JP2004127551A

JP2004127551A - 有機ｅｌ装置とその製造方法、および電子機器

Info

Publication number: JP2004127551A
Application number: JP2002286129A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kayano; 茅野　祐治; Shuichi Takei; 武井　周一; Hidekazu Kobayashi; 小林　英和
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】アクティブマトリックス方式で駆動させる有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ装置において、開口率を低下させることのない有機ＥＬ装置の製造方法を得ること。
【解決手段】陰極と陽極との間に発光層が形成されてなる有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置の製造方法であって、陰極を形成する工程と、陰極上に電子注入層を形成する工程と、電子注入層上の所定の位置にバンクを形成する工程と、電子注入層の表面に第１の表面処理を行う工程と、少なくともバンクの表面に第２の表面処理を行う工程と、バンクによって囲われた領域に発光層を形成する工程と、を有する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を表示素子として用いた有機ＥＬ装置とその製造方法、および電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報化社会の進展に伴い、持ち運びが可能なパーソナルコンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、インターネットに接続可能な携帯電話などの携帯される情報処理装置の普及が進行している。これらの情報処理装置に使用される表示装置として、バッテリの寿命を少しでものばすために、省電力型の表示装置が要求され、その研究開発が盛んに行われている。省電力型の携帯型情報処理装置向けの表示装置として、現在、有機ＥＬ装置が特に注目されている。
【０００３】
この有機ＥＬ素子は、蛍光性化合物からなる発光層が陰極と陽極とで挟まれた構成を有し、発光層に電場を加えると、陰極からの電子と陽極からの正孔とが発光層に注入され、これらが再結合するときに生じるエネルギで、発光層を構成する蛍光性化合物が励起され、この励起された蛍光性化合物が基底状態に戻る時に発光現象を起すことによって発光層を発光させる素子である。このような有機ＥＬ素子は、自発光、高輝度、直流低電圧駆動および高速応答性などのすぐれた特性を有している。そして、このような有機ＥＬ装置は、低消費電力で高画質であり、さらに薄型軽量を実現することができると期待されている。
【０００４】
有機ＥＬ装置を実現する方法として、単純マトリックスで有機ＥＬ素子を駆動する単純マトリックス方式と、アクティブマトリックスで有機ＥＬ素子を駆動するアクティブマトリックス方式とがある。単純マトリックス方式の駆動では、選択期間に高い電圧を印加して輝度を稼ぐ必要があるので、有機ＥＬ素子に大変な負担がかかり、しかも発光効率が低くなってしまう。これに対して、アクティブマトリックス方式の駆動では、有機ＥＬ素子に負担のかからない低い直流電圧によって駆動することができ、しかも発光効率の高い領域で駆動することができる。したがって、さらなる省電力化を実現する有機ＥＬ装置には、有機ＥＬ素子を薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）などのアクティブマトリックス方式で駆動することが望ましい。
【０００５】
図１４は、従来のアクティブマトリックス方式の有機ＥＬ装置の断面構造を示す図である（たとえば、特許文献１参照）。ガラスなどの透明基板からなる基板２１１上にＴＦＴなどの能動素子２１２がマトリックス状に形成され、さらにその上に発光素子が形成されている。能動素子２１２と発光素子２２０との間には、下地を平坦化するための絶縁膜２１３が形成されている。
【０００６】
発光素子２２０は、バンク２２６で仕切られた絶縁膜２１３上の開口部に、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透明な導電性材料からなる陽極２２５、正孔注入輸送層２２４、発光層２２３、ＬｉＦ層２２２および陰極２２１を順に積層させることによって形成される。なお、バンク２２６は、絶縁膜２１３上にＳｉＯ_２層２２７とアクリルなどの樹脂層２２８とが順に積層されることによって形成されている。
【０００７】
このような構造を有する従来のアクティブマトリックス方式の有機ＥＬ装置は、ボトムエミッション型と呼ばれ、発光素子２２０で発光した光を、図１４の下側、すなわち基板２１１側から取り出すようにしている。これにより、陰極２２１として不透明の金属または合金の薄膜を使用した場合でも、光を透明な基板２１１側から取り出すことが可能になり、表示機能を有する電気光学装置として使用することができる。
【０００８】
【特許文献１】
国際公開第０１／６３９７５号パンフレット（第９〜１０頁、第６図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなボトムエミッション型の有機ＥＬ装置の構造では、図１４に示されるように、発光素子２２０と基板２１１との間に能動素子２１２や配線が存在するために、ディスプレイとしての表示面積に対する発光面積の比率を示す開口率が低くなってしまうという問題点があった。すなわち、図１４に示されるように基板２１１側から光を取り出すボトムエミッション型の構造では、能動素子２１２や配線が存在する分だけ発光する面積を広くとることができず、基板２１１側から出射される光が減ってしまうという問題点があった。このような開口率の低下に伴う問題点に対して、有機ＥＬ装置の表示輝度を落とさないようにするために、画素あたりの輝度を高める方法がある。しかし、そのためには、駆動電圧を高くしなければならず、結果的に消費電力が高くなるとともに、有機ＥＬ素子に負担がかかるために、有機ＥＬ素子の寿命が短くなってしまうという問題点があった。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、アクティブマトリックス方式で駆動させる有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ装置において、開口率を低下させることのない有機ＥＬ装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法は、陰極と陽極との間に発光層が形成されてなる有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記陰極を形成する工程と、前記陰極上に電子注入層を形成する工程と、前記電子注入層上の所定の位置にバンクを形成する工程と、前記電子注入層の表面に第１の表面処理を行う工程と、少なくとも前記バンクの表面に第２の表面処理を行う工程と、前記バンクによって囲われた領域に前記発光層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、電子注入層の表面に施された第１の表面処理と、バンクの表面に施された第２の表面処理によって、インクジェットプロセスによる発光層を画素ごとのばらつきを抑えて形成することができる。
【００１３】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法は、上記の発明において、前記第１の表面処理する工程は、前記電子注入層の表面に対して酸素プラズマ処理、ＵＶ照射処理、オゾン含有ガスへの暴露処理のうちいずれか一つ以上の処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、第１の表面処理する工程では、電子注入層の表面に対して酸素プラズマ処理、ＵＶ照射処理、オゾン含有ガスへの暴露処理のうちいずれか一つ以上の処理が行われ、電子注入層の表面が液体となじむようになる。
【００１５】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法は、上記の発明において、前記撥液性処理工程は、前記第２の表面処理する工程は、前記バンクの表面に対してＣＦ_４プラズマ処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、第２の表面処理する工程では、バンクの表面に対してＣＦ_４プラズマ処理が行われる結果、バンクの表面が弗素化され、液体をよくはじくようになる。
【００１７】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法は、上記の発明において、前記電子注入層形成工程の前に、前記陰極表面を不活性ガスで逆スパッタすることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、電子注入層形成工程の前に、陰極表面が不活性ガスによって逆スパッタされる結果、フォトリソグラフィなどによりエッチングされた陰極表面に付着した有機物やコンタミネーションを除去し、さらに、陰極の新鮮な表面が露出されるようになる。
【００１９】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法は、上記の発明において、前記発光層を含む有機薄膜はインクジェット法により形成されることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、発光層を含む有機薄膜がインクジェット法によって形成される結果、各バンクに囲まれたそれぞれの素子形成領域内に、滴下される有機薄膜を構成するインク化された組成物の量のばらつきを抑えることができる。またスピンコート法、スプレー法などと比べて、高価な有機ＥＬ材料を無駄にせず、追加のプロセスを増やすことなくＲＧＢの発光材料を塗り分けることができる。
【００２１】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置は、陰極と陽極との間に発光層が形成されてなる有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置であって、前記陰極を覆うように形成されてなる電子注入層と、前記電子注入層上の所定の位置に形成されてなるバンクと、前記バンクによって囲われた領域に形成されてなる前記発光層とを有することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、有機ＥＬ装置は、陰極を覆うように形成されてなる電子注入層と、電子注入層上の所定の位置に形成されてなるバンクと、バンクによって囲われた領域に形成されてなる発光層とを有するように構成されている。これにより、それぞれの素子形成領域に滴下される有機薄膜を構成するインク化された組成物の量のばらつきを抑制することができるので、各素子形成領域内の発光層を含む有機薄膜の膜厚が一定に保たれた有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００２３】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置は、上記の発明において、前記電子注入層の表面は溶液に対し親液性の特性を有することを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、電子注入層の表面が溶液となじむようになり、インクジェットプロセスによって発光層が形成される場合に、発光層を構成する材料からなる組成物が、電子注入層上をほぼ一様に広がるようになる。
【００２５】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置は、上記の発明において、前記陰極は、１層の導電性材料からなることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、１層の導電性材料から陰極を構成するようにしている。そのため、陰極の作成工程を簡素化することができる。
【００２７】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置は、上記の発明において、前記導電性材料は、Ａｌ，Ｍｇ，Ｍｇ−Ａｇ合金のうちいずれかであることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、導電性材料として、Ａｌ，Ｍｇ，Ｍｇ−Ａｇ合金のうちいずれかを用いることによって、有機ＥＬ装置にとって適した陰極を形成することができる。
【００２９】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置は、上記の発明において、前記陰極は、前記基体上に形成される第１の陰極層と、この第１の陰極層上に形成される第２の陰極層とからなることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、基体上に形成される第１の陰極層として、フォト・エッチングプロセスでパターン形成可能な、そして基体との密着性のよい導電性材料を用いることができる。また、第１の陰極層上に形成される第２の陰極層として、仕事関数の小さい金属を使用することが可能となる。これにより、種々の基体に対応した有機ＥＬ装置を得ることができる。
【００３１】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置は、上記の発明において、前記第１の陰極層は、Ａｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ−Ｓｉ合金，Ｔｉ−Ｓｉ合金，Ｗ−Ｓｉ合金，Ｔｉ−Ｗ合金，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金，Ａｌ−Ｃｕ合金，ＩＴＯ，ＩＺＯ，またはＴｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔａ，Ｖのうち一つ以上を含む金属もしくは合金とＡｇ，Ａｕ，Ｃｕの積層膜，またはＴｉＮ薄膜とＴｉ，Ｗ，Ｔａ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕのうち一つ以上を含む金属もしくは合金の積層膜のうちいずれかであり、前記第２の陰極層は、アルカリ金属，アルカリ土類金属，Ｓｃ，Ｙ，ランタノイドのうちいずれかであることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、第１の陰極層として、フォト・エッチングプロセスでパターン形成可能で、基体との密着性のよいＡｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ−Ｓｉ合金，Ｔｉ−Ｓｉ合金，Ｗ−Ｓｉ合金，Ｔｉ−Ｗ合金，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金，Ａｌ−Ｃｕ合金，ＩＴＯ，ＩＺＯ，またはＴｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔａ，Ｖのうち一つ以上を含む金属もしくは合金とＡｇ、Ａｕ、Ｃｕの積層膜、またはＴｉＮ薄膜とＴｉ，Ｗ，Ｔａ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕのうち一つ以上を含む金属もしくは合金の積層膜のうちいずれかが用いられる。また、第２の陰極層として、仕事関数の小さいアルカリ金属，アルカリ土類金属，Ｓｃ，Ｙ，ランタノイドのうちいずれかが用いられる。
【００３３】
つぎの発明にかかる有機ＥＬ装置は、上記の発明において、前記電子注入層は、金属酸化物または金属弗化物から構成されることを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、電子注入層として、金属酸化物または金属弗化物を用いることで、発光層を通過してきた正孔が陰極に到達しないようにブロックされると共に、陰極と発光層との界面で陰極の電子注入機能が調整される。
【００３５】
つぎの発明にかかる電子機器は、上記の発明のいずれか１つに記載の製造方法で製造された有機ＥＬ装置を備えることを特徴とする。
【００３６】
この発明によれば、各画素内の発光層を有する有機薄膜の厚さのばらつきを抑制すると共に、電子機器の表示品質を向上することができる。
【００３７】
つぎの発明にかかる電子機器は、上記の発明のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置を備えることを特徴とする。
【００３８】
この発明によれば、各画素内の発光層を有する有機薄膜の厚さのばらつきを抑制すると共に、電子機器の表示品質を向上することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる有機ＥＬ装置とその製造方法、および電子機器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００４０】
図１は、この発明にかかる有機ＥＬ装置の配線構造の平面模式図である。この図１に示されるように、有機ＥＬ装置１は、複数の走査線１０１と、走査線１０１に対してほぼ直角に交差する方向に延びる複数の信号線１０２と、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。そして、走査線１０１と信号線１０２の各交点付近に、すなわちマトリックス状に、画素領域Ａが設けられている。
【００４１】
信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオラインおよびアナログスイッチを備えるデータ駆動回路１０４が接続されている。また、走査線１０１には、シフトレジスタおよ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。
【００４２】
画素領域Ａのそれぞれには、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のＴＦＴ１１２と、このスイッチング用のＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から供給される画素信号を保持する保持容量ｃａｐと、この保持容量ｃａｐ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のＴＦＴ１１３と、この駆動用のＴＦＴ１１３を介して電源線１０３に電気的に接続した時に電源線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極（陰極）２１と、この画素電極２１と対向電極（陽極）２５との間に挟み込まれた機能層１１０とが設けられている。これらの画素電極２１と対向電極２５と機能層１１０によって、発光素子が構成されている。なお、機能層１１０は、後述する発光層を含む有機薄膜および電子注入層に対応する。
【００４３】
このような有機ＥＬ装置の配線構造によれば、走査線１０１が駆動されてスイッチング用のＴＦＴ１１２がオンになると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、この保持容量ｃａｐの状態に応じて、駆動用のＴＦＴ１１３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用のＴＦＴ１１３のチャネルを介して、電源線１０３から画素電極２１に電流が流れ、さらに機能層１１０を介して陽極２５に電流が流れる。機能層１１０は、この流れる電流量に応じて発光し、所望の状態を表示することができる。
【００４４】
なお、上述した説明では、アクティブマトリックス型の素子としてＴＦＴを用いた場合を説明したが、アクティブマトリックス型の素子としてＴＦＤ（薄膜ダイオード）を用いることもできる。
【００４５】
図２および図３は、この発明にかかる有機ＥＬ装置の画素領域の構造を示す断面図であり、図１の機能層１１０部分のより詳細な構造を示すものである。また、図４は、この発明にかかる有機ＥＬ装置の画素領域部分の平面図である。この有機ＥＬ装置は、ＴＦＴなどの能動素子や配線が形成された有機ＥＬ用基板の表面を平坦化した基体部１０と、有機ＥＬ素子が形成された発光素子部２０とからなる。
【００４６】
この発明では、開口率を低下させることのないアクティブマトリックス方式で駆動させる有機ＥＬ素子の構造として、図２および図３に示されるトップエミッション型構造を採用することを特徴とする。すなわち、発光素子部２０から発した光は、図２および図３中下側の基体部１０側からではなく、図２および図３中上側の発光素子部２０の表面から出射される構造となっている。これにより、基体部１０側から光を取り出していた従来の有機ＥＬ素子とは異なり、ＴＦＴや配線の存在しない発光素子部２０側から光を取り出すので、開口率の低下を招くことなく、発光層からの光を取り出すことが可能になる。
【００４７】
基体部１０は、有機ＥＬ用基板１１と平坦化絶縁層１３とからなる。有機ＥＬ用基板１１は、従来のボトムエミッション型の有機ＥＬ素子と同様に、石英ガラス、硼酸塩ガラス、燐酸塩ガラス、燐珪酸ガラス、ケイ酸塩ガラスなどの各種ガラス材料や、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどの各種樹脂材料のほかに、単結晶を含む各種セラミックス材料や各種金属材料などを用いることができる。これらの有機ＥＬ用基板１１には、アクティブマトリックス方式で有機ＥＬ素子を駆動するためのＴＦＴ１２や配線が所定の位置に形成されている。この図２および図３に示されるＴＦＴ１２は、以下に示されるようにして形成される。まず、有機ＥＬ用基板１１上にポリシリコン膜１５を形成し、このポリシリコン膜１５の中央部付近にゲート絶縁膜１９、ゲート電極１８を順に形成する。つぎに、ポリシリコン膜１５と有機ＥＬ用基板１１表面を覆うように、第１の層間絶縁膜２１を形成する。つぎに、ポリシリコン膜１５のゲート絶縁膜１９を挟むようにして、その両側のポリシリコン膜１５表面上にソース電極１６とドレイン電極１７を形成する。その後、ポリシリコン膜１５の各電極１６〜１８と有機ＥＬ用基板１１表面を覆うように、第２の層間絶縁膜４２を形成する。なお、この発明で使用される有機ＥＬ用基板１１として、透明のものを用いる必要はなく、不透明のものを用いることも可能である。
【００４８】
平坦化絶縁層１３は、有機ＥＬ用基板１１上に形成されたＴＦＴ１２や配線などの上に絶縁性材料によって形成される。平坦化絶縁層１３の厚さは少なくとも２μｍは必要で、望ましくは３〜５μｍである。この絶縁性材料としては、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−ｏｎ　ｇｌａｓｓ）やＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ　ｇｌａｓｓ）などの無機材料を用いてもよいし、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などの有機材料を用いてもよいし、また、これらの無機材料と有機材料とを積層させたものを用いてもよい。この平坦化絶縁層１３には、有機ＥＬ用基板１１に形成されたＴＦＴ１２と、平坦化絶縁層１３上に形成される発光素子部２０の陰極２１とを電気的に接続するためのコンタクトホール１４が形成されている。
【００４９】
発光素子部２０は、陰極（画素電極）２１、電子注入層２２、発光層２３、正孔注入輸送層２４、陽極２５、絶縁膜２７およびバンク２８からなる。陰極２１は、基体部１０の平坦化絶縁層１３上の有機ＥＬ素子を配置する箇所に、導電性材料をパターニングすることによって形成される。陰極２１を１層として構成する場合には、陰極２１に用いられる導電性材料は主に金属であり、Ａｌ，Ｍｇ，Ｍｇ−Ａｇ合金などを用いることができる。また、陰極２１を２層として構成する場合には、図３に示されるように基体部１０に近い方の層を陰極層２１Ａとし、他の層を陰極層２１Ｂとすると、陰極層２１Ａは、下地の平坦化絶縁層１３と密着性がよく、フォトリソグラフィなどによってパターン形成可能な導電性材料であればよく、金属に限定されるものではない。例えば、陰極層２１Ａとして、Ａｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ−Ｓｉ合金，Ｔｉ−Ｓｉ合金，Ｗ−Ｓｉ合金，Ｔｉ−Ｗ合金，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金，Ａｌ−Ｃｕ合金，ＩＴＯ，ＩＺＯ，またはＴｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔａ，Ｖのうち一つ以上を含む金属または合金とＡｇ，Ａｕ，Ｃｕの積層膜、またはＴｉＮ薄膜とＴｉ，Ｗ，Ｔａ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕのうち一つ以上を含む金属または合金の積層膜などを例として挙げることができる。一方の陰極層２１Ｂは、仕事関数の小さい金属であることが望ましく、例えば、アルカリ金属、Ｂｅ以外のアルカリ土類金属、Ｓｃ、Ｙ、原子番号５７〜７１のランタノイドなどを例として挙げることができる。なお、陰極２１は、平坦化絶縁層１３に形成されたコンタクトホール１４を通じて、有機ＥＬ用基板１１のＴＦＴ１２と電気的に接続される。
【００５０】
絶縁膜２７はＳｉＯ_２やＴｉＯ_２などの無機材料から構成され、画素形成領域の周囲を囲むように形成されている。この絶縁膜２７は、バンク２８と陰極２１境界部において、発光層２３または正孔注入輸送層２４の成膜不良が発生した場合に、陰極と陽極がショートしないようにする機能を持っている。将来、陽極と陰極がショートしないプロセスが確立されれば、絶縁層２７は形成する必要は無い。
【００５１】
バンク２８は、画素形成領域の周囲を囲むように形成され、画素形成領域にインクジェットプロセスにより滴下された組成物があふれない高さを有する。また、このバンク２８はアクリル樹脂やポリイミド樹脂などの耐熱性および耐溶媒性のあるレジストから構成され、その表面には、液体をはじく撥液性処理が施されている。図２、図３に示されるようにバンク２８は画素電極である陰極２１の周縁部上に乗り上げるように形成されており、絶縁膜２７は、バンク２８に比べてやや画素電極２１の中央側に形成されている。また、バンク２８は、画素電極２１を取り囲むように開口部３０を有しており、この開口部３０の上部は、下部よりも広く形成されている。ただし、バンク２８の開口部３０および絶縁膜２７の開口部は、ともに画素電極２１よりも狭く形成されている。
【００５２】
電子注入層２２は、発光層２３を通過してきた正孔が陰極２１に到達しないようにブロックすると共に、陰極２１と発光層２３の界面で陰極２１の電子注入機能を調整する役割を有し、陰極２１および絶縁膜２７上に形成されている。この電子注入層２２を構成する材料として、金属弗化物または金属酸化物を用いることができる。金属弗化物としては、ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＣｓＦ，ＭｇＦ_２，ＣａＦ_２，ＳｒＦ_２，ＢａＦ_２，またはＬｉＦとＮａＦとの混合物などを例として挙げることができる。また、金属酸化物としては、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔｈ，Ｖ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｏの酸化物などを例として挙げることができる。特に、電子注入層２２として、有機ＥＬ素子の特性を向上させる効果が大きいＬｉＦを用いることが望ましい。この電子注入層２２の厚さは、１〜３ｎｍであることが望ましい。
【００５３】
発光層２３は、電子注入層２２上に形成され、陰極２１からの電子と後述する正孔注入輸送層２４からの正孔とが、この発光層２３で再結合するときのエネルギによって、光を発する。この発光層２３を構成する材料として、［化１］〜［化５］に示すポリフルオレン系高分子誘導体、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体を例として挙げることができる。また、発光層２３を赤色に発光させるには、ローダミン、ＤＣＭの誘導体、ナイルレッドなどを上記の発光層２３を構成する材料に添加し、発光層２３を緑色に発光させるには、キナクリドン、クマリン６などを上記の発光層２３を構成する材料に添加し、そして、発光層２３を青色に発光させるには、ペリレン、テトラフェニルブタジエンなどを上記の発光層２３を構成する材料に添加する。
【００５４】
【化１】

【００５５】
【化２】

【００５６】
【化３】

【００５７】
【化４】

【００５８】
【化５】

【００５９】
正孔注入輸送層２４は、発光層２３上に形成され、発光層２３に正孔を注入する層である。この正孔注入輸送層２４を構成する材料として、ポリエチレンジオキシチオフェンなどのポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸などの混合物や、芳香族アミン誘導体（ＴＰＤ、α−ＴＰＤなど）、ＭＴＤＡＴＡ、銅フタロシアニン、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、フェニルアミン誘導体などを例として挙げることができる。
【００６０】
陽極２５は、正孔注入輸送層２４上に形成される。この陽極２５は透明な導電性材料から構成され、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物），ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などを用いることができる。
【００６１】
このような構成を有する有機ＥＬ素子が、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）ごとに作製され、さらにはこのＲＧＢからなる有機ＥＬ素子を一つの単位として、この単位を基板上に複数配列することによって有機ＥＬ装置が作製される。
【００６２】
ここで、このようなトップエミッション型の有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。図５は、この発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法の処理工程を示すフローチャートであり、図６〜図８は、この発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法の工程を示す図であり、有機ＥＬ装置が製造されていく過程の断面図が示されている。
【００６３】
まず、平坦化絶縁層形成工程では、有機ＥＬ素子駆動用のドライバや配線、画素ごとのスイッチング素子であるＴＦＴ１２などを形成した有機ＥＬ用基板上１１に、平坦化絶縁層１３を形成する（ステップＳ１、図６（ａ）〜（ｂ））。この平坦化絶縁層１３は、ＴＦＴ１２などが形成されている部分とその他の部分で、表面の凹凸がなくなる程度の厚さを有することが望ましい。そのためには、ＴＦＴ１２や配線がなされていない有機ＥＬ用基板１１の表面から少なくとも２μｍの厚さ、望ましくは３〜５μｍの厚さの平坦化絶縁層１３を形成する必要がある。その後、平坦化絶縁層１３に、有機ＥＬ用基板１１に形成されたＴＦＴ１２や配線と接続するためのコンタクトホール１４を形成する。
【００６４】
つぎに、画素電極（陰極）形成工程では、平坦化絶縁層１３上に陰極２１となる導電性材料をスパッタや蒸着またはその他の成膜手段によって形成した後、フォト・エッチングプロセスを用いて、形成した導電性材料の薄膜を所定の画素形成位置に、画素電極形状にパターニングする（ステップＳ２、図６（ｃ））。このとき、平坦化絶縁層１３に形成されたコンタクトホール１４内にも陰極２１が成膜されるので、発光素子部２０の陰極２１とＴＦＴ１２の端子とが、コンタクトホール１４を介して接続されるようになる。
【００６５】
つぎに、絶縁膜形成工程では、絶縁膜２７を、パターニングした陰極２１上および平坦化絶縁層１３上に形成し、フォト・エッチングプロセスを用いて、陰極２１の画素形成領域３１を除いた部分が所定形状に開口するようにパターニングする（ステップＳ３、図６（ｄ））。この結果、絶縁膜２７は、画素電極である陰極２１の周縁部上に乗り上げるように形成される。
【００６６】
つぎに、電子注入層形成工程では、金属酸化物膜または金属弗化物膜からなる電子注入層２２を、スパッタや蒸着、またはその他の成膜手段によって形成する（ステップＳ４、図７（ａ））。このとき、外部回路と接続するための有機ＥＬ用基板１１の図示しない端子接続部に金属酸化物または金属弗化物が付着すると、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｆｉｌｍ：異方性導電フィルム）等を使って外部回路と接続する時に導通不良となる可能性がある。そのため、少なくとも端子接続部に金属酸化物または金属弗化物が付着しないようにして、金属酸化物膜または金属弗化物膜からなる電子注入層２２を形成する必要がある。例えば、端子接続部をカバーするメタルマスクと有機ＥＬ用基板１１を位置合わせして、スパッタまたは蒸着などの成膜手段によって、金属酸化物膜または金属弗化物膜を成膜する方法を用いることができる。または、端子接続部をレジストでカバーし、スパッタまたは蒸着などの成膜手段によって金属酸化物膜または金属弗化物膜を成膜後に、レジストを除去するリフトオフ法を用いることができる。
【００６７】
なお、このステップＳ４の電子注入層形成工程の前に、スパッタや蒸着などの成膜手段における真空プロセスにおいて、陰極２１を構成する導電性材料の表面を、アルゴンガスなどの不活性ガスによって逆スパッタすることが望ましい。画素電極である陰極２１は、フォト・エッチングプロセスによってパターン形成されるので、陰極２１表面が酸化された状態にあるとともに、フォト・エッチングプロセスで使用された有機物が残留している状態にある。そこで、アルゴンガスなどの不活性ガスによって逆スパッタを行うことによって、表面の酸化膜が除去されるとともに、残留している有機物が分解、除去され、陰極２１表面がクリーニングされ、活性化される。
【００６８】
つぎに、バンク形成工程では、感光性を有する有機樹脂を電子注入層２２上に塗布し、フォトマスクを通してＵＶを照射した後に現像を行うことによって、画素形成領域３１を取り囲むようにバンク２８を形成する（ステップＳ５、図７（ｂ））。このバンク２８は、絶縁膜２７の上位に形成されるが、絶縁膜２７に比べて画素電極２１のやや外側に形成される。また、バンク２８の上部開口部は、下部開口部よりも広く形成されている。バンク２８の厚さは特に限定されるものではないが、後述するインクジェットプロセスで画素形成領域３１内に打ち込まれる組成物の量、回路基板との間に生じる電気的寄生容量などを考慮して決定される。
【００６９】
なお、バンク２８の開口部３０の形状としては、図４に示されるように、画素電極２１に対応してそれぞれ形成してもよいが、図９に示されるように、ＲＧＢの各色の発光部を同じ列（または同じ行）に形成する場合には、その各色の列（またはその各色の行）の画素電極２１をまとめて囲むようにバンクの開口部３０を形成してもよい。
【００７０】
つぎに、親液性処理工程では、電子注入層２２の表面に対して酸素プラズマ処理、ＵＶ照射処理、オゾン含有ガスへの暴露処理などを一つ以上行う（ステップＳ６）。この処理によって、陰極２１表面に残留している有機物の異物を分解除去することができ、陰極２１表面を活性化させることができる。さらに、陰極２１表面の組成物に対する接触角が小さくなり、表面が親液性となるので、後述するインクジェットプロセスで打ち込まれる組成物とのなじみがよくなるという効果を有する。
【００７１】
つぎに、撥液性処理工程では、バンク２８の表面に対してＣＦ_４プラズマ処理を行う（ステップＳ７）。このＣＦ_４プラズマ処理によって、バンクの表面が弗素化され、撥液性を示すようになる。これによって、後述するインクジェットプロセスで打ち込まれる組成物のパターニングが良好になるという効果を有する。
【００７２】
つぎに、発光層形成工程では、インクジェットプロセスによって、赤色、緑色または青色の高分子材料をそれぞれ溶解させた発光層を構成する材料の組成物を、対応する画素形成領域３１内に打ち込んで乾燥させ、発光層２３を形成する（ステップＳ８、図７（ｃ））。図１０は、インクジェットプロセスによる画素形成領域内へインクを打ち込む過程を示している。このインクジェットプロセスによって吐出されるインク化された組成物の液滴が、基板に到達する時の位置精度は±５〜１５μｍの範囲である。インクジェットヘッド５１から吐出されるインク化された組成物の液滴５２が、図１０（ａ）のように、画素形成領域３１から外れてバンク２８側にずれてしまった場合でも、上述した工程によって、バンク２８の表面は撥液化処理がなされ、電子注入層２２は上述した工程によって親液化処理がなされているので、組成物の液滴５２は図１０（ｂ）のようにバンク２８と接触している部分ではバンク２８の表面上をすべりおり、最終的に図１０（ｃ）に示されるように画素形成領域３１内におさまるように移動する。この状態で、組成物の液滴５２を乾燥させると、所定の画素形成領域３１内に発光層２３が形成される。このとき、所定の厚さを有するバンクが存在するので、画素形成領域３１から組成物の流出を防止することができる。このように、インクジェットヘッド５１から吐出される組成物の液滴５２の位置精度が多少ずれても、画素形成領域３１内に組成物の液滴５２を高精度に入れることができる。なお、図１０は、滴下された組成物の動きを説明するための図であり、１つの画素形成領域３１には、組成物を乾燥させたときに所定の厚さとなるように、複数滴の組成物を滴下してもよい。
【００７３】
つぎに、正孔注入輸送層形成工程では、乾燥して所定の厚さに形成された発光層２３上にインクジェットプロセスによって、正孔注入材料を溶解させた組成物を各画素形成領域３１に打ち込んで乾燥させ、正孔注入輸送層２４を形成する（ステップＳ９、図８（ａ））。この正孔注入輸送層２４の形成も、上述したステップＳ８の発光層形成工程で用いたインクジェットプロセスと同様にして行われる。
【００７４】
つぎに、透明陽極形成工程では、正孔注入輸送層２４の上に、スパッタや蒸着またはその他の成膜手段によって透明陽極２５を形成する（ステップＳ１０、図８（ｂ））。
【００７５】
そして、封止工程では、上述した工程によって有機ＥＬ素子が形成された有機ＥＬ用基板１１を封止することによって（ステップＳ１１、図８（ｃ））、有機ＥＬ装置が製造される。有機ＥＬ用基板１１の封止方法としては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気下で、形成された有機ＥＬ素子の側から有機ＥＬ用基板１１を透明な封止基板２９によって封止する。封止基板２９としては、例えば、石英ガラス、硼酸塩ガラス、燐酸塩ガラス、燐珪酸ガラス、珪酸塩ガラスなどの各種透明なガラス材料や、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどの各種樹脂材料を用いることができる。このように、有機ＥＬ素子上を不活性ガス雰囲気下で封止することによって、大気中の水分や酸素が有機ＥＬ素子を形成する透明陽極２５や発光層２４などに対する影響を抑制するためのガスバリア構造が形成される。
【００７６】
なお、上述したステップＳ８、Ｓ９のインクジェットプロセスは、蒸着などの成膜手段によって代替することも可能である。
【００７７】
この実施の形態によれば、親液性処理工程によって電子注入層の表面を親液化し、撥液性処理工程によってバンク２８の表面を撥液化することによって、バンク２８の表面と電子注入層２２の表面との濡れ性が大きく異なるようにしたので、インクジェットプロセスでの組成物の滴下位置が多少ずれても、滴下した組成物を確実に画素形成領域３１に導くことができ、インクジェットプロセスで滴下する組成物の位置精度のばらつきを抑制することができる。これによって、各画素形成領域３１内に打ち込まれるインク量のばらつきが抑制されるので、発光層２３および正孔注入輸送層２４の膜厚のばらつきも抑制され、歩留り向上や表示品質の改善が達成される。
【００７８】
また、この実施の形態によれば、バンク２８を形成する前に、電子注入層２２を形成するようにしたので、上述したバンク２８の表面を撥液化して、インクジェットプロセスで滴下する組成物の位置精度のばらつきを抑制することができるという効果を有する。これに対して、従来では、図１４に示されるようにバンク２２６を形成した後にＬｉＦ層２２２を形成していたので、ＬｉＦ層２２２に対してＣＦ_４プラズマによる撥液性処理を行っても、ＬｉＦ層２２２自体が弗化物であり、さらに、ＬｉＦには撥水性がないために、ＬｉＦ層２２２を撥液化することができなかった。そのため、インクジェットプロセスで滴下する組成物の位置がずれてしまっても、この実施の形態の図１０で説明したように画素形成領域３１内に組成物を収めることはできない。
【００７９】
つぎに、上述した有機ＥＬ装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
【００８０】
図１１〜図１３は、それぞれ、この発明にかかる有機ＥＬ装置を使用した電子機器の例である。図１１は、携帯電話の一例を示す斜視図である。１０００は携帯電話本体を示し、そのうち１００１はこの発明の有機ＥＬ装置からなる表示部である。図１２は、腕時計型の電子機器の一例を示す斜視図である。１１００は時計機能を内蔵した時計本体を示し、１１０１はこの発明の有機ＥＬ装置からなる表示部である。そして、図１３は、ワードプロセッサ機やパーソナルコンピュータなどの携帯型情報処理装置の一例を示す斜視図である。この図１３において、１２００は携帯型情報処理装置を示し、１２０２はキーボードなどの入力部、１２０４は演算手段や記憶手段などが格納されている情報処理装置本体部、１２０６はこの発明の有機ＥＬ装置からなる表示部である。
【００８１】
また、このような有機ＥＬ装置を備えた電子機器としては、図１１に示される携帯電話、図１２に示される腕時計型の電気機器、図１３に示される携帯型情報処理装置のほかに、例えば、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワークステーション、テレビ電話機、ＰＯＳ端末機などの電気光学装置を備える電子危機を挙げることができる。したがって、これらの電子機器における電気的接続構造であっても、この発明が適用可能であることはいうまでもない。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アクティブマトリックス方式の有機ＥＬ装置の製造方法において、バンクを形成する前に、陰極上に電子注入層を形成し、素子形成領域内に発光層を形成する前に、電子注入層の表面に対して親液性処理を行うとともに、バンクの表面に対して撥液性処理を行うようにしたので、インクジェットプロセスで各画素内に打ち込まれる組成物の位置精度のばらつきを抑制することができるという効果を有する。そのため、各画素内に打ち込まれる組成物の量を等しくすることができ、各画素に形成される膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００８３】
また、この発明によれば、トップエミッション型の有機ＥＬ装置としたので、基体上に能動素子や配線が配置されても、表示装置としての表示面積に対する発光面積の比率を示す開口率を高くすることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による有機ＥＬ装置の配線構造の平面模式図である。
【図２】この発明による有機ＥＬ装置の断面模式図である。
【図３】この発明による有機ＥＬ装置の断面模式図である。
【図４】この発明による有機ＥＬ装置の平面模式図である。
【図５】有機ＥＬ装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面模式図である（その１）。
【図７】有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面模式図である（その２）。
【図８】有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面模式図である（その３）。
【図９】有機ＥＬ装置の平面模式図である。
【図１０】インクジェットプロセスによる薄膜の形成工程を示す図であり、（ａ）はインクジェットヘッドからの組成物がバンクと画素形成領域の境界部に吐出された状態を示しており、（ｂ）は組成物がバンクの斜面上をすべり落ちる状態を示しており、（ｃ）は組成物が素子形成領域上に到達した状態を示している。
【図１１】電子機器の一例を示す図である。
【図１２】電子機器の一例を示す図である。
【図１３】電子機器の一例を示す図である。
【図１４】従来例の有機ＥＬ素子の断面模式図である。
【符号の説明】
１　有機ＥＬ装置、１０　基体部、１１　有機ＥＬ用基板、１２　ＴＦＴ、１３平坦化絶縁層、１４　コンタクトホール、１５　ポリシリコン膜、１６　ソース電極、１７　ドレイン電極、１８　ゲート電極、１９　ゲート絶縁膜、２０　素子発光部、２１　画素電極（陰極）、２２　電子注入層、２３　発光層、２４正孔注入輸送層、２５　陽極、２７　絶縁層、２８　バンク、３０　開口部、３１　画素形成領域、４１　第１の層間絶縁膜、４２　第２の層間絶縁膜、５１インクジェットヘッド、５２　組成物の液滴、１０１　走査線、１０２　信号線、１０３　電源線、１０４　データ駆動回路、１０５　走査側駆動回路、１１０　機能層、１１２　スイッチング用のＴＦＴ、１１３　駆動用のＴＦＴ、１０００　携帯電話本体、１００１　表示部、１１００　時計本体、１１０１　表示部、１２００　携帯型情報処理装置、１２０２　入力部、１２０４　本体部、１２０６　表示部

Claims

陰極と陽極との間に発光層が形成されてなる有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置の製造方法であって、
前記陰極を形成する工程と、
前記陰極上に電子注入層を形成する工程と、
前記電子注入層上の所定の位置にバンクを形成する工程と、
前記電子注入層の表面に第１の表面処理を行う工程と、
少なくとも前記バンクの表面に第２の表面処理を行う工程と、
前記バンクによって囲われた領域に前記発光層を形成する工程と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
前記第１の表面処理する工程は、前記電子注入層の表面に対して酸素プラズマ処理、ＵＶ照射処理、オゾン含有ガスへの暴露処理のうちいずれか一つ以上の処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
前記第２の表面処理する工程は、前記バンクの表面に対してＣＦ_４プラズマ処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
前記電子注入層形成工程の前に、前記陰極表面を不活性ガスで逆スパッタすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
前記発光層を含む有機薄膜はインクジェット法により形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
陰極と陽極との間に発光層が形成されてなる有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置であって、
前記陰極を覆うように形成されてなる電子注入層と、
前記電子注入層上の所定の位置に形成されてなるバンクと、
前記バンクによって囲われた領域に形成されてなる前記発光層と
を有することを特徴とする有機ＥＬ装置。
前記電子注入層の表面は溶液に対し親液性の特性を有することを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置。
前記陰極は、１層の導電性材料からなることを特徴とする請求項６または７に記載の有機ＥＬ装置。
前記導電性材料は、Ａｌ，Ｍｇ，Ｍｇ−Ａｇ合金のうちいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ装置。
前記陰極は、前記基体上に形成される第１の陰極層と、この第１の陰極層上に形成される第２の陰極層とからなることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置。
前記第１の陰極層は、Ａｌ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ−Ｓｉ合金，Ｔｉ−Ｓｉ合金，Ｗ−Ｓｉ合金，Ｔｉ−Ｗ合金，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金，Ａｌ−Ｃｕ合金，ＩＴＯ，ＩＺＯ，またはＴｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔａ，Ｖのうち一つ以上を含む金属または合金とＡｇ，Ａｕ，Ｃｕの積層膜、またはＴｉＮ薄膜とＴｉ，Ｗ，Ｔａ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕのうち一つ以上を含む金属または合金の積層膜のうちいずれかであり、
前記第２の陰極層は、アルカリ金属，アルカリ土類金属，Ｓｃ，Ｙ，ランタノイドのうちいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ装置。
前記電子注入層は、金属酸化物または金属弗化物から構成されることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の製造方法で製造された有機ＥＬ装置を備えることを特徴とする電子機器。
請求項６〜１２のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置を備えることを特徴とする電子機器。