JP2004063139A

JP2004063139A - 電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器

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Publication number: JP2004063139A
Application number: JP2002216865A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kobayashi; 小林　英和
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP4345267B2

Abstract

【課題】強酸性のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳによる陽極の金属イオンの溶出を最小限に抑制しつつ、発光特性を悪化させることなく発光物質の輝度を維持し、電気光学装置の長寿命化を図り、ダークスポット生成の抑制し、また、インクジェット装置インク流路の浸食を抑制すると共に、製造コストを低減できる電気光学装置及びその製造方法、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】一対の電極２３、５０間に狭持された発光層６０と正孔注入層７０を備えた電気光学装置１において、正孔注入層７０を形成する強酸性の正孔注入材料に、アルカリ剤が添加されている電気光学装置を特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと略記する）表示装置などの電気光学装置においては、基板上に複数の回路素子、陽極、正孔注入層、ＥＬ物質などの電気光学物質で形成される発光層、また、陰極などが積層され、それらを封止基板によって基板との間に挟んで封止した構成を具備しているものがある。具体的には、ガラス基板等の透明基板上に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、等の透明導電材料からなる陽極と、ポリチオフェン誘導体（以下、ＰＥＤＯＴと略記する）のドーピング体からなる正孔注入層と、Ａｌｑ３等の発光物質からなる発光層と、Ａｌ等の高融点金属材料や金属化合物からなる陰極とを順次積層したものである。
このような電気光学装置においては、陽極側から注入された正孔と、陰極側から注入された電子とが、蛍光能を有する発光層内で再結合し、励起状態から失活する際に発光する現象を利用している。
【０００３】
この電気光学装置の正孔注入層を構成しているＰＥＤＯＴのドーピング体には、ＰＥＤＯＴにＰＳＳ（ポリスチレンスルフォン酸）をドープしたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが採用され、その一種であるバイトロン−Ｐ（Ｂｙｔｒｏｎ−Ｐ：バイエル社製）などを好適に用いることが多い。
このＰＳＳは、強い酸性材料であり、ＰＳＳがドープされたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは強酸性（ｐＨ＝１．３程度）を示すので、陽極上に正孔注入層のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを積層形成すると、陽極の一部が溶出、侵食され、陽極の溶解、浸食反応によって中和された界面が形成される。この界面においては、陽極とＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが混合され、ＰＳＳのスルフォン酸基と陽極とが絡み合って密着し、渾然一体となった接合状態となる。
このように陽極とＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとの界面を密着させた接合状態にすることで、陽極と正孔注入層との間においては、高い導電性が得られ、十分な電荷移動が行われるので、発光層は良好に発光する。
【０００４】
また、近年、上述の電気光学装置の正孔注入層及び発光層の形成方法においては、インクジェット方式が提案されている。インクジェット方式とは、いわゆるインクジェットプリンタでよく知られているカラー印刷技術であり、各種材料を液状化させた材料インクの液滴を、インクジェットヘッドから透明基板上に吐出し、定着させるものである。インクジェット方式によれば、微細な領域に材料インクの液滴を正確に吐出できるので、フォトリソグラフィーを行うことなく、所望の着色領域に直接材料インクを定着させることができる。従って、材料の無駄も発生せず、製造コストの低減も図れ、非常に合理的な方法となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の電気光学装置においては、強酸性のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳによって陽極の一部が溶解し、溶解された陽極の金属イオンが発光層中に拡散することで、発光特性の悪化、発光物質の輝度の低下及び電気光学装置の短寿命化を招いてしまうという問題があった。また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは分散性が悪いため、ＰＳＳに含まれる酸性粒子が拡散することなくＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ中に留まってしまい、この粒子が発光層と陰極を浸食し、ダークスポットが生成してしまうという問題があった。また、更にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの形成においては、インクジェット装置が用いられるので、インクジェット装置を構成する金属部材がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの酸によって浸食されやすいという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、強酸性のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳによる陽極の金属イオンの溶出を最小限に抑制しつつ、発光特性を悪化させることなく発光物質の輝度を維持し、電気光学装置の長寿命化を図り、ダークスポット生成の抑制し、また、インクジェット装置の要部への浸食を抑制すると共に、製造コストを低減できる電気光学装置及びその製造方法、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、一対の電極間に狭持された発光層と正孔注入層を備えた電気光学装置において、前記正孔注入層を形成する強酸性の正孔注入材料に、アルカリ剤が添加されていることを特徴とするものである。
本発明の電気光学装置について、例えば強酸性物質はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳであり、アルカリ剤がアンモニアである場合を説明する。
従って、本発明では、正孔注入材料にアンモニアが添加されることによって、正孔注入材料中のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるスルフォン酸基とアンモニアとによって、中和反応が生じ、正孔注入材料は所定のｐＨ値に調整され、即ち、容易に正孔注入材料のｐＨ値の調整を行うことができる。
このように、ｐＨ値を調整できるので、これまで強酸性であった正孔注入材料を中性、弱アルカリ性又は弱酸性に調整することができ、正孔注入材料の強酸による陽極の溶解、浸食を抑えることによって電極の金属イオンの発光層への溶出を最小限に抑制することができ、発光特性を悪化させることなく発光物質の輝度を維持し、電気光学装置の長寿命化を達成することができる。
また、上述の中和反応によって正孔注入材料の流動性が向上するので、これまで分散性が悪かったＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、正孔注入材料内に均一に分散し、また、ＰＳＳに含まれる酸性粒子が一様に拡散し、よって、酸性粒子がＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ中に留まることがなく、酸性粒子による発光層及び陰極への浸食を抑制し、即ち、ダークスポットの生成を抑制することができる。
また、材料吐出法によって上述の正孔注入材料を吐出して正孔注入層を形成する場合には、材料吐出装置におけるインク流路の金属部材の腐食、浸食を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明は、先に記載の電気光学装置であり、アルカリ剤が添加された正孔注入材料は、ｐＨ４以上になっていることが好ましい。
従って、本発明では、正孔注入材料がｐＨ４以上にされるので、正孔注入材料の強酸による陽極の溶解、浸食を好適に抑えることができる。これにより電気光学装置の長寿命化を達成することができる。また、同時にダークスポットの生成を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明は、先に記載の電気光学装置であり、アルカリ剤は、アンモニア又はアミンであるか、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩基であることが好ましい。
従って、本発明では、好適なアルカリ剤が採用されるので、正孔注入材料の強酸による陽極の溶解、浸食を好適に抑えるができる。これにより電気光学装置の長寿命化を達成することができる。また、同時にダークスポットの生成を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明は、先に記載の電気光学装置であり、正孔注入材料は、ポリチオフェン、ポリアニリン及びポリピロールのうち少なくともいずれか一つを有していることが好ましい。
従って、本発明では、先に記載の電気光学装置を製造することができるので、先に記載の電気光学装置と同様の効果を奏する。
【００１１】
また、更に本発明の電気光学装置の製造方法は、先に記載の電気光学装置の製造方法であり、正孔注入層を形成する強酸性の正孔注入材料にアルカリ剤を添加すると共に、該正孔注入材料を材料吐出法によって吐出して前記正孔注入層を形成することを特徴とするものである。
従って、本発明では、先に記載の電気光学装置を製造することができるので、先に記載の電気光学装置と同様の効果を奏する。
また、本発明では、材料吐出法を用いるので、液状化された正孔注入材料の材料インクを形成し、その材料インクを吐出・乾燥させることによって、必要なパターンを成膜することができる。その結果として、一様な層膜を形成してから部分的に層膜を除去してパターンを形成するという材料および製造工程の無駄が低減され、製造が容易になり、製造コストを低減することができる。
更に、発光層などを材料吐出法により形成する場合、同一のプロセスで製造できるので製造効率を向上することができる。
ここで、液状化とは、所定の材料を蒸発又は揮発可能な液体中に含ませることによって液体状とすることを意味する。従って、例えば溶媒に材料を溶かして液体状とすること、及び材料を液体中に分散させて液体状とすることを含むものとする。後者の場合、材料は粉体として形成されてもよいし、粉砕されて砕片とされていてもよい。また材料吐出法によって製造可能であれば、他の形態をとることにより液状化してもよい。
【００１２】
次に、本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
このような電子機器としては、例えば、携帯電話機、移動体情報端末、時計、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置などを例示することができる。このように電子機器の表示部に、本発明の表示装置を採用することによって、長期に渡って安定した表示が可能となるとともに、製造コストが低減できる電子機器を提供することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。なお、以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
本発明の電気光学装置の第１の実施形態として、電気光学物質の一例である電界発光型物質、中でも有機ＥＬ材料を用いたＥＬ表示装置について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るＥＬ表示装置の配線構造を示す模式図である。
ＥＬ表示装置（電気光学装置）１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下では、ＴＦＴと略記する）を用いたアクティブマトリクス方式のＥＬ表示装置である。
【００１６】
図１に示すように、ＥＬ表示装置１は、複数の走査線１０１…と、各走査線１０１に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線１０２…と、各信号線１０２に並列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有するとともに、走査線１０１…と信号線１０２…の各交点付近に、画素領域Ｘ…が設けられている。
【００１７】
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線駆動回路１００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線駆動回路８０が接続されている。
【００１８】
更に、画素領域Ｘの各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から共有される画素信号を保持する保持容量１１３と、該保持容量１１３によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ１２３と、この駆動用ＴＦＴ１２３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに該電源線１０３から駆動電流が流れ込む陽極（電極）２３と、この陽極２３と陰極５０との間に挟み込まれた機能層１１０とが設けられている。陽極２３と陰極５０と機能層１１０により、発光素子が構成されている。
【００１９】
このＥＬ表示装置１によれば、走査線１０１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１１２がオン状態になると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量１１３に保持され、該保持容量１１３の状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１２３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１２３のチャネルを介して、電源線１０３から陽極２３に電流が流れ、更に機能層１１０を介して陰極５０に電流が流れる。機能層１１０は、これを流れる電流量に応じて発光する。そこで、発光はそれぞれ陽極２３…ごとにオン・オフを制御されるから、陽極２３は画素電極となっている。
【００２０】
次に、本実施形態のＥＬ表示装置１の具体的な態様を、図２〜４を参照して説明する。図２はＥＬ表示装置１の構成を模式的に示す平面図である。図３は図２のＡ−Ｂ線に沿う断面図、図４は図２のＣ−Ｄ線に沿う断面図である。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態のＥＬ表示装置１は、電気絶縁性を備える基板２０と、図示略のスイッチング用ＴＦＴに接続された画素電極が基板２０上にマトリックス状に配置されてなる図示略の画素電極域と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線１０３…（図１参照）と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部３（図中一点鎖線枠内）とを具備して構成されている。また、画素部３は、中央部分の実表示領域４（図中二点鎖線枠内）と、実表示領域４の周囲に配置されたダミー領域５（一点鎖線及び二点鎖線の間の領域）とに区画されている。
【００２２】
実表示領域４には、それぞれ画素電極を有する表示領域Ｒ、Ｇ、ＢがＡ−Ｂ方向及びＣ−Ｄ方向に離間して配置されている。
また、実表示領域４の図中両側には、走査線駆動回路８０が配置されている。この走査線駆動回路８０はダミー領域５の下側に位置して設けられている。
【００２３】
更に、実表示領域４の図中上側には、検査回路９０が配置されている。この検査回路９０はダミー領域５の下側に位置して設けられている。この検査回路９０は、ＥＬ表示装置１の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する不図示の検査情報出力手段を備え、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。
【００２４】
走査線駆動回路８０及び検査回路９０の駆動電圧は、所定の電源部から駆動電圧導通部３１０（図３参照）及び駆動電圧導通部３４０（図４参照）を介して印加されている。また、これら走査線駆動回路８０及び検査回路９０への駆動制御信号及び駆動電圧は、このＥＬ表示装置１の作動制御を司る所定のメインドライバなどから駆動制御信号導通部３２０（図３参照）及び駆動電圧導通部３５０（図４参照）を介して送信及び印加されるようになっている。なお、この場合の駆動制御信号とは、走査線駆動回路８０及び検査回路９０が信号を出力する際の制御に関連するメインドライバなどからの指令信号である。
【００２５】
ＥＬ表示装置１は、図３及び図４に示すように、基板２０と封止基板３０とが封止樹脂４０を介して貼り合わされている。基板２０、封止基板３０及び封止樹脂４０とで囲まれた領域には、乾燥剤４５が挿入されるとともに、例えば窒素ガスなどの不活性ガスが充填された不活性ガス充填層４６が形成されている。
【００２６】
基板２０は、封止側発光型のＥＬ表示装置の場合には、この基板２０の対向側である封止基板３０側から発光を取り出す構成であるので、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【００２７】
また、基板側発光型のＥＬ表示装置の場合には、基板２０側から発光を取り出す構成であるので、基板２０は、透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特に、安価なソーダガラス基板が好適に用いられる。
【００２８】
封止基板３０は、例えば、電気絶縁性を有する板状部材を採用することができる。また、封止樹脂４０は、例えば、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂からなるものであり、特に熱硬化樹脂の一種であるエポキシ樹脂よりなることが好ましい。
【００２９】
また、基板２０上には、陽極２３…を駆動するための駆動用ＴＦＴ１２３…などを含む回路部１１が形成され、回路部１１の上部には、駆動用ＴＦＴ１２３…に接続されたそれぞれの陽極２３…が図２の表示領域Ｒ、Ｇ、Ｂの位置に対応して形成されている。実表示領域４内の陽極２３…の上層には、機能層１１０が形成され、その上層には、陰極５０が形成されている。なお、回路部１１には、走査線駆動回路８０、検査回路９０、及びそれらを接続して駆動するための駆動電圧動通部３１０、３４０、３５０、駆動制御信号導通部３２０などが含まれている。
【００３０】
次に、機能層１１０の概略構成について、図５を参照して説明する。
図５は本実施形態の機能層１１０の概略構成を説明するための概念図である。機能層１１０は、陽極２３と陰極５０に挟まれる多層構造を備えており、陽極２３側から順に、正孔注入層７０、有機ＥＬ層（発光層）６０及び電子輸送層５２を順に形成されたものである。
【００３１】
陽極２３は、ＩＴＯによって構成され、印加された電圧によって、正孔を有機ＥＬ層６０に向けて注入するものであり、仕事関数が高く導電性を有している。陽極２３を形成するための材料としては、ＩＴＯに限るものではなく、封止側発光型のＥＬ表示装置の場合には、特に光透過性を備えた材料を採用する必要はなく、好適な材料であればよい。また、基板側発光型のＥＬ表示装置の場合には、光透過性を備えた公知の材料を採用することができる。例えば、金属酸化物が挙げられるが、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、もしくは、金属酸化物に亜鉛（Ｚｎ）を含有した材料、例えば、酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー）（登録商標））（出光興産社製）を採用することができる。
【００３２】
正孔注入層７０は、陽極２３の正孔を有機ＥＬ層６０に注入するものであり、正孔注入材料に溶媒を加えた材料インクを後述のインクジェット法（材料吐出法）によって成膜し、乾燥処理によって蒸発させて形成したものである。正孔注入材料としては、ＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）にＰＳＳ（ポロスチレンスルフォン酸）をドープしたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの一種であるバイトロン−Ｐ（Ｂｙｔｒｏｎ−Ｐ：バイエル社製）が採用され、また、材料インクには、アルカリ剤の一つであるアンモニアが添加され、ｐＨ６に調整されている。
このような正孔注入材料の例として種種の導電性高分子材料が好適に用いられ、例えば、ポリアニリン、ポリピロール等を採用することができる。また、正孔注入材料に添加するアルカリ剤としては、アンモニアに限定することはなく、フェニルアミン等のアミンを有したものを採用することができる。
【００３３】
有機ＥＬ層６０は、陽極２３から正孔注入層７０を経て注入された正孔と、陰極５０からの注入された電子とが結合して蛍光を発生させるようになっている。有機ＥＬ層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料を用いることができる。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料、例えば、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の材料をドープして用いることもできる。
【００３４】
電子輸送層５２は、有機ＥＬ層６０に電子を注入する役割を果たすものであり、この形成材料としては、特に限定されることなく、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体等が例示される。具体的には、先の正孔輸送層の形成材料と同様に、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示され、特に２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウムが好適とされる。
【００３５】
陰極５０は、図３〜４に示すように、実表示領域４及びダミー領域５の総面積より広い面積を備え、それぞれを覆うように形成されている。陰極５０は、陽極２３の対向電極として、電子を有機ＥＬ層６０に注入する機能を備える。また本実施形態では、有機ＥＬ層６０から発光する光を陰極５０側から取り出すので、光透過性を備える必要がある。そのために光透過性であって、仕事関数が低い材料から構成される。
陰極５０を形成する材料としては、例えばカルシウム金属又はカルシウムを主成分とする合金を有機ＥＬ層６０側に積層して第１の陰極層とし、その上層にアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金、もしくは銀又は銀−マグネシウム合金などを積層して第２の陰極層とした積層体を採用することができる。なお、第２の陰極層は第１の陰極層を覆って、酸素や水分などとの化学反応から保護するとともに、陰極５０の導電性を高めるために設けられる。したがって、化学的に安定で仕事関数が低く、単層構造でもよく、また金属材料に限るものではない。
【００３６】
このように構成された機能層１１０においては、正孔注入層７０がｐＨ６に調整されたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの材料インクを乾燥することにより形成されているので、正孔注入層７０と接合している陽極２３は正孔注入層７０の酸によって最小限に溶解され、ＩＴＯを構成する金属であるインジウム及び錫がイオン化され、陽極２３と正孔注入層７０は密着した接合状態となり、導電性が確保される。また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳにアンモニアが添加されることによって、中和反応が生じ、余分なＰＳＳがアンモニアにより中和され、必要以上にＩＴＯを溶解することがない。
また、アンモニアが添加されたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをインクジェット法によって吐出する場合には、インクジェット装置インク流路内のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳと接触する金属部材の腐食、浸食が抑制される。
【００３７】
このような正孔注入層７０を備えた機能層１１０の陽極２３に、電源線１０３（図１参照）から駆動電流が流れ込むと、陽極２３と陰極５０の間に電位差が生じ、陽極２３の正孔が正孔注入層７０を介して、有機ＥＬ層６０に注入され、また、陰極５０の電子が電子輸送層５２を介して有機ＥＬ層６０に注入されるので、有機ＥＬ層６０に注入された正孔と電子とが結合することにより、有機ＥＬ層６０は発光する。
【００３８】
次に、実表示領域４に設けられた駆動用ＴＦＴ１２３の近傍の構成について、図６〜９を参照して簡単に説明する。図６は、図１の画素領域Ｘの平面視模式図である。図７は、図６のＥ部におけるＦ−Ｇ方向に沿った断面図である。図８は、図６のＨ部におけるＩ−Ｊ方向に沿った断面図である。図９は、図６のＧ部におけるＬ−Ｍ方向に沿った断面図である。
【００３９】
図６に示すように、画素領域Ｘでは、Ｅ部に駆動用ＴＦＴ１２３が、Ｈ部に保持容量１１３が、Ｋ部にスイッチング用ＴＦＴ１１２が形成され、それぞれ、図１に示すように、互いに接続され、走査線１０１、信号線１０２、ソース電極２４３（電源線１０３）とも接続されている。
【００４０】
まず、機能層１１０を含む駆動用ＴＦＴ１２３の近傍の構成を、図７を参照して簡単に説明する。
図７に示すように、基板２０の表面には、図示略のＳｉＯ２を主体とする下地保護層を下地として、その上層にシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面は、ＳｉＯ_２及びＳｉＮのうちいずれかを主体とするゲート絶縁層２８２によって覆われている。なお、本明細書において、「主体」とする成分とは、構成成分のうち最も含有率の高い成分を指すこととする。
【００４１】
シリコン層２４１において、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は図示略の走査線１０１の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２が形成されたゲート絶縁層２８２の表面は、ＳｉＯ_２を主体とする第１層間絶縁層２８３によって覆われている。
【００４２】
更に、シリコン層２４１において、チャネル領域２４１ａのソース側にはソース領域２４１Ｓが、チャネル領域２４１ａのドレイン側にはドレイン領域２４１Ｄが設けられている。ソース領域２４１Ｓ及びドレイン領域２４１Ｄには濃度傾斜が設けられ、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ）構造となっている。ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、上述した電源線１０３（図１、６参照、図７においてはソース電極２４３の位置に紙面垂直方向に延在する）の一部として構成される。一方、ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ｂを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。
【００４３】
ソース電極２４３及びドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層は、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする第２層間絶縁層２８４によって覆われている。この第２層間絶縁層２８４は、アクリル系の絶縁膜以外の材料、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２などを用いることもできる。そして、陽極２３が第２層間絶縁層２８４の面上に形成されるとともに、該第２層間絶縁層２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。即ち、陽極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１のドレイン領域２４１Ｄに接続されている。
【００４４】
陽極２３が形成された第２層間絶縁層２８４の表面は、陽極２３と、図示略の例えばＳｉＯ_２などの親液性材料を主体とする親液性制御層と、アクリルやポリイミドなどからなる有機バンク層２２１とによって覆われている。図３、４に示すように、有機バンク層２２１…は、陽極２３…の間にその回りを取り囲むように２次元的に配置されており、機能層１１０…から上側に発光された光が、有機バンク層２２１によって仕切られる構成とされている。なお、本実施形態における親液性制御層の「親液性」とは、少なくとも有機バンク層２２１を構成するアクリル、ポリイミドなどの材料と比べて親液性が高いことを意味するものとする。以上に説明した基板２０から第２層間絶縁層２８４までの層は回路部１１を構成している。
【００４５】
なお、本実施形態のＥＬ表示装置１は、カラー表示を行うべく構成されている。即ち、図２における光の三原色Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する表示領域Ｒ、Ｇ、Ｂごとに機能層１１０…に含まれる各有機ＥＬ層６０が、それぞれ三原色に対応して形成されている。即ち、有機ＥＬ層６０…が表示領域Ｒ、Ｇ、Ｂごとに異なるだけなので、詳細の説明は省略する。
【００４６】
保持容量１１３は、図８に示すように、ゲート電極２４２とソース電極２４３とが第１層間絶縁層２８３を介して対向することにより形成されている。
また、スイッチング用ＴＦＴ１１２は、図９に示すように、シリコン層２４１と同様の構成のシリコン層２５０によって、信号線１０２に接続するドレイン領域２５０Ｓ、ゲート絶縁層２８２を挟んで走査線１０１と対向するキャリア領域２５０ａ、コネクタ２６０を介してゲート電極２４２に接続するドレイン領域２５０Ｄから構成された、駆動用ＴＦＴ１２３と同様の構造を備えるスイッチング素子である。
【００４７】
次に、本実施形態に係るＥＬ表示装置１の製造方法の一例について、図１０を参照して説明する。図１０（ａ）〜（ｄ）に示す各断面図は、図６中のＦ−Ｇ線の断面図に対応しており、各製造工程順に示している。なお以下の説明では、本発明に特に関係する工程、即ち、回路部１１が形成されたあとの工程を中心にして説明する。
【００４８】
図１０（ａ）は、基板２０上に、駆動用ＴＦＴ１２３と信号線１０２などが適宜の方法によって形成された様子を示す。例えば、ポリシリコン層を形成し、ポリシリコン層をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、島状のシリコン層２４１などを形成し、プラズマＣＶＤ法、熱酸化法などにより、シリコン酸化膜によって、ゲート絶縁層２８２を形成し、シリコン層２４１などにイオン注入法により不純物をドープして、駆動用ＴＦＴ１２３などを形成し、金属膜によりゲート電極２４２などを形成し、それらの上層に第１層間絶縁層２８３を形成してからパターニングすることによって、コンタクトホール２４３ａ、２４３ｂなどを形成したものである。
【００４９】
同時に、他の断面では、スイッチング用ＴＦＴ１１２、保持容量１１３が形成されていることは言うまでもないが、本質的な差異はないので、以下では本発明に関わりの深い駆動用ＴＦＴ１２３の近傍を例にとって説明することにする。
【００５０】
次の工程では、図１０（ｂ）に示すように、第１層間絶縁層２８３を覆う第２層間絶縁層２８４を、例えばアクリル系樹脂などの高分子材料もしくはシリコン酸化膜などの無機材料によって形成する。更に、第２層間絶縁層２８４のうち、駆動用ＴＦＴのドレイン電極２４４に対応する部分を、例えばエッチングにより除去してコンタクトホール２３ａを形成する。
【００５１】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第２層間絶縁層２８４の上に、陽極２３が形成される領域を空けて、有機バンク層２２１、２２１を形成する。具体的には、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂などのレジストを溶媒に溶かしたものを、スピンコート法、ディップコート法などの各種塗布法により塗布して有機質層を形成してから、エッチングなどによってパターニングすることができる。しかし、印刷法又はインクジェット法によって、材料インクを吐出・乾燥して形成すれば、パターンニングの工程が不要となり材料の無駄もなくなることから、より好ましい。
【００５２】
ここで、インクジェット法及びインクジェット装置について説明する。
図１１は、インクジェット装置の概略構成を示す概略構成図である。
インクジェット装置４００は、材料インクを貯留するインクタンク４１０と、材料インクを移送するインク流路４２０と、１滴当たりの液量が制御された材料インクを吐出する吐出ノズル４３０を備えた吐出ヘッド４４０と、吐出ヘッド４４０を制御する吐出ヘッド制御部４５０とによって構成されており、また、インクタンク４１０、インク流路４２０、吐出ノズル４３０及び吐出ヘッド４４０においては、材料インクと接触する部分は金属部材が用いられている。
【００５３】
このインクジェット装置４００が吐出する材料インクは、所定の材料を蒸発又は揮発可能な液体中に含ませることによって液状化されたものであり、従って、例えば溶媒に材料を溶かして液状化されたもの、及び材料を液体中に分散させて液状化されたものを含むものとする。後者の場合、材料は粉体であってもよいし、粉砕された砕片であってもよい。また材料吐出法によって製造可能であれば、他の形態をとることにより液状化された材料インクであってもよい。また、分散性が悪い強酸性の材料を吐出する場合には、これにアルカリ剤等を添加して、中和させて流動性を向上させたものであってもよい。このようなアルカリ剤を添加する場合は、予めアルカリ剤を添加した材料インクをインクタンク４１０に搭載するだけに限らず、インクタンク４１０内において、材料インクの所定の流動性を維持できるような種種の方法が好適に採用される。
なお、インクタンク４１０、インク流路４２０、吐出ノズル４３０及び吐出ヘッド４４０は、材料インク毎に専用に使用されるので、異種の材料インクが混同することはない。
【００５４】
このように構成されたインクジェット装置４００においては、材料インクがインクタンク４１０からインク経路４２０を経て吐出ヘッド４４０に供給し、また、不図示のステージ部が吐出ヘッド４４０と基材（基板２０）とを相対移動させ、吐出ヘッド制御部４５０の制御信号に応じて材料インクが基材に吐出され、所定の材料インクによる所望のパターンが形成される。
【００５５】
図１０（ｄ）に戻り、有機バンク層２２１、２２１間に、第２層間絶縁層２８４のコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４と導通する陽極２３を形成する。陽極２３は、印刷法又はインクジェット法によって材料インクを吐出・乾燥して所定位置に成膜する。
また、その際同時に、ダミー領域のダミーパターンも形成する。なお、図３、４では、これら陽極２３、ダミーパターンを総称して陽極２３としている。ダミーパターンは、第２層間絶縁層２８４を介して下層のメタル配線へ接続しない構成とされている。即ち、ダミーパターンは、島状に配置され、実表示領域４に形成されている陽極２３の形状とほぼ同一の形状を有している。
【００５６】
次に、同様にして陽極２３の上層に機能層１１０を形成していく。即ち、正孔注入層７０及び有機ＥＬ層６０、電子輸送層５２を順次成膜する。そして、機能層１１０、有機バンク層２２１などを覆う陰極５０を透明電極として成膜する。機能層１１０、陰極５０は、上記と同様の印刷法又はインクジェット法、あるいは蒸着法などにより成膜することができる。
なお、この機能層１１０の形成工程以降は、正孔注入層７０、正孔輸送層７１、有機ＥＬ層６０及び電子輸送層５２などの酸化を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが望ましい。
【００５７】
ここで、正孔注入層７０をインクジェット法で成膜する場合について詳細を説明する。正孔注入層７０の材料インクは、ｐＨ６となるようにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳにアンモニアが添加されたものであり、この材料インクがインクタンク４１０、インク流路４２０及び吐出ヘッド４４０に充填された状態で、吐出ノズル４３０を陽極２３の上面に対向させ、吐出ヘッド４４０と基材とを相対移動させながら、吐出ノズル４３０から正孔注入層７０の材料インクを陽極２３の上面に吐出する。次に、この基材を乾燥処理することによって、材料インクに過剰に添加されたアンモニアは溶媒又は液体と共に蒸発し、正孔注入層７０が形成される。
また、正孔注入層７０の材料インクはｐＨ６に調整されているので、この材料インクと接触するインクタンク４１０、インク流路４２０、吐出ノズル４３０及び吐出ヘッド４４０を構成する金属部材が腐食、浸食することがない。
【００５８】
更に、図３、４に示すように、乾燥剤４５を内側に形成した封止基板３０を、封止樹脂４０を介して回路部１１上に取り付けて、回路部１１を封止する。その際、不活性雰囲気中で行うことにより、不活性ガス充填層４６が形成される。
【００５９】
上述したように、本実施形態のＥＬ表示装置１によれば、正孔注入層７０は、アンモニアによってｐＨ６に調整された材料インクによって形成されるので、陽極２３の溶解、浸食を最小限に抑え、発光特性を悪化させることなく発光物質の輝度を維持し、ＥＬ表示装置１の長寿命化を達成することができる。また、更にインクタンク４１０、インク流路４２０、吐出ノズル４３０及び吐出ヘッド４４０を構成する金属部材の腐食、浸食を抑制することができる。
また、中和反応によって正孔注入材料の流動性が向上し、ＰＳＳの酸性粒子が一様に拡散し、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ中に留まることがないので、ダークスポットの生成を抑制することができる。
【００６０】
また、本発明に係るＥＬ表示装置１の製造方法によれば、インクジェット法によって正孔注入層７０を形成し、ＥＬ表示装置１を製造するので、製造効率が向上するとともに材料の無駄がなくなり、ＥＬ表示装置１の製造コストを低減することができるという効果を奏する。
【００６１】
なお、上記の説明では製造方法の概略を説明したものであり、成膜対象によっては、インクジェット法によって成膜する際、材料吐出に先立って、例えばプラズマ処理などによって、親インク化工程、撥インク化工程を施すなどの周知の適宜処理を行うことは言うまでもない。
また、インクジェット法によって重ねて成膜を行う際、下層の再溶解を防止するために、上層の材料インクの溶媒などに下層を溶解させないものを用いることは言うまでもない。
【００６２】
〔第２の実施形態〕
以下、第１の実施形態のＥＬ表示装置を備えた電子機器の具体例について図１２に基づき説明する。
図１２（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１２（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記のＥＬ表示装置を用いた表示部を示している。
図１２（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１２（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記のＥＬ表示装置を用いた表示部を示している。
図１２（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１２（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０１はキーボードなどの入力部、符号１２０２は前記のＥＬ表示装置を用いた表示部、符号１２０３は情報処理装置本体を示している。
【００６３】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、前記の第１の実施形態のＥＬ表示装置を用いた表示部を備えたものであり、第１の実施形態のＥＬ表示装置の特徴を有するので、表示特性、信頼性が向上するとともに、製造コストが低減された電子機器となる。
これらの電子機器を製造するには、第１の実施形態のＥＬ表示装置１を、携帯電話、携帯型情報処理装置、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部に組み込むことにより製造される。
【００６４】
【実施例】
ガラス基板上にＴＦＴを形成した後に、陽極としてＩＴＯをパターニングし、次に、正孔注入材料としてバイエル社製バイトロン−ｐ（Ｂｙｔｒｏｎ−ｐ：バイエル社製）にアンモニアを加えて、ｐＨ６となるように調合した。これを先のＩＴＯをパターニングしたガラス基板上にスピンコートし、２００℃で１０分間焼成し、その膜厚を６０ｎｍとした。この上に、ポリジオクチルフルオレンを膜厚７０ｎｍとなるように製膜し、陰極としてＬｉＦ２ｎｍ、Ｃａ２０ｎｍ、Ａｌ２００ｎｍとなるように製膜した。
更に、エポキシ系接着剤及びガラス基板を用いて封止した。４００Ｃｄ／ｍ^２から半減寿命は５０時間となった。また、１年保存後のダークスポットの生成量は５個／ｃｍ^２であった。
これに対して、従来の正孔注入層、即ち、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ混合物未中和で正孔注入層を形成した場合、保存後のダークスポットの生成量は１００個／ｃｍ^２であった。
【００６５】
また、次に別の実施例について説明する。
ガラス基板上にＴＦＴを形成した後に、陽極としてＩＴＯをパターニングし、次に、正孔注入材料としてバイエル社製バイトロン−ｐ（Ｂｙｔｒｏｎ−ｐ：バイエル社製）にフェニルアミンを加えて、ｐＨ６となるように調合した。これを先のＩＴＯをパターニングしたガラス基板上にスピンコートし、２００℃で１０分間焼成し、その膜厚を６０ｎｍとした。この上に、ポリジオクチルフルオレンを膜厚７０ｎｍとなるように製膜し、陰極としてＬｉＦ２ｎｍ、Ｃａ２０ｎｍ、Ａｌ２００ｎｍとなるように製膜した。
更に、エポキシ系接着剤及びガラス基板を用いて封止した。４００Ｃｄ／ｍ^２から半減寿命は４５時間となった。また、１年保存後のダークスポットの生成量は１０個／ｃｍ^２であった。
これに対して、従来の正孔注入層、即ち、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ混合物未中和で正孔注入層を形成した場合、１年保存後のダークスポットの生成量は１００個／ｃｍ^２であった。
【００６６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明に係る電気光学装置によれば、アルカリ剤を正孔注入材料に添加することによって、所定のｐｈに調整することができる効果が得られる。また、正孔注入材料の強酸による電極の溶解、浸食を好適に抑えることで、電気光学装置の長寿命化を達成することができ、また、ダークスポットの生成を抑制できる効果が得られる。また、材料吐出法によって正孔注入材料の材料インクを吐出して正孔注入層を形成する場合には、材料吐出装置のインク流路の金属部材の腐食、浸食を抑制することができる効果が得られる。
【００６７】
また、本発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、インクジェット法によって正孔注入層を形成し、電気光学装置を製造するので、製造効率が向上するとともに材料の無駄がなくなり、電気光学装置の製造コストを低減することができるという効果を奏する。
【００６８】
また、本発明に係る電子機器によれば、本発明に係る電気光学装置を備えるので本発明に係る電気光学装置と同様の効果を備えた電子機器となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の、ＥＬ表示装置の配線構造を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の、ＥＬ表示装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の、機能層の概略構成を説明するための概念図である。
【図６】図１の画素領域Ｘの平面視模式図である。
【図７】図６のＥ部におけるＦ−Ｇ方向に沿った断面図である。
【図８】図６のＨ部におけるＩ−Ｊ方向に沿った断面図である。
【図９】図６のＧ部におけるＬ−Ｍ方向に沿った断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の、ＥＬ表示装置の製造方法を説明する工程図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の、インクジェット装置の概略構成を説明するための概略構成図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の電子装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　ＥＬ表示装置（電気光学装置）
２３　陽極（電極）
５０　陰極（電極）
６０　有機ＥＬ層（発光層）
７０　正孔注入層
１０００、１１００、１２００　電子機器

Claims

一対の電極間に狭持された発光層と正孔注入層を備えた電気光学装置において、
前記正孔注入層を形成する強酸性の正孔注入材料に、アルカリ剤が添加されていることを特徴とする電気光学装置。
請求項１記載の電気光学装置において、
前記アルカリ剤が添加された正孔注入材料は、ｐＨ４以上になっていることを特徴とする電気光学装置。
請求項１又は請求項２記載の電気光学装置において、
前記アルカリ剤は、アンモニア又はアミンであることを特徴とする電気光学装置。
請求項１又は請求項２記載の電気光学装置において、
前記アルカリ剤は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩基であることを特徴とする電気光学装置。
請求項１から請求項４のうちいずれかに記載の電気光学装置において、前記正孔注入材料は、ポリチオフェン、ポリアニリン及びポリピロールのうち少なくともいずれか一つを有していることを特徴とする電気光学装置。
一対の電極間に狭持された発光層と正孔注入層を備えた電気光学装置の製造方法において、
前記正孔注入層を形成する強酸性の正孔注入材料にアルカリ剤を添加すると共に、該正孔注入材料を材料吐出法によって吐出して前記正孔注入層を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
請求項１から請求項５のうちいずれかに記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。