JP2006156427A - Light emitting apparatus, printer head, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた発光装置(以下、有機EL装置と略す)、それを用いたプリンタヘッド、及び、電子機器に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device using an organic electroluminescence element (hereinafter abbreviated as an organic EL device), a printer head using the same, and an electronic apparatus.
近年、自発光素子である有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いた表示装置、電子機器の開発が進められている。有機EL素子は、その発光に寄与する部分が有機薄膜であり、その膜厚は通常数10nmから100nm程度である。係る有機薄膜の成膜方法としては、低分子の有機材料の場合には蒸着が一般的であるが、蒸着法では大面積で均一に成膜することが困難である。そのため、有機薄膜の材料として高分子材料を用い、液相法を用いて基板に塗布することが検討されている。有機薄膜を液相法で形成する例としては、例えば、特許文献1には印刷法と他の成膜法を組み合わせて用いることが記載されている。同じく特許文献2には、インクジェット印刷法を用いることが記載されている。
しかしながら、液相法により有機薄膜を形成する場合、様々な問題がある。例えばスクリーン印刷法では、有機機能層に1μm以下の膜厚を得ることは困難である。また、スピンコート法およびディップコート法では、成膜後に不要箇所の膜を除去するという作業が追加されるため、材料の無駄が多く、かつ、製造工程も複雑になる。さらには、最も有望視されているインクジェット印刷では、隣接印刷領域の塗布材料が混じり合うのを防止するために、隔壁を設ける必要がある。 However, when an organic thin film is formed by a liquid phase method, there are various problems. For example, in the screen printing method, it is difficult to obtain a film thickness of 1 μm or less on the organic functional layer. In addition, in the spin coating method and the dip coating method, an operation of removing an unnecessary portion of the film after film formation is added, so that material is wasted and the manufacturing process is complicated. Furthermore, in the most promising ink jet printing, it is necessary to provide a partition in order to prevent the coating materials in the adjacent printing regions from being mixed.
図16は、インクジェット法を用いた有機EL装置の一例である。基板P上に設けられた薄膜トランジスタ143の上に、層間絶縁膜240を配し、さらにその上に画素電極141と隔壁150が設けられている。有機EL層140はインクジェット印刷法によって隔壁150内に形成され、その上をさらに共通電極154が覆っている。このような構成にある有機EL装置では、有機EL材料を選択的に配置するには都合が良いが、広い面積に渡って均一な膜厚を得ることは難しい。即ち、液体材料は、乾燥過程で隔壁に近い位置では膜厚が厚くなり、また、飛ばした液滴の不均一性によって、有機EL装置全体の膜厚均一性が得にくい。
FIG. 16 shows an example of an organic EL device using an ink jet method. An
同様の構成にある有機EL装置において、凸版印刷法を用いて有機EL材料を塗布した場合は、1ないし数ミクロンの隔壁の高さが障害になり、隔壁近傍では有機材料の塗布が不十分となる。その結果、各発光素子の発光輝度のばらつきを生じたり、ショートを起こしやすくなる。また、薄膜トランジスタの上や駆動用の配線がある所では、平坦な面が得られにくいので、有機材料の塗布膜厚にむらが出やすくなり、発光輝度のばらつきになる。 In an organic EL device having the same configuration, when the organic EL material is applied using the relief printing method, the height of the partition wall of 1 to several microns becomes an obstacle, and the application of the organic material is insufficient in the vicinity of the partition wall. Become. As a result, the light emission luminance of each light emitting element varies, and a short circuit is likely to occur. In addition, since a flat surface is difficult to obtain on a thin film transistor or where driving wiring is present, unevenness in the coating thickness of the organic material is likely to occur, resulting in variations in light emission luminance.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、印刷法を用いた有機EL薄膜の形成において、隔壁を必要としない簡単な有機EL素子構成を提供し、発光部分の膜厚均一性に優れた有機EL発光装置を得ることを目的としている。また、その結果として発光特性に優れた有機EL発光装置を、安価に提供することを他の目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a simple organic EL element configuration that does not require a partition in the formation of an organic EL thin film using a printing method. The object is to obtain an organic EL light emitting device with excellent thickness uniformity. As a result, another object is to provide an organic EL light emitting device having excellent light emission characteristics at low cost.
本発明は、上記課題を解決するために、基板上に形成された複数の薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタによって駆動される発光素子を備えた発光装置において、前記薄膜トランジスタが形成された領域と重ならない領域に、前記発光素子の下部電極を配置し、当該下部電極の大きさが前記発光素子の発光層の大きさより小さく、かつ、当該下部電極と前記薄膜トランジスタの電気的接続を当該下部電極の下において行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a light emitting device including a plurality of thin film transistors formed on a substrate and a light emitting element driven by the thin film transistors, in a region that does not overlap with a region where the thin film transistor is formed. The lower electrode of the light emitting element is disposed, the size of the lower electrode is smaller than the size of the light emitting layer of the light emitting element, and the lower electrode and the thin film transistor are electrically connected under the lower electrode. It is characterized by.
このような発光装置は、アクティブ駆動に必要な薄膜トランジスタ(TFT)が形成された領域と重ならない場所に、発光素子の下部電極を設けるため、TFT形成部分の凸凹の影響を受けることなく発光素子を形成することができる。従って、膜厚均一性の良い輝度むらの無い発光層を得ることが出来る。また、TFT上に形成される絶縁層の厚みを厚くして周辺との平坦化を図る必要が無いので、工程上長くなったり、特殊な製造方法、特殊な材料を加える必要がない。また、発光素子の下部電極の大きさを発光層より小さく形成し、しかも駆動用TFTとの接続を電極下で行うため、発光素子の非発光領域に対する更なる絶縁を必要としない。すなわち、簡単な構成で下部電極の大きさそのものが発光領域そのものとなり、下部電極以外の場所は全て非発光領域とすることが出来る。そのため画素電極の周辺部分、画素電極までの配線の絶縁などに必要な更なる絶縁層の被覆、あるいは、画素分離のための隔壁などが不要となる。この結果、凸版印刷によって広範に有機層を形成した場合でも、下地の凸凹に左右されない膜厚均一性に優れた有機薄膜を得ることが出来、すぐれた発光装置を提供できる。さらに本発明は、発光素子の構造簡単化により製造工程の簡素化が図れ、発光装置の低コスト化に寄与できる。 In such a light-emitting device, since the lower electrode of the light-emitting element is provided in a place where it does not overlap with a region where a thin film transistor (TFT) necessary for active driving is formed, the light-emitting element is not affected by unevenness of the TFT forming portion. Can be formed. Therefore, it is possible to obtain a light-emitting layer with good thickness uniformity and no luminance unevenness. In addition, since it is not necessary to increase the thickness of the insulating layer formed on the TFT to make it flat with the periphery, it is not necessary to lengthen the process or to add a special manufacturing method or a special material. Further, since the size of the lower electrode of the light emitting element is formed smaller than that of the light emitting layer and the connection with the driving TFT is performed under the electrode, no further insulation is required for the non-light emitting region of the light emitting element. That is, with a simple configuration, the size of the lower electrode itself becomes the light emitting region itself, and all locations other than the lower electrode can be non-light emitting regions. This eliminates the need for a further insulating layer covering necessary for insulating the peripheral portion of the pixel electrode and the wiring to the pixel electrode, or a partition wall for pixel separation. As a result, even when an organic layer is formed extensively by letterpress printing, an organic thin film with excellent film thickness uniformity that is not affected by the unevenness of the underlying layer can be obtained, and an excellent light emitting device can be provided. Furthermore, according to the present invention, the manufacturing process can be simplified by simplifying the structure of the light emitting element, which can contribute to cost reduction of the light emitting device.
本発明に係る発光装置は、その発光素子が有機薄膜からなる発光層を備えたエレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする。
前述したように、本発明は下部電極周辺の余計な絶縁、隔壁による画素の区分を必要としない。従って、本発明による発光装置は有機材料を用いた発光素子に好適な構成と成膜条件を有している。すなわち、蒸着による低分子有機EL、印刷塗布が可能な高分子有機ELにおいて、工程上1個1個の画素の分離成膜に注意を払う必要が無くなる。そして、EL装置内の有機EL薄膜の一括成膜が可能となる。特に、印刷法が使える高分子有機ELでは、通常の印刷法である凸版、スクリーン、ダイコートなど簡便な方法が使えるようになる。
The light emitting device according to the present invention is characterized in that the light emitting element is an electroluminescence element including a light emitting layer made of an organic thin film.
As described above, the present invention does not require extra insulation around the lower electrode and segmentation of pixels by partition walls. Therefore, the light-emitting device according to the present invention has a structure and film formation conditions suitable for a light-emitting element using an organic material. That is, in the low molecular organic EL by vapor deposition and the high molecular organic EL that can be applied by printing, it is not necessary to pay attention to separate film formation for each pixel in the process. In addition, the organic EL thin film in the EL device can be collectively formed. In particular, in a polymer organic EL that can use a printing method, a simple method such as a relief printing, a screen, or a die coating that is a normal printing method can be used.
本発明の発光装置は、前記有機薄膜のうち少なくとも1層は、液体材料を平面的に塗布して形成されたものであることを特徴とする。
上述したように本発明の有機EL素子は、その有機薄膜が簡便な印刷法を用い、基板上の所定の領域に対して液体材料を平面的に塗布することで形成される。しかし、発光素子の下部電極は、駆動TFTによる凸凹面を避けた平坦面に形成されているので、例え通常の印刷法であっても、膜厚均一性の良い平坦膜が得られる。また、画素周辺には隔壁も無いので、印刷によって平坦性の良い塗布膜が形成される。従って、発光輝度の均一性に優れ、ショートなどの無い信頼性の高い発光素子が得られる。また、印刷法を用いた塗布では、液体材料が余分な領域に塗布されることなく形成される。従って、スピンコート法を用いる場合のような材料の無駄が生じるのを防止でき、材料コストの低下に繋がる。
The light emitting device of the present invention is characterized in that at least one of the organic thin films is formed by applying a liquid material in a planar manner.
As described above, in the organic EL element of the present invention, the organic thin film is formed by applying a liquid material in a planar manner to a predetermined region on the substrate using a simple printing method. However, since the lower electrode of the light emitting element is formed on a flat surface that avoids the uneven surface due to the driving TFT, a flat film with good film thickness uniformity can be obtained even by a normal printing method. In addition, since there are no partition walls around the pixel, a coating film with good flatness is formed by printing. Therefore, a highly reliable light-emitting element that is excellent in uniformity of light emission luminance and does not have a short circuit can be obtained. Further, in the application using the printing method, the liquid material is formed without being applied to an extra region. Therefore, it is possible to prevent the material from being wasted as in the case of using the spin coating method, leading to a reduction in material cost.
また、本発明による発光装置は、前記有機薄膜の少なくとも1層は、複数の発光素子にまたがって塗布されていることを特徴とする。
印刷法によって成膜された有機EL装置の最大の長所は、素子の一括形成にある。短時間に広範囲の領域を、隣接画素との膜厚の不均一も無く成膜が可能である。従って、基板上に複数の有機EL素子が配設された装置においては、有機層を構成する薄膜の少なくとも1層以上が同時形成されれば、製造工程の短縮と品質向上に結びつく。また、印刷法は材料を必要な箇所に必要な量を塗布できるので、材料の無駄が無く、他の不要箇所を汚すことも無いので、低コストで信頼性の高い発光装置を提供できる。なお本発明は、発光素子の下部電極の電気的接続を電極下で行っているので、このような一括塗布によっても画素の分離が確実に行われる。
The light-emitting device according to the present invention is characterized in that at least one layer of the organic thin film is applied across a plurality of light-emitting elements.
The greatest advantage of the organic EL device formed by the printing method is the batch formation of elements. A wide area can be formed in a short time without unevenness of film thickness with adjacent pixels. Therefore, in an apparatus in which a plurality of organic EL elements are disposed on a substrate, if at least one of the thin films constituting the organic layer is formed simultaneously, the manufacturing process is shortened and the quality is improved. In addition, since the printing method can apply a necessary amount of a material to a necessary portion, the material is not wasted and other unnecessary portions are not soiled, so that a light emitting device with high reliability can be provided at low cost. In the present invention, since the lower electrode of the light emitting element is electrically connected under the electrode, the pixels can be reliably separated by such batch application.
本発明の発光装置において、発光素子の発光層は、同一の発光色を有する発光層から形成されることが好ましい。
本発明における成膜法は、印刷法を用い平面的な材料塗布を行う。従って、広い面積に渡って同一の材料を塗布することが良い。後述するプリンタヘッドは、発光色が単一であって良く、印刷法との相性が良いことは云うまでもない。また、表示分野においても、フルカラーのテレビ等の動画表示以外は、エリアカラー、モノカラーの表示であっても充分機能する物は多々ある。本発明はこのような用途に最適であり、発光スペクトル、発光輝度の均一性に優れた発光装置を安価に提供できる。
In the light emitting device of the present invention, the light emitting layer of the light emitting element is preferably formed from light emitting layers having the same emission color.
The film forming method in the present invention is a planar material application using a printing method. Therefore, it is preferable to apply the same material over a wide area. Needless to say, the printer head described later may have a single emission color and is compatible with the printing method. Also, in the display field, there are many things that function satisfactorily even in area color and mono color display other than moving image display such as full-color television. The present invention is most suitable for such applications, and can provide a light emitting device excellent in uniformity of emission spectrum and emission luminance at low cost.
本発明の発光装置において、発光素子の下部電極は、薄膜トランジスタ、および、発光素子の駆動用配線を形成した層を覆う絶縁膜の上に形成され、当該下部電極の下で前記絶縁膜に貫通されたコンタクトホールを介して、前記薄膜トランジスタと当該下部電極の電気的接続を行うことを特徴とする。
駆動用TFTを形成した後、その上には第2層間絶縁膜が被覆される。通常の半導体装置では、ソース/ドレイン電極端子の形成は、これらTFTの真上の領域で行われ、当然配線もここから延びることになる。例えば、TFTと発光素子の接続は、ドレイン電極の近傍において第2層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、この穴を介してドレイン電極と発光素子の接続が行われる。しかし、発光領域が形成される領域までは再び延長の配線を施すか、あるいは、発光素子の電極を延長し接続をおこなう。しかし、これらの配線部分は発光に不要となるので再び絶縁膜を被覆し、配線部分が発光しないようにしなければならない。一方、このような配線の延長を行わない場合は、TFT形成領域の上にも発光領域が残るので、TFTによる凸凹の影響が出て最良の発光特性は得られない。あるいは、これらの凸凹を解消するために、厚い層間絶縁膜を施し充分な平坦性が確保された後、発光素子の電極を形成しなければならない。従って、コンタクトホールの深さ、大きさも大きくならざるを得ない。
In the light emitting device of the present invention, the lower electrode of the light emitting element is formed on an insulating film covering a thin film transistor and a layer on which the driving wiring of the light emitting element is formed, and penetrates the insulating film under the lower electrode. The thin film transistor and the lower electrode are electrically connected through the contact hole.
After the driving TFT is formed, a second interlayer insulating film is coated thereon. In a normal semiconductor device, the source / drain electrode terminal is formed in a region immediately above these TFTs, and naturally the wiring also extends from here. For example, the TFT and the light emitting element are connected by forming a contact hole in the second interlayer insulating film in the vicinity of the drain electrode, and the drain electrode and the light emitting element are connected through this hole. However, extended wiring is again applied to the region where the light emitting region is formed, or the electrodes of the light emitting element are extended and connected. However, since these wiring portions are unnecessary for light emission, it is necessary to cover the insulating film again so that the wiring portions do not emit light. On the other hand, when such wiring extension is not performed, a light emitting region remains on the TFT forming region, and therefore the best light emitting characteristics cannot be obtained due to the influence of unevenness due to the TFT. Alternatively, in order to eliminate these irregularities, an electrode of a light emitting element must be formed after a thick interlayer insulating film is provided and sufficient flatness is ensured. Therefore, the depth and size of the contact hole must be increased.
これに対し本発明の構成は、駆動用TFTのドレイン電極より直接配線を延ばし、第2層間絶縁膜上に形成された発光素子の電極下部に設けられたコンタクトホールを介して接続を行うため、上述した配線の再度の絶縁被覆は不要となる。また、絶縁膜の厚みもTFTによる凸凹を気にしなくて良いので、薄くて穴の開け易いものとなる。その結果、発光装置の製造に負担の少ないシンプルな工程を組むことが可能となる。 On the other hand, in the configuration of the present invention, the wiring is directly extended from the drain electrode of the driving TFT, and the connection is made through the contact hole provided under the electrode of the light emitting element formed on the second interlayer insulating film. The above-described re-insulation of the wiring becomes unnecessary. Also, since the thickness of the insulating film does not have to worry about unevenness due to the TFT, it is thin and easy to make a hole. As a result, it is possible to build a simple process with less burden on the manufacture of the light emitting device.
本発明は、前記薄膜トランジスタのソース/ドレイン電極より延長した導電性部材または配線と、前記コンタクトホール内に形成された導電性部材によって前記薄膜トランジスタとの電気的接続を行うことを特徴とする。
上述したしたように、駆動用TFTと発光素子の電極接続は、TFTのドレイン電極から直接延長された導電性部材または配線材料と、コンタクトホール内に形成された導電性部材によって行われる。従って、接続を仲介する導電性部材にはドレイン電極を形成する部材、あるいは、配線を形成する部材と、発光素子の電極を形成する部材の両者に対する接続性の良い材料を選び、導通抵抗が低く、信頼性の高い物を選択することが出来る。その結果、表示品質が良好でかつ信頼性の高い発光装置が提供できる。
The present invention is characterized in that the thin film transistor is electrically connected by a conductive member or wiring extended from the source / drain electrode of the thin film transistor and a conductive member formed in the contact hole.
As described above, the electrode connection between the driving TFT and the light emitting element is performed by the conductive member or wiring material directly extending from the drain electrode of the TFT and the conductive member formed in the contact hole. Therefore, the conductive member that mediates the connection is selected from materials that have good connectivity to both the member that forms the drain electrode or the member that forms the wiring and the member that forms the electrode of the light emitting element, and has low conduction resistance. A highly reliable product can be selected. As a result, a light emitting device with favorable display quality and high reliability can be provided.
本発明は、前記コンタクトホール内に形成された導電性部材に、下部電極と同じ材料を含むことを特徴とする。
コンタクトホール内に詰める導電性材料は、前述したように低抵抗で信頼性の高いものが望ましい。しかし、過剰な品質は不要であるため、発光素子の下部電極材料が直接使える場合には、下部電極下にあるコンタクトホールを含めて電極の形成を行い、同時にTFTとの接続を行えばよい。また、直接ではコンタクトの信頼性が不十分となるときは薄い仲介物を介して接続を行えばよい。本構成によって、表示品質が良好でかつ信頼性の高い発光装置が提供できる。
The present invention is characterized in that the conductive member formed in the contact hole contains the same material as the lower electrode.
As described above, it is desirable that the conductive material filled in the contact hole has a low resistance and high reliability. However, since excessive quality is not necessary, when the lower electrode material of the light emitting element can be used directly, the electrode including the contact hole under the lower electrode may be formed and simultaneously connected to the TFT. Further, when the reliability of the contact is insufficient, the connection may be made through a thin intermediary. With this configuration, a light emitting device with favorable display quality and high reliability can be provided.
本発明に係るプリンタヘッドは、先に記載の発光装置を含むことを特徴としている。前述したように本発明に基づいた発光装置は、簡単な構成で、特に単一色の輝度均一性に優れた発光装置とすることが出来る。従って、量産性に優れたプリンタヘッドを大量かつ安価に提供できる。
本発明に係るプリンタヘッドは、発光素子の下部電極を略円形状に形成し、発光点を円形にすることが好適である。本発光装置の発光点形状は、下部電極の形状を自由に変えることによって変更が可能である。しかし、プリンタに用いるヘッドでは、印刷された文字、画像等の印刷結果に癖の無いものが必要とされる。従って、本発明をプリンタヘッドに適用する際は、電極形状そのものを略円形とし、斜めの直線も滑らかに表現できるようにすることが良い。
A printer head according to the present invention includes the light emitting device described above. As described above, the light emitting device according to the present invention can be a light emitting device having a simple configuration and particularly excellent in luminance uniformity of a single color. Therefore, it is possible to provide a large amount and a low cost of a printer head excellent in mass productivity.
In the printer head according to the present invention, it is preferable that the lower electrode of the light emitting element is formed in a substantially circular shape and the light emitting point is circular. The light emitting spot shape of the light emitting device can be changed by freely changing the shape of the lower electrode. However, the head used in the printer is required to have no defects in the printed result of printed characters, images, and the like. Therefore, when the present invention is applied to a printer head, it is preferable that the electrode shape itself is substantially circular so that an oblique straight line can be expressed smoothly.
本発明の電子機器は、上記本発明に係る発光装置を用いた表示装置を備えたことを特徴としている。また、本発明の電子機器は、先に記載の発光装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。 An electronic apparatus according to the present invention includes a display device using the light emitting device according to the present invention. In addition, an electronic apparatus according to the present invention is an image forming apparatus including the light emitting device described above.
(実施例1)
[発光装置]
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明をする。本発明に係わる発光装置は、有機機能材料からなる自発光素子を基板上に配列した有機エレクトロルミネッセンス装置(以下、有機EL装置と略す)である。この発光装置は、例えば電子機器等の表示手段として好適に用いることができる。
Example 1
[Light emitting device]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The light-emitting device according to the present invention is an organic electroluminescence device (hereinafter abbreviated as an organic EL device) in which self-emitting elements made of an organic functional material are arranged on a substrate. This light-emitting device can be suitably used as display means for electronic devices, for example.
図1は、本実施例の有機EL装置の回路構成図である。図2は、同有機EL装置に備えられた各画素領域71の平面構造を示す図である。図2(a)は、画素領域71のうち主にTFT等の画素駆動部分の構成を示す図であり、図2(b)は、画素駆動部分を層間絶縁膜240で被覆した後の電極を示す図である。また図3は、図2(a)のA−A線に沿う断面構成を示す図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the organic EL device of this embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a planar structure of each
図1に示すように、有機EL装置70は、透明の基板上に、複数の走査線131と、これら走査線131に対して交差する方向に延びる複数の信号線132と、これら信号線132に並列に延びる複数の共通給電線133とが、それぞれ配線されたものであり、走査線131、及び、信号線132の各交点毎に画素領域71が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
信号線132に対しては、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等を備えるデータ側駆動回路72が設けられている。一方、走査線131に対しては、シフトレジスタ、及び、レベルシフタ等を備える走査側駆動回路73が設けられている。また、画素領域71の各々には、走査線131を介して走査信号が供給されるゲート電極を有するスイッチング用TFT(薄膜トランジスタ)142と、このスイッチング用TFT(薄膜トランジスタ)142を介して信号線132から供給される画像信号を保持する保持容量capと、保持容量capによって保持された画像信号によってゲートを開閉する駆動用TFT143と、この駆動用TFT143を介して共通給電線133から駆動電流が流れ込む画素電極141と、この画素電極141と共通電極154との間に挟まれた有機機能層140とが設けられている。前記画素電極141と共通電極154と、有機機能層140とによって構成された素子が発光素子である。
For the
このような構成のもとに、走査線131が駆動されてスイッチング用TFT142がオンとなると、そのときの信号線132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TFT143のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用TFT143のチャネルを介して共通給電線133から画素電極141に電流が流れ、さらに発光部140を通じて共通電極154に電流が流れると、発光部140は流れる電流量に応じて輝度を変化させ発光するようになる。
Under such a configuration, when the
次に、図2(a)に示す画素領域71の平面構造をみると、画素領域71は、平面視略矩形状の画素電極141の四辺が、信号線132、共通給電線133、走査線131及び他の画素電極用の走査線(図示しない)によって囲まれた配置となっている。また、図3に示す画素領域71の断面構造をみると、基板P上に駆動用TFT143が設けられており、駆動用TFT143を覆って形成された複数の絶縁膜230、240上に、発光素子200が形成されている。発光素子200は、有機機能層140を主体として構成され、この有機機能層140を画素電極141と共通電極154との間に挟持した構成を備える。
Next, looking at the planar structure of the
図3に示すように、駆動用TFT143は、半導体膜210に形成されたソース領域143aとドレイン領域143b、及びチャネル領域143cと、半導体層表面に形成されたゲート絶縁膜220を介してチャネル領域143cに対向するゲート電極143Aとから構成されている。半導体膜210及びゲート絶縁膜220上には、これらを覆う形で第1層間絶縁膜230が形成されており、この第1層間絶縁膜230を貫通して半導体膜210に達するコンタクトホール232,234がある。ドレイン電極236、ソース電極238はこれらのコンタクトホールを介して、各々ドレイン領域143b、ソース領域143aに導電接続されている。第1層間絶縁膜230上には、配線とこれを覆う絶縁膜(第2層間絶縁膜)240が形成されており、この第2層間絶縁膜240に貫通したコンタクトホール245aに画素電極141の一部が接続されている。そして画素電極141とドレイン電極236とが導電接続されることで、駆動用TFT143と画素電極141とが電気的に接続する。
As shown in FIG. 3, the driving
発光素子200は、画素電極141と、画素電極の上及び第2層間絶縁膜240の上を覆うように塗布された正孔注入層(電荷輸送層)140Aと発光層140Bの2層の有機層と、この発光層140Bをさらに覆う共通電極154から構成されている。画素電極141の形、大きさは、そのまま発光部分の形、大きさとなり、駆動トランジスタ143との接続は画素電極141の下側のコンタクトホール245aを通して行う。
The light-emitting
基板Pは、いわゆるトップエミッション型の有機EL装置の場合、発光素子200が配設された側から光を取り出す構成であるので、ガラス等の透明基板のほか、不透明基板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、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、また、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム(プラスチックフィルム)などが挙げられる。
In the case of a so-called top emission type organic EL device, the substrate P is configured to extract light from the side on which the
画素電極141は、基板Pを介して光を取り出すボトムエミッション型の場合には、ITO(インジウム錫酸化物)等の透光性導電材料により形成されるが、トップエミッション型の場合には透光性である必要はなく、金属材料等の適切な導電材料によって形成できる。また、有機EL装置がボトムエミッション型の場合、コンタクトホール245aの位置が発光を遮ることとなるので、画素電極141の中でもTFT143寄りの所で、必要最小限の面積をもって接続する必要がある。
The
共通電極(上部電極)154は、発光層140Bの上面を覆った状態で形成される。この共通電極154の材料としては、トップエミッション型の場合、透明導電材料が用いられる。透明導電材料としてはITOが好適であるが、他の透光性導電材料であっても構わない。
The common electrode (upper electrode) 154 is formed in a state of covering the upper surface of the
共通電極154の上層側には、陰極保護層を形成してもよい。係る陰極保護層を設けることで、製造プロセス時に共通電極154が腐食されるのを防止する効果が得られる。この陰極保護層は、無機化合物、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン窒酸化物等のシリコン化合物により形成できる。共通電極154を無機化合物からなる陰極保護層で覆うことにより、共通電極154への酸素等の侵入を良好に防止することができる。なお、陰極保護層は10nmから300nm程度の厚みに形成される。
A cathode protective layer may be formed on the upper layer side of the
上記構成を備えた本実施例の有機EL装置70は、広範囲に渡って膜厚の均一性が良い発光層が得られるので、ムラのない発光が得られる。また、隔壁を排除し簡単な構成としたので、製造工程の短縮が図れる。
Since the
[発光装置の製造]
以下、本発明に係る有機EL素子を用いた発光装置の製造方法について、図4、図5を参照しながら説明する。本実施例では、図1から図3に示した構成を備えた有機EL装置70を、フレキソ印刷機を用いて製造する方法を例示して説明する。なお、図4、図5には、説明を簡略化するために単一の画素領域71についてのみ図示しているが、各画素において共通の構成を有しているものとする。本発明に係る有機EL装置では、発光素子の光を基板側から取り出す構成(ボトムエミッション)、及び基板と反対側から取り出す構成(トップエミッション)のいずれも採用できる。本実施例は、トップエミッション型の有機EL装置として説明する。
[Manufacture of light emitting devices]
Hereinafter, a method for manufacturing a light emitting device using the organic EL element according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a method for manufacturing the
まず、図4(a)に示すように、基板P上に駆動用TFT143を形成する。トップエミッション型では、基板は不透明であってもよいため、アルミナ等のセラミックス、ステンレス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、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂なども用いることができる。また、従来から液晶装置等に用いられてきたガラス基板であってもよい。次に、上記駆動用TFT143の作製手順を例示する。
First, as shown in FIG. 4A, a driving
まず、基板Pに対し、TEOS(テトラエトキシシラン)、酸素ガスなどを原料としてプラズマCVD法により厚さ約200〜500nmのシリコン酸化膜からなる下地保護膜(図示せず)を形成しておく。その後、基板温度を350℃程度に加熱して基板P表面にプラズマCVD法による厚さ約30〜70nmのアモルファスシリコン膜を形成、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて半導体膜210をパターン化する。そしてこの半導体膜210を、レーザアニールまたは固相成長法などによる結晶化工程に供することでポリシリコン膜とする。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザのビーム長寸が400mmのラインビームを用いることができ、その出力強度は200mJ/cm2である。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の90%に相当する部分が、各走査領域毎に重なるようにラインビームを走査する。
First, a base protective film (not shown) made of a silicon oxide film having a thickness of about 200 to 500 nm is formed on the substrate P by plasma CVD using TEOS (tetraethoxysilane), oxygen gas or the like as a raw material. Thereafter, the substrate temperature is heated to about 350 ° C., an amorphous silicon film having a thickness of about 30 to 70 nm is formed on the surface of the substrate P by plasma CVD, and the
次いで、半導体膜210及び基板Pの表面に、TEOS、酸素ガスなどを原料としてプラズマCVD法により厚さ約60〜150nmのシリコン酸化膜、または、窒化膜からなるゲート絶縁膜220を形成する。なお、半導体膜210は、図3に示した駆動用TFT143のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となるものであり、同時に他の位置においてはスイッチング用TFT142のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となる半導体膜ともなる。つまり、図4(a)に示す駆動用TFT143を作製する工程では、2種類のトランジスタ142、143が同時に作製される。
Next, a
次に、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属膜、あるいは、これらの積層膜からなる導電膜をスパッタ法等により形成した後、パターニングすることでゲート電極143Aを形成する。続いて、半導体膜210に対して高濃度のリンイオンを打ち込むことで、ゲート電極143Aに対して自己整合的にソース・ドレイン領域143a、143bを形成する。このとき、ゲート電極143Aにより遮蔽されて不純物が導入されなかった部分がチャネル領域143cとなる。その後、半導体膜210及び基板P表面を覆う層間絶縁膜230を形成する。
Next, after forming a metal film such as aluminum, tantalum, molybdenum, titanium, or tungsten, or a conductive film made of a laminated film of these by sputtering or the like, the
次に、層間絶縁膜230を貫通するコンタクトホール232及び234を形成し、これらコンタクトホール232及び234を介してドレイン電極236及びソース電極238を形成し、駆動用TFT143を得る。ここで、層間絶縁膜230上においてソース電極238に接続するように、共通給電線(配線)や走査線(図示せず)も形成しておく。さらに、層間絶縁膜230、及び各配線の上面を覆うように第2層間絶縁膜240を形成し、この第2層間絶縁膜240を貫通してドレイン電極236からの配線に達するコンタクトホール245aを貫設する。コンタクトホール245aの位置は、画素電極141の下部であればどこにでも設置することが出来る。また、導電性を考え複数箇所設けても良い。
Next, contact holes 232 and 234 penetrating the
次に、図4(b)に示すように、駆動用TFT143と重ならない位置であって、かつ、コンタクトホール245aを含む領域に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて画素電極141をパターン形成する。これにより、図2(a)に示したような信号線、共通給電線、及び走査線に囲まれた位置に、画素電極141が形成される。なお、ドレイン電極236からの延長部分と画素電極141のコンタクトは、この電極141の薄膜形成と同時に進行し、コンタクトホール内が電極材料によって充填されることによって成立する。また、接続の信頼性の観点から、仲介となる導電性材料、例えば違う材料によってメタライズしてから、接続を取っても良い。トップエミッション型の場合は、ドレイン電極、配線、画素電極全てが金属系となるので、問題なく接続が出来る。また、ボトムエミッション型場合には、画素電極が透明なインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)などになるが、メタル配線材料との相性は良い。
Next, as shown in FIG. 4B, a
本実施例(トップエミッション型)の場合、画素電極141は透明導電膜である必要はなく、金属材料により形成することができる。画素電極141をアルミニウムや銀等の光反射性の金属膜で構成すれば、この画素電極に入射した光を反射させて観察者側へ射出できるようになる。本有機EL装置70では、画素電極141は陽極として機能するので、仕事関数が4.8eV以上の材料で形成することが好ましく、具体例を挙げるならば、ITO/Alの積層膜、Au、Pt等からなる金属膜で形成するのがよい。なお、この画素電極141の形成に先立って、第2層間絶縁膜240の表面を清浄化する処理(例えば酸素プラズマ処理、UV照射処理、オゾン処理等)を施しておいてもよい。これにより、画素電極141と第2層間絶縁膜240との密着性を向上させることができる。
In the case of this embodiment (top emission type), the
次に、図4(c)に示すように、正孔注入層形成材料を含む液体材料140aをフレキソ印刷装置によって塗布位置に選択的に塗布する。正孔注入層形成材料としては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体、または、これらのドーピング体などを用いることができる。具体的には、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)の分散液、すなわち、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、さらにこれに水を分散させた水溶液などを用いる。
Next, as shown in FIG. 4C, a
上記液体材料140aの塗布後は、図5(a)に示すように、基板Pの下面に設置された加熱手段(ヒータ等)300により基板Pを加熱し、液体材料140aを乾燥固化させる。乾燥条件の一例を挙げると、大気環境下又は窒素ガス雰囲気下において200℃、10分程度の焼成を行う。あるいは、大気圧より低い圧力環境下(減圧環境下)に設置することで溶媒の除去を促進してもよい。
After the application of the
続いて、図5(b)に示すように、前記同様に発光層形成材料と溶媒を含む液体材料140bを、正孔注入層140A上に選択的に塗布する。この発光層形成材料としては、例えば共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための蛍光色素とを含んでいるものを好適に用いることができる。共役系高分子有機化合物の前駆体は、蛍光色素等とともに薄膜に成形された後、加熱硬化されることによって共役系高分子有機EL層となる。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a
このような共役系高分子有機化合物は固体で強い蛍光を持ち、均質な固体超薄膜を形成することができる。しかもITO電極との密着性も高い。さらに、加熱硬化前においては前駆体溶液を塗布に最適な粘度に調整することができ、簡便かつ短時間で薄膜形成を行うことができる。 Such a conjugated polymer organic compound is solid and has strong fluorescence, and can form a homogeneous solid ultrathin film. In addition, the adhesion with the ITO electrode is high. Furthermore, before the heat curing, the precursor solution can be adjusted to an optimum viscosity for coating, and a thin film can be formed easily and in a short time.
上記前駆体としては、例えばPPV(ポリパラ−フェニレンビニレン)またはその誘導体の前駆体が好ましい。PPVまたはその誘導体の前駆体は、水あるいは有機溶媒に可溶であり、また、ポリマー化が可能であるため、光学的にも高品質の薄膜を得ることができる。さらに、PPVは強い蛍光を持ち、また二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在導電性高分子でもあるため、高性能の発光素子を得ることができる。 As the precursor, for example, PPV (polypara-phenylene vinylene) or a precursor thereof is preferable. Since the precursor of PPV or its derivative is soluble in water or an organic solvent and can be polymerized, a high-quality thin film can be obtained optically. Furthermore, PPV has strong fluorescence, and double-bonded π electrons are also nonpolar conductive polymers on the polymer chain, so that a high-performance light-emitting element can be obtained.
PPVまたはPPV誘導体の前駆体は、前述したように水に可溶であり、成膜後の加熱により高分子化してPPV層を形成する。前記PPV前駆体に代表される前駆体の含有量は、液体材料組成物全体に対して0.01〜10.0wt%が好ましく、0.1〜5.0wt%がさらに好ましい。前駆体の添加量が少な過ぎると共役系高分子膜を形成するのに不十分であり、多過ぎると液体材料組成物の粘度が高くなり、印刷塗布による精度の高いパターニングに適さない場合がある。 The precursor of the PPV or PPV derivative is soluble in water as described above, and is polymerized by heating after film formation to form a PPV layer. The content of the precursor typified by the PPV precursor is preferably 0.01 to 10.0 wt%, more preferably 0.1 to 5.0 wt% with respect to the entire liquid material composition. If the amount of the precursor added is too small, it is insufficient to form a conjugated polymer film, and if it is too large, the viscosity of the liquid material composition will be high and may not be suitable for high-precision patterning by printing. .
さらに、発光層形成材料としては、少なくとも1種の蛍光色素を含むことが好ましい。これにより、発光層の発光特性を変化させることができ、例えば、発光層の発光効率の向上、または光吸収極大波長(発光色)を変えるための手段となる。 Furthermore, the light emitting layer forming material preferably contains at least one fluorescent dye. As a result, the light emission characteristics of the light emitting layer can be changed. For example, it becomes a means for improving the light emission efficiency of the light emitting layer or changing the light absorption maximum wavelength (light emission color).
蛍光色素としては、赤色発光層を形成する場合、赤色に発光するローダミンまたはローダミン誘導体を用いることができる。緑色発光層を形成する場合、緑色に発光するキナクリドンおよびその誘導体を用いることができる。さらに、青色発光層を形成する場合、青色に発光するジスチリルビフェニルおよびその誘導体を用いることができる。これらの蛍光色素は低分子であるため水・アルコール混合溶液に可溶であり、またPPVと相溶性がよく発光層の形成が容易である。以上の蛍光色素は、各色1種のみを用いてもよく、また2種以上を混合して用いてもよい。 As the fluorescent dye, rhodamine or a rhodamine derivative that emits red light can be used when a red light emitting layer is formed. In the case of forming a green light emitting layer, quinacridone and its derivatives that emit green light can be used. Furthermore, when forming a blue light emitting layer, distyryl biphenyl and its derivatives which emit blue light can be used. Since these fluorescent dyes are low in molecular weight, they are soluble in a water / alcohol mixed solution, have good compatibility with PPV, and can easily form a light emitting layer. As for the above fluorescent dyes, only one kind of each color may be used, or two or more kinds may be mixed and used.
これらの蛍光色素は、前記共役系高分子有機化合物の前駆体固型分に対し、0.5〜10wt%添加するのが好ましく、1.0〜5.0wt%添加するのがより好ましい。蛍光色素の添加量が多過ぎると発光層の耐候性および耐久性の維持が困難となり、一方、添加量が少なすぎると、前述したような蛍光色素を加えることによる効果が十分に得られない。 These fluorescent dyes are preferably added in an amount of 0.5 to 10 wt%, more preferably 1.0 to 5.0 wt%, based on the solid precursor of the conjugated polymer organic compound. If the amount of the fluorescent dye added is too large, it will be difficult to maintain the weather resistance and durability of the light emitting layer. On the other hand, if the amount added is too small, the effect of adding the fluorescent dye as described above cannot be obtained sufficiently.
また、前記前駆体および蛍光色素については、極性溶媒に溶解または分散させて液体材料とし、この液体材料を印刷塗布に用いるのが好ましい。極性溶媒は、前記前駆体、蛍光色素等を容易に溶解、または均一に分散させることができる。このような極性溶媒として具体的には、水、メタノールおよびエタノール等の水と相溶性のあるアルコール、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルイミダゾリン(DMI)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、2,3−ジヒドロベンゾフラン等の有機溶媒または無機溶媒が挙げられ、これらの溶媒を2種以上適宜混合したものであってもよい。 The precursor and the fluorescent dye are preferably dissolved or dispersed in a polar solvent to form a liquid material, and this liquid material is preferably used for printing and coating. The polar solvent can easily dissolve or uniformly disperse the precursor, the fluorescent dye, and the like. Specific examples of such polar solvents include water, alcohols compatible with water such as methanol and ethanol, N, N-dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylimidazoline (DMI), Examples include organic solvents or inorganic solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), xylene, cyclohexylbenzene, and 2,3-dihydrobenzofuran, and two or more of these solvents may be appropriately mixed.
このようにして各色の発光層形成材料を含む液体材料140bを塗布したならば、先の正孔注入層140Aの形成工程と同様にして、液体材料140b中の溶媒を蒸発させる。この工程により、図5(c)に示すように正孔注入層140A上に固形の発光層140Bが形成され、これにより正孔注入層140Aと発光層140Bとからなる有機機能層140が得られる。なお、発光材料を含む液体材料140b中の溶媒の蒸発については、必要に応じて、加熱あるいは減圧等の処理を行う。
When the
次に、図5(c)に示すように、基板Pの最上面全体に、あるいはストライプ状に、ITO等の透明導電材料からなる共通電極154を形成する。なおITOは、仕事関数が大きく電子注入性が乏しいので、ITO界面にマグネシウムやリチウムなどの薄い膜をつけて陰極の処理をする。ITO自身は蒸着、イオンプレーティング、スパッタなどの方法によって形成する。このようにして、発光素子200ができる。なお、本実施例における発光素子200は、画素電極(陽極)141と正孔注入層140Aと発光層140Bと共通電極(陰極)154から構成されているが、この他に正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を設けても良い。
Next, as shown in FIG. 5C, the
なお、本発明をボトムエミッション構造に適用する際には、画素電極141とドレイン電極236をつなぐ配線と、コンタクトホール245aの位置に工夫が必要である。すなわち、配線およびコンタクトホールが発光を遮らない場所に設置する必要がある。画素電極141の周辺および近傍が妥当な位置と思われる。
Note that, when the present invention is applied to the bottom emission structure, it is necessary to devise the wiring connecting the
また上記実施例では、有機機能層の形成にフレキソ印刷機を用いると記述したが、この他に液滴吐出装置を用いた液滴吐出法、スリットコート(或いはカーテンコート)法、ダイコート法など他の塗布方法を用いることもできる。また、液体材料の生成工程や成膜工程は大気環境下で行ってもよいし、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。なお、液体材料の調整や印刷工程はクリーンルーム内でパーティクル及び化学的にクリーン度を維持された環境下で行うのが望ましい。 In the above embodiment, it is described that a flexographic printing machine is used for forming the organic functional layer. However, other than this, a droplet discharge method using a droplet discharge device, a slit coat (or curtain coat) method, a die coat method, etc. The coating method can also be used. In addition, the liquid material generation step and the film formation step may be performed in an air environment or in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas. In addition, it is desirable that the adjustment of the liquid material and the printing process be performed in a clean room in an environment where particles and chemical cleanliness are maintained.
以上述べたように、本発明は下部電極の構造を変えることによって隔壁を不要とした。また、隔壁が無くなることによって、印刷塗布による有機薄膜(140A,140B)の形成が可能となり、広範囲に渡る膜厚ばらつきが無い発光層を得ることが出来る。その結果、輝度ムラのない発光特性に優れた有機EL装置、例えば表示装置を得ることが出来る。さらには、本発明の発光装置の発光領域は、画素電極の形状・大きさによって決まるため、発光点の形状を自在に変えられる有機EL装置が実現される。 As described above, the present invention makes the partition unnecessary by changing the structure of the lower electrode. Further, since the partition walls are eliminated, the organic thin films (140A and 140B) can be formed by printing and a light emitting layer having no film thickness variation over a wide range can be obtained. As a result, it is possible to obtain an organic EL device, for example, a display device, which has no luminance unevenness and excellent emission characteristics. Furthermore, since the light emitting region of the light emitting device of the present invention is determined by the shape and size of the pixel electrode, an organic EL device in which the shape of the light emitting point can be freely changed is realized.
[有機機能層の印刷装置]
図6は、上記実施例1に用いたフレキソ印刷装置の構成図である。図6に示したフレキソ印刷装置60Aは、いわゆるドクターロール方式のフレキソ印刷装置であり、フレキソ刷版61aを周面に支持した刷版ロール61と、フレキソ刷版61aに対して液体材料の塗布を行うアニロックスロール62と、アニロックスロール62の周面に液体材料を塗布するドクターロール63とから構成されている。本フレキソ印刷装置60Aにより基板11への液体材料の塗布を行うには、まず、上記3つのロール61〜63を回転させつつドクターロール63とアニロックスロール62との間に液体材料13aを供給する。すると、ドクターロール63とアニロックスロール62との間隙から少量ずつの液体材料13aがアニロックスロール62周面に供給され、このアニロックスロール62からフレキソ刷版61aに対して液体材料13aが塗布される。そして、このような運転状態で刷版ロール61の周面に近接する位置に基板11を通過させると、フレキソ刷版61aの表面に保持されている液体材料13aが基板11上に転写される。この印刷装置60Aによれば、フレキソ刷版61aの平面形状に応じたパターンにて基板11上に液体材料13aを塗布することができる。
[Printer for organic functional layer]
FIG. 6 is a configuration diagram of the flexographic printing apparatus used in the first embodiment. A
図7に示すフレキソ印刷装置60Bは、いわゆるドクターブレード方式のフレキソ印刷装置であり、図6に示したフレキソ印刷装置60Aのドクターロール63に代えて、ドクターブレード64を具備したものである。係るフレキソ印刷装置60Bでは、アニロックスロール62の周面への液体材料13aの供給に際して、先端部をアニロックスロール62の周面に近接させて配置したドクターブレード64を用いる以外はフレキソ印刷装置60Aと同様であり、係る印刷装置60Bを用いた場合にも、基板11上に所定平面パターンにて液体材料13aを塗布することが可能である。
The
図8に示すダイコータ(塗布装置)50は、ダイ51と、液体材料供給部52とを主体として構成されている。液体材料供給部52は、例えば、液体材料を貯留する材料容器と、この材料容器から液体材料をダイ51に搬送するポンプとから構成される。この他に、液体材料の流量調整を行うバルブや、液体材料の供給圧力を一定に保持するためのバッファを備えていてもよい。このような構成のもと、ダイコータ50は、ダイ51の先端部を基板11に近接させて配置し、基板11を図示矢印方向に移動させながら液体材料供給部52からダイ51の内部に設けられたノズル部51aに液体材料を供給することで、一定量の液体材料13aを基板11上に塗布することができる。さらに、基板11の搬送動作とダイ51からの液体材料の供給/停止動作を組み合わせることで、基板11上に所定平面パターンにて液体材料13aを塗布できるようになる。
A die coater (coating apparatus) 50 shown in FIG. 8 is mainly composed of a
図9は、基板11に対する液体材料13aの塗布形態例を示す平面構成図である。図9(a)に示す基板11には、有機EL素子を構成する陽極12が平面視矩形状に形成されており、この陽極12を覆うように液体材料13aが塗布されている。また、基板11上には、液体材料13aが塗布されていない領域(非塗布領域)13x、13yが存在しており、これらの非塗布領域は、例えば有機EL素子の陰極14と電気的に接続される端子部や、有機EL素子と外部回路とを接続する端子部等が形成される領域とされる。
FIG. 9 is a plan configuration diagram showing an example of an application form of the
また、図9(b)に示すように複数の有機EL素子を形成するべく基板11上に複数の陽極12が配列形成されている場合にも、これら複数の陽極12を覆うように一括に液体材料13aを塗布し、塗布領域のy方向両側の非塗布領域13x1、13x2には液体材料13aが触れないようにして有機薄膜の形成を行う。
Also, as shown in FIG. 9B, when a plurality of
このように本実施例に用いた印刷機は、基板11上に有機EL素子を形成するに際して、有機EL層を構成する有機薄膜の液体材料13aを、基板11上の領域のうち、当該有機薄膜が形成されるべき領域にのみ選択的に塗布して前記有機薄膜を形成する。従って、基板上の全面に有機薄膜を形成した後パターニングを行う場合のように、余分の有機薄膜を除去して捨ててしまうことがなく、高効率に材料を使用して有機EL装置を製造することができる。また、有機薄膜が不要な基板上の領域に対しては、予め液体材料を塗布しないようにするので、同領域に端子等が形成されていても、それらの接続信頼性を損なったり、端子部が損傷したりすることがない。このように印刷による成膜は、高歩留まりかつ高信頼性を有する有機EL装置に適している。
As described above, when forming the organic EL element on the
また本発明では、図6から図8に示すような市販の塗布装置を用いて液体材料の塗布を行うので、大面積の基板上にも良好な均一性を持って液体材料を塗布することができる。そして、均一な膜厚の有機薄膜を形成できることで、有機EL素子の発光効率向上にも寄与し得る。 In the present invention, since the liquid material is applied using a commercially available coating apparatus as shown in FIGS. 6 to 8, it is possible to apply the liquid material to a large area substrate with good uniformity. it can. And since the organic thin film of a uniform film thickness can be formed, it can also contribute to the luminous efficiency improvement of an organic EL element.
(実施例2)
[プリンタヘッド]
次に、上記実施例1の有機EL素子を用いた発光装置(以下、有機EL装置と略す)を好適に利用できるプリンタヘッドについて図10から図12を参照して説明する。なお、本実施例はトップエミッション型の有機EL装置を用いて説明を行うが、ボトムエミッション型の有機EL装置を用いても良い。
(Example 2)
[Printer head]
Next, a printer head that can suitably use a light-emitting device using the organic EL element of Example 1 (hereinafter abbreviated as an organic EL device) will be described with reference to FIGS. Although this embodiment is described using a top emission type organic EL device, a bottom emission type organic EL device may be used.
図10は、本発明に係る有機EL装置を適用したプリンタヘッドを模式的に示す図である。図10(a)は平面図であり、図10(b)は側面図である。プリンタヘッド1は、後述する画像形成装置の露光手段として用いられるものであり、その構成は、細長い矩形形状の素子基板2上に、複数の有機EL素子3を一列ないしは数列配列してなる単一色の発光素子列3aと、有機EL素子3を駆動する駆動素子4と、これら駆動素子を制御する制御回路5とを一体形成したものである。従って、実施例1で説明をした二次元の配列を有する有機EL装置の単純な場合に相当する。なお、一次元配列の場合であっても、図12のように千鳥配置にすることによって、画素間の間隔を狭めることも行われる。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a printer head to which the organic EL device according to the present invention is applied. FIG. 10A is a plan view, and FIG. 10B is a side view. The
次に、図10(b)に示すように、素子基板2の表面には、有機EL素子3を封止するための封止基板6があり、これは透明性の接着剤によって接着されている。本実施例はトップエミッション型であるため、封止基板6はガラス等の透明性基板からなる。また、プリンタヘッド1は、素子基板2の裏面側に、例えばアルミニウム等の金属からなる放熱板7を備える。この放熱板7は、有機EL素子3の周辺温度の上昇を抑え、有機EL素子3の発光効率及び寿命の低下を防止するものである。
Next, as shown in FIG. 10B, there is a sealing substrate 6 for sealing the
図10(a)に示すように、素子基板2上に形成された駆動用TFT4には、電源線8,9が接続されており、これら電源線8,9を介して電源(図示せず)から駆動用TFT4のソースに電圧が印加されるようになっている。有機EL素子3は、制御回路5によって制御される駆動用TFT4により、その発光動作が制御されるようになっている。また、プリンタヘッド1上には、発光素子列3a、または、その近傍の温度を測定するための温度測定部を備えていてもよい。
As shown in FIG. 10A,
プリンタヘッド1の各単位構成についてさらに詳細を説明する。図11はプリンタヘッド1の要部構成を示す平面図である。図11では陰極154の外形のみを示し、中間部分はその下部を透視した図となっている。なお、断面図は図3と同様となるため、対応する番号を図11内に括弧を用いて付した。
Further details of each unit configuration of the
図11において、電源線8は駆動用TFT4のソース電極に接続されており、電源線9は配線30を経由して有機EL素子3の陰極154に接続される。図3に示した第2層間絶縁膜240(図では透明)は、これらの駆動用TFT4及び駆動用の配線を覆うように形成されている。画素電極141は、本実施例の場合略円形であり、その電極下部で駆動用TFT4のドレイン電極から来た配線とコンタクトホールを介して接続されている。画素電極141と、その周辺の層間絶縁膜上には、正孔注入層及び発光層の2層からなる有機薄膜が積層され、これらは上述した印刷法によって画素電極141を完全に覆うように塗布される。その塗布領域は、陰極154とほぼ同一であってよい。即ち、印刷によって平面的に形成された正孔注入層および発光層は、図のようにストライプ状に形成されており、更にその上を陰極154が覆う形になる。陰極154は、層間絶縁膜の上、あるいは、層間絶縁膜から外れた位置にある配線30を介して電源線9と接続される。本実施例では発光の形状を、画素電極141と同じ円形のスポットとし、ラインプリンタヘッドに最適な形状とした。
In FIG. 11, the
図12は、発光部分を千鳥配置にしたものである。図11と構造的にはほぼ同一である。異なる点は、発光部分を千鳥配置にしたため駆動用TFT4のドレイン電極から延びる配線が隣接する発光素子3間で異なることにある。即ち、駆動用TFT4から、各発光素子3の画素電極141に到る接続配線は、画素電極141の位置まで自由に延長した後、画素電極141の下部でコンタクトを取っている。また、図の12では、発光素子3の陰極154を、駆動用TFT4の上部まで被覆することは止めてある。印刷によって形成された正孔注入層と発光層の2層の有機層は、同様にこの陰極154と同じ大きさか、小さめの帯状としてある。また、陰極からはみ出した形状であっても問題はない。陰極154は、配線30を経由して電源線9と接続されている。
FIG. 12 shows a staggered arrangement of light emitting portions. It is substantially the same as FIG. The difference is that since the light emitting portions are arranged in a staggered manner, the wiring extending from the drain electrode of the driving
このような構成からなるプリンタヘッドにおいて、その発光色は、発光波長帯域が赤色に対応した単一色の発光が好適に採用される。しかし、もちろん発光波長帯域が緑色や青色に対応した発光色を採用してもよい。要は、後述する画像形成装置の感光体の最良感度波長域に適合させた発光色にすればよい。 In the printer head having such a configuration, the emission color is preferably a single color emission corresponding to the emission wavelength band of red. However, of course, an emission color corresponding to green or blue in the emission wavelength band may be adopted. In short, the emission color may be adapted to the best sensitivity wavelength region of the photoreceptor of the image forming apparatus described later.
この他本実施例のプリンタヘッドでは、上記有機薄膜の非塗布領域に電源配線8、9の引き回し、及び、これらに接続される入力端子部を設けることが出来る。このように、本実施例に係るプリンタヘッドは、正孔注入層、発光層の形成に際して簡単な帯状の印刷成膜が可能であるとともに、その外部に配した電源線や端子部と、有機薄膜層を形成するための液体材料とが接触しないので、有機薄膜の残渣による電源線や端子部の信頼低下を生じることがない。したがって、本発明によって信頼性に優れたプリンタヘッドを低コストに提供することができる。
In addition, in the printer head of this embodiment, the
(実施例3)
[画像形成装置1]
次に、本発明のプリンタヘッド1が設けられる画像形成装置について説明する。図13は、本発明に係る電子機器の一実施例である画像形成装置の構成を示す図である。図13に示す画像形成装置80は、上記実施例のプリンタヘッド81K、81C、81M、81Yを、同様な構成である4個の感光体ドラム(像担持体)82K、82C、82M、82Yの露光装置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式と呼ばれる。
(Example 3)
[Image forming apparatus 1]
Next, an image forming apparatus provided with the
この画像形成装置80は、駆動ローラ83と従動ローラ84とテンションローラ85とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト86を、図13中の矢印方向(反時計方向)に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト86に対して、感光体82K、82C、82M、82Yが所定間隔で配置されている。これら感光体82K、82C、82M、82Yは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。
This
ここで、上記符号中のK、C、M、Yは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示している。尚、これら符号(K、C、M、Y)の意味は、他の部材についても同様である。感光体82K、82C、82M、82Yは、中間転写ベルト86の駆動と同期して、図13中矢印方向(時計方向)に回転駆動するようになっている。
Here, K, C, M, and Y in the above symbols mean black, cyan, magenta, and yellow, respectively, and indicate that the photoconductors are for black, cyan, magenta, and yellow, respectively. The meanings of these symbols (K, C, M, Y) are the same for the other members. The
各感光体82(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体82(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)87(K、C、M、Y)と、この帯電手段87(K、C、M、Y)によって一様に帯電させられた外周面を感光体82(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する本発明の有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)とが設けられている。 Around each photosensitive member 82 (K, C, M, Y), charging means (corona charger) 87 (K) for uniformly charging the outer peripheral surface of the photosensitive member 82 (K, C, M, Y), respectively. , C, M, Y) and the outer peripheral surface uniformly charged by the charging means 87 (K, C, M, Y) are synchronized with the rotation of the photosensitive member 82 (K, C, M, Y). And an organic EL printer head 81 (K, C, M, Y) of the present invention that sequentially performs line scanning.
また、この有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に、現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置88(K、C、M、Y)と、この現像装置88(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を、一次転写対象である中間転写ベルト86に順次転写する一次転写ローラ89(K、C、M、Y)と、転写された後に感光体82(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング装置90(K、C、M、Y)とが設けられている。
Further, a developing device 88 (K) that applies toner as a developer to the electrostatic latent image formed by the organic EL printer head 81 (K, C, M, Y) to form a visible image (toner image). , C, M, Y) and a primary transfer roller 89 (K, C, M, Y) for sequentially transferring the toner image developed by the developing device 88 (K, C, M, Y) to the
各有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)は、それぞれの発光点方向が感光体ドラム82(K、C、M、Y)の母線に沿うように設置されている。そして、各有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)の発光エネルギーピーク波長と、感光体82(K、C、M、Y)の感度ピーク波長とが略一致するように設定されている。尚、上記の各有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)は、画像形成装置80に対し、支持部材によって支持され、取り付けられている。
Each of the organic EL printer heads 81 (K, C, M, Y) is installed such that the direction of the light emission point is along the bus line of the photosensitive drum 82 (K, C, M, Y). The emission energy peak wavelength of each organic EL printer head 81 (K, C, M, Y) and the sensitivity peak wavelength of the photosensitive member 82 (K, C, M, Y) are set so as to substantially match. Yes. Each organic EL printer head 81 (K, C, M, Y) is supported and attached to the
現像装置88(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を、例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体82(K、C、M、Y)に接触させ、あるいは押圧することにより、感光体82(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。 The developing device 88 (K, C, M, Y) uses, for example, a non-magnetic one-component toner as a developer. The film thickness of the adhered developer is regulated by a regulating blade, and the developing roller is brought into contact with or pressed against the photoreceptor 82 (K, C, M, Y), whereby the photoreceptor 82 (K, C, M, A developer is attached in accordance with the potential level of Y) and developed as a toner image.
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンダ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ89(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト86上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト86上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ91において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、さらに定着部である定着ローラ対92を通ることで記録媒体P上に定着される。その後、排紙ローラ対93によって装置上部に形成された排紙トレイ94に排出される。
The black, cyan, magenta, and yellow toner images formed by the four-color single-color toner image forming station are intermediated by the primary transfer bias applied to the primary transfer roller 89 (K, C, M, Y). Primary transfer is sequentially performed on the
尚、図13中の符号95は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、96は給紙カセット95から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ、97は二次転写ローラ91の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、91は中間転写ベルト86との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、98は二次転写後に中間転写ベルト86の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。以上の通り、図12の画像形成装置は、露光手段(書き込み手段)として有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)を用いているので、例えばレーザ走査光学系を用いた場合に比べ、装置の小型化を図ることができる。
In FIG. 13,
[画像形成装置2]
次に、本発明に係る他の実施例である画像形成装置について説明する。図14は、画像形成装置の他の実施例を示す縦断側面図である。図14において、画像形成装置100には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置101、像担持体として機能する感体ドラム105、上記有機ELプリンタヘッドが設けられてなる像書込手段(露光手段)107、中間転写ベルト109、用紙搬送路114、定着器の加熱ローラ112、給紙トレイ118が設けられている。
[Image forming apparatus 2]
Next, an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a longitudinal side view showing another embodiment of the image forming apparatus. In FIG. 14, the
現像装置101は、現像ロータリ101aが軸101bを中心として、矢印A方向に回転するよう構成されたものである。現像ロータリ101aの内部は4分割されており、それぞれイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、ブラック(K)の4色の像形成ユニットが設けられている。102a〜102dは、上記4色の各像形成ユニットに配置されており、矢印B方向に回転する現像ローラ103a〜103dは、矢印C方向に回転するトナー供給ローラである。また、104a〜104dはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。
The developing
図14中符号105は、上記のように像担持体として機能する感光体ドラム、106は一次転写部材、108は帯電器である。また、107は本発明における露光手段となる像書込器であり、本発明の有機ELプリンタヘッドを備えてなるものである。感光体ドラム105は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより、現像ローラ102aとは逆の方向となる矢印D方向に回転駆動されるようになっている。尚、像書込手段107を構成する有機ELプリンタヘッドは、これと結像レンズ(図示せず)や感光ドラム105との間で位置合わせ(光軸合わせ)がなされた状態に配設されている。
In FIG. 14,
中間転写ベルト109は、駆動ローラ110aと従動ローラ110bとの間に張架されたものである。駆動ローラ110aは、上記感光体ドラム105の駆動モータに連結されたもので、中間転写ベルト109に動力を伝達するようになっている。すなわち、該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト109の駆動ローラ110aは感光体ドラム105とは逆の方向となる矢印E方向に回動するようになっている。
The
用紙搬送路114には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対116等が設けられており、用紙が搬送されるようになっている。中間転写ベルト109に担持されている片面の画像(トナー像)が、二次転写ローラ111の位置で用紙の片面に転写されるようになっている。二次転写ローラ111は、クラッチによって中間転写ベルト109に離当接されるようになっており、クラッチオンで中間転写ベルト109に当接され、用紙に画像が転写されるようになっている。
The
上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータHを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ112、加圧ローラ113が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対116に引き込まれて矢印F方向に進行する。この状態から排紙ローラ対116が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路115を矢印G方向に進行する。117は電装品ボックス、118は用紙を収納する給紙トレイ、119は給紙トレイ118の出口に設けられているピックアップローラである。
The sheet on which the image has been transferred as described above is then subjected to a fixing process by a fixing device having a fixing heater H. The fixing device is provided with a heating roller 112 and a pressure roller 113. The sheet after the fixing process is drawn into the
用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータとしては、例えば低速のブラシレスモータが用いられている。また、中間転写ベルト109については、色ずれ補正等が必要となるためステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略した制御手段からの信号によって制御されるようになっている。
For example, a low-speed brushless motor is used as a drive motor for driving the transport roller in the paper transport path. Further, a step motor is used for the
図14に示した状態で、イエロー(Y)の静電潜像が感光体ドラム105に形成され、現像ローラ102aに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム105にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側及び表側の画像がすべて中間転写ベルト109に担持されると、現像ロータリ101aが矢印A方向に90度回転する。
In the state shown in FIG. 14, a yellow (Y) electrostatic latent image is formed on the
中間転写ベルト109は1回転して感光体ドラム105の位置に戻る。次に、シアン(C)の2面の画像が感光体ドラム105に形成され、この画像が中間転写ベルト109に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ101の90度回転、中間転写ベルト109への画像担持後の1回転処理が繰り返される。
The
4色のカラー画像担持には中間転写ベルト109は4回転して、その後さらに回転位置が制御されて二次転写ローラ111の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレー118から給紙された用紙を搬送路114で搬送し、二次転写ローラ111の位置で用紙の片面に上記のカラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は上記のように排紙ローラ対116で反転されて、搬送径路で待機している。その後、用紙は適宜のタイミングで二次転写ローラ111の位置に搬送されて、他面に上記のカラー画像が転写される。ハウジング120には、排気ファン121が設けられている。
For carrying four color images, the
以上、本発明の電子機器の実施例として有機ELプリンタヘッドを具備した画像形成装置について説明したが、本発明のプリンタヘッドを備えた画像形成装置は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。 The image forming apparatus including the organic EL printer head has been described as an example of the electronic apparatus of the present invention. However, the image forming apparatus including the printer head of the present invention is not limited to the above-described embodiment. Various modifications are possible.
(他の電子機器)
図15は、上記実施例の発光装置を表示部に備えた電子機器である携帯電話機を示す斜視図である。携帯電話機1300は、表示部1301と、操作部1302と、受話部1303と、送話部1304とを主体として構成されており、表示部1301に前記実施例に係る有機EL装置を具備したものである。この携帯電話機は、表示部において明るい自発光の表示が得られ、読み取りやすい優れた携帯電話機となる。
(Other electronic devices)
FIG. 15 is a perspective view showing a mobile phone which is an electronic apparatus provided with the light emitting device of the above embodiment in a display unit. A
1 プリンタヘッド、2 素子基板(基板)、3 有機EL素子、4 駆動用TFT、5 制御回路、6 封止基板、7 放熱板、11 基板、12 陽極、13 有機EL層、70 有機EL装置、71 画素領域、72 データ側駆動回路、73 捜査側駆動回路、131 走査線、132 信号線、133 給電線、140 有機機能層、 141 画素電極、142 スイッチング用TFT、143 駆動用TFT、154 共通電極、 200 発光素子、210 半導体膜、220 ゲート絶縁膜、230 第1層間絶縁膜、236 ドレイン電極、238 ソース電極、240 第2層間絶縁膜、245a コンタクトホール。
1 printer head, 2 element substrate (substrate), 3 organic EL element, 4 driving TFT, 5 control circuit, 6 sealing substrate, 7 heat sink, 11 substrate, 12 anode, 13 organic EL layer, 70 organic EL device, 71 pixel region, 72 data side drive circuit, 73 investigation side drive circuit, 131 scanning line, 132 signal line, 133 feeder line, 140 organic functional layer, 141 pixel electrode, 142 switching TFT, 143 drive TFT, 154
Claims (11)
前記薄膜トランジスタが形成された領域と重ならない領域に、前記発光素子の下部電極を配置し、当該下部電極の大きさが前記発光素子の発光層の大きさより小さく、かつ、当該下部電極と前記薄膜トランジスタの電気的接続を当該下部電極の下において行うこと、
を特徴とする発光装置。 In a light emitting device including a plurality of thin film transistors formed on a substrate and a light emitting element driven by the thin film transistors,
The lower electrode of the light emitting element is disposed in a region that does not overlap the region where the thin film transistor is formed, the size of the lower electrode is smaller than the size of the light emitting layer of the light emitting element, and the lower electrode and the thin film transistor Making an electrical connection under the lower electrode,
A light emitting device characterized by the above.
An electronic apparatus comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 8, or the printer head according to claim 9 or 10.
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