JP2011138745A - パターン形成方法及び有機発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン形成方法及び有機発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】電流が流れる位置を選択的に制御することによって、熱が発生する位置を選択的に制御できる加熱基板を提供するステップと、加熱基板の一面にパターン形成物質を形成するステップと、パターンが形成されるパターニング基板を加熱基板の一面に対向して整列させるステップと、加熱基板に選択的に電流を加えることによって、パターン形成物質の一部をパターニング基板に転写するステップと、を含むパターン形成方法及び有機発光素子の製造方法である。これにより、加熱基板に形成されたパターン形成物質を加熱する方式でパターンを転写することによって、マスクの使用なしに大型基板に精度の高いパターンを実現でき、工程後に加熱基板に残存するパターン形成物質を再使用することもできる。
【選択図】図６

Description

本発明は、パターン形成方法及び有機発光素子の製造方法に係り、特に加熱基板で発生する電気抵抗熱を利用してパターンを転写するパターン形成方法及び有機発光素子の製造方法に関する。

電界発光素子は、自発発光型表示素子であって、視野角が広く、コントラストが優秀であるだけでなく、応答速度が速いという長所を有しているので、次世代の表示素子として注目されている。

かかる電界発光素子は、発光層を形成する物質によって、無機電界発光素子と有機電界発光素子とに区分されるが、有機電界発光素子で有機膜をなす有機発光材料は、所定のパターンを有するマスクを利用して真空中で蒸着する方法を多く使用している。前記のようにマスクを利用して有機膜をパターニングする方法において、発光層である有機膜をパターニングさせる技術は、フルカラーの有機電界発光素子を製造するのに非常に重要な技術である。

一方、通常、有機電界発光素子の製造過程で使われる基板は、一回の工程で複数の有機電界発光素子を製造できるように大型基板が使われる。また、大型ディスプレイに対する要求が大きくなりつつ、ディスプレイ自体も大型化されている勢いである。

しかし、かかる基板は、そのサイズが大きくなるほど、蒸着工程で重力により弛むため、前記のようにマスクを介在して蒸着する時に、パターンの精度を高めがたいという問題がある。

本発明の目的は、加熱基板を利用してパターン形成物質を転写することによって、大型基板にパターンを形成する時に発生するマスクの弛み現象を除去し、パターニング基板に精度高くパターンを形成できるパターン形成方法及び有機発光素子の製造方法を提供するところにある。

本発明の他の目的は、大型基板に対するパターン形成にさらに適したパターン形成方法及び有機発光素子の製造方法を提供するところにある。

前記目的を達成するために、本発明の一側面によれば、電流が流れる位置を選択的に制御することによって、熱が発生する位置を選択的に制御できる加熱基板を提供するステップと、加熱基板の一面にパターン形成物質を形成するステップと、パターンが形成されるパターニング基板を加熱基板の一面に対向して整列させるステップと、加熱基板に選択的に電流を加えることによって、パターン形成物質の一部をパターニング基板に転写するステップと、を含むパターン形成方法が提供される。

本発明の他の側面によれば、電流が流れる位置を選択的に制御することによって、熱が発生する位置を選択的に制御できる加熱基板を提供するステップと、加熱基板の一面にパターン形成物質を形成するステップと、複数の画素電極が備えられたパターニング基板を加熱基板の一面に対向して整列させるステップと、加熱基板に選択的に電流を加えることによって、パターン形成物質の一部をパターニング基板に転写するステップと、を含む有機発光素子の製造方法が提供される。

前述したもの以外の本発明の側面、特徴、利点が以下の図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明から明確になる。

本発明によれば、加熱基板に形成されたパターン形成物質を加熱する方式でパターンを転写することによって、マスクの使用なしに大型基板に精度の高いパターンを実現でき、工程後に加熱基板に残存するパターン形成物質を再使用することもできる。

本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示す図面である。 本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示す図面である。 本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示す図面である。 本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示す図面である。 本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示す図面である。 本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示す図面である。

本発明は、多様な変更を加えて色々な実施形態を有しうるところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明に詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されねばならない。本発明を説明するに当って、関連した公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

本出願で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使われたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において“含む”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されねばならない。

以下、本発明による加熱基板を利用したパターン形成方法及び有機発光素子の製造方法の実施形態を、図面を参照して詳細に説明し、図面を参照して説明するに当って、同一であるか、または対応する構成要素は、同じ図面番号を付与し、これについての重複説明は省略する。

以下、本発明の一実施形態による加熱基板を利用したパターン形成方法及び有機発光素子の製造方法を、図１ないし図７を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示すフローチャートであり、図２ないし図７は、本発明の一実施形態によるパターン形成方法を示す図面である。

まず、図２のように加熱基板１０を提供する（Ｓ１００）。ここで、加熱基板は、電流のフローによって熱を発生させる装置であり、電流のフローを制御することによって、加熱基板に発生する熱を制御できる。そして、本発明の一実施形態によれば、図２に示したように、加熱基板は、基板１１に複数の電熱線１２が結合された構造が使われる。電熱線は、基板に付着または巻線された形態、または基板の内部に埋め込まれた構造でありうる。基板は、ガラス基材または絶縁物質などで形成される。そして、電熱線は、電流のフローにより熱をよく発生させ、かつ高温によく耐える物質としてＦｅとＣｒの合金、ＮｉとＣｒの合金などが使われる。複数の電熱線には、それぞれ独立に電流が流れ、かかる電流のフローは、ユーザの選択によって任意に制御される。

かかる加熱基板の構造により電流が流れる位置を選択的に制御でき、これによって、加熱基板１０に発生する電気抵抗熱は、電流が流れる位置に相応するところで選択的に発生する。そして、加熱基板に発生する熱の大きさは、加熱基板に結合された電熱線１２の太さまたは電熱線に流れる電流の強度によって調節される。すなわち、電熱線を太く設計するか、または電熱線に流れる電流の強度を高くするほど、加熱基板に選択的に発生する電気抵抗熱の大きさは大きくなる。大面積の加熱基板を使用する場合、前面に発生する温度を均一に制御するために、電熱線を位置別に太さを異ならせる方法、または各電熱線の抵抗の大きさを異ならせる方法などが適用される。

前記電熱線１２のパターンは、後述するパターニング基板２０に形成されるパターンと関連して形成される。これについての詳細な説明は後述する。

次いで、図３に示したように、加熱基板１０の一面にパターン形成物質４０を形成する（Ｓ２００）。パターン形成物質は、後述した工程でパターニング基板２０の表面に転写されてパターンを形成する。本発明の一実施形態によれば、パターン形成物質４０は、有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）を製造するために、低温ポリシリコンからなるパターニング基板に有機発光層を形成できる有機化合物であり、特にＯＬＥＤの色相を発するために、赤色、緑色、青色のうちいずれか一つの画素を表す発光層物質が選択される。選択された有機化合物によって、ＯＬＥＤで発生する色相が決定される。

そして、有機化合物のようなパターン形成物質４０は、蒸着またはスパッタリング方式で加熱基板１０の一面に供給される。すなわち、パターン形成物質４０を加熱基板の表面に真空蒸着させるか、またはスパッタリングすることによって、パターン形成物質が加熱基板の表面に全体的に形成される。図３は、蒸着またはスパッタリング方式により加熱基板の表面にパターン形成物質が形成されたところを示す。

次いで、図４に示したように、パターンが形成されるパターニング基板２０をパターン形成物質が積層された加熱基板の一面に対向して整列させる（Ｓ３００）。本発明の一実施形態によれば、パターニング基板は、ＯＬＥＤを製造できる低温ポリシリコン（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ：ＬＴＰＳ）基板となりうる。本実施形態において、ＬＴＰＳ基板は、複数のＯＬＥＤが形成される大型基板であって、後述する工程により有機化合物のパターン層が形成されるパターニング基板となりうる。

図５は、前記パターニング基板２０のさらに具体的な一実施形態を示す図面である。

図５を参照すれば、画素電極６０上に有機発光層がパターニングされて、アクティブマトリックス（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ：ＡＭ）方式のＯＬＥＤが形成されるパターニング基板２０の構造が開示されている。本発明の一実施形態によれば、パターニング基板は、ガラス基板２１上にバッファ絶縁膜２２を積層し、その上に活性層２３を形成した後、活性層をゲート絶縁膜２４でカバーする構造となりうる。活性層は、アモルファスシリコン（ａ−ｓｉ）の蒸着後に結晶化工程を経てポリシリコン（Ｐｏｌｙ−ｓｉ）構造を表す。

そして、その上にゲート電極２５を形成し、その上に層間絶縁膜２６を積層した後、ドレイン電極２７とソース電極２８とを形成する。かかるドレイン電極２７及びソース電極２８は、層間絶縁膜を貫通して活性層と接触され、パッシべーション膜２９によりカバーされる。ここで、ドレイン電極は、パッシべーション膜上に形成される画素電極６０と連結されて、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の出力電圧を伝達する。

そして、画素定義膜６１は、画素電極が開放されるように基板の上部に形成されるが、該開放された画素電極６０上に有機発光層がパターニングされる。有機発光層がパターニングされた後、有機発光層上に画素電極と交差する方向に第２電極が形成されることによって、ＯＬＥＤが完成される。本発明の一実施形態において、パターニング基板２０は、図５に示したように、有機発光層がパターニングされる以前の状態で使われ、後述するパターン形成工程を通じて開放された画素電極上に有機発光層が形成される構造である。

かかるパターニング基板２０を加熱基板１０の一面に図４のように整列させる。加熱基板は、パターニング基板に形成されるパターンの位置に相応するように整列され、加熱基板で発生する熱により昇華されるパターン形成物質がパターニング基板に再蒸着されて、パターンを形成できるように配置される。

次いで、図６に示したように、加熱基板１０に選択的に電流を加えて、加熱基板に付いているパターン形成物質４０の一部をパターニング基板２０に転写する。パターニング基板と加熱基板とが整列された状態で加熱基板に選択的に電流を流せば、図６のＡのように、電流が流れる位置に相応するところにのみ電気抵抗熱が発生する。加熱基板中で熱が発生するところでは、パターン形成物質４０が部分的に加熱される。これによって、パターン形成物質は昇華されて、パターニング基板に再蒸着される。再蒸着されたパターン形成物質は、所望の位置でパターニング基板に転写されてパターン、すなわち、有機発光膜のパターンをなす。

したがって、電熱線１２のパターンは、パターニング基板２０に形成されるパターンに対応して同じパターンにすることが望ましい。すなわち、パターニング基板２０に形成されるパターン部分に熱を発生させるパターンであれば、いずれのパターンも適用可能である。

同じ方式で前述した図２ないし図６の工程を反復して行うことによって、図７のようにパターニング基板２０の所望の位置に選択的にパターン５０を転写でき、パターンを形成する物質は必要に応じて選択される。

このように、ＯＬＥＤの赤色、緑色、青色のうち一つの発光層を形成する場合、前記電熱線１２は、赤色、緑色、青色のあらゆる画素に対応するパターンで形成した後、赤色発光層の形成時には、赤色画素に対応する電熱線に電場を印加し、緑色発光層の形成時には、緑色画素に対応する電熱線に電場を印加し、青色発光層の形成時には、青色画素に対応する電熱線に電場を印加する方式で、順次に赤色、緑色及び青色発光層を形成できる。

本発明の一実施形態についての説明では、ＯＬＥＤの製造に必要な有機層のパターン５０形成工程を説明した。ＯＬＥＤの製作において、前記のような有機層は、水分に非常に脆弱であって、その製造過程及び製造後にも水分から徹底に隔離させねばならないところ、レジスト剥離過程及びエッチング過程で水分に露出されるフォトリソグラフィ法は、有機層のパターン形成工程に適していない。したがって、本発明は、水分の接触なしに有機層をパターニングし、マスクの弛み現象を除去して大型有機発光装置を製造するのに効果的に利用できる。

一方、前述したパターン形成工程は、ウェット工程が困難なパターン形成過程に多様に適用される。すなわち、絶縁体からなるパターニング基板に導電性のパターン形成物質を使用することによって、印刷回路基板の回路パターンを形成する工程に本発明が使われる。また、蒸着またはスパッタリング方式でマスクを使用して任意のパターンを形成する工程に本発明が使われる。

以上、本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させることを理解できるであろう。

前述した実施形態以外の多くの実施形態が本発明の特許請求の範囲内に存在する。

本発明は、有機発光素子関連の技術分野に適用可能である。

１０ 加熱基板
１１ 基板
１２ 電熱線
２０ パターニング基板
４０ パターン形成物質
５０ パターン

Claims (10)

1. 電流が流れる位置を選択的に制御することによって、熱が発生する位置を選択的に制御できる加熱基板を提供するステップと、
   前記加熱基板の一面にパターン形成物質を形成するステップと、
   パターンが形成されるパターニング基板を前記加熱基板の一面に対向して整列させるステップと、
   前記加熱基板に選択的に電流を加えることによって、前記パターン形成物質の一部を前記パターニング基板に転写するステップと、を含むパターン形成方法。
2. 前記加熱基板には、複数の電熱線が結合され、前記複数の電熱線には、選択的に電流が流れることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 前記電熱線は、前記パターニング基板に形成されるパターンに対応する位置で熱を発生させるパターンであることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
4. 前記加熱基板の一面にパターン形成物質を形成するステップは、
   前記パターン形成物質を前記加熱基板の一面に蒸着させるか、またはスパッタリングすることによって行われることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
5. 前記パターン形成物質は、前記加熱基板で発生する熱により昇華されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
6. 電流が流れる位置を選択的に制御することによって、熱が発生する位置を選択的に制御できる加熱基板を提供するステップと、
   前記加熱基板の一面にパターン形成物質を形成するステップと、
   複数の画素電極が備えられたパターニング基板を前記加熱基板の一面に対向して整列させるステップと、
   前記加熱基板に選択的に電流を加えることによって、前記パターン形成物質の一部を前記パターニング基板に転写するステップと、を含む有機発光素子の製造方法。
7. 前記加熱基板には、複数の電熱線が結合され、前記複数の電熱線には、選択的に電流が流れることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子の製造方法。
8. 前記電熱線は、前記パターニング基板に形成されるパターンに対応する位置で熱を発生させるパターンであることを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子の製造方法。
9. 前記加熱基板の一面にパターン形成物質を形成するステップは、
   前記パターン形成物質を前記加熱基板の一面に蒸着させるか、またはスパッタリングすることによって行われることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子の製造方法。
10. 前記パターン形成物質は、前記加熱基板で発生する熱により昇華されることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子の製造方法。

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