KR20090028413A - 발광장치 제작방법 및 증착용 기판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하는 풀 컬러(full color)의 플랫 패널 디스플레이를 제작하는 경우에 있어서, EL 재료의 이용 효율을 높임으로써 제조 비용을 삭감하고, 또한, EL층 성막의 균일성이나 스루풋이 뛰어난 발광장치의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 발광장치의 고정세화(高精細化)(화소수의 증대) 및 소형화에 따른 각 표시 화소 피치의 미세화를 진행시킬 수 있는 발광장치 제작방법 및 증착용 기판을 제공한다. 제 1 면에 개구부를 가지는 반사층이 형성되고, 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 광 흡수층이 형성된 제 1 기판을 사용한다. 제 1 기판의 제 2 면 측에 증착 재료를 부착시킨다. 그리고, 제 1 기판의 제 2 면 측과 제 2 기판의 제 1 면을 근접시킨 상태에서, 제 1 기판의 제 1 면 측으로부터 광을 조사한다. 조사된 광은 반사층의 개구부와 겹치는 위치에 있는 광 흡수층에 흡수되어, 증착 재료를 가열한다. 가열된 증착 재료는 제 2 기판의 제 1 면에 부착된다.
증착용 기판, 반사층, 광 흡수층, 광 조사, 유기 화합물, 발광장치
Description
본 발명은 발광장치 및 그의 제작방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 재료의 성막에 사용되는 증착용 기판(evaporation donor substrate)에 관한 것이다.
유기 화합물은 무기 화합물과 비교하여, 다양한 구조를 취할 수 있고, 적절한 분자설계에 의하여 다양한 기능을 가지는 재료를 합성할 수 있는 가능성이 있다. 이러한 이점들 때문에, 근년에 들어, 기능성 유기 재료를 사용한 포토일렉트로닉스나 일렉트로닉스가 주목을 받고 있다.
예를 들어, 유기 화합물을 기능성 유기 재료로서 사용한 일렉트로닉스 디바이스의 예로서, 태양 전지나 발광소자, 유기 트랜지스터 등을 들 수 있다. 이들은 유기 화합물의 전기 물성 및 광 물성을 이용한 디바이스이고, 특히 발광소자는 놀라운 발전을 보이고 있다.
발광소자의 발광 기구는, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼워 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 EL층의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저(基底) 상태로 완 화될 때 에너지를 방출하여 발광한다고 말하고 있다. 여기 상태에는 1중항 여기와 3중항 여기가 알려져 있고, 발광은 어느 여기 상태를 거쳐도 가능하다고 생각된다.
발광소자를 구성하는 EL층은 적어도 발광층을 가진다. 또한, EL층은, 발광층 외에, 정공 주입층, 전공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 가지는 적층 구조로 할 수도 있다.
또한, EL층을 형성하는 EL 재료는 저분자계(모노머계) 재료와 고분자계(폴리머계) 재료로 대별된다. 일반적으로는, 저분자계 재료는 증착장치를 사용하여 성막되고, 고분자계 재료는 잉크젯법 등을 사용하여 성막되는 일이 많다. 종래의 증착장치는, 기판 홀더(holder)에 기판을 설치하고, EL 재료, 즉, 증착 재료가 들어 있는 도가니(또는 증착 보트(boat))와, 도가니 내의 EL 재료를 가열하는 히터와, 승화(昇華)하는 EL 재료의 확산을 방지하는 셔터(shutter)를 가진다. 그리고, 히터에 의하여 가열된 EL 재료가 승화하여 기판에 성막된다. 이 때, 균일하게 성막을 행하기 위해, 피성막 기판을 회전시키고, 또한 300 mm×360 mm 크기의 기판이라도, 기판과 도가니 사이의 거리는 1 m 가량 떨어뜨릴 필요가 있다.
상기의 방법에 의하여, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하여 풀 컬러의 플랫 패널 디스플레이를 제작하는 것을 고려하는 경우, 기판과 증발원 사이에 기판과 접하여 메탈 마스크가 설치되고, 이 마스크를 통하여 나누어 칠하기가 실현된다. 그러나, 이 방법은, 성막 정밀도가 그다지 높지 않기 때문에, 다른 화소간의 간격을 넓게 설계하여, 화소 사이에 형성되는 절연물로 이루어지는 격벽(뱅크(bank))의 폭을 넓게 할 필요가 있다. 따라서, 고정세한 표시장치에의 적용이 어렵게 되어 있다.
또한, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하는 풀 컬러의 플랫 패널 디스플레이로서, 보다 고정세화나 고개구율화나 고신뢰성의 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구는, 발광장치의 고정세화(화소수의 증대) 및 소형화에 따른 각 표시 화소 피치의 미세화를 진행시키는 데에 큰 과제가 되고 있다. 또한, 동시에 생산성의 향상이나 저비용화의 요구도 높아지고 있다.
그래서, 레이저 열 전사(傳寫)에 의하여, 발광소자의 EL층을 형성하는 방법이 제안되어 있다(문헌 1 참조). 문헌 1에서는, 지지 기판 위에 저반사층과 고반사층으로 구성되는 광열(光熱) 변환층과, 전사층을 가지는 전사용 기판에 대하여 기재하고 있다. 이러한 전사용 기판에 레이저 광을 조사함으로써, 전사층을 소자 제작용 기판에 전사할 수 있다.
[문헌 1] 일본국 공개특허공고 2006-309995호 공보
그러나, 문헌 1의 전사용 기판에서는, 기판의 한쪽에 고반사층 및 저반사층이 적층되어 형성되어 있다. 따라서, 고반사층을 사용해도, 어느 정도의 열 흡수가 있다고 고려할 수 있기 때문에, 레이저 광의 파워가 클 때, 저반사층 위의 전사층뿐만 아니라, 고반사층 위의 전사층도 전사되어 버릴 가능성이 있다.
또한, 문헌 1의 도 3에 기재된 구성에서는, [0041] 단락에도 기재되어 있는 바와 같이, 저반사층과 고반사층과의 사이에 빈틈이 없도록 하여야 하기 때문에, 고정밀도의 패터닝이 필요하게 된다.
또한, 문헌 1의 도 7에 기재된 구성에서는, 저반사층을 패터닝한 후, 전면(全面)에 고반사층을 형성하고, 그 후, 전사층을 형성하고 있다. 이 구성에서는, 레이저 광을 흡수하여 가열된 저반사층으로부터의 열은 고반사층을 통하여 전사층에 전해지는 구성이 되기 때문에, 원하는 전사층뿐만 아니라, 그 주위의 전사층도 전사되어 버릴 가능성이 있다.
따라서, 본 발명은 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하는 플랫 패널 디스플레이를 제작하는 경우에 있어서, EL 재료의 이용 효율을 높임으로써 제조 비용을 삭감하고, 또한 EL층 등의 증착 재료를 함유하는 층의 성막의 균일성이나 스루풋이 뛰어난 발광장치의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 발광장치의 고정세화(화소수의 증대) 및 소형화에 따른 각 표시 화소 피치의 미세화를 진행시킬 수 있는 발광장치 제작방법 및 증착용 기판을 제공한다.
본 발명은, 제 1 면에 개구부를 가지는 반사층이 형성되고, 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 광 흡수층이 형성된 제 1 기판을 사용한다. 제 1 기판의 제 2 면 측에 증착 재료를 부착시킨다. 그리고, 제 1 기판의 제 2 면 측과 제 2 기판의 제 1 면을 근접시킨 상태에서, 제 1 기판의 제 1 면 측으로부터 광을 조사한다. 조사된 광은, 반사층의 개구부와 겹치는 위치에 있는 광 흡수층에 흡수되어, 증착 재료를 가열한다. 가열된 증착 재료는 제 2 기판의 제 1 면에 부착된다.
또한, 본 명세서 중에 있어서, 부착이란, 재료의 적어도 일부가 승화하여 피성막 기판에 성막되는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명의 일 형태는, 제 1 면에 개구부를 가지는 반사층이 형성되고, 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 광 흡수층이 형성되어 있는 제 1 기판의 상기 제 2 면 측에 증착 재료를 부착시키고, 제 1 기판의 제 2 면 측과 제 2 기판의 제 1 면 측을 근접시킨 상태에서 제 1 기판의 제 1 면 측으로부터 광 조사를 행하고, 반사층의 개구부와 겹치는 위치에 있는 광 흡수층에 상기 조사 광을 흡수시킴으로써, 증착 재료를 가열하고, 그 증착 재료를 제 2 기판의 제 1 면 측에 부착시키는 것을 특징으로 하는 발광장치 제작방법이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 제 1 기판의 제 1 면에 개구부를 가지는 반사층을 형성하고, 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 광 흡수층을 형성하고, 제 1 기판의 상기 제 2 면 측에 증착 재료를 부착시키고, 제 1 기판의 제 2 면 측과 제 2 기판의 제 1 면을 근접시킨 상태에서 제 1 기판의 제 1 면 측으로부터 광 조사를 행하 고, 반사층의 개구부와 겹치는 위치에 있는 광 흡수층에 상기 조사 광을 흡수시킴으로써, 증착 재료를 가열하고, 그 증착 재료를 제 2 기판의 제 1 면 측에 부착시키는 것을 특징으로 하는 발광장치 제작방법이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 제 1 면에 개구부를 가지는 반사층이 형성되고, 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 광 흡수층이 형성되어 있는 제 1 기판과, 제 1 면에 제 1 전극이 형성된 제 2 기판을 사용하고, 제 1 기판의 상기 제 2 면 측에 증착 재료를 부착시키고, 제 1 기판의 제 2 면 측과 제 2 기판의 제 1 면을 근접시킨 상태에서 제 1 기판의 제 1 면 측으로부터 광 조사를 행하고, 반사층의 개구부와 겹치는 위치에 있는 광 흡수층에 상기 조사 광을 흡수시킴으로써, 증착 재료를 가열하고, 그 증착 재료를 제 2 기판의 제 1 면에 부착시킨 후, 제 2 기판의 제 1 면에 제 2 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광장치 제작방법이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 제 1 기판의 제 1 면에 개구부를 가지는 반사층을 형성하고, 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 광 흡수층을 형성하고, 제 1 기판의 상기 제 2 면 측에 증착 재료를 부착시키고, 제 2 기판의 제 1 면에 제 1 전극을 형성하고, 제 1 기판의 제 2 면 측과 제 2 기판의 제 1 면을 근접시킨 상태에서 제 1 기판의 제 1 면 측으로부터 광 조사를 행하고, 반사층의 개구부와 겹치는 위치에 있는 광 흡수층에 상기 조사 광을 흡수시킴으로써, 증착 재료를 가열하고, 그 증착 재료를 제 2 기판의 제 1 면에 부착시킨 후, 제 2 기판의 제 1 면에 제 2 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광장치 제작방법이다.
상기 구성에 있어서, 광 흡수층은, 제 1 기판의 제 1 면의 전면에 형성되어 도 좋고, 반사층의 개구부와 겹치는 위치에 섬 형상으로 형성되어도 좋다. 광 흡수층을 섬 형상으로 형성함으로써, 광 흡수층 내에서 열이 전도되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 보다 미세한 제 2 증착 재료를 함유하는 층의 패턴 형성이 가능하게 된다.
또한, 상기 구성에 있어서, 조사하는 광은 적외광인 것이 바람직하다. 적외광인 것에 의해, 광 흡수층을 효율 좋게 가열할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 반사층은 조사되는 광에 대하여 반사율이 85% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 광 흡수층은, 조사되는 광에 대하여 반사율이 60% 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이, 반사층과 광 흡수층의 반사율의 차이가 25% 이상인 구성이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 반사층의 막 두께는 100 nm 이상인 것이 바람직하다. 또한, 광 흡수층의 막 두께는 200 nm 이상 600 nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 반사층은, 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 알루미늄을 함유하는 합금, 또는 은을 함유하는 합금 등을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 광 흡수층으로서는, 질화탄탈, 티탄, 카본 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 습식법을 사용하여 제 1 기판의 제 2 면 측에 증착 재료를 부착시키는 것이 바람직하다. 습식법은 재료 이용 효율이 높기 때문에, 습식법을 사용함으로써, 발광장치를 제작하는 비용을 저감할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 증착 재료로서는 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 화합물은 무기 화합물과 비교하여 증착 온도가 낮은 재료가 많기 때문에, 본 발명의 발광장치 제작방법에 바람직하다. 예를 들어, 발광 재료나 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 기판의 제 1 면에 개구부를 가지는 반사층이 형성되고, 제 1 면에 대향하는 제 2 면에 광 흡수층이 형성되어 있는 증착용 기판이다.
상기 구성에 있어서, 광 흡수층은, 증착용 기판의 제 1 면의 전면에 형성되어도 좋고, 반사층의 개구부와 겹치는 위치에 섬 형상으로 형성되어도 좋다. 광 흡수층을 섬 형상으로 형성함으로써, 광 흡수층 내에서 열이 전도되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 보다 미세한 제 2 증착 재료를 함유하는 층의 패턴 형성이 가능하게 된다.
상기 구성에 있어서, 광 흡수층 위에 증착 재료가 부착되어 있는 것이 바람직하다. 증착 재료가 부착되어 있는 증착용 기판을 사용함으로써, 그대로 증착에 사용할 수 있다.
또한, 증착 재료로서는 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 화합물은 무기 화합물과 비교하여 증착 온도가 낮은 재료가 많기 때문에, 광의 조사에 의하여 증착하는 것이 용이하다. 예를 들어, 발광 재료나 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 반사층의 막 두께는 100 nm 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 반사층으로서는, 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 알루미늄을 함유하는 합금, 또는 은을 함유하는 합금 등을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 광 흡수층의 막 두께는 200 nm 이상 600 nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 광 흡수층으로서는, 질화탄탈, 티탄, 카본 등을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서, 습식법을 사용하여, 제 1 기판의 제 2 면 측에 증착 재료를 부착시키는 것이 바람직하다.
본 발명을 적용함으로써, 발광소자를 구성하는 증착 재료를 함유하는 층을 용이하게 형성할 수 있고, 그 발광소자를 가지는 발광장치의 제조도 간편하게 된다.
또한, 본 발명을 적용함으로써, 평탄하고 불균일한 부분이 없는 막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하여, 증착 재료를 함유하는 층을 원하는 형상으로 형성할 때의 패턴 형성의 정밀도가 높게 된다. 따라서, 특성이 뛰어난 발광장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 증착용 기판을 사용함으로써, 정밀도가 좋게, 원하는 형상의 막을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 이하에 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 본 발명의 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명이 하기 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 이하에 설명하는 본 발명의 구성에 있어서, 동일 부분을 가리키는 부호는 다른 도면간에서 공통으로 사용하는 경우가 있다.
[실시형태 1]
본 발명에 따른 발광장치의 제작방법 및 증착용 기판을 도 1을 사용하여 설명한다.
도 1(A)는 본 발명에 따른 증착용 기판이다. 도 1(A)에서, 지지 기판인 제 1 기판(200)의 제 1 면 측에 반사층(205)이 형성되어 있다. 반사층(205)은 개구부를 가지고 있다. 또한, 제 1 기판(200)의 제 1 면과 반대측의 제 2 면 측에는, 광 흡수층(201)이 형성되어 있다. 도 1(A)∼도 1(C)에서는, 광 흡수층(201)이 제 1 기판(200)의 제 2 면의 전면(全面)에 형성되어 있다. 또한, 광 흡수층(201) 위에는 증착 재료가 부착되어 있다. 도 1(A)에서는, 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)이 형성되어 있다.
제 1 기판(200)은 반사층, 광 흡수층 등의 지지 기판이고, 발광장치 제작공정에서, 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 증착하기 위해 조사하는 광을 투과하는 기판이다. 따라서, 제 1 기판(200)은 광 투과율이 높은 기판인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 증착하기 위해 램프 광이나 레이저 광을 사용한 경우, 제 1 기판(200)으로서, 그들 광을 투과하는 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 열 전도율이 낮은 재료인 것이 바람직하다. 열 전도율이 낮기 때문에, 제 1 기판(200)의 제 1 면에 형성된 반사층(205)이 가열된 경우라도, 제 1 기판(200)의 제 2 면으로 열이 전도되는 것을 억제할 수 있고, 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)이 가열되어 증착되는 것을 방지할 수 있다. 제 1 기판(200)으로서는, 예를 들어, 유리 기판, 석영 기판, 무기 재료를 포함하는 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있다.
반사층(205)은, 발광장치 제작공정에서 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 증착하기 위해 조사하는 광을 반사하는 층이다. 반사층은, 조사되는 광에 대하여 반사율이 85% 이상, 더 바람직하게는, 반사율이 90% 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 반사층은, 조사하는 광에 대하여 높은 반사율을 가지는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 은, 금, 백금, 구리, 알루미늄을 함유하는 합금, 또는 은을 함유하는 합금 등을 사용할 수 있다. 특히, 알루미늄-티탄 합금, 알루미늄-네오디뮴 합금, 은-네오디뮴 합금은, 적외 영역의 광(파장 800 nm 이상)에 대하여 높은 반사율을 가지기 때문에, 반사층으로서 바람직하게 사용될 수 있다. 이와 같이, 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 증착하기 위해 조사하는 광의 파장에 따라, 반사층(205)에 적합한 재료의 종류는 변화한다.
더 바람직하게는, 반사층은 열 전도율이 낮은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 열 전도율이 낮은 재료를 사용함으로써, 제 2 증착 재료를 함유하는 층의 미세한 패턴 형성이 가능하게 된다. 열 전도율이 낮은 재료로서는, 백금 등을 들 수 있다.
또한, 반사층은 1층에 한정되지 않고, 다수의 층으로 구성되어도 좋다. 예를 들면, 반사율이 높은 재료로 이루어지는 막과 열 전도율이 낮은 재료로 이루어지는 막을 적층하여 반사층으로서 사용하여도 좋다. 본 실시형태에 나타내는 발광장치 제작방법에서, 반사층은 기판의 제 1 면 측에 형성되어 있고, 광 흡수층은 기판의 제 1 면과 반대측의 제 2 면 측에 형성되어 있다. 즉, 기판의 같은 측에 반사층과 광 흡수층이 형성되어 있지 않기 때문에, 반사층과 광 흡수층은 같은 막 두께를 가질 필요는 없다. 따라서, 반사층의 막 두께나 적층 구조에 대하여, 설계의 자유도가 넓어진다.
반사층(205)은 다양한 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링법, 전자 빔 증착법, 진공 증착법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 반사층의 막 두께는, 재료에 따라 다르지만, 대략 100 nm 이상인 것이 바람직하다. 100 nm 이상으로 함으로써, 조사한 광이 반사층을 투과하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 반사층(205)에 개구부를 형성할 때는 다양한 방법을 사용할 수 있지만, 건식 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 건식 에칭을 사용함으로써, 개구부의 측벽이 예리하게 되어, 미세한 패턴을 성막할 수 있다.
광 흡수층(201)은, 발광장치 제작공정에서 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 증착하기 위해 조사하는 광을 흡수하는 층이다. 광 흡수층은, 조사되는 광에 대하여 반사율이 낮고, 투과율이 낮고, 흡수율이 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 조사되는 광에 대하여 60% 이하의 반사율을 나타내는 것이 바람직하다. 그리 고, 조사되는 광에 대하여 40% 이상의 흡수율을 나타내는 것이 바람직하다. 따라서, 광 흡수층은, 조사하는 광에 대하여 낮은 반사율을 가지고, 높은 흡수율을 가지는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 내열성이 뛰어난 재료인 것이 바람직하다. 예를 들어, 파장 800 nm의 광에 대해서는, 몰리브덴, 질화탄탈, 티탄, 텅스텐 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 파장 1300 nm의 광에 대해서는, 질화탄탈, 티탄 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 증착하기 위해 조사하는 광의 파장에 따라, 광 흡수층(201)에 적합한 재료의 종류는 변화한다.
광 흡수층(201)은 다양한 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링법에 의하여, 몰리브덴, 탄탈, 티탄, 텅스텐 등의 타깃(target), 또는 이들의 합금을 사용한 타깃을 사용하여, 광 흡수층(201)을 형성할 수 있다. 또한, 광 흡수층은 1층에 한정되지 않고, 다수의 층에 의하여 구성되어도 좋다. 본 실시형태에 나타내는 발광장치 제작방법에서, 반사층은 기판의 제 1 면 측에 형성되어 있고, 광 흡수층은 기판의 제 1 면과 반대측의 제 2 면 측에 형성되어 있다. 즉, 기판의 같은 측에 반사층과 광 흡수층이 형성되어 있지 않기 때문에, 반사층과 광 흡수층은 같은 막 두께일 필요는 없다. 따라서, 광 흡수층의 막 두께나 적층 구조에 대하여 설계의 자유도가 넓어진다.
광 흡수층의 막 두께는, 조사되는 광이 투과하지 않는 막 두께인 것이 바람직하다. 재료에 따라 다르지만, 대략 100 nm 이상의 막 두께인 것이 바람직하다. 특히, 광 흡수층(201)의 막 두께를 200 nm 이상 600 nm 이하로 함으로써, 조사되는 광을 효율 좋게 흡수하여 발열시킬 수 있다. 또한, 광 흡수층의 막 두께를 200 nm 이상 600 nm 이하로 함으로써, 보다 미세한 제 2 증착 재료를 함유하는 층의 패턴을 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
또한, 광 흡수층(201)은, 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)에 함유되는 증착 재료의 승화 온도까지 발열하는 것이면, 조사하는 광의 일부가 투과하여도 좋다. 다만, 일부가 투과하는 경우에는, 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)에 광이 조사되어도 분해하지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 반사층과 광 흡수층의 반사율은 차이가 클수록 바람직하다. 구체적으로는, 조사하는 광의 파장에 대하여 반사율의 차이가 25% 이상, 보다 바람직하게는, 30% 이상인 것이 바람직하다.
제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)은 승화에 의하여 전사되는 층이다. 증착 재료로서는, 다양한 재료를 들 수 있다. 또한, 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)은 다수의 재료를 함유하여도 좋다. 또한, 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)은 단층이라도 좋고, 다수의 층의 적층이라도 좋다. 증착 재료를 함유하는 층을 다수 적층함으로써, 공증착(共蒸着)할 수 있다. 또한, 증착 재료를 함유하는 층을 다수 적층하는 경우에는, 제 1 기판 측에 증착 온도가 낮은 증착 재료를 함유하도록 적층되는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 증착 재료를 함유하는 다수의 층을 효율 좋게 승화시킬 수 있고, 증착할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, "증착 온도"란 재료가 승화하는 온도를 나타낸다. 또한, "분해 온도"란 열 작용에 의하여, 재료를 나타내는 화학식의 적어도 일부에 변화가 일어나는 온도를 나타낸다.
제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)은 다양한 방법에 의하여 형성된다. 예를 들어, 건식법(乾式法)인 진공 증착법, 스퍼터링법 등을 사용할 수 있다. 또한, 습식법인 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 잉크젯법, 딥 코트법, 캐스트법, 다이 코트법, 롤 코트법, 블레이드 코트법, 바 코트법, 그라비아 코트법, 또는 인쇄법 등을 사용할 수 있다. 이들 습식법을 사용하여 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)을 형성하기 위해서는, 원하는 증착 재료를 용매에 용해 또는 분해시키고, 용액 또는 분산액을 조정하면 좋다. 용매는, 증착 재료를 용해 또는 분산시킬 수 있고, 또 증착 재료와 반응하지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 클로로포름, 테트라클로로메탄, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠 등의 할로겐계 용매; 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, n-프로필 메틸 케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계 용매; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용매; 초산 에틸, 초산 n-프로필, 초산 n-부틸, 프로피온산 에틸, γ-부틸로락톤, 탄산 디에틸 등의 에스테르계 용매; 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르계 용매; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용매; 디메틸 술폭시드; 헥산; 물 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 용매를 다수 종류 혼합하여 사용하여도 좋다. 습식법을 사용함으로써, 재료의 이용 효율을 높일 수 있고, 발광장치를 제작하는 비용을 저감할 수 있다.
또한, 후의 공정에서 피성막 기판인 제 2 기판(206) 위에 형성되는 제 2 증착 재료를 함유하는 층(211)의 막 두께 및 균일성은, 지지 기판인 제 1 기판 위에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)에 의존한다. 따라서, 균일하게 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 형성하는 것이 중요하게 된다. 또한, 제 2 증착 재료를 함유하는 층의 막 두께 및 균일성이 유지되는 것이면, 제 1 증착 재료를 함유하는 층은 반드시 균일한 층일 필요는 없다. 예를 들어, 미세한 섬 형상으로 형성되어도 좋고, 요철을 가지는 층 형상으로 형성되어도 좋다. 또한, 제 1 증착 재료를 함유하는 층의 막 두께를 제어함으로써, 용이하게 피성막 기판인 제 2 기판(206) 위에 형성되는 제 2 증착 재료를 함유하는 층(211)의 막 두께를 제어할 수 있다.
또한, 증착 재료로서는, 유기 화합물, 무기 화합물에 관계없이, 다양한 재료를 사용할 수 있다. 특히, 유기 화합물은 무기 화합물과 비교하여 증착 온도가 낮은 재료가 많기 때문에, 광의 조사에 의하여 증착하는 것이 용이하고, 본 발명의 발광장치 제작방법에 적합하다. 예를 들어, 유기 화합물로서는, 발광장치에 사용되는 발광 재료, 캐리어 수송 재료 등을 들 수 있다. 또한, 무기 화합물로서는, 발광장치의 캐리어 수송층이나 캐리어 주입층, 전극 등에 사용되는 금속 산화물, 금속 질화물, 할로겐화 금속, 금속 단체(單體) 등을 들 수 있다.
다음에, 도 1(B)에 나타내는 바와 같이, 광 흡수층(201) 및 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)이 형성된 제 1 기판(200)의 면에 대향하는 위치에, 피성막 기판인 제 2 기판(206)을 배치한다. 제 2 기판(206)은, 증착 처리에 의하여 원하는 층이 성막되는 피성막 기판이다. 그리고, 제 1 기판(200)과 제 2 기판(206)을 가까운 거리, 구체적으로는, 제 1 기판(200)에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층의 표면과 제 2 기판(206)과의 거리 d를 0 mm 이상 0.05 mm 이하, 바람직하게는, 0 mm 이상 0.03 mm 이하가 되도록 근접시킨다.
또한, 거리 d는, 지지 기판 위에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)의 표면과 피성막 기판의 표면과의 거리로 정의한다. 또한, 피성막 기판 위에 어떠한 층(예를 들어, 전극으로서 기능하는 도전층이나 격벽으로서 기능하는 절연층 등)이 형성되어 있는 경우, 거리 d는, 지지 기판 위의 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)의 표면과 피성막 기판 위에 형성된 층의 표면과의 거리로 정의한다. 다만, 지지 기판 위에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층 혹은 피성막 기판 위에 형성된 층의 표면에 요철(凹凸)을 가지는 경우는, 거리 d는, 지지 기판 위의 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)의 표면과 피성막 기판 혹은 피성막 기판 위에 형성된 층의 가장 위에 있는 표면과의 사이의 가장 짧은 거리로 정의한다.
도 12(A)∼도 12(C)에, 거리 d가 0 mm인 경우, 즉, 제 2 기판(206) 위에 형성된 절연물(208)과 제 1 기판(200) 위에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)이 접하는 경우를 나타낸다. 이와 같이, 거리 d를 짧게 함으로써, 재료의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 피성막 기판에 형성되는 층의 패턴 형성의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 피성막 기판의 표면에 요철이 없는 경우에는, 거리 d는 0 mm보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 피성막 기판인 제 2 기판(206)과 지지 기판인 제 1 기판(200)과의 거리 d는 0 mm보다 큰 것이 바람직하다. 피성막 기판의 표면에 요철이 없는 경우, 거리 d를 0 mm보다 크게 함으로써, 증착용 기판으로부터 피성막 기판에 직접 열이 전도하는 것을 방지할 수 있다.
재료의 이용 효율을 향상시키기 위해, 또한, 패턴 형성의 정밀도를 향상시키 기 위해, 제 1 기판과 제 2 기판의 기판간 거리는 좁은 경우가 바람직하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
도 1에서, 제 2 기판(206)은 제 1 전극층(207)을 가지고 있다. 제 1 전극층(207)의 단부는 절연물(208)로 덮여 있는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서, 제 1 전극층은, 발광소자의 양극 혹은 음극이 되는 전극을 나타낸다.
그리고, 제 1 기판(200)의 반사층(205)이 형성되어 있는 면으로부터 광을 조사한다. 광이 조사된 영역의 광 흡수층(201)은 발열하고, 그 열 에너지를 이용하여 증착 재료를 승화시킨다. 승화된 증착 재료는 제 1 전극층 위에 부착하고, 제 2 증착 재료를 함유하는 층(211)이 성막된다(도 1(C) 참조).
조사하는 광의 광원으로서는, 다양한 광원을 사용할 수 있다.
예를 들어, 레이저 광의 광원으로서는, Ar 레이저, Kr 레이저, 엑시머 레이저 등의 기체 레이저, 단결정의 YAG, YVO4, 포르스테라이트(forsterite)(Mg2SiO4), YAlO3, GdVO4, 혹은 다결정(세라믹)의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4에 도펀트로서 Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta 중 1종 또는 다수 종 첨가한 것을 매질로 하는 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, 구리 증기 레이저 또는 금 증기 레이저 중 1종 또는 다수 종으로부터 발진되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 레이저 매체가 고체인 고체 레이저를 사용하면, 메인터넌스 프리(maintenance-free)의 상태를 길게 유지할 수 있다는 이점(利點)이나, 출력이 비교적으로 안정하다는 이점을 가진다.
또한, 레이저 광 이외의 광원으로서는, 플래시 램프(크세논 플래시 램프, 크립톤 플래시 램프 등), 크세논 램프, 메탈 할라이드 램프로 대표되는 방전등; 할로겐 램프, 텅스텐 램프와 같은 발열등을 사용할 수 있다.
또한, 조사하는 광으로서는, 적외광(파장 800 nm 이상)인 것이 바람직하다. 적외광으로 함으로써, 광 흡수층(201)이 효율 좋게 가열되어, 증착 재료를 효율 좋게 승화시킬 수 있다.
본 발명의 발광장치 제작방법에서, 복사열(輻射熱)이 아니라, 광원으로부터의 광에 의하여 광 흡수층을 가열시키는 것이 특징이다. 복사열을 사용하는 경우에는, 증착용 기판뿐만 아니라 성막실내 전체가 가열된다. 그렇지만, 본 발명에서는 복사열을 사용하지 않고 광 흡수층을 가열시키기 때문에, 성막실내 전체가 가열되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 증착용 기판에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층 모두가 가열되어 증착되지 않도록 하기 위해, 광을 조사하는 시간은 비교적 짧아도 좋다. 예를 들면, 할로겐 램프를 광원으로서 사용한 경우, 300℃∼800℃에서 7초∼15초간 정도 유지함으로써, 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 증착할 수 있다. 또한, 플래시 램프를 광원으로서 사용한 경우, 300℃∼800℃가 되도록 0.1 msec∼10 msec간 조사함으로써, 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 증착할 수 있다. 플래시 램프는 단시간(0.1 msec∼10 msec)에 매우 강도가 높은 광을 반복적으로 대면적에 조사할 수 있기 때문에, 제 1 기판의 면적에 관계없이, 효율 좋고 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 발광시키는 시간의 길이를 변경함으로써, 제 1 기판의 가열의 제어도 할 수 있다. 또한, 플래시 램프는 수명이 길고, 발광 대기시의 소비 전력이 낮기 때문에, 러닝(running) 비용을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 성막은 감압 분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 감압 분위기는, 성막실 내를 진공 배기 수단에 의하여 진공도가 5×10-3 Pa 이하, 바람직하게는, 10-4 Pa∼10-6 Pa 정도의 범위가 되도록 진공 배기함으로써 얻어질 수 있다.
또한, 도 1에서는, 광 흡수층(201)이 지지 기판인 제 1 기판(200)의 전면에 형성되어 있지만, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광 흡수층(201)을 섬 형상으로 패턴 형성하여도 좋다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 광 흡수층(201)을 지지 기판의 전면에 형성한 경우, 제 1 증착 재료를 함유하는 층에 단차(段差)가 생기지 않는다. 따라서, 성막시의 막 두께의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 지지 기판의 전면에 성막하면 되기 때문에, 제 1 증착 재료를 함유하는 층의 막 두께를 제어하기 쉽다는 이점이 있다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광 흡수층(201)을 섬 형상으로 패턴 형성한 경우, 전면에 광 흡수층을 사용하는 경우와 비교하여, 광 흡수층 내에서 열이 전도하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 보다 미세한 제 2 증착 재료를 함유하는 층의 패턴 형성이 가능하게 된다. 즉, 고정세한 발광장치를 실현할 수 있다.
또한, 광원으로서, 레이저 광 등의 지향성(指向性)이 높은 광원을 사용하는 경우에는, 반사층(205)의 개구부를 투과한 광이 지향성을 가지고 광 흡수층(201)에 조사되고, 광이 조사된 부분의 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)이 가열된다. 즉, 반사층(205)의 개구부를 통과한 광의 넓어짐이 적다. 따라서, 반사층(205)의 개구부에 대응하는 영역과 거의 같은 범위의 제 1 증착 재료를 함유하는 층이 증착된다. 또한, 조사하는 광의 넓어짐이 적기 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광을 조사하는 면으로부터 보아, 반사층(205)의 단부의 위치와 광 흡수층(201)의 단부의 위치가 일치되어 있는 구성으로 하여도 좋다.
한편, 광원으로서 플래시 램프 등의 지향성이 낮은 광원을 사용하는 경우에는, 광의 입사각이 다르기 때문에, 반사층(205)의 개구부를 통과한 광이 개구 영역보다 넓어지는 현상이 생긴다. 따라서, 조사하는 광이 넓어지는 것을 고려하여, 반사층(205)의 개구부를 작게 하는 것이 바람직하다. 도 19 및 도 20에서는, 반사층(205)의 개구부를 작게 한 경우의 구성을 나타낸다. 도 19 및 도 20에서, 반사층(205)의 개구부를 통과한 광은 제 1 기판(200)을 투과하는 사이에 넓어져, 광 흡수층(201)에 조사된다. 그리고, 반사층(205)의 개구부에 대응하는 영역보다 광범위의 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)이 증착된다.
또한, 본 실시형태에서는, 피성막 기판인 제 2 기판이 지지 기판인 제 1 기판의 하방에 위치하는 경우를 도시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 기판을 설치하는 방향은 적절히 설정할 수 있다.
본 발명에 따른 발광장치에 적용하는 성막방법은, 지지 기판에 형성한 제 1 증착 재료를 함유하는 층의 막 두께에 의하여, 증착 처리에 의하여 피성막 기판에 성막되는 제 2 증착 재료를 함유하는 층의 막 두께를 제어할 수 있다. 즉, 지지 기판에 형성한 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 그대로 증착하면 좋기 때문에, 막 두께 모니터가 불필요하다. 따라서, 막 두께 모니터를 이용한 증착 속도 조절을 사용자가 행할 필요가 없고, 성막 공정을 전자동화(全自動化)할 수 있다. 따라서, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광장치에 적용하는 성막방법은, 제 1 증착 재료를 함유하는 층에 함유되는 증착 재료를 균일하게 승화시킬 수 있다. 또한, 제 1 증착 재료를 함유하는 층이 다수의 증착 재료를 함유하는 경우, 제 1 증착 재료를 함유하는 층과 같은 증착 재료를 대략 같은 중량비로 함유하는 제 2 증착 재료를 함유하는 층을 피성막 기판에 성막할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 성막방법은, 증착 온도가 다른 다수의 증착 재료를 사용하여 성막하는 경우, 공증착과 같이, 각각 증착 레이트(rate)를 제어할 필요가 없다. 따라서, 증착 레이트 등의 복잡한 제어를 행하지 않고, 원하는 다른 증착 재료를 함유하는 층을 용이하게 정밀도 좋게 성막할 수 있다.
또한, 본 발명을 적용함으로써, 표면의 요철이 적고 평탄하고, 막 두께가 균일하고 불균일한 부분이 없는 막을 성막할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광층의 패턴 형성이 용이하게 되기 때문에, 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 미세한 패턴 형성이 가능하게 되기 때문에, 고정세한 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 광원으로서 레이저 광뿐만 아니라, 저렴하지만 열량이 큰 램프 히터 등을 사용할 수 있다. 또한, 광원으로서 램프 히터 등을 사용함으로써, 대면적을 일괄(一括)해서 성막할 수 있기 때문에, 택트 타임(tact time)을 단축할 수 있다. 따라서, 발광장치의 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 성막방법은, 원하는 증착 재료를 낭비하지 않고, 피성막 기판에 성막할 수 있다. 따라서, 증착 재료의 이용 효율이 향상되고, 비용 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 성막실 내벽에 증착 재료가 부착하는 것도 방지할 수 있어, 성막장치의 메인터넌스를 간편하게 할 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용함으로써, 원하는 다른 증착 재료를 함유하는 층의 성막이 용이하게 되고, 상기 다른 증착 재료를 함유하는 층을 사용한 발광장치 등의 제조에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 증착용 기판을 사용함으로써, 증착 재료를 이용 효율 좋게 성막할 수 있고, 비용 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 증착용 기판을 사용함으로써, 정밀도 좋게 원하는 형상의 막을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 사용한 증착용 기판을 사용하여 풀 컬러 표시장치를 제작하는 방법에 대하여 설명한다.
실시형태 1에서는, 1회의 성막 공정에서, 인접하는 제 1 전극층(207) 각각에 성막하는 예를 나타내지만, 풀 컬러 표시장치를 제작하는 경우에는, 다수 회의 성막 공정으로 나누어, 발광색이 다른 발광층을 각각 다른 영역에 형성한다.
풀 컬러 표시를 할 수 있는 발광장치의 제작예를 이하에 설명한다. 여기서는, 3색의 발광층을 사용하는 발광장치의 예를 나타낸다.
도 1(A)에 나타내는 증착용 기판을 3장 준비한다. 각각의 증착용 기판에는 각각 다른 증착 재료를 함유하는 층을 형성한다. 구체적으로는, 적색 발광층용의 재료층을 형성한 제 1 증착용 기판과, 녹색 발광층용의 재료층을 형성한 제 2 증착용 기판과, 청색 발광층용의 재료층을 형성한 제 3 증착용 기판을 준비한다.
또한, 제 1 전극층이 형성된 피성막 기판을 1장 준비한다. 또한, 인접하는 제 1 전극층들이 단락(短絡)하지 않도록, 제 1 전극층의 단부를 덮는 격벽이 되는 절연물을 형성하는 것이 바람직하다. 발광 영역이 되는 영역은 제 1 전극층의 일부, 즉, 절연물과 겹치지 않고 노출하여 있는 영역에 상당한다.
그리고, 피성막 기판과 제 1 증착용 기판을 겹치고, 위치 맞춤을 행한다. 따라서, 피성막 기판에는, 위치 맞춤용의 마커(marker)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 증착용 기판에도 위치 맞춤용의 마커를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 증착용 기판에는, 광 흡수층이 형성되어 있기 때문에, 위치 맞춤용의 마커 주변의 광 흡수층은 미리 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 증착용 기판에는, 적색 발광층용의 재료층이 형성되어 있기 때문에, 위치 맞춤용의 마커 주변의 적색 발광층용의 재료층도 미리 제거하는 것이 바람직하다.
그리고, 제 1 증착용 기판의 반사층이 형성되어 있는 측으로부터 광을 조사한다. 조사된 광을 광 흡수층이 흡수함으로써, 광 흡수층이 발열하고, 그 광 흡수층과 접하여 있는 적색 발광층용의 재료층이 승화하여, 피성막 기판에 형성되어 있는 제 1 전극층 위에 첫번째의 성막이 행해진다. 첫번째의 성막이 끝난 후, 제 1 증착용 기판은 피성막 기판에서 떨어진 곳으로 이동된다.
다음에, 피성막 기판과 제 2 증착용 기판을 겹치고, 위치 맞춤을 행한다. 제 2 증착용 기판에는, 첫번째의 성막시에 사용한 제 1 증착용 기판과는 1화소분 어긋나게 하여 광 흡수층이 형성되어 있다.
그리고, 제 2 증착용 기판의 반사층이 형성되어 있는 측으로부터 광을 조사한다. 조사된 광을 광 흡수층이 흡수함으로써, 광 흡수층이 발열하고, 그 광 흡수층과 접하여 있는 녹색 발광층용의 재료층이 승화하여, 피성막 기판에 형성되어 있는 제 1 전극층 위에 두번째의 성막이 행해진다. 두번째의 성막이 끝난 후, 제 2 증착용 기판은 피성막 기판에서 떨어진 곳으로 이동된다.
다음에, 피성막 기판과 제 3 증착용 기판을 겹치고, 위치 맞춤을 행한다. 제 3 증착용 기판에는, 첫번째의 성막시에 사용한 제 1 증착용 기판과는 2화소분 어긋나게 하여 광 흡수층이 형성되어 있다.
그리고, 제 3 증착용 기판의 반사층이 형성되어 있는 측으로부터 광을 조사하여 세번째의 성막을 행한다. 이 세번째의 성막을 행하기 직전의 상태가 도 13(A)의 상면도에 상당한다. 도 13(A)에서, 반사층(411)은 개구부(412)를 가지고 있다. 개구부(412)에 대응하는 영역에 광 흡수층이 형성되어 있다. 또한, 피성막 기판의 개구부(412)에 대응하는 영역은, 제 1 전극층이 절연물(413)로 덮이지 않고 노출하여 있는 영역이다. 또한, 도 13(A) 중에 점선으로 나타낸 영역의 하방에는, 이미 첫번째로 성막된 제 1 막(R)(421)과 두번째로 성막된 제 2 막(G)(422)이 위치하여 있다.
그리고, 세번째 성막에 의하여 제 3 막(B)(423)이 형성된다. 조사된 광을 광 흡수층이 흡수함으로써, 광 흡수층이 발열하고, 그 광 흡수층과 접하여 있는 청색 발광층용의 재료층이 승화하여, 피성막 기판에 형성되어 있는 제 1 전극층 위에 세번째 성막이 행해진다. 세번째 성막이 끝난 후, 제 3 증착용 기판은 피성막 기판에서 떨어진 곳으로 이동된다.
이와 같이 하여, 제 1 막(R)(421), 제 2 막(G)(422), 제 3 막(B)(423)을 일정 간격을 두고 선택적으로 형성한다. 이들 막 위에 제 2 전극층을 형성하여, 발광소자를 형성한다.
이상의 공정으로 풀 컬러 표시장치를 제작할 수 있다.
도 13(A) 및 도 13(B)에서는, 증착용 기판에 형성된 반사층의 개구부(412)의 형상을 직사각형으로 한 예를 나타내지만, 특별히 한정되지 않고, 스트라이프(stripe) 형상의 개구부로 하여도 좋다. 스트라이프 형상의 개구부로 한 경우, 같은 발광색이 되는 발광 영역 사이에도 성막이 행해지지만, 절연물(413) 위에 형성되기 때문에, 절연물(413)과 겹치는 부분은 발광 영역이 되지 않는다.
또한, 화소의 배열도 특별히 한정되지 않고, 도 14(B)에 나타내는 바와 같이, 하나의 화소 형상을 다각형, 예를 들면, 6각형으로 하여도 좋고, 제 1 막(R)(441), 제 2 막(G)(442), 제 3 막(B)(443)을 배치하여 풀 컬러 표시장치를 실현하여도 좋다. 도 14(B)에 나타내는 다각형의 화소를 형성하기 위해, 도 14(A)에 나타내는 다각형의 개구부(432)를 가지는 반사층(431) 및 다각형의 광 흡수층을 가지는 증착용 기판을 사용하여 성막하면 좋다.
본 발명을 적용함으로써, 발광소자를 구성하는 증착 재료를 함유하는 층을 용이하게 형성할 수 있고, 그 발광소자를 가지는 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 평탄하고 불균일한 부분이 없는 막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광층의 패턴 형성이 용이하게 되기 때문에, 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 미세한 패턴 형성이 가능하게 되기 때문에, 고정세한 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 광원으로서 레이저 광뿐만 아니라, 저렴하지만 열량이 큰 램프 히터 등을 사용할 수 있다. 따라서, 발광장치의 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 본 발명을 적용함으로써, 호스트(host) 재료에 도펀트 재료가 분산된 발광층을 형성하는 경우, 공증착을 적용하는 경우와 비교하여 복잡한 제어를 필요로 하지 않는다. 또한, 도펀트 재료의 첨가량 등도 제어하기 쉽기 때문에, 용이하게 정밀도 좋게 성막할 수 있고, 원하는 발광색도 얻기 쉽게 된다. 또한, 증착 재료의 이용 효율도 향상시킬 수 있기 때문에, 비용 삭감을 도모할 수도 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
[실시형태 3]
본 실시형태에서는, 본 발명을 적용하여 발광소자 및 발광장치를 제작하는 방법에 대하여 설명한다.
예를 들면, 도 3(A) 및 도 3(B)에 나타내는 발광소자를 제작할 수 있다. 도 3(A)에 나타내는 발광소자는, 기판(300) 위에 제 1 전극층(302), 발광층(304)으로서 기능하는 EL층(308), 제 2 전극층(306)이 순차로 적층되어 형성되어 있다. 제 1 전극층(302)과 제 2 전극층(306) 중의 어느 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 양극으로부터 주입되는 정공과 음극으로부터 주입되는 전자가 발광층(304)에서 재결합하여 발광을 얻을 수 있다. 본 실시형태에서, 제 1 전극층(302)은 양극으로서 기능하는 전극이고, 제 2 전극층(306)은 음극으로서 기능하는 전극이다.
또한, 도 3(B)에 나타내는 발광소자는, 상기한 도 3(A)에 나타내는 구성에 추가하여, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층이 형성되어 있다. 정공 수송층은 양극과 발광층 사이에 형성된다. 또한, 정공 주입층은 양극과 발광층 사이, 혹은 양극과 정공 수송층 사이에 형성된다. 한편, 전자 수송층은 음극과 발광층 사이에 형성되고, 전자 주입층은 음극과 발광층 사이, 혹은 음극과 전자 수송층 사이에 형성된다. 또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층은 모든 층을 형성할 필요는 없고, 적절히 구하는 기능 등에 따라 선택하여 형성하면 좋다. 도 3(B)에서는, 기판(300) 위에, 양극으로서 기능하는 제 1 전극층(302), 정공 주입층(322), 정공 수송층(324), 발광층(304), 전자 수송층(326), 전자 주입층(328), 및 제 2 전극층(306)이 순차로 적층되어 형성되어 있다.
기판(300)으로서는, 절연 표면을 가지는 기판 또는 절연 기판을 적용한다. 구체적으로는, 알루미노 실리케이트 유리, 알루미노 보로실리케이트 유리, 바륨 보로실리케이트 유리와 같은, 전자 공업용으로 사용되는 각종 유리 기판, 석영 기판, 세라믹스 기판 또는 사파이어 기판 등을 사용할 수 있다.
제 1 전극층(302) 또는 제 2 전극층(306)으로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 통상 스퍼터링에 의하여 성막되지만, 졸겔(sol-gel)법 등을 응용하여 제작하여도 상관없다. 예를 들어, 산화인듐-산화아연(IZO)은 산화인듐에 대하여 1 wt%∼20 wt%의 산화아연을 첨가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5 wt%∼5 wt%, 산화아연을 0.1 wt%∼1 wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화티탄) 등을 들 수 있다. 또한, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 함유하는 합금(AlSi) 등을 사용할 수 있다. 또한, 일 함수가 작은 재료인, 원소 주기율표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li), 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이들을 함유하는 합금(알루미늄, 마그네슘과 은의 합금, 알루미늄과 리튬의 합금), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 함유하는 합금 등을 사용할 수도 있다. 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이들을 함유하는 합금의 막은 진공 증착법을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 합금은 스퍼터링법에 의하여 형성할 수도 있다. 또한, 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의하여 성막할 수도 있다. 또한, 제 1 전극층(302) 및 제 2 전극층(306)은 단층막에 한정되지 않고, 적층막으로 형성할 수도 있다.
또한, 발광층(304)에서 발광하는 광을 외부로 추출하기 위해, 제 1 전극층(302)과 제 2 전극층(306) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는 발광을 통과시키도록 형성한다. 예를 들면, 인듐주석 산화물 등의 투광성을 가지는 도전 재료를 사용하여 형성하거나, 혹은, 은, 알루미늄 등을 수 nm 내지 수십 nm의 두께가 되도록 형성한다. 또한, 막 두께를 얇게 한 은, 알루미늄 등의 금속 박막과, ITO막 등의 투광성을 가지는 도전 재료를 사용한 박막과의 적층 구조로 할 수도 있다. 또한, 제 1 전극층(302) 또는 제 2 전극층(306)은 다양한 방법을 사용하여 형성하면 좋다.
발광층(304), 정공 주입층(322), 정공 수송층(324), 전자 수송층(326) 또는 전자 주입층(328)은, 상기 실시형태 1에서 나타낸 성막방법을 적용하여 형성할 수 있다. 또한, 전극층을 상기 실시형태 1에서 나타낸 성막방법을 적용하여 형성할 수도 있다.
예를 들어, 도 3(A)에 나타내는 발광소자를 형성하는 경우, 지지 기판의 제 1 면 측에 반사층을 형성하고, 지지 기판의 제 1 면과 반대측의 제 2 면 측에 광 흡수층 및 발광층을 형성하는 증착원이 되는 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 형성하고, 그 지지 기판을 피성막 기판에 근접시켜 배치한다. 광을 조사함으로써, 지지 기판 위에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 가열하여 승화시켜, 피성막 기판 위에 발광층(304)을 형성한다. 그리고, 발광층(304) 위에 제 2 전극층(306) 을 형성한다. 피성막 기판은, 여기서는 기판(300)이다. 또한, 피성막 기판 위에는, 미리 제 1 전극층(302)을 형성하여 둔다.
발광층(304)으로서는, 다양한 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 형광(螢光)을 발광하는 형광성 화합물이나, 인광(燐光)을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광층에 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들어, 청색계의 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2'］이리듐(Ⅲ)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2'］이리듐(Ⅲ)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스[2-(3',5'비스트리플루오로메틸페닐)피리디나토-N,C2'］이리듐(Ⅲ)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2'）이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2'）이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(1,2-디페닐-1H-벤즈이미다졸라토)이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 황색 계 발광 재료로서, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2'）이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오로페닐페닐)피리디나토]이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2'）이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색계 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(Ⅱ)(약칭: PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(Ⅲ)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(Ⅲ)(약칭: Eｕ(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트 롤린)유로퓸(Ⅲ)(약칭: Eｕ(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(상이한 다중도(multiplicity)들간의 전자 천이)이기 때문에, 인광성 화합물로서 사용될 수 있다.
발광층에 사용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들어, 청색계 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-ｍPhTD), 7,13-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-ｍPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(304)으로서, 발광성이 높은 물질(도펀트 재료)을 다른 물질(호 스트 재료)에 분산시킨 구성을 사용할 수도 있다. 발광성이 높은 물질(도펀트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성을 사용함으로써, 발광층의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 발광성이 높은 물질의 농도가 높은 것에 의한 농도 소광(消光)을 억제할 수 있다.
발광성이 높은 물질을 분산시키는 물질로서는, 발광성이 높은 물질이 형광성 화합물인 경우에는, 형광성 화합물보다 1중항 여기 에너지(기저 상태와 1중항 여기 상태와의 에너지 차이)가 큰 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발광성이 높은 물질이 인광성 화합물인 경우에는, 인광성 화합물보다 3중항 여기 에너지(기저 상태와 3중항 여기 상태와의 에너지 차이)가 큰 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
발광층에 사용하는 호스트 재료로서는, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB), 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq), 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-페닐페놀리놀라토-알루미늄(Ⅲ)(약칭: BAlq) 등 외에, 4,4'-디(9-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9-[4-(9-카르바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA) 등을 들 수 있다.
또한, 도펀트 재료로서는, 상기한 인광성 화합물이나 형광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광층으로서, 발광성이 높은 물질(도펀트 재료)을 다른 물질(호스트 재료) 에 분산시킨 구성을 사용하는 경우에는, 증착원이 되는 제 1 증착 재료를 함유하는 층으로서, 호스트 재료와 게스트 재료를 혼합한 층을 형성하면 좋다. 또한, 증착원이 되는 제 1 증착 재료를 함유하는 층으로서, 호스트 재료를 함유하는 층과 도펀트 재료를 함유하는 층이 적층된 구성으로 하여도 좋다. 이러한 구성의 증착원을 사용하여 발광층을 형성함으로써, 발광층(304)은 발광 재료를 분산시키는 물질(호스트 재료)과 발광성이 높은 물질(도펀트 재료)을 함유하고, 발광 재료를 분산시키는 물질(호스트 재료)에 발광성이 높은 물질(도펀트 재료)이 불산된 구성이 된다. 또한, 발광층으로서, 2종류 이상의 호스트 재료와 도펀트 재료를 사용하여도 좋고, 2종류 이상의 도펀트 재료와 호스트 재료를 사용하여도 좋다. 또한, 2종류 이상의 호스트 재료 및 2종류 이상의 도펀트 재료를 사용하여도 좋다.
또한, 도 3(B)에 나타내는 각종 기능층이 적층된 발광소자를 형성하는 경우는, 지지 기판 위에 증착 재료를 함유하는 층을 형성하고, 그 지지 기판을 피성막 기판에 근접시켜 배치하고, 지지 기판 위에 형성된 증착 재료를 함유하는 층을 가열하여 승화시켜, 피성막 기판 위에 기능층을 형성하는 순서를 반복하면 좋다. 예를 들어, 제 1 증착 재료로서 정공 주입층을 형성하기 위한 재료를 사용하여, 지지 기판 위에 정공 주입층을 형성하는 증착원이 되는 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 형성하고, 그 지지 기판을 피성막 기판에 근접시켜 배치한 후, 지지 기판 위에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 가열하여 승화시켜, 피성막 기판 위에 정공 주입층(322)을 형성한다. 피성막 기판은 여기서는 기판(300)이고, 미리 제 1 전극층(302)이 형성되어 있다. 계속해서, 제 1 증착 재료로서 정공 수송층을 형성하기 위한 재료를 사용하여, 지지 기판 위에 정공 수송층을 형성하는 증착원이 되는 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 형성하고, 그 지지 기판을 피성막 기판에 근접시켜 배치한 후, 지지 기판 위에 형성된 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 가열하여 승화시켜, 피성막 기판 위의 정공 주입층(322) 위에 정공 수송층(324)을 형성한다. 그 후, 마찬가지로 발광층(304), 전자 수송층(326), 전자 주입층(328)을 차례로 적층하여 형성한 후, 제 2 전극층(306)을 형성한다.
정공 주입층(322), 정공 수송층(324), 전자 수송층(326) 또는 전자 주입층(328)은 다양한 EL 재료를 사용하여 형성하면 좋다. 각 층을 형성하는 재료는 1종류로 하여도 좋고, 다수 종류의 복합 재료로 하여도 좋다. 복합 재료를 사용하여 형성하는 경우는, 상술한 바와 같이, 다수의 증착 재료를 포함하는 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 형성하면 좋다. 또는, 증착 재료를 함유하는 다수의 층을 적층하여, 제 1 증착 재료를 함유하는 층을 형성하면 좋다. 1종류의 재료를 사용하여 형성하는 경우도, 상기 실시형태 1에서 나타낸 성막방법을 적용할 수 있다. 또한, 정공 주입층(322), 정공 수송층(324), 전자 수송층(326) 또는 전자 주입층(328)은 각각 단층 구조로 하여도 좋고, 적층 구조로 하여도 좋다. 예를 들면, 정공 수송층(324)을 제 1 정공 수송층 및 제 2 정공 수송층으로 이루어지는 적층 구조로 하여도 좋다. 또한, 전극층에 대하여도 실시형태 1에서 나타낸 성막방법을 적용할 수 있다.
예를 들어, 정공 주입층(322)으로서는, 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 프탈로 시아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로시아닌계 화합물, 혹은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산) (PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공 주입층을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층(322)으로서, 정공 수송성이 높은 물질과 전자 수용성을 나타내는 물질을 함유하는 층을 사용할 수 있다. 정공 수송성이 높은 물질과 전자 수용성을 나타내는 물질을 함유하는 층은 캐리어 밀도가 높고, 정공 주입성이 뛰어나다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질과 전자 수용성을 나타내는 물질을 함유하는 층을, 양극으로서 기능하는 전극에 접하는 정공 주입층으로서 사용함으로써, 양극으로서 기능하는 전극 재료의 일 함수의 대소(大小)에 관계없이, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
정공 수송성이 높은 물질과 전자 수송성을 나타내는 물질을 함유하는 층은, 예를 들어, 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층과 전자 수용성을 나타내는 물질을 함유하는 층을 적층한 것을 증착원으로서 사용함으로써 형성할 수 있다.
정공 주입층에 사용하는 전자 수용성을 나타내는 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 천이금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오브, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화 몰리 브덴은 대기 중에서도 안정하고, 흡습성이 낮으며, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
정공 주입층에 사용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 각종 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 정공 주입층에 사용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는, 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 다만, 전자 수송성보다도 정공 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 이하에서는, 정공 주입층에 사용할 수 있는 정공 수송성이 높은 물질을 구체적으로 열거한다.
예를 들면, 정공 주입층에 사용할 수 있는 방향족 아민 화합물로서는, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등을 사용할 수 있다. 또한, N,N'-비스(4-메틸페닐)(p-톨릴)-N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
정공 주입층에 사용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 구체적으로는, 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
또한, 정공 주입층에 사용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입층에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸-안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이외에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이, 1×10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지고, 탄소수 14 내지 탄소수 42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 정공 주입층에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는 비닐 골격을 가져도 좋다. 비닐기를 가지는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.
이들 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층과, 전자 수용성을 나타내는 물질을 함유하는 층을 적층한 증착원을 사용함으로써, 정공 주입층을 형성할 수 있다. 전자 수용성을 나타내는 물질로서 금속 산화물을 사용한 경우에는, 제 1 기판 위에 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층을 형성한 후, 금속 산화물을 함유하는 층을 형성하는 것이 바람직하다. 금속 산화물은, 정공 수송성이 높은 물질보다 증착 온도가 높은 경우가 많기 때문이다. 이러한 구성의 증착원으로 함으로써, 정공 수송성이 높은 물질과 금속 산화물을 효율 좋게 승화시킬 수 있다. 또한, 증착하여 형성한 막에서의 농도의 국소적 불균일을 억제할 수 있다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질과 금속 산화물 양쪽 모두를 용해시키거나 또는 분산시키는 용매는 종류가 적고, 혼합 용액을 형성하기 어렵다. 따라서, 습식법을 사용하여 혼합층을 직접 형성하는 것은 어렵다. 그러나, 본 발명의 성막방법을 사용함으로써, 정공 수송성이 높은 물질과 금속 산화물을 함유하는 혼합층을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 정공 수송성이 높은 물질과 전자 수용성을 나타내는 물질을 함유하는 층은, 정공 주입성 뿐만 아니라 정공 수송성도 뛰어나기 때문에, 상술한 정공 주입층을 정공 수송층으로서 사용하여도 좋다.
또한, 정공 수송층(324)은 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이고, 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 기재한 물질은 주로 1×10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다도 정공 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층은 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 층으로 하여도 좋다.
전자 수송층(326)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이고, 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또 한, 그 외에, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계 또는 티아졸계 배위자를 가지는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 외에도, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ01), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소쿠프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 기재한 물질은 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다도 전자 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용하여도 좋다. 또한, 전자 수송층은 단층인 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것이라도 좋다.
또한, 전자 주입층(328)으로서는, 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송성을 가지는 물질과 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속이 조합된 층도 사용할 수 있다. 예를 들어, Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층으로서, 전자 수송성을 가지는 물질과 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속을 조합한 층을 사용하는 것은, 제 2 전극층(306)으로부터의 전자 주입이 효율 좋게 일어나기 때문에 보다 바람직하다.
또한, EL층(308)은, 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 쌍극성(bipolar)(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질 등을 함유하는 층과, 발광층을 적절히 조합하여 구성하면 좋다.
발광은, 제 1 전극층(302)과 제 2 전극층(306) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 통해 외부로 취출된다. 따라서, 제 1 전극층(302)과 제 2 전극층(306) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽은 투광성을 가지는 전극이다. 제 1 전극층(302)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 광은 제 1 전극층(302)을 통해 기판(300) 측으로부터 취출된다. 또한, 제 2 전극층(306)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 광은 제 2 전극층(306)을 통해 기판(300)과 반대 측으로부터 취출된다. 제 1 전극층(302)과 제 2 전극층(306) 양쪽 모두가 투광성을 가지는 전극인 경우, 광은 제 1 전극층(302) 및 제 2 전극층(306)을 통해 기판(300) 측 및 기판(300) 측과 반대 측의 양쪽 모두로부터 취출된다.
또한, 도 3(A) 및 도 3(B)에서는, 양극으로서 기능하는 제 1 전극층(302)을 기판(300) 측에 형성한 구성에 대하여 나타내었지만, 음극으로서 기능하는 제 2 전극층(306)을 기판(300) 측에 형성하여도 좋다. 도 4(A) 및 도 4(B)에서는, 기판(300) 위에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극층(306), EL층(308), 양극으로서 기능하는 제 1 전극층(302)이 순차로 적층된 구성이 된다. EL층(308)은, 도 3(A) 및 도 3(B)에 나타내는 구성과는 반대의 순서로 적층된다.
또한, EL층의 형성 방법으로서는, 실시형태 1에서 나타낸 성막방법을 사용하면 좋고, 다른 성막방법과 조합하여도 좋다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막방법을 사용하여 형성하여도 좋다. 건식법으로서는, 진공 증착법, 전자 빔 증착법, 스퍼터링법 등을 들 수 있다. 또한, 습식법으로서는, 잉크젯법 또는 스핀 코팅법 등을 들 수 있다.
이상의 공정에 의하여 발광소자를 제작할 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광소자는, 본 발명을 적용함으로써, 발광층을 비롯하여 각종 기능층을 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 이러한 발광소자를 적용하여 발광장치를 제작할 수 있다. 예를 들어, 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형의 발광장치의 예를 도 5, 도 6, 및 도 7을 사용하여 설명한다.
패시브 매트릭스형(단순 매트릭스형이라고도 말한다) 발광장치는, 스트라이프 형상(띠 형상)으로 병렬된 다수의 양극과, 스트라이프 형상으로 병렬된 다수의 음극이 서로 직교하도록 형성되어 있고, 그 교차부에 발광층이 끼워진 구조로 되어 있다. 따라서, 선택된 (전압이 인가된) 양극과 선택된 음극의 교점에 있는 화소가 점등하게 된다.
도 5(A)는, 봉지(封止) 전의 화소부의 상면도를 나타내는 도면이고, 도 5(A) 중의 쇄선 A-A'에서 절단한 단면도가 도 5(B)이고, 쇄선 B-B'에서 절단한 단면도가 도 5(C)이다.
기판(1501) 위에는, 하지 절연층으로서 절연층(1504)을 형성한다. 또한, 하지 절연층이 필요하지 않으면 특별히 형성하지 않아도 좋다. 절연층(1504) 위에는 스트라이프 형상으로 다수의 제 1 전극층(1513)이 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 제 1 전극층(1513) 위에는, 각 화소에 대응하는 개구부를 가지는 격벽(1514)이 형성되고, 개구부를 가지는 격벽(1514)은 절연 재료(감광성 또는 비감광성의 유기 재료(폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트 또는 벤조시클로부텐) 또는 SOG법(예를 들어, 알킬기를 포함하는 SiOx막))로 구성되어 있다. 또한, 각 화소에 대응하는 개구부가 발광 영역(1521)이 된다.
개구부를 가지는 격벽(1514) 위에, 제 1 전극층(1513)과 교차하는 서로 평행한 다수의 역 테이퍼 형상의 격벽(1522)이 형성된다. 역 테이퍼 형상의 격벽(1522)은 포토리소그래피법에 의하여, 미노광 부분이 패턴으로서 남는 포지티브형 감광성 수지를 사용하고, 패턴의 아래 부분이 보다 많이 에칭되도록 노광량 또는 현상시간을 조절함으로써 형성한다.
또한, 평행한 다수의 역 테이퍼 형상의 격벽(1522)을 형성한 직후의 사시도를 도 6에 나타낸다. 또한, 도 5와 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용한다.
개구부를 가지는 격벽(1514) 및 역 테이퍼 형상의 격벽(1522)을 합한 높이는, 발광층을 포함하는 EL층 및 제 2 전극층이 되는 도전층의 막 두께보다 크게 되도록 설정한다. 도 6에 나타내는 구성을 가지는 기판에 대하여 발광층을 포함하는 EL층과 도전층을 적층 형성하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 다수의 영역으로 분리된, 발광층을 포함하는 EL층(1515R), EL층(1515G), EL층(1515B)과, 제 2 전극층(1516)이 형성된다. 또한, 다수로 분리된 영역은 각각 전기적으로 독립하여 있다. 제 2 전극층(1516)은, 제 1 전극층(1513)과 교차하는 방향으로 연장하는 서로 평행한 스트라이프 형상의 전극이다. 또한, 역 테이퍼 형상의 격벽(1522) 위에도 발광층을 포함하는 EL층 및 도전층이 형성되지만, 발광층을 포함하는 EL층(1515R), EL층(1515G), EL층(1515B) 및 제 2 전극층(1516)은 분단되어 있다. 또한, 본 실시형태에서, EL층은 적어도 발광층을 포함하는 층이고, 그 발광층 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 또는 전자 주입층 등을 포함하여도 좋다.
여기서는, 발광층을 포함하는 EL층(1515R, 1515G, 1515B)을 선택적으로 형성하여, 3종류(R, G, B)의 발광을 얻을 수 있는 풀 컬러 표시 가능한 발광장치를 형성하는 예를 나타내고 있다. 발광층을 포함하는 EL층(1515R, 1515G, 1515B)은 각각 서로 평행한 스트라이프 패턴으로 형성되어 있다. 이들 EL층을 형성하기 위해서는, 상기 실시형태 1 및 실시형태 2에 나타내는 성막방법을 적용하면 좋다. 예를 들어, 적색의 발광이 얻어지는 발광층의 증착원을 형성한 제 1 지지 기판, 녹색의 발광이 얻어지는 발광층의 증착원을 형성한 제 2 지지 기판, 청색의 발광이 얻어지는 발광층의 증착원을 형성한 제 3 지지 기판을 각각 준비한다. 또한, 피성막 기판으로서 제 1 전극층(1513)이 형성된 기판을 준비한다. 그리고, 제 1 지지 기판, 제 2 지지 기판, 또는 제 3 지지 기판을 피성막 기판과 적절히 대향시켜 배치하고, 지지 기판에 형성된 증착원을 가열하여 승화시켜, 피성막 기판에 발광층을 포함하는 EL층을 형성한다. 또한, 원하는 곳에 선택적으로 EL층을 형성하기 위해, 적절히 마스크 등을 사용한다.
또한, 필요하다면, 봉지 캔(can) 또는 봉지를 위한 유리 기판 등의 봉지재를 사용하여 봉지한다. 여기서는, 봉지 기판으로서 유리 기판을 사용하고, 시일재 등의 접착재를 사용하여 기판과 봉지 기판을 접착하고, 시일재 등의 접착재로 둘러싸 인 공간을 밀폐 공간으로 하고 있다. 밀폐된 공간에는 충전재나 건조한 불활성 가스를 충전한다. 또한, 발광장치의 신뢰성을 향상시키기 위해, 기판과 봉지재 사이에 건조재 등을 봉입(封入)하여도 좋다. 건조제에 의하여 미량의 수분이 제거되어 충분히 건조된다. 또한, 건조재로서는, 산화칼슘이나 산화바륨 등의 알칼리토류 금속의 산화물과 같은, 화학 흡착에 의하여 수분을 흡수하는 물질을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 다른 건조재로서, 제올라이트나 실리카 겔 등의, 물리 흡착에 의하여 수분을 흡착하는 물질을 사용하여도 좋다.
다만, 발광소자를 덮고 그와 접하는 봉지재가 설치되어, 충분히 외기와 차단되어 있는 경우에는, 건조재는 특별히 마련하지 않아도 좋다.
다음에, FPC 등을 실장한 발광 모듈의 상면도를 도 7에 나타낸다.
또한, 본 명세서 중에 있어서의 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 의하여 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈을 모두 발광장치에 포함하는 것으로 한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 화상 표시를 구성하는 화소부는 주사선 군(群)과 데이터선 군이 서로 직교하도록 교차하여 있다.
도 5(A)∼도 5(C)에 있어서의 제 1 전극층(1513)이 도 7의 주사선(1603)에 상당하고, 제 2 전극층(1516)이 데이터선(1602)에 상당하고, 역 테이퍼 형상의 격 벽(1522)이 격벽(1604)에 상당하고, 기판(1501)이 기판(1601)에 상당한다. 데이터선(1602)과 주사선(1603) 사이에는 발광층을 포함하는 EL층이 끼워져 있고, 영역(1605)으로 나타내는 교차부가 1화소에 상응한다.
또한, 주사선(1603)은 배선 끝에서 접속 배선(1608)에 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, 사출면에 편광판 또는 원 편광판(타원 편광판을 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 의해 반사광을 확산시켜 비침을 저감할 수 있는 안티-글래어(anti-glare) 처리를 실시할 수 있다.
이상의 공정으로 패시브 매트릭스형 발광장치를 제조할 수 있다. 본 발명을 적용함으로써, 발광소자를 구성하는 증착 재료를 함유하는 층을 용이하게 형성할 수 있고, 그 발광소자를 가지는 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 호스트 재료에 도펀트 재료가 분산된 발광층을 형성하는 경우, 공증착을 적용하는 경우와 비교하여 복잡한 제어를 필요로 하지 않는다. 또한, 도펀트 재료의 첨가량 등도 제어하기 쉽기 때문에, 용이하게 정밀도 좋게 성막할 수 있고, 원하는 발광색도 얻기 쉽게 된다. 또한, 증착 재료의 이용 효율도 향상시킬 수 있기 때문에, 비용 삭감을 도모할 수도 있다.
또한, 본 발명을 적용함으로써, 평탄하고, 불균일한 부분이 없는 막을 성막 할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광층의 배턴 형성이 용이하게 되기 때문에, 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 미세한 패턴 형성이 가능하게 되기 때문에, 고정세한 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 광원으로서 레이저 광뿐만 아니라, 저렴하지만 열량이 큰 램프 히터 등을 사용할 수 있다. 따라서, 발광장치의 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 도 7에서는, 구동회로를 기판 위에 설치하지 않은 예를 나타내지만, 본 발명은 특별히 한정되지 않고, 기판에 구동회로를 가지는 IC 칩을 실장시켜도 좋다.
IC 칩을 실장시키는 경우, 화소부의 주변(외측) 영역에, 화소부에 각 신호를 전송하는 구동회로가 형성된 데이터선측 IC 및 주사선측 IC를 COG 방식에 의하여 각각 실장한다. COG 방식 이외의 실장 기술로서 TCP 또는 와이어 본딩(wire bonding) 방식을 사용하여 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 것이라도 좋다. 또한, 한쪽에 하나의 IC를 설치한 예를 설명하지만, 한쪽에 다수 개로 분할하여 설치하여도 좋다.
다음에, 본 발명을 적용하여 제작한 액티브 매트릭스형의 발광장치의 예에 대하여 도 8을 사용하여 설명한다. 또한, 도 8(A)는 발광장치를 나타내는 상면도이고, 도 8(B)는 도 8(A)를 쇄선 A-A'에서 절단한 단면도이다. 본 실시형태에 따 른 액티브 매트릭스형 발광장치는, 소자 기판(1710) 위에 형성된 화소부(1702)와 구동회로부(소스 측 구동회로)(1701)와, 구동회로부(게이트 측 구동회로)(1703)를 가진다. 화소부(1702), 구동회로부(1701), 및 구동회로부(1703)는 시일재(1705)에 의하여, 소자 기판(1710)과 봉지 기판(1704) 사이에 봉지되어 있다.
또한, 소자 기판(1710) 위에는, 구동회로부(1701) 및 구동회로부(1703)에 외부로부터의 신호(예를 들어, 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등)나 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속하기 위한 리드(lead) 배선(1708)이 형성된다. 여기서는, 외부 입력 단자로서 FPC(Flexible Printed Circuit)(1709)을 형성하는 예를 나타낸다. 또한, 여기서는 FPC밖에 도시되지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 부착될 수도 있다. 본 명세서에서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 그것에 FPC 또는 PWB가 부착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 8(B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(1710) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있는데, 여기서는 소스측 구동회로인 구동회로부(1701)와 화소부(1702)가 도시되어 있다.
구동회로부(1701)는 n채널형 TFT(1723)와 p채널형 TFT(1724)를 조합시킨 CMOS 회로가 형성되는 예를 나타낸다. 또한, 구동회로부를 형성하는 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 기판 위가 아니라 외부에 구동회로를 설치할 수도 있다.
또한, 화소부(1702)는 스위칭용 TFT(1711)와, 전류 제어용 TFT(1712), 및 그 전류 제어용 TFT(1712)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 1 전극층(1713)을 포함하는 다수의 화소에 의하여 형성된다. 또한, 제 1 전극층(1713)의 단부를 덮도록 절연물(1714)이 형성되어 있다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용함으로써 형성한다.
또한, 상층에 적층하여 형성되는 막의 피복성이 양호하게 하기 위해, 절연물(1714)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 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, 감광성의 광에 의하여 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형과, 광에 의하여 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 중 어느 것이라도 사용할 수 있고, 유기 화합물에 한정되지 않고, 무기 화합물, 예를 들어, 산화규소 또는 산질화규소 등의 양쪽 모두를 사용할 수 있다.
제 1 전극층(1713) 위에는 발광층을 포함하는 EL층(1700) 및 제 2 전극층(1716)이 적층되어 형성되어 있다. 제 1 전극층(1713)은 상술한 제 1 전극층(302)에 상당하고, 제 2 전극층(1716)은 제 2 전극층(306)에 상당한다. 또한, 제 1 전극층(1713)을 ITO막으로 하고, 제 1 전극층(1713)과 접속되는 전류 제어용 TFT(1712)의 배선으로서 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층막 또는 질화티탄막과, 알루미늄을 주성분으로 하는 막과, 질화티탄막과의 적층막을 적용하면, 배선으로서의 저항도 낮고, ITO막과의 양호한 오믹 콘택트(ohmic contact)를 얻을 수 있다. 또한, 여기서는 도시하지 않지만, 제 2 전극층(1716)은 외부 입력 단자인 FPC(1709)에 전기적으로 접속되어 있다.
EL층(1700)은, 적어도 발광층이 형성되어 있고, 발광층 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 또는 전자 주입층을 적절히 형성하는 구성으로 한다. 제 1 전극층(1713), EL층(1700) 및 제 2 전극층(1716)의 적층 구조로 발광소자(1715)가 형성되어 있다.
또한, 도 8(B)에 나타내는 단면도에서는, 발광소자(1715)를 하나만 도시하고 있지만, 화소부(1702)에서, 다수의 발광소자가 매트릭스 형상으로 배치되어 있는 것으로 한다. 화소부(1702)에는, 3종류(R, G, B)의 발광이 얻어지는 발광소자를 각각 선택적으로 형성하여, 풀 컬러 표시 가능한 발광장치를 형성할 수 있다. 또한, 컬러 필터와 조합함으로써 풀 컬러 표시 가능한 발광장치로 하여도 좋다.
또한, 시일재(1705)로 봉지 기판(1704)과 소자 기판(1710)을 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 외에, 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 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명을 적용하여 발광장치를 얻을 수 있다. 액티브 매트릭스형 발광장치는, TFT를 제작하기 때문에, 1장당의 제조 비용이 비싸게 되기 쉽지만, 본 발명을 적용함으로써, 발광소자를 형성할 때의 재료의 손실을 대폭적으로 삭감할 수 있다. 따라서, 비용 삭감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광소자를 구성하는 증착 재료를 함유하는 층을 용이하게 형성할 수 있고, 그 발광소자를 가지는 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 평탄하고 불균일한 부분이 없는 막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광층의 패턴 형성이 용이하게 되기 때문에, 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 미세한 패턴 형성이 가능하게 되기 때문에, 고정세한 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 광원으로서 레이저 광뿐만 아니라, 저렴하지만 열량이 큰 램프 히터 등을 사용할 수 있다. 따라서, 발광장치의 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는, 본 발명에 따른 발광장치의 제작을 가능하게 하는 성막장치의 예에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 성막장치의 단면의 모식도를 도 9 및 도 10에 나타낸다.
도 9(A)에서, 성막실(801)은 진공 체임버이고, 제 1 게이트 밸브(802) 및 제 2 게이트 밸브(803)에 의하여 다른 처리실과 연결되어 있다. 또한, 성막실(801) 내에는, 제 1 기판 지지 수단(804)인 기판 지지 기구와, 제 2 기판 지지 수단(805)인 피성막 기판 지지 기구와, 광원(810)을 적어도 가지고 있다.
먼저, 다른 성막실에서, 지지 기판인 제 1 기판(807) 위에 재료층(808)을 형성한다. 본 실시형태에서, 제 1 기판(807)은 도 1에 나타낸 제 1 기판(200)에 상당하고, 재료층(808)은 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)에 상당한다. 여기서는, 제 1 기판(807)으로서, 구리를 주 재료로 한 사각 평판 형상의 기판을 사용한다. 또한, 재료층(808)으로서는, 증착할 수 있는 재료를 사용한다. 또한, 제 1 기판(807)으로서는, 피성막 기판과 면적이 같거나 또는 그보다 큰 면적을 가지면 특별히 형상은 한정되지 않는다. 또한, 재료층(808)의 형성 방법은 건식법이나 습식법을 사용할 수 있고, 특히, 습식법이 바람직하다. 예를 들어, 스핀 코팅법, 인쇄법, 또는 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
다른 성막실로부터 제 1 기판(807)을 성막실(801)로 반송하고, 기판 지지 기구에 세트(set)한다. 또한, 제 1 기판(807)에 있어서의 재료층(808)이 형성되어 있는 면과, 피성막 기판인 제 2 기판(809)의 피성막 면이 대향하도록 제 2 기판(809)을 피성막 기판 지지 기구에 고정한다.
제 2 기판 지지 수단(805)을 이동시켜, 제 1 기판(807)과 제 2 기판(809)의 기판 간격이 거리 d가 되도록 접근시킨다. 또한, 거리 d란, 제 1 기판(807) 위에 형성된 재료층(808)의 표면과 제 2 기판(809)의 표면과의 거리로 정의한다. 또한, 제 2 기판(809) 위에 어떠한 층(예를 들어, 전극으로서 기능하는 도전층이나 격벽 으로서 기능하는 절연층 등)이 형성되어 있는 경우, 거리 d는, 제 1 기판(807) 위의 재료층(808)의 표면과 제 2 기판(809) 위에 형성된 층의 표면과의 거리로 정의한다. 다만, 제 2 기판(809) 또는 제 2 기판(809) 위에 형성된 층의 표면에 요철을 가지는 경우는, 거리 d는 제 1 기판(807) 위의 재료층(808)의 표면과, 제 2 기판(809) 또는 제 2 기판(809) 위에 형성된 층의 가장 위에 있는 표면과의 사이의 가장 짧은 거리로 정의한다. 여기서는, 거리 d를 2 mm로 한다. 또한, 제 2 기판(809)이 석영 기판과 같이 단단하고, 거의 변형(휨 등)하지 않는 재료이면, 거리 d는 0 mm를 하한으로 하여 가까이 할 수 있다. 또한, 도 9에서는 기판 간격의 제어는, 기판 지지 기구를 고정하고 피성막 기판 기구를 이동시키는 예를 나타내지만, 기판 지지 기구를 이동시키고 피성막 기판 지지 기구를 고정하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 기판 지지 기구와 피성막 기판 지지 기구 양쪽 모두를 이동시켜도 좋다. 또한, 도 9(A)에서는, 제 2 기판 지지 수단(805)을 이동시켜, 제 1 기판과 제 2 기판을 가까이 하여 거리 d로 한 단계의 단면을 나타내고 있다.
또한, 기판 지지 기구 및 피성막 기판 지지 기구는, 상하 방향뿐만 아니라, 수평 방향으로도 이동시키는 기구로 하여도 좋고, 정밀한 위치 맞춤을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 정밀한 위치 맞춤이나 거리 d의 측정을 행하기 위해, 성막실(801)에 CCD 등의 얼라인먼트(alignment) 기구를 설치하여도 좋다. 또한, 성막실(801) 내를 측정하는 온도 센서나, 습도 센서 등을 설치하여도 좋다.
광원(810)으로부터 광을 지지 기판에 조사한다. 이에 따라, 단시간에 지지 기판 위의 재료층(808)을 가열하여 승화시켜, 대향하여 배치된 제 2 기판(809)의 피성막면(즉, 하부 평면)에 증착 재료가 성막된다. 도 9(A)에 나타내는 성막장치에서, 미리 제 1 기판(807)에 재료층(808)이 균일한 막 두께로 얻어져 있으면, 막 두께 모니터를 설치하지 않아도, 제 2 기판에 막 두께 균일성이 높은 성막을 행할 수 있다. 또한, 종래의 증착장치는 기판을 회전시켰지만, 도 9(A)에 나타내는 성막장치는, 피성막 기판을 정지시켜 성막하기 때문에, 깨지기 쉬운 대면적 유리 기판에의 성막에 적합하다. 또한, 도 9(A)에 나타내는 성막장치는 성막 중에 지지 기판도 정지시켜 성막한다.
또한, 균일한 가열이 행해지도록, 광원(810)과 지지 기판은 넓은 면적에서 접하는 것이 바람직하다.
또한, 대기 시의 광원으로부터의 지지 기판 위의 재료층(808)에의 열의 영향을 완화하기 위해, 대기 시(증착 처리 전)는 광원(810)과 제 1 기판(807)(지지 기판)과의 사이에 단열화를 위한 개폐식 셔터를 설치하여도 좋다.
또한, 광원(810)은, 단시간에 균일한 가열을 행할 수 있는 가열 수단이면 좋다. 예를 들어, 레이저나 램프를 사용하면 좋다.
예를 들어, 레이저광의 광원으로서는, Ar 레이저, Kr 레이저, 엑시머 레이저 등의 기체 레이저, 단결정의 YAG, YVO4, 포르스테라이트(Mg2SiO4), YAlO3, GdVO4, 또는 다결정(세라믹스)의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4에 도펀트로서 Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta 중 1종 또는 다수 종 첨가한 것을 매질로 하는 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, 구리 증기 레 이저 또는 금 증기 레이저 중 1종 또는 다수 종으로부터 발진되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 레이저 매체가 고체인 고체 레이저를 사용하면, 메인터넌스 프리(maintenance-free)의 상태를 길게 유지할 수 있다는 이점(利點)이나, 출력이 비교적 안정되어 있다는 이점을 가진다.
예를 들어, 램프로서는, 플래시 램프(크세논 플래시 램프, 크립톤 플래시 램프 등), 크세논 램프, 메탈 할라이드 램프로 대표되는 방전등; 할로겐 램프, 텅스텐 램프로 대표되는 발열등을 사용할 수 있다. 플래시 램프는 단시간(0.1 msec∼10 msec)에 매우 강도가 높은 광을 반복하여 대면적에 조사할 수 있기 때문에, 제 1 기판의 면적에 관계없이 효율 좋게 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 발광시키는 시간의 길이를 변경함으로써 제 1 기판의 가열의 제어도 행할 수 있다. 또한, 플래시 램프는 수명이 길고, 발광 대기 시의 소비전력이 낮기 때문에, 러닝(running) 비용을 낮게 억제할 수 있다. 또한, 플래시 램프를 사용함으로써 급가열이 용이해져, 히터 등을 사용한 경우의 상하 기구나 셔터 등을 간략화할 수 있다. 따라서, 성막장치를 더욱 소형화할 수 있다.
도 9(A)에서는, 광원(810)을 성막실(801) 내에 설치하는 예를 나타내지만, 성막실의 내벽의 일부를 투광성 부재로 하여, 성막실의 외측에 광원(810)을 배치하여도 좋다. 성막실(801)의 외측에 광원(810)을 배치하면, 광원(810)의 라이트 밸브의 교환 등의 메인터넌스를 간편한 것으로 할 수 있다.
또한, 도 9(B)는, 제 2 기판(809)의 온도를 조절하는 기구를 구비한 성막장치의 예를 나타낸다. 도 9(B)에서, 도 9(A)와 공통의 부분에는 동일 부호를 사용 하여 설명한다. 도 9(B)에서는, 제 2 기판 지지 수단(805)에 열 매체를 흘리는 튜브(811)가 설치되어 있다. 튜브(811)에 열 매체로서 냉매를 흘림으로써, 제 2 기판 지지 수단(805)은 콜드 플레이트(cold plate)로 할 수 있다. 또한, 튜브(811)는, 제 2 기판 지지 수단(805)의 상하 이동에 추종(追從)할 수 있는 구성으로 되어 있다. 열 매체로서는, 예를 들어, 물이나 실리콘 오일(silicon oil) 등을 사용할 수 있다. 또한, 여기서는 냉매 가스나, 액체의 냉매를 흘리는 튜브를 사용한 예를 나타내지만, 냉각하는 수단으로서, 펠티에 소자(Peltier element) 등을 제 2 기판 지지 수단(805)에 설치하여도 좋다. 또한, 냉각하는 수단이 아니라, 가열하는 수단을 마련하여도 좋다. 예를 들어, 가열하기 위한 열 매체를 튜브(811)에 흘려도 좋다.
다른 재료층을 적층하는 경우에, 도 9(B)의 성막장치는 유용하다. 예를 들어, 제 2 기판에 이미 제 1 재료층이 형성되어 있는 경우, 그 위에 제 1 재료층보다 증착 온도가 높은 제 2 재료층을 적층할 수 있다. 도 9(A)에서는, 제 2 기판과 제 1 기판이 근접하기 때문에, 제 2 기판에 미리 성막되어 있는 제 1 재료층이 승화해 버릴 우려가 있다. 그래서, 도 9(B)의 성막장치로 하면, 냉각 기구에 의하여 제 2 기판에 미리 성막되어 있는 제 1 재료층의 승화를 억제하면서 제 2 재료층을 적층할 수 있다.
또한, 냉각 기구뿐만 아니라, 제 2 기판 지지 수단(805)에 히터 등의 가열 수단을 마련하여도 좋다. 제 2 기판의 온도를 조절하는 기구(가열 또는 냉각)를 마련함으로써, 기판의 휨 등을 억제할 수 있다.
또한, 도 9(A) 및 도 9(B)에는, 피성막 기판의 성막면이 하방이 되는 페이스 다운(face-down) 방식의 성막장치의 예를 나타내지만, 도 10(A)에 나타내는 바와 같이, 페이스 업(face-up) 방식의 성막장치를 적용할 수도 있다.
도 10(A)에서, 성막실(901)은 진공 체임버이고, 제 1 게이트 밸브(902) 및 제 2 게이트 밸브(903)에 의하여 다른 처리실과 연결되어 있다. 또한, 성막실(901) 내에는, 제 2 기판 지지 수단(905)인 피성막 기판 지지 기구와, 제 1 기판 지지 수단(904)인 기판 지지 기구와, 광원(910)을 적어도 가지고 있다.
성막의 순서는, 먼저, 다른 성막실에서 지지 기판인 제 1 기판(907) 위에 재료층(908)을 형성한다. 본 실시형태에서, 제 1 기판(907)은 도 1에 나타낸 제 1 기판(200)에 상당한다. 제 1 기판(907)으로서는, 피성막 기판과 면적이 같거나 또는 그보다 큰 면적을 가지는 것이면, 특별히 형상은 한정되지 않는다. 또한, 재료층(908)은 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)에 상당하고, 증착할 수 있고 증착 온도가 다른 다수의 재료를 함유한다. 재료층(908)의 형성 방법은 건식법이나 습식법을 사용할 수 있고, 특히, 습식법이 바람직하다. 예를 들어, 스핀 코팅법, 인쇄법, 또는 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
다른 성막실로부터 제 1 기판(907)을 성막실(901)로 반송하고, 기판 지지 기구에 세트한다. 또한, 제 1 기판(907)에 있어서의 재료층(908)이 형성되어 있는 면과, 제 2 기판(909)의 피성막 면이 대향하도록 피성막 기판 지지 기구에 제 2 기판을 고정한다. 또한, 도 10(A)에 나타내는 바와 같이, 이 구성은, 기판의 성막면이 상방이 되기 때문에 페이스 업 방식의 예를 나타낸다. 페이스 업 방식의 경우, 휘기 쉬운 대면적 유리 기판을 평탄한 대(臺)에 얹거나, 또는 다수의 핀으로 지지함으로써, 기판의 휨을 없애고, 기판 전면에서 균일한 막 두께를 얻을 수 있는 성막장치로 할 수 있다.
제 2 기판 지지 수단(905)을 이동시켜, 제 1 기판(907)과 제 2 기판(909)을 접근시켜 기판 간격을 거리 d로 한다. 또한, 거리 d란, 제 1 기판(907)에 형성된 재료층(908)의 표면과 제 2 기판(909)의 표면과의 거리로 정의한다. 또한, 제 2 기판(909) 위에 어떠한 층(예를 들어, 전극으로서 기능하는 도전층이나 격벽으로서 기능하는 절연층 등)이 형성되어 있는 경우, 거리 d는, 제 1 기판(907)의 재료층(908)의 표면과 제 2 기판(909) 위에 형성된 층의 표면과의 거리로 정의한다. 다만, 제 2 기판(909) 또는 제 2 기판(909)에 형성된 층의 표면에 요철을 가지는 경우는, 거리 d는 제 1 기판(907) 위의 재료층(908)의 표면과, 제 2 기판(909) 또는 제 2 기판(909) 위에 형성된 층의 가장 위에 있는 표면과의 사이의 가장 짧은 거리로 정의한다. 여기서는, 거리 d를 0.05 mm로 한다. 또한, 기판 지지 기구를 고정하고 피성막 기판 지지 기구를 이동시키는 예를 나타내지만, 기판 지지 기구를 이동시키고 피성막 기판 지지 기구를 고정하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 기판 지지 기구와 피성막 기판 지지 기구 양쪽 모두를 이동시켜 거리 d를 조절하여도 좋다.
도 10(A)에 나타내는 바와 같이, 기판 거리 d를 유지한 상태에서, 광원(910)으로부터 지지 기판에 광을 조사한다. 또한, 균일한 가열이 행해지도록, 광원(910)과 지지 기판은 넓은 면적에서 접하는 것이 바람직하다.
광원(810)으로부터 광을 지지 기판에 조사함으로써, 단시간에 지지 기판 위의 재료층(908)을 가열하여 승화시켜, 대향하여 배치된 제 2 기판(909)의 피성막면(즉, 상부 평면)에 증착 재료가 성막된다. 이렇게 함으로써, 종래의 대용량의 체임버인 증착장치와 비교하여 체임버 용량이 대폭으로 작은 소형의 성막장치를 실현할 수 있다.
또한, 광원은 특별히 한정되지 않고, 단시간에 균일한 가열을 행할 수 있는 가열 수단이라면 좋다. 예를 들어, 레이저나 램프를 사용하면 좋다. 도 10(A)에 나타내는 예에서는, 광원(910)은 제 2 기판(909)의 상방에 고정하여 설치되고, 광원(910)이 점등한 직후에 제 2 기판(909)의 상부 평면에 성막이 행해진다.
또한, 도 9(A), 도 9(B), 및 도 10(A)는 기판 가로 배치 방식의 성막장치의 예를 나타내지만, 도 10(B)에 나타내는 바와 같이 기판 세로 배치 방식의 성막장치를 적용할 수도 있다.
도 10(B)에서, 성막실(951)은 진공 체임버이다. 또한, 성막실(951) 내에는, 제 1 기판 지지 수단(954)인 기판 지지 기구와, 제 2 기판 지지 수단(955)인 피성막 기판 지지 기구와, 광원(960)을 적어도 가지고 있다.
성막실(951)은, 도시되지 않지만, 피성막 기판이 세로 배치 상태로 반송되는 제 1 반송실과 연결되어 있다. 또한, 도시되지 않지만, 지지 기판이 세로 배치 상태로 반송되는 제 2 반송실과 연결되어 있다. 또한, 본 명세서에서는, 기판면이 수평면에 대하여 수직에 가까운 각도(70°∼110°의 범위)로 하는 것을 기판 세로 배치라고 부른다. 대면적 유리 기판 등은 휨이 생기기 쉽기 때문에, 세로 배치로 반송하는 것이 바람직하다.
또한, 광원(960)으로서 레이저보다 램프를 사용하여 가열하는 방법이 대면족 유리 기판에 적합하다.
성막의 순서는, 먼저, 다른 성막실에서, 지지 기판인 제 1 기판(957)의 한쪽 면에 재료층(958)을 형성한다. 또한, 제 1 기판(957)은 도 1에 나타낸 제 1 기판(200)에 상당하고, 재료층(958)은 제 1 증착 재료를 함유하는 층(202)에 상당한다.
다음에, 다른 성막실로부터 제 1 기판(957)을 성막실(951)로 반송하고, 기판 지지 기구에 세트한다. 또한, 제 1 기판(957)에 있어서의 재료층(958)이 형성되어 있는 면과, 제 2 기판(959)의 피성막 면이 대향하도록 피성막 기판 지지 기구에 제 2 기판(959)을 고정한다.
다음에, 기판 거리 d를 유지한 상태에서, 광원(960)으로부터 광을 조사하여 지지 기판을 급속하게 가열한다. 지지 기판을 급속하게 가열하면, 간접적인 열 전도에 의하여 단시간에 지지 기판 위의 재료층(958)을 가열하여 승화시켜, 대향하여 배치된 피성막 기판인 제 2 기판(959)의 피성막 면에 증착 재료가 성막된다. 이렇게 함으로써, 종래의 대용량 체임버인 증착장치와 비교하여 체임버 용량이 대폭으로 작은 소형의 성막장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 성막장치를 다수 설치하여, 멀티체임버형의 제조장치로 할 수 있다. 물론, 다른 성막방법의 성막장치와의 조합도 가능하다. 또한, 본 실시형태에 나타낸 성막장치를 직렬로 다수 나란히 배치하여, 인라인(in- line)형의 제조장치로 할 수도 있다.
이러한 성막장치를 사용하여, 본 발명에 따른 발광장치를 제작할 수 있다. 본 발명은, 증착원을 습식법으로 용이하게 준비할 수 있다. 또한, 증착원을 그대로 증착하면 좋기 때문에, 막 두께 모니터를 불필요하게 할 수 있다. 따라서, 성막 공정을 전자동화할 수 있고, 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 성막실 내벽에 증착 재료가 부착하는 것도 방지할 수 있고, 성막장치의 메인터넌스를 간편하게 할 수 있다.
또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광소자를 구성하는 증착 재료를 함유하는 층을 용이하게 형성할 수 있고, 그 발광소자를 가지는 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 평탄하고 불균일한 부분이 없는 막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광층의 패턴 형성이 용이하게 되기 때문에, 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 미세한 패턴 형성이 가능하게 되기 때문에, 고정세한 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 광원으로서 레이저 광뿐만 아니라, 저렴하지만 열량이 큰 램프 히터 등을 사용할 수 있다. 따라서, 발광장치의 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
[실시형태 5]
본 실시형태에서는, 본 발명에 따른 발광장치의 제작을 가능하게 하는 성막장치의 예에 대하여 설명한다.
도 15는 레이저를 사용한 성막장치의 일례를 나타내는 사시도이다. 사출되는 레이저 광은 레이저 발진 장치(1103)(YAG 레이저 장치, 엑시머 레이저 장치 등)로부터 출력되고, 빔 형상을 직사각형 형상으로 하기 위한 제 1 광학계(1104)와, 정형(整形)하기 위한 제 2 광학계(1105)와, 평행 광선으로 하기 위한 제 3 광학계(1106)를 통과하고, 반사 거울(1107)로 광로가 증착용 기판(1101)에 대하여 수직이 되는 방향으로 굽어진다. 그 후, 증착용 기판에 레이저 광을 조사한다.
개구부를 가지는 반사층(1110)은 레이저 광이 조사되어도 견딜 수 있는 재료를 사용한다.
또한, 증착용 기판에 형성된 층(반사층 및 광 흡수층)에 조사되는 레이저 스폿(spot)의 형상은 직사각형 형상 또는 선 형상으로 하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 짧은 변이 1 mm∼5 mm이고, 긴 변이 10 mm∼50 mm인 직사각형 형상으로 하면 좋다. 또한, 대면적 기판을 사용하는 경우에는, 처리 시간을 단축하기 위해, 레이저 스폿의 긴 변을 20 cm∼100 cm로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 15에 나타내는 레이저 발진 장치 및 광학계를 다수 설치하여 대면적의 기판을 단시간에 처리하여도 좋다. 구체적으로는, 다수의 레이저 발진 장치로부터 레이저 광을 각각 조사하여 기판 1장에서의 처리 면적을 분담하여도 좋다.
또한, 도 15는 일례이고, 레이저 광의 광로에 배치하는 각 광학계나 전기광학 소자의 위치 관계는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이저 발진 장치(1103)를 증착용 기판(1101)의 상방에 배치하고, 레이저 발진 장치(1103)로부터 사출하는 레이저 광이 증착용 기판(1101)의 주 평면에 대하여 수직인 방향이 되도 록 배치하면, 반사 거울을 사용하지 않아도 좋다. 또한, 각 광학계는 집광 렌즈, 빔 익스팬더(beam expander), 호모지나이저(homogenizer), 또는 편광자 등을 사용하면 좋고, 이들을 조합하여도 좋다. 또한, 각 광학계로서 슬릿을 조합하여도 좋다.
피조사면 위에서 레이저 광의 조사 영역을 2차원적으로 적절히 주사시킴으로써, 기판의 넓은 면적에 조사를 행한다. 주사하기 위해, 레이저 광의 조사 영역과 기판을 상대적으로 이동시킨다. 여기서는, 기판을 보유하고 있는 기판 스테이지(1109)를 XY방향으로 이동시키는 이동 수단(도시되지 않음)에 의하여 주사를 행한다.
또한, 제어장치(1116)는, 기판 스테이지(1109)를 XY 방향으로 이동시키는 이동 수단도 제어할 수 있도록 연동시키는 것이 바람직하다. 또한, 제어장치(1116)는 레이저 발진 장치(1103)도 제어할 수 있도록 연동시키는 것이 바람직하다. 또한, 제어장치(1116)는, 위치 마커를 인식하기 위한 촬상 소자(1108)를 가지는 위치 얼라인먼트(alignment) 기구와 연동시키는 것이 바람직하다.
위치 얼러인먼트 기구는, 증착용 기판(1101)과 피성막 기판(1100)의 위치 맞춤을 행한다.
또한, 레이저 광이 조사되는 증착용 기판(1101)에는, 레이저 광이 조사되는 측의 면에 반사층(1110)이 형성되어 있고, 다른 쪽 면에 광 흡수층(1114), 재료층(1115)이 순차로 적층되어 있다. 광 흡수층(1114)은 내열성 금속을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 텅스텐이나 탄탈 등을 사용한다.
또한, 증착용 기판(1101)과 피성막 기판(1100)은, 간격 거리 d가 0 mm 이상 0.05 mm 이하, 바람직하게는, 0 mm 이상 0.03 mm 이하가 되도록 가까이 하여 대향시킨다. 또한, 피성막 기판(1100)에 격벽이 되는 절연물이 형성되어 있는 경우에는, 절연물과 재료층(1115)을 접촉시켜 배치하여도 좋다.
도 15에 나타내는 성막장치를 사용하여 성막을 행하는 경우에는, 적어도 증착용 기판(1101)과 피성막 기판(1100)을 진공 체임버 내에 배치한다. 또한, 도 15에 나타내는 구성을 모두 진공 체임버 내에 설치하여도 좋다.
또한, 도 15에 나타내는 성막장치는, 피성막 기판(1100)의 성막면이 위로 향한, 소위 페이스 업 방식의 성막장치의 예를 나타내지만, 페이스 다운 방식의 성막장치로 할 수도 있다. 또한, 피성막 기판(1100)이 대면적 기판인 경우, 기판 자체의 중량에 의하여 기판의 중심이 휘는 것을 억제하기 위해, 피성막 기판(1100)의 주 평면을 수평면에 대하여 수직으로 배치하는, 소위 세로 배치 방식의 장치로 할 수도 있다.
또한, 피성막 기판(1100)을 냉각하는 냉각 수단을 추가로 설치함으로써, 플라스틱 기판 등의 가요성 기판을 피성막 기판(1100)에 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 성막장치를 다수 설치하여, 멀티체임버형의 제조장치로 할 수 있다. 물론, 다른 성막방법의 성막장치와의 조합도 가능하다. 또한, 본 실시형태에 나타낸 성막장치를 직렬로 다수 나란히 배치하여, 인라인형의 제조장치로 할 수도 있다.
이러한 성막장치를 사용하여, 본 발명에 따른 발광장치를 제작할 수 있다. 본 발명은, 증착원을 습식법으로 용이하게 준비할 수 있다. 또한, 증착원을 그대로 증착하면 좋기 때문에, 막 두께 모니터를 불필요하게 할 수 있다. 따라서, 성막 공정을 전자동화할 수 있고, 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 성막실 내벽에 증착 재료가 부착하는 것도 방지할 수 있어, 성막장치의 메인터넌스를 간편하게 할 수 있다.
또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광소자를 구성하는 증착 재료를 함유하는 층을 용이하게 형성할 수 있고, 그 발광소자를 가지는 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 평탄하고 불균일한 부분이 없는 막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 발광층의 패턴 형성이 용이하게 되기 때문에, 발광장치의 제조도 간편하게 된다. 또한, 미세한 패턴 형성이 가능하게 되기 때문에, 고정세한 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 적용함으로써, 광원으로서 레이저 광뿐만 아니라, 저렴하지만 열량이 큰 램프 히터 등을 사용할 수 있다. 따라서, 발광장치의 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
[실시형태 6]
본 실시형태에서는, 본 발명을 적용하여 제조한 발광장치를 사용하여 완성시킨 여러 가지 전자 기기에 대하여 도 11(A)∼도 11(E)를 사용하여 설명한다.
본 발명에 따른 발광장치를 적용한 전자 기기로서, 텔레비전, 비디오 카메라, 디지털 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 장착형 디스플레이), 내 비게이션 시스템, 음향재생장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 시스템 등), 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 게임 기기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기 또는 전자 책 등), 기록 매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는, 디지털 비디오 디스크(DＶD) 등의 기록 매체를 재생하고, 그의 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치), 조명 기구 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 11(A)∼도 11(E)에 나타낸다.
도 11(A)는 표시장치이고, 케이싱(8001), 지지대(8002), 표시부(8003), 스피커부(8004), 비디오 입력 단자(8005) 등을 포함한다. 본 발명을 사용하여 형성되는 발광장치를 그 표시부(8003)에 사용함으로써 제조된다. 또한, 표시장치는, 퍼스널 컴퓨터용, TＶ 방송 수신용, 광고 표시용 등의 모든 정보표시용 장치를 포함한다. 본 발명을 적용함으로써 스루풋을 향상시킬 수 있기 때문에, 표시장치의 제조에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표시장치의 제조에 있어서의 재료의 손실을 삭감할 수 있기 때문에, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있고, 싼값의 표시장치를 제공할 수 있다.
도 11(B)는 컴퓨터이고, 본체(8101), 케이싱(8102), 표시부(8103), 키보드(8104), 외부 접속 포트(8105), 마우스(mouse)(8106) 등을 포함한다. 본 발명의 성막장치를 사용하여 형성된 발광장치를 그 표시부(8103)에 사용함으로써 제조된다. 본 발명을 적용함으로써 스루풋을 향상시킬 수 있기 때문에, 표시장치의 제조에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표시장치의 제조에 있어서의 재료의 손실을 삭감할 수 있기 때문에, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있고, 싼값의 컴 퓨터를 제공할 수 있다.
도 11(C)는 비디오 카메라이고, 본체(8201), 표시부(8202), 케이싱(8203), 외부 접속 포트(8204), 리모트 컨트롤 수신부(8205), 수상부(8206), 배터리(8207), 음성 입력부(8208), 조작 키(8209), 접안부(8210) 등을 포함한다. 본 발명의 성막장치를 사용하여 형성된 발광장치를 그 표시부(8202)에 사용함으로써 제작된다. 본 발명을 적용함으로써 스루풋을 향상시킬 수 있기 때문에, 표시장치의 제조에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표시장치의 제조에 있어서의 재료의 손실을 삭감할 수 있기 때문에, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있고, 싼값의 비디오 카메라를 제공할 수 있다.
도 11(D)는 탁상 조명 기구이고, 조명부(8301), 전등갓(8302), 가변 암(arm)(8303), 지주(8304), 받침대(8305), 전원 스위치(8306)을 포함한다. 본 발명의 성막장치를 사용하여 형성되는 발광장치를 조명부(8301)에 사용함으로써 제조된다. 또한, 조명 기구에는 천정 고정형 조명 기구 또는 벽걸이형 조명 기구 등도 포함된다. 본 발명을 적용함으로써 스루풋을 향상시킬 수 있기 때문에, 발광장치의 제조에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 발광장치의 제조에 있어서의 재료의 손실을 삭감할 수 있기 때문에, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있고, 싼값의 탁상 조명 기구를 제공할 수 있다.
여기서, 도 11(E)는 휴대 전화기이고, 본체(8401), 케이싱(8402), 표시부(8403), 음성 입력부(8404), 음성 출력부(8405), 조작 키(8406), 외부 접속 포트(8407), 안테나(8408) 등을 포함한다. 본 발명의 성막장치를 사용하여 형성된 발광장치를 그 표시부(8403)에 사용함으로써 제작된다. 본 발명을 적용함으로써, 스루풋을 향상시킬 수 있기 때문에, 표시장치의 제조에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표시장치의 제조에 있어서의 재료의 손실을 삭감할 수 있기 때문에, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있고, 싼값의 휴대 전화기를 제공할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명에 따른 발광장치를 적용하여 전자기기나 조명 기구를 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 발광장치의 적용 범위는 극히 넓고, 모든 분야의 전자기기에 적용할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 본 발명에 따른 발광장치의 제작을 가능하게 하는 성막장치의 일례에 대하여 도 16 및 도 17을 사용하여 설명한다. 또한, 도 16(A)는 성막장치의 단면도이고, 도 16(B)는 성막장치의 상면도이다.
도 16(A) 및 도 16(B)에서, 성막실(501)은 진공 체임버이고, 제 1 게이트 밸브(502) 및 제 2 게이트 밸브(503)에 의하여 다른 처리실과 연결되어 있다. 또한, 성막실(501) 내에는, 제 1 기판 지지 수단인 기판 지지 기구(513)와, 제 2 기판 지지 수단인 피성막 기판 지지 기구(505)와, 광원으로서 할로겐 램프(510)를 가지고 있다. 할로겐 램프는 급속 가열이 가능하고, 또한 발광시키는 시간의 길이를 변화시킴으로써, 제 1 기판의 가열의 제어가 가능하다. 또한, 급속 가열이 가능하기 때문에, 히터를 사용했을 경우의 상하 기구나 셔터 등을 간략화할 수 있다. 따라 서, 더욱 성막장치의 소형화를 도모할 수 있다.
먼저, 다른 성막실에서, 지지 기판인 제 1 기판(507) 위에 재료층(508)을 형성한다. 본 실시예에서는, 제 1 기판(507)으로서, 티탄막을 성막한 유리 기판을 사용한다. 티탄은 광원인 할로겐 램프의 발광 파장인 1100 nｍ∼1200 nｍ 부근의 광을 효율 좋게 흡수할 수 있으므로, 티탄막 위에 형성한 재료층(508)을 효율 좋게 가열할 수 있다. 또한, 재료층(508)으로서는, 증착 가능한 재료를 사용한다. 또한, 본 실시예에서는, 제 1 기판으로서, 피성막 기판과 면적이 같은 기판을 사용한다. 또한, 본 실시예에서는, 재료층(508)은 습식법을 사용하여 형성된다.
도 16(A)에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 다른 성막실로부터 제 1 기판(507)을 성막실(501)로 반송하고, 기판 지지 기구에 세트한다. 반송할 때에는, 가동 수단(515)에 의하여 리플렉터 셔터(reflector shutter)(504)를 열고, 그를 통해 제 1 기판(507)을 기판 지지 기구(513)에 세트한다. 또한, 제 1 기판(507)에 있어서의 재료층(508)이 형성되어 있는 면과, 피성막 기판인 제 2 기판(509)의 피성막면이 대향하도록, 제 1 기판(507)을 기판 지지 기구(513)에 고정한다.
성막실(501) 내는, 진공 배기해 두는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 진공도가 5×10-3 Pa 이하, 바람직하게는 10-4 Pa∼10-6 Pa 정도의 범위까지 진공 배기한다. 성막실에 연결되어 설치되는 진공 배기 수단은, 대기압으로부터 1 Pa 정도의 압력까지를 오일 프리(oil-free) 드라이 펌프로 진공 배기하고, 그 이상의 압력은 자기(磁氣) 부상형 터보 분자펌프 또는 복합 분자펌프에 의하여 진공 배기한다. 이렇게 함으로써, 배기 수단으로부터 주로 기름 등의 유기물에 의한 오염을 방지한다. 내벽면은, 전해 연마에 의하여 경면(鏡面) 처리하고, 표면적을 줄여서 가스 방출을 방지한다.
제 2 기판(509)은 고정 수단(517)에 의하여 피성막 기판 지지 기구(505)에 고정된다. 피성막 기판 지지 기구(505)의 내부에는 열 매체를 흘리는 튜브(511)가 설치되어 있다. 열 매체를 흘리는 튜브(511)에 의하여, 피성막 기판 지지 기구(505)는 적절한 온도를 유지할 수 있다. 예를 들어, 냉수를 흘림으로써 피성막 기판을 냉각해도 좋고, 온수를 흘림으로써, 피성막 기판을 가열해도 좋다.
다음에, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(507)과 제 2 기판(509)의 기판 간격이 거리 d가 되도록 접근시킨다. 또한, 거리 d는 제 1 기판(507) 위에 형성된 재료층(508)의 표면과 제 2 기판(509)의 표면과의 거리로 정의한다. 또한 제 2 기판(509) 위에 어떠한 층(예를 들어, 전극으로서 기능하는 도전층이나 격벽으로서 기능하는 절연층 등)이 형성되어 있는 경우, 거리 d는, 제 1 기판(507) 위의 재료층(508)의 표면과, 제 2 기판(509) 위에 형성된 층의 표면과의 거리로 정의한다. 다만, 제 2 기판(509) 또는 제 2 기판(509) 위에 형성된 층의 표면에 요철을 가지는 경우에는, 거리 d는, 제 1 기판(507) 위의 재료층(508)의 표면과 제 2 기판(509) 또는 제 2 기판(509) 위에 형성된 층의 가장 위에 있는 표면과의 사이의 가장 짧은 거리로 정의한다. 본 실시예에서는, 거리 d를 0.05 mm로 한다.
또한, 본 실시예에서 나타내는 성막장치에서는, 기판 간격의 제어는, 피성막 기판 지지 기구(505)가 상하 운동하는 것, 및 기판 지지 기구(513)인 기판 리프트 핀이 제 1 기판(507)을 들어올려 상하 운동하는 것에 의하여 행한다. 가동 수단(514)에 의하여, 석영으로 형성된 기판 리프트 핀이 상하로 운동하여, 제 1 기판(507)을 들어올린다.
또한, 본 실시예에서는, 대기 시의 광원에 의한 지지 기판 위의 재료층(508)에의 열의 영향을 완화하기 위해, 대기 시(증착 처리 전)에는 광원인 할로겐 램프(510)와 제 1 기판(507)(지지 기판)과의 거리를 50 mm로 한다.
기판 간격을 거리 d로 유지한 상태에서, 할로겐 램프(510)에 의하여 가열처리를 행한다. 먼저, 예비 가열로서, 램프 히터의 출력을 15초간 60℃로 유지한다. 예비 가열을 행함으로써, 할로겐 램프의 출력이 안정된다. 그 후에 가열처리를 행한다. 가열처리는, 300℃∼800℃를 7초∼15초간 정도 유지한다. 가열처리에 요하는 시간은 증착 재료에 따라 다르기 때문에, 적절히 설정한다. 또한, 할로겐 램프(510)로부터의 광이 산란하여 성막실 전체가 가열되지 않도록, 리플렉터(516) 및 리플렉터 셔터(504)가 설치되어 있다.
할로겐 램프(510)로부터의 광을 제 1 기판(507) 위에 형성되어 있는 티탄막이 흡수하여, 가열됨으로써, 티탄막 위의 재료층(508)이 가열되어 승화하여, 대향하여 배치된 제 2 기판(509)의 피성막면(즉, 하부 평면)에 증착 재료가 성막된다. 도 16 및 도 17에 나타내는 성막장치에서, 미리 제 1 기판(507)에 재료층(508)이 균일한 막 두께로 얻어져 있으면, 막 두께 모니터를 설치하지 않더라도, 제 2 기판에 막 두께 균일성이 높은 성막을 행할 수 있다. 또한, 종래의 증착장치는 기판을 회전시켰지만, 도 16 및 도 17에 나타내는 성막장치는, 피성막 기판을 고정해서 성 막하기 때문에, 깨지기 쉬운 대면적의 유리 기판에의 성막에 적합하다. 또한, 도 16 및 도 17에 나타내는 성막장치는 성막 중 지지 기판도 정지해서 성막한다.
본 실시예에서 나타낸 성막장치를 사용함으로써, 본 발명에 따른 발광장치를 제작할 수 있다. 본 발명에서는, 증착원을 습식법으로 용이하게 준비할 수 있다. 또한, 증착원을 그대로 증착하면 되기 때문에, 막 두께 모니터를 불필요하게 할을 수 있다. 따라서, 성막 공정을 전자동화할 수 있고, 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 성막실 내벽에 증착 재료가 부착되는 것도 방지할 수 있어, 성막장치의 메인티넌스를 간편하게 할 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 반사층 및 광 흡수층에 사용하는 재료의 반사율에 대하여 설명한다.
유리 기판 위에, 스퍼터링법을 사용하여, 알루미늄막, 알루미늄-티탄 합금막, 몰리브덴막, 질화탄탈막, 티탄막, 텅스텐막을 성막하였다. 이들의 금속 재료는 내열성이 뛰어나기 때문에, 본 발명에 적합하게 사용될 수 있다. 이들 금속막의 막 두께는 각각의 막에서 400 nm로 하였다. 성막한 각종 금속막의 반사율을 도 18에 나타낸다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 알루미늄막 및 알루미늄-티탄 합금막은, 적외 영역(파장 800 nm 이상 2500 nm 이하)에 걸쳐 85% 이상의 반사율을 나타내고 있다. 따라서, 반사층으로서 사용될 수 있다. 특히, 파장이 900 nm 이상 2500 nm 이하의 범위에 대하여는 90% 이상의 반사율을 나타내고 있기 때문에, 반사층으로서 적합하 게 사용될 수 있다.
한편, 티탄막 및 질화탄탈막은, 적외 영역(파장 800 nm 이상 2500 nm 이하)에 걸쳐 67% 이하의 반사율을 나타내고 있다. 따라서, 광 흡수층으로서 사용될 수 있다. 특히, 파장이 800 nm 이상 1250 nm 이하의 영역에 대하여는, 60% 이하의 반사율을 나타내고 있기 때문에, 광 흡수층으로서 적합하게 사용될 수 있다.
또한, 몰리브덴막및 텅스텐막은, 파장 800 nm 이상 900 nm 이하의 광에 대하여는 반사율이 60% 이하이기 때문에, 광 흡수층으로서 적합하게 사용될 수 있다. 또한, 파장 2000 nm∼2500 nm의 광에 대하여는, 반사율이 85% 이상이기 때문에, 반사층으로서 사용될 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 알루미늄막의 막 두께와 반사율에 대하여 설명한다.
유리 기판 위에, 스퍼터링법을 사용하여 알루미늄막을 성막하였다. 알루미늄막의 막 두께는 100 nm, 400 nm, 500 nm로 하였다. 성막한 각 막의 반사율을 도 21에 나타낸다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 막 두께 100 nm, 400 nm, 500 nm의 어느 막이라도 같은 반사율을 나타내고 있고, 적외 영역(파장 800 nm 이상 2500 nm 이하)에 걸쳐 85% 이상의 반사율을 나타내고 있다. 특히, 파장이 900 nm 이상 2500 nm 이하의 범위에 대하여는, 90% 이상의 반사율을 나타내고 있다.
또한, 성막한 각 막의 투과율에 대해서도 측정하였다. 그 결과, 막 두께 100 nm, 400 nm, 500 nm의 어느 막이라도 거의 0%의 투과율을 나타내고 있고, 적외 영역(파장 800 nm 이상 2500 nm 이하)에 걸쳐 거의 광을 투과하지 않는 것을 알 수 있었다.
따라서, 알루미늄막은 반사층으로서 적합하게 사용될 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 알루미늄막의 막 두께는 100 nm 이상이라면 반사층으로서 적합하게 사용할 수 있는 것을 알 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 티탄막의 막 두께와 반사율에 대하여 설명한다.
유리 기판 위에, 스퍼터링법을 사용하여 티탄막을 성막하였다. 티탄막의 막 두께는 10 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 400 nm, 600 nm로 하였다. 성막한 각 막의 반사율을 도 22(A)에 나타내고, 투과율을 도 22(B)에 나타내고, 흡수율을 도 23에 나타낸다. 또한, 도 23에 나타낸 흡수율은, 조사한 광을 100%로 하여, 측정한 반사율과 측정한 투과율을 100%로부터 뺀 것이다.
도 22(A)에 나타내는 바와 같이, 막 두께 200 nm, 400 nm, 600 nm에 대해서는, 같은 반사율을 나타내고 있고, 적외 영역(파장 800 nm 이상 2500 nm 이하)에 걸쳐 67% 이하의 반사율을 나타내고 있다. 또한, 도 22(B)에 나타내는 바와 같이, 300 nm 이상 2500 nm 이하의 파장 범위에서 거의 광을 투과하지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 200 nm 이상의 막 두께이라면, 티탄막은 광 흡수층으로서 사용될 수 있다.
또한, 막 두께 10 nm, 50 nm, 100 nm에 대해서는, 반사율은 낮지만, 도 22(B)에 나타내는 바와 같이, 2% 이상의 투과율을 나타내고 있다. 따라서, 광 흡 수층으로서 사용하는 경우, 조사한 광을 투과해 버릴 가능성이 있다. 따라서, 티탄막을 광 흡수층으로서 사용하는 경우에는, 100 nm보다 두꺼운 막 두께가 바람직하다.
또한, 도 23에 나타내는 바와 같이, 막 두께 200 nm, 400 nm, 600 nm의 티탄막은 흡수율이 30% 이상이다.
이상으로부터, 막 두께 200 nm 이상 600 nm 이하의 티탄막은 광 흡수층으로서 적합하게 사용할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 1(A)∼도 1(C)는 본 발명에 따른 성막 공정의 단면을 나타내는 모식도.
도 2(A)∼도 2(C)는 본 발명에 따른 성막 공정의 단면을 나타내는 모식도.
도 3(A) 및 도 3(B)는 발광소자의 예를 나타내는 도면.
도 4(A) 및 도 4(B)는 발광소자의 예를 나타내는 도면.
도 5(A)∼도 5(C)는 패시브 매트릭스형 발광장치의 상면도 및 단면도의 예.
도 6은 패시브 매트릭스형 발광장치의 사시도의 일례.
도 7은 패시브 매트릭스형 발광장치의 상면도의 일례.
도 8(A) 및 도 8(B)는 액티브 매트릭스형 발광장치의 상면도 및 단면도의 일례.
도 9(A) 및 도 9(B)는 성막장치의 예를 나타내는 도면.
도 10(A) 및 도 10(B)는 성막장치의 예를 나타내는 도면.
도 11(A)∼도 11(E)는 전자 기기의 예를 나타내는 도면.
도 12(A)∼도 12(C)는 본 발명에 따른 성막 공정의 단면을 나타내는 모식도.
도 13(A) 및 도 13(B)는 본 발명에 따른 성막 공정을 설명하는 도면.
도 14(A) 및 도 14(B)는 본 발명에 따른 성막 공정을 설명하는 도면.
도 15는 성막장치의 예를 나타내는 도면.
도 16(A) 및 도 16(B)는 성막장치의 예를 나타내는 도면.
도 17은 성막장치의 예를 나타내는 도면.
도 18은 금속막의 반사율을 나타내는 도면.
도 19(A)∼도 19(C)는 본 발명에 따른 성막 공정의 단면을 나타내는 모식도.
도 20(A)∼도 20(C)는 본 발명에 따른 성막 공정의 단면을 나타내는 모식도.
도 21은 알루미늄막의 반사율을 나타내는 도면.
도 22(A) 및 도 22(B)는 티탄막의 반사율 및 투과율을 나타내는 도면.
도 23은 티탄막의 흡수율을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 제 1 기판 201: 광 흡수층
202: 제 1 증착 재료를 함유하는 층
205: 반사층 206: 제 2 기판
207: 제 1 전극층 208: 절연물
211: 제 2 증착 재료를 함유하는 층
Claims (38)
- 발광장치를 제작하는 방법으로서,제 1 면 위에 개구부를 가진 반사층이 제공되어 있는 제 1 기판에 있어서의 상기 제 1 면의 반대측의 제 2 면 위에 광 흡수층을 덮도록 증착 재료를 형성하는 단계와;상기 제 1 기판의 상기 제 2 면을 제 2 기판의 표면에 근접시킨 상태에서 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면 측으로부터 광 조사를 행하여, 상기 반사층의 상기 개구부와 겹치는 위치에 있는 상기 광 흡수층의 부분에 의해 조사 광을 흡수시킴으로써, 상기 증착 재료를 가열하고, 상기 증착 재료를 상기 제 2 기판의 상기 표면에 부착시키는 단계를 포함하는, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 반사층의 상기 개구부와 겹치도록 섬 형상으로 형성되는, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 조사 광은 적외광인, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 조사 광에 대하여 85% 이상의 반사율을 가지는, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 반사층은, 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 알루미늄을 함유하는 합금, 및 은을 함유하는 합금 중의 하나를 함유하는, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 조사 광에 대하여 60% 이하의 반사율을 가지는, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 흡수층의 막 두께는 200 nm∼600 nm인, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 질화탄탈, 티탄, 및 카본 중의 하나를 함유하는, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증착 재료는 습식법에 의해 상기 제 1 기판의 상기 제 2 면에 부착되는, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증착 재료는 유기 화합물인, 발광장치 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증착 재료는 발광 재료와 캐리어 수송 재료 중의 하나인, 발광장치 제작방법.
- 발광장치를 제작하는 방법으로서,제 1 기판의 제 1 면 위에, 개구부를 가진 반사층을 형성하는 단계;상기 제 1 기판의 상기 제 1 면의 반대측의 제 2 면 위에 광 흡수층을 형성하는 단계;상기 광 흡수층을 덮도록 상기 제 1 기판의 상기 제 2 면 위에 증착 재료를 형성하는 단계; 및상기 제 1 기판의 상기 제 2 면을 제 2 기판의 표면에 근접시킨 상태에서 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면 측으로부터 광 조사를 행하여, 상기 반사층의 상기 개구부와 겹치는 위치에 있는 상기 광 흡수층의 부분에 의해 조사 광을 흡수시킴으로써, 상기 증착 재료를 가열하고, 상기 증착 재료를 상기 제 2 기판의 상기 표면에 부착시키는 단계를 포함하는, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 반사층의 상기 개구부와 겹치도록 섬 형상으로 형성되는, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 조사 광은 적외광인, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 조사 광에 대하여 85% 이상의 반사율을 가지는, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 반사층은, 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 알루미늄을 함유하는 합금, 및 은을 함유하는 합금 중의 하나를 함유하는, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 조사 광에 대하여 60% 이하의 반사율을 가지는, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 광 흡수층의 막 두께는 200 nm∼600 nm인, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 질화탄탈, 티탄, 및 카본 중의 하나를 함유하는, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 증착 재료는 습식법에 의해 상기 제 1 기판의 상기 제 2 면에 부착되는, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 증착 재료는 유기 화합물인, 발광장치 제작방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 증착 재료는 발광 재료와 캐리어 수송 재료 중의 하나인, 발광장치 제작방법.
- 발광장치를 제작하는 방법으로서,제 1 면 위에 개구부를 가진 반사층이 제공되어 있는 제 1 기판에 있어서의 상기 제 1 면의 반대측의 제 2 면 위에 광 흡수층을 덮도록 증착 재료를 형성하는 단계;제 2 기판 위에 제 1 전극을 형성하는 단계;상기 제 1 전극을 형성한 후, 상기 제 1 기판의 상기 제 2 면을 상기 제 2 기판의 표면에 근접시킨 상태에서 상기 제 1 기판의 상기 제 1 면 측으로부터 광 조사를 행하여, 상기 반사층의 상기 개구부와 겹치는 위치에 있는 상기 광 흡수층의 부분에 의해 조사 광을 흡수시킴으로써, 상기 증착 재료를 가열하고, 상기 증착 재료를 상기 제 2 기판의 상기 표면에 부착시키는 단계; 및광 조사를 행한 후, 상기 제 2 기판의 상기 표면 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 반사층의 상기 개구부와 겹치도록 섬 형상으로 형성되는, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 조사 광은 적외광인, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 조사 광에 대하여 85% 이상의 반사율을 가지는, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 반사층은, 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 알루미늄을 함유하는 합금, 및 은을 함유하는 합금 중의 하나를 함유하는, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 조사 광에 대하여 60% 이하의 반사율을 가지는, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 광 흡수층의 막 두께는 200 nm∼600 nm인, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 질화탄탈, 티탄, 및 카본 중의 하나를 함유하는, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 증착 재료는 습식법에 의해 상기 제 1 기판의 상기 제 2 면에 부착되는, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 증착 재료는 유기 화합물인, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 증착 재료는 발광 재료와 캐리어 수송 재료 중의 하나인, 발광장치 제작방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 화소 전극인, 발광장치 제작방법.
- 제 1 면 위의 개구부를 가진 반사층과;상기 제 1 면의 반대측의 제 2 면 위의 광 흡수층을 포함하는 증착용 기판.
- 제 35 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 반사층의 상기 개구부와 겹치도록 섬 형상으로 형성되는, 증착용 기판.
- 제 35 항에 있어서, 상기 광 흡수층에 증착 재료가 부착되어 있는, 증착용 기판.
- 제 37 항에 있어서, 상기 증착 재료는 유기 화합물인, 증착용 기판.
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