KR20070112007A - 디바이스, 막 형성 방법 및 디바이스의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 격벽 근방에 생기는 막의 편의(偏倚)를 방지하고, 균일한 막을 형성할 수 있는 디바이스를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 디바이스는, 격벽(B)과, 상기 격벽(B)에 의해 구획된 영역에 설치된 막(F)과, 상기 격벽(B)에 의해 구획된 영역의 외주부(外周部)에 설치된 홈(D)을 갖는다. 막(F)은 액체 재료(L)를 격벽(B)에 의해 구획된 영역에 배치함으로써 형성되어 있으며, 홈(D) 표면의 일부는 막(F)에 의해 덮여 있다.
표시 장치(디바이스), 정공 주입/수송층, 발광층, 화소 전극
Description
도 1은 본 발명의 막 형성 방법을 개념적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 막 형성 방법의 다른 예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 막 형성 방법의 다른 예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 디바이스의 일례인 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 5는 동(同)표시 장치의 1개의 화소의 구성을 나타내는 평면도.
도 6은 표시 장치에 있어서의 화소 영역 근방의 단면(斷面) 구조를 확대한 도면.
도 7은 격벽 근방에 설치되는 홈의 형태 예를 나타내는 단면 모식도.
도 8은 표시 장치의 제조 방법을 설명하는 공정도.
도 9는 표시 장치의 제조 방법을 설명하는 공정도.
도 10은 표시 장치의 제조 방법을 설명하는 공정도.
도 11은 표시 장치의 제조 방법을 설명하는 공정도.
도 12는 표시 장치의 제조 방법을 설명하는 공정도.
도 13은 표시 장치의 제조 방법을 설명하는 공정도.
도 14는 전자 기기의 일례를 나타내는 사시 구성도.
도 15는 종래의 막 형성 방법을 개념적으로 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 표시 장치(디바이스) 110a : 정공 주입/수송층
110b : 발광층 110c : 제 1 조성물(액체 재료)
111 : 화소 전극(전극) 111s : 단차(段差)
112 : 격벽(bank) 112a : 제 1 격벽층(친액층)
112b : 제 2 격벽층(발액층)
112g : 개구부(격벽에 의해 구획된 영역)
112s : 단차 B : 격벽
D : 홈(groove) F : 막
L : 액체 재료
본 발명은 디바이스, 막 형성 방법 및 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 전자 디바이스의 제조 방법으로서 액상법을 사용한 디바이스의 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1∼3에서는, 유기 EL 장치의 형성 재료(정공 주입 재료, 발광 재료)를 액적 토출법에 의해 기체(基體) 위에 배치하는 기술이 개시되어 있다.
도 15는 액적 토출법을 사용한 막 형성 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 종래의 막 형성 방법에서는, 우선 막(F)을 형성하는 영역의 주위에 격벽(B)을 형성한다(도 15의 (a)). 그리고, 이 격벽(B)의 표면을 CF4 플라스마 처리 등에 의해 발액성으로 가공한 후, 격벽(B)에 의해 구획된 영역에, 기능성 재료를 포함하는 액체 재료(L)를 토출한다. 그리고, 이 액체 재료(L)를 건조시킴으로써, 기능성 재료의 막(F)을 석출(析出)시킨다(도 15의 (b)).
[특허문헌 1] 일본국 공개특허 제2001-291583호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공개특허 제2002-56980호 공보
[특허문헌 3] 일본국 공개특허 제2004-235128호 공보
그러나, 격벽(B)을 이용하여 막을 형성하면, 도 15의 (b)와 같이 막의 단부(端部)(F2, F3)가 크게 솟아올라, 균일한 막을 형성할 수 없다는 문제가 있었다. 이것은 다음과 같은 이유에 의해서라고 생각된다. 일반적으로, 기체 위에 배치된 액체는 가장자리(에지(edge))에 있어서 건조의 진행이 빠르다. 따라서, 액체의 건조 과정에 있어서는, 액체의 가장자리에 있어서 용질(溶質)의 농도가 우선 포화 농도에 달하고, 석출되기 시작한다. 한편, 액체 내부에는, 액체의 가장자리에서 증발에 의해 상실된 액체를 보급하기 위해, 액체 중앙부로부터 액체 주연부(周緣部)를 향하는 액체의 흐름이 생긴다. 그 결과, 액체 중앙부의 용질은 그 흐름을 따라 액체 주연부에 운반되고, 액적의 건조에 따라 주연부로부터의 석출을 촉진한다. 그리고, 이러한 액체의 흐름이 격벽(B)의 개구 영역 내에서 생기면, 격벽(B)의 근방에서 막의 표면이 M자 형상 또는 U자 형상으로 솟아오른 상태로 형성되고, 막의 평탄성이 손상되는 것이다.
이렇게 막이 편의된 상태에서 형성되면, 그 위에 형성되는 막의 평탄성 및 막 두께의 균일성에도 영향이 생긴다. 예를 들어, 유기 EL 소자를 형성할 경우, 격벽에 구획된 영역에 정공 주입/수송층과 발광층을 순차 형성하지만, 정공 주입/수송층의 평탄성이 나쁘면, 그 위에 형성되는 발광층의 평탄성도 악화되고, 발광 특성에 큰 얼룩이 생기게 된다.
그래서, 특허문헌 1에서는, 액적 토출법으로 액적을 2회 이상 토출함으로써, 오목한 곳이나 미(未)도포 부분의 수정을 행하고, 막을 평탄화하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 실리콘계 화합물 또는 불소계 화합물로 이루어지는 레벨링제(leveling agent)를 첨가하여, 막을 평탄화하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 정공 주입/수송층 위에 격벽을 패터닝하고, 정공 주입/수송층의 요철(凹凸)의 영향을 없애는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1의 방법에서는, 복수회의 토출에 있어서 동일 용매를 사용하면, 앞서 형성한 막이 용매에 재(再)용해되기 때문에, 용매의 선택이 제한되는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2의 방법에서는, 레벨링제의 발광 특성에의 영향이 문제로 된다. 또한, 특허문헌 3의 방법에서는, 충분히 높은 격벽을 형성했을 경우에 액적의 건조 개시 위치가 안정되지 않아, 막 두께가 불균일해진다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 격벽 근방에 생기는 막의 편의(偏倚)를 방지하고, 균일한 막을 형성할 수 있는 막 형성 방법 및 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이러한 방법에 의해 형성된 막을 구비함으로써, 특성의 균일화를 도모할 수 있는 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 디바이스는, 격벽과, 상기 격벽에 의해 구획된 영역에 설치된 막과, 상기 격벽에 의해 구획된 영역의 외주부에 설치된 홈을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 격벽 근방에 홈이 형성되어 있기 때문에, 액상법으로 막을 형성할 경우에, 막의 단부(端部)에 형성되는 솟아오름이 억제되고, 평탄성이 양호한 막을 얻을 수 있게 된다. 이 이유로서는, 격벽 근방에 운반된 용질(溶質)(기능성 재료)이 홈 내에 수용되는 것, 홈에 의해 격벽 근방의 액체의 대류(對流)가 바뀌는 것 등을 생각할 수 있으며, 또한 실험적으로도 홈을 형성함으로써 격벽 근방의 막의 솟아오름이 해소되는 것이 검증되어 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 홈은 상기 막이 형성되는 영역을 둘러싸도록 고리 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 격벽 근방에 고리 형상으로 형성되는 막의 편의를 해소하고, 막 전체에서 높은 평탄성을 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 홈은 상기 격벽으로부터의 거리에 따라 깊이가 상 이한 것이 바람직하다.
막의 솟아오름은 격벽에 의해 구획된 영역의 외주부로부터 중앙부에 걸쳐 테이퍼(taper) 형상으로 형성된다. 따라서, 이 테이퍼 형상의 솟아오름에 대응하여 홈의 깊이를 변화시킴으로써, 평탄성이 양호한 막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 막이 U자 형상으로 형성될 경우에는, 격벽에 의해 구획된 영역의 최(最)외주부에서 가장 홈의 깊이가 깊어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 막이 M자 형상으로 형성될 경우에는, 상기 영역의 최외주부보다도 중앙부 측에서 가장 홈의 깊이가 깊어지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 막 형성 방법은, 격벽에 의해 구획된 영역에 액체 재료를 배치하여 막을 형성하는 막 형성 방법으로서, 상기 격벽에 의해 구획되는 영역의 외주부에 홈을 형성하는 공정과, 상기 격벽에 의해 구획된 영역에 기능성 재료를 포함하는 액체 재료를 배치하는 공정과, 상기 액체 재료를 건조하여 상기 홈을 덮는 상기 기능성 재료의 막을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 의하면, 격벽 근방에 홈이 형성되어 있기 때문에, 막의 단부에 형성되는 솟아오름이 억제되고, 평탄성이 양호한 막을 얻을 수 있게 된다. 그 이유로서는, 격벽 근방에 운반된 용질(기능성 재료)이 홈 내에 수용되는 것, 홈에 의해 격벽 근방의 액체의 대류가 바뀌는 것 등을 생각할 수 있으며, 또한 실험적으로도 홈을 형성함으로써 격벽 근방의 막의 솟아오름이 해소되는 것이 검증되어 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 「기능성 재료」는, 전기·전자적 기능(도전성, 절연성, 압전성(壓電性), 초전성, 유전성(誘電性) 등), 광학적 기능(광 선택 흡수, 반사성, 편광성, 광 선택 투과성, 비선형(非線形) 광학성, 형광 또는 인광 등의 루미네선스, 포토크로믹성 등), 자기적 기능(경자성(硬磁性), 연자성(軟磁性), 비자성(非磁性), 투자성(透磁性) 등), 화학적 기능(흡착성, 탈착성, 촉매성, 흡수성, 이온 전도성, 산화 환원성, 전기 화학 특성, 일렉트로크로믹성 등), 기계적 기능(내(耐)마모성 등), 열적 기능(전열성, 단열성, 적외선 방사성 등), 생체적 기능(생체 적합성, 항(抗)혈전성 등) 등의 다양한 기능을 가진 재료를 의미한다. 또한, 기능성 재료를 포함하는 액체 재료는, 액체 재료 중에 포함되는 고형(固形) 성분을 막화(膜化)함으로써, 상술의 기능을 갖는 막(기능막)을 형성할 수 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 발광 장치에 있어서의 발광층을 형성할 경우에는, 기능성 재료로서 형광 또는 인광을 갖는 재료를 사용하면 되고, 컬러 필터를 형성할 경우에는, 안료 등의 미립자 착색 재료를 사용하면 된다. 또한, 액정 장치의 투명 화소 전극을 형성할 경우에는, 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 미립자 도전 재료를 사용하면 된다.
본 발명에 있어서는, 상기 홈은 상기 격벽을 형성하는 공정과 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 방법에 의하면, 홈을 형성하기 위한 새로운 공정이 불필요해지기 때문에, 제조가 용이해진다. 또한, 종래의 공정으로부터의 이행도 용이하다. 예를 들어, 격벽을 에칭 등으로 패터닝할 경우, 격벽 근방에 깊은 에칭 구멍(trench)을 형성하면, 격벽과 홈을 동시에 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 액체 재료를 배치하는 공정 시에, 상기 격벽의 표 면에 상기 액체 재료에 대하여 친액성을 갖는 친액 영역을 형성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 기체 위에 배치된 액체는, 그 가장자리에 있어서 용질이 국소적으로 석출된다. 그리고, 그 석출된 용질에 의해 액체의 가장자리가 핀 고정된 상태로 되고, 그 이후의 건조에 따른 액체의 수축(외경(外徑)의 수축)이 억제된다. 여기서, 격벽의 표면에 친액 영역이 형성되어 있지 않으면, 액체 재료의 건조가 개시하는 점이 불규칙하여, 균일한 막 두께의 패턴을 형성할 수 없다. 예를 들어, 도 15의 (b)에 있어서는, 격벽 근방에 퇴적하는 막(F2, F3)의 막 두께가 불균일하고, 그 영향으로, 중앙부의 막(F1)에 있어서도 막 중앙부와 막 주연부에서 막 두께가 상이한 것으로 된다. 또한, 이러한 건조 개시 위치의 편차는 화소마다 불균일하게 발생하기 때문에, 화소마다 균일한 막을 형성하는 것이 곤란해지고, 그 결과, 유기 EL 장치 등의 발광 디바이스에 적용했을 경우에, 발광 얼룩이나 암점(暗点) 등의 표시 불량이 생길 경우가 있었다. 한편, 본 발명과 같이 격벽의 표면에 친액 영역을 설치하면, 액체의 가장자리가 친액 영역이 형성된 위치에 고정되기 때문에, 이러한 건조 개시 위치의 편차는 생기지 않게 된다. 따라서, 액체 재료의 건조 과정에 있어서는, 친액 영역이 형성된 위치가 건조의 개시점으로 되어 액체 재료의 건조가 행해지고, 종래와 같이 건조 개시 위치가 불규칙함으로써, 막 두께가 불균일해지는 등의 문제는 생기지 않는다.
또한, 이후의 설명에 있어서는, 상술한 현상, 즉 가장자리에서 석출한 용질에 의해 건조에 따른 액체의 수축이 억제되는 현상을 「피닝(pinning)」이라고 부 르고, 이 피닝이 생기는 위치를 「피닝 포인트(pinning point)」라고 부른다. 본 방법은 격벽의 표면에 친액성의 영역을 설치함으로써, 액체 재료의 피닝 포인트, 즉 액체 재료의 건조가 개시되는 위치를 제어하는 것이다.
또한, 본 명세서에 있어서 「친액성」은, 격벽에 의해 구획되는 영역에 배치되는 액체 재료에 대하여 친화성을 나타내는 특성을 의미하고, 「발액성」은, 액체 재료에 대하여 비친화성을 나타내는 특성을 의미한다. 상기 방법에 있어서, 친액 영역은 상기 친액 영역이 형성되지 않은 격벽의 표면에 비하여 상대적으로 친액성이 높은 상태로 형성되어 있으면 된다. 격벽의 표면은 발액성을 갖는 것이 바람직하지만, 친액성을 갖고 있어도 상대적으로 친액 영역보다도 친액성이 작은 상태로 형성되어 있으면, 액체 재료의 액면(液面)은 친액 영역이 형성된 위치에 고정할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 격벽은 상기 액체 재료에 대하여 친액성을 갖는 친액층과, 상기 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액층을 포함하며, 상기 격벽의 표면에 노출된 상기 친액층에 의해 상기 친액 영역이 형성되는 것이 바람직하다.
이 방법에 의하면, 용이하게 격벽의 표면에 친액 영역을 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 격벽의 형성 공정은 상기 친액층을 형성하는 공정과, 상기 친액층 위에 상기 발액층을 형성하는 공정과, 상기 발액층을 패터닝하는 공정과, 상기 발액층을 마스크로 하여 상기 친액층을 패터닝하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
이 방법에 의하면, 친액층과 발액층을 같은 높이로 형성할 수 있기 때문에, 친액층과 발액층의 위치 어긋남에 의해 생기는 막의 불균일성을 방지할 수 있다. 종래의 격벽 형성 방법에서는, 친액층과 발액층을 1층씩 형성해 가는 방법이 일반적이었다. 이 때문에, 친액층과 발액층 사이에 미묘한 위치 어긋남이 생길 경우가 있으며, 이 위치 어긋남이 막의 평탄성에 영향을 주는 경우가 있었다. 그러나, 본 발명과 같이 발액층을 마스크로서 친액층을 패터닝하는 방법에서는, 양자 사이에 위치 어긋남이 생기지 않고, 막의 평탄성 및 막 두께의 균일성도 뛰어난 것으로 된다. 또한, 친액층을 패터닝하기 위한 레지스트 마스크의 형성이 불필요해지기 때문에, 공정이 간단해지는 이점(利点)도 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 친액층의 두께는 대상으로 되는 막의 두께와 거의 동일한 것이 바람직하다.
기체 위에 배치된 액체 재료는, 건조 초기에 있어서 볼록형의 가장자리을 이루고 있지만, 액체량이 적어짐에 따라 격벽의 내벽으로 잡아 당겨지도록 단면 오목형의 액면 형상으로 되어 간다. 이때, 액체 재료의 액면은 친액층의 상면(上面)의 위치에 고정(피닝)되기 때문에, 형성되는 막의 두께는, 격벽에 의해 구획된 영역의 외주부(격벽 근방)와 중앙부 중 어느 곳에 있어서도 친액층의 두께와 거의 동일한 두께로 제어되게 된다. 따라서, 본 방법에 의하면, 형성되는 막의 두께를 막 전체에서 균일하게 제어할 수 있고, 평탄성이 뛰어난 막이 형성되게 된다.
본 발명의 디바이스의 제조 방법은, 격벽에 의해 구획된 영역에 액체 재료를 배치하여 막을 형성하는 공정을 갖는 디바이스의 제조 방법으로서, 상기 막을 형성 하는 공정이, 상술한 본 발명의 막 형성 방법에 의해 행해지는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 의하면, 격벽 근방에 생기는 막의 편의를 방지하고, 균일한 막을 형성할 수 있기 때문에, 얻어지는 디바이스도 균일한 특성을 갖는 것으로 된다.
본 발명에 있어서는, 상기 디바이스는 전극과, 상기 전극 위에 형성된 상기 막을 구비하고 있으며, 상기 홈을 형성하는 공정은 상기 전극의 표면을 부분적으로 제거함으로써 행해지는 것으로 할 수 있다. 이 경우, 상기 전극을 부분적으로 제거하는 공정은 상기 전극의 표면을 부분적으로 제거하는 공정인 것이 바람직하다.
이 방법에 의하면, 전극을 가공하는 것에 의해서만 용이하게 본 발명의 효과를 실현할 수 있다. 또한, 전극을 두께 방향으로 완전하게 제거하지 않고, 전극의 표면 부분만을 제거함으로써 개구율 등의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 디바이스는 전극과, 상기 전극 위에 형성된 상기 막을 구비하고 있으며, 상기 홈을 형성하는 공정은 상기 전극의 외주부의 상기 격벽을 부분적으로 제거함으로써 행해지는 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 격벽을 에칭 등으로 패터닝할 경우, 격벽 근방에 깊은 에칭 구멍을 형성하면, 격벽과 홈을 동시에 형성할 수 있다.
이 방법에 의하면, 격벽을 가공하는 것에 의해서만 용이하게 본 발명의 효과를 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 디바이스는 상기 전극 위에, 정공 주입/수송층과 발광층을 포함하는 막을 구비하고 있으며, 상기 막을 형성하는 공정은 상기 격벽에 의해 구획된 영역에 상기 정공 주입/수송층의 형성 재료를 포함하는 액체 재료를 배치하여 상기 정공 주입/수송층을 형성하는 공정과, 상기 정공 주입/수송층 위에 상기 발광층의 형성 재료를 포함하는 액체 재료를 배치하여 상기 발광층을 형성하는 공정을 포함하는 것으로 할 수 있다.
이 방법에 의하면, 정공 주입/수송층의 표면을 평탄하게 형성할 수 있기 때문에, 이 위에 형성되는 발광층도 평탄 또한 균일하게 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 얻어지는 발광 디바이스의 발광 특성도 균일한 것으로 된다. 또한, 격벽 근방에는 홈이 형성되어 있기 때문에, 최하층인 정공 주입/수송층의 두께는 격벽 근방에서 커지지만, 정공 주입/수송층과 같은 도전성 막에 있어서는, 막 두께의 변화는 도전성에 크게 영향을 주지는 않는다. 따라서, 격벽 근방과 그 이외의 부분에서 발광 특성에 큰 얼룩이 생기지는 않는다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 때문에, 각 층이나 각 부재의 축척은 실제의 것과는 상이하게 나타내고 있다.
[막 형성 방법]
도 1은 본 발명의 막 형성 방법을 개념적으로 나타내는 도면이다. 본 발명의 막 형성 방법은, 기체 위에 액체 재료를 배치함으로써 막을 형성하는 막 형성 방법으로서, 기체 위에 상기 액체 재료(L)를 배치하는 영역을 구획하는 격벽(B)을 형성하는 공정과, 상기 격벽(B)에 의해 구획된 영역에 기능성 재료를 포함하는 액체 재료(L)를 배치하는 공정(도 1의 (a))과, 상기 액체 재료(L)를 건조하여 상기 기능성 재료로 이루어지는 막(F)을 형성하는 공정(도 1의 (b))을 갖는다. 또한, 상기 액체 재료(L)를 배치할 시에, 상기 격벽(B)에 의해 구획된 영역의 외주부에 홈(D)을 형성하는 공정을 포함하며(도 1의 (a)), 상기 홈에 의해 막(F)의 단부의 솟아오름을 억제하고, 그것에 의해 평탄성이 양호한 막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
격벽(B)은 기체 위에 설치되어 있으며, 예를 들어 수지 등의 유기물 또는 무기물로 이루어진다. 홈(D)은 액체 재료(L)를 배치하는 영역을 둘러싸도록 고리 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 액체 재료(L)로서는 수계 및 유기계 중 어느 것에도 적용된다.
막(F)이 평탄화되는 이유로서는, 격벽 근방에 운반된 용질(기능성 재료)이 홈 내에 수용되는 것, 홈에 의해 격벽 근방의 액체의 대류가 바뀌는 것 등을 생각할 수 있으며, 또한 실험적으로도, 홈의 형성에 의해 격벽 근방의 막의 솟아오름이 해소되는 것이 검증되어 있다. 예를 들어, 100㎚ 정도의 깊이의 홈(D)을 형성했을 경우, 지금까지 7㎚ 정도의 막의 솟아오름이 형성되어 있었던 곳이, 1㎚ 정도의 막의 솟아오름으로 억제되는 것이 확인되어 있다.
도 2는 격벽(B)의 다른 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 있어서, 격벽(B)은 액체 재료(L)에 대하여 친액성을 갖는 친액층(B1)과, 액체 재료(L)에 대하여 발액성을 갖는 발액층(B2)에 의해 구성되어 있다. 이 구성에 있어서는, 격벽(B)의 표면에 상기 액체 재료(L)에 대하여 친액성을 갖는 친액 영역(친액층(B1))이 형성되어 있기 때문에, 액체 재료(L)의 건조 과정에 있어서는, 액체 재료(L)의 액면이 친액층(B1)과 발액층(B2)의 경계부에 고정(피닝)된 상태에서 건조가 진행된다. 즉, 액체 재료(L)의 건조 개시 위치(피닝 포인트)는 친액층(B1)과 발액층(B2)의 경계부에 확실하게 고정되게 되며, 종래와 같이 건조 개시 위치가 불규칙함으로써 막(F)의 균일성, 평탄성이 저해되는 등의 문제는 생기지 않는다.
친액층(B1)과 발액층(B2)의 측벽면은, 예를 들어 서로 같은 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 친액층(B1)의 두께는 대상으로 되는 막의 두께와 거의 동일한 것이 바람직하다. 이러한 격벽(B)은, 예를 들어 친액층(B1)을 형성하는 공정과, 친액층(B1) 위에 발액층(B2)을 형성하는 공정과, 발액층(B2)을 패터닝하는 공정과, 발액층(B2)을 마스크로서 친액층(B1)을 패터닝하는 공정을 포함하는 공정에 의해 형성할 수 있다.
종래의 격벽 형성 방법에서는, 친액층(B1)과 발액층(B2)을 1층씩 형성해 가는 방법이 일반적이었다. 이 때문에, 친액층(B1)과 발액층(B2) 사이에 미묘한 위치 어긋남이 생길 경우가 있으며, 이 위치 어긋남이 막의 평탄성에 영향을 주는 경우가 있었다. 그러나, 본 방법과 같이 발액층(B2)을 마스크로서 친액층(B1)을 패터닝하는 방법에서는, 양자 사이에 위치 어긋남이 생기지 않고, 막의 평탄성 및 막 두께의 균일성도 뛰어난 것으로 된다. 또한, 친액층(B1)을 패터닝하기 위한 레지스트 마스크의 형성이 불필요해지기 때문에, 공정이 간단해지는 이점도 있다. 또한, 친액층(B1)의 두께를 형성되는 막의 두께와 거의 동일하게 했을 경우, 막의 두께는, 격벽(B)에 의해 구획된 영역의 외주부(격벽 근방)와 중앙부 중 어느 곳에 있어서도 친액층(B1)의 두께와 거의 동일한 두께로 제어되게 된다. 따라서, 형성되 는 막의 두께를 막 전체에서 균일하게 제어할 수 있고, 평탄성이 뛰어난 막이 형성되게 된다.
도 3은 홈(D)의 다른 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에 있어서, 홈(D)은 격벽(B)으로부터의 거리에 따라 깊이가 상이하도록 형성되어 있다. 도 15의 (b)에 나타낸 바와 같이, 막의 솟아오름은, 격벽(B)에 의해 구획된 영역의 외주부로부터 중앙부에 걸쳐 테이퍼 형상으로 형성된다. 따라서, 이 테이퍼 형상의 솟아오름에 대응하여 홈(D)의 깊이를 변화시킴으로써, 평탄성이 양호한 막을 형성하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 막이 U자 형상으로 형성될 경우에는, 격벽(B)에 의해 구획된 영역의 최외주부에서 가장 홈(D)의 깊이가 깊어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 막이 M자 형상으로 형성될 경우에는, 상기 영역의 최외주부보다도 중앙부 측에서 가장 홈(D)의 깊이가 깊어지도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 막 형성 방법에 있어서의 액체 재료의 배치 기술, 즉 격벽(B)에 의한 구멍의 내부에 액체 재료(L)를 배치하는 기술로서는, 액적 토출법(소위 잉크젯법), 디스펜스 코팅법, 또는 스핀 코팅법 등 각종 코팅법의 적용이 가능하다. 상기 코팅법 중, 액적 토출법은 재료의 사용에 낭비가 적고, 그리고 원하는 위치에 원하는 양의 재료를 정확하게 배치할 수 있다는 이점을 갖는다.
액적 토출 기술(잉크젯법)로서는, 대전 제어 방식, 가압 진동 방식, 전기 기계 변환식, 전기열 변환 방식, 정전 흡인 방식 등을 들 수 있다. 대전 제어 방식은 재료에 대전 전극에서 전하를 부여하고, 편향 전극에서 재료의 비상(飛翔) 방향을 제어하여 노즐로부터 토출시키는 것이다. 또한, 가압 진동 방식은 재료에 초고 압을 인가하여 노즐 선단(先端) 측에 재료를 토출시키는 것이며, 제어 전압을 걸지 않을 경우에는 재료가 직진하여 노즐로부터 토출되고, 제어 전압을 걸면 재료 사이에 정전적인 반발이 일어나고, 재료가 비산(飛散)하여 노즐로부터 토출되지 않는다. 또한, 전기 기계 변환 방식(피에조 방식)은 피에조 소자(압전 소자)가 펄스적인 전기 신호를 받아 변형하는 성질을 이용한 것으로, 피에조 소자가 변형함으로써 재료를 저장한 공간에 가요(可撓) 물질을 통하여 압력을 부여하고, 이 공간으로부터 재료를 압출하여 노즐로부터 토출시키는 것이다. 또한, 전기열 변환 방식은 재료를 저장한 공간 내에 설치한 히터에 의해, 재료를 급격하게 기화(氣化)시켜 버블(기포)을 발생시키고, 버블의 압력에 의해 공간 내의 재료를 토출시키는 것이다. 정전 흡인 방식은 재료를 저장한 공간 내에 미소(微小) 압력을 가하고, 노즐에 재료의 메니스커스를 형성하고, 이 상태에서 정전 인력을 가하고나서 재료를 인출하는 것이다. 또한, 이 이외에, 전기장에 의한 유체(流體)의 점성 변화를 이용하는 방식이나, 방전 불꽃으로 날리는 방식 등의 기술도 적용 가능하다.
[디바이스의 구성]
도 4는 본 발명의 디바이스의 일 실시예인 액티브 매트릭스형 표시 장치(유기 EL 장치)를 나타내는 부분 사시도이다. 이 표시 장치(1)는 상기 본 발명의 막 형성 방법을 이용하여 제작되는 유기 EL 소자를 발광 소자로서 구비한다. 또한, 이 표시 장치(1)는 박막 트랜지스터를 사용한 액티브형 구동 방식을 채용하고 있다.
표시 장치(1)는 기체(2) 위에, 회로 소자로서의 박막 트랜지스터를 포함하는 회로 소자부(14), 양극인 화소 전극(111), 발광층을 포함하는 발광부(11), 음극인 대향 전극(12), 및 밀봉부(3) 등을 구비하고 있다.
기체(2)로서는, 예를 들어 유리 기판이 사용된다. 본 발명에 있어서의 기판으로서는, 유리 기판 이외에, 실리콘 기판, 석영 기판, 세라믹스 기판, 금속 기판, 플라스틱 기판, 플라스틱 필름 기판 등, 전기 광학 장치나 회로 기판에 사용되는 공지의 다양한 기판이 적용된다.
기체(2) 위에는, 발광 영역으로서의 복수의 화소 영역(A)이 매트릭스 형상으로 배열되어 있으며, 컬러 표시를 행할 경우, 예를 들어 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 각 색에 대응하는 화소 영역(A)이 소정의 배열로 나열된다. 각 화소 영역(A)에는 화소 전극(111)이 배치되고, 그 근방에는 신호선(102), 공통 급전선(103), 주사선(101) 및 도시하지 않는 다른 화소 전극용 주사선 등이 배치되어 있다. 화소 영역(A)의 평면 형상은 도시하는 직사각형 이외에, 원형, 타원형 등 임의의 형상이 적용 가능하다.
밀봉부(3)는 수(水)나 산소의 침입을 방지하여 대향 전극(12) 또는 발광부(11)의 산화를 방지하는 것이며, 기체(2)에 도포되는 밀봉 수지, 및 기체(2)에 접합되는 밀봉 기판(또는 밀봉 캔(can))(604) 등을 포함한다. 밀봉 수지의 재료로서는, 예를 들어 열경화 수지 또는 자외선경화 수지 등이 사용되고, 특히 열경화 수지의 일종인 에폭시 수지가 바람직하게 사용된다. 밀봉 기판(604)은 유리나 금속 등으로 이루어지고, 기체(2)와 밀봉 기판(604)은 밀봉제를 통하여 접합되어 있다. 기체(2)의 내측(內側)에는 건조제가 배치되어 있으며, 기판 사이에 형성된 공 간에는 불활성 가스를 충전한 불활성 가스 충전층(605)이 형성되어 있다.
화소 영역(A)에는, 주사선(101)을 통하여 주사 신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭용 제 1 박막 트랜지스터(122)와, 이 박막 트랜지스터(122)를 통하여 신호선(102)으로부터 공급되는 화상 신호를 유지하는 유지 용량(cap)과, 유지 용량(cap)에 의해 유지된 화상 신호가 게이트 전극에 공급되는 구동용 제 2 박막 트랜지스터(123)와, 이 박막 트랜지스터(123)를 통하여 공통 급전선(103)에 전기적으로 접속했을 때에 공통 급전선(103)으로부터 구동 전류가 유입되는 화소 전극(111)과, 화소 전극(111)과 대향 전극(12) 사이에 삽입되는 발광부(11)가 설치되어 있다. 발광부(11)는 발광층으로서의 유기 EL층을 포함하는 층(기능층)을 포함하며, 발광 소자인 유기 EL 소자(10)는 화소 전극(111), 대향 전극(12), 및 발광부(11) 등을 포함하여 구성된다.
화소 영역(A)에서는, 주사선(101)이 구동되어 제 1 박막 트랜지스터(122)가 온(on)으로 되면, 그 때의 신호선(102)의 전위가 유지 용량(cap)에 유지되고, 이 유지 용량(cap)의 상태에 따라, 제 2 박막 트랜지스터(123)의 도통(導通) 상태가 결정된다. 또한, 제 2 박막 트랜지스터(123)의 채널을 통하여 공통 급전선(103)으로부터 화소 전극(111)에 전류가 흐르고, 또한 발광부(11)를 통하여 대향 전극(12)에 전류가 흐른다. 그리고, 이 때의 전류량에 따라, 발광부(11)가 발광한다.
표시 장치(1)에 있어서는, 발광부(11)로부터 기체(2) 측에 발광된 광이, 회로 소자부(14) 및 기체(2)를 투과하여 기체(2)의 하측(下側)(관측자 측)에 출사되는 동시에, 발광부(11)로부터 기체(2)의 반대 측에 발광된 광이 대향 전극(12)에 의해 반사되고, 그 광이 회로 소자부(14) 및 기체(2)를 투과하여 기체(2)의 하측(관측자 측)에 출사된다(보텀 이미션형). 또한, 대향 전극(12)으로서, 투명한 재료를 사용함으로써 대향 전극 측으로부터 발광하는 광을 출사시킬 수도 있다(톱 이미션형). 이 경우, 대향 전극용 투명한 재료로서는, ITO, Pt, Ir, Ni, 또는 Pd를 사용할 수 있다.
여기서, 도 5에 나타내는 평면 구조를 설명한다. 도 5는 표시 장치(1)에 구비된 각 화소(A)의 평면 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 화소(A) 중 주로 TFT 등의 화소 구동 부분을 나타내는 도면이며, (b)는 화소 사이를 구획하는 격벽(112) 등을 나타내는 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 화소 영역(A)은, 평면에서 보아 거의 직사각형 형상의 화소 전극(111)의 4개의 변이, 상술한 신호선(102), 공통 급전선(103), 주사선(101)에 의해 둘러싸인 배치로 되어 있다. 화소 영역(A)의 4개의 변은 격벽(112)에 의해 둘러싸여 있다. 격벽(112)은 화소 전극(111)의 형성 영역에 대응한 평면에서 보아 거의 직사각형 형상의 개구부(112g)를 갖고 있으며, 이 개구부(112g)에 유기 EL 소자가 형성되어 있다.
화소 전극(111)의 외주부에는, 상기 화소 전극(111)을 부분적으로 제거하여 형성된 단차(111s)가 형성되어 있다. 단차(111s)는 화소 전극(111)의 4개의 변을 따라 형성되어 있으며, 상기 단차(111s)에 의해 화소 전극(111)의 중앙부에 볼록 형상부(111p)가 형성되어 있다. 격벽(112)과 볼록 형상부(111p) 사이에는 간극(間隙)이 형성되어 있으며, 이 간극에 형성된 단차(111s)에 의해, 격벽(B)의 근방에 고리 형상의 홈(D)이 형성되어 있다.
도 6은 상기 표시 장치(1)에 있어서의 화소 영역(A) 근방의 단면 구조를 확대한 도면이다. 도 6에는, 1개의 화소 영역(A)이 나타나 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 기체(2) 위에는, 실리콘 산화막으로 이루어지는 하지(下地) 보호막(2c)이 형성되고, 이 하지 보호막(2c) 위에 다결정 실리콘으로 이루어지는 섬 형상의 반도체막(141)이 형성되어 있다. 반도체막(141)에는, 소스 영역(141b) 및 드레인 영역(141a)이 고농도 P 이온 투입에 의해 형성되고, P가 도입되지 않은 부분이 채널 영역(141c)으로 되어 있다. 또한, 하지 보호막(2c) 및 반도체막(141)을 덮는 투명한 게이트 절연막(142)이 형성되고, 게이트 절연막(142) 위에 Al, Mo, Ta, Ti, W 등으로 이루어지는 게이트 전극(143)(주사선)이 형성되고, 게이트 전극(143) 및 게이트 절연막(142) 위에 투명한 제 1 층간 절연막(144a)과 제 2 층간 절연막(144b)이 형성되어 있다. 게이트 전극(143)은 반도체막(141)의 채널 영역(141c)에 대응하는 위치에 설치되어 있다. 또한, 제 1, 제 2 층간 절연막(144a, 144b)을 관통하고, 반도체막(141)의 소스, 드레인 영역(141b, 141a)에 각각 접속되는 콘택트 홀(146, 145)이 형성되어 있다. 또한, 하지 보호막(2c)으로부터 제 2 층간 절연막(144b)까지의 층에 의해 회로 소자부(14)가 형성되어 있다.
제 2 층간 절연막(144b) 위에는, ITO 등으로 이루어지는 투명한 화소 전극(111)이 소정의 형상으로 패터닝되어 형성되고, 한쪽의 콘택트 홀(145)이 이 화소 전극(111)에 접속되어 있다. 또한, 다른 한쪽의 콘택트 홀(146)이 공통 급전선(103)에 접속되어 있다. 이렇게, 회로 소자부(14)에는, 각 화소 전극(111)에 접속된 구동용 박막 트랜지스터(123)가 형성되어 있다. 또한, 회로 소자부(14)에는, 상술한 유지 용량(cap) 및 스위칭용 박막 트랜지스터(122)도 형성되어 있지만, 도 6에서는 이들의 도시를 생략하고 있다.
발광부(11)는 복수의 화소 전극(111) 위의 각각의 위에 적층된 기능층(110)과, 각 화소 전극(111) 및 기능층(110)(정공 주입/수송층(110a)) 사이에 구비되어 각 기능층(110)을 구획하는 격벽(112)을 주체로 구성되어 있다. 또한, 기능층(110) 위에는 대향 전극(12)이 배치되어 있다. 발광 소자인 유기 EL 소자(10)는 화소 전극(111), 대향 전극(12), 및 기능층(110) 등을 포함하여 구성된다. 여기서, 화소 전극(111)은, 예를 들어 ITO에 의해 형성되어 있으며, 평면에서 보아 거의 직사각형으로 패터닝되어 형성되어 있다. 이 화소 전극(111)의 두께는, 50∼200㎚의 범위가 바람직하고, 150㎚ 정도가 양호하다. 또한, 화소 전극(111)의 외주부에는, 화소 전극(111)의 표면을 부분적으로 제거하여 형성된 단차(111s)가 형성되어 있다. 이 단차(111s)의 높이는 2∼100㎚의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는, 5∼50㎚의 범위가 바람직하다. 또한, 각 화소 전극(111) 사이에는, 격벽(112)이 구비되어 있다.
격벽(112)은 기체(2) 측으로부터 차례로, 제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)을 구비하고 있다. 제 1 격벽층(112a)은 화소 전극(111)의 주연부 위에 올라타도록 형성되어 있다. 평면적으로는, 화소 전극(111)의 주위와 제 1 격벽층(112a)이 평면적으로 중첩되도록 배치된 구조로 되어 있다. 제 1 격벽층(112a)의 표면에는, 제 2 격벽층(112b)이 형성되어 있다.
제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)은 화소 전극(111) 위에 개구부를 갖고 있으며, 이들이 연통하여 격벽(112)의 개구부(112g)를 형성하고 있다. 제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)의 개구부는 서로 같은 높이로 형성되어 있으며, 이들이 연통하여 개구부(112g)를 형성하고 있다.
제 1 격벽층(112a)은, 예를 들어 산화실리콘 등의 무기 재료로 이루어진다. 제 1 격벽층(112a)의 두께(높이)는, 예를 들어 50∼200㎚의 범위로 설정된다. 제 2 격벽층(112b)은 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 또는 실란 커플링제 등의 내열성, 내용매성이 있는 유기 재료로 이루어진다. 제 2 격벽층(112b)의 두께(높이)는, 예를 들어 1∼10㎚ 정도로 설정된다. 또한, 상기 격벽의 두께는 일례이며, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다.
또한, 격벽(112)은 상술한 2층 구조의 것에 한정되지 않고, 유기물층 또는 무기물층으로 이루어지는 단층 구조의 것을 이용할 수도 있다. 이 경우, 유기물층으로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성이 높은 재료가 사용된다. 또한, 무기물층으로서는, 폴리실라잔, 폴리실록산 등이 사용된다. 또한, 폴리실록산 등을 함유한 유기·무기 하이브리드 재료를 사용할 수도 있다.
제 1 격벽층(112a)의 표면은 친액성으로 가공되어 있다. 또한, 제 2 격벽층(112b)의 표면은 발액성으로 가공되어 있다. 발액성을 나타내는 영역은 4불화메탄, 테트라플루오로메탄, 또는 4불화탄소를 처리 가스로 하는 플라스마 처리에 의해 표면이 불화 처리(발액성으로 처리)되어 있다. 또한, 제 2 격벽층(112b)이 트리메톡시실란 등의 실란 커플링제로 이루어질 경우, 그 실란 커플링제의 말단(末端)의 관능기를 선택함으로써, 제 2 격벽층(112b)의 표층(表層)의 젖는 성질(발액 성)을 제어할 수 있다.
기능층(110)은 화소 전극(111) 위에 적층된 정공 주입/수송층(110a)과, 정공 주입/수송층(110a) 위에 인접하여 형성된 발광층(110b)으로 구성되어 있다. 또한, 발광층(110b)에 인접하여 그 이외의 기능을 갖는 다른 기능층을 더 형성할 수도 있다. 예를 들어, 전자 수송층을 형성할 수도 있다.
정공 주입/수송층(110a)은, 정공을 발광층(110b)에 주입하는 기능을 갖는 동시에, 정공을 정공 주입/수송층(110a)의 내부에 있어서 수송하는 기능을 갖는다. 이러한 정공 주입/수송층(110a)을 화소 전극(111)과 발광층(110b) 사이에 설치함으로써, 발광층(110b)의 발광 효율, 수명 등의 소자 특성이 향상된다. 또한, 발광층(110b)에서는, 정공 주입/수송층(110a)으로부터 주입된 정공과, 대향 전극(12)으로부터 주입되는 전자가 재결합하여, 발광이 얻어진다.
발광층(110b)은 적색을 발광 가능한 적색 발광 재료, 녹색을 발광 가능한 녹색 발광 재료, 및 청색을 발광 가능한 청색 발광 재료의 3종류의 발광 재료를 포함하며, 백색을 발광하도록 구성되어 있다. 발광층(110b)은 표시 영역 전체를 덮도록 형성되어 있으며, 각 화소에 공통의 발광층으로 되어 있다. 발광층(110b)에서 생긴 백색 광은 컬러 필터(도시 생략)를 투과함으로써 착색되고, 컬러 표시를 행하도록 되어 있다.
정공 주입/수송층(110a)의 형성 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌디옥시티오펜 등의 폴리티오펜 유도체와 폴리스티렌설폰산 등의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 그 이외에도, 특별히 한정되지 않고 공지의 다양한 재료가 사용 가능하며, 예를 들어 피라졸린 유도체, 아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 정공 주입/수송층의 형성 재료로서, 구리프탈로시아닌(CuPc)이나, 폴리테트라히드로티오페닐페닐렌인 폴리페닐렌비닐렌, 1,1-비스-(4-N, N-디트릴아미노페닐)시클로헥산, 트리스(8-히드록시퀴놀리놀)알루미늄 등도 적용된다.
또한, 발광층(110b) 재료로서는, 예를 들어,(폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카르바졸, 폴리티오펜 유도체, 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 로다민계 색소, 또는 이들의 고분자 재료에 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드, 쿠마린6, 퀴나크리돈 등을 도핑하여 사용할 수 있다.
정공 주입/수송층(110a)의 상면은 제 1 격벽층(112a)과 제 2 격벽층(112b)의 경계부에 배치되어 있다. 제 1 격벽층(112a)의 두께는 정공 주입/수송층(110a)의 두께와 거의 동일하며, 제 1 격벽층(112a)의 상면과 정공 주입/수송층(110a)의 상면에 의해 연속하는 평탄면이 형성되어 있다. 발광층(110b)은 제 2 격벽층(112b) 및 정공 주입/수송층(110a)의 상면을 덮고 표시 영역 전체에 형성되어 있다. 발광층(110b)은 스핀 코팅법 등에 의해 형성되어 있으며, 발광층(110b)의 상면은 평탄하게 형성되어 있다.
대향 전극(12)은 발광부(11)의 전면(全面)에 형성되어 있으며, 화소 전극(111)과 쌍으로 되어 기능층(110)에 전류를 흐르게 하는 역할을 한다. 이 대향 전극(12)은, 예를 들어 칼슘층과 알루미늄층이 적층되어 구성되어 있다.
이 때, 발광층에 가까운 측의 대향 전극에는 일함수가 낮은 것을 설치하는 것이 바람직하고, 특히 이 형태에 있어서는 발광층(110b)에 직접 접하여 발광층(110b)에 전자를 주입하는 역할을 한다.
또한, 대향 전극(12)을 형성하는 알루미늄은 발광층(110b)으로부터 발광된 광을 기체(2) 측에 반사시킴으로써, 알루미늄 이외에, 은 또는 알루미늄과 은의 적층막 등으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 그 두께는, 예를 들어 100∼1000㎚의 범위가 바람직하고, 특히 200㎚ 정도가 양호하다. 또한, 알루미늄 위에 산화실리콘, 질화실리콘 등으로 이루어지는 산화 방지용 보호층을 설치할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 격벽(112) 근방에 일정한 깊이의 홈(D)을 형성했지만, 홈(D)의 형태는 반드시 이러한 형태에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 7의 (a)는, 도 6에 나타내는 홈(D)의 형태를 모식적으로 나타내는 것이다. 이 형태에서는, 화소 전극(전극)(111)의 외주부에 수직한 단차(111s)를 설치함으로써, 홈(D)의 깊이를 일정 깊이로 형성하고 있지만, 도 7의 (b)와 같이, 화소 전극(111)의 외주부에 테이퍼 형상의 단차(111s)를 설치함으로써, 홈(D)의 깊이를 격벽(112)으로부터의 거리에 따라 상이하게 할 수도 있다. 또한, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 단차(112s)를 화소 전극(111)이 아니라 격벽(112)에 설치함으로써, 화소 전극(111)의 외주부에 홈(D)을 형성할 수도 있다. 이 형태에서는, 단차(112s)(즉, 홈(D))를 화소 전극(111)의 외주부의 격벽(112)을 부분적으로 제거함으로써 형성하고 있다. 또한, 도 7의 (d)에 나타낸 바와 같이, 격벽(112)에 테이퍼 형상의 단차(112s)를 형성함으로써, 홈(D)의 깊이를 격벽(112)으로부터의 거리에 따라 상이 하게 할 수도 있다. 또한, 도 7의 (c) 및 도 7의 (d)의 형태에서는, 홈(D)을 형성하는 공정을 격벽(112)을 형성하는 공정과 동일한 공정으로 행함으로써, 제조 공정의 간략화가 도모된다.
[디바이스의 제조 방법]
다음으로, 본 발명의 디바이스의 제조 방법의 일 실시예로서, 상기 표시 장치(1)의 제조 방법을 설명한다. 여기서는, (1) 격벽 형성 공정, (2) 정공 주입/수송층 형성 공정, (3) 발광층 형성 공정, (4) 대향 전극 형성 공정을 중심으로 설명한다.
(1) 격벽 형성 공정
우선, 도 8에 나타낸 바와 같이, 공지의 수법을 사용하여, 기체(2) 위에 회로 소자부(14) 및 화소 전극(111)을 형성하고, 이 회로 소자부(14) 위에, 제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)으로 이루어지는 격벽(112)을 형성한다. 화소 전극(111)의 외주부에는, 에칭에 의해 단차(111s)를 형성한다. 에칭은 화소 전극(111)의 표면 부분에만 행하고, 화소 전극(111)을 관통하지 않도록 한다. 이렇게 함으로써, 개구률의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 격벽(112)은 단차(111s) 사이에 간극을 내어 형성하여, 격벽(112) 근방에 단차(111s)에 의해 구성되는 홈(D)을 형성한다.
제 1 격벽층(112a)은, 정공 주입/수송층 형성 공정 및 발광층 형성 공정에서 사용하는 액체 재료(제 1 조성물, 제 2 조성물)에 대하여 친액성을 갖는 친액층으로서 형성된다. 또한, 제 2 격벽층(112b)은 상기 액체 재료에 대하여 발액성을 갖 는 발액층으로서 형성된다. 또한, 필요에 따라, 제 1 격벽층(112a)의 표면에 친액 처리가 실시되고, 제 2 격벽층(112b)의 표면에 발액 처리가 실시된다.
제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)에는 화소 전극(111) 위에 서로 연통하는 개구부가 형성된다. 제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)의 개구부는 같은 높이로 형성된다. 제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)은 1층씩 패터닝할 수도 있고, 제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)을 형성한 후, 제 2 격벽층 위에 설치한 공통 마스크를 이용하여 제 1 격벽층(112a) 및 제 2 격벽층(112b)을 건식 에칭 등으로 일괄하여 패터닝할 수도 있다.
(2) 정공 주입/수송층 형성 공정
다음으로, 도 9에 나타낸 바와 같이, 액적 토출법(잉크젯법)을 이용하여, 정공 주입/수송층의 형성 재료를 포함하는 제 1 조성물(액체 재료)(110c)을 화소 전극(111) 위에 토출한다. 제 1 조성물(110c)의 토출은 잉크젯 헤드(H1)의 토출 노즐(H2)을 격벽(112)의 개구 위치에 배치하고, 잉크젯 헤드(H1)와 기체(2)를 상대적으로 이동시키면서 행한다.
제 1 조성물(110c)로서는, 상술한 정공 주입/수송층 형성 재료를 극성 용매에 용해시킨 조성물을 사용할 수 있다. 극성 용매로서는, 예를 들어 이소프로필알코올(IPA), 노르말부탄올, γ-부티로락톤, N-메틸피롤리돈(NMP), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(DMI) 및 그 유도체, 카르비톨아세테이트, 부틸칼비톨아세테이트 등의 글리콜에테르류 등을 들 수 있다. 또한, 제 1 조성물(110c)의 조성은 상기 예에 한정되지는 않는다.
제 1 조성물(110c)의 토출량은 격벽(112)에 의한 구멍(개구)의 크기, 형성하려고 하는 정공 주입/수송층의 두께, 제 1 조성물 중의 정공 주입/수송층 형성 재료의 농도 등에 의해 결정된다. 또한, 제 1 조성물을 한번에 격벽 사이에 배치할 수도 있고, 수회로 나누어 배치할 수도 있다. 이 경우, 각 회에 있어서의 제 1 조성물의 양은 동일할 수도 있고, 각 회마다 그 양을 변화시킬 수도 있다. 또한, 어떤 화소 전극에 대하여 매회 동일한 위치로부터 제 1 조성물을 토출할 수도 있고, 각 회마다 위치를 어긋나게 하면서 토출할 수도 있다.
토출된 제 1 조성물(110c)의 액적은 친액 처리된 화소 전극(111)의 전극면 위에 퍼지고, 격벽(112) 사이에 충전된다. 격벽(112) 표면(상면(112f))이 발액성으로 가공되어 있기 때문에, 만약 제 1 조성물(110c)이 소정의 토출 위치로부터 이간되어 격벽(112)의 상면(112f)에 토출되었다고 하여도, 그 상면(112f)에서 제 1 조성물(110c)의 액적이 튕겨지고, 격벽(112)의 개구부(112g)에 들어온다.
이어서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(111) 위에 배치된 제 1 조성물(110c)을 건조하고, 화소 전극(111) 위에 정공 주입/수송층의 막을 형성한다. 이 정공 주입/수송층 형성 공정을 포함하여 이 이후의 공정은 수, 산소가 없는 분위기로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 질소 분위기, 아르곤 분위기 등의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.
제 1 조성물(110c)은, 그 건조 과정에 있어서 도 10에 나타낸 바와 같이, 그 액면이 서서히 저하되고, 최종적으로 제 1 조성물 중의 용질(정공 주입/수송층의 형성 재료)만이 석출되어 정공 주입/수송층을 형성한다. 이 때, 격벽(112)의 측벽 면에는 친액층인 제 1 격벽층(112a)이 노출되어 있기 때문에, 제 1 조성물(110c)의 액면이 친액층인 제 1 격벽층(112a)과 발액층인 제 2 격벽층(112b)의 경계부에서 고정(피닝)되고, 이 경계부가 건조 개시점으로 되어 용질의 퇴적이 격벽(112)의 개구 영역 전체에서 균일하게 행해진다. 또한, 제 1 격벽층(112a)의 두께는 정공 주입/수송층의 두께와 거의 동일하게 형성되어 있기 때문에, 형성되는 정공 주입/수송층의 두께는, 격벽(112)에 의해 구획된 영역의 외주부(격벽 근방)와 중앙부 중 어느 곳에 있어서도 제 1 격벽층(112a)의 두께와 거의 동일한 두께로 제어된다.
도 11은 정공 주입/수송층(110a)을 형성한 상태를 나타내는 도면이다. 도 11에 있어서, 정공 주입/수송층(110a)은 제 1 격벽층(112a)의 개구 영역 전체에 균일한 두께로 형성되어 있다. 또한, 제 1 격벽층(112a)의 두께와 정공 주입/수송층(110a)의 두께가 거의 동일하기 때문에, 제 1 격벽층(112a)의 상면과 정공 주입/수송층(110a)의 상면에서 연속한 평탄면이 형성되어 있다.
(3) 발광층 형성 공정
다음으로, 도 12에 나타낸 바와 같이, 스핀 코팅법에 의해, 격벽(112) 및 정공 주입/수송층(110a) 위의 전면(全面)에, 발광층의 형성 재료를 포함하는 제 2 조성물을 도포하고, 이것을 건조시킴으로써, 발광층(110b)의 막을 형성한다. 제 2 조성물로서는, 상술한 발광층 형성 재료를 비(非)극성 용매에 용해시킨 조성물을 사용할 수 있다. 비극성 용매로서는, 정공 주입/수송층(110a)에 대하여 불용(不溶)한 것이 바람직하고, 예를 들어, 시클로헥실벤젠, 디하이드로벤조푸란, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 2 조성물을 도포하는 방 법으로서는, 스핀 코팅법 이외에, 딥 코팅법이나, 노즐 코팅법, 블레이드 코팅법 등의 방법을 이용할 수도 있다.
발광층(110b)은 스핀 코팅법 등에 의해 형성됨으로써, 표면이 평탄하게 형성된다. 정공 주입/수송층(110a)의 표면도 평탄하게 형성되어 있기 때문에, 발광층(110b)의 두께는 화소 전극(111) 위에 있어서 균일한 두께로 형성된다.
(4) 대향 전극 형성 공정
다음으로, 도 13에 나타낸 바와 같이, 발광층(110b) 위의 전면에 대향 전극(12)을 형성한다. 대향 전극(12)은 복수의 재료를 적층하여 형성할 수도 있다. 예를 들어, 발광층에 가까운 측에는 일함수가 작은 재료를 형성하는 것이 바람직하고, 예를 들어 칼슘, 바륨 등을 사용하는 것이 가능하며, 또한 재료에 따라서는 하층(下層)에 불화리튬 등을 얇게 형성한 편이 나을 경우도 있다. 또한, 상부 측(밀봉 측)에는 하부 측보다도 일함수가 높은 재료, 예를 들어 알루미늄을 사용할 수도 있다. 또한, 대향 전극(12) 위에, 산화 방지를 위해 산화실리콘, 질화실리콘 등의 보호층을 설치할 수도 있다.
이상의 공정에 의해, 기체(2) 위에 발광부(11)가 형성되고, 유기 EL 소자(10)가 형성된다. 그 후, 유기 EL 소자가 형성된 기체(2)를 밀봉하고, 기체(2)의 배선에 대향 전극(12)을 접속하는 동시에, 기체(2) 위 또는 외부에 설치되는 구동 IC(구동 회로)에 회로 소자부(14)의 배선을 접속함으로써, 표시 장치(1)가 완성된다.
[전자 기기]
도 14는 상기 표시 장치를 구비한 전자 기기의 일례를 나타내는 사시 구성도이다. 도 14에 나타내는 영상 모니터(1200)는 앞의 실시예의 표시 장치를 구비한 표시부(1201)와, 하우징(housing)(1202)과, 스피커(1203) 등을 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 이 영상 모니터(1200)는 앞의 표시 장치에 의해 고화질이고, 균일한 밝기의 표시가 가능하다. 특히, 대형 패널에서는 화소가 대형이기 때문에, 발광부인 유기 기능층을 균일하게 형성하는 것이 곤란해지지만, 본 발명에 따른 표시 장치에서는, 임의의 크기의 유기 기능층을 균일하게 형성할 수 있기 때문에, 대형 패널에 사용하기에 적합한 표시 장치로 되어 있다.
상기 각 실시예의 표시 장치는, 상기 휴대 전화에 한정되지 않고, 전자북, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형 비디오 테이프 리코더, 카 내비게이션 장치, 소형 무선 호출기, 전자수첩, 전자계산기, 워드프로세서, 워크스테이션, 텔레비전 전화, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기 등의 화상 표시 수단으로서 적합하게 사용할 수 있고, 어느 기기에서도, 고화질 표시가 가능해지고 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 적합한 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 상술한 예에 있어서 나타내는 각 구성 부재의 모든 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 기초하여 다양하게 변경 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 격벽 근방에 생기는 막의 편의를 방지하고, 균일한 막을 형성할 수 있는 막 형성 방법 및 디바이스의 제조 방법을 제공할 수 있고, 또한 이러한 방법에 의해 형성된 막을 구비함으로써, 특성의 균일화를 도모할 수 있는 디바이스를 제공할 수 있다.
Claims (14)
- 격벽과, 상기 격벽에 의해 구획된 영역에 설치된 막과, 상기 격벽에 의해 구획된 영역의 외주부에 설치된 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 제 1 항에 있어서,상기 홈은 상기 막이 형성되는 영역을 둘러싸도록 고리 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 홈은 상기 격벽으로부터의 거리에 따라 깊이가 상이한 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 격벽에 의해 구획된 영역에 액체 재료를 배치하여 막을 형성하는 막 형성 방법으로서,상기 격벽에 의해 구획되는 영역의 외주부(外周部)에 홈을 형성하는 공정과,상기 격벽에 의해 구획된 영역에 기능성 재료를 포함하는 액체 재료를 배치하는 공정과,상기 액체 재료를 건조하여 상기 홈을 덮는 상기 기능성 재료의 막을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 홈은 상기 격벽을 형성하는 공정과 동일한 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 액체 재료를 배치하는 공정 시에, 상기 격벽의 표면에 상기 액체 재료에 대하여 친액성을 갖는 친액 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 격벽은 상기 액체 재료에 대하여 친액성을 갖는 친액층과, 상기 액체 재료에 대하여 발액성을 갖는 발액층을 포함하며, 상기 격벽의 표면에 노출된 상기 친액층에 의해 상기 친액 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 격벽의 형성 공정은 상기 친액층을 형성하는 공정과, 상기 친액층 위에 상기 발액층을 형성하는 공정과, 상기 발액층을 패터닝하는 공정과, 상기 발액층을 마스크로 하여 상기 친액층을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 친액층의 두께는 대상으로 되는 막의 두께와 거의 동일한 것을 특징으로 하는 막 형성 방법.
- 격벽에 의해 구획된 영역에 액체 재료를 배치하여 막을 형성하는 공정을 갖는 디바이스의 제조 방법으로서,상기 막을 형성하는 공정이, 제 4 항에 기재된 막 형성 방법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 디바이스는 전극과, 상기 전극 위에 형성된 상기 막을 구비하고 있으며,상기 홈을 형성하는 공정은 상기 전극을 부분적으로 제거함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 전극을 부분적으로 제거하는 공정은, 상기 전극의 표면을 부분적으로 제거함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 디바이스는 전극과, 상기 전극 위에 형성된 상기 막을 구비하고 있으며,상기 홈을 형성하는 공정은 상기 전극의 외주부의 상기 격벽을 부분적으로 제거함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
- 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 디바이스는 상기 전극 위에 정공 주입/수송층과 발광층을 포함하는 막을 구비하고 있으며,상기 막을 형성하는 공정은 상기 격벽에 의해 구획된 영역에 상기 정공 주입/수송층의 형성 재료를 포함하는 액체 재료를 배치하여 상기 정공 주입/수송층을 형성하는 공정과, 상기 정공 주입/수송층 위에 상기 발광층의 형성 재료를 포함하는 액체 재료를 배치하여 상기 발광층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
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