JP2013206738A - 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダミー画素を設けなくても、各画素電極上に形成した有機発光媒体層の膜厚ムラを防止することができる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること。
【解決手段】本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板１２と、この基板１２上に設けられた格子状の隔壁１４と、この隔壁１４により区画された領域に少なくとも第一電極層１３、有機発光媒体層１６、第二電極層１７を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、格子状隔壁１４の頂部に凹部１５を形成し、有機発光媒体層１６が、印刷法もしくは塗布法により、格子状隔壁１４上及び該格子状隔壁１４により区画された領域に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、テレビ、パソコンモニタ、携帯電話等の携帯端末等に使用されるフラットパネルディスプレイや、面発光光源、照明、発光型広告体等として、幅広い用途が期待される有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子を画素に用いた有機ＥＬディスプレイは、広視野角、応答速度の速さ、低消費電力などの利点から、ブラウン管や液晶ディスプレイに替わるフラットパネルディスプレイとして期待されている。

この有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも一方が透光性を有する二枚の電極層の間に有機発光媒体層を挟持した構造を有しており、両電極間に電圧を印可し、有機発光媒体層に電流を流すことにより有機発光媒体層で発光が生じる自発光型の表示素子である。しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子を効率良く発光させるためには有機発光媒体層の膜厚のコントロールが重要であり、例えば膜厚１００ｎｍ程度の薄膜にする必要があった。さらに、これをディスプレイ化するには高精細にパターニングする必要もあった。

有機エレクトロルミネッセンス素子の有機発光媒体層に用いる有機発光材料には低分子材料と高分子材料とがある。低分子材料を用いる場合、一般に、基板上に抵抗加熱蒸着法（真空蒸着法）等により薄膜を形成し、このときに微細パターンのマスクを用いてこの薄膜をパターニングして有機発光媒体層を形成する。ただし、この方法では基板が大型化すればするほど、パターニング精度を出し難いという問題があった。

そこで、最近では有機発光材料として高分子材料を用い、この有機発光材料を溶剤に溶解させて塗工インキ液を調製した後、これをウェットコーティング法で基板に塗布して薄膜を形成する方法が試みられている。この種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、突出コート法、ディップコート法等が知られてるが、高精細にパターニングしたり、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に塗り分けしたりする。このため、ウェットコーティング法では難しく、塗り分けパターニングを得意とする印刷法でのパターン印刷による薄膜形成が最も有効であると考えられる。

さらに、各種印刷法の中でも、有機エレクトロルミネッセンス素子やディスプレイでは基板としてガラス基板を用いることが多いため、グラビア印刷法等で用いる金属製の硬い印刷版を用いる方法は不向きである。そのため、弾性を有するゴム製の印刷版を用いた印刷法や、ゴム製の印刷用ブランケットを用いたオフセット印刷法や、弾性を有するゴムやその他の樹脂を主成分とした感光性樹脂版を用いる凸版印刷法等が採用される。具体的な印刷法としては、オフセット印刷によるパターン印刷方法（特許文献１参照）、凸版印刷によるパターン印刷方法（特許文献２及び特許文献３参照）などが知られている。

一方、凸版印刷法で用いられる粘稠状インキ、チクソトロピー性インキまたは液状インキは、最適な粘度、表面張力があることが知られており、液状のインキは増粘剤といった粘度調整剤や表面張力を調整するための界面活性剤等を添加するのが一般的である。

電子材料を印刷する場合、材料の溶解性に限りがあったり、不純物を嫌う場合があったりするなど、インキ物性としての制限が大きい場合がある。特に、有機発光材料を印刷法により印刷して成膜する場合、有機発光材料は、水やアルコール、その他の有機溶剤といった溶媒や、必要に応じてバインダー樹脂に分散もしくは溶解させることにより、印刷、塗工用のインキ液としてインキ化される。また、有機発光材料をパターン成膜し、有機発光素子として駆動させる場合、その素子の耐久性は有機発光材料により成膜される膜の純度が高い方が良いとされている。したがって、有機発光材料の膜中に残留する増粘剤などは純度を低下させる要因となるため添加することができない。この理由からも、印刷物のインキ転移性、パターン形状の安定性を得るために必要な有機発光材料インキ液の諸物性の調整可能範囲は限られてしまう。

上記の理由と、有機発光材料の溶解性の低さとから、溶媒として、一部の芳香族溶剤しか用いることができないのが現状であり、インキの選択幅はさほど大きくない。

また、一般的に液状組成物を塗布する方法を採用すると、基板上の端部では溶媒分子分圧が低いため、液状組成物が速く乾き始める。これに対して、基板上の中央側では溶媒分子分圧が高いため、液状組成物が乾き始めるのが遅い。これらの理由により基板上の位置によって液状組成物の乾燥速度に差がある。かかる乾燥速度の差は画素内および画素間で有機発光媒体層の膜厚ムラを引き起こし、輝度ムラ、発光色ムラ等の原因となるため、好ましくない。

そこで、基板上の端部に画素として利用しないダミー画素領域を設け、有機発光媒体層に膜厚ムラが発生しない中央側のみを発光領域として用いた有機エレクトロルミネッセンス装置を製造することが提案されている（特許文献４参照）。

しかしながら、上記特許文献４に記載の構成を採用すると、基板上でダミー画素が占有していた領域が無駄になるので、画素数の割には、有機エレクトロルミネッセンス装置が大型化してしまう。それ故、有機エレクトロルミネッセンス装置を表示装置として用いた場合には、ダミー画素が小型化への妨げとなるという問題点があった。また、ダミー画素は発光領域には関与しないため、材料が無駄になるという問題点もあった。

これらの問題点を解決するため、ダミー画素を設けずに、基板上の中央領域のように、液状組成物からの溶媒の蒸発速度が遅い領域には、画素電極を内側に１つ備えた狭い第１機能層形成領域を配置し、基板上の外周領域のように、液状組成物からの溶媒の蒸発速度が速い領域には、画素電極を内側に２つ備えた広い第２機能層形成領域を配置する。そして、第１機能層形成領域より第２機能層形成領域が広くなった分、その面積に応じてより多くの液状組成物が第２機能層形成領域に塗布されることになる。このために、第１機能層形成領域と第２機能層形成領域との間で液状組成物の乾燥速度が同等となり、各画素電極上に形成した有機発光媒体層の膜厚ムラを防止することができるようにした有機エレクトロルミネッセンス装置を製造することが提案されている(特許文献５参照)。

しかしながら、上記特許文献５に記載の構成を採用しても、同じ有機発光媒体層形成領域内での膜厚ムラまでは防止することができず、不十分であった。

特開２００１−０９３６６８号公報 特開２００１−１５５８５８号公報 特開２００１−１５５８６１号公報 特開２００２−２２２６９５号公報 特開２００９−０４８８３０号公報

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、ダミー画素を設けなくても、各画素電極上に形成した有機発光媒体層の膜厚ムラを防止することができる有機エレクトロルミネッセンス素子とその素子の製造方向を提供することを目的とする。

本発明は、複数の画素を有する有機エレクトロルミネッセンス素子に係り、基板と、基板上に該基板側から突き出して設けられた格子状の隔壁と、この隔壁により区画された領域に設けられる、少なくとも第一電極層、有機発光媒体層、第二電極層とを有した有機エレクトロルミネッセンス素子において、隔壁の突出し端部に凹部を形成し、有機発光媒体層は、上記凹部を含む隔壁の上面及び上記隔壁により区画された領域にわたり形成されてなることを特徴とする。

また、本発明は、上記の構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に係り、その製造方法は、基板上に区画された領域に第一電極層を形成する工程と、上記領域の各々の周縁部を覆うように格子状隔壁と該格子状隔壁の上部に凹部を形成する工程と、上記第一電極層上並びに上記凹部を含む隔壁の上面及び上記隔壁により区画された領域にわたり、有機発光媒体層を形成する工程と、上記有機発光媒体層上に前記第二電極層を形成する工程と、上記第二電極層を覆う前記封止層を形成する工程と、を有する方法である。

本発明によれば、ダミー画素を設けなくても、格子状隔壁の上底部に凹部の単位面積当たりの体積が、基板の中央部が小さく、基板外周部に向けて徐々に大きくなるよう凹部を形成することで、基板内の溶媒環境を等しく、すなわち溶媒の蒸発速度を等しくでき、それにより各画素電極上に形成した有機発光媒体層の膜厚ムラを防止することのできる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。また、本発明は印刷法もしくは塗布法により電子材料をディスプレイとして印刷もしくは塗布する際の膜厚ムラを防止することができる。

（Ａ）は本発明の一つの実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一画素領域の部分を概略的に示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）中Ｘ−Ｘ線に沿う隔壁形成後の状態での断面図、（Ｃ）は（Ａ）中Ｘ−Ｘ線に沿う第二電極層形成後の状態での断面図である。 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を概略的に示す平面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は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における隔壁の凹部の各種の例を概略的に示す平面図である。

以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を、図面を参照しながら説明する。本実施の形態は凸版印刷法により電子材料をディスプレイとして印刷する際の膜厚ムラを防止することを目的とする。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。また、以下の説明に用いた各図では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を相違させてある。

図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明の一つの実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一つの画素領域の部分を概略的に示し、同図１（Ａ）はその有機エレクトロルミネッセンス素子の平面図、同図１（Ｂ）は（Ａ）中に示したＸ−Ｘ線に沿っての隔壁を形成後の状態での断面図、同図１（Ｃ）は同じく（Ａ）中Ｘ−Ｘ線に沿っての第二電極層を形成後の状態での断面図である。

図１において示す有機エレクトロルミネッセンス素子は、基体としての基板１２上に、第一電極層１３、格子状隔壁１４、有機発光媒体層１６、第二電極層１７を備える。有機発光媒体層１６は、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を備える。

基体としての基板１２上に設けられる隔壁１４は、各画素の領域ごとに該基板１２側から離れる向きに突き出して各画素の領域を囲むように格子状に形成される。隔壁１４の突き出した上端部には凹部（隔壁上（底）部凹部）１５が形成されている。格子状隔壁１４の開口部１１にはその画素１０の領域における第一電極層１３が形成される。この第一電極層１３は格子状隔壁１４により他の画素１０のものから仕切られ、他の画素１０の第一電極層１３から隔離されている。第一電極層１３上側には有機発光媒体層１６が形成され、この有機発光媒体層１６の上側には第二電極層１７が形成されている。

本実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子では、基板１２として電極基板を用いる。この電極基板としては、ガラスや石英、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート等のプラスチックフィルムからなり、この基板１２上に後述する第一電極層１３が少なくとも形成されるものであればよい。

以下では、基板１２上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成された駆動用基板を用いた例を説明する。この薄膜トランジスタとしては公知のものを利用できる。具体的には、主として、ソース／ドレイン領域及びチャネル領域が形成される活性層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とから構成される薄膜トランジスタが挙げられる。薄膜トランジスタの構造としては、特に限定されるものではなく、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、ボトムゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。

活性層は、特に限定されるものではなく、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料又はチオフエンオリゴマー、ポリ（ｐ−フェリレンビニレン）等の有機半導体材料により形成することができる。これらの活性層の形成方法としては、例えば、アモルファスシリコンをプラズマ気相成長（ＰＥＣＶＤ）法により積層し、イオンドーピングする方法、ＳｉＨ₄ガスを用いてＬＰＣＶＤ（低圧気相成長）法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法、Ｓｉ₂Ｈ₆ガスを用いてＬＰＣＶＤ法により、また、ＳｉＨ₄ガスを用いてＰＥＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザ等のレーザによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピング法によりイオンドーピングする方法（低温プロセス）、減圧ＣＶＤ法又はＬＰＣＶＤ法によりポリシリコンを積層し、１０００℃以上で熱酸化してゲート絶縁膜を形成し、その上にｎ⁺ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法（高温プロセス）等が挙げられる。

ゲート絶縁膜としては、通常、ゲート絶縁膜として使用されているものを用いることができ、例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＳｉＯ₂；ポリシリコン膜を熱酸化して得られるＳｉＯ₂等を用いることができる。

ゲート電極としては、通常、ゲート電極として使用されているものを用いることができ、例えば、アルミ、銅等の金属、チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属、ポリシリコン、高融点金属のシリサイド、ポリサイド等が挙げられる。また、薄膜トランジスタは、シングルゲート構造、ダブルゲート構造、ゲート電極が３つ以上のマルチゲート構造であってもよい。また、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造、オフセット構造を有していてもよい。さらに、１つの画素１０中に２つ以上の薄膜トランジスタが配置されていてもよい。

有機エレクトロルミネッセンス素子は、薄膜トランジスタが有機エレクトロルミネッセンス素子のスイッチング素子として機能するように、薄膜トランジスタのドレイン電極と有機エレクトロルミネッセンス素子の第一電極層１３とが電気的に接続されている。薄膜トランジスタのドレイン電極と有機エレクトロルミネッセンス素子の第一電極層１３との接続は、平坦化膜を貫通するコンタクトホール内に形成された接続配線を介して行われる。

また、第一電極層１３は、格子状隔壁１４によって区画されており、各画素１０に対応した画素電極となっている。第一電極層１３の材料としては、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）など仕事関数の高い材料を選択することが好ましく、ＩＴＯやインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これらの金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散させた微粒子分散膜の単層もしくは積層したものを使用することができる。また、上面発光型の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合のように、第一電極層１３に正孔注入性と反射性が必要な場合には、ＡｇやＡｌのような金属材料の上にＩＴＯ膜を積層すればよい。第一電極層１３の膜厚は、有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構成により最適値が異なるが、単層、積層にかかわらず、１００Å以上１００００Å以下であり、より好ましくは、３０００Å以下である。

第一電極層１３を形成する方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などを用いることができる。

隔壁１４は各画素１０に対応した発光領域（開口部１１）を夫々区画するように形成し、隔壁１４の突き出した上端部（上底部）における頂面には凹部１５を形成する。一般的にアクティブマトリクス駆動型の表示装置では各画素１０に対して第一電極層１３が形成される。そして、各画素１０の面積を可能な限り大きくするため、第一電極層１３の端部を覆うように形成される隔壁１４の最も好ましい形状は、第一電極層１３を最短距離で区切る格子状である。

また、一般的に液状組成物を塗布する方法を採用すると、基板上の端部では溶媒分子分圧が低いため、液状組成物が速く乾き始めるが、これに対して、基板上の中央側では溶媒分子分圧が高いため、液状組成物が乾き始めるのが遅いなど、基板上の位置によって液状組成物の乾燥速度に差がある。かかる乾燥速度の差は、画素内および画素間で有機発光媒体層の膜厚ムラを引き起こし、輝度ムラ、発光色ムラ等の原因となるために好ましくない。したがって、隔壁１４に凹部１５を形成する際には、凹部１５の単位面積当たりの体積が、基板の中央部におけるものが小さく、基板外周部に位置するものが外周側に向けて徐々に大きくなるよう凹部１５を形成することで、基板内の溶媒環境を等しく、すなわち溶媒の蒸発速度を等しくできるようになる。これにより各画素の電極上に形成した有機発光媒体層１３の膜厚ムラを防止することができる。また、凹部１５の形成場所については、格子状隔壁１４のどこでもいいわけではなく、ライン状印刷版すなわち有機発光媒体層１６の塗工ライン（印刷方向）Ｌと垂直に交差する隔壁１４の領域上に設置するのが好ましい（図２参照）。また、凹部１５の単位面積あたりの体積は、凹部の深さ、凹部の幅、凹部の個数のいずれか一つ以上により調整される。ここで、凹部の単位面積あたりの体積とは、１画素における凹部の体積総和の単位面積あたりの体積を表す。凹部１５のパターンとしては、円柱、直方体などの柱状構造や、逆円錐、逆四角錘のような凹部底部が細くなる構造、凹部１５の底部が球状の構造等、凹部１５に溶媒が溜まる構造であれば特に制限されることはないが、インキが多く転写しやすい構造であることが好ましい。

図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はその凹部１５の例を示したものである。すなわち、図３（Ａ）は矩形状の凹部１５としたものであり、特に、塗工ラインＬと垂直に交差する向きが長い長方形とすることが好ましい。図３（Ｂ）は小径の複数の穴１５ａで凹部１５を形成したものであり、特に、図３（Ｂ）で示すように、塗工ラインＬと垂直な向きに等間隔で一列に並べた穴１５ａの群を、塗工ラインＬの方向へ等間隔で複数並べ、更に塗工ラインＬと４５°の角度で斜めに交差する向きにおいても各穴１５ａが一列に並ぶようにずらして配列することが好ましい。図３（Ｃ）は図３（Ｂ）で示す穴１５ａよりも大径の複数の穴１５ｂで凹部１５を形成したものであり、特に、塗工ラインＬと垂直な向きに等間隔で一列に並べた穴１５ｂの群を、塗工ラインＬの方向へ等間隔で複数並べたものである。

隔壁１４の形成方法としては、基板上に無機膜を一様に形成し、レジストでマスキングした後、ドライエッチングを行う方法や、基板上に感光性樹脂を積層し、フォトリソグラフィ法により所定のパターンとする方法が挙げられる。必要に応じて撥水剤を添加したり、プラズマやＵＶ（紫外線）を照射して形成後にインクに対する撥液性を付与したりすることもできる。膜厚の異なる凹部も同時に形成するには、ハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法を用いると隔壁１４と、凹部１５を同時に形成することも可能である。また、レーザー処理などによりさらに細かい凹部１５を形成することもできる。

隔壁１４の好ましい高さは０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上５μｍ以下である。隔壁１４の高さが１０μｍを超えると対向電極の形成及び封止を妨げてしまう。隔壁１４の高さが０．１μｍ未満だと第一電極層１３の端部を覆い切れなかったり、発光媒体層の形成時に隣接画素間でショートしたり、混色したりしてしまう。

凹部１５の単位面積あたりの体積はその凹部の幅、深さ、個数のいずれか一つ以上により調整されておれば、特に限定されるものはない。例えば、各画素１０において、凹部１５のない隔壁１４上に塗布される有機発光媒体層１６のウェット体積に対し、凹部１５の合計体積がその体積の１〜２倍程度になるように凹部１５を形成し、基板中心部から外周部へ遠ざかるにつれて凹部の単位面積あたりの体積が大きくなるよう調整することができる。なお、基板の面付けや設計によって適宜調整して凹部１５を形成するとさらに好ましい。

有機発光媒体層１６は、発光物質を含む単層膜、あるいは多層膜で形成することができる。多層膜で形成する場合の構成例としては、正孔輸送層及び電子輸送性発光層、または正孔輸送性発光層及び電子輸送層の２層構成や、正孔輸送層、発光層、電子輸送層からなる３層構成、さらには必要に応じて正孔（電子）注入機能と正孔（電子）輸送機能を分けたり、正孔や電子の輸送をブロックする層などを挿入したりして、さらに多層化することがより好ましい。

正孔輸送材料の例としては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物などの高分子正孔輸送材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。

高分子エレクトロルミネッセンス素子の場合には、正孔輸送層上に、インターレイヤ層を形成することが好ましい。インターレイヤ層に用いる材料として、ポリビニルカルバゾール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アリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられる。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、スピンコート法等を用いた各種塗布方法や凸版印刷法を用いて形成することができる。

発光材料としては、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリスピロなどの高分子材料や、これら高分子材料に前記低分子材料の分散または共重合した材料や、その他既存の蛍光発光材料や燐光発光材料を用いることができる。

電子輸送材料の例としては、２−（４−ビフェニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、オキサジアゾール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、トリアゾール化合物等を用いることができる。また、これらの電子輸送材料に、ナトリウムやバリウム、リチウムといった仕事関数が低いアルカリ金属、アルカリ土類金属を少量ドープすることにより、電子注入層としてもよい。

有機発光媒体層１６の膜厚は、単層または積層により形成する場合においても、１０００ｎｍ以下であり、好ましくは５０〜２００ｎｍ程度である。

有機発光媒体層１６の形成方法としては、材料に応じて、真空蒸着法や、スリットコート、スピンコート、スプレーコート、ノズルコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング法や印刷法、インクジェット法などによる塗工法を用いることができる。この中でも、印刷法を用いた成膜が可能な高分子材料は、溶剤に溶解又は安定して分散させてインキ化することによって大面積の成膜ができ、低分子材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の製造と比較して、低コストであるという利点がある。

また、塗布法で有機発光媒体層１６を形成する場合、下記凸版印刷法を用いることができる。特に、有機発光材料を溶媒に溶解または安定に分散させた有機発光インキを用いて発光層を各発光色に塗り分ける場合には、隔壁１４の間にインキを転写してパターニングできる凸版印刷法が好適である。凸版印刷法では、装置はインクタンクと、インクタンクに収容された有機発光インキをアニロックスロールの表面に塗布するインクチャンバーと、アニロックスロールの表面に塗布された有機発光インキを一定厚さのインキ層に形成されたドクタと、ドクタにより形成されたインキ層をステージ上の被印刷基板に転写する版銅とを有し、版銅の周面上にマウントされた凸版により所定の印刷パターンが被印刷基板上に形成され、凸版印刷後に被印刷基板を乾燥することで被印刷基板上に有機発光層が形成される。他の発光媒体層をインキ化して塗工する場合についても同様に上記の方法を用いて形成することができる。そして、有機発光媒体層は凹部１５を含む隔壁１４の上面及び隔壁１４により区画された領域にわたり形成される。

第二電極層１７としては、少なくとも、電子注入性の陰極としての役割があればよく、ＬｉやＢａ、Ｃａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属と、ＡｌやＡｇといった安定性のある金属膜の積層膜が用いられる。トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合には、透明電極としての役割を兼用する必要がある。このため、電子注入性の陰極としては、仕事関数が低いＬｉやＢａ、Ｍｇ、Ｃａといったアルカリ金属やアルカリ土類金属や、これら金属の酸化物、フッ化物などの化合物を用いることができる。これら材料は電子注入性に優れるものの、安定性に乏しいため、ＡｌやＡｇなどの安定性に優れた金属との積層膜もしくは合金膜を用いることがより好ましい。

第二電極層１７の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を選択すればよい。また、第二電極層１７の厚さに特に制限はないが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度で用いることができる。トップエミッション型エレクトロルミネッセンス素子の場合には、Ｂａなどのアルカリ金属を５ｎｍ程度、Ａｌなどの安定金属を１０ｎｍ程度としてもよく、さらにＩＴＯなどの透明電極を１００ｎｍ程度積層し低抵抗化することもできる。

有機エレクトロルミネッセンス素子を封止する構造は特に限定されず、例えば、ガラスキャップからなる封止基材を用いたキャップ封止や、パッシベーション膜と接着層、ガラス基材からなる封止基材を用いたべた封止などがある。パッシベーション層としては、酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化炭素などの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、炭化ケイ素などの金属炭化物、必要に応じて、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜との積層膜を用いてもよい。特に、バリア性と透明性の面から、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素を用いることが好ましく、さらには、成膜条件により、膜密度を可変した積層膜や勾配膜を使用してもよい。また、これらには必要に応じて色変換層やカラーフィルター層、光取出し層などを設けてもよい。

パッシベーション層の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法を用いることができるが、特に、バリア性や透光性の面でＣＶＤ法を用いることが好ましい。ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法、ＶＵＶ（真空紫外線光）−ＣＶＤ法などを用いることができる。また、ＣＶＤ法における反応ガスとしては、モノシランや、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）やテトラエトキシシランなどの有機シリコン化合物に、Ｎ₂、Ｏ₂、ＮＨ₃、Ｈ₂、Ｎ₂Ｏなどのガスを必要に応じて添加してもよく、例えば、シランの流量を変えることにより膜の密度を変化させてもよく、使用する反応性ガスにより膜中に水素や炭素を含有させることもできる。封止層の膜厚としては、有機エレクトロルミネッセンス素子の電極段差や基板の隔壁１４の高さ、要求されるバリア特性などにより異なるが、１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下程度が一般的に用いられている。

接着層の材料としては、公知の接着性樹脂を使用することができるが、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂ポリエチレン、ポリプロピレンなどの酸変性物からなる熱可塑性接着性樹脂などを使用することができる。接着層には、必要に応じてギャップ制御のためにガラスや樹脂からなる球状、棒状などのスペーサを混入することができる。

接着層の形成方法としては、材料やパターンに応じて、スピンコート、スプレーコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング法、印刷法や、インクジェット法、ディスペンサ塗布、ノズル吐出、転写法、ラミネート法などを用いることができる。

接着層を介して電極基板１２と封止基材とを貼り合わせる工程は、接着層中に有機エレクトロルミネッセンス素子の劣化の原因となる酸素や水分が含まれないように真空中、又は不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスを用いる場合はアルゴンなどの希ガスを用いることもできるが、取り扱い易さや経済的な理由から窒素が好適に用いられる。

以下、本発明の実施例及び比較例を説明するが、本発明はこの実施例等に限定されるものではない。

＜実施例＞
先ず、透明基板である平行平板のガラスからなる基板１２上に、ＩＴＯ膜（４００ｎｍ）よりなる第一電極層１３を、スパッタリング法、フォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて形成した。

次に、隔壁１４を形成した。具体的には、日本ゼオン社製ポジレジストＺＷＤ６２１６−６をスピンコーターにて基板全面に厚み３μｍで形成した後、ハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィにより、隔壁１４および凹部１５を形成した。この隔壁１４によって各画素１０における発光領域が格子状に区画された。また、基板１２外周部において、凹部１５は、直径５μｍ、深さ１．５μｍの円柱状のものを印刷版と交差する隔壁１４上に１画素あたり２０個を均等に配置し、基板１２中央になるにつれて凹部１５の深さを浅く形成した。

次に、有機発光媒体層１６を形成した。具体的には、正孔輸送層には、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物（２０ｎｍ）を用い、発光層には、ポリ［２−メトキシ−５−（２'−エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨＰＰＶ）（１００ｎｍ）を用い、それぞれ、凸版印刷法を用いてパターン形成した。すなわち、基板１２を印刷機にセッティングし、隔壁１４により区画される第一電極１３の真上にそのラインパターンに合わせて凸版印刷法で塗工ライン（印刷方向）Ｌに沿って成膜した（図２参照）。

次に、第二電極層１７を形成した。具体的には、Ｂａ膜（５ｎｍ）とＡｌ膜（２００ｎｍ）とを、蒸着法を用いて積層した。次に、封止のために、接着剤（光硬化型のエポキシ接着剤）、封止材（ガラス基材）を順に積層し、実施例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。

本実施例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、輝度ムラ９８％で発光領域の全域にわたって輝度を同等とすることができ、膜ムラを防止することができた。輝度ムラは、基板内の輝度の最小値と最大値より求めることができる（輝度ムラ％＝基板内の輝度の最小値／基板内の輝度の最大値×１００）。

＜比較例１＞
実施例と同様の方法を用いて形成するが、隔壁１４形成工程のみ凹部１５を形成しないよう工程を変えて有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。

比較例１に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度ムラは５７％で、乾燥ムラ起因の膜ムラの発生が見られた。

＜比較例２＞
実施例と同様の方法を用いて形成するが、単位面積あたりの凹部１５の体積を実施例１より小さくなるよう工程を変えて有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。具体的には、基板１２外周部において、凹部１５には、直径５μｍ、深さ１．５μｍ円柱状のものを印刷版と交差する隔壁１４上に１画素あたり６個を均等に配置し、基板１２中央になるにつれて凹部１５の深さを浅く形成した。

比較例２に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度ムラは７８％で、わずかな改善は見られるものの、乾燥ムラ起因の膜ムラの発生を抑えるのに不十分であった。

＜比較例３＞
実施例と同様の方法を用いて形成するが、凹部１５を印刷版と垂直に接しない隔壁上底部に実施例１と同じ凹部となるよう工程を変えて有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。

比較例３に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度ムラは６０％で、形成した凹部１５には印刷版が十分に接することはなく、有機発光媒体層１６が溜まらないため、乾燥ムラ起因の膜ムラの発生は比較例１とほぼ変わらず、改善は見られなかった。

本発明は、フラットパネルディスプレイや、面発光光源、照明等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に利用できる。

１０…画素
１１…開口部
１２…基板
１３…第一電極層
１４…隔壁
１５…隔壁上底部凹部
１６…有機発光媒体層
１７…第二電極層

Claims (7)

1. 基板と、基板上に該基板側から突き出して設けられた格子状の隔壁と、この隔壁により区画された領域に設けられる、少なくとも第一電極層、有機発光媒体層、第二電極層とを有した有機エレクトロルミネッセンス素子において、
   隔壁の突出し端部に凹部を形成し、有機発光媒体層は、上記凹部を含む隔壁の上面及び上記隔壁により区画された領域にわたり形成されてなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 有機発光媒体層は、印刷法もしくは塗布法により形成された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素子。
3. 上記凹部の単位面積当たりの体積は、基板の中央部に位置する隔壁の凹部の単位面積当たりの体積に比べて基板の外周部に位置する隔壁の凹部の単位面積当たりの体積を大きくなるよう形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 上記凹部の単位面積あたりの体積が、凹部の深さ、幅、個数のいずれか一つ以上により調整されていることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 有機発光媒体層がライン状の凸版印刷版を用いて形成されてなり、少なくともライン状印刷版と交差する格子状隔壁の部分に上記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 基板上に区画された領域に第一電極層を形成する工程と、
   上記領域の各々の周縁部を覆うように格子状隔壁と該格子状隔壁の上部に凹部を形成する工程と、
   上記第一電極層上並びに上記凹部を含む隔壁の上面及び上記隔壁により区画された領域にわたり、有機発光媒体層を形成する工程と、
   上記有機発光媒体層上に前記第二電極層を形成する工程と、
   上記第二電極層を覆う前記封止層を形成する工程と、
   を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
7. 印刷法もしくは塗布法により、上記有機発光媒体層を、上記凹部を含む隔壁の上面及び上記隔壁により区画された領域にわたり形成されることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。

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