KR20060050335A - 표시 장치용 혼합 용액 및 그것을 사용한 표시 장치의 제조방법 - Google Patents

표시 장치용 혼합 용액 및 그것을 사용한 표시 장치의 제조방법 Download PDF

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KR20060050335A
KR20060050335A KR1020050072816A KR20050072816A KR20060050335A KR 20060050335 A KR20060050335 A KR 20060050335A KR 1020050072816 A KR1020050072816 A KR 1020050072816A KR 20050072816 A KR20050072816 A KR 20050072816A KR 20060050335 A KR20060050335 A KR 20060050335A
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KR
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solvent
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coating
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spray
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KR1020050072816A
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고레토모 하라다
신쥬 오타니
가즈히로 몬젠
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옵트렉스 가부시키가이샤
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Abstract

(과제)
유기 재료를 균일하게 도포할 수 있는 표시 장치용 혼합 용액 및 그것을 이용한 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단)
본 발명의 제조 방법의 일 양태는, 유기막의 적어도 일부가 되는 용질이 용해된 도포 용액 (18) 을 스프레이 도포하는 공정과, 기판 (52) 을 건조시키고, 스프레이 도포된 도포 용액에 포함되는 용매를 증발시키는 건조공정을 포함하며, 도포 용액 (18) 이 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매와, 기판 (52) 에 도포 용액이 착적(着滴) 하기 까지의 사이에 전부 휘발하는 휘발성 용매를 구비하는 것이다.
표시장치, 혼합용액

Description

표시 장치용 혼합 용액 및 그것을 사용한 표시 장치의 제조 방법{MIXED SOLUTION FOR DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
도 1 은, 본 발명에 관계된 유기 EL 표시 장치의 소자 기판의 개략 구조를 나타내는 상면도이다.
도 2 는, 본 발명에 관계된 유기 EL 발광층의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 본 발명에 관계된 유기 EL 표시 장치의 제조에 사용하는 스프레이 도포 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는, 도 3 의 스프레이 도포 장치에서의 스프레이 노즐의 스캔 경로를 함께 나타내는 마스크의 상면도이다.
도 5 는, 본 발명의 유기 EL 표시 장치의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 6 은, 본 발명에 관계된 유기 EL 표시 소자의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 종래의 유기 EL 표시 장치의 소자 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8 은, 종래의 유기 EL 표시 장치의 소자 기판의 구성을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 양극 배선
5 : 음극 배선
10 : 격벽
11 : 기판
21 : 음극 접속 배선
22 : 절연막
23 : 개구부
24 : 표시 영역
25 : 컨택트 홀
31 : 개구부
40 : 유기 발광층
41 : 폴리머 버퍼층
42 : 홀 주입층
43 : 홀 수송층
44 : 발광층
45 : 전자 수송층
46 : 전자 주입층
50 : 스프레이 도포 장치
51 : 스테이지
52 : 기판
53 : 마스크
54 : 스프레이 노즐
55 : 용액
56 : 필터
57 : 컨트롤러
62 : 포수재
63 : 대향 기판
64 : 시일(seal)재
65 : 광학 시트
66 : 포수재 수납부
100 : 격벽
101 : 양극 배선
102 : 홀 주입 수송층
103 : 발광층
104 : 전자 주입 수송층
105 : 음극 배선
110 : 표시 기판
111 : 기판
121 : 음극 접속 배선
123 : 개구부
124 : 유기 박막층
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2001-351779호 (단락 0012-0017, 도 1 및 도 2)
[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 2001-160493호
[특허문헌 3] 일본 공개특허공보 2002-151272호
본 발명은 표시 장치용 혼합 용액 및 그것을 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 유기 EL (Electro Luminescence) 소자를 사용한 유기 EL 표시 장치의 개발이 활발하게 실시되고 있다. 유기 EL 표시 장치는, 액정 표시 장치와 비교하여 시야각이 넓고, 또한, 응답 속도도 빠르며, 유기물이 갖는 발광성의 다양성으로부터, 차세대의 표시 장치로서 기대되고 있다. 유기 EL 표시 장치에 사용되는 유기 EL 소자는, 기판 상에 양극이 형성되어, 양극 위에 박막 형상의 유기 화합물이 적층되어 유기 발광층이 형성된다. 그 유기 화합물 층 위에, 기판 상에 형성된 양극과 대향하도록 음극이 형성된 구조이다. 유기 EL 소자는, 양극과 음극 사이에 배치된 유기 화합물의 층에 전류가 공급되면 스스로 발광하는 전류 구동형의 표시 소자이다. 이하, 적층되는 유기 화합물의 박막을 유기 박막층이라고 기재한다. 양극, 복수의 유기 박막층 및 음극을 겹쳐 배치한 개소(個所)가 표시 화소가 된다.
기판에 형성된 전극 상에 유기 화합물을 적층하는 경우, 유기 재료를 진공 증착시켜 유기 박막층을 형성하는 경우가 있다. 그러나, 유기 재료를 증착시키는 경우, 유기 박막층의 기초가 되는 전극의 표면에 이물의 부착이나 돌기, 오목부가 있으면, 그 영향에 의해 유기 박막층을 원하는 상태로 만들 수 없는 경우가 있다.
이 문제를 해결하는 방법으로서, 유기 박막층이 되는 유기 재료를 액체 중에 분산 또는 용해시켜, 용액으로서 도포함으로써 이물, 돌기, 오목부 등을 피복하여, 원하는 유기 박막층을 형성하는 기술 (습식 도포 방법, 이하, 간단히 도포법이라고 기재한다.) 이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 유기 박막층 중 적어도 한층을 도포법에 의해 형성하는 것이 기재되어 있다.
도포법으로서는, 예를 들어, 오프셋 인쇄법, 볼록판 인쇄법, 마스크 스프레이법 등이 있다. 오프셋 인쇄법이나 볼록판 인쇄법에서는, 유기 재료를 용매 중에 분산 또는 용해시킨 용액 (이하, 유기 재료의 용액, 또는 간단히 용액이라고 한다) 의 층을 소정의 영역에만 형성한다. 또한, 마스크 스프레이법에서는, 원하는 영역에 합치하는 개구부를 갖는 유리ㆍ마스크나 금속 마스크 등을 배치하고, 유기 재료를 분산 또는 용해시킨 용액을 분출한다. 이 경우, 용액을 질소 등의 기체 매체 중에 분산시키고, 또는 2류체 노즐 등을 사용하여 용액을 안개 형상으로 한다.
또한, 유기 EL 표시 장치에서는, 유기 박막층의 위에 형성되는 음극 배선이 격리 배치되도록 격리 구조체 (이하, 격벽이라고 기재한다) 가 형성된다. 이러한 구성은, 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재되어 있다. 도 7 은, 특허문헌 1 에 기재된 격벽의 예를 나타내는 단면도이다. 기판 (111) 상에는, 양극 배선 (101) 이 형성되고, 그 후, 격벽 (100) 이 형성된다. 격벽 (100) 은, 예를 들어, 기판 (111) 으로부터 떨어짐에 따라 단면이 넓어지도록 형성된다. 이러한 격벽 (100) 의 구조는, 역테이퍼 구조 또는 오버행 구조라고 불려진다.
격벽 (100) 을 역테이퍼 구조로 함으로써, 음극 배선의 분리를 보다 확실한 것으로 할 수 있다. 격벽 (100) 이 형성된 상태로 각 유기 박막층 (홀 주입 수송층 (102), 발광층 (103), 전자 주입 수송층 (104)) 을 도포법 등에 의해 형성하면, 격벽 (100) 에 의해 유기 박막층이 분리되고, 이 결과, 각 격벽 (100) 사이에 각 유기 박막층으로 구성되는 유기 발광층이 형성된다. 그 후, 음극 배선 (105) 이 증착법 등에 의해서 형성된다. 음극 배선 (105) 도 격벽 (100) 에 의해 분리되어, 패터닝된 음극 배선 (105) 이 형성된다.
또한, 개구부를 갖는 절연막을 양극 배선 상에 형성하고, 표시 화소가 되는 위치를 개구부의 위치에 따라서 정하는 경우도 있다. 도 8 은, 특허문헌 1 에 기재된 구성에, 개구부를 갖는 절연막을 형성한 경우의 구성예를 나타내는 설명도 이다. 도 8(a) 는, 전극이 배치되는 측에서 기판을 관찰한 상황을 나타내는 모식도이고, 도 8 (b) 는, 도 8 (a) 의 A-A' 에서의 단면도이다. 도 8(a) 에서는, 상층에 형성된 음극 배선 등에 의해서 숨어있는 구성부도 나타내고 있다.
도 8 에 나타내는 예에 있어서, 기판 (111) 상에는, 우선 양극 배선 (101) 과, 음극 배선 (105) 에 접속되는 음극 접속 배선 (121) 이 형성된다. 계속해서, 개구부 (123) 를 갖는 절연막 (122) 이 형성된다. 개구부 (123) 는, 양극 배선 (101) 과 음극 배선 (105) 이 교차하게 되는 위치에 형성된다. 그리고, 양극 배선 (101) 과 직교하도록 격벽 (100) 이 형성된다. 계속해서, 유기 재료의 용액이 도포 또는 증착되어, 유기 박막층 (124) 이 형성된다.
또한, 유기 박막층으로서 복수의 층이 형성되지만, 도 8(b) 에서는 복수의 층을 합쳐 유기 박막층 (124) 으로서 나타내고 있다. 용액은, 유기 박막층을 형성해야 하는 영역에 일정한 두께로 유기 박막층이 형성되도록, 유기 재료 농도 등을 조정한다. 유기 박막층 (124) 형성 후, 음극 배선 (105) 이 유기 박막층 상에 증착된다. 격벽 (100) 이 유기 박막층 (124) 이나 음극 배선 (105) 을 분리시킴으로써, 격벽 사이에 유기 박막층 (124) 이 형성되고, 또한, 패터닝된 음극 배선 (105) 이 형성된다.
음극 배선 (105) 을 형성한 후, 유기 EL 소자를 보호하기 위해서, 폴리머 등으로 구성되는 유기 박막층을 음극 배선 (105) 상에 형성하는 경우도 있다. 이 유기 박막층 (도시하지 않음.) 도 도포법 등에 의해서 형성된다. 또한, 기판 (111) 의 전극 등이 배치된 면에는, 다른 한 장의 기판 (도시하지 않음.) 이 대향 하도록 배치된다. 이 기판에 있어서, 기판 (111) 의 유기 EL 소자에 대향하는 영역의 외주에 시일(seal)재 (도시하지 않음.) 가 도포된다. 이 시일재에 의해서, 기판 (111) 과 다른 한 장의 기판이 접착된다. 유기 EL 소자는, 기판 및 시일재에 의해서 밀봉됨으로써, 수분이나 산소에 노출되지 않도록 유지된다.
이러한 도포법에서는 유기 박막층을 형성하기 위한 유기 재료가 용질이 되고, 이 용질을 용매에 분산 또는 용해시킨 상태로 용액을 도포한다. 그리고, 용액을 도포한 후, 건조 농축 공정에 따라서 용액을 증발시킨다. 따라서, 유기 재료가 유기 박막층이 된다. 유기 재료 즉, 용질의 재료에 따라서, 유기 EL 소자의 발광 특성이 변화한다. 용매가 되는 재료는, 원하는 발광 특성을 갖는 재료가 사용된다.
상술한 바와 같이, 도포법에 의해 유기 박막층 (124) 을 형성하는 경우, 용질의 재료가 중요해진다. 이 유기 박막층을 형성하기 위한 유기 재료에는 그 발광 특성에 맞추어, 다양한 것이 개발되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조).
이러한 도포 용액을 예를 들어, 스프레이 도포 장치에 의해 습식 도포하는 경우, 농도가 진하여, 점도가 높은 용액을 도포하는 것이 곤란하다. 그로 인해, 용질을 일정량 이상의 양호한 용매에 용해시킨 상태로 도포한다. 그러나, 용매에 용해시킨 상태로 도포하면 점성이 낮아진다. 따라서, 격벽 (100) 을 형성한 후에, 점도가 낮은 유기 재료의 용액을 도포하면, 도포한 용액이 격벽 (100) 을 따라 넓어진다는 문제가 생긴다. 예를 들어, 도 8 에 나타내는 예에서는, 격벽 (100) 의 측면과 절연막 (122) 이 교차하는 부분을 따라 용액이 넓어진다. 이것은, 격벽 (100) 의 측면과 절연막 (122) 표면이 교차하는 부분의 근방 공간에 의해 모세관 현상과 동일한 현상이 생기기 때문이다. 특히, 음극 배선 (105) 등을 확실하게 분리하기 위해서 역테이퍼 구조를 갖도록 격벽 (100) 을 형성하면, 격벽 (100) 의 측면과 절연막 (122) 표면이 교차하는 부분의 근방 공간은 좁아지고, 용액이 보다 넓어지기 쉽다.
이와 같이 종래에는, 용액의 점성이 낮은 경우는, 도포한 용액이 넓어지고, 균일하게 유기 재료를 형성할 수 없었다. 그러나, 점도가 높은 용액을 사용하려고 해도, 일정량 이상의 용질을 용해시킬 수 없는 경우가 있다. 또한, 도포 장치에 따라서는 점도가 높은 용액으로는 균일하게 도포할 수 없는 경우가 있다. 또한, 농축 건조 공정에서, 기판의 온도를 높이면 용액의 점도가 내려가고, 용액이 넓어지기 쉽다.
이와 같이 종래의 유기 EL 표시 장치에서는, 유기층이 되는 액상 재료가 표시 영역에서 유출됨으로써, 막두께 불균일에 기인하는 발광 불균일이 생기고, 표시 품질이 열화한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 유기 재료를 균일하게 도포할 수 있고, 막두께 불균일에 기인하는 표시 품질의 열화를 저감시킬 수 있는 혼합 용액 및 그것을 사용한 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 제 1 양태에 관계된 혼합 용액은, 표시 장치용 유기막을 형성하기 위한 혼합 용액으로서, 상기 유기막의 적어도 일부가 되는 용질과, 상기 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매와, 상기 제 1 용매보다 점도가 높은 제 2 용매를 함유하는 것이다. 이에 따라, 균일하게 유기막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 관계된 혼합 용액은, 상술한 표시 장치용 혼합 용액에 있어서, 상기 제 2 용매의 점도가 제 1 용매의 점도의 10 배 이상인 것이다. 이에 따라, 도포에 바람직한 점도를 갖는 용액을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 관계된 혼합 용액은, 상술한 표시 장치용 혼합 용액에 있어서, 제 2 용매의 부피가 제 1 용매의 부피의 2/3∼7 배인 것이다. 이에 따라, 균일하게 유기막을 도포할 수 있다.
본 발명의 제 4 양태에 관계된 혼합 용액은, 표시 장치용 유기막을 형성하기 위한 혼합 용액으로서, 유기막의 적어도 일부가 되는 용질과, 상기 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매와, 상기 표시 장치용 기판에 혼합 용액을 스프레이 도포하고, 착적하기 까지의 사이에 전부 휘발하는 휘발성 용매를 함유하는 것이다. 이에 따라, 균일하게 유기막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 5 양태에 관계된 혼합 용액은, 상술한 혼합 용액에 있어서, 상기 휘발성 용매의, 비점이 120℃ 이하, 또는 25℃ 에서의 증기압이 400Pa 이상인 것이다. 이에 따라, 균일하게 유기막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 6 양태에 관계된 혼합 용액은, 상술한 혼합 용액에 있어서, 상 기 제 1 용매 및 상기 휘발성 용매보다 점도가 높은 제 2 용액을 더 포함한 것이다. 이에 따라, 보다 균일하게 유기막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 7 양태에 관계된 표시 장치의 제조 방법은, 표시 장치용 유기막의 적어도 일부가 되는 용질이 용해된 도포 용액을 습식 도포에 의해 형성하는 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 도포 용액을 도포하는 공정과, 상기 기판을 건조시키고, 상기 도포된 도포 용액에 포함되는 용매를 증발시키는 건조 공정을 포함하며, 상기 도포 용액이, 상기 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매와, 상기 제 1 용매보다 점도가 높은 제 2 용매를 구비하는 것이다. 이에 따라, 균일하게 유기막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 8 양태에 관계된 제조 방법은, 상술한 표시 장치용 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 용매의 점도가 상기 제 1 용매의 점도의 10 배 이상인 것이다. 이에 따라, 도포하기에 호적한 점도를 갖는 용액을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명의 제 9 양태에 관계된 제조 방법은, 상술한 표시 장치용 제조 방법에 있어서, 제 2 용매의 부피가 제 1 용매의 부피의 2/3∼7 배인 것이다. 이에 따라, 유기막을 균일하게 도포할 수 있다.
본 발명의 제 10 양태에 관계된 표시 장치의 제조 방법은, 표시 장치용 유기막의 적어도 일부가 되는 용질이 용해된 도포 용액을 스프레이 도포에 의해 형성하는 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 도포 용액을 스프레이 도포하는 스프레이 도포 공정과, 상기 기판을 건조시키고, 상기 스프레이 도포된 도포 용액에 포함되 는 용매를 증발시키는 건조 공정을 포함하며, 상기 도포 용액이, 상기 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매와, 상기 기판에 도포 용액이 착적하기 까지의 사이에 전부 휘발하는 휘발성 용매를 구비하는 것이다. 이에 따라, 균일하게 유기막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 11 양태에 관계된 표시 장치의 제조 방법은, 상술한 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 휘발성 용매는, 비점이 120℃ 이하, 또는 25℃ 에서의 증기압이 400Pa 이상인 것이다. 이에 따라, 보다 균일하게 유기막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 12 양태에 관계된 표시 장치의 제조 방법은, 상술한 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 스프레이 도포 공정에서는, 상기 제 1 용매 및 상기 휘발성 용매보다 점도가 높은 제 2 용액을 더 포함한 도포 용액을 스프레이 도포하는 것이다. 이에 따라, 보다 균일하게 유기막을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 13 양태에 관계된 표시 장치의 제조 방법은, 상술한 양태의 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 스프레이 도포 공정 전에, 상기 휘발성 용매만을 분출하여, 확인용 기판에 상기 휘발성 용매가 부착하지 않는 것을 확인하는 확인 공정을 포함하며, 상기 확인 공정과 동일 조건에서, 상기 도포 용액을 스프레이 도포하는 것이다. 이에 따라, 기판에 휘발성 용매가 착적되지 않은 것을 용이하게 확인할 수 있다.
본 발명의 제 14 양태에 관계된 표시 장치의 제조 방법은, 상술한 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 스프레이 도포 공정 전에, 상기 도포 용액을 스프레 이 도포하는 스프레이 노즐과 상기 확인용 기판 사이의 간격을 바꾸어, 상기 휘발성 용매만을 분출시키는 분출 공정과, 상기 확인용 기판에 분출된 상기 휘발성 용매가 당해 기판에 착적되어 있는지 여부를 확인하는 공정을 더 포함하며, 상기 스프레이 도포 공정에서는, 상기 확인용 기판에 상기 휘발성 용매가 착적되지 않은 것이 확인된 상기 스프레이 노즐과 상기 기판 사이의 간격 이상의 간격으로, 상기 도포 용액을 상기 기판에 스프레이 도포하는 것이다. 이에 따라, 기판에 휘발성 용매가 착적되지 않은 기판 스프레이 노즐간 거리를 용이하게 구할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에, 본 발명을 적용 가능한 실시형태가 설명된다. 이하의 설명은, 본 발명의 실시형태를 설명하는 것으로, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니다.
본 실시형태에 관계된 유기 EL 표시 장치의 유기 EL 발광 소자가 형성되어 있는 소자 기판에 대해서 도 1 을 참조하여 설명한다. 도 1 은 유기 EL 표시 장치의 소자 기판 (110) 의 구성을 나타내는 평면도이다. 도면부호 1 은 양극 배선, 도면부호 5 는 음극 배선, 도면부호 10 은 격벽, 도면부호 11 은 기판, 도면부호 21 은 음극 접속 배선, 도면부호 22 는 절연막, 도면부호 23 은 개구부, 도면부호 24 는 파선에 의해서 나타나는 표시 영역, 도면부호 25 는 컨택트 홀이다.
기판 (11) 상에는, 기판 (11) 의 표면에 접하도록 복수의 양극 배선 (1) 과, 음극에 접속되는 음극 접속 배선 (21) 이 형성되어 있다. 복수의 양극 배선 (1) 은 각각 평행하게 형성되어 있다. 음극 접속 배선 (21) 은 음극 배선 (5) 의 개수에 대응하여 형성되고, 각각의 양극 배선 (1) 과 수직으로 형성되어 있다. 양극 배선 (1) 과 음극 접속 배선 (21) 은, 예를 들어 ITO 등의 투명 도전막에 의해 형성된다. 양극 배선 (1) 및 음극 접속 배선 (21) 이 형성된 기판 상에는, 절연막 (22) 이 형성되어 있다. 절연막 (22) 의 막두께는, 예를 들어, 0.7㎛ 이다. 절연막 (22) 에는, 양극 배선 (1) 과 음극 배선 (5) 이 교차하는 위치 (즉, 표시 화소가 형성되는 위치) 에 개구부 (23) 가 형성되어 있다. 표시 영역 (24) 은 복수의 표시 화소로 구성되어 있고, 각 표시 화소가 구동 회로 (도시하지 않음) 로부터의 구동 신호에 따라서 유기 발광층의 발광량을 제어함으로써, 표시 영역 (24) 은 화상 표시를 실시한다.
절연막 (22) 의 상층에는, 복수의 유기 박막층 (유기 화합물층) 으로 구성되는 유기 발광층과, 음극 배선 (5) 이 순서대로 적층된다. 따라서, 유기 발광층은 음극 배선 (5) 과 양극 배선 (1) 사이에 끼워지는 구성이 된다. 다만, 도 1 에서는 유기 발광층의 도시를 생략하고 있다. 또한, 유기 발광층을 형성하기 전에, 인접하는 음극 배선 (5) 끼리를 구분하는 격리 구조체 (이하, 격벽 (10) 이라고 기재한다.) 가 형성된다. 격벽 (10) 은, 음극 배선 (5) 을 증착 등에 의해 형성하기 전에, 원하는 패턴으로 형성된다. 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 양극 배선 (1) 과 직교하는 복수의 음극 배선 (5) 을 형성하기 위해, 양극 배선 (1) 과 직교하는 복수의 격벽 (10) 이 양극 배선 (1) 의 위에 형성된다. 격벽 (10) 은, 역테이퍼 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. 즉, 기판 (11) 으 로부터 떨어짐에 따라서 단면이 넓어지도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 격벽 (10) 의 측벽 및 상승 부분이 증착의 그늘(陰)이 되어, 음극 배선 (5) 을 구분할 수 있다. 격벽 (10) 은 예를 들어, 높이를 3.4㎛, 폭을 10㎛ 으로 형성할 수 있다.
유기 발광층을 형성하는 유기 박막층의 적어도 하나는, 유기 재료의 용액인 액상의 유기 발광층 재료를 도포하여 형성된다. 유기 재료 용액의 도포에 대해서는, 후에 자세히 서술한다.
그리고, 유기 박막 재료를 농축 건조 경화하여 유기 박막층을 형성한다. 이에 따라, 표시 영역 (24) 에 있어서 균일한 막두께의 유기 박막층을 형성한다. 또, 유기 박막층이 복층으로 이루어지는 경우, 도포법에 더하여 증착법을 사용해도 된다. 즉, 유기 박막층이 복층으로 이루어지는 경우, 1 층 이상이 도포법에 의해 형성되면, 그 밖의 층은 증착법에 의해 형성되어도 된다. 이 경우, 도포법에 의해 형성한 층의 이후층, 즉, 그 위의 층을 형성하기 전에, 농축 건조 경화를 실시한다. 또한, 유기 박막층은 각 격벽 (10) 에 의해서 분리된다.
이 유기 박막층은 예를 들어, 도 2 에 나타내는 다층 구조에 의해 형성된다. 도 2 는 유기 박막층 (40) 의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 유기 박막층 (40) 은 밑에서부터 폴리머 버퍼층 (41), 홀 주입층 (42), 홀 수송층 (43), 발광층 (44), 전자 수송층 (45), 전자 주입층 (46) 의 순서로 형성된다. 즉, 개구부 (23) 에 있어서, 폴리머 버퍼층 (41) 이 양극 배선 (1) 과 접촉하고, 전자 주입층 (46) 이 음극 배선 (5) 과 접촉한다. 여기서는 폴리머 버퍼층 (41) 을 도포법에 의해 형성하고, 홀 주입층 (42), 홀 수송층 (43), 발광층 (44), 전자 수송층 (45) 및 전자 주입층 (46) 을 증착법에 의해 형성한다. 이 폴리머 버퍼층 (41) 에 의해, 단락을 방지하는 것 및 구동 전압을 저하시킬 수 있다. 이 유기 박막층 (40) 을 형성하는 재료에 대해서는 후술한다. 물론 유기 박막층 (40) 은 상술한 구성에 한정하는 것이 아니라, 적어도 1 층이 도포법에 의해 형성되어 있으면 된다.
격벽 (10) 을 형성한 후, 유기 박막층의 위에서부터 음극 배선 (5) 이 되는 금속 재료 등을 증착한다. 역테이퍼 구조의 격벽 (10) 에 의해, 음극 패턴이 분리되어 복수의 음극 배선 (5) 을 형성할 수 있다. 격벽 (10) 에 의해서 분단된 음극 배선 (5) 은 양극 배선 (1) 과 수직으로 형성된다. 이에 따라, 음극 배선 (5) 과 양극 배선 (1) 의 교차점에서는 음극 배선 (5) 과 양극 배선 (1) 사이에 유기 발광층이 배치된다.
표시영역 (24) 의 외측에는 음극 접속 배선 (21) 과 음극 배선 (5) 을 접속하기 위해, 절연막 (22) 에 컨택트 홀 (25) 이 형성되다. 이 컨택트 홀 (25) 은, 음극 배선 (5) 과 음극 접속 배선 (21) 이 포개어지는 개소에 형성된다. 이에 따라, 개구부 (23) 에 있어서 양극 배선 (1) 과 음극 배선 (5) 에 끼워지는 유기 박막층에 전류를 흐르게 할 수 있고, 유기 발광층이 발광한다.
다음으로, 상술한 유기 재료를 도포하기 위한 스프레이 도포 장치에 대해서 도 3 을 참조하여 설명한다. 도 3 은 스프레이 도포 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 개략도이다. 도면부호 50 은 스프레이 도포 장치, 도면부호 51 은 스 테이지, 도면부호 52 는 기판, 도면부호 53 은 마스크, 도면부호 54 는 스프레이 노즐, 도면부호 55 는 도포 용액, 도면부호 56 은 필터, 도면부호 57 은 컨트롤러이다.
스프레이 도포 장치 (50) 는 기판 (52) 을 올려놓기 위한 스테이지 (51) 와 도포 용액 (55) 을 기판 (52) 에 도포하기 위한 스프레이 노즐 (54) 과 스프레이 노즐 (54) 을 제어하기 위한 컨트롤러 (57) 를 구비하고 있다. 여기서는 기판 (52) 에 300mm×400mm 의 직사각형상의 것을 사용하고 있다. 스테이지 (51) 에 올려놓아진 기판 (52) 위에는 마스크 (53) 가 배치된다. 마스크 (53) 는 기판 (52) 위에 직접, 배치해도 되고, 간격을 형성하여 배치해도 된다. 마스크 (53) 는 예를 들어, 알루미늄 등의 금속판이고, 기판 (52) 과 거의 동일한 크기이다. 그리고, 마스크 (53) 에는 도 1 의 파선에 의해서 나타나는 표시 영역 (24) 에 대응한 개구부가 형성되어 있다. 기판 (52) 은 도 1 에 나타낸 유기 EL 소자를 형성하기 위한 기판이다. 여기서는, 한 장의 기판 (52) 에 도 1 이 나타내는 유기 EL 표시 소자를 복수 형성하기 위해, 마스크 (53) 에 복수의 개구부가 형성되어 있다.
스테이지 (51) 위에는 수평 방향으로 이동 가능한 스프레이 노즐 (54) 이 형성되어 있다. 스프레이 노즐 (54) 은, 예를 들어, 도포 용액을 분산시킨 질소 등의 가스를 공급하고 도포 용액을 안개 형상으로 분출하는 유체 노즐이다. 따라서, 스프레이 노즐 (54) 의 선단에서 아래 방향으로 도포 용액이 분출된다. 이에 따라, 스프레이 노즐 (54) 로부터 도포 용액 (55) 이 마스크 (53) 를 통하여 기판 (52) 에 도포된다. 여기서는 스프레이 노즐 (54) 에 공급하는 질소 가스를 0.5×10-3m3/min (=0.5ℓ/min) 으로 하고, 도포 용액의 유량 (도포액 유량) 을 0.9×10-6m3/min (=0.9㎖/min) 으로 하여, 기판 (52) 에 유기 EL 소자를 형성하기 위한 유기 재료를 도포하고 있다.
컨트롤러 (57) 는 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 (PC) 등의 정보 처리 장치로서, 스프레이 노즐 (54) 및 스테이지 (51) 를 제어한다. 구체적으로는 스프레이 노즐 (54) 의 스캔 스피드, 스캔 피치, 도포액 유량 및 스프레이 노즐 (54) 과 기판 (52) 사이의 거리 등의 제어를 실시한다. 이 컨트롤러 (57) 로부터의 신호에 따라서, 스프레이 노즐 (54) 이 수평 방향으로 이동하고, 기판 (52) 전면에 도포 용액 (55) 을 도포한다. 또한, 컨트롤러 (57) 에 의해, 스프레이 노즐 (54) 또는 스테이지 (51) 를 상하로 이동시킴으로써, 기판 (52) 과 스프레이 노즐 (54) 사이의 거리를 조정할 수 있다. 여기서는 스프레이 노즐 (54) 의 선단과 기판 (52) 표면과의 거리를 80mm 로 하고 있다.
필터 (56) 는 예를 들어, HEPA 필터 등 에어 필터이다. 이 필터 (56) 를 통하여 스프레이 도포 장치 내에 에어를 공급함으로써, 스프레이 도포 장치 (50) 내의 공간을 청정한 공간으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 도포 중에 이물이 기판 (52) 에 부착하는 것을 막을 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다. 통상, 스프레이 도포는 기판을 상온으로 한 상태로 실시된다.
다음으로 스프레이 노즐 (54) 의 스캔 공정에 대해서 도 4 를 사용하여 설명 한다. 도 4 는 마스크 (53) 의 상면도이고, 스프레이 노즐 (54) 의 스캔 경로를 함께 나타내고 있다. 또, 도 4 에서는 마스크 (53) 에 2 개의 개구부 (31) 가 형성되어 있는 예를 나타내고 있다. 도 4 에서의 화살표는 스프레이 노즐 (54) 의 선단의 궤적을 나타내고 있다.
여기서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이 스프레이 노즐 (54) 을 래스터 스캔 (raster scan) 함으로써, 기판 전면에 도포 용액을 도포하고 있다. 즉, 기판 (52) 의 외측에서 반대측의 외측까지 화살표 방향으로 스프레이 노즐 (54) 을 이동시킨다. 구체적으로는, 마스크 (53) 의 외측에서 기판 (52) 을 가로 지르도록, Y 방향으로 스프레이 노즐 (54) 을 이동한다. 그리고, 마스크 (53) 의 반대측의 끝까지 스프레이 노즐 (54) 을 이동시키면, X 방향에 소정의 간격 (피치) 으로 스프레이 노즐 (54) 을 이동시킨다. 그리고, 다시, 스프레이 노즐 (54) 을 마스크 (53) 의 끝에서 끝까지 Y 방향으로 이동시킨 후, X 방향으로 전회와 동일 간격 (피치) 으로 이동시킨다. 이 때, Y 방향의 이동은 전회와 반대 방향이 되므로, 스프레이 노즐 (54) 은 Y 방향으로 기판 상을 왕복한다. 스프레이 노즐 (54) 이 X 방향으로 기판을 가로 지르기까지, 이것을 반복, 기판 전면에 도포 용액을 도포한다.
이와 같이 도포된 도포 용액은 마스크 (53) 의 개구부 (31) 를 통과하여 기판 (52) 에 부착된다. 개구부 (31) 는 도 1 에 나타내는 표시 영역 (24) 과 대응하고, 소정의 영역만 도포 용액이 부착된다. 즉, 개구부 (31) 를 형성한 마스크 (53) 를 사용함으로써, 도 1 에서의 컨택트 홀 (25) 이나 접속 단자에 도포 용액이 부착되지 않도록 하고 있다. 도 4 에 있어서는 마스크 (53) 에 2개의 개구부 (31) 가 형성되어 있다. 개구부 (31) 의 수는 기판 (52) 에 형성되어 있는 유기 EL 표시 소자의 수에 대응하고 있다. 즉, 1 장의 기판 (52) 에는 도 1 에 나타내는 유기 EL 표시 소자가 2 개 형성되어 있다. 물론, 개구부 (31) 의 수는 2 개로 한정되는 것이 아니다.
또, 기판 전체에 대하여 균일하게 도포하기 위해서는, 스프레이 노즐 (54) 을 일정한 속도 및 일정한 도포액 유량으로 이동시키는 것이 바람직하다. 또한, 기판 끝과 기판 중앙에서 도포량을 거의 동일하게 하기 위해, 기판 (52) 의 외측까지 스프레이 노즐 (54) 을 이동시키는 것이 바람직하다. 즉, 스프레이 노즐 (54) 을 기판 (52) 의 외측까지 밀려 나오도록 이동시킨다. 이에 따라, 기판 (52) 전체에 균일하게 도포 용액을 도포할 수 있다.
이 스프레이 노즐 (54) 의 스캔 스피드는 예를 들어, 300mm/sec 이다. 또한, 기판 표면에서의 스프레이 노즐 (54) 의 도포 범위는 직경 30mm 인 원 형상이다. 즉, 스프레이 노즐 (54) 을 고정하여 도포한 경우, 기판 표면에서 직경 30mm 의 원 형상의 영역에 도포 용액 (55) 이 도포된다. 따라서, Y 방향으로 스프레이 노즐 (54) 을 이동시키면, X 방향으로 30mm 의 폭으로 도포 용액이 도포된다.
스프레이 노즐 (54) 의 스캔에 있어서, 도포 범위의 일부가 겹치도록 도포하는 것이 바람직하다. 즉, X 방향으로 이동시키는 간격 (피치) 을 도포 범위인 30mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기서는 X 방향의 스프레이 노즐의 이동 피치를 12mm 로 하고 있다.
기판 (52) 의 사이즈를 300mm×400mm 로 한 경우, 구체적으로는, 스프레이 노즐 (54) 이 기판 (52) 을 가로 지르도록, Y 방향으로 300mm 이상 이동시킨다. 그리고 스프레이 노즐 (54) 을 X 방향으로 12mm 이동시킨 후, 다시 Y 방향으로 300mm 이상 이동시킨다. 이 때, Y 방향의 이동은, 전회의 이동과 방향이 반대가 된다. 또한, 스프레이 노즐 (54) 을 X 방향으로 12mm, 전회와 동일한 방향으로 이동시킨다. 이것을 반복하여, 스프레이 노즐을 X 방향으로 400mm 이상 이동시킨다. 이에 따라, 도 4 에 나타내는 바와 같이 스프레이 노즐 (54) 이 지그재그로 스캔할 수 있고, 면내에 균일하게 도포할 수 있다.
다음으로 도포 용액에 대해서 설명한다. 본 발명에서는 도포 후, 격벽을 따라 도포 용액이 흘러 나가는 것을 막기 위해서, 복수의 용매를 사용하고 있다. 여기서, 용질에는 예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-160493호 또는 일본 공개특허공보 2002-151272호에 나타나 있는 것을 사용하고 있다. 이 용질이 폴리머 버퍼층 (41) 의 재료가 된다.
본 발명에서는 시클로헥산올과 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논을 부피비 3:2 로 혼합한 양호한 용매에 폴리머 재료를 1 중량% 용해시키고, 또한 상기 양호한 용매의 2∼5 배의 부피에 맞는 2-메틸-1-프로판올을 첨가하였다. 즉, 시클로헥산올과 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논과 2-메틸-1-프로판올을 6:4:20∼6:4:50 의 비율로 혼합한 것을 용매로서 사용하고 있다. 그 중에서도, 시클로헥산올과 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논과 2-메틸-1-프로판올을 6:4:30 의 비율로 혼합한 용매를 사 용하는 것이 바람직하다.
또, 25℃ 에서의 시클로헥산올의 점도는 5.454×10-2Paㆍs (=54.54cP) 이다. 25℃ 에서의 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논의 점도는 2.06×10-3Paㆍs (=2.06cP) 이다. 25℃ 에서의 2-메틸-1-프로판올의 점도는 3.42×10-3Paㆍs (=3.42cP) 이다. 이들 3 종류의 용매의 점도를 상기의 비율로 혼합한 용매에 대하여 1wt% 의 용질을 용해시킨 용액의 25℃ 에서의 점도는 4.4×10-3Paㆍs (=4.4cp) 이 되었다.
이와 같이 본 발명에서는, 2 종류 이상의 용매를 혼합한 혼합 용매에 폴리머 재료가 되는 용질을 용해시킨다. 혼합 용매 중, 적어도 1 종류 이상의 용매는 용질에 대하여 용해도가 큰 용매, 즉 양호한 용매를 사용한다. 이 양호한 용매는 용질을 1 중량% 이상의 용해시키는 능력이 있는 것이 바람직하다. 이러한 양호한 용매를 사용함으로써, 유기막 형성에 충분한 용질을 용해시킬 수 있다. 본 실시형태에서는 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논이 양호한 용매로 되어 있다.
또한, 혼합 용매 중, 적어도 1 종류 이상의 용매는 상기의 양호한 용매보다 점도가 높은 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 점도가 높은 용매를 사용한 경우이더라도, 용질을 용해시킬 수 있다. 또한, 고점도의 용매는 상온 (25℃) 에 있어서 양호한 용매에 대하여 10 배 이상의 점도를 가지는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 양호한 용매의 점도의 10 배 이상의 점도를 가지는 고점도 용매를 점도 조정용 용매로서 사용한다. 이에 따라, 용질을 충분히 용해시킬 수 있고, 또한 도포에 바람직한 점도를 갖는 용액을 용이하게 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 점도가 높은 용매의 일례로서, 시클로헥산올을 사용하고 있다. 이들의 혼합비를 조정함으로써, 도포에 바람직한 점도를 갖는 용매를 얻을 수 있다. 따라서, 유기 재료를 균일하게 도포할 수 있고, 막두께 불균일에 의한 표시 품질의 열화를 막을 수 있다.
이와 같이, 양호한 용매와 상기 양호한 용매보다 점도가 높은 용매와의 혼합 용매를 사용한 도포 용액을 도포함으로써, 용액을 임의의 점도로 조정할 수 있다. 따라서, 도포에 바람직한 점도의 도포 용액을 도포할 수 있고, 유기 재료의 막두께 불균일을 저감시킬 수 있다. 또, 상기의 2-메틸-1-프로판올을 사용하지 않는 경우, 즉 시클로헥산올과 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논의 2 종류의 용매만을 사용하는 경우는, 상술한 혼합비와 다른 혼합비로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 상기 2 종류의 용매에 더하여, 휘발성이 높은 2-메틸-1-프로판올을 용매로서 사용하고 있다. 이 휘발성이 높은 용매는 스프레이 도포 장치 (50) 로 스프레이 도포할 때, 기판에 착적하는 사이, 전부 휘발한다. 즉, 용질과 상기의 3 종류의 용매를 포함하는 도포 용액을 스프레이 도포 장치 (50) 에 의해 도포하면, 도포 용액이 기판에 착적하기 까지의 사이에, 2-메틸-1-프로판올이 완전히 휘발한다. 따라서, 기판에 착적하는 도포 용액은 용질 및 시클로헥산올과 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논의 2 종류의 용매로 이루어지는 용액이다.
기판에 착적하였을 때의 용질 농도를 3.5∼11.0wt% 로 하는 것이 바람직하 다. 이 경우, 양호한 용매인 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논과 고점도 용매인 시클로헥산올의 2 종류의 혼합 용매에 대한 용질 농도를 3.5∼11.0wt% 로 한다. 이에 따라, 휘발성 용매인 2-메틸-1-프로판올은 완전히 휘발하기 때문에, 착적 시의 용질 농도를 3.5∼11.0wt% 로 할 수 있다. 또한, 착적 후의 용액 점도가 도포 전의 용액 점도의 2 배 이상이 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 예를 들어, 양호한 용매와 고점도 용매의 두 가지의 혼합 용매에 대하여, 용질 농도가 3.5wt% 가 되도록 용질을 용해시킨다. 또한, 이것에 임의의 양의 휘발성 용매를 혼합시킨다. 이 때, 전체의 용질 농도를 1wt% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 혼합하는 순서는 양호한 용매에 용질을 용해시키고 나서, 다른 용매를 혼합하는 것이 바람직하지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 3 종류의 혼합 용매를 포함하는 용액을 스프레이 도포하면, 도포부터 착적 사이에 휘발성 용매가 모두 기화되어 없어진다. 이로 인해, 착적 시의 용질 농도는 3.5wt% 가 된다. 따라서, 기판 상에는 3.5wt% 의 용질 농도의 용액이 부착되어 있는 상태가 된다. 물론, 착적하였을 때의 용질 농도는 상술한 범위이면 된다.
휘발성이 높은 용매가 기판에 착적하기 까지의 사이, 전부 휘발하는지 여부는 이하와 같이 하여 확인할 수 있다. 2-메틸-1-프로판올만을 스프레이 도포 장치 (50) 로 기판에 분출한다. 즉, 스프레이 도포 장치 (50) 에 휘발성 용매, 즉 2-메틸-1-프로판올만을 충전하여 스프레이 노즐 (54) 로부터 분출한다. 이 때, 실제로 도포할 때의 도포 조건과 동일 조건으로 휘발성 용매를 분출시킨다. 또, 실제 프로세스의 조건에 가깝게 하기 위해서, 스프레이 노즐 (54) 을 주사하면서 분출하는 것이 바람직하다. 그리고, 기판에 2-메틸-1-프로판올이 부착하였는지 여부를 육안으로 확인함으로써, 전부 휘발하는지 여부가 확인된다. 즉, 분출 직후, 기판에 2-메틸-1-프로판올이 부착되어 있지 않으면, 착적하기 까지의 사이, 2-메틸-1-프로판올이 완전히 휘발한 것으로 한다. 한편, 분출 직후, 기판에 휘발성 용매가 부착되어 있으면, 착적하기 까지의 사이, 2-메틸-1-프로판올이 완전히 휘발하지 않은 것으로 한다. 이, 2-메틸-1-프로판올이 부착하였는지 여부는 기판 표면에 액체가 부착되어 있는지 여부를 보면 되므로, 용이하게 확인할 수 있다.
상기 나타내는 바와 같은 방법으로, 휘발성 용매가 기판에 착적하기 까지의 사이에, 완전히 휘발하는 것을 확인할 수 있다. 이 때, 완전히 휘발하지 않고, 기판에 2-메틸-1-프로판올이 부착되어 있는 경우는, 예를 들어, 스테이지 (51) 를 연직 방향으로 이동하여, 기판 (52) 과 스프레이 노즐 (54) 의 거리를 멀리한다. 그리고, 다시, 분출하여, 2-메틸-1-프로판올이 기판 (52) 에 부착하는지 여부를 조사한다. 간격을 바꾸어 이것을 반복하여, 휘발성 용매가 기판 (52) 에 착적하지 않은 기판 (52) 과 스프레이 노즐 (54) 사이의 간격을 구한다. 이 간격 이상의 거리로 도포 용액을 스프레이 도포함으로써, 휘발성이 높은 용매가 기판에 착적하는 것을 방지할 수 있다.
또, 기판에 휘발성 용매가 착적되어 있는지 여부를 확인하는 경우, 소자 기판이 아니라, 표면에 아무것도 형성되어 있지 않은 유리 기판을 확인용 기판으로서 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 기판 표면에 절연막 등의 수지가 형성되어 있는 경우, 휘발성 용매가 착적되어 있는지 여부를 확인하는 것이 곤란한 경우가 있기 때문이다. 이 때, 스프레이 도포 장치 (50) 에 마스크 (53) 를 세팅하지 않아도 된다.
상술한 바와 같이 기판-스프레이 노즐간 거리를 도출함으로써, 휘발성 용매의 재료를 바꾼 경우라도 용이하게 기판-스프레이 노즐간 거리를 도출할 수 있다. 따라서, 용질이나 다른 용매에 의해서, 휘발성 용매를 변경하는 것이 용이할 수 있다. 여기서, 휘발성 용매에 2-메틸-1-프로판올을 사용한 경우, 기판 (52) 과 스프레이 노즐 (54) 의 간격이 예를 들어, 80mm 일 때, 용매가 기판에 착적하지 않은 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 하여 구한 기판 (52)-스프레이 노즐 (54) 사이의 간격에 의해, 상기의 3 종류의 용매를 사용한 도포 용액을 도포하였다.
이와 같이, 휘발성이 높고, 도포 중에 완전히 휘발하는 용매를 사용함으로써, 기판에 착적한 용액의 농도를 높게 할 수 있다. 이에 따라, 격벽을 따라 용액이 흘러 나오는 것을 막을 수 있다. 또한, 도포 전에는 휘발하지 않고 있기 때문에, 스프레이 도포 장치를 사용하여 균일하게 도포할 수 있다. 따라서, 막두께 불균일에 기인하는 표시 품질의 열화를 저감시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 기판과 스프레이 노즐 (54) 의 간격을 구할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 스프레이 도포 장치 (50) 에는 균일하게 도포할 수 있는 기판-스프레이 노즐간 거리의 범위가 결정되어 있다. 따라서, 착적까지의 사이에 완전히 용매를 휘발시키기 때문에, 기판 (52) 과 스프레이 노즐 (54) 의 간격을 일 정 이상 떨어뜨리면, 기판에 균일하게 도포할 수 없을 우려가 있다. 예를 들어, 어떤 일정 거리 이상 기판-스프레이 노즐간 거리가 떨어지면, 기판에 착적한 용액이 튀어 오르거나, 도포 장치 내부의 기류의 영향으로 도포에 기울어짐이 발생하여, 막두께 불균일이 될 수 있다.
이 경우, 그 거리 이하에서 스프레이 도포할 필요가 있다. 따라서, 휘발성이 높게 착적하기 까지의 사이에 휘발하는 용매에는, 어느 일정 이상의 휘발성을 가지는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 기판에 착적하기 까지의 사이에 전부 휘발하는 용매는, 예를 들어, 비점이 120℃ 이하 또는 25℃ 에서의 증기압이 약 400Pa (=3mmHg) 이상인 것이 바람직하다. 또, 기판에 착적하기 까지의 사이에 완전히 휘발하는 용매가 아니고, 일부가 휘발하는 용매를 사용하더라도 균일하게 도포할 수 있는 경우도 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 휘발성이 높게 착적하기 까지의 사이에 완전히 휘발하는 용매를 첨가하고 있다. 이에 따라, 스프레이 도포 장치에서의 분출시에는 점도가 낮고, 기판에 착적 후에는 점도가 높은 용매를 얻을 수 있다. 이에 따라, 농축 건조 공정에서 기판의 온도를 올린 경우라도, 격벽을 따라 용액이 흘러 나오는 것을 막을 수 있다. 따라서, 막두께 불균일에 기인하는 표시 품질의 열화를 저감시킬 수 있다. 또한, 도포 전에는 휘발하지 않고 있기 때문에, 착적시보다 점도가 낮은 상태로 되어 있다. 따라서, 스프레이 도포 장치를 사용하여 균일하게 도포할 수 있다. 이와 같이, 휘발성이 높고, 착적하기 까지의 사이에 휘발하는 용매를 첨가함으로써, 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에서는, 3 종류의 용매를 사용한 바람직한 용액을 스프레이 도포시켰지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 양호한 용매와, 상기 양호한 용매보다 점도가 높은 용매의 2 종류의 용매라도 된다. 이 경우, 상술한 예로는 시클로헥산올과 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논과의 혼합 용매를 사용한다. 이에 따라, 점도가 높은 도포 용액을 사용할 수 있다. 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 대신에 N,N-디메틸아세트아미드를 사용해도 된다.
양호한 용매와 양호한 용매보다 점도가 높은 용매의 두 가지의 용매만을 사용하는 경우, 부피분률로, 예를 들어, 용질을 1wt% 이상 용해시킬 수 있는 양호한 용매를 12.5∼60% 로 하고, 양호한 용매보다 점도가 높은 용매를 40∼87.5% 로 하는 것이 바람직하다. 즉, 양호한 용매와 점도가 높은 용매를 부피비로, 1:7∼3:2 로 하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 점도가 높은 용매의 부피가 양호한 용매의 부피의 2/3∼7 배가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.
또는 양호한 용매와, 상기 양호한 용매보다도 휘발성이 높게 착적하기 까지의 사이에 완전히 휘발하는 용매의 2 종류의 용매라도 된다. 이 경우, 상술한 예로는, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논과 2-메틸-1-프로판올의 혼합 용매를 사용한다. 또, 휘발성이 높은 용매는 일반적으로 점도가 낮기 때문에, 양호한 용매와 휘발성이 높은 용매만으로는, 전체의 점도가 낮아질 우려가 있다. 이 경우, 양호한 용매와 휘발성이 높은 용매와 점도가 높은 용매와의 3 종류의 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱이는, 4 종류 이상의 용매를 사용해도 된다. 물론, 상술한 용매의 재료는 전형적인 일례이고, 상기 기술에 나타낸 재료에 한정하 는 것은 아니다.
용질은 양호한 용매를 포함하는 용매에 용해시킨 후, 모든 용매를 혼합시키는 것이 바람직하다. 상술한 예에서는, 용질을 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 또는 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논을 함유하는 용매에 용해시킨 후, 3 종류의 용매를 혼합하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 용질을 균일하게 용해시킬 수 있다. 물론, 모든 용매를 혼합한 용매에 용질을 용해시켜도 된다.
다음으로, 도 5 를 사용하여, 본 실시형태에 관계된 유기 EL 표시 장치의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 5 는, 본 실시형태에 관계된 유기 EL 표시 장치의 제조 방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 이 도 5 에 나타내는 제조 공정에 의해, 도 1 에 나타내는 소자 기판이 형성된다.
우선, 기판 (11) 상에 양극 배선 (1) 및 음극 접속 배선 (21) 을 형성한다 (단계 S101). 기판 (11) 으로서, 예를 들어 유리 기판 등의 투명 기판을 사용한다. 양극 배선 (1) 및 음극 접속 배선 (21) 은, 기판 (11) 상에 ITO 를 막형성하여, 그 ITO 막에 에칭을 실시함으로써 형성한다. ITO 는 스퍼터링이나 증착에 의해서, 유리 기판 전면에 균일성 있게 막형성할 수 있다. 포토리소그래피 및 에칭에 의해 ITO 패턴을 형성한다. 이 ITO 패턴이 양극이 된다. 레지스트로서는 페놀노볼락 수지를 사용하여, 노광 현상을 실시한다. 에칭은 습식 에칭 또는 건식 에칭 중 어느 것이라도 되지만, 예를 들어, 염산 및 질산의 혼합 수용액을 사용하여 ITO 를 패터닝할 수 있다. 레지스트 박리재로서는 예를 들어, 모노에탄올아민을 사용할 수 있다.
또한, 음극 접속 배선 (21) 에는 Al 또는 Al 합금 등의 저저항성의 금속 재료를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 양극 배선 (1) 이 되는 ITO 를 패터닝한 후에, Al 등을 스퍼터링 또는 증착에 의해 막형성한다. 또는, 음극 접속 배선 (21) 을 형성한 후에 양극 배선 (1) 을 형성해도 된다. 그리고, Al 막을 포토리소그래피 및 에칭에 의해 패터닝하여 음극 접속 배선 (21) 을 형성할 수 있다. 이에 따라, 음극 접속 배선 (21) 의 배선 저항을 저감시킬 수 있다.
나아가서는 음극 접속 배선 (21) 의 구성을 ITO 와 금속 재료의 다층 구성으로 해도 된다. 예를 들어, 150nm 의 ITO 층 위에 400∼500nm 의 Mo 나 Mo 합금의 금속 박막을 형성해도 된다. 이에 따라, 배선 저항 및 컨택트 저항을 저감시킬 수 있다.
다음으로, 양극 배선 (1) 및 음극 접속 배선 (21) 을 형성한 기판 (11) 의 면에 절연막 (22) 을 막형성한다 (단계 S102). 예를 들어, 감광성의 폴리이미드의 용액을 스핀코팅에 의해 도포한다. 이 절연막 (22) 의 막두께는, 예를 들어, 0.7㎛ 가 되도록 하면 된다. 절연막 (22) 의 층을 포토리소그래피 공정으로 패터닝한 후, 경화(cure)시키고, 표시 화소가 되는 위치의 절연막을 제거하여, 개구부 (23) 를 형성한다. 후술하는 단계 S105 에서 형성되는 음극 배선 (5) 과, 양극 배선 (1) 의 교차 부분이, 표시 화소가 형성되는 위치이다. 동시에 음극 배선 (5) 과 음극 접속 배선 (21) 의 컨택트 홀 (25) 을 형성한다. 예를 들어, 개구부 (23) 는 300㎛×300㎛ 정도로 형성할 수 있다.
계속해서, 절연막 (폴리이미드의 층; 22) 의 표면에서, 음극 배선 (5) 을 분 리 배치할 수 있도록 격벽 (10) 을 형성한다 (단계 S103). 격벽 (10) 은, 절연막 (22) 의 상층에 노볼락 수지, 아크릴 수지막 등의 감광성 수지를 도포함으로써 형성한다. 예를 들어, 감광성 수지를 스핀 코트하여, 포토리소그래피 공정에서 패터닝한 후, 광반응시켜 격벽 (10) 을 형성한다. 격벽 (10) 이 역테이퍼 구조를 갖도록 네거티브 타입의 감광성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
네거티브 타입의 감광성 수지를 사용하면, 위에서 빛을 조사한 경우, 깊은 장소일수록 광반응이 불충분해진다. 그 결과, 위에서 본 경우, 경화 부분의 단면적이 위쪽보다 아래쪽이 좁은 구조를 갖는다. 이것이 역테이퍼 구조를 갖는다는 의미이다. 이러한 구조로 하면, 그 후, 음극의 증착시에 증착원에서 보아 그늘(陰)이 되는 부분은 증착이 미치지 못하기 때문에, 음극 배선 (5) 끼리를 분리하는 것이 가능해진다. 또한, 개구부 (23) 의 ITO 층의 표면 개질을 실시하기 위해서, 산소 플라즈마 또는 자외선을 조사해도 된다. 예를 들어, 격벽 (10) 의 높이는 3.4㎛ 으로 할 수 있다.
그 후, 유기 박막층을 적층한다 (단계 S104). 상술한 유기 재료 용액의 도포 방법에 따라서, 용액을 도포한다. 예를 들어, 마스크 스프레이법을 사용하는 경우, 우선, 개구부를 갖는 금속 마스크를 유리 기판에 부착한다. 이 때, 마스크의 개구부와 유기 박막층을 형성해야 하는 표시 영역 (24) 이 겹치도록 배치한다. 또한, 마스크와 유리 기판 사이에 소정 거리, 예를 들어 60㎛ 의 공간이 형성되도록 부착한다. 그리고, 상술한 도포 용액을 마스크 스프레이법에 따라서 도포한다.
그리고, 이 유기 재료 용액을 농축 건조시킴으로써 경화 처리하고, 유기 박막층인 폴리머 버퍼층 (41) 을 형성한다. 폴리머 버퍼층 (41) 은 상기의 설명과 같이 형성한다. 농축 건조 공정에서는, 기판 온도 180℃ 에서 5 분간 가건조를 실시한 후, 본 소성을 240℃ 에서 10 분간 실시한다. 이에 따라, 용매가 증발하여, 용질인 유기 재료만이 기판에 부착된 상태가 된다.
그리고, 폴리머 버퍼층 (41) 위에, 정공 주입층 (42) 을 40nm, 정공 수송층 (43) 을 10nm 로 형성한다. 또한, 그 위에 발광층 (44) 을 60nm 로 형성한다. 계속해서, 전자 수송층을 30nm, 전자 주입층 (45) 을 0.5nm 로 형성한다. 이에 따라, 도 2 에 나타내는 유기 발광층을 형성할 수 있다. 이들에 사용되는 재료는 임의의 재료를 사용할 수 있다. 물론, 상술한 구성은, 바람직한 일례이고, 이외의 구성이라도 된다. 본 발명에서는 유기 발광층 (40) 의 적어도 일부가 스프레이 도포에 의해 형성되어 있으면 된다.
그 후, 알루미늄 등의 금속 재료를 증착하여, 예를 들어 막두께 100nm 의 음극 배선 (5) 을 형성한다 (단계 S105). 이 결과, 격벽 (10) 에 의해서 알루미늄막이 분리되고, 각각의 격벽 사이에 양극 배선 (1) 과 교차하는 음극 배선 (5) 을 형성할 수 있다.
유기 발광층은 절연막 (22) 위에 형성되어, 개구부 (23) 를 통하여 양극 배선 (1) 과 접촉한다. 유기 발광층 위에는 음극 배선 (5) 이 배치된다. 이 개구부 (23) 를 통하여 양극 배선 (1) 과 접촉한 부분의 유기 발광층은 음극과 양극에 흐르는 전류에 따라서 발광한다. 또, 본 실시형태에서는 음극 접속 배선 (21) 은 ITO 층과 금속층의 2 층 구성으로 하고 있다. 표시 영역 (24) 외의 절연막 (22) 에 형성된 컨택트 홀 (25) 을 통하여, 표시 영역 (24) 에 형성되어 있는 음극 배선 (5) 과 표시 영역 (24) 외에 통하는 음극 접속 배선 (21) 이 전기적으로 접속된다.
다음으로, 상술한 공정에 의해 형성된 유기 EL 발광 소자를 밀봉하기 위해, 밀봉용 대향 기판을 제조하는 공정에 대해서 설명한다. 우선, 소자 기판과는 별도의 유리 기판을 준비한다. 이 유리 기판을 가공하여 포수재(捕水材)를 수납하기 위한 포수재 수납부를 형성한다. 포수재 수납부는 유리 기판에 레지스트를 도포하여, 노광, 현상에 의해 기판의 일부를 노출시킨다. 이 노출 부분을 에칭에 의해 얇게 함으로서 포수재 수납부를 형성한다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 이 포수재 수납부 (66) 에 산화칼슘 등의 포수재 (62) 를 배치한 후, 2 장의 기판을 중첩하여 접착한다 (단계 S106). 또, 도 6 은 유기 EL 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 구체적으로는, 대향 기판 (63) 의 포수재 수납부 (66) 가 형성된 면에, 디스펜서를 사용하여 시일(seal)재 (64) 를 도포한다. 시일재 (64) 로서, 예를 들어, 에폭시계 자외선 경화성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 시일재 (64) 는 유기 EL 소자와 대향하는 영역의 외주 전체에 도포한다. 2 장의 기판을 위치 맞춤하여 대향시킨 후, 자외선을 조사하여 시일재를 경화시키고, 기판 끼리를 접착한다. 그 후, 시일재의 경화를 보다 촉진시키기 위해서, 예를 들어, 80℃ 의 클린 오븐 속에서 1 시간 열처리를 실시한다. 이 결과, 시일재 및 한 쌍의 기판에 의해서, 유기 EL 소자가 존재하는 기판 사이와, 기판의 외부가 격리된다. 포수재 (62) 를 배치함으로써, 밀봉된 공간에 잔류 또는 침입하는 수분 등에 의한 유기 EL 소자의 열화를 방지할 수 있다.
유기 박막층 (40) 으로부터의 발광이 화살표 방향으로 출사된다. 기판 (11) 의 유기 EL 소자가 형성된 면과는 반대측의 면, 즉 출사면에 광학 시트 (65) 를 부착한다. 광학 시트 (65) 는 편광판과 1/4 파장판을 갖고 있고, 반사 방지막으로서 기능한다. 이 광학 시트 (65) 가 형성된 면측에 유기 박막층으로부터의 빛이 취출된다.
기판의 외주 부근의 불필요 부분을 절단 제거하고, 양극 배선 (1) 에 신호 전극 드라이버를 접속하고, 음극 접속 배선에 주사 전극 드라이버를 접속한다. 기판 단부에 있어서 각 배선에 접속되는 단자부가 형성되어 있다. 이 단자부에 이방성 도전필름 (ACF) 을 부착하고, 구동 회로가 형성된 TCP (Tape Carrier Package) 를 접속한다. 구체적으로는 단자부에 ACF 를 가압착한다. 이어서, 구동 회로가 내장된 TCP 를 단자부에 본 압착한다. 이에 따라, 구동 회로가 실장된다. 이 유기 EL 표시 패널이 케이스체에 부착되고, 유기 EL 표시 장치가 완성된다.
이러한 유기 EL 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 유기 EL 소자가 되는 유기 재료의 용액을 거의 일정한 막두께로 도포함으로써, 유기 박막층의 막두께의 불균일이 경감되고, 유기 EL 표시 장치를 구동하였을 때에 각 표시 화소의 발광 불균일을 경감시킬 수 있다. 또한, 본 발명은, 격벽 (10) 을 구비하는 유기 EL 표시 장치에 한정되는 것은 아니다.
또, 상술한 용매는 유기 EL 표시 장치에서의 유기 발광층의 폴리머 버퍼층을 형성하는 예로 설명하였지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 즉, 습식 도포에 의해 형성되는 유기막을 갖는 표시 장치에 적용할 수 있다. 본 발명은 예를 들어, 액정 표시 장치에서의 배향막이나 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP) 에서의 격벽에 대하여도 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이 휘발성 용매를 사용한 도포 용액에 따라 작성한 소자 기판과, 휘발성 용매를 사용하지 않은 도포 용액에 의해 작성한 소자 기판을 비교하였다. 2-메틸-1-프로판올을 첨가하지 않은 용액으로 도포를 실시하면, 도포 영역 밖으로 유출이 일어나고, 도포 불균일도 발생하고 있었다. 한편, 2-메틸-1-프로판올을 첨가함으로써, 기판 착적시에는 농축된 상태가 되어 있고, 그에 따라 용액의 점도가 상승하고 있기 때문에, 액의 유동성이 낮아지고, 도포 영역 밖으로의 유출이 억제되어 있었다. 따라서, 도포 불균일이 없는 균일한 막형성이 실현되었다. 또한, 도포 장치의 파라미터 범위외에 의해, 종래의 도포 용액에서는 얻어지지 않은 막두께가, 2-메틸-1-프로판올을 첨가함으로써, 도포 장치의 파라미터 범위 내에서 균일한 막두께가 얻어지게 되었다.
본 발명에 의하면, 유기 재료를 균일하게 도포할 수 있는 표시 장치용 혼합 용액 및 그것을 사용한 표시 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 표시 장치용 유기막을 형성하기 위한 혼합 용액으로서,
    유기막의 적어도 일부가 되는 용질,
    상기 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매, 및
    제 1 용매보다 점도가 높은 제 2 용매를 함유하는 혼합 용액.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 용매의 점도가 제 1 용매의 점도의 10 배 이상인 혼합 용액.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 2 용매의 부피가 제 1 용매의 부피의 2/3∼7 배인 혼합 용액.
  4. 표시 장치용 유기막을 형성하기 위한 혼합 용액으로서,
    유기막의 적어도 일부가 되는 용질,
    상기 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매, 및
    표시 장치용 기판에 혼합 용액을 스프레이 도포하고, 착적하기 까지의 사이에 전부 휘발하는 휘발성 용매를 함유하는 혼합 용액.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 휘발성 용매는, 비점이 120℃ 이하, 또는 25℃ 에서의 증기압이 400Pa 이상인 혼합 용액.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 용매 및 상기 휘발성 용매보다 점도가 높은 제 2 용액을 더 포함하는 혼합 용액.
  7. 표시 장치용 유기막의 적어도 일부가 되는 용질이 용해된 도포 용액을 습식 도포에 의해 형성하는 표시 장치의 제조 방법으로서,
    상기 도포 용액을 기판에 도포하는 도포 공정, 및
    상기 기판을 건조시키고, 상기 도포된 도포 용액에 포함되는 용매를 증발시키는 건조 공정을 포함하며,
    상기 도포 용액이,
    상기 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매와,
    상기 제 1 용매보다 점도가 높은 제 2 용매를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 용매의 점도가 상기 제 1 용매의 점도의 10 배 이상인 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    제 2 용매의 부피가 제 1 용매의 부피의 2/3∼7 배인 표시 장치의 제조 방법.
  10. 표시 장치용 유기막의 적어도 일부가 되는 용질이 용해된 도포 용액을 스프레이 도포에 의해 형성하는 표시 장치의 제조 방법으로서,
    상기 도포 용액을 기판에 스프레이 도포하는 스프레이 도포 공정, 및
    상기 기판을 건조시키고, 상기 스프레이 도포된 도포 용액에 포함되는 용매를 증발시키는 건조 공정을 포함하며,
    상기 도포 용액이,
    상기 용질을 1 질량% 이상 용해시킬 수 있는 제 1 용매와,
    상기 기판에 도포 용액이 착적하기 까지의 사이에 전부가 휘발하는 휘발성 용매를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 휘발성 용매는, 비점이 120℃ 이하, 또는 25℃ 에서의 증기압이 400Pa 이상인 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 스프레이 도포 공정에서는, 상기 제 1 용매 및 상기 휘발성 용매보다 점도가 높은 제 2 용액을 더 포함한 도포 용액을 스프레이 도포하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 10 항, 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 스프레이 도포 공정 전에,
    상기 휘발성 용매만을 확인용 기판에 분출하여, 상기 확인용 기판에 상기 휘발성 용매가 부착하지 않는 것을 확인하는 확인 공정을 포함하며,
    상기 확인 공정과 동일 조건에서, 상기 도포 용액을 스프레이 도포하는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 10 항, 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 스프레이 도포 공정 전에,
    상기 도포 용액을 스프레이 도포하는 스프레이 노즐과 상기 확인용 기판 사이의 간격을 바꾸어, 상기 휘발성 용매만을 분출시키는 분출 공정, 및
    상기 기판에 분출된 상기 휘발성 용매가 당해 기판에 착적되어 있는지 여부를 확인하는 공정을 더 포함하며,
    상기 스프레이 도포 공정에서는, 상기 확인용 기판에 상기 휘발성 용매가 착적되지 않은 것이 확인된 상기 스프레이 노즐과 상기 기판 사이의 간격 이상의 간격으로, 상기 도포 용액을 상기 기판에 스프레이 도포하는 표시 장치의 제조 방법.
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