence of an organic compound includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state and light emission (phosphorescence) when returning to a ground state from a triplet excited state. The light-emitting device manufactured by the film formation method can be applied to the case where either light emission is used.
[0005]
Unlike a liquid crystal display device, a light emitting device is of a self-luminous type and has a feature that there is no problem of a viewing angle. That is, as a display used outdoors, it is more suitable than a liquid crystal display, and its use in various forms has been proposed.
[0006]
An EL element has a structure in which an EL layer is sandwiched between a pair of electrodes. The EL layer usually has a stacked structure. A typical example is a laminated structure of “hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer” proposed by Tang et al. Of Kodak Eastman Company. This structure has a very high luminous efficiency, and most light-emitting devices currently under research and development adopt this structure.
[0007]
In addition, a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer, or a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer / an electron injection layer are stacked in this order on the anode. The structure is also good. The light emitting layer may be doped with a fluorescent dye or the like. These layers may be formed using a low molecular material or a high molecular material.
[0008]
In this specification, all layers provided between the cathode and the anode are collectively called an EL layer. Therefore, the above-described hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, and electron injection layer are all included in the EL layer.
[0009]
In this specification, a light-emitting element formed of a cathode, an EL layer, and an anode is referred to as an EL element, and includes an EL layer between two types of stripe-shaped electrodes provided to be orthogonal to each other. There are two types: a formation method (simple matrix method), and a method of forming an EL layer between a pixel electrode connected to a TFT and arranged in a matrix and an opposing electrode (active matrix method). However, when the pixel density increases, it is considered that an active matrix type in which a switch is provided for each pixel (or one dot) is advantageous because it can be driven at a low voltage.
[0010]
The EL material forming the EL layer is extremely susceptible to deterioration, and is easily oxidized or absorbed by the presence of oxygen or water to deteriorate.
[0011]
Therefore, in order to prevent oxygen and moisture from reaching the light emitting element part, the light emitting element part is covered with a can called a sealing can, which is made by pressing a thin stainless steel plate, or a glass substrate with a concave part made in advance. And then sealing, dry air is sealed inside, and a desiccant is attached. In addition, this glass substrate is hereinafter referred to as facing unless otherwise specified.
[0012]
When the sealing can or the opposing member is attached to the light emitting element, an adhesive is usually used. Hereinafter, this adhesive is referred to as a sealant. The sealant cures in a short time in a temperature range from room temperature to about 100 ° C. or less in consideration of the thermal effect on the EL layer during the sealing process and the process time. Use a material with extremely low transmission. In addition, a one-pack type sealant is used in consideration of simplicity of operation. The sealant has a viscosity of about 1 to 1000 Pa · s at room temperature in an uncured state, and has fluidity.
[0013]
The sealant forms a predetermined pattern on the substrate using a coating device called a dispenser or a printing machine.
[0014]
The seal pattern is applied so as to have a positional relationship surrounding the light emitting region. Since the light emitting region is generally rectangular, the seal pattern also has a rectangular shape surrounding it. When a plurality of light emitting regions are formed on the substrate, a plurality of seal patterns are arranged according to the light emitting regions.
[0015]
After forming the seal pattern on one of the sealing cans or the substrate, the other substrate is overlaid, and the sealant is cured while applying pressure so as to sandwich it from both sides. After the curing, the process proceeds to a scribe process in which the substrate is cut into a predetermined shape.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
If the number of seal patterns to be applied is large, or if the waiting time before bonding in the sealing step becomes long, the applied uncured seal patterns begin to be distorted.
[0017]
FIG. 2 schematically shows a cross section of this seal. (A) is a state immediately after the application, and (B) is a state left for about one hour after the application. 201 and 202 are cross sections of the sealant, and 203 and 204 are facing each other. Immediately after application, the cross-sectional shape is as shown in (A), but as time passes, it is deformed as shown in (B) due to the influence of gravity and the surface tension of the substrate. Furthermore, since the degree of this deformation varies depending on the location, if the lamination is performed in this state, the degree of adhesion between the bonded substrate and the seal will be uneven within the panel surface, and depending on the location, the moisture in the air will be higher. It was easy to penetrate, and a defect such as a dark spot, which caused display defects, was likely to occur.
[0018]
Who is more unavoidable than handling fluid materials, but increasing the viscosity of the seal can reduce that. However, increasing the viscosity caused another problem.
[0019]
When the opposing substrate is bonded to the substrate, if the viscosity of the seal increases, the seal is less likely to be broken. Therefore, when a considerable pressure was applied, the substrate could be damaged by the pressure, and it was not a matter of simply increasing the pressure.
[0020]
Also, like a substrate on which a TFT is formed, a pattern such as a bus line that is a wiring for supplying image signals is formed, and a step corresponding to the thickness of the component is formed in the substrate surface. In such a case, if the viscosity of the sealant is higher in that part than in a flat part, the sealant may be less likely to flow around. As a result, a gap is formed between the sealant and the substrate or a structure on the substrate, and sealing is not performed well. Also, the adhesive strength was uneven inside the seal.
[0021]
An object of the present invention is to solve these problems and to provide a light-emitting device having a structure for preventing oxygen or moisture from reaching a light-emitting element and a method for manufacturing the light-emitting device.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a first electrode, an organic compound layer in contact with the first electrode, and a second electrode in contact with the organic compound layer are provided between a pair of substrates at least one of which is translucent. A method for manufacturing a light-emitting device including a pixel portion having a plurality of light-emitting elements, wherein a sealant is arranged between a pair of substrates so as to surround an outer periphery of the pixel portion, and when the sealant is uncured, Due to the pressure on the substrate, when there is a shear stress generated between the substrate and the sealant, the viscosity of the sealant is reduced, and the material returns to its original state after removing the shear stress, and The sealant must have a spacing material to keep the distance between the pair of substrates constant
It is a light emitting device characterized by the above.
[0023]
Further, the light emitting device is characterized in that the sealant is a photocurable resin.
[0024]
Further, the light emitting device is characterized in that the sealing agent is a resin that uses both light curing and heat curing.
[0025]
Further, the light emitting device is characterized in that the sealing agent is an epoxy resin.
[0026]
Further, in the light emitting device, the sealant has a viscosity ratio of 3 or more when the shear stress is applied to the stationary state.
[0027]
Further, the light emitting device is characterized in that the gap holding agent is made of an inorganic material.
[0028]
Further, the light emitting device is characterized in that the gap holding agent contains SiO2.
[0029]
In addition, a light-emitting device includes a first electrode, an organic compound layer in contact with the first electrode, and a second electrode in contact with the organic compound layer, between a pair of substrates at least one of which is light-transmitting. A method for manufacturing a light-emitting device including a pixel portion having a plurality of elements, wherein a sealant is disposed between a pair of substrates so as to surround an outer periphery of the pixel portion, and the pair of substrates is overlapped with each other. A pressure is applied in a direction perpendicular to the substrate surface, and when the sealant is uncured, the viscosity of the sealant decreases when there is a shear stress generated between the substrate and the sealant caused by the pressure on the substrate. A method of manufacturing a light-emitting device, characterized in that the sealant is made of a material whose viscosity returns to its original state after removing the shear stress, and that the sealant has a spacing material for keeping the spacing between the pair of substrates constant. is there.
[0030]
Further, in the method for manufacturing a light emitting device, the sealant is a photocurable resin.
[0031]
Further, in the method for manufacturing a light-emitting device, the sealant is a resin that uses both light curing and heat curing.
[0032]
Further, in the method for manufacturing a light emitting device, the sealant is an epoxy resin.
[0033]
Further, there is provided a method for manufacturing a light-emitting device, characterized in that the sealing agent has a viscosity ratio of 3 or more when the applied stress is applied to the stationary state.
[0034]
The invention described in this specification focuses on the relationship between the pressure applied to the sealant during the bonding of the substrates and the shear stress applied to the sealant by the pressure.
[0035]
The property that the viscosity of the material itself changes due to the shear stress on the material is generally called thixotropy or simply thixotropy. Thixotropic properties are also called thixotropic. In the case of a dispersion system such as a paste, when the viscosity of a material is measured with a rotational viscometer, the viscosity decreases according to the number of rotations. Incidentally, it is constant for a Newtonian fluid such as water.
[0036]
Assuming that the viscosity is measured by a rotary viscometer, the ratio of the viscosities at a predetermined rotation speed a and b at this time is defined as a thixotropic index TI here. Take the ratio so that the TI value is 1 or more.
[0037]
FIG. 13 is a conceptual diagram showing the state of the substrate and the sealant at the time of bonding. In the drawing, the forces acting on individual places are indicated by arrows. Although the direction of the force is represented by the direction of the arrow, the length of the arrow does not necessarily represent the magnitude of the force.
[0038]
In FIG. 13, reference numeral 1301 denotes the substrate, 1302 faces, 1303 denotes the sealant, and 1304 denotes the direction of the shear stress acting between the substrate and the sealant. Reference numeral 1305 denotes a direction in which the seal spreads in the bonding step. When a material having such a property is used, the shear stress 1304 to the sealant based on the pressing pressure 1306 for bonding is the largest when the sealant is being spread and the sealant is being spread by the press. The instantaneous spreading speed (deformation speed) of the material also becomes maximum at that time, and at this time, the viscosity of the material is reduced at once. Therefore, the material spreads smoothly at the portion closest to the step structure, and the seal goes well around the step portion.
[0039]
By forming the seal pattern of the sealant in a simple shape, not only the dispenser device but also another seal pattern forming method, for example, a printing method can be used. In particular, dispensers are widely used at present because they can form multi-product patterns without using a special large-scale fixed pattern mask.
[0040]
A dispenser is a device that can draw a pattern of a sealant on a substrate as if drawing a line with a pen.The uncured sealant is filled into a syringe-shaped container called a syringe, which is shaped like a syringe. A seal pattern is formed on the substrate while applying pressure with compressed air or the like from the nozzle and gradually flowing out the seal from a nozzle provided on the other side.
[0041]
Further, since the light emitting element is sealed with the sealant and the substrate, it can effectively block moisture and oxygen. Note that the bonding of the pair of substrates is preferably performed in a reduced pressure or nitrogen atmosphere.
[0042]
At this time, the smaller the distance between the substrates, the more difficult it is for water to enter. However, since it is difficult to keep the distance between the substrates constant only by bonding the substrates, a spacer made of a hard material is mixed into the adhesive as a material for maintaining the gap. As the material, an inorganic material, for example, a material mainly composed of SiO2 is used. The spacer has a spherical or cylindrical shape. Since a high-thixotropic material reduces the viscosity of the sealant when pressure is applied in the substrate bonding process, it is very effective to incorporate a spacer in order to prevent the material from being accidentally crushed.
[0043]
In the structure relating to each of the above manufacturing methods, the step of curing the sealant is a step of irradiating ultraviolet rays or a step of heating.
[0044]
As the material of the sealant, a material which has low permeability to oxygen and moisture and which is cured by heating and which is cured at 100 ° C. or less is preferable. This is because the glass transition point of the EL layer is in the range of 100 ° C. to 150 ° C. for many materials, and when a temperature exceeding the glass transition point is applied, the composition of the EL layer changes.
[0045]
Note that the light-emitting element (EL element) includes a layer containing an organic compound that can obtain luminescence (Electro Luminescence) generated by application of an electric field (hereinafter, referred to as an EL layer), an anode, and a cathode. Luminescence in an organic compound includes light emission when returning from a singlet excited state to a ground state (fluorescence) and light emission when returning from a triplet excited state to a ground state (phosphorescence), which are produced by the present invention. The light emitting device can be applied to the case where either light emission is used.
[0046]
A light-emitting element (EL element) including an EL layer has a structure in which an EL layer is sandwiched between a pair of electrodes. The EL layer usually has a stacked structure. A typical example is a laminated structure of “hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer” proposed by Tang et al. Of Kodak Eastman Company. This structure has a very high luminous efficiency, and most light emitting devices currently under research and development adopt this structure.
[0047]
In addition, a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer, or a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer / an electron injection layer are stacked in this order on the anode. The structure is also good. The light emitting layer may be doped with a fluorescent dye or the like. Further, these layers may be formed entirely using a low molecular material, or may be formed entirely using a high molecular material. Further, a layer containing an inorganic material may be used. In this specification, all layers provided between the cathode and the anode are collectively called an EL layer. Therefore, the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer are all included in the EL layer.
[0048]
In the present invention, as the second electrode (cathode or anode), a thin metal film through which light is transmitted, typically a film containing aluminum as a main component, is used, but the metal thin film is easily oxidized. However, the electric resistance value becomes high. Further, there is a possibility that the second electrode reacts with a component contained in the light transmitting layer described later. Therefore, the second electrode (cathode or anode) formed on the layer containing the organic compound is formed by a transparent protective layer, for example, CaF 2 Two , MgF Two Or BaF Two It may be blocked by covering with. Also, CaF Two , MgF Two , BaF Two Can be formed by an evaporation method, and by continuously forming a cathode and a transparent protective layer by an evaporation method, contamination of impurities and exposure of the electrode surface to the atmosphere can be prevented. Also, CaF Two , MgF Two , BaF Two Is a material that is more stable than LiF, and hardly diffuses into the TFT and exerts an adverse effect.
[0049]
Further, the protective layer may be formed by a sputtering method. In this case, sputtering may be performed using a target made of silicon, a target made of silicon oxide, or a target made of silicon nitride. For example, a silicon nitride film can be formed by using a target made of silicon and performing sputtering by setting the atmosphere in the sputtering chamber 131 to a nitrogen atmosphere or an atmosphere containing nitrogen and argon.
[0050]
In addition, a metal having no oxygen atoms (a material having a large work function) such as a titanium nitride film is used as the first electrode, and a metal having no oxygen atoms (a material having a small work function) is used as the second electrode. , For example, using an aluminum thin film, Two , MgF Two , BaF Two , The region between the first electrode and the second electrode can be maintained in an oxygen-free state near zero.
[0051]
Further, a light transmitting layer is provided between the substrate and the substrate on which the layer containing an organic compound is formed. The light transmitting layer is preferably made of a gaseous material, a liquid material, a solid material, or the like, and has a high transmittance of light emitted from the light emitting element, and preferably has a transmittance as uniform as possible in a wavelength range to be used. Further, the light transmitting layer has a positional relationship close to that of a layer containing an organic compound, which is easily affected by oxygen and moisture, and thus it is desirable that the light transmitting layer be as inert as possible. For example, if the bonding step facing the layer containing the organic compound is performed in an inert gas atmosphere, for example, a high-purity nitrogen atmosphere, the light-transmitting layer is directly filled with the high-purity nitrogen gas. In addition, a liquid of a colorless and transparent fluorine compound or a cured product of an organic substance such as an epoxy resin may be disposed.
[0052]
Note that in the light emitting device of the present invention, a driving method for screen display is not particularly limited, and for example, a dot sequential driving method, a line sequential driving method, a plane sequential driving method, or the like may be used. Typically, a line-sequential driving method is used, and a time-division grayscale driving method or an area grayscale driving method may be used as appropriate. Further, the video signal input to the source line of the light emitting device may be an analog signal or a digital signal, and a drive circuit or the like may be appropriately designed in accordance with the video signal.
[0053]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
[0054]
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a top view of an active matrix light-emitting device embodying the present invention.
[0055]
In FIG. 1A, reference numeral 101 denotes a substrate, 102 denotes an opposite side, 103 denotes a pixel portion, 104 denotes a driving circuit portion, 105 denotes a terminal portion, and 106 denotes a sealant.
[0056]
Although the material of the substrate 101 is not particularly limited, it is preferable that the substrate 101 has the same coefficient of thermal expansion in order to be bonded to the facing member 102. In the case of a bottom emission type, a light-transmitting substrate such as a glass substrate, a quartz substrate, or a plastic substrate is used. In the case of a top emission type, a semiconductor substrate or a metal substrate can also be used. The substrate 101 is provided with a pixel portion 103 having a plurality of light-emitting elements, a driver circuit portion 104, and a terminal portion 105.
[0057]
Next, a part of a cross-sectional structure in the pixel portion of the present invention is shown in FIG.
[0058]
In FIG. 3A, 300 is a substrate, 301a and 301b are insulating layers, 302 is a TFT, 308 is a first electrode, 309 is an insulator, 310 is an EL layer, 311 is a second electrode, and 312 is transparent protection. The layers 313 are light transmitting layers, and 314 is facing.
[0059]
A TFT 302 (p-channel TFT) provided on the substrate 300 is an element for controlling a current flowing through the EL layer 310 that emits light, and 304 is a drain region (or a source region). Reference numeral 306 denotes a drain electrode (or source electrode) for connecting the first electrode to the drain region (or source region). In addition, a wiring 307 such as a power supply line or a source wiring is formed at the same time as the drain electrode 306. Here, an example is shown in which the first electrode and the drain electrode are formed separately, but they may be the same. An insulating layer 301a serving as a base insulating film (here, the lower layer is a nitride insulating film and the upper layer is an oxide insulating film) is formed over the substrate 300, and a gate insulating film is provided between the gate electrode 305 and the active layer. Is provided. Reference numeral 301b denotes an interlayer insulating film made of an organic material or an inorganic material. Although not shown here, one pixel is provided with one or more TFTs (n-channel TFTs or p-channel TFTs). Further, here, a TFT having one channel formation region 303 is shown; however, there is no particular limitation, and a TFT having a plurality of channels may be used.
[0060]
Reference numeral 308 denotes a first electrode, that is, an anode (or a cathode) of the OLED. The material of the first electrode 308 is Ti, TiN, TiSi X N Y , Ni, W, WSi X , WN X , WSi X N Y , NbN, Mo, Cr, Pt, Zn, Sn, In, or Mo, or a film mainly composed of an alloy material or a compound material containing the aforementioned element as a main component, or a laminated film of them. The thickness may be in the range of 100 nm to 800 nm. Here, a titanium nitride film is used for the first electrode 308. In the case where a titanium nitride film is used as the first electrode 308, it is preferable to increase the work function by performing ultraviolet irradiation or plasma treatment using chlorine gas on the surface.
[0061]
Further, an insulator 309 (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, or the like) which covers an end portion (and the wiring 307) of the first electrode 308 is provided. As the insulator 309, an inorganic material (silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like), a photosensitive or non-photosensitive organic material (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene), or a mixture thereof is used. Although lamination or the like can be used, a photosensitive organic resin covered with a silicon nitride film is used here. For example, when a positive photosensitive acrylic is used as the material of the organic resin, it is preferable that only the upper end of the insulator has a curved surface having a radius of curvature. Further, as the insulator, either a negative type which becomes insoluble in an etchant by photosensitive light or a positive type which becomes soluble in an etchant by light can be used.
[0062]
The layer 310 containing an organic compound is formed by an evaporation method or an application method. Note that in order to improve reliability, degassing is preferably performed by performing vacuum heating before forming the layer 310 containing an organic compound. For example, when using a vapor deposition method, the degree of vacuum is 5 × 10 -3 Torr (0.665 Pa) or less, preferably 10 -Four -10 -6 Vapor deposition is performed in a film formation chamber evacuated to Pa. At the time of vapor deposition, the organic compound is vaporized in advance by resistance heating, and scatters in the direction of the substrate by opening a shutter at the time of vapor deposition. The vaporized organic compound is scattered upward and is deposited on the substrate through an opening provided in the metal mask.
[0063]
For example, Alq Three , Alq partially doped with Nile Red which is a red light-emitting dye Three , Alq Three , P-EtTAZ, and TPD (aromatic diamine) are sequentially laminated by a vapor deposition method to obtain white.
[0064]
In the case where a layer containing an organic compound is formed by a coating method using spin coating, it is preferable to perform baking by vacuum heating after coating. For example, a poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) acting as a hole injection layer is applied to the entire surface, baked, and then the luminescent center dye (1, 1) acting as a light emitting layer 1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (TPB), 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylamino-styryl) -4H-pyran (DCM1), Nile red, coumarin 6 Etc.) A doped polyvinyl carbazole (PVK) solution may be applied to the entire surface and fired. PEDOT / PSS uses water as a solvent and does not dissolve in organic solvents. Therefore, when PVK is applied from above, there is no need to worry about re-dissolving. Since PEDOT / PSS and PVK have different solvents, it is preferable not to use the same film forming chamber. Alternatively, the layer 310 containing an organic compound can be a single layer, and a 1,3,4-oxadiazole derivative (PBD) having an electron transporting property may be dispersed in polyvinyl carbazole (PVK) having a hole transporting property. . Further, white light emission can be obtained by dispersing 30 wt% of PBD as an electron transporting agent and dispersing an appropriate amount of four kinds of dyes (TPB, coumarin 6, DCM1, and Nile Red).
[0065]
Reference numeral 311 denotes a second electrode made of a conductive film, that is, a cathode (or an anode) of the OLED. The material of the second electrode 311 is MgAg, MgIn, AlLi, CaF Two , CaN, or an alloy, or a light-transmitting film formed by co-evaporation of aluminum and an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table. Here, since it is a top emission type in which light is emitted through the second electrode, an aluminum film with a thickness of 1 nm to 10 nm or an aluminum film containing a small amount of Li is used. When an Al film is used as the second electrode 311, a material in contact with the layer 310 containing an organic compound can be formed using a material other than an oxide, so that reliability of the light-emitting device can be improved. Before forming an aluminum film of 1 nm to 10 nm, CaF is used as a cathode buffer layer. Two , MgF Two Or BaF Two A light-transmitting layer (1 nm to 5 nm in thickness) made of
[0066]
In order to reduce the resistance of the cathode, an auxiliary electrode may be provided over the second electrode 311 in a region which is not a light-emitting region. The cathode may be formed selectively by using a resistance heating method by evaporation and by using an evaporation mask.
[0067]
Reference numeral 312 denotes a transparent protective layer, which protects the second electrode 311 made of a metal thin film. Since the second electrode 311 is an extremely thin metal film, oxidation or the like is easily generated by contact with oxygen. If the light transmitting layer 313 is an inert substance, for example, high-purity nitrogen gas, the transparent protective layer may not always be necessary, but if other materials are used, the transparent protective layer may be formed of a substance contained in the light transmitting layer. It is effective to provide such a transparent protective layer because there is a risk of deterioration due to reaction.
[0068]
The second electrode 311 made of such a metal thin film is formed on a transparent protective layer 312, for example, CaF Two , MgF Two Or BaF Two By covering with oxygen and moisture can be more effectively blocked. Also, CaF Two , MgF Two , BaF Two Can be formed by an evaporation method, and by continuously forming a cathode and a transparent protective layer by an evaporation method, contamination of impurities and exposure of the electrode surface to the atmosphere can be prevented. In addition, by using an evaporation method, the transparent protective layer 312 can be formed under conditions that hardly damage the layer containing an organic compound. In addition, CaF is formed above and below the second electrode 311. Two , MgF Two Or BaF Two The second electrode 311 may be further protected by providing a light-transmitting layer made of and sandwiching the layer.
[0069]
Further, the transparent protective layer may be formed not only by a vapor deposition method but also by a sputtering method. In this case, a target made of silicon or a target made of silicon oxide may be used. For example, a silicon nitride film can be formed by using a target made of silicon and setting a sputtering atmosphere to a nitrogen atmosphere or an atmosphere containing nitrogen and argon.
[0070]
In addition, a metal having no oxygen atoms (a material having a large work function) such as a titanium nitride film is used as the first electrode, and a metal having no oxygen atoms (a material having a small work function) is used as the second electrode. , For example, using an aluminum thin film, Two , MgF Two , BaF Two Alternatively, by covering with SiN, the region between the first electrode and the second electrode can be maintained in an oxygen-free state as close to zero as possible.
[0071]
FIG. 3B shows a simplified stack structure in the light emitting region. Light emission is emitted in the direction of the arrow shown in FIG.
[0072]
In the case where a first electrode 318 made of a transparent conductive film is used as shown in FIG. 3C instead of the first electrode 308 made of a metal layer, light is emitted to both the upper surface and the lower surface. Can be. As a transparent conductive film, ITO (indium tin oxide alloy), indium zinc oxide alloy (In Two O Three -ZnO), zinc oxide (ZnO), or the like may be used.
[0073]
Next, the sealant will be described. Epoxy resin, acrylic resin, vinyl ether resin, etc. can be used as the sealant, but it is desirable to use one with low permeability to oxygen, moisture, etc. Although there is a two-part type used, both types can be used, but in consideration of workability, a UV-curable adhesive that can complete the curing reaction in at least several minutes using UV is used as the curing means. As the UV, a halogen lamp, a mercury lamp or a high-pressure mercury lamp is used to extract the UV light, and the light is guided to the panel by an optical system such as a mirror and irradiated to the sealant. The output wavelength of a halogen lamp is relatively broad, whereas a mercury lamp can obtain a strong output at a specific wavelength such as 313 nm or 365 nm. This is appropriately selected depending on the type of the reaction initiator contained in the sealant.
[0074]
It is desirable that the sealant has a large difference between the viscosity in the static state and the viscosity when shear stress is applied to the material, that is, a material having a large thixotropic property, especially if the ratio between the low viscosity state and the high viscosity state is 3 or more. It is easy to obtain a low-viscosity state due to shear stress at the time of pressing while reducing drooling. However, in the low viscosity state, the viscosity is desirably 200 Pa · s or less.
[0075]
In addition, as the sealing agent, a material containing at least one of the following materials can be used as long as it has low permeability to oxygen and moisture and satisfies the above-mentioned characteristics. Further, these plural materials may be mixed. If the material is epoxy resin, bisphenol A type liquid resin, bisphenol A type solid resin, bromide epoxy resin, bisphenol F type resin, bisphenol AD type resin, phenol type resin, cresol type resin, novolak type resin, cyclic An aliphatic epoxy resin, an epibis epoxy resin, a glycidyl ester resin, a glycidylamine resin, a heterocyclic epoxy resin, and a modified epoxy resin.
[0076]
In addition, at least one of the following materials can be used as a polymerization initiator for the sealant. The materials include aromatic diazonium salts, aromatic sulfonium salts, aromatic iodonium salts, improved sulfonium salts, and Bronsted acid. Aromatic compound salt of aluminum, aluminum complex / photodecomposable silicon compound.
[0077]
In addition, the following may be included as curing agents, the materials being aliphatic diamines, aliphatic polyamines, fatty acid polyamines including aromatics, alicyclic and cyclic amines, aromatic primary amines, aromatic tertiary amines, diamines , Modified polyamines and polyaminoamides.
[0078]
Further, at least one of the following materials may be included as long as the material has low oxygen and moisture permeability and satisfies the above-mentioned characteristics. The material is an acrylic resin, ester acrylate, ether acrylate, ester urethane acrylate, ether urethane acrylate, butadiene urethane acrylate, special urethane acrylate, epoxy acrylate, amino resin acrylate, acrylic resin acrylate, and further, as a vinyl ether resin, These are aliphatic vinyl ethers, aromatic vinyl ethers, and urethane vinyl ethers.
[0079]
A holding agent for maintaining a distance between the pair of substrates is added to the sealant. The spacing agent is also called a spacer or a filler. However, the term “filler” may be confused with an inorganic agent mixed to suppress the permeability of moisture, and thus is referred to as a spacer in this specification. A hard inorganic material such as SiO2 can be used as the material of the spacer. Further, the shape of the holding agent may be a column shape or a spherical shape having a diameter of about 2 to 20 μm. The spacer is added in an amount of about 1% by weight to the sealant.
[0080]
The sealant is applied by a dispenser device. FIG. 11 shows a syringe portion 1101 of the dispenser device and a state where a sealant 1102 is being applied from the syringe portion 1101. The syringe portion 1101 is filled with a sealant 1102. A nitrogen gas is pressurized from above the syringe, and the stage 1105 on which the opposing 1104 is mounted is moved vertically and horizontally while flowing from a syringe nozzle 1103 to a predetermined sealant pattern. To form When applying the sealant 1102, the interval between the nozzle 1103 and the opposing 1104 is generally set to 100 μm or less. In addition, the nozzle inner diameter and the stage moving speed are adjusted so that the width of the sealant becomes about 0.5 mm to 1 mm immediately after the application.
[0081]
Note that the sealant is applied to the opposite side unless there is any particular problem. This is because the substrate on which the layer containing the organic compound is to be formed has its film-forming surface facing down (face down) in the vapor deposition apparatus and the process proceeds. This is because if the seal is applied to the side, the process can be shifted to the bonding process with the face up.
[0082]
In addition, since the seal pattern described in the present embodiment has a simple shape, the sealant 32 can be formed by a printing method.
[0083]
Next, the substrate on which the layer containing the organic compound is formed is bonded to the opposite side coated with the sealant. FIG. 15 shows an apparatus having a mechanism for performing bonding. This portion is referred to as a sealing chamber 1507. Usually, a mechanism for transporting the substrate is provided so that the process can be continuously performed from an apparatus having a mechanism for forming a layer containing an organic compound. The devices are connected to each other.
[0084]
The bonding step is performed in an inert atmosphere, for example, a nitrogen gas atmosphere. After the substrate is transported to the sealing chamber 1507, the substrates 1503 and 1502 are arranged with the substrate 1503 and the facing 1504, and after the alignment operation facing the substrate is performed. Then, the substrate 1503 and the facing 1504 are bonded together by approaching the surface plate. When the substrate 1503 and the facing 1504 are in contact with each other, the substrate 1503 is pressed for a certain period of time to cure the sealant 1506, and the substrate and the facing are integrated into a panel. A UV irradiation mechanism 1505 is provided at a place where the bonding process is performed, and UV irradiation is performed from the opposite side (lower side). The light source of the UV irradiation mechanism uses a metal halide lamp. In addition, at the time of UV irradiation, it is possible to use a light shielding mask (not shown) and selectively apply UV irradiation only to the sealant portion.
[0085]
After the panel thus completed is taken out of the apparatus, it is scribed and processed into a panel shape as necessary.
[0086]
Here, the characteristics of the sealant of the present embodiment will be described. FIG. 8 shows a time change of the uncured sealant width after the sealant is applied to the dispenser device to face each other. It can be seen that the sealant (A) shown in this embodiment has almost no change in the sealant width even when left for 2 hours. On the other hand, in the conventional sealant (B), the width of the seal keeps increasing gradually with time.
[0087]
Further, FIG. 9 shows a change in the adhesive strength when the sealant is stored at a high temperature and a high humidity (temperature: 65 ° C., humidity: 95%). The sealant shown in this embodiment showed almost no change in the adhesive strength even after being stored for a long time of 1000 hours. On the other hand, it was found that the adhesive strength of the conventional sealant decreases as the standing time increases.
[0088]
Here, the method for measuring the adhesive strength of the sealant shown in the present embodiment is shown in FIG. In this method, a sealant 1003 is disposed between two glass substrates 1001 and 1002, and the maximum value of the peeling strength when the substrates are peeled from each other is determined as the adhesive strength. First, a sealant 1003 is dispensed on one substrate so as to have a length of 4 mm and a width of 2 mm, and is bonded to the other substrate. When the sealant is cured by UV irradiation or the like, as shown in (A), the rectangular glass is scribed in a cross-like shape. Next, both ends of one substrate 1002 are fixed to a stage with tape or the like. Next, the tip portion 1005 of the push-pull gauge 1004 is pressed against one end of the other substrate to peel the substrate. At this time, the distance between the push-pull gauge and the substrate is changed at a constant speed. If the push-pull gauge is set so that the maximum strength is stored and displayed, the maximum strength applied when the two substrates are peeled off is obtained. Since the adhesive strength depends on the area of the seal, it is determined as the strength per unit area.
[0089]
FIG. 14 shows a micrograph of the sample stored at high temperature and high humidity. Looking at the state after the destructive test, in the sealant (A) shown in the present embodiment, the seal is distributed evenly as a whole, and there is no place where the seal is missing in any part. There was almost no seal on the substrate depending on the location, and many missing parts were observed.
[0090]
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows an example in which a plurality of pixel portions are formed on one substrate, that is, an example in which a plurality of pixels are formed.
[0091]
Here, an example in which four panels are formed using one substrate is described.
[0092]
First, a sealant 402 is formed at a predetermined position on a facing 401 in an inert gas atmosphere by a dispenser device. (FIG. 4A)
[0093]
Next, the first substrate provided with the pixel portion 34 and the substrate provided with the sealant are attached to each other. (FIG. 4B) Note that it is preferable to perform degassing by performing annealing in a vacuum immediately before attaching the pair of substrates with a sealant. Next, ultraviolet rays are irradiated to cure the sealant 32. Note that heat treatment may be performed in addition to ultraviolet irradiation.
[0094]
Next, a scribe line 35 indicated by a chain line is formed using a scriber device. (FIG. 4C) The scribe line 35 may be formed along the first sealant.
[0095]
Next, the substrate is cut using a breaker device. (FIG. 4D) Thus, four panels can be manufactured from one substrate.
[0096]
This embodiment can be freely combined with Embodiment 1.
[0097]
The present invention having the above configuration will be described in more detail with reference to the following embodiments.
[0098]
【Example】
[Example 1]
In this embodiment, FIG. 5 illustrates an example of a light-emitting device including a light-emitting element in which a layer containing an organic compound is used as a light-emitting layer.
[0099]
Note that FIG. 5A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 5B is a cross-sectional view of FIG. 5A taken along AA ′. 501 shown by a dotted line is a source signal line driving circuit, 502 is a pixel portion, and 503 is a gate signal line driving circuit. Reference numeral 504 denotes an opposing member, 505 denotes a sealant, and 525 denotes a spacer.
[0100]
Note that reference numeral 508 denotes wiring for transmitting signals input to the source signal line driver circuit 501 and the gate signal line driver circuit 503, and a video signal or a clock signal from an FPC (flexible printed circuit) 509 serving as an external input terminal. receive. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only the light-emitting device body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
[0101]
Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. Although a driver circuit and a pixel portion are formed over the substrate 510, a source signal line driver circuit 501 and a pixel portion 502 are shown here as the driver circuits.
[0102]
Note that as the source signal line driver circuit 501, a CMOS circuit in which an n-channel TFT 523 and a p-channel TFT 524 are combined is formed. Further, the TFT forming the driver circuit may be formed by a known CMOS circuit, PMOS circuit, or NMOS circuit. Further, in this embodiment, a driver integrated type in which a drive circuit is formed on a substrate is shown.
[0103]
The pixel portion 502 is formed of a plurality of pixels including a switching TFT 511, a current control TFT 512, and a first electrode (anode) 513 electrically connected to a drain thereof.
[0104]
Here, since the first electrode 513 is in direct contact with the drain of the TFT, the lower layer of the first electrode 513 is a material layer which can make ohmic contact with the drain made of silicon, and has a layer containing an organic compound. It is desirable to form a material layer having a large work function on the surface in contact. For example, with a three-layer structure of a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film, resistance as a wiring is low, good ohmic contact can be obtained, and the electrode can function as an anode. . Further, the first electrode 513 may be a single layer of a titanium nitride film or a stacked layer of three or more layers.
[0105]
In addition, an insulator (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, etc.) 514 is formed at both ends of the first electrode (anode) 513. The insulator 514 may be formed using an organic resin film or an insulating film containing silicon. Here, as the insulator 514, an insulator having a shape illustrated in FIG. 5 is formed using a positive photosensitive acrylic resin film. Alternatively, the insulator 514 may be covered with a protective film formed using an aluminum nitride film, an aluminum nitride oxide film, or a silicon nitride film. This protective film is an insulating film mainly containing silicon nitride or silicon nitride oxide obtained by a sputtering method (DC method or RF method), or a thin film mainly containing carbon. When a silicon target is formed in an atmosphere containing nitrogen and argon, a silicon nitride film can be obtained. Further, a silicon nitride target may be used. Further, the protective film may be formed using a film forming apparatus using remote plasma. In addition, in order to allow light to pass through the protective film, the thickness of the protective film is preferably as small as possible.
[0106]
Further, a layer 515 containing an organic compound is selectively formed over the first electrode (anode) 513 by an evaporation method using an evaporation mask or an inkjet method. Further, a second electrode (cathode) 516 is formed over the layer 515 containing an organic compound. Thus, a light-emitting element 518 including the first electrode (anode) 513, the layer 515 containing an organic compound, and the second electrode (cathode) 516 is formed. Here, since the light-emitting element 518 is an example of emitting white light, a color filter including a colored layer 531 and a BM 532 (an overcoat layer is not illustrated here for simplicity) is provided.
[0107]
Next, a multi-chamber manufacturing apparatus for the purpose of producing the above-described organic light-emitting device will be described. In this manufacturing apparatus, a substrate in which a thin film transistor, an anode (first electrode), an insulator covering the end of the anode, and the like are provided in advance and a process such as film formation is continuously performed is performed. The sealing process is performed by integrating with the opposing counterpart charged separately to complete the panel.
[0108]
FIG. 6 shows gates 600a to 600w, transfer chambers 601, 602, 603, 604, and 605 (a transfer robot for transferring a substrate is installed in each transfer chamber), a charging chamber 611, and a transfer chamber. 612, 613, 614, cassette chambers 620a, 620b, tray mounting stage 621, film forming chamber 622, substrate heating chamber 623, substrate / mask stock chamber 624, pretreatment chamber 625, substrate heating chamber 626 A deposition chamber 627Ha / 627Ra / 627Ga / 627Ga / 627Ga / 627Ea; a pre-deposition chamber 627Hb / 627Rb / 627Gb / 627Bb / 627Eb where a deposition source is installed; a deposition chamber 628/629; a sputtering chamber 630/631; N2 replacement room 632 for opposing glass, glove BOX 633, preparation room 634, substrate / opposition stock room 635, sealing room 63 When a multi-chamber manufacturing apparatus having a take-out chamber 637, a.
[0109]
A method of loading a substrate into the manufacturing apparatus will be described. The cassette containing the substrates is loaded into the cassette chamber 620a or 620b. This manufacturing apparatus utilized an apparatus capable of handling substrates of two different sizes. When the substrate to be handled is a large substrate (300 mm × 360 mm in this embodiment), a large cassette containing large substrates is put into the cassette chamber 620b. When the substrate to be handled is a small substrate (126.6 mm × 126.6 mm in the present embodiment), a small cassette containing the small substrate is put into the cassette chamber 620a, and a plurality of small substrates (4 in this embodiment). The cassette chamber 620b stores a tray cassette (in this embodiment, four stages) in which substrate trays (in this embodiment, 300 mm × 360 mm, which is the same size as a large substrate) to be mounted and transported are stored. To Thus, both the large cassette and the tray cassette can be installed in the cassette chamber 620b. In addition, the orientation of the large substrate and the small substrate at the time of loading is face-up (the surface on which a film is formed in a later step is upward).
[0110]
A method of putting a metal mask into the manufacturing apparatus will be described. A total of 10 metal masks to be used in the pre-processing chamber 625, the vapor deposition chambers 627Ha, 627Ra, 627Ba, 627Ga, and 627Ea, the vapor deposition chambers 628 and 629, and the sputtering chambers 630 and 631 are set in the substrate / mask stock chamber 624. .
[0111]
A method of facing the production apparatus will be described. When the substrate is a large substrate (300 x 360 mm), a large counter of the same size as the substrate is stored in the same large cassette as that used in the cassette chamber 620b, and up to two sets are set in the N2 replacement chamber 632 for the opposing glass. I do. When the board is a small board (126.6 mm x 126.6 mm), multiple small counters of a size slightly smaller than the board (in this example, 122.6 mm x 122.6 mm, which is smaller than the board by 2 mm on the outer circumference) are mounted. The one mounted on an opposing tray (300 × 360 mm in this embodiment) that can be used (four sheets in this embodiment) is stored in the same tray cassette used in the cassette chamber 620b, and It is set in the N2 replacement chamber 632. In both large-sized and small-sized facing, the orientation at the time of loading and subsequent processing is face-up (the surface that comes into contact with the substrate when bonded to the substrate later is the upper side).
[0112]
Hereinafter, a method of processing a substrate will be described in order.
[0113]
The transfer chamber 601 is always at N2 atmosphere and atmospheric pressure, and a transfer robot (having a substrate suction mechanism) installed in the N2 atmosphere goes to pick up the substrate. In the case of a large substrate, the substrate is taken out from the cassette chamber 620b and transported to the preparation chamber 611. In the case of a small substrate, the tray is taken out from the cassette chamber 620b and transported to the tray mounting stage 621. Then, the small substrate is taken out from the cassette chamber 620a, transported to the tray mounting stage 621, and mounted on the tray (in this embodiment, a maximum of four). After that, the tray containing the large or small substrate is carried into the preparation room 611. After this point, the orientation of the substrate is face-down (the surface on which a film is formed in a later step is on the lower side).
[0114]
As described above, in the present manufacturing apparatus, four substrates are processed simultaneously for a small substrate, and thus it can be said that the throughput for the small substrate is extremely high. Hereinafter, unless otherwise specified, only processing for a large substrate will be described, and a large substrate will be simply described as a substrate, but the same applies to processing for a small substrate.
[0115]
Further, since the preparation chamber 611 is connected to the transfer chamber 602 which is always kept in a vacuum, after loading the substrate, the substrate is exhausted and then the substrate is transferred to the transfer chamber 602. After the substrate is unloaded, an inert gas may be introduced into the charging chamber 611 to return to the atmospheric pressure (vent), and the substrate may be prepared for the transport of the substrate flowing from the transfer chamber 601.
[0116]
A magnetically levitated turbo molecular pump, a cryopump, or a dry pump is provided as a vacuum pump for the transfer chamber 601 and other processing chambers capable of vacuum evacuation. -Five ~Ten -6 It is possible to set the pressure to Pa, and it is possible to control the reverse diffusion of impurities from the pump side and the exhaust system. In order to prevent impurities from being introduced into the apparatus, an inert gas such as nitrogen or a rare gas is used as a gas to be introduced. These gases introduced into the apparatus are those that have been highly purified by a gas purifier before being introduced into the apparatus. Therefore, it is necessary to provide a gas purifier so that the gas is introduced into the vapor deposition device after being highly purified. Accordingly, oxygen, water, and other impurities contained in the gas can be removed in advance, so that introduction of these impurities into the device can be prevented.
[0117]
Before the substrate is transferred to the preparation chamber, a hole injection layer made of a polymer material may be formed in the film formation chamber 612 by an inkjet method, a spin coating method, or the like. A poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS), a polyaniline / camphorsulfonic acid aqueous solution (PEDOT / PSS) acting as a hole injection layer (anode buffer layer) on the first electrode (anode) PANI / CSA), PTPDES, Et-PTPDEKE, or PPBA may be applied to the entire surface and fired. In the case of baking, after the film is formed in the film formation chamber 622, the substrate may be transferred to the substrate heating chamber 623, and if necessary, the substrate heating chamber 623 may be evacuated and then heated. When a hole injection layer made of a polymer material is formed by a coating method using spin coating or the like, the flatness is improved, and the coverage and uniformity of the film formed thereon are improved. be able to. In particular, since the thickness of the light emitting layer becomes uniform, uniform light emission can be obtained. In this case, after the hole injection layer is formed by the coating method, it is preferable to perform vacuum heating (100 to 200 ° C.) immediately before forming the film by the vapor deposition method. This can be performed in the substrate heating chamber 623, the pretreatment chamber 625, the substrate heating chamber 626, or the like. For example, after the surface of the first electrode (anode) is washed with a sponge, a poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) is coated on the entire surface with a film thickness of 60 nm and 80 by a spin coating method. Temporary baking at 10 ° C for 10 minutes, main baking at 200 ° C for 1 hour, and vacuum heating (170 ° C, heating 30 minutes, cooling 30 minutes) immediately before vapor deposition, and then emit light by vacuum vapor deposition without exposure to air A layer may be formed. In particular, when irregularities or fine particles are present on the surface of the ITO film, these effects can be reduced by increasing the thickness of PEDOT / PSS.
[0118]
In addition, PEDOT / PSS has poor wettability when applied on an ITO film, so after applying the PEDOT / PSS solution for the first time by spin coating, it is washed once with pure water to improve wettability. Then, it is preferable that the PEDOT / PSS solution is applied again by the spin coating method for the second time, followed by baking to form a film with good uniformity. After the first application, the surface can be modified by once washing with pure water, and the effect of removing fine particles can be obtained.
[0119]
Also, in the case of film formation by spin coating, PEDOT / PSS is applied to the entire surface, so it is necessary to selectively remove PEDOT / PSS from the end face, peripheral edge, terminal area, connection area between cathode and lower wiring of substrate, etc. There is. This removal can be performed by ashing using O2 plasma or the like in a pretreatment chamber 625 using a metal mask. In this embodiment, the pretreatment chamber 625 is provided with two gas inlets whose flow rates can be controlled by a mass flow controller (MFC), so that up to two types of gas inlets selected from Ar, H, F, and O are provided. Dry etching can be performed by exciting gas to generate plasma (Ar + O2 plasma treatment, etc.). At this time, by using a metal mask at the same time, it is possible to hide a region where plasma irradiation is not desired. The alignment between the substrate and the mask may be performed through marker recognition by a CCD camera.
[0120]
By the way, in the light emitting element after completion, a shrink phenomenon that the luminance is deteriorated from the periphery of the pixel in the display pixel may be observed. One of the preventive measures is vacuum heating immediately before the deposition of a film containing an organic compound. This can be performed by a heater (such as a sheath heater) provided in the pretreatment chamber 625 or the substrate heating chamber 626. In order to thoroughly remove moisture and other gases contained in the above substrate, annealing for degassing is performed in a vacuum (5 × 10 -3 torr (0.665Pa) or less, preferably 10 -Four ~Ten -6 Pa). In particular, when an organic resin film is used as a material for an interlayer insulating film or a partition, moisture is easily absorbed depending on the organic resin material, and further degassing may occur. Therefore, before forming a layer containing an organic compound, After heating at 100 ° C. to 250 ° C., preferably 150 ° C. to 200 ° C., for example, for 30 minutes or more, it is effective to perform natural heating for 30 minutes to perform vacuum heating for removing adsorbed moisture.
[0121]
However, since the required heating and cooling times are long, the throughput is significantly reduced when the substrate is continuously flowed. Therefore, the substrate heating chamber 626 has multiple stages. In this embodiment, the substrate heating in the pre-processing chamber 625 (the sheath heater is employed to make the temperature distribution in the substrate surface uniform) is a maximum of one at a time, whereas the substrate heating chamber 626 is a four-stage elevator. Due to the structure, up to four substrates can be heated at the same time, and the processing time is greatly reduced. Further, in this embodiment, since five stages of sheath heaters are provided in the substrate heating chamber 626, that is, one stage more than the number of stages of the substrate, heating is performed from both sides of the substrate in exactly the same manner regardless of the stage in which the substrate is stored. I can do it. The heated substrate may be transferred to the substrate / mask stock chamber 624, where it may be cooled. By this processing, the next substrate can be quickly carried into the empty stage of the substrate heating chamber 626, and as a result, the processing time is reduced.
[0122]
Next, after performing the above-described vacuum heating, the substrate is transferred from the transfer chamber 602 to the deposition chamber 627Ha to perform vacuum deposition to form a hole injection layer or a hole transport layer. Next, the substrate is transferred from the transfer chamber 602 to the transfer chamber 603, which is always kept in vacuum, via the delivery chamber 612, which is always kept in vacuum.
[0123]
Thereafter, the substrate is appropriately transferred to the evaporation chambers 627Ra, 627Ga, 627Ba, and 627Ea connected to the transfer chamber 603, and organic layers such as a red light emitting layer, a green light emitting layer, a blue light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer are removed. It is formed by a vacuum deposition method.
[0124]
By appropriately selecting the EL material used in the evaporation chambers 627Ha, 627Ra, 627Ga, 627Ba, and 627Ea, a light-emitting element that emits a single color (for example, white) or full-color (red, green, and blue) can be obtained. Can be formed.
[0125]
After the layers containing the organic compound are appropriately laminated by the above-described steps, the substrate is transferred from the transfer chamber 603 to the transfer chamber 604 which is constantly kept in vacuum via the delivery chamber 613 which is always kept in vacuum.
[0126]
Next, the substrate is appropriately transferred to the evaporation chamber 628 and the evaporation chamber 629, and an electron injection layer and a cathode are formed. These are composed of inorganic films formed by a vacuum deposition method using resistance heating. For example, an electron injection layer (typically an oxide or fluoride of an alkali metal or an alkaline earth metal, typically LiF) is deposited in a deposition chamber 628, and a cathode (a single metal represented by Al) is sequentially deposited in a deposition chamber 629. Can be formed. In addition, without providing an electron injection layer, a single layer made of an alloy such as AlLi, MgAg, or MgIn or a conductive compound such as MgN or CaN, or Al: Li, Mg: Ag in the evaporation chamber 628 or the evaporation chamber 629. The cathode may be a single layer formed by co-evaporation of two kinds of metals.
[0127]
Further, the cathode can be formed by a sputtering method instead of the vacuum evaporation method. In this case, the substrate may be appropriately transferred to the sputtering chamber 630 and the sputtering chamber 631. For example, instead of forming Al in the evaporation chamber 628 or 629, Al can be formed in the sputtering chamber 630 or the sputtering chamber 631 by a sputtering method. When the cathode is desired to be a transparent electrode, a transparent conductive film typified by ITO (indium oxide: tin oxide alloy) may be formed in the sputtering chamber 630 or the sputtering chamber 631 by a sputtering method.
[0128]
Finally, in the sputtering chamber 630 or the sputtering chamber 631, it is preferable to form a protective film made of a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film. In the case of the above example, sputtering may be performed using a target made of silicon, a target made of silicon oxide, or a target made of silicon nitride. For example, a silicon nitride film can be formed by using a target made of silicon and performing sputtering by setting the atmosphere in the sputtering chamber 631 to a nitrogen atmosphere or an atmosphere containing nitrogen and argon. Through the above steps, a light-emitting element having a stacked structure is formed.
[0129]
Next, the substrate on which the light-emitting elements are formed is transferred from the transfer chamber 604 to the delivery chamber 614 without opening to the atmosphere. Further, the wafer is transferred from the delivery room 614 to the substrate / opposite stock room 635 via the transfer room 605. The substrate / opposite stock room 635 is a room for temporarily storing the substrate and the opposition, and has a multi-stage elevator structure. Each stage is used for both the substrate and the counter. In the present embodiment, the elevator structure has 24 stages. In the case of a large substrate or a large counter, a part of the input substrate and the counter is used. In the case of a small substrate or a small counter, the input substrate (tray) and the counter (tray) are used. ) Can all be stored. Therefore, if there is no empty step in the substrate / opposite stock chamber 635, the substrate may be kept in the delivery chamber 614 until an empty step is formed. Further, a gate or the like for partitioning is not particularly provided between the substrate / opposite stock chamber 635 and the transfer chamber 605, and the substrate / opposite stock chamber 635 is integrated with the transfer chamber 605 as a space.
[0130]
In addition, the transfer chamber 605 needs to be sufficiently evacuated in advance before flowing the lot in order to remove moisture, oxygen, and the like as much as possible in advance. When transferring the substrate to the transfer chamber 605, the delivery chamber 614 needs to be vented. After the substrate is transferred to the transfer chamber 605, the delivery chamber 614 is evacuated again so that the next substrate can be transferred from the transfer chamber 604. That is, the delivery chamber 614 repeats the exhaust / vent every time the substrate passes.
[0131]
Hereinafter, the facing processing method will be described in order. Hereinafter, unless otherwise specified, only the processing for the large counter substrate is described, and the large counter substrate is simply described as counter.
[0132]
After performing at least once (in this embodiment, three times) the process of exhausting and venting the N2 substitution chamber 632 for opposed glass, the opposed glass is transported to the glove BOX 633. By performing the exhaust / vent process at least once, the water concentration and oxygen concentration in the glove BOX are kept as low as possible.
[0133]
In the glove BOX 633, pretreatment (preparation of a desiccant and a sealant) for facing is performed. First, it is preferable to introduce a desiccant, which plays a role of absorbing moisture inside and outside the panel and suppressing deterioration of the panel after bonding the substrates provided with the light-emitting elements. In this embodiment, it is assumed that a counterbore portion is provided in advance and a desiccant is attached to the counterbore portion. Note that the counterbore portion was provided in the peripheral portion of the driving circuit so as to avoid the pixel region. This is because, when the counterbore portion comes directly above the pixel area, the counterbore portion and the desiccant prevent light extraction. The sticking operation is manually performed by a first glove (not shown) installed in the glove BOX. Also, the desiccant may be prepared in the glove BOX 633 from the outside in advance before flowing the lot through the N2 substitution chamber 632 for facing glass. After the drying agent is applied, the substrate is automatically transferred to the seal dispenser.
[0134]
Using a seal dispenser, a sealant to be finally attached to the substrate provided with the light-emitting element is applied to face the substrate. A second glove (not shown) for manually performing various adjustments of the seal dispenser is installed in the seal dispenser unit in advance. In addition, the sealing agent may be prepared in the glove BOX 633 from the outside in advance before flowing the lot through the N2 substitution chamber 632 for facing glass, similarly to the desiccant.
[0135]
Further, the sealing agent 505 bonds the facing 504 and the substrate 510 together. As the sealant 505, an ultraviolet-curable or heat-curable epoxy resin is typically used. Here, as the characteristics at 25 ° C., a highly heat-resistant UV epoxy resin having a viscosity of 46 Pa · s (10 rpm), 151.8 Pa · s (1 rpm), a specific gravity of 1.37, and a thixotropy index of 3.3 is used. The sealant 505 includes a spacer (8.8 μm in diameter).
[0136]
The parameter settings of the seal dispenser when applying the sealant were as follows. The distance between the substrate and the nozzle was 50 μm, the inner diameter of the nozzle was 0.5 mm, the seal width immediately after dispensing was 0.7 mm, and the stage feed speed during drawing was 20 mm / s. As a result, the sealing agent could form a pattern without disconnection in the middle. After the application of the sealant, the facing is automatically transferred to the preparation room 634.
[0137]
After the processing of exhausting and venting the preparation chamber 634 is performed once or more (in this embodiment, twice), the preparation chamber 634 is finally vented once again. Thereafter, the opposing member is transferred from the preparation room 634 through the transfer chamber 605 to the substrate / counter stock room 635. However, when there is no empty stage in the substrate / opposite stock chamber 635, the opposing may be made to stand by in the preparation room 634 until an empty stage is formed.
[0138]
Hereinafter, the process of bonding the substrate temporarily opposed to the substrate temporarily stored in the substrate / opposite stock chamber 635 will be described.
[0139]
The substrate and the counter are transferred from the substrate / counter stock chamber 635 to the sealing chamber 636 via the transfer chamber 605. The dew point temperature of the sealing chamber is kept at -85C. Then, after performing an alignment operation opposing the substrate, the opposing substrate is bonded and pressed. The stage moving speed until the substrate comes into contact with the opposing substrate is 20 mm / s. After the substrate comes into contact with the opposing substrate, the press setting pressure when the two substrates are superposed is 48 kgf, and the holding time of the superposition is 60 sec. is there. Thereafter, the sealant is cured to form an integrated panel facing the substrate. In this embodiment, the sealing agent is a UV curing resin, and a UV irradiation mechanism is installed in the sealing chamber 636. UV irradiation is performed from the opposite side (lower side). A metal halide lamp was used as a light source of the UV irradiation mechanism. The irradiation intensity is 6 J / cm2. The irradiation time is 90 seconds. In addition, at the time of UV irradiation, it is possible to selectively apply UV irradiation only to the sealant using a light shielding mask. In this embodiment, the light-shielding mask is formed by depositing a Cr film on quartz glass, and cannot be transferred by the transfer robot in the transfer chamber. And
[0140]
The panel thus completed is transferred to the extraction chamber 637 via the transfer chamber 605. A large cassette or a tray cassette used in the cassette chamber 620b and the N2 replacement chamber 632 for facing glass can be set in the unloading chamber. Which of the two can be set can be selected by changing the setup of the unloading chamber 637. is there. After all the loaded substrates and the facing process are completed, the panels housed in the cassette may be taken out of the take-out chamber.
[0141]
Note that in the case of bonding of a small substrate and a small opposing surface, the mechanism is slightly complicated, so that the description will be made with reference to FIG. At the time of these sealings, it is necessary to make the substrate tray 1201 on which the small substrate is mounted and the tray 1202 on which the small counter is mounted come into contact with each other (FIG. 12A). The substrate tray 1201 is provided with a clamp 1203 for positioning and fixing a small substrate, and this portion protrudes. Therefore, it becomes an obstacle when bonding with the opposing tray 1202 containing the small opposing 1205. Therefore, a clamp escape portion 1204 for releasing the clamp is provided in the small opposing tray 1202. Therefore, the size of the small facing 1205 is set to be slightly smaller than that of the small substrate 1206 (in this embodiment, the outer circumference is 2 mm). In addition, the suction / press plate 1207 for sucking and pressing the substrate has irregularities in accordance with the structure of the substrate tray 1201, and the projections of the suction / press plate 1207 make the counterbore of the substrate tray 1201 at the time of bonding. Into contact with the back surface of the substrate 1206 (the side opposite to the film formation surface). Further, the light-shielding mask 1208 also has irregularities in conformity with the structure of the opposing tray 1202, and the projections 1209 (Cr-coated surface) of the light-shielding mask 1208 enter the counterbore portion of the opposing tray 1202 during UV irradiation, (Opposite the sealant application surface). After completion of the sealing process, the object to be transported is a completed panel (Fig. B) in which the small panel, the substrate tray, and the opposing tray are integrated. This is transported to the extraction chamber 137 via the transport chamber 105. In this embodiment, two completed panels are stored for each tray cassette in the unloading chamber 137, so that a total of eight completed panels are stored for four tray cassettes. Since the weight of the tray cassette is about 5 kg and the weight of the substrate tray and opposing tray is about 1 kg, storing four completed panels in one tray cassette results in a total weight of about 15 kg, making removal work difficult. Become. By storing two completed panels per tray cassette, the total weight is kept below 10 kg.
[0142]
On the other hand, when bonding a large substrate and a large counter, both the suction / pressing plate and the light shielding mask should be flat. In other words, these need to be changed according to the size of the substrate to be flowed and the size of the facing substrate.
[0143]
Further, after the panel bonding step was completed and the panel was taken out, the panel was held at a temperature of 80 ° C. for 1 hour in order to accelerate the curing reaction of the sealant. By using the present manufacturing apparatus in this manner, a highly reliable light-emitting device can be manufactured.
[0144]
In this embodiment, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), mylar, polyester, acrylic, or the like is used as a material of the sealing substrate 1104 in addition to a glass substrate or a quartz substrate. be able to. After the sealing substrate 1104 is bonded using the first sealing agent 1105 and the second sealing agent 1107, the sealing substrate 1104 can be sealed with a third sealing agent so as to further cover the side surface (exposed surface).
[0145]
This embodiment can be freely combined with any one of Embodiment Modes 1 and 2.
[0146]
[Example 2]
In this embodiment, an example different from the cross-sectional structure shown in Embodiment Mode 2 is shown in FIG.
[0147]
7A, 700 is a substrate, 701a and 701b are insulating layers, 702 is a TFT, 709 is an insulator, 710 is an EL layer, 711 is a second electrode, 712 is a transparent protective layer, and 713 is a light transmitting layer. , 714 are opposing.
[0148]
A TFT 702 (p-channel TFT) provided over the substrate 700 is an element for controlling a current flowing through the EL layer 710 that emits light, and 704 is a drain region (or a source region). Although not shown here, one pixel is provided with one or more TFTs (n-channel TFTs or p-channel TFTs). Further, here, a TFT having one channel formation region 703 is shown; however, there is no particular limitation, and a TFT having a plurality of channels may be used.
[0149]
In the structure illustrated in FIG. 7A, first electrodes 708a to 708c each including a stack of metal layers are formed, and an insulator (referred to as a bank or a partition) 709 covering an end portion of the first electrode is formed. After the formation, etching is performed in a self-aligned manner using the insulator 709 as a mask, a part of the insulator is etched, and a central portion of the first electrode is thinly etched to form a step at an end portion. By this etching, the central portion of the first electrode is made thin and flat, and the end portion of the first electrode covered with the insulator is made thick, that is, a concave shape. Then, a layer 710 containing an organic compound and a second electrode 711 are formed over the first electrode, whereby a light-emitting element is completed.
[0150]
In the structure illustrated in FIG. 7A, light emitted in a horizontal direction is reflected or converged on a slope formed at a step portion of the first electrode, and is extracted in one direction (a direction passing through the second electrode). This is to increase the amount of light emission.
[0151]
Therefore, the slope portion 708b is preferably made of a material mainly containing a metal that reflects light, for example, aluminum, silver, or the like, and the central portion 708a in contact with the layer 710 containing an organic compound is provided with an anode having a large work function. It is preferable to use a material or a cathode material having a small work function. Since a wiring 707 such as a power supply line or a source wiring is formed at the same time, a material having low resistance is preferably selected.
[0152]
In addition, the inclination angle (also referred to as a taper angle) of the inclined surface toward the center of the first electrode is preferably more than 50 °, less than 60 °, and more preferably 54.7 °. The angle of inclination, the material and film thickness of the organic compound layer, or the material and film of the second electrode are appropriately adjusted so that the light reflected on the inclined surface of the first electrode is not dispersed between the layers or becomes stray light. It is necessary to set the thickness.
[0153]
In this embodiment, a stack of a titanium film (60 nm) and a titanium nitride film (100 nm thick) is used as 708a, an aluminum film (350 nm) containing a small amount of Ti is used as 708b, and a titanium film (100 nm) is used as 708c. This 708c protects the 708b and prevents hillock generation and alteration of the aluminum film. Further, a titanium nitride film may be used as 708c to provide a light-shielding property to prevent reflection of the aluminum film. Further, although a titanium film is used as a lower layer of 708a to obtain a good ohmic contact with 704 made of silicon as 708a, other metal films may be used without particular limitation. 708a may be a single layer of a titanium nitride film.
[0154]
In this embodiment, since a titanium nitride film is used as an anode, it is necessary to perform a UV treatment or a plasma treatment. However, when the 708b and 708c are etched, a plasma treatment is simultaneously performed on the surface of the titanium nitride film. And a sufficient work function can be obtained.
[0155]
Ni, W, WSi may be used as an anode material instead of the titanium nitride film. X , WN X , WSi X N Y , NbN, Mo, Cr, Pt, Zn, Sn, In, or Mo, or a film mainly composed of an alloy material or a compound material containing the aforementioned element as a main component, or a laminated film of them. The thickness may be in the range of 100 nm to 800 nm.
[0156]
In the structure illustrated in FIG. 7A, since etching is performed in a self-aligned manner using the insulator 709 as a mask, the number of masks does not increase, and the total number of masks and steps is small, and the top emission light-emitting device is used. Can be produced.
[0157]
FIG. 7B illustrates a structure different from that in FIG. In the structure in FIG. 7B, the number of masks is increased by using the insulating layer 801c as an interlayer insulating film and providing the first electrode and the drain electrode (or the source electrode) in different layers; This is a structure that can increase the area.
[0158]
7B, reference numeral 800 denotes a substrate, 801a, 801b, and 801c denote insulating layers, 802 denotes a TFT (p-channel TFT), 803 denotes a channel formation region, 804 denotes a drain region (or source region), and 805 denotes a gate electrode. , 806 is a train electrode (or source electrode), 807 is a wiring, 808 is a first electrode, 809 is an insulator, 810 is an EL layer, 811 is a second electrode, 812 is a transparent protective layer, and 813 is a second protective layer. The sealant 814 is facing.
[0159]
In addition, when a transparent conductive film is used for the first electrode 808, a double-sided light-emitting device can be manufactured.
[0160]
This embodiment can be freely combined with any one of Embodiment Modes 1 and 2 and Embodiment 1.
[0161]
[Example 3]
By implementing the present invention, all electronic devices incorporating modules having a layer containing an organic compound (active matrix EL module, passive matrix EL module) are completed.
[0162]
Such electronic devices include video cameras, digital cameras, head-mounted displays (goggle-type displays), car navigation systems, projectors, car stereos, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, e-books, etc.). No. Examples of these are shown in FIGS.
[0163]
FIG. 16A illustrates a personal computer, which includes a main body 1601, an image input portion 1602, a display portion 1603, a keyboard 1604, and the like.
[0164]
When a module having a structure that can emit light from both sides is used as a module having a layer containing an organic compound, an image can be formed just behind the display unit. For example, in FIG. 16A, even when the display unit 1603 and the keyboard 1604 of the personal computer are folded and closed, the operation state of the personal computer can be displayed on the back display unit 1625, so that the display unit 1603 is not bothersome. It is also possible with a simple check.
[0165]
FIG. 16B illustrates a video camera, which includes a main body 1605, a display portion 1606, an audio input portion 1607, operation switches 1608, a battery 1609, an image receiving portion 1610, and the like.
[0166]
FIG. 16C illustrates a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 1611, a camera portion 1612, an image receiving portion 1613, operation switches 1614, a display portion 1615, and the like.
[0167]
FIG. 16D illustrates a player using a recording medium on which a program is recorded (hereinafter, referred to as a recording medium), and includes a main body 1616, a display portion 1617, a speaker portion 1618, a recording medium 1619, operation switches 1620, and the like. This player uses a DVD (Digital Versatile Disc), a CD, or the like as a recording medium, and can perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet.
[0168]
FIG. 16E illustrates a digital camera, which includes a main body 1621, a display portion 1622, an eyepiece portion 1623, operation switches 1624, an image receiving portion (not shown), and the like.
[0169]
FIG. 17A illustrates a mobile phone, which includes a main body 1701, an audio output unit 1702, an audio input unit 1703, a display unit 1704, operation switches 1705, an antenna 1706, an image input unit (CCD, image sensor, and the like) 1707, and the like.
[0170]
FIG. 17B illustrates a portable book (electronic book), which includes a main body 1708, display portions 1709 and 1710, a storage medium 1711, operation switches 1712, an antenna 1713, and the like.
[0171]
FIG. 17C illustrates a display, which includes a main body 1714, a support base 1715, a display portion 1716, and the like.
[0172]
Incidentally, the display shown in FIG. 11C is of a small, medium or large size, for example, a screen size of 5 to 20 inches. Further, in order to form a display portion having such a size, it is preferable to use a substrate having a side of 1 m and mass-produce it by performing multi-paneling.
[0173]
Further, although not shown in the figure, the use of a module having a layer containing an organic compound so that light can be emitted from both sides can be applied to all other electronic devices shown in this embodiment. it can.
[0174]
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to manufacturing methods of electronic devices in all fields. Further, the electronic apparatus of this embodiment can be realized by using any combination of Embodiment Modes 1 and 2 and Embodiments 1 and 2.
[0175]
【The invention's effect】
According to the present invention, when a pair of substrates is attached to each other, the seal is crushed uniformly, and a highly reliable light-emitting device can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates the first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a seal.
FIG. 3 illustrates the first embodiment.
FIG. 4 illustrates a second embodiment.
FIG. 5 illustrates a structure of an active matrix light-emitting device. (Example 1)
FIG. 6 is a view showing a first embodiment;
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a temporal change in the width of a sealant. (Embodiment 1)
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an adhesive strength and a storage test time. (Embodiment 1)
FIG. 10 is a diagram showing a method of measuring adhesive strength. (Embodiment 1)
FIG. 11 shows a seal dispenser. (Embodiment 1)
FIG. 12 is a view showing a plate for bonding small substrates. (Embodiment 1)
FIG. 13 is a view showing a state of a sealant at the time of a bonding press. (Embodiment 1)
FIG. 14 is a diagram showing a state of a sample after storage at high temperature and high humidity. (Embodiment 1)
FIG. 15 is a conceptual diagram of a bonding mechanism (Embodiment 1);
FIG. 16 illustrates an example of an electronic device. (Example 3)
FIG. 17 illustrates an example of an electronic device. (Example 3)

Claims (16)

少なくとも一方が透光性である一対の基板間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物層と、該有機化合物層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部を備えた発光装置の作製方法であって、
一対の基板の間にはシール剤を前記画素部の外周を囲うように配置し、
シール剤が未硬化の時に、前記基板への圧力によって生じる、基板とシール剤の間に生じるずれ応力がある場合にシール剤の粘度が低下し、ずれ応力を取り去ったあとに粘度がもとの状態にもどる材料でなり、
前記シール剤には一対の基板の間隔を一定にする間隔保持材があること
を特徴とする発光装置。
A light-emitting element including a first electrode, an organic compound layer in contact with the first electrode, and a second electrode in contact with the organic compound layer is provided between a pair of substrates, at least one of which is light-transmitting. A method for manufacturing a light-emitting device including a plurality of pixel portions,
A sealant is arranged between the pair of substrates so as to surround the outer periphery of the pixel portion,
When the sealant is uncured, the viscosity of the sealant decreases when there is a shear stress generated between the substrate and the sealant caused by the pressure on the substrate, and after removing the shear stress, the viscosity returns to the original value. It is a material that returns to the state,
The light emitting device according to claim 1, wherein the sealant includes a spacing member for keeping a distance between the pair of substrates constant.
請求項1においてシール剤が光硬化型樹脂であることを特徴とする発光装置。The light emitting device according to claim 1, wherein the sealant is a photocurable resin. 請求項1においてシール剤が光硬化と熱硬化を併用する樹脂であることを特徴とする発光装置。2. The light emitting device according to claim 1, wherein the sealant is a resin that uses both light curing and heat curing. 請求項1においてシール剤がエポキシ樹脂を含むことを特徴とする発光装置。2. The light emitting device according to claim 1, wherein the sealant contains an epoxy resin. 請求項1においてシール剤がアクリル樹脂で含むことを特徴とする発光装置。The light emitting device according to claim 1, wherein the sealant includes an acrylic resin. 請求項1においてシール剤がビニルエーテル樹脂で含むことを特徴とする発光装置。The light emitting device according to claim 1, wherein the sealant includes a vinyl ether resin. 請求項1において、静止状態とずれ応力が加わっているときの粘度の比が3以上であるシール剤であることを特徴とする発光装置。2. The light emitting device according to claim 1, wherein the sealing agent has a viscosity ratio of 3 or more when a shear stress is applied to the stationary state. 請求項1において、間隙保持剤は無機材料からなることを特徴とする発光装置。The light emitting device according to claim 1, wherein the gap holding agent is made of an inorganic material. 請求項1において、間隙保持剤はSiO2を含むことを特徴とする発光装置。The light emitting device according to claim 1, wherein the gap holding agent includes SiO2. 少なくとも一方が透光性である一対の基板間に、第1の電極と、該第1の電極上に接する有機化合物層と、該有機化合物層上に接する第2の電極とを有する発光素子を複数有する画素部を備えた発光装置の作製方法であって、
一対の基板の間にはシール剤を前記画素部の外周を囲うように配置し、
一対の基板を重ね合わせ
重ね合わせた一対の基板面に対して垂直な方向に圧力を加え、
シール剤が未硬化の時に、前記基板への圧力によって生じる、基板とシール剤の間に生じるずれ応力がある場合にシール剤の粘度が低下し、ずれ応力を取り去ったあとに粘度がもとの状態にもどる材料でなり、
前記シール剤には一対の基板の間隔を一定にする間隔保持材があること
を特徴とする発光装置の作製方法。
A light-emitting element including a first electrode, an organic compound layer in contact with the first electrode, and a second electrode in contact with the organic compound layer is provided between a pair of substrates, at least one of which is light-transmitting. A method for manufacturing a light-emitting device including a plurality of pixel portions,
A sealant is arranged between the pair of substrates so as to surround the outer periphery of the pixel portion,
Apply pressure in the direction perpendicular to the pair of substrate surfaces,
When the sealant is uncured, the viscosity of the sealant decreases when there is a shear stress generated between the substrate and the sealant caused by the pressure on the substrate, and after removing the shear stress, the viscosity returns to the original value. It is a material that returns to the state,
A method for manufacturing a light-emitting device, wherein the sealant includes a spacing material for keeping a distance between a pair of substrates constant.
請求項10においてシール剤が光硬化型樹脂であることを特徴とする発光装置の作製方法。The method for manufacturing a light emitting device according to claim 10, wherein the sealant is a photocurable resin. 請求項10においてシール剤が光硬化と熱硬化を併用する樹脂であることを特徴とする発光装置の作製方法。The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 10, wherein the sealant is a resin that uses both light curing and heat curing. 請求項10においてシール剤がエポキシ樹脂を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 10, wherein the sealant contains an epoxy resin. 請求項10においてシール剤がアクリル樹脂を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 10, wherein the sealant contains an acrylic resin. 請求項10においてシール剤がビニルエーテル樹脂を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 10, wherein the sealant includes a vinyl ether resin. 請求項10において、静止状態とずれ応力が加わっているときの粘度の比が3以上であるシール剤であることを特徴とする発光装置の作製方法。The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 10, wherein the sealant has a viscosity ratio of 3 or more when a shear stress is applied to the stationary state.
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