JP2007225856A - 電気光学装置の製造方法および電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液状組成物を電気光学装置用基板上に吐出した後、乾燥させて画素構成要素を形成する場合でも画素構成要素を一定の膜厚で効率よく形成でき、かつ、液状組成物の組成に対する制約のない電気光学装置の製造方法、および電気光学装置を提供すること。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス装置の製造工程において、液状組成物を基板１２０上に吐出した後、液状膜Ｆａを乾燥させて、正孔輸送層１１３ａや発光層などの画素構成要素を形成するにあたって、吐出工程の後、乾燥工程の前に冷却工程を行って、乾燥工程では、基板１２０に向けて吐出する際の液状組成物の第１の温度より低くて液状組成物の凝固点よりも高い第２の温度まで液状膜Ｆａを冷却した状態で減圧乾燥を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドから吐出した液状組成物により画素構成要素を形成する電気光学装置の製造方法、および電気光学装置に関するものである。

各種の電気光学装置のうち、有機エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置では、陽極層、発光層を含む有機機能層および陰極層が積層された有機エレクトロルミネッセンス素子が形成されている。このような有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するにあたって、有機機能層を形成する方法としては、基板上に、高分子材料からなる有機機能材料を溶媒（分散媒を含む）に溶解あるいは分散した液状組成物をノズル開口から基板上にドット状に吐出して基板上に液状膜を配置した後、液状膜から溶媒を乾燥させることにより基板上に有機機能材料を定着させる方法が提案されている。

しかしながら、液状膜を乾燥させる際、その乾燥は、主に液状膜の周辺部（エッジ部）側から始まることや、液状膜から蒸発した溶媒蒸気の濃度が液状膜表面の中央部で高く、周辺部では低くなっていることから蒸発速度に差が発生することなどに起因して、液状膜内では中央部側から周辺部側に向かって溶媒の対流が起こる。その結果、液状膜では溶質が周辺部へ移動するため、形成された有機機能膜は、周辺部で膜厚が厚くなる一方、中央部で膜厚が薄くなるなど、膜厚分布に大きなばらつきが発生してしまう。例えば、中央部の膜厚が５０ｎｍ程度であるのに対し、周辺部の膜厚が８０ｎｍ程度になってしまう。

そこで、有機機能層のうち、正孔注入層を形成する際、液状組成物を基板上に吐出した後、液状膜を凍結乾燥させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−５５２８３号公報

しかしながら、凍結乾燥を採用した場合には、凍結までの冷却に長い時間を要するため、スループットが著しく低下という問題点がある。また、凍結乾燥を採用した場合には、凝固点の面から液状組成物に使用可能な溶媒の種類に大きな制約があって、現実的には溶媒として水しか使用できず、液状組成物の粘度などを最適化したい場合でも水と有機溶剤との混合溶媒を使用できないという問題点がある。さらに、発光層の形成には溶媒として有機溶剤を使用することが多く、このような有機溶剤は、凝固点が低いので、凍結乾燥を採用できないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、液状組成物を電気光学装置用基板上に吐出した後、乾燥させて画素構成要素を形成する場合でも画素構成要素を一定の膜厚で効率よく形成でき、かつ、液状組成物の組成に対する制約のない電気光学装置の製造方法、および電気光学装置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、電気光学装置用基板の所定位置に液状組成物を吐出して当該電気光学装置用基板上に液状膜を配置する吐出工程と、前記液状膜を前記電気光学装置用基板上で乾燥させて画素構成要素を形成する乾燥工程とを有する電気光学装置の製造方法において、前記乾燥工程では、前記電気光学装置用基板に向けて吐出する際の前記液状組成物の第１の温度より低くて当該液状組成物の凝固点よりも高い第２の温度まで前記液状膜を冷却した状態で減圧乾燥を行うことを特徴とする。

本発明では、液状組成物を電気光学装置用基板上に吐出した後、液状膜を乾燥させて画素構成要素を形成するにあたって、乾燥工程では、電気光学装置用基板に向けて吐出する際の液状組成物の第１の温度より低くて液状組成物の凝固点よりも高い第２の温度まで液状膜を冷却した状態で乾燥を行うため、乾燥が液状膜の周辺部側から始まった場合でも、液状膜内での中央部側から周辺部側への溶媒の対流を抑制できる。また、減圧乾燥であるため、液状膜から蒸発した溶媒蒸気の濃度が液状膜表面の中央部と周辺部とで大きな差が発生しないことからも、蒸発速度に差が発生せず、液状膜内での中央部側から周辺部側への溶媒の対流を抑制できる。従って、乾燥工程中、液状膜の膜厚が周辺部と中央部と差が出ないので、画素構成要素を一定の膜厚で形成することができる。しかも、本形態では、液状膜が凍結するまで冷却する必要がないため、冷却時間が短時間で済むので、スループットが低下することがない。また、液状膜を凍結させる必要がないので、液状組成物に用いる溶媒としては、水単独に限らず、水と有機溶剤との混合溶媒、あるいは有機溶剤の単独溶媒を用いることができる。それ故、液状組成物の粘度などの最適化を図ることができるとともに、溶媒として有機溶剤を使用する発光層の形成にも本発明を適用することができる。

本発明において、前記液状膜を前記第２の温度まで冷却するにあたっては、例えば、前記吐出工程の後、前記乾燥工程の前に、前記液状膜を冷却する冷却工程を行う。

本発明において、前記液状膜を前記第２の温度まで冷却するにあたっては、前記吐出工程を行う前、あるいは当該吐出工程を行っている途中において前記電気光学装置用基板を冷却してもよい。

本発明において、前記第２の温度は、前記液状組成物の蒸気圧が前記第１の温度での値に対して１／２倍以下となる温度であることが好ましい。このような温度であれば、水の場合には、１０℃位まで冷却すればよいことから、冷却時間が短く済み、かつ、冷却装置も簡素で小型のものを用いることができる。

本発明において、前記画素構成要素は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子において陽極層と陰極層の間に形成される有機機能層である。この場合、前記画素構成要素は、前記有機機能層に含まれる正孔輸送層および発光層であり、正孔輸送層および発光層のいずれを形成する場合でも、本発明を適用することが好ましい。すなわち、本発明は、エレクトロルミネッセンス装置の製造に適用することができ、このようなエレクトロルミネッセンス装置は、携帯電話機、テレビ、車載パネル、パーソナルコンピュータやＰＤＡなどの電子機器においてフルカラー表示装置として用いることができる。また、本発明を適用したエレクトロルミネッセンス装置は、各種光源や、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用いることができる。

また、本発明は、エレクトロルミネッセンス素子から白色光を出射するエレクトロルミネッセンス装置や、液晶装置において、カラーフィルタを形成するのに適用することができる。

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。

（有機エレクトロルミネッセンス装置の全体構成）
図１は、有機エレクトロルミネッセンス装置の電気的構成を示すブロック図である。図１に示す有機エレクトロルミネッセンス装置１００は、駆動電流が流れることによって発光する有機エレクトロルミネッセンス素子を薄膜トランジスタで駆動制御する装置であり、このタイプの有機エレクトロルミネッセンス装置１００では、有機エレクトロルミネッセンス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。

本形態の有機エレクトロルミネッセンス装置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、複数の画素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ッ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有機エレクトロルミネッセンス素子１１０とが構成されている。

（画素構成）
図２（Ａ）、（Ｂ）は各々、本発明を適用した発光装置の１画素分の平面図および断面図である。図３は、本発明を適用した発光装置の各色に対応する３つの画素（１ドット分）の断面図である。

本形態の有機エレクトロルミネッセンス装置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（電気光学装置用基板）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上にはアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）などからなる走査線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、シリコン酸化物（ＳｉＯ₂）、チタン酸化物（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１２３上には、ＩＴＯ（酸化インジウム−スズ／Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層からなる光透過性の画素電極１１１が形成され、この画素電極１１１は、第２層間絶縁膜１２３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、陽極層としての画素電極１１１と、有機機能層１１３と、陰極層としての対向電極１１２がこの順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子１１０が形成されている。有機機能層１１３は、画素電極１１１上に積層された正孔輸送層１１３ａと、この正孔輸送層１１３ａの上層側に形成された発光層１１３ｂとを備えている。発光層１１３ｂは、正孔輸送層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１１３ｂを構成する有機材料の種類によって規定されている。発光層１１３ｂの膜厚は約８０〜１５０ｎｍである。

本形態では、正孔輸送層１１３ａが、正孔を発光層１１３ｂに注入する正孔注入層としての機能も担っている。正孔輸送層１１３ａは、ドーパントを導電性高分子材料中に含有する導電性高分子層からなり、正孔輸送層１１３ａの膜厚は、例えば約１０〜１００ｎｍである。このような正孔輸送層１１３ａは、例えば、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸を含有する３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンなどから構成することができる。

本形態の有機エレクトロルミネッセンス装置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といった光反射性の導電膜により構成されている。なお、有機エレクトロルミネッセンス装置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、例えば、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、有機機能層１１３を形成するのにインクジェット法（液体吐出法）を用いるとき、塗布される液状組成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、液状組成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、後述するように、圧電振動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。ここで、液状組成物は、水性であると油性であるとを問わない。また、液状組成物については、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。

（有機エレクトロルミネッセンス装置１００の動作）
このように構成した有機エレクトロルミネッセンス装置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、有機エレクトロルミネッセンス素子１１０では、有機機能層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１１３ｂが発光する。そして、ボトムエミッション型の場合、発光層１１３ｂ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１１３ｂ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。

ここで、有機エレクトロルミネッセンス装置１００でカラー表示を行う場合には、図３に示すように、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。この場合も、各色の画素１１５において、有機エレクトロルミネッセンス素子１１０の基本的な構成は共通である。なお、有機エレクトロルミネッセンス素子１１０から白色光を出射させ、この白色光をカラーフィルタで着色する構成を採用することもある。

（液滴吐出ヘッドの構成）
図４（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、本形態の有機エレクトロルミネッセンス装置１００を製造する際に使用する液滴吐出ヘッドのノズル形成面の説明図、液滴吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す説明図、液滴吐出ヘッドに用いた圧力発生素子の説明図、および別の圧力発生素子の説明図である。

図４（Ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド２２は、そのノズル形成面２７１に、複数のノズル開口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、液状組成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４（Ｂ）、（Ｃ）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、それに対向する振動板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と振動板３１との間には、仕切部材３２によって複数の圧力発生室３３と、液溜り３４とが形成されている。複数の圧力発生室３３と液溜り３４とは通路３８を介して互いに連通している。振動板３１の適所には液状組成物供給穴３６が形成され、この液状組成物供給穴３６に液状組成物供給装置３７が接続される。この液状組成物供給装置３７は、吐出されることとなる液状組成物Ｍを液状組成物供給穴３６へ供給する。供給された液状組成物Ｍは、液溜り３４に充満し、さらに通路３８を通って圧力発生室３３に充満する。

ノズルプレート２９には、圧力発生室３３から液状組成物Ｍをジェット状（液滴Ｍ０）に吐出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。振動板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に対応させて圧電振動子３９（圧力発生素子）が取り付けられている。この圧電振動子３９は、例えば、圧電素子４１ならびにこれを挟持する一対の電極４２ａおよび４２ｂを備えている。圧電素子４１は電極４２ａ、４２ｂへの通電によって矢印Ｃで示す外側へ突出するように撓み変形し、これにより圧力発生室３３の容積が増大する。すると、増大した容積分に相当する液状組成物Ｍが液溜り３４から通路３８を通って圧力発生室３３へ流入する。

次に、圧電素子４１への通電を解除すると、この圧電素子４１と振動板３１とは共に元の形状へ戻る。これにより、圧力発生室３３も元の容積に戻るため、圧力発生室３３の内部にある液状組成物Ｍの圧力が上昇し、ノズル開口２７から基板１２０へ向けて液状組成物Ｍが液滴Ｍ０となって噴出する。

なお、図４（Ｄ）に示すように、圧電振動子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振動子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、その先端は振動板３１に固定され、他端は基台２０に固定されている。このような圧電振動子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。

いずれの圧電振動子３９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組成物層４３が設けられる。

（有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法）
図５〜図７は、上記液滴吐出装置を用いて有機エレクトロルミネッセンス装置１００を製造する方法を示す工程断面図である。本形態の有機エレクトロルミネッセンス装置１００を製造するには、まず、図５（Ａ）に示すように、基板１２０（電気光学装置用基板）を用意する。ここで、有機エレクトロルミネッセンス装置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、樹脂など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、有機エレクトロルミネッセンス装置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、アルミナなどのセラミックス、ステンレスなど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５（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、有機エレクトロルミネッセンス装置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５（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５（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５（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１２３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５（Ｆ）に示す隔壁形成工程において、図２に示す有機機能層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１５０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、ポリイミド樹脂などの絶縁性有機材料で形成する。隔壁１０５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。なお、隔壁１０５は、ポリシラザンなどの絶縁性無機材料で形成してもよい。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、有機機能層１１３を形成するための液状組成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、正孔輸送層１１３ａを形成する。それには、図６（Ａ）に示す吐出工程において、基板１２０の上面を上に向けた状態で、図４を参照して説明した液滴吐出ヘッド２２から吐出された正孔輸送層形成液（液状組成物）の液滴Ｍａを、隔壁１０５に囲まれた凹部１５０内に選択的に充填する。その際、正孔輸送層形成液は、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、正孔輸送層形成液は隔壁１０５を越えてその外側に広がることがない。

ここで、正孔輸送層形成液としては、例えば、ポリオレフィン誘導体である３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン（導電性高分子材料）と、ポリスチレンスルホン酸（ドーパント）とを溶媒に分散させた溶液を用いる。このような正孔輸送層形成液としては、溶媒として水単独を用い、３，４−ポリ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を水に分散させたものを用いる。但し、正孔輸送層形成液の液滴Ｍａをノズル開口から安定した状態に吐出するために、正孔輸送層形成液の粘度などを調整する必要がある場合には、ポリスチレンスルホン酸および３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させる溶媒として、水に有機溶剤を配合した混合溶媒を用い、有機溶剤により正孔輸送層形成液の性質を最適化する。このような混合溶媒に使用可能な有機溶剤としては、アルコール類、エーテル類、グリコールモノエーテル類、ラクトン類、オキサゾリジノン類、カーボネート類、ニトリル類、アミド類、スルホン類などが挙げられる。

このようにして正孔輸送層形成液を液滴吐出ヘッド２２から吐出して、図６（Ｂ）に示すように、基板１２０上の所定位置に液状膜Ｆａを配置した後、本形態では、冷却工程において、液滴吐出ヘッド２２から正孔輸送層形成液を吐出した際の第１の温度より低い第２の温度まで液状膜Ｆａを冷却する。この場合の第２の温度は、正孔輸送層形成液の第１の温度における蒸気圧に対して、蒸気圧が１／２倍以下となるような温度である。従って、正孔輸送層形成液において溶媒として水単独を用いた場合において、液滴吐出ヘッド２２から正孔輸送層形成液を吐出した際の第１の温度が２０℃であれば、１０℃（第２の温度）まで液状膜Ｆａを冷却する。なお、第２の温度をいずれの温度に設定すればよいかは、蒸気圧曲線やＡｎｔｏｉｎｅの式から各温度での蒸気圧を求め、その結果に基づいて設定すればよい。

次に、液状膜Ｆａに対する乾燥工程では、大気圧以下、例えば１０^-4〜１０^-6パスカル（Ｐａ）程度の減圧雰囲気中に放置して、液状膜Ｆａから正孔輸送層形成材料中の溶媒を蒸発させる。その結果、図６（Ｃ）に示すように、画素電極１１１上に、正孔輸送層１１３ａが約１０〜６０ｎｍの膜厚で形成される。

次に、発光層１１３ｂを形成する。それには、図７（Ａ）に示す吐出工程において、基板１２０の上面を上に向けた状態で、図４を参照して説明した液滴吐出ヘッド２２から吐出された発光層形成液の液滴Ｍｂを、隔壁１０５に囲まれた凹部１５０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、キナクリドンなど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エレクトロルミネッセンス素子用組成物、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エレクトロルミネッセンス素子用組成物も、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１１３ｂが正孔輸送層１１３ａの上に形成されることから、この正孔輸送層１１３ａに対して不溶なものが用いられることが好ましい。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などが好適に用いられる。なお、発光層形成液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液を吐出ヘッド２２から吐出して、図７（Ｂ）に示すように、基板１２０上の所定位置に液状膜Ｆｂを配置した後、本形態では、冷却工程において、液滴吐出ヘッド２２から発光層形成液を吐出した際の第１の温度より低い第２の温度まで液状膜Ｆｂを冷却する。この場合の第２の温度は、発光層形成液の第１の温度における蒸気圧に対して、蒸気圧が１／２倍となるような温度である。その際、第２の温度をいずれの温度に設定すればよいかは、蒸気圧曲線やＡｎｔｏｉｎｅの式から各温度での蒸気圧を求め、その結果に基づいて設定すればよい。

次に、液状膜Ｆｂに対する乾燥工程では、大気圧以下、例えば１０^-4〜１０^-6パスカル（Ｐａ）程度の減圧雰囲気中に放置して、液状膜Ｆｂから発光層形成材料中の溶媒を蒸発させる。その結果、図７（Ｃ）に示すように、正孔輸送層１１３ａ上に固形の発光層１１３ｂが形成される。これにより、正孔輸送層１１３ａおよび発光層１１３ｂからなる有機機能層１１３が形成される。

次に、図３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）を蒸着法などによって成膜し、対向電極１１２を形成する。その後、封止を行った後、さらに配線などの各種要素を形成することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子１１０を各画素１１５に備えた有機エレクトロルミネッセンス装置１００を製造することができる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、液状組成物を基板１２０上に吐出した後、液状膜Ｆａ、Ｆｂを乾燥させて、正孔輸送層１１３ａや発光層１１３ｂなどの画素構成要素を形成するにあたって、吐出工程の後、乾燥工程の前に冷却工程を行って、基板１２０に向けて吐出した際の液状組成物（正孔輸送層形成液および発光層形成液）の第１の温度より低くて液状組成物の凝固点よりも高い第２の温度まで液状膜Ｆａ、Ｆｂを冷却した状態で減圧乾燥を行う。このため、乾燥が液状膜Ｆａ、Ｆｂの周辺部側から始まった場合でも、液状膜Ｆａ、Ｆｂ内での中央部側から周辺部側への溶媒の対流を抑制できる。また、減圧乾燥であるため、液状膜Ｆａ、Ｆｂから蒸発した溶媒蒸気の濃度が液状膜Ｆａ、Ｆｂ表面の中央部と周辺部とで大きな差が発生しないため、蒸発速度に差が発生しないことからも、液状膜Ｆａ、Ｆｂ内での中央部側から周辺部側への溶媒の対流を抑制できる。従って、乾燥工程中、液状膜Ｆａ、Ｆｂの膜厚が周辺部と中央部と差が出ないので、正孔輸送層１１３ａや発光層１１３ｂなどの画素構成要素を一定の膜厚で形成することができる。それ故、輝度ばらつきなどが発生しないので、品位の高い画像を表示可能な有機エレクトロルミネッセンス装置１００を提供することができる。

しかも、本形態では、液状膜Ｆａ、Ｆｂが凍結まで冷却する必要がないため、冷却時間が短時間で済むので、スループットが低下することがない。それ故、有機エレクトロルミネッセンス装置１００のコストを大幅に上昇させることなく、画像の品位を向上することができる。

また、液状膜Ｆａ、Ｆｂを凍結させる必要がないので、液状組成物に用いる溶媒としては、水単独に限らず、水と有機溶剤との混合溶媒、あるいは有機溶剤の単独溶媒を用いることができる。それ故、液状組成物の粘度などの最適化を図ることができるとともに、溶媒として有機溶剤を使用する発光層の形成にも適用することができる。

また、第２の温度は、液状組成物の蒸気圧が第１の温度での値に対して１／２倍以下となる温度であり、水の場合には、１０℃位まで冷却すればよいことから、冷却時間が短く済み、かつ、冷却装置も簡素で小型のものを用いることができる。

［その他の実施の形態］
上記形態では、本形態では、吐出工程の後、乾燥工程の前に冷却工程を行うことにより、乾燥工程では、液状膜Ｆａ、Ｆｂを第２の温度まで冷却した状態で減圧乾燥を行ったが、図６（Ａ）および図７（Ａ）に示す吐出工程を行う前、あるいは図６（Ａ）および図７（Ａ）に示す吐出工程を行う際に基板１２０を冷却しておいてもよい。このように構成した場合も、液状膜Ｆａ、Ｆｂを第２の温度まで冷却した状態で減圧乾燥を行うことができる。

なお、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、正孔輸送層１１３ａとして、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを用いたが、その他のポリアルキルチオフェン誘導体や、ポリピロール誘導体を用いてもよい。また、正孔輸送層１１３ａとしては、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）シクロヘキサンなどを高分子前駆体として形成した層を用いた場合に本発明を適用してもよい。

また、上記形態では、画素構成要素として、正孔輸送層１１３ａおよび発光層１１３ｂの形成に本発明を適用したが、有機エレクトロルミネッセンス素子１１０から白色光を出射させ、この白色光をカラーフィルタで着色する構成を採用する場合にカラーフィルタの形成に本発明を適用してもよい。

さらに、上記形態では、本発明を有機エレクトロルミネッセンス装置の製造工程に用いた例であったが、液晶表示装置のカラーフィルタ（画素構成要素）の形成などに本発明を適用してもよい。

有機エレクトロルミネッセンス装置のブロック図である。 （Ａ）、（Ｂ）は各々、本発明を適用した発光装置の１画素分の平面図および断面図である。 本発明を適用した発光装置の各色に対応する３つの画素（１ドット分）の断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示す液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドのノズル形成面の説明図、液滴吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す説明図、液滴吐出ヘッドに用いた圧力発生素子の説明図、および別の圧力発生素子の説明図である。 本発明を適用して有機エレクトロルミネッセンス装置の薄膜トランジスタなどを形成する方法を示す工程断面図である。 本発明を適用して有機エレクトロルミネッセンス装置の正孔輸送層を形成する方法を示す工程断面図である。 本発明を適用して有機エレクトロルミネッセンス装置の発光層を形成する方法を示す工程断面図である。

符号の説明

１０・・液滴吐出装置、１２・・基板（電気光学装置用基板）、２２・・液滴吐出ヘッド、２７・・ノズル開口、１００・・有機エレクトロルミネッセンス装置（電気光学装置）、１１０・・有機エレクトロルミネッセンス素子、１１３・・有機機能層、１１３ａ・・正孔輸送層（画素構成要素）、１１３ｂ・・発光層（画素構成要素）、Ｆａ、Ｆｂ・・液状膜、Ｍ 液状組成物、Ｍ０、Ｍａ、Ｍｂ 液滴

Claims (7)

1. 電気光学装置用基板の所定位置に液状組成物を吐出して当該電気光学装置用基板上に液状膜を配置する吐出工程と、前記液状膜を前記電気光学装置用基板上で乾燥させて画素構成要素を形成する乾燥工程とを有する電気光学装置の製造方法において、
   前記乾燥工程では、前記電気光学装置用基板に向けて吐出した際の前記液状組成物の第１の温度より低くて当該液状組成物の凝固点よりも高い第２の温度まで前記液状膜を冷却した状態で減圧乾燥を行うことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
2. 前記液状膜を前記第２の温度まで冷却するにあたっては、前記吐出工程の後、前記乾燥工程の前に、前記液状膜を冷却する冷却工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。
3. 前記液状膜を前記第２の温度まで冷却するにあたっては、前記吐出工程を行う前、あるいは当該吐出工程を行っている途中において前記電気光学装置用基板を冷却することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。
4. 前記第２の温度は、前記液状組成物の蒸気圧が前記第１の温度での値に対して１／２倍以下となる温度であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電気光学装置の製造方法。
5. 前記画素構成要素は、有機エレクトロルミネッセンス素子において陽極層と陰極層の間に形成される有機機能層であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電気光学装置の製造方法。
6. 前記画素構成要素は、前記有機機能層に含まれる正孔輸送層および発光層であることを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置の製造方法。
7. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法により製造したことを特徴とする電気光学装置。

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