JP2005310713A - 有機el装置とその製造方法及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 開口率を向上させた状態で面積階調表示を行う。
【解決手段】 単位画素が複数の発光部52Rに分割され、発光部52Rにより面積階調で駆動される。複数の発光部52Rを囲んで単位画素を区画する隔壁Bを有する。
【選択図】 図4
【解決手段】 単位画素が複数の発光部52Rに分割され、発光部52Rにより面積階調で駆動される。複数の発光部52Rを囲んで単位画素を区画する隔壁Bを有する。
【選択図】 図4
Description
本発明は、有機EL装置とその製造方法及び電子機器に関するものである。
近年、液晶ディスプレイに替わる自発発光型ディスプレイとして有機物を用いた発光装置の開発が加速している。このような有機物を発光材料として用いた有機エレクトロルミネッセンス装置(本明細書を通じて有機EL装置と称す)の製造方法においては、インクジェット法(液滴吐出法)を用いることにより、有機EL材料等の機能性材料を塗布法によって形成する方法が知られている。インクジェット法においては、直径がμmオーダーの液滴を高解像度で吐出、塗布することができるため、機能性材料の高精細パターニングが可能である(例えば、特許文献1参照)。
この種の有機EL装置においては、トランジスタのコンダクタンスの不均一性に起因する、発光素子、特に有機EL素子の発光強度の不均一性を低減し、画質の向上を実現するために、特許文献2には各画素に複数の発光素子を形成し、各発光素子の発光または非発光を制御する、いわゆる面積階調表示を行う技術が開示されている。
特開2002−252083号公報
特開平11−73158号公報
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
例えば液滴吐出法により有機EL装置を製造する際には、複数の発光素子(発光部)をそれぞれバンクと称される隔壁で仕切り、隔壁で囲まれた領域に正孔注入層形成材料や発光層形成材料を含む液滴を吐出している。
ところが、各発光素子がバンクで囲まれるため、バンクによって開口率が制限されてしまい高精細化の妨げになるという問題があった。
また、バンクで囲まれた狭い範囲の発光素子形成領域に液滴吐出を行うことから、高精度のパターニング精度が要求され、生産性の低下、すなわち歩留まりが低下する可能性がある。
例えば液滴吐出法により有機EL装置を製造する際には、複数の発光素子(発光部)をそれぞれバンクと称される隔壁で仕切り、隔壁で囲まれた領域に正孔注入層形成材料や発光層形成材料を含む液滴を吐出している。
ところが、各発光素子がバンクで囲まれるため、バンクによって開口率が制限されてしまい高精細化の妨げになるという問題があった。
また、バンクで囲まれた狭い範囲の発光素子形成領域に液滴吐出を行うことから、高精度のパターニング精度が要求され、生産性の低下、すなわち歩留まりが低下する可能性がある。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、開口率を向上させた状態で面積階調表示を行うことが可能な有機EL装置とその製造方法及び、この有機EL装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、パターニング精度が緩和でき歩留まりの向上に寄与できる有機EL装置とその製造方法及び、この有機EL装置を備えた電子機器を提供することである。
また、本発明の別の目的は、パターニング精度が緩和でき歩留まりの向上に寄与できる有機EL装置とその製造方法及び、この有機EL装置を備えた電子機器を提供することである。
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の有機EL装置は、単位画素が複数の発光部に分割され、前記発光部により面積階調で駆動される有機EL装置であって、前記複数の発光部を囲んで前記単位画素を区画する隔壁を有することを特徴とするものである。
従って、本発明では、発光部毎に隔壁が設けられるものではないので、隔壁により発光が阻害されることがなく開口率を高くすることができ、表示の高精細化を実現することができる。
本発明の有機EL装置は、単位画素が複数の発光部に分割され、前記発光部により面積階調で駆動される有機EL装置であって、前記複数の発光部を囲んで前記単位画素を区画する隔壁を有することを特徴とするものである。
従って、本発明では、発光部毎に隔壁が設けられるものではないので、隔壁により発光が阻害されることがなく開口率を高くすることができ、表示の高精細化を実現することができる。
前記発光部の少なくとも一部は、発光部形成材料を含む液滴の吐出により形成されることが好ましい。
この構成によれば、この方法によれば複数色の発光部も一度に形成することができ、更に発光部形成材料の使用量にも無駄が生じないため大幅な生産性の向上、コストダウン等の効果を得ることができる。また、発光部形成材料を含む液滴を吐出する際にも、各発光部に対して吐出するのではなく、隔壁で区画された単位画素領域に吐出すればよいため、パターニング精度を緩和することが可能になり、歩留まりの向上に寄与できる。
この構成によれば、この方法によれば複数色の発光部も一度に形成することができ、更に発光部形成材料の使用量にも無駄が生じないため大幅な生産性の向上、コストダウン等の効果を得ることができる。また、発光部形成材料を含む液滴を吐出する際にも、各発光部に対して吐出するのではなく、隔壁で区画された単位画素領域に吐出すればよいため、パターニング精度を緩和することが可能になり、歩留まりの向上に寄与できる。
また、本発明では、前記複数の発光部を区画する区画部が前記液滴に対する親液性を有することが好ましい。
この構成では、吐出した液滴を区画部に沿って濡れ拡がらせることができ、より均一な厚さで発光部を形成することが可能になる。
前記区画部としては、隣り合う前記単位画素で同一直線上に配置されることが好ましい。この構成では、区画部を複数の単位画素に跨って直線状に形成すればよいため、例えばフォトリソ工程に用いるマスク製造工程を簡素化できる。
この構成では、吐出した液滴を区画部に沿って濡れ拡がらせることができ、より均一な厚さで発光部を形成することが可能になる。
前記区画部としては、隣り合う前記単位画素で同一直線上に配置されることが好ましい。この構成では、区画部を複数の単位画素に跨って直線状に形成すればよいため、例えばフォトリソ工程に用いるマスク製造工程を簡素化できる。
また、前記隔壁としては、前記液滴に対する撥液性を有することが好ましい。
この構成では、液滴が隔壁上に着弾した場合でも、液滴をはじいて隔壁内の発光部に移動させることが可能になる。
この構成では、液滴が隔壁上に着弾した場合でも、液滴をはじいて隔壁内の発光部に移動させることが可能になる。
一方、本発明の電子機器は、上記の有機EL装置を表示体として備えることを特徴としている。
この構成では、開口率が高く表示が高精細化されるため、表示品質に優れた電子機器を得ることが可能になる。
この構成では、開口率が高く表示が高精細化されるため、表示品質に優れた電子機器を得ることが可能になる。
そして、本発明の有機EL装置の製造方法は、単位画素が複数の発光部に分割され、前記発光部により面積階調で駆動される有機EL装置の製造方法であって、前記複数の発光部を一括して囲んで前記単位画素を区画する隔壁を形成する工程を有することを特徴としている。
従って、本発明では、発光部毎に隔壁が設けられるものではないので、隔壁により発光が阻害されることがなく開口率を高くすることができ、表示の高精細化を実現することができる。
従って、本発明では、発光部毎に隔壁が設けられるものではないので、隔壁により発光が阻害されることがなく開口率を高くすることができ、表示の高精細化を実現することができる。
以下、本発明の有機EL装置とその製造方法及び電子機器の実施の形態を、図1ないし図9を参照して説明する。
(第1実施形態)
まず、有機EL装置について説明する。
図1は、本発明に係る有機EL装10の等価回路図である。ここでは、1画素のみ図記しているが、実際には複数行・複数列の多数の画素が存在する。
(第1実施形態)
まず、有機EL装置について説明する。
図1は、本発明に係る有機EL装10の等価回路図である。ここでは、1画素のみ図記しているが、実際には複数行・複数列の多数の画素が存在する。
シフトレジスタ101からパルスが出力され、第0〜2ビットのデジタル信号供給線210〜212のデジタル信号は、それぞれ第0〜2ビットの伝送スイッチ310〜312を通じて、それぞれ第0〜2ビットのソース線410〜412へ伝達される。すなわち、デジタル信号が、各画素まで伝達されている。このとき選択されているゲート線109に対しては、デジタル信号は、それぞれ第0〜2ビットのスイッチングトランジスタ510〜512を通じて、それぞれ第0〜2ビットの保持容量610〜612に伝達される。薄膜トランジスタであるカレントトランジスタ(駆動用TFT)710〜712と、電流素子である有機EL素子810〜812とは、各々直列に接続されている。故に、デジタル信号により第0〜2ビットのカレントトランジスタ710〜712のオン・オフが制御され、第0〜2ビットの有機EL素子810〜812はデジタル信号に対応して発光または非発光となる。
次に、図2を参照して、上記有機EL素子810〜812に対応する本実施形態の有機EL装置10の具体的な態様を説明する。なお、図2は有機EL装置10の構成を模式的に示す平面図である。
図2に示すように本実施形態の有機EL装置10は、光透過性と電気絶縁性とを備える基板20上に画素部31(図2中一点鎖線枠内)を備え、当該画素部31は矩形の発光領域32(図中二点鎖線枠内)を備えている。また、発光領域32の図2中両側には、走査線駆動回路80、80が配置され、発光領域32の図2中上方側には検査回路90が配置されている。この検査回路90は、有機EL装置10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検査情報出力手段(不図示)を備え、製造途中や出荷時における表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。発光領域32は、マトリクス状に配置された複数の画素を備えている。そして、当該複数の画素の各々はR・G・Bの各色を発光する3つの単位画素から構成されている。
図2に示すように本実施形態の有機EL装置10は、光透過性と電気絶縁性とを備える基板20上に画素部31(図2中一点鎖線枠内)を備え、当該画素部31は矩形の発光領域32(図中二点鎖線枠内)を備えている。また、発光領域32の図2中両側には、走査線駆動回路80、80が配置され、発光領域32の図2中上方側には検査回路90が配置されている。この検査回路90は、有機EL装置10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検査情報出力手段(不図示)を備え、製造途中や出荷時における表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。発光領域32は、マトリクス状に配置された複数の画素を備えている。そして、当該複数の画素の各々はR・G・Bの各色を発光する3つの単位画素から構成されている。
図3は、有機EL装置10における1画素を模式的に示す平面図である。
この画素50は、赤色を発光する単位画素50R、緑色を発光する単位画素50G、青色を発光する単位画素50Bから構成されている。各単位画素50R、50G、50Bは、図2中横方向に延びる絶縁膜(区画部)51R、51G、51Bによって複数(ここでは3つ)の発光部52R、52G、52Bに区画されている。また、各単位画素50R、50G、50Bは、発光部52R、52G、52Bを一括して囲む隔壁であるバンクBにより区画されている。
この画素50は、赤色を発光する単位画素50R、緑色を発光する単位画素50G、青色を発光する単位画素50Bから構成されている。各単位画素50R、50G、50Bは、図2中横方向に延びる絶縁膜(区画部)51R、51G、51Bによって複数(ここでは3つ)の発光部52R、52G、52Bに区画されている。また、各単位画素50R、50G、50Bは、発光部52R、52G、52Bを一括して囲む隔壁であるバンクBにより区画されている。
絶縁膜51R、51G、51Bは、画素電極33(図4参照)に隣接して配置されているとともに、画素電極33の上面の一部を被覆するように形成されている。当該絶縁膜51R、51G、51Bは、後述する発光機能層形成材料を含む液体に対して親液性を有している。このような親液性を有する材料としては、無機材料、有機材料の各種材料が採用されるが、本実施形態においては、無機材料としてSiO2を採用している。
バンクBは、後述する発光機能層形成材料を含む液体に対して撥液性を有しており、その材料としてはアクリルやポリイミド等の有機材料が採用されている。なお、本実施形態における絶縁膜51R、51G、51Bの「親液性」とは、少なくともバンクBを構成するアクリル、ポリイミド等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。
バンクBは、後述する発光機能層形成材料を含む液体に対して撥液性を有しており、その材料としてはアクリルやポリイミド等の有機材料が採用されている。なお、本実施形態における絶縁膜51R、51G、51Bの「親液性」とは、少なくともバンクBを構成するアクリル、ポリイミド等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。
次に、図4を参照し、有機EL装置10における画素50の断面構造を説明するとと共に、上記の各単位画素50R、50G、50Bにおける画素構造について詳述する。
図4は、図3おけるA−A線視断面図である。なお、A−A線視断面は、単位画素50Rについてであるが、単位画素50G、50Bも単位画素50Rと同様の構成であるので、ここでは、代表的に単位画素50Rについて説明し、単位画素50G、50Bについては説明を省略する。
図4は、図3おけるA−A線視断面図である。なお、A−A線視断面は、単位画素50Rについてであるが、単位画素50G、50Bも単位画素50Rと同様の構成であるので、ここでは、代表的に単位画素50Rについて説明し、単位画素50G、50Bについては説明を省略する。
図4に示すように、有機EL装置10は、基板20と封止基板30とが封止樹脂(図示せず)を介して貼り合わされてなるものである。基板20及び封止基板30の間には、封止基板30の内面に水分や酸素を吸収するゲッター剤45が貼着されている。また、その空間部は窒素ガスが充填されて窒素ガス充填層46となっている。このような構成のもとに、有機EL装置10内部に水分や酸素が浸透するのが抑制され、これにより有機EL装置10はその長寿命化が図られたものとなっている。このような有機EL装置10は、発光した光を基板20側から取り出す所謂ボトムエミッション型の有機EL装置となる。
このようなボトムエミッション型においては、基板20側から発光した光を取り出す構成であるので、基板20の材料は透明或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、特にガラス基板が好適に用いられる。
封止基板30としては、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、封止樹脂は、例えば熱硬化樹脂或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を採用することが好ましい。
封止基板30としては、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、封止樹脂は、例えば熱硬化樹脂或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を採用することが好ましい。
そして、基板20上には駆動用TFT710〜712と画素電極33が設けられている。駆動用TFT710〜712と各画素電極33はそれぞれ導通しており、画素電極33に電力を供給するようになっている。バンクBで囲まれた単位画素50Rにおいて画素電極33は、上述した絶縁膜51Rによりほぼ同じ面積で3つに区画されており、区画された画素電極33に対してそれぞれ駆動用TFT710〜712が設けられている。さらに、バンクBで囲まれた単位画素50Rには、区画された画素電極33を一括して覆うように発光機能層11R(単位画素50G、50Bにおいては発光機能層11G、11B)が設けられ、さらに発光機能層11R、11G、11Bの全面を覆うように陰極60が設けられている。
このような発光機能層11R、11G、11Bの各々は、単位画素50R、50G、50Bを構成するものであり、当該3つの発光機能層11R、11G、11Bが一つの画素を構成している。また単位画素50R、50G、50Bにおいては、画素電極33が分割されることにより、それぞれが駆動用TFT710〜712の駆動に応じて独立して各色を発光・非発光する発光部52R(単位画素50G、50Bにおいては発光部52G、52B)が構成される。これら発光機能層11R、11G、11Bは、単位画素50R、50G、50Bをそれぞれ囲むバンクBの間に後述する液滴吐出方式を用いて発光機能層形成材料を含む液滴を吐出することによって形成される。
次に、図4に示した画素電極33、発光機能層11R、11G、11B、及び陰極60の詳細について説明する。
発光機能層11R、11G、11Bの各々は、画素電極33側から、正孔注入層と、発光層とが積層形成された構成となっている。正孔注入層は、画素電極33からの正孔を発光層に注入/輸送する層膜である。発光層は、注入された正孔及び電子の結合によって発光する層膜である。
発光機能層11R、11G、11Bの各々は、画素電極33側から、正孔注入層と、発光層とが積層形成された構成となっている。正孔注入層は、画素電極33からの正孔を発光層に注入/輸送する層膜である。発光層は、注入された正孔及び電子の結合によって発光する層膜である。
画素電極33は、本例ではボトムエミッション型であることから透明導電材料によって形成されている。透明導電材料としてはITOが好適とされるが、これ以外にも、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)等を用いることができる。なお、本実施形態ではITOを用いるものとする。また、トップエミッション型である場合には、特に光透過性を備えた材料を採用する必要はなく、例えばITOの下層側にAl等を設けて反射層として用いることもできる。ここでは、絶縁膜51Rで区画された3つの画素電極33の平面パターンは略同一面積で形成されている。
正孔注入層の形成材料としては、特に3,4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)の分散液、即ち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に3,4−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、更にこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。
なお、正孔注入層の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々の材料が使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体等を、例えばポリスチレンスルフォン酸等の適宜な分散媒に分散させたものが使用可能である。
なお、正孔注入層の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々の材料が使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体等を、例えばポリスチレンスルフォン酸等の適宜な分散媒に分散させたものが使用可能である。
発光層を形成するための材料としては、蛍光或いは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。また、本実施形態では、フルカラー表示を行うべく、その発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応して形成されている。即ち、発光波長帯域が赤色に対応した発光層、緑色に対応した発光層、青色に対応した発光層の三つの発光層により、1画素が構成され、これらが階調して発光することにより、有機EL装置10が全体としてフルカラー表示をなすようになっている。
発光層の形成材料として具体的には、(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)等のポリシラン系等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、ローダミン系色素等の高分子系材料や、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、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
なお、本実施形態では、赤色の発光層の形成材料としてMEHPPV(ポリ(3−メトキシ6−(3−エチルヘキシル)パラフェニレンビニレン)を、緑色の発光層の形成材料としてポリジオクチルフルオレンとF8BT(ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体)の混合溶液を、青色の発光層の形成材料としてポリジオクチルフルオレンを用いている。また、これらの発光層については、特にその厚さについては制限がなく、各色毎に好ましい膜厚が調整されている。
なお、上記のように発光機能層11R、11G、11Bは、それぞれ正孔注入層と発光層とから構成され、各層は個別に液滴吐出方式で形成されるが、以下の説明では、便宜上、これらを一体的な発光機能層として図示・説明する。
なお、上記のように発光機能層11R、11G、11Bは、それぞれ正孔注入層と発光層とから構成され、各層は個別に液滴吐出方式で形成されるが、以下の説明では、便宜上、これらを一体的な発光機能層として図示・説明する。
陰極60は、発光領域32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たもので、発光機能層11R上に設けられた低仕事関数の金属からなる第1陰極と、該第1陰極上に設けられて該第1陰極を保護する第2陰極とからなるものである。第1陰極を形成する低仕事関数の金属としては、特に仕事関数が3.0eV以下の金属であるのが好ましく、具体的にはCa(仕事関数;2.6eV)、Sr(仕事関数;2.1eV)、Ba(仕事関数;2.5eV)が好適に用いられる。第2陰極は、第1陰極を覆って酸素や水分等からこれを保護するとともに、陰極60全体の導電性を高めるために設けられたものである。この第2陰極の形成材料としては、化学的に安定で比較的仕事関数が低いものであれば特に限定されることなく、任意のもの、例えば金属や合金等が使用可能であり、具体的にはAl(アルミニウム)やAg(銀)等が好適に用いられる。
なお、陰極60と発光機能層11R、11G、11Bとの間に陰極60からの電子を発光層に注入/輸送する電子注入層を設けてもよい。電子注入層の材料としては、発光層の各種材料に応じて適宜選択される。具体的な材料としては、アルカリ金属のフッ化物として、LiF(フッ化リチウム)、NaF(フッ化ナトリウム)、KF(フッ化カリウム)、RbF(フッ化ルビジウム)、CsF(フッ化セシウム)等や、或いはアルカリ金属の酸化物、即ちLi2O(酸化リチウム)、Na2O(酸化ナトリウム)等が好適に用いられる。
なお、上記構成の有機EL装置10は、ボトムエミッション型の構造を有しているが、これを限定するものではない。当該有機EL装置10は、封止基板30側から発光光を取り出す所謂トップエミッション型においても適用可能である。
トップエミッション型の有機EL装置の場合には、基板20の対向側である封止基板30側から発光した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等の絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられる。
トップエミッション型の有機EL装置の場合には、基板20の対向側である封止基板30側から発光した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等の絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられる。
次に、上記の発光機能層11R、11G、11B(正孔注入層、発光層)を形成する際に用いられる液滴吐出措置について説明する。
図5は、液滴吐出装置IJの概略構成を示す斜視図である。
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と、X軸方向駆動軸4と、Y軸方向ガイド軸5と、制御装置CONTと、ステージ7と、クリーニング機構8と、基台9と、ヒータ15とを備えている。
ステージ7は、この液滴吐出装置IJによりインク(液体材料)を設けられる基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
図5は、液滴吐出装置IJの概略構成を示す斜視図である。
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と、X軸方向駆動軸4と、Y軸方向ガイド軸5と、制御装置CONTと、ステージ7と、クリーニング機構8と、基台9と、ヒータ15とを備えている。
ステージ7は、この液滴吐出装置IJによりインク(液体材料)を設けられる基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
液滴吐出ヘッド1は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とY軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド1の下面にY軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルからは、ステージ7に支持されている基板Pに対して、上述した導電性微粒子を含むインクが吐出される。
X軸方向駆動軸4には、X軸方向駆動モータ2が接続されている。X軸方向駆動モータ2はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからX軸方向の駆動信号が供給されると、X軸方向駆動軸4を回転させる。X軸方向駆動軸4が回転すると、液滴吐出ヘッド1はX軸方向に移動する。
Y軸方向ガイド軸5は、基台9に対して動かないように固定されている。ステージ7は、Y軸方向駆動モータ3を備えている。Y軸方向駆動モータ3はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ7をY軸方向に移動する。
Y軸方向ガイド軸5は、基台9に対して動かないように固定されている。ステージ7は、Y軸方向駆動モータ3を備えている。Y軸方向駆動モータ3はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ7をY軸方向に移動する。
制御装置CONTは、液滴吐出ヘッド1に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、X軸方向駆動モータ2に液滴吐出ヘッド1のX軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Y軸方向駆動モータ3にステージ7のY軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構8は、液滴吐出ヘッド1をクリーニングするものである。クリーニング機構8には、図示しないY軸方向の駆動モータが備えられている。このY軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Y軸方向ガイド軸5に沿って移動する。クリーニング機構8の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ15は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ15の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
クリーニング機構8は、液滴吐出ヘッド1をクリーニングするものである。クリーニング機構8には、図示しないY軸方向の駆動モータが備えられている。このY軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Y軸方向ガイド軸5に沿って移動する。クリーニング機構8の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ15は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ15の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と基板Pを支持するステージ7とを相対的に走査しつつ基板Pに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、X軸方向を走査方向、X軸方向と直交するY軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルは、非走査方向であるY軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図1では、液滴吐出ヘッド1は、基板Pの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド1の角度を調整し、基板Pの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド1の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Pとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。
図6は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図6において、液体材料(発光機能層形成材料、機能液)を収容する液体室21に隣接してピエゾ素子22が設置されている。液体室21には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系23を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子22は駆動回路24に接続されており、この駆動回路24を介してピエゾ素子22に電圧を印加し、ピエゾ素子22を変形させることにより、液体室21が変形し、ノズル25から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子22の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子22の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
図6において、液体材料(発光機能層形成材料、機能液)を収容する液体室21に隣接してピエゾ素子22が設置されている。液体室21には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系23を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子22は駆動回路24に接続されており、この駆動回路24を介してピエゾ素子22に電圧を印加し、ピエゾ素子22を変形させることにより、液体室21が変形し、ノズル25から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子22の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子22の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
続いて、上記の有機EL装置10の製造方法について説明する。
まず基板20上に駆動用TFT123を形成し、層間絶縁膜(不図示)を介して、画素電極33を形成する。
次に、SiO2を用いて絶縁膜51R、51G、51Bを形成し、また単位画素50R、50G、50Bを囲む絶縁膜51R、51G、51Bの上部にバンクBを形成する。これら絶縁膜51R、51G、51B及びバンクBは、例えばフォトレジストを用いたフォトリソ工程によりパターニングされる。
まず基板20上に駆動用TFT123を形成し、層間絶縁膜(不図示)を介して、画素電極33を形成する。
次に、SiO2を用いて絶縁膜51R、51G、51Bを形成し、また単位画素50R、50G、50Bを囲む絶縁膜51R、51G、51Bの上部にバンクBを形成する。これら絶縁膜51R、51G、51B及びバンクBは、例えばフォトレジストを用いたフォトリソ工程によりパターニングされる。
より詳細には、絶縁膜51R、51G、51Bは、単位画素50R、50G、50Bの周囲を囲み、且つ各単位画素50R、50G、50Bにおいて画素電極33を図3中上下方向に3つ(面積をほぼ3等分)に区画するようにパターニングされる。このとき、絶縁膜51R、51G、51Bは、隣り合う単位画素で同一直線上に配置されるため、フォトリソ工程で用いるマスクの製造を容易化できる。また、バンクBは、複数の発光部52R、52G、52Bを一括して囲んで単位画素50R、50G、50Bを区画するように形成される。
次に、例えばプラズマ放電電極からプラズマ状態の酸素を照射するO2プラズマ処理や紫外線照射処理を施して画素電極33上及び絶縁膜51R、51G、51Bの露出部を親液化するとともに、例えば大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理法(CF4プラズマ処理法)を施すことによりバンクBを撥液化する。なお、バンクBについては、撥液性を有する材料(例えばフッ素基を有する樹脂材料)を用いて形成することにより、その撥液処理を省略するようにしてもよい。
この後、上記の液滴吐出装置IJを用いた液滴吐出法でPEDOT:PSSインクを吐出して正孔注入層を形成し、更にこの上にRGB各色の発光層を液滴吐出法によって形成することで発光機能層11R、11G、11Bが形成される。
より詳細には、上述した液滴吐出装置IJの液滴吐出ヘッド1と基板20(P)とを相対移動させながら、図7に示すように、液体吐出ヘッド1から発光機能層形成材料を含む液体材料を液滴34として吐出し、その液滴34をバンクBで囲まれた領域に配置する。このとき、絶縁膜51R、51G、51B及び画素電極33は液滴に対する親液性を有しているので、画素電極33上に吐出された液滴34はバンクBで囲まれた単位画素内に濡れ拡がり、均一な厚さで製膜することができる。また、バンクBが液滴に対する撥液性を有しているので、液体がバンクBから溢れ出ることを防止できる。
この後、乾燥、焼成工程により基板を加熱することで、図8に示すように、溶剤が蒸発し、最終的にインクの固形分のみが残留して膜化した発光機能層11R、11G、11Bが得られる。
より詳細には、上述した液滴吐出装置IJの液滴吐出ヘッド1と基板20(P)とを相対移動させながら、図7に示すように、液体吐出ヘッド1から発光機能層形成材料を含む液体材料を液滴34として吐出し、その液滴34をバンクBで囲まれた領域に配置する。このとき、絶縁膜51R、51G、51B及び画素電極33は液滴に対する親液性を有しているので、画素電極33上に吐出された液滴34はバンクBで囲まれた単位画素内に濡れ拡がり、均一な厚さで製膜することができる。また、バンクBが液滴に対する撥液性を有しているので、液体がバンクBから溢れ出ることを防止できる。
この後、乾燥、焼成工程により基板を加熱することで、図8に示すように、溶剤が蒸発し、最終的にインクの固形分のみが残留して膜化した発光機能層11R、11G、11Bが得られる。
そして、上記のように発光機能層11R、11G、11Bを形成した後に、全面に陰極60となるカルシウム及びアルミニウムを蒸着等により形成した。
このように形成された基板20に対して、ゲッター剤45が貼着された封止基板30により窒素ガス充填層46を介在させた状態で封止することにより、図4に示した有機EL装置10が得られる。
このように形成された基板20に対して、ゲッター剤45が貼着された封止基板30により窒素ガス充填層46を介在させた状態で封止することにより、図4に示した有機EL装置10が得られる。
上記構成の有機EL装置10(図4では単位画素50R)においては、シフトレジスタ101から出力されたデジタル信号に応じて駆動用TFT710〜712が駆動することで、3つの発光部52Rがそれぞれ個別に独立して発光する。すなわち、単位画素50Rにおいては、駆動用TFT710〜712の駆動に応じて発光部52Rが全てまたは一部が発光することで、発光した各発光部52R(各画素電極33)の面積に応じた発光量が得られる面積階調で駆動することができる。
以上のように、本実施の形態では、発光部52Rからの発光は、各発光部52Rの周囲をそれぞれバンクで囲った場合と比較すると、バンクで遮光されない分、開口率を大きくすることができる。そのため、本実施の形態では画素毎の発光を高効率で駆動することが可能になり、表示の高精細化を実現することができる。
また、本実施の形態では、液滴吐出により発光機能層11R、11G、11Bを形成する際にも、バンクBで囲まれた領域に液滴を吐出すればよいため、各発光部52R毎にバンクを形成し、このバンクで囲まれた領域に液滴を吐出する場合と比較して、吐出精度すなわち液滴によるパターニング精度を緩和することが可能になり、歩留まりの向上に寄与でき、生産性の向上も期待できる。
また、本実施の形態では、液滴吐出により発光機能層11R、11G、11Bを形成する際にも、バンクBで囲まれた領域に液滴を吐出すればよいため、各発光部52R毎にバンクを形成し、このバンクで囲まれた領域に液滴を吐出する場合と比較して、吐出精度すなわち液滴によるパターニング精度を緩和することが可能になり、歩留まりの向上に寄与でき、生産性の向上も期待できる。
(第2実施形態;電子機器)
上記実施形態の有機EL装置10を備えた電子機器の例について、次に説明する。
図9(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図9(a)において、符号600は携帯電話本体を示し、符号601は上記有機EL装置10を表示手段として用いた表示部を示している。図9(b)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9(b)において、符号700は情報処理装置、符号701はキーボードなどの入力部、符号702は上記EL装置10を表示手段として用いた表示部、符号703は情報処理装置本体を示している。図9(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図9(c)において、符号800は時計本体を示し、符号801は上記有機EL装置10を表示手段として用いた表示部を示している。
図9(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の有機EL装置10を備えているので、開口率が高く表示が高精細化されるため表示品質に優れ、且つ歩留まりが向上した電子機器を提供することができる。
上記実施形態の有機EL装置10を備えた電子機器の例について、次に説明する。
図9(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図9(a)において、符号600は携帯電話本体を示し、符号601は上記有機EL装置10を表示手段として用いた表示部を示している。図9(b)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9(b)において、符号700は情報処理装置、符号701はキーボードなどの入力部、符号702は上記EL装置10を表示手段として用いた表示部、符号703は情報処理装置本体を示している。図9(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図9(c)において、符号800は時計本体を示し、符号801は上記有機EL装置10を表示手段として用いた表示部を示している。
図9(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の有機EL装置10を備えているので、開口率が高く表示が高精細化されるため表示品質に優れ、且つ歩留まりが向上した電子機器を提供することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上記実施形態では発光機能層11R、11G、11Bを液滴吐出により形成する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば蒸着等により形成してもよい。
また、上記実施形態では、単位画素を3つの発光部に区画して面積階調する構成としたが、これは一例であり、複数の発光部に区画する構成であれば、2つに区画する構成や4つ以上に区画する構成であってもよい。
また、上記実施形態では、単位画素を3つの発光部に区画して面積階調する構成としたが、これは一例であり、複数の発光部に区画する構成であれば、2つに区画する構成や4つ以上に区画する構成であってもよい。
B…バンク(隔壁)、 10…有機EL装置、 50R、50G、50B…単位画素、 51R、51G、51B…絶縁膜(区画部)、 52R、52G、52B…発光部、 600…携帯電話本体(電子機器)、 700…情報処理装置(電子機器)、 800…時計本体(電子機器)
Claims (7)
- 単位画素が複数の発光部に分割され、前記発光部により面積階調で駆動される有機EL装置であって、
前記複数の発光部を囲んで前記単位画素を区画する隔壁を有することを特徴とする有機EL装置。 - 請求項1記載の有機EL装置において、
前記発光部の少なくとも一部は、発光部形成材料を含む液滴の吐出により形成されることを特徴とする有機EL装置。 - 請求項2記載の有機EL装置において、
前記複数の発光部を区画する区画部が前記液滴に対する親液性を有することを特徴とする有機EL装置。 - 請求項3記載の有機EL装置において、
前記区画部は、隣り合う前記単位画素で同一直線上に配置されることを特徴とする有機EL装置。 - 請求項2または3記載の有機EL装置において、
前記隔壁は、前記液滴に対する撥液性を有することを特徴とする有機EL装置。 - 請求項1から5のいずれかに記載の有機EL装置を表示体として備えることを特徴とする電子機器。
- 単位画素が複数の発光部に分割され、前記発光部により面積階調で駆動される有機EL装置の製造方法であって、
前記複数の発光部を一括して囲んで前記単位画素を区画する隔壁を形成する工程を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。
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