機能膜形成方法および機能膜形成装置
【課題】ライン状のバンク内に機能溶液を貯留、かつ乾燥して形成される発光機能層を有する機能素子基板において、機能膜の仕上がり厚さを好適に制御可能にする。
【解決手段】ライン状のバンク１０５の延在方向における両端の２方向のみ開口４００ａを有している整流板４００を、基板１０１上に載置して基板１０１を覆う。整流板４００を基板１０１上に乗せて乾燥させることで、ライン状バンクの両端に溶媒の移動が生じ、その結果、溶質の移動が生じる。これにより、ライン状バンクの短軸方向に移動する溶媒また溶質の移動が少なくなり、乾燥ムラを低減することができる。
【解決手段】ライン状のバンク１０５の延在方向における両端の２方向のみ開口４００ａを有している整流板４００を、基板１０１上に載置して基板１０１を覆う。整流板４００を基板１０１上に乗せて乾燥させることで、ライン状バンクの両端に溶媒の移動が生じ、その結果、溶質の移動が生じる。これにより、ライン状バンクの短軸方向に移動する溶媒また溶質の移動が少なくなり、乾燥ムラを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などの機能溶液が塗布される有機機能素子基板の製造工程に用いられる機能膜形成方法、およびその形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は、有機化合物の電界発光現象を利用した発光表示装置であり、携帯電話機などに用いられる小型の表示装置として実用化されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、画素ごとに独立に発光制御可能な複数の有機ＥＬ素子を基板上に配置して構成される。典型的な有機ＥＬ表示装置は、基板上に、駆動回路，陽極，発光機能層，陰極を積層することで作製される。
【０００４】
発光機能層には、有機化合物からなる発光層と共に、電子注入層，電子輸送層，正孔輸送層，正孔注入層などの複数の機能層のうちの少なくとも１つが積層される。このような構成において、陽極および陰極から正孔輸送層などを介して発光層へ電荷が注入され、注入された電荷が発光層内で再結合することによって発光が生じる。
【０００５】
発光層は、均一な厚さで形成されることが重要である。なぜなら、発光層の厚さが不均一であると、発光面内での電流分布が不均一となって輝度むらが生じ、また薄い部分への電流集中による装置寿命の低下の原因となるからである。
【０００６】
発光層は、例えば、発光層となるべき有機化合物を含む機能溶液を基板に塗布し、乾燥させることにより形成される。機能溶液の貯留および乾燥によって形成される機能膜は、有機ＥＬ表示装置の発光層に限らず、各種の装置に利用されており、厚さが均一な機能膜を形成するための種々の技術が検討されている。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載された技術は、一面に液状態の個体パターンが配置された基板の乾燥方法であって、基板の一面側の空間を、前記個体パターンの外形に合せて区画する物理的工程と乾燥させる工程とからなる製造方法を開示している。
【０００８】
具体的に図８を参照して説明する。図８において、液滴吐出装置によって形成された個体パターン２１が基板２０内で９つ形成されている。仕切り部材３１は、枠体３２と弾性体３３からなり、さらに整流板３４を供えている。仕切り部材３１を用いて個体パターン２１の上方空間を、配置領域に合せた基板２０の外形に合せた状態に区分けする。
【０００９】
特許文献１の記載によれば、前記仕切り部材３１を用いることにより、蒸気流を基板に垂直な面に規制することができ、これにより、個体パターン２１近傍における蒸気圧分布が個体パターン内の領域内で均一化され、当該領域間の乾燥ムラが軽減され、均一な機能膜が形成されるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−０９０２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、個体パターンの外形に沿って区分けする従来技術の構成を行っても、そもそも個体パターンの端と中央では、周囲に存在する塗布された機能溶液の面積が違うことから蒸気圧分布に違いが有るため、区分けすることによって面内の蒸気圧分布を完全に均一化するほどの効果はなく、蒸気圧の分布から生じる膜厚の均一化に改善の余地があるという問題がある。
【００１２】
本発明者は、特にライン状のバンク内に機能溶液を塗布した基板を乾燥する際、ディスプレイ端においてライン状バンクの短軸方向の溶媒，溶質の移動を十分に抑制することができず、短軸方向に膜厚ムラが発生することを見出した。
【００１３】
図９を参照して前記膜厚ムラに関する現象を説明する。
【００１４】
図９（ａ）に示すように、バンク１０５と一定方向に延在するライン状のバンク１０６とによって区分けされたアノード電極１０３上に正孔注入層１０４を形成し、この正孔注入層１０４に、インクジェット装置などの液滴噴射装置を用いて有機ＥＬ材料２０１，２０２，２０３を塗布し、減圧乾燥などの乾燥方法により、図９（ｂ）に示すような有機ＥＬ層を形成する。
【００１５】
図９（ｂ）に示すように、ディスプレイの端の部分では、隣に塗布されたものがないために蒸気圧分布に偏りがあり、ライン状のバンク１０６の短軸方向（アノード電極の短軸方向）、つまりディスプレイ外側方向に向けて溶媒や溶質の移動が生じる。その結果、ディスプレイ外側に向かって膜厚が傾いた有機ＥＬ層３０１，３０２，３０３となる。
【００１６】
一方、ディスプレイの中央部分では、周囲が塗布された状態であるため、蒸気圧分布に偏りがなく、溶質，溶媒の移動が片側方向でないため均一な有機ＥＬ層３０１’，３０２’，３０３’が形成される。
【００１７】
そして、前記状態で発光させた際に、ディスプレイの端では、膜厚ムラから発光面内での電流分布が不均一となって輝度むらが生じる。さらに、ディスプレイ中央と端で膜形状に違いがあるため、ディスプレイ全体としての輝度ムラの原因となる。また、膜厚が不均一なことから電流集中による装置寿命の低下がディスプレイ周囲から生じる。
【００１８】
前記問題は、機能膜が発光層である場合に限らず、カラーフィルタ膜など、機能溶液の貯留および乾燥により成膜可能な、カラーフィルタ膜などのあらゆる機能膜に共通して生じる問題であると考えられる。
【００１９】
本発明は、上記の従来の課題に鑑みてなされたものであり、溶媒や溶質の移動に着目して機能膜のでき上がり厚さを好適に制御することができる機能膜形成方法および機能膜形成装置を提供することを目的とする。特に、ライン状のバンク内に機能溶液を塗布した基板を乾燥する際の乾燥ムラを抑制する方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明に係る機能膜形成方法は、ライン状のバンクを有する基板に、機能材料を溶解した溶液を塗布し、減圧雰囲気で乾燥して機能膜を形成する機能膜形成方法であって、前記減圧雰囲気で乾燥する際、前記溶液が塗布された領域を、前記バンクの延在方向にのみに開口を有する整流板によって覆いながら乾燥させることを特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載の本発明に係る機能膜形成装置は、乾燥チャンバと、前記チャンバ内に配置され基板を覆う整流板とを備え、前記整流板は前記基板上に機能材料を溶解した溶液を一方向に塗布する方向にのみ開口を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の機能膜形成装置において、整流板に、開口に対して垂直に仕切りを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、乾燥の際に生じる溶媒あるいは溶質の移動を、一定方向に延在するライン状バンクなどの長軸側の両端の方向に対して生起させることができる。そのことにより、ライン状バンクの短軸方向の溶媒，溶質の移動を抑制し、その結果、特に機能素子基板の端での乾燥ムラが抑制され、基板全体としての乾燥ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態である有機ＥＬディスプレイパネルの平面図
【図２】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図
【図３】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図
【図４】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法，装置を説明するための図
【図５】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法，装置を説明するための図
【図６（ａ）】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法，製造装置の説明図
【図６（ｂ）】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法，製造装置の説明図
【図６（ｃ）】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造装置の変形例を示す図
【図７】本実施形態による完成後の有機ＥＬディスプレイパネルの状態を示す図
【図８】従来の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法を示す図
【図９】（ａ），（ｂ）は従来の有機ＥＬ層の乾燥方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
本発明の実施形態である有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法の概略は次のような（１）〜（４）のステップを含む。
（１）マトリクス状に配置された開口部を規定するバンクならびに開口部内に配置された短軸および長軸を有するアノード電極を含む基板を準備するステップ、
（２）基板上の各開口部内のアノード電極上に正孔注入層を形成するステップ、
（３）液滴噴射装置によって、電界発光可能な有機材料を含む機能溶液を貯留するステップ、
（４）前記機能溶液を塗布された基板を乾燥させ発光機能層を形成するステップ。
【００２７】
有機ＥＬディスプレイパネルにおける各画素はＲＧＢの３つの「副画素」からなる。すなわち、ＲＧＢの３つの副画素が１つの画素を構成する。本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルでは、各副画素の長軸は２２５〜４８０μｍであり、短軸は７５〜１６０μｍである。
【００２８】
また、「開口部」とは各副画素内においてバンクによって規定された正孔注入層や発光機能層の材料液が塗布される領域を意味する。
【００２９】
以下、バンクによって規定された「開口部」を「バンク開口部」という。ライン領域とはバンク開口部がライン状に配置された領域を意味する。このライン領域に電界発光可能な有機材料を含む機能溶液を塗布することにより、発光機能層が形成される。
【００３０】
本発明の有機ＥＬディスプレイの製造方法と製造装置の実施形態について、製造ステップごとに図面を参照して説明する。
【００３１】
第１ステップにおいて、図１に示すような基板１０１を準備する。基板１０１の材料は、有機ＥＬディスプレイパネルが、ボトムエミッション型かトップエミッション型かであるかによって異なる。
【００３２】
例えば、ボトムエミッション型の場合には、基板１０１は透明であることが求められる。したがって、ボトムエミッション型の場合、基板１０１の材料の例としては、ガラスや透明樹脂などが含まれる。
【００３３】
一方、トップエミッション型の場合には、基板１０１が透明である必要はない。したがって、トップエミッション型の場合、基板１０１の材料は絶縁性であれば任意の材料でよい。
【００３４】
第２ステップにおいて、図１に示すように、基板１０１上にアノード電極１０３（厚さ１０〜１００ｎｍ）を配置する。アノード電極１０３は、例えば、スパッタリング法などにより、電極材料の膜を基板１０１上に形成し；電極材料の膜をレジストによりマスキングし；エッチングしてパターニングすることにより形成される。
【００３５】
ボトムエミッション型の場合、アノード電極１０３は、透明電極であることが求められることから、アノード電極１０３の材料の例は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）やＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などを含む。
【００３６】
トップエミッション型の場合、アノード電極１０３に光反射性が求められることから、アノード電極１０３の材料の例は、銀を含む合金、より具体的には銀−パラジウム−銅合金（ＡＰＣとも称する）、銀−ルテニウム−金合金（ＡＲＡとも称する）、ＭｏＣｒ（モリブデンクロム）、ＮｉＣｒ（ニッケルクロム）などを含む。
【００３７】
また、後述する正孔注入層の材料液がアノード電極表面によく馴染むよう、アノード電極を覆うＩＴＯ膜を形成してもよい。
【００３８】
第３ステップにおいて、図２に示すように、バンク１０５を形成する。バンクには、各副画素のバンク開口部１０９を規定するバンク１０５と、ライン状のバンク１０６が含まれる。ライン状のバンク１０６の頂点は、バンク１０５の頂点よりも高い。バンク１０５は、正孔注入層の材料液が塗布されるバンク開口部１０９を規定し、ライン状のバンク１０６は、例えば有機ＥＬ層の材料液が塗布されるライン領域１０８を規定することができる。
【００３９】
図２に示すように、基板１０１は、互いに平行な複数のライン領域１０８を有し、かつライン領域１０８のそれぞれに複数のバンク開口部１０９が列状に配置されている。図示したように、複数のバンク開口部１０９が列状に配置されたライン領域１０８は、ライン状のバンク１０６と、その上下端を囲むバンク１０７によって区分されていてもよい。
【００４０】
図２に示すように、ライン状のバンク１０６のライン方向は互いに平行である。また図示していないが、バンク１０５を使わず、ライン状バンク１０６，１０７のみで正孔注入層，有機ＥＬ層が塗布されるバンクを形成してもよい。
【００４１】
バンク１０５，１０６は、例えばフォトリソグラフィー技術や凹版印刷、凸版印刷などによって形成される。バンクの高さは０．５〜１μｍであることが好ましい。バンクの材料は絶縁性であれば任意の材料が用いられるが、絶縁性樹脂（ポリイミドなど）であることが好ましい。
【００４２】
さらに、バンクの表面は濡れ性が低い（例えば撥水性である）ことが好ましい。そのため、バンクの材料をフッ素樹脂を含む絶縁性樹脂としてもよいし、バンクの表面をフッ素系ガスプラズマでフッ素化させてもよい。それにより、濡れ性を低下させることができる。
【００４３】
各バンク開口部１０９内のアノード電極１０３は長軸および短軸を有する。すなわち、アノード電極１０３は、１方向に長い形状を有し、楕円形であってもよい。アノード電極１０３の長軸はライン領域１０８のライン方向と平行であることが好ましい。バンク開口部１０９内のアノード電極１０３の長軸の長さは、２０５〜４６０μｍであり、アノード電極の短軸は５５〜１４０μｍであることが好ましい。
【００４４】
第４ステップにおいて、図３に示すように、正孔注入層１１１を形成する。正孔注入層は、例えばインクジェット、ディスペンサー、スクリーン印刷、ダイコートなどの方法により形成される。
【００４５】
正孔注入層の材料液は、溶媒としての水および正孔注入材料を含む。正孔注入材料の例には、ポリエチレンスルホン酸をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳと称される）や、その誘導体（共重合体など）が含まれる。図３に示すように、本実施形態では正孔注入層１１１は、各副画素のバンク開口部１０９ごとに形成される。
【００４６】
なお、正孔注入層１１１としては、酸化タングステンや酸化モリブデンなどの無機物を用いてもよく、その場合は第３ステップの前に、例えば、スパッタリング法などにより、無機膜を基板１０１に形成し、無機膜をレジストとしてマスキングした後、エッチングすることでパターニングし、正孔注入層１１１を形成する。
【００４７】
第５ステップにおいて、図４に示すように、電界発光可能な有機材料を含む機能溶液を貯留させる。
【００４８】
すなわち、ライン状バンク１０６とバンク１０７に囲まれた領域にインクジェット、ディスペンサー、スクリーン印刷、ダイコートなどの方法にて塗布することにより、有機ＥＬ層となる有機ＥＬ材料２０１，２０２，２０３が形成される。
【００４９】
有機ＥＬ層の材料は、高分子系有機ＥＬ材料であっても、低分子系有機ＥＬ材料であってもよい。高分子系有機ＥＬ材料を材料とする有機ＥＬ層は、容易にかつ他の材料に損傷を与えることなく形成されることができることから好ましい。
【００５０】
高分子有機ＥＬ材料の例には、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリアセチレン（Poly acetylene）およびその誘導体、ポリフェニレン（Poly phenylene（ＰＰ））およびその誘導体、ポリパラフェニレンエチレン（Poly para phenylene ethylene）およびその誘導体、ポリ３−ヘキシルチオフェン（Poly 3-hexyl thiophene（Ｐ３ＨＴ））およびその誘導体、ポリフルオレン（Poly fluorene（ＰＦ））およびその誘導体などが含まれる。また、有機ＥＬ層の厚さは約５０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００５１】
また、有機ＥＬ層の下に中間層（図示せず）を形成してもよい。中間層は、正孔注入層に電子が輸送されることをブロックする役割や、有機ＥＬ層に正孔を効率よく運ぶ役割などを有し、例えばポリアニリン系の材料からなる層である。中間層は電子ブロック層と称される場合もある。
【００５２】
中間層は、中間層の材料液（中間層の材料をアニソールやシクロベンゼンなどの有機溶媒に溶解したインク）をバンク開口部に塗布することによって形成される。中間層の厚さは１０〜４０ｎｍであることが好ましい。
【００５３】
第６ステップにおいて、図５〜図７に示すように、機能溶液が塗布されたディスプレイの短辺側の両端を囲う板４００（以下、整流板と記す）を用いて、図７に示すように、減圧乾燥させて有機ＥＬ層３０１，３０２，３０３を形成する。
【００５４】
整流板４００は、乾燥チャンバ（図示せず）の内部に配置され、図６（ｂ）に示すように、天板４０１と枠体４０２とからなる。整流板４００は、図６（ａ）に示すように、ライン状のバンク１０５の延在方向における両端の２方向のみ開いて開口４００ａを有している。
【００５５】
整流板４００は、乾燥前にサーボモータで制御されて基板１０１の上方から、図６（ｂ）に示すように、枠体４０２の下端が当接することにより基板１０１上に載置される。この整流板４００を基板（ディスプレイ）１０１上に乗せて乾燥させることで、開口４００ａ方向、すなわち、ライン状バンクの両端（図６（ａ）のＹとＹ’方向）方向に溶媒の移動が起こり、その結果、溶質の移動が起こる。これにより、ライン状バンクの短軸方向（図６（ｂ）のＸとＸ’方向）に移動する溶媒また溶質の移動が少なくなり、乾燥ムラを低減することができる。
【００５６】
天板４０１はＳＵＳやアルミなどの金属材料で形成されている。枠体４０２は基板１０１と接触している。ただし、基板厚みのバラツキがあるので、枠体４０２が完全に接触することは、基板割れの原因になる可能性がある。
【００５７】
そこで枠体４０２は、フッ素系のゴム材料である弾性体を用いて形成されることが好ましい。また、一般的にフッ素系の材料は高価であるため、天板４０１と同一材料であるＳＵＳやアルミで形成してもよい。その場合、基板割れを防ぐために、基板１０１と枠体４０２の隙間を１ｍｍ以上とし、かつ枠体４０２の幅を前記隙間の１０倍以上の幅にすることが好ましい。
【００５８】
また、整流板４００は、図６（ｃ）に示すように、画素毎の対応させて仕切り４０３を設けた方がライン状バンクの両端方向（ＹとＹ’）への気流の流れが促進され、より好ましい。
【００５９】
また、図５，図６（ａ）に示す例では、ライン状のバンク１０５の両端より、整流板４００が長い。図６（ａ）に示すように、バンク１０５のライン両端と整流板４００との間隔ｄは、０以上〜５０ｍｍ以下であることが望ましい。基板１０１と整流板４００の天板４０１との距離は５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、また仕切り４０３との距離は１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。
【００６０】
従来の有機ＥＬディスプレイパネルでは、乾燥の際に溶媒，溶質の移動がライン状バンクの短軸方向に起こり、特にディスプレイ端において乾燥ムラが発生することがあった。（図９（ｂ）参照）。
【００６１】
しかしながら、本実施形態の製造方法および製造装置では、整流板４００と、その両端の開口４００ａとの存在により、ライン状バンクの短軸方向への溶媒，溶質の移動よりも、ライン状バンクの長軸方向への溶媒，溶質の移動を、整流板４００で基板１０１を覆うことにより促進する。したがって、図７に示すように、ディスプレイの端でも均一な有機ＥＬ層３０１，３０２，３０３の膜が形成され、ディスプレイ全体として均一な膜を形成することができる。
【００６２】
本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法では、前記ステップに加え、有機ＥＬ層上にカソード電極を形成するステップを有していてもよい。
【００６３】
この場合、カソード電極は、例えば蒸着法やスパッタリング法を利用して形成すればよい。カソード電極の材料は、ボトムエミッション型かトップエミッション型かによって、その材料が異なる。トップエミッション型の場合には、カソード電極が透明である必要があるのでＩＴＯ電極やＩＺＯ電極などを含む材料で形成することが好ましい。また、Ｂａ，Ａｌ，ＷＯｘで構成してもよい。
【００６４】
また、ボトムエミッション型の場合には、カソード電極が透明である必要はなく、任意の材料でカソード電極を形成すればよい。ボトムエミッション型の場合、カソード電極の材料の例として、Ｂａ，ＢａＯ，Ａｌなどを含む。
【００６５】
カソード電極を形成した面に、さらにカバー材（封止材）を設けて、前記有機ＥＬディスプレイパネルを封止するようにしてもよい。カバー材により水分や酸素の浸入が抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、発光機能層を備える有機ＥＬ表示装置などの機能溶液層を減圧乾燥させる工程を有する製造方法および製造装置に適用される。機能溶液層を形成するライン状バンクを有する形状としては、有機ＥＬ表示装置のみでなく、例えば液晶表示装置に広く用いられるカラーフィルタ基板も有しており、よって、本発明は液晶表示装置の製造工程にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０１ 基板
１０３ アノード電極
１０４ 正孔注入層
１０５ バンク
１０６ ライン状バンク
１０７ ライン状バンクと直交するバンク
１０８ ライン領域
１０９ バンク開口部
１１１ 正孔注入層
２０１，２０２，２０３ 乾燥前の有機ＥＬ材料
３０１，３０２，３０３ 乾燥後のディスプレイ端での有機ＥＬ層
３０１’，３０２’，３０３’ 乾燥後のディスプレイ中央での有機ＥＬ層
４００ 整流板
４００ａ 整流板の開口
４０１ 整流板の枠体
４０２ 整流板の天板
４０３ 整流板の仕切り
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などの機能溶液が塗布される有機機能素子基板の製造工程に用いられる機能膜形成方法、およびその形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は、有機化合物の電界発光現象を利用した発光表示装置であり、携帯電話機などに用いられる小型の表示装置として実用化されている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、画素ごとに独立に発光制御可能な複数の有機ＥＬ素子を基板上に配置して構成される。典型的な有機ＥＬ表示装置は、基板上に、駆動回路，陽極，発光機能層，陰極を積層することで作製される。
【０００４】
発光機能層には、有機化合物からなる発光層と共に、電子注入層，電子輸送層，正孔輸送層，正孔注入層などの複数の機能層のうちの少なくとも１つが積層される。このような構成において、陽極および陰極から正孔輸送層などを介して発光層へ電荷が注入され、注入された電荷が発光層内で再結合することによって発光が生じる。
【０００５】
発光層は、均一な厚さで形成されることが重要である。なぜなら、発光層の厚さが不均一であると、発光面内での電流分布が不均一となって輝度むらが生じ、また薄い部分への電流集中による装置寿命の低下の原因となるからである。
【０００６】
発光層は、例えば、発光層となるべき有機化合物を含む機能溶液を基板に塗布し、乾燥させることにより形成される。機能溶液の貯留および乾燥によって形成される機能膜は、有機ＥＬ表示装置の発光層に限らず、各種の装置に利用されており、厚さが均一な機能膜を形成するための種々の技術が検討されている。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載された技術は、一面に液状態の個体パターンが配置された基板の乾燥方法であって、基板の一面側の空間を、前記個体パターンの外形に合せて区画する物理的工程と乾燥させる工程とからなる製造方法を開示している。
【０００８】
具体的に図８を参照して説明する。図８において、液滴吐出装置によって形成された個体パターン２１が基板２０内で９つ形成されている。仕切り部材３１は、枠体３２と弾性体３３からなり、さらに整流板３４を供えている。仕切り部材３１を用いて個体パターン２１の上方空間を、配置領域に合せた基板２０の外形に合せた状態に区分けする。
【０００９】
特許文献１の記載によれば、前記仕切り部材３１を用いることにより、蒸気流を基板に垂直な面に規制することができ、これにより、個体パターン２１近傍における蒸気圧分布が個体パターン内の領域内で均一化され、当該領域間の乾燥ムラが軽減され、均一な機能膜が形成されるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−０９０２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、個体パターンの外形に沿って区分けする従来技術の構成を行っても、そもそも個体パターンの端と中央では、周囲に存在する塗布された機能溶液の面積が違うことから蒸気圧分布に違いが有るため、区分けすることによって面内の蒸気圧分布を完全に均一化するほどの効果はなく、蒸気圧の分布から生じる膜厚の均一化に改善の余地があるという問題がある。
【００１２】
本発明者は、特にライン状のバンク内に機能溶液を塗布した基板を乾燥する際、ディスプレイ端においてライン状バンクの短軸方向の溶媒，溶質の移動を十分に抑制することができず、短軸方向に膜厚ムラが発生することを見出した。
【００１３】
図９を参照して前記膜厚ムラに関する現象を説明する。
【００１４】
図９（ａ）に示すように、バンク１０５と一定方向に延在するライン状のバンク１０６とによって区分けされたアノード電極１０３上に正孔注入層１０４を形成し、この正孔注入層１０４に、インクジェット装置などの液滴噴射装置を用いて有機ＥＬ材料２０１，２０２，２０３を塗布し、減圧乾燥などの乾燥方法により、図９（ｂ）に示すような有機ＥＬ層を形成する。
【００１５】
図９（ｂ）に示すように、ディスプレイの端の部分では、隣に塗布されたものがないために蒸気圧分布に偏りがあり、ライン状のバンク１０６の短軸方向（アノード電極の短軸方向）、つまりディスプレイ外側方向に向けて溶媒や溶質の移動が生じる。その結果、ディスプレイ外側に向かって膜厚が傾いた有機ＥＬ層３０１，３０２，３０３となる。
【００１６】
一方、ディスプレイの中央部分では、周囲が塗布された状態であるため、蒸気圧分布に偏りがなく、溶質，溶媒の移動が片側方向でないため均一な有機ＥＬ層３０１’，３０２’，３０３’が形成される。
【００１７】
そして、前記状態で発光させた際に、ディスプレイの端では、膜厚ムラから発光面内での電流分布が不均一となって輝度むらが生じる。さらに、ディスプレイ中央と端で膜形状に違いがあるため、ディスプレイ全体としての輝度ムラの原因となる。また、膜厚が不均一なことから電流集中による装置寿命の低下がディスプレイ周囲から生じる。
【００１８】
前記問題は、機能膜が発光層である場合に限らず、カラーフィルタ膜など、機能溶液の貯留および乾燥により成膜可能な、カラーフィルタ膜などのあらゆる機能膜に共通して生じる問題であると考えられる。
【００１９】
本発明は、上記の従来の課題に鑑みてなされたものであり、溶媒や溶質の移動に着目して機能膜のでき上がり厚さを好適に制御することができる機能膜形成方法および機能膜形成装置を提供することを目的とする。特に、ライン状のバンク内に機能溶液を塗布した基板を乾燥する際の乾燥ムラを抑制する方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明に係る機能膜形成方法は、ライン状のバンクを有する基板に、機能材料を溶解した溶液を塗布し、減圧雰囲気で乾燥して機能膜を形成する機能膜形成方法であって、前記減圧雰囲気で乾燥する際、前記溶液が塗布された領域を、前記バンクの延在方向にのみに開口を有する整流板によって覆いながら乾燥させることを特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載の本発明に係る機能膜形成装置は、乾燥チャンバと、前記チャンバ内に配置され基板を覆う整流板とを備え、前記整流板は前記基板上に機能材料を溶解した溶液を一方向に塗布する方向にのみ開口を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の機能膜形成装置において、整流板に、開口に対して垂直に仕切りを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、乾燥の際に生じる溶媒あるいは溶質の移動を、一定方向に延在するライン状バンクなどの長軸側の両端の方向に対して生起させることができる。そのことにより、ライン状バンクの短軸方向の溶媒，溶質の移動を抑制し、その結果、特に機能素子基板の端での乾燥ムラが抑制され、基板全体としての乾燥ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態である有機ＥＬディスプレイパネルの平面図
【図２】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図
【図３】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図
【図４】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法，装置を説明するための図
【図５】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法，装置を説明するための図
【図６（ａ）】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法，製造装置の説明図
【図６（ｂ）】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法，製造装置の説明図
【図６（ｃ）】本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造装置の変形例を示す図
【図７】本実施形態による完成後の有機ＥＬディスプレイパネルの状態を示す図
【図８】従来の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法を示す図
【図９】（ａ），（ｂ）は従来の有機ＥＬ層の乾燥方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
本発明の実施形態である有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法の概略は次のような（１）〜（４）のステップを含む。
（１）マトリクス状に配置された開口部を規定するバンクならびに開口部内に配置された短軸および長軸を有するアノード電極を含む基板を準備するステップ、
（２）基板上の各開口部内のアノード電極上に正孔注入層を形成するステップ、
（３）液滴噴射装置によって、電界発光可能な有機材料を含む機能溶液を貯留するステップ、
（４）前記機能溶液を塗布された基板を乾燥させ発光機能層を形成するステップ。
【００２７】
有機ＥＬディスプレイパネルにおける各画素はＲＧＢの３つの「副画素」からなる。すなわち、ＲＧＢの３つの副画素が１つの画素を構成する。本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルでは、各副画素の長軸は２２５〜４８０μｍであり、短軸は７５〜１６０μｍである。
【００２８】
また、「開口部」とは各副画素内においてバンクによって規定された正孔注入層や発光機能層の材料液が塗布される領域を意味する。
【００２９】
以下、バンクによって規定された「開口部」を「バンク開口部」という。ライン領域とはバンク開口部がライン状に配置された領域を意味する。このライン領域に電界発光可能な有機材料を含む機能溶液を塗布することにより、発光機能層が形成される。
【００３０】
本発明の有機ＥＬディスプレイの製造方法と製造装置の実施形態について、製造ステップごとに図面を参照して説明する。
【００３１】
第１ステップにおいて、図１に示すような基板１０１を準備する。基板１０１の材料は、有機ＥＬディスプレイパネルが、ボトムエミッション型かトップエミッション型かであるかによって異なる。
【００３２】
例えば、ボトムエミッション型の場合には、基板１０１は透明であることが求められる。したがって、ボトムエミッション型の場合、基板１０１の材料の例としては、ガラスや透明樹脂などが含まれる。
【００３３】
一方、トップエミッション型の場合には、基板１０１が透明である必要はない。したがって、トップエミッション型の場合、基板１０１の材料は絶縁性であれば任意の材料でよい。
【００３４】
第２ステップにおいて、図１に示すように、基板１０１上にアノード電極１０３（厚さ１０〜１００ｎｍ）を配置する。アノード電極１０３は、例えば、スパッタリング法などにより、電極材料の膜を基板１０１上に形成し；電極材料の膜をレジストによりマスキングし；エッチングしてパターニングすることにより形成される。
【００３５】
ボトムエミッション型の場合、アノード電極１０３は、透明電極であることが求められることから、アノード電極１０３の材料の例は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）やＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などを含む。
【００３６】
トップエミッション型の場合、アノード電極１０３に光反射性が求められることから、アノード電極１０３の材料の例は、銀を含む合金、より具体的には銀−パラジウム−銅合金（ＡＰＣとも称する）、銀−ルテニウム−金合金（ＡＲＡとも称する）、ＭｏＣｒ（モリブデンクロム）、ＮｉＣｒ（ニッケルクロム）などを含む。
【００３７】
また、後述する正孔注入層の材料液がアノード電極表面によく馴染むよう、アノード電極を覆うＩＴＯ膜を形成してもよい。
【００３８】
第３ステップにおいて、図２に示すように、バンク１０５を形成する。バンクには、各副画素のバンク開口部１０９を規定するバンク１０５と、ライン状のバンク１０６が含まれる。ライン状のバンク１０６の頂点は、バンク１０５の頂点よりも高い。バンク１０５は、正孔注入層の材料液が塗布されるバンク開口部１０９を規定し、ライン状のバンク１０６は、例えば有機ＥＬ層の材料液が塗布されるライン領域１０８を規定することができる。
【００３９】
図２に示すように、基板１０１は、互いに平行な複数のライン領域１０８を有し、かつライン領域１０８のそれぞれに複数のバンク開口部１０９が列状に配置されている。図示したように、複数のバンク開口部１０９が列状に配置されたライン領域１０８は、ライン状のバンク１０６と、その上下端を囲むバンク１０７によって区分されていてもよい。
【００４０】
図２に示すように、ライン状のバンク１０６のライン方向は互いに平行である。また図示していないが、バンク１０５を使わず、ライン状バンク１０６，１０７のみで正孔注入層，有機ＥＬ層が塗布されるバンクを形成してもよい。
【００４１】
バンク１０５，１０６は、例えばフォトリソグラフィー技術や凹版印刷、凸版印刷などによって形成される。バンクの高さは０．５〜１μｍであることが好ましい。バンクの材料は絶縁性であれば任意の材料が用いられるが、絶縁性樹脂（ポリイミドなど）であることが好ましい。
【００４２】
さらに、バンクの表面は濡れ性が低い（例えば撥水性である）ことが好ましい。そのため、バンクの材料をフッ素樹脂を含む絶縁性樹脂としてもよいし、バンクの表面をフッ素系ガスプラズマでフッ素化させてもよい。それにより、濡れ性を低下させることができる。
【００４３】
各バンク開口部１０９内のアノード電極１０３は長軸および短軸を有する。すなわち、アノード電極１０３は、１方向に長い形状を有し、楕円形であってもよい。アノード電極１０３の長軸はライン領域１０８のライン方向と平行であることが好ましい。バンク開口部１０９内のアノード電極１０３の長軸の長さは、２０５〜４６０μｍであり、アノード電極の短軸は５５〜１４０μｍであることが好ましい。
【００４４】
第４ステップにおいて、図３に示すように、正孔注入層１１１を形成する。正孔注入層は、例えばインクジェット、ディスペンサー、スクリーン印刷、ダイコートなどの方法により形成される。
【００４５】
正孔注入層の材料液は、溶媒としての水および正孔注入材料を含む。正孔注入材料の例には、ポリエチレンスルホン酸をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳと称される）や、その誘導体（共重合体など）が含まれる。図３に示すように、本実施形態では正孔注入層１１１は、各副画素のバンク開口部１０９ごとに形成される。
【００４６】
なお、正孔注入層１１１としては、酸化タングステンや酸化モリブデンなどの無機物を用いてもよく、その場合は第３ステップの前に、例えば、スパッタリング法などにより、無機膜を基板１０１に形成し、無機膜をレジストとしてマスキングした後、エッチングすることでパターニングし、正孔注入層１１１を形成する。
【００４７】
第５ステップにおいて、図４に示すように、電界発光可能な有機材料を含む機能溶液を貯留させる。
【００４８】
すなわち、ライン状バンク１０６とバンク１０７に囲まれた領域にインクジェット、ディスペンサー、スクリーン印刷、ダイコートなどの方法にて塗布することにより、有機ＥＬ層となる有機ＥＬ材料２０１，２０２，２０３が形成される。
【００４９】
有機ＥＬ層の材料は、高分子系有機ＥＬ材料であっても、低分子系有機ＥＬ材料であってもよい。高分子系有機ＥＬ材料を材料とする有機ＥＬ層は、容易にかつ他の材料に損傷を与えることなく形成されることができることから好ましい。
【００５０】
高分子有機ＥＬ材料の例には、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリアセチレン（Poly acetylene）およびその誘導体、ポリフェニレン（Poly phenylene（ＰＰ））およびその誘導体、ポリパラフェニレンエチレン（Poly para phenylene ethylene）およびその誘導体、ポリ３−ヘキシルチオフェン（Poly 3-hexyl thiophene（Ｐ３ＨＴ））およびその誘導体、ポリフルオレン（Poly fluorene（ＰＦ））およびその誘導体などが含まれる。また、有機ＥＬ層の厚さは約５０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００５１】
また、有機ＥＬ層の下に中間層（図示せず）を形成してもよい。中間層は、正孔注入層に電子が輸送されることをブロックする役割や、有機ＥＬ層に正孔を効率よく運ぶ役割などを有し、例えばポリアニリン系の材料からなる層である。中間層は電子ブロック層と称される場合もある。
【００５２】
中間層は、中間層の材料液（中間層の材料をアニソールやシクロベンゼンなどの有機溶媒に溶解したインク）をバンク開口部に塗布することによって形成される。中間層の厚さは１０〜４０ｎｍであることが好ましい。
【００５３】
第６ステップにおいて、図５〜図７に示すように、機能溶液が塗布されたディスプレイの短辺側の両端を囲う板４００（以下、整流板と記す）を用いて、図７に示すように、減圧乾燥させて有機ＥＬ層３０１，３０２，３０３を形成する。
【００５４】
整流板４００は、乾燥チャンバ（図示せず）の内部に配置され、図６（ｂ）に示すように、天板４０１と枠体４０２とからなる。整流板４００は、図６（ａ）に示すように、ライン状のバンク１０５の延在方向における両端の２方向のみ開いて開口４００ａを有している。
【００５５】
整流板４００は、乾燥前にサーボモータで制御されて基板１０１の上方から、図６（ｂ）に示すように、枠体４０２の下端が当接することにより基板１０１上に載置される。この整流板４００を基板（ディスプレイ）１０１上に乗せて乾燥させることで、開口４００ａ方向、すなわち、ライン状バンクの両端（図６（ａ）のＹとＹ’方向）方向に溶媒の移動が起こり、その結果、溶質の移動が起こる。これにより、ライン状バンクの短軸方向（図６（ｂ）のＸとＸ’方向）に移動する溶媒また溶質の移動が少なくなり、乾燥ムラを低減することができる。
【００５６】
天板４０１はＳＵＳやアルミなどの金属材料で形成されている。枠体４０２は基板１０１と接触している。ただし、基板厚みのバラツキがあるので、枠体４０２が完全に接触することは、基板割れの原因になる可能性がある。
【００５７】
そこで枠体４０２は、フッ素系のゴム材料である弾性体を用いて形成されることが好ましい。また、一般的にフッ素系の材料は高価であるため、天板４０１と同一材料であるＳＵＳやアルミで形成してもよい。その場合、基板割れを防ぐために、基板１０１と枠体４０２の隙間を１ｍｍ以上とし、かつ枠体４０２の幅を前記隙間の１０倍以上の幅にすることが好ましい。
【００５８】
また、整流板４００は、図６（ｃ）に示すように、画素毎の対応させて仕切り４０３を設けた方がライン状バンクの両端方向（ＹとＹ’）への気流の流れが促進され、より好ましい。
【００５９】
また、図５，図６（ａ）に示す例では、ライン状のバンク１０５の両端より、整流板４００が長い。図６（ａ）に示すように、バンク１０５のライン両端と整流板４００との間隔ｄは、０以上〜５０ｍｍ以下であることが望ましい。基板１０１と整流板４００の天板４０１との距離は５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、また仕切り４０３との距離は１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。
【００６０】
従来の有機ＥＬディスプレイパネルでは、乾燥の際に溶媒，溶質の移動がライン状バンクの短軸方向に起こり、特にディスプレイ端において乾燥ムラが発生することがあった。（図９（ｂ）参照）。
【００６１】
しかしながら、本実施形態の製造方法および製造装置では、整流板４００と、その両端の開口４００ａとの存在により、ライン状バンクの短軸方向への溶媒，溶質の移動よりも、ライン状バンクの長軸方向への溶媒，溶質の移動を、整流板４００で基板１０１を覆うことにより促進する。したがって、図７に示すように、ディスプレイの端でも均一な有機ＥＬ層３０１，３０２，３０３の膜が形成され、ディスプレイ全体として均一な膜を形成することができる。
【００６２】
本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法では、前記ステップに加え、有機ＥＬ層上にカソード電極を形成するステップを有していてもよい。
【００６３】
この場合、カソード電極は、例えば蒸着法やスパッタリング法を利用して形成すればよい。カソード電極の材料は、ボトムエミッション型かトップエミッション型かによって、その材料が異なる。トップエミッション型の場合には、カソード電極が透明である必要があるのでＩＴＯ電極やＩＺＯ電極などを含む材料で形成することが好ましい。また、Ｂａ，Ａｌ，ＷＯｘで構成してもよい。
【００６４】
また、ボトムエミッション型の場合には、カソード電極が透明である必要はなく、任意の材料でカソード電極を形成すればよい。ボトムエミッション型の場合、カソード電極の材料の例として、Ｂａ，ＢａＯ，Ａｌなどを含む。
【００６５】
カソード電極を形成した面に、さらにカバー材（封止材）を設けて、前記有機ＥＬディスプレイパネルを封止するようにしてもよい。カバー材により水分や酸素の浸入が抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、発光機能層を備える有機ＥＬ表示装置などの機能溶液層を減圧乾燥させる工程を有する製造方法および製造装置に適用される。機能溶液層を形成するライン状バンクを有する形状としては、有機ＥＬ表示装置のみでなく、例えば液晶表示装置に広く用いられるカラーフィルタ基板も有しており、よって、本発明は液晶表示装置の製造工程にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０１ 基板
１０３ アノード電極
１０４ 正孔注入層
１０５ バンク
１０６ ライン状バンク
１０７ ライン状バンクと直交するバンク
１０８ ライン領域
１０９ バンク開口部
１１１ 正孔注入層
２０１，２０２，２０３ 乾燥前の有機ＥＬ材料
３０１，３０２，３０３ 乾燥後のディスプレイ端での有機ＥＬ層
３０１’，３０２’，３０３’ 乾燥後のディスプレイ中央での有機ＥＬ層
４００ 整流板
４００ａ 整流板の開口
４０１ 整流板の枠体
４０２ 整流板の天板
４０３ 整流板の仕切り
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン状のバンクを有する基板に、機能材料を溶解した溶液を塗布し、減圧雰囲気で乾燥して機能膜を形成する機能膜形成方法であって、
前記減圧雰囲気で乾燥する際、前記溶液が塗布された領域を、前記バンクの延在方向にのみに開口を有する整流板によって覆いながら乾燥させることを特徴とする機能膜形成方法。
【請求項２】
乾燥チャンバと、前記チャンバ内に配置され基板を覆う整流板とを備え、前記整流板は前記基板上に機能材料を溶解した溶液を一方向に塗布する方向にのみ開口を設けたことを特徴とする機能膜形成装置。
【請求項３】
前記整流板に、前記開口に対して垂直に仕切りを設けたことを特徴とする請求項２記載の機能膜形成装置。
【請求項１】
ライン状のバンクを有する基板に、機能材料を溶解した溶液を塗布し、減圧雰囲気で乾燥して機能膜を形成する機能膜形成方法であって、
前記減圧雰囲気で乾燥する際、前記溶液が塗布された領域を、前記バンクの延在方向にのみに開口を有する整流板によって覆いながら乾燥させることを特徴とする機能膜形成方法。
【請求項２】
乾燥チャンバと、前記チャンバ内に配置され基板を覆う整流板とを備え、前記整流板は前記基板上に機能材料を溶解した溶液を一方向に塗布する方向にのみ開口を設けたことを特徴とする機能膜形成装置。
【請求項３】
前記整流板に、前記開口に対して垂直に仕切りを設けたことを特徴とする請求項２記載の機能膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図６（ｃ）】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図６（ｃ）】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２６７４２８（Ｐ２０１０−２６７４２８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１６２６２（Ｐ２００９−１１６２６２）
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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