KR20080096376A - 발광장치 제조방법 - Google Patents

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히사오 이케다
요스케 사토
토모야 아오야마
타카히로 이베
요시하루 히라카타
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

풀 컬러 플랫 패널 디스플레이로서, 고정세화, 고개구율화 및 고신뢰성에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 따라, 발광장치의 고정세화(화소수의 증대) 및 표시 화소 피치의 미세화가 큰 과제가 되고 있다. 레지스트 마스크를 형성하지 않고, 포토리소그래피 기술에서 사용되는 노광장치를 이용하여 유기 화합물을 포함하는 층을 선택적으로 성막한다. 플레이트 위에 광중합 개시제, 상기 광중합 개시제와 중합하는 재료 및 유기 화합물을 포함하는 재료층을 형성하고, 노광장치를 이용하여 노광하여 선택적으로 경화시킨다. 이어, 플레이트에 대향하도록 피성막 기판을 배치한다. 그리고, 피성막 기판 또는 재료층을 가열하여 노광한 영역, 또는 노광되지 않은 영역에 포함되어 있는 유기 화합물을 증발시킴으로써 플레이트에 대향하는 피성막 기판의 면위에 선택적으로 성막한다.
발광장치, 광중합 개시재, 유기 화합물, 노광, 현상

Description

발광장치 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 포함하는 막(이하, 「유기 화합물을 포함하는 층」이라 한다)을 형성한 소자에 전계를 가하여 형광 또는 인광을 얻을 수 있는 발광소자를 사용한 발광장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 발광장치란, 화상 표시 디바이스, 발광 디바이스, 또는 광원(조명장치 포함)을 가리킨다. 또한, 발광장치에 커넥터, 예를 들어, FPC(Flexible Printed Circuit), TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 부착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 발광장치에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광장치에 포함되는 것으로 한다. 또한, 본 발명은 발광장치 제조방법에 관한 것이다.
최근, 자가발광형 발광소자로서 EL 소자를 가지는 발광장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 발광장치는 유기 EL 디스플레이 또는 유기 발광 다이오드라고도 불리고 있다. 이들 발광장치는 동영상 표시에 적합한 빠른 응답속도, 저전압, 저소비전력 구동 등의 특징을 가지고 있기 때문에, 신세대 휴대 전화 기나 휴대형 정보 단말기(PDA)를 비롯한 차세대 디스플레이로서 크게 주목받고 있다.
유기 EL 소자를 가지는 유기 EL 패널은 백라이트를 필요로 하는 액정표시장치와 달리 자가발광형이므로, 높은 콘트라스트를 실현하기 쉽고, 시야 특성도 넓기 때문에 시인성(視認性)이 우수하다. 즉, 옥외에서 사용될 수 있는 디스플레이로는 액정 디스플레이보다도 적합하고, 휴대 전화기 및 디지털 카메라의 표시장치 등을 비롯한 다양한 형태에서의 사용이 제안되어 있다.
또한, 유기 EL 소자는 적어도 음극, EL층(유기 화합물을 포함하는 층) 및 양극으로 형성되는 발광소자를 가리킨다. 유기 EL 소자는, 서로 직교하도록 설치된 2종의 스트라이프 형상의 전극 사이에 EL 층을 제공하는 방식(단순 매트릭스 방식), 또는 TFT에 접속되고 매트릭스 형상으로 배열된 화소 전극과 대향 전극 사이에 EL 층을 제공하는 방식(액티브 매트릭스 방식)의 두 종류가 있다.
또한, EL 층(유기 화합물을 포함하는 층)은, 「정공 수송층, 발광층, 전자 수송층」으로 대표되는 적층 구조를 가지고 있다. 또한, EL 층을 형성하는 EL 재료는 크게 저분자계(모노머계) 재료와 고분자계(폴리머계) 재료로 나뉘며, 그의 성막 방법으로는, 증착법(진공증착법 포함), 스핀 코팅법, 인젝션법, 딥법, 전해중합법 등을 들 수 있다.
또한, 풀 컬러 플랫 패널 디스플레이로서, 고정세화, 고개구율화 및 고신뢰성에 대한 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구는, 발광장치의 고정세화(화소수의 증대) 및 소형화에 따른 각 표시 화소 피치의 미세화를 향상시키는 데 있어서 큰 과제가 되고 있다. 또한, 동시에 생산성의 향상 및 저비용화에 대한 요구도 높아지고 있다.
적색, 녹색 및 청색의 발광색을 발광하는 유기 EL 소자를 사용하여 풀 컬러 플랫 패널 디스플레이를 제조하는 것을 고려한 경우, 어떠한 성막 방법에서도 선택적으로 성막하는 성막 위치 정밀도가 그다지 높지 않기 때문에, 발광색이 다른 화소간의 간격을 넓게 설계하고 있다.
또한, 선택적으로 성막하는 방법으로서, 문헌 1에는 유기 박막용 도너 필름과 레이저광을 이용한 유기 발광소자 제조방법이 개시되어 있다.
[문헌 1] 일본국 공개특허공고 평10-208881호 공보
유기 EL 소자에 사용되는 유기 화합물을 포함하는 층의 막 두께의 분포, 및 편차에 대한 제한은 엄격하다. 또한, 유기 화합물을 포함하는 층은 특히 대기에 노출시킨 경우, 수분과 같은 불순물에 의해 특성 열화(劣化)가 발생할 우려가 있다.
따라서, 유기 EL 소자에 사용되는 유기 화합물을 포함하는 층은 막 두께가 얇아서, 노광 및 현상하여 얻어진 소망의 패턴 형상을 가지는 포토레지스트를 유기 화합물을 포함하는 층 위에 제공하고, 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적으로 에칭하는 방법을 이용하는 것은 어려웠다.
따라서, 본 발명에서는, 레지스트 마스크를 제공하지 않고 포토리소그래피 기술에서 사용되는 노광장치를 사용하여 유기 화합물을 포함하는 층을 선택적으로 성막한다.
먼저, 제1 전극을 미리 형성한 제1 기판을 준비한다. 그리고, 제2 기판(플레이트라고도 함) 위에 광중합 개시제, 그 광중합 개시제와 중합하는 재료, 및 유기 화합물을 포함하는 재료층을 형성하고, 노광장치를 사용하여 노광하여, 선택적으로 경화시킨다. 이어서, 제1 기판에 대향하도록 제2 기판을 배치한다. 그리고, 열원에 의해 제2 기판 또는 재료층을 가열하고, 노광한 영역 또는 노광되지 않은 영역에 포함되는 유기 화합물을 증발시켜, 제2 기판에 대향하는 제1 기판의 면 위 에 선택적으로 성막한다.
본 발명은 상기한 과제 중 적어도 하나를 해결한다.
포토리소그래피 기술에서 사용되는 노광장치의 해상성능은 광원의 파장과 투영 렌즈의 성능(NA)에 따라 결정된다. NA는 투영 렌즈의 개구수이다. 광원의 파장은 g선(436 nm), i선(365 nm), KrF 엑시머 레이저(248 nm), Ar 엑시머 레이저(193 nm), F2 레이저(157 nm), Extreme Ultra Violet(13.5 nm) 등을 사용할 수 있고, 최소 선폭 100 nm 이하의 고정세한 노광도 가능하다.
본 발명에 따라, 선택적으로 성막하는 성막 위치 정밀도를 높일 수 있고, 발광색이 다른 화소간의 간격을 좁게 설계할 수 있으므로, 풀 컬러 표시장치에서 더욱 높은 정세화를 실현할 수 있다.
또한, 스텐실 마스크(stencil mask)나 멤브레인 마스크(membrane mask)를 사용하는 전자선 투영 리소그래피에서 사용되는 노광장치를 사용할 수도 있다.
또한, 노광장치로서, 액정이 가역적이고, 선택적 광투과 재료를 사용한 노광 마스크를 사용하여도 좋다. 이와 같은 액정 셔터를 노광장치에 사용한 경우, 마스크 제조 비용 및 마스크 제작 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 마이크로미러 어레이 또는 디지털 미러 디바이스(DMD; digital mirror device)를 이용하여 노광을 행하는 노광장치를 사용하여도 좋다. 또한, 이와 같은 미러 어레이를 노광장치에 사용한 경우, 마스크 제조 비용 및 마스크 제조 시간을 감소시킬 수 있다.
광중합 개시제는 광 경화성 조성물의 하나의 성분으로서, 자외선이나 전자선 등의 조사에 의해 조성물을 중합, 또는 고분자 재료를 형성하는 것이다. 또한, 고 분자 재료는 비교적 단순한 분자 1종 또는 다수 종이 수 백개 또는 수 만개 이상 공유 결합으로 연결되어 형성된 것이다. 광중합 개시제는 크게 나누어 3 종류이며, 첫 번째는 자외선이나 전자선 등의 조사에 의해 라디칼을 발생시키고, 그 라디칼이 중합의 계기가 되는 것이다. 두 번째는, 양이온을 발생시키는 광산 발생제이다. 세 번째는 음이온을 발생시키는 광염기 발생제이다. 본 발명은, 이 3종류 중 어느 광중합 개시제라도 사용할 수 있다.
또한, 광 에너지의 작용으로 액체 상태로부터 고체 상태로 변화시키는 것을 광 경화라 하고, 경화하는 합성 유기 재료를 광 경화성 수지라 한다. 광 경화성 수지는 모노머, 올리고머, 광중합 개시제 또는 첨가제를 포함하는 광 경화성 조성물의 일종이다. 모노머란, 중합하여 큰 분자가 되는 유기 재료이다. 올리고머란, 모노머를 미리 몇 개 반응시킨 것으로, 모노머와 마찬가지로 중합하여 큰 분자가 되는 유기 재료이다. 모노머나 올리고머는 쉽게 중합 반응을 일으키지는 않기 때문에, 광중합 개시제를 혼합시켜 반응을 개시시킨다.
광 경화성 조성물은 이하에 나타낸 단계로 경화한다. 광중합 개시제는 광을 흡수하여 활성화하여, 라디칼, 양이온, 또는 음이온을 생성한다. 생성된 라디칼, 양이온, 또는 음이온이 올리고머나 모노머와 반응하여 3차원적인 중합 또는 가교 반응을 일으킨다. 이러한 반응에 의해 일정 이상 크기의 분자가 되면, 광이 조사된 부분이 액체 상태에서 고체 상태로 변화한다. 또한, 안정제나 충전제 등의 첨가제는 광 경화성 조성물의 안정 또는 강화 등의 목적을 위해 포함시킨다.
또한, 제2 기판 위에 유기 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 수지층을 형 성하는 경우, 노광 마스크를 사용하여 광 경화시킨 영역을 잔존시키는 에칭을 행하고, 제2 기판 또는 수지층을 가열하면, 수지층이 제2 기판 위에 잔존하여, 수지층에 포함된 유기 화합물이 제1 기판에 성막된다.
본 명세서에서 개시하는 발명의 구성은, 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하고, 제2 기판 위에 광중합 개시제, 그 광중합 개시재와 중합하는 재료, 및 유기 화합물을 포함하는 제1 층을 형성하고, 상기 제1 층의 노광 및 현상을 선택적으로 행하고, 상기 제1 기판의 제1 전극이 형성되어 있는 면과 상기 제2 기판의 제1 층이 형성되어 있는 면을 서로 마주보게 하고, 현상된 제1 층을 가열하여 제1 층에 포함된 유기 화합물을 증발시켜, 상기 제1 전극 위에 유기 화합물을 포함하는 제2 층을 선택적으로 형성하고, 상기 제2 층 위에 제2 전극을 형성하는 것을 포함하는 발광장치 제조방법이다.
또한, 제1 층에 다수 종류의 유기 화합물을 포함시켜 성막을 행함으로써 피성막 기판 위에 다수 종류의 유기 화합물을 포함하는 층을 형성할 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 다른 발명의 구성은, 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하고, 제2 기판 위에 광중합 개시제, 그 광중합 개시재와 중합하는 재료, 제1 유기 화합물 및 제2 유기 화합물을 포함하는 제1 층을 형성하고, 상기 제1 층의 노광 및 현상을 선택적으로 행하고, 상기 제1 기판의 제1 전극이 형성되어 있는 면과 상기 제2 기판의 제1 층이 형성되어 있는 면을 서로 마주보게 하고, 현상된 제1 층을 가열하여 제1 층에 포함된 제1 유기 화합물 및 제2 유기 화합물을 증발시켜, 상기 제1 전극 위에 제1 유기 화합물 및 제2 유기 화합물을 포함하는 제2 층을 선택적으로 형성하고, 상기 제2 층 위에 제2 전극을 형성하는 것을 포함하는 발광장치 제조방법이다.
종래의 증착장치에서는, 공증착을 행하는 경우, 승화 온도가 다른 게스트 재료와 호스트 재료를 별도의 도가니에 준비하고, 각각의 막 두께율이 안정될 때까지 막 두께 모니터를 이용하여 공증착의 막 두께율을 조절하기 때문에, 성막하기 전에 여분의 시간이 필요하고, 복잡한 조건 설정이 필요하였다. 한편, 본 발명의 성막방법에서는, 미리 소망의 혼합 비율이 되도록 혼합시킨 재료층을 제2 기판 위에 스핀 코팅법 등에 의해 균일한 막 두께로 형성하면, 막 두께 모니터를 이용하지 않고, 제2 기판에 형성한 혼합 비율로 제1 기판에 성막을 행할 수 있다. 물론, 본 발명의 성막방법을 이용하면, 막 두께의 균일성이 높고, 단시간에 성막을 행할 수 있다.
또한, 제2 기판 위에 유기 화합물 모노머 및 광중합 개시제를 포함하는 재료층을 형성하는 경우, 노광 마스크를 이용하여 노광시킨 영역의 유기 화합물 모노머는 중합되기 때문에, 제2 기판 또는 재료층을 가열하면, 노광되지 않은 영역의 유기 화합물 모노머가 비상하여 제1 기판에 성막된다. 따라서, 제2 기판에는 노광된 영역의 유기 화합물 중합체가 잔존한다.
본 명세서에서 개시하는 다른 발명의 구성은, 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하고, 제2 기판 위에 유기 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 제1 층을 형성하여, 상기 제1 층의 노광을 선택적으로 행하여, 상기 제1 층의 노광된 영역을 중합시키고, 상기 제1 기판의 제1 전극이 형성되어 있는 면과 상기 제2 기판의 제1 층 이 형성되어 있는 면을 서로 마주보게 하고, 상기 제1 층을 가열하여 상기 제1 층의 노광된 영역 이외에 포함되는 유기 화합물을 증발시켜, 상기 제1 전극 위에 유기 화합물을 포함하는 제2 층을 선택적으로 형성하고, 상기 제2 층 위에 제2 전극을 형성하는 것을 포함하는 발광장치 제조방법이다.
또한, 노광에 의해 노광 부분을 잔존시키는 네가티브형 재료에 한정되지 않고, 노광에 의해 노광 부분을 에칭액에 가용화시키는 포지티브형 재료에 유기 화합물을 포함시켜도 좋다. 예를 들어, 노광을 행하는 광원의 광에 민감한 유기 화합물을 사용하는 경우, 포지티브형 재료에 유기 화합물을 함유시키는 것은 효과적이다.
또한, 하프 톤 위상 시프트 마스크(half tone phase shift mask)(감쇠 위상 시프트 마스크(attenuated phase shift mask))도 사용할 수 있다. 하프 톤 위상 시프트 마스크를 사용하면, 다른 영역에 다른 깊이의 노광을 행할 수 있다. 한 번의 성막 처리로 다른 영역에 막 두께가 다른 유기 화합물을 포함하는 층을 형성할 수 있다. 풀 컬러 플랫 패널 디스플레이를 제조하는 경우, 각각의 발광색에 적합한 최적의 광학 설계는 다르기 때문에, 각각의 발광색에 맞게 광학 설계하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 정공 수송층을 형성하기 위해 하프 톤 위상 시프트 마스크를 사용하여, 다른 영역에 다른 깊이의 노광을 행하고, 선택적으로 정공 수송층을 형성함으로써, 발광색이 다른 발광소자마다 각각 정공 수송층의 막 두께를 다르게 할 수 있다.
또한, 증착 마스크와 조합할 수도 있다. 증착 마스크는 개구를 가지는 마스 크이기 때문에, 개구 형성이 한정된다. 개구 영역으로 둘러싸인 영역이 섬 형상인 패턴, 예를 들어, 링 형상의 개구 등을 가지는 증착 마스크를 형성하는 것은 어렵다. 본 발명은 노광을 사용하기 때문에, 다양한 패턴 형상도 실현 가능하며, 증착 마스크와 조합하여 사용함으로써, 더욱 확실하게 소망의 영역 이외에 증착시키지 않도록 할 수 있다. 또한, 증착 마스크에 부착하는 유기 화합물의 양도 종래의 증착장치에 비해 감소시킬 수 있고, 마스크의 세정 빈도도 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 성막방법을 행하는 성막장치를 이하에 설명한다.
본 발명에서 사용하는 성막장치는, 감압 상태로 하는 것이 가능한 진공 체임버 내에 적어도 재료층이 성막된 플레이트, 피성막 기판, 및 열원(핫 플레이트, 플래시 램프)로 구성된다. 그리고, 재료층이 성막된 플레이트와 피성막 기판을 대향시킨다. 각각, 재료층 표면 및 피성막 기판의 피성막면이 서로 마주보도록 셋트한다. 또한, 이러한 성막장치는, 재료층 표면과 피성막 기판의 피성막면의 간격 거리(d)가 최대 100 mm 이하, 바람직하게는 0.05 mm 이하의 거리 범위로 배치되도록 조절하는 기구를 구비하고 있다. 또한, 재료층 표면과 피성막 기판의 피성막면은 서로 평행하게 되도록 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 간격 거리(d)는 피성막 기판 위에 배선이나 격벽 등의 요철을 가지는 경우, 재료층이 성막된 플레이트 면 위의 재료층의 표면과 피성막 기판의 최표면, 즉 노출되어 있는 표면에서 가장 돌출된 부분까지의 거리로서 정의한다.
또한, 플레이트는 평판이라면 특별히 한정되지 않고, 석영, 유리, 금속 등을 사용할 수 있다. 또한, 플레이트로서 도전성을 가지는 기판을 사용하면, 플레이트 를 열원으로 할 수 있어, 도전성을 가지는 기판에 직접 전류를 흘려 가열을 행할 수 있다.
성막실 내를 감압으로 하고, 광원의 열을 열전도 또는 열복사에 의해 플레이트를 급속히 가열하여, 플레이트 위의 재료층을 단시간에 증발시키고 피성막 기판에 증착하여 재료층을 성막한다.
고정밀도의 노광을 행하는 경우, 평탄성이 높은 석영 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 재료층의 선택적 노광은 재료층이 형성되어 있는 플레이트의 표면측으로부터 행할 수도 있고, 플레이트의 뒷면측으로부터 행할 수도 있다. 물론, 플레이트의 뒷면측으로부터 행하는 경우에는 플레이트로서 투광성을 가지는 기판을 사용한다.
본 발명에 사용되는 성막장치는 종래의 증착장치에 비해, 증착 재료의 이용효율 및 스루풋(throughput)을 크게 향상시킬 수 있다.
종래의 증착장치는 기판 홀더에 기판을 설치하여, EL 재료, 즉 증착 재료를 봉입한 도가니(또는 증착 보트), 승화하는 EL 재료의 상승을 방지하는 셔터, 및 도가니 내의 EL 재료를 가열하는 히터를 구비하고 있다. 그리고, 히터에 의해 가열된 EL 재료가 승화하여, 회전하는 기판에 성막된다. 이때, 균일하게 성막을 행하기 위해, 기판과 도기니 사이의 거리는 1 m 이상 떨어뜨린다. 기판이 커짐에 따라 증착 면적도 커지기 때문에, 준비할 EL 재료가 더 많이 필요하게 된다. 종래와 같이 기판과 증착원 사이의 간격이 1 m 이상 떨어져, 고가의 EL 재료의 이용 효율이 약 1% 이하로 극히 낮은 경우에는, 큰 도가니(또는 증착 포트)에 대량의 EL 재료를 준비하게 된다. 또한, 큰 도가니에 수납한 대량의 EL 재료의 증착 속도가 안정될 때까지의 가열 시간도 증가하기 때문에 스루풋의 저하를 초래한다. 또한, EL 재료의 냉각에도 시간이 걸린다. 특히, 진공에서는 물질을 가열하기 어렵고, 물질을 냉각시키기도 어렵다. 또한, 대량의 EL 재료를 다수의 도가니에 나눈 경우에는, 각각의 도가니의 증착 속도를 제어하는 것이 어려워져, 막 두께의 균일성을 유지하기가 어렵다.
또한, 종래의 증착 장치에서, 선택적으로 성막을 행하는 경우에는 증착 마스크를 사용하고, 성막 위치 정밀도는 그 마스크의 가공속도에 의존하고, 수 천 ㎛의 미세가공은 어렵다.
본 발명에서 사용하는 성막장치는 노광 마스크의 정밀도에 의존하기 때문에 수 천 ㎛ 미만의 미세가공이 가능하다. 따라서, 풀 컬러 표시장치에서 더 우수한 고정세화를 실현할 수 있다.
또한, 유기 화합물을 포함하는 층을 선택적으로 성막하는 기술이 문헌 1에 개시되어 있는데, 투광성을 가지는 기판 필름, 광흡수층 및 전사층을 적어도 구비하고, 레이저 광의 주사에 의해 선택적인 성막을 행하였다.
또한, 문헌 1에 개시되어 있는 기술에서, 레이저광을 조사하기 위해서는, 레이저 광원, 피조사면에 소망의 레이저 빔 형상을 형성하기 위한 광학계 및 레이저광의 광로를 형성하기 위한 공간이 필요하다. 또한, 주사를 행하기 위한 기구 및 주사에 필요한 성막 시간도 필요하다. 예를 들어, 기판의 한 변이 1 m를 초과하는 대면적의 기판을 사용하는 경우, 레이저광을 주사하는 영역의 확대에 비례하여 성 막 시간이 증대한다. 따라서, 대면적의 기판을 사용하는 경우, 성막장치의 대형화 및 성막 시간의 연장을 초래할 수 있다. 또한, 레이저 광원은 고가의 소모품이고 메인터넌스(maintenance) 시에 교환하는 경우의 비용이 증대하게 된다.
본 발명에 사용되는 성막장치는 종래의 증착장치와 비교하여, 예를 들어, 기판 크기가 320 mm×400 mm, 370 mm×470 mm, 550 mm×650 mm, 600 mm×720 mm, 680 mm×880 mm, 1000 mm×1200 mm, 1100 mm×1250 mm, 1150 mm×1300 mm와 같은 대면적 기판에 대해서도 장치의 소형화를 도모할 수 있고, 단시간의 성막, 균일한 막 두께를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 열원(핫 플레이트, 플래시 램프 등)은 기판의 대면적화에 대응 가능하고, 대면적 기판을 가열하는데 적합하다. 또한, 통전에 의해 플레이트 자체를 열원으로 하는 경우에도 기판의 대면적화에 대응 가능하고, 대면적 기판을 가열하는데 적합하다.
그러나, 대면적 기판에 성막을 행하지 않는 경우, 유기 화합물을 포함하는 재료층이 형성되어 있는 기판을 증착원으로 하고, 기판과 피성막 기판을 서로 마주보게 하여, 피성막 기판 위에 선택적으로 유기 화합물을 포함하는 막을 성막할 수 있는 성막장치라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 재료층이 형성되어 있는 테이프를 사용하여 롤 대 롤(roll-to-roll) 방식의 성막장치를 사용할 수도 있다.
또한, 기판 전면을 가열할 수 있는 핫 플레이트에 비해 성막 시간이 길어지지만, 재료층이 형성되어 있는 플레이트에 대하여 봉 형상의 히터를 주사하여 가열하더라도, 피처리 기판 위에 선택적으로 성막할 수 있다. 또한, 성막장치의 대형화 및 성막 시간의 연장이 문제가 되지 않는다면, 레이저광을 주사하여 가열을 행 하여도 좋다. 본 발명은, 노광장치를 이용하여 부분적으로 감광시킨 재료층을 사용하여 증착하는 성막방법이기 때문에, 선택적으로 피성막 기판에 대한 성막이 가능하다면 성막장치는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 성막방법에 의해 막 두께 모니터를 사용하지 않고 종래의 성막방법보다도 선택적으로 성막하는 성막 위치 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 대면적 기판을 사용하는 경우에도 막 두께의 균일성은 높고, 단시간에 성막을 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 성막방법에서, 열원에 의해 증발하는 영역, 또는 증발시키는 재료의 양은 한정되어 있기 때문에, 성막실 내벽에 증발물이 부착하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 성막실 내의 세정 빈도를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대하여 이하에 설명한다.
[실시형태 1]
도 1(A)∼도 1(D)를 사용하여 발광장치의 제조방법을 설명한다.
먼저, 제1 기판(106)과 제2 기판(101)을 준비한다. 제1 기판(106)은 발광소자를 형성하는 기판을 가리키고, 제2 기판(101)은 제1 기판(106) 위에 유기 화합물을 포함하는 제2 층을 형성하기 위해 사용되는 기판(플레이트라고도 불림)을 가리킨다. 제2 기판(101)은 투광성을 가지는 기판을 사용한다.
제2 기판(101) 위에는, 유기 화합물(103)(또는 그의 전구체)이 용매에 용해 또는 분산된 액체를 도포액으로 하여 습식 공정, 예를 들어, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법 등을 이용하여 도포한다. 유기 화합물(103)은 용매에 대하여 용해성이 있거나 분산성을 가지는 것이 바람직하다. 이후의 공정에서 제1 기판(106) 위에 형성되는 제2 층의 막 두께 및 균일성은 이 도포액의 조절에 의존한다. 따라서, 유기 화합물(103)을 도포액에 대하여 균일하게 용해시키거나 균일하게 분산시키는 것이 중요하다. 또한, 스핀 코팅법을 사용하는 경우, 도포액의 점도나 기판의 회전수 등으로 막 두께를 조절할 수 있다.
또한, 유기 화합물(103)을 포함하는 제1 층(102)에는, 광중합 개시제 및 광 활성화된 광중합 개시제와 반응하여 수지를 형성하는 조성물을 함유시켜 둔다. 이 단계에서의 제2 기판(101)의 단면 구조에 대한 모식도를 도 1(A)에 나타내었다.
용매로는, 극성 용매 또는 무극성 용매를 사용한다. 극성 용매로는, 물, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올 또는 sec-부탄올과 같은 저급 알코올, THF, 아세토니트릴, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 아니솔 등을 들 수 있고, 이들을 다수 종 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 무극성 용매로는, 헥산, 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 에틸아세테이트, 테트라하이드로퓨란, 메틸렌 클로라이드 등을 들 수 있고, 이들을 다수 종 혼합하여 사용할 수도 있다.
유기 화합물(103)은, 사용되는 용매에 따라 이하에 나타낸 발광 물질 중에서 적절히 선택하면 좋다. 예를 들어, 적색계의 발광을 얻고자 하는 경우에는, 예를 들어, 4-디시아노메틸렌-2-이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸줄롤리딘-9-일)에테닐]-4H-피란(약칭: DCJTI), 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸 줄롤리딘-9-일)에테닐]-4H-피란(약칭: DCJT), 4-디시아노메틸렌-2-tert-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸줄롤리딘-9-일)에테닐]-4H-피란(약칭: DCJTB), 페리플란텐, 2,5-디시아노-1,4-비스[2-(10-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸줄롤리딘-9-일)에테닐]벤젠 등, 600 nm∼680 nm에서 발광 스펙트럼의 피크를 가지는 발광을 나타내는 물질을 발광 물질로서 사용할 수 있다.
또한, 녹색계의 발광을 얻고자 하는 경우에는, N,N'-디메틸퀴나크리돈(약칭: DMQd), 쿠마린 6, 쿠마린 545T, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq3) 등, 500 nm∼550 nm에서 발광 스펙트럼의 피크를 가지는 발광을 제공하는 물질을 발광 물질로서 사용할 수 있다.
또한, 청색계의 발광을 얻고자 하는 경우에는, 9,10-비스(2-나프틸)-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-비안트릴, 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPA), 9,10-비스(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-페닐페놀라토-갈륨(약칭: BGaq), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-페닐페놀라토-알루미늄(약칭: BAlq) 등, 420 nm∼500 nm에서 발광 스펙트럼의 피크를 가지는 발광을 나타내는 물질을 발광 물질로서 사용할 수 있다.
또한, 발광 물질을 분산시키기 위해 발광 물질과 함께 사용하는 물질에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 9,10-디(2-나프틸)-2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuDNA) 등의 안트라센 유도체, 또는 4,4'-비스(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP) 등의 카르바졸 유도체, 비스[2-(2-하이드록시페닐)피리디나토]아연(약칭: Znpp2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭: ZnBOX) 등의 금속 착체 등을 사용할 수 있다.
다음에, 노광장치를 사용하여 선택적으로 노광한다. 도 1(B)는 노광 마스크(105)를 사용하여 노광하는 상태를 나타낸다. 노광 마스크에 의해 소망의 형상의 영역을 선택적으로 노광시킨다. 노광된 영역(104)에 중합 반응을 일으킨다. 또한, 도 1(B)에서는, 유기 화합물을 포함하는 제1 층(102)을 노출하고 있는 면, 즉, 표면측에서 노광을 행한 예를 나타내었지만 이에 한정되지 않고, 제2 기판이 투광성을 가지고 있으면, 노광 마스크를 뒷면측에 설치하여 제2 기판의 뒷면측에서 노광을 행할 수도 있다.
다음에, 현상을 행한다. 도 1(C)는 노광된 영역 이외 부분을 현상액으로 제거한 후의 상태를 나타낸다. 노광된 영역(104)은 중합 반응이 일어나 유기 화합물(103)이 수지로 둘러싸인 상태가 되어, 현상액과 직접 접촉하지 않는다. 따라서, 알킬 수용액 등의 현상액을 사용하더라도, 노광된 영역(104)에 포함된 유기 화합물(103)은 물과 반응하지 않는다. 또한, 현상액은 특별히 한정되지 않고, 노광되지 않은 영역을 제거할 수 있고, 또한, 노광된 영역을 잔존시키는 에칭액을 사용한다.
다음에, 제2 기판에 부착되어 있는 수분이나 용매를 제거하기 위해, 가열처리, 예를 들어, 진공 어닐 등을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 기판에 부착되어 있는 수분을 제거하기 위해 가열처리, 예를 들어, 진공 어닐 등을 행하는 것 이 바람직하다.
다음에, 하나의 성막장치에 제1 기판과 제2 기판을 반입한다. 성막장치는, 적어도 감압 상태화할 수 있는 진공 체임버 내에 적어도 재료층이 성막된 플레이트, 피성막 기판, 및 열원(핫 플레이트, 플래시 램프 등)으로 구성된다.
다음에, 제1 기판(106)과 제2 기판(101)을 서로 마주보도록 기판 간격(d)을 고정하고, 위치맞춤을 행한다. 미리, 제1 기판(106) 위에는 제1 전극, 및 인접하는 제1 전극끼리 단락하지 않도록 격벽이라 불리는 절연물(108)을 제공해 둔다. 또한, 기판 간격(d)은 0 mm 이상 30 mm 이하, 바람직하게는 0 mm 이상 10 mm 이하로 한다. 또한, 기판 간격(d)이 0 mm란, 제1 기판과 제2 기판의 표면끼리 접한 상태를 가리키는 것이나, 제1 기판(106) 위에 절연물(108) 등의 요철을 가지고 있는 경우, 절연물의 정상부와 제2 기판에 형성되어 있는 재료층이 접하게 되어, 실제로는, 제1 전극과 제2 기판에 형성된 재료층 사이에는 공간이 존재한다. 따라서, 본 명세서에서는, 제1 기판과 제2 기판의 표면끼리 일부 접하고 있는 상태에서도 기판 간격은 존재하고, 그 상태를 기판 간격(d)이 0 mm라 표기하기로 한다.
다음에, 감압 하에서 제2 기판(101)에 대하여 플래시 램프를 조사하여 제2 기판(101) 또는 노광된 영역(104)을 가열한다. 그렇게 하면, 도 1(D)에 나타낸 바와 같이, 노광된 영역(104)에 포함된 유기 화합물(103)이 비상하여 제1 전극(107) 위에 부착됨으로써, 선택적으로 유기 화합물을 포함하는 제2 층(109)이 형성된다. 또한, 가열에 의해 유기 화합물(103)이 증발하는데, 노광된 영역(104)은 중합하고 있기 때문에, 유기 화합물(103) 이외의 조성물, 즉, 수지 등의 고분자 재료는 잔존 한다. 도 1(D)에 나타낸 바와 같이, 비상하는 유기 화합물의 양이 미리 제한되기 때문에, 막 두께 모니터를 이용하지 않고 소망의 영역에 소망의 막 두께의 유기 화합물 층을 형성할 수 있다.
도 1(D)에는, 서로 인접하는 제1 전극끼리 단락하지 않도록 격벽이라 불리는 절연물(108)이 제공되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 제공하지 않아도 좋다. 또한, 도 1(D)에는, 제1 기판을 상측에 배치하고 제2 기판을 하측에 배치하였지만, 이에 한정되지 않고, 기판을 세로로 배치한 상태로 하여 서로 마주하게 배치할 수도 있다.
또한, 제2 기판이 되는 플레이트를 다수 장 준비하고 다른 재료층을 각각 형성하고, 상기 수순과 같은 성막을 반복하여 행하여, 적층을 선택적으로 형성할 수 있다.
종래에는, 액체를 사용한 도포법으로 적층하고자 하면, 제1 용매를 사용하여 제1 층을 형성한 후, 제1 용매와 다른 제2 용매를 사용하여 제2 층을 형성하기 때문에, 선택할 수 있는 재료의 종류가 한정되었다. 제1 용매와 동일한 용매를 사용하여 제2 층을 형성하면, 제1 층을 용해시킬 우려가 있었다. 또한, 기판의 요철에 영향을 받기 때문에, 제1 전극이나 배선 등의 영향으로 균일한 막 두께로 성막하기가 어려웠다.
또한, 본 발명의 성막방법은, 도포법에 의해 평탄한 제2 기판에 형성한 층을 이용하여, 제1 기판에 설치된 제1 전극 위에 형성하기 때문에, 제1 기판에 요철이 있더라도 균일한 막 두께를 얻을 수 있다.
또한, 제1 기판과 제2 기판을 서로 마주보게 하여 배치할 때, 개구를 가지는 마스크를 기판 사이에 배치하여도 좋다. 이 마스크로는 고정세한 개구를 형성하기가 어렵지만 외부 단자와의 접속 부분 등에 대한 증착을 확실히 보호하는 마스크를 사용하여도 좋다. 또한, 증착하는 재료의 양은 제한되기 때문에, 증착 마스크에 부착하는 양을 감소시킬 수 있다.
다음에, 제1 전극의 상방에 중첩되도록 제2 전극을 형성하여, 발광소자를 형성한다. 발광소자는 적어도 제1 전극, 유기 화합물을 가지는 층, 및 제2 전극을 가지고, 제1 전극과 제2 전극 사이에 유기 화합물을 가지는 층이 배치된다.
또한, 본 실시형태에서는 플래시 램프를 사용한 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고, 제2 기판보다도 넓은 평면적을 가지는 핫 플레이트를 사용할 수 있다. 또한, 제2 기판으로 도전성을 가지는 기판(텅스텐 기판 또는 구리 기판 등)을 사용하면, 제2 기판을 열원으로 할 수 있고, 도전성을 가지는 기판에 직접 전류를 흘려 가열할 수 있다.
[실시형태 2]
실시형태 1에서는, 1종류의 유기 화합물을 사용한 예를 나타내었지만, 다수 종의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는 다수 종의 유기 화합물을 사용하여 공증착을 행하는 예를 나타낸다.
먼저, 제1 기판(206)과 제2 기판(201)을 준비한다. 제1 기판(206)은 발광소자를 형성하는 기판을 가리키고, 제2 기판(201)은 제1 기판(206) 위에 다수 종류의 유기 화합물을 포함하는 제2 층(210)을 형성하기 위해 사용되는 기판을 가리킨다. 제2 기판(201)은 석영 기판, 유리 기판, 세라믹 기판, 금속 기판 등을 사용한다.
제2 기판(201) 위에는, 제1 유기 화합물(203)(또는 그의 전구체) 및 제2 유기 화합물(213)(또는 그의 전구체)이 용매에 용해 또는 분산된 액체를 도포액으로 하여 습식 공정, 예를 들어, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법 등을 이용하여 도포한다. 제1 유기 화합물(203) 및 제2 유기 화합물(213)은, 용매에 대하여 용해성이 있거나 또는 분산성을 가지는 것이 바람직하다. 이후의 공정에서 제1 기판(206) 위에 형성되는 제2 층의 막 두께 및 균일성, 및 제2 층에 포함되는 다수 종류의 유기 화합물의 존재비(혼합비라고도 함)는 이 도포액의 조절에 의존한다. 따라서, 제1 유기 화합물(203) 및 제2 유기 화합물(213)의 혼합비를 조정하고, 도포액에 균일하게 용해시키거나 또는 균일하게 분해시키는 것이 중요하다. 또한, 스핀 코팅법을 사용하는 경우, 도포액의 점도나 기판의 회전수 등으로 막 두께를 조절할 수 있다.
또한, 다수 종류의 유기 화합물(제1 유기 화합물(203) 및 제2 유기 화합물(213))을 포함하는 제1 층(202)에는, 광중합 개시제 및 광 활성화된 광중합 개시제와 반응하여 수지를 형성하는 조성물을 함유시켜 둔다. 이 단계에서의 제2 기판(201)의 단면 구조에 대한 모식도를 도 2(A)에 나타내었다.
용매로는, 실시형태 1에 나타낸 극성 용매 또는 무극성 용매를 사용한다.
또한, 제1 유기 화합물(203) 및 제2 유기 화합물(213)은, 사용하는 용매에 맞게 상기 실시형태 1에 나타낸 발광 물질 중에서 적절히 선택하면 좋다. 또한, 제1 유기 화합물(203)의 승화 온도와 제2 유기 화합물(213)의 승화 온도가 달라도 좋다. 또한, 이후 행하는 가열처리 시에는 어느 높은 쪽의 승화 온도에 맞게 가열 온도를 설정할 수 있다.
다음에, 노광장치를 사용하여 선택적으로 노광을 행한다. 도 2(B)는 노광 마스크(205)를 이용하여 노광을 행하는 양태를 나타낸다. 노광 마스크에 의해 소망의 형상의 영역을 선택적으로 노광시킨다. 노광된 영역(204)에 중합 반응을 일으킨다. 또한, 도 2(B)에서는, 다수 종류의 유기 화합물을 포함하는 제1 층(202)의 노출면, 즉, 표면측으로부터 노광을 행한 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고, 제2 기판이 투광성을 가지고 있다면, 노광 마스크를 뒷면측에 설치하여 제2 기판의 뒷면측으로부터 노광을 행할 수도 있다.
다음에, 현상을 행한다. 도 2(C)는 노광된 영역 이외 부분을 현상액으로 제거한 후의 양태를 나타낸다. 노광된 영역(204)은 중합 반응이 일어나, 제1 유기 화합물(203) 및 제2 유기 화합물(213)이 수지로 둘러싸인 상태가 되어, 현상액과 직접 접촉하지 않는다. 따라서, 알킬 수용액 등의 현상액을 사용하더라도, 노광된 영역(204)에 포함된 제1 유기 화합물(203) 및 제2 유기 화합물(213)은 물과 반응하지 않는다. 또한, 현상액은 특별히 한정되지 않고, 노광되지 않은 영역을 제거할 수 있고, 또한, 노광된 영역을 잔존시키는 에칭액을 사용한다.
다음에, 제1 기판(206)과 제2 기판(201)을 서로 마주보게 하여 기판 간격(d)을 고정하고, 위치맞춤을 행한다. 미리, 제1 기판(206) 위에는 제1 전극(207), 및 인접하는 제1 전극끼리 단락하지 않도록 격벽이라 불리는 절연물(208)을 제공해 둔다. 또한, 기판 간격(d)은 0 mm 이상 30 mm 이하로 한다.
다음에, 감압 하에서 제2 기판(201)에, 미리 가열된 핫 플레이트(211)를 근접시키고, 제2 기판(201) 및 노광된 영역(204)을 가열한다. 그렇게 하면, 도 2(D)에 나타내는 바와 같이, 노광된 영역(204)에 포함된 다수 종류의 유기 화합물이 비상하여 제1 전극(207) 위에 부착됨으로써, 다수 종류의 유기 화합물을 포함하는 제2 층(210)이 선택적으로 형성된다. 또한, 가열에 의해 제1 유기 화합물(203) 및 제2 유기 화합물(213)이 증발하는데, 노광된 영역(204)은 중합하고 있기 때문에, 다수의 유기 화합물 이외의 조성물, 즉, 수지 등의 고분자 재료는 잔존한다. 도 2(D)에 나타내는 바와 같이, 비상하는 유기 화합물의 양이 미리 제한되기 때문에, 막 두께 모니터를 이용하지 않고, 소망의 영역에 소망의 막 두께의 유기 화합물 층을 형성할 수 있다. 핫 플레이트를 사용하는 이점은, 강광을 조사하지 않기 때문에, 플래시 램프와 같은 강광에 대하여 어떤 반응이나 변질이 일어날 우려가 있는 유기 화합물을 사용하는 경우에 효과적이다.
도 2(D)에는, 서로 인접하는 제1 전극끼리 단락하지 않도록 격벽이라 불리는 절연물(208)이 제공되어 있지만, 이에 한정되지 않고 제공하지 않아도 좋다. 또한, 도 2(D)에는, 제1 기판을 상측에 배치하고 제2 기판을 하측에 배치하였지만, 이에 한정되지 않고, 기판을 수직 배치한 상태로 하여 서로 마주보게 하여 배치할 수도 있다.
또한, 제2 기판이 되는 플레이트를 다수 장 준비하고 다른 재료층을 각각 형성하고, 상기 수순과 같은 성막을 반복하여 행하여 적층을 선택적으로 형성할 수 있다.
종래에는, 증착법으로 공증착을 행하려고 하면, 다수의 유기 화합물을 별도의 도가니에 준비하고, 도가니의 개구 방향을 조절하여 증착 재료가 혼입되도록 다수의 도가니를 배치하고, 각각 독립적으로 가열 온도를 제어하고, 막 두께 모니터로 각각의 증착 속도를 조절하여 안정화시킨 후 증착을 행하였다. 따라서, 조건 설정이 복잡하고 번거롭기 때문에, 공증착을 단시간에 전자동으로 행하기는 어려웠다.
또한, 본 발명의 성막방법은, 다수의 유기 화합물의 혼합비가 조절된 재료액을 미리 준비하고, 이것을 평탄한 제2 기판에 도포법에 의해 형성하고, 이 다수의 유기 화합물이 도포된 제2 기판을 이용하여 제1 기판에 설치된 제1 전극 위에 유기 화합물의 막을 형성하기 때문에, 막 두께 모니터를 이용하지 않고, 공증착을 행함과 동시에 균일한 막 두께를 얻을 수 있다. 따라서, 공증착을 단시간에 전자동으로 행할 수 있다.
다음에, 제1 전극과 중첩되도록 제2 전극을 형성하여, 발광소자를 형성한다. 발광소자는 적어도 제1 전극, 다수 종류의 유기 화합물을 가지는 층, 및 제2 전극을 가지며, 제1 전극과 제2 전극 사이에 다수 종류의 유기 화합물을 가지는 층이 배치된다.
또한, 본 실시형태에서는 제2 기판보다도 넓은 평면적을 가지는 핫 플레이트를 사용한 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고, 플래시 램프를 사용할 수 있다. 또한, 제2 기판으로 도전성을 가지는 기판(텅스텐 기판 또는 구리 기판 등)을 사용하면, 제2 기판을 열원으로 할 수가 있고, 도전성을 가지는 기판에 직접 전류 를 흘려 가열을 행할 수 있다.
본 실시형태는 실시형태 1과 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시형태 3]
실시형태 1에서는, 노광된 영역에 포함되는 유기 화합물을 증착하는 예를 나타내었지만, 본 실시형태에서는 노광되지 않은 영역의 유기 화합물을 증착하는 예를 나타낸다.
먼저, 제1 기판(306)과 제2 기판(301)을 준비한다. 제1 기판(306)은 발광소자를 형성하는 기판을 가리키고, 제2 기판(301)은 제1 기판(306) 위에 유기 화합물을 포함하는 제2 층을 형성하기 위해 사용되는 기판을 가리킨다. 제2 기판(301)은 도전성을 가지는 기판을 사용한다. 도전성을 가지는 기판은 기판 자신이 도전 재료로 형성된 것이어도 좋고, 표면에 도전막을 가지는 절연 기판이어도 좋다.
제2 기판(301) 위에는, 광중합하는 모노머(유기 화합물)가 용매에 용해 또는 분산된 액체를 도포액으로 하여 습식 공정, 예를 들어, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법 등을 이용하여 도포한다. 이후의 공정에서 제1 기판(306) 위에 형성되는 제2 층의 막 두께 및 균일성은 이 도포액의 조절에 의존한다. 따라서, 광중합하는 모노머를 도포액에 대하여 균일하게 용해시키거나 또는 균일하게 분산시키는 것이 중요하다. 또한, 스핀 코팅법을 사용하는 경우, 도포액의 점도나 기판의 회전수 등으로 막 두께를 조절할 수 있다. 또한, 광중합하는 모노머를 포함하는 제1 층(302)에는 광중합 개시제 등의 조성물을 포함시켜 둔다. 이 단계에서의 제2 기판(301)의 단면 구조에 대한 모식도를 도 3(A)에 나타내었다.
용매로서는, 실시형태 1에 나타낸 극성 용매 또는 무극성 용매를 사용한다.
또한, 광중합하는 모노머는 사용되는 용매에 맞게 이하에 나타낸 발광 물질로부터 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, N-비닐카르바졸, 9,9'-디메틸-2-비닐플루오렌 등의 비닐기(C=C-), 아크로일기(C=C-COO-) 또는 알릴기(C=C-C-)와 같은 불포화 이중 결합기를 가지는 모노머를 발광 물질로서 사용할 수 있다. 또한, 광중합 개시제는 예를 들어, 2-클로로티오키토산 또는 벤조페논, 밀러 케톤(Mechler's ketone) 등의 케톤계 광중합 개시제, 디에톡시아세토페논 또는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등의 아세토페논계 광중합 개시제 또는 벤질 등을 사용할 수 있다.
다음에, 노광장치를 사용하여 선택적으로 노광을 행한다. 본 실시형태에서는 실시형태 1과는 달리, 노광되지 않은 영역의 증발을 행하기 때문에, 증발시키고자 하는 영역이 차광되는 노광 마스크를 사용한다.
도 3(B)는 노광 마스크(205)를 이용하여 노광하는 상태를 나타낸다. 노광 마스크에 의해 소망의 형상의 영역을 선택적으로 노광시킨다. 노광된 영역(303)에 중합 반응을 발생시켜 모노머를 폴리머로 만든다. 또한, 도 3(B)에서는, 광중합하는 모노머를 포함하는 제1 층(302)의 노출면, 즉, 표면측에서 노광을 행한 예를 나타내었지만 이에 한정되지 않고, 제2 기판이 투광성을 가지고 있다면, 노광 마스크를 뒷면측에 설치하여 제2 기판의 뒷면측에서 노광을 행할 수도 있다.
다음에, 제1 기판(306)과 제2 기판(301)을 서로 마주보게 하여 기판 간격(d)을 고정하고, 위치맞춤을 행한다. 미리, 제1 기판(306) 위에는 제1 전극(307), 및 인접하는 제1 전극끼리 단락하지 않도록 격벽이라 불리는 절연물(308)을 제공해 둔다. 또한, 기판 간격(d)은 0 mm 이상 30 mm 이하로 한다.
다음에, 감압 하에서 제2 기판(301)에 통전을 행하여, 제2 기판(301) 또는 노광되지 않은 영역을 가열한다. 또한, 제2 기판에의 통전은, 제2 기판의 양단에 전기적으로 접속하는 전원(315)을 설치하고, 스위치(314)로 제어한다. 그렇게 하면, 도 3(C)에 나타내는 바와 같이, 노광되지 않은 영역의 모노머가 비상하여 제1 전극(307) 위에 부착함으로써, 제2 층(311)이 선택적으로 형성된다. 또한, 노광되지 않은 영역의 모노머는 증발하지만, 노광된 영역(303)은 중합하여 폴리머로 되어 있기 때문에, 노광된 영역(303)은 잔존한다. 증착 종료 후의 제2 기판(301)의 상태를 도 3(D)에 나타낸다. 제2 기판에의 통전을 사용하는 이점은 강광을 조사하지 않기 때문에, 플래시 램프와 같은 강광에 대하여 어떤 반응이나 변질이 일어날 우려가 있는 유기 화합물을 사용하는 경우에 효과적이다.
본 실시형태에서는 노광은 행하지만, 현상은 행하지 않는 공정이기 때문에, 실시형태 1보다도 공정수를 줄일 수 있다. 또한, 현상액 등에 포함되는 수분에 약한 유기 재료를 사용하고자 하는 경우에는, 본 실시형태가 실시형태 1보다 적합하다고 할 수 있다.
본 실시형태는 실시형태 1과 자유롭게 조합될 수 있다. 예를 들어, 발광소자의 정공 수송층이 되는 층을 실시형태 1을 사용하여 성막을 선택적으로 행한 후, 발광소자의 발광층이 되는 층을 본 실시형태를 사용하여 성막을 선택적으로 행하여, 정공 수송층과 발광층을 적층시킬 수도 있다.
또한, 풀 컬러 표시할 수 있는 발광장치의 구성예를 도 4에 나타내고, 그의 제조예를 이하에 설명한다.
여기서는, 3가지 형태의 발광소자, 즉, 적색 발광의 발광소자, 청색 발광의 발광소자 및 녹색 발광의 발광소자를 사용하여 풀 컬러 표시를 행하는 예를 나타낸다. 또한, 적색, 녹색, 청색 이외의 발광색의 발광소자를 사용하여도 좋고, 화이트(white), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 엄버(umber), 오렌지(orange) 또는 옐로우(yellow) 등을 조합하여 화상 표시를 행할 수도 있다. 예를 들어, 4종류의 발광소자를 사용하여 RGBW의 4색 구동으로 풀 컬러 표시를 행하여도 좋다.
먼저, 투광성을 가지는 절연 기판(401) 위에 스위칭 소자를 형성하고, 스위칭 소자에 전기적으로 접속하는 제1 전극(402)을 형성하고, 서로 인접하는 제1 전극간의 단락을 방지하는 절연물(403)을 형성한다. 제1 전극(402)은 발광소자의 음극 또는 양극으로서 기능하고, 투광성을 가지는 도전 재료를 사용한다. 또한, 여기에는 스위칭 소자가 도시되어 있지 않지만, 도 4는 액티브 구동 발광장치의 예이다.
미리, 정공 주입층이 되는 재료층을 형성한 제1 플레이트를 준비한다. 또한, 제1 플레이트에는 스핀 코팅법에 의해 재료층을 형성한 후, 마스크를 이용하여 노광을 선택적으로 행한다.
다음에, 절연 기판(401)의 제1 전극(402)이 형성되어 있는 기판면과 재료층이 형성되어 있는 플레이트 면을 서로 마주보도록 위치맞춤을 행하고, 제1 플레이트를 가열하여, 제1 전극(402) 위에 제1 재료층(404)을 형성한다. 여기서는 발광 소자마다 동일한 막 두께의 제1 재료층(404)을 형성한다.
또한, 미리 적색 발광소자의 발광층이 되는 재료층을 형성한 제2 플레이트, 녹색 발광소자의 발광층이 되는 재료층을 형성한 제3 플레이트, 청색 발광소자의 발광층이 되는 재료층을 형성한 제4 플레이트를 각각 준비한다. 또한, 제2 플레이트, 제3 플레이트 및 제4 플레이트에 각각 스핀 코팅법에 의해 발광색마다 다른 재료층을 형성한 후, 발광색마다 다른 마스크를 사용하여 노광을 선택적으로 행한다.
다음에, 제1 재료층(404)이 형성되어 있는 기판면과, 적색 발광 재료를 포함하는 재료층이 형성되어 있는 제2 플레이트의 면을 서로 마주보도록 위치맞춤을 행하고, 제2 플레이트를 가열하여 제1 재료층(404) 위에 적색 발광층(405R)을 선택적으로 형성한다.
다음에, 제1 재료층(404)이 형성되어 있는 기판면과, 녹색 발광 재료를 포함하는 재료층이 형성되어 있는 제3 플레이트의 면을 서로 마주보도록 위치맞춤을 행하고, 제3 플레이트를 가열하여 제1 재료층(404) 위에 녹색 발광층(405G)을 선택적으로 형성한다.
다음에, 제1 재료층(404)이 형성되어 있는 기판면과, 청색 발광 재료를 포함하는 재료층이 형성되어 있는 제4 플레이트의 면을 서로 마주보도록 위치맞춤을 행하고, 제4 플레이트를 가열하여 제1 재료층(404) 위에 청색 발광층(405B)을 선택적으로 형성한다.
또한, 적색 발광층(405R), 녹색 발광층(405G), 청색 발광층(405B)의 형성 수순은 상기한 수순에 한정되지 않고, 어떤 발광층을 먼저 형성해도 좋다.
또한, 미리 전자 주입층이 되는 재료층을 형성한 제5 플레이트를 준비한다. 또한, 전자 주입층이 되는 재료층의 막 두께가 다른 제6 플레이트 및 제7 플레이트를 준비한다. 또한, 제5 플레이트, 제6 플레이트 및 제7 플레이트에는 스핀 코팅법에 의해 재료층을 각각 다른 막 두께로 형성한 후 마스크를 이용하여 노광을 선택적으로 행한다.
다음에, 적색 발광층(405R)이 형성되어 있는 기판면과, 전자 주입층이 되는 재료층이 형성되어 있는 제5 플레이트 면을 서로 마주보도록 위치맞춤을 행하고, 제5 플레이트를 가열하여 적색 발광층(405R) 위에 제2 재료층(406R)을 형성한다.
다음에, 녹색 발광층(405G)이 형성되어 있는 기판면과, 전자 주입층이 되는 재료층이 형성되어 있는 제6 플레이트 면을 서로 대향하도록 위치맞춤을 행하고, 제6 플레이트를 가열하여 녹색 발광층(405G) 위에 제3 재료층(406G)을 형성한다.
다음에, 청색 발광층(405B)이 형성되어 있는 기판면과, 전자 주입층이 되는 재료층이 형성되어 있는 제7 플레이트 면을 서로 대향하도록 위치맞춤을 행하고, 제7 플레이트를 가열하여 청색 발광층(405B) 위에 제4 재료층(406B)을 형성한다.
또한, 적색 발광소자의 제2 재료층(406R), 녹색 발광소자의 제3 재료층(406G) 및 청색 발광소자의 제4 재료층(406B)의 형성 순서는 상기한 순서에 한정되지 않고, 어떤 층을 먼저 형성해도 좋다.
다음에, 전자빔 증착법에 의헤 제2 전극(407)을 형성한다. 제2 전극(407)은 알루미늄, 또는 은 또는 이들의 합금을 사용한다.
이상의 공정으로 풀 컬러 표시장치를 제조할 수 있다.
미리 마스크를 사용하여 노광한 재료층이 형성되어 있는 플레이트를 사용한 성막방법의 경우에는, 높은 위치 정밀도로의 성막이 가능하고, 재료층의 끝면을 거의 일치시킬 수 있다. 도 4에는, 제1 재료층, 적색 발광층 및 제2 재료층의 끝면들이 거의 일치되어 있다. 또한, 제1 재료층, 녹색 발광층 및 제3 재료층의 끝면들이 거의 일치되어 있다. 또한, 제1 재료층, 청색 발광층 및 제4 재료층의 끝면들이 거의 일치되어 있다. 또한, 미리 마스크를 사용하여 노광한 재료층이 형성되어 있는 플레이트를 사용한 성막방법의 경우, 발광소자는, 매트릭스 형상으로 배치된 표시부에 선택적으로 형성되고, 외부 단자와의 단자부에는 성막되지 않는다.
또한, 여기서는 도 4에 나타낸 바와 같이 발광 효율을 조정하기 위해 발광색마다 전극간의 거리, 즉, 유기 화합물을 포함하는 층의 적층의 막 두께를 변화시키고 있다.
예를 들어, 녹색의 발광소자의 경우, 한 쌍의 전극 사이에 광 간섭을 발생시켜, 이러한 공진에 의해 녹색 파장역의 광을 강화시키는 광로장(light path length)이 되게 한다. 주로, 제2 재료층(405G) 및 제3 재료층(406G)의 막 두께를 조절하여 녹색 파장역 이외에는 광을 약화시키도록 한다.
또한, 적색의 발광소자의 경우, 한 쌍의 전극 사이에 광 간섭을 발생시켜, 이러한 공진에 의해 적색 파장역의 광을 강화시키는 광로장이 되게 한다. 주로, 제2 재료층(405R) 및 제2 재료층(406R)의 막 두께를 조절하여 적색 파장역 이외에는 광을 약화시키도록 한다.
또한, 청색의 발광소자의 경우, 한 쌍의 전극 사이에 광 간섭을 발생시켜 이 러한 공진에 의해 청색 파장역의 빛을 강화시키는 광로장이 되게 한다. 주로, 제2 재료층(405B) 및 제4 재료층(406B)의 막 두께를 조절하여 청색 파장역 이외에는 광을 약화시키도록 한다.
또한, 막 두께가 다른 제2 재료층, 제3 재료층 및 제4 재료층은 하프 톤 마스크를 이용한 노광을 행하면, 한 장의 플레이트, 즉, 1회의 성막처리로 형성할 수도 있다.
또한, 제1 전극(402)이 광 투과성을 가지고, 제2 전극(407)이 반사성을 가지는 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이 도면 중의 화살표 방향으로 광을 사출하는 구성이 된다. 또한, 제1 전극(402)이 반사성을 가지고, 제2 전극(407)이 광 투과성을 가지는 경우에는, 도 4에 나타낸 화살표 방향과 반대방향으로 광을 사출하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 제1 전극(402) 및 제2 전극(407)의 양쪽 모두가 광 투과성을 가지는 경우에는, 양쪽 모두로부터 광을 사출하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 액티브 구동의 한 가지 이점은 화소의 배열을 다양하게 할 수 있다는 점이다. 열 방향 또는 행 방향으로 순차 배열하는 모자이크형, 열 방향으로 단위 화소를 지그재그로 배열하는 델타형, 동일 색의 발광소자를 화소열 단위로 배열하는 스트라이프형으로 화소를 배열할 수 있다.
또한, 도 4에서는 액티브 매트릭스 구동 발광장치의 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고, 패시브 매트릭스 구동 발광장치를 사용할 수도 있다. 이 경우, 제2 전극(407)을 발광색별로 분리하여 다수의 배선으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 높은 위치 정밀도로의 성막이 가능하고, 서로 인접하는 발광색이 다른 층의 간격을 좁게 할 수 있다. 고정세한 풀 컬러 표시를 실현할 수 있다. 또한, 격벽인 절연물의 면적을 작게 할 수도 있다. 또한, 필요하다면 격벽인 절연물을 제공하지 않는 구조도 실현할 수 있다.
본 실시형태는 실시형태 1 또는 실시형태 2와 자유롭게 조합될 수 있다.
이상의 구성으로 이루어지는 본 발명에 대하여 이하에 나타낸 실시예를 가지고 더욱 상세히 설명한다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 도 5에 나타내는 기판 수직 배치 방식의 성막장치를 이용한 예를 설명한다.
도 5에서, 성막실(501)은 진공 체임버이다. 또한, 성막실(501) 내에는, 제1 기판 지지수단(504)인 플레이트 지지기구, 제2 기판 지지수단(505)인 피성막 기판 지지기구 및 열원으로서 적어도 램프(510)를 구비한다.
성막실(501)은, 도시되어 있지 않지만, 피성막 기판이 수직 배치로 반송되는 제1 반송실과 연결되어 있다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 플레이트가 수직 배치로 반송되는 제2 반송실과 연결되어 있다. 또한, 본 명세서에서는 기판면이 수평면에 대하여 수직에 가까운 각도(70도∼110도)로 하는 것을 기판의 수직 배치라고 한다. 대면적의 유리 기판 등은 구부러지기 쉽기 때문에 수직 배치로 반송하는 것이 바람직하다.
또한, 열원은 히터보다도 램프(510)를 사용하여 단시간에 가열하는 것이, 열에 의한 수축이 발생하기 쉬운 대면적 유리 기판에 적합하다.
성막 수순은, 먼저, 다른 성막실에서, 제1 기판(507)인 플레이트의 일면에 재료층(508)을 선택적으로 형성한다. 재료층(508)은 적어도 광중합 개시제, 그 광중합 개시제와 중합하는 재료, 및 유기 화합물을 포함하고, 노광된 영역은 중합 반응이 발생한다. 재료층(508)은 노광 마스크를 사용하여 선택적으로 노광한 후, 현상하여, 노광되지 않은 영역을 제거함으로써 형성된다. 또한, 제1 기판 지지수단(504)이 재료층(508)과 접하지 않도록, 재료층을 용해하는 액체로 기판 주연부 또는 기판 단면의 불필요한 영역에 형성된 재료층을 제거하여도 좋다. 또한, 금속 마스크를 사용하여 선택적으로 산소 플라즈마에 의해 기판 주연부 또는 기판 끝면의 불필요한 영역에 형성된 재료층을 제거하여도 좋다. 또한, 뒷면에도 돌아들어가 재료층이 성막될 우려가 있는 경우, 뒷면에 형성된 재료층도 제거하는 것이 바람직하다.
다음에, 다른 성막실로부터 제1 기판(507)을 성막실(501)로 반송하고, 플레이트 지지기구에 셋트한다. 또한, 제1 기판(507)에서의 재료층이 형성되어 있는 면과, 제2 기판(509)의 피성막면이 대향하도록 기판 지지기구에 고정한다.
다음에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판 간격(d)(d는 0 mm 이상 10 mm 이하)을 유지한 상태에서, 램프(510)로부터 광을 조사하여 플레이트를 급속히 가열한다. 본 실시예에서 기판 간격(d)은 0.05 mm로 한다. 플레이트를 급속히 가열하면, 열전도에 의해 단시간에 플레이트 위의 재료층(508)이 가열되어 증발되고, 재료층(508)과 대향하여 배치된 제2 기판(507)의 피성막면에 증착 재료가 선택적으로 성막된다. 도 5에는 기판의 거의 전면에 재료층(508)이 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 재료층(508)은 현상되어 부분적으로 제거된다.
제1 기판과 제2 기판의 간격(d)이 0.05 mm으로 좁기 때문에, 재료층(508)의 상면 형상과 동일 패턴이 선택적으로 제2 기판(507)의 피성막면에 형성된다. 제2 기판(507)의 피성막면에는 재료층(508)이 중첩되는 위치에 동일 사이즈로 형성된다.
또한, 도 5에 나타낸 성막장치를 직렬로 다수 배열하여, 인라인형 제조장치를 제조할 수 있다. 물론, 다른 성막방법의 성막장치와의 조합도 가능하다.
또한, 도 5에 나타낸 성막장치를 다수 설치하여, 멀티체임버형 제조장치로 제조할 수 있다. 물론, 다른 성막방법의 성막장치와의 조합도 가능하다.
또한, 기판 수직 배치 방식의 성막장치에 한정되지 않고, 페이스-다운(face-down) 방식의 성막장치 또는 페이스-업(face-up) 방식의 성막장치를 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 성막장치는 도 5의 구성에 한정되지 않고, 제2 기판과 제1 기판에 선택적으로 형성되어 있는 재료층과의 간격(d)이 0 mm 이상 30 mm 이하로 배치할 수 있고, 제1 기판을 가열할 수 있는 장치라면 좋다. 또한, 플레이트에 한정되지 않고, 테이프 형상의 필름일 수도 있다.
본 실시예는 실시형태 1, 실시형태 2 또는 실시형태 3과 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 유리 기판에 패시브 매트릭스형 발광장치를 제조하는 예를 도 6, 도 7 및 도 8을 사용하여 설명한다.
패시브 매트릭스형(단순 매트릭스형) 발광장치는, 스트라이프 형상(띠 형상)으로 배열된 다수 양극과, 스트라이프 형상으로 배열된 다수의 음극이 서로 직교하도록 설치되어 있고, 그의 교차부에 발광층 또는 형광층이 협지된 구조로 되어 있다. 따라서, 선택된(전압이 인가된) 양극과 선택된 음극과의 교점에 있는 화소가 점등하게 된다.
도 6(A)는 봉지(封止) 전 화소부의 상면도를 나타낸 도면이고, 도 6(A) 중의 점선 A-A'에서 절단한 단면도가 도 6(B)이고, 점선 B-B'에서 절단한 단면도가 도 6(C)이다.
제1 기판(1501) 위에는 하지막으로서 절연막(1504)을 형성한다. 또한, 하지막이 필요하지 않다면 특별히 형성하지 않아도 된다. 절연막(1504) 위에는 스트라이프 형상으로 다수의 제1 전극(1513)이 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 제1 전극(1513) 위에는, 각 화소에 대응하는 개구부를 가지는 격벽(1514)이 제공되고, 개구부를 가지는 격벽(1514)은 절연재료(감광성 또는 비감광성의 유기 재료(폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트 또는 벤조사이클로부텐), 또는 SOG 막(예를 들어, 알킬기를 함유하는 SiOx 막))으로 구성되어 있다. 또한, 각 화소에 대응하는 개구부가 발광 영역(1521)이 된다.
개구부를 가지는 격벽(1514) 위에, 제1 전극(1513)과 교차하는 서로 평행한 다수의 역테이퍼 형상의 격벽(1522)이 제공된다. 역테이퍼 형상의 격벽(1522)은 포토리소그래피법에 따라 미노광 부분이 패턴이 되는 포지티브형 감광성 수지를 사용하고, 패턴의 하부가 상부보다 많이 에칭되도록 노광량 또는 현상 시간을 조절하는 것에 의해 역테이퍼 형상을 형성한다.
또한, 평행한 다수의 역테이퍼 형상의 격벽(1522)을 형성한 직후의 사시도를 도 7에 나타낸다. 또한, 도 6과 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용하였다.
역테이퍼 형상의 격벽(1522)의 높이는, 발광층을 포함하는 적층막 및 도전막의 막 두께보다 크게 설정한다. 도 7에 나타낸 구성을 가지는 제1 기판에 대하여 발광층을 포함하는 적층막, 및 도전막을 적층 형성하면, 도 6에 나타낸 바와 같이 전기적으로 독립된 다수의 영역으로 분리되고, 발광층을 포함하는 적층막(1515R, 1515G, 1515B) 및 제2 전극(1516)이 형성된다. 제2 전극(1516)은, 제1 전극(1513)과 교차하는 방향으로 연장하는 서로 평행한 스트라이프 형상의 전극이다. 또한, 본 발명의 성막방법을 이용하면, 역테이퍼 형상의 격벽(1522) 위에 발광층이 형성되지 않도록 선택적으로 성막할 수도 있다. 또한, 격벽의 상면 형상의 사이즈를 작게 하여도, 위치 정밀도가 높은 성막을 선택적으로 행할 수 있기 때문에, 서로 인접한 발광 영역과의 간격을 좁힐 수 있다. 또한, 역테이퍼 형상의 격벽(1522) 위에 도전막이 형성되지만, 제2 전극(1516)과는 전기적으로 격리된다.
여기서는, 발광층을 포함하는 적층막(1515R, 1515G, 1515B)을 선택적으로 형성하여, 3 종류(R, G, B)의 발광을 얻을 수 있는 풀 컬러 표시 가능한 발광장치를 형성하는 예를 나타낸 것이다. 발광층을 포함하는 적층막(1515R, 1515G, 1515B)은 각각 서로 평행한 스트라이프 패턴으로 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 실시예 1에 나타낸 성막장치를 이용하여 발광층을 포함하는 적층막을 순차로 형성한다. 적색 발광을 얻을 수 있는 발광층을 형성한 제1 플레이트, 녹색 발광을 얻을 수 있는 발광층을 형성한 제2 플레이트, 및 청색 발광을 얻을 수 있는 발광층을 선택적으로 형성한 제3 플레이트를 각각 준비하고, 실시예 1에 나타낸 성막장치에 반입한다. 그리고, 제1 전극(1513)이 제공된 기판도 성막실에 반입한다. 그리고, 기판과 동일 또는 그보다 넓은 면적을 가지는 제1 플레이트면을 가열하여 증착을 행한다. 다음에, 제2 플레이트 및 제3 플레이트를 사용하여 적절히 선택적으로 증착한다.
또한, 전면에 동일한 발광색을 발광하는 발광층을 포함하는 적층막을 형성하여, 단색의 발광소자를 형성할 수 있고, 단색 표시 가능한 발광장치 또는 에어리어 컬러(area color) 표시 가능한 발광장치를 제조할 수 있다. 이 경우, 단자부에 성막되지 않도록, 플레이트 위에 형성된 재료층을 노광 및 현상하여 화소부에 선택적으로 발광층을 포함하는 적층막을 형성한다. 또한, 백색 발광을 얻을 수 있는 발광장치를 컬러 필터와 조합시킴으로써 풀 컬러 표시 가능한 발광장치로 하여도 좋다.
또한, 필요하다면, 봉지(封止) 캔 또는 봉지를 위한 유리 기판 등의 봉지재를 사용하여 봉지한다. 여기서는, 제2 기판으로서 유리 기판을 사용하고, 시일재 등의 접착제를 사용하여 제1 기판과 제2 기판을 접착시키고, 시일재 등의 접착제로 둘러싸인 공간을 밀폐시킨다. 밀폐된 공간에는 충전재 또는 건조된 불활성 가스를 충전한다. 또한, 발광장치의 신뢰성을 향상시키기 위해, 제1 기판과 봉지재 사이 에 건조제 등으로 봉입하여도 좋다. 건조제에 의해 미량의 수분이 제거되어 충분히 건조된다. 또한, 건조제로서는 산화칼슘이나 산화바륨 등의 알칼리토류 금속의 산화물과 같은 화학 흡착에 의해 수분을 흡수하는 물질을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 다른 건조제로서 제올라이트나 실리카 겔 등의 물리 흡착에 의해 수분을 흡착하는 물질을 사용할 수도 있다.
그러나, 발광소자를 덮고 그와 접하는 봉지재가 제공되어, 충분히 외기와 차단되어 있는 경우, 건조제는 특별히 제공하지 않아도 좋다.
다음에, FPC 등을 실장한 발광 모듈의 상면도를 도 8에 나타내었다.
또한, 본 명세서 중 발광장치란, 화상 표시 디바이스, 발광 디바이스 또는 광원(조명장치 포함)을 가리킨다. 또한, 발광장치에 커넥터, 예를 들어, FPC(Flexible Printed Circuit), TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 부착된 모듈, TAB 테이프 또는 TCP의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈 또는 발광장치에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈을 모두 발광장치에 포함하는 것으로 한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 화상 표시를 구성하는 화소부는 주사선군과 데이터선군이 서로 직교하도록 교차되어 있다.
도 6에서의 제1 전극(1513)이 도 8의 주사선(1603)에 상당하고, 제2 전극(1516)이 데이터선(1602)에 상당하고, 역테이퍼 형상의 격벽(1522)이 격벽(1604)에 상당한다. 데이터선(1602)과 주사선(1603) 사이에는 발광층이 협지되어 있고, 영역(1605)으로 나타내는 교차부가 하나의 화소에 상응한다.
또한, 주사선(1603)은 배선단에서 접속 배선(1608)과 전기적으로 접속되고, 접속 배선(1608)이 입력단자(1607)를 통해 FPC(1609b)에 접속된다. 또한, 데이터선은 입력단자(1606)를 통해 FPC(1609a)에 접속된다.
또한, 필요하다면, 광 사출면에 편광판 또는 원 편광판(타원 편광판 포함), 위상차판(λ/4판, λ/2판), 컬러 필터 등의 광학 필름을 적절히 설치하여도 좋다. 또한, 편광판 또는 원 편광판에 반사 방지막을 설치하여도 좋다. 예를 들어, 표면의 요철에 따라 반사광을 확산하여 반사를 절감할 수 있는 안티-글레어(anti-glare) 처리를 실시할 수 있다.
이상의 공정으로 플렉서블 패시브 매트릭스(flexible passive matrix)형 발광장치를 제조할 수 있다. 본 발명의 제조방법에 의해 발광층의 간격을 좁게 할 수 있기 때문에, 고정세한 표시가 가능한 발광장치를 제조할 수 있다.
또한, 도 8에서는 구동회로를 기판 위에 설치하지 않은 예를 나타내었지만, 이하에 구동회로를 가지는 IC 칩을 실장시킬 수 있다.
IC 칩을 실장시키는 경우, 화소부의 주변(외측) 영역에, 화소부에 각 신호를 전송하는 구동회로가 제공된 데이터선측 IC 및 주사선측 IC를 COG 방식에 의해 각각 실장한다. COG 방식 이외의 실장 기술로서 TCP 또는 와이어 본딩(wire bonding) 방식을 이용하여 실장하여도 좋다. TCP는 TAB 테이프에 IC를 실장한 것이고, TAB 테이프를 소자 형성 기판 위의 배선에 접속하여 IC를 실장한다. 데이터선측 IC, 및 주사선측 IC는 실리콘 기판을 사용한 것이어도 좋고, 유리 기판, 석영 기판 또는 플라스틱 기판 위에 TFT로 구동회로를 형성한 것이어도 좋다. 또한, 한 쪽 측부에 하나의 IC를 설치한 예를 설명하고 있지만, 한쪽 측부에 다수 개로 분할하여 설치해도 상관없다.
본 실시예는 실시형태 1, 실시형태 2, 실시형태 3 또는 실시예 1과 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예서는, 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조되는 발광장치에 대하여 도 9를 사용하여 설명한다. 또한, 도 9(A)는 발광장치를 나타내는 상면도이고, 도 9(B)는 도 9(A)의 A-A'선에서 절단한 단면도이다. 점선으로 표시된 부호 1701은 구동회로부(소스측 구동회로), 1702는 화소부, 1703은 구동회로부(게이트측 구동회로)이다. 또한, 부호 1704는 봉지 기판, 1705는 시일재이고, 시일재(1705)로 둘러싸인 내측은 공간(1707)이 된다.
또한, 부호 1708은 소스측 구동회로(1701) 및 게이트측 구동회로(1703)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선으로, 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Printed Circuit)(1709)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 수신한다. 또한, 여기서는 FPC 밖에 도시되어 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 부착될 수도 있다. 본 명세서에서의 발광장치에는 발광장치 본체뿐만 아니라, 여기에 FPC 또는 PWB가 부착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 9(B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(1710) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있는데, 여기서는 구동회로부인 소스측 구동회로(1701)와 화소부(1702)가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동회로(1701)는 n채널형 TFT(1723)와 p채널형 TFT(1724)를 조합시킨 CMOS 회로로 형성된다. 또한, 구동회로를 형성하는 회로는 공지의 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시예에서는 동일 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 설명하였지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 기판 위가 아니라 외부에 구동회로를 설치할 수도 있다.
또한, 화소부(1702)는 스위칭용 TFT(1711), 전류 제어용 TFT(1712) 및 그 전류 제어용 TFT의 드레인에 전기적으로 접속된 양극(1713)을 포함하는 다수 개의 화소로 형성된다. 또한, 양극(1713)의 단부를 덮도록 절연물(1714)이 형성되어 있다. 여기서는 절연물(1714)을 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성한다.
또한, 막 피복성이 양호한 것으로 제조하기 위해, 절연물(1714)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(1714)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(1714)의 상단부에 곡률반경(0.2 ㎛∼3 ㎛)을 가지는 곡면을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(1714)로서, 감광성 광에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형 또는 광에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 중 어느 것이라도 사용할 수 있고, 유기 화합물에 한정되지 않고, 무기 화합물, 예를 들어, 산화규소 또는 산화질화규소 등의 양쪽 모두를 사용할 수 있다.
양극(1713) 위에는 발광소자(1715) 및 음극(1716)이 형성되어 있다. 여기서, 양극(1713)에 사용되는 재료로서는, 일 함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람 직하다. 예를 들어, ITO(인듐 주석 산화물)막, ITSO(Indium Tin Silicon Oxide), 인듐 아연 산화물(IZO)막, 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, 아연막, 백금막 등의 단층막 이외에, 질화티탄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티탄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 양극(1713)을 ITO막으로 하고, 양극(1713)과 접속하는 전류 제어용 TFT(1712)의 배선을, 질화티탄 및 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층 구조, 또는 질화티탄막, 알루미늄을 주성분으로 하는 막 및 질화티탄막과의 적층 구조로 하면, 배선의 저항도 낮아, ITO막과의 양호한 오믹 콘택트(ohmic contact)가 이루어지고, 또한, 양극(1713)을 화소 전극으로서 작용하게 할 수 있다. 또한, 양극(1713)은 발광소자(1715)에서의 제1 양극과 동일한 물질로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 양극(1713)은 발광소자(1715)의 제1 양극과 접촉하여 적층되어 있어도 좋다.
또한, 발광소자(1715)는 양극(1713), 유기 화합물을 포함하는 층(1700) 및 음극(1716)을 적층한 구성이고, 구체적으로는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 또는 전자 주입층을 적절히 적층한다. 실시형태 2에서 나타낸 도 4의 소자 구성이 되도록 형성할 수 있다.
또한, 음극(1716)에 사용되는 재료로서는, 일 함수가 작은 재료(알루미늄, 은, 리튬, 칼슘 또는 이들의 합금, 예를 들어, MgAg, MgIn, AlLi, 불화칼슘, 또는 질화칼슘)를 사용할 수 있지만, 이들에 한정되지 않고, 적합한 전자 주입 재료를 선택함으로써 다양한 도전막을 적용할 수 있다. 또한, 발광소자(1715)로부터의 발 광을 음극(1716)으로 투과시키는 경우에는, 음극(1716)으로서 막 두께가 얇은 금속 박막과 투명 도전막 ITO(산화인듐 산화주석 합금), ITSO(indium tin silicon oxide), 산화인듐 산화아연 합금(In2O3-ZnO), 산화아연 등과의 적층을 사용하는 방법을 고려할 수 있다. 또한, 음극(1716)은 발광소자(1715)에서의 제2 음극과 동일한 물질로 형성하여도 좋다. 또는, 음극(1716)은 발광소자(1715)의 제2 음극과 접촉하여 적층되어 있어도 좋다. 또한, 음극(1716)은 외부 입력 단자와 전기적으로 접속시킨다.
또한, 봉지재(1705)로 봉지 기판(1704)을 소자 기판(1710)에 부착시킴으로써, 소자 기판(1710), 봉지 기판(1704) 및 시일재(1705)로 둘러싸인 공간(1707)에 발광소자(1715)가 구비된 구조로 된다. 또한, 공간(1707)에는 불활성 기체(질소 또는 아르곤 등)가 충전된 경우 이외에, 시일재(1705)로 충전되는 구성도 포함하는 것으로 한다.
또한, 시일재(1705)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 수분이나 산소를 가능한 한 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(1704)에 사용되는 재료로서, 유리 기판 또는 석영 기판 이외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플루오라이드), 폴리에스터 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
또한, 필요에 따라 컬러 필터 등의 색도 변화막을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 발광소자를 가지는 발광장치를 얻을 수 있다. 본 발명의 제조 방법에 의해 고정세한 발광 표시장치를 실현할 수 있다.
본 실시예는 실시형태 1, 실시형태 2, 실시형태 3 또는 실시예 1과 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 가지는 발광장치를 사용하여 완성시킨 다양한 전기기구에 대하여 도 10 및 도 11을 사용하여 설명한다.
본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 전기기구로서, 텔레비전, 비디오 카메라, 디지털 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 장착형 디스플레이), 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 스테레오 등), 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 게임기기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 전자 책 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는, 디지털 비디오 디스크(DVD) 등의 기록 매체를 재생하고, 그의 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치), 조명기구 등을 들 수 있다. 이들 전기기구의 구체예를 도 10 및 도 11에 나타낸다.
도 10(A)는 표시장치로서, 케이스(8001), 지지대(8002), 표시부(8003), 스피커부(8004), 비디오 입력단자(8005) 등을 포함한다. 본 발명을 이용하여 제조되는 발광장치를 그의 표시부(8003)에 사용함으로써 제조된다. 또한, 표시장치는 퍼스널 컴퓨터용, TV 방송 수신용, 광고 표시용 등의 모든 정보 표시용 장치를 포함한다. 본 발명의 제조방법에 따라 고정세한 표시가 가능한 표시장치를 제공할 수 있 다.
도 10(B)는 노트북형 퍼스털 컴퓨터로서, 본체(8101), 케이스(8102), 표시부(8103), 키보드(8104), 외부 접속 포트(8105), 마우스(8106) 등을 포함한다. 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 가지는 발광장치를 그의 표시부(8103)에 사용함으로써 제조된다. 또한, 본 발명의 제조방법에 의해 고정세한 표시가 가능한 발광장치를 제공할 수 있다.
도 10(C)는 비디오 카메라로서, 본체(8201), 표시부(8202), 케이스(8203), 외부 접속 포트(8204), 리모콘 수신부(8205), 수상부(8206), 배터리(8207), 음성 입력부(8208), 조작 키(8209), 접안부(8210) 등을 포함한다. 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 가지는 발광장치를 그의 표시부(8202)에 사용함으로써 제조된다. 또한, 본 발명의 제조방법에 의해 고정세한 표시가 가능한 발광장치를 제공할 수 있다.
도 10(D)는 탁상 조명기구로서, 조명부(8301), 갓(8302), 가변 아암(arm)(8303), 지지대(8304), 기부(8305), 전원(8306)을 포함한다. 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 가지는 발광장치를 그의 조명부(8301)에 사용함으로써 제조된다. 또한, 조명기구에는, 천장 고정형 조명기구 또는 벽걸이형 조명기구 등도 포함된다. 본 발명의 제조방법에 의해 서로 인접하는 발광 영역과의 간격을 좁힐 수 있어 단위 면적당 발광 영역의 면적을 증대시킬 수 있으므로, 광량이 많은 조명기구를 제공할 수 있다.
도 10(E)는 휴대 전화기로서, 본체(8401), 케이스(8402), 표시부(8403), 음 성 입력부(8404), 음성 출력부(8405), 조작 키(8406), 외부 접속 포트(8407), 안테나(8408) 등을 포함한다. 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 가지는 발광장치를 그의 표시부(8403)에 사용함으로써 제조된다. 본 발명의 제조방법에 의해 고정세한 표시가 가능한 휴대 전화기를 제공할 수 있다.
도 11은, 헤드셋으로서, 전화기의 수신기 대용으로 사용되는 제품이다. 이러한 헤드셋을 장착하면, 전화기를 들지 않고도 통화가 가능하여 양손이 자유로워지기 때문에, 통화하면서 작업, 예를 들어, 운전 등을 할 수 있다. 헤드셋은 본체(8501), 귀걸이부(8502), 표시부(8503), 음성 입력부(8504), 음성 출력부(8505), 조작 키(8506), 외부 접속 포트(8507) 등을 포함한다. 또한, 무선 헤드셋으로 제조하는 경우에는, 대응하는 전화기와 통신 가능한 안테나를 본체(8501)에 내장한다. 또한, 본체(8501)에 배터리도 내장한다. 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 가지는 발광장치를 그의 표시부(8403)에 사용함으로써 제조된다. 또한, 본 발명의 제조방법에 의해 고정세한 표시가 가능한 헤드셋을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 사용한 전기기구 또는 조명기구를 얻을 수 있다. 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 가지는 발광장치의 적용 범위가 매우 넓으므로, 이러한 발광장치를 모든 분야의 전기기구에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 나타낸 발광장치는 실시형태 1, 실시형태 2 또는 실시형태 3에 나타낸 성막방법을 자유롭게 조합하여 실시될 수 있다. 또한, 실시예 1 내 지 실시예 3 중 어느 하나와 자유롭게 조합하여 실시될 수도 있다.
도 1은 실시형태 1에 나타낸 발광장치의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 2는 실시형태 2에 나타낸 발광장치의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 3은 실시형태 3에 나타낸 발광장치의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 4는 발광소자를 나타내는 단면도.
도 5는 성막장치를 나타내는 단면도.
도 6은 패시브 매트릭스형 발광장치의 상면도 및 단면도.
도 7은 패시브 매트릭스형 발광장치의 사시도.
도 8은 패시브 매트릭스형 발광장치의 상면도.
도 9는 액티브 매트릭스형 발광장치의 구조를 나타내는 도면.
도 10은 전기기구의 예를 나타내는 도면.
도 11은 전기기구의 예를 나타내는 도면.

Claims (18)

  1. 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계;
    제2 기판 위에, 광중합 개시제, 그 광중합 개시재와 중합하는 재료, 및 유기 화합물을 포함하는 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 제2 기판 위에 형성된 상기 제1 층을 선택적으로 노광하고 현상하는 단계;
    상기 제1 층의 노광 및 현상 후, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극이 형성되어 있는 면과, 상기 제2 기판의 상기 제1 층이 형성되어 있는 면을 서로 마주보게 하는 단계;
    현상된 상기 제1 층을 가열하여 상기 제1 층에 포함된 유기 화합물을 증발시킴으로써, 상기 제1 전극 위에, 상기 유기 화합물을 포함하는 제2 층을 선택적으로 형성하는 단계; 및
    상기 제2 층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 발광장치 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 화합물이 저분자계 발광 재료인 발광장치 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 기판이 석영 기판, 유리 기판 또는 금속 기판인 발광장치 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 층의 노광이 감쇠 위상 시프트 마스크(attenuated phase shift mask)를 사용하여 행해지는 발광장치 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 화합물은 발광할 수 있는 물질을 포함하는 발광장치 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 층의 노광된 영역이 현상에 의해 제거되는 발광장치 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 층의 노광되지 않은 영역이 현상에 의해 제거되는 발광장치 제조방법.
  8. 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계;
    제2 기판 위에, 광중합 개시제, 그 광중합 개시재와 중합하는 재료, 제1 유기 화합물, 및 제2 유기 화합물을 포함하는 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 제2 기판 위에 형성된 상기 제1 층을 선택적으로 노광하고 현상하는 단계;
    상기 제1 층의 노광 및 현상 후, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극이 형성되어 있는 면과, 상기 제2 기판의 상기 제1 층이 형성되어 있는 면을 서로 마주보게 하 는 단계;
    현상된 상기 제1 층을 가열하여 상기 제1 층에 포함된 제1 유기 화합물 및 제2 유기 화합물을 증발시킴으로써, 상기 제1 전극 위에, 상기 제1 유기 화합물 및 상기 제2 유기 화합물을 포함하는 제2 층을 선택적으로 형성하는 단계; 및
    상기 제2 층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 발광장치 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 유기 화합물 및 상기 제2 유기 화합물이 각각 저분자계 발광 재료인 발광장치 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제2 기판이 석영 기판, 유리 기판 또는 금속 기판인 발광장치 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 층의 노광이 감쇠 위상 시프트 마스크를 사용하는 노광장치로 행해지는 발광장치 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 유기 화합물 및 상기 제2 유기 화합물은 발광할 수 있는 물질을 포함하는 발광장치 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 층의 노광되지 않은 영역이 현상에 의해 제거되는 발광장치 제조방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 유기 화합물이 정공 수송층을 형성하고, 상기 제2 유기 화합물이 발광층을 형성하는 발광장치 제조방법.
  15. 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계;
    제2 기판 위에, 광중합 개시제와 유기 화합물을 포함하는 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 층을 선택적으로 노광하여, 상기 제1 층의 노광된 영역을 중합시키는 단계;
    상기 제1 층의 노광 후, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극이 형성되어 있는 면과, 상기 제2 기판의 상기 제1 층이 형성되어 있는 면을 서로 마주보게 하는 단계;
    상기 제1 층을 가열하여 상기 제1 층의 노광된 영역 이외의 영역에 포함된 유기 화합물을 증발시킴으로써, 상기 제1 전극 위에, 상기 유기 화합물을 포함하는 제2 층을 선택적으로 형성하는 단계; 및
    상기 제2 층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 발광장치 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 유기 화합물이 모노머인 발광장치 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제2 기판이 석영 기판, 유리 기판 또는 금속 기판인 발광장치 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 층의 노광이 감쇠 위상 시프트 마스크를 사용하는 노광장치로 행해지는 발광장치 제조방법.
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