JP2008268802A - 有機エレクトロルミネッセンス表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素毎に塗り分ける必要がない正孔注入層および正孔輸送層を一括製膜した後サブピクセル間に形成される箇所のみを除去することで、工程数やコストの大幅な削減ができる有機エレクトロルミネッセンス表示装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】透明電極と対向電極との間に少なくとも無機物よりなる電荷輸送層と高分子化合物よりなる有機発光層とを含む有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、表示領域全面に成膜される膜の内、サブピクセル間に成膜される無機物よりなる電荷輸送層を除去することによって画素が分割されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置およびその製造方法に関する。より詳細には、有機発光媒体層が高分子化合物および無機化合物の積層構造からなる有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法に関する。

有機ＥＬ素子は導電性の有機発光媒体層に電圧を印加することにより、注入された電子と正孔とを再結合させ、この再結合の際に有機発光層を構成する有機発光材料を発光させるものである。有機発光層へ電圧を印加すると共に光を外部へ取り出すために、有機発光媒体層の両側には第一電極と第二電極とを設けて構成される。この素子は透光性基板上に、第一電極、有機発光層、第二電極を順次積層して構成され、透光性基板上に形成される第一電極は陽極、有機発光媒体層上に形成される第二電極は陰極として利用されることが通常である。

有機発光媒体層の例としては、正孔注入層に銅フタロシアニン、正孔輸送層にＮ，Ｎ’―ジ（１−ナフチル）―Ｎ，Ｎ’―ジフェニル−１，１’―ビフェニルー４，４’―ジアミン、発光体層にトリス（８―キノリノール）アルミニウムをそれぞれ用いたものが挙げられる。更に発光効率を増大するなどの目的から、陽極と有機発光層との間に正孔輸送層、正孔注入層、又は有機発光層と陰極との間に電子輸送層、電子注入層が適宜選択して設けられ、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）として構成されることが多い。そして、有機発光層と正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層とを合わせて有機発光媒体層と呼ばれている。これら有機発光媒体層を構成し機能する物質（発光媒体材料）は低分子の化合物であり、各層は１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚みで抵抗加熱方式などの真空蒸着法などによって積層される。

これに対し、有機発光媒体層として高分子材料を用いた高分子ＥＬ素子がある。発光体層としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾールなどの高分子中に低分子の発光色素を溶解させたものや、ポリフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリアルキルフルオレン誘導体（ＰＡＦ）等の高分子発光体が用いられる。これら高分子材料は、溶剤に溶解または分散することで塗布法や印刷法と言った湿式法により製膜することができるため、前述の低分子材料を用いた有機ＥＬ素子と比較して、大気圧下での製膜が可能であり設備コストが安い、という利点がある。

高分子有機ＥＬにおいては、印加電圧を下げる為に正孔輸送層が設けられることが一般的である。代表的な例としては水中にドナー性分子とアクセプタ性分子との会合体が分散した高分子材料よりなるインキを用いて成膜され、優れた電荷注入特性を示すことが知られている。しかしながら、高分子材料からなる正孔輸送層は、高電圧領域では膜に高負荷がかかり材料自身が劣化することで、輝度・電流密度が頭打ちになってしまう。またイオン性の成分が通電に伴う電場によって拡散し、他の有機発光媒体層へ望ましくない作用を及ぼす可能性があることを示している。このように高分子材料からなる正孔輸送層を用いた素子は耐性に問題があり、発光特性の劣化や、寿命の低下といった懸念点がある。

また、遷移金属の酸化物や窒化物、酸窒化物やＰ型化合物半導体といった無機物を正孔注入層として用いることが提案されている。この場合、特に高電圧、高輝度領域で高分子材料を用いた場合より安定した特性を示すことが知られている。（特許文献１参照。）

有機ＥＬ表示装置は、この有機ＥＬ素子を画素として、この画素を多数、平面上に配列し、画素ごとに制御して画面表示する表示装置である。例えば、透明電極（陽極）をストライプ状に設け、他方、陰極を透明電極と交差する方向のストライプ状に設け、両電極の交点に相当する位置に有機発光媒体層を設けて、画素を構成している。そして、これらストライプ状透明電極（陽極）の１本を選択し、また、ストライプ状陰極の１本を選択し、こうして選択された透明電極（陽極）と陰極との間に電圧を印加することによって、その交点の画素部位に配置された有機発光媒体層を選択的に発光させて画面表示する。そして、ストライプ状透明電極（陽極）とストライプ状陰極との間に電圧を印加するため、表示画面の外側の周辺部の基板上には、それぞれ、陽極側取り出し電極および陰極側取り出し電極が形成されている。一般には、表示画面を覆って金属製封止缶で封止し、周辺部で基板に接着固定して有機ＥＬ表示装置を構成している。

各画素部位に設けられる発光体層として同一の色彩に発光するものを配列することもできるが、この場合には、単一色の表示装置となる。カラー画面を表示する場合には、それぞれの画素部位に、互いに異なる色彩に発光する発光体層をパターン状に配列する必要がある。一般に、光の三原色に相当する色は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）である。また、その補色に相当するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）が利用されることもある。

それぞれの画素部位に互いに異なる発光体層を形成する際には混色を防ぐため、画素電極間にある程度の高さを有する絶縁層を設け、隔壁として使用することが一般的である。

このようにカラー画面を表示する場合には、有機発光層以外の電荷輸送層は各画素で共通の構造を用いることが出来、表示部分全体に一括成膜される。しかし正孔注入層および正孔輸送層は一般的に発光層よりも導電率の高い材料が使われることが多く、隔壁上に形成される正孔輸送層を介して画素外への電流リークが発生し、表示時にクロストークが発生することが懸念される。

無機物より成る電荷注入層を成膜する際には、マスクを用いた真空蒸着法やスパッタリング法といったドライプロセスで表示領域にのみ成膜している。この方法で画素部分に電荷輸送層を成膜することも可能であるが、マスク精度に限界がある為基板の大型化や、表示の高精細化に対応できないといった問題点があった。
特開２００６−１１４７５９号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、画素毎に塗り分ける必要がない正孔注入層および正孔輸送層を一括製膜した後サブピクセル間に形成された箇所のみを除去することで、工程数やコストの大幅な削減が可能になる。また、マスクを用いたドライプロセスによるパターニングと比較して、基板の大型化やより高精細な表示への対応も可能になる。また、ウェットプロセスでは懸念される膜厚ムラのない均一な正孔輸送層および正孔注入層を得ることが出来る。さらには、安定性の高い無機物よりなる正孔注入層および正孔輸送層を用いることで信頼性の高いより高分子有機ＥＬ素子より構成される高分子有機ＥＬ表示装置を得ることを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、透明電極と対向電極との間に少なくとも無機物よりなる電荷輸送層と高分子化合物よりなる有機発光層とを含む有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、表示領域全面に成膜される膜の内、サブピクセル間に成膜される無機物よりなる電荷輸送層を除去することによって画素が分割されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法としたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、無機物よりなる電荷輸送層が陽極と有機発光層との間にあることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法としたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、無機物よりなる電荷輸送層をレーザアブレーションにより除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法としたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、無機物よりなる電荷輸送層をふき取ることにより除去することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法としたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、無機物よりなる電荷輸送層が正孔注入層若しくは正孔輸送層のいずれか若しくは両方であることを請求項１乃至請求項４のいずれかに特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法としたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の方法で製造される有機エレクトロルミネッセンス表示装置としたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、透光性基板と、透光性基板上に形成された複数の陽極と、複数の陽極の間に形成され所定の高さを有する複数の隔壁と、陽極上に形成され、複数の隔壁によって区画された複数の電荷輸送層と、複数の電荷輸送層上に形成された複数の有機発光媒体層と、複数の有機発光媒体層上に形成された陰極と、
を備えること特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置としたものである。

本発明の請求項８に係る発明は、複数の有機発光媒体層の各々は、複数の陽極と陰極との間に設けられた発光層と発光補助層とを有すること特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置としたものである。

本発明の請求項９に係る発明は、隔壁の膜厚は０．５μｍ〜５．０μｍからなり、隔壁の高さが５．０μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置としたものである。

本発明の請求項１０に係る発明は、隔壁は絶縁性を有する感光性材料からなることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置としたものである。

本発明の請求項１１に係る発明は、複数の陽極はストライプ上に形成され、陰極は、複数の陽極に交差する方向にストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置としたものである。

本発明によれば、画素毎に塗り分ける必要がない正孔注入層および正孔輸送層を一括製膜した後サブピクセル間に形成された箇所のみを除去することで、工程数やコストの大幅な削減ができる。また、マスクを用いたドライプロセスによるパターニングと比較して、基板の大型化やより高精細な表示への対応もできる。また、ウェットプロセスでは懸念される膜厚ムラのない均一な正孔輸送層および正孔注入層を得ることができる。さらには、安定性の高い無機物よりなる正孔注入層および正孔輸送層を用いることで信頼性の高い高分子有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１００は、透光性基板１、陽極２、有機発光媒体層５、対向電極（陰極）６、陰極取り出し電極８、封止缶９、封止樹脂１０を有する。透光性基板１上に、パターニングされた透明電極（陽極）２、画素部位に配列された有機発光媒体層５、対向電極（陰極）６をこの順に積層してなり、画素部位に積層された透明電極（陽極）２、有機発光媒体層５及び対向電極（陰極）６で有機ＥＬ素子を構成している。そして、画素ごとに両電極間に電圧を印加することによって有機ＥＬ素子を発光させて画面表示する。なお、この他、透明電極（陽極）および対向電極（陰極）に、それぞれ、取り出し電極を接続して構成されることが普通である。

次に、説明の便宜から、単一の有機ＥＬ素子から構成される有機ＥＬ表示装置を例として、有機ＥＬ表示装置を説明する。すなわち、図１（ａ）は、単一の有機ＥＬ素子から構成される有機ＥＬ表示装置の断面説明図である。この有機ＥＬ表示装置は、透光性基板１と、この上に順に積層された透明電極（陽極）２、有機発光媒体層５及び対向電極（陰極）６の各層と、図示しない陽極取り出し電極７と、陰極取り出し電極８とで構成されており、その全体を封止缶９で覆って電気絶縁性の封止樹脂で接着固定している。

なお、有機発光媒体層５を発光体層の単一の層から構成することもできるが、発光効率を高める働きをする発光補助層から構成することもできる。発光補助層は発光体層と陽極との間に設けることができ、また、発光体層と陰極との間に設けることもできる。発光体層と陽極との間に設ける発光補助層としては、例えば、陽極から発光体層への正孔の移動を助ける正孔輸送層および正孔注入層、もしくは電子を堰き止める働きをする電子ブロック層等が例示できる。また、発光体層と陰極との間に設ける発光補助層としては、例えば、陰極から発光体層への電子の移動を助ける電子輸送層および電子注入層、もしくは正孔を堰き止める働きをする正孔ブロック層等が例示できる。

図１に示す例では、透明電極（陽極）２に順に積層された正孔輸送層３と発光体層４との二層で構成されている。この他、正孔注入層と発光体層との二層で構成することもできる。また、正孔注入層、正孔輸送層及び発光体層を順次積層した三層構成の有機発光媒体層とすることも可能である。一つの層がこれら複数の機能を有していてもよく、例えば、正孔輸送機能を発光体層が有している構成とすることもできる。

有機発光媒体層の膜厚は、発光体層単層から構成される場合も、多層構造の場合も、有機発光媒体層全体として１０００ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍである。

透光性基板１としては、ガラス基板やプラスチック製のフィルムやシートを用いることができる。プラスチック製のフィルムを用いれば、巻き取りにより有機ＥＬ素子や有機ＥＬ表示装置の製造が可能になり、安価に提供することができる。

また、透明電極（陽極）２としては、インジウムと錫との複合酸化物（以下、ＩＴＯという）を真空蒸着法またはスパッタリング法により成膜して形成することができる。また、ＩＴＯの代わりに、アルミニウム、金、銀等の金属を使用し、これを真空蒸着法またはスパッタリング法により成膜して、膜厚１００ｎｍ以下の半透明薄膜としたものを使用することもできる。この他、オクチル酸インジウムやアセトンインジウムなどの前駆体を基板上に塗布後、熱分解によって酸化物を形成する塗布熱分解法等により形成することもできる。なお、図示しない陽極取り出し電極と陰極取り出し電極８とは、同一工程で、かつ、同一材料で形成することが可能である。

次に、正孔注入層は陽極から正孔を輸送する機能を持った層であり、正孔輸送層は発光体層に正孔を輸送する機能を持った層である。これらの層は正孔輸送機能と正孔注入機能とを併せ持つ場合もあり、その程度に応じてどちらかあるいは両方の名称で呼ばれることになる。

無機物よりなる正孔輸送層３としては遷移金属の酸化物、窒化物、酸窒化物若しくはＰ型化合物半導体などを用いることができる。正孔輸送層３の膜厚は任意であるが好ましくは０．１ｎｍ〜２００ｎｍであり、また０．１ｎｍ〜７０ｎｍであることが駆動電圧の上昇を防ぐことができる為より好ましい。また、絶縁性の高い材料である場合の膜厚は０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲で製膜することで、良好な正孔輸送性が得られる。さらにバンドギャップが３．０ｅＶ以上であれば、可視光領域でほぼ透明であるため、より色度、輝度、発光効率に優れたＥＬ特性を得ることが出来る。

正孔輸送層３に用いられる遷移金属酸化物としてはクロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）などの酸化物を挙げることができる。遷移金属の化合物は複数の酸化数をとるため、これにより複数の電位レベルを取ることが出来て、正孔注入が容易になり駆動電圧の低減が可能になる。成膜は主に真空蒸着法やスパッタリング法によって成膜することができる。

また、窒化物には非常に多くの種類があり、その多くが機能材料として活用されている。主にスパッタリング法やＣＶＤ法によって成膜を行うことができる。半導体として用いられるものから、非常に絶縁性の高いものまでさまざまな化合物が知られているが、種々の実験の結果、絶縁性の高い化合物については成膜の際にその膜厚をおおむね５ｎｍ付近以下にすることでキャリア注入が可能になることがわかった。具体的な化合物として以下のものを挙げることができ、好ましくは窒化チタン（ＴｉＮ）である。ＴｉＮは非常に堅牢な材料として知られており、熱に対して安定である。

この他、窒化マグネシウム（ＭｇＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化バナジウム（ＢａＮ）、窒化亜鉛（ＺｎＮ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、窒化鉄（ＦｅＮ）、窒化銅（ＣｕＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化イットリウム（ＹＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、およびこれらの複合窒化物等も適用可能である。

更に、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔輸送層がIII‐V族元素のＰ型化合物半導体より成るものを含む。特にケイ素（Ｓｉ）の炭化物ＳｉＣは大面積成膜も容易であり、ドーピングにより正孔輸送性を制御することも簡単である。また、通電や温度による電気的特性の変化も少なく、電極材料との電気化学的反応もない。更に透光性にも優れている。また、ガリウム（Ｇａ）のヒ素化合物ＧａＡｓは仕事関数が陽極に用いられるＩＴＯと近い仕事関数を有することから、正孔輸送層として適用可能である。この場合は真空蒸着法などによって製膜できる。この他にも陽極材料と近い仕事関数値を有し、かつ電子親和力値が発光層のそれを下回るものであれば何れのIII‐V族元素化合物半導体を用いても良い。成膜は主に真空蒸着法やスパッタリング法によって成膜することができる。

電子ブロック層に用いる電子ブロック材料としては有機物、無機物何れの材料を用いてもよい。この際電子ブロック層は陰極側から発光体層へ注入された電子が陽極側に抜けることを防ぐ必要がある為、電子ブロック層の電子親和力値は発光体層の電子親和力値よりも小さな値を有する、若しくは電子輸送性の低い材料である必要がある。また、電子ブロック層の仕事関数が正孔輸送層および発光体層のそれに近い値を有する場合、発光体層への正孔注入を妨げることなく良好な有機エレクトロルミネッセンス特性を得ることが出来る。

有機物よりなる電子ブロック材料としては一般に正孔輸送性を有するものであれば良く、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’―ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’―ジアリール置換ピロロピロール系等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させたものや、ＰＰＶ系やＰＡＦ系、ポリパラフェニレン系等の高分子発光体を用いることができる。これらの材料は溶媒に溶解させることで湿式法により成膜できる。

無機物より成る電子ブロック材料としては遷移金属の酸化物、窒化物、酸窒化物やIII、IV、V族元素のＰ型化合物半導体などを用いることが出来る。膜厚は任意であるが好ましくは０．１ｎｍ〜２００ｎｍであり、また０．１ｎｍ〜７０ｎｍであることが駆動電圧の上昇を防ぐことができる為より好ましい。また、絶縁性の高い材料である場合の膜厚は０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲で製膜することで、発光層への正孔注入を妨げることなく良好なＥＬ特性が得られる。さらにバンドギャップが３．０ｅＶ以上であるあれば、可視光領域でほぼ透明であるためより色度、輝度、発光効率に優れたＥＬ特性を得ることが出来る。

発光体層４に用いる発光体としては、一般に有機発光材料として用いられているものであれば良く、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’―ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’―ジアリール置換ピロロピロール系等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させたものや、ＰＰＶ系やＰＡＦ系、ポリパラフェニレン系等の高分子発光体を用いることができる。

これら有機発光層はトルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルアニソール、ジメチルアニソール、メシチレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、水等の単独または混合溶媒に溶解または分散させて有機発光塗布液とし、湿式法により成膜できる。特にトルエン、キシレン、アニソール、メチルアニソール、ジメチルアニソール、安息香酸エチル、安息香酸メチル、メシチレン等の芳香族系溶媒は高分子発光材料の溶解性が良く、また大気圧中での沸点が１８０℃以下であることから扱いも容易であり、有機発光媒体層成膜後の溶媒除去の点で好ましい。また有機発光媒体層を形成する塗布液は必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、粘度調整剤等を添加しても良い。

各画素部位に設けられる発光体層として同一の色彩に発光するものを配列することもできるが、この場合には、単一色の表示装置となる。カラー画面を表示する場合には、それぞれの画素部位に、互いに異なる色彩に発光する発光体層をパターン状に配列する必要がある。一般に、光の三原色に相当する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）である。また、その補色に相当するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）が利用されることもある。

印刷法により発光体層を成膜する際には、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法などの印刷法により塗布できるが、特に凸版印刷法は塗布液の粘度領域に適している点、基材を傷つけることなく印刷可能である点、材料の利用効率が良い点から特に有機ＥＬ作製に適している。

湿式法による成膜工程の後には乾燥工程が必要である。乾燥方法としては、発光特性に支障が出ない程度に溶媒を除くことが出来ればよく、加熱や減圧による方法を選択することが出来る。有機発光媒体層の熱による劣化を考慮すると、加熱は各材料のＴｇ以下であることが好ましく、減圧状態を併用する溶媒除去がより好ましい。

正孔ブロック層および電子輸送層に用いる正孔ブロック材料および電子輸送材料としては、一般に電子輸送材料として用いられているものであれば良く、トリアゾール系、オキサゾール系、オキサジアゾール系、シロール系、ボロン系等の低分子系材料を用いて真空蒸着法による成膜が可能である。また、これらの電子輸送性材料およびこれら電子輸送材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させトルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、水等の単独または混合溶媒に溶解または分散させて電子輸送塗布液とし、印刷法により成膜出来る。

電子注入層に用いる電子注入材料としては前述の電子輸送層に用いられるのと同様な材料の他に、フッ化リチウムや酸化リチウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の塩や酸化物等をもちいて真空蒸着法による成膜が可能である。また、これらの電子輸送性材料およびこれら電子輸送材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させトルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、水等の単独または混合溶媒に溶解または分散させて電子輸送塗布液とし、印刷法により成膜出来る。

印刷法にこれらの層を成膜する際には、有機発光層と同様に凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法などの印刷法により塗布できるが、特に凸版印刷法は塗布液の粘度領域に適している点、基材を傷つけることなく印刷可能である点、材料の利用効率が良い点から特に有機ＥＬ作製に適している。

対向電極である陰極６としてはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数の低い金属と安定な金属との合金系、例えばＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金が使用できる。陰極の形成方法は材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法を用いることができる。陰極６の厚さは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度が望ましい。

最後にこれら有機ＥＬ積層体を、外部の酸素や水分から保護する為に、封止缶９と接着剤を用いて密閉封止し、有機ＥＬ素子を得ることができる。また透光性基板１が可とう性を有する場合は封止剤と可とう性フィルムとを用いて密閉封止を行う。

次に、図１（ｂ）は、画素部位に有機発光媒体層を配列して構成された有機ＥＬ表示装置の断面説明図である。

図１（ｂ）の表示装置では、図２に示すように、透明電極（陽極）２がストライプ状にパターニングされており、他方、対向電極（陰極）６が透明電極（陽極）２と交差する方向のストライプ状にパターニングされている。そして、これら透明電極（陽極）２と対向電極（陰極）６との交点を画素部位とし、この画素部位ごとに電圧を印加して、その部位の有機発光媒体層５を選択的に発光させ、こうして発光させた画素と発光させない画素との全体で画面表示する。

透明電極（陽極）２は、フォトエッチング等の方法により、前述のＩＴＯ薄膜等の薄膜をパターニングすることにより、ストライプ状とすることができる。なお、同一の工程で、陽極取り出し電極７と陰極取り出し電極８とをパターニングすることができる。

また、パターニングされた透明電極２を形成後、隣接する透明電極２の間に感光性材料を用いて、フォトリソグラフィ法により隔壁１１が形成される。さらに詳しくは、感光性樹脂組成物を基板に塗布する工程と、パターン露光、現像、焼成して隔壁パターンを形成する工程を少なくとも有する。

隔壁１１を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよく、市販のもので構わないが、絶縁性を有する必要がある。隔壁１１が十分な絶縁性を有さない場合には隔壁１１を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。具体的にはポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といったものが挙げられるがこれに限定するものではない。また、有機ＥＬ素子の表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。

隔壁１１を形成する感光性樹脂はスピンコーター、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の公知の塗布方法を用いて塗布される。次に、パターン露光、現像して隔壁パターンを形成する工程では、従来公知の露光、現像方法により隔壁部のパターンを形成できる。また焼成に関してはオーブン、ホットプレート等での従来公知の方法により焼成を行うことができる。

本発明の実施形態における隔壁１１は、厚みが０．５μｍ〜５．０μｍの範囲にあることが望ましい。隔壁１１を隣接する画素電極間に設けることによって、各画素電極上に印刷された正孔輸送インキの広がりを抑え、また透明導電膜端部からのショート発生を防ぐことが出来る。隔壁１１が低すぎるとショートの防止効果が得られないことがあり注意が必要である。

また、例えばパッシブマトリックスタイプの有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、画素電極の間に隔壁１１を設けた場合、隔壁１１を直行して陰極層６を形成することになる。このように隔壁１１をまたぐ形で陰極層６を形成する場合、隔壁１１が高すぎると陰極層６の断線が起こってしまい表示不良となる。隔壁１１の高さが５．０μｍを超えると陰極６の断線がおきやすくなってしまう。

また、図１（ｂ）に示す表示装置では、無機物よりなる正孔輸送層３が、表示領域全面に成膜された膜のうち、サブピクセル間に成膜された有機膜が除去され、膜が分割されたパターンを有している。

このような正孔輸送層３は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す方法によって設けることができる。

すなわち、まずストライプ状の透明電極（陽極）２、陽極取り出し電極７及び陰極取り出し電極８を設けた透光性基板１を準備し、正孔輸送層３を表示領域全面に真空蒸着法、スパッタリング法などによって設ける。

次に、サブピクセル間に成膜された正孔輸送層３を除去する（図３（ｂ））。除去する方法としては、レーザアブレーションを用いて除去してもよいし、発泡ウレタンなどの吸水性の弾性体に水または有機溶剤を含ませてワイピングにより除去してもよい。サブピクセル間の正孔輸送層３を除去することで正孔輸送層を介した画素外への電流リークを防ぎ、表示時にクロストークが発生することなくより良好な有機ＥＬ表示装置を得ることができる。

レーザアブレーションを用いて除去する方法では、エネルギーの強いパルスレーザをサブピクセル間に照射し、瞬間的に正孔輸送層を昇華させる。例えば、用いるレーザとしてはＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長：２６６ｎｍ、３５５ｎｍ）等が挙げられる。尚、本発明はこれらを用いることに限定されない。

ワイピングにより除去する際に用いる溶媒の特性としては、正孔輸送材料が可溶である事、また沸点が、好ましくは２０℃〜２００℃、より好ましくは５０℃〜１５０℃である事が挙げられる。沸点が高すぎる、また溶解度が高すぎる溶媒を用いた場合は、溶剤が十分に乾燥されず隔壁１１上に残ったり、画素内に形成された正孔輸送層３をも溶かしてしまい膜の平坦性を下げる等の現象が生じ、いずれもＥＬ特性の劣化原因となる。沸点が低すぎる、また溶解度が低すぎる溶媒を用いた場合は、除去が不十分となる、もしくはコンタミが生じてしまい、いずれもＥＬ特性の劣化原因となる。用いる有機溶剤としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、キシレン、アニソール、メシチレン、テトラリン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。尚、本発明はこれらを用いることに限定されない。例えば酸化バナジウム（V）は水溶性を有するため、水を用いてふき取ることでパターニングすることが可能である。

透明電極（陽極）２上に設けられた有機発光媒体層５は、その層構成及び材質のいずれについても、前述の図１（ａ）の場合と同様であるが、発光体層４の材質は、その画素ごとに発光色の異なる発光体材料を利用することが望ましい。図１（ｂ）の例では、赤色発光の発光体層４Ｒ、緑色発光の発光体層４Ｇ、青色発光の発光体層４Ｂを配列しており、フルカラーの画面を表示することが可能である。

次に、各発光体層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、それぞれ、画素部位にパターン状に設けられている。

これら各発光体層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、スクリーン印刷法、インクジェット法等の印刷法によって形成することができる。これら印刷法で形成する場合には、発光材料を、有機溶剤、水、あるいはこれらの混合溶剤に溶解してインキとすることができる。有機溶剤としては、トルエン、キシレン、アニソール、メシチレン、テトラリン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル等が使用できる。また、インキには、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。

次に、対向電極（陰極）６は、金属又は合金の薄膜を真空蒸着法により成膜する際に、蒸着マスクを使用して、この蒸着マスクの開口部に選択的に成膜することにより、ストライプ状パターンに形成すると共に、陰極取り出し電極８との導通を図ることができる。蒸着マスクとしては、金属製、セラミック製のものが利用できる。

なお、対向電極（陰極）６の上に、無機物や樹脂などにより絶縁性保護層を設けることができる。

そして、封止缶９で表示画面全体を覆い、電気絶縁性の封止樹脂１０で接着固定して、図１（ｂ）の表示装置を製造することができる。

以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の実施例を挙げるが、本発明は下記実施例に何ら制限されるものではない。

［実施例１］
ガラス基板を透光性基板として対角１．８インチサイズのガラス基板の上にスパッタリング法を用いてＩＴＯ（インジウム-錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソグラフィ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、画素電極を形成した。画素電極のラインパターンは、線幅１３６μｍ、スペース３０μｍでラインが約３２ｍｍ角の中に１９２ライン形成されるパターンとした。

次に隔壁を以下のように形成した。画素電極を形成したガラス基板上にポジ型感光性ポリイミド 東レ社製フォトニース ＤＬ‐１０００を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、隔壁の高さを１．５μｍとした。全面に塗布した感光性材料に対し、フォトリソグラフィ法により露光、現像を行い画素電極の間にラインパターンを有する隔壁を形成した。この後隔壁を２３０℃３０分でオーブンにて焼成を行った。

次に、基板に前処理としてオーク製作所製 ＵＶ／Ｏ３洗浄装置にて３分間紫外線照射を行い、正孔輸送層として、ＳｉＣを真空蒸着法を用いて表示領域全面に７０ｎｍ成膜した。

次に、サブピクセル間に成膜される正孔輸送層のみをＮｄ：ＹＡＧレーザを用いてアブレーションすることで除去した。形成された正孔輸送層に対しパターニング状態を観察し、画素内の正孔輸送層が均一な膜形状を保持し、サブピクセル間に成膜された正孔輸送層のみ綺麗に除去されていることを確認した。

次に、有機発光材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度１％になるようにトルエンに溶解させた有機発光インキを用い、隔壁に挟まれた画素電極の真上にそのラインパターンにあわせて有機発光層を凸版印刷法で印刷を行った。印刷、乾燥後の有機発光層の膜厚は１００ｎｍとなった。

その上にＣａ、Ａｌからなる陰極層を画素電極のラインパターンと直交するようなラインパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップと接着剤とを用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。

得られた有機ＥＬディスプレイパネルの表示部の周辺部には各画素電極に接続されている陽極側の取り出し電極と陰極側の取り出し電極とがあり、これらを電源に接続することにより、得られた有機ＥＬディスプレイパネルの点灯表示確認を行った。

得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところクロストークはなく、選択した画素のみ綺麗に点灯できた。

［実施例２］
実施例２においては正孔輸送層３として酸化バナジウム（V）（Ｖ_２Ｏ_５）を真空蒸着法により７０ｎｍ成膜した後、サブピクセル間に成膜された正孔輸送層のみを水と１−プロパノールの２：１混合溶媒を含ませた発砲ウレタンでワイピングすることで除去した。その他の条件は実施例１と同一である。尚、この方法を用いて作製した有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを駆動したところクロストークは見られなかった。

［比較例］
実施例２においては正孔輸送層３として酸化バナジウム（V）（Ｖ_２Ｏ_５）を真空蒸着法により７０ｎｍ成膜した後、サブピクセル間に成膜された正孔輸送層の除去を一切行わなかった。その他の条件は実施例２と同様である。

得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところクロストークが生じてしまった。

（ａ）は、単一の有機ＥＬ素子から構成された有機ＥＬ表示装置の断面説明図、（ｂ）は、本発明の画素部位に有機発光媒体層を配列して構成された有機ＥＬ表示装置の断面説明図である。 透明電極（陽極）、陽極取り出し電極、陰極取り出し電極のパターンを示す平面説明図である。 本発明の正孔輸送層の形成方法についての説明図である。

符号の説明

１ 透光性基板
２ 陽極
３ 正孔輸送層
４ 発光層
５ 有機発光媒体層
６ 陰極
７ 陽極取り出し電極
８ 陰極取り出し電極
９ 封止缶
１０ 封止樹脂
１１ 隔壁
１００ 有機エレクトロルミネッセンス表示装置

Claims (11)

1. 透明電極と対向電極との間に少なくとも無機物よりなる電荷輸送層と高分子化合物よりなる有機発光層とを含む有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法において、
   表示領域全面に成膜される膜の内、サブピクセル間に成膜される無機物よりなる電荷輸送層を除去することによって画素が分割されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
2. 前記無機物よりなる電荷輸送層が陽極と有機発光層との間にあることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
3. 前記無機物よりなる電荷輸送層をレーザアブレーションにより除去することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
4. 前記無機物よりなる電荷輸送層をふき取ることにより除去することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
5. 前記無機物よりなる電荷輸送層が正孔注入層若しくは正孔輸送層のいずれか若しくは両方であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の方法で製造された有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
7. 透光性基板と、
   前記透光性基板上に形成された複数の陽極と、
   前記複数の陽極の間に形成され所定の高さを有する複数の隔壁と、
   前記陽極上に形成され、前記複数の隔壁によって区画された複数の電荷輸送層と、
   前記複数の電荷輸送層上に形成された複数の有機発光媒体層と、
   前記複数の有機発光媒体層上に形成された陰極と、
   を備えること特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
8. 前記複数の有機発光媒体層の各々は、前記複数の陽極と前記陰極との間に設けられた発光層と発光補助層とを有すること特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
9. 前記隔壁の膜厚は０．５μｍ〜５．０μｍからなり、前記隔壁の高さが５．０μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
10. 前記隔壁は絶縁性を有する感光性材料からなることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
11. 前記複数の陽極はストライプ上に形成され、前記陰極は、前記複数の陽極に交差する方向にストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。