JP2009088320A - 有機発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バンクの側壁部での短絡を低減し、歩留まりの向上を図ることができる有機発光装置を提供する。
【解決手段】基板１０１と、前記基板の上に形成されているバンク１０４と、前記バンクの間に形成されている有機発光素子と、を有し、前記有機発光素子は、前記基板の上に順に、第一電極１０２と、前記バンクの間に塗布によって形成されている有機機能層（ホール注入層１０３）と、発光層１０５と、第二電極１０７と、を有する有機発光装置において、前記バンクの側壁部１０６に形成されている前記有機機能層の抵抗率は、前記第一電極の上に形成されている前記有機機能層の抵抗率よりも高いことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は有機発光装置及びそれを用いた表示装置、並びに前記有機発光装置の製造方法に関するものである。

有機発光素子（有機ＥＬ素子）は、発光層にＥＬ発光能をもつ有機低分子又は有機高分子で形成した素子であり、自己発光のため視野角が広く、耐衝撃性に優れるなど、ディスプレイ素子として理想的な特徴を有している。このため、各種の分野において研究、開発が進められている。

製造方法としては、真空蒸着法、印刷法、インクジェット法やディスペンス法などが広く研究されている。

この中で、インクジェット法やディスペンス法（非特許文献１）など溶剤に有機ＥＬ材料を溶解し塗布する製法においては、画素間を塗り分けするためにバンク構造が用いられてきた。

このバンク間にホール注入層として溶液を塗布して乾燥した後、発光層として異なる溶液を塗布して乾燥する工程がある。ホール注入材料は抵抗が低く、ホール注入層の塗布工程でバンクの側壁部に薄く付着したものが、その上に重ねて塗布される発光層に覆われず露出して残ることがある。次の工程で、電子注入層と陰極の金属を全面蒸着すると、前述した露出したホール注入層によって短絡電流が発生することがある。

このような問題を解決するために樹脂製のバンクの下に、絶縁性の材料で第二のバンクを形成し透明電極のエッジ部分に絶縁性の段差を設けて、短絡を防止する技術が開示されている（特許文献１）。

また、バンクと第一電極との間に隙間を設けて相互を絶縁する技術が開示されている（特許文献２）。

特開２００３−２４９３７７号公報 特開２００６−３１０１０６号公報 ０５ ＳＩＤ Ｄｉｇｅｓｔ Ｐ．１１９２

しかしながら前述した方法では、ホール注入層や発光層の液体材料のメニスカス（バンクの側壁部に形成される部分）の発生状態によって、バンクの側壁部で絶縁ができない場合があった。このため、有機ＥＬ素子の歩留まりの低下を招いていた。

本発明は、バンクの側壁部での短絡を低減し、歩留まりの向上を図ることができる有機発光装置及びそれを用いた表示装置、並びに前記有機発光装置の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、
基板と、前記基板の上に形成されているバンクと、前記バンクの間に形成されている有機発光素子と、を有し、
前記有機発光素子は、前記基板の上に順に、第一電極と、前記バンクの間に塗布によって形成されている有機機能層と、発光層と、第二電極と、を有する有機発光装置において、
前記バンクの側壁部に形成されている前記有機機能層の抵抗率は、前記第一電極の上に形成されている前記有機機能層の抵抗率よりも高いことを特徴とする。

本発明によれば、バンクの側壁部での短絡を低減し、歩留まりの向上を図ることができる。

本発明に係る有機発光装置及びそれを用いた表示装置、並びに前記有機発光装置の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ボトムエミッション構造の有機発光装置について説明しているが、もちろんトップエミッション構造でも適用できることは言うまでもない。

図１は本発明の有機発光装置における有機ＥＬ素子基板を例示した断面図である。図２〜図６は本発明の有機発光装置における有機ＥＬ素子基板の製造工程を例示した断面図である。

先ず、基板１０１上に第一電極として透明電極１０２をパターニングし、その両側に樹脂製のバンク１０４を形成する（図２、図３を参照）。基板１０１としては、ガラス、石英などのセラミック、透明樹脂などが用いられる。透明電極１０２としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどが用いられる。

バンク１０４によって形成された凹部の底面から露出する透明電極１０２上に、有機機能層材料を塗布してホール注入層１０３を形成し、その上に発光層１０５を形成する（図４を参照）。ホール注入層１０３としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどのバンドギャップが広く仕事関数の大きな導電性樹脂膜が用いられる。発光層１０５としては、ポリフルオレン、フェニレンビニレンなどの共役系高分子などが用いられる。

このとき、図４に示すように、バンクの側壁部に沿って部分的にホール注入層１０３が露出している領域が存在し、上述したように当該領域において短絡が生じてしまう虞がある。

そこで、バンクの側壁部１０６のホール注入層１０３にエネルギー線を照射する。その結果、バンクの側壁部１０６のホール注入層１０３の抵抗率は、透明電極１０２上のホール注入層１０３の抵抗率よりも高くなる（図５を参照）。このとき、バンクの側壁部１０６のホール注入層１０３の抵抗率は７．０×１０⁵Ωｃｍ以上であることが好ましい。

ちなみに、本実施形態では、発光層１０５を形成した後にエネルギー線を照射したので、バンクの側壁部１０６のホール注入層１０３及び発光層１０５が共に、不導体化した有機物で構成される（図６を参照）。このとき、バンクの側壁部１０６のホール注入層１０３及び発光層１０５だけを不導体化するのは困難なので、作製の都合上側壁部とその近傍平坦部の数ミクロンが不導体化される。

エネルギー線を照射する工程は、フォトマスクをアライメントした状態で、エネルギー線を照射して、バンクの側壁部１０６の有機層の構造を破壊して不導体化するものである。

エネルギー線は、紫外光や電子線、軟エックス線などが適用できる。照射エネルギーは、波長や有機層の吸収率によってそれぞれの最適値が存在する。

その後、発光層１０５上に、電子注入層（図示せず）と第二電極（陰極）１０７を形成する。電子注入層としては、ＣｓＣＯ₃、ＬｉＦなどの仕事関数の小さな物質が用いられ、第二電極１０７としては、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａなどの仕事関数の小さな金属が用いられる。

最後に、第二電極１０７上に保護膜１０８を形成すると、基板１０１と、前記基板１０１上に形成されているバンク１０４と、前記バンク１０４間に形成されている有機発光素子（有機ＥＬ素子）とを有する有機発光装置が完成する。

上記構成の有機発光装置は、バンク１０４に沿って第二電極１０７に電流が短絡するパスを無くすことが可能になる。そのため、発熱及び電力消費を抑制し、さらに輝度バラツキを抑え素子寿命を長くすることができる。また、画素欠陥が減ることによって作製される表示素子の表示品位も向上する。

さらに、この有機発光装置を複数有する表示装置を構成すると、上述した効果を享受することができる。

上記有機発光装置の製造方法は、バンク１０４に沿って第二電極１０７に電流が短絡するパスを無くするが可能になる。そのため歩留まりが向上する。さらに、紫外光照射による簡易な方法であるために、他の方法に比較して低コストで生産の信頼性を向上することができる。

＜実施例１＞
図１は本発明による有機発光装置の実施例を説明する。

基板１０１として０．７ｍｍのガラスを用いた。その上に画素駆動用の回路を形成し（図示せず）、駆動回路以外の開口部に画素電極としてＩＴＯ膜１０２を１００×１５０μｍエリアで、１００ｎｍの厚さで堆積しパターニングした。

画素電極１０２を挟むようにポリイミドによるバンク１０４を３μｍの高さで形成した。このバンク１０４間に、ホール注入層１０３として、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜を３０ｎｍの厚さで堆積した。さらに発光層１０５としてポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ ｖｉｎｙｌｅｎｅ］を８０ｎｍの厚さで堆積した。

バンクの側壁部１０６のホール注入層材料と発光層材料の積層された有機層を不導体化した。この基板の全面に、電子注入層としてＣｓＣＯ₃を５ｎｍ、陰極１０７としてＡｌを１５０ｎｍの厚さで堆積し、最後に保護膜１０８としてＳｉＮｘ膜を３μｍの厚さで堆積した。

完成した有機ＥＬ素子を外部駆動回路に接続して動作させたところ、発光効率は２ｌｍ／Ｗであった。

＜比較例１＞
実施例１とほぼ同様の構成としたが、バンクの側壁部の有機層の不導体化処理を行わなかった。この有機ＥＬ素子を外部駆動回路に接続して動作させたところ、発光効率は０．２ｌｍ／Ｗであった。このことから、バンクの側壁部のリークによって効率が低下していることが判った。

＜実施例２＞
図２〜図６は、本発明による有機発光装置の製造工程を示したものである。

ガラス基板１０１上に駆動回路（図示せず）を形成した後、表示領域に画素電極としてパターニングされたＩＴＯ膜１０２を形成した。このとき、画素電極サイズは１００×１５０μｍであった。画素数は１４０×１７０とした。

さらに感光性ポリイミド材料（東レ フォトニース（登録商標））からなるバンク１０４を形成した。

次にＣＦ₄ガスによりフッ素プラズマ処理を行うことでバンク１０４を撥液性にした後、ＵＶオゾン処理をして画素電極部を親水性にした。

表示領域及び近接部分に、ディスペンス装置を用いてバンク１０４間にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを塗布し、２００℃３０分間ベークして３０ｎｍの厚さでホール注入層１０３を形成した。次に同様に、キシレンにポリ（３−アルキルチオフェン）ｐｏｌｙ［３−ａｌｋｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ］を１ｗｔ％溶かした溶液を滴下した。塗布後に１５０℃１０分間ベークして１００ｎｍの厚さの発光層１０５を形成した。

フォトマスクをアライメントした状態で、紫外光を２Ｊ照射して、バンクの側壁部近傍の有機層を絶縁化して不導体層を形成した。

その後、真空蒸着装置を用いて電子注入層としてＣｓ₂ＣＯ₃を３ｎｍ、陰極１０７としてＡｌを１００ｎｍの厚さで堆積した。

取り出し電極部分をステンレスの治具でマスクしてＳｉＮからなる保護層１０８をＣＶＤ法により成膜した。ＣＶＤでの成膜方法は、材料ガスとして、ＮＨ₃、ＳｉＨ₄、Ｎ₂の混合ガスを成膜チャンバーに導入し、圧力１００Ｐａ、ＲＦパワー１００Ｗにて成膜を行った。膜厚が３００ｎｍとなったところで成膜を終了し保護層とした。

完成した有機ＥＬ素子を外部駆動回路に接続して動作させたところ、発光効率は１．８ｌｍ／Ｗで、画素欠陥は発生しなかった。

＜比較例２＞
実施例２での紫外光で有機層を破壊する工程で、図７のようにガラス上にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜６０１を１００ｎｍの厚さで塗布した基板を隣接して配置し、有機ＥＬ素子基板と同時に紫外光を照射した。

このとき、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜の抵抗値の変化と工程を最後まで流して完成した有機ＥＬ素子の効率を表したのが図８である。この図から、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜の抵抗率が１０⁵Ωｃｍ以上になると急激に発光効率が下がっているのが判った。抵抗率を１０⁵Ωｃｍ以上にするのに必要な照射エネルギーは２Ｊ／ｃｍ²以上であった。

また、実施例２と同時に紫外光照射し測定した図７の形態のサンプルでは、膜の抵抗率は約１０⁶Ωｃｍであった。

＜実施例３＞
図９は、図１の有機ＥＬ素子をアクティブ駆動する場合の回路図として示したものである。ドライブトランジスタＴ１、スイッチングトランジスタＴ２、保持容量Ｃｈ、有機ＥＬ素子から構成される。有機ＥＬ素子部分に本発明による有機化合物材料が適用される。この画素をマトリックス状に配置したものが、図１０に示すようなマトリックス回路となる。この回路は、ゲートドライバ、ソースドライバと接続され、駆動パルスを供給され、画像表示が行なわれる。

さらに、このマトリックス回路は、ガラスなどの基板上に形成された上、配線基板上にマウントされる。図１１は、前記マトリックス回路が形成された有機ＥＬパネル、ソースドライバ、ゲートドライバ、インターフェイスドライバなどが配置された、有機ＥＬパネルモジュールの一例を示すものである。これにより、外部からのデジタル信号により、画像表示を行なうことが可能となる。

このような有機ＥＬパネルは、一例として、図１２に示すような携帯端末、テレビなどの表示装置に応用することが可能である。

本発明の有機発光装置における有機ＥＬ素子基板を例示した断面図である。 本発明の有機発光装置における有機ＥＬ素子基板の製造工程を例示した断面図である。 本発明の有機発光装置における有機ＥＬ素子基板の製造工程を例示した断面図である。 本発明の有機発光装置における有機ＥＬ素子基板の製造工程を例示した断面図である。 本発明の有機発光装置における有機ＥＬ素子基板の製造工程を例示した断面図である。 本発明の有機発光装置における有機ＥＬ素子基板の製造工程を例示した断面図である。 比較実験に用いた実験基板の断面模式図である。 比較実験におけるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜の抵抗率と発光効率の関係である。 有機ＥＬ素子をアクティブ駆動する場合の回路図である。 画素をマトリクス状に配列した回路図である。 有機ＥＬパネルモジュールを例示した斜視模式図である。 本発明の有機発光装置を用いた表示装置を例示した図である。

符号の説明

１０１ 基板
１０２ 第一電極（画素電極）
１０３ ホール注入層
１０４ バンク
１０５ 発光層
１０６ バンクの側壁部
１０７ 第二電極（陰極）
１０８ 保護膜
６０１ ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜（ホール注入層膜）

Claims (6)

1. 基板と、前記基板の上に形成されているバンクと、前記バンクの間に形成されている有機発光素子と、を有し、
   前記有機発光素子は、前記基板の上に順に、第一電極と、前記バンクの間に塗布によって形成されている有機機能層と、発光層と、第二電極と、を有する有機発光装置において、
   前記バンクの側壁部に形成されている前記有機機能層の抵抗率は、前記第一電極の上に形成されている前記有機機能層の抵抗率よりも高いことを特徴とする有機発光装置。
2. 前記バンクの側壁部に形成されている前記有機機能層の抵抗率は７．０×１０⁵Ωｃｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光装置。
3. 請求項１または請求項２に記載される有機発光装置を複数有することを特徴とする表示装置。
4. 基板と、前記基板の上に形成されているバンクと、前記バンクの間に形成されている複数の有機発光素子と、を有し、
   前記有機発光素子は、前記基板の上に順に、第一電極と、前記バンクの間に塗布によって形成されている有機機能層と、発光層と、第二電極と、を有する有機発光装置の製造方法において、
   前記基板の上にバンクを形成する工程と、
   前記バンクによって形成された凹部に前記有機機能層材料を塗布する工程と、
   前記バンクの側壁部に形成された前記有機機能層にエネルギー線を照射する工程と、を有することを特徴とする有機発光装置の製造方法。
5. 前記エネルギー線を照射する工程は、前記発光層を形成した後に行うことを特徴とする請求項４に記載の有機発光装置の製造方法。
6. 前記エネルギー線は、紫外光であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の有機発光装置の製造方法。

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