KR101629637B1 - 성막방법 및 발광장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

기판 위에 서로 다른 복수의 재료층을 적층할 때, 스루풋을 향상하면서, 원활하게 재료층의 원하는 패턴 형상을 얻는 발광장치의 제조방법 및 발광장치의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 미리, 제1 기판 상의 광흡수층과 겹치는 위치에 펌프 압송에 의해 재료층을 선택적으로 형성한다. 1매의 성막용 기판에 3종류의 발광층을 각각 성막한다. 이 제1 기판과 피성막 기판이 되는 제2 기판을 대향해서 배치하고, 광흡수층에 빛의 조사를 행해서 가열하여, 제2 기판에 성막을 행한다. 빛의 조사전에 1회의 위치 얼라인먼트를 행하는 것만으로, 3종류의 발광층을 위치 정밀도가 좋게 성막할 수 있다.
발광장치, 펌프 압송, 위치 얼라인먼트, 광흡수층, 토출

Description

성막방법 및 발광장치의 제조방법{DEPOSITION METHOD AND METHOD OF MANUFACTURING LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 유기 화합물을 포함하는 층의 성막에 사용되는 성막방법에 관한 것이다. 또한, 유기 화합물을 포함하는 층을 발광층으로 하는 발광장치의 제조방법에 관한 것이다.
초경량, 고속 응답성, 직류 저전압 구동 등의 특징을 갖는 유기 화합물을 발광체로서 사용한 발광소자는, 차세대의 플랫 패널 디스플레이에의 응용이 기대되고 있다. 특히, 발광소자를 매트릭스 모양으로 배치한 표시장치는, 종래의 액정표시장치와 비교하여, 시야각이 넓고 시인성이 우수한 점에 우위성이 있다고 여겨지고 있다.
발광소자의 발광 기구는, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼워서 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 EL층의 발광 중심에서 재결합해서 분자 여기자를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저상태로 완화할 때에 에너지를 방출하여 발광한다고 말해지고 있다. 여기상태에는 일중항 여기와 삼중항 여기가 알려지고, 발광은 어느 쪽의 여기상태를 거쳐도 가능하다고 여겨지고 있다.
발광소자를 구성하는 EL층은, 적어도 발광층을 갖는다. 또한, EL층은, 발광층 이외에, 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층 등을 갖는 적층 구조로 할 수도 있다.
또한, EL층을 형성하는 EL 재료는 저분자계(모노머계) 재료와 고분자계(폴리머계) 재료로 대별된다. 일반적으로, 저분자계 재료는 증착법을 사용해서 성막되고, 고분자계 재료는 잉크젯법이나 스핀코트법 등을 사용해서 성막되는 일이 많다.
또한, 특허문헌 1(일본국 특개 2001-52864호) 및 특허문헌 2(일본국 특개 2001-102170호)에 잉크젯법을 사용해서 EL층을 형성하는 것이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 3(일본국 특개 2001-189192호)에 잉크젯법과 같이 「점」으로 도포하는 것이 아니라, 노즐로부터 「선」으로 유기 EL 재료를 도포하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 4(일본국 특개 2002-75640)에도 잉크젯법과는 다른 방법으로 유기 EL 재료를 도포하는 기술, 소위 노즐 프린팅 장치를 사용한 성막방법이 개시되어 있다.
또한, 고분자 재료를 사용해서 발광소자를 형성하는 경우, 특허문헌 5(일본국 특개평 10-208881호)에서 개시되는 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging; LITI라고도 불린다)이 있다.
또한, 저분자 재료를 사용해서 발광소자를 형성할 경우, 레이저광을 사용하는 방법이 특허문헌 6(일본국 특개 2007-281159호)에 개시되어 있다. 특허문헌 6에서 개시되는 레이저 열전사법은, LIPS(Laser Induced Pattern wise Sublimation)이라고도 불린다.
특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시되어 있는 잉크젯법은, 노즐로부터 토출시키기 위해서, 성막하려고 하는 재료를 용매 등에 용해시키거나, 또는 분산시켜 재료를 포함하는 액체를 조제해서 준비하고, 그 액체를 노즐로부터 토출을 행함으로써 피성막 기판 위에 성막을 행한다. 잉크젯법은, 노즐로부터 토출하는 액적량과 액적의 적하 위치를 제어함으로써 피성막 기판 위에 선택적으로 성막을 행할 수 있다.
잉크젯법의 결점은, 어떠한 원인으로 입구가 미세한 노즐이 막혀 버리는 막힘이 생기면, 결과적으로 점 결함 또는 선 결함을 갖는 표시 패널이 되어 불량품이 되는 것이다.
또한, 특허문헌 3이나 특허문헌 4에 개시되어 있는 방법도 일단, 재료를 포함하는 액체를 조제하고, 준비한다. 특허문헌 3이나 특허문헌 4에 개시되어 있는 방법은, 사용하는 것이 가능한 재료액의 점도가 넓고, 또한, 노즐 선단의 건조 등에 의한 막힘도 문제로 되지 않는 점에서 잉크젯법에 비해 우위이다.
이때, 특허문헌 1 내지 4 모두 피성막 기판이 나중에 표시 패널의 일부가 된다.
이들 습식 프로세스를 사용하면, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 피성막 기판 위에 적층 구조를 구성하는 것이 곤란하다. 예를 들면, 1층째의 제1 재료층 위에 2층째의 제2 재료층을 적층하면, 1층째의 제1 재료층의 표면의 용해가 생기기 쉬워, 제1 재료층에 포함되는 유기재료가 제2 재료층에 혼입할 우려가 있다.
또한, 이들 습식 프로세스는, 사용하는 재료액이나 용매에도 따르지만, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 피성막 기판 위에 1층 포갤 때마다 용매 등을 증발시키기 위한 건조 처리를 행하는 구성으로, 건조 처리에 걸리는 시간은, 30분 이상이기 때문에, 적층수가 증가하면 증가할수록 스루풋의 저하를 초래한다. 또한, 사용하는 재료나 용매에 따라서는 베이크 온도가 다른 때문에, 예를 들면, 최상층이 되는 재료층의 베이크 온도가 하층의 재료층의 용융 온도보다도 높을 경우에는, 적층간의 계면이 소실해서 의도하지 않게 복수의 재료층이 혼합해서 1개의 층이 될 우려가 있다.
상기 문제에 대하여, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판 위에 서로 다른 복수의 재료층을 적층할 때, 스루풋을 향상하면서, 원활하게 재료층의 원하는 패턴 형상을 얻는 성막방법 및 발광장치의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 풀컬러의 발광장치를 제조하는 동시에 스루풋을 향상시키는 성막방법 및 발광장치의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
따라서, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판 위에 재료층을 선택적으로 형성하는 것이 아니라, 미리 성막용 기판 위에 재료액을 도포하고, 소성한 후, 그 성막용 기판과, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판을 대향해서 배치하고, 레이저광 또는 램프광의 조사를 행해서 성막용 기판에 형성된 재료층을 가열함으로써, 뒤에 표시 패널의 일부가 되는 기판 위에 재료층을 선택적으로 형성한다.
특허문헌 5는, 일면에 유기층이 설치된 도너 필름을 사용하고 있고, 예를 들면, R, G, B를 발광하는 풀컬러의 발광장치를 제조하는 경우, R용 도너 필름, G용 도너 필름, B용 도너 필름 중 적어도 3매 이상을 사용하게 된다.
특허문헌 6도 특허문헌 5와 마찬가지로, R, G, B을 발광하는 풀컬러의 발광장치를 제조하는 경우, R용 전사용 기판, G용 전사용 기판, B용 전사용 기판의 적어도 3매 이상을 사용하게 된다.
따라서, 1매의 성막용 기판 위에 복수의 서로 다른 재료액을 선택적으로 도포하고, 소성한 후, 그 성막용 기판과, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판을 대향해서 배치하고, 빛의 조사를 행해서 성막용 기판에 형성된 복수 종류의 재료층을 가열함으로써, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판 위에 복수 종류의 재료층을 선택적으로 형성한다. 이와 같이 하는 것에 의해, R, G, B을 발광하는 풀컬러의 발광장치를 제조하는 경우, 성막용 기판의 합계 매수를 삭감, 구체적으로는 성막용 기판을 2매 또는 1매로 할 수 있다.
1매의 성막용 기판 위에 복수의 서로 다른 재료액을 선택적으로 도포하기 위 해서, 펌프 압송에 의해 복수의 노즐로부터 토출을 행한다. 각각의 노즐로부터 성막용 기판 위에 토출되는 재료액은, 노즐의 선단으로부터 도중에 끊어지지 않고 성막용 기판면에 도달하도록, 재료액의 점도나, 유량계나, 압력계에 의해 펌프 압송을 제어한다. 이렇게 함으로써, 잉크젯법과 같이 토출 위치가 액적마다에 따라 다르고, 의도하지 않는 영역에 액적이 부착되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 제조방법의 구성은, 제1 기판의 한쪽의 면에 각각 스트라이프 형태를 갖는 제1, 제2 및 제3 광흡수층을 형성하는 단계와, 제1 유기 화합물을 포함하는 제1 재료액을 제1 노즐로부터 토출해서 제1 재료층을상기 제1 광흡수층 위에, 제2 유기 화합물을 포함하는 제2 재료액을 제2 노즐로부터 토출해서 제2 재료층을 상기 제2 광흡수층 위에, 제3 유기 화합물을 포함하는 제3 재료액을 제3 노즐로부터 토출해서 제3 재료층을 상기 제3 광흡수층 위에 형성하는 단계와, 제2 기판의 한쪽의 면과, 상기 제1 기판의 상기 제1 재료층, 상기 제2 재료층, 및 상기 제3 재료층이 형성된 상기 한쪽의 면이 대향하도록 상기 제2 기판을 설치하는 단계와, 감압 하에서 상기 제1 기판의 다른 쪽의 면측에서 빛을 상기 제1, 제2 및 제3 광흡수층에 조사하여, 상기 제1, 제2, 및 제3 재료층을 가열하여, 상기 제2 기판의 상기 한쪽의 면 위에 상기 제1 유기 화합물을 포함하는 제 1 층, 상기 제2 유기 화합물을 포함하는 제 2 층 및 상기 제3 유기 화합물을 포함하는 제 3 층을 형성하는 단계를 포함하고, 펌프 압송에 의해 각각의 노즐로부터 토출되는 상기 제1, 제2 및 제3 재료액은, 상기 노즐의 선단으로부터 도중에 끊어지지 않고, 상기 제1, 제2 및 제3 광흡수층에 도달하는 것을 특징으로 하는 성막방법이다.
상기 방법에 있어서, 제1 유기 화합물, 제2 유기 화합물, 및 제3 유기 화합물은, 저분자 재료이며, 빛의 조사에 의해 제1 재료층, 제2 재료층, 및 제3 재료층을 증발시켜서, 제2 기판 위에 제1 유기 화합물을 포함하는 제 1 층, 제2 유기 화합물을 포함하는 제 2 층, 및 제3 유기 화합물을 포함하는 제 3 층을 형성한다. 즉, 제1 유기 화합물, 제2 유기 화합물, 및 제3 유기 화합물은, 펌프 압송에 의해 노즐로부터 토출 가능한 점도를 갖는 재료액으로 할 수 있고, 또한, 열에 의해 증발 가능한 저분자의 유기 화합물 재료이다.
예를 들면, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 9-{4-[10-(4-tert-부틸페닐)-9-안트릴]페닐}-9H-카바졸(약칭: PTBCzPA)로 대표되는 카바졸 유도체나, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA)으로 대표되는 방향족 탄화수소 화합물이나, 비스(2-메틸-8-키놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq)으로 대표되는 금속 착체나, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD)으로 대표되는 방향족 아민 화합물이, 도포 성막 및 건식 성막의 양쪽이 가능한 재료로서 들 수 있다.
재료액의 조제에 사용하는 용매로서는, 잉크젯법보다도 많은 종류의 용매를 사용할 수 있고, 예를 들면, 클로로포름, 테트라클로로메탄, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 또는 클로로벤젠 등의 할로겐계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸 케톤, n-프로필메틸케톤, 또는 시클로헥사논 등의 케톤계 용매, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 또는 아니솔 등의 방향족계 용매, 초산 에틸, 초산 n-프로필, 초산 n-부틸, 프로피온산 에틸, γ-부티로락톤, 또는 탄산 디에틸 등의 에스테르계 용매, 디에틸 에테르, 테트라히드로푸란, 또는 디옥산 등의 에테르계 용매, 디메틸포름아미드, 또는 디메틸아세트아미드 등의 아미드 용매, 에탄올, 이소프로판올, 2-메톡시에탄올, 또는 2-에톡시에탄올 등의 알코올계 용매, 디메틸 술폭시드, 헥산, 또는 물 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 용매 복수종을 혼합해서 사용해도 된다.
또한, 빛을 조사해서 광흡수층을 팽창시켜, 이 광흡수층에 인접하는 재료층을 제2 기판 또는 제2 기판에 설치된 구조물(전극, 격벽 등)에 접촉시켜서, 제1 기판으로부터 재료층을 분리시킬 수도 있다.
이때, 제1 기판으로부터의 재료층의 분리를 쉽게 하는 기능을 갖는 버퍼층을, 광흡수층과 재료층 사이에 형성해도 되며, 이 버퍼층으로서는 유기 화합물, 무기 화합물, 및 금속 중 어느 것이라도 된다. 버퍼층으로서는 예를 들면 빛 또는 열을 흡수하면 분해해서 질소 가스 또는 수소 가스를 방출하는 재료, 예를 들면, 4질산 펜타에리트리톨(PETN) 등을 들 수 있다. 또한, 광흡수층과 재료층 사이에 열을 효율적으로 전달하기 위한 열전도층을 형성해도 된다. 열전도층의 재료로서는 폴리 α 메틸스티렌산 등을 사용할 수 있다.
기타의 제조방법에 관한 발명은, 광 투과성을 갖는 필름의 한쪽의 면에 광흡수층을 형성하고, 제1 재료액을 제1 노즐로부터 토출해서 제1 재료층을, 제2 재료액을 제2 노즐로부터 토출해서 제2 재료층을, 제3 재료액을 제3 노즐로부터 토출해서 제3 재료층을 광 투과성을 갖는 필름 위에 형성하고, 광 투과성을 갖는 필름의 제1 재료층, 제2 재료층, 및 제3 재료층이 형성된 면과, 유리 기판의 피성막면을 대향시키고, 광 투과성을 갖는 필름의 다른 쪽의 면측에서 빛을 광흡수층에 조사하고, 광흡수층과 겹치는 위치에 있는 제1 재료층, 제2 재료층, 및 제3 재료층의 적어도 일부를 선택적으로 가열하여, 유리 기판의 피성막면에 제1 유기 화합물을 포함하는 제 1 층, 제2 유기 화합물을 포함하는 제 2 층, 및 제3 유기 화합물을 포함하는 제 3 층의 형성을 행하고, 각각의 노즐로부터 광 투과성을 갖는 필름 위에 토출되는 재료액은, 노즐의 선단으로부터 도중에 끊어지지 않고 광 투과성을 갖는 필름면에 도달하는 것을 특징으로 하는 성막방법이다.
상기 방법은, 빛의 조사에 의해 상기 광흡수층과 제1 재료층 사이의 밀착성을 저하시켜, 광흡수층과 제1 재료층을 분리하고, 유리 기판 위에 제1 유기 화합물을 포함하는 제 1 층이 배치된다. 따라서, 제1 재료층, 제2 재료층, 제3 재료층에 사용하는 재료로서 저분자 재료에 한정되지 않고, 고분자 재료도 사용할 수 있고, 사용가능한 재료의 폭이 넓어진다.
또한, 서로 다른 재료액을 서로 다른 노즐로부터 토출해서 형성되는 서로 다른 재료층의 간격을 좁히는 것이, 화소 간격이 좁은 고화질의 발광 표시장치를 실현하는 것에 이어지기 때문에, 바람직하다. 토출전에 미리, 원하는 패턴 형상의 격벽을 형성해 두고, 격벽으로 둘러싸인 영역에 재료액을 토출한다. 기판 위에 설치되는 격벽은, 격벽의 높이에 의해 격벽 전체로 둘러싸는 공간의 체적을 정밀하게 제어할 수 있으므로, 격벽으로 둘러싸는 영역에 재료액을 토출하여, 격벽으로 둘러싸는 영역에 유지하는 액체량을 제어할 수 있다. 이 격벽은, 복수종의 재료액의 토출후에 인접하는 재료층이 동일 기판 상에서 혼합되는 것을 방지하는 기능을 갖게 할 수 있다. 또한, 토출을 행할 액체에 대하여 친액성을 부여하는 표면처리를 격벽의 표면에 행해도 되고, 발액성을 부여하는 표면처리를 격벽의 표면에 행해도 된다.
격벽의 재료로서는, 유기 절연재료 또는 무기 절연재료를 사용한다.
또한, 다른 발명은, 제1 기판의 한쪽의 면에 광흡수층을 형성하고, 광흡수층을 둘러싸는 제1 격벽을 선택적으로 형성하고, 펌프 압송에 의해 복수 종류의 재료액을 복수의 노즐로부터 각각 토출하여 제1 격벽 및 광흡수층에 접하는 재료층을 복수 나란하게 형성하고, 제1 기판의 재료층이 형성된 면과, 제1 전극을 갖는 제2 기판의 피성막면을 대향시키고, 제1 기판의 다른 쪽의 면측에서 빛을 광흡수층에 조사하고, 광흡수층과 겹치는 위치에 있는 상기 재료층의 적어도 일부를 선택적으로 가열하여, 제2 기판의 피성막면에 설치된 상기 제1 전극 위에 유기 화합물을 포함하는 제 1 층의 형성을 행하고, 유기 화합물을 포함하는 층 위에 제2 전극을 형성하고, 제2 기판의 피성막면에는, 제1 전극이 복수 설치되고, 서로의 사이를 절연하는 제2 격벽을 갖는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법이다.
상기 방법에 있어서, 제1 격벽과 제2 격벽이 적어도 일부 접한 상태에서 빛이 조사된다. 예를 들면, 제1 격벽의 단면 형상을 볼록부 형상으로 하고, 제2 격벽의 단면 형상을 사다리꼴 형상으로 하고, 제1 격벽의 볼록부 형상의 돌기 부분만이 제2 격벽과 접촉하도록 위치 맞춤해도 된다. 이때, 모든 제1 격벽의 단면 형상을 볼록부 형상으로 할 필요는 특히 없고, 기판 간격을 일정하게 유지하는 것이 가능하도록 복수의 돌기 부분이 균등하게 배치한다.
또한, 광흡수층은 전체면에 형성해도 되고, 부분적으로 형성해도 된다. 광흡수층이 부분적으로 설치한 원하는 패턴 형상이면, 빛이 조사된 광흡수층의 패턴 형상을 반영한 성막 패턴이 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판에 성막된다. 이때, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판에는 광흡수층의 패턴 상면 형상과 거의 같은 재료층의 패턴 상면 형상이 얻어진다.
특히 띠 형태의 광흡수층을 복수 나란하게 스트라이프 형태로 하고, 펌프 압송에 의해 재료액을 노즐로부터 토출하여 광흡수층과 겹치는 재료층을 형성하는 경우, 격벽은 광흡수층의 양 사이드밖에 존재하지 않고, 노즐과 기판을 상대적으로 이동시켜 어떤 한 방향으로 도포를 행하기 때문에, 그 도포 방향으로 있어서의 막두께 균일성을 높일 수 있다. 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판에 스트라이프 형태의 재료층을 형성하는 것은, 도포 방향에 있어서의 화소 간격을 좁게 설계하는 것이 가능하기 때문에, 개구율의 향상에도 기여한다.
이때, 스트라이프 형태란 종횡비가 2 이상인 가늘고 긴 장방 형상, 장축과 단축의 비가 2 이상인 가늘고 긴 타원 형상을 포함한다.
광흡수층의 재료로서는, 금속을 사용할 수 있고, 크롬, 텅스텐, 주석, 니켈, 티타늄, 코발트, 아연, 구리, 금, 몰리브덴, 납 등을 들 수 있다. 또한, 광흡수층의 다른 재료로서, 전술한 금속의 산화물 이외에, 산화 알루미늄, 산화 은, 또는 금속의 황화물 등을 사용할 수 있다. 또한, 광흡수층의 다른 재료로서, 금속의 질화물을 사용할 수 있다. 특히, 질화 티타늄, 질화 탄타르, 질화 몰리브덴, 질화 텅스텐 등이 바람직하다, 그 중에서도 질화 티타늄은 광흡수율이 높기 때문에, 광흡수층의 재료로서 바람직하다. 또한, 광흡수층의 다른 재료로서, 유기막을 사용할 수도 있고, 예를 들면, 카본블랙, 흑연, 또는 적외선 염료가 첨가된 고분자 수지 등을 들 수 있다. 이때, 조사되는 빛의 파장에 따라, 광흡수층에 적합한 재료의 종류가 변화되기 때문에, 적당하게 재료를 선택할 필요가 있다. 또한, 광흡수층은 1층에 한정되지 않고 복수의 층에 의해 구성되어 있어도 된다. 광흡수층은, 빛-열 변환층으로도 부를 수 있다.
조사하는 빛은, 램프 광원으로부터의 빛, 또는 레이저 광원으로부터의 레이저광을 사용할 수 있다.
램프 광원으로서는, 플래시 램프(크세논 플래시 램프, 크립톤 플래시 램프 등), 크세논 램프, 메탈 핼라이드 램프와 같은 방전등, 할로겐 램프, 텅스텐 램프와 같은 발열등을 사용할 수 있다. 플래시 램프는 단시간(0.1 밀리초 내지 10 밀리 초)에 대단히 강도가 높은 빛을 반복하고, 대면적에 조사할 수 있는 것이다.
또한, 조사하는 레이저광은, Ar 레이저, Kr 레이저, 엑시머 레이저 등의 기체 레이저, 단결정의 YAG, YVO4, 포스테라이트(Mg2SiO4), YAlO3, GdVO4, 혹은 다결정(세라믹)의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4에, 불순물로서 Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta 중 1종 또는 복수종 첨가되어 있는 것을 매질로 하는 레이저, 글래스 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, 파이버 레이저 등의 고체 레이저 중 1종 또는 복수종으로부터 발진되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 고체 레이저로부터 발진되는 제2고조파나 제3고조파, 더 고차의 고조파를 사용할 수도 있다. 이때, 레이저 매체가 고체인 고체 레이저를 사용하면, 메인테넌스 프리의 상태를 길게 유지할 수 있다고 하는 이점이나, 출력이 비교적으로 안정되어 있다는 이점을 갖고 있다.
또한, 레이저 스폿의 형상은, 선형 또는 사각형 형상으로 하는 것이 바람직하다. 선형 또는 사각형 형상으로 함으로써, 처리 기판에 레이저광을 효율적으로 주사할 수 있다. 따라서, 성막에 요하는 시간(택트 타임)이 짧아져, 생산성이 향상된다.
전술한 성막방법을 사용함으로써, 발광소자를 구성하는 EL층의 적어도 1층, 예를 들면, 동일 기판 위에 서로 다른 발광층을 형성할 수 있다. 또한, 광흡수층을 화소부가 되는 면적과 거의 같은 정도의 면적으로 하고, 재료액이 원하는 패턴 형상이 되도록 개구의 격벽을 사용함으로써, 원하는 영역에만 성막하는 것이 가능하다. 또한, 광흡수층을 원하는 패턴 형상으로 함으로써, 원하는 영역에만 성막하는 것이 가능하다. 이와 같이, 원하는 영역에만 성막하는 것이 가능하기 때문에, 미세 패턴의 형성이 가능해져, 고화질의 발광장치를 제조할 수 있다.
풀컬러의 발광장치를 제조하는 경우에는, 발광층을 나누어 만들 필요가 있기 때문에, 본 발명의 성막방법을 사용함으로써 용이하게 발광층을 나누어 만들 수 있다. 예를 들면, 적색 발광 재료를 포함하는 제1 재료액을 토출하는 노즐, 녹색 발광 재료를 포함하는 제2 재료액을 토출하는 노즐, 청색 발광 재료를 포함하는 제3 재료액을 토출하는 노즐을 적어도 갖는 성막 장치를 사용하고, 1매의 성막용 기판에 3종류의 발광층을 각각 성막할 수 있다. 또한, 3종류의 발광층을 각각 성막된 1매의 성막용 기판을 사용해서 빛을 조사하여, 대향해서 배치된 피성막 기판(나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판)에 단시간에 3종류의 발광층을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명은, 1회의 위치 얼라인먼트를 행하는 것 만으로, 3종류의 발광층을 위치 정밀도가 좋게 성막할 수 있다.
성막용 기판의 광흡수층에 조사하는 빛의 조사 면적에 따라서는, 복수의 다 른 재료층이 동시에 가열되는 일도 있지만, 광조사시의 한쌍의 기판(성막용 기판과, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판의 합계 2매의 기판)의 간격을 좁게 함으로써, 혼색을 방지 할 수 있다. 특히 제1 기판을 필름으로 하는 경우에는, 필름과 제2 기판이 밀착하기 때문에, 혼색을 방지할 수 있다. 이때, 본 명세서에 있어서, 기판 간격은, 대향시킨 2개의 기판면의 최단 거리로 정의한다.
종래의 습식법을 사용해서 EL층을 형성하는 경우와는 다르게, 이미 형성된 층의 용해성 등을 고려할 필요가 없기 때문에, 성막할 재료의 종류의 선택지가 넓어진다. 또한, 적층할 층의 수에 관해서도 자유롭게 설정할 수 있다. 따라서, 원하는 재료를 사용하여, 원하는 적층 구조의 발광장치를 제조할 수 있다. 특히, 기판이 대형화한 경우에 있어서, 사용할 재료의 종류나 적층 구조를 자유롭게 설계할 수 있다고 하는 것은, 발광장치의 성능을 향상시킨다는 점에서, 중요하다.
본 발명의 실시형태에 대해서, 이하에서 설명한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명에 따른 성막용 기판 및 성막용 기판을 사용한 성막방법에 대해 설명한다. 이때, 본 실시형태에서는, 풀컬러의 발광장치를 제조하 기 위해, 적색 발광층, 녹색 발광층, 및 청색 발광층을 각각 간격을 두어 성막하는 경우에 대해 도 1 및 도 2에서 설명한다. 본 명세서에서는, 성막하고 싶은 재료가 설치되어 있고, 또한, 피성막 기판에 성막을 행하기 위해서 사용하는 기판을, 이하에서는 성막용 기판(제1 기판)으로 기재한다. 또한, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판을 제2 기판으로 부른다.
성막용 기판인 제1 기판(104)에는, 광흡수층(102)이 형성되어 있다. 제1 기판(104)으로서는, 예를 들면, 유리 기판, 석영 기판 등을 사용할 수 있다.
광흡수층(102)은, 제2 기판 위에 성막하고 싶은 영역에 대응하도록 패턴형성되어 있다. 이때, 광흡수층(102)은 패턴형성하는 것이 아니고, 제1 기판 전체면에 형성해도 된다. 또한, 광흡수층(102) 위에는 제1 격벽(121)을 설치한다. 이 제1 격벽(121)은 미리, 표면에 발액체 처리를 실시해 두는 것이 바람직하며, 노즐로부터 토출되는 재료액의 위치 제어를 보조하는 역할을 한다. 이때, 제1 격벽을 사용하지 않더라도, 복수의 노즐로부터 토출을 행하여, 서로 다른 복수의 재료층의 간격을 좁게 하거나, 또는 서로 다른 복수의 재료층에 포함되는 복수 종류의 재료가 혼합되지 않고 인접시킬 수 있는 것이라면, 제1 격벽은 설치하지 않아도 된다.
도1a는 헤드부(115)에 설치된 3개의 노즐로부터 서로 다른 3종류의 재료액을 토출하여, 제1 격벽(121)의 개구에 재료층을 형성하고 있는 도중의 사시도를 나타내고 있다. 도1a에 대응하는 단면도가 도 1b로서, 적색 발광층용의 노즐(113R)로부터 제1 재료액(114R)이 펌프 압송에 의해 토출되고 있다. 또한, 청색 발광층용의 노즐(113B)로부터 제3 재료액(114B)이 펌프 압송에 의해 토출되고 있다. 또한, 녹 색 발광층용의 노즐(113G)로부터 제2 재료액(114G)이 펌프 압송에 의해 토출되고 있다. 이때, 제1 재료액(114R), 제2 재료액(114G), 및 제3 재료액(114B)은, 모두 저분자의 유기 화합물을 포함하고 있다. 이들 재료액에 포함되는 EL 재료로서, 도포 성막 및 건식 성막의 양쪽이 가능한 재료를 사용한다.
성막용 기판에 형성하는 적색 발광층을 형성하기 위한 적색 발광 재료를 포함하는 제1 재료액(114R)으로서는, 2-메톡시에탄올을 용매로서 사용해서 토출을 행하고, BAlq를 호스트로 하여, TPD와 (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac))을 포함하는 적색 발광층을 형성할 수 있다. 또한, 성막용 기판에 형성하는 녹색 발광층을 형성하기 위한 녹색 발광 재료를 포함하는 제2 재료액(114G)으로서는, 톨루엔을 용매로서 사용해서 토출을 행하고, CzPA를 호스트로 하여, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA)을 포함하는 녹색 발광층을 형성할 수 있다. 또한, 성막용 기판에 형성하는 청색 발광층을 형성하기 위한 청색 발광 재료를 포함하는 제3 재료액(114B)으로서는, 톨루엔을 용매로서 사용해서 토출을 행하고, CzPA를 호스트로 하여, N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA)을 포함하는 청색 발광층을 형성할 수 있다.
재료액을 저장한 보틀로부터 재료액의 유로가 되는 튜브를 거쳐 재료액 압송 펌프와 접속되어, 재료액 압송 펌프의 압송에 의해 노즐의 개구로부터 재료액을 토출한다. 재료액 압송 펌프로서는, 샌드펌프, 피스톤 펌프m 스퀴즈 펌프 등의 펌프 나 탱크식 기기를 사용할 수 있다. 이때, 재료액 압송 펌프와 노즐 사이에는, 유량계나 압력계나 온도계나 이물질을 제거하는 필터 등을 설치하여, 일정량의 유량이 노즐의 개구로부터 흐르도록 제어한다. 노즐과 제1 기판(104)을 상대적으로 이동시킴으로써, 재료액의 묘화를 행한다. 이때, 노즐로부터의 토출 개시와 토출 정지는, 재료액 압송 펌프의 압력을 제어하는 것으로 행할 수 있다.
또한, 도 1b 중의 점선 부분으로 표시된 노즐 선단 주변(118)의 확대 단면도를 도 1c에 나타낸다. 도 1c에 도시된 것과 같이, 각각의 재료액이 노즐 선단과 광흡수층의 양쪽에 연결되어 있다. 각각의 노즐로부터 제1 기판 위에 토출되는 재료액은, 노즐의 선단으로부터 도중에 끊어지지 않고 제1 기판 상의 광흡수층(102)에 이르도록, 재료액의 점도나, 유량계나, 압력계에 의해 펌프 압송을 제어한다.
또한, 제1 격벽(121)은, 돌기 부분을 갖고 있는 볼록부 형상으로 되어 있다. 성막용 기판에 설치하는 제1 격벽은, 격벽의 높이에 의해 격벽 전체로 둘러싸는 공간의 체적을 정밀하게 제어할 수 있으므로, 격벽으로 둘러싸는 영역에 재료액을 토출하여, 격벽으로 둘러싸는 영역에 유지하는 액체량을 제어할 수 있다.
필요하면, 재료액의 토출 후에는, 건조 또는 소성을 위한 가열처리를 행한다.
이상의 공정에 의해, 도1a에 도시된 것과 같이, 제1 격벽(121)으로 둘러싸인 영역의 각각에 제1 재료층(103R), 제2 재료층(103G), 제3 재료층(103B)이 제1 기판(104) 위에 형성된다.
다음에, 도 1d에 도시된 것과 같이, 제1 기판(104)의 한쪽의 면으로서, 광흡 수층(102), 제1 재료층(103R), 제2 재료층(103G), 및 제3 재료층(103B)이 형성된 면에 대향하는 위치에, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판인 제2 기판(137)을 배치한다.
제2 기판(137)에는 미리, 발광소자의 한쪽의 전극이 되는 제1 전극(138), 및 제2 격벽(139)이 형성되어 있다. 또한, 정공주입층(141), 정공수송층(145)도 적층 되어 있다. 이때, 정공주입층(141), 정공수송층(145)은 종래의 저항가열법 등을 사용해서 형성해도 되고, 본 발명의 성막방법을 사용해도 된다.
그리고, 감압 하에서 제1 기판(104)과 제2 기판(137)을 위치맞춤을 행하고, 제1 격벽(121)과 제2 격벽(139)과를 접촉시켜 대향시킨다.
다음에, 감압 하에서 도2a에 도시된 것과 같이, 제1 기판(104)의 이면(광흡수층(102), 제1 재료층(103R), 제2 재료층(103G), 및 제3 재료층(103B)이 형성되어 있지 않은 면)측에서 빛(110)을 조사한다. 빛(110)은 램프 광원의 빛 또는 레이저 광원의 빛을 사용한다. 본 실시형태에서는, 레이저 광원으로서 고체 레이저를 사용하고, 한 쌍의 기판 윗쪽에서 복수의 레이저 광원을 이동시킴으로써, 레이저광을 주사한다. 이때, 제1 기판(104) 위에 형성된 광흡수층(102)에 조사된 빛은 흡수된다.
그리고, 광흡수층(102)이 흡수한 빛을 열로 변환하고, 그 열을, 각각의 광흡수층(102)에 접하는 영역의 제1 재료층(103R), 제2 재료층(103G), 및 제3 재료층(103B)에 주는 것에 의해, 적어도 일부를 증발시키고, 제2 기판(137)에 형성된 제1 전극(138)과 겹치는 위치에 성막이 행해진다. 여기에서는 레이저광의 조사에 의해, 제2 기판(137)에 발광소자의 적색의 발광층(146), 녹색의 발광층(147), 및 청색의 발광층(148)이 동시에 형성된다.
발광층을 형성한 후에는, 발광층 위에 전자수송층(149)을 적층 형성하고, 다시 전자주입층(150)을 적층형성하고, 최후에 제2 전극(151)을 형성한다. 또한, 제2 전극(151) 및 제1 전극(138)은, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 산화인듐-산화주석(ITO:인듐 Tin Oxide), 규소 혹은 산화 규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: 인듐 Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐 등을 들 수 있다. 이밖에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속재료의 질화물(예를 들면, 질화티타늄) 등을 들 수 있다.
이들 재료는, 보통 스퍼터링법에 의해 성막된다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연은, 산화인듐에 대하여 1∼20wt%의 산화아연을 가한 타겟을 사용해서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5wt%, 산화아연을 0.1∼1wt% 함유한 타겟을 사용해서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 그 이외, 용액-겔법 등을 응용하여, 잉크젯법, 스핀코트법 등에 의해 제조해도 된다.
또한, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 포함하는 합금 등을 사용할 수 있다. 그 이외, 일함수가 작은 재료인, 원소주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스 트론튬(Sr) 등의 알칼리 토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금(알루미늄, 마그네슘과 은의 합금, 알루미늄과 리튬의 합금), 유로피엄(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 사용할 수도 있다.
알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 이들을 포함하는 합금의 막은, 진공증착법을 사용해서 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속을 포함하는 합금은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한, 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다. 또한, 제1 전극(138) 및 제2 전극(151)은, 단층막에 한정되지 않고, 적층막으로 형성할 수도 있다.
이때, 발광층을 포함하는 적층으로 이루어진 EL층에서 발광하는 빛을 외부로 추출하기 위해서, 제1 전극(138) 또는 제2 전극(151)의 어느 한쪽, 또는 양쪽이 빛을 통과하도록 형성한다. 예를 들면, 인듐 주석 산화물 등의 투광성을 갖는 도전 재료를 사용해서 형성하거나, 또는, 은, 알루미늄 등을 수 nm 내지 수십 nm의 두께가 되도록 형성한다. 또한, 막두께를 얇게 한 은, 알루미늄 등의 금속 박막과, ITO막 등의 투광성을 갖는 도전 재료를 사용한 박막의 적층 구조로 할 수도 있다.
이상의 공정에서 제2 기판(137) 위에 적어도 제1 전극과 제2 전극과 그들 사이에 발광층을 갖는 발광 다이오드를 제조한다.
이때, 패시브 매트릭스형의 발광장치를 제조하는 경우에는, 제2 기판에는 적어도 스트라이프 형태의 제1 전극을 형성해 둔다. 또한, 액티브 매트릭스형의 발광장치를 제조하는 경우에는, 제2 기판에는 제1 전극과, 이 제1 전극과 전기적으로 접속된 스위칭소자, 예를 들면, 비정질 반도체막, 다결정 반도체막, 미결정 반도체 막, 단결정 반도체막을 활성층으로 하는 박막 트랜지스터를 형성해 둔다.
또한, 본 실시형태에서는, 적색의 발광층, 녹색의 발광층, 청색의 발광층의 3색을 사용해서 풀컬러의 발광장치를 일례로 했지만, 특별히 한정되지 않으며, 백색의 발광층을 더 설치해도 되고, 4색 이상의 발광층을 사용하는 발광장치로 해도 된다.
또한, 전자수송층(149)이나 전자주입층(150)도 발광층과 동일한 순서로 성막 할 수 있다. 그 경우, 전자수송층을 성막하기 위한 성막용 기판, 전자주입층을 성막하기 위한 성막용 기판을 각각 준비하면 된다. 또한, 발광색에 맞춰서 전자수송층이나 전자주입층의 막두께를 다르게 하여, 효율적으로 각 색의 발광색을 추출하는 발광장치로 해도 된다.
또한, 여기에서는 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치하는 EL층을 5층, 즉, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층의 적층으로 하는 예를 나타내었지만, 특별히 한정되지 않으며, 정공수송층, 발광층, 전자수송층의 적층으로 해도 되고, 실시자가 발광 재료나 발광 효율 등을 고려해서 적당하게 설계하면 된다.
또한, 선택적으로 빛을 조사하기 위해, 제1 기판(104)의 광흡수층(102)이 설치되어 있는 면과 반대측의 면에 빛을 반사하는 반사층을 부분적으로 형성해도 된다. 또한, 제1 기판(104)의 광흡수층(102)이 설치되어 있는 면에 반사층을 부분적으로 형성해도 된다. 반사층의 재료는, 은 또는 은의 합금을 사용한다. 또한, 반사층의 다른 재료로서는, 알루미늄, 금, 구리 혹은 이것들을 포함하는 합금을 사용할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 풀컬러 표시가 가능한 발광장치의 제조에 있어서, 본 발명을 적용함으로써, 원하는 재료를 헛되게 하는 것을 저감하고, 피성막 기판에 성막하는 것이 가능하다. 따라서, 재료의 이용 효율이 향상되어, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 성막용 기판에 형성되는 재료층의 막두께를 펌프 압송에 의해 제어함으로써, 피성막 기판 위에 성막되는 막의 막두께를 제어할 수 있으므로, 피성막 기판 위에 성막할 때의 막두께 모니터는 불필요하게 된다. 따라서, 막두께 모니터를 이용한 성막 속도의 조절을 사용자가 행할 필요가 없고, 성막 공정을 전자동화하는 것이 가능하다. 그 때문에, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1과는 다른 방법을 사용하는 예를 도 3을 사용하여 설명한다.
성막용 기판인 제1 기판(304)으로서 광 투과성을 갖는 필름을 사용한다. 광 투과성을 갖는 필름으로서는, 예를 들면, 폴리에스텔, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌 등을 사용하고, 두께는, 10㎛∼500㎛의 것을 사용한다.
또한, 제1 기판(304)에는, 광 흡수층(302)이 형성되어 있다. 광흡수층(302)은, 제2 기판 위에 성막하고 싶은 영역에 대응하도록 패턴형성되어 있다. 여기에서는 광흡수층(302)의 상면 형상을 가늘고 긴 장방형으로 한다. 이때, 광흡수층(302) 은 패턴형성하는 것이 아니라, 제1 기판 전체면에 형성해도 된다. 또한, 광흡수층(302) 위에는 제1 격벽(321)을 설치한다. 또한, 제1 격벽을 사용하지 않더라도, 복수의 노즐로부터 토출을 행하고, 다른 복수의 재료층의 간격을 좁게 하거나 ,또는 다른 복수의 재료층에 포함되는 복수 종류의 재료가 혼합되지 않고 인접시킬 수 있는 것이면, 제1 격벽은 설치하지 않아도 된다.
도3a는 헤드부에 설치된 3개의 노즐로부터 다른 3종류의 재료액을 토출하여, 광흡수층(302) 위에 재료층을 형성하고 있는 도중의 단면도를 나타내고 있다. 실시형태 1과 같은 성막 장치를 사용해서 재료층을 형성할 수 있다. 이때, 도 1과 동일한 개소에는 동일한 부호를 사용하여 설명한다. 적색 발광층용의 노즐(113R)로부터 제1 재료액(314R)이 펌프 압송에 의해 토출되고 있다. 또한, 청색 발광층용의 노즐(113B)로부터 제2 재료액(314B)이 펌프 압송에 의해 토출되고 있다. 또한, 녹색 발광층용의 노즐(113G)로부터 제3 재료액(314G)이 펌프 압송에 의해 토출되고 있다.
이때, 제1 재료액(314R), 제2 재료액(314G), 및 제3 재료액(314B)은, 모두 고분자의 유기 화합물을 포함하고 있다. 물론, 본 실시형태는, 실시형태 1에 도시된 것과 같이, 재료층을 증발시키는 것이 아니기 때문에, 재료액은, 고분자의 유기 화합물에 한정되지 않고, 저분자의 유기재료를 사용할 수도 있다.
이상의 공정에 의해, 도 3b에 도시된 것과 같이, 제1 재료층(303R), 제2 재료층(303G), 제3 재료층(303B)이 제1 기판(304) 위에 형성된다.
다음에, 제1 기판(304)의 한쪽의 면으로서, 광흡수층(302), 제1 재료 층(303R), 제2 재료층(303G), 및 제3 재료층(303B)이 형성된 면에 대향하는 위치에, 나중에 표시 패널의 일부가 되는 기판인 제2 기판(337)을 밀착시켜 배치한다.
제1 기판(304)은 플렉시블하기 때문에, 제2 기판(337)에 밀착시킬 수 있다. 밀착시키는 방법으로서는, 자석이나 전자석을 사용해서 밀착시키는 방법이나, 제1 기판(304)에 압력을 가하는 방법이 있다. 제2 기판(337)은 유리 기판 또는 석영 기판이다.
제2 기판(337)에는 미리, 발광소자의 한쪽의 전극이 되는 제1 전극(338), 및 제2 격벽(339)이 형성되어 있다..
다음에, 감압 하에서 도 3c에 도시된 것과 같이, 제1 기판(304)의 이면(광흡수층(302), 제1 재료층(303R), 제2 재료층(303G), 및 제3 재료층(303B)이 형성되어 있지 않은 면)측에서 빛(310)을 조사한다. 빛(310)은 램프 광원의 빛 또는 레이저 광원의 빛을 사용한다. 본 실시형태에서는, 레이저 광원의 이동과, 한 쌍의 기판의 이동을 조합함으로써, 레이저광을 주사한다. 이때, 제1 기판(304) 위에 형성된 광흡수층(302)에 조사된 빛은 흡수된다.
그리고, 광흡수층(302)이 흡수한 빛을 열로 변환하고, 그 열에 의해 광흡수층이, 기판면과 수직 방향으로 팽창하고, 다시, 각각의 광흡수층(302)에 접하는 영역의 제1 재료층(303R), 제2 재료층(303G), 및 제3 재료층(303B)도 팽창시킴으로써 제2 기판(337)에 형성된 제1 전극(338)과 밀착시켜, 재료층과 광흡수층(302)의 밀착력을 저하한다. 그리고, 결과적으로 재료층과 광흡수층의 분리가 행해져, 제1 전극(338)과 재료층이 고정된다. 도 3c는, 분리 도중의 예를 나타내고 있고, 화살표 로 나타낸 빛(310)이 선택적으로 조사되고 있는 예이다. 그후, 레이저광의 주사가 행해져, 도 3d에 도시된 것과 같이, 제2 기판(337) 위에 발광소자의 적색의 발광층(346), 녹색의 발광층(347), 및 청색의 발광층(348)이 형성된다.
또한, 제1 재료층(303R), 제2 재료층(303G), 및 제3 재료층(303B)의 분리를 용이하게 하는 기능을 하는 버퍼층을, 광흡수층(302)과 각 재료층과의 사이에 형성해도 된다.
제1 재료층(303R), 제2 재료층(303G), 및 제3 재료층(303B)에 사용하는 재료로서 저분자 재료에 한정되지 않고, 고분자 재료도 사용할 수 있어, 사용가능한 재료의 폭이 넓다.
발광층을 형성한 후에는, 발광층 위에 전자수송층을 적층형성하고, 다시 전자주입층을 적층형성하고, 최후에 제2 전극을 형성한다. 이때, 제2 전극은, 스퍼터링법 또는 전자빔법 등을 사용해서 성막을 행한다. 이상의 공정에서 제2 기판(337) 위에 적어도 제1 전극과 제2 전극과 그들 사이에 발광층을 갖는 발광 다이오드를 제조한다.
본 실시형태에서는 제1 전극(338) 위에 1개의 발광층을 형성하는 예를 나타내었지만, 특별히 한정되지 않으며, 발광층을 형성하기 전에, 정공주입층이나 정공수송층 등을 형성해도 된다.
이때, 패시브 매트릭스형의 발광장치를 제조하는 경우에는, 제2 기판에는 적어도 스트라이프 형태의 제1 전극을 형성해 놓는다. 또한, 액티브 매트릭스형의 발광장치를 제조하는 경우에는, 제2 기판에는 제1 전극과, 상기 제1 전극과 전기적으 로 접속된 스위칭소자, 예를 들면, 비정질 반도체막, 다결정 반도체막, 미결정 반도체막, 단결정 반도체막을 활성층으로 하는 박막 트랜지스터를 형성해 둔다.
이상의 구성으로 이루어진 본 발명에 대해, 이하에 나타낸 실시예를 통해 더욱 상세한 설명을 행하기로 한다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 액티브 매트릭스형의 발광장치를 제조하는 예를 나타낸다.
우선, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 따라서 성막용 기판을 준비한다. 이때, 본 실시형태에서는 풀컬러의 표시장치를 제조하는 예를 나타낸다. 여기에서는, 각각 다른 3종류의 재료액을 3개의 노즐로부터 토출하여, 3종류의 재료층이 설치된 성막용 기판(제1 기판)을 1매 준비한다.
그리고, 도 4에 나타나 있는 것과 같은 적어도 스위칭소자(733)와 제1 전극(738)이 설치된 제2 기판(737)을 준비한다. 스위칭소자(733)는, 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하고, 적어도 하나의 단자와 제1 전극(738)을 전기적으로 접속한다. 본 실시형태에서는 1개의 제1 전극(738)에 전류를 흘리기 위해, 제어용 TFT와 스위칭용 TFT를 설치하고, 그들 TFT는 톱게이트형 TFT로 한다. 이들 TFT는, 공지의 방법에 의해 제조한다.
또한, 제2 기판(737)에는, 인접하는 제1 전극(738) 사이를 절연하기 위한 격벽(739)을 설치한다.
또한, 제2 기판(737)에는, FPC의 부착부인 접속 단자(734)도 형성한다.
또한, 저항가열법 등에 의해, 제1 전극(738) 위에 정공주입층(또는 정공수송층) 등을 미리 성막하고 있어도 된다.
그리고, 제1 기판과 제2 기판(737)을 대향하여, 얼라인먼트를 행하고, 빛을 조사한다. 이 빛의 조사에 의해, 3종류의 재료층이 제1 전극(738) 위에 형성된다. 종래에는 서로 다른 발광층마다 3회의 성막 처리를 행하거나, 또는 3매의 성막용 기판을 사용해서 형성하고 있었지만, 본 실시형태에서는 3종류의 재료층이 설치된 1매의 성막용 기판을 사용하여, 적색 발광용의 화소에 적색 발광층(746), 녹색 발광용의 화소에 녹색 발광층(747), 청색 발광용의 화소에 청색 발광층(748)을 형성할 수 있다. 단시간에서의 발광층의 제조가 가능하고, 발광층의 제조를 단시간에 행함으로써 제2 전극(751)을 형성할 때까지의 시간을 단축할 수 있다. 발광층이 보호되지 않고 노출되는 시간, 또는 봉지되지 않는 시간이 길어지면 발광장치의 신뢰성이 저하할 우려가 있기 때문에, 본 제조방법은 유용하다.
다음에, 제2 전극(751)을 형성함으로써, 제1 전극과 제2 전극과 그들 사이에 유기 화합물을 포함하는 EL층을 갖는 발광소자를 형성한다. 이때, 제2 전극(751)을 형성하기 전에, 전자주입층(또는 전자수송층)등을 발광층 위에 형성해도 된다.
다음에, 제3 기판(723)을 준비하고, 접착 시이트(722)를 사용해서 제2 기판(737)에 설치된 발광소자를 봉지한다. 제2 기판(737)을 통과시켜 발광소자의 빛을 추출하는 경우에는, 제2 기판(737) 및 접착 시이트(722)는 충분한 광 투과성을 가질 필요가 있다. 따라서, 제2 기판(737)을 통과시켜 발광소자의 빛을 추출하는 경우, 제2 기판(737) 및 접착 시이트(722)는, 광 투과성을 갖는 재료를 사용한다.
제2 기판으로서 대면적의 기판을 사용하여, 다면취를 행하는 경우에는, 1개의 표시 패널마다 분리를 행한다. 이때, 분리의 타이밍은, 적당하게, 실시자가 결정하면 된다. 예를 들면, 제2 전극 형성후에 분리하거나, 제3 기판으로 밀봉을 행한 후에 분리한다.
다음에, 접속 단자(734)에 이방성 도전층(725)에 의해 FPC(724)를 접속하여, 외부와 전기적으로 접속한다. 이때, FPC(Flexible printed circuit)까지 부착된 표시 패널을 EL 표시 모듈로도 부른다. 또한, FPC 대신에, TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 혹은 TCP(Tape Carrier Package)을 사용해도 된다.
이상의 제조공정에 의해, 도4a에 나타낸 액티브 매트릭스형의 발광장치를 제조할 수 있다.
또한, 표시 패널(701)의 사시도를 도 4b에 나타낸다. 표시 패널(701)은, 매트릭스 모양으로 발광소자가 배치된 화소부(721)가 설치된 제2 기판(737)과, 제2 기판과 대향하는 제3기판(723)을 접착 시이트로 접착하고 있다.
또한, 여기에서는, 톱 게이트형 TFT를 사용해서 일례를 설명했지만, TFT 구조에 관계없이 본 발명을 적용하는 것이 가능하며, 예를 들면, 보텀 게이트형(역스태거형) TFT나 순스태거형 TFT에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 있어서, TFT의 활성층이 되는 반도체층은, 규소를 주성분으로 하는 반도체막, 유기재료를 주성분으로 하는 반도체막, 또는 금속 산화물을 주성분으로 하는 반도체막을 사용할 수 있다. 규소를 주성분으로 하는 반도체막으로서는, 비정질 반도체막, 결정 구조를 포함하는 반도체막, 비정질 구조를 포함하 는 화합물 반도체막 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 규소를 주성분으로 하는 반도체막으로서 아모퍼스 실리콘, 미결정 실리콘, 다결정 실리콘 등을 사용할 수 있다. 또한, 유기재료를 주성분으로 하는 반도체막으로서는, 다른 원소와 조합해서 일정량의 탄소 또는 탄소의 동소체(다이아몬드를 제외한다)로 이루어진 물질을 주성분으로 하는 반도체막을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 펜타센, 테트라센, 티오펜 올리고머 유도체, 페닐렌 유도체, 프탈로시아닌 화합물, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 시아닌 색소 등을 들 수 있다. 또한, 금속산화물을 주성분으로 하는 반도체막으로서는, 산화아연(ZnO)이나 아연과 갈륨과 인듐의 산화물(In-Ga-Zn-O) 등을 사용할 수 있다.
또한, 아모퍼스 실리콘이나 미결정 실리콘이나 다결정 실리콘을 사용하는 경우, 화소부와 동일 기판 위에 구동회로를 형성할 수도 있다. 또한, 구동회로 뿐만 아니라, 그 밖의 회로(광센서 회로, CPU 등)을 동일 기판 위에 형성해도 된다.
이와 같이 해서 얻어진 표시 패널(701)을 표시부 또는 발광장치로서 전자기기에 짜넣을 수 있다. 전자기기로서, 비디오카메라, 디지털카메라, 고글형 디스플레이(헤드마운트 디스플레이), 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카 오디오, 오디오 콤포넌트 등), 노트북형 퍼스널컴퓨터, 게임기기, 휴대정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 그들 전자기기의 구체적인 예를 도 5에 나타낸다.
도5a는 22인치∼50인치의 대화면을 갖는 대형의 표시장치로서, 케이스(2001), 지지대(2002), 표시부(2003), 비디오 입력 단자(2005) 등을 포함한다. 표시부(2003)가 본 실시예의 표시 패널(701)에 해당한다. 이때, 표시장치에는, 퍼스널컴퓨터용, TV 방송 수신용, 양방향 TV용 등의 모든 정보표시용 표시장치가 포함된다. 한 변이 1000mm을 초과하는 제5세대 이후의 유리 기판을 제1 기판으로 하여, 노즐로부터 재료액을 토출할 수도 있다. 본 발명에 의해, 한 변이 1000mm을 초과하는 제5세대 이후의 유리 기판을 제2 기판으로 사용하여, 제조 비용이 저감된 대형 표시장치를 실현된다.
도 5b에 나타낸 휴대전화기는, 표시 패널(2302), 조작 스위치류(2303), 마이크로폰 등이 구비되고, 경첩으로 개폐가능하게 되어 있다. 표시 패널(2302)의 화소부는 케이스(2301)에 형성된 개구창으로부터 시인할 수 있도록 배치된다. 본 실시형태의 표시 패널 701을 표시 패널(2302)에 사용할 수 있다. 본 발명에 의해, 제조 비용이 저감된 휴대전화기를 실현할 수 있다.
도 5c는 노트북형 퍼스널컴퓨터로서, 본체(2401), 케이스, 표시부(2402), 키보드, 외부 접속 포트, 포인팅 디바이스 등을 포함한다. 본 발명에 의해, 제조 비용이 저감된 노트북형 퍼스널컴퓨터를 실현할 수 있다.
도 5d는 탁상 조명기구로서, 조명부(2501), 갓(2502), 가변 아암(2503), 지주(2504), 베이스(2505), 전원 스위치(2506)를 포함한다. 본 발명의 제조방법을 사용해서 형성되는 발광장치를 조명부(2501)에 사용함으로써 제조된다. 이때, 조명 기구에는 천정 고정형의 조명기구 또는 벽걸이형의 조명기구 등도 포함된다. 본 발 명에 의해 대폭적인 제조 비용의 저감을 도모할 수 있어, 저렴한 조명 기구를 제공할 수 있다.
본 실시예는, 실시형태 1, 또는 실시형태 2와 조합할 수 있다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
102: 광흡수층 103R: 제1 재료층
103G: 제2 재료층 103B: 제3 재료층
104: 제1 기판 114R: 제1 재료액
114G: 제2 재료액 114B: 제3 재료액
113R: 적색 발광층용의 노즐
113G: 녹색 발광층용의 노즐
113B: 청색 발광층용의 노즐
115: 헤드부 110: 빛
121: 제1 격벽 137: 제2 기판
138: 제1 전극 139: 제2 격벽
145: 정공수송층 146: 적색의 발광층
147: 녹색의 발광층 148: 청색의 발광층
도 1은 발광장치의 제조공정을 나타낸 사시도 및 단면도.
도 2는 발광장치의 제조공정을 나타낸 단면도.
도 3은 발광장치의 제조공정을 나타낸 단면도.
도 4는 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 단면도 및 표시 패널의 사시도.
도 5는 전자기기의 일례를 도시한 도면.

Claims (18)

  1. 제1 기판의 한쪽의 면에 각각 스트라이프 형태를 갖는 제1, 제2 및 제3 광흡수층을 형성하는 단계와,
    제1 유기 화합물을 포함하는 제1 재료액을 제1 노즐로부터 토출해서 제1 재료층을상기 제1 광흡수층 위에, 제2 유기 화합물을 포함하는 제2 재료액을 제2 노즐로부터 토출해서 제2 재료층을 상기 제2 광흡수층 위에, 제3 유기 화합물을 포함하는 제3 재료액을 제3 노즐로부터 토출해서 제3 재료층을 상기 제3 광흡수층 위에 형성하는 단계와,
    제2 기판의 한쪽의 면과, 상기 제1 기판의 상기 제1 재료층, 상기 제2 재료층, 및 상기 제3 재료층이 형성된 상기 한쪽의 면이 대향하도록 상기 제2 기판을 설치하는 단계와,
    감압 하에서 상기 제1 기판의 다른 쪽의 면측에서 빛을 상기 제1, 제2 및 제3 광흡수층에 조사하여, 상기 제1, 제2, 및 제3 재료층을 가열하여, 상기 제2 기판의 상기 한쪽의 면 위에 상기 제1 유기 화합물을 포함하는 제 1 층, 상기 제2 유기 화합물을 포함하는 제 2 층 및 상기 제3 유기 화합물을 포함하는 제 3 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    펌프 압송에 의해 각각의 노즐로부터 토출되는 상기 제1, 제2 및 제3 재료액은, 상기 노즐의 선단으로부터 도중에 끊어지지 않고, 상기 제1, 제2 및 제3 광흡수층에 도달하는 발광장치의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 빛의 조사에 의해 상기 제1 재료층을 증발시켜, 상기 제2 기판 위에 상기 제1 유기 화합물을 포함하는 상기 제 1 층을 형성하는 발광장치의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 유기 화합물, 상기 제2 유기 화합물 및 상기 제3 유기 화합물은, 저분자 재료인 발광장치의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 광 투과성을 갖는 필름의 한쪽의 면에 스트라이프 형태를 갖는 제1, 제2 및 제3 광흡수층을 형성하는 단계와,
    제1 유기 화합물을 포함하는 제1 재료액을 제1 노즐로부터 토출해서 제1 재료층을상기 제1 광흡수층 위에, 제2 유기 화합물을 포함하는 제2 재료액을 제2 노즐로부터 토출해서 제2 재료층을 상기 제2 광흡수층 위에, 제3 유기 화합물을 포함하는 제3 재료액을 제3 노즐로부터 토출해서 제3 재료층을 상기 제3 광흡수층 위에 형성하는 단계와,
    유리 기판의 한쪽의 면과, 상기 광 투과성을 갖는 필름의 상기 제1 재료층, 상기 제2 재료층, 및 상기 제3 재료층이 형성된 상기 한쪽의 면이 대향하도록 상기 유리 기판을 설치하는 단계와,
    상기 광 투과성을 갖는 필름의 다른 쪽의 면측에서 빛을 상기 제1, 제2 및 제3 광흡수층에 조사하여, 상기 제1, 제2 및 제3 재료층을 가열하여, 상기 유리 기판의 상기 한쪽의 면 위에 상기 제1 유기 화합물을 포함하는 제 1 층, 상기 제2 유기 화합물을 포함하는 제 2 층, 및 상기 제3 유기 화합물을 포함하는 제 3 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    펌프 압송에 의해 각각의 노즐로부터 토출되는 상기 제1, 제2 및 제3 재료액은, 상기 노즐의 선단으로부터 도중에 끊어지지 않고 상기 제1, 제2 및 제3 광흡수층에 도달하는 발광장치의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 유기 화합물, 상기 제2 유기 화합물 및 상기 제3 유기 화합물은 고분자 재료 또는 저분자 재료인 발광장치의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 빛의 조사에 의해 상기 제1 광흡수층과 상기 제1 재료층 사이의 밀착성을 저하시켜, 상기 제1 광흡수층과 상기 제1 재료층를 분리하고, 상기 유리 기판 위에 상기 제1 유기 화합물을 포함하는 상기 제 1 층이 배치되는 발광장치의 제조방법.
  8. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 재료액을 토출하기 전에 상기 제1, 제2 및 제3 광흡수층을 둘러싸는 격벽을 형성하여서, 상기 제1, 제2 및 제3 광흡수층에 인접한 상기 격벽에 의해 둘러싸인 영역에 상기 제1, 제2 및 제3 재료층이 형성되도록 하는 단계를 더 포함하는 발광장치의 제조방법.
  9. 제1 기판의 한쪽의 면에 스트라이프 형태를 갖는 광흡수층을 형성하는 단계와,
    상기 광흡수층의 양쪽에 인접한 복수의 제1 격벽을 형성하는 단계와,
    펌프 압송에 의해 재료액을 노즐로부터 토출하여 상기 복수의 제1 격벽 및 상기 광흡수층에 접하고 스트라이프 형태를 갖는 재료층을 형성하는 단계와,
    제1 전극과 복수의 제2 격벽을 제2 기판의 한쪽의 면에 갖는 상기 제2 기판을 준비하는 단계와,
    상기 제2 기판의 상기 한쪽의 면과, 상기 제1 기판의 상기 재료층이 형성된 상기 한쪽의 면이 대향하는 상기 제2 기판을 설치하는 단계와,
    상기 제1 기판의 다른 쪽의 면측에서 빛을 상기 광흡수층에 조사하여, 상기 재료층을 선택적으로 가열하여서, 상기 제2 기판의 상기 한쪽의 면에 설치된 상기 제1 전극 위에 유기 화합물을 포함하는 제 1 층을 형성하는 단계와,
    상기 유기 화합물을 포함하는 상기 제 1 층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 발광장치의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 노즐로부터 토출되는 상기 재료액은 상기 노즐의 선단으로부터 도중에 끊어지지 않고 상기 광흡수층의 표면에 도달하는 발광장치의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제1 기판의 한쪽의 면에 각각 스트라이프 형태를 갖는 복수의 광흡수층을 형성하는 단계와,
    상기 복수의 광흡수층의 각각의 양쪽에 인접하는 복수의 제1 격벽을 형성하는 단계와,
    재료액들을 복수의 노즐로부터 토출하여 상기 복수의 제1 격벽 및 상기 복수의 광흡수층에 접하는 상기 재료액들을 포함하고 각각 스트라이프 형태를 갖는 복수의 재료층을 형성하는 단계와,
    복수의 제1 전극과 복수의 제2 격벽을 제2 기판의 한쪽의 면에 갖는 상기 제2 기판을 준비하는 단계와,
    상기 제2 기판의 상기 한쪽의 면과, 상기 제1 기판의 상기 복수의 재료층이 형성된 상기 한쪽의 면이 대향하도록, 상기 제2 기판을 설치하는 단계와,
    상기 제1 기판의 다른 쪽의 면측에서 빛을 상기 복수의 광흡수층에 조사하여, 상기 복수의 재료층을 가열하여서, 상기 제2 기판의 상기 한쪽의 면에 설치된 상기 복수의 제1 전극 위에 각각이 유기 화합물을 포함하는 복수의 층을 형성하는 단계와,
    상기 유기 화합물을 각각 포함하는 상기 복수의 층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 제2 격벽이, 상기 복수의 제1 전극 사이에서 상기 제2 기판의 상기 한쪽의 면에 설치되는 발광장치의 제조방법.
  13. 제 9항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 복수의 제1 격벽 중 하나와 상기 복수의 제2 격벽 중 하나의 일부가 서로 접한 상태에서 상기 빛을 방출하는 발광장치의 제조방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    각각의 노즐로부터 토출되는 상기 재료액들은, 상기 노즐의 선단으로부터 도중에 끊어지지 않고 상기 복수의 광흡수층에 도달하는 발광장치의 제조방법.
  15. 삭제
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 빛을 상기 광흡수층에 조사하는 상기 단계를 위한 광원은, 램프 광이나 레이저 광인 발광장치의 제조방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 빛을 상기 복수의 광흡수층에 조사하는 단계를 위한 광원은, 램프 광이나 레이저 광인 발광장치의 제조방법.
  18. 삭제
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