JP4736652B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
前記スクリーンメッシュを剥離する工程における前記印刷室内の圧力が、前記パターンを転写する工程における前記印刷室内の圧力よりも高いことが望ましい。
本発明のスクリーン印刷装置は、減圧雰囲気でスクリーン印刷を行うスクリーン印刷装置であって、基台上に配置した被印刷基板の上方にスクリーンメッシュを配置してスキージにより塗布材料をパターン印刷する印刷動作と、前記印刷動作の後に前記基板から前記スクリーンメッシュを剥離する剥離動作とを行うものであり、前記剥離動作時の雰囲気圧力が前記印刷動作時の雰囲気圧力よりも高く設定されていることを特徴とする。
この構成によれば、上述したようなスクリーンメッシュ剥離時に発生した小さな気泡を再度消滅させることができ、欠陥の発生がより防止されるとともに平坦性をより向上させることができる。
この構成によれば、印刷室とは独立して内部圧力が調整可能とされた圧力置換室を具備しているので、印刷室内において減圧雰囲気でスクリーン印刷を行う際に室内の減圧状態を維持したまま複数枚の被印刷基板を搬入、搬出することができ、生産性に優れた装置を実現することができる。
この構成によれば、平坦性が高く、欠陥のない薄膜の有機樹脂膜を形成することができるので、品質に優れた発光装置を製造することができる。
この構成によれば、有機樹脂膜によってガスバリア層との密着性が向上するとともに、下地の平坦化が図れ、信頼性の高いガスバリア層を備えた発光装置を製造することができる。
また、緩衝層の膜厚を3〜10μmの範囲にすることで、緩衝層の形状保持、表面の平坦化、気泡の極微小化、側面端部の低角度化を確実に実現することができ、ダークスポットの発生を抑制できる。
以下、本発明のスクリーン印刷装置、有機EL装置の製造方法、および有機EL装置の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、有機EL装置の構成要素を認識しやすくするため、各々の縮尺を異ならせている。
この有機EL装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと略記する)を用いたアクティブマトリクス型の有機EL装置である。
図1に示すように、有機EL装置1は、複数の走査線101と、各走査線101に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線102と、各信号線102に並列に延びる複数の電源線103とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、これら走査線101と信号線102とに囲まれた領域が画素領域Xとなる。
信号線102には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路100が接続されている。また、走査線101には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路80が接続されている。
ここで、図2は、有機EL装置1の構成を示す模式図である。また、図3は図2のA−B方向の構成を示す有機EL装置1の断面図であり、図4は図2のC−D方向の構成を示す有機EL装置1の断面図である。また、図5は、図3の要部を示す断面拡大図である。図6は、図2の要部を示す平面拡大図である。
正孔輸送層70の形成材料としては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、またはそれらのドーピング体などが用いられる。具体的には、3,4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に3,4−ポリエチレンジオシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液などを用いて正孔輸送層70を形成することができる。
なお、上述した高分子材料に代えて、従来公知の低分子材料を用いることもできる。また、必要に応じて、このような有機発光層60の上に電子注入層を形成してもよい。ここで、電子注入層は有機発光層60の発光機能を誘引させる機能を有するものであることから、発光機能層110の一部として機能する。
硬化前の原料主成分としては、減圧真空下で印刷形成するために、流動性に優れ、かつ溶媒成分がない、全てが高分子骨格の原料となる有機化合物材料である必要があり、好ましくはエポキシ基を有する分子量3000以下のエポキシモノマー/オリゴマーが用いられる(モノマーの定義:分子量1000以下、オリゴマーの定義:分子量1000〜3000)。例えば、ビスフェノールA型エポキシオリゴマーやビスフェノールF型エポキシオリゴマー、フェノールノボラック型エポキシオリゴマー、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、3,4-エポキシシクロヘキセニルメチル-3',4'-エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε-カプロラクトン変性3,4-エポキシシクロヘキシルメチル3',4'-エポキシシクロヘキサンカルボキレートなどがあり、これらが単独もしくは複数組み合わされて用いられる。
図5は、図3における緩衝層210の側面端部を示す拡大図である。図5に示すように、緩衝層210は、陰極保護層55上に形成されており、その側面端部においては陰極保護層55の表面と接触角αで接触している。ここで、接触角αは30°以下であり、5°〜20°程度であることがより好ましい。この接触角αは、塗布後の加熱プロセスによる軟化工程や緩衝層材料自身の粘度調整、平坦化剤等の添加、陰極保護層の表面エネルギーの増加によって達成される。このように緩衝層210が形成されることにより、緩衝層210の上層に形成される有機密着層220やガスバリア層30は緩衝層210の形状に倣って形成され、有機隔壁層221が熱伸縮によって体積変化した際にも、側面端部のガスバリア層にかかる応力を分散して破壊を防ぐことができる。また、接触角αが急峻な角度、例えば80°程度となっている場合では、その稜部に形成されたガスバリア層30の膜厚が他の部分よりも薄くなってしまうが、接触角αが5°〜20°程度であることから、緩衝層210上に均一な膜厚でガスバリア層30が形成される。
有機密着層220は、緩衝層210の表面に酸化処理が施されて形成された表面エネルギー(極性)の高い薄膜である。有機密着層220の組成としては、酸素原子の含有量が緩衝層210よりも多くなっている。また、有機密着層220は、薄膜であることが好ましく、膜厚は10nm以下がよい。これらは、ガスバリア層形成の直前に、減圧雰囲気下で緩衝層210の最表面を酸素プラズマ処理等によって薄膜を形成することが好ましい。このような有機密着層220の形成工程を経て、緩衝層210の表面洗浄が行われるとともに、緩衝層210とガスバリア層30の界面の密着性が向上する。
ガスバリア層30は、絶縁層284に接触し、有機密着層220上に形成されるものである。ガスバリア層30は、緩衝層210とその内側の陰極50や有機発光層60に酸素や水分が浸入するのを防止するためのもので、これにより、発光劣化等を抑えるようにしたものである。また、ガスバリア層30は、例えば耐水性、耐熱性に優れる無機化合物からなるもので、好ましくは珪素化合物、すなわち珪素窒化物や珪素酸窒化物、珪素酸化物などによって形成される。これにより、ガスバリア層30は、透明な薄膜となる。さらに、水蒸気などのガスを遮断するために緻密で欠陥の無い被膜にする必要があり、低温で緻密な膜を形成できる高密度プラズマ成膜法であるプラズマCVD法やECRプラズマスパッタ法、イオンプレーティング法を用いて形成するのが好適である。このようにガスバリア層30が珪素化合物から形成されることで、ガスバリア層30が耐水性、耐熱性に優れる欠陥のない緻密な層となり、酸素や水分に対するバリア性がより良好になる。また、ガスバリア層30は、膜密度が2.3〜3.0g/cm3の膜質を有していることが好ましい。なお、ガスバリア層30としては、珪素化合物以外の材料を採用してもよく、例えばアルミナや酸化タンタル、酸化チタン、さらには他のセラミックスなどから形成してもよい。
図6は、図2の基板端部の拡大平面図であるが、陰極50,緩衝層210,およびガスバリア層30のみを示している。なお、有機EL装置1の他の構成は、図1〜図5に示すように形成されているものとする。
次に、本実施形態に係る有機EL装置1の製造方法の一例を、図7〜図10を参照して説明する。図7、図8に示す各断面図は、図2中のA−B線の断面図に対応した図である。図9は緩衝層を形成するための真空スクリーン印刷装置の概略構成図、図10は真空スクリーン印刷工程の工程断面図である。
なお、基板20の表面に回路部11を形成する工程については、従来技術と変わらないので説明を省略する。
なお、このCF4プラズマ処理においては、画素電極23の電極面23cおよび親液性制御層25についても多少の影響を受けるが、画素電極23の材料であるITOおよび親液性制御層25の構成材料であるSiO2、TiO2などはフッ素に対する親和性に乏しいため、親インク化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることがなく、親液性が保たれる。
ここで、図9〜図10を参照し、緩衝層210の形成方法について詳述する。
図9は、緩衝層210の形成に用いる真空スクリーン印刷装置の概略構成図である。
本実施形態の真空スクリーン印刷装置41は、この図に示すように、印刷室42と加熱室43とを備えており、印刷室42の前段、印刷室42と加熱室43との間、および加熱室43の後段には第1,第2,第3基板搬送室44,45,46が備えられている。なお、図示はしていないが、隣接する各室の間にはゲートバルブが装入されている。印刷室42にはポンプ47および窒素ガス等のパージ用配管48が接続されており、各室が独立して内部圧力を制御でき、所望の圧力でスクリーン印刷が行える構成となっている。一方、加熱室43内には、大気圧雰囲気での加熱処理を行う多段式のオーブン54が設置されており、ポンプやパージ用配管は接続されていない。
まず最初に、図10Aに示すように、陰極保護層55まで形成した基板200を第1基板搬送室44に搬入し、第1基板搬送室44内および印刷室42内を所定の圧力に減圧した後、基板200を印刷室42内に搬入し、図10Bに示すように、スクリーンメッシュ51に対して位置合わせする。ここで、スクリーンメッシュ51の非塗布部には、材料を塗布しない部分を被覆する撥液性の乳剤層51nが形成されている。また、スクリーンメッシュ51のパターン形状は、図6の緩衝層周縁部210Eを波形状に形成するための型が形成されたものとなっている。
次に、図10Dに示すように、スクリーンメッシュ51の一端(乳剤層51n上)に硬化前の緩衝層材料Kをディスペンサノズル等によって所定量滴下する。
緩衝層材料Kには、上述したようにエポキシモノマー/オリゴマー材料に硬化剤、反応促進剤を混合した材料を使用する。これらの材料は塗布前に混合されてから用いられるが、混合後の粘度としては、室温(25℃)で500〜20000mPa・sの粘度範囲であることがよい。これよりも粘度が低い場合では、スクリーンメッシュ51からの液だれや乳剤層51n上へのはみ出しが起こり、膜厚安定性やパターニング性が悪くなる。また、これよりも粘度が高い場合では、平坦性が悪くなるためにメッシュ痕が残留し、またメッシュ離脱時に巻き込む気泡が大きく成長するため、クレーター状の塗布抜けが発生しやすく、消泡工程後でも気泡が残留しやすくなる。
次に、図10Iに示すように、緩衝層材料Kの印刷が終了した基板200を第2基板搬送室45に搬入した後、図10Jに示すように、基板200を第2基板搬送室45内に保持した状態で、第3回目の調整圧力として第2基板搬送室45内を大気圧とした上で所定時間保持し、気泡を除去する。すなわち、第2基板搬送室45内への窒素ガスのパージにより第2基板搬送室45内を大気圧とし、基板周囲の雰囲気を第2回目の調整圧力である2000〜5000Paから大気圧にまで上昇させる。
以上の工程を経て、本実施形態の有機EL装置1が完成する。
以下、本発明の第2の実施の形態に係る有機EL装置について説明する。
本実施形態においては、先の第1実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図11は、本実施形態の有機EL装置の断面構造を示す模式断面図である。図11においては、R、G、Bの各画素領域のみを示しているが、実際には図3や図4のように複数の画素領域が有機EL装置における実発光領域4の全面に形成されているものとする。
本実施形態は、有機発光層として白色に発光する白色有機発光層60Wを採用したこと、および、表面保護基板としてカラーフィルタ基板を採用したことが、先の第1実施形態と相違している。
製造条件は以下の通りである。サイズが200mm×230mmのガラス基板を用い、印刷領域は120mm×220mmの長方形の領域とした。塗布材料は、エポキシオリゴマーと酸無水物硬化剤との混合物(室温での粘度:5000mPa・s)を用いた。スクリーンメッシュは、枠サイズが900mm×900mm、メッシュ部がステンレス紗の♯500(mesh/inch)、線径が23μmのものを用いた。スキージは、硬度80の平型スキージを用い、スキージ押し込み量を0.38mm、スキージ移動速度を50mm/sとした。また、印刷後の硬化条件は、大気圧、窒素雰囲気下、80℃で2時間とした。
以上のサンプルについて、硬化後の材料の膜厚と塗布外観(気泡の発生状況)を評価した。評価結果を[表1]に示す。
Claims (4)
- 内部の圧力が調整可能とされた印刷室と、ゲートバルブを介して前記印刷室に接続されるとともに内部の圧力が前記印刷室とは独立して調整可能とされた圧力置換室と、加熱室と、を具備し、減圧雰囲気でスクリーン印刷を行うスクリーン印刷装置を用いて、有機樹脂膜を形成する工程を有する発光装置の製造方法であって、
前記有機樹脂膜を形成する工程が、
所定の圧力に減圧した前記印刷室内に被印刷基板を搬入し、前記被印刷基板とスクリーンメッシュとを位置合わせする工程と、
前記被印刷基板と前記スクリーンメッシュとを位置合わせした後、前記有機樹脂膜の材料を滴下する前に、前記印刷室内を第1の圧力に調整する第1の圧力調整工程と、
前記有機樹脂膜の材料を前記スクリーンメッシュ上に滴下する工程と、
スキージを用いて前記有機樹脂膜の材料を前記スクリーンメッシュ上に広げつつ前記被印刷基板上に押し込み、前記被印刷基板にパターンを転写する工程と、
前記パターンを転写した後、前記印刷室内を前記第1の圧力よりも高い第2の圧力に調整する第2の圧力調整工程と、
前記第2の圧力調整工程の後、前記印刷室内を所定の圧力に調整した状態で前記被印刷基板から前記スクリーンメッシュを剥離する工程と、
前記スクリーンメッシュを剥離した前記被印刷基板を前記印刷室から前記圧力置換室に搬入した後、前記印刷室内を前記第2の圧力よりも高い第3の圧力に調整する第3の圧力調整工程と、
前記第2の圧力調整工程の後、前記被印刷基板を前記圧力置換室から前記加熱室に搬入し、前記被印刷基板の加熱処理を施すことにより前記有機樹脂膜の材料を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記スクリーンメッシュを剥離する工程における前記印刷室内の圧力が、前記パターンを転写する工程における前記印刷室内の圧力よりも高いことを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記有機樹脂膜によって電極とガスバリア層との間に介在する緩衝層を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記有機樹脂膜の材料がエポキシ化合物を主成分とし、室温における粘度が1000〜10000mPa・sの範囲であり、硬化後の有機樹脂膜からなる前記緩衝層の層厚が3〜10μmの範囲であることを特徴とする請求項3に記載の発光装置の製造方法。
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