JP2007311235A - デバイス、膜形成方法、及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隔壁の表面における液体材料のピニングポイントを制御し、均一な薄膜を形成することができるデバイスを提供する。
【解決手段】本発明のデバイスは、隔壁Ｂと、前記隔壁Ｂによって区画された領域に設けられた膜Ｆ１〜Ｆ３と、前記隔壁Ｂの表面に設けられ、前記膜側に突出する無機材料からなる親液性の凸状部Ｐと、を有する。膜Ｆ１〜Ｆ３は、液体材料Ｌを隔壁Ｂによって区画された領域に配置することにより形成されており、凸状部Ｐの表面の一部は、膜Ｆ１〜Ｆ３によって覆われている。
【選択図】図１

Description

本発明は、デバイス、膜形成方法、及びデバイスの製造方法に関するものである。

近年、電子デバイスの製造方法として液相法を用いたデバイスの開発が進められている。例えば、特許文献１〜４では、有機ＥＬ装置の形成材料（正孔注入材料、発光材料）を液滴吐出法により基体上に配置する技術が開示されている。

図２１は、液滴吐出法を用いた膜形成方法を説明するための説明図である。図２１に示すように、従来の膜形成方法では、まず、膜Ｆ１を形成する領域の周囲に隔壁Ｂを形成する（図２１（ａ））。そして、この隔壁Ｂの表面をＣＦ_４プラズマ処理等により撥液性に加工した後、隔壁Ｂによって区画された領域に、機能性材料を含む液体材料Ｌを吐出する。そして、これを乾燥することにより、機能性材料の膜を析出させる（図２１（ｂ））。
特開２００２−２３７３８３号公報 特開２００２−１２４３８１号公報 特開２００４−１１１１６６号公報 特開２００５−７８９１１号公報

しかしながら、隔壁Ｂによって区画された領域に液体材料Ｌを配置する場合、液体材料Ｌの乾燥が開始する点は隔壁Ｂの表面において毎回同じ位置ではなく、乾燥が開始する位置がばらつく傾向がある。このため、乾燥開始位置のばらつきにより、隔壁表面に堆積する膜Ｆ２，Ｆ３の膜厚がばらつき、その影響で、中央部の膜Ｆ１においても膜中央部と膜周縁部とで膜厚が異なってしまい、均一な膜厚のパターンを形成することができないという問題があった。また、このような乾燥開始位置のばらつきは画素毎に不均一に発生するため、画素毎に均一な膜を形成することが困難になり、その結果、有機ＥＬ装置等の発光デバイスに適用した場合に、発光むらや暗点等の表示不良が生じる場合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、隔壁の表面における液体材料の乾燥開始位置を制御し、均一な膜を形成することができるデバイス、膜形成方法及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のデバイスは、隔壁と、前記隔壁によって区画された領域に設けられた膜と、前記隔壁の表面に設けられ、前記膜側に突出する無機材料からなる凸状部と、を有することを特徴とする。

一般に、液相法で膜を形成する場合、基体上に配置された液体は縁（エッジ）において乾燥の進行が速い。液体の乾燥過程において、液体の縁における溶質濃度が飽和濃度に達すると、その縁において溶質が局所的に析出する。すると、その析出した溶質によって液体の縁がピン止めされたような状態となり、それ以降の乾燥に伴う液体の収縮（外径の収縮）が抑制される。以後、この現象、すなわち、縁で析出した溶質によって乾燥に伴う液体の収縮が抑制される現象を「ピニング」と呼び、このピニングが生じる位置を「ピニングポイント」と呼ぶ。

本発明は、隔壁に無機材料からなる親液性の凸状部を設けることで、液体材料のピニングポイント、すなわち液体材料の乾燥の開始される位置を制御するものである。すなわち、本発明においては、隔壁の表面に親液性を有する凸状部が形成されているので、液体材料を乾燥させる際に、液体材料の液面の位置を常に凸状部の形成された位置に固定（ピニング）することができる。このため、液体材料の乾燥過程においては、凸状部が乾燥の開始点となって液体材料の乾燥が行なわれ、従来のように乾燥開始位置がばらつくことによって膜の厚みが不均一になる等の問題は生じない。

本発明においては、前記凸状部は、前記液体材料を配置する領域を囲むように環状に形成されることが望ましい。ここで、前記凸状部は、前記液体材料を配置する領域を囲む環状の突起からなるものとすることができる。また、前記凸状部は、前記液体材料を配置する領域を囲むように配置された概略点状の複数の突起からなるものとすることができる。
この構成によれば、液体材料のピニングポイントを上記環状の凸状部に沿って配置することができる。これにより、液体材料を隔壁によって区画された領域内に均一に満たして均一な膜厚のパターンを形成することができる。

本発明においては、前記凸状部は、前記隔壁の厚み方向に複数形成されることが望ましい。
この構成によれば、液体材料のピニングポイントを確実に制御することができる。

本発明においては、前記膜は発光材料によって形成されるものとすることができる。この場合、前記凸状部は、光反射性の金属材料若しくは前記発光材料とは屈折率の異なる透光性材料によって形成されることが望ましい。
この構成によれば、膜パターンとして発光層が形成される。発光層で生じた光は等方的に放射されるので、発光層から取り出される光は発光層の膜厚方向に射出される光が中心となり、発光層の面方向に伝搬する光成分はほとんど取り出すことができない。しかし、本発明のように隔壁の表面に発光層側に突出する凸状部が設けられていると、前記面方向に伝搬する光成分の伝搬方向を凸状部で反射又は屈折させて変化させることができるので、当該光成分が外部に取り出し易くなる。また、凸状部を透光性の材料によって形成した場合、発光層で生じた光が凸状部によって遮光されることがないので、有機ＥＬ装置等のデバイスに適用した場合に開口率の低下が生じず、高輝度な発光デバイスが提供される。

本発明の膜形成方法は、隔壁によって区画された領域に液体材料を配置して膜を形成する膜形成方法であって、前記隔壁の表面に前記液体材料に対して親液性を有する凸状部を形成する工程と、前記隔壁によって区画された領域に機能性材料を含む液体材料を配置する工程と、前記液体材料を乾燥して前記凸状部を覆う前記機能性材料の膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。

この方法によれば、隔壁の表面に親液性を有する凸状部が形成されているので、液体材料を乾燥させる際に、液体材料の液面の位置を常に凸状部の形成された位置に固定（ピニング）することができる。このため、液体材料の乾燥過程においては、凸状部が乾燥の開始点となって液体材料の乾燥が行なわれ、従来のように乾燥開始位置がばらつくことによって膜の厚みが不均一になる等の問題は生じない。

なお、本明細書において「親液性」とは、隔壁によって区画される領域に配置される液体材料に対して親和性を示す特性をいい、「撥液性」とは、液体材料に対して非親和性を示す特性をいう。本発明において、凸状部の表面は、該凸状部が形成されない隔壁の表面に比べて相対的に親液性の高い状態に形成されていればよい。隔壁の表面は撥液性を有することが望ましいが、親液性を有していても相対的に凸状部よりも親液性の小さい状態に形成されていれば、液体材料の液面は凸状部の形成された位置に固定することができる。

また、本明細書において「機能性材料」とは、電気・電子的機能（導電性、絶縁性、圧電性、焦電性、誘電性等）、光学的機能（光選択吸収、反射性、偏光性、光選択透過性、非線形光学性、蛍光あるいはリン光等のルミネッセンス、フォトクロミック性等）、磁気的機能（硬磁性、軟磁性、非磁性、透磁性等）、化学的機能（吸着性、脱着性、触媒性、吸水性、イオン伝導性、酸化還元性、電気化学特性、エレクトロクロミック性等）、機械的機能（耐摩耗性等）、熱的機能（伝熱性、断熱性、赤外線放射性等）、生体的機能（生体適合性、抗血栓性等）等の種々の機能を持った材料をいう。また、機能性材料を含む液体材料とは、液体材料中に含まれる固形成分を膜化することによって、上述の機能を有する膜（機能膜）を形成し得るものをいう。例えば、発光装置における発光層を形成する場合には、機能性材料として蛍光あるいはリン光を有する材料を用いればよく、カラーフィルタを形成する場合には、顔料等の微粒子着色材料を用いればよい。また、液晶装置の透明画素電極を形成する場合には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の微粒子導電材料を用いればよい。

本発明においては、前記液体材料は発光材料を含むものとすることができる。
この方法によれば、膜パターンとして発光層が形成される。発光層から取り出される光は発光層の膜厚方向に射出される光が中心となり、発光層の面方向に伝搬する光成分はほとんど取り出すことができない。しかし、本発明のように隔壁の表面に発光層側に突出する凸状部が設けられていると、前記面方向に伝搬する光成分の伝搬方向を凸状部で反射又は屈折させて変化させることができるので、当該光成分が外部に取り出し易くなる。

本発明のデバイスの製造方法は、隔壁によって区画された領域に液体材料を配置して膜を形成する工程を有するデバイスの製造方法であって、前記膜を形成する工程が、前述した本発明の膜形成方法により行なわれることを特徴とする。
この方法によれば、液体材料のピニングポイントを制御することにより均一な膜を形成することができるので、得られるデバイスも均一な特性を有するものとなる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、以下の図面においては、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、各層や各部材に縮尺は実際のものとは異なるように表している。

［膜形成方法］
図１は、本発明の膜形成方法を概念的に示す図である。本発明の膜形成方法は、基体上に液体材料を配置することにより膜を形成する膜形成方法であって、基体上に前記液体材料Ｌを配置する領域を区画する隔壁Ｂを形成する工程と、前記隔壁Ｂによって区画された領域に機能性材料を含む液体材料Ｌを配置する工程（図１（ａ））と、前記液体材料Ｌを乾燥して前記機能性材料からなる膜Ｆ１を形成する工程（図１（ｂ））と、を有する。また、前記液体材料Ｌを配置するに際し、前記隔壁Ｂの表面に前記液体材料Ｌに対して親液性を有する凸状部Ｐを形成する工程を含み（図１（ａ））、前記凸状部Ｐによって液体材料Ｌの乾燥開始位置を制御し、それにより、形成される膜の偏り（膜Ｆ１〜Ｆ３の範囲、厚み、平坦性等）を制御することを特徴とする。

隔壁Ｂは、基体上に設けられており、例えば、樹脂等の有機物あるいは無機物からなる。凸状部Ｐは、例えば、液体材料Ｌを配置する領域を囲むように環状に設けられている。凸状部Ｐは、例えば、液体材料Ｌを配置する領域を囲む環状の突起、又は液体材料Ｌを配置する領域を囲むように配置された概略点状の複数の突起として形成されている。この凸状部Ｐは、隔壁Ｂの表面に沿ってその厚み方向に複数形成されることが望ましい。また、液体材料Ｌとしては、水系及び有機系のいずれも適用される。

隔壁Ｂの表面は、例えば、ＣＦ_４プラズマ処理等の撥液化処理により液体材料Ｌに対して撥液性に加工されている。凸状部Ｐは、このような撥液化処理された隔壁Ｂの表面に比べて相対的に高い親液性を有する領域である。このため、液体材料Ｌの乾燥過程においては、液体材料Ｌの液面が凸状部Ｐに固定（ピニング）された状態で乾燥が進む。すなわち、液体材料Ｌの乾燥開始位置（ピニングポイント）は凸状部Ｐが形成された領域に確実に固定されるようになり、従来のように乾燥開始位置がばらつくことによって、隔壁表面の膜Ｆ２，Ｆ３の膜厚が不均一になったり、隔壁底部に形成される膜Ｆ１の中央部と周縁部の膜厚が不均一になる等の問題は生じない。なお、隔壁Ｂの表面は撥液性を有することが望ましいが、親液性を有していても相対的に凸状部Ｐよりも親液性の小さい状態に形成されていれば、液体材料Ｌの液面は凸状部Ｐの形成された位置に固定することができる。

図２は、凸状部Ｐの他の構成を示す図である。図２では、凸状部Ｐは、隔壁Ｂの開口領域の平坦部に設けられている。隔壁Ｂの撥液性を強い場合には、隔壁Ｂの側壁面、すなわち非平坦部に凸状部Ｐを形成しても、凸状部Ｐがピニングポイントとして十分に機能しない場合がある。このため、このような場合には、隔壁の平坦部に凸状部Ｐを形成することで、凸状部Ｐをピニングポイントとして十分に機能させることができ、膜Ｆ１の均一性も高めることができる。

ここで、上記膜形成方法における液体材料の配置技術、すなわち、隔壁Ｂによる窪みの内部に液体材料Ｌを配置する技術としては、液滴吐出法（いわゆるインクジェット法）、ディスペンスコート法、あるいはスピンコート法など、各種コート法の適用が可能である。上記コート法のうち、液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。

液滴吐出技術（インクジェット法）としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式（ピエゾ方式）は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。

［デバイスの構成］
図３は、本発明のデバイスの一実施形態であるアクティブマトリクス型の表示装置（有機ＥＬ装置）を示す部分斜視図である。この表示装置１は、上記本発明の膜形成方法を用いて作製される有機ＥＬ素子を発光素子として備える。また、この表示装置１は、薄膜トランジスタを用いたアクティブ型の駆動方式を採用している。

表示装置１は、基体２上に、回路素子としての薄膜トランジスタを含む回路素子部１４、陽極である画素電極１１１、発光層を含む発光部１１、陰極である対向電極１２、及び封止部３等を備えている。

基体２としては、例えば、ガラス基板が用いられる。本発明における基板としては、ガラス基板の他に、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電気光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。

基体２上には、発光領域としての複数の画素領域Ａがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合、例えば、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の各色に対応する画素領域Ａが所定の配列で並ぶ。各画素領域Ａには、画素電極１１１が配置され、その近傍には信号線１０２、共通給電線１０３、走査線１０１及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Ａの平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が適用可能である。

封止部３は、水や酸素の侵入を防いで対向電極１２あるいは発光部１１の酸化を防止するものであり、基体２に塗布される封止樹脂、及び基体２に貼り合わされる封止基板（又は封止缶）６０４等を含む。封止樹脂の材料としては、例えば、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等が用いられ、特に、熱硬化樹脂の１種であるエポキシ樹脂が好ましく用いられる。封止基板６０４は、ガラスや金属等からなり、基体２と封止基板６０４とはシール剤を介して貼り合わされている。基体２の内側には乾燥剤が配置されており、基板間に形成された空間には不活性ガスを充填した不活性ガス充填層６０５が形成されている。

画素領域Ａには、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第１の薄膜トランジスタ１２２と、この薄膜トランジスタ１２２を介して信号線１０２から供給される画像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像信号がゲート電極に供給される駆動用の第２の薄膜トランジスタ１２３と、この薄膜トランジスタ１２３を介して共通給電線１０３に電気的に接続したときに共通給電線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極１１１と、画素電極１１１と対向電極１２との間に挟み込まれる発光部１１とが設けられている。発光部１１は、発光層としての有機ＥＬ層を含む層（機能層）を含み、発光素子である有機ＥＬ素子１０は、画素電極１１１、対向電極１２、及び発光部１１等を含んで構成される。

画素領域Ａでは、走査線１０１が駆動されて第１の薄膜トランジスタ１２２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、第２の薄膜トランジスタ１２３の導通状態が決まる。また、第２の薄膜トランジスタ１２３のチャネルを介して共通給電線１０３から画素電極１１１に電流が流れ、さらに発光部１１を通じて対向電極１２に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、発光部１１が発光する。

表示装置１においては、発光部１１から基体２側に発した光が、回路素子部１４及び基体２を透過して基体２の下側（観測者側）に出射されるとともに、発光部１１から基体２の反対側に発した光が対向電極１２により反射されて、その光が回路素子部１４及び基体２を透過して基体２の下側（観測者側）に出射される（ボトムエミッション型）。なお、対向電極１２として、透明な材料を用いることにより対向電極側から発光する光を出射させることもできる（トップエミッション型）。この場合、対向電極用の透明な材料としては、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄを用いることができる。

ここで、図４に示す平面構造をみると、画素領域Ａは、平面視略矩形状の画素電極１１１の四辺が、上述した信号線１０２、共通給電線１０３、走査線１０１によって囲まれた配置となっている。画素領域Ａの四辺は、隔壁１１２によって囲まれている。隔壁１１２は、画素電極１１１の形成領域に対応した平面視略矩形状の開口部１１２ｇを有しており、この開口部１１２ｇに有機ＥＬ素子が形成されている。開口部１１２ｇは、下部開口部１１２ｃと上部開口部１１２ｄによって構成されており、下部開口部１１２ｃから上部開口部１１２ｄにわたってテーパ状の側壁面が形成されている。また、下部開口部１１２ｃ近傍には平坦部１１２ｅが設けられている。

第２隔壁層１１２ｂの平坦部１１２ｅ及びこれに連なるテーパ状の側壁面には、概略点状の複数の突起１１２ｐからなる凸状部Ｐが設けられている。突起１１２ｐの表面は、隔壁１１２の他の面と比較して相対的に親液性の高い面とされている。突起１１２ｐは平面視千鳥状態に配置されており、かかる突起１１２ｐが画素電極１１１の四辺に沿って環状に配置されて環状の親液領域が形成されている。なお、突起１１２ｐは図４（ｂ）に示したような概略点状のものに限らず、図５（ａ）のようなストライプ状のもの（環状の突起）や、図５（ｂ）のような格子状のもの（格子状の突起）とすることも可能である。

突起１１２ｐとしては、酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁材料及びアルミニウム、チタン、クロム、タングステン等の金属材料のいずれも適用される。例えば、突起１１２ｐを有機ＥＬ素子（発光層）と屈折率の異なる透光性の材料、又はアルミニウム等の光反射性の材料で形成した場合、有機ＥＬ素子で生じた光のうち基体２に平行に伝播する光成分の伝播方向を突起１１２ｐによって屈折又は反射させて変化させることができるので、当該光成分を表示光として取り出しやすくなる。

図６は、上記表示装置１における画素領域Ａ近傍の断面構造を拡大した図である。図６には、３つの画素領域Ａが示されている。図６に示すように、基体２上には、シリコン酸化膜からなる下地保護膜２ｃが形成され、この下地保護膜２ｃ上に多結晶シリコンからなる島状の半導体膜１４１が形成されている。半導体膜１４１には、ソース領域１４１ｂ及びドレイン領域１４１ａが高濃度Ｐイオン打ち込みにより形成され、Ｐが導入されなかった部分がチャネル領域１４１ｃとなっている。さらに、下地保護膜２ｃ及び半導体膜１４１を覆う透明なゲート絶縁膜１４２が形成され、ゲート絶縁膜１４２上にＡｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等からなるゲート電極１４３（走査線）が形成され、ゲート電極１４３及びゲート絶縁膜１４２上に透明な第１層間絶縁膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂが形成されている。ゲート電極１４３は半導体膜１４１のチャネル領域１４１ｃに対応する位置に設けられている。また、第１、第２層間絶縁膜１４４ａ、１４４ｂを貫通して、半導体膜１４１のソース、ドレイン領域１４１ｂ、１４１ａにそれぞれ接続されるコンタクトホール１４６、１４５が形成されている。なお、下地保護膜２ｃから第２層間絶縁膜１４４ｂまでの層によって回路素子部１４が形成されている。

第２層間絶縁膜１４４ｂ上には、ＩＴＯ等からなる透明な画素電極１１１が所定の形状にパターニングされて形成され、一方のコンタクトホール１４５がこの画素電極１１１に接続されている。また、もう一方のコンタクトホール１４６が共通給電線１０３に接続されている。このように、回路素子部１４には、各画素電極１１１に接続された駆動用の薄膜トランジスタ１２３が形成されている。なお、回路素子部１４には、前述した保持容量ｃａｐ及びスイッチング用の薄膜トランジスタ１２２も形成されているが、図６ではこれらの図示を省略している。

発光部１１は、複数の画素電極１１１…上の各々の上に積層された機能層１１０と、各画素電極１１１及び機能層１１０の間に備えられて各機能層１１０を区画する隔壁１１２とを主体に構成されている。また、機能層１１０上には対向電極１２が配置されている。発光素子である有機ＥＬ素子１０は、画素電極１１１、対向電極１２、及び機能層１１０等を含んで構成される。ここで、画素電極１１１は、例えばＩＴＯにより形成されており、平面視略矩形にパターニングされて形成されている。この画素電極１１１の厚さは、５０〜２００ｎｍの範囲が好ましく、１５０ｎｍ程度がよい。また、各画素電極１１１…の間には、隔壁１１２が備えられている。

図７は、隔壁１１２の平面構造の形態例を示している。隔壁１１２は、複数の画素領域Ａの境界に位置し、複数の画素領域Ａの配列に対応して開口を有して形成されている。図７（ａ）の例では、隔壁１１２は、マトリクス状に配列される複数の画素領域Ａに対応して格子状に設けられている。また、図７（ｂ）の例では、隔壁１１２は、ストライプ状に配列される複数の画素領域Ａに対応してストライプ状に設けられている。なお、画素領域Ａの配列及び隔壁１１２の平面形状はこれに限定されず、例えば一列ごとにずれた配列となるいわゆるデルタ配列の画素領域とそれに応じた隔壁形状としてもよい。本例では、隔壁１１２は図７（ａ）に示す格子状の平面構造からなる。

図６に戻り、隔壁１１２は、基体２側から順に、第１隔壁層１１２ａ及び第２隔壁層１１２ｂを備えている。第１隔壁層１１２ａは、画素電極１１１の周縁部上に乗上げるように形成されている。平面的には、画素電極１１１の周囲と第１隔壁層１１２ａとが平面的に重なるように配置された構造となっている。

第１隔壁層１１２ａ及び第２隔壁層１１２ｂは、画素電極１１１上に開口部を有しており、これらが連通して隔壁１１２の開口部１１２ｇを形成している。第２隔壁層１１２ｂは、その底面側から上面１１２ｆ側にかけてテーパ状の開口部を有しており、上面側の開口部である上部開口部１１２ｄは下面側の開口部である下部開口部よりも広くなっている。第２隔壁層１１２ｂの下部開口部は第１隔壁層１１２ａの開口部と面一に形成されており、これらが連通して隔壁１１２の下部開口部１１２ｃを形成している。第２隔壁層１１２ｂにおいて下部開口部１１２ｃの近傍には平坦部１１２ｅが形成されている。平坦部１１２ｅ及びこれに連なるテーパ状の側壁面には、親液領域としての突起１１２ｐが形成されている。

第１隔壁層１１２ａは、例えば、酸化シリコン等の無機材料からなる。第１隔壁層１１２ａの厚さ（高さ）は、例えば、５０〜２００ｎｍの範囲に設定される。また、第２隔壁層１１２ｂは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性のある有機材料からなる。第２隔壁層１１２ｂの厚さ（高さ）は、例えば、０．１〜３．５μｍ程度に設定される。なお、上記隔壁の厚さは一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

なお、隔壁１１２は上述した２層構造のものに限らず、有機物層若しくは無機物層からなる単層構造のものを用いてもよい。この場合、有機物層としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性の高い材料が用いられる。また、無機物層としては、ポリシラザン、ポリシロキサン等が用いられる。また、ポリシロキサン等を含有した有機・無機ハイブリッド材料を用いることもできる。

第１隔壁層１１２ａの表面は親液性に加工されている。また、第２隔壁層１１２ｂの表面は撥液性に加工されている。撥液性を示す領域は、４フッ化メタン、テトラフルオロメタン、もしくは四フッ化炭素を処理ガスとするプラズマ処理によって表面がフッ化処理（撥液性に処理）されている。

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上に隣接して形成された発光層１１０ｂとから構成されている。なお、発光層１１０ｂに隣接してその他の機能を有する他の機能層をさらに形成してもよい。例えば、電子輸送層を形成してもよい。

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の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、対向電極１２から注入される電子が再結合し、発光が得られる。

発光層１１０ｂは、赤色（Ｒ）に発光する赤色発光層１１０ｂ１、緑色（Ｇ）に発光する緑色発光層１１０ｂ２、及び青色（Ｂ）に発光する青色発光層１１０ｂ３、の３種類を有し、各発光層１１０ｂ１〜２９０ｂ３がストライプ状に配置されている。

正孔注入／輸送層１１０ａの形成材料としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸等の混合物を用いることができる。また、この他にも、特に限定されることなく公知の様々な材料が使用可能であり、例えばピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等が挙げられる。さらに、正孔注入／輸送層の形成材料として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）や、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、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等も適用される。

また、発光層１１０ｂの材料としては、例えば、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、またはこれらの高分子材料にルブレン、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。

対向電極１２は、発光部１１の全面に形成されており、画素電極１１１と対になって機能層１１０に電流を流す役割を果たす。この対向電極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て構成されている。

このとき、発光層に近い側の対向電極には仕事関数が低いものを設けることが好ましく、特にこの形態においては発光層１１０ｂに直接に接して発光層１１０ｂに電子を注入する役割を果たす。また、フッ化リチウムは発光層の材料によっては効率よく発光させるために、発光層１１０ｂと対向電極１２との間にフッ化リチウムを形成する場合もある。なお、赤色及び緑色の発光層１１０ｂ１、１１０ｂ２にはフッ化リチウムに限らず、他の材料を用いてもよい。従ってこの場合は青色（Ｂ）発光層１１０ｂ３のみにフッ化リチウムからなる層を形成し、他の赤色及び緑色の発光層１１０ｂ１、１１０ｂ３にはフッ化リチウム以外のものを積層してもよい。また、赤色及び緑色の発光層１１０ｂ１、１１０ｂ２上にはフッ化リチウムを形成せず、カルシウムのみを形成してもよい。この場合、フッ化リチウムの厚さは、例えば２〜５ｎｍの範囲が好ましく、特に２ｎｍ程度がよい。またカルシウムの厚さは、例えば２〜５０ｎｍの範囲が好ましい。

また、対向電極１２を形成するアルミニウムは、発光層１１０ｂから発した光を基体２側に反射させるもので、アルミニウムの他、銀、又はアルミニウムと銀の積層膜等からなることが好ましい。また、その厚さは、例えば１００〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、特に２００ｎｍ程度がよい。さらにアルミニウム上に酸化シリコン、窒化シリコン等からなる酸化防止用の保護層を設けてもよい。

［デバイスの製造方法］
次に、本発明のデバイスの製造方法の一実施形態として、上記表示装置１の製造方法を説明する。ここでは、（１）隔壁形成工程、（２）凸状部形成工程、（３）プラズマ処理工程、（４）正孔注入／輸送層形成工程、（５）発光層形成工程、（６）対向電極形成工程を中心に説明する。

（１）隔壁形成工程
まず、図８に示すように、公知の手法を用いて、基体２上に回路素子部１４及び画素電極１１１を形成し、この回路素子部１４上に第１隔壁層１１２ａ及び第２隔壁層１１２ｂからなる隔壁１１２を形成する。第１隔壁層１１２ａ及び第２隔壁層１１２ｂは下部開口部１１２ｃにおいて面一に形成される。例えば、酸化シリコン等の無機絶縁膜を画素電極１１１を含む第２層間絶縁膜１４４ｂ上の全面に成膜し、該無機絶縁膜上の全面に有機絶縁膜を形成した後、該有機絶縁膜に開口部を形成する。そして、この開口部を形成した有機絶縁膜をマスクとして無機絶縁膜をエッチング処理する。この処理により、有機絶縁膜からなる第２隔壁層１１ｂと無機絶縁膜からなる第１隔壁層１１２ａが形成される。なお、第２隔壁層１１２ｂは下部開口部１１２ｃにおいて平坦面１１２ｅが形成される。

（２）凸状部形成工程
次に、図９に示すように、第２隔壁層１１２ｂの表面に概略点状の複数の突起１１２ｐからなる凸状部を形成する。この突起１１２ｐは、画素電極１１１の外周に沿って環状に形成される。例えば、酸化シリコン等の親液性の高い無機膜を隔壁１１２及び画素電極１１１を含む第２層間絶縁膜１４４ｂ上の全面に成膜し、該無機膜を画素電極１１１の外周に沿って環状にパターニングすることにより環状の突起１１２ｐが形成される。別の方法として、ポリシロキサン,ポリシラザン等を用いてインクジェット法で所定の位置に凸形状に成膜しても良い。図９では、隔壁１１２の平坦部１１２ｅ上及び隔壁１１２の側壁面上に、それぞれ複数の突起１１２ｐからなる環状の凸状部が形成されている。凸状部は隔壁１１２の表面に沿って隔壁１１２の厚み方向に複数形成されている。

（３）プラズマ処理工程
次に、基体２に対してプラズマ処理を施す。プラズマ処理工程は、画素電極１１１の表面を活性化すること、隔壁１２の表面を表面処理することなどを目的としている。プラズマ処理工程は、（３−１）活性化工程、（３−２）撥液処理工程を含む。
（３−１）活性化工程
まず、図１０に示すように、基体２に対して、大気雰囲気中で酸素を処理ガスとしてプラズマ処理（Ｏ_２プラズマ処理）を行う。Ｏ_２プラズマ処理は、画素電極の仕事関数の調整及び制御、画素電極表面の洗浄、及び画素電極表面の親液化などを目的としている。また、Ｏ_２プラズマ処理により、画素電極とともに隔壁表面が親液化され、次の撥液化工程において、隔壁の撥液化が促進される。Ｏ_２プラズマ処理により、画素電極１１１の電極面１１１ａ、隔壁１１２の壁面、平坦部１１２ｅ、上面１１２ｆ、突起１１２ｐの表面が親液処理される。つまり、これらの各面に水酸基が導入されて親液性が付与される。図１０では、親液処理された部分を一点鎖線で示している。なお、このＯ_２プラズマ処理により、上述した画素電極１１１の洗浄、仕事関数の調整も行われる。

（３−２）撥液処理工程
次に、図１１に示すように、基体２に対して、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（ＣＦ_４プラズマ処理）を行う。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てもよい。また、処理雰囲気は、大気雰囲気に限らず、例えば真空下としてもよい。ＣＦ_４プラズマ処理により、第２隔壁層１１２ｂの壁面、平坦部１１２ｅ、上面１１２ｆが撥液処理される。つまり、これらの各面にフッ素基が導入されて撥液性が付与される。図１１では、撥液性を示す領域を二点鎖線で示している。なお、画素電極１１１の電極面１１１ａもこのＣＦ_４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い。

（４）正孔注入／輸送層形成工程
次に、図１２に示すように、液滴吐出法（インクジェット法）を用いて、正孔注入／輸送層の形成材料を含む第１組成物（液体材料）１１０ｃを画素電極１１１上に吐出する。第１組成物１１０ｃの吐出は、インクジェットヘッドＨ１の吐出ノズルＨ２を隔壁１１２の開口位置に配置し、インクジェットヘッドＨ１と基体２とを相対的に移動させながら行なう。

第１組成物１１０ｃとしては、前述した正孔注入／輸送層形成材料を極性溶媒に溶解させた組成物を用いることができる。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、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＩ）及びその誘導体、カルビト−ルアセテート、ブチルカルビト−ルアセテート等のグリコールエーテル類等を挙げることができる。なお、第１組成物１１０ｃの組成は上記例に限定されるものではない。また、正孔注入／輸送層の形成材料として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各発光層に対して同じ材料を用いてもよく、各発光層ごとに変えてもよい。

第１組成物１１０ｃの吐出量は、隔壁１１２による窪み（開口）の大きさ、形成しようとする正孔注入／輸送層の厚さ、第１組成物中の正孔注入／輸送層形成材料の濃度等により決定される。また、第１組成物を一度に隔壁間に配置してもよく、数回に分けて配置してもよい。この場合、各回における第１組成物の量は同一でもよく、各回ごとにその量を変えてもよい。さらに、ある画素電極に対して毎回同じ位置から第１組成物を吐出してもよく、各回ごとに位置をずらしながら吐出してもよい。

吐出された第１組成物１１０ｃの液滴は、親液処理された画素電極１１１の電極面上に広がり、隔壁１１２間に充填される。隔壁１１２表面（上面１１２ｆ）が撥液性に加工されているので、仮に、第１組成物１１０ｃが所定の吐出位置から外れて隔壁１１２の上面１１２ｆに吐出されたとしても、その上面１１２ｆで第１組成物１１０ｃの液滴がはじかれ、隔壁１１２の開口部１１２ｇに転がり込む。

続いて、図１３に示すように、画素電極１１１上に配置された第１組成物１１０ｃを乾燥し、画素電極１１１上に正孔注入／輸送層の膜を形成する。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、酸素の無い雰囲気とするのが好ましい。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。

第１組成物１１０ｃは、その乾燥過程において図１３に示すようにその液面が徐々に低下し、最終的に第１組成物中の溶質（正孔注入／輸送層の形成材料）のみが析出して正孔注入／輸送層を形成する。このとき、乾燥初期には隔壁１１２の開口部１１２ｇ内で断面凸形の液面を成しているが、液量が少なくなるにつれて隔壁１１２の内壁に引っ張られるように断面凹形の液面形状となっていく。これは隔壁１１２表面に撥液処理が施されているとはいえ表面張力があるため、この表面張力によって液面が引っ張られるためであるが、このとき液面とともに第１組成物１１０ｃの内部でも隔壁１１２側へ向かって液体が流動し、溶質（正孔注入／輸送層形成材料）が隔壁１１２側へ移動する。

ここで、突起１１２ｐが設けられていないとすると、第１組成物１１０ｃの乾燥の開始点が特定されないため、溶質の乾燥、析出が隔壁１１２の開口部１１２ｇ内で不均一に発生する。また、隔壁表面に不均一に堆積した膜の影響によって、隔壁１１２の下部開口部１１２ｃに堆積する溶質の膜（正孔注入／輸送層）も画素電極１１１上のいずれかに偏在したものとなり、平坦性の悪いものとなる。一方、突起１１２ｐが設けられていると、突起１１２ｐの配置された部分に第１組成物１１０ｃの液面が固定（ピニング）されるため、この突起１１２ｐが乾燥の開始点となって溶質の堆積が隔壁表面及び隔壁１１２の開口領域内に均一に行なわれ、その結果、得られる正孔注入／輸送層も膜厚、膜質が均一であり、その表面の平坦性にも優れたものとなる。

図１４は、正孔注入／輸送層１１０ａを形成した状態を示す図である。図１４において、隔壁１１２の平坦部１１２ｅ上及び隔壁１１２の側壁面上に、突起１１２ｐを覆って正孔注入／輸送層形成材料からなる周縁部１１０ａ２が形成されている。この周縁部１１０ａ２は、上部開口部１１２ｄの壁面全周にわたって均一に形成されている。このため、この周縁部１１０ａ２の影響によって、下部開口部１１２ｃ内に形成される正孔注入／輸送層１１０ａ１の膜厚も均一なものとなっている。なお、正孔注入／輸送層１１０ａ１と周縁部１１０ａ２との間には撥液性を有する第２隔壁層１１２ｂ（１１２ｅ）が設けられているため、これらの間は膜が途切れた状態となっている。したがって、正孔注入／輸送層１１０ａ１から周縁部１１０ａ２への正孔の注入／輸送は行なわれず、周縁部１１０ａ２が表示に悪影響を及ぼすことはない。

（５）発光層形成工程
次に、図１５に示すように、上記正孔注入／輸送層形成工程と同様に、液滴吐出法（インクジェット法）を用いることにより、各色（例えばここでは青色（Ｂ））の発光層の形成材料を含む第２組成物（液体材料）１１０ｅを正孔注入／輸送層１１０ａ上に吐出する。第２組成物１１０ｅの吐出は、インクジェットヘッドＨ３の吐出ノズルＨ４を隔壁１１２の開口位置に配置し、インクジェットヘッドＨ３と基体２とを相対的に移動させながら行なう。

第２組成物１１０ｅとしては、前述した発光層形成材料を非極性溶媒に溶解させた組成物を用いることができる。非極性溶媒としては、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、テトラメチルベンゼン等を用いることができる。

第２組成物１１０ｅの吐出量は、隔壁による窪み（開口）の大きさ、形成しようとする発光層の厚さ、第２組成物中の発光層形成材料の濃度等により決定される。また、第２組成物を一度に隔壁間に配置してもよく、数回に分けて配置してもよい。この場合、各回における第２組成物の量は同一でもよく、各回ごとにその量を変えてもよい。さらに、ある画素電極に対して毎回同じ位置から第２組成物を吐出してもよく、各回ごとに位置をずらしながら吐出してもよい。

続いて、図１６に示すように、画素電極１１１上に配置された第２組成物１１０ｅを乾燥し、正孔注入／輸送層１１０ａ上に発光層の膜を形成する。

第２組成物１１０ｅは、その乾燥過程において図１６に示すようにその液面が徐々に低下し、最終的に第２組成物中の溶質（発光層の形成材料）のみが析出して発光層を形成する。このとき、隔壁表面に設けられた突起１１２ｐ及びその表面に配置される正孔注入／輸送層形成材料からなる周縁部１１０ａ２が乾燥の開始点となり、溶質の堆積が隔壁表面及び隔壁１１２の開口領域内に均一に行なわれ、その結果、得られる発光層も膜厚、膜質が均一であり、その表面の平坦性にも優れたものとなる。

図１７は、発光層１１０ｂ（青色（Ｂ）の発光層１１０ｂ３）を形成した状態を示す図である。図１７において、発光層１１０ｂは周縁部１１０ａ２上において突起１１２ｐ及び周縁部１１０ａ２を覆って形成されている。この部分の発光層は断面凹形の膜形状を成しているが、正孔注入／輸送層１１０ａ１が配置された部分においては概ね平坦な膜形状を成している。断面凹形に形成された部分は、前述したように正孔が注入されないため、発光に寄与せず、したがって表示に悪影響を及ぼすことはない。

続いて、図１８に示すように、正孔注入／輸送層１１０ａ上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の発光層１１０ｂ１、１１０ｂ２を形成する。これらの形成方法は、青色の発光層１１０ｂ３の場合と同様である。

（６）対向電極形成工程
次に、図１９に示すように、発光層１１０ｂ及び隔壁１１２の全面に対向電極１２を形成する。対向電極１２は複数の材料を積層して形成してもよい。例えば、発光層に近い側には仕事関数が小さい材料を形成することが好ましく、例えばＣａ、Ｂａ等を用いることが可能であり、また材料によっては下層にＬｉＦ等を薄く形成した方がよい場合もある。また、上部側（封止側）には下部側よりも仕事関数が高い材料、例えばＡｌを用いる事もできる。また、対向電極１２上に、酸化防止のために酸化シリコン、窒化シリコン等の保護層を設けてもよい。

以上の工程により、基体２上に発光部１１が形成され、有機ＥＬ素子１０が形成される。この後、有機ＥＬ素子が形成された基体２を封止し、基体２の配線に対向電極１２を接続するとともに、基体２上あるいは外部に設けられる駆動ＩＣ（駆動回路）に回路素子部１４の配線を接続することにより、表示装置１が完成する。

［電子機器］
図２０は、上記表示装置を備えた電子機器の一例を示す斜視構成図である。
図２０に示す映像モニタ１２００は、先の実施形態の表示装置を備えた表示部１２０１と、筐体１２０２と、スピーカ１２０３等を備えて構成されている。そして、この映像モニタ１２００は、先の表示装置により高画質で、均一な明るさの表示が可能である。特に大型のパネルでは画素が大型であるため、発光部である有機機能層を均一に形成するのが困難になるが、本発明に係る表示装置では、任意の大きさの有機機能層を均一に形成できるため、大型のパネルに用いて好適な表示装置となっている。

上記各実施の形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの機器においても、高画質表示が可能になっている。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の膜形成方法を概念的に示す図である。 本発明の膜形成方法の他の例を示す図である。 本発明のデバイスの一例である表示装置の構成を模式的に示す図である。 同表示装置の１画素の構成を示す平面図である。 同表示装置の１画素の他の構成を示す平面図である。 表示装置における画素領域近傍の断面構造を拡大した図である。 隔壁の平面構造の形態例を模式的に示す図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 表示装置の製造方法を説明する工程図である。 電子機器の一例を示す斜視構成図。 従来の膜形成方法を概念的に示す図である。

符号の説明

１…表示装置（デバイス）、１１０ａ…正孔注入／輸送層、１１０ｂ…発光層、１１０ｃ…第１組成物（液体材料）、１１０ｅ…第２組成物（液体材料）、１１２…隔壁、１１２ｇ…開口部（隔壁によって区画された領域）、１１２ｐ…凸状部（突起）、Ｂ…隔壁、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…膜、Ｌ…液体材料、Ｐ…凸状部

Claims (11)

1. 隔壁と、前記隔壁によって区画された領域に設けられた膜と、前記隔壁の表面に設けられ、前記膜側に突出する無機材料からなる凸状部とを有することを特徴とするデバイス。
2. 前記凸状部は、前記膜が形成される領域を囲むように環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 前記凸状部は、前記膜が形成される領域を囲む環状の突起からなることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
4. 前記凸状部は、前記膜が形成される領域を囲むように配置された概略点状の複数の突起からなることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
5. 前記凸状部は、前記隔壁の厚み方向に複数形成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかの項に記載のデバイス。
6. 前記膜は発光材料によって形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のデバイス。
7. 前記凸状部は光反射性の金属材料によって形成されることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
8. 前記凸状部は前記発光材料とは屈折率の異なる透光性材料によって形成されることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
9. 隔壁によって区画された領域に液体材料を配置して膜を形成する膜形成方法であって、
   前記隔壁の表面に前記液体材料に対して親液性を有する凸状部を形成する工程と、
   前記隔壁によって区画された領域に機能性材料を含む液体材料を配置する工程と、
   前記液体材料を乾燥して前記凸状部を覆う前記機能性材料の膜を形成する工程と、を有することを特徴とする膜形成方法。
10. 前記液体材料は発光材料を含むことを特徴とする請求項９に記載の膜形成方法。
11. 隔壁によって区画された領域に液体材料を配置して膜を形成する工程を有するデバイスの製造方法であって、
    前記膜を形成する工程が、請求項９又は１０に記載の膜形成方法により行なわれることを特徴とするデバイスの製造方法。
    
    

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