JP2013157171A - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】筋むらの少ない有機EL素子を作製することのできる発光装置の製造方法を提供することである。
【解決手段】列方向に所定の間隔を開けて列方向とは方向の異なる行方向に延びる複数本の行が基板上に設定されており、各行上において行方向に所定の間隔を開けて設けられる複数の有機EL素子を備える発光装置の製造方法において、一対の電極のうちの一方の電極がそのうえに形成された基板を用意する工程と、有機層となる材料を含む液柱状のインキを所定の行上に供給しつつ、インキの供給される位置を、行方向の一方または他方に移動することによって、所定の行の有機層を塗布成膜し、有機層を形成する工程と、一対の電極のうちの他方の電極を形成する工程とを含み、有機層を形成する工程において、インキの供給される位置を行方向の一方に移動するときの移動速度と、他方に移動するときの移動速度とを異ならせる、発光装置の製造方法。
【選択図】図1

Description

本発明は発光装置の製造方法および薄膜の製造方法に関する。
表示装置のひとつとして、有機EL(Electro Luminescence)素子を画素の光源として用いた表示装置がある。この表示装置は、たとえば基板と、基板上に設けられる隔壁と、複数の有機EL素子とを含んで構成される。
隔壁は、たとえば複数の有機EL素子の設けられる領域を区分けするために設けられる。隔壁はたとえば基板上においてストライプ状に配置される。そして基板上には、隔壁によって規定される複数本の凹部が設けられる。この凹部は隔壁に沿ってストライプ状に延在する。
複数の有機EL素子はストライプ状に延在する各凹部にそれぞれ設けられる。すなわち有機EL素子は、各凹部において、隔壁の延在する方向に沿って所定の間隔を開けて配置される。以下、隔壁の延在する方向を行方向Xといい、この行方向に垂直な方向を列方向Yということがある。また所定の凹部を所定の行ということがある。
有機EL素子は、一対の電極と、この電極間に設けられる有機層とを含んで構成される。有機EL素子は、たとえば、まず一方の電極を形成し、つぎに有機層を形成し、さらに他方の電極を形成することにより形成される。
有機層は、たとえば有機層となる材料を含むインキを所定の凹部に供給し、これを固化することによって形成される。インキの供給方法としてはノズルプリンティング法が知られている。ノズルプリンティング法では、ノズルからインキを連続的に吐出しつつ、ノズルを行方向の一方、または他方に移動することにより、凹部にわたってインキを供給する。そして、ノズルの往復運動の折り返しのさいにノズルまたは基板を列方向に所定の行だけ移動させることにより、各行にインキが供給される(たとえば特許文献1参照。)。
特開2002−75640号公報
同じ製造条件で各行に有機EL素子を形成し、さらに同じ駆動条件で各行の有機EL素子を発光させた場合、全ての行の有機EL素子が同じ明るさで発光することが当然に期待されるところ、ノズルプリンティング法を用いて形成された有機EL素子では行ごとに明るさが異なるという現象が見られた。具体的には、ノズルプリンティング法ではノズルを行方向に往復させて各行の有機層を形成するが、ノズルの往路で有機層を形成した行と、ノズルの復路で有機層を形成した行とで、明るさが異なるという現象が見出された。この行ごとによる明るさの相違が筋むらとして視認されることになる。
したがって本発明の目的は、筋むらの少ない有機EL素子を作製することのできる発光装置の製造方法を提供することである。
本発明は、列方向に所定の間隔を開けて前記列方向とは方向の異なる行方向に延びる複数本の行が基板上に設定されており、各前記行上において前記行方向に所定の間隔を開けて設けられる複数の有機EL素子を備え、各有機EL素子が、一対の電極と、該電極間に設けられる有機層とを含んで構成される発光装置の製造方法において、
一対の電極のうちの一方の電極がそのうえに形成された基板を用意する工程と、
有機層となる材料を含む液柱状のインキを所定の前記行上に供給しつつ、インキの供給される位置を、前記行方向の一方または他方に移動することによって、所定の前記行の有機層を塗布成膜し、前記有機層を形成する工程と、
一対の電極のうちの他方の電極を形成する工程とを含み、
前記有機層を形成する工程において、インキの供給される位置を前記行方向の一方に移動するときの移動速度と、他方に移動するときの移動速度とを異ならせる、発光装置の製造方法に関する。
また本発明は、所定の列方向に所定の間隔を開けて前記列方向とは方向の異なる行方向に延びる複数本の行が被塗布体上に設定されており、当該被塗布体上の各前記行に帯状の薄膜を製造する薄膜の製造方法において、
前記薄膜となる材料を含む液柱状のインキを所定の前記行上に供給しつつ、インキの供給される位置を、前記行方向の一方または他方に移動することによって、所定の前記行の有機層を塗布成膜し、前記薄膜を形成する工程を含み、
前記薄膜を形成する工程において、インキの供給される位置を前記行方向の一方に移動するときの移動速度と、他方に移動するときの移動速度とを異ならせる、薄膜の製造方法に関する。
本発明によれば、筋むらの少ない有機EL素子を作製することができる。
本実施形態の発光装置1を模式的に示す平面図である。 発光装置1を模式的に示す断面図である。 基板上でのノズルの軌跡を模式的に示す図である。 基板上でのノズルの軌跡を模式的に示す図である。
本発明の発光装置の製造方法は、列方向に所定の間隔を開けて前記列方向とは方向の異なる行方向に延びる複数本の行が基板上に設定されており、各前記行上において前記行方向に所定の間隔を開けて設けられる複数の有機EL素子を備え、各有機EL素子が、一対の電極と、該電極間に設けられる有機層とを含んで構成される発光装置の製造方法において、一対の電極のうちの一方の電極がそのうえに形成された基板を用意する工程と、有機層となる材料を含む液柱状のインキを前記所定の行上に供給しつつ、インキの供給される位置を、前記行方向の一方または他方に移動することによって、前記所定の行の有機層を塗布成膜し、前記有機層を形成する工程と、一対の電極のうちの他方の電極を形成する工程とを含み、前記有機層を形成する工程において、インキの供給される位置を前記行方向の一方に移動するときの移動速度と、他方に移動するときの移動速度とを異ならせる、発光装置の製造方法に関する。
発光装置はたとえば表示装置や照明装置として利用される。表示装置には主にアクティブマトリクス駆動型の装置と、パッシブマトリクス駆動型の装置とがあり、本発明は両方の型の表示装置に適用することが可能であるが、本実施形態では一例としてアクティブマトリクス駆動型の表示装置に適用される発光装置について説明する。
<発光装置の構成>
まず発光装置の構成について説明する。図1は本実施形態の発光装置1を模式的に示す平面図であり、図2は発光装置1を模式的に示す断面図である。本実施形態の発光装置1は主に基板2と、この基板2上に設けられる複数の有機EL素子11と、複数本の行を規定する複数本の隔壁3と、各有機EL素子11を電気的に絶縁する絶縁膜4とを含んで構成される。
基板2上には、列方向Yと、この列方向Yとは方向の異なる行方向Xとが設定されている。行方向Xと列方向Yとはそれぞれ基板2の厚み方向Z(以下では、とくにことわらない限り「厚み方向」は「基板の厚み方向」を意味する。)に垂直な方向である。また本実施形態では行方向Xと列方向Yとは互いに垂直な方向である。基板2上には、行方向Xに延在する複数本の行が設定されている。この複数本の行は、列方向Yに互いに所定の間隔を開けて配置されている。
本実施形態では行方向Xに延在する複数本の隔壁3が基板2上に設けられる。この隔壁3は、列方向Yに互いに所定の間隔を開けて配置され、厚み方向Zの一方から見て(以下、「平面視で」ということがある。)、いわゆるストライプ状に設けられる。本実施形態では各行は複数の隔壁3によって規定される。各隔壁3は、列方向Yに隣り合う行と行との間に設けられる。換言すると、各行は、列方向Yに互いに隣り合う隔壁3と隔壁3との間に設定される。
基板2上には、列方向Yに隣り合う2本の隔壁3と基板2とによって規定される窪みが形成される。この窪みは隔壁3と同様に行方向Xに延在する。以下ではこの窪みを凹部5という。すなわち基板2上には行方向Xに延在する複数本の凹部5が設けられる。本実施形態では各凹部5がそれぞれ所定の行に対応する。
本実施形態では列方向Yの幅がそれぞれ等しい複数本の隔壁3が列方向Yに等間隔をあけて設けられる。換言すると、各行(本実施形態では各凹部5)の列方向Yの幅は互いに等しく、また各行は互いに等間隔を開けて設定される。
複数の有機EL素子11は、各行上において行方向Xに所定の間隔を開けて設けられる。すなわち複数の有機EL素子11は、各凹部5において行方向Xに所定の間隔を開けて設けられる。なお本実施形態では複数の有機EL素子11はそれぞれ基板2上においてマトリクス状に整列して配置される。すなわち複数の有機EL素子11はそれぞれ行方向Xに所定の間隔を開けるとともに、列方向Yに所定の間隔を開けて配置される。
本実施形態では基板2と隔壁3との間に絶縁膜4が設けられる。本実施形態では絶縁膜4は格子状に形成されている。すなわち絶縁膜4は、行方向Xに延在する複数本の帯状の部材と、列方向Yに延在する複数本の帯状の部材とが一体的に形成されて構成される。格子状の絶縁膜4の開口6は、平面視で有機EL素子に重なる位置に形成される。絶縁膜4の開口6は平面視でたとえば略矩形、小判形、略円形および略楕円形などに形成される。前述の隔壁3は、絶縁膜4の一部を構成する行方向Xに延在する部材上に設けられる。絶縁膜4は必要に応じて設けられ、たとえば行方向Xまたは列方向Yに隣り合う有機EL素子間の電気的な絶縁を確保するために設けられる。
有機EL素子11は、一対の電極と、該電極間に設けられる有機層とを含んで構成される。なお電極間には、1層の有機層に限らず、複数の有機層が設けられることがある。有機EL素子11は、1または複数の有機層として少なくとも1層の発光層を備える。本明細書では有機物を含む層を有機層という。なお有機EL素子は、有機物に加えて無機物を含む層や無機層などを具備していてもよい。一対の電極間には、たとえば正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、および電子注入層などが設けられる。
一対の電極は、陽極と陰極とから構成される。陽極および陰極のうちの一方の電極は、一対の電極のうちの一方の電極12として基板2寄りに配置され、陽極および陰極のうちの他方の電極は、一対の電極のうちの他方の電極13として、一方の電極12よりも基板2から離間して配置される。
図2では一例として、一対の電極12,13のうちの一方の電極12に相当する陽極12、有機層に相当する正孔注入層14、有機層に相当する発光層15、一対の電極12,13のうちの他方の電極13に相当する陰極13が、基板2側からこの順で積層されて構成される有機EL素子11を示している。
本実施形態の発光装置1はアクティブマトリクス型の装置なので、一方の電極12は、有機EL素子11ごとに個別に設けられる。すなわち有機EL素子11の数と同数の一方の電極12が基板2上に設けられる。たとえば一方の電極12は板状であって、平面視で略矩形状に形成される。一方の電極12は、各有機EL素子が設けられる位置に対応してマトリクス状に基板2上に設けられる。複数の一方の電極12は、行方向Xに所定の間隔を開けるとともに、列方向Yに所定の間隔を開けて配置される。すなわち一方の電極12は平面視で、列方向Yに隣り合う隔壁3の間に設けられ、各隔壁3間において、行方向Xに所定の間隔を開けて配置されている。
前述した格子状の絶縁膜4は平面視で一方の電極12を除く領域に主に形成され、その一部が一方の電極12の周縁を覆って形成されている(図2参照)。換言すると絶縁膜4には一方の電極12上に開口6が形成されている。この開口6によって一方の電極12の表面が絶縁膜4から露出する。また前述した複数本の隔壁3は、絶縁膜4の一部を構成する行方向Xに延在する複数本の帯状の部材上に設けられる。
有機層(本実施形態では正孔注入層および発光層)は隔壁3に挟まれた領域に行方向Xに延在して配置される。すなわち有機層は、列方向Yに隣り合う隔壁3によって規定される凹部5に、帯状に形成される。
基板には発光色の異なる複数種類の有機EL素子が設けられることがある。たとえばカラー表示装置の場合、赤色、緑色および青色のいずれか1種の光を放つ3種類の有機EL素子11R,11G,11Bが基板2上に設けられる。
種類の異なる有機EL素子間では層構成が異なる。たとえば発光色の異なる複数種類の有機EL素子を形成する場合、素子の種類ごとに発光色の異なる発光層が設けられる。なお発光層ほどには発光色に影響を与えない正孔注入層などは、全種類の有機EL素子に共通する層として全種類の有機EL素子に設けられることがある。本実施形態では、有機層の一層に相当する正孔注入層を、全ての有機EL素子に共通する層として全ての有機EL素子に設ける。
なお、発光層とは異なる層(たとえば正孔注入層や電子注入層)であっても素子の種類ごとに種類の異なる層を形成してもよい。また3種類の有機EL素子11R,11G,11Bに限らず、2種類または4種類以上の有機EL素子を備える形態も他の実施形態として採用しうる。
カラー表示装置はたとえば以下の(I)(II)(III)の行を、この順序で、列方向Yに繰り返し配置することにより実現することができる。
(I)赤色の光を放つ複数の有機EL素子11Rが所定の間隔を開けて配置される行。
(II)緑色の光を放つ複数の有機EL素子11Gが所定の間隔を開けて配置される行。
(III)青色の光を放つ有機EL素子11Bが所定の間隔を開けて配置される行。
本実施形態では発光層の種類を異ならせることによって、赤色、緑色および青色のいずれか1種の光を放つ3種類の有機EL素子を構成する。そのため(i)赤色の光を放つ発光層15Rが設けられる行、(ii)緑色の光を放つ発光層15Gが設けられる行、(iii)青色の光を放つ発光層15Bが設けられる行の3種類の行を、この順序で、列方向Yに繰り返し配置する。すなわち行方向Xに延びる帯状の発光層15R、発光層15G、発光層15Bを、それぞれ列方向Yに2行の間隔を開けて順次正孔注入層上に積層する。
一対の電極のうちの他方の電極13は発光層15上に設けられる。なお本実施形態では他方の電極13は複数の有機EL素子にまたがって連続して形成され、複数の有機EL素子に共通の電極として設けられる。すなわち他方の電極13は、発光層上だけでなく、隔壁3上にも形成され、発光層15上の電極と隔壁3上の電極とが連なるように一面に形成される。
<発光装置の製造方法>
つぎに発光装置の製造方法について説明する。
まず基板2を用意する。アクティブマトリクス型の表示装置の場合、この基板2として、複数の有機EL素子を個別に駆動するための回路が予め形成された基板を用いることができる。たとえばTFT(Thin Film Transistor)基板を基板として用いることができる。
(一方の電極がそのうえに形成された基板を用意する工程)
つぎに、用意した基板2上に複数の一方の電極12をマトリクス状に形成する。一方の電極12は、たとえば基板2上に一面に導電性薄膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法によってマトリクス状にパターニングすることにより形成される。またたとえば所定の部位に開口が形成されたマスクを基板2上に配置し、このマスクを介して基板2上の所定の部位に導電性材料を選択的に堆積することにより一方の電極12をパターン形成してもよい。一方の電極12の材料については後述する。なお本工程では一方の電極12が予め形成された基板を用意してもよい。
つぎに本実施形態では基板2上に絶縁膜4を格子状に形成する。絶縁膜4は有機物または無機物によって構成される。絶縁膜を構成する有機物としてはアクリル樹脂、フェノール樹脂、およびポリイミド樹脂などの樹脂を挙げることができる。また絶縁膜を構成する無機物としてはSiOやSiNなどを挙げることができる。
有機物からなる絶縁膜を形成する場合、まずたとえばポジ型またはネガ型の感光性樹脂を一面に塗布し、所定の部位を露光、現像する。さらにこれを硬化することによって、所定の部位に開口6が形成された絶縁膜4が形成される。なお感光性樹脂としてはフォトレジストを用いることができる。また無機物からなる絶縁膜を形成する場合、無機物からなる薄膜をプラズマCVD法やスパッタ法などによって一面に形成する。さらに所定の部位に開口6を形成することにより絶縁膜4が形成される。開口6はたとえばフォトリソグラフィー法によって形成される。このように開口を形成することにより一方の電極12の表面が露出する。
つぎに本実施形態では複数本のストライプ状の隔壁3を絶縁膜4上に形成する。隔壁3はたとえば絶縁膜の材料として例示した材料を用いて、絶縁膜を形成する方法と同様にしてストライプ状に形成することができる。
隔壁3および絶縁膜4の形状、並びにその配置は、画素数および解像度などの表示装置の仕様や製造の容易さなどに応じて適宜設定される。たとえば隔壁3の列方向Yの厚みL1は5μm〜50μm程度であり、隔壁3の高さL2は0.5μm〜5μm程度であり、列方向Yに隣り合う隔壁3間の間隔L3、すなわち凹部5の列方向Yの幅L3は、20μm〜200μm程度である。また絶縁膜4に形成される開口の行方向Xおよび列方向Yの幅はそれぞれ10μm〜400μm程度である。
(有機層を形成する工程)
つぎに本実施形態では一方の電極12上に有機層の1つとして正孔注入層を形成する。正孔注入層は所定の塗布法によって形成することができる。本工程では、有機層となる材料を含む液柱状のインキを所定の行(本実施形態では凹部5)上に供給しつつ、インキの供給される位置を、前記行方向Xの一方または他方に移動することによって、所定の行(本実施形態では凹部5)の有機層を塗布成膜し、前記有機層を形成する。本実施形態ではいわゆるノズルプリンティング法によって正孔注入層を形成する。
図3に示すように、ノズルプリンティング法では一筆書きで各行(凹部5)にインキを供給する。すなわち基板2の鉛直方向の上方に配置されるノズルから液柱状のインキを吐出したまま、ノズル16を行方向Xに往復移動させつつ、ノズルの往復移動の折り返しのさいに、基板を列方向Yに1行分だけ移動させることによって、各行にインキを供給する。なおノズル16が行方向に往復移動し、ノズル16の往復移動の折り返しのさいに基板が列方向に移動するようにしてインキを供給してもよいが、逆に、基板が行方向に往復移動し、その折り返しのさいにノズルが列方向に移動するようにしてもよく、さらにはノズルおよび基板のうちの一方のみを所定の方向に移動することによって、インキを供給してもよい。
本実施形態では、単位時間当たりのインキの吐出量を一定に設定した上で、インキの供給される位置を行方向Xの一方に移動するときの移動速度V1と、他方に移動するときの移動速度V2とを異ならせる。以下、インキの供給される位置を行方向Xの一方に移動するときの行程を往路、他方に移動するときの行程を復路と記載することがある。
本発明者等は、装置の設定として単位時間当たりのインキの吐出量を一定にして有機層を形成したときに、往路において形成された有機層と復路において形成された有機層とで膜厚に違いが生じることを見出した。具体的には、往路で形成された有機層の膜厚と、復路で形成された有機層の膜厚との間に1.06程度の違いが生じることを確認した。これは、往路と復路とでインキの単位時間あたりの吐出量が微妙に異なり、この吐出量の違いが有機層の膜厚の違いにあらわれているものと考えられる。
単位時間当たりのインキの吐出量を一定としてノズルを走査する場合、単位長さ当たりのインキの供給量は、インキの供給される位置の移動速度によって調整される。本実施形態では、往路の移動速度V1と復路の移動速度V2とを異ならせることによって、往路と復路との単位長さ当たりのインキの供給量を調整する。具体的には、往路と復路とでそれぞれ形成される有機層の膜厚が等しくなるように、移動速度V1と移動速度V2とをそれぞれ設定する。たとえば装置の設定として、単位時間当たりのインキの吐出量を一定にし、かつ往路の移動速度V1と復路の移動速度V2を同じにしたときに、往路において形成された有機層の膜厚が復路のそれよりも厚い場合には、往路の移動速度V1を復路の移動速度V2よりも速く設定する。たとえば、往路の移動速度V1と復路の移動速度V2比は、単位時間当たりのインキの吐出量を一定にし、かつ往路、復路の移動速度を同じにしたときに、往路において形成された有機層の膜厚と復路において形成された有機層の膜厚との比と、おおむね同じように設定すればよい。このように往路の移動速度V1と復路の移動速度V2とを異ならせることにより、往路と復路とで形成される有機層の膜厚を略等しくすることができる。
有機層(本実施形態では正孔注入層)は、隔壁間に供給されたインキが固化することによって形成される。インキの固化はたとえば溶媒を除去することによって行うことができる。溶媒の除去は、自然乾燥、加熱乾燥および真空乾燥などによって行うことができる。また使用するインキが、光や熱などのエネルギーを加えることによって重合する材料を含む場合、インキを供給した後に光や熱などのエネルギーを加えることによって有機層を固化してもよい。
つぎに発光層を形成する。前述したようにカラー表示装置を作製する場合、3種類の有機EL素子を作製するために、たとえば発光層の材料を塗りわける必要がある。たとえば3種類の発光層を行ごとに形成する場合、赤色の光を放つ材料を含む赤インキ、緑色の光を放つ材料を含む緑インキ、青色の光を放つ材料を含む青インキを、それぞれ列方向Yに2列の間隔を開けて塗布する必要がある。そして赤インキ、緑インキ、青インキを所定の行に順次塗布することによって各発光層を塗布成膜することができる。赤インキ、緑インキ、青インキを所定の行に順次塗布する方法としては、印刷法、インクジェット法、ノズルプリンティング法などの所定の塗布法が挙げられる。たとえばノズルプリンティング法では前述した正孔注入層を形成する方法と同様にしてインキを塗布することができる。
まず赤インキをノズルプリンティング法によって所定の行に供給し、さらにこれを固化することによって赤色の光を放つ発光層15Rを形成する方法について説明する。
本工程では、有機層(本実施形態では発光層15R)となる材料を含む液柱状のインキを所定の行(本実施形態では凹部5)上に供給しつつ、インキの供給される位置を、前記行方向Xの一方または他方に移動することによって、所定の行(本実施形態では凹部5)の有機層を塗布成膜し、前記有機層を形成する。
赤色の光を放つ発光層は、2行おきに設けられるため、赤インキも2行おきに供給する必要がある。図4に示すように、たとえば基板2の上方に配置されるノズルから液柱状のインキを吐出したまま、ノズル16を行方向Xに往復移動させつつ、ノズルの往復移動の折り返しのさいに、基板を列方向Yに3行分だけ移動させることによって、2行おきに赤インキが供給される。
本実施形態では、単位時間当たりの赤インキの吐出量を一定に設定した上で、赤インキの供給される位置を行方向Xの一方に移動するときの移動速度V1と、他方に移動するときの移動速度V2とを異ならせる。
前述したように、有機層の膜厚が等しくなるように移動速度V1と移動速度V2とを異ならせることにより、往路と復路とでそれぞれ形成される有機層の膜厚を略等しくすることができる。
有機層(本実施形態では発光層)は、隔壁間に供給されたインキが固化することによって形成される。インキの固化はたとえば溶媒を除去することによって行うことができる。溶媒の除去は、自然乾燥、加熱乾燥および真空乾燥などによって行うことができる。また使用するインキが、光や熱などのエネルギーを加えることによって重合する材料を含む場合、インキを供給した後に光や熱などのエネルギーを加えることによって有機層を固化してもよい。
なお緑インキおよび青インキも、赤インキと同様に隔壁間に2行ごとに供給することによって、緑色の光を発する発光層15G、青色の光を発する発光層15Bをそれぞれ形成することができる。
発光層を形成した後、必要に応じて所定の有機層や無機層などを所定の方法によって形成する。これらは印刷法、インクジェット法、ノズルプリンティング法などの所定の塗布法、さらには所定の乾式法を用いて形成してもよい。
(他方の電極を形成する工程)
つぎに他方の電極を形成する。前述したように本実施形態では他方の電極を基板上の全面に形成する。これによって複数の有機EL素子を基板上に形成することができる。
以上説明した発光装置の製造方法では、単位時間当たりのインキの吐出量を一定に設定した上で、インキの供給される位置を行方向Xの一方に移動するときの移動速度V1と、他方に移動するときの移動速度V2とを異ならせてインキを供給する。これによって往路と復路において形成される有機層の膜厚を略等しくすることができる。その結果として、各行間で発光むらの少ない有機EL素子を作製することができる。
以上の実施形態では、1本のノズルを用いてインキを供給する形態について説明したが、他の実施形態として、複数本のノズルを用いてインキを供給してもよい。
また以上の実施形態では、1つの行に対して1回だけインキを供給する形態について説明したが、他の実施形態として、1つの行に対して奇数回インキを供給してもよい。この場合であっても本発明の上述の効果を奏することができる。なおタクトタイムを短縮するためには、インキは1つの行に対して1回だけ供給することが好ましい。
また以上の実施形態では、絶縁膜4を備える表示装置について説明したが、他の実施形態として絶縁膜4を備えない表示装置を構成してもよい。たとえば一対の電極間に設けられる所定の層(上述の実施形態では正孔注入層)を電気抵抗の高い材料によって構成してもよい。これによって行方向Xに隣り合う有機EL素子の電気的絶縁を確保することができる。
また以上の実施形態では行方向Xに延在する隔壁3を備える表示装置について説明したが、他の実施形態として、格子状に形成される隔壁を備える表示装置を構成してもよい。具体的には、隔壁は、行方向Xに延在する複数本の隔壁部材と列方向Yに延在する複数本の隔壁部材とによって構成され、平面視で、格子上に設けられる絶縁膜4に重なるように格子状に形成される。なお格子状の隔壁を備える表示装置では、当該隔壁によって有機EL素子間の電気的絶縁が確保されるため、絶縁膜を設けなくてもよい。
また以上の実施形態では全ての有機層を、ノズルプリンティング法によって形成する形態について説明したが、有機層が複数ある場合には少なくとも1つの有機層を、上述のノズルプリンティング法によって形成すればよい。
また以上の実施形態では、基板上に設定される複数本の行を規定するために、隔壁3が設けられた表示装置について説明したが、複数本の行を規定するものは隔壁に限られない。たとえば隔壁に代替するパターンとして、インキを排除するパターンを基板上に設けることによって複数本の行を規定してもよい。たとえば隔壁が設けられる部位に、インキを弾く部材を設けたり、撥液処理を施したりしてもよく、逆に、隔壁が設けられる部位を除く領域に、親液処理を施してもよい(特表2009−533251号公報、特表2009−540505号公報、特表2009−540506号公報、特開2004−71473号公報、特開2007−44582号公報、特許第4628109号公報等参照)。
また以上の説明ではノズルプリンティング法によって有機EL素子の有機層を形成する方法について説明したが、本発明は有機EL素子の有機層に限らず、所定の薄膜を形成する薄膜の製造方法にも適用することができる。すなわち所定の列方向に所定の間隔を開けて前記列方向とは方向の異なる行方向に延びる複数本の行が被塗布体上に設定されており、当該被塗布体上の各前記行に帯状の薄膜を製造する薄膜の製造方法において、前記薄膜となる材料を含む液柱状のインキを所定の前記行上に供給しつつ、インキの供給される位置を、前記行方向の一方または他方に移動することによって、所定の前記行の有機層を塗布成膜し、前記薄膜を形成する工程を含み、前記薄膜を形成する工程において、インキの供給される位置を前記行方向の一方に移動するときの移動速度と、他方に移動するときの移動速度とを異ならせる、薄膜の製造方法に適用することができる。このような所定の薄膜としては、カラーフィルターなどを挙げることができる。
<有機EL素子の構成>
前述したように有機EL素子は種々の層構成をとりうるが、以下では有機EL素子の層構造、各層の構成、および各層の形成方法についてさらに詳しく説明する。
前述したように有機EL素子は、一対の電極と、該電極間に設けられる1または複数の有機層とを含んで構成され、1または複数の有機層として少なくとも1層の発光層を有する。なお有機EL素子は、無機物と有機物とを含む層、および無機層などを含んでいてもよい。有機層を構成する有機物としては、低分子化合物でも高分子化合物でもよく、また低分子化合物と高分子化合物との混合物でもよい。有機層は、高分子化合物を含むことが好ましく、ポリスチレン換算の数平均分子量が10〜10である高分子化合物を含むことが好ましい。有機層を塗布法によって形成する際には溶媒への溶解性が良好な有機物を用いることが好ましく、一般的に高分子化合物は低分子化合物に比べて溶媒への溶解性が良好なためである。
陰極と発光層との間に設けられる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層などを挙げることができる。陰極と発光層との間に電子注入層と電子輸送層との両方の層が設けられる場合、陰極に近い層を電子注入層といい、発光層に近い層を電子輸送層という。陽極と発光層との間に設けられる層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層などを挙げることができる。正孔注入層と正孔輸送層との両方の層が設けられる場合、陽極に近い層を正孔注入層といい、発光層に近い層を正孔輸送層という。これら陰極と発光層との間に設けられる層、および陽極と発光層との間に設けられる層は、共通層として、全ての有機EL素子に共通して設けることができる。なお有機層のうちで塗布法によって形成することが可能な有機層は、正孔注入層および発光層を形成する方法として前述の実施形態において説明した本発明の方法によって形成することが好ましい。
有機EL素子の素子構成の一例を以下に示す。
a)陽極/発光層/陰極
b)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
c)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
d)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極
e)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
f)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
g)陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
h)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
j)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
k)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
l)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
m)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
n)陽極/発光層/電子注入層/陰極
o)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
p)陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(ここで、記号「/」は、記号「/」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
さらに有機EL素子は、2層以上の発光層を有していてもよく、また2層以上の発光層を有し、電荷を発生する電荷発生層を発光層間に介在させたいわゆるマルチフォトン型の素子を構成してもよい。
有機EL素子は、封止のための封止膜または封止板などの封止部材でさらに覆われていてもよい。
本実施形態の有機EL素子は、さらに電極との密着性向上や電極からの電荷注入性の改善のために、電極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けてもよい。また界面での密着性向上や混合の防止などのために、前述した各層間に薄いバッファー層を挿入してもよい。
積層する層の順序、層数、および各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜設定することができる。また有機EL素子は、陽極および陰極のうちで、陽極を基板寄りに配置し、陰極を基板から離間した位置に配置してもよく、また逆に陰極を基板寄りに配置し、陽極を基板から離間した位置に配置してもよい。たとえば上記a)〜p)の構成において、左側の層から順に基板に各層を積層してもよく、逆に右側の層から順に基板に各層を積層してもよい。
次に有機EL素子を構成する各層の材料および形成方法についてより具体的に説明する。
<陽極>
発光層から放たれる光が陽極を通って出射する構成の有機EL素子の場合、陽極には光透過性を示す電極が用いられる。光透過性を示す電極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物および金属などの薄膜を用いることができ、光透過率の高いものが好適に用いられる。具体的には酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、金、白金、銀、および銅などから成る薄膜が用いられ、これらの中でもITO、IZO、または酸化スズから成る薄膜が好適に用いられる。陽極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法などを挙げることができる。また陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
なお発光層から放たれる光が陰極を通って出射する構成の有機EL素子の場合、陽極には、光を反射する材料を用いてもよく、このような材料としては、仕事関数3.0eV以上の金属、金属酸化物、金属硫化物が好ましい。
陽極の膜厚は、光の透過性および電気抵抗などを考慮して、適宜選択することができ、例えば10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
<正孔注入層>
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、および酸化アルミニウムなどの酸化物や、フェニルアミン系化合物、スターバースト型アミン系化合物、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、およびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
正孔注入層の成膜方法としては、例えば正孔注入材料を含む溶液からの成膜を挙げることができる。溶液からの成膜に用いられる溶液の溶媒としては、正孔注入材料を溶解させるものであれば特に制限はなく、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒、および水を挙げることができる。
溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルプリンティング法などの塗布法を挙げることができ、正孔注入層は、上述した本発明のノズルプリンティング法によって形成することが好ましい。
正孔注入層の膜厚は、電気的な特性や成膜の容易性などを勘案して適宜設定され、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
<正孔輸送層>
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、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、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などを挙げることができる。
これらの中で正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などの高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
正孔輸送層の成膜方法としては、特に制限はないが、低分子の正孔輸送材料では、高分子バインダーと正孔輸送材料とを含む混合液からの成膜を挙げることができ、高分子の正孔輸送材料では、正孔輸送材料を含む溶液からの成膜を挙げることができる。
溶液からの成膜に用いられる溶液の溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はなく、例えば正孔注入層を溶液から成膜する際に用いられる溶液の溶媒として例示したものを用いることができる。
溶液からの成膜方法としては、前述した正孔中注入層の成膜法と同様の塗布法を挙げることができ、正孔輸送層は、上述した本発明のノズルプリンティング法によって形成することが好ましい。
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収の弱いものが好適に用いられ、例えばポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサンなどを挙げることができる。
正孔輸送層の膜厚としては、電気的な特性や成膜の容易性などを勘案して適宜設定され、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
<発光層>
発光層は通常、主として蛍光及び/又はりん光を発光する有機物、またはこの有機物とこれを補助するドーパントとから構成される。ドーパントは、例えば発光効率の向上や、発光波長を変化させるために加えられる。なお有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよく、発光層は、ポリスチレン換算の数平均分子量が、10〜10である高分子化合物を含むことが好ましい。発光層を構成する発光材料としては、例えば以下の色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料、ドーパント材料を挙げることができる。
(色素系材料)
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体などを挙げることができる。
(金属錯体系材料)
金属錯体系材料としては、例えばTb、Eu、Dyなどの希土類金属、またはAl、Zn、Be、Ir、Ptなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
(高分子系材料)
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素系材料や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどを挙げることができる。
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
また緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
また赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
(ドーパント材料)
ドーパント材料としては、例えばペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約2nm〜200nmである。
発光材料の成膜方法としては、印刷法、インクジェットプリント法、ノズルプリンティング法などを挙げることができる。たとえば上述したように本発明のノズルプリンティング法によって複数種類のインキを塗り分けることができる。
<電子輸送層>
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、公知のものを使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などを挙げることができる。
これらのうち、電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子の電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、または溶液若しくは溶融状態からの成膜を挙げることができ、高分子の電子輸送材料では溶液または溶融状態からの成膜を挙げることができる。なお溶液または溶融状態からの成膜する場合には、高分子バインダーを併用してもよい。溶液からの成膜方法としては、前述した正孔中注入層の成膜法と同様の塗布法を挙げることができる。
電子輸送層の膜厚は、電気的な特性や成膜の容易性などを勘案して適宜設定され、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
<電子注入層>
電子注入層を構成する材料としては、発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの1種類以上含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、またはこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物、および炭酸塩の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。電子注入層は、2層以上を積層した積層体で構成されてもよく、例えばLiF/Caなどを挙げることができる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。電子注入層の膜厚としては、1nm〜1μm程度が好ましい。
<陰極>
陰極の材料としては、仕事関数が小さく、発光層への電子注入が容易で、電気伝導度の高い材料が好ましい。また陽極側から光を取出す構成の有機EL素子では、発光層から放たれる光を陰極で陽極に向けて反射するために、陰極の材料としては可視光反射率の高い材料が好ましい。陰極には、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および周期表13族金属などを用いることができる。陰極の材料としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、前記金属のうちの2種以上の合金、前記金属のうちの1種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの1種以上との合金、またはグラファイト若しくはグラファイト層間化合物などが用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などを挙げることができる。また、陰極としては導電性金属酸化物および導電性有機物などから成る透明導電性電極を用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ITO、およびIZOを挙げることができ、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などを挙げることができる。なお、陰極は、2層以上を積層した積層体で構成されていてもよい。なお、電子注入層が陰極として用いられる場合もある。
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して適宜設定され、例えば10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法などを挙げることができる。
<絶縁層>
絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料などを挙げることができる。膜厚2nm以下の絶縁層を設けた有機EL素子としては、陰極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けたもの、陽極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けたものを挙げることができる。
1 発光装置
2 基板
3 隔壁
4 絶縁膜
5 凹部
6 開口
11 有機EL素子
12 陽極
13 陰極
14 正孔注入層
15 発光層
16 ノズル

Claims (2)

  1. 列方向に所定の間隔を開けて前記列方向とは方向の異なる行方向に延びる複数本の行が基板上に設定されており、各前記行上において前記行方向に所定の間隔を開けて設けられる複数の有機EL素子を備え、各有機EL素子が、一対の電極と、該電極間に設けられる有機層とを含んで構成される発光装置の製造方法において、
    一対の電極のうちの一方の電極がそのうえに形成された基板を用意する工程と、
    有機層となる材料を含む液柱状のインキを所定の前記行上に供給しつつ、インキの供給される位置を、前記行方向の一方または他方に移動することによって、所定の前記行の有機層を塗布成膜し、前記有機層を形成する工程と、
    一対の電極のうちの他方の電極を形成する工程とを含み、
    前記有機層を形成する工程において、インキの供給される位置を前記行方向の一方に移動するときの移動速度と、他方に移動するときの移動速度とを異ならせる、発光装置の製造方法。
  2. 所定の列方向に所定の間隔を開けて前記列方向とは方向の異なる行方向に延びる複数本の行が被塗布体上に設定されており、当該被塗布体上の各前記行に帯状の薄膜を製造する薄膜の製造方法において、
    前記薄膜となる材料を含む液柱状のインキを所定の前記行上に供給しつつ、インキの供給される位置を、前記行方向の一方または他方に移動することによって、所定の前記行の有機層を塗布成膜し、前記薄膜を形成する工程を含み、
    前記薄膜を形成する工程において、インキの供給される位置を前記行方向の一方に移動するときの移動速度と、他方に移動するときの移動速度とを異ならせる、薄膜の製造方法。
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