JP2005353528A - 電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 画素パターンの膜厚が不均一となった場合にも表示不良等が生じ難い電気光学装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 基板2上に、第1開口部112cを備えた第1隔壁部112aと、該第1隔壁部112a上に位置し、第2開口部112dを備えた第2隔壁部112bとを形成する工程と、各隔壁部112a,112bにより形成される各開口部112c,112dにて構成される開口部112gに対し、電気光学層110を液滴吐出法にて形成する工程とを含み、隔壁部形成工程においては、第1隔壁部112aを第2隔壁部112bの開口内面から突き出す形にて形成し、さらに一つの開口部112gにおいて、当該開口部112gを平面視した場合に基板の外側に形成される第1隔壁部112aの突出量が、内側に形成される第1隔壁部112aの突出量よりも大きくなるように、当該隔壁部を形成する。
【選択図】 図3
【解決手段】 基板2上に、第1開口部112cを備えた第1隔壁部112aと、該第1隔壁部112a上に位置し、第2開口部112dを備えた第2隔壁部112bとを形成する工程と、各隔壁部112a,112bにより形成される各開口部112c,112dにて構成される開口部112gに対し、電気光学層110を液滴吐出法にて形成する工程とを含み、隔壁部形成工程においては、第1隔壁部112aを第2隔壁部112bの開口内面から突き出す形にて形成し、さらに一つの開口部112gにおいて、当該開口部112gを平面視した場合に基板の外側に形成される第1隔壁部112aの突出量が、内側に形成される第1隔壁部112aの突出量よりも大きくなるように、当該隔壁部を形成する。
【選択図】 図3
Description
本発明は、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器に関するものである。
近年、着色材料、有機蛍光材料もしくは燐光材料等の機能材料をインク化し、該インク(組成物)を基材上に吐出する液滴吐出法により、機能材料のパターニングを行う方法を採用して、一対の電極間に該機能材料からなる機能層が挟持された構成の電気光学装置、特に機能材料として有機発光材料を用いた有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置やカラーフィルタを備えた液晶装置の製造開発が行われている。
上述した機能材料のパターニング法として、基材上に形成したITO等からなる画素電極の周囲にバンク部を形成するとともに、次に画素電極及びこの画素電極に隣接する前記バンク部の一部を親液性に処理するとともにバンク部の残りの部分を撥液性に処理し、次に機能層の構成材料を含むインクを画素電極に吐出して乾燥することにより、画素電極上に機能層を形成する方法が採用されている。具体的には、複数のノズルが副走査方向に沿って配列されてなるノズル列を有する液滴吐出ヘッドを用い、この液滴吐出ヘッドを基板に対して主走査方向に走査しつつ、前記ノズルからインクを吐出することにより、画素電極上に機能層を形成する方法が知られている。このように方法は、マイクロメートルオーダーの液滴を画素領域に配することが可能なため、材料の利用効率を考えると、スピンコートなどの方法に比べて有効である。
しかしながら、インク吐出後の乾燥工程において、画素領域で構成される表示領域のうち周辺部では、基体から蒸発する溶媒分子の分圧が該表示領域の中央部よりも少なくなる場合がある。このような現象が生じると、周辺部において溶媒の蒸発速度が極端に速くなり、その結果、製造される電気光学装置において機能層の膜厚むらが生じる惧れがある。このような膜厚むらが生じた電気光学装置は、その電気光学特性が低下し、これを表示装置等として用いた場合には、表示むらを生じることもある。そこで、これを解決するために、例えば特許文献1のような技術が開示されている。
特開2002−252083号公報
上記特許文献1に開示された技術は、周辺部のさらに外側に表示に寄与しないダミー領域を形成し、該ダミー領域にも機能層と同一のインクを塗布することで、表示領域の中央部と周辺部とにおいて機能層の膜厚むらが生じることを防止ないし抑制している。
しかしながら、ダミー領域を形成して、これにインクを表示領域と同様に塗布するのみでは、十分な膜厚むらの解消には至らない場合がある。つまり、ダミー領域にインクを塗布するとしても、表示領域の周辺部において、中央部よりも溶媒の乾燥が速くなる場合があり、これにより膜厚むらの発生を十分に回避できない場合もある。
しかしながら、ダミー領域を形成して、これにインクを表示領域と同様に塗布するのみでは、十分な膜厚むらの解消には至らない場合がある。つまり、ダミー領域にインクを塗布するとしても、表示領域の周辺部において、中央部よりも溶媒の乾燥が速くなる場合があり、これにより膜厚むらの発生を十分に回避できない場合もある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、液滴吐出法を用いた電気光学装置の製造方法であって、画素パターンの膜厚が不均一となった場合にも表示不良等が生じ難い方法を提供することを目的としている。また、本発明は、このような製造方法を用いて製造された電気光学装置と、これを備える電子機器を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置の製造方法は、複数の電気光学層からなる電気光学層形成領域を有する電気光学装置の製造方法であって、基板上に、第1開口部を備えた第1隔壁部と、該第1隔壁部上に位置し、第2開口部を備えた第2隔壁部とを形成する隔壁部形成工程と、前記各隔壁部により形成される各開口部に対し、前記電気光学層を構成する各機能材料を溶媒に溶解ないし分散させた液状体を配した後、該配した液状体を乾燥させることで電気光学層を形成する電気光学層形成工程とを含み、前記隔壁部形成工程においては、前記第1隔壁部を前記第2隔壁部の開口内面から突き出す形にて形成するものとしており、さらに一つの開口部において、当該開口部を平面視した場合に前記電気光学層形成領域の外周側に形成される第1隔壁部の突出量が、当該開口部を平面視した場合に前記電気光学層形成領域の中央側に形成される第1隔壁部の突出量よりも大きくなるように、当該隔壁部を形成することを特徴とする。なお、本発明において、電気光学素子、電気光学層もしくは電気光学装置とは、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化させる電気光学効果を有するものと、電気エネルギーを光学エネルギーに変換するものを総称している。
このような製造方法によると、開口部を形成する隔壁部について、第1隔壁部を第2隔壁部の開口内面から突き出す形にて形成する一方、一つの開口部において、当該開口部を平面視した場合に電気光学層の形成領域の外側に形成される第1隔壁部の突出量が、同じく当該開口部を平面視した場合に電気光学層の形成領域の内側に形成される第1隔壁部の突出量よりも大きくなるように、当該隔壁部を形成するものとしている。その結果、隔壁部によって形成される開口部に対し機能材料を含む液状体を配し、これを乾燥させて電気光学層を形成するに際し、以下のような効果が発現される。
つまり、従来技術で述べたように、液状体の乾燥工程において、電気光学層形成領域外周部(外側領域)では、基板上から蒸発する溶媒分子の分圧が該基板の中央部よりも少なくなる場合がある。このような現象が生じると、該外周部において溶媒の蒸発速度が極端に速くなり、その結果、形成される電気光学層において膜厚むらが生じる惧れがある。特に、一つの開口部に着目した場合にも、該開口部内で電気光学層の形成領域の内側よりも外側の溶媒の蒸発速度が極端に速くなる場合があり、開口部の外側ほど膜厚が大きくなることがある。このような膜厚むらが生じた電気光学層を有する電気光学装置は、その電気光学特性が低下し、これを表示装置等として用いた場合には、表示むらを生じることもある。
しかしながら、本発明では、第1隔壁部を第2隔壁部の開口内面から突き出す形にて形成するとともに、一つの開口部において、当該開口部を平面視した場合に電気光学層の形成領域外側に位置する第1隔壁部の突出量が、当該開口部を平面視した場合に電気光学層の形成領域の内側に位置する第1隔壁部の突出量よりも大きくなるように、当該隔壁部を形成しているため、その相対的に大きく突出した部分(突出部)が電気光学層を遮蔽(遮光)する機能を具備することとなる。つまり、突出部において電気光学層が電気的に遮蔽されるため(若しくは光学的に遮光されるため)、仮に基板外側の部分において膜厚むらが生じた場合にも、該膜厚むらの影響を低減できるようになる。その結果、良好な電気光学的特性を具備し、表示装置として用いた場合にも表示むら等の生じ難い電気光学装置を製造することが可能となる。
本発明の製造方法に関し、前記隔壁部形成工程においては、前記隔壁部形成工程においては、前記基板上に形成される複数の開口部のうち、電気光学層形成領域の外周部に位置する開口部について、当該開口部を平面視した場合に前記電気光学層形成領域の外周側に形成される第1隔壁部の突出量が、当該開口部を平面視した場合に前記電気光学層形成領域の中央側に形成される第1隔壁部の突出量よりも大きくなるように、当該隔壁部を形成することができる。このように電気光学層形成領域の外周部に位置する開口部では、特に溶媒の蒸発速度が速くなり膜厚むらが生じ易いが、該外周部において上述のような第1隔壁部の突出量設計を行うことで、その膜厚むら発生による電気光学特性の低下、表示装置とした場合の表示特性低下等を防止ないし抑制することが可能となる。
また、前記隔壁部形成工程においては、前記電気光学層形成領域の外周部に位置する開口部について、当該開口部を構成する前記第1開口部の中心が、同じく当該開口部を構成する前記第2開口部の中心よりも前記基板の平面視内側に位置するように、当該隔壁部を形成することができる。このように第1開口部を第2開口部に対して上記領域内側に偏心させることで、第1隔壁部の突出量を開口部の外側で相対的に大きく設計できるようになる。
前記隔壁部形成工程においては、前記開口部を構成する第1開口部が前記基板上において所定の開口ピッチとなるように当該隔壁部を形成することができる。この場合、上記領域外周部において第2開口部を外側に偏心させることで、第1隔壁部の突出量を開口部の外側で相対的に大きく設計できるようになる。
一方、前記隔壁部形成工程においては、前記開口部を構成する第2開口部が前記基板上において所定の開口ピッチとなるように当該隔壁部を形成することができる。この場合、上記領域外周部において第1開口部を外側に偏心させることで、第1隔壁部の突出量を開口部の外側で相対的に大きく設計できるようになる。以上のように、基板上において第1開口部又は第2開口部のいずれかを同一の開口ピッチで形成し、他方の開口部を偏心して形成することで、開口部の設計が容易となる。
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、上記各工程に加えて、前記電気光学層に対して信号を供給するための配線を形成する工程を含み、該配線形成工程において、前記基板外周部に位置する開口部に形成され得る電気光学層に対して信号を供給する配線が、該基板外周部に位置する開口部よりも前記基板の平面視外側に位置するように、当該配線を形成することことができる。このように配線を開口部の平面視外側に形成することで、つまり開口部の内側に配線を形成しないことで、開口部をより内側寄りに形成することができ、この場合、当該電気光学装置を表示装置として用いた場合に、有効表示領域の均一性を向上させることができるようになる。
また、前記電気光学層に対して信号もしくは電源を供給するための配線を形成する工程を含み、該配線形成工程において、前記電気光学層形成領域外周部に位置する開口部に形成され得る電気光学層に対して信号もしくは電源を供給する配線が、該電気光学層形成領域外周部に位置する開口部よりも前記電気光学層形成領域の平面視外側に位置するように、当該配線を形成することができる。電気光学層の形成領域外周部に位置する開口部において、第1開口部を内側寄りに偏心させて、開口部の外側に位置する第1隔壁部の突出量が相対的に大きくなるように隔壁部を形成すると、当該第1開口部が領域内側寄りに形成されることとなる。
そこで、電気光学層の形成領域外周部に位置する開口部全体を外側にずらすことで、基板上に形成された全開口部の開口ピッチを略均一にすることができるようになる。また、その開口部全体をずらした分、当該開口部の内側領域にスペースが形成されることとなり、該スペースには、上述の通り配線を形成することが可能である。
そこで、電気光学層の形成領域外周部に位置する開口部全体を外側にずらすことで、基板上に形成された全開口部の開口ピッチを略均一にすることができるようになる。また、その開口部全体をずらした分、当該開口部の内側領域にスペースが形成されることとなり、該スペースには、上述の通り配線を形成することが可能である。
次に、本発明の電気光学装置は、上記製造方法により得られたことを特徴とし、また本発明の電子機器は、該電気光学装置を例えば表示部として備えることを特徴とする。このような電気光学装置及び電子機器は、表示特性に優れた装置及び機器となる。
以下、本発明の電気光学装置の一実施形態としての有機EL装置について、及びその有機EL装置の製造方法について説明する。
図1は、本実施形態の有機EL装置の配線構造を示す説明図であって、図2は、本実施形態の有機EL装置の平面模式図、図3は、本実施形態の有機EL装置の表示領域の断面模式図である。
図1は、本実施形態の有機EL装置の配線構造を示す説明図であって、図2は、本実施形態の有機EL装置の平面模式図、図3は、本実施形態の有機EL装置の表示領域の断面模式図である。
(有機EL装置)
図1に示すように、本実施形態の有機EL装置は、複数の走査線101と、走査線101に対して交差する方向に延びる複数の信号線102と、信号線102に対して並列する方向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し、走査線101及び信号線102の各交点付近には画素領域Pが設けられている。
図1に示すように、本実施形態の有機EL装置は、複数の走査線101と、走査線101に対して交差する方向に延びる複数の信号線102と、信号線102に対して並列する方向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し、走査線101及び信号線102の各交点付近には画素領域Pが設けられている。
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側駆動回路104が接続されている。また、走査線101には、シフトレジスタ及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。
更に、画素領域P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の薄膜トランジスタ122と、このスイッチング用の薄膜トランジスタ122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、該保持容量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薄膜トランジスタ123と、この駆動用薄膜トランジスタ123を介して電源線103に電気的に接続したときに当該電源線103から駆動電流が流れ込む画素電極(電極)111と、この画素電極111と陰極(対向電極)12との間に挟み込まれた有機EL層110とが設けられている。電極111と対向電極12と有機EL層110により、発光素子が構成されている。
更に、画素領域P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の薄膜トランジスタ122と、このスイッチング用の薄膜トランジスタ122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、該保持容量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薄膜トランジスタ123と、この駆動用薄膜トランジスタ123を介して電源線103に電気的に接続したときに当該電源線103から駆動電流が流れ込む画素電極(電極)111と、この画素電極111と陰極(対向電極)12との間に挟み込まれた有機EL層110とが設けられている。電極111と対向電極12と有機EL層110により、発光素子が構成されている。
走査線101が駆動されてスイッチング用の薄膜トランジスタ122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、該保持容量capの状態に応じて駆動用の薄膜トランジスタ123のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用の薄膜トランジスタ123のチャネルを介して、電源線103から画素電極111に電流が流れ、更に有機EL層110を介して陰極12に電流が流れる。有機EL層110では、流れる電流量に応じて発光が生じる。
本実施形態の有機EL装置は、図3に示すように、ガラス等からなる透明な基板2と、マトリックス状に配置された発光素子を具備して基板2上に形成された発光素子部11と、発光素子部11上に形成された陰極12とを具備している。ここで、発光素子部11と陰極12とにより表示素子10が構成される。
基板2は、例えばガラス等の透明基板であり、図2に示すように、当該基板2の中央に位置する表示領域2aを備えている。なお、表示領域2aは、マトリックス状に配置された発光素子によって形成される領域である。
基板2は、例えばガラス等の透明基板であり、図2に示すように、当該基板2の中央に位置する表示領域2aを備えている。なお、表示領域2aは、マトリックス状に配置された発光素子によって形成される領域である。
また、表示領域2aの外側周辺には、前述の電源線103(103R、103G、103B)が配線されている。表示領域2aの両側には、前述の走査側駆動回路105、105が配置されている。更に、走査側駆動回路105、105の両側には、走査側駆動回路105、105に接続される駆動回路用制御信号配線105aと駆動回路用電源配線105bとが設けられている。表示領域2aの図示上側には製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行う検査回路106が配置されている。
図3の断面構成図には、3つの画素領域Aが図示されている。本実施形態の有機EL装置では、基板2上に、TFTなどの回路等が形成された回路素子部14、有機EL層110が形成された発光素子部11及び陰極12が順次積層されて構成されており、有機EL層110から基板2側に発せられた光が、回路素子部14及び基板2を透過して基板2の下側(観測者側)に出射されるとともに、有機EL層110から基板2の反対側に発せられた光が陰極12により反射されて、回路素子部14及び基板2を透過して基板2の下側(観測者側)に出射されるようになっている。
なお、上記陰極12として、透明な材料を用いるならば、陰極側から発光する光を出射させることができる。透明な陰極材料としては、ITO(インジウムスズ酸化物)、Pt、Ir、Ni、もしくはPdを挙げることができる。
なお、上記陰極12として、透明な材料を用いるならば、陰極側から発光する光を出射させることができる。透明な陰極材料としては、ITO(インジウムスズ酸化物)、Pt、Ir、Ni、もしくはPdを挙げることができる。
回路素子部14には、基板2上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜2cが形成され、この下地保護膜2c上に多結晶シリコンからなる島状の半導体膜141が形成されている。半導体膜141には、ソース領域141a及びドレイン領域141bが高濃度リンイオン打ち込みにより形成されている。前記リンイオンが導入されなかった部分がチャネル領域141cとなっている。
また、前記下地保護膜2c及び半導体膜141を覆う透明なゲート絶縁膜142が形成され、ゲート絶縁膜142上にはAl、Mo、Ta、Ti、W等からなるゲート電極143(走査線101)が形成され、ゲート電極143及びゲート絶縁膜142上には透明な第1層間絶縁膜144aと第2層間絶縁膜144bが形成されている。ゲート電極143は半導体膜141のチャネル領域141cに対応する位置に設けられている。また、第1、第2層間絶縁膜144a、144bを貫通して、半導体膜141のソース、ドレイン領域141a、141bにそれぞれ接続されるコンタクトホール145,146が形成されている。
そして、第2層間絶縁膜144b上には、ITO等からなる透明な画素電極111が所定の形状にパターニングされて形成され、一方のコンタクトホール145がこの画素電極111に接続されている。また、もう一方のコンタクトホール146が電源線103に接続されている。このようにして、回路素子部14には、各画素電極111に接続された駆動用の薄膜トランジスタ123が形成されている。
発光素子部11は、複数の画素電極111…上の各々に積層された有機EL層110と、各画素電極111及び有機EL層110の間に備えられて各有機EL層110を区画するバンク部112とを主体として構成されている。有機EL層110上には陰極12が配置されている。これら画素電極111、有機EL層110及び陰極12によって発光素子が構成されている。ここで、画素電極111は、例えばITOにより形成されてなり、平面視略矩形状にパターン形成されている。この各画素電極111…を仕切る形にてバンク部112が備えられている。
バンク部112は、図3に示すように、基板2側に位置する第1隔壁部としての無機物バンク層(第1バンク層)112aと、基板2から離れて位置する第2隔壁部としての有機物バンク層(第2バンク層)112bとが積層された構成を備えている。無機物バンク層112aは、例えばTiO2やSiO2等により形成され、有機物バンク層112bは、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等により形成される。
無機物、有機物バンク層112a、112bは、画素電極111の周縁部上に乗上げるように形成されている。平面的には、画素電極111の周囲と無機物バンク層112aとが部分的に重なるように配置された構造となっている。また、有機物バンク層112bも同様であり、画素電極111の一部と平面的に重なるように配置されている。また無機物バンク層112aは、有機物バンク層112bの縁端よりも画素電極111の中央側に更に突出するように形成されている。このようにして、無機物バンク層112aの各第1積層部(突出部)112eが画素電極111の内側に形成されることにより、画素電極111の形成位置に対応する下部開口部112cが設けられている。
また、有機物バンク層112bには、上部開口部112dが形成されている。この上部開口部112dは、画素電極111の形成位置及び下部開口部112cに対応するように設けられている。上部開口部112dは、図3に示すように、下部開口部112cより間口が広く、画素電極111より狭く形成されている。また、上部開口部112dの上部の位置と、画素電極111の端部とがほぼ同じ位置になるように形成される場合もある。この場合は、図3に示すように、有機物バンク層112bの上部開口部112dの断面が傾斜した形状となる。このようにして、バンク部112には、下部開口部112c及び上部開口部112dが連通された開口部112gが形成されている。
また、バンク部112には、親液性を示す領域と、撥液性を示す領域が形成されている。親液性を示す領域は、無機物バンク層112aの第1積層部112e及び画素電極111の電極面111aであり、これらの領域は、酸素を処理ガスとするプラズマ処理によって親液性に表面処理されている。また、撥液性を示す領域は、上部開口部112dの壁面及び有機物バンク層112の上面112fであり、これらの領域は、4フッ化メタン、テトラフルオロメタン、もしくは四フッ化炭素を処理ガスとするプラズマ処理によって表面がフッ化処理(撥液性に処理)されている。
ここで、無機物バンク層112aにて構成される下部開口部112cと、有機物バンク層112bにて構成される上部開口部112dとの位置関係を図13に示す。図13は、画素全体の開口部112gの配置を模式的に示す平面図であって、当該平面図からも分かるように、表示領域2aの外周部に位置する開口部112g1と、該外周部を除いた表示領域内部に位置する開口部112g2とにおいて、その構成が異なるものとなっている。ここでは、上部開口部112dについては、外周部の開口部112d1と内部の開口部112d2とにおいて構成(配置)の違いはないが、下部開口部112cについて外周部と表示領域内部との間で配置が異なっている。具体的には、外周部に位置する下部開口部112c1は、その上部開口部112d1の中心から内側に偏心して配置されており、つまり表示領域内部に位置する下部開口部112c2に比して、内側寄りに配置されている。
これを断面で見ると、図11及び図12に示すような構成となる。図11は外周部における開口部112g1の断面構成図、図12は表示領域内部における開口部112g2の断面構成図である。つまり、図12に示すように、表示領域内部では上部開口部112d2と下部開口部112c2とが同心上にあり、無機物バンク層112aの有機物バンク層112bからの突出部分について、図示左側(画素外周方向に相当)の突出部112h2と、図示右側(表示領域内部方向に相当)の突出部112e2とで同一の突出量L1を有して構成されている。一方、図11に示すように、表示領域外周部では上部開口部112d1と下部開口部112c1とが偏心してなり、無機物バンク層112aの有機物バンク層112bからの突出部分について、図示左側(画素外周方向に相当)の突出部112h1の突出量L2が、図示右側(表示領域内部方向に相当)の突出部112e1の突出量L3よりも大きくされている。
一方、有機EL層110は、画素電極111上に積層された正孔注入/輸送層110aと、正孔注入/輸送層110a上に隣接して形成された発光層110bとから構成されている。
正孔注入/輸送層110aは、発光層110bに正孔を注入する機能を有するとともに、正孔注入/輸送層110a内部において正孔を輸送する機能を有する。このような正孔注入/輸送層110aを画素電極111と発光層110bの間に設けることにより、発光層110bの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。また、発光層110bでは、正孔注入/輸送層110aから注入された正孔と、陰極12から注入される電子が発光層で再結合し、発光が行われる。
正孔注入/輸送層110aは、発光層110bに正孔を注入する機能を有するとともに、正孔注入/輸送層110a内部において正孔を輸送する機能を有する。このような正孔注入/輸送層110aを画素電極111と発光層110bの間に設けることにより、発光層110bの発光効率、寿命等の素子特性が向上する。また、発光層110bでは、正孔注入/輸送層110aから注入された正孔と、陰極12から注入される電子が発光層で再結合し、発光が行われる。
正孔注入/輸送層110aは、下部開口部112c内に位置して画素電極面111a上に形成される平坦部110a1と、上部開口部112d内に位置して無機物バンク層の第1積層部112e上に形成される周縁部110a2から構成されている。また、正孔注入/輸送層110aは、構造によっては、画素電極111上であって、且つ無機物バンク層110aの間(下部開口部110c)にのみ形成されている(前述に記載した平坦部にのみ形成される形態もある)。
また、発光層110bは、正孔注入/輸送層110aの平坦部110a1及び周縁部110a2上に渡って形成されており、平坦部112a1上での厚さが50nm〜80nmの範囲とされている。発光層110bは、赤色(R)に発光する赤色発光層110b1、緑色(G)に発光する緑色発光層110b2、及び青色(B)に発光する青色発光層110b3の3種類を有し、図2に示したように、各発光層110b1〜110b3がストライプ配置されている。
無機物バンク層の第1積層部112e上に不均一な厚さの周縁部110a2が形成されているため、周縁部110a2が第1積層部112eによって画素電極111から絶縁された状態となり、周縁部110a2から発光層110bに正孔が注入されることがない。これにより、画素電極111からの電流が平坦部112a1のみに流れ、正孔を平坦部112a1から発光層110bに均一に輸送させることができ、発光層110bの中央部分のみを発光させることができるとともに、発光層110bにおける発光量を一定にすることができる。
また、無機物バンク層112aが有機物バンク層112bよりも画素電極111の中央側に更に延出されているので、この無機物バンク層112aによって画素電極111と平坦部110a1との接合部分の形状をトリミングすることができ、各発光層110b間の発光強度のばらつきを抑えることができる。
また、無機物バンク層112aが有機物バンク層112bよりも画素電極111の中央側に更に延出されているので、この無機物バンク層112aによって画素電極111と平坦部110a1との接合部分の形状をトリミングすることができ、各発光層110b間の発光強度のばらつきを抑えることができる。
更に、画素電極111の電極面111a及び無機物バンク層112aの第1積層部112eが親液性を示すので、有機EL層110が画素電極111及び無機物バンク層112aに均一に密着し、無機物バンク層112a上で有機EL層110が極端に薄くならず、画素電極111と陰極12との短絡を防止できる。また、有機物バンク層112bの上面112f及び上部開口部112dの壁面が撥液性を示すので、有機EL層110と有機物バンク層112bとの密着性が低くなり、有機EL層110が開口部112gから溢れて形成されることがない。
なお、正孔注入/輸送層形成材料としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸等の混合物を用いることができる。また、発光層110bの材料としては、例えば、(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、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、またはこれらの高分子材料にルブレン、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、キナクリドン等をドープして用いることができる。
陰極12は、発光素子部11の全面に形成されており、画素電極111と対になって有機EL層110に電流を流す役割を果たす。この陰極12は、例えば、カルシウム層とアルミニウム層とが積層されて構成されている。このとき、発光層に近い側の陰極には仕事関数が低いものを設けることが好ましく、特にこの形態においては発光層110bに直接に接して発光層110bに電子を注入する役割を果たす。
また、発光層110bと陰極12との間に発光効率を高めるためのLiFを形成する場合もある。なお、赤色及び緑色の発光層110b1、110b2にはフッ化リチウムに限らず、他の材料を用いても良い。従ってこの場合は青色(B)発光層110b3のみにフッ化リチウムからなる層を形成し、他の赤色及び緑色の発光層110b1、110b2にはフッ化リチウム以外のものを積層しても良い。また、赤色及び緑色の発光層110b1、110b2上にはフッ化リチウムを形成せず、カルシウムのみを形成しても良い。
また、陰極12を形成するアルミニウムは、発光層110bから発した光を基板2側に反射させるもので、Al膜の他、Ag膜、AlとAgの積層膜等からなることが好ましい。更にアルミニウム上にSiO、SiO2、SiN等からなる酸化防止用の保護層を設けても良い。
図3に示す発光素子部11上には、実際の有機EL装置では封止部が備えられる。この封止部は、例えば基板2の周囲に環状に封止樹脂を塗布し、さらに封止缶により封止することにより形成することができる。前記封止樹脂は、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等からなり、特に、熱硬化樹脂の1種であるエポキシ樹脂よりなることが好ましい。この封止部は、陰極12または発光素子部11内に形成された発光層の酸化を防止する目的で設けられる。また、前記封止缶の内側には水、酸素等を吸収するゲッター剤を設け、封止缶の内部に侵入した水又は酸素を吸収できるようにしてもよい。
(有機EL装置の製造方法)
次に、上記有機EL装置を製造する方法について図面を参照して説明する。
本実施形態の製造方法は、(1)バンク部形成工程、(2)正孔注入/輸送層形成工程、(3)発光層形成工程、(4)陰極形成工程及び(5)封止工程等を有する。なお、ここで説明する製造方法は一例であって、必要に応じてその他の工程が追加されたり、上記の工程の一部が除かれたりする。
なお、(2)正孔注入/輸送層形成工程、(3)発光層形成工程は、液滴吐出装置を用いた液体吐出法(インクジェット法)を用いて行われる。
次に、上記有機EL装置を製造する方法について図面を参照して説明する。
本実施形態の製造方法は、(1)バンク部形成工程、(2)正孔注入/輸送層形成工程、(3)発光層形成工程、(4)陰極形成工程及び(5)封止工程等を有する。なお、ここで説明する製造方法は一例であって、必要に応じてその他の工程が追加されたり、上記の工程の一部が除かれたりする。
なお、(2)正孔注入/輸送層形成工程、(3)発光層形成工程は、液滴吐出装置を用いた液体吐出法(インクジェット法)を用いて行われる。
(1)バンク部形成工程
バンク部形成工程では、基板2の所定位置にバンク部112を形成する。バンク部112は、第1のバンク層として無機物バンク層112aが形成され、第2のバンク層として有機物バンク層112bが形成された構造を有している。
バンク部形成工程では、基板2の所定位置にバンク部112を形成する。バンク部112は、第1のバンク層として無機物バンク層112aが形成され、第2のバンク層として有機物バンク層112bが形成された構造を有している。
(1)−1 無機物バンク層112aの形成
まず、図4に示すように、基板上の所定位置に無機物バンク層112aを形成する。無機物バンク層112aが形成される位置は、第2層間絶縁膜144b及び画素電極111上である。なお、第2層間絶縁膜144bは薄膜トランジスタ、走査線、信号線、等が配置された回路素子部14上に形成されている。無機物バンク層112aは、例えば、SiO2、TiO2等の無機物材料にて構成することができる。これらの材料は、例えばCVD法、コート法、スパッタ法、蒸着法等によって形成される。更に、無機物バンク層112aの膜厚は50nm〜200nmの範囲が好ましく、特に150nmがよい。
まず、図4に示すように、基板上の所定位置に無機物バンク層112aを形成する。無機物バンク層112aが形成される位置は、第2層間絶縁膜144b及び画素電極111上である。なお、第2層間絶縁膜144bは薄膜トランジスタ、走査線、信号線、等が配置された回路素子部14上に形成されている。無機物バンク層112aは、例えば、SiO2、TiO2等の無機物材料にて構成することができる。これらの材料は、例えばCVD法、コート法、スパッタ法、蒸着法等によって形成される。更に、無機物バンク層112aの膜厚は50nm〜200nmの範囲が好ましく、特に150nmがよい。
無機物バンク層112aは、層間絶縁層144及び画素電極111の全面に無機物膜を形成し、その後無機物膜をフォトリソグラフィ法等によりパターニングすることにより、開口部を有する形にて形成される。この開口部は、画素電極111の電極面111aの形成位置に対応するもので、図4に示すように下部開口部112cとして設けられる。なお、このとき、無機物バンク層112aは画素電極111の周縁部と一部重なるように形成され、これにより発光層110の平面的な発光領域が制御される。
なお、本実施形態では、図11〜図13に示したように下部開口部112cの配置を、表示領域外周部と表示領域内部とで異ならせている。具体的には、上述した通り表示領域外周部の下部開口部112c1を、当該開口部112gの内側寄りに形成するものとしている。
(1)−2 有機物バンク層112bの形成
次に、第2のバンク層としての有機物バンク層112bを形成する。
具体的には、図4に示すように、無機物バンク層112a上に有機物バンク層112bを形成する。有機物バンク層112bを構成する材料として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶剤性を有する材料を用いる。これらの材料を用い、有機物バンク層112bをフォトリソグラフィ技術等によりパターニングして形成される。なお、パターニングする際、有機物バンク層112bに上部開口部112dを形成する。上部開口部112dは、電極面111a及び下部開口部112cに対応する位置に設けられ、全画素共通のパターンを有して形成するものとしている。
次に、第2のバンク層としての有機物バンク層112bを形成する。
具体的には、図4に示すように、無機物バンク層112a上に有機物バンク層112bを形成する。有機物バンク層112bを構成する材料として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶剤性を有する材料を用いる。これらの材料を用い、有機物バンク層112bをフォトリソグラフィ技術等によりパターニングして形成される。なお、パターニングする際、有機物バンク層112bに上部開口部112dを形成する。上部開口部112dは、電極面111a及び下部開口部112cに対応する位置に設けられ、全画素共通のパターンを有して形成するものとしている。
上部開口部112dは、図4に示すように、無機物バンク層112aに形成された下部開口部112cより広く形成する事が好ましい。更に、有機物バンク層112bは断面形状がテーパー状をなすことが好ましく、有機物バンク層112bの最底面では画素電極111の幅より狭く、有機物バンク層112bの最上面では画素電極111の幅とほぼ同一の幅に形成する事が好ましい。
これにより、無機物バンク層112aの下部開口部112cを囲む第1積層部112eが、有機物バンク層112bよりも画素電極111の中央側に突出された形になる。このようにして、有機物バンク層112bに形成された上部開口部112d、無機物バンク層112aに形成された下部開口部112cを連通させることにより、無機物バンク層112a及び有機物バンク層112bを貫通する開口部112gが形成される。なお、本実施の形態では、上記無機物バンク層112aについて画素電極111の中央側に突出した部分の突出量は、画素毎に異なる値とされており、具体的には各発光層110b1,110b2,110b3毎に異なる突出量とされている。
これにより、無機物バンク層112aの下部開口部112cを囲む第1積層部112eが、有機物バンク層112bよりも画素電極111の中央側に突出された形になる。このようにして、有機物バンク層112bに形成された上部開口部112d、無機物バンク層112aに形成された下部開口部112cを連通させることにより、無機物バンク層112a及び有機物バンク層112bを貫通する開口部112gが形成される。なお、本実施の形態では、上記無機物バンク層112aについて画素電極111の中央側に突出した部分の突出量は、画素毎に異なる値とされており、具体的には各発光層110b1,110b2,110b3毎に異なる突出量とされている。
無機物バンク層112aが当該有機物バンク層112bの開口内面から突出するように、有機物バンク層112bの開口パターンを形成している。そして、上述の通り、無機物バンク層112aを表示領域外周部では内側寄りに形成している関係上、当該表示領域外周部において、図11に示すように無機物バンク層112aの有機物バンク層112bからの突出部分について、画素外周方向の突出部112h1の突出量L2が、表示領域内部方向の突出部112e1の突出量L3よりも大きく形成されることとなる。
なお、図12に示すように、表示領域内部では無機物バンク層112aの有機物バンク層112bからの突出部分について、画素外周方向の突出部112h2と、表示領域内部方向の突出部112e2とで同一の突出量L1を有して形成されることとなる。
なお、図12に示すように、表示領域内部では無機物バンク層112aの有機物バンク層112bからの突出部分について、画素外周方向の突出部112h2と、表示領域内部方向の突出部112e2とで同一の突出量L1を有して形成されることとなる。
また、有機物バンク層112bの厚さは、0.1μm〜3.5μmの範囲が好ましく、特に2μm程度がよい。このような範囲とする理由は以下の通りである。
すなわち、厚さが0.1μm未満では、後述する正孔注入/輸送層及び発光層の合計厚より有機物バンク層112bが薄くなり、発光層110bが上部開口部112dから溢れてしまうおそれがあるので好ましくない。また、厚さが3.5μmを越えると、上部開口部112dによる段差が大きくなり、上部開口部112dにおける陰極12のステップカバレッジが確保できなくなるので好ましくない。また、有機物バンク層112bの厚さを2μm以上とすれば、陰極12と駆動用の薄膜トランジスタ123との絶縁を高めることができる点で好ましい。
すなわち、厚さが0.1μm未満では、後述する正孔注入/輸送層及び発光層の合計厚より有機物バンク層112bが薄くなり、発光層110bが上部開口部112dから溢れてしまうおそれがあるので好ましくない。また、厚さが3.5μmを越えると、上部開口部112dによる段差が大きくなり、上部開口部112dにおける陰極12のステップカバレッジが確保できなくなるので好ましくない。また、有機物バンク層112bの厚さを2μm以上とすれば、陰極12と駆動用の薄膜トランジスタ123との絶縁を高めることができる点で好ましい。
さらに、形成されたバンク部112、及び画素電極111の表面は、プラズマ処理により適切な表面処理を施すことが好ましく、具体的にはバンク部112表面の撥液化処理、及び画素電極111の親液化処理を行う。
まず、画素電極111の表面処理は、酸素ガスを用いたO2プラズマ処理により行うことができ、例えばプラズマパワー100kW〜800kW、酸素ガス流量50ml/min〜100ml/min、板搬送速度0.5mm/sec〜10mm/sec、基板温度70℃〜90℃の条件で処理することで、画素電極111表面を含む領域を親液化することができる。また、このO2プラズマ処理により画素電極111表面の洗浄、及び仕事関数の調整も同時に行われる。
次いで、バンク部112の表面処理は、テトラフルオロメタンを用いたCF4プラズマ処理により行うことができ、例えばプラズマパワー100kW〜800kW、4フッ化メタンガス流量50ml/min〜100ml/min、基板搬送速度0.5mm/sec〜10mm/sec、基板温度70℃〜90℃の条件で処理することで、バンク部112の上部開口部112d及び上面112fを撥液化することができる。
まず、画素電極111の表面処理は、酸素ガスを用いたO2プラズマ処理により行うことができ、例えばプラズマパワー100kW〜800kW、酸素ガス流量50ml/min〜100ml/min、板搬送速度0.5mm/sec〜10mm/sec、基板温度70℃〜90℃の条件で処理することで、画素電極111表面を含む領域を親液化することができる。また、このO2プラズマ処理により画素電極111表面の洗浄、及び仕事関数の調整も同時に行われる。
次いで、バンク部112の表面処理は、テトラフルオロメタンを用いたCF4プラズマ処理により行うことができ、例えばプラズマパワー100kW〜800kW、4フッ化メタンガス流量50ml/min〜100ml/min、基板搬送速度0.5mm/sec〜10mm/sec、基板温度70℃〜90℃の条件で処理することで、バンク部112の上部開口部112d及び上面112fを撥液化することができる。
(2)正孔注入/輸送層形成工程
次に発光素子形成工程では、まず画素電極111上に正孔注入/輸送層を形成する。
正孔注入/輸送層形成工程では、液滴吐出装置として例えばインクジェット装置を用いることにより、正孔注入/輸送層形成材料を含む液状組成物を電極面111a上に吐出する。その後に乾燥処理及び熱処理を行い、画素電極111上及び無機物バンク層112a上に正孔注入/輸送層110aを形成する。なお、ここで、正孔注入/輸送層110aは第1積層部112e上に形成されないこともあり、つまり画素電極111上にのみ正孔注入/輸送層が形成される形態もある。
次に発光素子形成工程では、まず画素電極111上に正孔注入/輸送層を形成する。
正孔注入/輸送層形成工程では、液滴吐出装置として例えばインクジェット装置を用いることにより、正孔注入/輸送層形成材料を含む液状組成物を電極面111a上に吐出する。その後に乾燥処理及び熱処理を行い、画素電極111上及び無機物バンク層112a上に正孔注入/輸送層110aを形成する。なお、ここで、正孔注入/輸送層110aは第1積層部112e上に形成されないこともあり、つまり画素電極111上にのみ正孔注入/輸送層が形成される形態もある。
インクジェットによる製造方法は以下の通りである。すなわち、図5に示すように、インクジェットヘッドH1に形成された複数のノズルから正孔注入/輸送層形成材料を含む液状組成物を吐出する。ここではインクジェットヘッドを走査することにより各画素毎に組成物を充填しているが、基板2を走査することによっても可能である。更に、インクジェットヘッドと基板2とを相対的に移動させることによっても組成物を充填させることができる。なお、これ以降のインクジェットヘッドを用いて行う工程では上記の点は同様である。
インクジェットヘッドによる吐出は以下の通りである。すなわち、インクジェットヘッドH1に形成された吐出ノズルH2を電極面111aに対向させて配置し、ノズルH2から液状組成物を吐出する。画素電極111の周囲には下部開口部112cを区画するバンク112が形成されており、この下部開口部112c内に位置する画素電極面111aにインクジェットヘッドH1を対向させ、このインクジェットヘッドH1と基板2とを相対移動させながら、吐出ノズルH2から1滴当たりの液量が制御された液状組成物の液滴110cを電極面111a上に吐出する。
本工程で用いる液状組成物としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸(PSS)等の混合物を、極性溶媒に溶解させた組成物を用いることができる。極性溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール(IPA)、ノルマルブタノール、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン(NMP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)及びその誘導体、カルビト−ルアセテート、ブチルカルビト−ルアセテート等のグリコールエーテル類等を挙げることができる。
より具体的な組成としては、PEDOT/PSS混合物(PEDOT/PSS=1:20):12.52重量%、IPA:10重量%、NMP:27.48重量%、DMI:50重量%のものを例示できる。なお、上記液状組成物の粘度は1mPa・s〜20mPa・s程度が好ましく、特に4mPa・s〜15mPa・s程度が良い。
上記の液状組成物を用いることにより、吐出ノズルH2に詰まりが生じることがなく安定吐出できる。なお、正孔注入/輸送層形成材料は、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光層110b1〜110b3に対して同じ材料を用いても良く、発光層毎に変えても良い。
吐出された組成物の液滴110cは、親液処理された電極面111a及び第1積層部112e上に広がり、下部、上部開口部112c、112d内に充填される。仮に、第1組成物滴110cが所定の吐出位置から外れて上面112f上に吐出されたとしても、上面112fが第1組成物滴110cで濡れることがなく、弾かれた第1組成物滴110cが下部、上部開口部112c、112d内に転がり込む。
電極面111a上に吐出する組成物の量は、下部、上部開口部112c、112dの大きさ、形成しようとする正孔注入/輸送層の厚さ、液状組成物中の正孔注入/輸送層形成材料の濃度等により決定される。また、液状組成物の液滴110cは1回のみならず、数回に分けて同一の電極面111a上に吐出しても良い。この場合、各回における液状組成物の量は同一でも良く、各回毎に液状組成物を変えても良い。更に電極面111aの同一箇所のみならず、各回毎に電極面111a内の異なる箇所に前記液状組成物を吐出しても良い。
インクジェットヘッドの構造については、図16に示すようなヘッドHを用いる事ができる。更に、基板とインクジェットヘッドの配置に関しては図17のように配置することが好ましい。
図16中、符号H7は前記のインクジェットヘッドH1を支持する支持基板であり、この支持基板H7上に複数のインクジェットヘッドH1が備えられている。
インクジェットヘッドH1のインク吐出面(基板との対向面)には、ヘッドの長さ方向に沿って列状に、且つヘッドの幅方向に間隔をあけて2列で吐出ノズルが複数(例えば、1列180ノズル、合計360ノズル)設けられている。また、このインクジェットヘッドH1は、吐出ノズルを基板側に向けるとともに、X軸(またはY軸)に対して所定角度傾いた状態で略X軸方向に沿って列状に、且つY方向に所定間隔をあけて2列に配列された状態で平面視略矩形状の支持板20に複数(図16では1列6個、合計12個)位置決めされて支持されている。
図16中、符号H7は前記のインクジェットヘッドH1を支持する支持基板であり、この支持基板H7上に複数のインクジェットヘッドH1が備えられている。
インクジェットヘッドH1のインク吐出面(基板との対向面)には、ヘッドの長さ方向に沿って列状に、且つヘッドの幅方向に間隔をあけて2列で吐出ノズルが複数(例えば、1列180ノズル、合計360ノズル)設けられている。また、このインクジェットヘッドH1は、吐出ノズルを基板側に向けるとともに、X軸(またはY軸)に対して所定角度傾いた状態で略X軸方向に沿って列状に、且つY方向に所定間隔をあけて2列に配列された状態で平面視略矩形状の支持板20に複数(図16では1列6個、合計12個)位置決めされて支持されている。
また図17に示すインクジェット装置において、符号1115は基板2を載置するステージであり、符号1116はステージ1115を図中x軸方向(主走査方向)に案内するガイドレールである。またヘッドHは、支持部材1111を介してガイドレール1113により図中y軸方向(副主走査方向)に移動できるようになっており、更にヘッドHは図中θ軸方向に回転できるようになっており、インクジェットヘッドH1を主走査方向に対して所定の角度に傾けることができるようになっている。このように、インクジェットヘッドを走査方向に対して傾けて配置することにより、ノズルピッチを画素ピッチに対応させることができる。また、傾き角度調整することにより、どのような画素ピッチに対しても対応させることができる。
図17に示す基板2は、マザー基板に複数のチップを配置した構造となっている。即ち、1チップの領域が1つの表示装置に相当する。ここでは、3つの表示領域2aが形成されているが、これに限られるものではない。例えば、基板2上の左側の表示領域2aに対して組成物を塗布する場合は、ガイドレール1113を介してヘッドHを図中左側に移動させるとともに、ガイドレール1116を介して基板2を図中上側に移動させ、基板2を走査させながら塗布を行う。次に、ヘッドHを図中右側に移動させて基板の中央の表示領域2aに対して組成物を塗布する。右端にある表示領域2aに対しても前記と同様である。なお、図16に示すヘッドH及び図17に示すインクジェット装置は、正孔注入/輸送層形成工程のみならず、発光層形成工程にも用いるものである。
次に、図6に示すような乾燥工程を行う。つまり、吐出後の第1組成物を乾燥処理し、第1組成物に含まれる溶媒を蒸発させ、正孔注入/輸送層110aを形成する。乾燥処理を行うと、液状組成物に含まれる溶媒の蒸発が、主に無機物バンク層112a及び有機物バンク層112bに近いところで起き、溶媒の蒸発に併せて正孔注入/輸送層形成材料が濃縮されて析出する。これにより図6に示すように、第1積層部112e上に、正孔注入/輸送層形成材料からなる周縁部110a2が形成される。この周縁部110a2は、上部開口部112dの壁面(有機物バンク層112b)に密着しており、その厚さが電極面111aに近い側では薄く、電極面111aから離れた側、即ち有機物バンク層112bに近い側で厚くなっている。
また、これと同時に、乾燥処理によって電極面111a上でも溶媒の蒸発が起き、これにより電極面111a上に正孔注入/輸送層形成材料からなる平坦部110a1が形成される。電極面111a上では溶媒の蒸発速度がほぼ均一であるため、正孔注入/輸送層の形成材料が電極面111a上で均一に濃縮され、これにより均一な厚さの平坦部110a1が形成される。このようにして、周縁部110a2及び平坦部110a1からなる正孔注入/輸送層110aが形成される。なお、周縁部110a2には形成されず、電極面111a上のみに正孔注入/輸送層が形成される態様であっても構わない。
上記の乾燥処理は、例えば窒素雰囲気中、室温で圧力を例えば133.3Pa(1Torr)程度にして行う。圧力が低すぎると組成物の液滴110cが突沸してしまうので好ましくない。また、温度を室温以上にすると、極性溶媒の蒸発速度が高まり、平坦な膜を形成する事ができない。乾燥処理後は、窒素中、好ましくは真空中、200℃で10分程度加熱する熱処理を行うことで、正孔注入/輸送層110a内に残存する極性溶媒や水を除去することが好ましい。
ここで、乾燥処理において、表示領域外周部(基板外周部)では、基板上から蒸発する溶媒分子の分圧が該基板の表示領域内部よりも少なくなる場合がある。このような現象が生じると、表示領域外周部において溶媒の蒸発速度が極端に速くなり、その結果、形成される正孔注入/輸送層110aにおいて膜厚むらが生じる惧れがある。特に、一つの開口部112gに着目した場合にも、該開口部112g内で基板内側よりも基板外側の溶媒の蒸発速度が極端に速くなる場合があり、開口部112gの外側ほど膜厚が大きくなることがある。このような膜厚むらが生じた正孔注入/輸送層110aを有する有機EL装置は、その電気光学特性が低下し、これを表示装置等として用いた場合には、表示むらを生じることもある。
しかしながら、本実施形態では、上述の通り表示領域外周部の下部開口部112c1を、当該開口部112gの内側寄りに形成し、つまり図11に示したように外周部の突出部112h1の突出量L2を、内部の突出部112e1の突出量L3よりも大きく形成しているため、上記のような膜厚むらが生じた場合にも、上記のような表示むらが生じる惧れがなくなる。何故ならば、相対的に大きく突出した突出部112h1が正孔注入/輸送層110aを遮蔽(遮光)するため、仮に基板外側の部分において膜厚むらが生じた場合にも、該膜厚むらの影響を低減できるようになり、その結果、表示むら等の発生し難い有機EL装置を製造することができるようになる。
(3)発光層形成工程
発光層形成工程は、発光層形成材料吐出工程及び乾燥工程とからなる。
前述の正孔注入/輸送層形成工程と同様、インクジェット法により発光層形成用の液状組成物を正孔注入/輸送層110a上に吐出する。その後、吐出した液状組成物を乾燥処理(及び熱処理)して、正孔注入/輸送層110a上に発光層110bを形成する。
発光層形成工程は、発光層形成材料吐出工程及び乾燥工程とからなる。
前述の正孔注入/輸送層形成工程と同様、インクジェット法により発光層形成用の液状組成物を正孔注入/輸送層110a上に吐出する。その後、吐出した液状組成物を乾燥処理(及び熱処理)して、正孔注入/輸送層110a上に発光層110bを形成する。
図7に、インクジェットにより発光層形成用材料を含む液状組成物の吐出工程を示す。図示の通り、インクジェットヘッドH5と基板2とを相対的に移動し、インクジェットヘッドに形成された吐出ノズルH6から各色(例えばここでは青色(B))発光層形成材料を含有する液状組成物が吐出される。
吐出の際には、下部、上部開口部112c、112d内に位置する正孔注入/輸送層110aに吐出ノズルを対向させ、インクジェットヘッドH5と基板2とを相対移動させながら液状組成物が吐出される。吐出ノズルH6から吐出される液量は1滴当たりの液量が制御されている。このように液量が制御された液(液状組成物滴110e)が吐出ノズルから吐出され、この液状組成物滴110eを正孔注入/輸送層110a上に吐出する。
吐出の際には、下部、上部開口部112c、112d内に位置する正孔注入/輸送層110aに吐出ノズルを対向させ、インクジェットヘッドH5と基板2とを相対移動させながら液状組成物が吐出される。吐出ノズルH6から吐出される液量は1滴当たりの液量が制御されている。このように液量が制御された液(液状組成物滴110e)が吐出ノズルから吐出され、この液状組成物滴110eを正孔注入/輸送層110a上に吐出する。
本実施形態では、上記液状組成物滴110eの配置に続けて、他の発光層用の液状組成物の吐出を行う。つまり、図8に示すように、基板2上に滴下された液状組成物滴110eを乾燥させることなく、液状組成物滴110f及び110gの吐出配置を行うようになっている。このように各色の発光層110b1〜110b3を形成するための液状組成物滴110e〜110gの滴下を行うに際しては、各色用の液状組成物をそれぞれ充填した複数の吐出ヘッドを、それぞれ独立に走査して基板2上への液状組成物滴110e〜110gの配置を行ってもよく、前記複数の吐出ヘッドを一体的に走査することにより、ほぼ同時に液状組成物110e〜110fの配置を行えるようにしてもよい。
図8に示すように、吐出された各液状組成物110e〜110gは、正孔注入/輸送層110a上に広がって下部、上部開口部112c、112d内に満たされる。その一方で、撥液処理された上面112fでは各液状組成物滴110e〜110gが所定の吐出位置からはずれて上面112f上に吐出されたとしても、上面112fが液状組成物滴110e〜110gで濡れることがなく、液状組成物滴110e〜110gが下部、上部開口部112c、112d内に転がり込む。
各正孔注入/輸送層110a上に吐出する液状組成物量は、下部、上部開口部112c、112dの大きさ、形成しようとする発光層110bの厚さ、液状組成物中の発光層材料の濃度等により決定される。また、液状組成物110e〜110gは1回のみならず、数回に分けて同一の正孔注入/輸送層110a上に吐出しても良い。この場合、各回における液状組成物の量は同一でも良く、各回毎に液状組成物の液量を変えても良い。更に正孔注入/輸送層110aの同一箇所のみならず、各回毎に正孔注入/輸送層110a内の異なる箇所に液状組成物を吐出配置しても良い。
発光層形成材料としては、ポリフルオレン系高分子誘導体や、(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、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、あるいは上記高分子に有機EL材料をドープして用いる事ができる。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、キナクリドン等をドープすることにより用いることができる。そして、これら発光層形成材料を溶解ないし分散させるための溶媒は、各色発光層毎に同じ種類のものを用いるものとしている。
次に、上記各色用の液状組成物110e〜110gを所定の位置に配置し終えた後、一括に乾燥処理することにより発光層110b1〜110b3が形成される。すなわち、乾燥により液状組成物滴110e〜110gに含まれる溶媒が蒸発し、図9に示すような赤色(R)発光層110b1、緑色(G)発光層110b2、青色(B)発光層110b3が形成される。なお、図9においては赤、緑、青に発光する発光層が1つずつ図示されているが、図1やその他の図より明らかなように本来は発光素子がマトリックス状に形成されたものであり、図示しない多数の発光層(各色に対応)が形成されている。
また、発光層の液状組成物の乾燥は、真空乾燥により行うことが好ましく、具体的例を挙げるならば、窒素雰囲気中、室温で圧力を133.3Pa(1Torr)程度とした条件により行うことができる。圧力が低すぎると液状組成物が突沸してしまうので好ましくない。また、温度を室温以上にすると、溶媒の蒸発速度が高まり、発光層形成材料が上部開口部112d壁面に多く付着してしまうので好ましくない。なお、当該発光層110bを形成する液状組成物の乾燥処理において、正孔注入/輸送層110aと同様に基板外周部において膜厚むらが生じた場合にも、突出部112h1の働きにより、表示不具合の発生が防止ないし抑制されることとなる。
次いで、上記真空乾燥が終了したならば、ホットプレート等の加熱手段を用いて発光層110bのアニール処理を行うことが好ましい。このアニール処理は、各有機EL層の発光特性を最大限に引き出せる共通の温度と時間で行う。
このようにして、画素電極111上に正孔注入/輸送層110a及び発光層110bが形成される。
このようにして、画素電極111上に正孔注入/輸送層110a及び発光層110bが形成される。
なお、前記発光層形成材料吐出工程に先立ち、正孔注入/輸送層110aの表面を表面改質するために表面改質工程を行うものとしても良い。
発光層形成工程では、正孔注入/輸送層110aの再溶解を防止するために、発光層形成の際に用いる液状組成物の溶媒として、正孔注入/輸送層110aに対して不溶な溶媒を用いるものとするのが好ましい。しかし、その一方で正孔注入/輸送層110aは、溶媒に対する親和性が低いため、溶媒を含む液状組成物を正孔注入/輸送層110a上に吐出しても、正孔注入/輸送層110aと発光層110bとを密着させることができなくなるか、あるいは発光層110bを均一に塗布できないおそれがある。そこで、溶媒ならびに発光層形成材料に対する正孔注入/輸送層110aの表面の親和性を高めるために、発光層形成の前に表面改質工程を行うことが好ましい。
発光層形成工程では、正孔注入/輸送層110aの再溶解を防止するために、発光層形成の際に用いる液状組成物の溶媒として、正孔注入/輸送層110aに対して不溶な溶媒を用いるものとするのが好ましい。しかし、その一方で正孔注入/輸送層110aは、溶媒に対する親和性が低いため、溶媒を含む液状組成物を正孔注入/輸送層110a上に吐出しても、正孔注入/輸送層110aと発光層110bとを密着させることができなくなるか、あるいは発光層110bを均一に塗布できないおそれがある。そこで、溶媒ならびに発光層形成材料に対する正孔注入/輸送層110aの表面の親和性を高めるために、発光層形成の前に表面改質工程を行うことが好ましい。
表面改質工程は、発光層形成の際に用いる液状組成物の溶媒と同一溶媒又はこれに類する溶媒である表面改質材を、インクジェット法(液滴吐出法)、スピンコート法又はディップ法により正孔注入/輸送層110a上に塗布した後に乾燥することにより行うことができる。ここで用いる表面改質材としては、液状組成物の溶媒と同一なものとして例えば、シクロへキシルベンゼン、イソプロピルビフェニル、トリメチルベンゼン等を例示でき、液状組成物の溶媒に類するものとして例えば、テトラメチルベンゼントルエン、トルエン、キシレン等を例示できる。
(4)陰極形成工程
次に、図10に示すように、画素電極(陽極)111と対をなす陰極12を形成する。即ち、各色発光層110b及び有機物バンク層112bを含む基板2上の領域全面に、例えばカルシウム層とアルミニウム層とを順次積層した構成の陰極12を形成する。これにより、各色発光層110bの形成領域全体に、陰極12が積層され、赤色、緑色、青色の各色に対応する有機EL素子がそれぞれ形成される。
次に、図10に示すように、画素電極(陽極)111と対をなす陰極12を形成する。即ち、各色発光層110b及び有機物バンク層112bを含む基板2上の領域全面に、例えばカルシウム層とアルミニウム層とを順次積層した構成の陰極12を形成する。これにより、各色発光層110bの形成領域全体に、陰極12が積層され、赤色、緑色、青色の各色に対応する有機EL素子がそれぞれ形成される。
陰極12は、例えば蒸着法、スパッタ法、CVD法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、熱による発光層110bの損傷を防止できる点で好ましい。また陰極12上に、酸化防止のためにSiO2、SiN等の保護層を設けても良い。
(5)封止工程
最後に、有機EL素子が形成された基板2と、別途用意した封止基板とを封止樹脂を介して封止する。例えば、熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封止樹脂を基板2の周縁部に塗布し、封止樹脂上に封止基板を配置する。封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、陰極12にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極12に侵入して陰極12が酸化されるおそれがあるので好ましくない。
最後に、有機EL素子が形成された基板2と、別途用意した封止基板とを封止樹脂を介して封止する。例えば、熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封止樹脂を基板2の周縁部に塗布し、封止樹脂上に封止基板を配置する。封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、陰極12にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極12に侵入して陰極12が酸化されるおそれがあるので好ましくない。
この後、基板2の配線に陰極12を接続するとともに、基板2上あるいは外部に設けられる駆動IC(駆動回路)に回路素子部14の配線を接続することにより、本実施形態の有機EL装置が完成する。
以上、本発明の有機EL装置及びその製造方法についての実施形態を示したが、本実施形態には以下のような構成を付加することができる。
まず、基板外周部に位置する開口部112g1において、下部開口部112c1を内側寄りに偏心させて、開口部112g1の外側に位置する無機物バンク層112aの突出量が相対的に大きくなるようにバンク部112を形成すると、当該下部開口部112c1が他の画素の開口部のパターンに比して基板内側寄りに形成されることとなる。
そこで、図14に示すように、基板外周部に位置する開口部112g1全体を基板外側にずらすことで、基板上に形成された全開口部における下部開口部112cのピッチを略均一にすることができるようになる。
まず、基板外周部に位置する開口部112g1において、下部開口部112c1を内側寄りに偏心させて、開口部112g1の外側に位置する無機物バンク層112aの突出量が相対的に大きくなるようにバンク部112を形成すると、当該下部開口部112c1が他の画素の開口部のパターンに比して基板内側寄りに形成されることとなる。
そこで、図14に示すように、基板外周部に位置する開口部112g1全体を基板外側にずらすことで、基板上に形成された全開口部における下部開口部112cのピッチを略均一にすることができるようになる。
ここで、そのように開口部112g1全体を基板外側へずらした場合、当該開口部112g1の内側領域にスペースが形成されることとなる。そこで、図14に示す例では、基板外周部に位置する開口部112g1に形成され得る有機EL層110に対して信号を供給する配線が、該基板外周部に位置する開口部112g1よりも基板の平面視外側に配設されている。具体的には、基板外周部に位置する開口部112g1に形成される画素(詳しくは該画素に具備されるTFT)に対して走査信号を供給する走査線101aと、データ信号(画素信号)を供給する信号線102aとが、それぞれ当該開口部112g1の平面視内側に形成されている。以上のような構成により、下部開口部112cの開口パターンの均一化と、それに伴うデッドスペースの有効利用を実現している。
他方、図15に示すように、基板外周部に位置する開口部112g1に形成される画素に対して信号を供給するための走査線101a及び信号線102aと、駆動電流を供給するための電源線103aを該開口部112g1の平面視外側に形成することができる。つまり、当該開口部112g1の内側に配線101a,102a,103aを形成しないことで、当該開口部112g1をより内側寄りに形成することができ、この場合、有効表示領域の均一性を向上させることができる。
なお、各図に示した実施形態では、基板最外周部の開口部112g1について下部開口部112c1を内側に偏心させるものとしているが、例えば基板外周から数えて複数列の開口部について、同様に下部開口部112cを内側に偏心させるものとしても良い。
本発明を用いることにより、周辺部のさらに外側に表示に寄与しないダミー領域を形成せずに、表示領域の中央部と周辺部とにおいて機能層の膜厚むらが生じることを防止ないし抑制することができる。したがって、基材上の領域を有効に使用することができる。
本実施形態では、液滴吐出法にて記述したが、液状体を電気光学層形成領域に選択的に配置し、乾燥させることにより電気光学層を形成する方法であれば、同様に適用することができる。このような方法としては、例えば、ディスペンス法、スリットコート法などを例示することができる。
なお、本実施形態では、電気光学装置として有機EL装置のみにより記述したが、カラーフィルタを備えた液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、フィールドエミッションディスプレイ、Surface-Conduction electron emitter displayなど各種の電気光学装置に本発明を適用してもよい。機能材料をインク化し、該インク(組成物)を電気光学層形成領域に配する手法を用いて上記の電気光学装置を製造する場合には、有機EL装置と同様の効果を奏する。
本発明を用いることにより、周辺部のさらに外側に表示に寄与しないダミー領域を形成せずに、表示領域の中央部と周辺部とにおいて機能層の膜厚むらが生じることを防止ないし抑制することができる。したがって、基材上の領域を有効に使用することができる。
本実施形態では、液滴吐出法にて記述したが、液状体を電気光学層形成領域に選択的に配置し、乾燥させることにより電気光学層を形成する方法であれば、同様に適用することができる。このような方法としては、例えば、ディスペンス法、スリットコート法などを例示することができる。
なお、本実施形態では、電気光学装置として有機EL装置のみにより記述したが、カラーフィルタを備えた液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、フィールドエミッションディスプレイ、Surface-Conduction electron emitter displayなど各種の電気光学装置に本発明を適用してもよい。機能材料をインク化し、該インク(組成物)を電気光学層形成領域に配する手法を用いて上記の電気光学装置を製造する場合には、有機EL装置と同様の効果を奏する。
(電子機器)
図18は、本発明に係る電子機器の一実施形態を示している。本実施形態の電子機器は、上述した有機EL装置を表示手段として備えている。ここでは、携帯電話の一例を斜視図で示しており、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記の有機EL装置1を用いた表示部を示している。このように本実施形態に係る有機EL装置を表示手段として備える電子機器では、良好な発光特性を得ることができる。
図18は、本発明に係る電子機器の一実施形態を示している。本実施形態の電子機器は、上述した有機EL装置を表示手段として備えている。ここでは、携帯電話の一例を斜視図で示しており、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記の有機EL装置1を用いた表示部を示している。このように本実施形態に係る有機EL装置を表示手段として備える電子機器では、良好な発光特性を得ることができる。
2…基板、110…有機EL層(電気光学層)、112…バンク部(隔壁部)、112a…無機物バンク層(第1隔壁部)、112b…有機物バンク層(第2隔壁部)、112c…下部開口部(第1開口部)、112d…上部開口部(第2開口部)、112g…開口部
Claims (9)
- 複数の電気光学層からなる電気光学層形成領域を有する電気光学装置の製造方法であって、
基板上に、第1開口部を備えた第1隔壁部と、該第1隔壁部上に位置し、第2開口部を備えた第2隔壁部とを形成する隔壁部形成工程と、
前記各隔壁部により形成される各開口部に対し、前記電気光学層を構成する各機能材料を溶媒に溶解ないし分散させた液状体を配した後、該配した液状体を乾燥させることで電気光学層を形成する電気光学層形成工程とを含み、
前記隔壁部形成工程においては、前記第1隔壁部を前記第2隔壁部の開口内面から突き出す形にて形成するものとしており、さらに一つの開口部において、当該開口部を平面視した場合に前記電気光学層形成領域の外周側に形成される第1隔壁部の突出量が、当該開口部を平面視した場合に前記電気光学層形成領域の中央側に形成される第1隔壁部の突出量よりも大きくなるように、当該隔壁部を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記隔壁部形成工程においては、前記基板上に形成される複数の開口部のうち、電気光学層形成領域の外周部に位置する開口部について、当該開口部を平面視した場合に前記電気光学層形成領域の外周側に形成される第1隔壁部の突出量が、当該開口部を平面視した場合に前記電気光学層形成領域の中央側に形成される第1隔壁部の突出量よりも大きくなるように、当該隔壁部を形成することを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記隔壁部形成工程においては、前記電気光学層形成領域の外周部に位置する開口部について、当該開口部を構成する前記第1開口部の中心が、同じく当該開口部を構成する前記第2開口部の中心よりも前記基板の平面視内側に位置するように、当該隔壁部を形成することを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記隔壁部形成工程においては、前記開口部を構成する第1開口部が前記基板上において所定の開口ピッチとなるように当該隔壁部を形成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記隔壁部形成工程においては、前記開口部を構成する第2開口部が前記基板上において所定の開口ピッチとなるように当該隔壁部を形成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記電気光学層に対して信号もしくは電源を供給するための配線を形成する工程を含み、
該配線形成工程において、前記電気光学層形成領域外周部に位置する開口部に形成され得る電気光学層に対して信号もしくは電源を供給する配線が、該電気光学層形成領域外周部に位置する開口部よりも前記電気光学層形成領域の平面視外側に位置するように、当該配線を形成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電気光学装置の製造方法。 - 前記電気光学層に対して信号もしくは電源を供給するための配線を形成する工程を含み、
該配線形成工程において、前記電気光学層形成領域外周部に位置する開口部に形成され得る電気光学層に対して信号もしくは電源を供給する配線が、該電気光学層形成領域外周部に位置する開口部よりも前記基板の平面視内側に位置するように、当該配線を形成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電気光学装置の製造方法。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする電気光学装置。
- 請求項8に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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JP2009070720A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Seiko Epson Corp | 有機el装置および電子機器 |
JP2015159084A (ja) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 株式会社デンソー | 有機el装置 |
-
2004
- 2004-06-14 JP JP2004175470A patent/JP2005353528A/ja not_active Withdrawn
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