TWI432083B - An organic layer forming method and an organic layer forming apparatus - Google Patents

Description

有機層形成方法及有機層形成裝置

本發明例如係關於有機電激發光顯示裝置，特別是關於藉由噴墨方式而於各元件形成有機膜之技術。

一般，有機電激發光顯示裝置(以下，稱為「有機EL顯示裝置」)係由複數的發光元件所構成。

以往以來，知道有藉由噴墨方式而於有機EL顯示裝置的各元件配置有機膜之方法。

在此方法中，係於基板形成TFT後，例如，形成由ITO所形成的透明電極，於其上形成有以聚醯亞胺為例之絕緣層。之後，元件部份之聚醯亞胺藉由蝕刻而被去出，於底部形成ITO露出之凹部。

然後，藉由噴墨方式，於此凹部注入有機材料，來形成電洞輸送層、發光層。

但是，於藉由噴墨裝置而於凹部注入有機材料的場合，會有有機材料無法在凹部均勻地擴散，無法形成均勻的膜厚層之問題。

即如第9(a)圖所示般，例如以噴墨裝置而對藉由隔壁107而形成於基板105的ITO電極106上之長方形狀的凹部100注入有機材料的場合，雖然改變位置而滴下數滴(例如，3滴)的有機材料(P1、P2、P3)，但是，依據滴下位置、有機材料溶液的黏度、表面張力等，如第9(b)(c)圖 所示般，會有有機層101的表面成為凸凹的情形。然後，有機層101如有凸凹時，對有機層101施加電壓時，電流的流動會產生不均，於元件內會產生發光不均。

特別是，將水溶性的有機材料之聚乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(以下，稱為「PEDT/PSS」)當成電洞輸送層，而形成於ITO上時，依據ITO與聚醯亞胺的疏水性，會有無法成為均勻膜的情形。

另外，以噴墨方式將有機層滴下時，從凹部內的滴下預定位置至實際的滴下位置，會產生偏差，因此，會有有機層無法均勻擴散的情形。

為了解決這些問題，有種種的技術被提出。

例如，於專利文獻1(日本專利特開2003-142261)中，記載有，為了使有機層的厚度變得均勻，在以噴墨方式形成有機層後，塗佈溶劑，來使有機層平坦化的技術。

但是，於此以往技術中，需要塗佈溶劑之工程，工程數增加，另外，在塗佈過多溶劑時，會有乾燥花時間的問題。

另一方面，於專利文獻2(日本專利特開2004-127897)中，記載有，為了使有機層的厚度變得均勻，使用黏度的經時變化為小之有機溶劑的技術，但是，即使調整使得不會有黏度的經時變化，但是，要完全地調整有機材料的黏度，有其困難，會有於有機層產生凸凹的情形。

[專利文獻1]日本專利特開2003-142261號公報

[專利文獻2]日本專利特開2004-127897號公報

本發明係為了解決此種以往的技術課題所完成者，其目的在於提供：在藉由噴墨方式來形成有機層時，可謀求有機層的膜厚之均勻化的有機層形成方法及有機層形成裝置。

為了達成前述目的所完成的本發明，係一種有機層形成方法，具有：於設置於薄膜形成對象物上的凹部內，滴下液狀的有機材料之工程、及對被滴下於前述凹部內的前述有機材料，給予振動之工程。

在本發明方法中，係於前述發明中，也可具有：於對前述薄膜形成對象物的凹部內滴下前述有機材料後，將該薄膜形成對象物移送至振動器，對該薄膜形成對象物給予振動之工程。

於本發明方法中，係於前述發明中，也可具有：對形成有細長形狀的凹部之薄膜形成對象物，給予該凹部的長邊方向之振動的工程。

於本發明方法中，係於前述發明中，也可具有：對前述薄膜形成對象物，給予超音波振動之工程。

於本發明方法中，係於前述發明中，也可具有：對前述薄膜形成對象物，給予超音波之照射所致之振動的工程 。

於本發明方法中，係於前述發明中，也可具有：使前述薄膜形成對象物接觸超音波振動手段之工程。

於本發明方法中，係於前述發明中，也可具有：在對前述薄膜形成對象物的凹部內滴下有機材料中，對該薄膜形成對象物給予振動之工程。

於本發明方法中，係於前述發明中，作為前述有機材料，係使用PEDT/PSS溶液。

另一方面，本發明係一種有機層形成裝置，具有：載置薄膜形成對象物之載置台、及設置為與前述載置台可相對移動，對設置於前述薄膜形成對象物的凹部內，滴下有機材料之滴下噴頭、及對被滴下之該有機材料，給予振動之振動賦予手段。

於本發明裝置中，係於前述發明中，前述振動賦予手段，係對該薄膜形成對象物給予超音波振動。

於本發明裝置中，係於前述發明中，前述振動賦予手段，係具有對該薄膜形成對象物照射超音波之超音波產生源。

於本發明裝置中，係於前述發明中，前述振動賦予手段，係具有設置於前述載置台之超音波振動手段。

在本發明之情形，藉由對被滴下於薄膜形成對象物上之凹部內之有機材料給予振動，在凹部內，有機材料變得平坦，藉此，可以謀求有機層的膜厚之均勻化。

另外，如依據本發明，即使有機材料的滴下位置多少 有偏差時，也可以形成所期望之均勻膜厚的有機層。

而且，如依據本發明，藉由振動，有機材料可在短時間變得平坦，所以，可以有效率地形成有機層。

如此，如依據本發明，可以有效率地形成沒有發光不均之有機EL元件用的有機層。

於本發明中，於薄膜形成對象物的凹部內滴下有機材料後，將該薄膜形成對象物移送至振動器，對該薄膜形成對象物給予振動，振動器可另外放置，具有不需要改造載置薄膜形成對象物所需之載置台的效果。

於本發明中，對形成有細長形狀的凹部之薄膜形成對象物，給予該凹部之長邊方向的振動，可進一步謀求有機層的膜厚之均勻化。

於本發明中，對薄膜形成對象物給予超音波振動，振動頻率高，具有也可處理高黏度的有機材料之效果。

在此情形，對薄膜形成對象物給予藉由超音波照射之振動，例如，可從薄膜形成對象物的上方以非接觸方式來給予振動，具有不需要改造載置薄膜形成對象物所需之載置台的效果。

另外，藉由使薄膜形成對象物接觸超音波振動構件，而給予超音波振動，能夠與載置薄膜形成對象物之載置台成為一體，具有不需要在有機材料滴下後，使薄膜形成對象物移動之效果。

於本發明中，對薄膜形成對象物的凹部內滴下有機材料中，對該薄膜形成對象物給予振動，可以更短時間來謀 求膜厚的均勻化。

而且，如依據本發明之有機層形成裝置，可以提供能有效率地形成膜厚均勻之有機層的有機層形成裝置。

如依據本發明，於藉由噴墨方式來形成有機EL元件所使用的有機層時，可以謀求膜厚的均勻化。

以下，參照圖面來詳細說明本發明之合適的實施形態。

第1(a)(b)圖係表示關於本發明之有機層形成方法的第1實施形態之概略構造剖面圖。第2(a)圖係表示該實施形態中之薄膜形成對象物的外觀平面圖，(b)圖係表示對該薄膜形成對象物之凹部之有機材料的滴下位置之說明圖。

另外，第3(a)(b)圖係表示該薄膜形成對象物上之凹部的構造及動作之長邊方向放大剖面圖，第4(a)(b)圖係表示該薄膜形成對象物上之凹部的構造及動作之寬度方向放大剖面圖。

如第1(a)圖所示般，在本實施形態中，於可在水平方向移動之X-Y載置台2上裝載有薄膜形成對象物3。

如第2(a)圖所示般，於此薄膜形成對象物3例如矩陣狀形成有複數個對應有機EL元件之例如長方形等之細長形狀的凹部4。

此凹部4例如如第3(a)圖所示般，係於基板5上形成有ITO電極6，而且，於此ITO電極6上例如以特定間隔設置有由聚醯亞胺所形成的隔壁部7，藉此，來形成凹部4。

於本發明之場合，凹部4的大小雖無特別限定，但是，為長度120μm~寬40μm程度的情形，較為適合。

另一方面，如第1(a)圖所示般，於薄膜形成對象物3之上方設置有對於前述薄膜形成對象物3能相對移動之噴墨頭8。

此噴墨頭8之構造係可使形成有機EL元件之有機層所需的有機材料(例如，PEDT/PDD溶液)10吐出滴下。

而且，藉由與X-Y載置台2之移動一同地使噴墨頭8動作，對薄膜形成對象物3之各凹部4滴下有機材料10。

於本發明之情形，滴下的有機材料10之黏度，並無特別限制，以1×10^-3 ~20×10^-3 Pa．s之材料為佳。

於此種構造下，在本實施形態中，首先，如第1(a)圖所示般，一面使X-Y載置台2在水平方向移動，一面以特定之時序使噴墨頭8動作，藉此，對薄膜形成對象物3之各凹部4滴下有機材料10。

於此情形下，如第2(b)圖所示般，例如，改變位置而從噴墨頭8對$內滴下3滴的有機材料10(P1、P2、P3)。

接著，如第1(b)圖所示般，將薄膜形成對象物3移動裝置於振動器20，對薄膜形成對象物3給予振動。

於本發明之情形下，對薄膜形成對象物3給予之振動的頻率，並無特別限定，但是，從膜厚均勻化確保之觀點 而言，以對薄膜形成對象物3給予0.2Hz~60Hz之振動為佳。

另外，對薄膜形成對象物3所給予之振動的方向，並無特別限定，但是，從膜厚均勻化確保之觀點而言，以給予薄膜形成對象物3之凹部的長邊方向(圖中Y軸方向)的振動為佳。

進而，對薄膜形成對象物3給予之振動的振幅，並不特別限定，但是，從膜厚均勻化確保之觀點而言，以給予振幅10mm~50mm之振動為佳。

進而，對薄膜形成對象物3給予之振動時間，並無特別限定，但是，從膜厚均勻化確保之觀點而言，以給予0.5秒~1秒之振動為佳。

此種振動賦予之結果，如第3(a)(b)圖及第4(a)(b)圖所示般，薄膜形成對象物3之振動被傳達至薄膜形成對象物3的凹部4內之有機材料10，有機材料10的凹凸變得平坦，藉此，可以謀求膜厚的均勻化。

第5(a)(b)圖係表示關於本發明之有機形成方法的第2實施形態之概略構造剖面圖，為使用關於本發明之有機層形成裝置之第1實施形態者。以下，關於與前述實施形態相對應的部份，賦予相同的符號，省略其之詳細說明。

如第5(a)(b)圖所示般，本實施形態之有機層形成裝置1，係具有前述實施形態之同樣的基本構造者，進而，於薄膜形成對象物3，即X-Y載置台2的上方，設置有作為振動賦予手段之超音波產生源30。

此處，超音波產生源30之構造上，係對裝置於X-Y載置台2上之薄膜形成對象物3的表面，例如隔壁部7照射超音波S。

於此種構造下，在本實施形態中，首先，如第5(a)圖所示般，一面使X-Y載置台2在水平方向移動，一面以特定時序使噴墨頭8動作，和前述實施形態相同地，對薄膜形成對象物3之各凹部4滴下有機材料10。

接著，如第5(b)圖所示般，藉由從超音波產生源30對薄膜形成對象物3照射超音波S，對薄膜形成對象物3給予振動。

於本發明之情形下，對薄膜形成對象物3所給予之振動的頻率，並無特別限定，但是，從膜厚均勻化確保之觀點而言，以對薄膜形成對象物3給予20kHz~2MHz之振動為佳。

然後，其結果係如第3(a)(b)圖及第4(a)(b)圖所示般，於本實施形態中，薄膜形成對象物3的振動被傳達至薄膜形成對象物3的凹部4內之有機材料10，藉此，可以謀求膜厚的均勻化。有關其他之構造及作用及效果，係和前述實施形態相同，所以，省略其之詳細說明。

第6(a)(b)圖係表示關於本發明之有機形成方法的第3實施形態之概略構造剖面圖，為使用關於本發明之有機層形成裝置之第2實施形態者。以下，關於與前述實施形態相對應的部份，賦予相同的符號，省略其之詳細說明。

如第6(a)(b)圖所示般，本實施形態之有機層形成裝置 1A，係具有前述實施形態之同樣的基本構造者，進而，於-Y載置台2的下部，設置有作為振動產生手段之超音波振動手段40。

此處，此超音波振動手段40係被安裝於X-Y載置台2的下部，與X-Y載置台2接觸而給予超音波振動。

於此種構造下，在本實施形態中，首先，如第6(a)圖所示般，一面使X-Y載置台2在水平方向移動，一面以特定時序使噴墨頭8動作，和前述實施形態相同地，對薄膜形成對象物3之各凹部4滴下有機材料10。

接著，如第6(b)圖所示般，藉由使超音波振動手段40動作而使X-Y載置台2振動，對薄膜形成對象物3給予振動。

於本發明之情形，對X-Y載置台2給予之振動的頻率，並無特別限定，但是，從膜厚均勻化確保之觀點而言，以對X-Y載置台2給予20kHz~2MHz之振動為佳。

而且，其結果係如第3(a)(b)圖及第4(a)(b)圖所示般，在本實施形態中，薄膜形成對象物3之振動被傳達至薄膜形成對象物3的凹部4內之有機材料10，有機材料10的凹凸變得平坦，藉此，可以謀求謀後之均勻化。關於其他之構造及作用及效果，與前述實施形態相同，所以，省略其之詳細說明。

另外，本發明並不限定於前述之實施形態，可以進行種種之變更。

例如，於前述之實施形態中，雖設為對薄膜形成對象 物之凹部內滴下有機材料後，才對薄膜形成對象物給予振動，但是，本發明並不限定於此，例如，也可以在有機材料之滴下中，對薄膜形成對象物給予振動。

另外，也可以設置複數個對薄膜形成對象物賦予振動之手段，進而，也可組合前述之不同方式的振動賦予手段。

此外，本發明並不限定於PEDT/PSS，也可以適用於其他的有機材料。

但是，使用PEDT/PSS而藉由噴墨方式來形成有機EL元件用的有機層之情形，係最為有效。

[實施例] <實施例>

於具有前述構造之薄膜形成對象物的凹部(66μm×238μm)內，以乾燥後之膜厚成為60nm的方式改變位置而滴下3滴之PEDT/PSS溶液。

此PEDT/PSS溶液的黏度，為1×10^-3 Pa．s。

之後，將薄膜形成對象物移送裝置於第1(b)所示之振動器，對薄膜形成對象物給予振動共1分鐘。

在此情形，給予薄膜形成對象物之振動，係設為凹部的長邊方向、振幅50nm、振動數5Hz。

進而，在大氣壓、溫度200℃之條件下，使薄膜形成對象物乾燥10分鐘，形成薄膜，測量其之膜厚。將其結果表示於第7(a)(b)圖。

<比較例>

除了對薄膜形成對象物給予振動以外，藉由和實施例相同的方法來形成薄膜，測量其之膜厚，將其結果表示於第7(a)(b)圖。

由第7(a)(b)圖可以明白，實施例之PEDT/PSS膜，大概平坦地形成(膜厚約60nm)。

另一方面，由第8(a)(b)圖可以明白，比較例的PEDT/PSS膜，係形成有分別具有約80nm、約140nm、約100nm之膜厚峰值的凹凸。

1‧‧‧有機層形成裝置

2‧‧‧X-Y載置台

3‧‧‧薄膜形成對象物

4‧‧‧凹部

5‧‧‧基板

6‧‧‧ITO電極

8‧‧‧噴墨頭

10‧‧‧有機材料

20‧‧‧振動器

30‧‧‧超音波產生源

40‧‧‧超音波振動手段

第1(a)(b)圖係表示關於本發明之有機層形成方法的第1實施形態之概略構造剖面圖。

第2(a)圖係表示該實施形態中之薄膜形成對象物的外觀平面圖，(b)圖係表示對該薄膜形成對象物之凹部之有機材料的滴下位置之說明圖。

第3(a)(b)圖係表示該薄膜形成對象物上之凹部的構造及動作之長邊方向放大剖面圖。

第4(a)(b)圖係表示該薄膜形成對象物上之凹部的構造及動作之寬度方向放大剖面圖。

第5(a)(b)圖係表示關於本發明之有機層形成方法的第2實施形態之概略構造剖面圖，為使用關於本發明之有機層形成裝置之第1實施形態者。

第6(a)(b)圖係表示關於本發明之有機層形成方法的第3實施形態之概略構造剖面圖，為使用關於本發明之有機層形成裝置之第2實施形態者。

第7(a)圖係表示依據實施例之結果的曲線圖，(b)係第7(a)圖之部份A的放大圖。

第8(a)圖係表示依據比較例之結果的曲線圖，(b)係第8(a)圖之部份B的放大圖。

第9(a)圖係表示對薄膜形成對象物的凹部之有機材料的滴下位置之說明圖，(b)係表示薄膜形成對象物上之凹部的構造之長邊方向放大剖面圖，(c)係表示薄膜形成對象物上之凹部的構造之寬度方向放大剖面圖。

2‧‧‧X-Y載置台

3‧‧‧薄膜形成對象物

4‧‧‧凹部

8‧‧‧噴墨頭

10‧‧‧有機材料

20‧‧‧振動器

Claims (9)

1. 一種有機層形成方法，其特徵為具有：於設置於薄膜形成對象物上的凹部內，滴下液狀有機材料之工程、及將該薄膜形成對象物移送至振動器，對該薄膜形成對象物給予振動之工程。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之有機層形成方法，其中具有：對形成有細長形狀凹部之薄膜形成對象物，給予該凹部的長邊方向之振動的工程。
3. 一種有機層形成方法，其特徵為具有：於設置於薄膜形成對象物上的凹部內，滴下液狀有機材料之工程、及對前述薄膜形成對象物，給予超音波照射所致之振動的工程。
4. 如申請專利範圍第3項所記載之有機層形成方法，其中具有：在對前述薄膜形成對象物凹部內滴下有機材料中，對該薄膜形成對象物給予振動之工程。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所記載之有機層形成方法，其中：作為前述有機材料，係使用PEDT/PSS溶液。
6. 一種有機層形成裝置，其特徵為具有：載置薄膜形成對象物之載置台、及設置為與前述載置台可相對移動，對設置於前述薄膜形成對象物的凹部內，滴下有機材料之滴下噴頭、及 對被滴下之該有機材料，給予振動之振動賦予手段。
7. 如申請專利範圍第6項所記載之有機層形成裝置，其中：前述振動賦予手段構成為，對該薄膜形成對象物給予超音波振動。
8. 如申請專利範圍第7項所記載之有機層形成裝置，其中前述振動賦予手段具有：對該薄膜形成對象物照射超音波之超音波產生源。
9. 如申請專利範圍第6項所記載之有機層形成裝置，其中前述振動賦予手段具有：與前述載置台接觸，而給予超音波振動所構成之超音波振動手段。