JP2002237383A

JP2002237383A - 有機ｅｌ素子の製造方法、有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2002237383A
Application number: JP2001101312A
Authority: JP
Inventors: Natsuo Fujimori; 南都夫藤森; Masaya Ishida; 方哉石田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-08-23

Abstract

(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子をなす発光層の配置をインクジェ
ット法等で行う際に、液体が所定の領域内に確実に（隣
の領域に配置されることなく）、且つ領域内で均一な厚
さに配置されるようにする。【解決手段】ＩＴＯ電極２上に、開口部３ａを有するＳ
ｉＯ₂薄膜パターン３を形成する。次に、ＳｉＯ₂薄膜パ
ターン３の上に、開口部４ｂを有する有機極薄膜パター
ン４１を形成する。有機極薄膜パターン４１の表面は撥
液性になっている。この開口部４ｂ内に、正孔輸送層６
１を形成した後に、その上にインクジェット法で発光層
形成材料を含む液体７を吐出する。この液体７は、有機
極薄膜パターン４１の表面に止まらずに、開口部４ｂ内
に入る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ（エレク
トロルミネッセンス）素子の製造方法と、この方法で製
造される有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶ディスプレイに替わる自発光
型ディスプレイとして、有機ＥＬ素子（陽極と陰極との
間に有機物からなる発光層を設けた構造の発光素子）の
開発が加速度的に進んでいる。有機ＥＬ素子の発光層材
料としては、低分子量の有機材料であるアルミキノリノ
ール錯体（Ａｌｑ３）等と、高分子量の有機材料である
ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）等がある。

【０００３】低分子量の有機材料からなる発光層は、例
えば「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２），
２１Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９８７９１３頁」に記
載されているように、蒸着法で成膜される。高分子量の
有機材料からなる発光層は、例えば「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．７１（１），７Ｊｕｌｙ１９９７３
４頁〜」に示されているように、塗布法で成膜される。

【０００４】多くの場合、有機ＥＬ素子の発光層と陽極
との間には正孔輸送層が設けられている。この正孔輸送
層に向けて陽極から正孔が注入され、正孔輸送層はこの
正孔を発光層まで輸送する。発光層が正孔輸送性を有す
る場合には正孔輸送層を設けないこともある。正孔注入
層と正孔輸送層を別の層として設けることもある。ＰＰ
Ｖ等の高分子材料で発光層を構成する際には、正孔輸送
層として、多くの場合、ポリチオフェン誘導体やポリア
ニリン誘導体等の導電性高分子が使用されている。Ａｌ
ｑ３等の低分子材料で発光層を構成する際には、正孔輸
送層として、多くの場合フェニルアミン誘導体等が使用
されている。

【０００５】例えばディスプレー用の有機ＥＬ素子で
は、基板上の各画素位置に陽極を形成し、各陽極の上に
発光層および正孔輸送層を配置する必要がある。したが
って、この発光層および正孔輸送層の配置をインクジェ
ット法で行うことができれば、塗布とパターニングが同
時にできるため、短時間で精度の高いパターニングがで
きる。しかも、用いる材料が必要最小限で済むため、材
料に無駄がなく製造コストを低くするという点でも有効
である。

【０００６】発光層および正孔輸送層の配置をインクジ
ェット法で行うためには、液状の材料を使用する必要が
あるが、発光層材料としてＰＰＶ等の高分子材料を用い
る場合は、例えばその前駆体溶液を使用することでイン
クジェット法による配置が可能である。ＰＰＶ系高分子
材料からなる発光層をインクジェット法で配置すること
については、特開平１１−４０３５８号公報、特開平１
１−５４２７０号公報、特開平１１−３３９９５７号公
報等に記載されている。

【０００７】また、インクジェット法の場合には、発光
層および正孔輸送層の形成領域を隔壁で囲い、この隔壁
で囲われた領域に向けて液状の材料を吐出することによ
り、前記領域に液状の材料を配置する。この隔壁として
は、例えば国際公開ＷＯ９９／４８２２９に、下層（基
板側）が酸化シリコン等の無機系絶縁からなり、上層が
ポリイミド等の有機高分子からなる二層構造の隔壁が記
載されている。

【０００８】図２１はこの構造を示す断面図である。基
板１上の各画素位置に陽極２が形成され、各陽極２の周
縁部を取り囲むように酸化シリコンからなる下層隔壁３
１が形成されている。さらに、この下層隔壁３１の上
に、ポリイミドからなる上層隔壁３２が形成されてい
る。下層隔壁３１および上層隔壁３２は薄膜形成とパタ
ーニングとにより、例えば１〜３μｍの厚さ（合計厚）
で形成されている。

【０００９】なお、国際公開ＷＯ９９／４８２２９に
は、隔壁の上層の表面をプラズマ処理によって撥液化処
理することも記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
上層隔壁がポリイミドからなる二層構造の隔壁では、隔
壁の高さや、インクジェット法で吐出された液体（発光
層形成材料を含む液体）とポリイミドとの親和性の点か
ら、隔壁近傍と中央部とで発光層の厚さが不均一になる
恐れがある。発光層の厚さが不均一になると、発光色、
発光量が画素内で不均一になったり不安定になったりし
て、発光効率が低下することになる。

【００１１】また、赤緑青の３色の画素が隣り合って配
置されるカラーディスプレーの場合には、隣り合う画素
に別々の液体を確実に配置して、全ての画素内の液体が
隣の画素用の液体で汚染されないようにする必要がある
が、前記構造の隔壁ではこの点においても改善の余地が
ある。汚染された画素は発光色の純度が低下することに
なる。

【００１２】なお、これらの問題点は、国際公開ＷＯ９
９／４８２２９の方法によっても改善されるが、この方
法ではプラズマ処理を行う必要があるため、コスト等の
点で改善の余地がある。

【００１３】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、有機ＥＬ素子をなす発光
層や正孔輸送層の配置をインクジェット法等の液体配置
工程で行う際に、液体が所定の領域内に確実に（隣の領
域に配置されることなく）、且つ領域内で均一な厚さに
配置されるようにすることを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、陰極と陽極の間に、少なくとも発光層を
含む、１層または２層以上の構成層を有する有機ＥＬ素
子の製造方法において、少なくとも１層の構成層につい
ては、構成層の形成材料を含む液体を、構成層の形成領
域に対応させた開口部を有するパターンを用いて、構成
層の形成領域に選択的に配置する工程を有し、この液体
配置工程で、前記パターンとして、膜形成面の構成原子
と結合可能な官能基および前記液体に対して撥液性の官
能基を有する化合物を用いて、表面が前記液体に対して
撥液性である有機極薄膜パターンを形成することを特徴
とする有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。

【００１５】有機極薄膜パターンの表面の撥液性は、前
記液体の接触角が５０°以上となる撥液性であることが
好ましい。

【００１６】本発明の方法においては、さらに、少なく
とも１層の構成層については、前記有機極薄膜パターン
形成工程と液体配置工程との間に、構成層が形成される
面に対して、膜形成面の構成原子と結合可能な官能基お
よび前記液体に対して親液性の官能基を有する化合物を
用いて、表面が前記液体に対して親液性である有機極薄
膜を形成する工程を行うことが好ましい。

【００１７】本発明において「極薄膜」とは、厚さが数
ｎｍ程度（例えば３ｎｍ以下）の薄膜を意味する。この
ような有機極薄膜としては、例えば自己組織化膜が挙げ
られる。前記有機極薄膜パターンは自己組織化膜からな
るパターンであることが好ましい。

【００１８】本発明において「自己組織化膜」とは、膜
形成面の構成原子と結合可能な官能基が直鎖分子に結合
されている化合物を、気体または液体の状態で膜形成面
と共存させることにより、前記官能基が膜形成面に吸着
して膜形成面の構成原子と結合し、直鎖分子を外側に向
けて形成された単分子膜である。この単分子膜は、化合
物の膜形成面に対する自発的な化学吸着によって形成さ
れることから、自己組織化膜と称される。

【００１９】なお、自己組織化膜については、Ａ．Ｕｌ
ｍａｎ著の「ＡｎＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏ
ＵｌｔｒａｔｈｉｎＯｒｇａｎｉｃＦｉｌｍｆｒ
ｏｍＬａｎｇｍｕｉｒ−ＢｌｏｄｇｅｔｔｔｏＳｅ
ｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ」（ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅ
ｓｓＩｎｃ．Ｂｏｓｔｏｎ，１９９１）の第３章に詳
細に記載されている。

【００２０】前記撥液性有機極薄膜パターンとしては、
フルオロアルキル基を有する材料、例えばフルオロアル
キルシランを用いて形成された自己組織化膜から構成さ
れるパターンが挙げられる。この場合、膜形成面は親水
性になっている必要がある。

【００２１】親水性の膜形成面（ヒドロキシル基等の親
水基が存在する膜形成面）に対してフルオロアルキルシ
ランを用いて自己組織化膜を形成すると、膜形成面のヒ
ドロキシル基との間に脱水反応によってシロキサン結合
が生じ、直鎖分子の末端にフルオロアルキル基（ＣＦ₃
（ＣＦ₂）_n（ＣＨ₂）_n−）が配置されるため、得られる
自己組織化膜の表面は撥液性（液体によって濡れ難い性
質）となる。

【００２２】前記有機極薄膜パターンの形成工程は、前
記化合物を用いて表面が撥液性である有機極薄膜を全面
に形成する工程と、当該有機極薄膜に対してフォトマス
クを介して紫外線を照射することで当該有機極薄膜の構
成層形成領域に対応する部分を除去する工程と、によっ
て行うことができる。

【００２３】前記親液性有機極薄膜は、親液性の官能基
としてアミノ基またはカルボキシル基を有する材料から
なる自己組織化膜であることが好ましい。アミノ基また
はカルボキシル基が表面にあると、正孔輸送層形成材料
の溶媒として通常使用される水やアルコール等との親和
性が高い。

【００２４】正孔輸送層形成材料としては、ポリエチレ
ンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との
混合物、銅フタロシアニン等が用いられる。そのため、
正孔輸送層の下地として形成される親液性有機極薄膜と
しては、親液性の官能基としてアミノ基またはカルボキ
シル基を有するアルキルシランを用いて形成された自己
組織化膜を用いることが好ましい。これにより、得られ
る自己組織化膜の表面にアミノ基またはカルボキシル基
が存在するため、正孔輸送層形成材料の密着性が向上す
る。

【００２５】発光層形成材料としては、ポリフルオレン
系高分子やポリフェニレンビニレン系高分子等が用いら
れる。そのため、発光層の下地として形成される親液性
有機極薄膜としては、親液性の官能基としてアリル基、
ビニル基、フェニル基、またはベンジル基等を有するア
ルキルシランを用いて形成された自己組織化膜を用いる
ことが好ましい。これにより、得られる自己組織化膜の
表面にアリル基、ビニル基、フェニル基、またはベンジ
ル基が存在するため、ポリフルオレン系高分子やポリフ
ェニレンビニレン系高分子からなる発光層の密着性が向
上する。

【００２６】本発明はまた、本発明の方法において、液
体配置工程をインクジェット法で行う方法を提供する。
すなわち、赤緑青の３色の画素が隣り合って配置される
カラーディスプレーの画素をなす素子として有機ＥＬ素
子を作製する際に、発光層および／または正孔輸送層の
形成材料を含む液体の配置をインクジェット法で行う場
合には、本発明の方法を採用することが好ましい。

【００２７】本発明はまた、陰極と陽極の間に発光層と
正孔注入層および／または正孔輸送層とを有する有機Ｅ
Ｌ素子において、絶縁薄膜層と、当該絶縁薄膜層上に、
膜形成面の構成原子と結合可能な官能基および撥液性の
官能基を有する化合物を用いて形成された、表面が撥液
性である有機極薄膜層と、で構成された二層構造の隔壁
により、発光層と正孔注入層および／または正孔輸送層
とのうちの少なくとも一方が囲われていることを特徴と
する有機ＥＬ素子を提供する。

【００２８】この薄膜二重層の隔壁を構成する絶縁薄膜
層の膜厚は５０〜２００ｎｍであり、有機極薄膜層の膜
厚は３ｎｍ以下であることが好ましい。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００３０】〔第１実施形態〕図１〜８を用いて本発明
の第１実施形態について説明する。ここでは、有機ＥＬ
素子を画素として備えたディスプレーを例にとって、本
発明の方法の一実施形態を説明する。各図において
（ａ）は１つの画素の断面図であり、（ｂ）はその平面
図である。この有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に、
構成層として正孔輸送層と発光層の２層を有する。

【００３１】先ず、図１に示すように、ガラス基板１上
の各画素位置にＩＴＯ電極（陽極）２を形成する。この
ガラス基板１には、予め、有機ＥＬ素子の駆動用半導体
装置等が形成されている。

【００３２】次に、ＣＶＤ法等により、ガラス基板１上
全面にＳｉＯ₂薄膜を形成する。次に、フォトリソグラ
フィー工程とエッチング工程とからなる通常のパターニ
ング工程を行うことにより、このＳｉＯ₂薄膜の構成層
形成領域（ＩＴＯ電極２上の所定領域）に開口部３ａを
形成する。これにより、ガラス基板１の最表面にＳｉＯ
₂薄膜パターン３が形成される。図２はこの状態を示
す。ここでは、開口部３ａを円形とし、ＳｉＯ₂薄膜厚
さを１５０ｎｍとした。

【００３３】次に、このガラス基板１上の全面（ＳｉＯ
₂薄膜パターン３の上面、開口部３ａに露出しているＩ
ＴＯ電極２の上面、開口部３ａの内壁面）に、ヘプタデ
カフルオロテトラヒドロデシルトリメトキシシランを用
いて自己組織化膜４を形成する。この自己組織化膜４の
表面全体には撥液性のフルオロアルキル基が存在する。
ここでは、図２の状態のガラス基板１を、ヘプタデカフ
ルオロテトラヒドロデシルトリメトキシシランの雰囲気
中に９６時間放置することにより、厚さ約１ｎｍの自己
組織化膜４を形成した。図３はこの状態を示す。

【００３４】この状態で、ガラス基板１上には、自己組
織化膜４を最表面に有する凹部４ａが存在する。この凹
部４ａの開口形状は、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部
３ａと同じ円形であり、その半径は自己組織化膜４の厚
さ分だけ開口部３ａより小さい。

【００３５】次に、図４に示すように、凹部４ａの開口
円に対応させた光透過部５ａを有するフォトマスク５を
介して、ガラス基板１上の自己組織化膜４に紫外線（波
長１７２ｎｍ）を照射する。これにより、紫外線が照射
された部分、すなわちＩＴＯ電極２の上面および開口部
３ａの内壁面の自己組織化膜４が除去されて、図５に示
すように、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の上面にのみ自己組
織化膜４が残る。

【００３６】このようにして、ＳｉＯ₂薄膜パターン３
の上に、表面が撥液性である有機極薄膜パターン４１が
形成される。この有機極薄膜パターン４１の開口部４ｂ
は、その内壁面が、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３
ａの内壁面と同じか少し外側に配置されるようにする。

【００３７】この状態で、図５に示すように、正孔輸送
層形成材料を含む液体６を、インクジェット法により、
有機極薄膜パターン４１の上側からその開口部４ｂに向
けて吐出する。ここでは、この液体６として、正孔輸送
層形成材料であるポリエチレンジオキシチオフェンとポ
リスチレンスルフォン酸とが溶解している水溶液を用い
た。

【００３８】ここで、有機極薄膜パターン４１の表面は
撥液性になっているため、吐出された液体６は有機極薄
膜パターン４１の上面には止まらず、全て開口部３ａ内
に入る。液体６が開口部３ａから溢れる場合には、図５
に２点鎖線で示すように、液体６の上面が、有機極薄膜
パターン４１の開口部４ｂ上に盛り上がった状態とな
る。したがって、或る開口部４ｂに向けて吐出された液
体６が隣の開口部４ｂに入ることはない。

【００３９】次に、このガラス基板１を所定温度で加熱
して、この吐出された液体６から溶媒を除去する。これ
により、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内に、ポ
リエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォ
ン酸との混合物からなる正孔輸送層６１が形成される。
図６はこの状態を示す。ここでは、この正孔輸送層６１
の厚さを６０ｎｍとした。

【００４０】次に、この状態で、図６に示すように、発
光層形成材料を含む液体７を、インクジェット法によ
り、有機極薄膜パターン４１の上側からその開口部４ｂ
に向けて吐出する。発光層形成材料を含む液体７として
は、ポリパラフェニレンビニレン（発光層形成材料）を
キシレンにとかした液体を使用した。

【００４１】この時も前述のように、有機極薄膜パター
ン４１の表面が撥液性になっているため、吐出された液
体７は有機極薄膜パターン４１の上面には止まらず、全
て開口部３ａ内に入る。したがって、或る開口部４ｂに
向けて吐出された液体７が隣の開口部４ｂに入ることは
ない。

【００４２】次に、このガラス基板１を所定温度で加熱
して、この吐出された液体７から溶媒を除去する。これ
により、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内に、例
えばポリフルオレン系高分子からなる発光層７１が形成
される。図７はこの状態を示す。ここでは、この発光層
７１の厚さを８０ｎｍとした。

【００４３】次に、この状態で、ガラス基板１のＩＴＯ
電極２の上側となる位置に陰極８を形成する。この陰極
８は、発光層に応じて適切な仕事関数を有する材料を選
択して形成される。ここでは、この陰極８を、厚さ１０
ｎｍのカルシウム薄膜を蒸着法で形成した上に、さらに
厚さ４００ｎｍのアルミニウム薄膜を蒸着法で形成する
ことにより、２層構造の陰極層とした。この陰極８の上
に、必要に応じて保護膜の形成や封止ガラスの接着等を
行う。

【００４４】このようにして、ディスプレーの各画素位
置に、ＩＴＯ電極（陽極）２と陰極８との間に正孔輸送
層６１と発光層７１を有する有機ＥＬ素子が形成され
る。また、この有機ＥＬ素子は、ＳｉＯ₂薄膜パターン
（絶縁薄膜層）３と有機極薄膜パターン（表面が撥液で
ある有機極薄膜層）４１とからなる二層構造の隔壁によ
り、発光層７１および正孔輸送層６１が囲われている。
ここで、ＳｉＯ₂薄膜パターン３は、ＩＴＯ電極（陽
極）２と陰極８との間の電気的なリークを防ぐために形
成されている。

【００４５】この実施形態の方法によれば、表面が撥液
性である有機極薄膜パターン４１の上側からこの有機極
薄膜パターン４１の開口部４ｂに向けて、インクジェッ
ト法により、正孔輸送層６１および発光層７１の形成材
料を含む液体６，７が吐出される。そのため、或る開口
部４ｂに向けて吐出された液体６，７が、隣の開口部４
ｂに入ることが防止される。したがって、この実施形態
の方法で、赤緑青の３色の画素が隣り合って配置される
カラーディスプレーの有機ＥＬ素子を作製することによ
り、各色の画素の発光色の純度を高くすることができ
る。

【００４６】また、従来のプラズマ処理されたポリイミ
ドからなる撥液性パターンでは、膜厚がμｍオーダーで
あることやプラズマ処理による表面状態の制御が難しい
ことから、吐出された液体が、撥液性パターンの開口部
内で凸状または凹状の液滴で存在することがある。この
凸状または凹状の液滴には、撥液性パターンの膜厚に応
じたμｍオーダーの高さの差がある。すなわち、一つの
開口部３ａ内で液滴の高さが不均一となる場合がある。
また、複数の開口部の間で、液滴の形状が異なる場合も
ある。

【００４７】これに対して、この実施形態の有機極薄膜
パターン４１は約１ｎｍと非常に薄く、しかも優れた撥
液性を有することから、吐出された液体が、有機極薄膜
パターン４１の開口部４ｂ内で凸状または凹状の液滴で
存在することはなく、開口部４ｂ上に上面が盛り上がっ
た状態となる。その結果、上記従来の撥液性パターンと
比較して、一つの開口部３ａ内および複数の開口部間に
おける正孔輸送層６１および発光層７１の膜厚の均一性
を高くすることができる。

【００４８】〔第２実施形態〕図９〜１４を用いて本発
明の第２実施形態について説明する。ここでは、有機Ｅ
Ｌ素子を画素として備えたディスプレーを例にとって、
本発明の方法の一実施形態を説明する。各図において
（ａ）は１つの画素の断面図であり、（ｂ）はその平面
図である。この有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に、
構成層として正孔輸送層と発光層の２層を有する。

【００４９】先ず、前記第１実施形態と同様に、図１〜
４に示す工程を行うことによって、ガラス基板１上の各
画素位置にＩＴＯ電極（陽極）２を形成し、その上に開
口部３ａを有するＳｉＯ₂薄膜パターン３を形成し、こ
のＳｉＯ₂薄膜パターン３の上に、表面が撥液性である
有機極薄膜パターン４１を形成する。この状態を図９に
示す。

【００５０】次に、このガラス基板１上の開口部３ａに
露出しているＩＴＯ電極２の上面に、アミノプロピルト
リエトキシシランを用いて自己組織化膜９を形成する。
図１０はこの状態を示す。この自己組織化膜９の表面全
体には、親液性のアミノ基が存在する。ここでは、図９
の状態のガラス基板１を、アミノプロピルトリエトキシ
シランを含むメタノール１％溶液に浸漬し、さらにメタ
ノール、水にてリンスを行い、厚さ約０．５ｎｍの自己
組織化膜９を形成した。

【００５１】次に、この状態で、第１実施形態と同じ液
体６（正孔輸送層形成材料を含む液体）を、インクジェ
ット法により、有機極薄膜パターン４１の上側からその
開口部４ｂに向けて吐出する。ここで、有機極薄膜パタ
ーン４１の表面は撥液性になっているため、吐出された
液体６は有機極薄膜パターン４１の上面には止まらず、
全て開口部３ａ内に入る。したがって、或る開口部４ｂ
に向けて吐出された液体６が隣の開口部４ｂに入ること
はない。

【００５２】また、ＩＴＯ電極２の上面には、表面にア
ミノ基を有する自己組織化膜（有機極薄膜）９が形成さ
れているため、吐出された液体６は、この自己組織化膜
９上に均一に広がった状態で密に配置される。

【００５３】次に、このガラス基板１を所定温度で加熱
して、この吐出された液体６から溶媒を除去する。これ
により、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内に、ポ
リエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォ
ン酸との混合物からなる正孔輸送層６１が形成される。
図１１はこの状態を示す。この例でも、この正孔輸送層
６１の厚さを６０ｎｍとした。

【００５４】次に、この状態のガラス基板１をアリルト
リエトキシシランを含むメタノール１％溶液に浸漬し、
さらにメタノール、水にてリンスを行い、開口部３ａに
露出している正孔輸送層６１の上面に、自己組織化膜１
０を厚さ約０．４ｎｍで形成する。この自己組織化膜１
０の表面全体にはアリル基が存在する。図１２はこの状
態を示す。

【００５５】次に、この状態で、図１２に示すように、
第１実施形態と同じ液体７（発光層形成材料を含む液
体）を、インクジェット法により、有機極薄膜パターン
４１の上側からその開口部４ｂに向けて吐出する。この
時も前述のように、有機極薄膜パターン４１の表面が撥
液性になっているため、吐出された液体７は有機極薄膜
パターン４１の上面には止まらず、全て開口部３ａ内に
入る。したがって、或る開口部４ｂに向けて吐出された
液体７が隣の開口部４ｂに入ることはない。

【００５６】また、正孔輸送層６１の上面には、表面に
液体７（ポリパラフェニレンビニレンのキシレン溶液）
に対して親液性であるアリル基を有する自己組織化膜
（表面が親液性である有機極薄膜）１０が形成されてい
るため、吐出された液体７は、この自己組織化膜１０上
に均一に広がった状態で配置される。

【００５７】次に、このガラス基板１を所定温度で加熱
して、この吐出された液体７から溶媒を除去する。これ
により、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内に、ポ
リパラフェニレンビニレンからなる発光層７１が形成さ
れる。図１３はこの状態を示す。

【００５８】次に、この状態で、ガラス基板１のＩＴＯ
電極２の上側となる位置に陰極８を形成する。図１４は
この状態を示す。ここでも、第１実施形態と同様に、厚
さ１０ｎｍのカルシウム薄膜と厚さ４００ｎｍのアルミ
ニウム薄膜からなる２層構造の陰極層を形成した。この
陰極８の上に、必要に応じて保護膜の形成や封止ガラス
の接着等を行う。

【００５９】このようにして、ディスプレーの各画素位
置に、陽極と陰極との間に正孔輸送層６１と発光層７１
を有する有機ＥＬ素子が形成される。なお、この有機Ｅ
Ｌ素子では、ＩＴＯ電極２と正孔輸送層６１との間およ
び正孔輸送層６１と発光層７１との間に、自己組織化膜
９，１０が存在するが、これらの自己組織化膜９，１０
は膜厚が薄く正孔が容易に移動可能な孔を有するため、
有機ＥＬ素子の性能を大きく低下させることはない。

【００６０】また、この有機ＥＬ素子は、ＳｉＯ₂薄膜
パターン（絶縁薄膜層）３と有機極薄膜パターン（表面
が撥液である有機極薄膜層）４１とからなる二層構造の
隔壁により、発光層７１および正孔輸送層６１が囲われ
ている。

【００６１】そして、この実施形態の方法によれば、前
記第１実施形態と同様の効果に加えて、自己組織化膜
９，１０の存在により、ＩＴＯ電極２と正孔輸送層６１
との間の密着性、および正孔輸送層６１と発光層７１と
の間の密着性が高くなるため、有機ＥＬ素子の耐久性が
高くなる効果が得られる。また、前記第１実施形態で得
られた有機ＥＬ素子と比較して、ＳｉＯ₂薄膜パターン
３の開口部３ａ内での正孔輸送層６１および発光層７１
の膜厚の均一性をより高くすることができる。

【００６２】〔第３実施形態〕図１５〜２０を用いて本
発明の第３実施形態について説明する。ここでは、有機
ＥＬ素子をバックライト等の面光源装置に適用した例に
ついて説明する。各図において（ａ）は平面図であり、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この有機ＥＬ
素子は、陽極と陰極との間に、構成層として正孔輸送層
と発光層の２層を有する。

【００６３】先ず、図１５に示すように、ガラス基板１
上にＩＴＯ電極（陽極）２を所定形状で形成する。この
ＩＴＯ電極２は、構成層を挟む長方形の挟持部分２１
と、この挟持部分２１から突出している端子部分２２と
からなる。このＩＴＯ電極２は、スパッタリング法等に
よるＩＴＯ薄膜の形成後に、フォトリソグラフィー工程
とエッチング工程とからなる通常のパターニング工程を
行うことにより形成される。ここでは、このＩＴＯ電極
２の厚さを１５０ｎｍとした。

【００６４】次に、図１６に示すように、このガラス基
板１上の全面に、ヘプタデカフルロロテトラヒドロデシ
ルトリエトキシシランを用いて、自己組織化膜４を形成
する。この自己組織化膜４の表面全体には、撥液性のフ
ルオロアルキル基が存在する。ここでは、図１５の状態
のガラス基板１を、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデ
シルトリエトキシシランの雰囲気中に９６時間放置する
ことにより、約１ｎｍの膜厚で自己組織化膜４を形成し
た。

【００６５】次に、図１６に示すように、構成層の形成
領域（ＩＴＯ電極２の挟持部分２１より一回り大きな長
方形の領域）に対応させた光透過部を有するフォトマス
ク５を介して、ガラス基板１上の自己組織化膜４に紫外
線（波長１７２ｎｍ）を照射する。これにより、紫外線
が照射された部分の自己組織化膜が除去されて、図１７
に示すように、構成層の形成領域に対応させた開口部４
ｂを有する、表面が撥液性である有機極薄膜パターン４
１が形成される。

【００６６】この状態で、ポリエチレンジオキシチオフ
ェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（正孔輸送
層形成材料）の水溶液を、スピンコート法によりガラス
基板１の上面に塗布する。ここで、有機極薄膜パターン
４１の表面は撥液性になっているため、前記液体は有機
極薄膜パターン４１の上面には止まらず開口部４ｂ内に
のみ入り、開口部４ｂ内にあるＩＴＯ電極２上に付着す
る。

【００６７】次に、このガラス基板１を所定温度で加熱
することにより、塗布された液膜を乾燥させて、ＩＴＯ
電極２上に正孔輸送層６１を形成する。図１８はこの状
態を示す。ここでは、この正孔輸送層６１の厚さを６０
ｎｍとした。

【００６８】次に、ポリパラフェニレンビニレン（発光
層形成材料）をキシレンに溶かした液体を、スピンコー
ト法によりガラス基板１の上面に塗布する。この時も、
前記液体は、表面が撥液性である有機極薄膜パターン４
１に弾かれて開口部４ｂ内にのみ入り、開口部４ｂ内に
ある正孔輸送層６１上に付着する。次に、このガラス基
板１を所定温度で加熱することにより、塗布された液膜
を乾燥させて、正孔輸送層６１の上に発光層７１を形成
する。図１９はこの状態を示す。ここでは、この発光層
７１の厚さを８０ｎｍとした。

【００６９】次に、この発光層７１の上に陰極８を形成
する。この陰極８も、構成層を挟む長方形の挟持部分８
１と、この挟持部分８１から突出している端子部分８２
とからなり、端子部分８２が陽極２の端子部分８２と同
じ側に、互いに重ならない位置に配置する。この例で
も、第１実施形態と同様に、厚さ１０ｎｍのカルシウム
薄膜と厚さ４００ｎｍのアルミニウム薄膜からなる２層
構造の陰極層を形成した。

【００７０】次に、有機極薄膜パターン４１を除去して
陽極２の端子部分２２を露出させた後に、この陰極８の
上に、必要に応じて保護膜の形成や封止ガラスの接着等
を行う。

【００７１】このようにして、ＩＴＯ電極（陽極）２と
陰極８との間に正孔輸送層６１と発光層７１を有する有
機ＥＬ素子が、面光源装置として形成される。

【００７２】この実施形態の方法によれば、正孔輸送層
６１または発光層７１の形成材料を含む各液体をスピン
コート法により塗布する際に、表面が撥液性である有機
極薄膜パターン４１で両層６１，７１の形成領域以外の
部分が覆われているため、ガラス基板１の裏面等に各液
体が付着することが防止される。

【００７３】なお、面光源装置用の有機ＥＬ素子の作製
方法において、正孔輸送層６１または発光層７１の形成
材料を含む各液体の塗布方法としては、スピンコート法
以外に、前記液体にガラス基板１の上面を浸漬する方法
（浸漬法）も好適に採用できる。

【００７４】また、ディスプレーの画素用の有機ＥＬ素
子の作製方法において、正孔輸送層６１の形成材料を含
む液体の塗布方法としては、スピンコート法や浸漬法も
好適に採用できる。ディスプレーの画素用の有機ＥＬ素
子の作製方法において、発光層７１の形成材料を含む液
体の塗布方法としては、赤緑青の３色の画素が隣り合っ
て配置されるカラーディスプレーの場合以外では、スピ
ンコート法や浸漬法も好適に採用できる。

【００７５】また、親液性有機極薄膜（自己組織化膜
９，１０）は、アミノ基あるいはカルボキシル基を有す
るアルキルシランを、メタノールあるいはエタノール等
の溶剤に溶かした溶液中に、ガラス基板１を浸漬する方
法で形成してもよい。

【００７６】また、第１実施形態および第２実施形態に
おいて、絶縁薄膜層３の形成は以下の方法で行うことも
できる。先ず、図１の状態のガラス基板１をヘプタデカ
フルオロテトラヒドロデシルトリエトキシシランの雰囲
気中に９６時間放置することにより、表面が撥液性であ
る自己組織化膜を形成する。次に、構成層形成領域に対
応する部分が光遮蔽部であり、それ以外の部分が光透過
部となっているフォトマスクを介して、この自己組織化
膜に紫外線（波長１７２ｎｍ）を照射する。これによ
り、ＩＴＯ電極２上の構成層形成領域のみに自己組織化
膜が残る。

【００７７】次に、この状態のガラス基板の表面に、ペ
ルオキシポリシラザンを溶媒に溶かした溶液をスピンコ
ート法で塗布する。これにより、この溶液は、表面が撥
液性である自己組織化膜上に止まらずに、自己組織化膜
の開口部（ＩＴＯ電極２上の構成層形成領域以外の部
分）に配置される。次に、この状態のガラス基板を所定
温度で加熱することにより、前記部分に主成分が酸化シ
リコンからなる絶縁薄膜層を形成する。

【００７８】次に、この状態のガラス基板の表面に紫外
線（波長１７２ｎｍ）を照射することにより、ＩＴＯ電
極２上の構成層形成領域に残っていた自己組織化膜を除
去する。その結果、図２に示すように、ＩＴＯ電極２上
に、構成層形成領域に開口部３ａを有する絶縁薄膜層３
が形成される。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機ＥＬ
素子の製造方法によれば、構成層（発光層や正孔輸送
層）の形成材料を含む液体を、構成層の形成領域内に確
実に（隣の領域に配置されることなく）、且つ領域内で
均一な厚さに配置することができる。また、本発明の方
法によれば、プラズマ処理を行う方法と比較してコスト
を低く抑えることができる。

【００８０】特に、本発明の方法を、発光層の形成材料
を含む液体の配置をインクジェット法で行い、赤緑青の
３色の画素が隣り合って配置されるカラーディスプレー
の画素用の有機ＥＬ素子を作製する方法に適用すること
により、各色の画素の発光色の純度を高くし、発光効率
も高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図２】本発明の第１実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図３】本発明の第１実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図４】本発明の第１実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図５】本発明の第１実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図６】本発明の第１実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図７】本発明の第１実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図８】本発明の第１実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図９】本発明の第２実施形態の方法を説明する図であ
る。

【図１０】本発明の第２実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１１】本発明の第２実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１２】本発明の第２実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１３】本発明の第２実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１４】本発明の第２実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１５】本発明の第３実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１６】本発明の第３実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１７】本発明の第３実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１８】本発明の第３実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図１９】本発明の第３実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図２０】本発明の第３実施形態の方法を説明する図で
ある。

【図２１】従来の液体配置工程を説明する図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２ＩＴＯ電極（陽極）２１陽極の挟持部分２２陽極の端子部分３ＳｉＯ₂薄膜パターン３ａＳｉＯ₂薄膜パターンの開口部３１下層隔壁３２ポリイミドからなる上層隔壁４表面が撥液性である自己組織化膜４１表面が撥液性である有機極薄膜パターン４ａ凹部４ｂ有機極薄膜パターンの開口部５フォトマスク５ａ光透過部６正孔輸送層形成材料を含む液体６１正孔輸送層（構成層）７発光層形成材料を含む液体７１発光層（構成層）８陰極８１陰極の挟持部分８２陰極の端子部分９表面が親液性である自己組織化膜１０表面が親液性である自己組織化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陰極と陽極の間に、少なくとも発光層を
含む、１層または２層以上の構成層を有する有機ＥＬ素
子の製造方法において、少なくとも１層の構成層については、構成層の形成材料
を含む液体を、構成層の形成領域に対応させた開口部を
有するパターンを用いて、構成層の形成領域に選択的に
配置する工程を有し、この液体配置工程で、前記パターンとして、膜形成面の
構成原子と結合可能な官能基および前記液体に対して撥
液性の官能基を有する化合物を用いて、表面が前記液体
に対して撥液性である有機極薄膜パターンを形成するこ
とを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】少なくとも１層の構成層については、前
記有機極薄膜パターン形成工程と液体配置工程との間
に、構成層が形成される面に対して、膜形成面の構成原
子と結合可能な官能基および前記液体に対して親液性の
官能基を有する化合物を用いて、表面が前記液体に対し
て親液性である有機極薄膜を形成する工程を行うことを
特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】前記有機極薄膜パターンは自己組織化膜
からなるパターンである請求項１または２記載の有機Ｅ
Ｌ素子の製造方法。
【請求項４】前記撥液性有機極薄膜パターンは、フル
オロアルキル基を有する材料からなる自己組織化膜から
構成されるパターンである請求項１記載の有機ＥＬ素子
の製造方法。
【請求項５】前記有機極薄膜パターンの形成工程を、
前記化合物を用いて表面が撥液性である有機極薄膜を全
面に形成する工程と、当該有機極薄膜に対してフォトマ
スクを介して紫外線を照射することで当該有機極薄膜の
構成層形成領域に対応する部分を除去する工程と、によ
って行う請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】前記親液性有機極薄膜は、親液性の官能
基としてアミノ基またはカルボキシル基を有する自己組
織化膜である請求項２記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】液体配置工程をインクジェット法で行う
請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製
造方法。
【請求項８】陰極と陽極の間に発光層と正孔注入層お
よび／または正孔輸送層とを有する有機ＥＬ素子におい
て、絶縁薄膜層と、当該絶縁薄膜層上に、膜形成面の構成原
子と結合可能な官能基および撥液性の官能基を有する化
合物を用いて形成された、表面が撥液性である有機極薄
膜層と、で構成された二層構造の隔壁により、発光層と正孔注入層および／または正孔輸送層とのうち
の少なくとも一方が囲われていることを特徴とする有機
ＥＬ素子。