JP2010009815A - 有機ｅｌ素子、有機ｅｌ素子の製造方法、ならびに電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２層の有機発光層を有する有機ＥＬ素子は、従来、発光面積が各々同じ面積となるよう設定されていた。基板に近い位置の有機発光層は段差等の影響により、狭い面積しか取れない。この面積と、基板と離れた位置にある有機発光層の面積とを同じ面積にすると、両有機発光層は同じ速度で劣化し、寿命延長効果が小さくなる。
【解決手段】有機ＥＬ素子１００は、第１隔壁１１４ａ、第２隔壁１１４ｂ、両隔壁を含む隔壁１１４、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂとの間に形成された段部１１５と、を含む。段部１１５で第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂとの間で面積が広くなる。基板１０１に近い第２有機発光層１０６の面積よりも基板１０１と離れた位置にある第１有機発光層１１１での面積が広くなるため、第１有機発光層１１１の寿命が長寿命化ことで有機ＥＬ素子１００を長寿命化させることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子の製造方法、ならびに電気光学装置に関する。

近年、自発光素子である有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を画素として用いた表示装置の開発が進められている。有機ＥＬ素子は、視野角の広さ、黒色再現性の高さ等、液晶表示素子と比べ画質において優位性を有している。有機ＥＬ素子としては、各有機ＥＬ素子間を隔壁を用いて分離し、隔壁内部に有機ＥＬ素子に用いられる各層を収めるように配置し、有機ＥＬ素子間の分離を行う構成が一般に知られている。

有機ＥＬ素子の特性として、単位面積当りの発光強度を低減させることで発光寿命を延ばすことが可能となることが知られている。この特性を用いて、ＲＧＢ（赤・緑・青）３色の発光に対して、寿命の短い発光色に対応する色（例えばＢ）の寿命を向上させるべく、特許文献１に示すように青色の発光層を基板と鉛直方向に重ねて形成し、駆動することで、単層での単位面積当りの発光強度を低減させて有機ＥＬ素子の寿命を延長する技術が開示されている。

特表２００７−５２３４５１号公報

上記した技術では、基板に近い方の有機発光層と、基板から離れた方向にある有機発光層の発光面積が同じ面積となるよう設定されている。ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等が埋め込まれた、基板に近い位置にある有機発光層は、段差等の影響により、狭い面積の有機発光層しか形成することができない。言い換えれば、基板と離れた方の有機発光層は、基板に近い方の基板の有機発光層の面積と比べ、より広い面積を有する有機発光層を形成することが本来可能である。しかしながら、上記したように現時点では、基板に近い方の有機発光層と同じ面積の有機発光層が用いられている。本来なら、基板と離れた方の有機発光層は、基板に近い方の有機発光層と比べ広い面積を与えて電流を拡散し、長寿命化させることが可能である。しかし、基板に近い方の有機発光層の面積と、基板から離れた方向にある有機発光層の面積とを上記したように揃えた場合、電流の拡散が行われないため電流が集中し、基板から離れた方向にある有機発光層も、基板に近い側の有機発光層と同様の速度で劣化し、寿命を十分に延長することが困難になるという課題がある。

また、有機発光層を含む層を多層にしていくことで、層厚は厚くなり、隔壁近傍では層形成に伴う競り上がりを生じる。そして多層化することで競り上がりが蓄積され、各層間での短絡不良が発生するという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる有機ＥＬ素子は、基板と、前記基板の第１面に形成され、少なくとも一つの開口部を有する隔壁と、前記隔壁の内側に形成された第１有機発光層と、前記隔壁の内側であって、前記基板と前記第１有機発光層との間に形成された第２有機発光層と、前記第１有機発光層と前記第２有機発光層との間に前記開口部を覆うように配置された中間電極層と、を備え、前記隔壁は、前記第１有機発光層と前記第２有機発光層との間に段部を備え、前記段部によって、前記開口部の面積は前記段部を境に前記第２有機発光層側よりも前記第１有機発光層側で広くなっており、前記中間電極層の一部は前記段部と前記第１有機発光層との間に配置されており、前記中間電極層に供給される電流により生じる電圧は、前記第１有機発光層に供給される前記電流により前記第１有機発光層で生じる電圧よりも小さいことを特徴とする。

これによれば、第２有機発光層を通過した電流は、段部と第１発光層との間に配置された中間電極層によって広げられる。中間電極層は、第１有機発光層に供給される電流により第１有機発光層で生じる電圧よりも小さい電圧降下特性を有しているため、中間電極層内で電流は平面視にて外側に向けて拡散する。そのため、第１有機発光層は拡散した電流、即ち電流密度が低い状態で発光するため、電流密度と負の相関を有する寿命を延ばすことができる。さらに、第１有機発光層の面積は第２有機発光層の面積と比べ大きく、かつ同じ電流総量が印加されるため、第１有機発光層の全発光量と第２有機発光層の全発光量とはほぼ同程度の強度を有する。そのため、発光強度を落とすことなく輝度を保つ有機ＥＬ素子を提供することが可能となる。

［適用例２］上記適用例にかかる有機ＥＬ素子において前記第２有機発光層と前記第１有機発光層との間に、正孔ブロック層、電子注入層、前記中間電極層、正孔注入層、正孔輸送層が前記基板側からこの順で形成されていることを特徴とする。

上記した適用例によれば、正孔ブロック層、電子注入層、中間電極層、正孔注入層、正孔輸送層がこの順で形成されている。このように構成することで、中間電極層を境界として、等価的に２つの有機ＥＬ素子が形成される。等価的に得られる２つの有機ＥＬ素子は互いに独立しているため、上記した層の物性を独立に制御することができる。そのため、パラメータ設計を容易に行いうる有機ＥＬ素子を提供することが可能となる。

［適用例３］上記適用例にかかる有機ＥＬ素子において、前記隔壁は、無機材料からなる第１隔壁と、有機材料からなる第２隔壁とによって構成されることを特徴とする。

上記した適用例によれば、無機材料からなる第１隔壁と、有機材料からなる第２隔壁を重ねて隔壁を製造する場合に、エッチング選択比を高くとることが可能となり、段部を形成することが容易となる。

［適用例４］上記適用例にかかる有機ＥＬ素子において、前記隔壁は無機材料によって形成されていることを特徴とする。

上記した適用例によれば、プロセス温度を上げることが可能となる。無機材料からなる隔壁は、有機材料からなる隔壁に比べ耐熱性が高く、４００〜５００℃程度の加熱プロセスを用いることが可能となる。

［適用例５］上記適用例にかかる有機ＥＬ素子において、前記隔壁は有機材料によって形成されていることを特徴とする。

上記した適用例によれば、有機材料は無機材料と比べヤング率が小さいため、有機ＥＬ素子の有機発光層に印加される応力を緩和することが可能となり、有機ＥＬ素子の応力劣化を抑えた隔壁を構成することが可能となる。

［適用例６］上記適用例にかかる有機ＥＬ素子において、前記第１隔壁は酸化珪素、窒化珪素、又は窒化酸化珪素のいずれか、又はこれらの積層構造を含むことを特徴とする。

上記した適用例によれば、使用実績のある材質で無機隔壁を構成することが可能となり、予期せぬ汚染の発生を予め避けることが可能となる。

［適用例７］上記適用例にかかる有機ＥＬ素子において、前記第２隔壁はポリアクリル、ポリイミドを含むことを特徴とする。

上記した適用例によれば、使用実績のある材質で有機隔壁を構成することが可能となり、予期せぬ汚染の発生を予め避けることが可能となる。

［適用例８］本適用例にかかる有機ＥＬ素子の製造方法は、基板の第１面に形成され、少なくとも一つの開口部を有する隔壁を形成する工程と、前記隔壁の内側に第２有機発光層を形成する工程と、前記隔壁の内側であって、前記第２有機発光層を挟み前記基板と対向する位置に中間電極層を形成する工程と、前記隔壁の内側であって、前記中間電極層を挟み前記基板と対向する位置に第１有機発光層を形成する工程と、を備え、前記隔壁は、前記第１有機発光層と前記第２有機発光層との間に段部が形成され、前記段部によって、前記開口部の面積は前記段部を境に前記第２有機発光層側よりも前記第１有機発光層側で広くなっており、前記中間電極層の一部が前記段部と前記第１有機発光層との間に形成され、上記工程を終えた後、前記中間電極層と前記第１有機発光層に供給される電流により生じる電圧は、前記中間電極層で生じる電圧よりも、前記第１有機発光層で発生する電圧が小さいことを特徴とする。

これによれば、電流を中間電極層で広げて後、当該第１有機発光層に注入させる構造を製造することが可能となる。従って、当該第１有機発光層に注入される電流密度は低減される。そのため、当該第１有機発光層の寿命を伸ばすことが可能となり、中間電極層で電流を拡散させない有機ＥＬ素子の寿命と比べ、寿命特性に優れた有機ＥＬ素子の製造方法を提供することが可能となる。
また、隔壁が段差を有することから、隔壁端部に発生する競り上がり領域は、当該段差により、その発生位置が変わる。即ち、競り上がり領域の高さは、段差によって平均化される。従って、競り上がりの高さに起因する各層間における短絡の発生を抑制することが可能となる。

［適用例９］上記適用例にかかる有機ＥＬ素子の製造方法において、前記隔壁は感光性の有機材料を用いてなり、前記有機材料の露光量に分布を与えることで、段差を形成することを特徴とする。

上記した適用例によれば、段差のある隔壁を１度の露光工程で形成することが可能となり、製造工程を短縮することが可能となる。また、工程短縮に伴い、廃棄物の量を削減することが可能となり、環境負荷を低減することが可能となる。

［適用例１０］本適用例にかかる電気光学装置は、上記記載の有機ＥＬ素子を用いることを特徴とする。

これによれば、寿命特性に優れた有機ＥＬ素子を用いることで、信頼性の高い電気光学装置を提供することが可能となる。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。
（有機ＥＬパネルの構成）
以下、有機ＥＬ素子を含む、有機ＥＬパネルの構成について、図面を参照して説明する。図６は、有機ＥＬパネルの配線構造を示す模式図である。この有機ＥＬパネル１５０は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＴＦＴと称する）を用いたアクティブマトリクス方式のものである。有機ＥＬパネル１５０は、複数の走査線２０１と、各走査線２０１に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線２０２と、各信号線２０２に並列に延びる複数の電源線２０３とからなる配線構成を有すると共に、走査線２０１及び信号線２０２の各交点付近に、画素２４０が設けられている。

信号線２０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路２００が接続されている。また、走査線２０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路８０が接続されている。
画素２４０の各々には、走査線２０１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ＴＦＴ２２２と、このスイッチング用のＴＦＴ２２２を介して信号線２０２とを共有してなる、画素信号を保持する保持容量２１３が設けられている。

そして、保持容量２１３によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用のＴＦＴ２２３と、ＴＦＴ２２３を介して電源線２０３に電気的に接続した際に当該電源線２０３から駆動電流が与えられる陽極１０３と向き合う位置にある陰極１１３と、を含む有機ＥＬ素子１００が設けられている。

図１は、青色に対応する素子に、２層の有機発光層を有する有機ＥＬ素子１００を集積した有機ＥＬパネル１５０の平面図である。基板１０１の実表示領域２０４には、有機ＥＬ素子１００が千鳥状のデルタ配列で配置されている。デルタ配列を用いることで単位面積当りの実装密度を向上させることが可能となる。有機ＥＬ素子１００は、所謂ボトムエミッション型の構造を有している。ここで、基板１０１は、例えばＴＦＴ２２２，２２３（図６参照）を含んでいる。有機ＥＬパネル１５０はインターフェース２３０を介して外部回路（図示せず）と接続される。

なお、本実施形態において画素部２０６は、中央部分の実表示領域２０４（図中二点鎖線枠内）と、実表示領域２０４の周囲に配置されたダミー領域２０５（一点鎖線及び二点鎖線の間の領域）とに区画されている。そして、実表示領域２０４の図１中両側には、走査線駆動回路２８０が配置されている。この走査線駆動回路２８０は、ダミー領域２０５の下層側に位置して設けられている。

また、実表示領域２０４の図１中上方側には検査回路２９０が配置されている。この検査回路２９０は、有機ＥＬパネル１５０の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段（図示せず）を備え、製造途中や出荷時における有機ＥＬパネルの品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。

（有機ＥＬ素子の構成）
以下、有機ＥＬ素子の構成について説明する。図２は、図１における有機ＥＬ素子１００（Ｂ：青）のＡ−Ａ線断面図である。有機ＥＬ素子１００は、基板１０１、層間絶縁層１０２、陽極（第１電極）１０３、正孔注入層１０４、正孔輸送層１０５、第２有機発光層１０６、電子注入層１０７、中間電極層１０８、正孔注入層１０９、正孔輸送層１１０、第１有機発光層１１１、電子注入層１１２、陰極（第２電極）１１３、第１隔壁１１４ａ、第２隔壁１１４ｂ、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂとを含む隔壁１１４、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂとの間に形成された段部１１５と、を含む。

層間絶縁層１０２は、ＴＦＴ等（図示せず）が形成された基板１０１を覆うように配置され、基板１０１と電気的に絶縁を保つよう配置されている。構成材としては、例えば窒化珪素や酸化珪素、窒化酸化珪素により構成され、例えば４００ｎｍ程度の層厚を有している。陽極１０３は、ＩＴＯ（インジウム・錫・酸化物）により構成され、５０ｎｍ程度の層厚で形成されている。陽極１０３は、電流を供給し、光を透過させる透明電極として機能している。正孔注入層１０４は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて構成されている。層厚は５０ｎｍ程度であり、正孔注入層１０４を通過する電流成分を、正孔が支配的となるよう変換する。正孔輸送層１０５は、注入された正孔を第２有機発光層１０６に伝達すべく配置されている。構成材としては、例えば芳香族アミン系ポリマーを用い、層厚１０ｎｍ程度に構成されている。

第２有機発光層１０６は、正孔輸送層１０５により輸送された正孔と、後述する電子注入層１０７より注入された電子とを再結合させることで発光させる機能を有している。第２有機発光層１０６は、ＲＧＢ各色に対応するポリオレフィン系ポリマーを用いて構成され、１００ｎｍ程度の層厚を有している。電子注入層１０７は、例えばカルシウムを用いて構成されており、層厚は５ｎｍ程度である。電子注入層１０７は、電子注入層１０７を通過する電流を、電子電流が支配的になるよう変換し、上記した第２有機発光層１０６に電子を供給する機能を有している。

中間電極層１０８は、電子注入層１０７と後述する正孔注入層１０９との間に位置しており、電子注入層１０７と正孔注入層１０９との間に生じる、ポテンシャルバリアを解消すべく配置されている。中間電極層１０８には、透光性と導電性を併せ持つ必要があるため、１０ｎｍ程度の厚さを有するＩＴＯ層を配置している。正孔注入層１０９は、正孔注入層１０４と同様にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて構成されている。層厚は５０ｎｍ程度であり、正孔注入層１０９を通過する電流成分を、正孔が支配的となるよう変換する。正孔輸送層１１０は、注入された正孔を有機発光層に伝達すべく配置されている。構成材としては、例えば芳香族アミン系ポリマーを用い、層厚１０ｎｍ程度に構成されている。

第１有機発光層１１１は、正孔輸送層１１０により輸送された正孔と、後述する電子注入層１１２より注入された電子とを再結合させることで発光させる機能を有している。第１有機発光層１１１は、ＲＧＢ各色に対応するポリオレフィン系ポリマーを用いて構成され、１００ｎｍ程度の層厚を有している。電子注入層１１２は、例えばカルシウムを用いて構成されており、層厚は５ｎｍ程度である。電子注入層１１２は、電子注入層１１２を通過する電流を、電子電流が支配的になるよう変換し、上記した第１有機発光層１１１に電子を供給する機能を有している。陰極１１３は層厚３００ｎｍ程度のアルミニウム層により形成され、陽極１０３と協働して、第２有機発光層１０６、第１有機発光層１１１に電流を供給している。

次に、隔壁構造について説明する。隔壁１１４は、第１隔壁１１４ａ、第２隔壁１１４ｂの２つの隔壁により構成されており、第１隔壁１１４ａ、第２隔壁１１４ｂの継ぎ目には、開口部の面積が第２隔壁１１４ｂ側で大きくなる段部１１５が配置されている。そして、段部１１５を覆うように中間電極層１０８が形成されている。中間電極層１０８を構成するＩＴＯの抵抗率は、２×１０^-4Ω・ｃｍ程度と低く、第１有機発光層１１１で生じる電圧（例えば２Ｖ程度）に比べ低い電圧で電流を通すことが可能となる。そのため、陽極１０３より注入された電流は中間電極層１０８で広がり、第２隔壁１１４ｂ中に拡散する。そして、この電流は第１有機発光層１１１に運ばれ、第２有機発光層１０６と比べ広い面積を有する第１有機発光層１１１全面に供給される。

そのため、第１有機発光層１１１の単位面積当りの発光強度を低減させることができ、有機ＥＬ素子１００の寿命を延ばすことが可能となる。この場合、第２有機発光層１０６単体での劣化速度は変わらないが、第１有機発光層１１１の劣化速度は遅くなる。例えば、発光強度の半減期で寿命を表す場合、第２有機発光層１０６の輝度が１／２（寿命）となり、第１有機発光層１１１の輝度が３／４となった場合、有機ＥＬ素子１００全体の輝度は（１／２）／２＋（３／４）／２＝５／８となる。

このように、段部１１５を設け、第１隔壁１１４ａの径よりも第２隔壁１１４ｂの径を大きくすることで、有機ＥＬ素子１００を長寿命化することが可能となる。ここで、第１隔壁１１４ａの基板１０１側の径は、ＴＦＴ等の部材が埋め込まれた段差やレイアウト上の制限から、大きくすることは困難であるが、第２隔壁１１４ｂの領域では段差は埋められ小さくなり、また、レイアウトの自由度も大きくなるので、そのような制限はなくなる。この場合、第２隔壁１１４ｂは隣接する第２隔壁１１４ｂと離れていれば良いため、第１有機発光層１１１の径を大きくとることが可能となる。

ここで、第１隔壁１１４ａ、第２隔壁１１４ｂを共に無機材料として酸化珪素、窒化珪素、又は窒化酸化珪素のいずれか、又はこれらの積層構造を含む材質を用いても良い。この場合、プロセス温度を上げることが可能となり、４００〜５００℃程度の加熱プロセスを用いることが可能となる。加えて、これらの材質は半導体プロセスでの使用実績があるため、予期せぬ汚染の発生を予め避けることが可能となる。なお、汚染等の可能性が確認できている場合、他の無機材料（例えばアルミナ等）を用いることも可能である。

また、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂを共に有機材料としてポリアクリルやポリイミドを用いても良い。この場合、無機材料（例えば酸化珪素）と比べヤング率は１０倍程度小さくなるため、第１有機発光層１１１等に与える応力を抑え、より高い信頼性を得ることが可能となる。
また、第１隔壁１１４ａに無機材料として酸化珪素、窒化珪素、又は窒化酸化珪素のいずれか、又はこれらの積層構造を含む材質を用い、第２隔壁１１４ｂに有機材料としてポリアクリルやポリイミドを用いても良い。この場合、エッチング選択比を高くとることが可能となり、段部を形成することが容易となる。

なお、上記した無機材料として、酸化珪素、窒化珪素、又は窒化酸化珪素以外の無機材料を用いても良い。この場合、予期せぬ汚染の問題を調べてから用いることが好ましい。また、上記した有機材料として、ポリアクリルやポリイミド以外の有機材料を用いても良い。この場合、予期せぬ汚染の問題を調べてから用いることが好ましい。

また、本実施形態では、中間電極層１０８を電流を広げるための機能層とした場合について説明したが、これは例えば電子注入層１０７や正孔注入層１０９、正孔輸送層１１０を電流を広げるための機能層として用いても良い。特に、中間電極層１０８に、抵抗率が２×１０⁵Ω・ｃｍ程度を有するＶ₂Ｏ₅等を用いた場合には、電子注入層１０７や正孔注入層１０９、正孔輸送層１１０の少なくともいずれか１層で電流を広げることが重要となる。電子注入層１０７や正孔注入層１０９、正孔輸送層１１０を用いて電流を広げることで、中間電極層１０８で電流を広げる場合と同様に、有機ＥＬ素子１００を長寿命化することが可能となる。

（有機ＥＬ装置の構成に対する変形例）
本実施形態では、平面視にて円形形状を持つ有機ＥＬ素子１００について説明したが、これは長方形や、長方形の角を丸めた形状や、楕円その他任意の形状を用いても良い。この場合には、有機ＥＬ素子１００に対する形状の自由度を向上させることが可能となり、有機ＥＬ素子１００の形状設計に関して自由度を向上させることができる。また、有機ＥＬ素子１００の配置はデルタ配列に限られるものではなく、例えばマトリクス状の配列を用いても良い。特に、マトリクス状の配列を用いた場合、テレビ等に用いられる画像信号を直接入力することが可能となるため、好適である。

また、本実施形態では、正孔注入層１０４、正孔注入層１０９に同じ材質の層を用いているが、これは互いに異なった材料を用いても良い。例えば、正孔注入層１０４は上述の材質を用い、正孔注入層１０９を構成する物質としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに代えて、ジアミン誘導体ＴＰＤ等を用いても良い。また、正孔輸送層１１０を構成する物質としてα−ＮＰＤ等を用いても良い。また、第１有機発光層１１１を構成する物質としてポリオレフィン系ポリマーの物質に代えてＣＢＰ＋Ｉｒ錯体等を用いても良い。また、電子注入層１１２としてカルシウム層に代えて、Ａｌｑ３／ＬｉＦの複層構造等を用いても良い。

また、本実施形態では、第１有機発光層１１１と電子注入層１１２を直接接触させているが、第１有機発光層１１１と電子注入層１１２との間に正孔ブロック層を形成しても良い。この場合、第１有機発光層１１１から正孔がオーバーフローする現象を抑制することが可能となり、第１有機発光層１１１の発光効率を向上させることが可能となる。また、第２有機発光層１０６に対しても同様の層を配置することが可能である。

また、第２有機発光層１０６と第１有機発光層１１１とを分離させる層と、第２有機発光層１０６と第１有機発光層１１１以外の層は省略可能であり、例えば、正孔輸送層１１０を省略しても有機ＥＬ素子１００として動作させることが可能である。層構成を減らすことで、製造工程を短縮することが可能となり、不良の発生を抑えることが可能となる。

なお、上記した実施形態では、有機ＥＬ素子１００としてボトムエミッション型の構造を有するものについて説明したが、これはトップエミッション型に容易に変更が可能である。例えば、陰極１１３をＭｇＡｇ等の透光性を有する層に代え、層間絶縁層１０２と基板１０１との間にアルミニウム等を用いた反射層を配置することで構成することが可能である。

（比較例−１）
以下、比較例として、単一隔壁を有する有機ＥＬ素子と寿命の比較を行った。図３は、単一隔壁として隔壁１１４のみを有する有機ＥＬ素子１００ａの断面図である。図２で示される有機ＥＬ素子１００との違いは隔壁１１４が段部１１５を含まないため、第２有機発光層１０６の発光面積と第１有機発光層１１１の発光面積が凡そ等しいことである。ここで、有機ＥＬ素子１００と有機ＥＬ素子１００ａとの寿命特性について比較した。ここで、寿命は同一駆動電流で、発光強度が初期発光強度の５０％に低下するまでの時間として定義した。初期特性としては、発光に寄与する電流が共に同じ量与えられることから同じ輝度特性を示した。そして、有機ＥＬ素子１００ａの発光強度が初期値の５０％に低減した状態（寿命）まで劣化した時点での有機ＥＬ素子１００の発光強度は、まだ６３％程度の輝度低減に収まっており、有機ＥＬ素子１００の寿命を延ばせることが確認された。

（有機ＥＬ素子の製造方法）
以下、有機ＥＬ装置の製造方法について図面を用いて説明する。図８、図９、図５は、本実施形態にかかる有機ＥＬ素子１００の製造方法を説明するための工程断面図である。以下本実施形態では、図面上側を「上」と呼称する。

まず、工程１として、ＴＦＴ等が形成された形成された基板１０１上に層間絶縁層１０２を形成する。層間絶縁層１０２の形成は、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素をＣＶＤ法（化学気相堆積法）等を用いて４００ｎｍ程度堆積する手法を用いることが好適である。

次に、工程２として、蒸着マスクを用いたイオンプレーティング法を用いてＩＴＯを積層し、層厚５０ｎｍ程度の、光透過性を有する陽極１０３を形成する。

次に、酸化珪素層を２００ｎｍ程度層形成し、第２有機発光層１０６に電流を供給するための領域をエッチング除去することで第１隔壁１１４ａを形成する。

次に、工程３として、感光性アクリル樹脂を塗布し、露光・現像することで第２隔壁１１４ｂを形成する。第２隔壁１１４ｂは第１隔壁１１４ａを平面視にて囲うように開口され、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂとの間には段部１１５が形成される。

次に、工程４として、酸素プラズマ処理、四弗化炭素ガスでのプラズマ処理等を行い、陽極１０３と第１隔壁１１４ａに親液性を与え、第２隔壁１１４ｂに撥液性を与える。ここまでの工程を終えた状態を図８に示す。

次に、工程５として、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳをジエチレングリコールと純水を溶媒とした液体を、液滴吐出法を用いて隔壁１１４中に吐出し、真空乾燥、熱処理を行うことで正孔注入層１０４を形成する。正孔注入層１０４の層厚は５０ｎｍ程度の厚みを有している。

次に、工程６として、芳香族アミン系ポリマーを溶質とし、シクロヘキシルベンゼンを溶媒とした液体を、液滴吐出法を用いて隔壁１１４中に吐出し、真空乾燥、熱処理を行うことで正孔輸送層１０５を形成する。正孔輸送層１０５の層厚は１０ｎｍ程度の厚みを有している。

次に、工程７として、ＲＧＢ各色に対応したポリオレフィン系ポリマーを溶質とし、シクロヘキシルベンゼンを溶媒とした液体を、液滴吐出法を用いて各有機ＥＬ素子１００毎に塗り分けるように隔壁１１４中に吐出し、真空乾燥、熱処理を行うことでＲＧＢ各色を発光する第２有機発光層１０６を形成する。第２有機発光層１０６は１００ｎｍ程度の厚みを有している。

次に、工程８として、蒸着マスクを用いてカルシウムを蒸着することで、電子注入層１０７を形成する。電子注入層１０７の層厚は、５ｎｍ程度の厚みを有している。ここで、蒸着マスクの寸法は、第１隔壁１１４ａの第２隔壁１１４ｂ側の径に合わせた寸法のマスクを用いている。

次に、工程９として、別の蒸着マスクを用い、ＩＴＯをイオンプレーティング法を用いて成層することで中間電極層１０８を形成する。この場合、第２隔壁１１４ｂの基板１０１側の径に合わせた寸法の蒸着マスクを用いることで、有機ＥＬ素子１００を駆動させる場合に、中間電極層１０８を用いて陽極１０３から供給される電流を広げることが可能となる。ここまでの工程を終えた状態を図９に示す。

次に、工程１０として、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳをジエチレングリコールと純水を溶媒とした液体を、液滴吐出法を用いて隔壁１１４中に吐出し、真空乾燥、熱処理を行うことで正孔注入層１０９を形成する。正孔注入層１０９の層厚は５０ｎｍ程度の厚みを有している。

次に、工程１１として、芳香族アミン系ポリマーを溶質とし、シクロヘキシルベンゼンを溶媒とした液体を、液滴吐出法を用いて隔壁１１４中に吐出し、真空乾燥、熱処理を行うことで正孔輸送層１１０を形成する。正孔輸送層１１０の層厚は１０ｎｍ程度の厚みを有している。

次に、工程１２として、ＲＧＢ各色に対応したポリオレフィン系ポリマーを溶質とし、シクロヘキシルベンゼンを溶媒とした液体を、液滴吐出法を用いて各有機ＥＬ素子１００毎に塗り分けるように隔壁１１４中に吐出し、真空乾燥、熱処理を行うことでＲＧＢ各色を発光する第１有機発光層１１１を形成する。第１有機発光層１１１の層厚は１００ｎｍ程度の厚みを有している。ここまでの工程を終えた状態を図５に示す。

次に、工程１３として、カルシウムを全面に蒸着することで、電子注入層１１２を形成する。電子注入層１１２の層厚は、５ｎｍ程度の厚みを有している。

次に、工程１４として、アルミニウムを全面に蒸着することで、陰極１１３を形成する。陰極１１３の層厚は、３００ｎｍ程度の厚みを有している。ここまでの工程を実行することで、図２に示す有機ＥＬ素子１００を形成することができる。

この製造方法を用いることで、工程９で形成される中間電極層１０８で電流が広げられ、第２有機発光層１０６よりも発光領域が広い第１有機発光層１１１を構成することができる。そのため、上記した（有機ＥＬ装置の構成）で示されるように発光寿命の長い有機ＥＬ装置を製造する工程を提供することが可能となる。

また工程９を行うことで、中間電極層１０８の端部は、第２隔壁１１４ｂの内周と重なるように形成されるため、端部の位置が第１隔壁１１４ａから第２隔壁１１４ｂに移る。そのため、積層することにより生じる端部における競り上がりの位置が、工程９を含む以降の工程では、第２隔壁１１４ｂの内周に形成される。そのため、競り上がり量は分散され、各層間の短絡による不良発生を抑制することが可能となる。

（有機ＥＬ素子の製造方法に対する変形例）
本実施形態では、上記した各層の形成には蒸着法や液滴吐出法を適宜選択して形成した例について説明したが、各層の形成方法はこれに限定されることなく、例えば液滴吐出法で形成された第１有機発光層１１１の材質としてＣＢＰ＋Ｉｒ錯体を用い、マスク蒸着法等を用いて形成しても良い。他の層に対しても、適宜材質を選択することで、液滴吐出法や蒸着法を切り替えて形成しても良い。

また、本実施形態では、第１隔壁１１４ａに酸化珪素を用い、第２隔壁１１４ｂに感光性アクリル樹脂を用いた例について説明したが、これは、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂの両方に感光性アクリル樹脂を用いても良い。この場合、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂを形成するための露光用マスクを、光透過量が明・暗に加え中間調の領域を有するハーフトーンマスクを用いることで、一度の露光処理で第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂを製造することが可能となる。また、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂを独立に形成してももちろん良く、この場合には寸法精度の向上を図ることが可能となる。

また、第１隔壁１１４ａと第２隔壁１１４ｂを共に酸化珪素や窒化珪素、窒化酸化珪素珪素を用いて形成しても良く、この場合には、４００〜５００℃程度の高温処理に耐える隔壁１１４を形成する工程を提供することが可能となる。

また、本実施形態では、工程９を用いて電流を広げるための機能層として、第２隔壁１１４ｂの基板１０１側の径に合わせた寸法のマスクを用いて中間電極層１０８を形成したが、これは他の領域を用いることが可能である。例えば、図１０に示すように、段部１１５の位置を中間電極層１０８の位置と合わせるよう形成し、中間電極層１０８を形成するマスクを、第１隔壁１１４ａの上端の寸法に合わせ、中間電極層１０８を第１隔壁１１４ａ内に形成した後、正孔注入層１０９で段部１１５を覆うように形成することで、正孔注入層１０９を電流を広げるための機能層として用いることが可能となる。また、この場合、正孔注入層１０９の電気抵抗が高く、電流を広げるための機能を果たせない場合には、正孔注入層１０９、正孔輸送層１１０の少なくとも片方の導電性を高くして電流を広げるための機能層として形成しても良く、中間電極層１０８で電流を広げた場合と同様の効果を得ることができる。また、段部１１５の位置を、正孔注入層１０９、正孔輸送層１１０と合わせて形成することも好適であり、中間電極層１０８で電流を広げた場合と同様の効果を得ることができる。

（比較例−２）
以下、比較例として、単一隔壁を有する有機ＥＬ素子と初期特性の比較を行った。図４は、単一隔壁として隔壁１１４のみを有し、発光不良を起した有機ＥＬ素子１００ｂの拡大断面図である。図２に示される有機ＥＬ素子１００との違いは隔壁１１４が段部１１５を含まないため、積層する際に発生する競り上がりが分散されず、隔壁１１４の端部に蓄積されていくことである。ここで、有機ＥＬ素子１００と有機ＥＬ素子１００ｂとの初期不良の発生状態について比較した。この場合、有機ＥＬ素子１００ｂでは、有機ＥＬ素子１００と比べ、第１有機発光層１１１の輝度が低下する不良が頻発した。そこで断面形状を観察した結果、有機ＥＬ素子１００ｂでは中間電極層１０８と電子注入層１１２が短絡する不良が発生していることが分かった。

有機ＥＬ素子１００ｂと有機ＥＬ素子１００との断面形状を比較したところ、図４と図２に示すように、各層の競り上がり量には殆ど差がないが、有機ＥＬ素子１００ｂでは競り上がり量が層形成と共に隔壁１１４の端部に競り上がり量が蓄積され、端部で正孔注入層１０９、正孔輸送層１１０、第１有機発光層１１１での被覆ができない領域が発生し、中間電極層１０８と電子注入層１１２との短絡が有機ＥＬ素子１００ｂで生じていることが解明された。このように、第１隔壁１１４ａ、第２隔壁１１４ｂの継ぎ目に、開口部の面積が第２隔壁１１４ｂで大きくなる位置に段部１１５を形成することで、短絡不良を抑制しうることが示された。

（電気光学装置）
次に、上記した製造方法を用いた電気光学装置について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は、上記した図１に示す有機ＥＬ素子１００を用いた有機ＥＬパネル１５０を含む電気光学装置としての電子機器の搭載例について説明する。図７（ａ）に、有機ＥＬパネル１５０を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、有機ＥＬパネル１５０と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図７（ｂ）には、有機ＥＬパネル１５０を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての有機ＥＬパネル１５０を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、有機ＥＬパネル１５０に表示される画面がスクロールされる。図７（ｃ）に、有機ＥＬパネル１５０を適用した情報携帯端末ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓａｔｎｔｓ）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての有機ＥＬパネル１５０を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が有機ＥＬディスプレイ１に表示される。

なお、有機ＥＬパネル１５０が搭載される電子機器としては、図７（ａ）〜（ｃ）に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、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が挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した有機ＥＬパネル１５０が適用可能である。

青色に対応する素子に、２層の有機発光層を有する有機ＥＬ素子を集積した有機ＥＬパネルの平面図。 有機ＥＬ素子（Ｂ：青）のＡ−Ａ線断面図。 単一隔壁のみを有する有機ＥＬ素子の断面図。 単一隔壁のみを有し、発光不良を起した有機ＥＬ素子の拡大断面図。 有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための工程断面図。 有機ＥＬパネルの配線構造を示す模式図。 有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルを含む電気光学装置としての電子機器への搭載例。 有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための工程断面図。 有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための工程断面図。 有機ＥＬ素子の製造方法に対する変形例を説明するための断面図。

符号の説明

１…有機ＥＬディスプレイ、８０…走査線駆動回路、１００…有機ＥＬ素子、１００ａ…有機ＥＬ素子、１００ｂ…有機ＥＬ素子、１０１…基板、１０２…層間絶縁層、１０３…陽極、１０４…正孔注入層、１０５…正孔輸送層、１０６…第２有機発光層、１０７…電子注入層、１０８…中間電極層、１０９…正孔注入層、１１０…正孔輸送層、１１１…第１有機発光層、１１２…電子注入層、１１３…陰極、１１４…隔壁、１１４ａ…第１隔壁、１１４ｂ…第２隔壁、１１５…段部、１５０…有機ＥＬパネル、２００…データ線駆動回路、２０１…走査線、２０２…信号線、２０３…電源線、２０４…実表示領域、２０５…ダミー領域、２０６…画素部、２１３…保持容量、２２２…ＴＦＴ、２２３…ＴＦＴ、２３０…インターフェース、２４０…画素、２５０…発光層、２８０…走査線駆動回路、２９０…検査回路、２０００…パーソナルコンピュータ、２００１…電源スイッチ、２００２…キーボード、２０１０…本体部、３０００…携帯電話機、３００１…操作ボタン、３００２…スクロールボタン、４０００…情報携帯端末、４００１…操作ボタン、４００２…電源スイッチ。

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板の第１面に形成され、少なくとも一つの開口部を有する隔壁と、
   前記隔壁の内側に形成された第１有機発光層と、
   前記隔壁の内側であって、前記基板と前記第１有機発光層との間に形成された第２有機発光層と、
   前記第１有機発光層と前記第２有機発光層との間に前記開口部を覆うように配置された中間電極層と、
   を備え、
   前記隔壁は、前記第１有機発光層と前記第２有機発光層との間に段部を備え、
   前記段部によって、前記開口部の面積は前記段部を境に前記第２有機発光層側よりも前記第１有機発光層側で広くなっており、
   前記中間電極層の一部は前記段部と前記第１有機発光層との間に配置されており、
   前記中間電極層に供給される電流により生じる電圧は、前記第１有機発光層に供給される前記電流により前記第１有機発光層で生じる電圧よりも小さいことを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 請求項１に記載の有機ＥＬ素子であって、
   前記第２有機発光層と前記第１有機発光層との間に、正孔ブロック層、電子注入層、前記中間電極層、正孔注入層、正孔輸送層が前記基板側からこの順で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
3. 請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子であって、前記隔壁は、無機材料からなる第１隔壁と、有機材料からなる第２隔壁とによって構成されることを特徴とする有機ＥＬ素子。
4. 請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子であって、前記隔壁は無機材料によって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
5. 請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子であって、前記隔壁は有機材料によって形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
6. 請求項３または４に記載の有機ＥＬ素子であって、前記第１隔壁は酸化珪素、窒化珪素、又は窒化酸化珪素のいずれか、又はこれらの積層構造を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。
7. 請求項３または５に記載の有機ＥＬ素子であって、前記第２隔壁はポリアクリル、ポリイミドを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。
8. 基板の第１面に形成され、少なくとも一つの開口部を有する隔壁を形成する工程と、
   前記隔壁の内側に第２有機発光層を形成する工程と、
   前記隔壁の内側であって、前記第２有機発光層を挟み前記基板と対向する位置に中間電極層を形成する工程と、
   前記隔壁の内側であって、前記中間電極層を挟み前記基板と対向する位置に第１有機発光層を形成する工程と、
   を備え、
   前記隔壁は、前記第１有機発光層と前記第２有機発光層との間に段部が形成され、
   前記段部によって、前記開口部の面積は前記段部を境に前記第２有機発光層側よりも前記第１有機発光層側で広くなっており、
   前記中間電極層の一部が前記段部と前記第１有機発光層との間に形成され、
   上記工程を終えた後、前記中間電極層と前記第１有機発光層に供給される電流により生じる電圧は、前記中間電極層で生じる電圧よりも、前記第１有機発光層で発生する電圧が小さいことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
9. 請求項８に記載の有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記隔壁は感光性の有機材料を用いてなり、前記有機材料の露光量に分布を与えることで、段差を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
10. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子を用いることを特徴とする電気光学装置。

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