KR20060118338A

KR20060118338A - 다층화막의 형성 방법, 다층화막, 전기 광학 장치, 및전자기기

Info

Publication number: KR20060118338A
Application number: KR1020060042959A
Authority: KR
Inventors: 히로노리 하세이; 아키라 이나가키
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2006-11-23
Also published as: US7892607B2; JP2006318835A; CN1867227A; US20060256179A1; KR100769116B1; TW200701330A

Abstract

본 발명은 이종(異種)의 기능성 재료층 간의 밀착성, 접촉성이 우수한 다층화막의 형성 방법, 다층화막, 및 이 다층화막을 갖는 전기 광학 장치, 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

뱅크(9)에 의해 구획된 계조 요소 영역(58) 내에 PEDOT를 포함해서 이루어진 고체층(63)을 형성하고, 고체층(63)에 겹쳐 PEDOT액(61), 유기 EL액(62)을 액적 토출법에 의해 배치한다. 이 후, 소자 기판(2)마다 건조시켜 PEDOT액(61) 및 유기 EL액(62)을 일체로 고형화(固形化)하고, 정공 수송층(52), 유기 EL층(51)으로 이루어진 발광막(50)을 형성한다. 유기 EL층(51)과 정공 수송층(52)과의 계면은 유기 EL 재료와 PEDOT가 적절하게 혼합, 확산된 상태로 되어 있어, 양층(51, 52)은 적합한 밀착성, 접촉성을 나타낸다. 이에 따라 발광막(50)을 갖는 발광 소자는 유기 EL층(51)에의 정공의 주입이 효율적으로 행해지기 때문에, 우수한 발광 특성을 발휘한다.

다층화막, 액적 토출, 정공 수송층, 유기 EL층, 기능액

Description

다층화막의 형성 방법, 다층화막, 전기 광학 장치, 및 전자기기{PROCESS FOR FORMING MULTILAYER FILM, MULTILAYER FILM, ELECTROOPTIC DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 일례를 나타내는 요부 단면도.

도 2는 전기 광학 장치의 구동 회로부를 나타내는 평면도.

도 3은 구동 소자 및 그 주변 구조를 나타내는 도 2의 A-A 단면도.

도 4는 액적 토출 장치의 구성의 일례를 나타내는 모식도.

도 5는 게이트 배선의 형성 공정을 나타내는 흐름도.

도 6의 (a)∼(d)는 게이트 배선의 형성 공정의 일 과정을 나타내는 도 2의 B-B 단면도.

도 7의 (e)∼(g)는 게이트 배선의 형성 공정의 일 과정을 나타내는 도 2의 B-B 단면도.

도 8은 발광 소자의 형성 공정을 나타내는 흐름도.

도 9의 (a)∼(d)는 발광 소자의 형성 공정의 일 과정을 나타내는 단면도.

도 10은 전자기기의 일례를 나타내는 개략적인 사시도.

도 11은 연료 전지의 개략적인 구성을 나타내는 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 구동 소자 2 : 소자 기판

3 : 다층화막으로서의 게이트 배선

4 : 다층화막으로서의 소스 배선

5 : 다층화막으로서의 게이트 전극

6 : 다층화막으로서의 소스 전극

7 : 다층화막으로서의 드레인 전극

8 : 세그먼트(segment) 전극

9 : 뱅크로서의 하층 뱅크

10a : 제 1 기능성 재료의 층(고체층)으로서의 게이트 하지층

10b : 제 1 (고체층) 또는 제 2 기능성 재료의 층으로서의 게이트 도전층

10c : 제 2 기능성 재료의 층으로서의 게이트 피복층

18a : 하층 소스층 18b : 소스 도전층

18c : 상층 소스층 19a : 하층 드레인층

19b : 드레인 도전층 19c : 상층 드레인층

32 : 제 1 또는 제 2 기능액으로서의 Ag 분산액

33 : 제 2 기능액으로서의 Ni 분산액

35 : 액상층 36 : 액상층

50 : 다층화막으로서의 발광막

51 : 제 2 기능성 재료의 층으로서의 유기 EL층

52 : 제 1 기능성 재료의 층으로서의 정공 수송층

53 : 공통 전극 54 : 뱅크

55 : 차광막 56 : 발광 소자

61 : 제 1 기능액 및 액상층으로서의 PEDOT액

62 : 제 2 기능액으로서의 유기 EL액

63 : 고체층 100 : 전기 광학 장치

101 : 구동 회로부 102 : 발광 소자부

120 : 연료 전지 121, 122 : 기판

123, 124 : 가스 확산층 125, 126 : 촉매층

127 : 이온 교환층 128, 129 : 전극층

130 : 다층화막 200 : 액적 토출 장치

700 : 전자기기로서의 휴대형 정보 처리 장치

본 발명은 액적 토출법을 이용한 다층화막의 형성 방법 및 다층화막, 및 전기 광학 장치, 전자기기에 관한 것이다.

최근, 도전 배선이나 기능성 소자의 제조에 있어서, 액적 토출법(잉크젯법)을 이용한 성막 기술이 이용되고 있다. 이 성막 기술은 기능성 재료를 포함한 액상체(기능액)를 잉크젯 프린터 같은 묘화 장치를 이용해서 기판 위에 패턴화하여 배치하고, 이 배치된 기능액을 건조 등을 시켜 기능성막을 성막하는 것으로, 소량 다종 생산에 대응 가능하다는 등 대단히 유효하다.

이 성막 기술을 이용해서 기능성 소자 등을 제조할 경우, 상술한 묘화, 건조의 공정을 순차적으로 되풀이함으로써, 복수 종의 기능성막을 적층 형성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 정공 수송층과 발광층을 포함하는 기능성 소자에 대해서, 특허문헌 2에는 하지(下地)층과 도전층으로 이루어지는 도전 배선에 대해서, 액적 토출법을 이용하여 형성하는 예가 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 공개 특허 공보 2004-63138호

[특허문헌 2] 일본국 공개 특허 공보 2003-315813호

[특허문헌 3] 일본국 공개 특허 공보 2002-110352호

[특허문헌 4] 특허 제 2773297호 공보

그러나, 상술한 바와 같은 다층화된 기능성막(이하, 다층화막이라 함)에 서는, 그 층간의 밀착성 및 접촉성은 신뢰성이나 특성에 크게 영향을 줄 경우가 있다. 예를 들면 상기 2층 도전 배선의 경우, 층간의 밀착성은 계면 저항이나 층간의 박리 내성에 영향을 준다. 또한, 상기 발광 소자의 경우, 발광 소자의 발광은 정공 수송층과 발광층의 계면 부근에서 발생하는 것으로, 양 층의 계면에서의 접촉 면적과 발광 효율은 밀접한 관계가 있다(예를 들면, 특허문헌 3, 4 참조).

그러나, 종래의 액적 토출법에 의한 다층화 방법에서는, 이러한 계면의 밀착성, 접촉성을 향상시키는 점에 대해서 충분히 배려되지 않았다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 이종(異種)의 기능성 재 료층 간의 밀착성, 접촉성이 우수한 다층화막의 형성 방법 및 다층화막, 및 이 다층화막을 갖는 전기 광학 장치, 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 적어도 2종 이상의 기능성 재료가 적층되어 이루어지는 다층화막을 기판 위에 형성하는 다층화막의 형성 방법으로, 액적 토출법을 이용하여 제 1의 상기 기능성 재료를 포함하는 제 1 기능액을 상기 기판 위에 배치하는 하층 토출 공정과, 상기 기판 위에서의 상기 제 1 기능액을 고형화(固形化)하여 상기 제 1 기능성 재료를 포함하는 고체층을 형성하는 하층 고형화 공정과, 상기 고체층 위에 상기 제 1 기능성 재료를 포함하는 액상층을 형성하는 액상층 형성 공정과, 상기 고체층 및 상기 액상층에 겹쳐, 액적 토출법을 이용하여 제 2의 상기 기능성 재료를 포함하는 제 2 기능액을 배치하는 상층 토출 공정과, 상기 액상층 및 상기 제 2 기능액을 고형화하는 상층 고형화 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다층화막의 형성 방법에 의하면, 제 1 기능성 재료를 포함하는 고체층과 제 2 기능액이 액상층을 통해서 적층 배치되어, 계면이 유동성을 가진 상태를 거쳐 고형화되기 때문에, 제 1 및 제 2 기능성 재료가 계면 부근에서 혼합, 확산되어 바람직한 층간의 밀착성 및 접촉성을 갖는 다층화막이 형성된다.

또한 바람직하게는, 상기 다층화막의 형성 방법에서, 상기 액상층 형성 공정은 액적 토출법을 이용하여 상기 고체층을 재액화(再液化)시키기 위한 재액화액을 상기 고체층 위에 토출하는 공정인 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게는, 상기 재액화액은 상기 제 1 기능액의 액체 성분으로 이루 어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다층화막의 형성 방법에 의하면, 재액화액을 액적 토출법에 의해 토출함으로써 제 1 기능성 재료층의 표면을 액상화하여 간단하게 액상층을 형성할 수 있다. 또한 바람직하게는, 제 1 기능액의 액체 성분으로 이루어지는 재액화액을 이용함으로써 효과적인 재액화를 도모할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 다층화막의 형성 방법에서, 상기 액상층 형성 공정은 액적 토출법을 이용하여 상기 제 1 기능액을 상기 고체층 위에 토출하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다층화막의 형성 방법에 의하면, 제 1 기능액을 액적 토출법에 의해 토출함으로써 간단하게 액상층을 형성할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 다층화막의 형성 방법에서, 상기 하층 토출 공정 전에 상기 기판 위에 상기 하층 토출 공정에서의 소정의 영역을 구획하도록 뱅크가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 뱅크란 수지 등으로 형성된 입체 구조체이다. 본 발명의 다층화막의 형성 방법에 의하면, 뱅크에 의해 기판 면내 방향의 기능액의 위치가 확실하게 규정되므로, 제 1 및 제 2 기능성 재료층의 양호한 적층 관계를 실현할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 다층화막의 형성 방법에서, 상기 제 1 및 제 2 기능성 재료가 서로 상보적으로 작용해서 소정의 기능을 발휘하는 관계에 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다층화막의 형성 방법에 의하면, 기능성 재료가 혼합, 확산된 계면 구조에 의해, 기능성 재료층 간의 접촉 면적이 실질적으로 증가하게 되므로, 기능성 효율이 우수한 다층화막을 제공할 수 있다.

본 발명의 다층화막은 기판 위에 형성된 제 1 기능성 재료를 포함하는 고체층 위에 상기 제 1 기능성 재료를 포함하는 액상층이 형성되어, 상기 액상층에 겹쳐 액적 토출법에 의해 제 2 기능성 재료를 포함하는 기능액이 배치되고, 상기 기능액 및 상기 액상층이 고형화되어 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다층화막은 제 1 기능성 재료를 포함하는 고체층과 제 2 기능액이 액상층을 통해 적층 배치되어, 계면이 유동성을 가진 상태를 거쳐 고형화되어 형성되어 있으므로, 제 1 및 제 2 기능성 재료가 계면 부근에서 혼합, 확산된 상태로 되어 있다. 이에 따라 바람직한 층간 밀착성 및 접촉성을 갖는 다층화막으로 되어 있다.

본 발명의 전기 광학 장치는 상기 다층화막을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전기 광학 장치는 층간 밀착성이 우수한 다층화막을 구비하고 있으므로, 신뢰성 등이 우수하다.

본 발명의 전자기기는 상기 다층화막 내지 상기 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전자기기는 층간 밀착성이 우수한 다층화막을 구비하고 있으므로, 신뢰성 등이 우수하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명한 다.

한편, 이하에 기술하는 실시예는 본 발명의 바람직한 구체예이기 때문에, 기술적으로 바람직한 여러 가지의 한정이 붙여져 있지만, 본 발명의 범위는 이하의 설명에서 특별히 본 발명을 한정하는 취지의 기재가 없는 한, 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 참조하는 도면에서는 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재의 축척은 실제의 것과 다르게 나타나 있다.

(제 1 실시예)

[전기 광학 장치]

우선, 도 1, 도 2, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 전기 광학 장치에 관하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 일례를 나타내는 요부 단면도이다. 도 2는 전기 광학 장치의 구동 회로부를 나타내는 평면도이다. 도 3은 구동 소자 및 그 주변 구조를 나타내는 도 2의 A-A 단면도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 전기 광학 장치(100)는 기판으로서의 소자 기판(2)과, 소자 기판(2) 위에 형성된 구동 회로부(101), 구동 회로부(101) 위에 형성된 발광 소자부(102), 소자 기판(2)과 대향해서 구동 회로부(101) 및 발광 소자부(102)를 밀봉하기 위한 밀봉 기판(103)을 구비하고 있다. 소자 기판(2)에는 글라스 기판이 적절하게 이용된다. 또한, 밀봉 기판(103)에 의해 밀봉된 밀봉 공간(104)에는 불활성 가스가 충전되어 있다.

발광 소자부(102)는 뱅크(54)로 구획된 복수의 오목부를 가지고 있고, 이 오 목부 내에 형성된 다층화막으로서의 발광 소자(56) 각각이 화상을 형성하기 위한 계조 요소를 이루고 있다. 또한, 뱅크(54)와 구동 회로부(101) 사이에는 계조 요소 간의 간섭을 방지하기 위한 차광막(55)이 형성되어 있다. 한편, 뱅크(54)는, 예를 들면 아크릴 수지나 폴리이미드 수지 등을 소자 기판(2) 위에 패턴 형성한 것이다.

발광 소자(56)는 구동 회로부(101)의 출력 단자인 세그먼트(segment) 전극(양극)(8)과, 공통 전극(음극)(53) 사이에 발광막(50)이 삽입되어 구성되어 있다. 발광막(50)은 정공 수송층(52), 유기 일렉트로루미네선스(이하, 유기 EL이라 함)층(51)이 적층된 다층화막이다.

세그먼트(segment) 전극(8)에는 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 광 투과성의 도전 재료가, 공통 전극(53)에는 칼슘 금속층과 그것을 보호하는 은-마그네슘 합금층의 3층막 등이 이용되고 있다. 발광막(50)에서의 정공 수송층(52)은 유기 EL층(51)에 정공을 주입하기 위한 기능층이며, 폴리티오펜 유도체의 도핑체(이하, PEDOT라 함) 등의 고분자 도전체가 이용된다. 유기 EL층(51)에는 형광 또는 인광을 발광할 수 있는 공지의 유기 EL 재료, 예를 들면 폴리플루오렌 유도체, (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리페닐렌 유도체 등이 이용된다. 한편, 발광 소자(56)의 구체적인 형성 방법에 대해서는 후술한다.

상술한 구성에서, 구동 회로부(101)를 통한 구동 제어에 의해 세그먼트 전극(8)과 공통 전극(53) 사이에 전압이 인가되면, 정공 수송층(52)으로부터 유기 EL층(51)에 정공이 주입되고, 이 정공이 공통 전극(53) 측으로부터의 전자와 결합하여 발광한다. 이 발광은 정공 수송층(52)과 유기 EL층(51)의 계면 부근에서 발생한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 구동 회로부(101)는 평면 구조적으로는 소자 기판(2) 위에 종횡으로 배선된 도전 배선인 게이트 배선(3), 소스 배선(4), 양 배선(3, 4)의 교차 영역 부근에 형성된 구동 소자(1)를 구비하고 있다. 구동 소자(1)는 게이트 배선(3)으로부터 그 연장 방향으로 직교하여 연장된 게이트 전극(5), 소스 배선(4)으로부터 그 연장 방향으로 직교하여 연장된 소스 전극(6), 소스 전극(6)과 평면에서 본 방향에서 대향하도록 배치된 드레인 전극(7)의 3개 전극을 갖고, 드레인 전극(7)은 상술한 세그먼트 전극(8)과 전기적으로 접속되어 있다. 이렇게 하여, 구동 회로부(101)는 게이트 배선(3)에 공급되는 주사 신호와 소스 배선(4)에 공급되는 계조 신호에 의하여, 계조 요소에 대응해서 설치되어 있는 세그먼트 전극(8)마다의 공급 전압 제어를 행한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 구동 회로부(101)는 단면 구조적으로는, 소자 기판(2)의 표면에 형성되어 있는 하층 뱅크(9)와, 하층 뱅크(9)에 의해 구획된 오목부 내에 형성된 게이트 전극(5) 및 게이트 배선(3)(도 2 참조), 게이트 전극(5) 및 하층 뱅크(9)의 상면 측에 형성된 게이트 절연층(13)을 구비하고 있다. 하층 뱅크(9)는 상술한 뱅크(54)(도 1 참조)와 같은 방법으로 형성된 것이다. 게이트 절연층(13)은 질화 실리콘 등으로 형성되어 있고, CVD법 등을 이용하여 형성된다.

게이트 전극(5) 및 게이트 배선(3)(도 2 참조)은, Mn(망간) 또는 Mn의 합금으로 이루어지는 게이트 하지층(10a), Ag(은) 또는 Ag의 합금으로 이루어지는 게이 트 도전층(10b), Ni(니켈) 또는 Ni의 합금으로 이루어지는 게이트 피복층(10c)으로 이루어지는 다층화막이다. 이들 각 층은 게이트 전극(5)과 게이트 배선(3)(도 2 참조)을 합쳐 일체로서, 액적 토출법을 이용하여 패턴 형성되어 있고, 자세한 공정에 대해서는 후술한다.

게이트 도전층(10b)은 도전 배선으로서의 도전성을 담당하는 층이다. 게이트 하지층(10a)은 게이트 도전층(10b)과 소자 기판(2) 사이에 개재하여, 소자 기판(2) 위에서의 게이트 도전층(10b)의 정착성을 높이기 위한 역할을 하고 있다. 특히, 게이트 전극(5)과 같이 선폭이 가는 영역(도 2 참조)에서는, 게이트 하지층(10a)에 의해 소자 기판(2)으로부터의 박리가 적절하게 방지된다. 게이트 피복층(10c)은 게이트 도전층(10b)이 Ag을 포함하고 있어 확산하기 쉬운 특성을 가지고 있기 때문에, 이 확산을 억제하기 위한 캡층으로서의 역할을 하고 있다.

구동 회로부(101)는 게이트 절연층(13)의 상면 측에 상층 뱅크(14)와 게이트 절연층(13)을 통하여 게이트 전극(5)과 대향해서 형성되어 있는 채널층(15), 채널층(15) 위에 소정의 간격을 가지고 형성되어 있는 접합층(16, 17), 접합층(16, 17)과 접해서 형성되어 있는 소스 전극(6)(소스 배선(4)), 드레인 전극(7)을 구비하고 있다.

채널층(15) 및 접합층(16, 17)은 각각 아모포스(amorphous) 실리콘, n+형 아모포스 실리콘으로 형성되어 있다. 소스 전극(6) 및 소스 배선(4)은 Ni(니켈) 또는 Ni의 합금으로 이루어지는 하층 소스층(18a), Ag(은) 또는 Ag의 합금으로 이루어지는 소스 도전층(18b), Ni(니켈) 또는 Ni의 합금으로 이루어지는 상층 소스층 (18c)으로 이루어지는 다층화막이다. 드레인 전극(7)도 또한 소스 전극(6)과 동일한 구성을 갖는 다층화막으로, 하층 드레인층(19a), 드레인 도전층(19b), 상층 드레인층(19c)을 갖고 있다.

상층 뱅크층은 소스 배선(4)이나 구동 소자(1)의 형성 영역(도 2 참조)을 구획하도록 상술한 뱅크(54)와 같은 방법으로 패턴 형성된다. 이어서, 채널층(15), 접합층(16, 17)이 CVD법과 포토리소그래피법을 이용하여 형성되고, 소스 배선(4), 소스 전극(6), 드레인 전극(7)이 게이트 전극(5) 및 게이트 배선(3)(도 2 참조)과 같은 방법으로 액적 토출법을 이용하여 형성된다. 이 후, 상층 뱅크(14)에 의해 구획되어 있던 오목부를 메우도록 절연층(20)이 형성되고, 드레인 전극(7)으로부터 절연층(20)의 상면까지를 관통하는 도전 홀(21)이 형성되어, 도면에 나타낸 상태로 된다.

[액적 토출 장치]

다음으로, 도 4를 참조하여 액적 토출법에서 이용하는 액적 토출 장치에 대하여 설명한다. 도 4는 액적 토출 장치의 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.

도 4에서 액적 토출 장치(200)는 한 면에 복수의 노즐(212)을 배치한 토출 헤드(201)와, 토출 헤드(201)와 대향하는 위치에 기판(202)을 탑재하기 위한 재치대(203)를 구비하고 있다. 또한, 토출 헤드(201)를, 기판(202)과의 거리를 유지한 채 종횡으로 이동(주사)시키는 주사 수단(204)과, 토출 헤드(201)에 기능액을 공급하는 기능액 공급 수단(205), 토출 헤드(201)의 토출 제어를 행하는 토출 제어 수단(206)을 구비하고 있다.

토출 헤드(201)에는 복수로 갈라져 나온 미세한 유로가 형성되어 있고, 이 유로의 단부는 압력실(캐비티)(211), 노즐(212)로 이루어져 있다. 압력실(211)의 외곽의 한 면은 압전 소자(210)에 의해 변형 가능하게 되어 있고, 토출 제어 수단(206)으로부터의 구동 신호에 의해 압력실(211) 내에 압력을 발생시킴으로써 노즐(212)로부터 액적(213)이 토출된다. 한편, 토출 기술로서는 이 예와 같은 전기 기계 방식 이외에 전기 신호를 열로 변환해서 압력을 발생시키는 소위 서멀(thermal) 방식 등도 있다.

상술한 구성에서, 토출 헤드(201)의 주사와 동기(同期)한 노즐(212)마다의 토출 제어를 행함으로써, 기판(202) 위에 원하는 패턴으로 기능액을 배치하는 것이 가능해져 있다. 한편, 액적 토출 장치(200)는 한 번의 주사 중에 복수 종의 기능액을 토출 가능하도록 구성할 수도 있다.

[게이트 배선의 형성 방법]

다음으로, 도 5의 흐름도에 따라, 도 6, 도 7을 참조하여 게이트 배선(게이트 전극도 포함함)의 형성 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 게이트 배선의 형성 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 6의 (a)∼(d)는 게이트 배선의 형성 공정의 일 과정을 나타내는 도 2의 B-B 단면도이다. 도 7(e)∼(g)는 게이트 배선의 형성 공정의 일 과정을 나타내는 도 2의 B-B 단면도이다.

우선, 게이트 배선(3)(게이트 전극(5))의 형성에 앞서, 액적 토출 장치(200)(도 4 참조)로 토출시키기 위한 기능액이 준비된다. 기능액이란, 보다 구체적으로는, 기능성 재료를 미립자화해서 액체에 분산시킨 것이며, Mn 내지 Mn 합금( 이하, 단지 Mn이라 함)을 기능성 재료로 하는 Mn 분산액, Ag 내지 Ag 합금(이하, 단지 Ag이라 함)을 기능성 재료로 하는 Ag 분산액, Ni 내지 Ni 합금(이하, 단지 Ni이라 함)을 기능성 재료로 하는 Ni 분산액이 준비된다. 이들 기능성 재료는 미립자화한 뒤, 분산성을 향상시키기 위해서 그 표면에 유기물(구연산 등)을 코팅해서 이용할 수도 있다.

기능액을 구성하는 분산매는 상술한 미립자를 분산할 수 있는 것으로, 응집을 일으키지 않는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 물 이외에 메탄올, 에탄올 등의 알코올류, n-헵탄, 톨루엔 등의 탄화수소계 화합물, 또는 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르계 화합물, 또한 프로필렌카보네이트, N-메틸-2-피롤리돈 등의 극성 화합물을 들 수 있다. 이들은, 단독으로도, 또는 2종 이상의 혼합물로서도 사용할 수 있다.

또한, 액적 토출 장치(200)(도 4 참조)에서의 토출 특성이나 막힘성, 분산의 안정성, 토출 후의 기판 위에서의 동적 물성이나 건조 속도 등을 감안하여, 기능액은 분산매의 증기압, 분산질 농도, 표면 장력, 점도, 비중 등에 대해 적절한 조정이 되어 있다. 이 때문에 기능액에는 계면 활성제나 보습제, 점도 조정제 등을 첨가할 수 있다. 또한, 성막 후의 정착성을 좋게 하기 위해서, 바인더를 첨가할 수도 있다.

다음으로, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 글라스제의 소자 기판(2) 위에, 게이트 배선(3)(게이트 전극(5))의 형성 영역(도 2도 참조)을 구획하도록 하층 뱅크(9)를 패턴 형성한다(도 5의 공정 S1). 구체적으로는, 예를 들면 재료가 되는 고분자 수지 등을 포함한 용액을 스핀 코트법 등으로 도포해서 동일한 두께의 막을 형성하고, 포토리소그래피법에 의해 패턴 에칭을 실시한다.

다음으로, 소자 기판(2)의 하층 뱅크(9)가 형성되어 있는 측에 대하여, 산소 플라스마 처리법 등에 의해 친액화 처리를 행한다(도 5의 공정 S2). 이 친액 처리에 의해 소자 기판(2)의 노출면은 한결같이 청정화되어, 습윤성의 불균일이 저감되는 동시에 습윤성 자체도 향상한다.

다음으로, 소자 기판(2)의 하층 뱅크(9)가 형성되어 있는 측에 대하여, 테트라플루오로메탄(CF₄) 플라스마 처리 등에 의해 발액화 처리를 행한다(도 5의 공정 S3). 이 처리에 의해, 유기 재료로 이루어진 하층 뱅크(9)의 표면에는 불소기가 유입되어 발액성을 갖게 된다. 이때, 무기 재료로 이루어진 소자 기판(2)의 노출면도 이 플라스마 처리의 영향을 다소 받지만, 친액성에 영향을 끼칠 정도는 아니다. 한편, 하층 뱅크(9)를 형성하는 수지 재료로서, 처음부터 발액성을 갖는 것(예를 들면 불소기를 갖는 수지 재료)을 사용함으로써, 상기 발액 처리를 생략하도록 해도 상관없다.

다음으로, 액적 토출법으로 하층 뱅크(9)에 의해 형성되어 있는 구획화 영역(34) 내에 Mn 분산액(제 1 기능액에 대응한다)을 배치한다(도 5의 하층 토출 공정 S4). 이때, Mn 분산액의 일부가 구획화 영역(34)으로부터 벗어나 토출된 경우여도, 상술한 하층 뱅크(9)의 발액 처리에 의해 Mn 분산액은 적절하게 구획화 영역(34) 내에 배치된다.

다음으로, 소자 기판(2)마다 진공 건조기에 넣거나, 또는 방치하는 등 하여 건조시켜서 Mn 분산액을 고형화한다(도 5의 하층 고형화 공정 S5). 이에 따라 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 게이트 하지층(10a)(고체층에 상당함)이 형성된다. 한편, 이 하층 고형화 공정(S5)에서는, 분산매 전부가 완전하게 제거되지 않아도 좋고, 게이트 하지층(10a)이 실질적으로 비유동 상태로 되어 있으면 충분하다.

다음으로, 구획화 영역(34) 내에서의 게이트 하지층(10a)에 대하여, 액적 토출법에 의해 재액화액을 토출한다(도 5의 액상층 형성 공정 S6). 여기에서 재액화액은 Mn 분산액의 액체 성분(분산매나 첨가제 등)으로 이루어진 액체이며, 이에 따라 게이트 하지층(10a) 중의 Mn 미립자가 재분산하고, 게이트 하지층(10a)의 표면 부분을 재액화할 수 있는 것이다. 이렇게 하여, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이 게이트 하지층(10a) 위에 Mn을 포함하는 액상층(35)이 형성된다. 한편, 액상층(35)은 게이트 하지층(10a)의 표면 전체에 걸쳐 형성해야만 하는 것은 아니고, 게이트 하지층(10a)의 표면 일부분에 형성되도록 되어 있어도 좋다.

다음으로, 도 6의 (d)에 나타낸 바와 같이 구획화 영역(34) 내에 액적 토출법에 의해 Ag 분산액(32)을 배치한다(도 5의 공정 S7). 이때, Ag 분산액(32)의 배치 영역은 하층 뱅크(9)에 의해 게이트 하지층(10a)의 패턴과 동일해지도록 규정되어서, Ag 분산액(32)은 게이트 하지층(10a) 및 액상층(35) 위에 확실하게 적층되게 된다. 또한, 액상층(35)은 게이트 하지층(10a)으로부터 재분산된 Mn과 Ag 분산액(32) 중의 Ag이 혼합, 확산된 상태로 된다. 한편, 게이트 하지층(10a)과의 관계에서는 이 공정(S7)은 상층 토출 공정에 대응하고, Ag 분산액(32)은 제 2 기능액에 대응한다. 또한, 이 후 게이트 도전층(10b) 위에 형성하는 게이트 피복층(10c)(도 7의 (g) 참조)과의 관계에서는, 이 공정(S7)은 하층 토출 공정에 대응하고, Ag 분산액(32)은 제 1 기능액에 대응한다.

다음으로, 소자 기판(2)마다 진공 건조기에 넣거나, 또는 방치하는 등 하여 건조시켜, 액상층(35) 및 Ag 분산액(32)을 고형화한다(도 5의 공정 S8). 이에 따라, 도 7의 (e)에 나타낸 바와 같이 Ag 분산액(32)은 게이트 도전층(10b)으로 되고, 액상층(35)은 게이트 하지층(10a)과 게이트 도전층(10b)과의 계면을 형성한다. 이렇게 하여, 양 층(10a, 10b)은 Mn과 Ag이 적절하게 혼합, 확산된 상태의 계면을 갖고 있어, 바람직한 밀착성, 접촉성을 나타낸다. 한편, 이 공정(S8)에서는, 분산매 전부가 완전하게 제거되지 않아도 좋으며, 양 층(10a, 10b)이 실질적으로 비유동 상태로 되어 있으면 충분하다. 이 공정(S8)은 게이트 하지층(10a)과의 관계에서는 상층 고형화 공정에 대응한다. 또한, 이 후 게이트 도전층(10b) 위에 형성하는 게이트 피복층(10c)(도 7의 (g) 참조)과의 관계에서는, 이 공정(S8)은 하층 토출 공정에 대응하고, 게이트 도전층(10b)은 고체층에 대응한다.

다음으로, 도 7의 (f)에 나타낸 바와 같이 구획화 영역(34) 내의 게이트 도전층(10b)에 대하여, 액적 토출법에 의해 재액화액을 토출해서 Ag을 포함하는 액상층(36)을 형성한다(도 5의 액상층 형성 공정 S9). 그리고 액적 토출법에 의해, 구획화 영역(34) 내에 Ni 분산액(33)(제 2 기능액에 대응한다)을 배치한다(도 5의 상층 토출 공정 S10). 이때 액상층(36)에는 게이트 도전층(10b)으로부터 재분산된 Ag과 Ni 분산액(33) 중의 Ni이 혼합, 확산된 상태로 된다.

다음으로, 소자 기판(2)마다 전열로 등에 넣고, 소성을 행한다(도 5의 상층 고형화 공정 S11). 이에 따라 도 7의 (g)에 나타낸 바와 같이 Ni 분산액(33)은 게이트 피복층(10c)이 되고, 액상층(36)은 게이트 도전층(10b)과 게이트 피복층(10c)과의 계면을 형성한다. 이렇게 하여, 양 층(10b, 10c)은 Ag과 Ni가 적절하게 혼합, 확산된 상태의 계면을 갖고 있어, 바람직한 밀착성, 접촉성을 나타낸다.

이렇게 하여, 다층화막으로서의 게이트 배선(3)(게이트 전극(5))은 층간의 밀착성이 우수하기 때문에, 박리 내성이 우수하고, 높은 신뢰성을 가진다. 또한, 층간에서의 실질적인 접촉 면적이 커져서 계면 저항도 작아지므로, 전기 신호를 효율적으로 구동 소자(1)(도 3 참조)에 공급할 수 있고, 소비 전력이 작다고 하는 특징도 갖고 있다.

[발광 소자의 형성 방법]

다음으로, 도 8의 흐름도를 따라 도 9를 참조하여 발광 소자의 형성 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 발광 소자의 형성 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 9의 (a)∼(d)는 발광 소자의 형성 공정의 일 과정을 나타내는 단면도이다. 한편, 도 9의 (a)∼(d)에서 구동 회로부의 도시는 생략하고 있다.

우선, 발광 소자의 형성에 앞서, 액적 토출 장치(200)(도 4 참조)로 토출시키기 위한 기능액이 준비된다. 구체적으로는 PEDOT의 일종인 바이트론-P((바이엘 사 제품)를 기능성 재료로서 포함한 용액(PEDOT액)이 정공 수송층(52)용으로서 준비되고, 유기 EL 재료를 기능성 재료로서 포함한 용액(유기 EL액)이 발광층(51)용으로서 준비된다. 한편, 전기 광학 장치(100)(도 1 참조)가 컬러 표시 타입의 경 우에는, 삼원색에 대응하는 조성의 유기 EL액이 각각 준비된다.

다음으로, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이 세그먼트 전극(8)이 형성되어 있는 소자 기판(2)에 대하여, 각 세그먼트 전극(8)에 대응하는 계조 요소 영역(58)을 구획하도록 차광막(55)을 형성한다(도 8의 공정 S21). 구체적으로는, 예를 들면 크롬 등의 금속 등을 이용하여, CVD법과 포토리소그래피법에 의해 형성한다.

다음으로, 차광막(55) 위에 뱅크(54)를 형성하여(도 8의 공정 S22), 친액 처리(도 8의 공정 S23), 발액 처리(도 8의 공정 S24)를 실시한다. 이들 공정은 앞에 설명한 게이트 배선의 형성 공정과 같은 방법으로 행해진다.

다음으로, 액적 토출법을 이용하여 계조 요소 영역(58) 내에 PEDOT액을 배치하고(도 8의 하층 토출 공정 S25), 소자 기판(2)마다 진공 건조기에 넣거나, 또는 방치하는 등 해서 건조시킨다(도 8의 하층 고형화 공정 S26). 이렇게 하여, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 PEDOT를 포함하여 이루어지는 고체층(63)이 형성된다. 한편, 고체층(63)은 도 1의 정공 수송층(52)과 구조적으로는 같은 것이다.

다음으로, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이 액적 토출법을 이용하여 계조 요소 영역(58) 내의 하지층(63) 위에 겹쳐 PEDOT액(61)을 배치한다(도 8의 액상층 형성 공정 S27). 하지층(63) 위에 겹쳐 배치된 PEDOT액(61)은 본 발명의 액상층에 대응한다.

다음으로, 액적 토출법을 이용하여 계조 요소 영역(58) 내의 PEDOT액(61)에 겹쳐 유기 EL액(62)을 배치한다(도 8의 상층 토출 공정 S28). 이 때, PEDOT액(61)과 유기 EL액(62)은 계면 부근에서 서로 혼합, 확산하지만, 고체층(63)과 PEDOT액 (61)과의 계면을 넘어서 유기 EL 재료가 확산하는 것은 아니다. 즉, 고체층(63)은 인접하는 기능성 재료 간의 혼합, 확산이 제한 없이 진행해버리는 것을 방지하기 위해서, 미리 한쪽의 기능성 재료(이 경우에는 PEDOT)에 대해서 고체 영역을 설치한 것이다.

다음으로, 소자 기판(2)마다 진공 건조 장치 등에 넣고 건조시켜, PEDOT액(61) 및 유기 EL액(62)을 고형화한다(도 8의 상층 고형화 공정 S29). 이에 따라, 도 9의 (d)에 나타낸 바와 같이 유기 EL액(62)은 유기 EL층(51)으로 되고 PEDOT액(61)은 고체층(63)과 함께 정공 수송층(52)이 되어, 발광막(50)이 형성된다. 이때, 유기 EL층(51)과 정공 수송층(52)은 유기 EL 재료와 PEDOT가 적절하게 혼합, 확산된 상태의 계면을 갖고 있어, 바람직한 밀착성, 접촉성을 나타낸다.

마지막으로, 발광막(50)의 상측에 CVD법 등으로 공통 전극(53)(도 1 참조)을 형성하여(도 8의 공정 S30), 발광 소자(56)가 완성된다. 한편, 공통 전극(53)은 상기 게이트 배선(3)(도 7 참조)과 같은 방법으로 액적 토출법을 이용하여 형성하는 것도 가능하다.

이렇게 하여, 다층화막으로서의 발광막(50)을 구비한 발광 소자(56)(도 1 참조)는 유기 EL층(51)과 정공 수송층(52) 층과의 실질적인 접촉 면적이 크기 때문에, 유기 EL층(51)에의 정공 주입이 효율적으로 행해지고, 우수한 발광 특성을 발휘할 수 있다. 또한, 이 발광막(50)을 구비한 전기 광학 장치(100)(도 1 참조)는 고휘도의 화상을 표시할 수 있다.

[전자기기]

다음으로, 도 10을 참조하여 전자기기의 구체적인 예를 설명한다. 도 10은 전자기기의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 10에 나타낸 전자기기로서의 휴대형 정보 처리 장치(700)는 키보드(701), 본체부(703), 표시부(702)를 구비하고 있다. 이러한 휴대형 정보 처리 장치(700)보다 구체적인 예는 워드 프로세서, PC이다. 이 휴대형 정보 처리 장치(700)는 게이트 배선(3)과 같은 방법으로 형성된 도전 배선을 갖는 제어 회로 기판을 구비하고, 또한 표시부(702)로서 상기 전기 광학 장치(100)를 구비하고 있기 때문에, 전력 절약성이나 신뢰성, 표시 특성 등이 우수하다.

(제 2 실시예)

다음으로, 도 11을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 도 11은 연료 전지의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.

도 11에 나타낸 연료 전지(120)는 수소 가스와 산소 가스를 공급하고, 양쪽가스의 반응에 의해 전력을 발생시키는 것이다. 연료 전지(120)는 가스 통로(121a, 122a)가 형성된 한 쌍의 기판(121, 122) 사이에, 전극층(128, 129), 가스 확산층(123, 124), 촉매층(125, 126), 이온 교환층(127)이 적층되어 이루어진 다층화막(130)이 협지된 구성으로 되어 있다. 전극층(128, 129)에는 동(銅) 등의 도전 재료를, 가스 확산층(123, 124)에는 다공질 카본 등을, 촉매층(125, 126)에는 백금 등을, 이온 교환층(127)에는 이온 투과성을 갖는 전해질, 예를 들면 Nafion(듀퐁사의 등록 상표) 등을 이용할 수 있고, 이들은 액적 토출법에 의해 형성할 수 있다.

연료 전지(120)는 가스 통로(121a)에 공급된 수소 가스가 산화(이온화)되어, 이온 교환층(127)을 거쳐 가스 통로(122a)에 공급된 산소 가스에 의해 환원됨으로써 전력을 발생시킨다. 이 산화 환원 반응은 가스 확산층(123, 124), 촉매층(125, 126), 이온 교환층(127)의 각 층간에서의 전기적 또한 물리적인 패스에 의해 행해지기 때문에, 각 층간에서의 실질적인 접촉 면적이 큰 만큼, 그 효율은 높아진다.

그래서, 본 실시예의 연료 전지에서는 가스 확산층(123, 124), 촉매층(125, 126), 이온 교환층(127)의 형성에 대해서, 상기 게이트 배선(3)(도 7 참조)이나 발광막(50)(도 9 참조)의 형성과 동일한 방법을 사용함으로써 각 층간의 접촉성을 높이고 있으며, 이에 의해 높은 발전 효율을 실현시키고 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는다.

예를 들면 본 발명에 따른 전기 광학 장치로서, 구동 회로부(101)의 구성은 그대로인 채, 액정 표시 장치나 플라스마 디스플레이 장치, 전자 방출식 표시 장치를 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 다층화막의 형성 방법은 상기 구동 회로, 발광 소자, 연료 전지 이외의 구성에 포함되는 다층화막에 대해서도 적용할 수 있다.

또한, 각 실시예의 각 구성은 이들을 적절하게 조합시키거나, 생략하거나, 도시하지 않은 다른 구성과 조합시키거나 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기능성 재료가 혼합, 확산된 계면 구조에 의해, 기능성 재료층 간의 접촉 면적이 실질적으로 증가하게 되므로 이종의 기능성 재료층 간의 밀착성, 접촉성이 우수하고 발광 효율이 높은 다층화막을 형성할 수 있고, 또한 이 다층화막을 갖는 신뢰성 등이 우수한 전기 광학 장치, 전자기기를 제공할 수 있다.

Claims

적어도 2종 이상의 기능성 재료가 적층되어 이루어지는 다층화막을 기판 위에 형성하는 다층화막의 형성 방법으로서,

액적 토출법을 이용하여 제 1의 상기 기능성 재료를 포함하는 제 1 기능액을 상기 기판 위에 배치하는 하층 토출 공정과,

상기 기판 위에서의 상기 제 1 기능액을 고형화(固形化)하여 상기 제 1 기능성 재료를 포함하는 고체층을 형성하는 하층 고형화 공정과,

상기 고체층 위에, 상기 제 1 기능성 재료를 포함하는 액상층을 형성하는 액상층 형성 공정과,

상기 고체층 및 상기 액상층에 겹쳐, 액적 토출법을 이용하여 제 2의 상기 기능성 재료를 포함하는 제 2 기능액을 배치하는 상층 토출 공정과,

상기 액상층 및 상기 제 2 기능액을 고형화하는 상층 고형화 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다층화막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 액상층 형성 공정은 액적 토출법을 이용하여 상기 고체층을 재액화(再液化)시키기 위한 재액화액을 상기 고체층 위에 토출하는 공정인 것을 특징으로 하는 다층화막의 형성 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 재액화액은 상기 제 1 기능액의 액체 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층화막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 액상층 형성 공정은 액적 토출법을 이용하여 상기 제 1 기능액을 상기 고체층 위에 토출하는 공정인 것을 특징으로 하는 다층화막의 형성 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하층 토출 공정 전에, 상기 기판 위에 상기 하층 토출 공정에서의 소정의 영역을 구획하도록 뱅크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층화막의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 기능성 재료가 서로 상보적으로 작용해서 소정의 기능을 발휘하는 관계에 있는 것을 특징으로 하는 다층화막의 형성 방법.
기판 위에 형성된 제 1 기능성 재료를 포함하는 고체층 위에 상기 제 1 기능성 재료를 포함하는 액상층이 형성되고, 상기 액상층에 겹쳐 액적 토출법에 의해 제 2 기능성 재료를 포함하는 기능액이 배치되어, 상기 기능액 및 상기 액상층이 고형화되어 형성된 다층화막.
제 7 항에 기재된 다층화막을 구비하는 전기 광학 장치.
제 7 항에 기재된 다층화막 내지 제 8 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기.