CN111357393A - 有机el发光元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种有机EL发光元件及其制造方法，所述有机EL发光元件中，通过将有机材料设为低聚物而有机层的涂膜(25)在绝缘堤(23)的开口(23a)内形成为高清晰的像素图案，该绝缘堤形成为具有亲水性。通过喷墨法滴加含有有机材料的低聚物的液态组合物而形成涂膜(25)。

Description

有机EL发光元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种有机EL发光元件(有机电致发光元件)及其制造方法。
背景技术
通过将包含有机发光物质的有机材料的薄膜夹在阳极和阴极之间来形成有机EL发光元件。该有机薄膜通过蒸镀法或涂布法来形成。在蒸镀型制造方法中，将支承基板(被蒸镀基板)和蒸镀掩模重叠配置，有机材料在真空中通过该蒸镀掩模的开口蒸镀，由此，在支承基板上形成薄膜。通常，将低分子化合物用作蒸镀型有机材料。另一方面，在涂布型有机EL发光元件的制造方法中，使用溶液通过丝网印刷或喷墨法等的印刷法而在支承基板上形成薄膜。与通过蒸镀法制造的有机EL发光元件相比，通过涂布法制造的有机EL发光元件不需要昂贵的蒸镀掩模和用于高真空工序的设备，并且有机材料的使用效率比蒸镀法高等，基于上述理由，可以以低制造成本进行制造。但是，由于低分子化合物容易结晶，因此难以通过涂布法形成高品质的薄膜。因此，在涂布法中，具有高非晶性的高分子化合物被用作有机材料。例如，专利文献1中作为涂布型有机材料公开了包含特定的重复单位的高分子化合物，该高分子化合物可以被用作发光材料或电荷输送材料。通常，涂布法中使用的高分子化合物是含有至少几十个这样的重复单元的化合物。
现有技术文献
专利文献
日本特开2011-223015号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
如上所述，高分子化合物用作涂布型有机EL发光元件的有机材料。然而，在现有的涂布型有机EL发光元件中，即使使用喷墨法，也不能减小液滴的尺寸，并且难以以微小的点状涂布。在大型显示装置中形成大面积的图案时，例如，如果用作显示装置的情况下，各像素的大小在长边方向上为210μm以上，在短边方向上为70μm以上，则尝试通过设计绝缘堤，将涂布液容纳在像素内。
但是，近年来，随着便携设备等的电子设备变得更轻更薄更小化，并且伴随着高清晰度化，显示装置的一个像素面积已经变得非常小，即使使用喷墨法，液滴也会横跨两个以上的像素，无法分开涂布。此外，高分子化合物难以纯化且难以高度纯化。因此，当用于有机EL发光元件时，会有发光颜色的颜色纯度、发光效率、亮度等会降低的情况。此外，如果高分子化合物的分子量太大，则由于凝胶化可能难以形成均匀的膜。
此外，众所周知，通常与高分子化合物相比，低分子化合物具有更高的发光效率、更长的寿命，并且颜色变化丰富，特别是蓝色的性能高。然而，包含低分子化合物的涂布液具有高流动性，并且在涂布液从喷墨的喷出喷嘴排出出来之后立即扩散，因此不能形成良好的液滴，或者，由于容易发生如上所述的结晶化，导致形成低分子化合物材料分布不均的膜，因此，难以在现有的涂布型有机EL发光元件的制造方法中使用。
如上所述，当将高分子化合物用作有机材料时，难以产生小液滴。因此，当减小像素尺寸时，存在即使使用喷墨法也不能在小像素的电极上进行精细的分开涂布的问题。此外，由于需要用于制造智能电话用显示装置等的更小型且高清晰度的有机层的技术，因此，选择性地将有机材料涂布到具有小尺寸的期望区域的难度根据喷出的液滴的粒径而增加。另一方面，本发明的发明人发现，通过使用包含有机材料的低聚物的涂布液，可以形成微小的液滴，并且即使在小区域(小面积)下也可以进行准确的分开涂布。
本发明是基于这种情况而完成的，目的在于提供一种小型且设置有高清晰度图案的有机层的有机EL发光元件及其制造方法，该有机EL发光元件中，可以使用廉价的印刷法来形成有机层，而无需使绝缘堤疏液化，并且不必具有倒锥形。
解决问题的手段
根据本发明的第一实施方式的有机EL发光元件具备：基板；设置在所述基板的表面上的第一电极；形成为包围所述第一电极的至少一部分的绝缘堤；形成在被所述绝缘堤包围的第一电极上的有机层；以及形成在所述有机层上的第二电极，其中，所述绝缘堤具有正锥形状或所述绝缘堤的侧壁相对应所述第一电极大致垂直的形状，并且所述绝缘堤的表面形成为具有亲水性，并且所述有机层是包含有机材料的低聚物的涂布型有机层。
在本发明的第二实施方式的有机EL发光元件的制造方法中，包括：在基板的表面上形成第一电极的工序；以包围所述第一电极的至少一部分的方式形成绝缘堤的工序；在被所述绝缘堤包围的区域的所述第一电极上形成涂布型有机层的工序；以及在所述有机层上形成第二电极的工序，该方法包括在形成所述有机层之前，进行改性处理的工序，以增加所述绝缘堤的开口内表面上的亲水性，并通过喷墨法滴加包含有机材料的低聚物的液态组合物来形成所述有机层。
发明效果
根据本发明的第一实施方式中，由包含有机材料的低聚物的涂布型有机层来形成有机EL发光元件，因此，不需要绝缘堤的疏液化处理。因此，不会发生用于疏液化的材料中所含的氟和在表面处理中导入的氟浸出而使有机层劣化。此外，由于不需要使绝缘堤的形状为倒锥形状，因此制造容易并且抑制了第二电极的断开。提供了涂布型有机EL发光元件，该涂布型有机EL发光元件即使例如在10μm见方～50μm见方的非常小的发光面积中，也能够分开涂布来形成显示装置的每个像素。此外，根据本发明的第二实施方式，通过使用包含有机材料的低聚物的涂布液，通过喷墨法滴加小的液滴，从而能够获得形成有高清晰度图案的涂布型有机层的有机EL发光元件。因此，即使不使绝缘堤疏液化，也能够在小区域中分开涂布，并均匀地涂布在开口内。其结果，可以以低成本获得小型且高清晰度的有机EL发光元件，并且可以以低成本形成小型且高清晰度的显示装置。
附图说明
图1A是说明本发明的一实施方式的有机EL发光元件的制造方法的涂布工序的图。
图1B是在制造工序中在电极上形成包含有机材料的低聚物的涂膜的状态的图。
图1C是根据本发明的一实施方式的有机EL发光元件的截面图。
图2是示出本发明的一实施方式的制造工序的流程图。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的实施方式。并且，以下实施方式为说明本发明的一个示例，本发明并不限定于以下的实施方式。
如图1C的示意性截面图所示，本实施方式的有机EL发光元件具有：基板21、设置在基板21上的第一电极(例如，阳极)22、以包围第一电极22的至少一部分的方式形成的绝缘堤23、设置在被绝缘堤23包围的第一电极22上的有机层26、形成在有机层26上的第二电极27、以及形成在第二电极上的保护膜28。并且，绝缘堤23是正锥形形状或绝缘堤23的侧壁相对于第一电极22大致垂直的形状，并且绝缘堤23的表面形成为具有亲水性，有机层26由包含有机材料的低聚物的涂布型有机层形成。
在此，“涂布型有机层”是指将通过涂布而形成的涂膜进行干燥的有机层，例如，通过有机材料的点胶涂膜、丝网印刷或喷墨滴加等的印刷法而形成的涂膜等。此外，绝缘堤23具有“正锥形状”是指，形成有开口的绝缘堤23的侧壁的横截面中的间隔，随着自第一电极22的表面朝向绝缘堤23的上表面而变宽的形状。此外，“形成为具有亲水性”不限于经过特殊的亲水处理，而是指通过使用疏液性材料或进行疏液性处理而获得的没有疏液性的表面的绝缘堤。
如上所述，现有的涂布型有机EL显示元件中，存在不能在小面积的发光区域中形成的问题。在为显示装置的情况下，当通过喷墨法等将有机材料涂布到每个像素的区域中的电极上时，需要调整由喷墨的喷嘴喷出的涂布液的物理性质，并且需要优化喷出时的涂布液的液滴的喷出速度、喷墨装置的印刷条件，本案发明人发现，其中，喷出时的涂布液的液滴的大小是决定作为可以设置有机层的区域的大小的重要因素，并且在使用喷墨法的图案形成中将液滴调整至期望的尺寸非常重要。现有的涂布液中，当通过喷墨法滴加有机材料的涂布液时的液滴量平均为约5pL～30pL，且不能减少至每滴1pL以下。然而，作为本案发明人再三深入研究的结果，发现不能使现有的液滴变小的原因是它们是高分子并且具有大的分子量。并且，已经发现，通过将分子量设为5,000以下的低聚物可以获得0.05～1pL的液滴。
即，作为本案发明人的再三研究并试验的结果，他们发现，液滴的大小对有机材料的分子量具有很大的影响。换句话说，现有的涂布液中的溶质(有机材料)是具有高聚合度的高分子化合物，并且其分子量为10,000以上的大分子量是不能形成小液滴的原因。并且，液滴的大小受涂布液中有机材料的浓度(有机材料在溶剂中的溶解度)和涂布液的粘度的影响，然而，本案发明人以可滴加且涂布液尽可能为高浓度的条件下进行了实验。
其结果，本案发明人发现，通过将分子量设定为300以上且5000以下，优选为约3000以下，并且更优选为500以上且1000以下，能够将每滴的液滴量设为约0.05pL至1pL。再三研究聚合方法等，并且测试了具有更小的分子量的化合物即具有更小的聚合度的化合物的结果发现，通过使用具有形成低聚物(通常约20聚合度以下)的聚合度的有机材料，更优选使用2～10聚合度左右，可以得到具有上述大小的液滴。
如上所述，在现有的涂布型有机EL发光元件中，不能形成具有最小尺寸为70μm×70μm以下的发光区域的元件。最小尺寸的一侧为70μm是意味着，对于该尺寸以下，液滴会溢出。因此，在现有的涂布型有机EL发光元件中，以20英寸形成相当于QHD的像素尺寸，即70μm×210μm是极限。而且，为了形成具有这种大小的发光区域，如上所述，必须对绝缘堤采取各种设计。在下文中，将说明该设计。稍后将参考图1A至1C详细说明有机EL发光元件，在第一电极22的周缘部上形成绝缘堤23，并且在由绝缘堤23包围的开口23a内的第一电极22上层叠有机层26。该有机层26的形成区域是发光区域。在显示装置中有机EL发光元件以矩阵状排列多个而形成的情况下，在其有机层26上横跨其整个表面而连续地形成第二电极27(参考图1C)。
在这种结构的现有的涂布型有机EL发光元件中，当有机EL发光元件以矩阵状形成在显示装置的情况下，如上所述，喷墨法的每液滴的量较大，因此，涂布液溢出该绝缘堤23的开口23a并到达相邻的发光元件的区域。为了防止这种情况，绝缘堤23的开口23a内表面和及上表面被进行了疏液化。通过实施这样的疏液化，即使滴加的涂布液的量大于开口23a内的体积，滴加的涂布液也会从绝缘堤23弹出，并且，由于涂布液的表面张力，涂布液变成球状而上鼓起，使得来自小发光区域的涂布液不会越过绝缘堤23并溢出到相邻的发光区域，而是沿垂直方向上升并容纳在开口23a中。为了表现出这种疏液性，由包含氟的氟树脂例如包含氟的聚酰胺或硅树脂等来形成绝缘堤23，或者需要通过CF4系气体等来对绝缘堤23的表面进行等离子体处理，操作非常麻烦且增加了制造工序的成本。氟浸入有机层中以及暴露于氟系气体中可能产生不利影响。进一步，认为难以完全防止涂布液向相邻的发光区域上湿润地扩散。
进一步，在涂布型有机EL发光元件中，作为另一种设计，增加了绝缘堤23相对于第一电极22的表面的高度h1(参考图1A，以下简称为绝缘堤23的高度)。即，通过将绝缘堤23的高度h1增加到2μm以上，开口23a中的体积增加，从而即使大的液滴也可以容纳在开口23a中。然而，随着绝缘堤23的高度h1增加，有机层26的表面与绝缘堤23的上表面之间的差增大。其结果，出现如下问题：形成在该有机层26的表面和绝缘堤23的上表面的整个面上的第二电极27容易产生断开。因此，为了防止发生这种断开的问题，必须将第二电极27增厚至大约1μm以上。其结果，第二电极27的形成时间延长，此外，第二电极27的材料需求较大，因此不仅存在成本增加的问题，而且几乎不透光。其结果，存在如下问题：不能获得从上表面的第二电极27提取光的类型(顶部发射型)的发光元件。此外，当增加绝缘堤的高度时，在倾斜方向上的发光被遮挡，从而视角特性可能劣化。此外，为了增加绝缘堤的高度，需要增加绝缘堤部的宽度。因此，存在必须加大像素间距且难以实现高清晰度的问题。
此外，作为另一种设计，通过将绝缘堤23形成为倒锥形状(是上述正锥形状的相反方向的形状，且是在绝缘堤23的侧壁的横截面中的间隔，随着自第一电极22的表面朝向上表面而变窄的形状)而防止涂布液跨越到相邻的发光区域。然而，形成这种倒锥形形状的制造困难，并且如上所述，第二电极27连续地形成在该有机层26的表面和绝缘堤23的上表面上，但是，存在第二电极27更容易发生断开的问题。因此，相比增加绝缘堤23的高度h1，第二电极27的断开的问题更大，必须进一步加厚第二电极27。
换句话说，在现有的涂布型有机EL元件中，需要使绝缘堤23疏液化、使绝缘堤23具有倒锥形形状或增加绝缘堤23的高度。因此，制造工艺变得复杂，并且存在伴随着疏液化而产生的氟的浸出或暴露于氟系气体导致的有机层26的劣化等问题。
与此相对，在本实施方式中，如上所述，溶解在涂布液中的有机材料使用聚合度小，即不是高分子化合物也不是低分子化合物的、分子量为300以上且5000以下，优选3000以下，更优选为500以上且1000以下的有机材料，换言之，有机材料使用低聚物，更优选为约2～10聚合度的低聚物，由此能够得到涂布液的每滴为约0.05pL以上，且1pL以下的小滴液。其结果，由于涂布液25a不可能从开口23a溢出，所以可以减小绝缘堤23的高度h1(参照图1A及1B)。例如，即使绝缘堤23的高度为约1μm以下，涂布液25a也不会溢出。
进一步，根据本实施方式，不需要使绝缘堤23具有倒锥形状。因此，绝缘堤23可以形成为正锥形状或绝缘堤23的侧壁相对于第一电极22的表面大致垂直的形状。即，根据本实施方式，能够将绝缘堤23的相对于水平面的锥角θ(参照图1A)设定为10°以上90°以下。在该情况下，绝缘堤23的制造比倒锥形状绝缘堤23的制造容易。此外，绝缘堤23例如也可以形成为约80°以下的锥角θ的正锥形形状。由此，可以进一步避免第二电极27断开的问题。其结果，即使第二电极27形成得薄，也不会出现断开的问题，并且顶部发射型或底部发射型都可以制造。
如上所述，由于可以使液滴变小，其结果，无需对绝缘堤23进行上述的现有的涂布型有机EL发光元件中进行的设计，即使在比现有的70μm×210μm小得多的发光区域中，例如约10μm×10μm的小的发光区域中，也可以高精度地形成有机层26。其结果，甚至在用于智能电话等的小型高清晰度的显示装置的发光元件中，也可以形成涂布型有机层。而且，通过将有机材料设为低聚物，可以将涂布液的溶质浓度提高至约10～30质量％，并且即使在小的发光区域中也可以有效地形成有机层。
当然，对于现有的涂布型有机EL发光元件程度的大小，也可以适当地使用本实施方式的包含低聚物的涂布液。然而，在3500μm2以下，优选2500μm2以下的发光区域中，该效果特别大，这是现有的涂布型有机层中无法形成的。
由于不需要将绝缘堤23的表面疏液化，因此不需要由包含氟的氟系树脂或硅树脂形成绝缘堤23，此外，也不需要通过CF4氟系气体等来对绝缘堤23的表面进行等离子体处理。其结果，不仅大大简化了元件的制造工序，而且还消除了由于绝缘层23中的氟的浸出以及由于暴露于CF4等的氟系气体而对有机层26造成的不利影响。例如，对于绝缘堤23，优选使用不包含氟的非氟系树脂，例如优选使用不包含氟的聚酰亚胺类树脂。其结果，实现了元件的长寿命化。进一步，不仅不需要疏液化，而且绝缘堤23也可以形成为具有亲水性。在本实施方式中，具有亲水性包括非疏液性树脂、不对树脂进行特殊处理即不实施疏液化，但是，如果使绝缘堤23的开口23a的内部具有亲水性，则滴加的涂布液容易扩散到第一电极22的周缘部，因此优选。其结果，第一电极22的端部为止被涂膜覆盖。由此，避免了第一电极22与在由涂膜形成有机层26之后在有机层26上形成的第二电极27短路的可能性。
例如，绝缘堤23的表面与水之间的接触角可以设定为约15°以上且约60°以下。通过将绝缘堤23的表面与水之间的接触角设定为约60°以下，被滴加到开口23a内并且在暴露于开口23a(未被绝缘堤23覆盖)的第一电极22的表面(开口23a的底表面)上薄薄地扩散的涂布液湿润地扩散，直到与绝缘堤23的侧面接触，可以形成具有基本均匀厚度的涂膜。进一步，到达绝缘堤23的侧面的涂布液在绝缘堤23的侧面上蔓延(参照图1B)。由此，在通过干燥所形成的涂膜来形成有机层的工序中，难以在开口23a内的第一电极22的中心处凝聚溶质成分。当涂膜通过干燥达到临界浓度时，如图1C所示，自第一电极22的表面到通过涂膜的干燥而形成的有机层26与绝缘堤23的侧面之间的接触点(固定位置)为止的高度h3的位置，比自第一电极22的表面到有机层26的最薄部分的高度h2高。
在此，如上所述，当将绝缘堤23形成为相对于水平面的锥角θ为80°以下的正锥形状时，在开口23a中容纳涂布液的力与具有接近90°的锥角θ的绝缘堤23的情况相比更弱。由此，可以形成厚度更均匀的膜，并且在某些情况下可以使有机层26的具有均匀厚度的区域变宽。
为了使绝缘堤23的表面形成为具有亲水性，例如，在形成绝缘堤23之后对绝缘堤23的表面进行表面改性处理。通过表面改性处理，优选将绝缘堤23的表面处理为具有30nm以下的算术平均粗糙度(Ra)，例如，处理为约5nm～30nm的范围内的表面粗糙度。如果绝缘堤23的表面具有这种微细的凹凸结构，则即使本实施方式的涂布液的液滴为0.05pL以上且1pL以下，认为也显示出良好的亲水性。作为进行这样的表面改性的处理方法将后述，例如，例示了将绝缘堤23的再固化和暴露于可溶性溶剂等。
绝缘堤23的表面也可以通过UV照射处理、臭氧处理、等离子体表面处理等的表面处理而被制成具有亲水性。在UV照射处理或臭氧处理中，绝缘堤23的表面层的化学键被UV或臭氧切断，并且源自臭氧的活性氧、臭氧与键被切断的分子反应，因此，例如，羧基，羟基，醛基，丙烯酸基或酰胺基等亲水性极性官能团被导入到绝缘堤23的表面层。在等离子体表面处理中，在等离子体中产生的激发活性基作用在绝缘堤23的表面上，从而根据等离子体原料气体的种类将各种亲水性官能团导入绝缘堤23的表面中。作为等离子体的原料气体，例如，可以使用氩，氮，氢，氨，氧等，并且可适当任意选择。此外，在等离子体表面处理中，在使用有机材料形成绝缘堤23的情况下，具有可以主要仅对表面进行改性并且处理时间短的优点。无论哪种情况，通过将上述极性官能团导入到绝缘堤23的表面中来形成亲水性表面。
或者，可以通过由特别具有亲水性的材料形成绝缘堤23来将绝缘堤23的表面形成为具有亲水性。在此，作为特别具有亲水性的材料可以列举聚酰亚胺、聚酰胺等的树脂，但并不限于这些。
如上所述，本案发明人发现，将用于涂布型有机层26的有机材料设定为具有约300以上且约5000以下，优选约3000以下，更优选约500以上且约1000以下的分子量，且具有低聚物程度的聚合度的化合物，可以将涂布液以每滴约0.05pL以上且1pL以下的、几乎为球状的微小的液滴，滴加到具有亲水性的表面的绝缘堤23的开口23a内。在开口23a内露出的第一电极22的表面的面积例如为100μm2以上且2500μm2以下，优选为1200μm2以下，进一步为850μm2以下，或者为520μm2以上且850μm2以下，换句话说，例如，即使在中型以上的高清晰度面板的情况下为17μm×50μm以下，或者在便携式显示装置等的小型高清晰度面板的情况下为25μm×25μm以下，进一步，即使在一边约为10μm的小面积中，通过将喷墨的喷嘴的滴出口的大小设定为直径约十几μm，也可以通过喷墨法获得涂布型有机层。因此，本实施方式的有机EL发光元件可以以智能电话类型的大小形成具有500ppi左右或更高像素密度的有机EL显示设备的像素。
然而，有机层26的形成区域的面积的上限不限于上述尺寸。如果面积大，则增加喷嘴的滴出口的面积，因此即使是较大的面积也可以在相对短时间内形成。因此，上述作为矩形像素的一边的长度仅是示例，可以是与期望的显示装置中的每个像素形状相对应的面积的尺寸。此外，在涂布区域的形状为矩形状的情况下，如果一边太小(矩形的宽度窄)，则不能将液滴准确地滴加到该区域上。因此，当有机层26的形成区域为矩形状的情况下，短边优选为10μm以上。换句话说，该短边的下限的平方是可以由本实施方式形成的像素大小的下限。此外，该有机层26的形成区域的形状，即像素的形状不限于矩形状或正方形状，也可以是圆形，椭圆形或多边形。
在本实施例方式中，如上所述，即使将涂布液25a涂布到由具有亲水性表面的绝缘堤23包围的小发光区域，也不会有涂布液25a越过绝缘堤23而溢出的风险。其结果，即使在如上所述具有高清晰度图案的发光区域的面积上，也可以通过涂布法形成有机层，而不会引起混色问题。由于绝缘堤23的表面是亲水性的，因此有机层26从开口23a的底表面到开口23a的侧壁被充分地填充。其结果，获得提高了平坦性的有机层26，并且抑制了亮度和发光颜色的不均匀。
有机层26除了发光层之外还可以包括空穴传输层、电子传输层等的多个有机层。当有机层26由多层形成的情况下，需要每个有机层的材料包含上述低聚物的有机材料。此外，在本实施方式的有机EL发光元件中，在有机层26与第一电极22或第二电极27之间，还可以包括任意层，或者，有机层26由多个有机层构成的情况下，在各有机层之间还可以具有任意层。进一步，在基板21上也可以形成未图示的TFT、平坦化膜等。并且，根据图1A至图1C所示的后述的实施方式的有机EL发光元件是顶部发射型，但是如上所述也可以是底部发射型或双面采光型。
本实施方式的有机EL发光元件可以通过使用至少具有透明的正面的外壳(覆盖层)将一个或多个元件密封来形成为照明装置，此外，将该发光元件按照矩阵状排列多个而形成显示装置。在照明装置的情况下，可以将红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)三种颜色的发光装置封装在一个外壳中，以提供白色发光的照明装置。此外，通过用荧光树脂覆盖单色发光的发光元件，可以获得具有白色或其他期望的发光颜色的照明装置。
此外，在显示装置的情况下，在配置成矩阵状的每个像素(一个像素)中分别形成R、G、B三种颜色的的子像素，从而可以获得全色显示装置。该情况下，子像素的尺寸约为一个像素的1/3，并且其面积较小。此外，尽管每个子像素的有机层的材料和子像素的平面形状可以不同，但是其第一电极22、有机层26、第二电极27等的层叠结构是相同的，因此在本说明书中，不区分子像素而作为一个发光元件(一个像素)进行说明。作为像素的排列没有特别限制，例如能以镶嵌排列、三角形排列、条纹排列、三分排列的方式配置。在每个像素中，有机EL发光元件的第一电极22与驱动元件连接，通过控制每个像素的开/关，发出与每个像素相对应的规定颜色，并混合各种颜色来显示各种各样的颜色。
基板21是由例如玻璃板、聚酰亚胺膜等形成的支承基板。当基板21不需要具有透光性时，可以使用金属基板、陶瓷基板等。尽管在图1A至图1C中未完全示出，但是在显示装置的情况下，在基板21上例如对应于像素的配置场所形成有TFT等的驱动元件。在驱动元件上，形成有由例如丙烯酸或聚酰亚胺的材料制成的平坦膜以使其平坦化。平坦化膜不限于这些有机材料，并且可以是SiO2或SOG等的无机材料，但是有机材料更容易消除表面的凹凸。进一步，通过在平坦化膜的表面上的与有机EL发光元件的形成位置相对应的部分处将由Ag或APC等的金属膜和ITO膜组合而形成第一电极22。在该第一电极22上层叠有机层26。
如图1A至1C所示，在构成每个像素的第一电极22周围形成有绝缘堤23，以区分像素之间并使第一电极22和第二电极27不接触，该绝缘堤23由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛清漆型酚醛树脂等构成。绝缘堤23形成为包围第一电极22的至少一部分。如图1A所示，在本实施方式中，绝缘堤23形成为覆盖形成在规定位置的第一电极22的周缘。然而，绝缘堤23可以形成为在不覆盖第一电极22的情况下与第一电极22接触，或者可以与第一电极22分离。即，绝缘堤23可以形成为包围比形成第一电极22的区域宽的区域。但是，如上所述，由于发光元件的形成区域具有面积非常小的问题，因此优选发光元件的形成区域以与第一电极22的周缘重叠的方式形成。
无论哪种情况，重要的是，构成为第一电极22与形成有机层26之后形成的第二电极27不接触(泄漏)的层叠结构。如上所述，优选地，以覆盖在第一电极22的整个表面的方式设置有机层26，该第一电极暴露于被绝缘堤23包围的区域中的绝缘堤23的开口23a中。可以在该有机层26上形成第二电极27。然而，也可以形成为，有机层26没有覆盖第一电极22的整个表面，并且有机层26以比第一电极22小的尺寸形成在第一电极22上，并且第二电极27以比有机层26更小的尺寸形成在有机层26上。
涂布型有机层26中，发光层使用对应于R、G、B的各颜色的有机材料。然而，发光层可以由相同的材料制成，并且可以在其表面上设置彩色滤光片以通过彩色滤光片形成R，G和B。此外，除了发光层之外的有机层26还可以包括空穴传输层、电子传输层以及其层叠结构。如果重视发光性能，则优选这些空穴传输层、电子传输层等以适合发光层的材料分别地层叠。但是，如果根据涂布法，则也可以通过混合构成这些层的有机材料来以少量的层数的涂布型有机层26构成有机EL发光元件。
为了形成该有机层26，例如，如图1A所示，将包含低聚物的有机材料的涂布液25a从喷墨喷嘴31滴加到被绝缘堤23包围的第一电极22上。通常，作为低聚物例如使用包含被聚合了2个以上且10个以下，且优选2个以上且5个以下的单体的结构的有机化合物，该单体包含有助于可用于有机EL发光元件的发光层的材料的发光特性的结构单元。通常，可用于有机EL发光元件的发光层的材料例如是已经用作现有的色素系材料或高分子系材料的材料。具体为，本实施方式的低聚物是聚合2～10个单体的化合物，其中，该单体是包含以-[Y]-的一般式(I)表示的结构单元的单体，且Y为选自三苯胺骨架、噁二唑骨架、三唑骨架、硅杂环戊二烯骨架，苯乙烯基骨架，吡唑并喹啉骨架，低聚噻吩骨架，萘嵌苯骨架，紫环酮骨架，乙烯基咔唑骨架，四苯乙烯骨架，香豆素骨架，红荧烯骨架，喹吖啶酮骨架，方酸菁骨架，卟啉骨架，吡唑啉骨架等的骨架。
如图1B所示，通过涂布液25a的滴加来形成涂膜25。绝缘堤23起到堤坝的作用，该涂膜25流入并容纳在由绝缘堤23包围的区域，但是，由于绝缘堤23不具有疏液性，因此该涂膜25不会成为球形，而是与该绝缘堤23融合，涂膜25的表面被平坦化。通过使其干燥，涂布液25a中的溶剂成分蒸发，其厚度为涂膜25的厚度的约1/30，并且每层(一种材料)为约十几nm。如图1C所示，通过用必要的材料连续形成涂布型有机层26，形成固定位置高于从第一电极22的表面到有机层的最薄部分的高度的涂布型有机层26。在图1C中，涂布型有机层26被描述为单层，但是如上所述通常形成为多层。
如上所述，本实施方式是顶部发射型，图中，是从基板21的相反面发出光的方式，因此，在有机层26上形成的第二电极27由透光性材料形成，例如由薄膜Mg-Ag共晶膜形成。也可以使用其他的Al等。并且，在通过基板21发射光的底部发射型的情况下，将ITO，In3O4等用于第一电极22，作为第二电极27，可以使用具有较小功函数的金属(例如Mg，K)，例如，Mg、K、Li、AI等。在第二电极27的表面上，形成保护膜(覆盖层)28(参照图1C)。该覆盖层28可以由接下来的密封层(外壳)代替。从具有致密的膜质量的观点出发，保护膜28优选由多个层形成，该多个层由Si3N4和SiO2等材料制成。并且，该整体被构成为，由未图示的玻璃、耐湿性的树脂膜等制成的密封层密封，以使有机层26不吸收水分。
如上所述，由于本实施方式的有机层26的有机材料是例如分子量为300至5000、聚合度为2～10的低聚物，因此，有机材料在溶剂中具有充分的溶解度，以形成用于喷墨的涂布液25a，该涂布液25a用于从喷墨的喷嘴喷出以涂布形成涂膜25。可以调整本实施方式的涂布液25a中的低聚物的浓度，以形成具有期望的厚度的有机层26，例如，可以设为约10～30质量％。进一步，由于低聚物具有这样的聚合度，因此在合成反应后，通过使用纯化法来仅分离纯化出具有所期望聚合度的低聚物，该纯化法是指例如通过色谱法(例如柱色谱法或凝胶渗透色谱法)分离、再沉淀和再结晶等。由于可以将不具有分子量分布的高度纯化的低聚物用作有机层26的有机材料，因此与含有难以纯化且难以高度纯化的高分子化合物的有机材料相比，在用于有机EL发光元件时，认为色纯度和亮度高。此外，通过将有机材料的低聚物用作有机材料，在涂布有机材料时有机材料的结晶化或凝聚的可能性较小，因此，与包含容易发生结晶化等的低分子化合物的有机材料相比，认为所形成的有机层26的膜的稳定性提高。当有机层内发生有机材料的结晶化或凝集时，与未发生结晶化或凝集的区域相比，由于结晶化或凝集而膜厚变厚的区域不易注入电流，因此亮度相对变低，由此，在像素内有可能发生发光强度的分布偏差。此外，电流集中在膜厚较薄的区域且从膜厚较薄的区域发生劣化，因此元件本身的寿命有可能缩短。通过将本实施方式的有机材料的低聚物用于发光元件的有机层26，可以抑制这种问题的发生。因此，可以通过使用相对廉价的印刷法的涂布型制造方法来提供具有优异的发光强度和长寿命的高清晰度有机EL发光元件。
在一实施方式中，如上所述，有机EL发光元件的有机层26在发光有机材料的基础上，还包括一种或多种具有优异的电子传输性和空穴传输性等的特性的其他有机材料。例如，可以使用包含组合物的涂布液25a来形成有机物26，该组成物是将作为发光材料的有机材料的低聚物与电子传输化合物、空穴传输化合物混合的组成物。此外，混合不同种类的有机材料的低聚物，例如，混合作为发光材料的低聚物和具有空穴传输性的低聚物等，并涂布该混合物来形成有机层26。但是，当然材料的组合不限于这些。其结果，可以减少有机EL发光元件的有机层26中的层数。进一步，提高了有机层26的平坦性，并且可以抑制有机层26发光时的亮度不均匀、发光颜色不均匀等的显示不均匀。
如图2的流程图所示，根据本发明第二实施方式的有机EL发光元件的制造方法包括：在基板21的表面上形成第一电极22的工序(S1)；以包围第一电极22的至少一部分的方式形成绝缘堤23的工序(S2)；在被绝缘堤23包围的区域的第一电极22上形成涂布型有机层26的工序(S3)；以及在有机层26上形成第二电极27的工序(S4)。在绝缘堤23的开口23a中形成涂布型有机层26之前，对开口23a的内表面进行改性处理以增加亲水性。进一步，有机层26是通过喷墨法滴加含有上述有机材料的低聚物的液态组成物而形成。将对此进行更详细的说明。
有机EL显示装置用的发光元件的情况下，如上所述，使用非晶半导体等和光刻技术等，以通常方法来形成在基板21上构成驱动电路的驱动TFT等。并且，为了平坦化其表面的凹凸，通过聚酰亚胺树脂等来进行平坦化。对应于其表面的每个像素的位置，以矩阵状形成第一电极22。该第一电极22的整个表面也形成有电极用材料，且通过图案化来形成(S1)。
之后，形成绝缘堤23(S2)。该绝缘堤23可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等无机材料形成，为了具有厚度地形成绝缘堤23，可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂或酚醛清漆型酚醛树脂等树脂材料来在短时间内形成。根据绝缘堤23的所需高度，例如以约1μm的厚度在整个表面形成绝缘膜，使用光刻技术进行图案化，由此形成图1A所示的绝缘堤23，该绝缘堤23具有将第一电极的至少一部分暴露在内部的开口23a。在这种情况下，绝缘堤23可以形成为如上所述的正锥形状，或者使其侧壁基本垂直于第一电极22。在形成绝缘堤23之后，可以对暴露在开口23a中的第一电极22的表面进行灰化、离子体处理等的表面处理。由此，可以进行，对第一电极22的表面赋予亲水性、去除(清洗)附着于第一电极22的表面的有机物质、调整第一电极22的表面附近的功函数等。此外，可以进一步加强形成在第一电极22上的有机层26与第一电极22之间的粘合强度。
进一步，可以对绝缘堤23的开口23a的内表面进行表面改性处理。例如，可以通过在将绝缘堤23形成为期望的形状之后再固化表面来进行这样的改性处理。例如，在树脂材料的固化温度下使绝缘堤23固化之后，在高于固化温度的温度(例如，大约15至30℃)下，例如将绝缘堤23烧制约5～30分钟。由此，绝缘堤23的表面先被软化一次，之后再次固化。绝缘堤23的表面的平坦性得以改善。或者，例如，可以通过将形成为期望形状的绝缘堤23暴露于能够溶解绝缘堤23的树脂材料的溶剂气氛中约5～30分钟来进行改性处理。通过这些表面改性处理，可以将绝缘堤23的表面改性为算术平均粗糙度为约5～30nm的表面。由此，提高了绝缘堤23的表面的亲水性。
此外，可以对绝缘堤23的开口23a的内表面进行表面改性处理，例如UV照射处理、臭氧处理、等离子体表面处理等。这样的改性处理增加了绝缘堤23的表面的表面自由能，其结果，提高了绝缘堤23的表面的亲水性。
并且，如图1A所示，通过喷墨法从喷嘴31滴加上述有机材料的涂布液25a。对准暴露在绝缘体23的开口23a中的第一电极22位置，进行该涂布液25a的滴加。如图1B所示，滴加的涂布液25a成为绝缘体23的开口部23a内的涂膜25(S3)。
具体为，如图1A所示，从喷墨喷嘴31喷出实施方式的包含低聚物的有机材料的涂布液25a，并被滴加到由绝缘堤23包围的区域的第一电极22上。涂布液25a是至少包含本实施方式的低聚物和溶剂的液态组合物。作为溶剂，可以使用任何溶剂，只要其能够溶解包含本实施方式的低聚物的有机材料即可，优选使用有机溶剂。对有机溶剂没有特别限定，但是当使用低沸点溶剂作为溶剂时，发生喷墨喷嘴的堵塞，或者在从喷嘴31喷出后立即开始涂布液25a的干燥并沉淀出溶质，从而有可能导致膜厚不均，因此，低沸点溶剂优选与高沸点溶剂组合使用。作为溶剂例如可以列举氯系溶剂、醚类溶剂、芳香烃溶剂、脂肪烃溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、醇类溶剂、酰胺类溶剂等，以及这些溶剂的混合溶剂。其中，从成膜的均匀性、涂布液25a的粘度特性等的观点出发，优选环己基苯、二甲苯、苯甲醚或含有这些中的任意一种以上的混合溶剂，但不限于此。例如，可以将涂布液25a在25℃下的粘度调制为约0.6×10-3Pa·s以上，且3×10-3Pa·s以下，优选约1×10-3Pa·s以下。通过设为这样的粘度，可以将涂布液25a作为具有大致恒定的粒径的微小液滴从喷墨头喷出，此外，即使在使用多个喷嘴的情况下，也可以通过喷墨进行稳定的滴加。
之后，例如，通过蒸镀等在整个表面上形成Mg-Ag共晶膜，并且在有机层26上设置第二电极27(S4)。在本实施方式的有机EL发光元件中，第二电极27用作阴极。构成第二电极27的具体材料如上所述，并且形成为约5～30nm的厚度。由于该第二电极27作为各像素的共用电极而形成，因此形成在包括绝缘堤23的整个表面上。
接下来，在第二电极27上形成保护膜28，该保护膜28用作用于防止水分或氧气从外部侵入的密封膜。该保护膜28是不具有吸湿性的Si3N4、SiO2等的无机膜，虽然未图示，但是该保护膜28以完全覆盖第二电极27以及有机层26等的方式与基板21粘结而形成。其结果，完成了本实施方式的有机EL发光元件(参照图1C)。该方法是一个例子，本实施方式的有机EL元件的制造方法在各工序之间还可以包括任意工序。例如，如上所述，当涂布液25a在由绝缘堤23包围的区域中的不同位置处被多次滴加的情况下，在涂膜25的干燥工序之前，可以进行用于平坦化涂布25a的平坦化工序。
如上所述，将包含有机材料的低聚物的有机材料作为有机EL发光元件的有机层26的有机材料，并且绝缘堤23的表面形成为具有亲水性，由此涂布型有机层26良好地设置在电极上的小尺寸区域中。由此，抑制了膜厚不均匀等的显示不均匀，并且能以低成本获得具有优异光学特性的高清晰图案的有机EL发光元件。
(总结)
(1)根据本发明的第一实施方式的有机EL发光元件具备：基板；设置在所述基板的表面上的第一电极；形成为包围所述第一电极的至少一部分的绝缘堤；形成在被所述绝缘堤包围的所述第一电极上的有机层；以及形成在所述有机层上的第二电极，其中，所述绝缘堤具有正锥形或所述绝缘堤的侧壁相对于所述第一电极的大致垂直的形状，并且所述绝缘堤的表面形成为具有亲水性，并且所述有机层是包含有机材料的低聚物的涂布型有机层。
根据本发明的一实施方式的有机EL发光元件，用于形成涂布型有机层的有机材料是包含低聚物的有机材料，因此，可以减少从喷墨喷嘴滴加的液态组合物的液滴的每一滴的液滴量以形成涂膜，其结果，液态组合物不会越过绝缘堤并湿润地扩散到相邻像素的电极上。因此，可以通过涂布法形成像素的高清晰图案。进一步，由于绝缘堤的表面形成为具有亲水性，因此滴加以形成涂膜的涂布液融合于绝缘堤的表面，其结果，形成充分填充至绝缘堤的开口的侧壁的有机层。可以在第一电极上形成具有优异平坦性的有机层。
(2)优选地，所述绝缘堤的侧壁相对于所述第一电极的角度为10°以上且90°以下。通过这样设置，能够避免第二电极的断开的问题，该第二电极形成在有机层的表面和绝缘堤的上表面的整个表面上。
(3)优选地，所述绝缘堤的表面为算术平均粗糙度为5～30nm的改性表面。通过这样的改性表面，可获得亲水性的表面。
(4)优选地，所述绝缘堤的表面与水的接触角优选为15°以上且60°以下。当绝缘堤的表面与水具有这样的接触角时，可以获得良好的亲水性。
(5)优选地，作为所述有机层与所述绝缘体的侧壁之间的接触点的有机层的固定位置位于高于有机层的最薄部分的高度的位置。通过这样设置，可以形成提高了平坦性的有机层，并且可以抑制亮度不均匀的发生等。
(6)此外，在本发明的第二实施方式的有机EL发光元件的制造方法中，包括：在基板的表面上形成第一电极的工序；以包围所述第一电极的至少一部分的方式形成绝缘堤的工序；在被所述绝缘堤包围的区域的所述第一电极上形成涂布型有机层的工序；以及在所述有机层上形成第二电极的工序，并且，在形成所述有机层之前，对所述绝缘堤的开口23内表面的进行增加亲水性的改性处理，并通过喷墨法滴加包含有机材料的低聚物的液态组合物来形成所述有机层。
根据本发明的第二实施方式的有机EL发光元件的制造方法，可以获得：即使在小像素的情况下，也通过涂布法以高清晰的图案在像素电极上形成平坦性优异的有机层的有机EL发光元件。因此，能够容易且低成本地制造小型的高清晰的有机EL发光元件。
(7)优选地，关于所述改性处理，通过将所述绝缘堤的表面再固化或暴露于可溶溶剂中来改变所述绝缘堤的表面的算术平均粗糙度，由此能够形成提高了表面的亲水性的绝缘堤。
(8)优选地，关于所述改性处理，通过等离子体照射，UV照射及臭氧处理中的任何一种来将极性官能团导入到绝缘堤的表面，由此能够形成提高了表面的亲水性的绝缘堤。
附图标记说明
21 基板
22 第一电极
23 绝缘堤
23a 开口
25 涂膜
25a 涂布液
26 有机层
27 第二电极
28 保护膜
31 喷嘴

Claims (8)

1.一种有机EL发光元件，其特征在于，具备：
基板；
设置在所述基板的表面上的第一电极；
以包围所述第一电极的至少一部分的方式形成的绝缘堤；
形成在被所述绝缘堤包围的所述第一电极上的有机层；
形成在所述有机层上的第二电极，
所述绝缘堤具有正锥形状或所述绝缘堤的侧壁具相对于所述第一电极大致垂直的形状，并且所述绝缘堤的表面形成为具有亲水性，
所述有机层是包含有机材料的低聚物的涂布型有机层。
2.如权利要求1所述的有机EL发光元件，其特征在于，所述绝缘堤的侧壁相对于所述第一电极的角度为10°以上且90°以下。
3.如权利要求1或2所述的有机EL发光元件，其特征在于，所述绝缘堤的表面为具有5～30的算术平均粗糙度的改性表面。
4.如权利要求1至3中任一项所述的有机EL发光元件，其特征在于，所述绝缘堤的表面与水之间的接触角为15°以上且60°以下。
5.如权利要求1至4中任一项所述的有机EL发光元件，其特征在于，所述有机层与所述绝缘堤的侧壁之间的接触点即有机层的固定位置位于高于所述有机层的最薄部分的高度的位置。
6.一种有机EL发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
在基板的表面上形成第一电极的工序；
以包围所述第一电极的至少一部分的方式形成绝缘堤的工序；
被所述绝缘堤包围的区域的所述第一电极上形成涂布型有机层的工序；
在所述有机层上形成第二电极的工序，
还包括：在形成所述有机层之前，对所述绝缘堤的开口内表面进行增加亲水性的改性处理，
通过喷墨法滴加包含有机材料的低聚物的液态组成物来进行所述有机层的形成。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，通过所述绝缘堤的表面的再固化或暴露于可溶溶剂来改变所述绝缘堤的表面的算术平均粗糙度，以进行所述改性处理。
8.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，等离子体照射、UV照射即臭氧处理中的任意一种来将极性官能团导入所述绝缘堤的表面，以进行所述改性处理。
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