显示装置用的混合溶液及使用其的显示装置的制造方法

专利名称：显示装置用的混合溶液及使用其的显示装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及显示装置用的混合溶液及使用其的显示装置的制造方法。
背景技术：
近年来，使用有机电致发光(EL，Electro Luminescence)元件的有机电致发光显示装置的开发非常盛行。有机电致发光显示装置，比液晶显示装置视角更宽，而且应答速度更快，由于具有有机物的发光性的多样性，作为下一代的显示装置倍受期待。有机电致发光显示装置所用的有机电致发光元件，是在基板上形成阳极，在阳极上层合薄膜状的有机化合物，形成有机发光层。其结构是在这个有机化合物层上，相对于基板上形成的阳极，形成阴极。有机电致发光元件是，如果设置于阳极和阴极之间的有机化合物层通上电流便自发发光的电流驱动型显示元件。以下，层合的有机化合物薄膜记作有机薄膜层。阳极、多个的有机薄膜层和阴极重叠配置的位置成为显示像素。
在设置于基板的电极上层合有机化合物时，有将有机材料真空蒸镀形成有机薄膜层的情况。但是，蒸镀有机材料的情况下，作为有机薄膜层的基底的电极表面如果有异物附着和突起、坑洼的话，受其影响，无法使有机薄膜层达到期望的状态。
作为解决这一问题的方法，已知有将形成有机薄膜层的有机材料分散或溶解在液体中，作为溶液涂布，覆盖异物、突起、坑洼等，形成期望的有机薄膜层的技术(湿法涂布方法，以下简称涂布法)。例如，专利文献1中，记录有通过涂布法形成有机薄膜层中的至少一层。
作为涂布法，有例如胶版印刷法、凸版印刷法、掩模喷涂(mask spray)法等。胶版印刷法和凸版印刷法中，仅在指定的区域形成有机材料在溶剂中分散或溶解得到的溶液(下称有机材料的溶液或简称溶液)的层。另外，掩模喷涂法中，设置具有与期望的区域吻合的开口部的玻璃掩模或金属掩模等，喷射有机材料在溶剂中分散或溶解得到的溶液。这样的情况下，将溶液分散到氮气等的气体介质中，或使用双流体喷嘴等使溶液成为雾状。
另外，有机电致发光显示装置中，设置了有机薄膜层上所设的阴极配线被隔离配置的隔离结构体(下称隔离壁(日语原文隔壁))。这样的结构记载于专利文献1。图7是表示专利文献1所述的隔离壁的例子的截面图。基板111上，设置阳极配线101，其后设置隔离壁100。隔离壁100，例如按照随着离基板111越远截面越大的样子形成。这样的隔离壁100结构，被称为倒锥形(taper)结构或者倒悬(overhang)结构。
通过把隔离壁100做成倒锥形结构，可以使阴极配线的分隔更完全。在设置隔离壁100的状态下用涂布法形成各有机薄膜层(空穴注入输送层102、发光层103、电子注入输送层104)的话，用隔离壁100分隔有机薄膜层，其结果，在各隔离壁100之间形成由各有机薄膜层构成的有机发光层。然后，通过蒸镀法等形成阴极配线105。阴极配线105也由隔离壁100分隔，形成已布图的阴极配线105。
另外，在阳极配线上形成具有开口部的绝缘膜，通过开口部的位置确定显示像素的位置的情况也有。图8为专利文献1所述的结构中，在设置了具有开口部的绝缘膜的情况下的结构例的说明图。图8(a)为从设置了电极的一侧观察基板的状况的模式图，图8(b)是图8(a)从A-A’处剖开的截面图。图8(a)中，显示了被设置在上层的阴极配线等所遮蔽的结构部分。
在图8所示的例子中，基板111上，先形成阳极配线101和与阴极配线105连接的阴极连接配线121。接着，形成具有开口部123的绝缘膜122。开口部123设置在阳极配线101和阴极配线105形成交叉的位置。然后，与阳极配线101正交地形成隔离壁100。再涂布或蒸镀有机材料的溶液，形成有机薄膜层124。
另外，作为有机薄膜层可形成多层，在图8(b)中，将这些多层一起表示为有机薄膜层124。溶液在形成有机薄膜层的区域内形成一定厚度的有机薄膜层，从而调整有机材料的浓度等。有机薄膜层124形成后，在有机薄膜层上蒸镀阴极配线105。通过隔离壁100将有机薄膜层124及阴极配线105隔开，在隔离壁间形成有机薄膜层124，也形成已布图的阴极配线105。
也有在形成阴极配线105之后，为了保护有机电致发光元件，在阴极配线105上形成由聚合物等构成的有机薄膜层的情况。这个有机薄膜层(未图示)也由涂布法等形成。另外，在相对于基板111的配置了电极等的一面上，设置有另一块基板(未图示)。在该基板上，在面对基板111的有机电致发光元件的区域的外周上，涂布密封材料(未图示)。通过该密封材料，将另一块基板粘合到基板111上。有机电致发光元件通过基板和密封材料密封起来，保证其不暴露于水分和氧气中。
这样的涂布法中，形成有机薄膜层的有机材料作为溶质，在该溶质分散或溶解在溶剂中的状态下涂布溶液。然后，涂布溶液后，通过干燥浓缩工艺蒸发溶液。从而，有机材料形成有机薄膜层。根据有机材料，即溶质的材料，有机电致发光元件的发光特性会发生变化。作为溶剂的材料，可用拥有所需发光特性的材料。
如上所述，在通过涂布法形成有机薄膜层124的情况下，溶质的材料变得很重要。形成该有机薄膜层的有机材料，针对其发光特性，开发了各种各样的材料(例如，参照专利文献2和专利文献3)。
〔专利文献1〕日本专利特开2001-351779号公报(段落0012～0017，图1和图2)〔专利文献2〕日本专利特开2001-160493号公报〔专利文献3〕日本专利特开2002-151272号公报发明内容在将这样的涂布溶液例如用喷涂装置进行湿法涂布的情况下，浓度高、粘度高的溶液难以涂布。所以，在将溶质溶解于一定量以上的良溶剂中的状态下涂布。但是，在溶解于溶剂的状态下涂布时，粘性会降低。因此，形成隔离壁100后，涂布粘度低的有机材料溶液时，便会产生涂布的溶液顺着隔离壁100扩展的问题。例如，在图8所示例子中，溶液沿着隔离壁100的侧面和绝缘膜122交叉的部分扩展开来。这是因为，由于隔离壁100的侧面和绝缘膜122的表面交叉的部分附近的空间，出现与毛细现象同样的现象。尤其，为了完全分隔阴极配线105等形成具倒锥形结构的隔离壁100时，隔离壁100的侧面和绝缘膜122的表面交叉的部分附近的空间变得狭窄，溶液变得更容易扩展。
由于这个原因，一直以来，在溶液粘性低的情况下，涂布的溶液扩散，无法均一地形成有机材料。但是，即使使用粘度高的溶液，也有一定量以上的溶质无法溶解的情况。另外，还有无法通过涂布装置均匀涂布高粘度溶液的情况。还有，在浓缩干燥步骤中，提高基板温度时，溶液粘度下降，溶液变得容易扩展。
正如这样，以往的有机电致发光显示装置中，由于作为有机层的液态材料从显示区域流出，有产生由膜厚不均引起的发光斑点、显示质量变差的问题。
本发明是鉴于上述问题完成的，以提供可以均匀涂布有机材料、减少由膜厚不均引起的显示质量变差的混合溶液及使用其的显示装置的制造方法为目的。
本发明的第1种形态涉及的混合溶液，它是用于形成显示装置的有机膜的混合溶液，所述混合溶液含有成为前述有机膜至少一部分的溶质、可以溶解1质量％以上前述溶质的第1溶剂和比前述第1溶剂粘度更高的第2溶剂。由此，可以均一地形成有机膜。
本发明的第2种形态涉及的混合溶液是，在上述的显示装置用的混合溶液中，前述第2溶剂的粘度是前述第1溶剂的10倍以上的混合溶液。由此，可以容易地得到具有适合涂布的粘度的溶液。
本发明的第3种形态涉及的混合溶液是，在上述的显示装置用的混合溶液中，第2溶剂的体积是第1溶剂的2/3～7倍的混合溶液。由此，可以均一地涂布有机膜。
本发明的第4种形态涉及的混合溶液，它是用于形成显示装置的有机膜的混合溶液，含有成为前述有机膜至少一部分的溶质、可以溶解1质量％以上前述溶质的第1溶剂和向前述显示装置用的基板喷涂混合溶液直至滴到(日文原文滴着)之前完全挥发的挥发性溶剂的混合溶液。由此，可以均一地形成有机膜。
本发明的第5种形态涉及的混合溶液是，在上述混合溶液中，前述挥发性溶剂的沸点在120℃以下，25℃时的蒸汽压在400Pa以上的混合溶液。由此，可以均一地形成有机膜。
本发明的第6种形态涉及的混合溶液是，在上述混合溶液中，还具备比前述第1溶剂和前述挥发性溶剂粘度高的第2溶剂的混合溶液。由此，可以均一地形成有机膜。
本发明的第7种形态涉及的显示装置的制造方法，它是溶解有成为用于显示装置的有机膜至少一部分的溶质的涂布溶液通过湿法涂布形成的显示装置的制造方法，它具备将前述涂布溶液涂布到基板上的涂布步骤和对前述基板进行干燥、使前述被涂布的涂布溶液中所含的溶剂蒸发的蒸发步骤，前述涂布溶液具备可以溶解1质量％以上前述溶质的第1溶剂和比第1溶剂粘度更高的第2溶剂。由此，可以均一地形成有机膜。
本发明的第8种形态涉及的制造方法是，上述显示装置用的制造方法中，前述第2溶剂的粘度是前述第1溶剂的10倍以上的制造方法。由此，可以容易地得到具有适合涂布的粘度的溶液。
本发明的第9种形态涉及的制造方法是，上述显示装置用的制造方法中，第2溶剂的体积是第1溶剂的2/3～7倍的制造方法。由此，可以均一地涂布有机膜。
本发明的第10种形态涉及的显示装置的制造方法，它是通过喷涂溶解有成为用于显示装置的有机膜至少一部分的溶质的涂布溶液形成的显示装置的制造方法，它具备将前述涂布溶液喷涂到基板上的喷涂步骤和对前述基板进行干燥、使前述被喷涂的涂布溶液中所含的溶剂蒸发的干燥步骤，前述涂布溶液具备可以溶解1质量％以上前述溶质的第1溶剂和涂布溶液滴到前述基板上之前全部挥发的挥发性溶剂。由此，可以均一地形成有机膜。
与本发明的第11种形态相关的显示装置的制造方法是，上述显示装置的制造方法中，前述挥发性溶剂的沸点在120℃以下，25℃时的蒸汽压在400Pa以上的制造方法。由此，可以更均一地形成有机膜。
与本发明的第12种形态相关的显示装置的制造方法是，上述显示装置的制造方法中，在前述喷涂步骤中喷涂还具有比前述第1溶剂和前述挥发性溶剂粘度高的第2溶剂的涂布溶液的制造方法。由此，可以更均一地形成有机膜。
与本发明的第13种形态相关的显示装置的制造方法是，上述形态的显示装置的制造方法中，在前述喷涂步骤前，具有对确认用基板上仅喷出前述挥发性溶剂，确认在前述基板上前述挥发性溶剂不附着的确认步骤，在与前述确认步骤同样的条件下，喷涂前述涂布溶液。由此，可以容易地确认挥发性溶剂不滴到基板上的制造方法。
与本发明的第14种形态相关的显示装置的制造方法是，上述显示装置的制造方法中，在前述喷涂步骤前，另外具备改变喷涂前述喷涂溶液的喷嘴和前述确认用基板之间的间隔，仅喷出前述挥发性溶剂的喷出步骤，以及确认向前述确认用基板上喷出的前述挥发性溶剂是否滴到该基板上的步骤，并在前述喷涂步骤中，用确认前述挥发性溶剂不滴到前述确认用基板上的前述喷嘴和前述基板之间的间隔以上的间隔，喷涂前述涂布溶液到前述基板上的制造方法。由此，可以容易地获得挥发性溶剂不滴到基板上的基板-喷嘴间距。
根据本发明，可以提供能够均一地涂布有机材料的显示装置用的混合溶液及使用其的显示装置的制造方法。
具体实施例方式
以下，就可适用本发明的实施形态进行说明。以下说明，是本发明实施形态的说明，但本发明并不限定于以下的实施形态。
就形成与本实施形态相关的有机电致发光显示装置的有机电致发光元件的元件基板，参照图1进行说明。图1是表示有机电致发光显示装置的元件基板110结构的平面图。1是阳极配线，5是阴极配线，10是隔离壁，11是基板，21是阴极连接配线，22是绝缘膜，23是开口部，24是用虚线表示的显示区域，25是接触孔(contact hole)。
在基板11上，形成连接到基板11表面上的多个阳极配线1，以及连接阴极的阴极连接配线21。多个阳极配线1相互平行形成。阴极连接配线21对应于阴极配线5的数量形成，与各阳极配线1垂直。阳极配线1和阴极连接配线21是由例如ITO等透明导电膜形成的。形成阳极配线1和阴极连接配线21的基板上，形成绝缘膜22。绝缘膜22的膜厚为，例如，0.7μm。绝缘膜22上，在阳极配线1与阴极配线5交叉的位置(即形成显示像素的位置)，设置开口部23。显示区域24由多个显示像素构成，通过根据各显示像素来自驱动电路(不图示)的驱动信号控制有机发光层的发光量，显示区域24进行像素显示。
绝缘膜22的上层，依序层合由多层有机薄膜层(有机化合物层)构成的有机发光层和阴极配线5。所以，有机发光层形成被阴极配线5和阳极配线1夹住的结构。但是，图1中省略了有机发光层的图示。另外，形成有机发光层之前，设置了将相邻阴极配线5相互区分的隔离结构体(下称隔离壁10)。隔离壁10，在通过蒸镀等形成阴极配线5之前，形成期望的布图。例如，如图1所示，为了形成与阳极配线1正交的多个阴极配线5，在阳极配线1上形成与阳极配线1正交的多个隔离壁10。隔离壁10具有倒锥形结构为佳。即，以随着离基板11越远截面越大的方式形成为佳。由此，隔离壁10的侧壁和伸出的部分形成蒸镀的遮蔽，得以区分阴极配线5。隔离壁10例如可以形成，3.4μm的高度和10μm的宽度。
形成有机发光层的有机薄膜层的至少一层，由作为有机材料溶液的液态有机发光层材料涂布形成。关于有机材料溶液的涂布，之后详细叙述。
接着，浓缩干燥固化有机薄膜材料，形成有机薄膜层。由此，在显示区域24中形成均一膜厚的有机薄膜层。还有，在有机薄膜层是多层组成的情况下，除涂布法之外可以使用蒸镀法。即，在有机薄膜层是多层组成的情况下，如果至少1层由涂布法形成，其他的层可以用蒸镀法形成。这种情况下，由涂布法形成层后，形成其上的层之前，进行浓缩干燥固化。另外，有机薄膜层由隔离壁10分隔。
这个有机薄膜层，例如，由如图2所示的结构形成。图2为模式化地表示有机薄膜层40结构的一个例子的截面图。有机薄膜层从下面依次形成聚合物缓冲层41、空穴注入层42、空穴输送层43、发光层44、电子输送层45、电子注入层46。即，在开口部23中，聚合物缓冲层41和阳极配线1接触，电子注入层46与阴极配线5接触。在这里，聚合物缓冲层41由涂布法形成，空穴注入层42、空穴输送层43、发光层44、电子输送层45和电子注入层46由蒸镀法形成。通过这个聚合物缓冲层41，可以防止短路和降低驱动电压。关于形成该有机薄膜层40的材料在后面叙述。当然，有机薄膜层40并不局限于上述的结构，只要至少一层由涂布法形成就行。
形成隔离壁10后，自有机薄膜层之上蒸镀构成阴极配线5的金属材料等。通过倒锥形结构的隔离壁10，可以形成阴极布图经分隔的多个阴极配线5。由隔离壁10分隔的阴极配线5与阳极配线1垂直形成。由此，在阴极配线5与阳极配线1的交叉点处，阴极配线5与阳极配线1之间设置有机发光层。
为了在显示区域24外侧连接阴极连接配线21和阴极配线5，在绝缘膜22上形成接触孔25。该接触孔25形成于阴极连接配线21与阴极配线5重叠的地方。由此，开口部23中被阳极配线1和阴极配线5夹着的有机薄膜层可以通过电流，使有机发光层发光。
然后，关于用于涂布上述有机材料的喷涂装置，参照图3说明。图3为模式化地表示喷涂装置结构的简图。50是喷涂装置，51是载物台，52是基板，53是掩模，54是喷嘴，55是涂布溶液，56是过滤器，57是控制器。
喷涂装置50具有用于放置基板52的载物台51、用于将涂布溶液55涂布到基板52上的喷嘴54和用于控制喷嘴54的控制器57。在这里，基板52使用300mm×400mm的矩形基板。载物台51上所放置的基板52上，设置掩模53。掩模53可以直接放置在基板52上，也可以一定间隙设置。掩模53是，例如，铝等金属板，与基板52大致同样大小。而且，在掩模53上形成与图1中用虚线表示的显示区域24对应的开口部。基板52是用于形成图1所示有机电致发光元件的基板。在这里，为了在一块基板52上形成多个图1所示的有机电致发光元件，掩模53上设多个开口部。
载物台51上设置有可以水平方向移动的喷嘴54。喷嘴54是，例如提供分散涂布溶液的氮气等气体，雾状地喷出涂布溶液的流体喷嘴。所以，涂布溶液从喷嘴54的前端向下方喷出。由此，涂布溶液55从喷嘴54通过掩模53喷涂到基板52上。在这里，提供给喷嘴54的氮气以0.5×10-3m3/min(＝0.5l/min)，涂布溶液的流量(涂布液流量)以0.9×10-6m3/min(＝0.9ml/min)，将用于形成有机电致发光元件的有机材料涂布到基板52上。
控制器57是，例如，个人电脑(PC)等信息处理装置，控制喷嘴54和载物台51。具体地，对喷嘴54的扫描速度、扫描节距、涂布液流量及喷嘴54和基板52之间的距离等进行控制。根据从该控制器57发出的信号，喷嘴54在水平方向上移动，对基板52整面涂布涂布溶液55。另外，通过由控制器57使喷嘴54或者载物台51上下移动，可以调整喷嘴54和基板52之间的距离。在这里，喷嘴54前端到基板52的表面的距离设为80mm。
过滤器56是，例如，HEPA过滤器等空气过滤器。通过由该过滤器56提供空气给喷涂装置内，可以保证喷涂装置内50的空间保持洁净。由此，可以防止涂布中异物附着到基板52上，从而提高成品率。喷涂一般是保持基板在常温的状态下进行的。
接着，关于喷嘴54的扫描步骤用图4进行说明。图4为掩模53的俯视图，同时表示了喷嘴54的扫描路线。还有，图4中表示了在掩模53设2个开口部31的例子。图4中，箭头表示喷嘴54前端的轨迹。
在这里，如图4所示，通过以喷嘴54进行光栅扫描(raster scan)，将涂布涂布溶液全面涂布到基板整面。即，从基板52的外侧到另一边的外侧按箭头的方向移动喷嘴54。具体地，从掩模53的外侧横穿基板52，沿Y方向移动喷嘴54。接着，移动喷嘴54到掩模53另一边的端部后，沿X方向以规定间隔(节距)移动喷嘴54。然后，再次将喷嘴54沿Y方向从掩模53一端移动到另一端后，沿X方向以与前一次同样的间隔(节距)移动。这时，由于Y方向的移动与前一次相反，喷嘴54沿Y方向往返于基板上。直到喷嘴54沿X方向横穿基板为止，反复这样操作，将涂布涂布溶液全面涂布到基板整面。
这样涂布的涂布溶液通过掩模53的开口部31附着到基板52上。开口部31如图1所示对应于显示区域24，涂布溶液只在规定区域附着。即，通过使用设有开口部31的掩模53，使涂布溶液不附着于图1中的接触孔和接线端子子。图4中，在掩模53上设了2个开口部31。开口部31的数量与基板52上形成的有机电致发光显示元件的数量对应。即，一块基板52上形成2个如图1所示的有机电致发光显示元件。当然，开口部31的数量不局限于2个。
还有，为了对基板整体均匀涂布，喷嘴54在一定的速度和一定的涂布液流量下移动为佳。另外，为了使基板边缘与基板中央的涂布量大致相同，移动喷嘴54到基板52外侧为佳。即，移动喷嘴54直到超出基板52外侧。由此，可以将涂布涂布溶液全面均匀地涂布到基板52整面。
该喷嘴54的扫描速度是，例如，300mm/s。另外，在基板表面上喷嘴54的涂布范围是直径30mm的圆形。即，在将喷嘴54固定后喷涂的情况下，涂布溶液55可在基板表面上涂布直径30mm的圆形区域。所以，沿Y方向移动喷嘴54时，涂布溶液沿X方向以30mm的宽度涂布。
在喷嘴54的扫描中，涂布范围部分重叠地涂布为佳。即，将沿X方向移动的间隔(节距)设在涂布范围30mm以下为佳。在这里，沿X方向的喷嘴移动节距设为12mm。
基板52的大小为300mm×400mm时，具体地，为了使喷嘴54横穿基板52，沿Y方向移动300mm以上。而且，喷嘴54沿X方向移动12mm后，再次沿Y方向移动300mm以上。这时，沿Y方向的移动，与前一次方向相反。而喷嘴54与前一次同一方向，沿X方向移动12mm。重复这样的操作，喷嘴沿X方向移动400mm以上。由此，喷嘴54可以如图4所示沿锯齿形路线(zigzag)扫描，将表面范围内均匀涂布。
接着，就涂布溶液进行说明。本发明中，为了防止涂布溶液在涂布后沿隔离壁流出，使用多种溶剂。在这里，溶质使用，例如，日本专利特开2001-160493号公报或日本专利特开2002-151272号公报所记载的溶质。该溶质作为聚合物缓冲层41的材料。
本发明中，在环己醇和1，3-二甲基-2-咪唑烷酮以体积比3∶2混合的良溶剂中溶解1重量％的聚合物材料，再添加相当于上述良溶剂2～5体积的2-甲基-1-丙醇。即，使用环己醇、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮和2-甲基-1-丙醇以6∶4∶20～6∶4∶50的比例混合的混合溶剂作为溶剂。尤其，使用环己醇、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮和2-甲基-1-丙醇以6∶4∶30的比例混合的溶剂是优选的。
还有，25℃时环己醇的粘度为5.454×10-2Pa·s(＝54.54cP)。25℃时1，3-二甲基-2-咪唑烷酮的粘度为2.06×10-3Pa·s(＝2.06cP)。25℃时2-甲基-1-丙醇的粘度为3.42×10-3Pa·s(＝3.42cP)。对于这三种溶剂按上述比例混合得到的溶剂，溶解1重量％溶质的溶液25℃时的粘度为4.4×10-3Pa·s(＝4.4cP)。
就这样，本发明中，在2种以上的溶剂混合得到的混合溶剂中溶解形成聚合物材料的溶质。混合溶剂中，至少一种以上的溶剂使用对于溶质的溶解度大的溶剂，即良溶剂。该溶剂能溶解1重量％以上的溶质为佳。通过使用这样的良溶剂，可以充分溶解形成有机膜的溶质。本实施形态中，以1，3-二甲基-2-咪唑烷酮作为良溶剂。
另外，混合溶剂中，至少一种以上的溶剂使用比上述良溶剂粘度更高的溶剂为佳。由此，即使是使用粘度更高的溶剂，也可以溶解溶质。而且，高粘度溶剂使用在常温(25℃)下具有良溶剂10倍以上粘度的溶剂为佳。即，将具有良溶剂粘度10倍以上的高粘度溶剂作为粘度调整用的溶剂使用。由此，可以充分溶解溶质，而且可以容易地使用具有适合涂布的粘度的溶液。本实施形态中，作为高粘度溶剂的一个例子，使用环己醇。通过调整这些溶剂的混合比，可以得到具有适合涂布的粘度的溶剂。因此，可以均一地涂布有机材料，防止由膜厚不均引起的显示质量下降。
就这样，通过涂布使用良溶剂和比前述良溶剂粘度更高的溶剂的混合溶剂的涂布溶液，可以调整溶液到任意粘度。所以，可以涂布适合涂布的粘度的涂布溶液，降低有机材料的膜厚不均。还有，在不使用上述2-甲基-1-丙醇，即仅使用环己醇和1，3-二甲基-2-咪唑烷酮两种溶剂的情况下，使用不同于上述混合比的混合比为佳。
另外，本发明中，除了上述两种溶剂之外，还使用挥发性强的2-甲基-1-丙醇作为溶剂。该挥发性强的的溶剂在使用喷涂装置50喷涂时，在滴到基板之前完全挥发。即，用喷涂装置50喷涂含有溶质和上述3种溶剂的涂布溶液时，2-甲基-1-丙醇在涂布溶液滴到基板上之前，完全挥发。所以，滴到基板上的涂布溶液是由溶质和环己醇及1，3-二甲基-2-咪唑烷酮两种溶剂组成的溶液。
滴到基板上时的溶质浓度为3.5～11.0重量％，是优选的。这种情况下，对于作为良溶剂的1，3-二甲基-2-咪唑烷酮和作为高粘度溶剂的环己醇两者的混合溶剂，溶质浓度定在3.5～11.0重量％。由此，因为作为挥发性溶剂的2-甲基-1-丙醇完全挥发，滴到时的溶质浓度可以在3.5～11.0重量％。另外，按照滴到后的溶液粘度是涂布前溶液粘度的两倍以上来混合溶剂，是优选的。
具体地，例如，对于良溶剂和高粘度溶剂两者的混合溶剂，按3.5重量％的溶质浓度溶解溶质。再在其中混合任意量的挥发性溶剂。这时，整体的溶质浓度在1重量％以上为佳。还有，优选的混合顺序为在良溶剂中溶解溶质后，混合其他溶剂，但不是特别限定的。喷涂含有这3种溶剂的混合溶液时，挥发性溶剂在混合溶液涂布至滴到之前，完全气化去除。所以，滴到时的溶质浓度为3.5重量％。因此，形成溶质浓度为3.5重量％的溶液附着在基板上的状态。当然，滴到时的溶质浓度在上述范围为好。
如下操作，可以确认强挥发性溶剂在滴到基板上之前，是否完全挥发。用喷涂装置50仅向基板喷出2-甲基-1-丙醇。即，只在喷涂装置50中填装挥发性溶剂即2-甲基-1-丙醇，由喷嘴54喷出。这时，在与实际涂布时的涂布条件相同的条件下喷出挥发性溶剂。还有，为了接近实际过程的条件，喷嘴54边扫描边喷出为佳。接着，通过肉眼观察确认2-甲基-1-丙醇是否附着在基板上，从而确认是否完全挥发。即，刚喷出之后，如果2-甲基-1-丙醇不附着在基板上，则认为2-甲基-1-丙醇在喷液滴到之前完全挥发。另-方面，刚喷出之后，如果2-甲基-1-丙醇附着在基板上，则认为2-甲基-1-丙醇在喷液滴到之前没有完全挥发。由于这里的2-甲基-1-丙醇是否附着只要看在基板表面上是否有液体附着即可，所以可以方便地确认。
通过如上所述的方法，可以确认挥发性溶剂是否在滴到基板上之前完全挥发。这时，在不完全挥发、基板上附着2-甲基-1-丙醇的情况下，例如，沿竖直方向移动载物台51，拉开基板52与喷嘴54的距离。接着，再次喷出，查看2-甲基-1-丙醇是否附着在基板52上。改变间隔重复这样的操作，找到挥发性溶剂滴不到基板52上的基板52和喷嘴54之间的间隔。通过在该间隔以上的距离喷涂涂布溶液，可以防止挥发性强的溶液滴到基板上。
还有，确认挥发性溶剂是否滴到基板上的时候，不是用元件基板，而是将表面未形成任何东西的玻璃基板作为确认用基板使用为佳。即，在基板表面形成有绝缘膜等树脂的情况下，有难以确认挥发性溶剂是否滴到的情况。这时，喷涂装置50上可以不设掩模53。
通过如上所述得到基板-喷嘴间距，即使在改变挥发性溶剂材料的情况下，也可以方便地得到基板-喷嘴间距。所以，根据溶质和其他溶剂，可以容易地改变挥发性溶剂。这里，在使用2-甲基-1-丙醇作为挥发性溶剂的情况下，能够确认基板52和喷嘴54的间隔为，例如，80mm时，溶剂滴不到基板上。根据这样求得的基板52-喷嘴54之间的间隔，涂布使用上述3种溶剂的涂布溶液。
这样，通过使用挥发性强、在涂布中完全挥发的溶剂，可以提高滴到基板上的溶液浓度。由此，可以防止溶液沿隔离壁流出。另外，为了使其不在涂布前挥发，可以使用喷涂装置均一地涂布。藉此，能够减少由膜厚不均引起的显示质量低劣。
如上所述，可以求得基板与喷嘴54的间隔。但是，一般对于喷涂装置50，能够均一地涂布的基板-喷嘴间距的范围是确定的。所以，为了使溶剂在滴到基板上之前完全挥发，如果将基板52与喷嘴54的间隔空开一定距离以上，可能会无法均一涂布基板。例如，基板52与喷嘴54的间隔空开某个距离以上，会发生滴到基板上的溶液飞溅，或者因为涂布装置内部气流的影响发生涂布偏离等，变得膜厚不均。
这种情况下，必须以该距离以下的距离喷涂。所以，挥发性强、滴到基板前完全挥发的溶剂使用具有一定程度以上挥发性的溶剂为佳。在滴到基板前完全挥发的溶剂，例如，沸点在120℃以下，或者25℃时的蒸汽压在400Pa(＝3mmHg)以上是优选的。还有，有时不使用滴到基板前完全挥发的溶剂，而使用部分挥发的溶剂也能够均一涂布。
这样，在本发明中，加入挥发性强、且在滴到基板前完全挥发的溶剂。以此，可以得到在用喷涂装置喷出时粘度低，滴到基板上后粘度高的溶剂。由此，即使浓缩干燥步骤中提高基板温度，也能够防止溶液沿隔离壁流出。藉此，能够减少由膜厚不均引起的显示质量低劣。另外，由于涂布前不挥发，涂布溶液保持比滴到基板上时粘度低的状态。所以，可以使用喷涂装置均一地涂布。这样，通过加入挥发性强、且在滴到基板前完全挥发的溶剂，能够提高显示质量。
还有，本发明中，喷涂使用3种溶剂的合适的溶液，但不局限于此。例如，使用良溶剂和比前述良溶剂粘度高的溶剂这2种溶剂也可以。这种情况下，上述例子中，使用环己醇和1，3-二甲基-2-咪唑烷酮的混合溶剂。由此，可以使用粘度高的涂布溶液。也可以用N，N-二甲基乙酰胺代替1，3-二甲基-2-咪唑烷酮。
只使用良溶剂和比良溶剂粘度高的溶剂这2种溶剂的情况下，按体积百分数，例如，能够溶解1重量％以上溶质的良溶剂占12.5～60％，比良溶剂粘度高的溶剂占40～87.5％为佳。即，良溶剂和高粘度溶剂按体积比，1∶7～3∶2为佳。换言之，按高粘度溶剂体积为良溶剂的2/3～7倍混合，是优选的。
或者，可以使用良溶剂和比前述良溶剂挥发性强、且在滴到基板前完全挥发的溶剂这2种溶剂。这种情况下，上述例子中，使用1，3-二甲基-2-咪唑烷酮和2-甲基-1-丙醇的混合溶剂。还有，因为高挥发性的溶剂一般粘度较低，如果只有良溶剂和强挥发性溶剂，可能整体的粘度会下降。这种情况下，使用良溶剂、强挥发性溶剂和高粘度溶剂这3种溶剂是优选的。还可以使用4种以上的溶剂。当然，上述溶剂材料是一个典型的例子，并不局限于上述的材料。
溶质溶解于含良溶剂的溶剂中后，再混合所有溶剂是优选的。上述例子中，将溶质溶解于1，3-二甲基-2-咪唑烷酮或含1，3-二甲基-2-咪唑烷酮的溶剂中后，再混合3种溶剂是优选的。由此，可以均一地溶解溶质。当然，也可以将溶质溶解于所有溶剂混合得到的溶剂中。
接着，通过图5，就本实施形态涉及的有机电致发光显示装置的制造方法进行说明。图5是表示本实施形态涉及的显示装置制造步骤的一个例子的流程图。由该图5所示的制造步骤，形成图1所示的元件基板。
首先，在基板11上形成阳极配线1和阴极连接配线21(步骤S101)。基板11，使用例如玻璃基板等透明基板。阳极配线1和阴极连接配线21，通过将ITO在基板11上成膜，再在该ITO膜上蚀刻形成。ITO可以通过溅射或蒸镀，在玻璃基板整面上均一性良好地成膜。通过光刻和蚀刻形成ITO布图。该ITO布图作为阳极。用苯酚酚醛清漆树脂作为抗蚀膜，进行曝光显影。蚀刻用湿法蚀刻或干法蚀刻都可以，例如，可以使用盐酸和硝酸的混合水溶液进行ITO的布图形成。抗蚀膜剥离材料，可以使用例如一乙醇胺。
另外，阴极连接配线21也可使用铝或铝合金等低电阻的金属材料。例如，作为阳极配线1的ITO布图形成后，通过溅射或蒸镀将铝等成膜。或者可以形成阴极连接配线21后，形成阳极配线1。而且，可以将铝膜通过光刻和蚀刻形成布图形成阴极连接配线21。由此，可以减小阴极连接配线21的配线电阻。
而且，阴极连接配线21的结构可使用ITO和金属材料的多层构成。例如，可以在150nm的ITO层上形成400～500nm的钼或钼合金的金属薄膜。由此，可以减小配线电阻和接触电阻。
接着，在设有阳极配线1和阴极连接配线21的基板11的表面上形成绝缘膜22(步骤S102)。例如，将感光性的聚酰亚胺溶液通过旋涂法涂布。该绝缘膜22的膜厚，达到例如0.7μm即可。通过光刻步骤将绝缘膜22层形成布图后，固化，除去显示像素位置上的绝缘膜，设置开口部23。后述步骤S105中形成的阴极配线5和阳极配线1的交叉部分就是形成显示像素的位置。同时，形成阴极配线5和阴极连接配线21的接触孔25。例如，开口部23可形成300μm×300μm大小。
然后，在绝缘膜(聚酰亚胺层)22的表面，形成可将阴极配线5分隔设置的隔离壁10(步骤S103)。隔离壁10通过在绝缘膜22的上层涂布酚醛清漆树脂、聚丙烯树脂膜等感光性树脂形成。例如，旋涂感光性树脂，由光刻步骤形成布图后，经光反应形成隔离壁10。为了隔离壁10能具有倒锥形结构，使用负型(negative type)感光性树脂。
如果使用负型感光性树脂，从上面照射光的情况下，越深的地方光反应越不充分。其结果，从上面看的话，具有固化部分的横截面积下面比上面更窄的结构。这就意味着具有倒锥形结构。如果形成这样的结构，之后，为了在阴极蒸镀时从蒸镀源方向看被遮蔽的地方蒸镀不到，可以使阴极配线5彼此分隔。另外，为了进行开口部23的ITO层的表面改性，可以用氧等离子体或紫外线照射。例如，隔离壁10的高度可达3.4μm。
之后，层合有机薄膜层(步骤S104)。通过上述的有机材料溶液的涂布方法，涂布溶液。例如，在使用掩模喷涂法的情况下，首先，在玻璃基板上装上具有开口部的金属掩模。这时，掩模的开口部和应该设置有机薄膜层的显示区域24重合放置。另外，掩模和玻璃基板之间，空出一定距离，例如60μm的空间安装。接着，用掩模喷涂法涂布上述涂布溶液。
接着，通过浓缩干燥该有机材料溶液，进行固化处理，形成作为有机薄膜层的聚合物缓冲层41。聚合物缓冲层41如上述说明形成。在浓缩干燥步骤中，基板温度在180℃下进行5分钟预干燥，真正的烧结在240℃下进行10分钟。由此，溶剂蒸发，成为只有作为溶质的有机材料附着在基板上的状态。
而后，在聚合物缓冲层41上，形成40nm的空穴注入层42和10nm的空穴输送层43。在于其上形成60nm的发光层44。然后，形成30nm的电子输送层45和0.5nm电子注入层46。由此，可以形成如图2所示的有机发光层。用于它们的材料可以使用任意材料。当然，上述的结构是一个合适的例子，也可以是除此之外的结构。本发明中，有机发光层40的至少一部分由喷涂形成为佳。
之后，蒸镀铝等金属材料，形成例如膜厚100nm的阴极配线5(步骤S105)。其结果，能够形成由隔离壁10分隔铝膜，在各隔离壁间与阳极配线1交叉的阴极配线5。
有机发光层形成于绝缘膜22之上，通过开口部23与阳极配线1接触。在有机发光层上配置阴极配线5。通过该开口部23与阳极配线1接触部分的有机发光层，通过流经阴极和阳极的电流发光。还有，在本实施形态中，阴极连接配线21由ITO层和金属层2层构成。通过在显示区域24外的绝缘膜22上形成的接触孔25，设置在显示区域24的阴极配线5和通往显示区域24外的阴极连接配线21电连通。
接着，为了密封由上述步骤形成的有机电致发光元件，就制造密封用的相对基板的步骤进行说明。首先，准备除元件基板外的另一块玻璃基板。加工该基板，形成用于收纳吸水材料的吸水材料收纳部。吸水材料收纳部，是通过在玻璃基板上涂布抗蚀剂，曝光显影，暴露出基板的一部分。通过将该暴露部分蚀刻得更薄，形成吸水材料收纳部。
如图6所示，在该吸水材料收纳部66中放入氧化钙等吸水材料62后，将2块基板重合连接(步骤S106)。还有，图6是有机电致发光显示元件构成的一个例子的模式化截面示意图。具体地，相对基板63的设有吸水材料收纳部66的一面用分配器(dispenser)涂布密封材料64。密封材料64，可以使用例如环氧类紫外线固化树脂。另外，密封材料64涂布在与有机电致发光元件相对的区域的外周整体。两块基板的位置相对吻合后，照射紫外线，固化密封材料，使基板相互连接。然后，为了进一步促进密封材料的固化，实施例如在80℃的净化炉(clean oven)中一小时的热处理。其结果，通过密封材料和一对基板，将有机电致发光元件所在的基板之间和基板外部隔离开来。通过放置吸水材料62，可以防止由在密封的空间内残留或侵入的水分等引起的有机电致发光元件的损坏。
有机薄膜层40发出的光按照箭头的方向射出。在基板11的和形成有机电致发光元件的一面相反的面即出射面上，贴上光学片65。光学片65具有偏振片和1/4波长片，有防反射膜的作用。有机薄膜层射出的光从设置该光学片65一侧的输出。
切去基板外周附近不需要的部分，将信号电极驱动器连接到阳极配线1上，扫描电极驱动器连接到阴极连接配线上。在基板端部形成连接各配线的接线端子。在该接线端子贴上各向异性导电薄膜(ACF)，连接设置驱动电路的TCP(Tape Carrier Package)。具体地，将ACF虚压接(日文原文仮压着)于接线端子。然后，驱动电路将内藏的TCP实压接(日文原文本压着)于接线端子。由此，安装驱动电路。将该有机电致发光显示板安装在框体上，完成有机电致发光显示装置。
根据这样的有机电致发光显示装置的制造方法，通过以大致一定的膜厚涂布构成有机电致发光元件的有机材料的溶液，减少有机薄膜层的膜厚不均，可以减少驱动有机电致发光显示装置时各显示像素的发光不均。另外，本发明，不局限于具有隔离壁10的有机电致发光显示装置。
还有，上述溶剂以形成有机电致发光显示装置中有机发光层的聚合物缓冲层的例子说明，但不局限于此。即，可适用于具有通过湿法涂布形成的有机膜的显示装置。本发明，对于例如液晶显示装置中的取向膜和等离子显示板(PDP)中的隔离壁也可使用。
如上所述，比较了通过使用挥发性溶剂的涂布溶液制成的元件基板和通过不使用挥发性溶剂的涂布溶液制成的元件基板。如果用未添加2-甲基-1-丙醇的溶液涂布，会发生向涂布区域外流出或涂布不均。另一方面，因为添加2-甲基-1-丙醇，滴到基板时变成浓缩状态，由此溶液的粘度上升，所以液体的流动性降低，向涂布区域外的流出得到控制。因此，可以实现无涂布不均的均匀成膜。而且，在涂布装置的参数范围之外的以往的涂布溶液无法得到的膜厚，通过添加2-甲基-1-丙醇，变成了在涂布装置的参数范围内可以得到均一的膜厚。


图1本发明相关的有机电致发光显示装置的元件基板大致结构的俯视示意2本发明相关的有机电致发光发光层结构的一个例子的截面示意3本发明相关的用于有机电致发光显示装置制造的喷涂装置结构的模式化示意4同时表示图3的喷涂装置中喷嘴扫描路线的掩模的俯视5本发明有机电致发光显示装置制造步骤的一个例子的流程6本发明相关的有机电致发光显示元件结构的一个例子的模式化截面示意7以往的有机电致发光显示装置的元件基板结构的截面示意8以往的有机电致发光显示装置的元件基板结构的示意图标记的说明1阳极配线5阴极配线10隔离壁11基板21阴极连接配线22绝缘膜23开口部24显示区域25接触孔31开口部40有机发光层41聚合物缓冲层
42空穴注入层43空穴输送层44发光层45电子输送层46电子注入层50喷涂装置51载物台52基板53掩模54喷嘴55溶液56过滤器57控制器62吸水材料63对向基板64密封材料65光学片66吸水材料收纳部100隔离壁101阳极配线102空穴注入输送层103发光层104电子注入输送层105阴极配线110显示基板111基板121阴极连接配线123开口部124有机薄膜层
权利要求
1.混合溶液，它是用于形成显示装置的有机膜的混合溶液，所述混合溶液含有成为有机膜至少一部分的溶质、可以溶解1质量％以上所述溶质的第1溶剂和比第1溶剂粘度更高的第2溶剂。
2.如权利要求1中所述的混合溶液，其特征在于，第2溶剂的粘度是第1溶剂的10倍以上。
3.如权利要求1或2中所述的混合溶液，其特征在于，第2溶剂的体积是第1溶剂的2/3～7倍。
4.混合溶液，它是用于形成显示装置的有机膜的混合溶液，它含有成为有机膜至少一部分的溶质、可以溶解1质量％以上所述溶质的第1溶剂、和向显示装置用的基板喷涂混合溶液直至喷液滴到之前完全挥发的挥发性溶剂。
5.如权利要求4所述的混合溶液，其特征在于，所述挥发性溶剂的沸点在120℃以下，25℃时的蒸汽压在400Pa以上。
6.如权利要求4或5中所述的混合溶液，其特征在于，还具有比所述第1溶剂和所述挥发性溶剂粘度高的第2溶液。
7.显示装置的制造方法，它是溶解有成为用于显示装置的有机膜至少一部分的溶质的涂布溶液通过湿法涂布形成的显示装置的制造方法，它具备将所述涂布溶液涂布到基板上的涂布步骤和对所述基板进行干燥、使所述被涂布的涂布溶液中所含的溶剂蒸发的干燥步骤，所述涂布溶液具备可以溶解1质量％以上所述溶质的第1溶剂和比第1溶剂粘度更高的第2溶剂。
8.如权利要求7中所述的显示装置的制造方法，其特征在于，第2溶剂的粘度是第1溶剂的10倍以上。
9.如权利要求7或8中所述的显示装置的制造方法，其特征在于，第2溶剂的体积是第1溶剂的2/3～7倍。
10.显示装置的制造方法，它是通过喷涂溶解有成为用于显示装置的有机膜至少一部分的溶质的涂布溶液形成的显示装置的制造方法，它具备将所述涂布溶液喷涂到基板上的喷涂步骤，和对所述基板进行干燥、使所述被喷涂的涂布溶液中所含的溶剂蒸发的干燥步骤，所述涂布溶液具备可以溶解1质量％以上所述溶质的第1溶剂和涂布溶液滴到所述基板上之前全部挥发的挥发性溶剂。
11.如权利要求10所述的显示装置的制造方法，其特征在于，所述挥发性溶剂的沸点在120℃以下，25℃时的蒸汽压在400Pa以上。
12.如权利要求10或11中所述的显示装置的制造方法，其特征在于，在所述喷涂步骤中，还喷涂具有比所述第1溶剂和所述挥发性溶剂粘度高的第2溶剂的涂布溶液。
13.如权利要求10、11或12中所述的显示装置的制造方法，其特征在于，在所述喷涂步骤前，具有对确认用基板上仅喷出所述挥发性溶剂，确认在所述确认用基板上所述挥发性溶剂不附着的确认步骤，在与确认步骤同样的条件下，喷涂所述涂布溶液。
14.如权利要求10、11或12中所述的显示装置的制造方法，其特征在于，在所述喷涂步骤前，还具备改变喷涂所述喷涂溶液的喷嘴和所述确认用基板之间的间隔，以仅喷出所述挥发性溶剂的喷出步骤，以及确认向所述基板上喷出的所述挥发性溶剂是否滴到该基板上的步骤，并在所述喷涂步骤中，用已经确认为所述挥发性溶剂滴不到所述确认用基板上的所述喷嘴和所述基板之间的间隔以上的间隔，将所述涂布溶液喷涂到所述基板上。
全文摘要
提供可以均一涂布有机材料的显示装置用的混合溶液以及使用其的显示装置的制造方法。本发明的制造方法的一种实施方式是，具备溶解有成为有机膜至少一部分的溶质的涂布溶液(18)进行喷涂的步骤和使基板(52)干燥、使喷涂的涂布溶液中所含的溶剂蒸发的干燥步骤，涂布溶液(18)具备可以溶解1质量％以上溶质的第1溶剂和在涂布溶液滴到基板(52)上之前全部挥发的挥发性溶剂。
文档编号G09F9/30GK1735300SQ2005100919
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月9日 优先权日2004年8月9日
发明者原田是伴, 大谷新树, 门前和博 申请人:奥博特瑞克斯株式会社