KR100745547B1 - 막 형성 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법,유기 일렉트로루미네선스 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 막 두께를 용이하게 제어할 수 있어, 평탄한 막을 용이하게 얻을 수 있는 막 형성 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
가압 공정에서 잉크(50) 주위의 압력을 가압시킴으로써, 잉크(50)에 함유되는 혼합 용매의 증발 속도를 감소시키고, 잉크(50) 중앙부(50a)로부터의 용매의 증발량(JE) 및 가장자리부(50b)로부터의 용매의 증발량(JC)을 감소시킬 수 있다. 이것에 의해, JE와 JC의 차의 절대값 |JE-JC|가 작아지기 때문에, 잉크(50)의 내부에서 중앙부(50a)로부터 가장자리부(50b)로 흐르는 혼합 용매의 유속을 감소시킬 수 있다. 혼합 용매의 유속을 감소시킴으로써, 잉크(50)의 내부에서 용질이 확산되어 상기 잉크(50)의 중앙부(50a)와 가장자리부(50b)에서 용질의 농도를 균일하게 할 수 있다.
잉크, 중앙부, 가장자리부, 증발량

Description

막 형성 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치 및 전자 기기{FILM FORMING METHOD, METHOD FOR MANUFACTURING ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE, ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 EL 장치의 전체 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 실시예에 따른 유기 EL 장치의 평면 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 실시예에 따른 유기 EL 장치의 단면(斷面) 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 실시예에 따른 유기 EL 장치의 단면 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 실시예에서 건조 공정을 행하는 건조 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 6은 유기 EL 장치의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 7은 유기 EL 장치의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 8은 잉크 주위의 압력 변화를 나타낸 그래프.
도 9는 유기 EL 장치의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 10은 유기 EL 장치의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 11은 유기 EL 장치의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 12는 유기 EL 장치의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에서의 건조 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 따른 전자 기기의 구성을 나타낸 도면.
도 15는 잉크의 증발 상태를 나타낸 도면.
도 16은 잉크를 건조시켜 형성된 막의 막 두께를 나타낸 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 유기 EL 장치 32: 정공(正孔) 주입층
33: 발광층 50, 60: 액적
300: 휴대 전화
본 발명은 막 형성 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
예를 들어 유기 일렉트로루미네선스 장치(이하, 유기 EL 장치라고 함)의 발광층 등의 막을 형성할 때에는, 복수 종류의 액체를 혼합한 용매에 발광층을 형성하는 기능 재료를 용해시켜 이루어지는 잉크를 기판 위에 도포하고, 이 잉크를 건조시켜 막을 형성하는 수법이 이용되고 있다.
잉크에는 주로 두 가지의 기능이 요구된다. 하나는 기판 위로의 도포가 가능한 것이고, 다른 하나는 평탄한 막 형상을 형성할 수 있는 것이다. 단일 성분의 용매에서는, 이 두 가지의 기능을 충족시키는 것은 매우 곤란하기 때문에, 예를 들 어 복수 종류의 용매를 혼합한 잉크가 종종 사용되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조). 또한, 상기 잉크를 건조시킬 때에는, 예를 들어 상압(常壓)으로부터 3∼10㎩까지 일정 속도로 잉크 주위를 감압(減壓)하여 용매를 증발시키고 있다(예를 들어 특허문헌 2 참조).
도포한 잉크를 건조시킬 때에는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 잉크(150)의 중앙부보다도 가장자리부가 용매의 증발 속도가 더 커진다. 또한, 도 15 및 도 16은 유기 EL 장치의 정공 주입층을 형성할 때의 공정도이다. 부호 131은 유기 EL 장치의 양극(陽極), 부호 135는 화소 개구막, 부호 136은 격벽을 각각 나타낸다. 잉크(150)의 가장자리부에서는, 증발하여 감소된 용매를 보충하도록 중앙부로부터 가장자리부를 향하여 용매의 흐름이 생긴다(잉크 내의 흑색 화살표로 나타냄). 이 때의 유속(流速)은 중앙부와 가장자리부의 증발량 차에 비례하는 것이 알려져 있다. 이 용매의 흐름에 의해, 잉크 내의 용질이 중앙부로부터 가장자리부로 흘러 가장자리부에 편중된다. 따라서, 잉크의 중앙부와 가장자리부에서 농도의 구배(勾配)가 형성된다. 한편, 잉크 내에서는 농도의 구배를 해소하기 위해, 용질이 잉크 내의 전체로 확산되려고 한다(잉크 내의 백색 화살표로 나타냄). 이와 같이, 잉크 내에서는 용매의 흐름에 의해 이동하는 용질과, 확산되려고 하는 용질이 평형 상태로 된다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허2004-535653호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공개특허2004-127897호 공보
그러나, 감압 건조에 의해 증발이 심해지면, 잉크 중앙부의 증발량과 가장자리부의 증발량 차가 커지고, 용매의 흐름이 용질의 확산을 상회(上回)하여 용질이 확산되지 않게 된다. 이것에 의해, 용질이 잉크의 가장자리부에 축적되어, 용매를 증발시켰을 때에 형성되는 막(예를 들어 정공 주입층 등)(132)은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 중앙부가 얇고, 가장자리부가 두꺼운 상태로 된다. 한편, 건조 속도를 느리게 하면, 건조에 시간이 소요되어 제조 수율이 저하된다.
본 발명은 이상과 같은 사정을 감안하여, 평탄한 막을 얻을 수 있는 막 형성 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 막 형성 방법은, 복수 종류의 액체를 혼합한 용매에 기능 재료를 용해시켜 이루어지는 액상(液狀) 조성물을 기판 위에 배치하고, 상기 액상 조성물을 건조시켜 막을 형성하는 막 형성 방법으로서, 상기 기판 위에 배치된 액상 조성물의 주위를 제 1 감압(減壓) 속도로 감압하는 제 1 감압 공정과, 상기 제 1 감압 공정 후, 상기 액상 조성물 주위의 압력을 소정의 압력까지 가압(加壓)하는 가압 공정과, 상기 가압 공정 후, 상기 액상 조성물의 주위를 상기 제 2 감압 속도로 감압하는 제 2 감압 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 가압 공정에서 액상 조성물 주위의 압력이 소정의 압력까지 가압됨으로써, 용매 전체의 증발 속도가 감소된다. 즉, 액상 조성물 중앙부로 부터의 용매의 증발량(JE)과 액상 조성물 가장자리부로부터의 용매의 증발량(JC)이 모두 감소된다. 이것에 의해, JE와 JC의 차가 작아지기 때문에, 액상 조성물의 내부에서 중앙부로부터 가장자리부로 흐르는 용매의 유속도 감소된다. 용매의 유속이 감소됨으로써, 액상 조성물의 내부에서 용질이 확산되어 상기 액상 조성물의 중앙부와 가장자리부에서 용질의 농도가 균일해진다. 용질의 농도가 균일한 상태에서 제 2 감압 공정을 행하기 때문에, 평탄한 막을 얻을 수 있다. 또한, 「소정의 압력」은 용매 전체의 증발 속도를 감소시키는 것이 가능한 압력이며, 예를 들어 대기압으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압 공정에서는, 상기 액상 조성물의 주위에 불활성 가스를 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 액상 조성물의 주위에 불활성 가스를 공급하기 때문에, 액상 조성물이 변질되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 불활성 가스로서는, 예를 들어 질소 가스나 아르곤 가스 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압 공정에서는, 상기 액상 조성물의 주위에 상기 용매의 증기를 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 액상 조성물의 주위에 용매의 증기를 공급하기 때문에, 액상 조성물이 변질되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 용매의 증발을 확실하게 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 액적의 도포를 잉크젯법에 의해 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 잉크젯법에 의해 액적을 도포하기 때문에, 액적의 도포성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 건조 공정에서 막 두께를 균일하게 하기 쉬운 환경을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 일렉트로루미네선스 장치는, 상기 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 균일한 막 두께의 전하 수송층 및 발광층이 형성되기 때문에, 표시 불균일이 없는 유기 일렉트로루미네선스 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 전자 기기는, 유기 일렉트로루미네선스 장치를 탑재한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 표시 불균일이 없는 유기 일렉트로루미네선스 장치를 탑재했기 때문에, 쾌적한 표시를 실현할 수 있는 전자 기기를 얻을 수 있다.
[제 1 실시예]
이하, 본 발명의 제 1 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.
(유기 EL 장치)
도 1은 유기 EL 장치(1)의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 이하의 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 축척을 적절히 변경하고 있다.
유기 EL 장치(1)는 기판(2)에 배선이나 절연층 등이 형성된 기체(基體)(10)와, 이 기체(10) 위에 형성된 유기 EL 소자부(3)와, 기체(10)의 단부(端部)(2a)에 부착된 구동부(4)와, 유기 EL 소자부(3) 및 기체(10)를 덮는 밀봉 부재(5)를 갖고 있으며, 구동부(4)로부터 공급되는 전기 신호에 따라 유기 EL 소자부(3)가 발광함으로써, 화상이나 동영상 등을 표시할 수 있게 되어 있다. 본 실시예에서는 박막 트랜지스터(Thin film Transistor: TFT)가 형성된 액티브 매트릭스형이며, 유기 EL 소자부(3)에 의해 발생한 광이 기체(10)를 투과하여 취출(取出)되는 보텀 이미션형(bottom-emission type) 유기 EL 장치(1)를 예로 들어 설명한다.
도 2는 유기 EL 장치(1)의 평면도이다. 이 도면에서는 유기 EL 소자부(3) 및 밀봉 부재(5)를 생략하고 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 기체(10)는 화소부(7)(1점쇄선 내의 영역)와 가장자리부(8)(상기 1점쇄선 외의 영역)로 구획되어 있고, 화소부(7) 내에서는 실(實)표시 영역(P)(2점쇄선 내의 영역)과 더미 영역(Q)(1점쇄선과 2점쇄선 사이의 영역)으로 다시 구획되어 있다. 화소부(7)의 실표시 영역(P)에는 상기 발광 영역(14)으로부터의 광이 통과하는 화소 영역(K)이 매트릭스 형상으로 설치되어 있다. 화소 영역(K) 사이의 영역에는, 도면 중의 X방향으로 연장되는 주사선(15a)과 도면 중의 Y방향으로 연장되는 데이터선(17a)이 형성되어 있다.
도 3은 유기 EL 장치(1)의 A-A 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 유기 EL 장치(1)의 B-B 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 기체(10)의 구성요소인 기판(2)은 예를 들어 유리, 석영, 수지(플라스틱, 플라스틱 필름) 등으로 이루어지는 투명 기판이다. 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(1)는 보텀 이미션형이며, 광을 취출하기 위해서는 기판(2)을 투명하게 할 필요가 있다. 기판(2)의 표면(2b)에는, 하지(下地)로 서 예를 들어 SiO2 등의 투명한 하지 보호층(11)이 형성되어 있다.
화소부(7)의 실표시 영역(P)에서는, 하지 보호층(11) 위에 실리콘막(12), 제 1 절연층(게이트 절연층)(13), 게이트 전극(15), 제 2 절연층(16), 소스 전극(17), 드레인 전극(18), 제 3 절연층(19)이 형성되어 있다. 또한, 화소부(7)의 더미 영역(Q)에서는, 하지 보호층(11) 위에 주사 구동 회로(20), 데이터 구동 회로(21) 등이 형성되어 있고, 구동부(4)에 접속되도록 전원선(도시 생략)이 형성되어 있다.
실리콘막(12)은 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역을 갖는 구동용 트랜지스터이다. 실리콘막(12) 중 게이트 절연층(13)을 사이에 두어 게이트 전극(15)과 중첩되는 영역이 채널 영역(12a)이다. 채널 영역(12a)의 소스 측에는 저농도 소스 영역(12b) 및 고농도 소스 영역(12s)이 형성되고, 채널 영역(12a)의 드레인 측에는 저농도 드레인 영역(12c) 및 고농도 드레인 영역(12d)이 형성된다. 이와 같이 실리콘막(12)은 LDD(Lightly Doped Drain) 구조로 되어 있다.
고농도 소스 영역(12s) 및 고농도 드레인 영역(12d)에는, 게이트 절연층(13)과 제 2 절연층(16)을 연통(連通)하여 개구된 컨택트 홀(23, 24)이 형성되어 있다. 한편, 고농도 드레인 영역(12d) 측에는, 드레인 전극(18)에 접속되도록 제 3 절연층(19)을 관통하여 컨택트 홀(25)이 형성되어 있다.
게이트 절연층(13)은 예를 들어 SiO2이나 SiN 등에 의해 형성된 투명한 층이며, 실리콘막(12)과 게이트 전극(15)을 절연하고 있다.
게이트 전극(15)은 예를 들어 알루미늄이나 구리 등에 의해 형성되어 있고, 주사선(15a)에 접속되어 있다. 소스 전극(17)은 게이트 전극(15)과 동일하게 알루미늄이나 구리 등에 의해 형성되어 있고, 데이터선(17a)에 접속되어 있다. 소스 전극(17)은 컨택트 홀(23)을 통하여 고농도 소스 영역(12s)에 접속되어 있다. 또한, 드레인 전극(18)은 고농도 드레인 영역(12d)에 접속되어 있다.
제 2 절연층(16)은 주로 SiO2으로 이루어지는 투명한 층이며, 게이트 전극(15), 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)을 각각 절연하고 있다.
제 3 절연층(19)은 예를 들어 아크릴계 수지 성분을 주체(主體)로 하며, 소스 전극(17)과 드레인 전극(18) 및 컨택트 홀(25)을 절연하고 있다. 또한, 아크릴계 절연막 이외의 재료 예를 들어 SiN, SiO2 등을 사용할 수도 있다.
또한, 더미 영역(Q)에 설치되는 주사 구동 회로(20)는 시프트 레지스터 등의 메모리나 신호 레벨을 변환하는 레벨 시프터 등의 회로를 갖고 있으며, 주사선(15a)에 접속되어 있다.
데이터 구동 회로(21)는, 이 시프트 레지스터 및 레벨 시프터 이외에, 비디오 라인이나 아날로그 시프터 등의 회로를 갖고 있으며, 데이터선(17a)에 접속되어 있다. 주사 구동 회로(20) 및 데이터 구동 회로(21)는 구동 제어 신호선(28a, 28b)을 통하여 구동부(4)에 접속되어 있고, 상기 구동부(4)의 제어에 의해 주사선(15a) 및 데이터선(17a)에 전기 신호를 출력하게 되어 있다. 주사 구동 회로(20) 및 데이터 구동 회로(21)는 구동 전원선(29a, 29b)을 통하여 전원에 접속되어 있다.
가장자리부(8)에는 유기 EL 소자(3)에 접속하는 접속용 배선(27)이 형성되어 있다. 이 접속용 배선(27)은 구동부(4)에 접속되어 있고, 상기 접속용 배선(27)을 통하여 구동부(4)로부터의 전기 신호를 유기 EL 소자(3)에 공급할 수 있게 되어 있다.
한편, 유기 EL 소자(3)는 양극(陽極)(31)과, 정공 주입층(32)과, 발광층(33)과, 공통 전극(음극(陰極))(34)과, 화소 개구막(35)과, 격벽(36)을 갖고 있다. 이들은 상술한 기체(10) 위에 적층되어 있다.
양극(31)은 정공 주입층(32)에 정공을 주입하는 투명한 전극이며, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 형성되어 있다. 상기 양극(31)은 컨택트 홀(25)을 통하여 드레인 전극(18)에 접속되어 있고, 정공 주입층(32)을 압박하도록 볼록한 형상으로 형성되어 있다. 정공 주입층(32)은 예를 들어 폴리올레핀 유도체인 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설폰산(PEDOT/PSS) 등의 재료에 의해 형성되어 있다.
발광층(33)은 정공 주입층(32)으로부터의 정공과 음극(34)으로부터의 전자가 결합하여 광을 발광하는 층이며, 예를 들어 분자량이 1000 이상인 고분자 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 폴리플루오렌 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리비닐카르바졸, 폴리티오펜 유도체, 또는 이들 고분자 재료에 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 로다민계 색소, 예를 들어 루브린, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드, 쿠마린6, 퀴나크리돈 등을 도핑한 것이 사용된다.
발광층(33)에는 적색광을 발광하는 층(33R), 녹색광을 발광하는 층(33G), 청색광을 발광하는 층(33B)의 3종류가 있다. 이러한 발광층(33)으로부터의 광이 정공 주입층(32), 양극(31) 및 기체(10)를 투과함으로써, 기판(2)의 실표시 영역(P)에 화상이나 동영상 등이 표시되게 되어 있다.
음극(34)은 구동부(4)로부터의 전기 신호에 따라 발광층(33)에 전자를 주입하는 층이며, 예를 들어 칼슘 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 음극(34)은 실표시 영역(P) 및 더미 영역(Q)의 총면적보다 넓은 면적을 구비하고, 각각의 영역을 덮도록 형성된 것이며, 유기 EL 소자(3)의 외측을 덮은 상태에서 기체(10) 위에 형성되어 있다. 이 음극(34)은 접속용 배선(27)에 접속되어 있고, 상기 접속용 배선(27)을 통하여 구동부(4)에 접속되어 있다. 제조 시의 음극(34)의 부식을 방지하기 위해, 음극(34)의 상층부에 예를 들어 알루미늄 등의 보호층을 형성할 수도 있다.
화소 개구막(35)은 예를 들어 SiO2 등으로 이루어지는 절연막이다. 이 화소 개구막(35)은 벽면(35b)으로 둘러싸인 개구부(35a)에서 양극(31)으로부터의 정공 이동을 가능하게 하는 동시에, 개구부(35a)가 설치되지 않는 부위에서의 정공 이동이 일어나지 않게 하고 있다.
격벽(36)은 정공 주입층(32)이나 발광층(33)을 잉크젯법 등의 액적 토출법에 의해 형성할 때에 각 화소를 가로막는 부재이다. 또한, 인접하는 정공 주입층(32) 및 발광층(33) 사이에서 전자의 이동이 일어나지 않게 하는 절연 부재이다. 격 벽(36)은 예를 들어 아크릴이나 폴리이미드 등의 내열성·내용성(耐溶性)이 있는 재료에 의해 형성되어 있고, 각 정공 주입층(32) 및 발광층(33)을 차단하고 있다. 격벽(36)에는 친액성을 나타내는 영역과 발액성을 나타내는 영역이 형성되어 있다.
(건조 장치)
다음으로, 액적 토출법에 의해 형성되는 정공 주입층(32) 및 발광층(33)의 액적을 건조시키는 건조 장치에 대해서 설명한다.
도 5는 건조 장치(40)의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 건조 장치(40)는 기밀성(氣密性)을 갖는 처리실(41)과, 상기 처리실(41)을 감압(減壓)하기 위한 배기 장치(예를 들어 펌프 등)(42)와, 처리실(41)의 배기 유도(conduction)를 조절하는 트랩(43)과, 처리실(41) 내에 예를 들어 질소 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 가스 공급원(44)과, 처리실(41) 내에 공급하는 가스의 유량(流量)을 조절하는 밸브(45)를 갖고 있다. 가스 공급원(44)으로서는, 예를 들어 공장 내의 질소 가스 라인 등을 사용할 수 있다. 또한, 도시를 생략하지만, 처리실(41) 내에는 기체(10)를 유지하는 유지부가 설치되어 있다.
(유기 EL 장치의 제조 방법)
다음으로, 이와 같이 구성된 유기 EL 장치(1)를 제조하는 공정을 설명한다. 이하, 기체(10) 및 유기 EL 소자(3)의 화소부(7)의 영역을 형성하는 공정을 중심으로 설명하고, 가장자리부(8)를 형성하는 공정의 설명은 생략한다. 본 실시예에서 정공 주입층(32) 및 발광층(33)을 형성할 때에는, 정공 주입층(32)의 재료 및 발광 층(33)의 재료를 용매에 용해시켜 소정의 장소에 적하(滴下)하는 잉크젯법을 행한다.
우선, 기판(2)에 TFT 소자나 절연막 등을 형성함으로써, 기체(10)를 형성하는 공정에 대해서 설명한다.
공지의 방법에 의해 기판(2)에 하지 보호층(11)을 형성한다. 상기 하지 보호층(11) 위에 실리콘막(12)을 형성하고, 레이저 어닐링하여 폴리실리콘화한다. 폴리실리콘화된 실리콘막(12)을 게이트 절연층(13)으로 덮은 후, 게이트 전극(15)을 형성하고, 그 위에 다시 게이트 절연층(13)을 형성한다. 또한, 소스 측의 컨택트 홀(23)을 패터닝하여 형성한다.
다음으로, 제 2 절연층(16)을 형성하고, 컨택트 홀(24) 및 이 컨택트 홀(24)에 접속하는 소스 전극(17)을 패터닝하여 형성한다. 제 2 절연층(16) 위에는 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18)을 패터닝하여 형성한다. 상기 소스 전극(17) 및 드레인 전극(18) 위에는 제 3 절연층(19)을 형성하고, 드레인 측의 컨택트 홀(25)을 패터닝하여 형성한다.
이와 같이, 기체(10)가 형성된다.
다음으로, 유기 EL 소자(3)를 형성하는 공정을 설명한다.
기체(10)의 대략 전면(全面)을 덮도록 투명한 도전막을 형성하고, 양극(31)이 소정의 영역에 형성되도록 이 도전막을 패터닝한다. 동시에 더미 영역(Q)의 더미 패턴(도시 생략)도 형성한다. 화소 영역(K)에서 컨택트 홀(25)과 양극(31)을 접속하고, 양극과 드레인 전극(18)을 도통(導通)시킨다.
다음으로, 제 3 절연층(19) 위에 화소 개구막(35)을 형성한다. 화소 개구막(35)은 벽면(35b)으로 둘러싸인 개구부(35a)가 형성되도록 예를 들어 양극(31)에 중첩시켜 형성한다. 또한, 화소 개구막(35) 위에는 격벽(36)을 형성한다. 아크릴 수지나 폴리이미드 등의 수지로 이루어지는 재료를 용매에 용해시킨 레지스트를 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등의 각종 도포법에 의해 도포하여 레지스트층을 형성하고, 포토리소그래피 기술 등에 의해 패터닝하여 개구부(35a)를 소정의 패턴으로 형성한다.
다음으로, 전면을 소정 온도 예를 들어 70∼80℃ 정도로 가열하여 플라스마 처리를 실시한다. 대기 분위기 중에서 산소를 반응 가스로 하는 O2 플라스마 처리에 의해 격벽(36)의 벽면(36c), 양극(31)의 상면(31a) 및 화소 개구막(35)의 상면(35c)(도 3 참조)을 각각 친액성으로 한다. 또한, 대기 분위기 중에서 테트라플루오로메탄을 반응 가스로 하는 CF4 플라스마 처리에 의해 격벽(36)의 상면(36e) 및 벽면(36c)을 발액성으로 한다. 그 후, 각부(各部)를 실온까지 냉각시킨다.
다음으로, 정공 주입층(32) 및 발광층(33)을 형성한다. 이들 공정은 예를 들어 잉크젯법에 의해 격벽(36)으로 둘러싸인 영역에 액적을 토출하고, 그 액적을 건조시킴으로써 상기 격벽(36)으로 둘러싸인 영역에 막을 형성하는 것이다.
우선, 정공 주입층(32)의 형성 공정을 설명한다. 이 공정에서 토출되는 액적은 예를 들어 디에틸렌글리콜과 물을 혼합한 혼합 용매에 상술한 정공 주입 재료를 용해시킨 잉크이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 노즐(51)로부터 이 잉크(50)를 격벽(36)에 토출하면, 친액화 처리가 실행된 양극(31) 위에서 확장되어 개구부(35a) 내에 충전된다. 한편, 발액화 처리된 격벽(36)의 상면에서는 액적이 튕겨져 부착되지 않는다.
도 7은 잉크(50)를 도포한 상태에서의 상기 잉크(50) 내의 용매 및 용질 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
잉크(50)를 도포한 상태에서는, 소량이기는 하지만 혼합 용매가 대기 중에 증발된다. 증발 속도는 잉크(50)의 중앙부(50a)보다도 잉크(50)의 가장자리부(50b)가 더 크고, 잉크(50)의 가장자리부에서 보다 많은 혼합 용매가 증발된다. 잉크(50) 내에서는 혼합 용매의 증발을 보충하도록 중앙부(50a)로부터 가장자리부(50b)를 향하여 혼합 용매의 흐름이 형성된다(도면 중 잉크(50) 내의 흑색 화살표로 나타냄. 도 9, 도 10, 도 11에서도 동일). 이 유속(流速)은 중앙부(50a)에서의 혼합 용매의 증발량(JC)과 가장자리부(50b)에서의 혼합 용매의 증발량(JE)의 차의 절대값 |JE-JC|에 비례한다. 용질은 이 혼합 용매의 흐름에 따라 중앙부(50a)로부터 가장자리부(50b)로 이동한다.
한편, 용질은 잉크(50) 전체로 확산되려고 하기 때문에, 가장자리부(50b)로부터 중앙부(50a)로 이동하려고 한다(도면 중 잉크(50) 내의 백색 화살표로 나타냄. 도 9, 도 10, 도 11에서도 동일). 잉크(50)를 도포한 상태에서는, 혼합 용매의 흐름에 의해 이동하는 용질보다도 확산에 의해 이동하는 용질이 더 많기 때문에, 잉크(50) 내의 용질 농도는 중앙부(50a)와 가장자리부(50b)에서 거의 균일해진 다.
다음으로, 잉크(50)의 주위를 감압하여 상기 잉크(50)를 건조시킨다. 이하, 잉크(50)의 건조 공정을 구체적으로 설명한다. 도 8은 상기 잉크(50) 주위의 압력 변화를 나타낸 그래프이다. 그래프의 종축(縱軸)은 압력을 나타내고, 횡축(橫軸)은 건조 개시 시로부터의 경과 시간을 나타낸다. 또한, 그래프의 종축은 대수(對數)로 나타낸다. 그래프 중의 파선(破線) (1)은 혼합 용매를 일정한 감압 속도로 감압했을 때의 압력 변화를 나타내고, 실선 (2)는 본 발명에서의 압력 변화를 나타낸다.
실선 (2)로 도시된 바와 같이, 우선, 실온(예를 들어 20℃ 정도)에서 잉크(50)의 주위를 제 1 감압 속도, 구체적으로는 약 300㎩까지 배기 시간 t1(t1은 예를 들어 180초간)로 배기하여 잉크(50)의 주위를 감압한다(제 1 감압 공정).
제 1 감압 공정에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 잉크(50)에 함유된 혼합 용매 중 일부가 증발된다. 이 제 1 감압 공정에서는 감압 전에 비하여 잉크(50)의 중앙부(50a) 및 가장자리부(50b)로부터 증발되는 혼합 용매의 양이 증가되기 때문에, |JE-JC|의 값이 커진다. |JE-JC|의 값이 커지면, 잉크(50) 내의 혼합 용매의 유속이 커진다. 따라서, 혼합 용매의 유속에 의해 이동하는 용질이 확산에 의해 이동하는 용질에 비하여 많아져, 용질이 가장자리부(50b)로 약간 이동한다.
다음으로, 배기를 정지시키고, 잉크(50)의 주위에 예를 들어 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 공급하여 상기 잉크(50)의 주위를 가압한다(가압 공 정). 가압 공정에서의 가압 시간 t2는 약 120초이다. 잉크(50)의 주위를 가압함으로써, 도 10에 나타낸 바와 같이, 잉크(50)로부터의 혼합 용매의 증발이 억제된다. 혼합 용매의 증발량은 제 1 감압 공정에 비하여 잉크(50)의 중앙부(50a) 및 가장자리부(50b)에서 모두 감소되기 때문에, |JE-JC|의 값이 제 1 감압 공정에서의 값보다도 작아진다. |JE-JC|의 값이 작아지면, 잉크(50) 내의 혼합 용매의 유속이 작아진다. 따라서, 혼합 용매의 유속에 의해 이동하는 용질보다도 확산에 의해 이동하는 용질이 더 많아져 잉크(50)에 함유되는 용질이 잉크(50) 전체로 확산된다.
다음으로, 잉크(50)의 주위를 제 2 감압 속도, 구체적으로는 약 10㎩까지 배기 시간 t2(t2는 예를 들어 50초간)로 배기하여 잉크(50)의 주위를 감압한다(제 2 감압 공정). 잉크(50)의 주위를 감압함으로써, 잉크(50)로부터 혼합 용매가 다시 증발된다.
제 2 감압 공정에서는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 가압 공정에 비하여 잉크(50)의 중앙부(50a) 및 가장자리부(50b)로부터 증발되는 혼합 용매의 양이 증가하기 때문에, JC 및 JE의 값이 커진다. 한편, 제 2 공정에서는, 제 1 감압 공정과 비교하면, 잉크(50)에 함유되는 혼합 용매의 양이 적어지기 때문에, JC 및 JE의 값도 작아진다.
따라서, |JE-JC|의 값은 가압 공정에 비하여 커지지만, 제 1 감압 공정과 비교하면 그 값은 작고, 잉크(50) 내의 혼합 용매의 유속은 거의 커지지 않는다. 따 라서, 제 2 감압 공정에서는, 확산에 의해 이동하는 용질이 혼합 용매의 흐름에 의해 이동하는 용질에 비하여 많아지거나, 또는 거의 동일해지기 때문에, 혼합 용매의 흐름에 의한 용질의 이동은 거의 없다. 이와 같이 잉크(50) 내의 용질의 농도 분포를 균일하게 한 상태에서 잉크(50)로부터 혼합 용매를 증발시켜 정공 주입층(32)을 형성한다.
다음으로, 발광층(33)을 형성하는 공정을 설명한다. 이 공정에서는, 예를 들어 정공 주입층(32)에서 사용한 용매와는 다른 액체를 혼합시킨 혼합 용매에 상술한 발광 재료를 용해시킨 잉크(60)를 사용한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 노즐(51)로부터 잉크(60)를 격벽(36) 사이에 토출한다. 잉크(60)를 토출한 후, 정공 주입층(32)을 형성하는 경우와 동일한 방법에 의해 건조 공정을 행한다.
즉, 우선, 잉크(60)의 주위를 배기하여 감압하고, 잉크(60)에 함유되는 혼합 용매의 일부를 증발시킨다(제 1 감압 공정). 다음으로, 잉크(60)의 주위를 가압하고, 잉크(60) 내의 용질을 확산시킨다(가압 공정). 다음으로, 잉크(60)의 주위를 다시 감압하고, 잉크(60)에 함유되는 나머지 혼합 용매를 증발시킨다(제 2 감압 공정). 이와 같이, 발광층(33)을 형성한다.
발광층(33)을 형성한 후, 예를 들어 증착법 등의 물리적 기상(氣相) 증착법에 의해 칼슘, 더 나아가서는 알루미늄을 성막하여 음극(34)을 형성한다. 음극(34)이 발광층(33), 격벽(36)의 상면(36e), 격벽(36)의 벽면(36c) 일부를 덮고, 상술한 접속용 배선(27)에 접속되도록 형성한다. 또한, 음극(34) 위에 음극 보호층을 형성시킬 경우에는, 이온 도금법 등의 물리적 기상 증착법에 의해 음극(34) 위에 예를 들어 질화실리콘 등을 성막한다. 이와 같이, 유기 EL 소자(3)가 형성된다.
기체(10) 및 유기 EL 소자(3)를 형성한 후, 상기 기체(10) 및 유기 EL 소자(3)의 거의 전체를 밀봉 부재(5)에 의해 캔 밀봉하여 유기 EL 장치(1)가 완성된다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 가압 공정에서 잉크(50) 주위의 압력을 가압함으로써, 잉크(50)에 함유되는 혼합 용매의 증발 속도를 감소시키고, 잉크(50) 중앙부(50a)로부터의 용매의 증발량(JE) 및 가장자리부(50b)로부터의 용매의 증발량(JC)을 감소시킬 수 있다. 이것에 의해, JE와 JC의 차의 절대값 |JE-JC|가 작아지기 때문에, 잉크(50)의 내부에서 중앙부(50a)로부터 가장자리부(50b)로 흐르는 혼합 용매의 유속을 감소시킬 수 있다. 혼합 용매의 유속을 감소시킴으로써, 잉크(50)의 내부에서 용질이 확산되고, 상기 잉크(50)의 중앙부(50a)와 가장자리부(50b)에서 용질의 농도를 균일하게 할 수 있다.
[제 2 실시예]
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 제 1 실시예와 동일하게, 이하의 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 축척을 적절히 변경하고 있다. 또한, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 첨부하여 그 설명을 생략한다. 또한, 본 실시예에 따른 유기 EL 장치의 전체 구성에 대해서는 제 1 실시예에 따른 유기 EL 장치(1)의 구성과 거의 동일하므로, 설명을 생 략한다.
제 1 실시예에서는 가압 공정에서 잉크(50(60))의 주위에 공급하는 기체를 불활성 가스(질소 가스, 아르곤 가스)로 했지만, 본 실시예에서는 잉크(50(60))에 함유되는 혼합 용매의 증기를 공급한다.
도 13은 상기 혼합 용매의 증기를 처리실 내에 공급하는 증기 공급 시스템을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 증기 공급 시스템(140)은 기밀성을 갖는 처리실(141)과, 상기 처리실(141)을 감압하기 위한 배기 장치(예를 들어 펌프 등)(142)와, 처리실(141)의 배기 유도를 조절하는 트랩(143)과, 처리실(141) 내에 예를 들어 질소 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 가스 공급원(144)과, 처리실(141) 내에 공급하는 가스의 유량을 조절하는 밸브(145)와, 혼합 용매의 증기 공급원인 탱크(146)와, 가스 공급원(144)으로부터 공급되는 불활성 가스의 유량이나 탱크(146)로부터 공급되는 혼합 용매의 증기 유량을 조절하는 밸브(147, 148, 149)를 갖고 있다. 탱크(146)에는 혼합 용매가 액체 상태로 저장되어 있고, 증발 수단(도시 생략)에 의해 기체로서 처리실(141)에 공급되게 되어 있다.
상기와 같이 구성된 증기 공급 시스템(140)을 이용하여, 가압 공정을 행할 때에 혼합 용매의 증기를 공급함으로써, 잉크(50(60))가 변질되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 잉크(50(60))의 주위가 혼합 용매의 분위기로 되기 때문에, 혼합 용매의 증발을 확실하게 감소시킬 수 있다.
(전자 기기)
다음으로, 본 발명에 따른 전자 기기에 대해서 휴대 전화를 예로 들어 설명한다.
도 14는 휴대 전화(300)의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.
휴대 전화(300)는 케이싱(casing)(301), 복수의 조작 버튼이 설치된 조작부(302), 화상이나 동영상, 문자 등을 표시하는 표시부(303)를 갖는다. 표시부(303)에는 본 실시예에 따른 유기 EL 장치(1)가 탑재되어 있다.
이와 같이, 표시 불균일이 없는 유기 EL 장치(1)를 탑재했기 때문에, 쾌적한 표시를 실현 가능한 전자 기기를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 한정되지 않아, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경을 가할 수 있는 것이다.
예를 들어 상기 실시예에서는 유기 EL 장치(1)의 정공 주입층(32) 및 발광층(33)을 형성하는 경우에 대해서 예를 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않아, 예를 들어 액정 장치에 설치되는 컬러 필터 등의 막을 형성하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 보텀 이미션형의 유기 EL 장치(1)를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않아, 톱 이미션형의 유기 EL 장치일지라도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 기판(2)을 구성하는 재료로서 투명한 재료를 사용할 필요는 없으며, 밀봉 부재(5)를 구성하는 재료로서 투명한 재료를 사용하는 것이 필요하다.
또한, 유기 EL 장치에 한정되지 않아, 액정 장치나, 플라스마 디스플레이 패 널(PDP: Plasma Display ㎩nel), 표면 전계 디스플레이(SED: Surface-conduction Electron-emitter Display) 등의 막을 형성할 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 잉크젯법에 의해 정공 주입층(32) 및 발광층(33)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지는 않아, 예를 들어 딥핑법이나 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등의 수법을 이용하는 경우일지라도 본 발명을 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 평탄한 막을 얻을 수 있는 막 형성 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법, 유기 일렉트로루미네선스 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 복수 종류의 액체를 혼합한 용매에 기능 재료를 용해시켜 이루어지는 액상(液狀) 조성물을 기판 위에 배치하고, 상기 액상 조성물을 건조시켜 막을 형성하는 막 형성 방법으로서,
    상기 기판 위에 배치된 액상 조성물의 주위를 제 1 감압(減壓) 속도로 감압하는 제 1 감압 공정과,
    상기 제 1 감압 공정 후, 상기 액상 조성물 주위의 압력을 소정의 압력까지 가압(加壓)하는 가압 공정과,
    상기 가압 공정 후, 상기 액상 조성물의 주위를 상기 제 2 감압 속도로 감압하는 제 2 감압 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압 공정에서는, 상기 액상 조성물의 주위에 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가압 공정에서는, 상기 액상 조성물의 주위에 상기 용매의 증기를 공급하는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 조성물의 도포를 잉크젯법에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
  5. 전하 수송층 및 발광층을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법으로서,
    제 1 항에 기재된 막 형성 방법에 의해, 상기 전하 수송층 및 상기 발광층 중 적어도 한쪽을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 기재된 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
  7. 제 6 항에 기재된 유기 일렉트로루미네선스 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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