JP2007115608A - Organic el display, its manufacturing method, and manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、色変換フィルター層を備えた多色発光の有機ELディスプレイ並びにその製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a multicolor organic EL display including a color conversion filter layer, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.
図1は、色変換フィルター層を備えた有機ELディスプレイの一例を概略的に示す断面図である。有機ELディスプレイの色変換フィルター層11R、11G、12R、12G、12Bは、色変換フィルター層に用いる蛍光色素の濃度を高くすると濃度消光を起こすため、厚さが10〜15μm必要である。そのため各色の色変換フィルター層の間を埋めて平坦化するためのオーバーコート層14が必要である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an organic EL display having a color conversion filter layer. The color
オーバーコート層14の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂(特開平1−229203号公報)、アクリレート系またはメタクリレート系の反応性ビニル基を有する光硬化型または熱硬化型の有機高分子樹脂もしくはフォトレジスト(特開平6−300910号公報、特開平7−128519号公報、特開平8−279394号公報)、イミド変性シリコーン樹脂(特開平5−134112号公報、特開平7−218717号公報、特開平7−306311号公報)、紫外線硬化型樹脂としてエポキシ変性アクリレート樹脂(特開平7−48424号公報)、フッ素系樹脂(特開平5−36475号公報、特開平9−330793号公報)を用いることが提案されている。また、ストレートシリコーン樹脂や変性シリコーン樹脂を用いてオーバーコート層14自体をハードコート層として機械的信頼性や耐熱性を向上する改良が提案されている(特開2000−182780号公報、特開2000−91070号公報)。
Examples of the material for the
一方、特開2004−281251号公報には、有機EL装置の寿命を長くするために、有機EL層18の表面を有機溶剤に暴露することが記載されている。
色変換フィルター層11、12は、色素分子やマトリクス材料の耐熱性が低く、熱により色変換特性が低下するため、オーバーコート層14のベイク温度を200℃以下にする必要がある。そのため、200℃を越える高温で硬化するようなポリイミドをはじめとする高温硬化型樹脂の使用は問題がある。一方、(メタ)アクリレート系やシリコーン系などの熱硬化型樹脂では、200℃以下のベイク温度でも硬化が可能であるが、このような低温で硬化させた場合、オーバーコート層14中に有機溶剤ガスや水分が残留する。この残留ガスや水分が有機EL層18に拡散すると、アモルファス状の構成膜に結晶化が起こり、非発光部分が生じて劣化や表示欠陥の原因になるという問題がある。この問題は光硬化型樹脂を用いた場合でも同様である。
Since the color conversion filter layers 11 and 12 have low heat resistance of the dye molecules and the matrix material, and the color conversion characteristics are deteriorated by heat, the baking temperature of the
そこで、オーバーコート層14上にパッシベーション層16を形成することで、有機EL層18への残留ガスや水分の拡散を遮断している。パッシベーション層16は、シリコン酸化物や酸窒化物をスパッタや低温CVD法により薄膜化して形成するため、残留ガスや水分に対するバリア性が高い(特開2003−229271号公報にはパッシベーション層を真空中で行うことが開示されている)。ところが、オーバーコート層14の表面上にパーティクルや現像残渣などの異物、微細な凹凸、特に突起があると、パッシベーション層16でこれらの微細な凹凸等をカバーすることができず、カバレッジ不良が発生してガスバリア性が低下し、有機EL層18中に残留ガスや水分の拡散が進行し、劣化や表示欠陥などの不具合が発生するという問題がある。
Therefore, the
本発明は、上記の問題点に鑑み、オーバーコート層表面上の異物や突起などの微細な凹凸を低減することで、パッシベーション層のカバレッジ不良が改善され、有機EL層への残留ガスや水分の拡散に起因する表示欠陥などの発生を防ぐことができる有機ELディスプレイ並びにその製造方法および製造装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention reduces the fine irregularities such as foreign matters and protrusions on the surface of the overcoat layer, thereby improving the poor coverage of the passivation layer and reducing the residual gas and moisture in the organic EL layer. It is an object of the present invention to provide an organic EL display capable of preventing the occurrence of display defects due to diffusion, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.
上記の目的を達成するために、本発明に係る有機ELディスプレイの製造方法は、透明な基板上に色変換フィルター層を形成する工程と、この色変換フィルター層を覆うように前記基板上にオーバーコート層を形成する工程と、このオーバーコート層を溶解する特性を有した溶剤の蒸気雰囲気中に、このオーバーコート層の表面を暴露して表面の平坦化を行う工程と、この表面が平坦化したオーバーコート層上に無機パッシベーション層および有機EL発光素子を順次形成する工程とを含むことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an organic EL display manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a color conversion filter layer on a transparent substrate, and an overcoating on the substrate so as to cover the color conversion filter layer. A step of forming a coat layer, a step of exposing the surface of the overcoat layer to a vapor atmosphere of a solvent having a characteristic of dissolving the overcoat layer, and flattening the surface. A step of sequentially forming an inorganic passivation layer and an organic EL light emitting element on the overcoat layer.
前記オーバーコート層の形成工程としては、前記オーバーコート層の主成分である硬化型樹脂と、前記溶剤とを含有する塗布液を用いて前記基板上に塗布することを含むことが好ましい。 The overcoat layer forming step preferably includes coating on the substrate using a coating solution containing a curable resin that is a main component of the overcoat layer and the solvent.
また、本発明は、別の態様として、有機ELディスプレイであり、透明な基板と、この基板上に形成された色変換フィルター層と、この色変換フィルター層を覆うように前記基板上に形成されたオーバーコート層であって、このオーバーコート層を溶解する特性を有した溶剤の蒸気雰囲気中にその表面が暴露されることにより表面が平坦化されたオーバーコート層と、このオーバーコート層上に形成された無機パッシベーション層と、この無機パッシベーション層上に形成された有機発光素子とを含むことを特徴とする。 In another aspect, the present invention is an organic EL display, which is formed on the substrate so as to cover the transparent substrate, the color conversion filter layer formed on the substrate, and the color conversion filter layer. An overcoat layer, the surface of which is flattened by exposing the surface to a vapor atmosphere of a solvent having a characteristic of dissolving the overcoat layer, and on the overcoat layer. It includes an inorganic passivation layer formed and an organic light emitting element formed on the inorganic passivation layer.
さらに、本発明は、別の態様として、有機ELディスプレイの製造装置であって、透明な基板上に色変換フィルター層を形成する手段と、この色変換フィルター層を覆うように前記基板上にオーバーコート層を形成する手段と、このオーバーコート層を溶解する特性を有した溶剤の蒸気雰囲気中に、このオーバーコート層の表面を暴露して表面の平坦化を行う密閉チャンバーと、この表面が平坦化したオーバーコート層上に無機パッシベーション層および有機EL発光素子を順次形成する手段とを含むことを特徴とする。 Further, according to another aspect of the present invention, there is provided an organic EL display manufacturing apparatus, comprising: a means for forming a color conversion filter layer on a transparent substrate; and an overcoat on the substrate so as to cover the color conversion filter layer. Means for forming a coat layer, a sealed chamber for exposing the surface of the overcoat layer in a vapor atmosphere of a solvent having a property of dissolving the overcoat layer, and flattening the surface And means for sequentially forming an inorganic passivation layer and an organic EL light emitting element on the converted overcoat layer.
このようにオーバーコート層の表面を溶剤に暴露することで、オーバーコート層の表面部が一旦溶解し、表面上のパーティクルや現像残渣などの異物、異常突起などの微小な凹凸がオーバーコート層内に埋没するか又は溶けて滑らかになる。すなわち、パッシベーション層でカバレッジできないような凹凸等がなくなることから、パッシベーション層のガスバリア性は飛躍的に向上する。したがって、下部層からの残留ガスや水分は、パッシベーション層で遮断され、有機EL層へ拡散することがないので、これに起因する劣化や表示欠陥などの不具合を解消することができる。 By exposing the surface of the overcoat layer to the solvent in this way, the surface portion of the overcoat layer is once dissolved, and foreign matter such as particles and development residues on the surface, and minute irregularities such as abnormal protrusions are present in the overcoat layer. It becomes buried or melts and becomes smooth. That is, since there are no irregularities that cannot be covered by the passivation layer, the gas barrier property of the passivation layer is dramatically improved. Accordingly, residual gas and moisture from the lower layer are blocked by the passivation layer and do not diffuse into the organic EL layer, so that problems such as deterioration and display defects due to this can be solved.
なお、オーバーコート層を溶剤に暴露することで、オーバーコート層の表面と同様に、微小な異物が多いオーバーコート層の端面のテーパー部も滑らかになる。これにより、オーバーコート層上に形成されるパッシベーション層の剥離やパッシベーション層上に形成される陽極電極等の断線も防止することができる。したがって、本発明によれば、製造歩留りが高く、長期安定して駆動ができる信頼性の高い有機ELディスプレイ並びにその製造方法および製造装置を提供することができる。 In addition, by exposing the overcoat layer to a solvent, the taper portion of the end surface of the overcoat layer having a large amount of minute foreign matters is smoothed similarly to the surface of the overcoat layer. Thereby, peeling of the passivation layer formed on the overcoat layer and disconnection of the anode electrode formed on the passivation layer can be prevented. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a highly reliable organic EL display that can be driven stably for a long period of time, a manufacturing method, and a manufacturing apparatus.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る有機ELディスプレイ並びにその製造方法および製造装置の一実施の形態について説明する。図1は、本発明に係る有機ELディスプレイの構造の一例を概略的示す断面図である。 Hereinafter, an embodiment of an organic EL display, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of an organic EL display according to the present invention.
(1.基板)
基板13としては、色変換フィルター層11、12によって変換された光に対して透明であることが必要である。また、基板13は、色変換フィルター層11、12、ブラックマスク(図示省略)、オーバーコート層14および隔壁層(図示省略)の形成に用いられる条件(溶媒、温度等)に耐えるものであるべきであり、さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。基板13は、波長400〜800nmの光に対して50%以上の透過率を有することが好ましい。
(1. Substrate)
The
基板13の材料としては、ガラスの他、ポリエチレンテレフタレートやポリメチルメタクリレート等の樹脂が好ましい。ガラスの中では、ホウケイ酸ガラスや青板ガラス等が特に好ましい。
As a material for the
(2.色変換フィルター層)
本明細書において、色変換フィルター層とは、蛍光変換層11および/またはカラーフィルター層12の積層体の総称である。蛍光変換層11は、有機EL層18にて発光される近紫外領域ないし可視領域の光、特に青色ないし青緑色領域の光を吸収して異なる波長の可視光を蛍光として発光するものである。フルカラー表示を可能にするためには、少なくとも青色(B)領域、緑色(G)領域および赤色(R)領域の光を放出する独立した色変換フィルター層が設けられる。RGBそれぞれの蛍光変換層11は、少なくとも有機蛍光色素とマトリクス樹脂とを含む。
(2. Color conversion filter layer)
In this specification, the color conversion filter layer is a general term for a laminate of the fluorescence conversion layer 11 and / or the color filter layer 12. The fluorescence conversion layer 11 absorbs near-ultraviolet to visible light, particularly blue to blue-green light emitted from the
(2−A.有機蛍光色素)
少なくとも赤色領域の蛍光を発する蛍光色素を1種類以上用いることが好ましく、さらにこれと緑色領域の蛍光を発する蛍光色素の1種類以上とを組み合わせてもよい。これは、光源として青色ないし青緑色領域の光を発光する有機EL層18を用いる場合、有機EL層18からの光を単なる赤色フィルターに通して赤色領域の光を得ようとすると、元々赤色領域の波長の光が少ないために極めて暗い出力光になってしまうからである。
(2-A. Organic fluorescent dye)
It is preferable to use at least one fluorescent dye that emits fluorescence in at least the red region, and this may be combined with one or more fluorescent pigments that emit fluorescence in the green region. This is because when the
したがって、有機EL層18からの青色ないし青緑色領域の光を、蛍光色素によって赤色領域の光に変換することにより、十分な強度を有する赤色領域の光の出力が可能となる。発光体から発せられる青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えばローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、スルホローダミン、ベーシックバイオレット11、ベーシックレッド2などのローダミン系色素、シアニン系色素、1−エチル−2−[4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル]−ピリジニウムパークロレート(ピリジン1)などのピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素などが挙げられる。さらに、各種染料(直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など)も蛍光性があれば使用することができる。
Therefore, by converting the light in the blue or blue-green region from the
発光体から発せられる青色ないし青緑色領域の光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えば3−(2’−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2’−ベンゾイミダゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、3−(2’−N−メチルベンゾイミダゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン30)、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフルオロメチルキノリジン(9,9a,1−gh)クマリン(クマリン153)等のクマリン系色素、もしくはクマリン色素系染料であるベーシックイエロー51、またはソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116などのナフタルイミド系色素などが挙げられる。さらに、各種染料(直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など)も蛍光性があれば使用することができる。 Examples of fluorescent dyes that absorb light in the blue to blue-green region emitted from the luminescent material and emit green region fluorescence include 3- (2′-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6), 3- ( 2'-Benzimidazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 7), 3- (2'-N-methylbenzimidazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 30), 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro- Coumarin dyes such as 8-trifluoromethylquinolidine (9,9a, 1-gh) coumarin (coumarin 153), or basic yellow 51 which is a coumarin dye dye, or naphthalimides such as Solvent Yellow 11 and Solvent Yellow 116 System dyes and the like. Furthermore, various dyes (direct dyes, acid dyes, basic dyes, disperse dyes, etc.) can be used if they are fluorescent.
青色領域の光に関しては、有機EL層18からの発光を単なる青色フィルター12Bに通して出力させることが可能である。
With respect to light in the blue region, light emitted from the
なお、有機蛍光色素を、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂およびこれらの樹脂混合物などに予め練り込んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい(本明細書では、このように顔料化したものも有機蛍光色素と総称する)。また、これらの有機蛍光色素は単独で用いてもよく、蛍光の色相を調整するために2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In addition, the organic fluorescent dye is previously added to polymethacrylic acid ester, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin, alkyd resin, aromatic sulfonamide resin, urea resin, melamine resin, benzoguanamine resin, and a mixture of these resins. It may be kneaded into a pigment to form an organic fluorescent pigment (in this specification, pigmented in this way is also collectively referred to as an organic fluorescent dye). In addition, these organic fluorescent dyes may be used alone or in combination of two or more in order to adjust the hue of fluorescence.
蛍光変換層11は、蛍光変換層11の重量を基準として0.01〜5質量%、より好ましくは0.1〜2質量%の有機蛍光色素を含有する。この範囲の含有量で有機蛍光色素を用いることにより、濃度消光などの硬化による色変換効率を伴うことなしに、充分な波長変換を行うことが可能となる。 The fluorescence conversion layer 11 contains 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.1 to 2% by mass of an organic fluorescent dye based on the weight of the fluorescence conversion layer 11. By using an organic fluorescent dye with a content in this range, sufficient wavelength conversion can be performed without accompanying color conversion efficiency due to curing such as concentration quenching.
(2−B.マトリクス樹脂)
マトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂(レジスト)を、光および/または熱処理してラジカル種またはイオン種を発生させ、重合または架橋して不溶不融化したものである。また、蛍光変換層11のパターニングを行うために、この光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、未露光の状態において有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。
(2-B. Matrix resin)
The matrix resin is a photocurable or photothermal combined type curable resin (resist) that is generated by radical and ionic species by light and / or heat treatment, and polymerized or cross-linked to be insoluble and infusible. Further, in order to perform patterning of the fluorescence conversion layer 11, it is desirable that the photocurable or photothermal combination type curable resin is soluble in an organic solvent or an alkaline solution in an unexposed state.
具体的には、マトリクス樹脂は、(1)アクロイル基やメタクロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物膜を光または熱処理して、光ラジカルまたは熱ラジカルを発生させて重合させたもの、(2)ポリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物を光または熱処理により二量化させて架橋したもの、(3)鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物膜を光または熱処理してナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させたもの、および(4)エポキシ基を有するモノマーと酸発生剤とからなる組成物膜を光または熱処理により、酸(カチオン)を発生させて重合させたものなどを含む。特に、(1)のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと光または熱重合開始剤とからなる組成物を重合させたものが好ましい。なぜなら、この組成物は高精細なパターニングが可能であり、および重合した後は耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高いからである。 Specifically, the matrix resin is obtained by subjecting a composition film comprising (1) an acrylic polyfunctional monomer and oligomer having a plurality of acryloyl groups and methacryloyl groups, and light or thermal polymerization initiator to light or heat treatment, Or a polymer obtained by polymerizing by generating thermal radicals, (2) a composition comprising a polyvinyl cinnamate ester and a sensitizer dimerized by light or heat treatment, and (3) a chain or cyclic olefin A composition film composed of bisazide is irradiated with light or heat to generate nitrene and crosslinked with olefin, and (4) a composition film composed of a monomer having an epoxy group and an acid generator is subjected to light or heat treatment, Including those polymerized by generating an acid (cation). In particular, a polymer obtained by polymerizing a composition comprising the acrylic polyfunctional monomer and oligomer (1) and light or a thermal polymerization initiator is preferred. This is because this composition allows high-definition patterning and has high reliability such as solvent resistance and heat resistance after polymerization.
本発明で用いることができる光重合開始剤、増感剤および酸発生剤は、含まれる蛍光変換色素が吸収しない波長の光によって重合を開始させるものであることが好ましい。蛍光変換層11において、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂中の樹脂自身が光または熱により重合することが可能である場合には、光重合開始剤および熱重合開始剤を添加しないことも可能である。 The photopolymerization initiator, sensitizer, and acid generator that can be used in the present invention are preferably those that initiate polymerization by light having a wavelength that is not absorbed by the fluorescent conversion dye contained therein. In the fluorescence conversion layer 11, when the resin itself in the photocurable or photothermal combination type curable resin can be polymerized by light or heat, the photopolymerization initiator and the thermal polymerization initiator may not be added. Is possible.
(2−C.構成および形状)
蛍光変換層11は、有機蛍光色素、マトリクス樹脂および添加剤を含有する溶液または分散液を基板13上に塗布して樹脂の層を形成し、そして所望される部分の樹脂を露光することにより重合して形成する。所望の部分に露光を行って樹脂を不溶化させた後に、パターニングを行う。パターニングは、未露光部分の樹脂を溶解または分散する有機溶媒またはアルカリ溶液を用いて、未露光部分の樹脂を除去するなどの慣用の方法によって実施することができる。
(2-C. Configuration and shape)
The fluorescence conversion layer 11 is polymerized by applying a solution or dispersion containing an organic fluorescent dye, a matrix resin and an additive on the
赤色領域に関しては、蛍光変換層11Rのみで形成してもよい。しかし、蛍光色素による変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、図1に示すように、蛍光変換層11Rとカラーフィルター層12Rとの積層体としてもよい。カラーフィルター層12Rを併用する場合、カラーフィルター層12Rの厚さは1〜1.5μmであることが好ましい。
The red region may be formed only by the
緑色領域に関しても、蛍光変換層11Gのみで形成してもよいし、蛍光色素による変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、図1に示すように、蛍光変換層11Gとカラーフィルター層12Gとの積層体としてもよい。カラーフィルター層12Gを併用する場合、カラーフィルター層12Gの厚さは1〜1.5μmであることが好ましい。あるいはまた、有機EL層18の発光が緑色領域の光を充分に含む場合には、カラーフィルター層12Gのみとしてもよい。カラーフィルター層12Gのみを用いる場合、その厚さは0.5〜10μmであることが好ましい。
The green region may be formed only by the
一方、青色領域に関しては、図1に示すように、カラーフィルター層12Bのみとすることができる。カラーフィルター層12Bのみを用いる場合、その厚さは0.5〜10μmであることが好ましい。カラーフィルター層12については各色、公知のカラーフィルターを使用することができる。
On the other hand, regarding the blue region, as shown in FIG. 1, only the
なお、本発明は蛍光変換層11を具備しないカラーフィルター層12のみを適用した場合にも適用可能である。また、色変換フィルター層の形状は、よく知られているように各色ごとに分離したストライプパターンとしてもよいし、各画素のサブピクセルごとに分離させた構造を有してもよい。 The present invention is also applicable when only the color filter layer 12 that does not include the fluorescence conversion layer 11 is applied. Further, the shape of the color conversion filter layer may be a stripe pattern separated for each color as is well known, or may have a structure separated for each sub-pixel of each pixel.
(3.オーバーコート層)
オーバーコート層14としては、可視域における透明性が高く(400〜700nmの範囲で透過率50%以上)、Tgが100℃以上で、表面硬度が鉛筆硬度で2H以上あり、色変換フィルター上にμmオーダーで塗膜を形成でき、色変換フィルターの機能を低下させないことが要求される。
(3. Overcoat layer)
The
その他、オーバーコート層14には以下の機能が要求される。(1)蛍光体層のパターン侵食や機能性の失活を起こさないこと。(2)蛍光体層の段差を埋めることができ、視野角特性を良好に保つ、できるだけ薄い膜厚(数μm程度)の製膜が可能なこと。(3)光透過性がよいこと。(4)耐熱性があること。(5)表面が平滑であること。(6)基板やパッシベーション層との密着性が良好であること。(7)耐薬品性に優れていること。(8)防湿性に優れていること。(9)残留モノマーや溶剤などの脱ガスがないこと。(10)機械的強度を備えていること。(11)パターン端部になだらかなテーパーを有すること(後工程で上部に引き出し電極が形成されるため、この引き出しの断線を防ぐためパターン端部にはなだらかなテーパーが必要である)。(12)パターニングが可能なこと。(13)表面に微細な凹凸(1μm以下)、特に突起がないこと。
In addition, the
オーバーコート層14としては、アクリレート系もしくはメタクリレート系の反応性ビニル基を有する熱硬化型もしくは光硬化型樹脂(フォトレジスト)、エポキシ変性アクリレート系の紫外線硬化型樹脂、フッ素樹脂、ストレートシリコーン系もしくは変性シリコーン系の熱硬化型樹脂などを用いることが好ましい。変性シリコーン系としては、イミド変性シリコーン等が好ましい。その他、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ノルボルネン系樹脂、メタクリル樹脂、イソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂、環状オレフィン系等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート等と3官能性あるいは4官能性のアルコキシシランを含むポリマーハイブリッド等も利用することができる。また、熱硬化型樹脂は、200℃以下で硬化する特性を有するものが好ましく、150℃以下がより好ましい。
As the
オーバーコート層14の形成法としては、例えば、乾式法(スパッタ法、蒸着法、CVD法等)や湿式法(スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、フレキソ印刷法等)等の慣用の手法により形成できる。湿式法を用いる場合は、前記の硬化型樹脂と、後述する溶媒暴露処理に用いるこの樹脂を溶解する特性を有する溶剤とを含有する塗布液を用いることが好ましい。また、オーバーコート層14は単層でも複数層でもよい。
Examples of the method for forming the
基板13上の封止部および/または接続部(図示省略)には、オーバーコート層14を形成しないようにする必要がある。このため、感光性材料(フォトレジスト)を用いて慣用の手法により膜を基板13全面に形成し、その後にフォトリソグラフ法にて必要な形状を形成することが、もっとも簡便かつ精度の良好な方法である。但し、この場合、有機溶剤を含んだモノマーをフォトプロセスにより薄膜化し、露光、現像してベイクする工程を経るため、200℃以下のベイクでは膜中に有機溶剤ガスや水分が特に残留する。その他、フレキソ印刷法にて必要な形状に樹脂を塗布することでオーバーコート層14を形成することもできる。
It is necessary not to form the
(3−A.溶剤暴露)
上記によりオーバーコート層14を形成した後、オーバーコート層14を溶剤に暴露する処理を行なう。図2は、溶剤暴露処理を行う密閉チャンバーの一例を概略的に示す断面図である。図2に示すように、この密閉チャンバー32の底面には、基板13を支持するための基板支持ピン31が複数配置されており、また側面には、基板13の出し入れをするための基板搬入扉33が設置されている。そして、チャンバー32内の底部には溶剤30が満たされ、密閉チャンバー32内は溶剤蒸気雰囲気となっている。
(3-A. Solvent exposure)
After forming the
溶剤30は、オーバーコート層14を溶解する特性を有するものであり、オーバーコート層14に用いた樹脂にあわせて選択することができる。例えば、(メタ)アクリレート系の樹脂の場合は、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DG)やプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等を用いることが好ましく、シリコーン系の樹脂の場合は、メタノールやアセトン等を用いることが好ましい。また、溶剤30は、後工程における溶剤除去の観点から、なるべく沸点が低いものが望ましく、例えば、50〜150℃の範囲のものが好ましい。
The solvent 30 has a property of dissolving the
密閉チャンバー32内には、オーバーコート層14を形成した基板13ごと入れて、オーバーコート層14の最表面が溶解する程度の時間にわたって溶剤に暴露する。暴露時間は樹脂および溶剤により異なるが、例えば、10〜60秒の範囲で十分である。
The
図3は、溶剤に暴露する前後のオーバーコート層14の表面を模式的に示した断面図である。暴露前のオーバーコート層14の表面は、図3(a)に示すように、フォトレジストを現像した際の現像残渣やパーティクルなどのオーバーハング形状をもった異物34や、凹凸もしくは突起35が発生している。これらは、上記の溶剤暴露処理によって、異物34は溶剤中に溶け込むか、図3(b)に示すように、一部溶解した層14の最表面に埋没34aし、また突起35は潰れて平坦35aになる。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the surface of the
なお、オーバーコート層14端部のテーパー部36は、パッシベーション層の剥離や引き出し電極等の断線を防止するため、基板13との接触角をできるだけ小さくして、なだらかな形状にする必要がある。図3(a)に示すように、暴露前のテーパー部36は、基板13との接触角が大きく、形状が弧状であるが、図3(b)に示すように、暴露前のテーパー部36aは、基板13との接触角が小さく、ほぼ直線状のなだらか形状となる。
The tapered
(3−B.乾燥およびポストベイク)
暴露処理に用いた溶剤をオーバーコート層14から除去するために、真空乾燥を行う。真空乾燥は、樹脂および溶剤の種類によるが、温度25〜50℃で0.5〜1時間の範囲で行うことが好ましい。なお、熱硬化型樹脂は、樹脂を塗布した後にポストベイクして硬化を行う必要があるが、樹脂および溶剤の種類によっては、硬化の後に溶剤暴露処理をしても樹脂表面が溶解しない場合がある。このような場合は、樹脂を塗布した後に溶剤暴露処理を行い、その後にポストベイクして硬化を行う。暴露処理後にポストベイクを行った場合は、ポストベイクにより溶剤が除去されるため、真空乾燥を省略できる。ポストベイクは、180〜200℃が好ましく、120〜150℃がより好ましい。
(3-B. Drying and post-baking)
In order to remove the solvent used for the exposure treatment from the
(4)パッシベーション層
パッシベーション層16は、オーバーコート層14およびその下層からの水分やガスの透過を防止し、それらによる有機EL層18の機能低下を防止する目的で形成されるものである。よって、オーバーコート層14の表面に異常突起や残渣等の異物が存在するとパッシベーション層16のカバレッジが不十分な部分から下部層の溶剤や水分が有機EL層18まで拡散し、ダークスポットの発生等のパネル性能劣化につながる原因になる。
(4) Passivation Layer The
パッシベーション層16は、有機EL層18の発光を色変換フィルター層へと透過させるために、その発光波長域において透明であることが好ましい。パッシベーション層16は、可視域における透明性が高く(400〜800nmの範囲で透過率50%以上)、電気絶縁性を有し、水分、酸素および低分子成分に対するバリア性を有し、好ましくは2H以上の膜硬度を有する材料で形成される。例えば、SiOx、SiNx、SiNxOy、AlOx、TiOx、TaOx、ZnOx等の無機酸化物、無機窒化物等の材料を使用できる。パッシベーション層16の形成法としては特に制約はなく、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手法により形成できる。
The
(5)有機発光素子
有機発光素子は、陽極17、有機EL層18および陰極19の積層体の総称である。陽極17は、正孔の注入を効率よく行うために、仕事関数が大きい材料が用いられる。特に通常の有機EL素子では、陽極を通して光が放出されるために陽極が透明であることが要求され、ITO、IZO等の導電性金属酸化物が用いられる。
(5) Organic Light-Emitting Element The organic light-emitting element is a general term for a laminate of the
陰極19には、仕事関数が小さい材料であるリチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物が用いられる。その下に反射率の高いメタル電極(Al、Ag、Mo、Wなど)を用いてもよく、その場合には低抵抗化および反射による有機EL層18の発光の有効利用を図ることができる。
The
本発明の色変換方式の有機ELディスプレイにおいては、有機EL層18から発せられる近紫外から可視領域の光、好ましくは青色から青緑色領域の光を色変換フィルター層に入射させて、所望の色を有する可視光を放出する。有機EL層18は、少なくとも有機EL発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層および/または電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、下記のような層構成からなるものが採用される。
(a)有機EL発光層
(b)正孔注入層/有機EL発光層
(c)有機EL発光層/電子注入層
(d)正孔注入層/有機EL発光層/電子注入層
(e)正孔注入層/正孔輸送層/有機EL発光層/電子注入層
なお、上記において、陽極は有機EL発光層または正孔注入層に接続され、陰極は有機EL発光層または電子注入層に接続される。
In the organic EL display of the color conversion system of the present invention, light in the near ultraviolet to visible region, preferably light in the blue to blue-green region emitted from the
(A) Organic EL light emitting layer (b) Hole injection layer / organic EL light emitting layer (c) Organic EL light emitting layer / electron injection layer (d) Hole injection layer / organic EL light emitting layer / electron injection layer (e) positive Hole injection layer / hole transport layer / organic EL light emitting layer / electron injection layer In the above, the anode is connected to the organic EL light emitting layer or the hole injection layer, and the cathode is connected to the organic EL light emitting layer or the electron injection layer. The
上記各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機EL発光層中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。 Known materials are used as the material for each of the above layers. In order to obtain light emission from blue to blue-green, in the organic EL light emitting layer, for example, optical brighteners such as benzothiazole, benzimidazole, and benzoxazole, metal chelated oxonium compounds, styrylbenzene compounds, aromatics Group dimethylidin compounds are preferably used.
(実施例1)
ガラス基板上に、それぞれの厚さが1.5μmである赤色、緑色および青色のカラーフィルター層、およびそれぞれの厚さが10μmである赤色および緑色の蛍光変換層を積層し、色変換フィルター層を形成した。続いて、色変換フィルター層を平坦化するためにオーバーコート層を形成した。
Example 1
On the glass substrate, red, green and blue color filter layers each having a thickness of 1.5 μm, and red and green fluorescence conversion layers each having a thickness of 10 μm are laminated, and the color conversion filter layer is formed. Formed. Subsequently, an overcoat layer was formed to planarize the color conversion filter layer.
オーバーコート層としてアクリル系の塗布液(商品名:NN810、東京応化工業社製)を用い、先ずこれをスピンコートにより厚さ5μmに塗布し、通常のフォトリソグラフ法で現像、パターニングした後、ホットプレートにより200℃でポストベイクして、オーバーコート層を形成した。次に、このオーバーコート層を形成した基板ごと密閉チャンバー内に入れ、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA、沸点146℃)を用い、溶剤蒸気雰囲気にて温度23℃で10秒間にわたり暴露して、オーバーコート層の最表面だけを溶解した。さらに、真空乾燥炉にて180℃で30分間にわたり乾燥を行った。 An acrylic coating solution (trade name: NN810, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was used as the overcoat layer. First, this was applied to a thickness of 5 μm by spin coating, developed and patterned by a normal photolithography method, and then hot. An overcoat layer was formed by post-baking at 200 ° C. with a plate. Next, the entire substrate on which this overcoat layer has been formed is placed in a sealed chamber, and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA, boiling point 146 ° C.) is used as a solvent, and exposed at a temperature of 23 ° C. for 10 seconds in a solvent vapor atmosphere. Only the outermost surface of the overcoat layer was dissolved. Furthermore, drying was performed for 30 minutes at 180 ° C. in a vacuum drying furnace.
オーバーコート層の表面を基板検査機およびSEM像で観察した結果、この表面には鋭敏な異常突起やカバレッジ不可能な異物はなく、滑らかな面であることが確認された。また、オーバーコート層端部のテーパー部も接触角の小さい、なだらかな形状であることが確認された。残留溶媒に関しては、サンプルを切り出し200℃まで昇温脱離分析(TDS)を行ったが、溶剤暴露処理をする前と同様に検出されなかった。 As a result of observing the surface of the overcoat layer with a substrate inspection machine and an SEM image, it was confirmed that this surface was free of sensitive abnormal protrusions and foreign matter that could not be covered, and was a smooth surface. It was also confirmed that the tapered portion at the end of the overcoat layer also has a gentle shape with a small contact angle. Regarding the residual solvent, the sample was cut out and subjected to thermal desorption analysis (TDS) up to 200 ° C., but it was not detected as before the solvent exposure treatment.
真空乾燥をした基板を、パッシベーション層形成のためにスパッタ装置のロードロック室に格納し、マグネトロンスパッタ法でSiOxを300nm形成した。この上に陽極(IZO)を200nm形成し、フォトリソグラフ法で100μmピッチにパターニングを行った。 The vacuum-dried substrate was stored in a load lock chamber of a sputtering apparatus for forming a passivation layer, and 300 nm of SiOx was formed by magnetron sputtering. An anode (IZO) having a thickness of 200 nm was formed thereon, and patterning was performed at a pitch of 100 μm by a photolithographic method.
次いで、陽極を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は1×10-4Paまで減圧した。正孔注入層は銅フタロシアニン(CuPc)を100nm積層した。正孔輸送層は4,4′−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)を20nm積層した。有機発光層は4,4−ビス(2,2′−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)を30nm積層した。電子注入層はアルミキレート(Alq)を20nm積層した。 Next, the substrate on which the anode was formed was mounted in a resistance heating vapor deposition apparatus, and a hole injection layer, a hole transport layer, an organic light emitting layer, and an electron injection layer were sequentially formed without breaking the vacuum. During film formation, the internal pressure of the vacuum chamber was reduced to 1 × 10 −4 Pa. As the hole injection layer, copper phthalocyanine (CuPc) was laminated to a thickness of 100 nm. As the hole transport layer, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (α-NPD) was laminated to 20 nm. The organic light emitting layer was formed by laminating 30 nm of 4,4-bis (2,2′-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi). The electron injection layer was formed by laminating 20 nm of aluminum chelate (Alq).
そしてこの上に、陽極(ITO)のラインと垂直に幅0.30mm、空隙0.03mmギャップのストライプパターンが得られるマスクを用いて、厚さ200nmのMg/Ag(10:1の重量比率)層からなる陰極を、真空を破らずに形成した。 On top of this, using a mask capable of obtaining a stripe pattern having a width of 0.30 mm and a gap of 0.03 mm perpendicular to the anode (ITO) line, a 200 nm thick Mg / Ag (weight ratio of 10: 1) A cathode consisting of layers was formed without breaking the vacuum.
こうして得られた有機発光素子をグローブボックス内の乾燥窒素雰囲気下において、封止ガラスとUV硬化接着剤を用いて封止した。そして、このようにして得られた有機ELディスプレイを評価した結果、オーバーコート層起因によるパッシベーション層の欠陥から生じるダークスポット(非発光部)の発生はなかった。 The organic light-emitting device thus obtained was sealed using a sealing glass and a UV curable adhesive in a dry nitrogen atmosphere in a glove box. As a result of evaluating the organic EL display thus obtained, there was no occurrence of dark spots (non-light emitting portions) caused by defects in the passivation layer due to the overcoat layer.
(実施例2)
実施例1と同様にガラス基板上に色変換フィルター層を形成した後、次の通りにオーバーコート層を形成した。オーバーコート層としてシロキサン系の塗布液(KP854、信越化学工業社製)を用い、先ずこれをフレキソ印刷によりオーバーコート層のパターンに厚さ5μmで印刷した。KP854の暴露に用いる溶剤はメタノール(沸点:64.7℃)であり、乾燥性が速く、ポストベイク後は溶剤に対して安定している。そのためポストベイク前に、溶剤蒸気雰囲気の密閉型チャンバー内に23℃で15秒間暴露し、最表面だけを溶解した。その後ホットプレートにより150℃で加熱硬化した。
(Example 2)
After forming a color conversion filter layer on a glass substrate in the same manner as in Example 1, an overcoat layer was formed as follows. A siloxane-based coating solution (KP854, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used as the overcoat layer, and this was first printed on the overcoat layer pattern with a thickness of 5 μm by flexographic printing. The solvent used for the exposure of KP854 is methanol (boiling point: 64.7 ° C.), has a fast drying property, and is stable against the solvent after post-baking. Therefore, before post-baking, it was exposed to a sealed chamber in a solvent vapor atmosphere at 23 ° C. for 15 seconds to dissolve only the outermost surface. Thereafter, it was cured by heating at 150 ° C. using a hot plate.
なお、本実施例で用いたKP854は、80℃以上であれば硬化可能であるが、十分な脱ガス、脱水を行うため150℃で硬化させた。本実施例の場合はポストベイク前に溶剤暴露を行ったため、ポストベイク後の真空乾燥を行わなかった。しかし、実施例1と同様に昇温脱離分析(TDS)を行ったが、残留溶媒は検出されなかった。 The KP854 used in this example can be cured at 80 ° C. or higher, but was cured at 150 ° C. in order to perform sufficient degassing and dehydration. In the case of this example, since the solvent exposure was performed before post-baking, vacuum drying after post-baking was not performed. However, thermal desorption analysis (TDS) was performed in the same manner as in Example 1, but no residual solvent was detected.
また、実施例1と同様にオーバーコート層の表面を基板検査機およびSEM像で観察したところ、パッシベーション層形成の際にカバレッジ不可能な突起や異物もなく、テーパー部もなだらか形状であることが確認された。そして、このオーバーコート層の上に、実施例1と同様にパッシベーション層および有機発光素子を形成した後、封止を行い、有機ELディスプレイを製造した。本実施例の有機ELディスプレイを評価した結果、オーバーコート層起因によるパッシベーション層の欠陥から生じるダークスポット(非発光部)の発生はなかった。 Further, when the surface of the overcoat layer was observed with a substrate inspection machine and an SEM image in the same manner as in Example 1, it was found that there were no protrusions or foreign matters that could not be covered during the formation of the passivation layer, and the tapered portion had a gentle shape. confirmed. And after forming a passivation layer and an organic light emitting element on this overcoat layer like Example 1, it sealed and manufactured the organic EL display. As a result of evaluating the organic EL display of this example, there was no occurrence of dark spots (non-light emitting portions) caused by defects in the passivation layer due to the overcoat layer.
11 蛍光変換層
12 カラーフィルター
13 基板
14 オーバーコート層
16 パッシベーション層
17 陽極
18 有機EL層
19 陰極
20 溶剤
21 基板支持ピン
22 密閉チャンバー
23 基板搬入扉
34 異物
35 突起
36 テーパー部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Fluorescence conversion layer 12
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2009024133A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | Method for chemically smoothening material and device therefor |
JP2011183688A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Fujifilm Corp | Laminated body and method for manufacturing the same |
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