JP2017212048A - 基板処理システム、基板処理方法及び正孔注入層形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】インクジェット方式を用いた成膜法で有機発光ダイオードの有機層を基板上に形成する基板処理システムに関し、各色の良好な発光特性を維持したまま、青色の光の点灯寿命を長くする。【解決手段】基板処理システム１００は、赤色用及び緑色用の正孔注入層を第１の焼成温度で基板上に形成する第１の正孔注入層形成装置１１０と、赤色用及び緑色用の正孔注入層上に、第１の焼成温度より高い第２の焼成温度で、赤色用及び緑色用の正孔輸送層を形成する正孔輸送層形成装置１２０と、赤色用及び緑色用の正孔注入層及び正孔輸送層が形成された基板上に、第１の焼成温度以下の第３の焼成温度で、青色用の正孔注入層を形成する第２の正孔注入層形成装置１３０とを備える。【選択図】図４
Description
本発明は、有機発光ダイオードの正孔注入層等の有機層を、インクジェット方式を用いた成膜法で基板上に形成する基板処理システム、基板処理方法及び正孔注入層形成装置に関する。
従来、有機ＥＬ（Electroluminescence）デバイスとして有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）が知られている。かかる有機発光ダイオードを用いた有機ＥＬディスプレイは、薄型軽量かつ低消費電力であるうえ、応答速度や視野角、コントラスト比の面で優れているといった利点を有していることから、次世代のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）として近年注目されている。
有機発光ダイオードは、基板上の陽極と陰極の間に有機層を挟んだ構造を有している。有機層は、例えば、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を含む。これら有機層のうち正孔注入層等を形成するにあたっては、有機層を構成する有機材料を、インクジェット方式で基板上に塗布し成膜する方法が用いられる。
このような有機発光ダイオードのうち、有機ＥＬディスプレイ等に用いられるものは、赤色、緑色及び青色それぞれについて有機ＥＬ素子を有し、これらの素子はそれぞれ個別の発光層を有する。これらの発光層の形成についても、上述の正孔注入層等と同様にインクジェット方式を採用可能であるが、青色発光層用のインクは発光輝度等の面で実用的でない。したがって、従来の有機発光ダイオードでは、赤色発光層と緑色発光層はインクジェット方式を用いた成膜方法で形成し、青色発光層は蒸着法で形成している（特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に開示のようにインクジェット方式を用いた成膜方法と蒸着法を併用するハイブリッド型の有機発光ダイオードは、青色有機ＥＬ素子の寿命、具体的には青色の光の点灯寿命に改善の余地がある。また、仮に有機発光ダイオードの作製方法を変更することにより青色の光の点灯寿命を長くすることができたとしても、赤色ＥＬ素子と緑色ＥＬ素子の発光特性が低下してしまっては問題である。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、有機発光ダイオードの正孔注入層等の有機層を、インクジェット方式を用いた成膜法で基板上に形成する基板処理システム、基板処理方法及び正孔注入層形成装置に関し、有機発光ダイオードの各色の良好な発光特性を維持したまま、青色の光の点灯寿命を長くすることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、青色及び青色とは別の色に発光する有機発光ダイオードの各色用の正孔注入層及び正孔輸送層並びに前記別の色用の発光層を基板上に形成する基板処理システムであって、前記別の色用の正孔注入層を第１の焼成温度で基板上に形成する第１の正孔注入層形成装置と、基板に形成された前記別の色用の正孔注入層上に、前記第１の焼成温度より高い第２の焼成温度で、前記別の色用の正孔輸送層を形成する正孔輸送層形成装置と、前記別の色用の正孔注入層及び前記別の色用の正孔輸送層が形成された基板上に、前記第１の焼成温度以下の第３の焼成温度で、青色用の正孔注入層を形成する第２の正孔注入層形成装置と、を備えることを特徴としている。
基板処理システムは、さらに、基板に形成された前記別の色用の正孔輸送層及び青色用の正孔注入層上に、前記第３の焼成温度より低い焼成温度で、前記別の色用の発光層及び青色用の正孔輸送層をそれぞれ形成する異種層形成装置を備えていてもよい。
また、基板処理システムは、異種層形成装置に代えて、基板に形成された前記別の色用の正孔輸送層上に、前記第３の焼成温度より低い焼成温度で、前記別の色用の発光層を形成する発光層形成装置と、基板に形成された前記青色用の正孔注入層上に、前記第３の焼成温度より低い別の焼成温度で、前記青色用の正孔輸送層を形成する別の正孔輸送層形成装置を備えていてもよい。
別な観点による本発明は、青色及び青色とは別の色に発光する有機発光ダイオードの青色用の正孔注入層を基板上に形成する正孔注入層形成装置であって、前記別の色の正孔注入層及び前記別の色の正孔輸送層が形成された基板上に、青色用の正孔注入層を構成する有機材料を基板に吐出する吐出装置を有することを特徴としている。
正孔注入層形成装置は、前記吐出装置により基板に吐出された有機材料を乾燥する乾燥装置と、該乾燥装置により乾燥された有機材料を焼成し前記青色用の正孔注入層を形成する焼成装置と、を有することが好ましい。
正孔注入層形成装置は、さらに、前記青色用の正孔注入層の形成時に、該青色の正孔注入層を構成する有機材料の気化成分が、前記別の色の正孔輸送層に付着することを防ぐ付着防止機構を有することが好ましい。
さらに別な観点による本発明は、青色及び青色とは別の色に発光する有機発光ダイオードの各色用の正孔注入層及び正孔輸送層並びに前記別の色用の発光層を基板上に形成する基板処理方法であって、前記別の色用の正孔注入層を第１の焼成温度で基板上に形成するステップと、基板に形成された前記別の色用の正孔注入層上に、前記第１の焼成温度より高い第２の焼成温度で、前記別の色用の正孔輸送層を形成するステップと、前記別の色用の正孔注入層及び前記別の色用の正孔輸送層が形成された基板上に、前記第１の焼成温度以下の第３の焼成温度で、青色用の正孔注入層を形成するステップと、を含むことを特徴としている。
上述の有機発光ダイオードは、前記別の色用の正孔輸送層上に、インクジェット方式を用いた成膜法で形成される前記別の色用の発光層と、青色用の正孔輸送層上に、前記別の色用の発光層をも覆うように、蒸着法で形成される青色発光層とを有するものである。
本発明によれば、有機発光ダイオードにおいて、各色の良好な発光特性を維持したまま、青色の光の点灯寿命を長くすることができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
本発明の実施の形態は、インクジェット方式を用いた成膜方法で有機発光ダイオードの有機層を基板上に形成する基板処理システムであるため、まず有機発光ダイオードについて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る有機発光ダイオードの構成の概略を示す断面図である。
有機発光ダイオード１は、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ、緑色有機ＥＬ素子１Ｇ、青色有機ＥＬ素子１Ｂを有し、青色及び青色とは別の色（赤色及び緑色）に発光するする。
有機発光ダイオード１は、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ、緑色有機ＥＬ素子１Ｇ、青色有機ＥＬ素子１Ｂを有し、青色及び青色とは別の色（赤色及び緑色）に発光するする。
赤色有機ＥＬ素子１Ｒは、赤色の光を発するものであり、基板としてのガラス基板（以下、基板と省略）１０上に、該基板１０側から順に陽極（アノード）１１Ｒ、正孔注入層１２Ｒ、正孔輸送層１３Ｒ、赤色発光層１４Ｒ、連結層（Hybrid Connection Layer）１５、青色発光層１６、電子輸送層１７、電子注入層１８、陰極（カソード）１９が積層された構成を有する。
緑色有機ＥＬ素子１Ｇは、緑色の光を発するものであり、赤色有機ＥＬ素子１Ｒと同様に、基板１０上に、該基板１０側から順に陽極１１Ｇ、正孔注入層１２Ｇ、正孔輸送層１３Ｇ、緑色発光層１４Ｇ、連結層１５、青色発光層１６、電子輸送層１７、電子注入層１８、陰極１９が積層された構成を有する。
青色有機ＥＬ素子１Ｂは、青色の光を発するものであり、基板１０上に、該基板Ｇ側から順に陽極１１Ｂ、正孔注入層１２Ｂ、正孔輸送層１３Ｂ、連結層１５、青色発光層１６、電子輸送層１７、電子注入層１８、陰極１９が積層された構成を有する。
また、図示は省略するが、基板Ｇ上には、各素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを駆動する駆動回路や、各素子間を絶縁すること等を目的とした隔壁が設けられている。なお、以下の説明では、有機発光ダイオード１において、陽極１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ側の部分を下部、陰極１９側の部分を上部として説明する。
陽極１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極であり、蒸着法等を用いて形成される。
正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、正孔注入効率を高めるための層であり、インクジェット方式を用いた成膜法で形成される。正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂには同一材料が用いられる。
なお、インクジェット方式を用いた成膜法では、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ用の有機材料を塗布し、その後、該有機材料を乾燥し、所定の焼成温度で焼成することにより、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂが形成される。他の層（例えば正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ）についてインクジェット方式を用いた成膜法を採用する場合も同様である。
赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔輸送層１３Ｒ，１３Ｇはそれぞれ、赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層１４Ｇへの正孔輸送効率を高めるための層であり、青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔輸送層１３Ｂは青色発光層１６への正孔輸送効率を高めるための層である。
赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔輸送層１３Ｒ，１３Ｇには同一材料が用いられる。
青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔輸送層１３Ｂには、青色の発光効率等の関係から、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの正孔輸送層１３Ｒ、緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔輸送層１３Ｇの材料とは異なる材料が用いられる。
正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂはインクジェット方式を用いた成膜法で形成される。
青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔輸送層１３Ｂには、青色の発光効率等の関係から、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの正孔輸送層１３Ｒ、緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔輸送層１３Ｇの材料とは異なる材料が用いられる。
正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂはインクジェット方式を用いた成膜法で形成される。
なお、正孔輸送効率を高くするための分子設計と正孔注入効率を高くするための分子設計は異なるため、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの正孔注入層１２Ｒと正孔輸送層１３Ｒとでは、各層を形成する際の好適な焼成温度が異なり、正孔注入層１２Ｒの有機材料に好適な焼成温度より、正孔輸送層１３Ｒの有機材料に好適な焼成温度の方が高くなっている。緑色有機ＥＬ素子１Ｇについても同様である。
赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層１４Ｇはそれぞれ、当該層１４Ｒ、１４Ｇ内において電子と正孔とが再結合することにより、赤色及び緑色の光を発生する層である。赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層１４Ｇはインクジェット方式を用いた成膜法で形成される。
連結層１５は、赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層１４Ｇで再結合しなかった正孔が青色発光層１６に到達することを防ぐ層であり、基板１０の全面にわたって形成されており、具体的には、赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層並びに正孔輸送層１３Ｂを覆うように形成されている。この連結層１５は、例えば蒸着法により形成される。
青色発光層１６は、当該層１６において電子と正孔とが再結合することにより、青色の光を発生する層である。青色発光層１６も、連結層１５と同様に基板１０の全面にわたって形成されており、具体的には、青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔輸送層１３Ｂの上部だけでなく、赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層１４Ｇの上部も覆うように形成されている。青色発光層１６は、例えば蒸着法により形成される。
電子輸送層１７は、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇ、青色発光層１６への電子輸送効率を高めるための層である。
電子注入層１８は、電子注入効率を高めるための層である。
陰極１９には、例えばアルミニウムが用いられる。
これら電子輸送層１７、電子注入層１８及び陰極１９は、例えば蒸着法により形成される。
電子注入層１８は、電子注入効率を高めるための層である。
陰極１９には、例えばアルミニウムが用いられる。
これら電子輸送層１７、電子注入層１８及び陰極１９は、例えば蒸着法により形成される。
有機発光ダイオード１を構成する層のうち、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇ、連結層１５、青色発光層１６、電子輸送層１７、電子注入層１８が有機材料からなる有機層である。また、これら有機層のうち、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇについては上述したようにインクジェット方式による成膜方法で形成される。
以上の各部を有する有機発光ダイオード１は、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの陽極１１Ｒと陰極１９との間に電圧を印加することによって、正孔注入層１２Ｒで注入された所定数量の正孔が正孔輸送層１３Ｒを介して赤色発光層１４Ｒに輸送され、また、電子注入層１８で注入された所定数量の電子が電子輸送層１７、青色発光層１６及び連結層１５を介して赤色発光層１４Ｒに輸送される。そして、赤色発光層１４Ｒ内で正孔と電子が再結合して励起状態の分子を形成し、当該発光層１４Ｒが発光する。緑色有機ＥＬ素子１Ｇについても同様である。
一方、青色有機ＥＬ素子１Ｂの陽極１１Ｂと陰極１９との間に電圧を印加することによって、正孔注入層１２Ｂで注入された所定量の正孔が正孔輸送層１３Ｂ及び連結層１５を介して青色発光層１６に輸送され、また、電子注入層１８で注入された所定数量の電子が電子輸送層１７を介して青色発光層１６に輸送される。そして、青色発光層１６内で正孔と電子が再結合して励起状態の分子を形成し、当該発光層１６が発光する。
このような有機発光ダイオードでは、青色の光の発光寿命が短い。この点に関し、本発明者が検討を重ねた結果、青色有機ＥＬ素子の正孔注入層の焼成温度が低い方が、青色の光の発光寿命が長いことが明らかになった。
また、各色の正孔注入層の焼成温度を低くすると、正孔注入効率が上昇すること、すなわち電流量が増加することが明らかになった。さらに、赤色有機ＥＬ素子と緑色有機ＥＬ素子について、正孔注入層の焼成温度を低くすると、これらの素子の発光特性が悪化すること、具体的には、赤色有機ＥＬ素子、緑色有機ＥＬ素子からの光において、青色成分が増加することが明らかになった。
言い換えると、本実施形態に係る有機発光ダイオードの正孔注入層の材料は、焼成温度が低い場合に、青色の光の発光寿命が長くなり且つ赤色及び緑色有機ＥＬ素子の発光特性が低下する材料であることが明らかになった。
また、各色の正孔注入層の焼成温度を低くすると、正孔注入効率が上昇すること、すなわち電流量が増加することが明らかになった。さらに、赤色有機ＥＬ素子と緑色有機ＥＬ素子について、正孔注入層の焼成温度を低くすると、これらの素子の発光特性が悪化すること、具体的には、赤色有機ＥＬ素子、緑色有機ＥＬ素子からの光において、青色成分が増加することが明らかになった。
言い換えると、本実施形態に係る有機発光ダイオードの正孔注入層の材料は、焼成温度が低い場合に、青色の光の発光寿命が長くなり且つ赤色及び緑色有機ＥＬ素子の発光特性が低下する材料であることが明らかになった。
正孔注入層の焼成温度を低くすると赤色有機ＥＬ素子の発光特性が悪化する理由としては以下のものが考えられる。正孔注入層の焼成温度を低くすることにより正孔注入効率が増加し、すなわち、正孔の量が増加し、連結層１５が存在していても、赤色有機ＥＬ素子の赤色発光層だけでなく、青色発光層においても正孔と電子の再結合が生じ、青色の発光が起きていることが考えられる。緑色有機ＥＬ素子の発光特性についても同様の理由が考えられる。
これらの知見に基づいて、本発明者は、赤色有機ＥＬ素子及び緑色有機ＥＬ素子の発光特性を悪化させることなく、青色有機ＥＬ素子の寿命を延ばすことができる、基板処理システムに想到した。
本発明の第１の実施形態に係る有機層の形成方法を説明する前に、有機発光ダイオードの有機層の従来の形成方法について説明する。
本発明の第１の実施形態に係る有機層の形成方法を説明する前に、有機発光ダイオードの有機層の従来の形成方法について説明する。
図２は、有機発光ダイオード１の有機層の従来の形成方法を説明する図である。
従来の有機発光ダイオード１の有機層の形成方法では、まず、図２（Ａ）に示すように、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ、緑色有機ＥＬ素子１Ｇ及び青色有機ＥＬ素子１Ｂのそれぞれの陽極１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ上に、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂをインクジェット方式による成膜方法で形成する。具体的には、各陽極１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ上に正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの有機材料をインクジェット方式で塗布し、その後、該有機材料を乾燥し、所定の焼成温度(例えば１５０℃)で焼成し、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを形成する。
従来の有機発光ダイオード１の有機層の形成方法では、まず、図２（Ａ）に示すように、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ、緑色有機ＥＬ素子１Ｇ及び青色有機ＥＬ素子１Ｂのそれぞれの陽極１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ上に、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂをインクジェット方式による成膜方法で形成する。具体的には、各陽極１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ上に正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの有機材料をインクジェット方式で塗布し、その後、該有機材料を乾燥し、所定の焼成温度(例えば１５０℃)で焼成し、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを形成する。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの正孔注入層１２Ｒ上に正孔輸送層１３Ｒを、緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔注入層１２Ｇ上に正孔輸送層１３Ｇを、インクジェット方式による成膜方法でそれぞれ形成する。具体的には、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ上に、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇの有機材料をインクジェット方式で塗布し、その後、該有機材料を乾燥し、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの所定の焼成温度より高い焼成温度（例えば２００℃）で焼成し、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇを形成する。
この従来の方法では、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを同時に形成した後に、すなわち、青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂを形成した後に、正孔注入層形成時より高い焼成温度での焼成を伴う正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｂの形成が行われる。したがって、青色有機ＥＬ素子１Ｂの寿命を長くする目的で、正孔注入層１２Ｂを含めた正孔注入層全体の焼成温度を低くしたとしても、所望の結果を得ることができない。
そこで、本発明の第１の実施形態に係る基板処理システムでは、有機発光ダイオード１の有機層を以下のように形成する。
そこで、本発明の第１の実施形態に係る基板処理システムでは、有機発光ダイオード１の有機層を以下のように形成する。
図３は、本実施の第１の実施形態に係る有機発光ダイオードの有機層の形成方法を説明する図である。
本形成方法では、図３（Ａ）に示すように、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇのそれぞれの陽極１１Ｒ、１１Ｇ上に、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇをインクジェット方式による成膜方法で形成する。具体的には、各陽極１１Ｒ、１１Ｇ上に正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇの有機材料をインクジェット方式で塗布し、その後、該有機材料を乾燥し、第１の焼成温度(例えば１５０℃)で焼成し、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇを形成する。
本形成方法では、図３（Ａ）に示すように、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇのそれぞれの陽極１１Ｒ、１１Ｇ上に、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇをインクジェット方式による成膜方法で形成する。具体的には、各陽極１１Ｒ、１１Ｇ上に正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇの有機材料をインクジェット方式で塗布し、その後、該有機材料を乾燥し、第１の焼成温度(例えば１５０℃)で焼成し、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇを形成する。
次いで、図３（Ｂ）に示すように、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの正孔注入層１２Ｒ上に正孔輸送層１３Ｒを、緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔注入層１２Ｇ上に正孔輸送層１３Ｇをインクジェット方式による成膜方法でそれぞれ形成する。具体的には、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ上に、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇの有機材料をインクジェット方式で塗布し、その後、該有機材料を乾燥し、上記第１の焼成温度より高い第２の焼成温度（例えば２００℃）で焼成し、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇを形成する。
その後、図３（Ｃ）に示すように、青色有機ＥＬ素子１Ｂの陽極１１Ｂ上に、正孔注入層１２Ｂをインクジェット方式による成膜方法で形成する。具体的には、陽極１１Ｂ上に正孔注入層１２Ｂの有機材料をインクジェット方式で塗布し、その後、該有機材料を乾燥し、上記第１の焼成温度と等しい第３の焼成温度で焼成し、正孔注入層１２Ｂを形成する。
そして、図３（Ｄ）に示すように、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの正孔輸送層１３Ｒ上に赤色発光層１４Ｒを、緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔輸送層１３Ｇ上に緑色発光層１４Ｇを、青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂ上に正孔輸送層１３Ｂをインクジェット方式による成膜法でそれぞれ形成する。具体的には、正孔輸送層１３Ｒ上に赤色発光層１４Ｒの有機材料を、正孔輸送層１３Ｇ上に緑色発光層１４Ｇの有機材料を、正孔注入層１２Ｂ上に正孔輸送層１３Ｂの有機材料をインクジェット方式で塗布し、これら有機材料を乾燥し、上記第１の焼成温度より低い焼成温度（例えば１００℃）で焼成し、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇ、正孔輸送層１３Ｂを形成する。
これらインクジェット方式による成膜後、蒸着法により、連結層１５や青色発光層１６等が形成される。
このように、本実施形態に係る基板処理システムにおける有機発光ダイオード１の有機層の形成方法では、青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂを、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇと同時に形成するのではなく、高温が必要となる正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇの形成後に形成する。したがって、青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂが高温に晒されることがないため、有機発光ダイオード１の青色の光の点灯寿命を、従来の方法で作製したものに比べて延ばすことができる。また、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ及び正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇは従来と同様の焼成温度で焼成するため、赤色及び緑色の発光特性が従来の方法で作製したものに比べて劣化することがない。
上述の有機発光ダイオード１の有機層の形成方法を行うため、本実施形態に係る基板処理システムは、以下のように構成される。
図４は、本実施形態に係る基板処理システムの構成例を説明するための図である。なお、図４の基板処理システム１００で処理される基板１０上には予め陽極１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂが形成されており、当該基板処理システム１００は、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇを形成する。
図４は、本実施形態に係る基板処理システムの構成例を説明するための図である。なお、図４の基板処理システム１００で処理される基板１０上には予め陽極１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂが形成されており、当該基板処理システム１００は、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇを形成する。
図４の基板処理システム１００は、第１の正孔注入層形成装置１１０と、正孔輸送層形成装置１２０と、第２の正孔注入層形成装置１３０と、異種層形成装置１４０とが、基板１０の搬送路１０１に沿って、この順で並べて配置されている。
第１の正孔注入層形成装置１１０は、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの正孔注入層１２Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔注入層１２Ｇを第１の焼成温度で基板１０上に形成するものである。
この第１の正孔注入層形成装置１１０は、基板１０における赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの陽極１１Ｒ、１１Ｇに、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇの有機材料をインクジェット方式で塗布する吐出装置としてインクジェット式塗布装置（以下、ＩＪ装置）１１１を有する。
また、第１の正孔注入層形成装置１１０は、ＩＪ装置１１１が塗布した有機材料を減圧乾燥する乾燥機１１２を有する。乾燥機１１２は、例えばターボ分子ポンプ（図示せず）を有し、該ターボ分子ポンプによって内部雰囲気を例えば１Ｐａ以下まで減圧して、有機材料を乾燥するように構成されている。
さらに、第１の正孔注入層形成装置１１０は、乾燥機１１２で乾燥された有機材料を第１の焼成温度で焼成する焼成機１１３を有する。焼成機１１３は、その内部に基板１０を載置する熱板（図示せず）を有し、該熱版によって有機材料を焼成するように構成されている。
ＩＪ装置１１１が塗布した有機材料を、乾燥機１１２によって乾燥し、焼成機１１３によって第１の焼成温度で焼成することで、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇが基板（の陽極１１Ｒ、１１Ｇ）上に形成される。
なお、図示は省略するが、第１の正孔注入層形成装置１１０は、ＩＪ装置１１１、乾燥機１１２、焼成機１１３へ基板１０を搬送する基板搬送装置や、基板１０を受け渡すためのトランジション装置、基板１０を一時的に収容するバッファ装置、焼成機１１３で焼成された基板を所定の温度（例えば常温）に調節する温度調節装置等を有する。これら基板搬送装置やトランジション装置、バッファ装置、温度調節装置は、正孔輸送層形成装置１２０、第２の正孔注入層形成装置１３０、異種層形成装置１４０にも設けられている。
正孔輸送層形成装置１２０は、基板１０に形成された正孔注入層１２Ｒ及び正孔注入層１２Ｇ上に、正孔輸送層１３Ｒ及び正孔輸送層１３Ｇをそれぞれ第２の焼成温度で形成するものである。
この正孔輸送層形成装置１２０は、基板１０における正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇに、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇの有機材料をインクジェット方式で塗布するＩＪ装置１２１を有する。
また、正孔輸送層形成装置１２０は、ＩＪ装置１２１が塗布した有機材料を減圧乾燥する乾燥機１２２を有する。乾燥機１２２の構成は上述の乾燥機１１２と同様である。
さらに、正孔輸送層形成装置１２０は、乾燥機１２２で乾燥された有機材料を第２の焼成温度で焼成する焼成機１２３を有する。焼成機１２３の構成は上述の焼成機１１３と同様である。
ＩＪ装置１２１が塗布した有機材料を、乾燥機１２２によって乾燥し、焼成機１２３によって第２の焼成温度で焼成することで、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇが基板（の正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ）上に形成される。
第２の正孔注入層形成装置１３０は、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ及び正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇが形成された基板１０上に青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂを第３の焼成温度で形成するものである。
この第２の正孔注入層形成装置１３０は、赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ及び正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇが形成された基板１０の陽極１１Ｂ上に、正孔注入層１２Ｂの有機材料をインクジェット方式で塗布するＩＪ装置１３１を有する。
また、第２の正孔注入層形成装置１３０は、ＩＪ装置１３１が塗布した有機材料を減圧乾燥する乾燥機１３２を有する。乾燥機１３２の構成は上述の乾燥機１１２と同様である。
さらに、第２の正孔注入層形成装置１３０は、乾燥機１３２で乾燥された有機材料を第３の焼成温度で焼成する焼成機１３３を有する。焼成機１３３の構成は上述の焼成機１１３と同様である。
ＩＪ装置１３１が塗布した有機材料を、乾燥機１３２によって乾燥し、焼成機１３３によって第３の焼成温度で焼成することで、正孔注入層１２Ｂが基板（の陽極１１Ｂ）上に形成される。
異種層形成装置１４０は、正孔輸送層１３Ｒ上に赤色発光層１４Ｒを、正孔輸送層１３Ｇ上に緑色発光層１４Ｇを、正孔注入層１２Ｂ上に正孔輸送層１３Ｂを、第４の焼成温度でそれぞれ形成するものである。
この異種層形成装置１４０は、正孔輸送層１３Ｒ上に赤色発光層１４Ｒの有機材料を、正孔輸送層１３Ｇ上に緑色発光層１４Ｇの有機材料を、正孔注入層１２Ｂ上に正孔輸送層１３Ｂの有機材料を、インクジェット方式でそれぞれ塗布するＩＪ装置１４１を有する。ＩＪ装置１４１は、赤色発光層１４Ｒの有機材料、緑色発光層１４Ｇの有機材料、正孔輸送層１３Ｂの有機材料は異なる材料であるため、有機材料毎に液滴吐出ヘッド（ノズル）を有する。
また、異種層形成装置１４０は、ＩＪ装置１４１が塗布した有機材料を減圧乾燥する乾燥機１４２を有する。乾燥機１４２の構成は上述の乾燥機１１２と同様である。
さらに、異種層形成装置１４０は、乾燥機１４２で乾燥された有機材料を第４の焼成温度で焼成する焼成機１３３を有する。焼成機１３３の構成は上述の焼成機１１３と同様である。
ＩＪ装置１４１が塗布した複数の有機材料を、乾燥機１４２によって一括して乾燥し、焼成機１３３によって第４の焼成温度で一括して焼成することで、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇ及び正孔輸送層１３Ｂが基板（の正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇ、正孔注入層１２Ｂ）上に形成される。
なお、以上の基板処理システム１００は、不図示の制御部を有する。基板処理システム１００の各装置１１０、１２０、１３０、１４０はこの制御部によって制御される。
基板処理システム１００では、上述のように、正孔注入層１２Ｒ，１２Ｇを形成する第１の正孔注入層形成装置１１０とは別に、正孔注入層１２Ｂを形成する第２の正孔注入層形成装置１３０を設け、高温が必要となる正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇの形成後に第２の正孔注入層形成装置１３０によって正孔注入層１２Ｂを形成する。したがって、正孔注入層１２Ｂが高温に晒されることがないため、有機発光ダイオード１の青色の光の点灯寿命を、従来の方法で作製したものに比べて延ばすことができる。また、正孔注入層１２Ｒ、１２Ｇ及び正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｇは従来と同様の焼成温度で焼成するため、赤色及び緑色の発光特性が従来の方法で作製したものに比べて劣化することがない。
また、以上の説明では、第３の焼成温度すなわち青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂの焼成温度は、第１の焼成温度すなわち赤色有機ＥＬ素子１Ｒ及び緑色有機ＥＬ素子１Ｇの焼成温度と同じであるとしていたが、第３の焼成温度は第１の焼成温度より低くしてもよい。これにより、有機発光ダイオード１の青色の光の点灯寿命をさらに延ばすことができる。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る基板処理システムを説明する図である。
図４の基板処理システム１００は、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇ及び青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂについては、同じ焼成温度（第４の焼成温度）で焼成するため、同一の装置すなわち異種層形成装置１４０で形成していた。
図４の基板処理システム１００は、赤色発光層１４Ｒ、緑色発光層１４Ｇ及び青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂについては、同じ焼成温度（第４の焼成温度）で焼成するため、同一の装置すなわち異種層形成装置１４０で形成していた。
それに対し、図５の基板処理システム２００は、赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層１４Ｇを形成する装置（発光層形成装置２１０）と、正孔輸送層１３Ｂを形成する装置（正孔輸送層形成装置２２０）とを別体の装置としている。
この構成は、発光層形成装置２１０の焼成機２１３の焼成温度、すなわち赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層１４Ｇの焼成温度と、正孔輸送層形成装置２２０の焼成機２１３の焼成温度、すなわち正孔注入層１２Ｂの焼成温度とが異なる場合に好ましい。なお、これらの焼成温度は、上述の第３の焼成温度は低くなるよう設計される。
この構成は、発光層形成装置２１０の焼成機２１３の焼成温度、すなわち赤色発光層１４Ｒ及び緑色発光層１４Ｇの焼成温度と、正孔輸送層形成装置２２０の焼成機２１３の焼成温度、すなわち正孔注入層１２Ｂの焼成温度とが異なる場合に好ましい。なお、これらの焼成温度は、上述の第３の焼成温度は低くなるよう設計される。
発光層形成装置２１０及び正孔輸送層形成装置２２０のＩＪ装置２１１、２２１及び乾燥機２１２、２２２の構成は、異種層形成装置１４０のものと同様である。
また、赤色発光層１４Ｒの焼成温度と緑色発光層１４Ｇの焼成温度とを異なるものにしてもよく、この場合は、赤色発光層１４Ｒの形成装置と、緑色発光層１４Ｇの形成装置とも別体の装置とすることが好ましい。
図６は、第２の正孔注入層形成装置の他の例を説明する概略図である。
図６の第２の正孔注入層形成装置１３０´は、乾燥機１３２´に付着防止機構１３４を有する。
図６の第２の正孔注入層形成装置１３０´は、乾燥機１３２´に付着防止機構１３４を有する。
付着防止機構１３４は、青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔注入層１２Ｂの形成時に、該正孔注入層１２Ｂの有機材料の気化成分が、赤色有機ＥＬ素子１Ｒの正孔輸送層１３Ｒ及び／または青色有機ＥＬ素子１Ｂの正孔輸送層１３Ｂ上に付着することを防ぐものである。付着防止機構１３４は、例えば、冷却板で構成することができる。冷却板とは、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｂが形成された基板１０より低い温度に冷却された板状部材であり、当該装置（乾燥機１３２´）内に載置された基板１０から離間した位置に設けられたものである。
また、付着防止機構１３４は、正孔輸送層１３Ｒ、１３Ｂが形成された基板１０を加熱する加熱装置で構成することもできる。さらに、付着防止機構１３４は、これら冷却板と加熱装置とで構成することもできる。
以上の例では、付着防止機構は第２の正孔注入層形成装置の乾燥機に設けていたが、ＩＪ装置や焼成機に設けてもよく、また、ＩＪ装置、乾燥機及び焼成機のいずれか２つに設けてもよく、全てに設けてもよい。
本発明は基板上に処理液を塗布する技術に有用である。
１００、２００…基板処理システム
１１０…第１の正孔注入層形成装置
１１１、１２１、１３１、１４１、２１１、２２１…インクジェット式塗布装置（ＩＪ装置）
１１２、１２２、１３２、１３２´、１４２、２１２、２２２…乾燥機
１１３、１２３、１３３、１４３、２１３、２２３…焼成機
１２０…正孔輸送層形成装置
１３０、１３０´…第２の正孔注入層形成装置
１３４…付着防止機構
１４０…異種層形成装置
２１０…発光層形成装置
２２０…正孔輸送層形成装置
１１０…第１の正孔注入層形成装置
１１１、１２１、１３１、１４１、２１１、２２１…インクジェット式塗布装置（ＩＪ装置）
１１２、１２２、１３２、１３２´、１４２、２１２、２２２…乾燥機
１１３、１２３、１３３、１４３、２１３、２２３…焼成機
１２０…正孔輸送層形成装置
１３０、１３０´…第２の正孔注入層形成装置
１３４…付着防止機構
１４０…異種層形成装置
２１０…発光層形成装置
２２０…正孔輸送層形成装置
Claims (9)
- 青色及び青色とは別の色に発光する有機発光ダイオードの各色用の正孔注入層及び正孔輸送層並びに前記別の色用の発光層を基板上に形成する基板処理システムであって、
前記別の色用の正孔注入層を第１の焼成温度で基板上に形成する第１の正孔注入層形成装置と、
基板に形成された前記別の色用の正孔注入層上に、前記第１の焼成温度より高い第２の焼成温度で、前記別の色用の正孔輸送層を形成する正孔輸送層形成装置と、
前記別の色用の正孔注入層及び前記別の色用の正孔輸送層が形成された基板上に、前記第１の焼成温度以下の第３の焼成温度で、青色用の正孔注入層を形成する第２の正孔注入層形成装置と、を備えることを特徴とする、基板処理システム。 - 基板に形成された前記別の色用の正孔輸送層及び青色用の正孔注入層上に、前記第３の焼成温度より低い焼成温度で、前記別の色用の発光層及び青色用の正孔輸送層をそれぞれ形成する異種層形成装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理システム。
- 基板に形成された前記別の色用の正孔輸送層上に、前記第３の焼成温度より低い焼成温度で、前記別の色用の発光層を形成する発光層形成装置と、
基板に形成された前記青色用の正孔注入層上に、前記第３の焼成温度より低い別の焼成温度で、前記青色用の正孔輸送層を形成する別の正孔輸送層形成装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理システム。 - 前記有機発光ダイオードは、前記別の色用の正孔輸送層上に、インクジェット方式を用いた成膜法で形成される前記別の色用の発光層と、青色用の正孔輸送層上に、前記別の色用の発光層をも覆うように、蒸着法で形成される青色発光層とを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理システム。
- 青色及び青色とは別の色に発光する有機発光ダイオードの青色用の正孔注入層を基板上に形成する正孔注入層形成装置であって、
前記別の色の正孔注入層及び前記別の色の正孔輸送層が形成された基板上に、青色用の正孔注入層を構成する有機材料を基板に吐出する吐出装置を有することを特徴とする、正孔注入層形成装置。 - 前記吐出装置により基板に吐出された有機材料を乾燥する乾燥装置と、
該乾燥装置により乾燥された有機材料を焼成し前記青色用の正孔注入層を形成する焼成装置と、を有することを特徴とする、請求項５に記載の正孔注入層形成装置。 - 前記青色用の正孔注入層の形成時に、該青色の正孔注入層を構成する有機材料の気化成分が、前記別の色の正孔輸送層に付着することを防ぐ付着防止機構を有することを特徴とする、請求項５または６に記載の正孔注入層形成装置。
- 前記有機発光ダイオードは、前記別の色用の正孔輸送層上に、インクジェット方式を用いた成膜法で形成される前記別の色用の発光層と、青色用の正孔輸送層上に、前記別の色用の発光層をも覆うように、蒸着法で形成される青色発光層とを有することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の正孔注入層形成装置。
- 青色及び青色とは別の色に発光する有機発光ダイオードの各色用の正孔注入層及び正孔輸送層並びに前記別の色用の発光層を基板上に形成する基板処理方法であって、
前記別の色用の正孔注入層を第１の焼成温度で基板上に形成するステップと、
基板に形成された前記別の色用の正孔注入層上に、前記第１の焼成温度より高い第２の焼成温度で、前記別の色用の正孔輸送層を形成するステップと、
前記別の色用の正孔注入層及び前記別の色用の正孔輸送層が形成された基板上に、前記第１の焼成温度以下の第３の焼成温度で、青色用の正孔注入層を形成するステップと、を含むことを特徴とする、基板処理方法。
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