JP4788144B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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本発明の製造方法では、液滴吐出ヘッドから吐出する液滴を帯電させ、この液滴と異なる極性の電位に保持した電極に対して着弾させるので、前記液滴と前記電極との間に吸引力を作用させて液滴を確実に電極上に着弾させることができる。そして、電極の電位制御を基体上に設けられた駆動回路によって行うので、電極の電位制御のための回路や配線等を別途基体上に形成する必要が無く、低コストに液滴の着弾精度を向上させることができる。したがって本発明の製造方法によれば、液滴吐出法を用いて機能層を形成する際の精度を高め、優れた特性の発光素子を具備した発光装置を歩留まりよく低コストに製造することができる。
この製造方法では、帯電させた液滴を着弾させる電極の電位と、当該電極に隣接する他の電極の電位とを互いに異ならせることで、帯電させた液滴を着弾目標の電極に誘導し、正確な位置に着弾させることができる。したがって本製造方法によっても、低コストに液滴の着弾精度を高めることができ、優れた特性の発光素子を具備した発光装置を歩留まりよく製造することができる。
この製造方法によれば、前記液滴と、その液滴の着弾目標の電極との間に吸引力を作用させ、他の色種の発光層が形成されるべき電極との間には反発力を作用させることができるので、液滴を正確に着弾目標の電極に着弾させることができる。また、これによって前記発光層の形成材料を含む液滴が他の色種の発光層に混入して表示品質を低下させることもなくなる。したがって本製造方法によれば、複数色の発光素子において鮮やかな発光色を得られる発光装置を高歩留まりに製造することができる。
この構成によれば、前記液滴吐出ヘッドから吐出される液滴を前記帯電手段によって帯電させることができ、また前記液滴が配置される前記基体上の電極を、前記駆動回路制御手段により制御された前記基体上の駆動回路によって電位制御することができる製造装置が得られる。そして、この製造装置によれば、帯電させた液滴を電位制御された電極上に吐出配置することで、前記液滴と前記電極との間に吸引力を作用させ、前記液滴を着弾目標の電極上に正確に着弾させることができる。また、前記電極の電位制御は、基体上に設けられる駆動回路を介して行うので、高度な制御を簡素な構成の駆動回路制御手段によって行うことが可能であるため、安価に提供可能な制御装置となっている。したがって本発明の製造装置によれば、優れた特性を有する発光素子を液滴吐出法により形成することができ、高歩留まりに発光装置を製造することができる。
本発明の発光装置の製造装置では、前記液滴吐出ヘッドから吐出された前記液滴を飛行中に帯電させる前記帯電手段を備えている構成としてもよい。このような構成とした場合にも、容易に液滴を帯電させることができる。
以下、本発明の発光装置の製造装置の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態において参照する各図にあっては、各部を見易くするために適宜大きさ等を変更して表示している。
図1は、本発明に係る発光装置の製造に好適に用いることができる製造装置の一例を示す概略斜視図である。本実施形態の発光装置の製造装置は、液滴吐出ヘッドを具備した液滴吐出装置であり、発光装置を構成する発光素子を液滴吐出法を用いて形成する装置である。図2は、図1に示す製造装置に設けられた液滴吐出ヘッドを示す図である。
また、液滴吐出ヘッド20の液滴の吐出動作や、第1移動装置14及び第2移動装置16の移動動作を含む液滴吐出装置IJの動作を司る制御装置CONTが備えられており、さらにこの制御装置CONTは、上記帯電装置71及び駆動回路制御装置72にも接続されており、これらの装置に関する動作制御も行えるようになっている。
液滴吐出ヘッド20の主要部構造は、図2(b)の斜視図(一部断面図)に示すように、圧力室基板90をノズルプレート80と振動板85とで挟み込んだ構造である。ノズルプレート80のノズル81は、各々圧力室基板90に区画形成された圧力室(キャビティ)91に対応している。圧力室基板90はシリコン単結晶基板を用いて形成されており、各キャビティ91はこのシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより形成されたものである。各キャビティ91は側壁92により所定の容積となるように区画されている。また、複数のキャビティ91が供給口94を介して共通の流路であるリザーバ93に連通している。
本実施形態に係る液滴吐出装置IJに備えられた液滴吐出ヘッド20は、圧電体素子に体積変化を生じさせて液滴を吐出させる構成であるが、発熱体により液体材料に熱を加えその膨張によって液滴を吐出させるような構成であってもよい。
そして、かかる構成の製造装置を用いるならば、複数の液滴吐出ヘッド20のうち、第1の液滴吐出ヘッドを用いて第1の液体材料を基板W上に吐出配置し、これを焼成又は乾燥した後、第2の液滴吐出ヘッドから第2の液体材料を基板Wに対して吐出配置することで、複数の機能層を基板W上に積層形成することができる。さらに他の液滴吐出ヘッドを用いて同様の処理を行えば、3層以上の機能層を積層形成できるのは勿論である。
以下、本発明に係る発光装置の製造方法について説明する。本実施形態では、発光装置の一例として有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置の構成とその製造方法について説明する。
図3は、本実施形態の有機EL装置の回路構成図、図4は、本実施形態の有機EL装置の平面構成図、図5は、本実施形態の有機EL装置の表示領域の部分断面構成図である。また図6から図12は、本実施形態の有機EL装置の製造工程を示す部分断面構成図である。図13は、本実施形態の製造方法における作用を説明するための説明図であって、有機EL装置を構成する基板の部分断面構成図であり、図14は、同、有機EL装置を構成する基板の部分平面構成図である。
本実施形態の有機EL装置(発光装置)は、図3に示すように、複数の走査線101と、走査線101に対して交差する方向に延びる複数の信号線102と、信号線102に対して並列する方向に延びる複数の電源線103とがそれぞれ配線された構成を具備している。走査線101と信号線102との各交点付近に画素領域Pが形成されている。信号線102には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ側駆動回路104が接続されている。また、走査線101には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査側駆動回路105が接続されている。
表示領域2aには、先の発光素子(画素)がマトリクス状に配列されている。本実施形態の場合、図4に示すように、赤色に発光するR画素群、緑色に発光するG画素群、及び青色に発光するB画素群がそれぞれ図示上下方向に延びるストライプ状に周期的に配列されている。
陰極12のアルミニウム層は、発光層110bから発した光を基板2側に反射させる機能をも奏するので、アルミニウムの他に、銀や、銀とアルミニウムの積層体等の光反射性の金属膜を用いることもできる。さらにアルミニウム層上にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等からなる酸化防止用の保護層を設けてもよい。
次に、上記有機EL装置を製造する方法について図面を参照して説明する。
本実施形態の製造方法は、(1)バンク部形成工程、(2)正孔注入/輸送層形成工程(機能層形成工程)、(3)発光層形成工程(機能層形成工程)、(4)陰極形成工程及び(5)封止工程等を有する。また前記各工程のうち、機能層形成工程である(2)正孔注入/輸送層形成工程、及び(3)発光層形成工程については、本発明に係る発光装置の製造装置(液滴吐出装置)IJを用いた液体吐出法(インクジェット法)により行われる。
なお、ここで説明する製造方法は一例であって、必要に応じて工程の省略や他の工程の追加が可能である。
バンク部形成工程では、基板2の所定位置にバンク部112を形成する。バンク部112は、無機物バンク層(第1のバンク層)112aと、有機物バンク層(第2のバンク層)112bとを積層した構造を有している。なお以下では、基板2上には、駆動用TFT123や第1層間絶縁層144を備えた回路素子部14、や画素電極111等が予め形成されているものとして説明する。
まず、図6に示すように、回路素子部14及び画素電極111が形成された基板2上の所定位置に、無機物バンク層112aを形成する。無機物バンク層112aが形成される位置は、隣接する画素電極111の間の第2層間絶縁膜144b上であり、無機物バンク層112aの外縁部は一部画素電極111上に乗り上げて形成される。
次に、図6に示すように、無機物バンク層11a上に第2のバンク層としての有機物バンク層112bを形成する。有機物バンク層112bの形成材料としては、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶剤性を有する有機絶縁材料が好適に用いられる。
具体的には、まず、上記有機絶縁材料を含む液状体を基板2上の全面に塗布することで無機物バンク層112bを含む基板2上の領域を覆う樹脂膜を形成する。そして、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてこの樹脂膜をパターニングすることで、電極面111a及び下部開口部112cに対応する位置に上部開口部112dを開口して有機物バンク層112bとする。上記樹脂膜のパターニングに際しては、樹脂膜上にフォトレジストのマスク材を形成して樹脂膜をエッチングする方法を用いてもよいが、感光性の有機絶縁材料を用いて前記樹脂膜を形成すれば、樹脂膜を直接露光、現像できるようになることから工数を削減でき、都合がよい。
このようにして無機物バンク層112aの下部開口部112c上に上部開口部112dを形成することにより、無機物バンク層112a及び有機物バンク層112bを貫通する開口部112gが形成される。
上記表面処理に際しては、まず、基板2上の全面に酸素ガスを用いたO2プラズマ処理を施すことで、親液化処理を行う。例えば、プラズマパワー100kW〜800kW、酸素ガス流量50ml/min〜100ml/min、板搬送速度0.5mm/sec〜10mm/sec、基板温度70℃〜90℃の条件でO2プラズマ処理を施すことで、画素電極111表面を含む基板2上の表面領域を親液化することができる。また、このO2プラズマ処理により画素電極111表面の清浄化、及び仕事関数の調整も同時に行うことができる。
次に発光素子形成工程では、まず画素電極111上に正孔注入/輸送層を形成する。
正孔注入/輸送層形成工程では、図1に示した製造装置IJを用いた液滴吐出法により、正孔注入/輸送層形成材料を含む液体材料を電極面111a上に吐出配置する。その後に乾燥処理及び熱処理を行い、画素電極111上及び無機物バンク層112a上に正孔注入/輸送層110aを形成する。なおここでは、正孔注入/輸送層110aが第1積層部112e上に形成される場合について説明するが、正孔注入/輸送層110aが画素電極111上にのみ形成される場合も製造手順自体は同様である。
上記のように調製した液体材料を用いることにより、ノズルの目詰まりを良好に防止しつつ安定に液滴を吐出することができる。なお、正孔注入/輸送層形成材料は、赤(R画素)、緑(G画素)、青(B画素)の各発光層110b1〜110b3に対して同じ材料を用いても良く、各発光層毎に変えても良い。
発光層形成工程は、発光層形成材料吐出工程と乾燥工程とを含む。前述の正孔注入/輸送層形成工程と同様、インクジェット法により発光層形成用の液体材料を正孔注入/輸送層110a上に吐出配置する。その後、吐出した液体材料を乾燥処理(及び熱処理)して、正孔注入/輸送層110a上に発光層110bを形成する。
発光層形成工程において各正孔注入/輸送層110a上に吐出する液体材料量は、先の正孔注入/輸送層形成工程と同様、下部、上部開口部112c、112dの大きさ、形成しようとする発光層110bの厚さ、液体材料中の発光層材料の濃度等により適宜調整すればよい。
発光層形成工程では、正孔注入/輸送層110aの再溶解を防止するために、発光層形成の際に用いる液体材料の溶媒として、正孔注入/輸送層110aに対して不溶な溶媒を用いるものとするのが好ましい。しかし、その一方で正孔注入/輸送層110aは、溶媒に対する親和性が低いため、溶媒を含む液体材料を正孔注入/輸送層110a上に吐出しても、正孔注入/輸送層110aと発光層110bとを密着させることができなくなるか、あるいは発光層110bを均一に塗布できないおそれがある。そこで、正孔注入/輸送層110aの表面に対する液体材料の親和性を高めるために、発光層形成の前に表面改質工程を行うとよい。
次に、図12に示すように、画素電極(陽極)111と対をなす電極である陰極12を形成する。すなわち、各色発光層110bと有機物バンク層112bとを含む基板2上の領域全面に、例えばカルシウム層とアルミニウム層とを順次積層することで陰極12を形成する。これにより、各色発光層110bの形成領域に、赤色、緑色、青色の各色に対応する有機EL素子がそれぞれ形成される。
最後に、有機EL素子が形成された基板2と、別途用意した封止基板(図示略)とを封止樹脂を介して封止する。例えば、熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封止樹脂を基板2の周縁部に塗布し、封止樹脂上に封止基板を配置する。封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、陰極12にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極12に侵入して陰極12が酸化されることがあるので好ましくない。
この後、基板2の配線に陰極12を接続するとともに、基板2上に設けられている駆動回路に回路素子部14の配線を接続することにより、本実施形態の有機EL装置が完成する。
特に、基板2側の画素電極111の電位制御を行うのに、基板2上の駆動回路104,105を利用していることから、簡素な構成の駆動回路制御装置72であっても正確な電位制御を自在に行うことができるという利点がある。
このように本発明に係る製造方法によれば、液滴吐出ヘッド20から吐出される液滴を正確な位置に着弾させることができるので、極めて微細な画素領域を有する高精細有機EL装置の製造に特に好適である。
図15は、本発明に係る電子機器の一実施形態を示している。本実施形態の電子機器は、上述した有機EL装置を表示手段として備えている。ここでは、携帯電話の一例を斜視図で示しており、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記実施形態の有機EL装置を用いた表示部を示している。このように本実施形態に係る有機EL装置を表示手段として備える電子機器によれば、良好な発色の高精細表示が可能である。
Claims (5)
- 発光層を含む機能層と電極とを具備した複数の発光素子と、該複数の発光素子に電気信号を供給する駆動回路とを基体上に備えてなる発光装置の製造方法であって、
前記基体上に、前記駆動回路及び前記発光素子の電極を形成する回路部形成工程と、前記電極上に前記機能層を液滴吐出法を用いて形成する機能層形成工程とを含み、
前記機能層形成工程が、液滴吐出ヘッドから前記機能層を形成するための機能層形成材料を含む液滴を吐出するとともに帯電させ、
前記帯電された液滴を、前記駆動回路によって隣接する他の前記電極と異なる電位に保持された前記電極上に配置する工程であって、
前記複数色の発光素子のうち、前記電極の平面積が小さいものから順に前記液滴の吐出を行うことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記機能層形成工程において、前記液滴吐出ヘッドにより前記液滴を吐出配置する前記電極の電位を、当該電極と隣接する他の電極の電位と、同じ極性の異なる電位にすることを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記機能層形成工程において、前記液滴吐出ヘッドにより前記液滴を吐出配置する前記電極と隣接する他の前記電極の電位を、前記液滴と同一の極性の電位に保持することを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 複数色の前記発光素子を具備した前記発光装置を製造するに際し、
前記機能層形成工程において、前記液滴吐出ヘッドから前記液滴を吐出して形成する前記発光素子の電極と、他の色種の前記発光素子の前記電極とを互いに逆の極性の電位に保持することを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記機能層を形成するに際して、導電性を有する液体材料を用いることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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