JP2010061950A - 有機ｅｌ表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも画素電極と陰極と有機発光層を含む有機発光媒体層からなり、両電極から有機発光層に電流を流すことにより有機発光層を発光させる有機EL表示装置において、透光性基板上にパターニングされた画素電極と隔壁があり、該画素電極上に形成された塗布型の有機EL発光媒体層による画素内の平坦性が悪い事による発光領域の狭領域化およびそれによる画素発光効率の低下を抑制することを課題とする。
【解決手段】透光性基板上にパターニングされた画素電極と隔壁があり該隔壁間の画素電極上に有機発光媒体層を設けた有機EL表示装置であって、前記隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、少なくとも四辺の直線部と少なくとも四つの角部から形成されており、角部の形状が、少なくとも四辺の直線部を延長した時にできる形よりも開口面積を広げるような形状をしている開口部形状である事を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機EL表示装置とその製造方法に関する。

有機発光デバイスは、二つの対向する電極の間に少なくとも正孔輸送材料からなる正孔輸送層及び有機発光材料からなる有機発光層が形成される。ここではこれらの層を合わせて有機発光層と呼ぶことにするが、有機発光デバイスはこれらの有機発光媒体層に電流を流すことで発光させるものであるが、効率よく発光させるには有機発光層の膜厚が重要であり、１００ｎｍ程度の薄膜にする必要がある。さらに、これをディスプレイパネル化するには高精細にパターニングする必要がある。

有機発光層を形成する有機発光材料には、低分子材料と高分子材料が有り、一般に低分子材料は真空蒸着法等により薄膜形成し、このときに微細パターンのマスクを用いてパターニングするが、この方法では基板が大型化すればするほどパターニング精度が出にくいという問題がある。また、真空中で成膜するためにスループットが悪いという問題がある。

そこで、最近では高分子材料や低分子材料を溶剤に溶かして塗工液にし、これをウェットコーティング法で薄膜形成する方法が試みられるようになってきている。薄膜形成するためのウェットコーティング法としては、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法、ディップコート法等があるが、高精細にパターニングしたりRGB３色に塗り分けしたりするめには、これらのウェットコーティング法では難しく、塗りわけ・パターニングを得意とする印刷法による薄膜形成が最も有効であると考えられる。
しかしこれらの高分子の有機発光材料を溶媒に溶解または分散させて有機発光インキとした場合、有機発光材料の溶解性から濃度を１％前後とする必要があった。この有機発光インキを印刷する方法としては、弾性を有するゴムブランケットを用いるオフセット印刷法（特許文献１）や同じく弾性を有するゴム版や樹脂版を用いる凸版印刷法（特許文献２）、さらにはインクジェット法（特許文献３）などが提案されている。

オフセット印刷法は画線が形成されている版にインキを付け、そのインキを弾性を持つ平滑なブランケットに転移させ、さらにブランケットから被印刷基板にインキを転写することで印刷する方式であるが、被印刷基板に印刷する前のブランケット上にあるインキは半乾燥状態にあり、半乾燥状態のインキパターンが被印刷基板に転写印刷される。ただし、オフセット印刷用に用いられるブランケットは有機発光インキに用いられる芳香族有機溶剤に対して膨潤や変形を起こしやすいという問題がある。

これに対し、凸版印刷法やインクジェット法にて被印刷基板上に有機発光層を形成する場合、濃度が１％前後の有機発光インキがそのままの状態で被印刷基板に転写される。したがって、有機発光インキをRGB三色に塗りわけする場合、有機発光インキが隣の画素まで広がってしまい、混色が生じてしまう。したがって、インキの広がりを抑えるために隔壁を設けること、隔壁によって仕切られた画素電極内に有機発光インキを印刷することが提案されている。

凸版印刷法とは広義には画線部が凸形状をしている版すなわち凸版を用いるすべての印刷法をいうが、本発明で述べる凸版印刷法とはゴム版または樹脂版からなる凸版を用いる印刷法を示すこととする。また印刷業界ではゴム凸版を用いるものをフレキソ印刷といい、樹脂凸版を用いるものを樹脂凸版印刷と区別して呼んでいるが、本発明では両者を特に区別せず凸版印刷法と呼ぶこととする。凸版印刷法で用いられるゴム版や樹脂版は、現在は感光性のゴム版や樹脂版が主に用いられるが、凸版の材質も多様化し、感光性ゴム版と感光性樹脂版の区別も不明確になってきており、本発明ではこの区別も特に設けず、両者とも感光性樹脂凸版と呼ぶこととする。

感光性樹脂凸版とは、画線部にのみ光が透過するマスクを利用して感光性樹脂を露光し画線部を硬化させ、未硬化部分を洗剤等で洗い流すことで凸版を形成された凸版であるが、主に溶剤で洗い出す溶剤現像タイプと水で洗い出す水現像タイプのものがあり、それぞれ版材が疎水性成分を主成分とするか、親水性成分を主成分とするかで異なる。主成分が疎水性成分である溶剤現像タイプの感光性樹脂凸版は有機発光インキ溶剤として用いられるトルエンやキシレン等の芳香族系の有機溶剤に対する耐性がなく、有機EL印刷用の版材としては不適切である。しかし、親水性成分である水現像タイプの感光性樹脂凸版は、芳香族系の有機溶剤に対する耐性が高い。

インクジェット法はインクジェットノズルから有機発光インキを被印刷部位に複数回滴下し有機発光層を形成する方式であり、ノズルと被印刷基板に距離があり、インキは自身の重量でのみ隔壁で仕切られた被印刷部位に広がる。一方、凸版印刷法では凸版の凸部を被印刷部位に接触させるため、版による押し付けと隔壁により形成された空間を凸版が埋めることによりインキは隔壁で囲まれた画素内を横方向に広げられる。

インクジェット法では被印刷部位の縁部である隔壁近傍において有機発光インキが印刷されずにインキハジキが発生しやすい。インキハジキが発生した場合、有機EL表示装置とした際にショートしてしまうという問題があった。これに対し、凸版印刷法ではインキハジキが発生しにくいという長所を有する。

一方、正孔輸送層はパターニングせずに、有機ＥＬディスプレイパネルの画像形成に関わる部分全体に全面形成いわゆるベタ形成する方法が一般的であり、真空蒸着法やスパッタリング法、または塗布型の正孔輸送材料をスピンコート法やダイコート法といったコーティング法を用いて形成されてきた。これは、正孔輸送層の膜厚は一般に１００ｎｍ以下の薄膜であり、層の横方向へ流れる電流よりも厚み方向へ流れる電流のほうが圧倒的に流れやすく、よって電極がパターニングされていれば、電流の画素の外へのリークは非常に少ないと言われているためである。

ベタ形成する場合にはその生産性などの点から塗布型の正孔輸送材料を用いてスピンコート法やダイコート法といったコーティング法を用いられることが多い。一方、これらのコーティング法では塗膜を形成後に基板の配線部などはふき取る必要があるが、あらかじめパターニングすることでこの作業を省くことができるため、インクジェット法やノズルプリンティング法、凸版印刷法などの印刷方式が用いられることもある。

しかし、これらの塗布による塗膜形成方法においては、隔壁で囲まれた画素内で塗膜が乾燥していくために、画素周辺部においてコーヒーステインの様な現象が発生し、その結果画素開口部の中で中心部は乾燥後の塗布膜厚が薄く、隔壁に接する外周部の塗布膜厚は厚くなるなどの、画素内の平坦性に問題があった。画素の開口部形状は一般に長方形であるため、とくに角部周辺ではこの影響が大きく、画素内の平坦性を悪くしている原因の１つであった。この様に画素内の平坦性が悪くなると、多くの場合実際の画素発光領域が開口部全体ではなく、中心部のある程度膜厚が相対的に薄くなっている部分のみ、主に発光するため、猫目状の発光形状となってしまい、結果として画素発光効率の低下を招くといった問題があった。また画素発光面積の小さな素子では、発光面積が小さくなるための輝度不足分を発光強度で補う必要があるため、発光している部分にはより大きな負担がかかるようになってしまうため、結果として寿命の低下にもつながるなどの大きな欠点となっていた。
画素内の平坦性を改善する方法としては、隔壁を部分的に撥水処理するなどが提案されており、（特許文献４）においては工夫された方法が提案されているが、撥水化処理を行うには減圧プラズマを用いる必要があり、このプラズマ処理に要する時間や設備費用などの点で、生産性の観点からは優れているとは言いがたい面があった。

以下に公知の文献を記す。
特開２００１−９３６６８号公報 特開２００１−１５５８５８号公報 特開２００２−３０５０７７号公報 特許第３３２８２９７号公報

本発明では少なくとも画素電極と陰極と有機発光層を含む有機発光媒体層からなり、両電極から有機発光層に電流を流すことにより有機発光層を発光させる有機EL表示装置において、画素電極上に形成された塗布型の有機EL発光媒体層による画素内の平坦性が悪い事による発光領域の狭領域化およびそれによる画素発光効率の低下を抑制した有機EL表示装置を容易にそして安価に提供することである。

本発明では、画素内の塗膜の平坦性を向上することを目的とするが、従来画素開口部は一般に長方形をしており、この長方形の開口部の角部は通常９０度となるように設計されている。また、後に述べる正孔輸送層や発光層が液状塗布物から形成される場合には、画素内で平坦に乾燥後の塗膜を形成する事が難しい。特に角部付近はメニスカスの発生や乾燥時の液流動の影響などにより膜厚が厚くなる傾向がみられ、開口部は長方形をしていても画素内の膜厚分布の比較的平坦な部分は楕円状になってしまい、著しく画素内の平坦性が劣ることが問題であった。このためこの長方形の開口部の角部付近の形状を工夫する事により、特別な工程を経ることなく、容易に画素内平坦性の向上が見られることを発明者は見出した。すなわち。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明として少なくとも画素電極と陰極と正孔輸送層および有機発光層を含む有機発光媒体層からなり、両電極から有機発光層に電流を流すことにより有機発光層を発光させる有機EL表示装置において、透光性基板上にパターニングされた画素電極と隔壁があり該隔壁間に有機発光媒体層を設けた有機EL表示装置であって、前記隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、少なくとも四辺の直線部と少なくとも四つの角部から形成されており、角部の形状が、少なくとも四辺の直線部を延長した時にできる形よりも開口面積を広げるような形状をしている開口部形状である事を特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項２に係る発明としては、請求項１記載の有機EL表示装置において、隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、角部の形状が、円またはそれらを一部切り取った扇型様の形状であり、少なくとも四辺の直線部からなる形と角部の一部が部分的に重なって得られる開口部の形状であることを特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項３に係る発明としては、請求項２記載の有機EL表示装置において、角部の円の直径が１μｍ以上２０μｍ以下である事を特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項４に係る発明としては、請求項１記載の有機EL表示装置において、隔壁の膜
面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、角部の形状が、楕円またはそれらを一部切り取った扇型様の形状であり、少なくとも四辺の直線部からなる形と角部の一部が部分的に重なって得られる開口部の形状であることを特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項５に係る発明としては、請求項４記載の有機EL表示装置において、角部の堕円の短径が１μｍ以上２０μｍ以下であり、かつ長径が１μｍ以上２０μｍ以下である事を特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項６に係る発明としては、請求項１記載の有機EL表示装置において、隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、角部の形状が、多角形またはそれらを一部切り取った形状であり、少なくとも四辺の直線部からなる形と角部の多角形の一部が部分的に重なって得られる開口部の形状であることを特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項７に係る発明としては、請求項６記載の有機EL表示装置において、角部を構成する多角形の開口部の形状に現れる部分の最も長い対角線の長さが１μｍ以上２０μｍ以下である事を特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項８に係る発明としては、請求項１〜７記載の有機EL表示装置において、有機発光媒体層が少なくとも、正孔輸送材層と発光層とからなり、そのうちのいずれかまたは全部が塗布型の材料を用いて、塗布形成されてなる事を特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項９に係る発明としては、請求項１〜７記載の有機EL表示装置において、有機発光媒体層が少なくとも、正孔輸送材層と発光層とからなり、そのうちのいずれかまたは全部がスピンコート法及びまたはスリットコート法及びまたはインクジェット法及びまたは凸版印刷法により形成されてなる事を特徴とする有機EL表示装置とした。

また請求項１０に係る発明としては、請求項１〜７記載の有機EL表示装置において、有機発光媒体層が少なくとも、正孔輸送材層と発光層とからなり、そのうちのいずれかまたは全部が塗布型の材料を用いて、塗布形成されてなる事を特徴とする有機EL表示装置の製造方法とした。

また請求項１１に係る発明としては、請求項１〜７記載の有機EL表示装置において、有機発光媒体層が少なくとも、正孔輸送材層と発光層とからなり、そのうちのいずれかまたは全部がスピンコート法及びまたはスリットコート法及びまたはインクジェット法及びまたは凸版印刷法により形成されてなる事を特徴とする有機EL表示装置の製造方法とした。

本発明において、隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、少なくとも四辺の直線部と少なくとも四つの角部から形成されており、角部の形状が、少なくとも四辺の直線部を延長した時にできる形よりも開口面積を広げるような形状をしている開口部を形成する事により、有機発光媒体層の画素内平坦性が向上し、その結果画素内が均一に発光する事により、画素発光効率が高く、寿命の比較的長い有機EL表示装置を得る事が可能となった。

本発明の実施形態を、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を作成する場合を例に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の
有機ELディスプレイパネル断面の模式図を図１に示す。

有機ELディスプレイパネルにおける有機EL素子は透光性基板１上に形成される。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または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、巻取りにより高分子EL素子の製造が可能となり、安価にディスプレイパネルを提供できる。そのプラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等を用いることができる。また、これらのフィルムは水蒸気バリア性、酸素バリア性を示す酸化ケイ素といった金属酸化物、窒化ケイ素といった酸化窒化物やポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン-酢酸ビニル共重合体鹸化物からなるバリア層が必要に応じて設けられる。

透光性基板の上には陽極としてパターニングされた画素電極２が設けられる。画素電極２の材料としては、ITO（インジウム錫複合酸化物）、IZO（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料が使用できる。なお、低抵抗であること、耐溶剤性があること、透明性があることなどからITOが好ましい。ITOはスパッタ法により透光性基板上に形成されフォトリソ法によりパターニングされライン状の画素電極２となる。

ライン状の画素電極２を形成後、隣接する画素電極の間に感光性材料を用いて、フォトリソグラフィー法により隔壁３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３を形成する感光性材料としては本発明ではポジ型レジストを用いるが、これに限らずネガ型レジストやそのほかの樹脂をドライエッチングなどによりパターニングして使用しても良い。生産性の観点からはポジ型レジストが好ましい。ポジ型レジストは市販のもので構わないが、絶縁性を有する必要がある。隔壁が十分な絶縁性を有さない場合には隔壁を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい異常発光や電流のリーク等の表示不良が発生してしまう。上記感光性材料としては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、フルオレン樹脂系といったものが挙げられるが本発明では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３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。

パターン露光の方式としては、カラーフィルターなどでも用いられているプロキシミティ露光が生産性やコストの点から好ましいが、本発明はこれに限定するものではない。ここでプロキシミティ露光の場合、隔壁をパターニングするためにフォトマスクを使用するが、このフォトマスクは隔壁が求める形となるように設計される必要がある。多くの場合、隔壁とほぼ同一のパターンでポジまたはネガの違いに対応したパターンを持つフォトマスクを作製することで求める隔壁形状が得られる。ポジ型レジストにより隔壁を形成する場合には、隔壁のある部分が遮光されるようなフォトマスクの設計となる。露光、現像により隔壁をパターニングしたのち、焼成工程にて加熱することによりパターニングしたフォトレジスト樹脂を硬化させ、隔壁とする。この時の焼成温度は１８０℃以上とする事が好ましい。焼成温度がこれより低いと、十分な耐性や安定性が得られなくなってしまうためである。

また、隔壁３は上記の露光、現像方式以外にも印刷法などによるパターン形成をする事ができる。例えば反転オフセット印刷方式の場合、まずブランケット上に隔壁を形成する樹脂をベタで形成し、次にパターンの不要となる部分を刷版に転写する事により除去する。最後にブランケット上に残ったパターンを被印刷基板にアライメントを合わせて、転写するという方法により隔壁のパターン形成が行われる。また、隔壁のパターン形成後に焼成により硬化処理が行われる。この反転オフセット印刷法の場合も、隔壁を形成する樹脂成分としては、たとえばポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン樹脂系といったものが挙げられるが本発明ではこれに限定するものではない。

本発明における隔壁は、厚みが０．５μｍから５．０μｍの範囲にあることが望ましい。隔壁が低すぎると隣接画素間で正孔輸送層経由でのリーク電流が発生したり、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。

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３を設けた場合、隔壁を直行・横断して陰極層を形成することになる。このように隔壁をまたぐ形で陰極層を形成する場合、隔壁３が高すぎると陰極層の断線が起こってしまい表示不良となる。隔壁３の高さが５．０μｍを超えると隔壁の断面が順テーパー形状であっても陰極の断線がおきやすくなってしまうためである。

本発明では、画素内の塗膜の平坦性を向上することを目的とするが、従来画素開口部は一般に長方形をしており、この長方形の開口部の角部は通常９０度となるように設計されている。また、後に述べる正孔輸送層や発光層が液状塗布物から形成される場合には、画素内で平坦に乾燥後の塗膜を形成する事が難しい。特に角部付近はメニスカスの発生や乾燥時の液流動による影響などにより膜厚が厚くなる傾向がみられ、開口部は長方形をしていても画素内の膜厚分布の比較的平坦な部分は楕円状になってしまい、著しく画素内の平坦性が劣ることが問題であった。このためこの長方形の開口部の角部付近の形状を工夫する事により、特別な工程を経ることなく、容易に画素内平坦性の向上が見られることを発明者は見出した。

そのためには、特に角部の形状が一般的な長方形形状と比べて、より開口面積を広げるような形状をしていることが望ましい。

具体的には、角部の部分が円または円を一部切り取った扇型様の形状をしていることである。このときの円の直径は1μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。さらに好ましくは直径４μｍ以上２０μｍ以下である。円または扇型の半径が１μｍより小さいと、画素内の平坦部を広げる効果が小さいためである。さらに、半径が１μｍより小さい場合にはパターニングが十分精度良く行えなくなるためムラ等を引き起こす恐れがあるためである。直径が２０μｍより大きいと画素を効率よく配置することが難しくなるため好ましくない。また直径が２０μｍより大きい場合には画素内の発光形状がいびつになり、画素が集合した素子において観察すると、ムラが発生しやすくなるといった不具合が出てしまう。

また、さらには角部の形状は楕円または楕円を一部切り取った楕円扇型様の形状をしていてもよい。このときこの楕円の短径は１μｍ以上２０μｍ以下であること、長径は１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは短径は４μｍ以上２０μｍ以下であり、長径は４μｍ以上２０μｍ以下である。楕円または楕円扇型の短径および長径が１μｍより小さいと、画素内の平坦部を広げる効果が小さいためである。さらに、短径および長径が１μｍより小さい場合にはパターニングが十分精度良く行えなくなるためムラ等を引き起こす恐れがあるためである。短径が２０μｍより大きい場合や長径が２０μｍより大きい場合には画素を効率よく配置することが難しくなるため好ましくない。ま
た短径または長径が２０μｍより大きい場合には画素内の発光形状がいびつになり、画素が集合した素子において観察すると、ムラが発生しやすくなるといった不具合が出てしまう。

また、さらには角部の形状は多角形または多角形を一部切り取った形状をしていても良い。このときこの多角形の最も長い対角線は１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは多角形の対角線は４μｍ以上２０μｍ以下である。多角形の最も長い対角線が１μｍより小さいと、画素内の平坦部を広げる効果が小さいためである。さらに、多角形の最も長い対角線が１μｍより小さい場合にはパターニングが十分精度良く行えなくなるためムラ等を引き起こす恐れがあるためである。多角形の最も長い対角線が２０μｍより大きいと画素を効率よく配置することが難しくなるため好ましくない。また最も長い対角線が２０μｍより大きい場合には画素内の発光形状がいびつになり、画素が集合した素子において観察すると、ムラが発生しやすくなるといった不具合が出てしまう。

角部の形状が大きくなる場合には、上記のように画素を効率よく配置することが難しくなるだけでなく、ＩＴＯのパターニング部のエッジが隔壁で覆われずに表面に出てしまうことが問題となることもあり、注意が必要である。ＩＴＯパターニング部のエッジが表面に露出すると、正孔輸送層や発光層をその上に形成しても、エッジ部分の有機発光媒体層の膜厚が薄くなり、その部分に集中的に電荷が流れてやすくなり、その結果エッジ部分のみが異常発光やリークを起こすためである。この様な事が起こらないように、角部の開口形状はＩＴＯパターニング部から外に出ないようなサイズとする必要がある。

以上のように、隔壁３を形成したのち、正孔輸送層４を形成する。正孔輸送層４を形成する正孔輸送材料の例としては銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン系低分子正孔注入輸送材料やポリ（パラ−フェニレンビニレン）、ポリアニリン等の高分子正孔輸送材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、その他公知の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。

正孔輸送層の形成方法としては低分子材料については真空蒸着法などの既知の方法を用いることができる。また塗布型高分子材料についてはスピンコート法、スリットコート法、インクジェット法、凸版印刷法等公知の成膜方法を使用することができる。

正孔輸送層４形成後、有機発光層５を形成する。有機発光層５は電流を通すことにより発光する層であり、有機発光層５を形成する有機発光材料は、例えば、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、イリジウム錯体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分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系、ポリフェニレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられる。

これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等の単独またはこれらの混合溶媒が挙げられる。中でも、トルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶剤が有機発光材料の溶解性の面から好適である。又、有機発光インキには、必要に
応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されても良い。

有機発光層の形成方法としては、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法や凸版印刷法、凹版オフセット印刷法、凸版反転オフセット印刷法等によりパターン形成することが可能である。

有機発光層５形成後、陰極層６を形成する。陰極層６の材料としては、有機発光層の発光特性に応じたものを使用でき、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などが挙げられる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。陰極層の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法による形成方法が挙げられる。

なお、本発明の有機ＥＬ素子では陽極である画素電極と陰極層の間に陽極層側から正孔輸送層と有機発光層を積層した構成であるが、陽極層と陰極層の間において正孔輸送層、有機発光層以外に正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層といった層を必要に応じ選択した積層構造をとることが出来る。また、これらの層を形成する際には正孔輸送層や発光層と同様の形成方法が使用できる。

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７と接着剤８を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを得ることが出来る。また、透光性基板が可撓性を有する場合は封止剤と可撓性フィルムを用いて封止を行っても良い。

本発明の実施例について述べる。体格１．８インチサイズのガラス基板の上にスパッタ法を用いて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９０μｍ、スペース３０μｍでラインが約３２ｍｍ角の中に約２７０ライン形成されるパターンとした。

次に隔壁を陽極と平行なライン形状になるよう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レジスト AZエレクトリックマテリアルズ製 LC100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、隔壁の高さを２．０μｍ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ー法により露光、現像を行い画素電極の間を覆うとともに、画素を構成するために格子状パターンを有する隔壁を形成した。フォトマスクのパターン形状としては、得られる画素開口部の形状が、縦３００μｍ、横７０μｍの長方形（図２）を元に、４箇所の角部には長方形の角を中心とする直径１６μｍの円を重ねたような形状（図３）になるように設計した。通常の露光・現像条件はｉ線露光機で５０ｍＪ／ｃｍ²露光し、その後現像液としてＴＭＡＨ２．３８％を使用し現像時間３０秒とし、その後水洗することにより、パターニングが完了する。この様にして得られた隔壁の形状を顕微鏡にて確認したところ線幅の狙い値との差が±２μｍ以内となりほぼ設計どおりの形状が得られた。この後隔壁を２３０℃３０分でオーブンにて焼成を行った。

次に、正孔輸送インキとしてバイトロンCH−８０００ ４０ｍｌ、超純水 ４０ｍｌ、１−プロパノール ２０ｍｌ（２０体積％）を混合、調液しインキとした。１−プロパノールは単体では20℃での蒸気圧1.87kPa、沸点９７．２℃、表面張力２３．７ｍN／ｍ、水和性は自由に混合するという性質を持っている。このＰＥＤＯＴ水溶液を用い粘度を測定したところ８ｍＰａ・ｓ、表面張力は３２．２ｍＮ／ｍであった。尚、正孔輸送インキ塗布前の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った。正孔輸送層をスリットコート法にて塗布量が６ｍｌ／ｍ²となる様に塗布した。その後、３０℃の減圧乾燥炉に基板をいれ、減圧乾燥を行った。このとき約４０秒で１０ｋＰａとなり、5分後に０．５ｋＰａとなった後、大気圧に戻し、減圧乾燥工程を終了した。その後取り出し電極上等の正孔輸送層が不要となる部分の拭取りを行い、次に２００℃３０分大気中で正孔輸送層の焼成を行い正孔輸送層を形成した。このときの正孔輸送層の膜厚は５０ｎｍとなった。形成された正孔輸送層に対し、塗布状態の確認を行った。

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インクジェット法によりパターン形成を行った。このとき乾燥後の有機発光層の膜厚は画素中心部で８０ｎｍとなった。また、画素中心部の膜厚との差が±５％以内となる画素内の領域を評価した所、画素開口面積に対して８０％であった。

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。画素電極のラインパターンは、線幅９０μｍ、スペース３０μｍこのときＣａ層を０．５ｎｍの厚さで形成した後、Ａｌを１５０ｎｍの厚さで形成した。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を用いて密閉封止し、有機ＥＬ素子を作製した。

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素子の点灯表示確認を行い、特に画素内の発光状態の確認を行った。発光状態を観察したところ、画素内のほぼ全体が発光している状態が観察された。

次に示す隔壁形状以外は実施例１と同様に作製した。フォトマスクのパターン形状としては、得られる画素開口部の形状が、縦３００μｍ、横７０μｍの長方形を元に、４箇所の角部には長方形の角を中心とする短径８μｍ、長径１６μｍの楕円を重ねたような形状（図４）になるように設計した。尚、このとき長軸が長方形の辺に対してそれぞれ４５度回転した形状に配置した。得られた隔壁の形状を顕微鏡にて確認したところ線幅の狙い値との差が±２μｍ以内となりほぼ設計どおりの形状が得られた。
画素中心部の膜厚との差が±５％以内となる画素内の領域を評価した所、画素開口面積に対して８５％であった。発光状態を観察したところ、画素内のほぼ全体が発光している状態が観察された。

次に示す隔壁形状以外は実施例１と同様に作製した。フォトマスクのパターン形状としては、得られる画素開口部の形状が、縦３００μｍ、横７０μｍの長方形を元に、４箇所の角部には長方形の角を中心とする１辺１５μｍの正方形（対角線長さ２１μｍ）を重ねたような形状（図５）になるように設計した。得られた隔壁の形状を顕微鏡にて確認したところ線幅の狙い値との差が±２μｍ以内となりほぼ設計どおりの形状が得られた。
画素中心部の膜厚との差が±５％以内となる画素内の領域を評価した所、画素開口面積に対して７５％であった。発光状態を観察したところ、画素内のほぼ全体が発光している状態が観察された。

＜比較例１＞
次に示す隔壁形状以外は実施例１と同様に作製した。フォトマスクのパターン形状としては、得られる画素開口部の形状が、縦３００μｍ、横７０μｍの長方形（図２）となる
ように設計した。得られた隔壁の形状を顕微鏡にて確認したところ線幅の狙い値との差が±２μｍ以内となりほぼ設計どおりの形状が得られた。
画素中心部の膜厚との差が±５％以内となる画素内の領域を評価した所、画素開口面積に対して４５％であった。発光状態を観察したところ、画素内の中心部に楕円形の発光部位が観察された。

＜比較例２＞
次に示す隔壁形状以外は実施例１と同様に作製した。フォトマスクのパターン形状としては、得られる画素開口部の形状が、縦３００μｍ、横７０μｍの長方形を元に、４箇所の角部には開口部を形成する長方形の角を中心とする１辺３０μｍの正方形（対角線長さ４２μｍ）を重ねたような形状（図６）になるように設計した。得られた隔壁の形状を顕微鏡にて確認したところ線幅の狙い値との差が±２μｍ以内となりほぼ設計どおりの形状が得られた。

画素中心部の膜厚との差が±５％以内となる画素内の領域を評価した所、画素開口面積に対して８５％であった。しかしながら、発光状態を観察したところ、ＩＴＯ端部でのリークおよび画素内の発光形状の不均一によるムラが観察された。

＜比較例３＞
次に示す隔壁形状以外は実施例１と同様に作製した。フォトマスクのパターン形状としては、得られる画素開口部の形状が、縦３００μｍ、横７０μｍの長方形を元に、４箇所の角部には開口部を形成する長方形の角を中心とする半径１５μｍの円を重ねたような形状（図７）になるように設計した。得られた隔壁の形状を顕微鏡にて確認したところ線幅の狙い値との差が±２μｍ以内となりほぼ設計どおりの形状が得られた。

画素中心部の膜厚との差が±５％以内となる画素内の領域を評価した所、画素開口面積に対して８５％であった。しかしながら、発光状態を観察したところ、ＩＴＯ端部でのリークおよび画素内の発光形状の不均一によるムラが観察された。

実施例１〜３及び比較例１〜３で作製した有機ＥＬ表示素子の画素表示状態を表1に示す。評価方法としては得られた有機ＥＬ表示素子を発光させ、表示状態や一画素のみ発光させたときの発光の観察を行った。

本発明の有機ＥＬ装置における有機ＥＬ素子の構造例の模式図である。 本発明の有機ＥＬ装置における有機ＥＬ素子の隔壁の開口部形状の例１の模式図である。 本発明の有機ＥＬ装置における有機ＥＬ素子の隔壁の開口部形状の例２の模式図である。 本発明の有機ＥＬ装置における有機ＥＬ素子の隔壁の開口部形状の例３の模式図である。 本発明の有機ＥＬ装置における有機ＥＬ素子の隔壁の開口部形状の例４の模式図である。 本発明の有機ＥＬ装置における有機ＥＬ素子の隔壁の開口部形状の比較例５の模式図である。 本発明の有機ＥＬ装置における有機ＥＬ素子の隔壁の開口部形状の例６の模式図である。

符号の説明

１：透光性基板
２：画素電極
３：隔壁
４：正孔輸送層
５：有機発光層
６：陰極層
７：ガラスキャップ
８：接着剤

Claims (11)

1. 少なくとも画素電極と陰極と正孔輸送層および有機発光層を含む有機発光媒体層からなり、両電極から有機発光層に電流を流すことにより有機発光層を発光させる有機EL表示装置において、透光性基板上にパターニングされた画素電極と隔壁があり該隔壁間の画素電極上に有機発光媒体層を設けた有機EL表示装置であって、
   前記隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、少なくとも四辺の直線部と少なくとも四つの角部から形成されており、
   角部の形状が、少なくとも四辺の直線部を延長した時にできる形よりも開口面積を広げるような形状をしている開口部形状である事を特徴とする有機EL表示装置。
2. 請求項１記載の有機EL表示装置において、隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、角部の形状が、円またはそれらを一部切り取った扇型様の形状であり、少なくとも四辺の直線部からなる形と角部の一部が部分的に重なって得られる開口部の形状であることを特徴とする有機EL表示装置。
3. 請求項２記載の有機EL表示装置において、角部の円の直径が１μｍ以上２０μｍ以下である事を特徴とする有機EL表示装置。
4. 請求項１記載の有機EL表示装置において、隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、角部の形状が、楕円またはそれらを一部切り取った扇型様の形状であり、少なくとも四辺の直線部からなる形と角部の一部が部分的に重なって得られる開口部の形状であることを特徴とする有機EL表示装置。
5. 請求項４記載の有機EL表示装置において、角部の楕円の短径が１μｍ以上２０μｍ以下かつ長径が１μｍ以上２０μｍ以下である事を特徴とする有機EL表示装置。
6. 請求項１記載の有機EL表示装置において、隔壁の膜面に対して正対する方向からみた時の画素の開口部の形状が、角部の形状が、多角形またはそれらを一部切り取った形状であり、少なくとも四辺の直線部からなる形と角部の多角形の一部が部分的に重なって得られる開口部の形状であることを特徴とする有機EL表示装置。
7. 請求項６記載の有機EL表示装置において、角部を構成する多角形の開口部の形状に現れる部分の最も長い対角線の長さが１μｍ以上２０μｍ以下である事を特徴とする有機EL表示装置。
8. 請求項１〜７記載の有機EL表示装置において、有機発光媒体層が少なくとも、正孔輸送材層と発光層とからなり、そのうちのいずれかまたは全部が塗布型の材料を用いて、塗布形成されてなる事を特徴とする有機EL表示装置。
9. 請求項１〜７記載の有機EL表示装置において、有機発光媒体層が少なくとも、正孔輸送材層と発光層とからなり、そのうちのいずれかまたは全部がスピンコート法及びまたはスリットコート法及びまたはインクジェット法及びまたは凸版印刷法により形成されてなる事を特徴とする有機EL表示装置。
10. 請求項１〜７記載の有機EL表示装置において、有機発光媒体層が少なくとも、正孔輸送材層と発光層とからなり、そのうちのいずれかまたは全部が塗布型の材料を用いて、塗布形成されてなる事を特徴とする有機EL表示装置の製造方法。
11. 請求項１〜７記載の有機EL表示装置において、有機発光媒体層が少なくとも、正孔輸送
    材層と発光層とからなり、そのうちのいずれかまたは全部がスピンコート法及びまたはスリットコート法及びまたはインクジェット法及びまたは凸版印刷法により形成されてなる事を特徴とする有機EL表示装置の製造方法。

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