JP2007115464A - 表示素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、隔壁で区画された表示部に設けた発光媒体層と、前記隔壁に段差が生じ、素子を形成するのに障害となる問題を解消し、しかも混色、白抜け、発光ムラのないEL素子等の表示素子の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】少なくとも隔壁と、隔壁によって区画された表示部と、表示部を構成する表示機能層と、それらを保持する基板とを備えた表示素子の製造方法であって、当該表示機能層を構成する少なくとも1層は、インク供給体からの転移により供給されるインク液滴によって形成され、前記インク液滴の転移は当該インク液滴が隔壁によって区画された領域に接触した後に前記インク供給体から分離することを特徴とする表示素子の製造方法とする。
【選択図】図1
【解決手段】少なくとも隔壁と、隔壁によって区画された表示部と、表示部を構成する表示機能層と、それらを保持する基板とを備えた表示素子の製造方法であって、当該表示機能層を構成する少なくとも1層は、インク供給体からの転移により供給されるインク液滴によって形成され、前記インク液滴の転移は当該インク液滴が隔壁によって区画された領域に接触した後に前記インク供給体から分離することを特徴とする表示素子の製造方法とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子等の表示素子の製造方法に関する。
近年、有機高分子系材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子とする)が注目されている。
この有機EL素子を製造するに際し、高分子発光材料をインク化して塗布するウェットプロセスにより成膜可能であることから、低コスト化が見込まれ、また、カラー化に際しては、複数色の発光材料をパターニングすることが必要となっている。
高分子発光材料等の表示機能材料をパターニングする方法として、インクジェット法(特許文献1参照)が挙げられる。
この有機EL素子を製造するに際し、高分子発光材料をインク化して塗布するウェットプロセスにより成膜可能であることから、低コスト化が見込まれ、また、カラー化に際しては、複数色の発光材料をパターニングすることが必要となっている。
高分子発光材料等の表示機能材料をパターニングする方法として、インクジェット法(特許文献1参照)が挙げられる。
しかしながら、特許文献1に記載されているように、インクジェット法で、基板の隔壁により区画された表示部に、表示機能材料であるそれぞれの色の微小液滴を吐出ノズルから連続的に噴射して表示機能層を形成すると、液滴は、吐出ノズルから分離するタイミングが一定でなく、液滴の吐出速度にバラツキが生じる。このように液滴の吐出速度がバラツクと、インクジェットヘッドを走査させたり、ヘッドを固定してステージを走査させて、表示機能層を形成していく場合、基板上に液滴の着弾位置がずれてしまうことになり、隣接する異なる色の領域に着弾して混色が生じたり、所定の領域に表示機能層を形成できず白抜けが発生する問題があった。
特に、インクジェット法で、前記表示部に表示機能層として発光媒体層を形成するには、前記微小液滴は、ノズルから吐出可能とするため、発光媒体材料の含有量が少ない塗液組成とする必要がある。そのため、所定の機能を発揮するためには、前記微小液滴集合体である発光媒体インクを、隔壁の高さより高く隆起した形状まで盛り上げて形成し、乾燥、固化し発光媒体層を形成する。このように、発光媒体インクを隔壁の高さより高く隆起した形状とするためには、一定以上の高さを有する隔壁を設けなければならない。その後、前記発光媒体インクを乾燥、固化し、発光媒体層を形成すると、この発光媒体層と隔壁に段差が生じ、素子を形成するのに障害となる場合があった。
また、前記のように、発光媒体インクを隔壁の高さより高く隆起した形状とするためには、隔壁に撥インク性を有する構成とする手段があるが、隔壁に撥インク性があると、液滴が反発し、隔壁の周辺に液滴による発光媒体層が形成されない恐れがあった。
また、インクジェット法においては、隔壁によって区画された1区画の表示領域に対し、吐出ノズルから複数の液滴を連続的に吐出し、先に吐出した液滴の頂点からずらした位置、または異なる位置に、次の液滴を吐出することを繰り返し行うことにより、複数の微小液滴の集合体として発光媒体層を形成していた。この際、前述の液滴の吐出速度がバラツクと、前の液滴に対して所定位置に、次の液滴が吐出されないため、前記表示部に形成された発光媒体層に発光ムラが生じる問題があった。
特開平10−12377号公報
本発明は、隔壁で区画された表示部に設けた発光媒体層と、前記隔壁に段差が生じ、素子を形成するのに障害となる問題を解消し、しかも混色、白抜け、発光ムラのないEL素子等の表示素子の製造方法を提供することを課題とする。
本課題を解決するための第一の発明は、少なくとも隔壁と、隔壁によって区画された表示部と、表示部を構成する表示機能層と、それらを保持する基板とを備えた表示素子の製造方法であって、当該表示機能層を構成する少なくとも1層は、インク供給体からの転移により供給されるインク液滴によって形成され、前記インク液滴の転移は当該インク液滴が隔壁によって区画された領域に接触した後に前記インク供給体から分離することを特徴とする表示素子の製造方法である。
第二の発明は、前記インク液滴の転移により形成される層は、1回の転移によって1区画の1層を形成することを特徴とする請求項1記載の表示素子の製造方法である。
第三の発明は、前記1回の転移によって表示部に供給されるインク液滴は前記隔壁によって区画された領域の体積よりも大きいことを特徴とする請求項2記載の表示素子の製造方法である。
第四の発明は、前記表示部はライン状パターンであることを特徴とする請求項1乃至3記載の表示素子の製造方法である。
第五の発明は、前記インク供給体は表示部に対応した画線部を凸部とする印刷版であることを特徴とする請求項1乃至4記載の表示素子の製造方法である。
第六の発明は、前記インク液滴の転移の前にインク供給体を基板に接触させることを特徴とする請求項1乃至5記載の表示素子の製造方法である。
第七の発明は、前記表示機能層は発光媒体層であることを特徴とする請求項1乃至6記載の表示素子の製造方法である。
第八の発明は、前記表示機能層は分光のための着色層であることを特徴とする請求項1乃至6記載の表示素子の製造方法である。
隔壁によって区画された領域に接触した後にインク供給体から分離することで表示機能層を形成するインク液滴の転移が行われるため、隔壁が高くなくても、また撥インク剤を含まなくても、インク液滴が他の区画に飛び散ったりあふれ出たりするのを防ぐことができる。また、隔壁によって区画される領域の体積よりも大きい量のインク液滴を供給するので、インク液滴に含まれる表示機能材料の濃度が低くても、表示機能を発現するのに十分な厚さの表示機能層を形成することができる。さらに、隔壁より隆起してインク液滴を供給しても、隔壁によって区画された領域に接触した後にインク供給体から分離することで表示機能層を形成するインク液滴の転移が行われるため、隔壁の外にインク液滴が飛び散ったり、あふれたりすることがない。インク液滴の転移は1区画に対し1回で行われるため、厚みのバラツキを抑えることができる。さらに、インク液滴の転移の前にインク供給体を基板に接触させるため、確実にインクの転移を行うことができ、白抜けや飛び散りを防ぐことができる。以上のことから、本発明は、隔壁で区画された表示部に設けた表示機能層と、前記隔壁に段差が生じ、素子を形成するのに障害となる問題を解消し、しかも混色、白抜け、発光ムラのない有機EL素子等の表示素子の製造方法を提供することができる。
本発明の表示素子として有機EL素子を例にとって説明する。
本発明の表示素子である有機EL素子10は基板11と、基板上に設けられた隔壁13と、隔壁に区画された領域内に形成された表示機能層として有機発光媒体層14を具備している(図1(a))。有機発光媒体層の下方には第一電極12が、上方には第二電極15が設けられ、有機発光媒体層を挟む構造となっている。第二電極上には有機発光媒体層を外部環境から保護するための封止体16が設けられる。前記有機発光媒体層は電荷輸送層14aと有機発光層14bを備え、電荷輸送層は第二隔壁に、有機発光層は第一隔壁に対応した画線部を有する印刷版を用いた印刷法により形成されている。
本発明の表示素子である有機EL素子10は基板11と、基板上に設けられた隔壁13と、隔壁に区画された領域内に形成された表示機能層として有機発光媒体層14を具備している(図1(a))。有機発光媒体層の下方には第一電極12が、上方には第二電極15が設けられ、有機発光媒体層を挟む構造となっている。第二電極上には有機発光媒体層を外部環境から保護するための封止体16が設けられる。前記有機発光媒体層は電荷輸送層14aと有機発光層14bを備え、電荷輸送層は第二隔壁に、有機発光層は第一隔壁に対応した画線部を有する印刷版を用いた印刷法により形成されている。
<基板>
基板11は本発明の有機EL素子の支持体となるものである(図1(a))。基板としては絶縁性を有し寸法安定性に優れた基板であれば如何なる基板も使用することができる。例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、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等のプラスチックフィルムやシート、または、これらプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた透光性基材や、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、シート、板や、前記プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた非透光性基材などを用いることができる。光取出しをどちらの面から行うかに応じて基材の透光性を選択すればよい。これらの材料からなる基板は、有機EL素子内への水分の侵入を避けるために、無機膜を形成したり、フッ素樹脂を塗布したりして、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。特に、有機発光媒体への水分の侵入を避けるために、基板における含水率およびガス透過係数を小さくすることが好ましい。
基板11は本発明の有機EL素子の支持体となるものである(図1(a))。基板としては絶縁性を有し寸法安定性に優れた基板であれば如何なる基板も使用することができる。例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、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等のプラスチックフィルムやシート、または、これらプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた透光性基材や、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、シート、板や、前記プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた非透光性基材などを用いることができる。光取出しをどちらの面から行うかに応じて基材の透光性を選択すればよい。これらの材料からなる基板は、有機EL素子内への水分の侵入を避けるために、無機膜を形成したり、フッ素樹脂を塗布したりして、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。特に、有機発光媒体への水分の侵入を避けるために、基板における含水率およびガス透過係数を小さくすることが好ましい。
また、これら基板として、必要に応じて、薄膜トランジスタ(TFT)を形成した駆動用基板を用いても良い(図1(b))。
本発明の有機EL素子をアクティブ駆動型とする場合には、TFT120上に、平坦化層117が形成してあるとともに、平坦化層117上に有機EL素子の下部電極(第一電極12)が設けられており、かつ、TFTと下部電極とが平坦化層117に設けたコンタクトホール118を介して電気接続してあることが好ましい。このように構成することにより、TFTと、有機EL素子との間で、優れた電気絶縁性を得ることができる。
本発明の有機EL素子をアクティブ駆動型とする場合には、TFT120上に、平坦化層117が形成してあるとともに、平坦化層117上に有機EL素子の下部電極(第一電極12)が設けられており、かつ、TFTと下部電極とが平坦化層117に設けたコンタクトホール118を介して電気接続してあることが好ましい。このように構成することにより、TFTと、有機EL素子との間で、優れた電気絶縁性を得ることができる。
TFT120や、その上方に構成される有機EL素子は支持体111で支持される。支持体としては機械的強度や、寸法安定性に優れていることが好ましく、具体的には先に基板として述べた材料を用いることができる。
支持体上に設ける薄膜トランジスタ120は、公知の薄膜トランジスタを用いることができる。具体的には、主として、ソース/ドレイン領域及びチャネル領域が形成される活性層、ゲート絶縁膜及びゲート電極から構成される薄膜トランジスタが挙げられる。薄膜トランジスタの構造としては、特に限定されるものではなく、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。
支持体上に設ける薄膜トランジスタ120は、公知の薄膜トランジスタを用いることができる。具体的には、主として、ソース/ドレイン領域及びチャネル領域が形成される活性層、ゲート絶縁膜及びゲート電極から構成される薄膜トランジスタが挙げられる。薄膜トランジスタの構造としては、特に限定されるものではなく、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。
活性層112は、特に限定されるものではなく、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料又はチオフエンオリゴマー、ポリ(p−フェリレンビニレン)等の有機半導体材料により形成することができる。これらの活性層は、例えば、アモルファスシリコンをプラズマCVD法により積層し、イオンドーピングする方法;SiH4ガスを用いてLPCVD法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法;Si2H6ガスを用いてLPCVD法により、また、SiH4ガスを用いてPECVD法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピング法によりイオンドーピングする方法(低温プロセス);減圧CVD法又はLPCVD法によりポリシリコンを積層し、1000℃以上で熱酸化してゲート絶縁膜を形成し、その上にn+ポリシリコンのゲート電極114を形成し、その後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法(高温プロセス)等が挙げられる。
ゲート絶縁膜113としては、通常、ゲート絶縁膜として使用されているものを用いることができ、例えば、PECVD法、LPCVD法等により形成されたSiO2;ポリシリコン膜を熱酸化して得られるSiO2等を用いることができる。
ゲート電極114としては、通常、ゲート電極として使用されているものを用いることができ、例えば、アルミ、銅等の金属;チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属;ポリシリコン;高融点金属のシリサイド;ポリサイド;等が挙げられる。
薄膜トランジスタ120は、シングルゲート構造、ダブルゲート構造、ゲート電極が3つ以上のマルチゲート構造であってもよい。また、LDD構造、オフセット構造を有していてもよい。さらに、1つの画素中に2つ以上の薄膜トランジスタが配置されていてもよい。
ゲート電極114としては、通常、ゲート電極として使用されているものを用いることができ、例えば、アルミ、銅等の金属;チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属;ポリシリコン;高融点金属のシリサイド;ポリサイド;等が挙げられる。
薄膜トランジスタ120は、シングルゲート構造、ダブルゲート構造、ゲート電極が3つ以上のマルチゲート構造であってもよい。また、LDD構造、オフセット構造を有していてもよい。さらに、1つの画素中に2つ以上の薄膜トランジスタが配置されていてもよい。
本発明の有機EL素子をアクティブ駆動型とする場合は薄膜トランジスタが有機EL素子のスイッチング素子として機能するように接続されている必要があり、トランジスタのドレイン電極116と有機EL素子の画素電極(第一電極12)が電気的に接続されている。さらにトップエミッション構造をとるための画素電極は一般に光を反射する金属が用いられる必要がある。
薄膜トランジスタ120とドレイン電極116と有機EL素子の画素電極12との接続は、平坦化膜117を貫通するコンタクトホール118内に形成された接続配線を介して行われる。
薄膜トランジスタ120とドレイン電極116と有機EL素子の画素電極12との接続は、平坦化膜117を貫通するコンタクトホール118内に形成された接続配線を介して行われる。
平坦化膜117の材料についてはSiO2、スピンオンガラス、SiN(Si3N4)、TaO(Ta2O5)等の無機材料、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フォトレジスト材料、ブラックマトリックス材料等の有機材料等を用いることができる。これらの材料に合わせてスピンコーティング、CVD、蒸着法等を選択できる。必要に応じて、平坦化層として感光性樹脂を用いフォトリソグラフィーの手法により、あるいは一旦全面に平坦化層を形成後、下層の薄膜トランジスタ120に対応した位置にドライエッチング、ウェットエッチング等でコンタクトホール118を形成する。コンタクトホールはその後導電性材料で埋めて平坦化層上層に形成される画素電極との導通を図る。平坦化層の厚みは下層のTFT、コンデンサ、配線等を覆うことができればよく、厚みは数μm、例えば3μm程度あればよい。アクティブマトリクス駆動型有機EL素子用の基板11として用いることのできる基板の一例の断面図を図1(b)に示す。
<第一電極>
基板11の上に第一電極12を成膜し、必要に応じてパターニングをおこなう(図1(a))。通常、有機EL素子がパッシブ駆動型の場合はストライプ状に、アクティブ駆動型の場合は各画素毎に独立して形成する。ストライプ状に形成する場合は印刷方向と平行になるように形成するのが均一な層形成のため好ましい。本発明では第一電極は第一隔壁及び第二隔壁によって区画され、各画素に対応した画素電極となる。第一電極の材料としては、ITO(インジウムスズ複合酸化物)やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができる。第一電極を陽極とする場合にはITOなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。下方から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション構造の場合は透光性のある材料を選択する必要がある。必要に応じて、第一電極の配線抵抗を低くするために、銅やアルミニウムなどの金属材料を補助電極として併設してもよい。第一電極の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などを用いることができる。第一電極のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィー法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。基板としてTFTを形成した物を用いる場合は下層の画素に対応して導通を図ることができるように形成する。
基板11の上に第一電極12を成膜し、必要に応じてパターニングをおこなう(図1(a))。通常、有機EL素子がパッシブ駆動型の場合はストライプ状に、アクティブ駆動型の場合は各画素毎に独立して形成する。ストライプ状に形成する場合は印刷方向と平行になるように形成するのが均一な層形成のため好ましい。本発明では第一電極は第一隔壁及び第二隔壁によって区画され、各画素に対応した画素電極となる。第一電極の材料としては、ITO(インジウムスズ複合酸化物)やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができる。第一電極を陽極とする場合にはITOなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。下方から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション構造の場合は透光性のある材料を選択する必要がある。必要に応じて、第一電極の配線抵抗を低くするために、銅やアルミニウムなどの金属材料を補助電極として併設してもよい。第一電極の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などを用いることができる。第一電極のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィー法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。基板としてTFTを形成した物を用いる場合は下層の画素に対応して導通を図ることができるように形成する。
<隔壁>
隔壁は本発明の表示素子の表示部を区画するものである。本発明の有機EL素子が備える隔壁13は画素に対応した発光領域を区画するように形成する。第一電極の端部は凹凸が大きく、上方に形成された有機発光媒体層で覆いきれないとショートの原因となるため、第一電極の端部を覆うように形成するのが好ましい(図1(a)、(b))。従って、有機EL素子がアクティブマトリクス駆動であり、第一電極が各画素に対応した画素電極となっている場合は格子状の隔壁に、パッシブマトリクス駆動であり、第一電極がストライプ状である場合は隔壁もストライプ状に形成されるのが好ましい。
隔壁は本発明の表示素子の表示部を区画するものである。本発明の有機EL素子が備える隔壁13は画素に対応した発光領域を区画するように形成する。第一電極の端部は凹凸が大きく、上方に形成された有機発光媒体層で覆いきれないとショートの原因となるため、第一電極の端部を覆うように形成するのが好ましい(図1(a)、(b))。従って、有機EL素子がアクティブマトリクス駆動であり、第一電極が各画素に対応した画素電極となっている場合は格子状の隔壁に、パッシブマトリクス駆動であり、第一電極がストライプ状である場合は隔壁もストライプ状に形成されるのが好ましい。
隔壁の形成方法としては、従来と同様、基体上に無機膜を一様に形成し、レジストでマスキングした後、ドライエッチングを行う方法や、基体上に感光性樹脂を積層し、フォトリソ法により所定のパターンとする方法が挙げられる。必要に応じて撥インク剤を添加したり、プラズマやUVを照射して形成後にインクに対する撥液性を付与することもできる。
隔壁の好ましい高さは0.1μm〜10μmであり、より好ましくは0.5μm〜2μm程度である。高すぎると第二電極の形成及び封止を妨げ、低すぎると第一電極の端部を覆い切れない、あるいは有機発光媒体層形成時に隣接する画素とショートしたり混色したりしてしまうからである。
隔壁の好ましい高さは0.1μm〜10μmであり、より好ましくは0.5μm〜2μm程度である。高すぎると第二電極の形成及び封止を妨げ、低すぎると第一電極の端部を覆い切れない、あるいは有機発光媒体層形成時に隣接する画素とショートしたり混色したりしてしまうからである。
隔壁の幅は隣接する画素との混色を防ぐために20μm以上、より好ましくは30μm以上あると好ましく、発光領域を狭めないために100μm以下が好ましい。隔壁の幅が20μm以上あれば、隔壁に区画された領域に、当該領域の占める体積(表示部の面積に隔壁の高さを乗じたもの)よりも大きな体積のインク液滴を配置しても、隣接する区画へインク液滴が流れ出るより前にインク液滴端部の乾燥がはじまり、結果として混色が起こることなく、十分な量のインク液滴を隔壁に区画された領域に保持することができる。さらに隔壁の幅が50μm以上あれば、隔壁の高さが1μm以下で、隔壁に撥インク剤を含まない場合であっても十分に混色を防ぐことができる。
隔壁の形状は断面図が順テーパー形状、すなわち、底辺が広く、上へ行くほど幅が狭くなる形状であることが好ましい。このような形状としては一般的な順テーパーの形状を代表する台形の他、半円等、図2に示す形状が挙げられる。三角錐や、斜面の途中で傾斜が変化している形状も挙げられる。このような形状をとることで、隔壁端部と表示機能層(図3においては有機発光媒体層)端部が図3に示す重なり38を有することになり、隔壁辺縁37で表示機能層の厚みが変化する(液だまりをつくる)のを防ぐことができる。厚みに変化がでても、それは表示部上部ではなく、隔壁33との重なり38の上になるからである。この重なりは表示部の上方に形成された表示機能層よりも薄いため、隔壁と表示部との段差を緩和する役目を果たす。従って、表示機能層の上方に形成する他の層、例えば有機EL素子においては第二電極を、均一に形成することができる。
また、隣接する区画(画素)へインク液滴があふれ出るのを抑える機能を有する。隔壁辺縁が直線的に立ち上がるか、逆テーパー形状であると、あふれ出るときは一気に流れてしまうからである。
また、隣接する区画(画素)へインク液滴があふれ出るのを抑える機能を有する。隔壁辺縁が直線的に立ち上がるか、逆テーパー形状であると、あふれ出るときは一気に流れてしまうからである。
撥インク剤の添加は白抜けの原因となるためあまり好ましくない。本発明によれば、隔壁によって区画された領域に接触した後にインク供給体から分離することで表示機能層を形成するインク液滴の転移が行われるため、隔壁が高くなくても、また撥インク剤を含まなくても、インク液滴が他の区画に飛び散ったりあふれ出たりするのを防ぐことができる。
<有機発光媒体層>
次に、有機発光媒体層14を形成する(図1(a))。本発明における有機発光媒体層14としては、発光物質を含む単層膜、あるいは多層膜で形成することができる。多層膜で形成する場合の構成例としては、正孔輸送層、電子輸送性発光層または正孔輸送性発光層、電子輸送層からなる2層構成や正孔輸送層、発光層、電子輸送層からなる3層構成、さらには、必要に応じて正孔(電子)注入機能と正孔(電子)輸送機能を分けたり、正孔(電子)の輸送をプロックする層などを挿入することにより、さらに多層形成することがより好ましい。なお、本発明中の有機発光層とは有機発光材料を含む層を指し、電荷輸送層とは正孔輸送層等それ以外の発光効率を上げるために形成されている層を指す。
次に、有機発光媒体層14を形成する(図1(a))。本発明における有機発光媒体層14としては、発光物質を含む単層膜、あるいは多層膜で形成することができる。多層膜で形成する場合の構成例としては、正孔輸送層、電子輸送性発光層または正孔輸送性発光層、電子輸送層からなる2層構成や正孔輸送層、発光層、電子輸送層からなる3層構成、さらには、必要に応じて正孔(電子)注入機能と正孔(電子)輸送機能を分けたり、正孔(電子)の輸送をプロックする層などを挿入することにより、さらに多層形成することがより好ましい。なお、本発明中の有機発光層とは有機発光材料を含む層を指し、電荷輸送層とは正孔輸送層等それ以外の発光効率を上げるために形成されている層を指す。
正孔輸送材料の例としては、銅フタロシアニン、テトラ(t−ブチル)銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン等の芳香族アミン系低分子正孔注入輸送材料や、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸との混合物などの高分子正孔輸送材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。
有機発光材料としては、9,10−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、1,1,4,4−テトラフェニルブタジエン、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム錯体、ビス(8−キノリノラート)亜鉛錯体、トリス(4−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−5−シアノ−8−キノリノラート)アルミニウム錯体、ビス(2−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラート)[4−(4−シアノフェニル)フェノラート]アルミニウム錯体、ビス(2−メチル−5−シアノ−8−キノリノラート)[4−(4−シアノフェニル)フェノラート]アルミニウム錯体、トリス(8−キノリノラート)スカンジウム錯体、ビス〔8−(パラ−トシル)アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、1,2,3,4−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−2,5−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、N,N’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、N,N’−ジアリール置換ピロロピロール系蛍光体等、Ir錯体等の燐光性発光体などの低分子系発光材料や、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリスピロなどの高分子材料や、これら高分子材料に前記低分子材料の分散または共重合した材料や、その他既存の高分子・低分子発光材料を用いることができる。
電子輸送材料の例としては、2−(4−ビフィニルイル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、オキサジアゾール誘導体やビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリノラート)ベリリウム錯体、トリアゾール化合物等を用いることができる。形成には真空蒸着等を用いることができる。
有機発光媒体層14の膜厚は、単層または積層により形成する場合においても1000nm以下であり、好ましくは50〜150nmである。特に、有機EL素子の正孔輸送材料は、基体や第一電極の表面突起を覆う効果が大きく、50〜100nm程度厚い膜を成膜することがより好ましい。
<有機発光媒体層の形成>
有機発光媒体層14の形成方法としては、各層を構成する材料に応じて、真空蒸着法や、スピンコート、スプレーコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング法、印刷法やインクジェット法などを用いることができる。有機発光媒体層を構成する材料を溶液化する際には、形成方法に応じて、溶剤の蒸気圧、固形分比、粘度などを制御することが好ましい。溶剤としては、水、キシレン、アニソール、シクロヘキサノン、メシチレン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、トルエン、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの単独溶媒でも、混合溶媒でも良い。また、塗工性向上のために、必要に応じて界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤などの添加剤を適量混合することがより好ましい。塗布液の乾燥方法としては、発光特性に支障のない程度に溶剤を取り除ければ良く、加熱しても、減圧しても、加熱減圧しても良い。
有機発光媒体層14の形成方法としては、各層を構成する材料に応じて、真空蒸着法や、スピンコート、スプレーコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング法、印刷法やインクジェット法などを用いることができる。有機発光媒体層を構成する材料を溶液化する際には、形成方法に応じて、溶剤の蒸気圧、固形分比、粘度などを制御することが好ましい。溶剤としては、水、キシレン、アニソール、シクロヘキサノン、メシチレン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、トルエン、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの単独溶媒でも、混合溶媒でも良い。また、塗工性向上のために、必要に応じて界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤などの添加剤を適量混合することがより好ましい。塗布液の乾燥方法としては、発光特性に支障のない程度に溶剤を取り除ければ良く、加熱しても、減圧しても、加熱減圧しても良い。
本発明では、表示機能層を構成する少なくとも1層は、インク供給体からの転移により供給されるインク液滴によって形成され、前記インク液滴の転移は当該インク液滴が隔壁によって区画された領域に接触した後に前記インク供給体から分離することで行われる。表示素子が有機EL素子である場合は、表示機能層は有機発光媒体層に当たり、有機発光媒体層を構成する少なくとも1層は、表示機能材料を含むインク液滴が隔壁によって区画された領域に接触した後にインク供給体から分離することで表示部に供給されることになる。このような供給方法としては例えば印刷法を挙げることができる。
印刷法によって画素である表示部にインクを配置すると、インク液滴はインク供給体である印刷版から被印刷基板へ転移する際に、まず印刷版に保持され、ついで印刷版と被印刷版の双方に接触し、最後に印刷版から離れて被印刷版に転移する工程を経る。すなわちインク液滴は必ずいずれか一方とは接触を保ったままで転移することになるため、インク液滴が隣接する画素に飛散することなく、所定のインク液滴を所定の画素に配置することができる。
本発明で好ましくは有機発光媒体層14を構成する有機発光層を印刷法によって形成する。より好ましくはさらに電荷輸送層のうち少なくとも1層も印刷法によって形成する。電荷輸送層を本発明の方法で形成すると隔壁上で隣接する画素とつながってしまうことなくパターニングできるため、電流のリークを防ぐことができる。また、有機発光層を本発明の方法で形成するとカラー化に対応した色分けを好ましく行うことができる。さらに、有機発光媒体層を構成する層全てを印刷法で形成すれば製造工程を大きく簡略化できる。
本発明の有機EL素子が具備する電荷輸送層及び有機発光層(すなわち有機発光媒体層の一部または全部)は印刷法によって形成される。本発明で用いることのできる印刷法としては、凸版印刷法、グラビア印刷法、平版(オフセット)印刷法等を挙げることができる。有機発光媒体層を形成する被印刷基板としての基体はガラスやプラスチックフィルムを使用することが多い。従って局所的な圧力に弱く、破損する恐れが高い。また、一般的に印刷ではインクを被印刷基板に転移する際、紙等に代表される被印刷基板表面に存在する空隙にインクを押し込むことでインクの供給量を制御して印刷を行う。しかし、表示素子の基板である被印刷基板はガラスやプラスチックフィルム等、表面が平滑でインクを吸収しない。そのため被印刷基板にインク供給体がインクを供給しようとして近づくと、インクの行き場がなくなって、隔壁に区画された領域からあふれ出たり、飛び散ってインク供給量が一定にならない。そこで、被印刷基板に当たる面がゴムなどの基板に対して相対的に柔らかい樹脂で形成されているオフセット印刷法や凸版印刷法の中でも樹脂やゴムの版を用いるタイプを選択することで、基板を傷つけることなく、また、基板とインク供給体である印刷版が接触した時に基板との接触に追従して印刷版が変形し、インクを飛び散らせることなくインクを押しのけて印刷版が基板と接触することが可能となる。さらに、インク供給体に押しのけられたインクの行き場を確保し、またインキとの接触面積を増やして隣接する画素へのはみ出しを防ぐためにも、隔壁の断面形状としては記述の順テーパー形状であることが好ましい。
印刷法としてオフセット印刷法を用いる場合は、膜厚が均一に形成できることから凸版反転オフセット法が好ましい。
印刷法としてオフセット印刷法を用いる場合は、膜厚が均一に形成できることから凸版反転オフセット法が好ましい。
<凸版印刷法>
本発明で好ましく用いることができる印刷法である凸版印刷法について詳細に説明する。
有機発光媒体層の一部または全部の形成に用いることのできる凸版としては水現像タイプの樹脂凸版を用いることが好ましい。このような樹脂版を構成する水現像タイプの感光性樹脂としては、例えば親水性のポリマーと不飽和結合を含むモノマーいわゆる架橋性モノマー及び光重合開始剤を構成要素とするタイプが挙げられる。このタイプでは、親水性ポリマーとしてポリアミド、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体等が用いられる。また、架橋性モノマーとしては、例えばビニル結合を有するメタクリレート類が挙げられ、光重合開始剤としては例えば芳香族カルボニル化合物が挙げられる。中でも、印刷適正の面からポリアミド系の水現像タイプの感光性樹脂が好適である。樹脂を印刷版として用いた印刷法は印刷版(インク供給体)が基板に接触するように印刷する場合、特に適している。
本発明で好ましく用いることができる印刷法である凸版印刷法について詳細に説明する。
有機発光媒体層の一部または全部の形成に用いることのできる凸版としては水現像タイプの樹脂凸版を用いることが好ましい。このような樹脂版を構成する水現像タイプの感光性樹脂としては、例えば親水性のポリマーと不飽和結合を含むモノマーいわゆる架橋性モノマー及び光重合開始剤を構成要素とするタイプが挙げられる。このタイプでは、親水性ポリマーとしてポリアミド、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体等が用いられる。また、架橋性モノマーとしては、例えばビニル結合を有するメタクリレート類が挙げられ、光重合開始剤としては例えば芳香族カルボニル化合物が挙げられる。中でも、印刷適正の面からポリアミド系の水現像タイプの感光性樹脂が好適である。樹脂を印刷版として用いた印刷法は印刷版(インク供給体)が基板に接触するように印刷する場合、特に適している。
隔壁が格子形状である場合に、ストライプ形状の印刷版を用いてインク液滴の供給を行うこともできる。一方方向の位置合わせを行わなくてよいので、大幅に工程を簡略化することができる。印刷版の凸部(画線部)は数百μmの高さであり、しかも弾性を有している。被印刷基板の隔壁はせいぜい数μmであるから、印刷版のラインが横切る隔壁を十分に乗り越えて印刷を行うことができる。
有機発光媒体層の一部または全部の形成に用いる印刷機は、被印刷基板として平板に印刷する方式の凸版印刷機であれば使用可能であるが、以下に示すような印刷機が望ましい。図4に印刷機の概略図を示した。本製造装置は、インクタンク41とインクチャンバー42とアニロックスロール43と、樹脂凸版45を取り付けした版胴46を有している。インクタンク41には、溶剤で希釈された有機発光媒体インクが収容されており、インクチャンバー42にはインクタンク41より有機発光媒体インクが送り込まれるようになっている。アニロックスロール43は、インクチャンバー42のインク供給部及び版胴46に接して回転するようになっている。
アニロックスロール43の回転にともない、インクチャンバーから供給された有機発光媒体インク44は図示しないドクターブレードによってアニロックスロール表面に均一に保持されたあと、版胴に取り付けされた樹脂凸版の凸部に均一な膜厚で転移する。さらに、被印刷基板48は摺動可能な基板固定台(ステージ47)上に固定され、版のパターンと基板のパターンの位置調整機構により、位置調整しながら印刷開始位置まで移動して、版胴の回転に合わせて樹脂凸版(インク供給体に相当する)の凸部が基板に接しながらさらに移動し、基板の所定位置にパターニングしてインク液滴を転移する。
隔壁72によって区画された領域へインク供給体73からインク液滴74が供給される際(図7(a)〜(d)参照)は、インク液滴が当該隔壁によって区画された領域と接触(図7(c))した後にインク供給体からインク液滴は分離する(図7(d))。しかし、インク液滴のサイズには限界があり、インク液滴のサイズよりも程度インク供給体と隔壁を担持する基板との距離が近づかなければインク液滴の転移は起こらず、起きたとしてもインク供給体からの分離の後にインク液滴と基板との接触が起きることとなり、インク液滴を所望の表示領域に配置することができない、インク液滴が転移の衝撃で飛び散る等の好ましくない結果を招いてしまう。
そのため、インク液滴の転移の前にインク供給体と基板とが接触するようにする(図7(b))ことで、確実にインク液滴の転移が行われ、かつ、インク液滴の転移は当該インク液滴が隔壁によって区画された領域に接触(図7(c))した後に前記インク供給体から分離する(図7(d))こととなる。
インク液滴の転移の前にインク供給体と基板とが接触していればよく、表示領域はもちろん、隔壁の頂部等基板につながる部分であればよい。
インク液滴の転移の前にインク供給体と基板とが接触していればよく、表示領域はもちろん、隔壁の頂部等基板につながる部分であればよい。
<凸版反転オフセット印刷法>
本発明で好ましく用いることができる他の印刷法である凸版反転オフセット法について詳細に説明する。
図5に有機発光媒体層の一部または全部の形成に用いることができる凸版反転オフセット印刷装置の一例を模式的に示した。凸版反転オフセット印刷装置は積層材料の支持体であるブランケットと、ブランケットにインク状の積層材料を供給するインク供給機構(図示せず)と、支持体上の積層材料から不要部を除去するための凸刷版とを備える。また、被転写体(被印刷基板)は転写体の下方のステージ上に配置され、印刷の進行に応じて送り出される。
本発明で好ましく用いることができる他の印刷法である凸版反転オフセット法について詳細に説明する。
図5に有機発光媒体層の一部または全部の形成に用いることができる凸版反転オフセット印刷装置の一例を模式的に示した。凸版反転オフセット印刷装置は積層材料の支持体であるブランケットと、ブランケットにインク状の積層材料を供給するインク供給機構(図示せず)と、支持体上の積層材料から不要部を除去するための凸刷版とを備える。また、被転写体(被印刷基板)は転写体の下方のステージ上に配置され、印刷の進行に応じて送り出される。
ブランケットはブランケット胴51とブランケット胴に巻きつけられ表面を構成するシリコーンブランケット52から構成されている。
図示しないインク供給手段からブランケット胴に設置したシリコーンブランケットの有効面にインク状の積層材料53を塗布、乾燥させ塗膜を形成する(図5(a))。
図示しないインク供給手段からブランケット胴に設置したシリコーンブランケットの有効面にインク状の積層材料53を塗布、乾燥させ塗膜を形成する(図5(a))。
次いで、ブランケット胴51を回転させ、インクのネガパターン(非画線部)が形成された凸刷版54とシリコーンブランケット52を圧着させ、凸刷版を固定したステージをブランケット胴の回転に合わせ移動させる。このとき凸刷版の凸部54aに圧着した積層材料53bはブランケットから除去され凸刷版の凸部に転移し、ブランケット(インク供給体に相当する)上には所望の積層材料のパターン53a(インク液滴に相当する)が形成される(図5(b))。
次に、ブランケット胴51を回転させ、被印刷基板55とシリコーンブランケット52を圧着させ、被印刷基板を固定したステージをブランケット胴の回転に合わせて移動させる。このとき、シリコーンブランケット上にあるパターニング済みの積層材料53aは被印刷基板に印刷される(図5(c))。
<第二電極>
次に、第二電極15を形成する(図1(a))。第二電極を陰極とする場合には有機発光媒体層14への電子注入効率の高い、仕事関数の低い物質を用いる。具体的にはMg,Al,Yb等の金属単体を用いたり、発光媒体と接する界面にLiや酸化Li,LiF等の化合物を1nm程度挟んで、安定性・導電性の高いAlやCuを積層して用いてもよい。または電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数が低いLi,Mg,Ca,Sr,La,Ce,Er,Eu,Sc,Y,Yb等の金属1種以上と、安定なAg,Al,Cu等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはMgAg,AlLi,CuLi等の合金が使用できる。第二電極側から光を取り出す、いわゆるトップエミッション構造とする場合には透光性を有する材料を選択することが好ましい。この場合、仕事関数が低いLi,Caを薄く設けた後に、ITO(インジウムスズ複合酸化物)やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物を積層してもよく、前記有機発光媒体層4に、仕事関数が低いLi,Caなどの金属を少量ドーピングして、ITOなどの金属酸化物を積層してもよい。
次に、第二電極15を形成する(図1(a))。第二電極を陰極とする場合には有機発光媒体層14への電子注入効率の高い、仕事関数の低い物質を用いる。具体的にはMg,Al,Yb等の金属単体を用いたり、発光媒体と接する界面にLiや酸化Li,LiF等の化合物を1nm程度挟んで、安定性・導電性の高いAlやCuを積層して用いてもよい。または電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数が低いLi,Mg,Ca,Sr,La,Ce,Er,Eu,Sc,Y,Yb等の金属1種以上と、安定なAg,Al,Cu等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはMgAg,AlLi,CuLi等の合金が使用できる。第二電極側から光を取り出す、いわゆるトップエミッション構造とする場合には透光性を有する材料を選択することが好ましい。この場合、仕事関数が低いLi,Caを薄く設けた後に、ITO(インジウムスズ複合酸化物)やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物を積層してもよく、前記有機発光媒体層4に、仕事関数が低いLi,Caなどの金属を少量ドーピングして、ITOなどの金属酸化物を積層してもよい。
第二電極の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。第二電極の厚さに特に制限はないが、10nm〜1000nm程度が望ましい。また、第二電極を透光性電極層として利用する場合、CaやLiなどの金属材料を用いる場合の膜厚は0.1〜10nm程度が望ましい。
<封止体>
有機EL素子としては電極間に発光材料を挟み、電流を流すことで発光させることが可能であるが、有機発光材料は大気中の水分や酸素によって容易に劣化してしまうため通常は外部と遮断するための封止体を設ける。
封止体16は例えば封止材16a上に樹脂層16bを設けて作成することができる(図1(a))。
有機EL素子としては電極間に発光材料を挟み、電流を流すことで発光させることが可能であるが、有機発光材料は大気中の水分や酸素によって容易に劣化してしまうため通常は外部と遮断するための封止体を設ける。
封止体16は例えば封止材16a上に樹脂層16bを設けて作成することができる(図1(a))。
封止材16aとしては、水分や酸素の透過性が低い基材である必要がある。また、材料の一例として、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にSiOxをCVD法で形成したフィルムや、透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルムまたは吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気透過率は、10−6g/m2/day以下であることが好ましい。
樹脂層16bの材料の一例として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、2液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート(EEA)ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート(EVA)等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂を挙げることができる。樹脂層を封止材の上に形成方する法の一例として、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができる。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を含有させることもできる。封止材上に形成する樹脂層の厚みは、封止する有機EL素子の大きさや形状により任意に決定されるが、5〜500μm程度が望ましい。なお、ここでは封止材上に樹脂層として形成したが直接有機EL素子側に形成することもできる。
最後に、有機EL素子10と封止体16との貼り合わせを封止室で行う。封止体を、封止材と樹脂層の2層構造とし、樹脂層に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着した後、さらに硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールで圧着した後、さらに光を照射することで硬化を行うことができる。
封止体を用いて封止を行う前やその代わりに、例えばパッシベーション膜として、CVD法を用いて、窒化珪素膜を150nm成膜するなど、無機薄膜による封止を行うことができる。
図6、図7に基いて本発明の一実施例を具体的に説明する。
基板としてガラス板を支持体とし、300mm四方の大きさの基板に対角5インチのパネルを二面付けとし、1パネルの画素数を320×240とするTFT基板61を用いた。この上に第一電極62として下層のTFTに対応して第一電極を形成し、基体として用いた(図6(a))。
基板としてガラス板を支持体とし、300mm四方の大きさの基板に対角5インチのパネルを二面付けとし、1パネルの画素数を320×240とするTFT基板61を用いた。この上に第一電極62として下層のTFTに対応して第一電極を形成し、基体として用いた(図6(a))。
基体上にスリットコート法により感光性ポリイミド樹脂を1μm積層し、露光・現像工程を経て発光領域に対応して表示部を形成し、幅30μmの格子状の隔壁63を形成した。隔壁の断面形状は裾がなだらかな略半楕円である(図6(b))。
隔壁によって区画された表示部64に、インク状の高分子正孔輸送材料を凸版印刷法によって配置し、乾燥して膜厚50nmの電荷輸送層65aを形成した。高分子正孔輸送材料としてはポリチオフェン誘導体(PEDOT/PSS)を用い、これを水に分散してインク状としたものを用い、ポリアミド系水現像型感光性樹脂を印刷版として用いた凸版印刷法により行った。
隔壁によって区画された領域に接触した(図7(b))後に印刷版から分離する(図7(d))ことで電荷輸送層となるインク液滴の転移が行われたため、インク液滴が隣接する画素に漏れ出すことはなかった。またこの転移は、隔壁により区画された領域に印刷版が接触した後に行われた。この工程を模式的に図7に示す。
次いで、電荷輸送層65a上に電荷輸送層の形成と同様にRGB3色の有機発光材料を凸版印刷法によって配置し、乾燥して膜厚80nmの有機発光層65bを形成し、電荷輸送層と合わせて有機発光媒体層65を完成させた(図6(c))。この形成には、以下の有機発光インクを用い、ポリアミド系水現像型感光性樹脂を印刷版として用いた凸版印刷法により行った。
赤色発光インク(R):ポリフルオレン系誘導体のトルエン1質量%溶液(住友化学社製赤色発光材料 商品名Red1100)
緑色発光インク(G):ポリフルオレン系誘導体のトルエン1質量%溶液(住友化学社製緑色発光材料 商品名Green1300)
青色発光インク(B):ポリフルオレン系誘導体のトルエン1質量%溶液(住友化学社製青色発光材料 商品名Blue1100)
赤色発光インク(R):ポリフルオレン系誘導体のトルエン1質量%溶液(住友化学社製赤色発光材料 商品名Red1100)
緑色発光インク(G):ポリフルオレン系誘導体のトルエン1質量%溶液(住友化学社製緑色発光材料 商品名Green1300)
青色発光インク(B):ポリフルオレン系誘導体のトルエン1質量%溶液(住友化学社製青色発光材料 商品名Blue1100)
有機発光媒体層の形成は、隔壁によって区画された領域に接触した後に印刷版から分離することでインク液滴の転移が行われたため、インク液滴が隣接する画素に漏れ出したり飛び散ったりすることはなかった。またこの転移は、隔壁により区画された領域に印刷版が接触した後に行われた。隔壁端部上にも幅8μm程度にわたって有機発光層が形成されたため、表示部上である隔壁辺縁には有機発光層の厚みが不均一な部分は形成されなかった。各表示部に対応する有機発光層は、1回のインク供給(印刷)で形成されるため、インク供給にかかる時間が短く、また1区画に定量的にインク液滴を供給することができた。
凸版印刷法を用いて形成された有機発光媒体層上に真空中での抵抗加熱蒸着法によりCaを5nm、Alを100nm積層して第二電極とした(図6(d))。隔壁が1μmと低く、また有機発光媒体層との段差もないため、第二電極の断線はおきなかった。
こうして形成した画素数76800のアクティブマトリクス駆動型有機発光EL素子をガラスキャップで封止し、第一電極を陽極として、第二電極を陰極として発光させ第一電極側から発光を観察したところ、電流リークによるクロストーク、あるいは有機発光層のパターニング不良による混色、白抜け、また有機発光媒体層や第二電極の厚みが不均一なために起きる色ムラは観察されなかった。
こうして形成した画素数76800のアクティブマトリクス駆動型有機発光EL素子をガラスキャップで封止し、第一電極を陽極として、第二電極を陰極として発光させ第一電極側から発光を観察したところ、電流リークによるクロストーク、あるいは有機発光層のパターニング不良による混色、白抜け、また有機発光媒体層や第二電極の厚みが不均一なために起きる色ムラは観察されなかった。
隔壁の高さを0.8μmとした以外は実施例1と同様に有機EL素子を製造した。
こうして形成したアクティブマトリクス駆動型有機発光EL素子をガラスキャップで封止し、第一電極を陽極として、第二電極を陰極として発光させ第一電極側から発光を観察したところ、電流リークによるクロストーク、あるいは有機発光層のパターニング不良による混色、白抜け、また有機発光媒体層や第二電極の厚みが不均一なために起きる色ムラは観察されなかった。
こうして形成したアクティブマトリクス駆動型有機発光EL素子をガラスキャップで封止し、第一電極を陽極として、第二電極を陰極として発光させ第一電極側から発光を観察したところ、電流リークによるクロストーク、あるいは有機発光層のパターニング不良による混色、白抜け、また有機発光媒体層や第二電極の厚みが不均一なために起きる色ムラは観察されなかった。
実施例1と同様に隔壁を形成した基体を用意した。
次いで、隔壁により区画された表示部に凸版反転オフセット法によって電荷輸送層および有機発光層からなる有機発光媒体層を形成した。この際、各層を形成するインク液滴の転移は隔壁によって区画された領域に接触した後に印刷版(ブランケット)から分離することで行われたため、インク液滴が隣接する画素に漏れ出すことはなかった。この転移はブランケットと隔壁が一部接触した後に行われた。
高分子正孔輸送材料としてポリアニリンを用い、プロパノールを溶媒としてインク状に調整したものを用い電荷輸送層を形成した。また、有機発光材料として高分子発光材料であるポリフルオレンをCHB(シクロヘキシルベンゼン)に溶解して調整したインクを用い有機発光層を形成した。
次いで、隔壁により区画された表示部に凸版反転オフセット法によって電荷輸送層および有機発光層からなる有機発光媒体層を形成した。この際、各層を形成するインク液滴の転移は隔壁によって区画された領域に接触した後に印刷版(ブランケット)から分離することで行われたため、インク液滴が隣接する画素に漏れ出すことはなかった。この転移はブランケットと隔壁が一部接触した後に行われた。
高分子正孔輸送材料としてポリアニリンを用い、プロパノールを溶媒としてインク状に調整したものを用い電荷輸送層を形成した。また、有機発光材料として高分子発光材料であるポリフルオレンをCHB(シクロヘキシルベンゼン)に溶解して調整したインクを用い有機発光層を形成した。
その後、実施例1と同様に第二電極を形成し、こうして形成したアクティブマトリクス駆動型有機発光EL素子をガラスキャップで封止し、第一電極を陽極として、第二電極を陰極として発光させ第一電極側から発光を観察したところ、電流リークによるクロストーク、あるいは有機発光媒体層や第二電極の厚みが不均一なために起きる色ムラは観察されなかった。一部の区画に対応する有機発光インク液滴が基体に接触しなかったために起きた有機発光媒体層のパターニング不良による白抜けが部分的に観察された。
[比較例1]
実施例1と同様に隔壁を形成した基体を用意した。
次いで、隔壁により区画された表示部にインク状の高分子正孔輸送材料をインクジェット法によって配置し、乾燥して膜厚50nmの電荷輸送層を形成した。高分子正孔輸送材料としてはポリチオフェン誘導体(PEDOT)を用い、これを水に分散してインク状とした。
実施例1と同様に隔壁を形成した基体を用意した。
次いで、隔壁により区画された表示部にインク状の高分子正孔輸送材料をインクジェット法によって配置し、乾燥して膜厚50nmの電荷輸送層を形成した。高分子正孔輸送材料としてはポリチオフェン誘導体(PEDOT)を用い、これを水に分散してインク状とした。
次いで、電荷輸送層上に有機発光層をやはりインクジェット法により80nmの厚みで形成し、電荷輸送層と合わせて有機発光媒体層を完成させた。
この形成には、以下の有機発光インクを用い、1区画に複数の微小液滴を吐出してインク集合体を形成するインクジェット法により行った。
赤色発光インク(R):スピロ系誘導体のトルエン1質量%溶液(メルク社製赤色発光材料 商品名CR01)
緑色発光インク(G):スピロ系誘導体のトルエン1質量%溶液(メルク社製緑色発光材料 商品名CG02)
青色発光インク(B):スピロ系誘導体のトルエン1質量%溶液(メルク社製青色発光材料 商品名CB02T)
この形成には、以下の有機発光インクを用い、1区画に複数の微小液滴を吐出してインク集合体を形成するインクジェット法により行った。
赤色発光インク(R):スピロ系誘導体のトルエン1質量%溶液(メルク社製赤色発光材料 商品名CR01)
緑色発光インク(G):スピロ系誘導体のトルエン1質量%溶液(メルク社製緑色発光材料 商品名CG02)
青色発光インク(B):スピロ系誘導体のトルエン1質量%溶液(メルク社製青色発光材料 商品名CB02T)
その後、実施例1と同様に第二電極を形成し、こうして形成したアクティブマトリクス駆動型有機発光EL素子をガラスキャップで封止し、第一電極を陽極として、第二電極を陰極として発光させ第一電極側から発光を観察したところ、電流リークによるクロストークは観察されなかった。しかし、混色と色ムラが面積の15%で観察された。これは、隔壁が低いため隣接する画素に微小液滴が飛散して、あるいは流れ出してしまったために起きたものと考えられる。
10:有機EL素子 11:基板 12:第一電極 13:隔壁 14:有機発光媒体層 15:第二電極 16:封止体 16a:封止材 16b:樹脂層
111:支持体 112:活性層 113:ゲート絶縁膜 114:ゲート電極 115:層間絶縁膜 116:ドレイン電極 117:平坦化層 118:コンタクトホール 119:データ線 120:薄膜トランジスタ
21:基板 22:第一電極 23:隔壁
30:有機EL素子 31:基板 32:第一電極 33:隔壁 34:有機発光媒体層 35:第二電極 36:封止体 36a:封止材 36b:樹脂層 37:隔壁辺縁 38:重なり
41:インクタンク 42:インクチャンバー 43:アニロックスロール 44:インク 45:凸版 46:版胴 47:ステージ 48:被印刷基板
51:ブランケット胴 52:シリコーンブランケット 53:積層材料 53a:積層材料 53b:積層材料 53c:有機機能性薄膜 54:凸刷版 54a:凸部 55:被印刷基板
61:TFT基板 62:第一電極 63:隔壁 64:表示部 65:有機発光媒体層 65a:電荷輸送層 65b:有機発光層 66:第二電極 67:有機EL素子
71:基板 72:隔壁 73:インク供給体 74:インク液滴
111:支持体 112:活性層 113:ゲート絶縁膜 114:ゲート電極 115:層間絶縁膜 116:ドレイン電極 117:平坦化層 118:コンタクトホール 119:データ線 120:薄膜トランジスタ
21:基板 22:第一電極 23:隔壁
30:有機EL素子 31:基板 32:第一電極 33:隔壁 34:有機発光媒体層 35:第二電極 36:封止体 36a:封止材 36b:樹脂層 37:隔壁辺縁 38:重なり
41:インクタンク 42:インクチャンバー 43:アニロックスロール 44:インク 45:凸版 46:版胴 47:ステージ 48:被印刷基板
51:ブランケット胴 52:シリコーンブランケット 53:積層材料 53a:積層材料 53b:積層材料 53c:有機機能性薄膜 54:凸刷版 54a:凸部 55:被印刷基板
61:TFT基板 62:第一電極 63:隔壁 64:表示部 65:有機発光媒体層 65a:電荷輸送層 65b:有機発光層 66:第二電極 67:有機EL素子
71:基板 72:隔壁 73:インク供給体 74:インク液滴
Claims (8)
- 少なくとも隔壁と、隔壁によって区画された表示部と、表示部を構成する表示機能層と、それらを保持する基板とを備えた表示素子の製造方法であって、当該表示機能層を構成する少なくとも1層は、インク供給体からの転移により供給されるインク液滴によって形成され、前記インク液滴の転移は当該インク液滴が隔壁によって区画された領域に接触した後に前記インク供給体から分離することを特徴とする表示素子の製造方法。
- 前記インク液滴の転移により形成される層は、1回の転移によって1区画の1層を形成することを特徴とする請求項1記載の表示素子の製造方法。
- 前記1回の転移によって表示部に供給されるインク液滴は前記隔壁によって区画された領域の体積よりも大きいことを特徴とする請求項2記載の表示素子の製造方法。
- 前記表示部はライン状パターンであることを特徴とする請求項1乃至3記載の表示素子の製造方法。
- 前記インク供給体は表示部に対応した画線部を凸部とする印刷版であることを特徴とする請求項1乃至4記載の表示素子の製造方法。
- 前記インク液滴の転移の前にインク供給体を基板に接触させることを特徴とする請求項1乃至5記載の表示素子の製造方法。
- 前記表示機能層は発光媒体層であることを特徴とする請求項1乃至6記載の表示素子の製造方法。
- 前記表示機能層は分光のための着色層であることを特徴とする請求項1乃至6記載の表示素子の製造方法。
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