JP2007134348A

JP2007134348A - エレクトロルミネッセンス素子、及びエレクトロルミネッセンス素子の製造方法

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Publication number: JP2007134348A
Application number: JP2007011113A
Authority: JP
Inventors: Natsuo Fujimori; 南都夫藤森; Masaya Ishida; 方哉石田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP5114952B2

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子をなす発光層の配置をインクジェット法等で行う際に、液体が所定
の領域内に確実に（隣の領域に配置されることなく）、且つ領域内で均一な厚さに配置さ
れるようにする。
【解決手段】ＩＴＯ電極２上に、開口部３ａを有するＳｉＯ₂薄膜パターン３を形成する
。次に、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の上に、開口部４ｂを有する有機極薄膜パターン４１を
形成する。有機極薄膜パターン４１の表面は撥液性になっている。この開口部４ｂ内に、
正孔輸送層６１を形成した後に、その上にインクジェット法で発光層形成材料を含む液体
７を吐出する。この液体７は、有機極薄膜パターン４１の表面に止まらずに、開口部４ｂ
内に入る。
【選択図】図６

Description

本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の製造方法と、この方法で製造
される有機ＥＬ素子に関する。

近年、液晶ディスプレイに替わる自発光型ディスプレイとして、有機ＥＬ素子（陽極と
陰極との間に有機物からなる発光層を設けた構造の発光素子）の開発が加速度的に進んで
いる。有機ＥＬ素子の発光層材料としては、低分子量の有機材料であるアルミキノリノー
ル錯体（Ａｌｑ₃）等と、高分子量の有機材料であるポリパラフェニレンビニレン（ＰＰ
Ｖ）等がある。

低分子量の有機材料からなる発光層は、例えば「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１
（１２），２１Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９８７９１３頁」に記載されているように、
蒸着法で成膜される。高分子量の有機材料からなる発光層は、例えば「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．７１（１），７Ｊｕｌｙ１９９７３４頁〜」に示されているように
、塗布法で成膜される。

多くの場合、有機ＥＬ素子の発光層と陽極との間には正孔輸送層が設けられている。こ
の正孔輸送層に向けて陽極から正孔が注入され、正孔輸送層はこの正孔を発光層まで輸送
する。発光層が正孔輸送性を有する場合には正孔輸送層を設けないこともある。正孔注入
層と正孔輸送層を別の層として設けることもある。ＰＰＶ等の高分子材料で発光層を構成
する際には、正孔輸送層として、多くの場合、ポリチオフェン誘導体やポリアニリン誘導
体等の導電性高分子が使用されている。Ａｌｑ３等の低分子材料で発光層を構成する際に
は、正孔輸送層として、多くの場合フェニルアミン誘導体等が使用されている。

例えばディスプレー用の有機ＥＬ素子では、基板上の各画素位置に陽極を形成し、各陽
極の上に発光層および正孔輸送層を配置する必要がある。したがって、この発光層および
正孔輸送層の配置をインクジェット法で行うことができれば、塗布とパターニングが同時
にできるため、短時間で精度の高いパターニングができる。しかも、用いる材料が必要最
小限で済むため、材料に無駄がなく製造コストを低くするという点でも有効である。

発光層および正孔輸送層の配置をインクジェット法で行うためには、液状の材料を使用
する必要があるが、発光層材料としてＰＰＶ等の高分子材料を用いる場合は、例えばその
前駆体溶液を使用することでインクジェット法による配置が可能である。ＰＰＶ系高分子
材料からなる発光層をインクジェット法で配置することについては、特開平１１−４０３
５８号公報、特開平１１−５４２７０号公報、特開平１１−３３９９５７号公報等に記載
されている。

また、インクジェット法の場合には、発光層および正孔輸送層の形成領域を隔壁で囲い
、この隔壁で囲われた領域に向けて液状の材料を吐出することにより、前記領域に液状の
材料を配置する。この隔壁としては、例えば国際公開ＷＯ９９／４８２２９に、下層（基
板側）が酸化シリコン等の無機系絶縁からなり、上層がポリイミド等の有機高分子からな
る二層構造の隔壁が記載されている。

図２１はこの構造を示す断面図である。基板１上の各画素位置に陽極２が形成され、各
陽極２の周縁部を取り囲むように酸化シリコンからなる下層隔壁３１が形成されている。
さらに、この下層隔壁３１の上に、ポリイミドからなる上層隔壁３２が形成されている。
下層隔壁３１および上層隔壁３２は薄膜形成とパターニングとにより、例えば１〜３μｍ
の厚さ（合計厚）で形成されている。

なお、国際公開ＷＯ９９／４８２２９には、隔壁の上層の表面をプラズマ処理によって
撥液化処理することも記載されている。

しかしながら、前述の上層隔壁がポリイミドからなる二層構造の隔壁では、隔壁の高さ
や、インクジェット法で吐出された液体（発光層形成材料を含む液体）とポリイミドとの
親和性の点から、隔壁近傍と中央部とで発光層の厚さが不均一になる恐れがある。発光層
の厚さが不均一になると、発光色、発光量が画素内で不均一になったり不安定になったり
して、発光効率が低下することになる。

また、赤緑青の３色の画素が隣り合って配置されるカラーディスプレーの場合には、隣
り合う画素に別々の液体を確実に配置して、全ての画素内の液体が隣の画素用の液体で汚
染されないようにする必要があるが、前記構造の隔壁ではこの点においても改善の余地が
ある。汚染された画素は発光色の純度が低下することになる。

なお、これらの問題点は、国際公開ＷＯ９９／４８２２９の方法によっても改善される
が、この方法ではプラズマ処理を行う必要があるため、コスト等の点で改善の余地がある
。

本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、有機ＥＬ素子
をなす発光層や正孔輸送層の配置をインクジェット法等の液体配置工程で行う際に、液体
が所定の領域内に確実に（隣の領域に配置されることなく）、且つ領域内で均一な厚さに
配置されるようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、陰極と陽極の間に、少なくとも発光層を含む、
１層または２層以上の構成層を有する有機ＥＬ素子の製造方法において、少なくとも１層
の構成層については、構成層の形成材料を含む液体を、構成層の形成領域に対応させた開
口部を有するパターンを用いて、構成層の形成領域に選択的に配置する工程を有し、この
液体配置工程で、前記パターンとして、膜形成面の構成原子と結合可能な官能基および前
記液体に対して撥液性の官能基を有する化合物を用いて、表面が前記液体に対して撥液性
である有機極薄膜パターンを形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法を提供す
る。

有機極薄膜パターンの表面の撥液性は、前記液体の接触角が５０°以上となる撥液性で
あることが好ましい。

本発明の方法においては、さらに、少なくとも１層の構成層については、前記有機極薄
膜パターン形成工程と液体配置工程との間に、構成層が形成される面に対して、膜形成面
の構成原子と結合可能な官能基および前記液体に対して親液性の官能基を有する化合物を
用いて、表面が前記液体に対して親液性である有機極薄膜を形成する工程を行うことが好
ましい。

本発明において「極薄膜」とは、厚さが数ｎｍ程度（例えば３ｎｍ以下）の薄膜を意味
する。このような有機極薄膜としては、例えば自己組織化膜が挙げられる。前記有機極薄
膜パターンは自己組織化膜からなるパターンであることが好ましい。

本発明において「自己組織化膜」とは、膜形成面の構成原子と結合可能な官能基が直鎖
分子に結合されている化合物を、気体または液体の状態で膜形成面と共存させることによ
り、前記官能基が膜形成面に吸着して膜形成面の構成原子と結合し、直鎖分子を外側に向
けて形成された単分子膜である。この単分子膜は、化合物の膜形成面に対する自発的な化
学吸着によって形成されることから、自己組織化膜と称される。

なお、自己組織化膜については、Ａ．Ｕｌｍａｎ著の「ＡｎＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏ
ｎｔｏＵｌｔｒａｔｈｉｎＯｒｇａｎｉｃＦｉｌｍｆｒｏｍＬａｎｇｍｕｉ
ｒ−ＢｌｏｄｇｅｔｔｔｏＳｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ」（ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒ
ｅｓｓＩｎｃ．Ｂｏｓｔｏｎ，１９９１）の第３章に詳細に記載されている。

前記撥液性有機極薄膜パターンとしては、フルオロアルキル基を有する材料、例えばフ
ルオロアルキルシランを用いて形成された自己組織化膜から構成されるパターンが挙げら
れる。この場合、膜形成面は親水性になっている必要がある。

親水性の膜形成面（ヒドロキシル基等の親水基が存在する膜形成面）に対してフルオロ
アルキルシランを用いて自己組織化膜を形成すると、膜形成面のヒドロキシル基との間に
脱水反応によってシロキサン結合が生じ、直鎖分子の末端にフルオロアルキル基（ＣＦ₃
（ＣＦ₂）_n（ＣＨ₂）_n−）が配置されるため、得られる自己組織化膜の表面は撥液性（液
体によって濡れ難い性質）となる。

前記有機極薄膜パターンの形成工程は、前記化合物を用いて表面が撥液性である有機極
薄膜を全面に形成する工程と、当該有機極薄膜に対してフォトマスクを介して紫外線を照
射することで当該有機極薄膜の構成層形成領域に対応する部分を除去する工程と、によっ
て行うことができる。

前記親液性有機極薄膜は、親液性の官能基としてアミノ基またはカルボキシル基を有す
る材料からなる自己組織化膜であることが好ましい。アミノ基またはカルボキシル基が表
面にあると、正孔輸送層形成材料の溶媒として通常使用される水やアルコール等との親和
性が高い。

正孔輸送層形成材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフ
ォン酸との混合物、銅フタロシアニン等が用いられる。そのため、正孔輸送層の下地とし
て形成される親液性有機極薄膜としては、親液性の官能基としてアミノ基またはカルボキ
シル基を有するアルキルシランを用いて形成された自己組織化膜を用いることが好ましい
。これにより、得られる自己組織化膜の表面にアミノ基またはカルボキシル基が存在する
ため、正孔輸送層形成材料の密着性が向上する。

発光層形成材料としては、ポリフルオレン系高分子やポリフェニレンビニレン系高分子
等が用いられる。そのため、発光層の下地として形成される親液性有機極薄膜としては、
親液性の官能基としてアリル基、ビニル基、フェニル基、またはベンジル基等を有するア
ルキルシランを用いて形成された自己組織化膜を用いることが好ましい。これにより、得
られる自己組織化膜の表面にアリル基、ビニル基、フェニル基、またはベンジル基が存在
するため、ポリフルオレン系高分子やポリフェニレンビニレン系高分子からなる発光層の
密着性が向上する。

本発明はまた、本発明の方法において、液体配置工程をインクジェット法で行う方法を
提供する。すなわち、赤緑青の３色の画素が隣り合って配置されるカラーディスプレーの
画素をなす素子として有機ＥＬ素子を作製する際に、発光層および／または正孔輸送層の
形成材料を含む液体の配置をインクジェット法で行う場合には、本発明の方法を採用する
ことが好ましい。

本発明はまた、陰極と陽極の間に発光層と正孔注入層および／または正孔輸送層とを有
する有機ＥＬ素子において、絶縁薄膜層と、当該絶縁薄膜層上に、膜形成面の構成原子と
結合可能な官能基および撥液性の官能基を有する化合物を用いて形成された、表面が撥液
性である有機極薄膜層と、で構成された二層構造の隔壁により、発光層と正孔注入層およ
び／または正孔輸送層とのうちの少なくとも一方が囲われていることを特徴とする有機Ｅ
Ｌ素子を提供する。

この薄膜二重層の隔壁を構成する絶縁薄膜層の膜厚は５０〜２００ｎｍであり、有機極
薄膜層の膜厚は３ｎｍ以下であることが好ましい。

以下、本発明の実施形態について説明する。

〔第１実施形態〕
図１〜８を用いて本発明の第１実施形態について説明する。ここでは、有機ＥＬ素子を
画素として備えたディスプレーを例にとって、本発明の方法の一実施形態を説明する。各
図において（ａ）は１つの画素の断面図であり、（ｂ）はその平面図である。この有機Ｅ
Ｌ素子は、陽極と陰極との間に、構成層として正孔輸送層と発光層の２層を有する。

先ず、図１に示すように、ガラス基板１上の各画素位置にＩＴＯ電極（陽極）２を形成
する。このガラス基板１には、予め、有機ＥＬ素子の駆動用半導体装置等が形成されてい
る。

次に、ＣＶＤ法等により、ガラス基板１上全面にＳｉＯ₂薄膜を形成する。次に、フォ
トリソグラフィー工程とエッチング工程とからなる通常のパターニング工程を行うことに
より、このＳｉＯ₂薄膜の構成層形成領域（ＩＴＯ電極２上の所定領域）に開口部３ａを
形成する。これにより、ガラス基板１の最表面にＳｉＯ₂薄膜パターン３が形成される。
図２はこの状態を示す。ここでは、開口部３ａを円形とし、ＳｉＯ₂薄膜厚さを１５０ｎ
ｍとした。

次に、このガラス基板１上の全面（ＳｉＯ₂薄膜パターン３の上面、開口部３ａに露出
しているＩＴＯ電極２の上面、開口部３ａの内壁面）に、ヘプタデカフルオロテトラヒド
ロデシルトリメトキシシランを用いて自己組織化膜４を形成する。この自己組織化膜４の
表面全体には撥液性のフルオロアルキル基が存在する。ここでは、図２の状態のガラス基
板１を、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリメトキシシランの雰囲気中に９６時
間放置することにより、厚さ約１ｎｍの自己組織化膜４を形成した。図３はこの状態を示
す。

この状態で、ガラス基板１上には、自己組織化膜４を最表面に有する凹部４ａが存在す
る。この凹部４ａの開口形状は、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａと同じ円形であり
、その半径は自己組織化膜４の厚さ分だけ開口部３ａより小さい。

次に、図４に示すように、凹部４ａの開口円に対応させた光透過部５ａを有するフォト
マスク５を介して、ガラス基板１上の自己組織化膜４に紫外線（波長１７２ｎｍ）を照射
する。これにより、紫外線が照射された部分、すなわちＩＴＯ電極２の上面および開口部
３ａの内壁面の自己組織化膜４が除去されて、図５に示すように、ＳｉＯ₂薄膜パターン
３の上面にのみ自己組織化膜４が残る。

このようにして、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の上に、表面が撥液性である有機極薄膜パタ
ーン４１が形成される。この有機極薄膜パターン４１の開口部４ｂは、その内壁面が、Ｓ
ｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａの内壁面と同じか少し外側に配置されるようにする。

この状態で、図５に示すように、正孔輸送層形成材料を含む液体６を、インクジェット
法により、有機極薄膜パターン４１の上側からその開口部４ｂに向けて吐出する。ここで
は、この液体６として、正孔輸送層形成材料であるポリエチレンジオキシチオフェンとポ
リスチレンスルフォン酸とが溶解している水溶液を用いた。

ここで、有機極薄膜パターン４１の表面は撥液性になっているため、吐出された液体６
は有機極薄膜パターン４１の上面には止まらず、全て開口部３ａ内に入る。液体６が開口
部３ａから溢れる場合には、図５に２点鎖線で示すように、液体６の上面が、有機極薄膜
パターン４１の開口部４ｂ上に盛り上がった状態となる。したがって、或る開口部４ｂに
向けて吐出された液体６が隣の開口部４ｂに入ることはない。

次に、このガラス基板１を所定温度で加熱して、この吐出された液体６から溶媒を除去
する。これにより、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内に、ポリエチレンジオキシチ
オフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物からなる正孔輸送層６１が形成される。
図６はこの状態を示す。ここでは、この正孔輸送層６１の厚さを６０ｎｍとした。

次に、この状態で、図６に示すように、発光層形成材料を含む液体７を、インクジェッ
ト法により、有機極薄膜パターン４１の上側からその開口部４ｂに向けて吐出する。発光
層形成材料を含む液体７としては、ポリパラフェニレンビニレン（発光層形成材料）をキ
シレンにとかした液体を使用した。

この時も前述のように、有機極薄膜パターン４１の表面が撥液性になっているため、吐
出された液体７は有機極薄膜パターン４１の上面には止まらず、全て開口部３ａ内に入る
。したがって、或る開口部４ｂに向けて吐出された液体７が隣の開口部４ｂに入ることは
ない。

次に、このガラス基板１を所定温度で加熱して、この吐出された液体７から溶媒を除去
する。これにより、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内に、例えばポリフルオレン系
高分子からなる発光層７１が形成される。図７はこの状態を示す。ここでは、この発光層
７１の厚さを８０ｎｍとした。

次に、この状態で、ガラス基板１のＩＴＯ電極２の上側となる位置に陰極８を形成する
。この陰極８は、発光層に応じて適切な仕事関数を有する材料を選択して形成される。こ
こでは、この陰極８を、厚さ１０ｎｍのカルシウム薄膜を蒸着法で形成した上に、さらに
厚さ４００ｎｍのアルミニウム薄膜を蒸着法で形成することにより、２層構造の陰極層と
した。この陰極８の上に、必要に応じて保護膜の形成や封止ガラスの接着等を行う。

このようにして、ディスプレーの各画素位置に、ＩＴＯ電極（陽極）２と陰極８との間
に正孔輸送層６１と発光層７１を有する有機ＥＬ素子が形成される。また、この有機ＥＬ
素子は、ＳｉＯ₂薄膜パターン（絶縁薄膜層）３と有機極薄膜パターン（表面が撥液であ
る有機極薄膜層）４１とからなる二層構造の隔壁により、発光層７１および正孔輸送層６
１が囲われている。ここで、ＳｉＯ₂薄膜パターン３は、ＩＴＯ電極（陽極）２と陰極８
との間の電気的なリークを防ぐために形成されている。

この実施形態の方法によれば、表面が撥液性である有機極薄膜パターン４１の上側から
この有機極薄膜パターン４１の開口部４ｂに向けて、インクジェット法により、正孔輸送
層６１および発光層７１の形成材料を含む液体６，７が吐出される。そのため、或る開口
部４ｂに向けて吐出された液体６，７が、隣の開口部４ｂに入ることが防止される。した
がって、この実施形態の方法で、赤緑青の３色の画素が隣り合って配置されるカラーディ
スプレーの有機ＥＬ素子を作製することにより、各色の画素の発光色の純度を高くするこ
とができる。

また、従来のプラズマ処理されたポリイミドからなる撥液性パターンでは、膜厚がμｍ
オーダーであることやプラズマ処理による表面状態の制御が難しいことから、吐出された
液体が、撥液性パターンの開口部内で凸状または凹状の液滴で存在することがある。この
凸状または凹状の液滴には、撥液性パターンの膜厚に応じたμｍオーダーの高さの差があ
る。すなわち、一つの開口部３ａ内で液滴の高さが不均一となる場合がある。また、複数
の開口部の間で、液滴の形状が異なる場合もある。

これに対して、この実施形態の有機極薄膜パターン４１は約１ｎｍと非常に薄く、しか
も優れた撥液性を有することから、吐出された液体が、有機極薄膜パターン４１の開口部
４ｂ内で凸状または凹状の液滴で存在することはなく、開口部４ｂ上に上面が盛り上がっ
た状態となる。その結果、上記従来の撥液性パターンと比較して、一つの開口部３ａ内お
よび複数の開口部間における正孔輸送層６１および発光層７１の膜厚の均一性を高くする
ことができる。

〔第２実施形態〕
図９〜１４を用いて本発明の第２実施形態について説明する。ここでは、有機ＥＬ素子
を画素として備えたディスプレーを例にとって、本発明の方法の一実施形態を説明する。
各図において（ａ）は１つの画素の断面図であり、（ｂ）はその平面図である。この有機
ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に、構成層として正孔輸送層と発光層の２層を有する。

先ず、前記第１実施形態と同様に、図１〜４に示す工程を行うことによって、ガラス基
板１上の各画素位置にＩＴＯ電極（陽極）２を形成し、その上に開口部３ａを有するＳｉ
Ｏ₂薄膜パターン３を形成し、このＳｉＯ₂薄膜パターン３の上に、表面が撥液性である有
機極薄膜パターン４１を形成する。この状態を図９に示す。

次に、このガラス基板１上の開口部３ａに露出しているＩＴＯ電極２の上面に、アミノ
プロピルトリエトキシシランを用いて自己組織化膜９を形成する。図１０はこの状態を示
す。この自己組織化膜９の表面全体には、親液性のアミノ基が存在する。ここでは、図９
の状態のガラス基板１を、アミノプロピルトリエトキシシランを含むメタノール１％溶液
に浸漬し、さらにメタノール、水にてリンスを行い、厚さ約０．５ｎｍの自己組織化膜９
を形成した。

次に、この状態で、第１実施形態と同じ液体６（正孔輸送層形成材料を含む液体）を、
インクジェット法により、有機極薄膜パターン４１の上側からその開口部４ｂに向けて吐
出する。ここで、有機極薄膜パターン４１の表面は撥液性になっているため、吐出された
液体６は有機極薄膜パターン４１の上面には止まらず、全て開口部３ａ内に入る。したが
って、或る開口部４ｂに向けて吐出された液体６が隣の開口部４ｂに入ることはない。

また、ＩＴＯ電極２の上面には、表面にアミノ基を有する自己組織化膜（有機極薄膜）
９が形成されているため、吐出された液体６は、この自己組織化膜９上に均一に広がった
状態で密に配置される。

次に、このガラス基板１を所定温度で加熱して、この吐出された液体６から溶媒を除去
する。これにより、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内に、ポリエチレンジオキシチ
オフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物からなる正孔輸送層６１が形成される。
図１１はこの状態を示す。この例でも、この正孔輸送層６１の厚さを６０ｎｍとした。

次に、この状態のガラス基板１をアリルトリエトキシシランを含むメタノール１％溶液
に浸漬し、さらにメタノール、水にてリンスを行い、開口部３ａに露出している正孔輸送
層６１の上面に、自己組織化膜１０を厚さ約０．４ｎｍで形成する。この自己組織化膜１
０の表面全体にはアリル基が存在する。図１２はこの状態を示す。

次に、この状態で、図１２に示すように、第１実施形態と同じ液体７（発光層形成材料
を含む液体）を、インクジェット法により、有機極薄膜パターン４１の上側からその開口
部４ｂに向けて吐出する。この時も前述のように、有機極薄膜パターン４１の表面が撥液
性になっているため、吐出された液体７は有機極薄膜パターン４１の上面には止まらず、
全て開口部３ａ内に入る。したがって、或る開口部４ｂに向けて吐出された液体７が隣の
開口部４ｂに入ることはない。

また、正孔輸送層６１の上面には、表面に液体７（ポリパラフェニレンビニレンのキシ
レン溶液）に対して親液性であるアリル基を有する自己組織化膜（表面が親液性である有
機極薄膜）１０が形成されているため、吐出された液体７は、この自己組織化膜１０上に
均一に広がった状態で配置される。

次に、このガラス基板１を所定温度で加熱して、この吐出された液体７から溶媒を除去
する。これにより、ＳｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内に、ポリパラフェニレンビニ
レンからなる発光層７１が形成される。図１３はこの状態を示す。

次に、この状態で、ガラス基板１のＩＴＯ電極２の上側となる位置に陰極８を形成する
。図１４はこの状態を示す。ここでも、第１実施形態と同様に、厚さ１０ｎｍのカルシウ
ム薄膜と厚さ４００ｎｍのアルミニウム薄膜からなる２層構造の陰極層を形成した。この
陰極８の上に、必要に応じて保護膜の形成や封止ガラスの接着等を行う。

このようにして、ディスプレーの各画素位置に、陽極と陰極との間に正孔輸送層６１と
発光層７１を有する有機ＥＬ素子が形成される。なお、この有機ＥＬ素子では、ＩＴＯ電
極２と正孔輸送層６１との間および正孔輸送層６１と発光層７１との間に、自己組織化膜
９，１０が存在するが、これらの自己組織化膜９，１０は膜厚が薄く正孔が容易に移動可
能な孔を有するため、有機ＥＬ素子の性能を大きく低下させることはない。

また、この有機ＥＬ素子は、ＳｉＯ₂薄膜パターン（絶縁薄膜層）３と有機極薄膜パタ
ーン（表面が撥液である有機極薄膜層）４１とからなる二層構造の隔壁により、発光層７
１および正孔輸送層６１が囲われている。

そして、この実施形態の方法によれば、前記第１実施形態と同様の効果に加えて、自己
組織化膜９，１０の存在により、ＩＴＯ電極２と正孔輸送層６１との間の密着性、および
正孔輸送層６１と発光層７１との間の密着性が高くなるため、有機ＥＬ素子の耐久性が高
くなる効果が得られる。また、前記第１実施形態で得られた有機ＥＬ素子と比較して、Ｓ
ｉＯ₂薄膜パターン３の開口部３ａ内での正孔輸送層６１および発光層７１の膜厚の均一
性をより高くすることができる。

〔第３実施形態〕
図１５〜２０を用いて本発明の第３実施形態について説明する。ここでは、有機ＥＬ素
子をバックライト等の面光源装置に適用した例について説明する。各図において（ａ）は
平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この有機ＥＬ素子は、陽極と陰
極との間に、構成層として正孔輸送層と発光層の２層を有する。

先ず、図１５に示すように、ガラス基板１上にＩＴＯ電極（陽極）２を所定形状で形成
する。このＩＴＯ電極２は、構成層を挟む長方形の挟持部分２１と、この挟持部分２１か
ら突出している端子部分２２とからなる。このＩＴＯ電極２は、スパッタリング法等によ
るＩＴＯ薄膜の形成後に、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程とからなる通常の
パターニング工程を行うことにより形成される。ここでは、このＩＴＯ電極２の厚さを１
５０ｎｍとした。

次に、図１６に示すように、このガラス基板１上の全面に、ヘプタデカフルロロテトラ
ヒドロデシルトリエトキシシランを用いて、自己組織化膜４を形成する。この自己組織化
膜４の表面全体には、撥液性のフルオロアルキル基が存在する。ここでは、図１５の状態
のガラス基板１を、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリエトキシシランの雰囲気
中に９６時間放置することにより、約１ｎｍの膜厚で自己組織化膜４を形成した。

次に、図１６に示すように、構成層の形成領域（ＩＴＯ電極２の挟持部分２１より一回
り大きな長方形の領域）に対応させた光透過部を有するフォトマスク５を介して、ガラス
基板１上の自己組織化膜４に紫外線（波長１７２ｎｍ）を照射する。これにより、紫外線
が照射された部分の自己組織化膜が除去されて、図１７に示すように、構成層の形成領域
に対応させた開口部４ｂを有する、表面が撥液性である有機極薄膜パターン４１が形成さ
れる。

この状態で、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物
（正孔輸送層形成材料）の水溶液を、スピンコート法によりガラス基板１の上面に塗布す
る。ここで、有機極薄膜パターン４１の表面は撥液性になっているため、前記液体は有機
極薄膜パターン４１の上面には止まらず開口部４ｂ内にのみ入り、開口部４ｂ内にあるＩ
ＴＯ電極２上に付着する。

次に、このガラス基板１を所定温度で加熱することにより、塗布された液膜を乾燥させ
て、ＩＴＯ電極２上に正孔輸送層６１を形成する。図１８はこの状態を示す。ここでは、
この正孔輸送層６１の厚さを６０ｎｍとした。

次に、ポリパラフェニレンビニレン（発光層形成材料）をキシレンに溶かした液体を、
スピンコート法によりガラス基板１の上面に塗布する。この時も、前記液体は、表面が撥
液性である有機極薄膜パターン４１に弾かれて開口部４ｂ内にのみ入り、開口部４ｂ内に
ある正孔輸送層６１上に付着する。次に、このガラス基板１を所定温度で加熱することに
より、塗布された液膜を乾燥させて、正孔輸送層６１の上に発光層７１を形成する。図１
９はこの状態を示す。ここでは、この発光層７１の厚さを８０ｎｍとした。

次に、この発光層７１の上に陰極８を形成する。この陰極８も、構成層を挟む長方形の
挟持部分８１と、この挟持部分８１から突出している端子部分８２とからなり、端子部分
８２が陽極２の端子部分８２と同じ側に、互いに重ならない位置に配置する。この例でも
、第１実施形態と同様に、厚さ１０ｎｍのカルシウム薄膜と厚さ４００ｎｍのアルミニウ
ム薄膜からなる２層構造の陰極層を形成した。

次に、有機極薄膜パターン４１を除去して陽極２の端子部分２２を露出させた後に、こ
の陰極８の上に、必要に応じて保護膜の形成や封止ガラスの接着等を行う。

このようにして、ＩＴＯ電極（陽極）２と陰極８との間に正孔輸送層６１と発光層７１
を有する有機ＥＬ素子が、面光源装置として形成される。

この実施形態の方法によれば、正孔輸送層６１または発光層７１の形成材料を含む各液
体をスピンコート法により塗布する際に、表面が撥液性である有機極薄膜パターン４１で
両層６１，７１の形成領域以外の部分が覆われているため、ガラス基板１の裏面等に各液
体が付着することが防止される。

なお、面光源装置用の有機ＥＬ素子の作製方法において、正孔輸送層６１または発光層
７１の形成材料を含む各液体の塗布方法としては、スピンコート法以外に、前記液体にガ
ラス基板１の上面を浸漬する方法（浸漬法）も好適に採用できる。

また、ディスプレーの画素用の有機ＥＬ素子の作製方法において、正孔輸送層６１の形
成材料を含む液体の塗布方法としては、スピンコート法や浸漬法も好適に採用できる。デ
ィスプレーの画素用の有機ＥＬ素子の作製方法において、発光層７１の形成材料を含む液
体の塗布方法としては、赤緑青の３色の画素が隣り合って配置されるカラーディスプレー
の場合以外では、スピンコート法や浸漬法も好適に採用できる。

また、親液性有機極薄膜（自己組織化膜９，１０）は、アミノ基あるいはカルボキシル
基を有するアルキルシランを、メタノールあるいはエタノール等の溶剤に溶かした溶液中
に、ガラス基板１を浸漬する方法で形成してもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態において、絶縁薄膜層３の形成は以下の方法で
行うこともできる。先ず、図１の状態のガラス基板１をヘプタデカフルオロテトラヒドロ
デシルトリエトキシシランの雰囲気中に９６時間放置することにより、表面が撥液性であ
る自己組織化膜を形成する。次に、構成層形成領域に対応する部分が光遮蔽部であり、そ
れ以外の部分が光透過部となっているフォトマスクを介して、この自己組織化膜に紫外線
（波長１７２ｎｍ）を照射する。これにより、ＩＴＯ電極２上の構成層形成領域のみに自
己組織化膜が残る。

次に、この状態のガラス基板の表面に、ペルオキシポリシラザンを溶媒に溶かした溶液
をスピンコート法で塗布する。これにより、この溶液は、表面が撥液性である自己組織化
膜上に止まらずに、自己組織化膜の開口部（ＩＴＯ電極２上の構成層形成領域以外の部分
）に配置される。次に、この状態のガラス基板を所定温度で加熱することにより、前記部
分に主成分が酸化シリコンからなる絶縁薄膜層を形成する。

次に、この状態のガラス基板の表面に紫外線（波長１７２ｎｍ）を照射することにより
、ＩＴＯ電極２上の構成層形成領域に残っていた自己組織化膜を除去する。その結果、図
２に示すように、ＩＴＯ電極２上に、構成層形成領域に開口部３ａを有する絶縁薄膜層３
が形成される。

以上説明したように、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、構成層（発光層や正
孔輸送層）の形成材料を含む液体を、構成層の形成領域内に確実に（隣の領域に配置され
ることなく）、且つ領域内で均一な厚さに配置することができる。また、本発明の方法に
よれば、プラズマ処理を行う方法と比較してコストを低く抑えることができる。

特に、本発明の方法を、発光層の形成材料を含む液体の配置をインクジェット法で行い
、赤緑青の３色の画素が隣り合って配置されるカラーディスプレーの画素用の有機ＥＬ素
子を作製する方法に適用することにより、各色の画素の発光色の純度を高くし、発光効率
も高くすることができる。

本発明の第１実施形態の方法を説明する図である。本発明の第１実施形態の方法を説明する図である。本発明の第１実施形態の方法を説明する図である。本発明の第１実施形態の方法を説明する図である。本発明の第１実施形態の方法を説明する図である。本発明の第１実施形態の方法を説明する図である。本発明の第１実施形態の方法を説明する図である。本発明の第１実施形態の方法を説明する図である。本発明の第２実施形態の方法を説明する図である。本発明の第２実施形態の方法を説明する図である。本発明の第２実施形態の方法を説明する図である。本発明の第２実施形態の方法を説明する図である。本発明の第２実施形態の方法を説明する図である。本発明の第２実施形態の方法を説明する図である。本発明の第３実施形態の方法を説明する図である。本発明の第３実施形態の方法を説明する図である。本発明の第３実施形態の方法を説明する図である。本発明の第３実施形態の方法を説明する図である。本発明の第３実施形態の方法を説明する図である。本発明の第３実施形態の方法を説明する図である。従来の液体配置工程を説明する図である。

符号の説明

１…ガラス基板、２…ＩＴＯ電極（陽極）、２１…陽極の挟持部分、２２…陽極の端子
部分、３…ＳｉＯ₂薄膜パターン、３ａ…ＳｉＯ₂薄膜パターンの開口部、３１…下層隔壁
、３２…ポリイミドからなる上層隔壁、４…表面が撥液性である自己組織化膜、４１…表
面が撥液性である有機極薄膜パターン、４ａ…凹部、４ｂ…有機極薄膜パターンの開口部
、５…フォトマスク、５ａ…光透過部、６…正孔輸送層形成材料を含む液体、６１…正孔
輸送層（構成層）、７…発光層形成材料を含む液体、７１…発光層（構成層）、８…陰極
、８１…陰極の挟持部分、８２…陰極の端子部分、９…表面が親液性である自己組織化膜
、１０…表面が親液性である自己組織化膜。

Claims

陰極と陽極の間に、少なくとも発光層を含む、１層または２層以上の構成層を有する有
機ＥＬ素子の製造方法において、
少なくとも１層の構成層については、構成層の形成材料を含む液体を、構成層の形成領
域に対応させた開口部を有するパターンを用いて、構成層の形成領域に選択的に配置する
工程を有し、
この液体配置工程で、前記パターンとして、膜形成面の構成原子と結合可能な官能基お
よび前記液体に対して撥液性の官能基を有する化合物を用いて、表面が前記液体に対して
撥液性である有機極薄膜パターンを形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
少なくとも１層の構成層については、前記有機極薄膜パターン形成工程と液体配置工程
との間に、構成層が形成される面に対して、膜形成面の構成原子と結合可能な官能基およ
び前記液体に対して親液性の官能基を有する化合物を用いて、表面が前記液体に対して親
液性である有機極薄膜を形成する工程を行うことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素
子の製造方法。
前記有機極薄膜パターンは自己組織化膜からなるパターンである請求項１または２記載
の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記撥液性有機極薄膜パターンは、フルオロアルキル基を有する材料からなる自己組織
化膜から構成されるパターンである請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記有機極薄膜パターンの形成工程を、前記化合物を用いて表面が撥液性である有機極
薄膜を全面に形成する工程と、当該有機極薄膜に対してフォトマスクを介して紫外線を照
射することで当該有機極薄膜の構成層形成領域に対応する部分を除去する工程と、によっ
て行う請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記親液性有機極薄膜は、親液性の官能基としてアミノ基またはカルボキシル基を有す
る自己組織化膜である請求項２記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
液体配置工程をインクジェット法で行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ
素子の製造方法。
陰極と陽極の間に発光層と正孔注入層および／または正孔輸送層とを有する有機ＥＬ素
子において、
絶縁薄膜層と、当該絶縁薄膜層上に、膜形成面の構成原子と結合可能な官能基および撥
液性の官能基を有する化合物を用いて形成された、表面が撥液性である有機極薄膜層と、
で構成された二層構造の隔壁により、
発光層と正孔注入層および／または正孔輸送層とのうちの少なくとも一方が囲われてい
ることを特徴とする有機ＥＬ素子。