JP2007095606A - 有機ｅｌ装置、その製造方法、及び電子機器 - Google Patents

有機ｅｌ装置、その製造方法、及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 液滴吐出法を用いて均一な膜厚の機能層を形成してなる画素構造を具備した有機ＥＬ装置、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の有機ＥＬ装置は、基板２上に、画素電極１１１と、該画素電極１１１を区画するバンク部（隔壁）１２２とを備え、前記バンク部１２２に囲まれた領域の周縁部に、前記バンク部１２２に沿って延びる段差領域１１５が形成され、前記段差領域１１５上を含む前記領域に、液体材料を乾燥固化してなる機能層１１０が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、有機ＥＬ装置、その製造方法、及び電子機器に関するものである。
近年、有機蛍光材料等の機能材料をインク化し、該インク（液状体）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有機ＥＬ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）装置の開発が行われている。このような機能材料のパターニング法として、複数のノズルを配列し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表面にバンク（隔壁）を形成した基板に対して走査しつつ、前記ノズルからバンクに囲まれた領域内にインクを吐出することにより、基板上に機能層を形成する方法が知られている。このような方法は、マイクロオーダーの液滴を所定領域に配することが可能なため、材料の利用効率の点でスピンコート等の方法に比べて有効である。
しかし、上記機能層を形成する領域（例えば画素領域）の周辺部では、配置したインクの乾燥むらにより同領域の周辺部において機能層の膜厚が厚くなったり、薄くなったりすることがある。このような膜厚の不均一が生じると、有機ＥＬ素子の特性が低下し、均一な発光が得られず、膜内での負荷の不均一により発光寿命が短くなるという問題を生じる。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２００４−７１４３２号公報
上記特許文献１では、液滴吐出法を用いて形成した機能層には膜厚のむらが生じるのを前提として、電極に臨むバンク表面の傾斜角度を調整して膜厚が均一な部分のみを発光領域として用いることとしている。しかしながら、かかる技術は、特定形状の機能層形成領域に形成される特定の断面プロファイルを有する機能層についてのみ有効なものであり、例えば画素毎に異なる色種の発光層を形成するカラー有機ＥＬ表示装置では、色種毎に画素の平面形状やバンクの表面形状を変更しなければならない。
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って、液滴吐出法を用いて均一な膜厚の機能層を形成してなる画素構造を具備した有機ＥＬ装置、及びその製造方法を提供することを目的としている。
本発明は、上記課題を解決するために、基板上に、電極と、該電極を区画する隔壁とを備え、前記隔壁に囲まれた区画領域の周縁部に、前記隔壁に沿って延びる段差領域が形成され、前記段差領域上を含む前記区画領域に、液体材料を乾燥固化してなる機能層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置を提供する。
この構成によれば、前記区画領域内に前記段差領域を設けていることで、液相法を用いて機能層を形成するに際して、かかる段差領域に前記液体材料の一部を流入させ、機能層の端縁部となる領域の液体材料を増量し、これにより機能層の膜厚が不均一になるのを防止することができ、電極上における機能層の膜厚の均一化、およびそれによる発光寿命の向上効果を得ることができる。なお、前記段差領域には電極が形成されていないので、段差領域が形成された領域は有機ＥＬ装置の発光領域として使用されないため、段差領域上で機能層の膜厚に不均一が生じていても発光特性に影響はない。
本発明の有機ＥＬ装置では、前記段差領域が、平面視略矩形状の前記区画領域の少なくとも２辺に沿って延在している構成とすることができる。また本発明の有機ＥＬ装置では、前記段差領域が、前記区画領域のほぼ全周に渡り延在していることが好ましい。すなわち、前記段差領域は、電極の周囲を取り囲むようにして形成されていることが好ましい。少なくとも前記区画領域の２辺に沿って段差領域が設けられていれば、前記段差領域によって機能層の膜厚を均一化する作用を奏することができ、発光素子における発光面積の拡大、発光寿命の延長効果を得ることができる。
本発明の有機ＥＬ装置では、前記段差領域が、一方向に長手の平面形状を有する前記区画領域の、短手方向の辺端部に沿って形成されている構成とすることが好ましい。前記区画領域が一方向に長手の平面形状である場合、その長手方向の端部に前記段差領域を設けておくことが好ましい。この構成により、区画領域に占める実発光領域を大きく確保しつつ機能層の膜厚の均一化を図ることができる。
本発明の有機ＥＬ装置では、前記段差領域が、前記隔壁と、該隔壁と平面的に離間して配置された前記電極の端縁部との間に形成されている構成とすることもできる。
あるいは、本発明の有機ＥＬ装置では、前記段差領域が、前記電極と前記隔壁との間の前記基板表面に形成されている構成とすることもできる。
さらには、本発明の有機ＥＬ装置では、前記段差領域が、前記電極の表面に形成されている構成とすることもできる。
さらにまた、本発明の有機ＥＬ装置では、前記隔壁が、第１隔壁層と第２隔壁層とを積層してなる積層構造を備えており、前記段差領域が、前記電極に臨む前記第１隔壁層の端縁に沿って形成されている構成とすることもできる。
上記いずれの構造を採用した場合であっても、前記段差領域の作用により機能層の膜厚を均一化することができる。
本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、基板上に電極を形成する工程と、前記電極を区画する隔壁を形成する工程と、前記隔壁に囲まれた区画領域内に液体材料を配置して機能層を形成する工程と、を含み、前記液体材料を配置する工程に先立って、前記区画領域の周縁に沿って延びる段差領域を形成する工程を有することを特徴とする。
本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、前記隔壁を前記電極の端縁から離間した位置に形成することで、前記電極の端縁と前記隔壁との間に前記段差領域を形成する製造方法とすることもできる。
本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、前記基板上に電極を形成するに先立って、前記基板の表面に段差領域を形成する製造方法とすることもできる。
本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、前記電極を形成した後、該電極の表面に前記電極を形成する製造方法とすることもできる。
本発明の電子機器は、先に記載の本発明の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、均一な明るさで長寿命の発光部を具備した電子機器を提供することができる。
［第１の実施形態］
以下、本発明の有機ＥＬ装置の第１の実施形態について、その構成及び製造方法を図面を参照しつつ説明する。
（有機ＥＬ装置）
図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置の配線構造図である。図２は、本実施形態の有機ＥＬ装置の模式平面図である。図３（ａ）は、本実施形態の有機ＥＬ装置の１画素領域を示す平面構成図、図３（ｂ）は（ａ）図のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図である。
図１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、複数の走査線１０１と、走査線１０１に対し交差する方向に延びる複数の信号線１０２と、信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３とがそれぞれ配線された構成を有している。画素領域Ａは、走査線１０１と信号線１０２とに囲まれる領域に対応している。
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。画素領域Ａの各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲートに供給されるスイッチング用薄膜トランジスタ１１２と、スイッチング用薄膜トランジスタ１１２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、保持容量ｃａｐによって保持された画素信号がゲートに供給される駆動用薄膜トランジスタ１１３と、駆動用薄膜トランジスタ１１３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陽極（画素電極）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機能層１１０とが設けられている。画素電極１１１と陰極１２と機能層１１０により構成される素子が有機ＥＬ素子（発光素子）である。
上記回路構成において、走査線１０１から供給される駆動信号によりスイッチング用薄膜トランジスタ１１２がオンになると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、この保持容量ｃａｐの状態に応じて、駆動用薄膜トランジスタ１１３のオン・オフ状態が制御される。そして、駆動用薄膜トランジスタ１１３のチャネルを介して、電源線１０３から画素電極１１１に電圧が印加され、陰極１２との間に電流が流れる。機能層１１０は、この電流量に応じて発光する。
次に、図２に示すように、有機ＥＬ装置１は、ガラス等からなる透明な基板２と、基板２上に平面視マトリクス状に配列された発光素子とを備えて構成されている。
基板２は、例えばガラス等の透明基板であり、基板２の中央に位置し、発光素子が機能する表示領域（機能領域）２ａと、表示領域２ａ外周の発光素子が機能しない非表示領域（非機能領域）２ｂとに区画されている。表示領域２ａは、マトリクス状に配列された発光素子によって形成される領域である。また、非表示領域２ｂは、表示領域２ａに隣接して形成され、表示に寄与しない非表示領域（非機能領域）として構成されている。
基板２の非表示領域２ｂには、電源線１０３（１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂ）が配線されている。また表示領域２ａの図示両側には、走査側駆動回路１０５、１０５が配置されている。走査側駆動回路１０５、１０５の外側には、これら走査側駆動回路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の図示上側には検査回路１０６が配置されている。この検査回路１０６により、製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるようになっている。電源線１０３の外側の最外周部には、各発光素子の陰極１２と電気的に接続された陰極配線１２ａが設けられている。
基板２上に設けられた電源線１０３、１０５ａ、１０５ｂは、それぞれフレキシブル基板５上の配線５ａと電気的に接続され、配線５ａを介してフレキシブル基板５上に実装された駆動ＩＣ６と電気的に接続されている。
図３（ａ）に示すように、有機ＥＬ装置１の表示領域２を構成する画素領域Ａには、平面視略矩形状の画素電極１１１と、この画素電極１１１を取り囲むバンク部（隔壁）１２２とが設けられている。なお、図３（ａ）では図面を見やすくするために図３（ｂ）に示す機能層１１０及び陰極１２の図示を省略している。
画素電極１１１の図示右側の辺端から延出されたコンタクト配線１１１ａの部分を除くほぼ全周を取り囲んで、概略枠状の凹部である段差領域１１５が形成されており、前記バンク部１２２は、段差領域１１５を取り囲むようにして配置されている。上記コンタクト配線１１１ａは、画素電極１１１からバンク部１２２と平面的に重なる位置まで延設され、その先端部において拡幅されてコンタクト部１１１ｂを形成している。コンタクト部１１１ｂと平面的に重なる位置にはコンタクトホール１４５が設けられており、かかるコンタクトホール１４５を介して下層側（基板２側）の前記駆動用薄膜トランジスタ（１１３）とコンタクト部１１１ｂとが電気的に接続されている。
図３（ｂ）に示す断面構造をみると、基板２上に、回路素子部１４が形成されており、回路素子部１４上に画素電極１１１と、機能層１１０と、陰極１２とを積層してなる発光素子が形成されている。回路素子部１４には、いずれもＳｉＯ２、ＳｉＮ等の透明絶縁材料からなる第１層間絶縁膜１４４ａ、第２層間絶縁膜１４４ｂが積層されており、基板２と第１層間絶縁膜１４４ａとの間、及び第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂとの間に設けられた配線層に、先に記載の走査線、信号線、保持容量、スイッチング用薄膜トランジスタ、駆動用薄膜トランジスタ等が形成されている。従って、図３（ａ）に示すコンタクトホール１４５は、少なくとも第２層間絶縁膜１４４ｂを貫通して形成されており、かかるコンタクトホール１４５を介して駆動用薄膜トランジスタのドレインと画素電極１１１とが電気的に接続されている。
上層側の第２層間絶縁膜１４４ｂの表面に、凹部１４４ｃが形成されており、この凹部１４４ｃ内にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極１１１が形成されている。画素電極１１１の外周端は、凹部１４４ｃの内壁と、平面方向で離間されており、かかる構成により画素電極１１１の膜厚に相当する深さを有する段差領域１１５が画素電極１１１を取り囲むようにして形成されている。画素電極１１１の膜厚は５０〜２００ｎｍ程度とされ、本実施形態の場合、画素電極１１１の膜厚及び段差領域１１５の深さは１００ｎｍ程度とされている。
画素電極１１１上に機能層１１０が形成され、この機能層１１０を区画するバンク部１２２が凹部１４４ｃを取り囲むように形成されている。機能層１１０及びバンク部１２２を覆うようにして平面ベタ状の陰極１２が形成されて、発光素子を構成している。
バンク部１２２は、画素電極１１１に臨む開口部１２２ａを有している。開口部１２２ａは、画素電極１１１の形成位置及び凹部１４４ｃ（段差領域１１５）からなる領域（区画領域）に対応して設けられている。開口部１２２ａは、図３に示すように、凹部１４４ｃの外周端よりやや広く形成されている。これにより、バンク部１２２と凹部１４４ｃとの間に、第２層間絶縁膜１４４ｂの表面が露出された平坦領域１４４ｄが形成されている。
上記バンク部１２２は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のある材料を用いて形成されている。バンク部１２２の厚さ（高さ）は、０．１μｍ〜３．５μｍの範囲が好ましく、特に２μｍ程度がよい。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バンク部１２２が薄くなり、機能層１１０を開口部１２２ａ内に正確に形成できなくなるおそれがある。一方、厚さが３．５μｍを超えると、開口部１２２ａによる段差が大きくなって陰極１２のステップカバレッジを確保できなくなるおそれがある。画素電極１１１のコンタクト部１１１ｂはバンク部１２２の下層側に形成されているので、バンク部１２２の厚さを２μｍ以上とすれば、陰極１２とコンタクト部１１１ｂ（駆動用薄膜トランジスタ）との絶縁を高められるという利点がある。
バンク部１２２を含む画素領域Ａには、親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とが区画形成されている。親液性を示す領域は、画素電極１１１の表面、段差領域１１５、及び段差領域１１５とバンク部１２２との間の平坦領域１４４ｄであり、これらの領域は、例えば酸素を処理ガスとするプラズマ処理によって表面に親液性を付与されている。また、撥液性を示す領域は、バンク部１２２の表面であり、例えば４フッ化メタン（テトラフルオロメタン）を処理ガスとするプラズマ処理によって表面に撥液性を付与されている。なお、バンク部１２２を含フッ素系の樹脂材料により形成した場合は撥液性付与のためのプラズマ処理は不要である。
次に、機能層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上に積層形成された発光層１１０ｂとを含んで構成されており、発光層１１０ｂ上にさらに電子注入輸送層などの機能を有する他の機能層を積層してもよい。
正孔注入／輸送層１１０ａは、正孔を発光層１１０ｂに注入する機能を有するとともに、正孔を正孔注入／輸送層１１０ａ内部において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、発光が得られる。
正孔注入／輸送層１１０ａは、バンク部１２２の開口部１２２ａ内に位置して画素電極１１１上に形成されるとともに、その一部が画素電極１１１を取り囲む段差領域１１５を埋めるようにして形成され、さらに段差領域１１５の外側の平坦領域１４４ｄ上にも乗り上げている。本実施形態の有機ＥＬ装置では、かかる構成によって画素電極１１１上の正孔注入／輸送層１１０ａを平坦化することができるようになっており、正孔注入／輸送層１１０ａの膜厚は、その平坦部分（画素電極１１１に対応する領域）において例えば５０〜７０ｎｍの範囲で一定の厚さとなっている。
本実施形態において、正孔注入／輸送層１１０ａは、正孔注入／輸送層形成材料を含む液体材料を、液滴吐出法によって開口部１２２ａ内に吐出配置し、溶媒を除去して形成されたものであるため、その乾燥過程において撥液領域であるバンク部１２２の近傍で乾燥むらを生じやすい。そこで本発明では、画素電極１１１の外周端とバンク部１２２の内周端との間に段差領域１１５を設けることで、かかる乾燥むらが発光領域Ａ１（画素電極１１１の平面領域）にまで及ぶのを防止することを可能とした。かかる段差領域１１５を設けることにより発光領域Ａ１における膜厚の均一化を実現できるのは、段差領域１１５の深さの分だけ液体材料が画素電極１１１の周囲に多く配されるので、乾燥過程で正孔注入／輸送層形成材料がバンク部１２２側（外周側）に濃縮されたとしても、その濃度上昇が緩和されること、及び形成される正孔注入／輸送層１１０ａの膜厚が段差領域１１５では画素電極１１１上よりも厚くなるので、正孔注入／輸送層形成材料が濃縮されていても膜厚の不均一を生じ難くなることによると考えられる。
発光層１１０ｂは、正孔注入／輸送層１１０ａ上に形成されており、発光領域Ａ１での厚さが５０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲とされている。本実施形態の有機ＥＬ装置１はカラー表示装置であり、表示領域２ａには、赤色（Ｒ）発光層、緑色（Ｇ）発光層、及び青色（Ｂ）発光層のいずれかの発光層１１０ｂを備えた３種類の発光素子が、図２に示すようにストライプ配置されている。
本実施形態では、上述したように段差領域１１５の作用により正孔注入／輸送層１１０ａが発光領域Ａ１で均一な膜厚に形成されているので、その上に形成される発光層１１０ｂも発光領域Ａ１で均一な膜厚を有するものとなり、機能層１１０は全体として発光領域Ａ１内で均一な膜厚を有するものとなっている。本実施形態に係る発光層１１０ｂについても、液滴吐出法を用いて形成されるものであるため、撥液領域であるバンク部１２２表面と正孔注入／輸送層１１０ａとの界面近傍で発光層１１０ｂの膜厚に不均一を生じやすいが、図３（ｂ）に示すように、この領域は発光領域Ａ１の外側の段差領域１１５上に位置するため、膜厚の不均一が発光素子の発光状態に影響することはない。
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（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て用いることができる。
次に陰極１２は、基板２上の画素電極１１１と対になって機能層１１０に電流を供給するものであり、バンク部１２２を含む画素領域Ａの全面に形成されている。有機ＥＬ装置全体で見ると、表示領域２ａ及び非表示領域２ｂを含む陰極配線１２ａの内側の領域にベタ状に形成されている。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た構成とすることができる。かかる積層構造において、発光層１１０ｂに近い側の陰極に、低仕事関数のカルシウム層を設けることが好ましい。この構成により、発光層１１０ｂと当接して配置されたカルシウム層が、発光層１１０ｂへの電子注入効率を向上させる機能を奏する。また、発光層１１０ｂの構成材料によっては、発光効率を高めるために発光層１１０ｂと陰極１２との間にフッ化リチウム層を形成してもよい。
また、図３（ｂ）では図示を省略しているが、有機ＥＬ装置１の陰極１２上には、通常、陰極保護層や封止層と称される単層又は複層の保護層が形成される。そして、かかる保護層上には、ガラス基板や封止缶等の封止部材が配設される。上記保護層は、陰極１２や発光層１１０ｂに酸素や水分が浸入するのを防止するためのもので、この封止作用により発光劣化等を抑えるようにしたものである。
上記保護層は、例えば耐水性、耐熱性に優れる無機化合物からなるもので、好ましくはＳｉ化合物、すなわちＳｉＮやＳｉＯＮ、ＳｉＯ２などによって形成される。保護層は水蒸気などのガスを遮断するため緻密で欠陥の無い被膜にする必要があるから、低温で緻密な膜を形成できる高密度プラズマ成膜法であるプラズマＣＶＤ法やＥＣＲプラズマスパッタ法、イオンプレーティング法を用いて形成するのがよい。これらの成膜法を用いて、上述のＳｉ化合物の被膜を形成することで、耐水性、耐熱性に優れる欠陥のない緻密な層となって酸素や水分に対するバリア性に優れた保護層を形成することができる。なお、かかる保護層としては、Ｓｉ化合物以外の材料を採用してもよく、例えばアルミナや酸化タンタル、酸化チタン、更には他のセラミックスなどからなっていてもよい。
保護層の膜厚は、３００〜７００ｎｍの範囲とすることが好ましく、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲とすることがより好ましい。保護層の膜厚が３００ｎｍよりも小さい場合では十分なガスバリア性を得ることができず、また、７００ｎｍよりも大きい場合では保護層の内部応力によりクラックが生じやすくなる。従って、上記の範囲で膜厚を規定することにより、ガスバリア性と耐クラック性とを共に実現したガスバリア層となる。また、特に４００〜６００ｎｍの膜厚にすることで、ガスバリア性と耐クラック性とを向上させることができる。
前記封止部材として例えばガラス基板等の表面保護基板を用いる場合には、かかる表面保護基板を接着層を介して前記保護層上に接着する。前記接着層には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリオレフィン樹脂等の透明樹脂材料を用いると、トップエミッション型への適用が容易にな点で好ましく、透明で安価なアクリル樹脂が好適である。表面保護基板は、外傷防止、耐圧性や耐摩耗性、外部光反射防止性、ガスバリア性、紫外線遮断性などの機能の少なくとも一つを有してなる基材である。表面保護基板の材質は、上記ガラスのほか、プラスチック（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリイミドなど）が採用される。また、当該表面保護基板には、紫外線遮断／吸収層や光反射防止層、放熱層、レンズやミラーなどの光学構造が設けられていてもよい。
本実施形態の有機ＥＬ装置１は、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置であり、機能層１１０から基板２側に発せられた光は、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）に射出され、機能層１１０から基板２の反対側に発せられた光は、光反射性を有する陰極１２により反射され、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）に射出される。
上記構成を具備した本実施形態の有機ＥＬ装置１では、図３に示したように、画素電極１１１を取り囲んむ概略枠状の段差領域１１５が設けられていることで、液滴吐出法を用いて形成される正孔注入／輸送層１１０ａ及び発光層１１０ｂの膜厚が、画素電極１１１の平面領域内（発光領域Ａ１内）で均一なものとなっている。これにより、発光領域Ａ１内で均一な発光を得ることができ、優れた表示品質を得ることができる。また発光が均一化される結果、発光領域Ａ１内の機能層１１０に局所的な電流負荷が掛かるのを防止することができ、長寿命の発光素子を備えた有機ＥＬ装置を実現することができる。
なお、有機ＥＬ装置１をいわゆるトップエミッション型とする場合には、陰極１２に光透過性の材料を用い、画素電極１１１に光反射性を付与することで、陰極側から光を射出する構成とする。この場合、陰極１２にはＩＴＯ等の透明導電材料が主に用いられ、透光性が得られる範囲の厚さとするならばＰｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ等の金属材料を用いてもよい。
（有機ＥＬ装置の製造方法）
次に、本実施形態の有機ＥＬ装置１の製造方法について、図４及び図５を参照して説明する。なお、図４及び図５の各工程図は、図３（ｂ）に示したＢ−Ｂ’断面図に対応する図である。
本実施形態の製造方法は、基板２上に回路素子部１４を形成する回路素子部形成工程、回路素子部１４上に画素電極１１１を形成する電極形成工程、画素電極１１１を区画するバンク部１２２を形成するバンク部形成工程、バンク部１２２を含む基板２の表面を処理するプラズマ処理工程、バンク部１２２の内側に機能層１１０を形成する機能層形成工程、さらには陰極形成工程、及び封止工程を含むものとされている。なお、本発明の製造方法はこれに限られるものではなく必要に応じてその他の工程が除かれる場合、また追加される場合もある。
（１）回路素子部形成工程
まず、図４（ａ）に示すように、基板２上に回路素子部１４を形成する。具体的には、基板２上に、第１層間絶縁膜１４４ａ、１４４ｂを積層しつつ、基板２とこれらの絶縁膜との間の配線層に、スイッチング用薄膜トランジスタや駆動用薄膜トランジスタ、これらに接続される走査線や電源線、データ線等を形成する。本実施形態では層間絶縁膜１４４ａ、１４４ｂが２層である場合について図に示しているが、スイッチング素子等の形成工程に適合するようその積層数は変更することができる。そして、上記スイッチング素子や配線構造の形成には公知の方法を適用することができる。
回路素子部１４の最上層である第２層間絶縁膜１４４ｂまでを形成したならば、図４（ａ）に示すように、開口部２２２ａを有するレジスト２２２を第２層間絶縁膜１４４ｂ上にパターン形成する。その後、プラズマ２３０により、レジスト２２２をマスクとして第２層間絶縁膜１４４ｂの表面をエッチングすることで、図４（ｂ）に示すような例えば１００ｎｍ程度の深さの凹部１４４ｃを第２層間絶縁膜１４４ｂの表面に部分的に形成し、次いで有機剥離液による洗浄処理によってレジスト２２２を剥離する。第２層間絶縁膜１４４ｂは、例えば、ＳｉＯ２又はＳｉＮからなる絶縁膜であるから、上記プラズマエッチングには、ＣＦ４（テトラフルオロカーボン）等のフルオロカーボンガスを用いたエッチング処理を好適に用いることができる。
（２）電極形成工程
次に、図４（ｃ）に示すように、第２層間絶縁膜１４４ｂ表面の凹部１４４ｃ内に、画素電極１１１をパターン形成する。具体的には、スパッタ法等を用いてＩＴＯ等の透明導電膜を１００ｎｍ程度の厚さに形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、図３（ａ）に示した平面形状の画素電極１１１（コンタクト配線１１１ａ及びコンタクト部１１１ｂを含む。）をパターン形成する。
この電極形成工程において、図３及び図４に示すように、画素電極１１１を凹部１４４ｃより狭い範囲内に形成し、画素電極１１１の端縁部と凹部１４４ｃの内側壁とを所定間隔を空けて離間配置することで、画素電極１１１のほぼ全周を取り囲む概略枠状の段差領域１１５が形成される。本実施形態の場合、段差領域１１５の深さは画素電極１１１の膜厚に相当し、１００ｎｍ程度である。
（３）バンク部形成工程
次に、図４（ｄ）に示すように、バンク部形成工程では、基板２上にバンク部１２２を形成する。バンク部１２２は、感光性アクリル樹脂や感光性ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶剤性を有する樹脂材料を用いて形成することができる。そして、これらの樹脂材料を基板２上に塗布して樹脂膜を形成した後、かかる樹脂膜に対して露光、現像処理を施すことで、画素電極１１１に臨む開口部１２２ａを有するバンク部１２２を形成する。表示領域２ａに形成するバンク部１２２全体では、各画素領域Ａを形成するために開口部１２２ａをマトリクス状に配列してなる平面形状に形成する。
開口部１２２ａは、図４（ｄ）に示すように、基板２の上方に向かって広口の形状であり、そのため開口部１２２ａの表面が基板２の法線方向に対して傾斜したテーパー状を成している。本実施形態の製造方法においては、このようなテーパー形状をバンク部１２２に付与するため、上記露光、現像処理により樹脂膜をパターニングした後、さらに熱処理を施す。例えばバンク部１２２をアクリル樹脂により形成する場合には、アクリル樹脂の軟化温度程度に基板２を加熱してバンク部１２２を軟化させ、角部を鈍らせて側壁をテーパー形状とする。
（４）プラズマ処理工程
バンク部１２２を形成したならば、次に、基板２の表面をプラズマ３３０に曝すプラズマ処理を行う。これは画素電極１１１の表面を活性化し、さらにバンク部１２２の表面を改質処理することで、基板２上に液体材料に対する親和性の異なる複数の領域（親液領域及び撥液領域）を形成することを目的として行う。本実施形態では、まず、基板２を加熱する予備加熱工程を行った後、プラズマ３３０として酸素ガスを用いたプラズマによる第１のプラズマ処理を行い、その後、ＣＦ４ガス等のフルオロカーボンガスを用いたプラズマによる第２のプラズマ処理を行う。
予備加熱工程では、ホットプレートやランプヒータを用いて基板２を加熱することで、基板２を所定温度（例えば７０〜８０℃）にまで昇温する。この予備加熱工程は、続いて行われるプラズマ処理工程において基板２の温度が変動し、表面処理に不均一を生じるのを防止するために行われる。従って、後続のプラズマ処理工程においても、例えばホットプレートを用いて基板２の温度を維持しつつ処理を行うことが好ましい。
上記第１のプラズマ処理工程では、酸素ガスプラズマによって画素電極１１１の洗浄、仕事関数調整とともに、基板２表面の親液領域形成を行う。プラズマ処理条件を例示すると、大気圧プラズマ処理装置を用いる場合で、プラズマパワー１００〜８００ｋＷ、酸素ガス流量５０〜１００ｍｌ/ｍｉｎ、板搬送速度０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基板温度７０〜９０℃の条件である。大気圧プラズマ処理装置を用いる場合には、処理ガスに酸素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いることで、プラズマの発生を容易にし、安定性を高めることができる。真空装置を用いた減圧環境下でプラズマ処理を行う場合には、処理ガスは酸素ガスでよい。
この第１のプラズマ処理により、画素電極１１１の表面、画素電極１１１とバンク部１２２との間に露出している第２層間絶縁膜１４４ｂの表面（段差領域１１５を含む。）に親液性が付与される。
次に、第２のプラズマ処理工程では、撥液化工程として、大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理（ＣＦ4プラズマ処理）を行う。
ＣＦ4プラズマ処理の条件は、例えば、プラズマパワー１００〜８００ｋＷ、４フッ化メタンガス流量５０〜１００ｍｌ/ｍｉｎ、基体搬送速度０．５〜１０２０ｍｍ／ｓｅｃ、基体温度７０〜９０℃の条件で行われる。なお、基板の加熱は主として予備加熱された基板２の保温のために行われる。
なお、処理ガスは、テトラフルオロメタン（四フッ化炭素）に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることができ、大気圧プラズマ処理装置を用いる場合には、ヘリウムガスとの混合ガスを用いるとプラズマの発生を容易にし、安定性を高めることができる。一方、減圧環境下でプラズマ処理を行う場合にはフルオロカーボンガスを単体で処理ガスとして用いることができる。
第２のプラズマ処理により、バンク部１２２の表面が撥液処理される。すなわち、ＣＦ４ガスを用いたプラズマ処理により、バンク部１２２の表面にフッ素基が導入されて撥液性が付与される。バンク部１２２を構成するアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機物はプラズマ状態のフルオロカーボンを照射されることで容易に撥液化すことができる。また、酸素ガスプラズマにより前処理した方がフッ素化されやすい、という特徴を有しており、本実施形態には特に有効である。画素電極１１１の電極面及び第２層間絶縁膜１４４ｂの露出面もこのＣＦ4ガスを用いたプラズマ処理の影響を多少受けるが、濡れ性に影響を与える事は少なく、第１のプラズマ処理による親液性を保持した状態となる。
なお、上記第２のプラズマ処理工程が終了したならば、基板２を所定温度まで冷却しておくことが好ましい。続いて行われる機能層１１０を形成する工程中に基板２の温度が変動するのは工程の安定性を得る上で好ましくないからである。
（５）正孔注入／輸送層形成工程（機能層形成工程）
次に、機能層１１０のうち正孔注入／輸送層１１０ａの形成工程を行う。正孔注入／輸送層形成工程では、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により、正孔注入／輸送層形成材料を含む第１の組成物（液体材料）を電極面上に吐出し、その後に乾燥処理及び熱処理を行い、画素電極１１１上に正孔注入／輸送層１１０ａを形成する。この正孔注入／輸送層形成工程を含めこれ以降の工程は、水、酸素の無い雰囲気で処理を行うことが好ましく、例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、表示領域２ａ上にて液滴吐出ヘッド３５０（液滴吐出装置）を走査しつつ、そのノズルから各開口部１２２ａに対して、第１の組成物の液滴１１０ｃを吐出することで、第１の組成物を基板２上に配置する。このとき、開口部１２２ａの底部に位置する画素電極１１１、段差領域１１５、及び平坦領域１４４ｄの表面は、先のプラズマ処理工程での表面処理により親液領域となっているので、第１の組成物１１０ｃは開口部１２２ａに囲まれる領域内に隙間無く濡れ広がり、段差領域１１５内にも隙間無く充填される。
上記第１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である。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等を挙げることができる。
なお、正孔注入／輸送層形成材料は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の発光層１１０ｂに対して同じ材料を用いてもよく、各色毎に異なるものを用いてもよい。
第１の組成物１１０ｃを開口部１２２ａ内に吐出配置したならば、次に、乾燥工程を行う。この乾燥工程を行うことにより、第１の組成物１１０ｃに含まれる極性溶媒を蒸発させ、図５（ｂ）に示すような正孔注入／輸送層１１０ａをバンク部１２２の開口部１２２ａ内に形成する。
上記乾燥処理の過程では、第１の組成物１１０ｃに含まれる極性溶媒の蒸発が主にバンク部１２２に近い位置で進行しやすく、極性溶媒の蒸発に伴い正孔注入／輸送層形成材料がバンク部１２２の近傍で濃縮される。そのため、従来の有機ＥＬ装置の製造工程においては、形成する正孔注入／輸送層１１０ａの周縁部において膜厚の不均一が生じやすくなっていた。これに対して、本実施形態では、画素電極１１１の周囲に段差領域１１５を設け、その内部に第１の組成物１１０ｃを充填するようにしたことで、正孔注入／輸送層１１０ａの周縁部における膜厚の不均一を緩和するとともに、発光素子の実発光領域となる画素電極１１１上の領域で正孔注入／輸送層１１０ａの膜厚を均一化することができるようになった。
（６）発光層形成工程（機能層形成工程）
次に、機能層１１０の発光層１１０ｂの形成工程を行う。該発光層形成工程では、正孔注入／輸送層の形成工程と同様、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により、発光層形成材料を含む第２の組成物（液体材料）を正孔注入／輸送層１１０ａ上に吐出配置し、その後に乾燥処理及び熱処理を行うことで、図５（ｃ）に示すように、正孔注入／輸送層１１０ａ上に発光層１１０ｂを形成する。
上記第２の組成物としては、溶質として発光層１１０ｂを形成する材料として、例えば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等を用いることができる。また、溶媒として、正孔注入／輸送層１１０ａに対して不溶なものが好ましく、例えば、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等を用いることができる。このような溶媒（非極性溶媒）を用いることにより、正孔注入／輸送層１１０ａを再溶解させることなく第２の組成物を吐出できるようになる。
前記第２の組成物の液滴を正孔注入／輸送層１１０ａ上に吐出配置した後、乾燥工程を行う。乾燥工程を行うことにより、第２の組成物に含まれる溶媒が蒸発し、図５（ｃ）に示すような発光層１１０ｂが形成される。このとき、本実施形態では、画素電極１１１上の領域において、正孔注入／輸送層１１０ａが高い平坦性をもって形成されているので、正孔注入／輸送層１１０ａ上に形成する発光層１１０ｂについても、画素電極１１１上の領域で均一な膜厚に形成することができる。発光層形成工程での乾燥処理に際しても、先の正孔注入／輸送層形成工程と同様、バンク部１２２の近傍で第２の組成物の溶質（発光層形成材料）が濃縮されやすくなる傾向があるが、かかる濃縮作用によって発光層１１０ｂの周縁部に膜厚の不均一な部位が生じたとしても、画素電極１１１上の領域では平坦で均一な膜厚を有する発光層１１０ｂを形成可能である。また、上記膜厚の不均一な部位については、図５（ｃ）に示すように、画素電極１１１の外側の領域であるため、有機ＥＬ装置１の動作時には発光しない領域であり、かかる発光層１１０ｂの不均一性が有機ＥＬ装置の発光特性、発光寿命に影響することはない。
（７）陰極形成工程
機能層１１０を開口部１２２ａ内に形成したならば、次に、陰極形成工程により、図５（ｄ）に示すように、発光層１１０ｂ、バンク部１２２を覆う全面に陰極１２を形成する。本実施形態の場合、陰極１２は例えばカルシウム層とアルミニウム層との積層膜であるので、発光層１１０ｂに近い側には仕事関数が小さいカルシウム層を形成し、カルシウム層上にアルミニウム層を形成する。また、フッ化リチウム層等の電子注入層を形成する場合には、陰極１２を形成するに先立ってフッ化リチウム層を形成しておく。
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できる。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、フッ化リチウム層を形成する場合であっても、特定色（例えば青色）の発光層１１０ｂ上のみに形成する工程や、さらに所定の色に対応して形成する工程が採用できる。
（８）封止工程
上記陰極１２を形成したならば、陰極１２を含む基板２上の領域に保護層を形成し、さらに封止部材を用いて発光素子及び保護層を封止する。この封止工程については、公知の工程を適用することができ、詳細は省略することとする。なお、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が酸化される惧れがあるので好ましくない。さらに、図２に例示した基板５の配線５ａに陰極１２を接続するとともに、駆動ＩＣ６に回路素子部１４の配線を接続し、本実施形態の有機ＥＬ装置１が得られる。
以上、本実施形態の有機ＥＬ装置１の製造方法を示したが、本実施形態では、発光素子の機能層１１０の形成工程において液滴吐出法を採用している。そして、このような液相法を採用する場合において、組成物を乾燥して得られる機能層の膜厚を画素電極１１１上の領域で均一化するために、図５に示すように画素電極１１１を取り囲む段差領域１１５を形成し、吐出した第１の組成物１１０ｃを段差領域１１５内に充填するようにした。これにより、吐出配置した第１の組成物１１０ｃを乾燥させる際に、バンク部１２２近傍での膜厚の不均一を緩和し、さらに膜厚の不均一となる領域を画素電極１１１の外側に配することで、発光領域となる画素電極１１１上の領域における機能層１１０の膜厚を均一化した。従って本実施形態の製造方法によれば、均一な発光特性を有する長寿命の発光素子を備えた有機ＥＬ装置１を製造することができる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図６及び図７を参照しつつ説明する。
（有機ＥＬ装置）
図６（ａ）は、本実施形態の有機ＥＬ装置の１つの画素領域Ａを示す平面構成図であり、図６（ｂ）は、（ａ）図のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図である。
本実施形態の有機ＥＬ装置は、第１実施形態の有機ＥＬ装置と同等の全体構成を具備し、その画素領域Ａにのみ第１実施形態の有機ＥＬ装置と異なる構成を有している。したがって、以下では画素領域Ａの特徴的な構成について主に説明することとする。なお、図６に示す各構成要素のうち、図３と共通のものには、同一の符号を付して説明を省略することとする。また、図６（ａ）では図面を見やすくするために図６（ｂ）に示す機能層１１０及び陰極１２の図示を省略している。
図６（ａ）に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ装置の画素領域Ａには、平面視略矩形状の画素電極１１１と、この画素電極１１１を取り囲むバンク部（隔壁）１２２とが設けられている。画素電極１１１の図示右側の辺端から延出されたコンタクト配線１１１ａの部分を除くほぼ全周を取り囲んで、概略枠状の凹部である段差領域１１５が形成されている。前記バンク部１２２は、段差領域１１５を取り囲むようにして配置された第１バンク層１１２ａと、第１バンク層１１２ａの画素電極１１１側の端縁部を取り囲むように配置された第２バンク層１１２ｂとにより構成されている。画素電極１１１は、先の実施形態の有機ＥＬ装置と同様、コンタクト配線１１１ａの先端部に設けられたコンタクト部１１１ｂにおいて、コンタクトホール１４５を介して下層側（基板２側）の駆動用薄膜トランジスタ（１１３）と電気的に接続されている。
図６（ｂ）に示す断面構造をみると、基板２上に、第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂとを有する回路素子部１４が形成されており、回路素子部１４上に画素電極１１１と、機能層１１０と、陰極１２とを積層してなる発光素子が形成されている。上層側の第２層間絶縁膜１４４ｂの表面に、凹部１４４ｃが形成されており、この凹部１４４ｃ内にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極１１１が形成されている。画素電極１１１は、その外周端が凹部１４４ｃの内壁と平面方向で離間されており、かかる構成により画素電極１１１の膜厚に相当する深さを有する段差領域１１５が画素電極１１１を取り囲むようにして形成されている。本実施形態の場合、画素電極１１１の膜厚は１００ｎｍ程度であり、従って段差領域１１５の深さｄも１００ｎｍ程度である。また、段差領域１１５の幅ｗ１は、本実施形態の場合、１〜５μｍ程度である。
バンク部１２２は、基板２側に位置する第１バンク層１１２ａと、陰極１２側に位置する第２バンク層１１２ｂとを積層してなる構成である。本実施形態では、下層側の第１バンク層１１２ａは、段差領域１１５の外周を取り囲む領域に対応する下部開口部（区画領域）１１２ｃを有して形成されており、本実施形態において、第１バンク層１１２ａは第２層間絶縁膜表面の凹部１４４ｃよりやや外側（後退した位置）に形成されており、その後退幅ｗ２は５μｍ程度以下である。
また、第２バンク層１１２ｂには、画素電極１１１の形成位置及び下部開口部１１２ｃに対応して上部開口部１１２ｄが設けられている。上部開口部１１２ｄは、図６に示すように、下部開口部１１２ｃよりさらに広く形成されている。すなわち、第２バンク層１１２ｂは下部開口部１１２ｃより後退した位置に形成されており、その後退幅ｗ３は、５μｍ程度以下である。また第２バンク層１１２ｂは外側に向かって広口の開口形状であり、従って上部開口部１１２ｄを構成する第２バンク層１１２ｂの内側壁は基板法線方向に対して傾斜したテーパー形状を成している。
第１バンク層１１２ａは、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の無機材料を用いて形成されていることが好ましい。また第１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。膜厚が５０ｎｍ未満では、第１バンク層１１２ａが後述する正孔注入／輸送層より薄くなり、第１バンク層１１２ａの近傍で正孔注入／輸送層の平坦性を確保できなくなるおそれがある。一方、膜厚が２００ｎｍを超えると、下部開口部１１２ｃによる段差が大きくなって、正孔注入／輸送層上に積層する後述の発光層の平坦性を確保できなくなる場合がある。
第２バンク層１１２ｂは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のある材料から形成されている。この第２バンク層１１２ｂの高さは、先の第１実施形態に係るバンク部１２２と同様、０．１μｍ〜３．５μｍの範囲であり、２μｍ程度であることが好ましい。
本実施形態の場合も、バンク部１２２を含む画素領域Ａに、機能層を形成するための組成物（液体材料）に対する親液性を示す親液領域と、撥液性を示す撥液領域とが、バンク部１２２に形成されている。親液領域は、第１バンク層１１２ａの画素電極１１１に臨む部分と、画素電極１１１の表面、及び段差領域１１５、第２層間絶縁膜の平坦領域１４４ｄである。撥液領域は、上部開口部１１２ｄの壁面及び第２バンク層１１２ｂの上面である。なお、第２バンク層１１２ｂを、フッ素ポリマーを含有する材料により形成することで撥液性を有するものとしてもよい。そして、このような撥液領域と親液領域とを具備した画素領域Ａに、正孔注入／輸送層１１０ａと発光層１１０ｂとを積層してなる機能層１１０が形成され、機能層１１０及びバンク部１２２を覆うように陰極１２が形成されている。
本実施形態の有機ＥＬ装置においても、画素電極１１１を取り囲んで形成された段差領域１１５の作用により、正孔注入／輸送層１１０ａが発光領域Ａ１で均一な膜厚に形成されているので、その上に形成される発光層１１０ｂも発光領域Ａ１で均一な膜厚を有するものとなり、機能層１１０は全体として発光領域Ａ１内で均一な膜厚を有するものとなっている。これにより、発光領域Ａ１内で均一な発光を得ることができ、優れた表示品質を得ることができる。また発光が均一化される結果、発光領域Ａ１内の機能層１１０に局所的な電流負荷が掛かるのを防止することができ、長寿命の発光素子を備えた有機ＥＬ装置を実現することができる。
特に本実施形態では、バンク部１２２の下層側に親液領域を形成する第１バンク層１１２ａが形成されているので、液滴吐出法を用いて正孔注入／輸送層１１０ａを形成するための第１組成物を、液滴状にしてバンク部１２２に囲まれた領域内に吐出配置した際に、第２バンク層１１２ｂよりも画素電極１１１側に突出した第１バンク層１１２ａによって上記第１組成物がバンク部１２２の開口部内で均一に隙間無く濡れ広がる。その結果、均一な膜厚で欠陥のない正孔注入／輸送層１１０ａを画素電極１１１上に形成できるようになっている。
（製造方法）
図７は、本実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための断面工程図である。本実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法は、バンク部１２２を形成する工程以外は、先に記載の第１実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法と同様であるため、図７にはバンク部１２２の製造工程のみを示し、その他の製造工程は省略することとする。
まず、図７（ａ）に示すように、図４に示した第１実施形態に係る製造方法と同様の工程により、基板２上に回路素子部１４を形成し、さらに第２層間絶縁膜１４４ｂの表面に部分的に凹部１４４ｃを形成した後、凹部１４４ｃ内に画素電極１１１を形成する。このとき、画素電極１１１が凹部１４４ｃの側壁と離間して形成されることで、画素電極１１１をほぼ取り囲んだ段差領域１１５が基板２上に形成される。
次に、図７（ｂ）に示すように、第２層間絶縁膜１４４ｂ上に第１バンク層１１２ａをパターン形成する。具体的には、例えばＣＶＤ法、コート法、スパッタ法、蒸着法等を用いて、画素電極１１１上を含む第２層間絶縁膜１４４ｂ上の全面にＳｉＯ２等の無機物膜を形成し、その後、かかる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、開口部を有する形で形成する。この開口部は、凹部１４４ｃ形成位置に対応するもので、下部開口部１１２ｃとして設けられる。このとき、第１バンク層１１２ａは、凹部１４４ｃの端縁部より外側のやや後退した位置に形成され、これにより段差領域１１５と第１バンク層１１２ａとの間に、平坦領域１４４ｄが形成される。
次に、図７（ｃ）に示すように、第１バンク層１１２ａ上に第２バンク層１１２ｂを形成する。この第２バンク層１１２ｂの形成工程は、第１実施形態におけるバンク部１２２の形成工程と同様である。すなわち、有機絶縁材料である感光性のアクリル樹脂等の樹脂膜を第１バンク層１１２ａ上を含む基板２上の領域に形成し、これを露光、現像処理することで、第１バンク層１１２ａ上に、上部開口部１１２ｄを有する第２バンク層１１２ｂを形成する。その後、上記樹脂材料の軟化温度にまで加熱することでパターニング後の樹脂膜の角部を鈍らせて、図７（ｃ）に示すようにテーパー形状の内側壁を備えた第２バンク層１１２ｂを形成する。以上の工程により、基板２上に第１バンク層１１２ａと第２バンク層１１２ｂとの積層構造を有するバンク部１２２を形成することができる。
また、第２バンク層１１２ｂは、第１バンク層１１２ａの端縁部より外側のやや後退した位置に形成する。これにより、第２バンク層１１２ｂの基板２側の端部から画素電極１１１側へ第１バンク層１１２ａが一部突出した構造とすることができる。
以上の工程により基板２上に画素電極１１１、及び画素電極１１１を区画するバンク部１２２を形成したならば、先の第１実施形態と同様に、基板２表面にプラズマ処理を施す。その後、バンク部１２２に囲まれる領域内に第１組成物を吐出配置して正孔注入／輸送層１１０ａを形成し、さらに正孔注入／輸送層１１０ａ上に第２組成物を吐出配置して発光層１１０ｂを形成する。そして、発光層１１０ｂとバンク部１２２とを覆うように陰極１２を形成した後、必要な封止工程を経て、本実施形態の有機ＥＬ装置を製造することができる。
本実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法では、バンク部１２２の下層側に無機絶縁材料からなる親液性の第１バンク層１１２ａを設けているので、正孔注入／輸送層１１０ａを形成する工程で下部開口部１１２ｃ及び上部開口部１１２ｄ内に吐出配置された第１組成物が、第１バンク層１１２ａの作用により上記開口部内に隙間無く均一に充填されるようになっている。従って本実施形態の製造方法によれば、画素電極１１１を取り囲んで設けられた段差領域１１５の作用と相まって、画素電極１１１上の領域（発光領域Ａ１）に均一な膜厚の正孔注入／輸送層１１０ａを形成することができ、これにより、均一な発光特性と長い発光寿命とを備えた発光素子を形成することができる。
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について、図８を参照しつつ説明する。
（有機ＥＬ装置）
図８（ａ）は、本実施形態の有機ＥＬ装置の１つの画素領域Ａを示す平面構成図であり、図８（ｂ）は、（ａ）図のＥ−Ｅ’線に沿う断面構成図である。
本実施形態の有機ＥＬ装置は、第１実施形態の有機ＥＬ装置と同等の全体構成を具備し、その画素領域Ａにのみ第１実施形態の有機ＥＬ装置と異なる構成を有している。したがって、以下では画素領域Ａの特徴的な構成について主に説明することとする。なお、図８に示す各構成要素のうち、図３と共通のものには、同一の符号を付して説明を省略することとする。また、図８（ａ）では図面を見やすくするために図８（ｂ）に示す機能層１１０及び陰極１２の図示を省略している。
図８（ａ）に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ装置の画素領域Ａには、平面視略矩形状の画素電極１１１と、この画素電極１１１を取り囲むバンク部（隔壁）１２２とが設けられている。画素電極１１１の図示右側の辺端から延出されたコンタクト配線１１１ａの部分を除くほぼ全周を取り囲んで、概略枠状の凹部である段差領域１１５が形成されている。前記バンク部１２２は段差領域１１５を取り囲むようにして配置されている。画素電極１１１は、先の実施形態の有機ＥＬ装置と同様、コンタクト配線１１１ａの先端部に設けられたコンタクト部１１１ｂにおいて、コンタクトホール１４５を介して下層側（基板２側）の駆動用薄膜トランジスタ（１１３）と電気的に接続されている。
図８（ｂ）に示す断面構造をみると、基板２上に、第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂとを有する回路素子部１４が形成されており、回路素子部１４上に画素電極１１１と、機能層１１０と、陰極１２とを積層してなる発光素子が形成されている。上層側の第２層間絶縁膜１４４ｂの表面には、第１実施形態の有機ＥＬ装置と異なり、凹部１４４ｃは形成されておらず、平坦面上に画素電極１１１が形成されており、この画素電極１１１の外周端から離れた位置にバンク部１２２が形成されることで、画素電極１１１とバンク部１２２との間に、画素電極１１１の膜厚に相当する深さを有する段差領域１１５が形成されている。本実施形態の場合、画素電極１１１の膜厚は１００ｎｍ程度であり、従って段差領域１１５の深さも１００ｎｍ程度である。また、段差領域１１５の幅は１〜５μｍ程度である。
バンク部１２２は、先の第１実施形態と同様の構成であり、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のある材料から形成されている。このバンク部１２２の高さは、先の第１実施形態に係るバンク部１２２と同様、０．１μｍ〜３．５μｍの範囲であり、２μｍ程度であることが好ましい。
本実施形態の場合も、バンク部１２２を含む画素領域Ａに、機能層を形成するための組成物（液体材料）に対する親液性を示す親液領域と、撥液性を示す撥液領域とが形成されている。親液領域は、画素電極１１１の表面、及び段差領域１１５であり、撥液領域は、バンク部１２２の表面である。そして、このような撥液領域と親液領域とを具備した画素領域Ａに、正孔注入／輸送層１１０ａと発光層１１０ｂとを積層してなる機能層１１０が形成され、機能層１１０及びバンク部１２２を覆うように陰極１２が形成されている。
本実施形態の有機ＥＬ装置においても、画素電極１１１を取り囲んで形成された段差領域１１５の作用により、正孔注入／輸送層１１０ａが発光領域Ａ１で均一な膜厚に形成されているので、その上に形成される発光層１１０ｂも発光領域Ａ１で均一な膜厚を有するものとなり、機能層１１０は全体として発光領域Ａ１内で均一な膜厚を有するものとなっている。これにより、発光領域Ａ１内で均一な発光を得ることができ、優れた表示品質を得ることができる。また発光が均一化される結果、発光領域Ａ１内の機能層１１０に局所的な電流負荷が掛かるのを防止することができ、長寿命の発光素子を備えた有機ＥＬ装置を実現することができる。
特に本実施形態では、段差領域１１５を形成することを目的として第２層間絶縁膜１４４ｂに形成される凹部１４４ｃが不要であるため、工数を減らすことができ、低コストに発光の均一性、寿命に優れた有機ＥＬ装置を提供することが可能である。
なお、本実施形態の有機ＥＬ装置は、先の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法のうち、第２層間絶縁膜１４４ｂに凹部１４４ｃを形成する工程を省略するのみで製造することができる。
［第４の実施形態］
上記第１〜第３の実施形態では、画素電極１１１のほぼ全周を取り囲んで段差領域１１５を形成する場合について説明したが、本発明に係る有機ＥＬ装置において、前記段差領域は、画素電極１１１の一部の辺端に沿って設けることもできる。図９は、かかる構成を備えた有機ＥＬ装置における１画素領域を示す図であり、以下では、図９に示す有機ＥＬ装置を、本発明の第４の実施形態として説明する。
本実施形態の有機ＥＬ装置は、第２実施形態の有機ＥＬ装置と同等の全体構成を具備し、その画素領域Ａにのみ第２実施形態の有機ＥＬ装置と異なる構成を有している。したがって、以下では画素領域Ａの特徴的な構成について主に説明することとする。なお、図９に示す各構成要素のうち、図６と共通のものには、同一の符号を付して説明を省略することとする。また、図９（ａ）では図面を見やすくするために図９（ｂ）に示す機能層１１０及び陰極１２の図示を省略している。
図９（ａ）に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ装置の画素領域Ａは、一方向（図示左右方向）に長手の平面視略矩形状の画素電極１１１を有しており、かかる画素電極１１１の平面形状に対応し、画素電極１１１を取り囲んで配置されたバンク部（隔壁）１２２とを備えている。画素電極１１１の図示右側の辺端からコンタクト配線１１１ａが延出されており、画素電極１１１は、先の実施形態の有機ＥＬ装置と同様、コンタクト配線１１１ａの先端部に設けられたコンタクト部１１１ｂにおいて、コンタクトホール１４５を介して下層側（基板２側）の駆動用薄膜トランジスタ（１１３）と電気的に接続されている。
そして、本実施形態に係る画素領域Ａでは、画素電極１１１の長手方向端部の各辺縁（短辺部）に沿って段差領域１１５が形成されている。前記バンク部１２２は、画素電極１１１とその短辺端に沿って延びる２つの段差領域１１５とを取り囲むように配置された第１バンク層１１２ａと、第１バンク層１１２ａの画素電極１１１側の端縁部を取り囲むように配置された第２バンク層１１２ｂとをにより構成されている。
図９（ｂ）に示す断面構造をみると、基板２上に、第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂとを有する回路素子部１４が形成されており、回路素子部１４上に画素電極１１１と、機能層１１０と、陰極１２とを積層してなる発光素子が形成されている。上層側の第２層間絶縁膜１４４ｂの表面には、第２実施形態の有機ＥＬ装置とは異なり、２箇所の凹部１４４ｃが形成されており、かかる凹部１４４ｃによって先の段差領域１１５が形成されている。
バンク部１２２は、先の第２実施形態と同様、基板２側に位置する第１バンク層１１２ａと、陰極１２側に位置する第２バンク層１１２ｂとを積層してなる構成である。下層側の第１バンク層１１２ａは、画素電極１１１と段差領域１１５とに対応する下部開口部１１２ｃを有している。第１バンク層１１２ａはまた、画素電極１１１の長辺端に沿った部分では当該画素電極１１１に一部乗り上げるようにして配置され、凹部１４４ｃの辺縁に沿う部分ではその一部が凹部１４４ｃ内に配置されている。また、画素電極１１１も、その短辺端が凹部１４４ｃ内に配置されている。そのため、図９（ｂ）に示すように、凹部１４４ｃ内に配置された画素電極１１１と第１バンク層１１２ａとが前記段差領域１１５の側壁部分を構成しており、従って本実施形態の場合、段差領域１１５の深さは、凹部１４４ｃの深さに画素電極１１１の膜厚又は第１バンク層１１２ａの膜厚を加算した長さに相当する。
また第２バンク層１１２ｂには、画素電極１１１の形成位置及び下部開口部１１２ｃに対応して上部開口部１１２ｄが設けられている。上部開口部１１２ｄは、図９に示すように、下部開口部１１２ｃよりさらに広く形成されており、外側に向かって広口の開口形状でとなっている。なお、第１バンク層１１２ａ及び第２バンク層の材質、膜厚（高さ）等は先の第２実施形態と同様である。
上記構成を具備した本実施形態の有機ＥＬ装置においても、画素電極１１１の短辺端に沿って設けられた段差領域１１５の作用により、正孔注入／輸送層１１０ａが発光領域Ａ１で均一な膜厚に形成され、その上に形成される発光層１１０ｂも発光領域Ａ１で均一な膜厚を有するものとなり、機能層１１０は全体として発光領域Ａ１内で均一な膜厚を有するものとなっている。これにより、発光領域Ａ１内で均一な発光を得ることができ、優れた表示品質を得ることができる。また発光が均一化される結果、発光領域Ａ１内の機能層１１０に局所的な電流負荷が掛かるのを防止することができ、長寿命の発光素子を備えた有機ＥＬ装置を実現することができる。
特に本実施形態では、発光面積に寄与しない段差領域１１５の面積を低減することができるため、画素電極１１１を取り囲んで段差領域１１５を形成する場合に比して、発光領域Ａ１を広く確保することができ、明るく高画質の表示装置を構成できる有機ＥＬ装置を提供することができる。
なお、本実施形態の有機ＥＬ装置は、先の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法において、第２層間絶縁膜１４４ｂ上に凹部１４４ｃを形成する際に、凹部１４４ｃの形成位置を変更するのみで製造可能である。
次に、上記第１、第２の実施形態の有機ＥＬ装置において、画素領域Ａ内の各部の寸法による特性の変化を検証するため、（表１）に示す複数のサンプルを作製して特性試験を行った。
表１において、サンプル１〜４は、バンク部１２２が単層の有機物バンクである第１実施形態の構成において、表の左側に示す各条件で有機ＥＬ装置を作製したものである。サンプル５〜８は、バンク部１２２が無機物バンクと有機物バンクの積層構造である第２実施形態の構成において各条件で有機ＥＬ装置を作製したものである。そして、前記各条件で作製したサンプルについて、正孔注入／輸送層及び発光層の膜厚の均一性、発光素子の発光面積、及び発光寿命について評価した結果を表の右側に併記している。なお、第１実施形態の構成を採用したサンプル１〜４では、バンク部１２２は単層構造であるため、有機物材料からなる第２バンク層として表記している。
表１から分かるように、本発明に係る実施形態のサンプル１〜８は、いずれも比較サンプルに対して広い発光面積と、長い発光寿命を備えたものとなっており、先の段差領域１１５を画素領域Ａ内に設け、かかる段差領域１１５の作用により機能層１１０を発光領域Ａ１内で平坦化することが、発光素子の発光面積拡大、及び寿命の工場に極めて有効であることが分かる。
より詳細にみると、第１実施形態の構成を採用したサンプル１〜４についてみると、段差領域１１５の深さを大きくしたもの（サンプル３）、段差領域１１５の幅を大きくしたもの（サンプル２）、及びバンク部１２２の後退幅を大きくしたもの（サンプル４）が、発光面積、発光寿命について良好な結果が得られている。またサンプル５〜８については、第１バンク層と第２バンク層の双方を画素電極から後退させて形成したもの（サンプル８）について、発光面積、発光寿命の双方で良好な結果が得られている。
Figure 2007095606
（電子機器）
次に、本発明の電子機器について説明する。
電子機器は、上述した各実施形態の有機ＥＬ装置を表示部として有したものであり、具体的には図１０に示すものが挙げられる。図１０（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。携帯電話１０００は、上述した実施形態の有機ＥＬ装置１を用いた表示部１００１を備えている。（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。時計１１００は、上述した実施形態の有機ＥＬ装置を用いた表示部１１０１を備えている。（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置の一例を示した斜視図である。情報処理装置１２００は、キーボードなどの入力部１２０１、上述した実施形態の有機ＥＬ装置を用いた表示部１２０２、情報処理装置本体（筐体）１２０３を備えている。
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、上述した実施形態の有機ＥＬ装置を備えた表示部１００１，１１０１，１２０２を具備しているので、均一な発光表示が得られ、かつ発光素子の長寿命化が図られたものとなっている。
第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の回路構成図。 同、有機ＥＬ装置の全体を示す平面構成図。 同、１画素領域を示す平面構成図及び断面構成図。 同、製造方法を説明するための断面工程図。 同、製造方法を説明するための断面工程図。 第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の１画素領域を示す図。 同、製造方法を説明するための断面工程図。 第３実施形態に係る有機ＥＬ装置の１画素領域を示す図。 第４実施形態に係る有機ＥＬ装置の１画素領域を示す図。 電子機器を例示する説明図。
符号の説明
１ 有機ＥＬ装置、２ 基板、１２ 陰極、１１０ 機能層、１１１ 画素電極（電極）、１１２ａ 第１バンク層（第１隔壁層）、１１２ｂ 第２バンク層（第２隔壁層）、１１５ 段差領域、１４４ｃ 凹部、１２２ バンク部（隔壁）、１２２ａ 開口部、Ａ 画素領域

Claims (13)

  1. 基板上に、電極と、該電極を区画する隔壁とを備え、
    前記隔壁に囲まれた区画領域の周縁部に、前記隔壁に沿って延びる段差領域が形成され、
    前記段差領域上を含む前記区画領域に、液体材料を乾燥固化してなる機能層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
  2. 前記段差領域が、平面視略矩形状の前記区画領域の少なくとも２辺に沿って延在していることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
  3. 前記段差領域が、前記区画領域のほぼ全周に渡り延在していることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
  4. 前記段差領域が、一方向に長手の平面形状を有する前記区画領域の、短手方向の辺端部に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
  5. 前記段差領域が、前記隔壁と、該隔壁と平面的に離間して配置された前記電極の端縁部との間に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置。
  6. 前記段差領域が、前記電極と前記隔壁との間の前記基板表面に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ装置。
  7. 前記段差領域が、前記電極の表面に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置。
  8. 前記隔壁が、第１隔壁層と第２隔壁層とを積層してなる積層構造を備えており、
    前記段差領域が、前記電極に臨む前記第１隔壁層の端縁に沿って形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置。
  9. 基板上に電極を形成する工程と、前記電極を区画する隔壁を形成する工程と、前記隔壁に囲まれた区画領域内に液体材料を配置して機能層を形成する工程と、を含み、
    前記液体材料を配置する工程に先立って、前記区画領域の周縁に沿って延びる段差領域を形成する工程を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
  10. 前記隔壁を前記電極の端縁から離間した位置に形成することで、前記電極の端縁と前記隔壁との間に前記段差領域を形成することを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
  11. 前記基板上に電極を形成するに先立って、前記基板の表面に段差領域を形成することを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
  12. 前記電極を形成した後、該電極の表面に前記電極を形成することを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
  13. 請求項１から８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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