JP2006502539A - 発光ディスプレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の発光素子を基板上に有する発光ディスプレイの製造方法に関し、基板上または基板を覆うように、少なくとも1の分割手段が設けられ、該分割手段は、前記発光素子を形成する液体発光物質の成膜される区画を少なくとも部分的に区切る。少なくとも1の前記分割手段の少なくとも一部は、液体発光物質と反発しあう。反発部分は疎水性流体バリアを有しても良い。本方法は、発光素子の解像度を向上させるという利点があり、特に液体発光物質がインクジェットプリント法によって成膜される場合、あるいは液体発光物質が異なる色の発光を生じさせる異なる材料を有する場合に効果がある。

Description

本発明は、複数の発光素子を基板上に有する発光ディスプレイの製造方法に関し、基板上または基板を覆うように、少なくとも1の分割手段が設けられ、該分割手段は、前記発光素子を形成する液体発光物質の成膜される区画を少なくとも部分的に区切る。

本発明はさらに、そのようなディスプレイを有する発光ディスプレイおよび電子機器に関する。

欧州特許出願A-0 892 028号には、透明基板上に透明画素電極の形成された有機EL素子が示されている。写真パターン転写技術で形成される丘部は、インクの液だれ防止壁のように、画素電極間に形成される。

しかしながら丘部の高さまたは厚さには限界があるため、丘部のインクの液だれ防止壁は、隣接構造部分へのインクの流れを防止するための用途としては十分ではない。さらにそのような丘部はロバスト性に対する要求を満たさない。
欧州特許出願公開第A-0 892 028号明細書

本発明の課題は、改良された発光ディスプレイの製造方法を提供することである。

この課題は、以下の発光ディスプレイの製造方法によって達成される。すなわち少なくとも1の前記分割手段の少なくとも一部は、前記液体発光物質と反発する。これらの反発部分を提供することにより、液体発光物質は、この材料の意図した区域に正確に付与することができる。分割手段の反発部分は、材料が隣接区画に流れ出すことを防止する。その結果、解像度すなわち隣接区画のピッチが明確化される。液体発光物質は、エレクトロルミネッセント材料、またはその前駆体を有する流体であることに留意する必要がある。流体は、例えば溶液、懸濁液またはエマルジョンである。これらは、例えばエレクトロルミネッセンスを示す可溶性高分子を含んでも良い。

本発明の好適実施例では、反発部分は疎水性材料を有する。この疎水性材料は、選択性イオン衝撃法による局部的なフッ素化処理、フッ素重合体の付与、またはヘキサメチルジシラザンのような撥水性プライマの付与によってレジスト構造上に付与することが好ましい。

本発明は、カラー発光素子ディスプレイに利用できるという利点がある。これらのタイプのディスプレイにおいては、異なる区画は異なる発光体を有し、異なる色の光を発生させる。これらの材料は、十分なディスプレイ解像度を得るため、相互に比較的近接した区画に成膜させる必要がある。従って本発明による比較的微細な幅の分割手段、またはこれらの区画間の反発部分を、そのようなディスプレイに有意に利用することができる。

本発明の好適実施例では、液体発光物質は、転写プロセスによって区画に付与される。そのような転写プロセスの場合、反発部分を有する分割手段を用いることにより、端部の仕切りが明確化され、成膜区画に転写された液体発光体をより適切に制御することが可能となる。

国際公開第WO00/16938号パンフレットには、カラー発光素子表示装置の製造方法が示されており、この装置は基板と、前記基板に設置された、発光用の複数の発光ダイオードドライバとを有する。基板は透明な疎水性表面安定化層で被覆され、湿式処理によって色変化媒体のパターン化が行われることにより、解像度の向上した発光ディスプレイが得られる。しかしながら色変化媒体のパターン化は、発光ディスプレイの解像度を向上させる間接的な手段である。さらに色変化媒体は、常時発光表示装置に設置される訳ではない。

本発明はさらに、複数の発光素子を基板上に有する発光ディスプレイに関し、前記発光素子は、発光体を有する前記基板上のまたは前記基板を覆う区画によって位置が定められ、前記区画の少なくともいくつかは、疎水性流体バリアによって少なくとも部分的に区切られる。この疎水性流体バリアはレジスト構造部上にまたは構造部を覆うように設置されることが好ましく、ディスプレイはさらに、発光素子を駆動する第1および第2の電極を有する。そのような発光ディスプレイは、発光素子の割には高い解像度を有する。前記ディスプレイは、カラーディスプレイであることが好ましい。

本発明はさらに、上述の発光ディスプレイを有する電子機器に関する。そのような電子機器は、携帯電話のような携帯型の装置、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）または携帯型コンピュータに関するものであっても良く、テレビジョンセットまたは例えば車のダッシュボード上のディスプレイのようなパーソナルコンピュータのような装置であっても良い。

本発明を、本発明の好適実施例について示された添付図面を参照して以下に説明する。

図1において、発光ディスプレイ14（図14参照）を製造する基板1が提供される。基板1は、発光素子によって発光される光7R、7B（図6参照）に対して透明であることが好ましい。適当な基板材料には、例えば弾力性のまたは非弾力性の合成樹脂、石英、セラミックスおよびガラスがある。基板の厚さは通常、100乃至700μmの範囲である。

第1の電極層2は、通常アノードと呼ばれ、例えば真空蒸着またはスパッタリングによって、基板1の上にまたはこれを覆うように成膜される。第1の電極層は、パターン転写技術によってその後パターン化される。第1の電極層2は、発光素子によって発光ディスプレイ14の動作時に発光される光に対して透明であることが好ましい。例えば、インジウムスズ酸化物（ITO）のような透明ホール接続電極材料が用いられる。

図2には次の製造ステップを示す。ここでは低抵抗金属、例えばモリブデン／アルミニウム／モリブデン（MAM）層3が第1の電極2の上にまたはこれを覆うように成膜される。MAM層3は、次にパターン転写技術によって、例えば光の発生しない位置に定形される。MAM層3は、第1の電極層2との接続を可能にし、電気抵抗を低下させるために用いられる。MAM層3の全厚は、通常0.5μm以下の範囲にある。

図3には、次の製造ステップを示す。ここではノボラックまたはアクリル樹脂のような絶縁層が、図2に示す構造部を覆うようにスピンコートされ、次にパターン転写技術によってパターン化される。絶縁層は、例えば220℃で30分、熱処理される。パターン化の際、絶縁層分割手段4は、分割手段4の間に、後に成膜される発光素子7Rおよび7B用の空洞または区画5を定形する。さらに分割手段4は、以下に示すように第2の電極層の分離にも寄与する。分割手段4の幅は通常20μmであり、厚さは約3μm程度である。絶縁層または分割手段4は親水性を呈し、すなわち液体状態の材料を引き付ける力を有する。

図4には、次の製造ステップを示す。後に成膜される液体発光物質と反発しあう部分6は、発光素子の区画を区切る分割手段の上またはこれを覆うように設けられる。反発部分は、例えば反発材料のストリップであっても良い。これらの反発部分6は、各種方法で形成される。第1の方法は、図3に示す構造部上またはそれを覆うように、レジスト材料の層（図示されていない）をスピンコートによって付与し、その後パターン転写技術によって反発部分が設置される位置を定めるものである。次に構造部はCF4処理され、選択性イオン衝撃によって定形された位置がフッ素化され、疎水性の反発部分6を得ることができる。最後にレジスト材料が除去される。別の方法として、光高分子を用いてパターン転写技術によってパターン化し、疎水性化合物を得ることもできる。この方法ではCF4処理を行わないで、疎水性を得ることができる。さらに別の方法では、HMDS（ヘキサメチルジシラザン）のような疎水性プライマが利用される。まずHMDSの単分子層を120℃の真空炉内で塗布し、さらに光レジスト材料のスピンコートを行う。次に構造部をUV源に露光してパターン化し、さらに得られた露光構造部からHMDSプライマを部分的に除去することにより、反発部分またはストリップ6が光レジスト層の下に残される。最後に光レジスト層がHMDS層を劣化させない溶媒、例えばアセトン中で除去される。反発部分の幅は、5乃至15μmの範囲にあり、例えば10μmである。

図5には、反発部分6が付与された状態での発光ディスプレイの一部の上面図を示す。図5において、反発部分6は、各種方法で空洞または区画5を区切るように付与されている。図5には一例として、区画5が全周に沿って、反発部分6により区切られる場合（空洞または区画5の左の列）および部分的に区切られる場合（空洞または区画5の右の列）を示す。反発部分6が区画5を区切る方法は、液体発光物質の成膜用に選択されたプロセス、または多くの空洞または区画5の色配置に依存する。例えば同じ色が列内に形成される場合、反発部分6は、図5の右の列のように、区画5を部分的にのみ仕切れば良い。この列における区画5間での材料の流出は悪影響を及ぼさないからである。

図6には次の製造ステップを示す。液体発光物質が空洞または区画5内に付与され、発光素子7が得られる。発光素子7は、例えばポリエチレンジオキシチオフェン（PEDOT）層およびポリフェニレンビニレン（PPV）のような、いくつかの導電性高分子層を有することに留意する必要がある。カラー発光ディスプレイの場合、異なる材料が用いられても良い。図6において、発光素子7Rは赤色発光体を表し、発光素子7Bは青色発光体を表す。通常第3の材料Gが、緑色の発光用に用いられる。発光材料R、GおよびBは、エレクトロルミネッセント材料であることが好ましく、インクジェットプリント方式で成膜される。発光素子の全長は、例えば240μmである。

図7には、空洞または区画5の拡大図を示す。液体赤色発光物質が成膜され、これは成膜後に各種乾燥プロセスで定形される。利用される溶媒の蒸発により、矢印に示すような収縮が生じ、赤色発光物質が空洞または区画5に残される。赤色発光体層は、区画5に対して多少大きくする必要がある。発光ディスプレイが動作しているときに生じる短絡、すなわち発光層全体に電圧が印加されることを避けるためである。絶縁層4または分割手段4’が親水性であるため、大きめに形成された赤色発光体が得られる。

しかしながら、発光素子7Rの液体発光物質は、隣接する異なる色の発光体を有する発光素子7Bには流出しない。この効果は、反発部分6として疎水性バリアを利用することにより達成される。

図8には、次の製造ステップを示す。発光素子7Rおよび7B上にまたはこれらを覆うように金属化処理が行われる。金属部は、例えばバリウム層8’を有し、この層は電子注入に対するバリア性を低下させる。バリウム層8’の上部には、通常カソードと呼ばれる第2の電極層9が設置される。しかしながら本発明で利用される製造プロセスにおいては、補助的なモリブデンまたはチタン層8’’が付与され、これは、発光素子7Rおよび7Bがエッチング液に接触することを回避する拡散バリアとして機能する。図8においてバリア層8’とチタンまたはモリブデン層8’’は、単一の層8として示されている。バリア層8’の厚さは、例えば5nmであり、チタンまたはモリブデン層8’’の厚さは、例えば100nmであり、カソード層9の厚さは、例えば2μmである。従来のカソード層の厚さは、最大でも約0.5μm程度である。本発明の本実施例では、カソード層9が厚いため、発光素子7への電圧印加時の電気抵抗は、有意に低下する。

図9には次の、カソード層9がパターン化される製造ステップが示されている。カソード層9は、例えばアルミニウムで構成される。カソード層9のパターン化はパターン転写技術、およびその後の湿式エッチングによって行われ、窪み10がカソード層9内に設けられる。湿式エッチングプロセスは、発光素子7Rおよび7Bには悪影響を及ぼさない。チタン層またはモリブデン層8’’が、湿式エッチング手段に対する拡散バリアとして作用するからである。アルミニウムのエッチングには、例えば酢酸、リン酸および硝酸を用いても良い。

図10には、次の製造プロセスを示す。CF4／アルゴン環境下でのプラズマエッチングによって、窪み10において層8が部分的に除去される。

図11には、次の製造プロセスを示す。図10に示す構造部全体にSiN層11が成膜される。この層11は、構造部を密封シールし、例えば窪み10を介して発光層または素子7Rおよび7Bを、これらに影響を及ぼす液体または水分から保護する。図10および11に示す製造プロセスのステップは、クラスターツールを用いて組み合わせて実行しても良いことに留意する必要がある。この場合構造部は、拡散バリアのエッチングステップとSiNによる密封シールステップの間、空気と接触することはない。SiN層11の厚さは、例えば0.5μmである。

図12には次の製造ステップを示す。図11に示す構造部上またはこれを覆うように、保護層12が設置される。この保護層12は、例えばレジストのスピンコート、または乾燥フィルム状レジストの積層によって得ることができ、厚みは例えば10μmである。窪み13は、パターン転写技術によって得ることができる。レジスト12に対しては、例えば120℃、30分の熱処理が行われる。

図13には、最終製造プロセスを示す。SiN層11は、カソード層9が発光ディスプレイを動作させる接続線と接触する位置において、部分的に除去される。SiN層11は、例えばCF4プラズマ中で除去される。

図14には、発光ディスプレイ14が電子機器の一部として示されている。発光ディスプレイ14は、高分子または低分子発光ダイオード装置であっても良い。発光ディスプレイ14は、例えば行列のマトリクス状に配置された表示画素16を有するカラーディスプレイであり、このマトリクスは、赤、緑および青の発光素子7R、7Gおよび7Bを有する。これらの発光素子は、発光ダイオードであっても良い。発光素子7R、7Gおよび7Bは、例えば長方形、または三角形の配置等、表示画素16を構成するいくつかの配置で設置しても良いことに留意する必要がある。発光素子7Rと7Bは、アノード2および／またはカソード9に信号を印加することで、適切な方法で動作させることができる。

本発明を明確にするため、発光ディスプレイの製造方法の好適実施例を示した。本発明の他の変更および等価なものの実施は、容易に想到され、本発明の観念から逸脱しないで、手順の削減をすることができ、本発明の範囲は、請求項によってのみ限定されることは、当業者には明らかであろう。

発光ディスプレイの第1の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイの第２の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイの第３の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイの第４の製造ステップを概略的に示す図である。 図4の第4の製造ステップ時の上面図である。 発光ディスプレイの第5の製造ステップを概略的に示す図である。 第５の製造ステップ時の発光素子を概略的に示した拡大図である。 発光ディスプレイの第６の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイの第7の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイの第8の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイの第9の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイの第10の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイの第11の製造ステップを概略的に示す図である。 発光ディスプレイを概略的に示す図である。

Claims (10)

1. 複数の発光素子を基板上に有する発光ディスプレイの製造方法であって、前記基板上または前記基板を覆うように、少なくとも1の分割手段が設けられ、該分割手段は、前記発光素子を形成する液体発光物質の成膜される区画を少なくとも部分的に区切り、
   少なくとも1の前記分割手段の少なくとも一部は、前記液体発光物質と反発しあうことを特徴とする、製造方法。
2. 反発部分は疎水性材料を有することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
3. 前記区画は、レジスト構造部によって区切られ、前記反発部分は、局部的フッ素化、フッ素樹脂の付与または撥水プライマの付与によって、前記レジスト構造部に設置されることを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
4. 前記撥水プライマは、ヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする請求項3に記載の製造方法。
5. 異なる色の光を生じるように適合された異なる液体発光物質が、異なる区画に成膜されることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
6. 前記液体発光物質は、転写プロセスによって前記区画に成膜されることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
7. 複数の発光素子を基板上に有する発光ディスプレイであって、前記発光素子は、発光体を有する前記基板上のまたは前記基板を覆う区画によって位置が定められ、
   前記区画の少なくともいくつかは、疎水性流体バリアによって、少なくとも部分的に区切られることを特徴とする、発光ディスプレイ。
8. 前記疎水性流体バリアは、レジスト構造部上またはレジスト構造部を覆うように設置され、当該発光ディスプレイはさらに、前記発光素子を駆動する第1および第2の電極を有することを特徴とする請求項7に記載の発光ディスプレイ。
9. 当該ディスプレイは、カラーディスプレイであることを特徴とする請求項7に記載の発光ディスプレイ。
10. 請求項7に記載の発光ディスプレイを有する電子機器。

Images