JP2006237038A - 発光装置、および発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動電圧を高めることなく、有機機能層内への不純物イオンの拡散を防止でき、かかる拡散に起因する発光効率の低下や信頼性の低下を解消可能な半導体装置、発光装置、半導体装置の製造方法、および発光装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 有機ＥＬ装置１００の有機ＥＬ素子１１０において、正孔注入層１１３ａと発光層１１３ｃとの層間に、正孔輸送性を備えた有機材料中にこの有機材料に対する酸化性を備えたドーパントがドープされた中間層１１３ｂを備えている。また、赤色（Ｒ）に対応する有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）と、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）に対応する有機ＥＬ素子１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ））では、中間層１１３ｂの厚さが相違し、各色に対応する有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）、１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ）では、中間層１１３ｂにおけるドーパント濃度が相違する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、第１の電極層、有機機能層および第２の電極層がこの順に積層された自発光素子を備えた発光装置、および当該発光装置の製造方法に関するものである。

携帯電話機、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などの電子機器に使用される表示装置や、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして、有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンスをＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）という）装置などの発光装置が注目されている。

この種の発光装置は、ＩＴＯ膜などからなる陽極、正孔注入層（あるいは正孔注入輸送層）、有機機能層および陰極がこの順に積層された自発光素子を備えており、陰極側から注入された電子と、陽極側から注入された正孔とが有機機能層において結合し、発光する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２４９３７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のいずれの自発光素子でも、ＩＴＯ膜からなる陽極や正孔注入層から有機機能層へ不純物イオンが拡散することを避けることができず、それにより、発光効率の低下や信頼性の低下が発生するという問題点がある。

ここに、本願出願人は、正孔注入層と有機機能層との間に不純物イオンの拡散を防止する層を追加することにより、陽極や正孔注入層から有機機能層への不純物イオンの拡散を防止し、発光効率の低下や信頼性の低下を防止することを提案するものである。

しかしながら、正孔注入層と有機機能層との間に不純物イオンの拡散を防止する層を新たに追加すると、その分、自発光素子の駆動電圧が高くなるという問題点があり、このような駆動電圧の上昇は、有機ＥＬ装置における消費電力を高めてしまうため、好ましくない。かかる駆動電圧の上昇を抑えるには、追加する層を薄くすればよいが、このような薄い膜を精度よく形成するのは困難であり、かつ、薄い膜では、不純物イオンの拡散を確実に防止することができないという問題点がある。

なお、有機機能層への不純物イオンの拡散に起因する効率の低下や信頼性の低下は、薄膜トランジスタや太陽電池など、キャリア注入層と有機機能層が積層された半導体素子全般における問題点でもある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、駆動電圧を高めることなく、有機機能層内への不純物イオンの拡散を防止でき、かかる拡散に起因する発光効率の低下や信頼性の低下を解消することのできる発光装置、および発光装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、少なくとも、第１の電極層、有機機能層および第２の電極層が積層された自発光素子を有する発光装置において、前記第１の電極層と前記有機機能層との層間に、電子あるいは正孔のうちの一方のキャリアを前記有機機能層に注入するための有機組成物からなるキャリア注入層を備え、当該キャリア注入層と前記有機機能層との層間に、前記一方のキャリアに対する輸送性を備えたドーパント含有有機材料により形成された中間層を備えていることを特徴とする。

本発明では、キャリア注入層と有機機能層との層間に中間層を備えているため、ＩＴＯ膜などからなる第１の電極層やキャリア注入層から有機機能層に不純物イオンが拡散することを防止することができる。また、中間層において、有機材料にはドーパントがドープされているため、中間層の導電性が高い。このため、自発光素子の駆動電圧が低いので、自発光素子の駆動電圧を高めることなく、有機機能層内への不純物イオンの拡散を防止することができ、かかる拡散に起因する発光効率の低下や信頼性の低下を解消することができる。

本発明において、前記自発光素子は、例えば、前記一方のキャリアと、前記第２の電極層側から前記有機機能層に注入される他方のキャリアとの結合によって発光する。前記自発光素子は、例えば、有機ＥＬ素子である。

本発明において、前記キャリア注入層は正孔注入層であり、この場合、前記中間層にドープされたドーパントは、アクセプタ性ドーパントである。これに対して、前記キャリア注入層が電子注入層である場合、前記中間層にドープされたドーパントは、ドナー性ドーパントである。

本発明において、前記中間層は、厚さが１０ｎｍから１００ｎｍまでの範囲であることが好ましい。このような厚さの範囲であれば、不純物イオンの拡散を防止でき、かつ、駆動電圧の上昇を抑えることができる。

本発明において、前記自発光素子として、各色の光を出射する複数種類の自発光素子を備え、当該複数種類の自発光素子のうち、少なくとも２種類の自発光素子では、前記中間層の厚さが相違することが好ましい。例えば、複数種類の自発光素子として、赤色、緑色、青色に対応する自発光素子の場合、有機機能層を構成する材料が相違し、それに伴って、不純物イオンの拡散に対する耐性や、確保すべき駆動電圧が相違する場合があるため、自発光素子の特性に応じた構成の中間層を形成することが好ましい。

本発明において、前記自発光素子として、各色の光を出射する複数種類の自発光素子を備え、当該複数種類の自発光素子のうち、少なくとも２種類の自発光素子では、前記中間層におけるドーパント濃度が相違することが好ましい。例えば、複数種類の自発光素子として、赤色、緑色、青色に対応する自発光素子の場合、有機機能層を構成する材料が相違し、それに伴って、不純物イオンの拡散に対する耐性や、確保すべき駆動電圧が相違する場合があるため、自発光素子の特性に応じた構成の中間層を形成することが好ましい。

本発明において、発光装置としてアクティブマトリクス型の発光装置を構成する場合、前記自発光素子は、基板上にマトリクス状に配置される。

本発明では、少なくとも、第１の電極層、有機機能層および第２の電極層が積層された自発光素子を備えた発光装置の製造方法において、前記第１の電極層の形成工程を行った後、前記有機機能層の形成工程を行う前に、前記第１の電極層の上層に、電子あるいは正孔のうちの一方のキャリアを前記有機機能層に注入するための有機組成物からなるキャリア注入層を形成する工程と、前記キャリア注入層の上層に、前記一方のキャリアの輸送性を備えた有機材料を形成するための第１の液滴と、ドーパントを含む第２の液滴とを各々、前記キャリア注入層上に吐出して当該キャリア注入層上で液滴同士を混合させることにより、前記キャリア注入層上に、前記有機材料中に前記ドーパントがドープされた中間層を形成する中間層形成工程とを行うことを特徴とする。

本発明において、前記発光素子として、例えば、前記一方のキャリアと、前記第２の電極層側から前記有機機能層に注入される他方のキャリアとの結合によって発光する自発光素子を形成する。本発明において、前記自発光素子は、例えば、有機ＥＬ素子である。

本発明において、前記自発光素子として、各色の光を出射する複数種類の自発光素子を形成する場合、前記中間層形成工程では、前記複数種類の自発光素子のうち、少なくとも２種類の自発光素子においては、前記キャリア注入層上に対する前記第１の液滴および前記第２の液滴のうちの少なくとも一方の吐出量を相違させることが好ましい。すなわち、複数種類の自発光素子として、赤色、緑色、青色に対応する自発光素子を形成する場合、有機機能層などの半導体層を構成する材料が相違し、それに伴って、不純物イオンの拡散に対する耐性や、確保すべき駆動電圧が相違する場合があるため、自発光素子の特性に応じた構成の中間層を形成することが好ましい。

本発明を適用した発光装置は、携帯電話機、パーソナルコンピュータやＰＤＡなどの電子機器において表示装置として用いられる。また、本発明を適用した発光装置は、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして用いられる。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明に用いた各図では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を相違させてある。

（有機ＥＬ装置の全体構成）
図１は、自発光素子（半導体素子）として有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置（発光装置／半導体装置）の電気的構成を示すブロック図である。

図１において、有機ＥＬ装置１００は、有機半導体膜からなる機能膜に駆動電流が流れることによって発光するＥＬ素子（自発光素子）を薄膜トランジスタで駆動制御する発光装置であり、このタイプの発光装置を表示装置として用いた場合、発光素子が自己発光するため、バックライトを必要とせず、また、視野角依存性が少ないなどの利点がある。ここに示す有機ＥＬ装置１００では、複数の走査線１６３と、この走査線１６３の延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線１６４と、これらのデータ線１６４に並列する複数の共通給電線１６５と、データ線１６４と走査線１６３との交差点に対応する画素１１５とが構成され、画素１１５は、画像表示領域にマトリクス状に配置されている。データ線１６４に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路１５１が構成されている。走査線１６３に対しては、シフトレジスタおよびレベルシフタを備える走査線駆動回路１５４が構成されている。また、画素１１５の各々には、走査線１６３を介して走査信号がゲート電極に供給される画素スイチング用の薄膜トランジスタ１０６と、この薄膜トランジスタ１０６を介してデータ線１６４から供給される画像信号を保持する保持容量１３３と、この保持容量１３３によって保持された画像信号がゲート電極に供給される電流制御用の薄膜トランジスタ１０７と、薄膜トランジスタ１０７を介して共通給電線１６５に電気的に接続したときに共通給電線１６５から駆動電流が流れ込む発光素子１１３とが構成されている。有機ＥＬ装置１００でカラー表示を行う場合には、各画素１１５を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応させることになる。

（有機ＥＬ装置の画素構成）
図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の１画素分の平面図および断面図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の各色に対応する３つの画素（１ドット分）の断面図、および中間層のエネルギー障壁を示す説明図である。

このような有機ＥＬ装置１００を構成するにあたって、より具体的には、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、素子基板を構成するガラス基板などからなる基板１２０上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）が形成され、この下地保護膜上に、薄膜トランジスタ１０７などを構成するための低温ポリシリコン膜からなる半導体膜１０９ａが島状に形成されている。半導体膜１０９ａには不純物の導入によってソース・ドレイン領域１０９ｂ、１０９ｃが形成され、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域１０９ｄとなっている。下地保護膜および半導体膜１０９ａの上層側にはゲート絶縁膜１２１が形成され、ゲート絶縁膜１２１上にはＡｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等からなる走査線１６３およびゲート電極１４３が形成されている。走査線１６３、ゲート電極１４３およびゲート絶縁膜１２１の上層側には、第１層間絶縁膜１２２と第２層間絶縁膜１２３とがこの順に積層されている。ここで、第１層間絶縁膜１２２および第２層間絶縁膜１２３は、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂などの無機絶縁膜から構成されている。

第１層間絶縁膜１２２の上層には、第１層間絶縁膜１２２およびゲート絶縁膜１２１のコンタクトホールを介してソース・ドレイン領域１０９ｂ、１０９ｃにそれぞれ接続するソース・ドレイン電極１２６および共通給電線１６５が形成されている。また、第１層間絶縁膜１２２の上層にはデータ線１６４も形成されている。

第２層間絶縁膜１２２上には、ＩＴＯ層からなる光透過性の画素電極１１１（上部電極層）が形成され、この画素電極１１１は、第２層間絶縁膜１２２のコンタクトホールを介してソース・ドレイン電極１２６に電気的に接続している。従って、画素電極１１１は、薄膜トランジスタ１０７を介して共通給電線１６５に電気的に接続したとき、共通給電線１６５から駆動電流が流れ込む。

各画素１１５には、陽極としてのＩＴＯ膜からなる画素電極１１１（第１の電極層）と、有機層１１３と、陰極としての対向電極１１２（第２の電極層）がこの順に積層された有機ＥＬ素子１１０（自発光素子）が形成されている。

本形態において、有機層１１３は、画素電極１１１上に積層された正孔注入層１１３ａ（キャリア注入層）と、この正孔注入層１１３ａの上層側に形成された発光層１１３ｃ（有機機能層）とを備えている。正孔注入層１１３ａは、正孔（一方のキャリア）を発光層１１３ｃに注入可能な有機組成物、例えば、３，４−ポリエチレンジオシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）などから構成されている。発光層１１３ｃは、キャリア注入層１１３ａの側から注入される正孔と、対向電極１１２の側から注入される電子（他方のキャリア）とが結合して発光する領域としての機能を担っており、各画素１１５が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれの色に対応するかは、発光層１１３ｃを構成する有機材料の種類によって規定されている。

このように構成した有機ＥＬ素子１１０の有機層１１３において、本形態では、図２（Ｂ）および図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように正孔注入層１１３ａと発光層１１３ｃとの層間に中間層１１３ｂを備えている。この中間層１１３ｂは、正孔に対する輸送性を備えた有機材料中に、酸化性を備えたドーパントがドープされた構成を有している。

本形態では、中間層１１３ｂを構成する有機材料として、例えば、以下の化学式（Ｉ）で示されるｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの芳香属族アミン誘導体が用いられている。

また、ドーパントしては、例えば、以下の化学式（II）で示されるアンチモン化合物からなるアクセプタ性ドーパントが用いられている。かかるドーパントは、上記化学式（Ｉ）で示される芳香属族アミン誘導体などの有機材料に対して酸化性（電子吸引性）を備えており、有機材料から電子を受け取ることにより、有機材料の正孔輸送性を高める機能を発揮する。

ドーパントとしては、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸およびアリールアミンとハロゲン化金属との塩、有機酸およびアリールアミンとルイス酸との塩などの酸化剤を用いることができる。ハロゲン化金属やルイス酸としては、上記のＳｂＣｌ₅の他、ＡｌＣｌ₃、ＦｅＣｌ₃、ＡｓＣｌ₃、ＢＦ₃などを用いることができる。

ここで、上記の画素１１５は各々、図３（Ａ）に示すように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうちのいずれかに対応するように構成されている。画素１１５（Ｒ）、１１５（Ｇ）、１１５（Ｂ）、およびこれらの各画素に形成されている有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）、１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ）は、基本的な構造が同一であるが、中間層１１３ｂの構成が相違している。

すなわち、本形態では、中間層１１３ｂの厚さは、例えば、以下に示す関係
画素１１５（Ｒ）＜画素１１５（Ｇ）＜画素１１５（Ｂ）
有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）＜有機ＥＬ素子１１０（Ｇ）＜有機ＥＬ素子１１０（Ｂ）
になっており、画素１１５（Ｒ）の有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）で最も薄くなっている。但し、いずれの画素１１５（Ｒ）、１１５（Ｇ）、１１５（Ｂ）においても、有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）、１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ）の中間層１１３ｂの厚さは、１０ｎｍから１００ｎｍまでの範囲に設定されている。

また、中間層１１３ｂにおけるドーパントの濃度は、例えば、以下に示す関係、
画素１１５（Ｒ）＜画素１１５（Ｂ）＜画素１１５（Ｇ）
有機ＥＬ素子１１０（Ｂ）＜有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）＜有機ＥＬ素子１１０（Ｇ）
になっており、画素１１５（Ｇ）の有機ＥＬ素子１１０（Ｇ）で最も高く、画素１１５（Ｂ）の有機ＥＬ素子１１０（Ｂ）で最も低くなっている。

本形態の有機ＥＬ装置１００は、基板側に向けて表示光を出射するボトムエミッション型であり、対向電極１１２は、薄いカルシウム層やアルミニウム膜などからなり、光反射性を備えている。なお、有機ＥＬ装置１００が、基板とは反対側に向けて表示光を出射するトップエミッション型である場合、対向電極１１２は、薄いカルシウム層と、ＩＴＯ層などからなる光透過性陰極層とから構成され、画素電極１１１の下層側には、画素電極１１１の略全体と重なるようにアルミニウム膜などからなる光反射層が形成される。

本形態では、隣接する画素１１５の境界領域には、画素電極１１１の周縁部を取り囲むように、感光性樹脂からなる隔壁１０５がバンクとして形成されている。隔壁１０５は、有機層１１３を形成するのにインクジェット法（液体吐出法）やスピンコート法などの液相プロセスを用いるとき、塗布される液状物の塗布領域を規定するものであり、その表面張力によって、液状物が均一な厚さで形成される。インクジェット式の液滴吐出装置としては、圧電体素子の体積変化により流動体を吐出させるピエゾジェットの液滴吐出装置や、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた液滴吐出装置などが採用される。なお、液滴吐出装置としてはディスペンサー装置でもよい。ここで、液状物は、水性であると油性であるとを問わない。また、液状物については、流動性を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。また、液体材料に含まれる固体物質は融点以上に加熱されて溶解されたものでも、溶媒中に微粒子として分散させたものでもよく、溶媒の他に染料や顔料その他の機能性材料を添加したものであってもよい。

なお、基板１２０の素子形成面側には、水や酸素の侵入を防ぐことによって、陰極層あるいは機能層の酸化を防止する封止樹脂（図示せず）が形成され、さらに封止基板（図示せず）が貼られることがある。

（動作）
このように構成した有機ＥＬ装置１００において、走査線１６３が駆動されて薄膜トランジスタ１０６がオン状態になると、そのときの信号線１６４の電位が保持容量１３３に保持され、この保持容量１３３の状態に応じて薄膜トランジスタ１０７の導通状態が制御される。また、薄膜トランジスタ１０７がオン状態になったとき、薄膜トランジスタ１０７を介して共通給電線１６５から画素電極１１１に電流が流れ、有機ＥＬ素子１１０では、有機層１１３を通じて対向電極１１２に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて発光層１１３ｃが発光する。そして、ボトムエミンション型の場合、発光層１１３ｃから発した光は、画素電極１１１および基板１２０を透過して出射される。これに対して、トップエミッション型の場合、対向電極１１２を透過して、観測者側に出射される一方、発光層１１３ｃから基板１２０に向けて出射された光は、画素電極１１１の下層に形成された光反射層によって反射され、対向電極１１２を透過して観測者側に出射される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の有機ＥＬ素子１１０および有機ＥＬ装置１００において、有機層１１３は、正孔注入層１１３ａを備えるとともに、正孔注入層１１３ａと発光層１１３ｃとの層間に中間層１１３ｂを備えている。このため、ＩＴＯ膜からなる画素電極１１１や正孔注入層１１３ａから発光層１１３ｃに不純物イオンが拡散することを防止することができる。また、中間層１１３ｂにおいて、有機材料には、酸化性を備えたドーパントがドープされているため、中間層１１３ｂの導電性が高い。このため、有機ＥＬ素子１１０に対する駆動電圧が低いので、有機ＥＬ素子１１０の駆動電圧を高めることなく、発光層１１３ｃ内への不純物イオンの拡散を防止でき、かかる拡散に起因する発光効率の低下や信頼性の低下を解消することのできる。

また、本形態では、有機ＥＬ素子１１０として、各色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の光を出射する３種類の有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）、１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ）が形成されているが、３種類の有機ＥＬ素子とも、中間層１１３ｂの厚さが相違する。また、各色に対応する有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）、１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ）では、中間層１１３ｂにおけるドーパント濃度が相違する。すなわち、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応する有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）、１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ）では、発光層１１３ｃを構成する材料が相違し、それに伴って、不純物イオンの拡散に対する耐性や、確保すべき駆動電圧が相違するため、本形態では、各有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）、１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ）の特性に応じた構成の中間層１１３ｂを形成している。それ故、有機ＥＬ素子１１０の駆動電圧を必要最小限まで低下させながら、発光層１１３ｃ内への不純物イオンの拡散を確実に防止することができる。

しかも、いずれの有機ＥＬ素子１１０（Ｒ）、１１０（Ｇ）、１１０（Ｂ）においても、中間層１３ｂの厚さは、１０ｎｍから１００ｎｍまでの範囲である。それ故、不純物イオンの拡散を防止でき、かつ、駆動電圧の上昇を抑えることができる。

（液滴吐出装置の全体構成）
図４は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置１００の製造に用いた液滴吐出装置の全体構成を示す斜視図である。なお、液滴吐出装置によってカラー印刷やカラーの表示装置を製造する場合、通常、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の絵素を形成する必要がある。従って、液滴吐出装置については、１台で各色に対応する液滴を吐出可能に構成するか、所定の色に対応するものを複数台、準備することになるが、以下の説明では、後者において複数、準備した液滴吐出装置のうちの１台を説明する。

図４において、液滴吐出装置１０は、各種の液状物を基板などの媒体上の所望位置に液滴として吐出するものであり、液状物を各種媒体上に液滴として吐出するノズル開口を備える液滴吐出ヘッド２２と、液滴吐出ヘッド２２を保持する共通のキャリッジ２６とを有している。また、液滴吐出装置１０は、液滴吐出ヘッド２２の位置を制御するヘッド位置制御装置１７と、媒体としての基板１２０（図２参照）の位置を制御する基板位置制御装置１８と、液滴吐出ヘッド２２を基板１２０に対して主走査移動させる主走査駆動手段としての主走査駆動装置１９と、液滴吐出ヘッド２２を基板１２０に対して副走査移動させる副走査駆動手段としての副走査駆動装置２１と、基板１２０を液滴吐出装置１０内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置２３と、液滴吐出装置１０の全般の制御を司るコントロール装置２４とを有しており、ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、および副走査駆動装置２１によって、液滴吐出ヘッド２２（キャリッジ２６）と基板１２０とを相対移動させる移動手段が構成されている。ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、および副走査駆動装置２１はベース９の上に設置され、それらの各装置は必要に応じてカバー１４によって覆われる。

ヘッド位置制御装置１７は、液滴吐出ヘッド２２を面内回転させるαモータ（図示せず）と、液滴吐出ヘッド２２を副走査方向Ｙと平行な軸線回りに揺動回転させるβモータ（図示せず）と、液滴吐出ヘッド２２を主走査方向と平行な軸線回りに揺動回転させるγモータ（図示せず）と、そして液滴吐出ヘッド２２を上下方向へ平行移動させるＺモータ（図示せず）とを備えている。基板位置制御装置１８は、媒体としての基板１２０を載せるテーブル４９と、そのテーブル４９を面内回転させるθモータ（図示せず）とを備えている。主走査駆動装置１９は、主走査方向Ｘへ延びるＸガイドレール５２と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したＸスライダ５３とを備えている。Ｘスライダ５３は、内蔵するリニアモータが作動するときにＸガイドレール５２に沿って主走査方向へ平行移動する。副走査駆動装置２１は、副走査方向Ｙへ延びるＹガイドレール（図示せず）と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したＹスライダ５６とを備えている。Ｙスライダ５６は、内蔵するリニアモータが作動するときにＹガイドレールに沿って副走査方向Ｙへ平行移動する。Ｘスライダ５３およびＹスライダ５６内においてパルス駆動されるリニアモータは、該モータに供給するパルス信号によって出力軸の回転角度制御を精細に行うことができ、従って、Ｘスライダ５３に支持された液滴吐出ヘッド２２の主走査方向Ｘ上の位置やテーブル４９の副走査方向Ｙ上の位置などを高精細に制御できる。なお、液滴吐出ヘッド２２やテーブル４９の位置制御は、パルスモータを用いた位置制御に限られず、サーボモータを用いたフィードバック制御や、その他任意の制御方法によって実現することもできる。

基板供給装置２３は、基板１２０を収容する基板収容部５７と、基板１２０を搬送するロボット５８とを備えている。ロボット５８は、床、地面などといった設置面に置かれる基台５９と、基台５９に対して昇降移動する昇降軸６１と、昇降軸６１を中心として回転する第１アーム６２と、第１アーム６２に対して回転する第２アーム６３と、第２アーム６３の先端下面に設けられた吸着パッド６４とを備えており、吸着パッド６４は、空気吸引などによって基板１２０を吸着できる。

また、液滴吐出ヘッド２２の近傍には、その液滴吐出ヘッド２２と一体に移動するヘッド用カメラ７９が配置されている。なお、ベース９上に設けた支持装置（図示せず）には基板用カメラ（図示せず）が配置され、基板用カメラは、基板１２０を撮影可能である。

ここで、主走査駆動装置１９によって駆動されて主走査移動する液滴吐出ヘッド２２の軌跡下であって副走査駆動装置２１の一方の脇位置には、キャッピング機構７６およびクリーニング機構７７が配置され、キャッピング機構７６は、液滴吐出ヘッド２２が待機状態にあるときにノズルの乾燥を防止するための機構である。クリーニング機構７７は、液滴吐出ヘッド２２を洗浄するための機構である。また、副走査駆動装置２１の他方の脇位置には、液滴吐出ヘッド２２内の個々のノズル２７から吐出される液滴の重量を測定する電子天秤７８が配置されている。

（液滴吐出ヘッドの構成）
図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、液滴吐出ヘッド２２の構成を示す説明図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、液滴吐出ヘッド２２の内部構造を模式的に示す説明図、撓み振動モードの圧力発生素子の説明図、および縦振動モードの圧力発生素子の説明図である。なお、液滴吐出装置において、１台で各色に対応する液滴を吐出する場合、各色に対応する液滴吐出ヘッド２２が共通のキャリッジ２６に複数、保持されるか、１つの液滴吐出ヘッド２２に各色分のノズル開口２２が形成されることになる。

図５（Ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド２２は、液滴として吐出する液状物Ｍを貯留しておくタンク状、カートリッジ状などの液状物貯留部３７に接続されている。また、液滴吐出ヘッド２２は、多数のノズル開口２７を列状に並べることによって形成されたノズル列２８を備えている。ノズル開口２７の数は、例えば１８０個であり、ノズル開口２７の穴径は例えば２８μｍであり、ノズル開口２７間のノズルピッチは例えば１４１μｍである。なお、液滴吐出ヘッド２２の基板１２０に対する主走査方向Ｘおよびそれに直交する副走査方向Ｙは図示の通りである。すなわち、液滴吐出ヘッド２２は、そのノズル列２８が主走査方向Ｘと交差する方向へ延びるように位置設定され、この主走査方向Ｘへ平行移動する間に、液状物を複数のノズル開口２７から選択的に吐出することにより、基板１２０内の所定位置に液滴を着弾させる。また、液滴吐出ヘッド２２は副走査方向Ｙへ所定距離だけ平行移動することにより、液滴吐出ヘッド２２による主走査位置を所定の間隔でずらせることができる。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２２は、例えば、ステンレス製のノズルプレート２９と、それに対向する弾性板３１と、それらを互いに接合する複数の仕切部材３２とを有している。ノズルプレート２９と弾性板３１との間には、仕切部材３２によって複数の圧力発生室３３、および液溜り３４が形成され、複数の圧力発生室３３と液溜り３４とは液状物流入口３８を介して互いに連通している。弾性板３１の適所には液状物供給穴３６が形成され、この液状物供給穴３６に液状物貯留部３７が接続される。従って、液状物貯留部３７は吐出されることとなる液状物Ｍを液状物供給穴３６へ供給する。供給された液状物Ｍは液溜り３４に充満し、さらに液状物流入口３８を通って圧力発生室３３に充満する。このようにして、液状物貯留部３７と各圧力発生室３３とが連通している。

ノズルプレート２９には、圧力発生室３３から液状物Ｍを液滴Ｍ０として噴射するためのノズル開口２７が設けられており、そのノズル開口２７が開口しているノズル形成面２７１は平坦面とされている。このようにしてノズル開口２７は、圧力発生室３３で開口している。弾性板３１の圧力発生室３３を形成する面の裏面には、この圧力発生室３３に対応させて圧力発生素子３９が取り付けられている。この圧力発生素子３９は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、圧電素子４１、およびこの圧電素子４１を挟持する一対の電極４２ａ、４２ｂを備えたたわみ振動モードの圧電素子である。その振動方向を矢印Ｃで示す。なお、図６（Ｃ）に示すように、圧力発生素子３９としては、縦振動モードの圧電素子を用いてもよい。この縦振動モードの圧電素子（圧力発生素子３９）では、伸長方向に平行に圧電材料と導電材料を交互に積層して構成されており、その先端は弾性板３１に固定され、他端は基台２０に固定されている。このような圧力発生素子３９では、充電状態では導電層の積層方向と直角な方向に収縮し、また充電状態が解かれると、導電層と直角な方向に伸長する。

いずれの圧電素子を用いた場合も、電極間に印加される駆動信号によって変形し、圧力発生室３３を膨張、収縮させる。なお、ノズル開口２７の周辺部には、液滴Ｍ０の飛行曲がりやノズル開口２７の穴詰まりなどを防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥液状物層４３が設けられる。

（制御系および駆動系の構成）
図７は、図４に示す液滴吐出装置の制御系を示すブロック図である。図８および図９は、図４に示す液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドのヘッド駆動部の電気的構成を示す説明図、およびヘッド駆動部を構成する素子の説明図である。なお、図７に示す例では、制御系をコンピュータ本体部側に構成した例を示してあるが、その一部については、液滴吐出装置本体側に構成してもよい。

図４に示すコントロール装置２４は、プロセッサを収容したコンピュータ本体部６６と、入力装置６７としてのキーボードと、表示装置としてのＣＲＴディスプレイ６８とを有している。上記プロセッサは、図７に示すように、演算などの処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ／ヘッド制御手段）６９と、各種情報を記憶するメモリすなわち情報記憶媒体７１とを有しており、図４を参照して説明したヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、副走査駆動装置２１、および液滴吐出ヘッド２２内の圧力発生素子３９（図６（Ｂ）、（Ｃ）を参照）を駆動するヘッド駆動部８などは、入出力インターフェース７３およびバス７４を介してＣＰＵ６９に接続されている。

ヘッド駆動部８は、複数の液滴吐出ヘッド２２と表示装置用基板１２０との相対移動に連動して、所定のビットマップに基づいて圧力発生素子３９を作動させ、液滴吐出ヘッド２２の各ノズル開口２７から液滴を吐出させて表示装置用基板１２０に所定のパターンを描画する。なお、基板供給装置２３、入力装置６７、ＣＲＴディスプレイ６８、電子天秤７８、クリーニング装置７７およびキャッピング装置７６なども、入出力インターフェース７３およびバス７４を介してＣＰＵ６９に接続されている。

情報記憶媒体７１としてのメモリは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などといった半導体メモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ読取り装置、ディスク型記憶媒体などといった外部記憶装置などを含む概念であり、機能的には、液滴吐出装置１０の動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶する記憶領域、液状物の表示装置用基板１２０上における吐出位置（ビットマップ）を座標データとして記憶するためのビットマップ記憶領域、副走査方向Ｙへの表示装置用基板１２０の副走査移動量を記憶するための記憶領域、ＣＰＵ６９のためのワークエリアやテンポラリファイルなどとして機能する領域などの各種記憶領域が設定されている。

ＣＰＵ６９は、情報記憶媒体７１であるメモリ内に記憶されたプログラムソフトに従って、表示装置用基板１２０に表面の所定位置に液状物を吐出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として、クリーニング処理を実現するための演算を行うクリーニング演算部、キャッピング処理を実現するためのキャッピング演算部、電子天秤を用いた重量測定を実現するための演算を行う重量測定演算部、および液滴吐出によって所定のパターンを描画するための演算を行う描画演算部などを備えている。この描画演算部を詳しく分割すれば、液滴吐出ヘッド２２を描画のための初期位置へセットするための描画開始位置演算部、液滴吐出ヘッド２２を主走査方向Ｘへ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御演算部、表示装置用基板１２０を副走査方向Ｙへ所定の副走査量だけずらせるための制御を演算する副走査制御演算部、および液滴吐出ヘッドの複数のノズル開口２７のうちのいずれを作動させて液状物を吐出するかを制御するためビットマップを形成するための演算を行うビットマップ演算部（ノズル吐出制御演算部）などといった各種の機能演算部を有している。

図８に示すように、ヘッド駆動部８は、所定の電源を生成する電源生成部８７と、コンピュータ本体部６６から出力された制御信号、および電源生成部８７から供給される電源に基づいて駆動信号ＣＯＭを形成する駆動信号発生回路８８（駆動信号発生手段）とを備えている。また、ヘッド駆動部８は、シフトレジスタ８０、ラッチ回路８１、レベルシフタ８２、およびスイッチ回路８４を備えており、スイッチ回路８４に圧力発生素子２２が接続されている。ここで、シフトレジスタ８０、ラッチ回路８１、レベルシフタ８２、スイッチ回路８３、および圧力発生素子３９はそれぞれ、図９に示すように、液滴吐出ヘッド２２の各ノズル開口２７毎に設けたシフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎ、ラッチ素子８１Ａ〜８１Ｎ、レベルシフタ素子８２Ａ〜８２Ｎ、スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎ、圧力発生素子３９Ａ〜３９Ｎから構成され、シフトレジスタ８０、ラッチ回路８１、レベルシフタ８２、スイッチ回路８３、圧力発生素子３９の順で電気的に接続されている。

このようなヘッド駆動部８により、圧力発生素子３９に駆動信号ＣＯＭを印加して液滴を吐出させる制御について説明する。なお、以下の説明ではドットパターンデータを構成する吐出データ（１ドットデータに相当）を、複数ビットで構成した場合について説明する。まず、ヘッド駆動部８では、コンピュータ本体部６６の発振回路（図示せず）からのクロック信号（ＣＬＫ）に同期して、コンピュータ本体部６６から出力された吐出データ（ＳＩ）の内の最上位ビットのデータを、順次シフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにセットする。全ノズル開口分の吐出データがシフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにセットされると、コンピュータ本体部６６は、所定のタイミングでラッチ回路８１、すなわち、ラッチ素子８１Ａ〜８１Ｎへラッチ信号（ＬＡＴ）を出力する。このラッチ信号により、ラッチ素子８１Ａ〜８１Ｎは、シフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにセットされた吐出データをラッチする。このラッチされた吐出データは、電圧増幅器であるレベルシフタ８２、すなわち、レベルシフタ素子８２Ａ〜８２Ｎに供給される。各レベルシフタ素子８２Ａ〜８２Ｎは、吐出データが例えば「１」の場合に、スイッチ回路４３が駆動可能な電圧、例えば、数十ボルトまでこの吐出データを昇圧する。そして、この昇圧された吐出データはスイッチ回路８３、すなわち、スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎに印加され、スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎは、当該吐出データにより接続状態になる。ここで、各スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎには、駆動信号発生回路８８から駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎが接続状態になると、このスイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎに接続された圧力発生素子３９Ａ〜３９Ｎに駆動信号が供給される。なお、吐出データが例えば「０」の場合には、対応する各レベルシフタ素子３９Ａ〜３９Ｎは昇圧を行わない。そして、最上位ビットのデータに基づいて駆動信号を印加すると、続いて、コンピュータ本体部６６は、１ビット下位のデータをシリアル伝送させてシフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにセットする。そして、シフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにデータがセットされたならば、ラッチ信号を印加させることにより、セットされたデータをラッチさせ、駆動信号を圧力発生素子３９Ａ〜３９Ｎに供給させる。以後は、１ビットずつ吐出データを下位ビットにシフトしながら最下位ビットまで同様の動作を繰り返し行う。

このように、圧力発生素子３９に駆動信号を供給するか否かを、吐出データによって制御できる。すなわち、吐出データを「１」にすることにより駆動信号ＣＯＭを圧力発生素子３９に供給でき、吐出データを「０」にすることにより駆動信号ＣＯＭの圧力発生素子３９への供給を遮断することができる。なお、吐出データを「０」にした場合、圧力発生素子３９は直前の電荷（電位）を保持する。

（駆動信号ＣＯＭの波形）
図１０は、図４に示す液滴吐出装置に用いた駆動信号の一例を示す波形図である。図６（Ａ）および図１０において、圧力発生素子３９に印加される駆動信号ＣＯＭは、吐出すべき液状物Ｍの粘度などに応じて最適な波形に設定されるが、ここに示す駆動信号ＣＯＭは、中間電位Ｖｍから最高電位ＶＰＳまで電位を変化させて圧力発生室３３を初期状態から膨張させる吐出用膨張要素Ｓ１と、最高電位ＶＰＳを保持して圧力発生室３３の膨張状態を保持する吐出用ホールド要素Ｓ２と、最高電位ＶＰＳから最低電位ＶＬＳまで電位を変化させて膨張状態にある圧力発生室３３を収縮させて液滴Ｍ０を吐出させる吐出用収縮要素Ｓ３と、最低電位ＶＬＳを保持して圧力発生室３３の収縮状態を保持する制振用ホールド要素Ｓ４と、最低電位ＶＬＳから中間電位Ｖｍに変化させて収縮状態にある圧力発生室３３を初期状態にまで復帰させる制振用膨張要素Ｓ５と、中間電位Ｖｍを保持するホールド要素Ｓ６とを含んでいる。

このような駆動信号ＣＯＭにおいて、吐出用膨張要素Ｓ１が圧力発生素子３９に印加されると、圧力発生素子３９は圧力発生室３３の容積を膨張させる方向に変形し、圧力発生室３９内に負圧を発生させる。このような状態は、吐出用ホールド要素Ｓ２が印加されている間、保持される。その結果、メニスカスは、圧力発生室３３に引き込まれた状態になり、かつ、圧力発生室３３は液状物Ｍによって確実に満たされた状態となる。次に、吐出用収縮要素Ｓ３が圧力発生素子３９に印加されると、圧力発生素子３９は、圧力発生室３３の容積が収縮する方向に変形し、圧力発生室３９内に正圧を発生させる。その結果、メニスカスがノズル開口２７から盛り上がり、液滴Ｍ０となって吐出される。その後、制振用ホールド要素Ｓ４および制振用膨張要素Ｓ５が圧力発生素子３９に印加されると、それに伴って、圧力発生室３３へのメニスカスの停止、引き込みが行われる。また、液状物流入口３８から圧力発生室３３に液状物Ｍ０が供給される。

（液滴吐出系の系列化）
本形態では、図５（Ａ）に示すように、液滴吐出装置１０では、液状物貯留部３７、圧力発生室３３、ノズル開口２７および圧力発生素子３９などによって液滴吐出機構が構成されているが、本形態では、液滴吐出機構として、２系列の第１の液滴吐出機構１１Ａおよび第２の液滴吐出機構１１Ｂが構成され、それに伴って、図６（Ａ）に示す液状物Ｍの流路、図８および図９に示す駆動回路の一部も系列化されている。

ここで、第１の液滴吐出機構１１Ａおよび第２の液滴吐出機構１１Ｂには、液状物Ｍとして、組成の異なる液状物ＭＡ、ＭＢが貯留されており、液滴吐出機構１１Ａ、１１Ｂのノズル開口２７は各々、液滴Ｍ０として、異なる組成の液滴ＭＡ０、ＭＢ０を基板（図４の基板１２０）上の略同一箇所にドット状に吐出し、基板１２０上で液滴ＭＡ０、ＭＢ０同士を混合させる。

本形態では、前記した有機ＥＬ素子１１０の中間層１３ｂを形成するために、第１の液滴吐出機構１１Ａは、例えば、中間層１３ｂの有機材料（前記化学式（Ｉ参照））を形成するための材料をポリマー、オリゴマー、あるいはモノマーとして含む有機溶剤系の液状物ＭＡを吐出するための系列として利用され、第２の液滴吐出機構１１Ｂは、中間層１３ｂのドーパント（前記化学式（II）参照）を含む有機溶剤系の液状物ＭＢを基板上に吐出するための系列として利用される。そして、基板上で液滴ＭＡ０、ＭＢ０同士を混合させた後、乾燥、焼成すると、有機ＥＬ素子１１０の中間層１３ｂ（組成物）を形成することができる。

ここで、液状物ＭＡ、ＭＢの溶媒としては、キシレン、シクロへキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等が用いられている。いずれの場合も、液状物ＭＡ、ＭＡの有機溶媒としては、非極性溶媒が好適とされ、特に中間層１１３ｂが正孔注入層１１３ａの上に形成されることから、この正孔注入層１１３ａに対して不溶なものが用いられる。

また、本形態では、第１の液滴吐出機構１１Ａおよび第２の液滴吐出機構１１Ｂはいずれも、基板１２０上の１箇所当たりの液滴重量を基板１２０上の位置、すなわち、画素１１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）によって相違させるように構成されている。従って、基板１２０上において、液滴ＭＡ０、ＭＢ０を混合、固化させて、図２および図３に示す中間層１３ｃを形成する際、中間層１３ｃの厚さ、および中間層１３ｃにおけるドーパント濃度を画素１１５（Ｒ）、１５（Ｇ）、１５（Ｂ）によって相違させることができる。

ここで、基板１２０上の１箇所当たりの液滴重量は、第１の液滴吐出機構１１Ａおよび第２の液滴吐出機構１１Ｂが吐出する液滴ＭＡ０、ＭＢ０の１滴当たりの重量×液滴数によって制御される。従って、第１の液滴吐出機構１１Ａおよび第２の液滴吐出機構１１Ｂが吐出する液滴ＭＡ０、ＭＢ０の１滴当たりの重量がいずれの位置でも等しくて、１箇所当たりの液滴の数が位置によって相違する方式を採用できる。また、第１の液滴吐出機構１１Ａおよび第２の液滴吐出機構１１Ｂが吐出する液滴ＭＡ０、ＭＢ０の数がいずれの位置でも等しくて、１滴当たりの重量が位置によって相違する方式を採用することもできる。以下の説明では、前者の方式を採用した場合を説明する。

（有機ＥＬ装置の製造方法）
図１１〜１４は、上記液滴吐出装置を用いて有機ＥＬ装置１００を製造する方法を示す工程断面図である。

本形態の有機ＥＬ装置１００を製造するには、まず、図１１（Ａ）に示すように、基板１２０を用意する。ここで、有機ＥＬ装置１００がボトムエミッション型である場合、基板１２０としてはガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明なものが用いられるが、特にガラスが好適に用いられる。また、基板１２０に色フィルター膜や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を配置して、発光色を制御するようにしてもよい。これに対して、有機ＥＬ装置１００がトップエミッション型である場合、基板１２０は不透明であってもよく、その場合、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、熱可塑性樹脂などを用いることができる。

次に、基板１２０に対して、必要に応じてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）や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）を形成する。

次に、基板１２０の温度を約３５０℃に設定して、下地保護膜の表面にプラズマＣＶＤ法により厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜１０９を形成する。次に、半導体膜１０９に対してレーザアニールまたは固相成長法などの結晶化工程を行い、半導体膜１０９をポリシリコン膜に結晶化する。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザでビームの長寸が４００ｍｍのラインビームを用い、その出力強度は、例えば２００ｍＪ／ｃｍ²とする。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領域毎に重なるようにラインビームを走査する。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、半導体膜（ポリシリコン膜）１０９をパターニングして島状の半導体膜１０９ａとし、その表面に対して、ＴＥＯＳや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１２１を形成する。なお、半導体膜１０９ａは、図２に示す薄膜トランジスタ１０７のチャネル領域およびソース・ドレイン領域となるものであるが、異なる断面位置においては薄膜トランジスタ１０６のチャネル領域およびソース・ドレイン領域となる半導体膜も形成されている。すなわち、有機ＥＬ装置１００では、二種類のトランジスタ１０６、１０７が同一の層間、あるいは異なる層間に形成されるが、概ね同一の手順で形成されるため、以下の説明では、薄膜トランジスタ１０７についてのみ説明し、薄膜トランジスタ１０６についてはその説明を省略する。

次に、図１１（Ｃ）に示すように、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からなる導電膜をスパッタ法により形成した後、これをパターニングし、ゲート電極１４３などを形成する。次に、この状態でリンなどの不純物を打ち込み、半導体膜１０９ａに、ゲート電極１４３に対して自己整合的にソース・ドレイン領域１０９ｂ、１０９ｃを形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域１０９ｄとなる。

次に、図１１（Ｄ）に示すように、第１層間絶縁膜１２２を形成した後、コンタクトホールを形成し、これらのコンタクトホールを介してソース・ドレイン領域１０９ｂ、１０９ｃに電気的に接続するソース・ドレイン電極１２６および共通給電線１６５を形成する。その際、データ線１６４なども形成する。

次に、図１１（Ｅ）に示すように、各配線の上面を覆うように、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂などの無機絶縁膜からなる第２層間絶縁膜１２３を形成した後、第２層間絶縁膜１２３に対してソース・ドレイン電極１２６に対応する位置にコンタクトホールを形成する。

次に、画素電極形成工程において、第２層間絶縁膜２３の上層にＩＴＯ膜を形成した後、ＩＴＯ膜をパターニングして、データ線１６４、走査線１６３および共通給電線１６５に囲まれた所定位置に画素電極１１１を形成する。

次に、必要に応じて、大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするプラズマ処理（Ｏ₂プラズマ処理）を行い、画素電極１１１あるいは、第２層間絶縁膜１２３のうち、画素電極１１１から露出している部分に親液性を付与する。

次に、図１１（Ｆ）に示す隔壁形成工程において、図２に示す有機層１１３の形成場所を囲むように隔壁１０５を形成する。その結果、隔壁１０５の内側には凹部１５１が形成される。隔壁１０５は、仕切り部材として機能するものであり、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性有機材料、あるいはポリシラザン等の絶縁性無機材料で形成する。隔壁５の膜厚については、例えば１〜２μｍの高さとなるように形成する。

次に、必要に応じて、隔壁１０５に対して撥液化処理を行い、隔壁１０５に対して、有機層１１３を形成するための液状物に対する撥液性を付与する。このような撥液性を付与するためには、例えば、隔壁１０５の表面をフッ素系化合物などで表面処理するといった方法が採用される。フッ素化合物としては、例えばＣＦ₄、ＳＦ₅、ＣＨＦ₃などがあり、表面処理としては、例えばプラズマ処理、ＵＶ照射処理などが挙げられる。

次に、図１２（Ａ）に示す液滴吐出工程（液状物充填工程）においては、基板１２０の上面を上に向けた状態で、図５を参照して説明したような液滴吐出ヘッドより、液状の正孔注入層形成材料４０ａ（液状物）を、隔壁１０５に囲まれた凹部１５１内に選択的に充填する。その際、正孔注入層形成材料１４０ａは、流動性が高いため水平方向に広がろうとするが、塗布された位置を囲んで隔壁１０５が形成されているので、正孔注入層形成材料１４０ａは隔壁１０５を越えてその外側に広がることがない。ここで、正孔注入層形成材料１４０ａとしては、例えば、ポリオレフィン誘導体である３，４−ポリエチレンジオシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）や、ＰＥＤＯＴ／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を正孔注入材料として用い、これを有機溶剤を主溶媒として分散させてなる分散液が好適に用いられる。例えばポリオレフィン誘導体である３，４−ポリエチレンジオシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）/ポリエチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）は水系の分散溶液であり、この分散液が好適に用いられる。但し、正孔注入材料としては、前記のものに限定されることなく、ポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ、Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン等を用いることもできる。

このようにして正孔注入層形成材料１４０ａを液滴吐出ヘッドから吐出して所定位置に配置した後、液状の正孔注入層形成材料１４０ａに対して乾燥処理を行い、正孔注入層形成材料１４０ａ中の分散媒を蒸発させ、正孔注入層形成材料１４０ａを固化させる（固化工程）。その結果、図１２（Ｂ）に示すように、画素電極１１１上に正孔注入層１３ａが形成される。

次に、図１３（Ａ）に示す液滴吐出工程（液状物充填工程）においては、基板１２０の上面を上に向けた状態で、基板１２０の上面を上に向けた状態で、上述した第１の液滴吐出機構１１Ａのノズル開口２７から、中間層１３ｂの有機材料を形成するための材料を含む有機溶剤系の液状物ＭＡの液滴ＭＡ０を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各画素１１５（Ｒ）、１１５（Ｇ）、１１５（Ｂ）において、隔壁１０５に囲まれた凹部１５１内に選択的に充填する。ここで、液状物ＭＡは、前記した有機ＥＬ素子１１０の中間層１３ｂの有機材料（前記化学式（Ｉ参照））を形成するための材料をポリマー、オリゴマー、あるいはモノマーとして１ｗｔ％含む有機溶剤系の液状物であり、各画素１１５（Ｒ）、１１５（Ｇ）、１１５（Ｂ）に対して吐出した液滴ＭＡ０の重量は、例えば、
画素１１５（Ｒ）への液滴ＭＡ０の吐出量＝１００ｎｇ
画素１１５（Ｇ）への液滴ＭＡ０の吐出量＝１００ｎｇ
画素１１５（Ｂ）への液滴ＭＡ０の吐出量＝１５０ｎｇ
である。その際、液状物ＭＡは、流動性が高いため水平方向に広がろうとするが、塗布された位置を囲んで隔壁１０５が形成されているので、液状物ＭＡは隔壁１０５を越えてその外側に広がることがない。

次に、図１３（Ｂ）に示す液滴吐出工程（液状物充填工程）においては、基板１２０の上面を上に向けた状態で、基板１２０の上面を上に向けた状態で、上述した第２の液滴吐出機構１１Ｂのノズル開口２７から、ドーパントを含む有機溶剤系の液状物ＭＢの液滴ＭＢ０を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各画素１１５（Ｒ）、１１５（Ｇ）、１１５（Ｂ）において、隔壁１０５に囲まれた凹部１５１内に選択的に充填する。ここで、液状物ＭＢは、前記した有機ＥＬ素子１１０の中間層１３ｂのドーパント（前記化学式（II）参照）を０．１ｗｔ％含む有機溶剤系の液状物であり、各画素１１５（Ｒ）、１１５（Ｇ）、１１５（Ｂ）に対して吐出した液滴ＭＢＡ０の重量は、例えば、
画素１１５（Ｒ）への液滴ＭＢ０の吐出量＝１０ｎｇ
画素１１５（Ｇ）への液滴ＭＢ０の吐出量＝２０ｎｇ
画素１１５（Ｂ）への液滴ＭＢ０の吐出量＝１５ｎｇ
である。その際、液状物ＭＢは、流動性が高いため水平方向に広がろうとするが、塗布された位置を囲んで隔壁１０５が形成されているので、液状物ＭＢは隔壁１０５を越えてその外側に広がることがない。その結果、基板１２０上で液滴ＭＡ０、ＭＢ０が好適に混合されることになる。

次に、液滴ＭＡ０、ＭＢ０の混合物から有機溶剤を蒸発、乾燥させる。その結果、図１３（Ｃ）に示すように、正孔層注入層１１３ａ上に、固形の中間層１１３ｂ（画素構成要素）がドット状に形成される。また、各画素１１５（Ｒ）、１１５（Ｇ）、１１５（Ｂ）には各々、最適な膜厚で最適なドーパンント濃度の中間層１１３ｂが形成される。

次に、図１４（Ａ）に示す液滴吐出工程（液状物充填工程）においては、基板１２０の上面を上に向けた状態で、図５を参照して説明したような液滴吐出ヘッドより、発光層形成材料１４０ｃ（液状物）を、隔壁１０５に囲まれた凹部１５１内に選択的に充填する。発光材料としては、例えば分子量が１０００以上の高分子材料が用いられる。具体的には、ポリフルオレン誘導体、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、または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、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したものが用いられる。なお、このような高分子材料としては、二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化しているπ共役系高分子材料が、導電性高分子でもあることから発光性能に優れるため、好適に用いられる。特に、その分子内にフルオレン骨格を有する化合物、すなわちポリフルオレン系化合物がより好適に用いられる。また、このような材料以外にも、例えば特開平１１−４０３５８号公報に示される有機ＥＬ素子用組成物、すなわち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少なくとも１種の蛍光色素とを含んでなる有機ＥＬ素子用組成物も、発光層形成材料として使用可能である。このような発光材料を溶解あるいは分散する有機溶媒としては、非極性溶媒が好適とされ、特に発光層１１３ｃが中間層１１３ｂの上に形成されることから、この中間層１１３ｂに対して不溶なものが用いられる。具体的には、キシレン、シクロへキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等が好適に用いられる。なお、発光層形成材料１４０ｃの吐出による発光層の形成は、赤色の発色光を発光する発光層の形成材料、緑色の発色光を発光する発光層の形成材料、青色の発色光を発光する発光層の形成材料を、それぞれ対応する画素に吐出し塗布することによって行う。また、各色に対応する画素は、これらが規則的な配置となるように予め決められている。

このようにして各色の発光層形成材料１４０ｃを吐出した後、液状の発光層形成材料１４０ｃに対して乾燥処理を行い、発光層形成材料１４０ｃ中の分散媒を蒸発させ、発光層形成材料１４０ｃを固化させる（固化工程）。その結果、図１４（Ｂ）に示すように、中間層１１３ｂ上に固形の発光層１１３ｃが形成される。これにより、正孔注入層１１３ａ、中間層１１３ｂ、および発光層１１３ｃからなる有機層１１３が形成される。

なお、発光層形成材料１４０ｃの乾燥処理については、発光層形成材料１４０ｃのガラス転移点未満の温度、例えば１００°未満の温度で加熱することにより、乾燥するのが好ましい。このような温度で乾燥することにより、発光層形成材料１４０ｃ中の溶剤の蒸発速度を比較的低く抑えることができるとともに、発光層形成材料１４０ｃの液状化による流動も抑えることができ、その結果、得られる発光層１１３ｃについても十分に平坦化することができる。また、発光層形成の際の乾燥処理によって生じる熱的ダメージが、発光層発光層１１３ｃだけでなく、正孔注入層１１３ａや中間層１１３ｂに対しても小さくなり、初期輝度の低下などによる表示性能の低下が抑制される。

次に、図３（Ａ）に示すように、基板１２０の表面全体に、あるいはストライプ状に、ＬｉＦ／Ａｌ（ＬｉＦとＡｌとの積層膜）やＭｇＡｇ、あるいはＬｉＦ／Ｃａ／Ａｌ（ＬｉＦとＣａとＡｌとの積層膜）を蒸着法等によって成膜し、対向電極１１２を形成する。その後、封止を行った後、さらに配線等の各種要素を形成することにより、有機ＥＬ素子１１０を各画素１１５に備えた有機ＥＬ装置１００を製造することができる。

［その他の実施の形態］
また、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構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上記形態では、画素電極１１１（第１の電極層）、正孔注入層１１３ａ、有機層１１３、および対向電極１１２（第２の電極層）がこの順に積層された有機ＥＬ素子１１０（自発光素子）において、正孔注入層１１３ａと発光層１１３ｃとの層間に中間層１１３ｂを配置したが、第１の電極層、電子注入層、有機機能層、第２の電極層がこの順に積層された有機ＥＬ素子において、電子注入層と発光層との層間に中間層を配置してもよい。この場合、中間層には、この中間層を構成する有機材料中にドナー性（還元性）のドーパントをドープするのが好ましい。

また、上記形態では、有機ＥＬ装置に本発明を適用したが、このような電気光学装置については、携帯電話機、パーソナルコンピュータやＰＤＡなど、様々な電子機器において表示装置として用いることができる。

さらに、本発明を適用した発光装置は、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして用いることもできる。

さらにまた、有機機能層への不純物イオンの拡散に起因する効率の低下や信頼性の低下は、薄膜トランジスタや太陽電池など、キャリア注入層と有機機能層が積層された半導体素子全般における問題点でもあるので、かかる半導体装置の問題点を解消するのに本発明を適用してもよい。

自発光素子として有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の電気的構成を示すブロック図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の１画素分の平面図および断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した有機ＥＬ装置の各色に対応する３つの画素（１ドット分）の断面図、および中間層のエネルギー障壁を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体構成を示す斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドの構成を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す説明図、撓み振動モードの圧力発生素子の説明図、および縦振動モードの圧力発生素子の説明図である。 図４に示す液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドの制御系、駆動系の構成を示す説明図である。 図４に示す液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドのヘッド駆動部の電気的構成を示す説明図である。 図８に示すヘッド駆動部を構成する素子の説明図である。 図４に示す液滴吐出装置で用いられる駆動信号の一例を示す波形図である。 本発明に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す工程断面図である。 本発明に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す工程断面図である。 本発明に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す工程断面図である。 本発明に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す工程断面図である。

符号の説明

１００ 有機ＥＬ装置（発光装置）、１０５ 隔壁、１１０ 有機ＥＬ素子（自発光素子）、１１１ 画素電極（第１の電極層）、１１２ 対向電極（第２の電極層）、１１３ 有機層、１１３ａ 正孔注入層（キャリア注入層）、１１３ｂ 中間層、１１３ｃ 発光層（有機機能層）、１２０ 基板、１４０ａ 正孔注入層形成材料、１４０ｃ 発光層形成材料、１６３ 走査線、１６４ データ線、１６５ 共通給電線、ＭＡ、ＭＢ 中間層を形成するための液状物、ＭＡ０、ＭＢ０ 中間層を形成するための液状物の液滴

Claims (13)

1. 少なくとも、第１の電極層、有機機能層および第２の電極層が積層された自発光素子を有する発光装置において、
   前記第１の電極層と前記有機機能層との層間に、電子あるいは正孔のうちの一方のキャリアを前記有機機能層に注入するための有機組成物からなるキャリア注入層を備え、
   当該キャリア注入層と前記有機機能層との層間に、前記一方のキャリアに対する輸送性を備えたドーパント含有有機材料により形成された中間層を備えていることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１において、前記自発光素子は、前記一方のキャリアと、前記第２の電極層側から前記有機機能層に注入される他方のキャリアとの結合によって発光することを特徴とする発光装置。
3. 請求項２において、前記自発光素子は、有機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発光装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記キャリア注入層は正孔注入層であり、前記中間層にドープされたドーパントは、アクセプタ性ドーパントであることを特徴とする発光装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記キャリア注入層は電子注入層であり、前記中間層にドープされたドーパントは、ドナー性ドーパントであることを特徴とする発光装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記中間層は、厚さが１０ｎｍから１００ｎｍまでの範囲であることを特徴とする発光装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記自発光素子として、各色の光を出射する複数種類の自発光素子を備え、
   当該複数種類の自発光素子のうち、少なくとも２種類の自発光素子では、前記中間層の厚さが相違することを特徴とする発光装置。
8. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記自発光素子として、各色の光を出射する複数種類の自発光素子を備え、
   当該複数種類の自発光素子のうち、少なくとも２種類の自発光素子では、前記中間層におけるドーパント濃度が相違することを特徴とする発光装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記自発光素子は、基板上にマトリクス状に配置されていることを特徴とする発光装置。
10. 少なくとも、第１の電極層、有機機能層および第２の電極層が積層された自発光素子を備えた発光装置の製造方法において、
    前記第１の電極層の形成工程を行った後、前記有機機能層の形成工程を行う前に、
    前記第１の電極層の上層に、電子あるいは正孔のうちの一方のキャリアを前記有機機能層に注入するための有機組成物からなるキャリア注入層を形成する工程と、
    前記キャリア注入層の上層に、前記一方のキャリアの輸送性を備えた有機材料を形成するための第１の液滴と、ドーパントを含む第２の液滴とを各々、前記キャリア注入層上に吐出して当該キャリア注入層上で液滴同士を混合させることにより、前記キャリア注入層上に、前記有機材料中に前記ドーパントがドープされた中間層を形成する中間層形成工程と
    を行うことを特徴とする発光装置の製造方法。
11. 請求項１０において、前記発光素子として、前記一方のキャリアと、前記第２の電極層側から前記有機機能層に注入される他方のキャリアとの結合によって発光する自発光素子を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
12. 請求項１０または１１において、前記自発光素子として、各色の光を出射する複数種類の自発光素子を形成するとともに、
    前記中間層形成工程では、前記複数種類の自発光素子のうち、少なくとも２種類の自発光素子においては、前記キャリア注入層上に対する前記第１の液滴および前記第２の液滴のうちの少なくとも一方の吐出量を相違させることを特徴とする発光装置の製造方法。
13. 請求項１０ないし１２のいずれかにおいて、前記自発光素子は、有機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発光装置の製造方法。

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