JP2013211227A - Organic el display device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Description
本発明は、画像表示装置として用いられる有機EL表示装置とその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic EL display device used as an image display device and a manufacturing method thereof.
近年、直流低電圧駆動による高輝度発光が可能な発光素子である有機電界発光素子(以下、有機EL素子という)の開発が進められている。有機EL素子は、対向する二つの電極と、電極間に設けられた有機材料からなる有機発光層を有する簡便な構造によって構成されている。この有機EL素子においては、電極間に電流を流すことによって、有機発光層内で電荷が再結合し、発光となり、この発光光が光透過性電極から取り出される。 In recent years, an organic electroluminescent element (hereinafter referred to as an organic EL element), which is a light emitting element capable of high luminance emission by direct current low voltage driving, has been developed. The organic EL element has a simple structure having two opposing electrodes and an organic light emitting layer made of an organic material provided between the electrodes. In this organic EL element, by passing a current between the electrodes, charges are recombined in the organic light emitting layer to emit light, and the emitted light is extracted from the light transmissive electrode.
このような構造を有する有機EL素子においては、有機発光層の両側に直接両電極が配置された構造を採用してもよいが、単位電流当たりの輝度或いは単位電力当たりの光束(以下、発光効率と称す)を増大するために、注入層、輸送層又はブロック層、或いは注入層、輸送層及びブロック層の各層配置された構造が採用されることが多い。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層又は正孔ブロック層、或いは各層が陽極と発光層との間に設けられた構造が挙げられる。或いは、電子注入層、電子輸送層又は電子ブロック層、或いは各層が陰極と発光層との間に設けられた構造が挙げられる。有機EL素子においては、両電極間に挟まれた上記複数層を含む構造体の全体が、発光媒体層と呼ばれている。 In an organic EL element having such a structure, a structure in which both electrodes are directly disposed on both sides of the organic light emitting layer may be adopted. However, luminance per unit current or luminous flux per unit power (hereinafter referred to as luminous efficiency). In many cases, an injection layer, a transport layer or a block layer, or a structure in which each of the injection layer, the transport layer, and the block layer is arranged is employed. Specifically, a hole injection layer, a hole transport layer, a hole block layer, or a structure in which each layer is provided between the anode and the light emitting layer can be given. Alternatively, an electron injection layer, an electron transport layer, an electron block layer, or a structure in which each layer is provided between a cathode and a light emitting layer can be given. In the organic EL element, the entire structure including the plurality of layers sandwiched between both electrodes is called a light emitting medium layer.
有機EL素子の種類は、有機発光層に用いられる有機材料に応じて、低分子有機発光材料を用いた有機EL素子(以下、低分子有機EL素子という)と、高分子有機発光材料を用いた有機EL素子(以下、高分子有機EL素子という)とに大別される。
低分子有機EL素子の発光媒体層を形成する方法においては、一般的に真空蒸着法等のドライコーティング法を用いて薄膜が形成される。このような低分子有機EL素子を形成する方法において、発光媒体層のパターニングが必要である場合は、メタルマスク等を用いて、マスクの開口部に応じたパターンを有する層が形成される。しかしながら、このようなパターニング方法においては、低分子有機発光材料を昇華させるために加熱することによる、輻射熱によりメタルマスクに熱膨張が発生し、基板の面積が増加するほど、メタルマスク等の部材自体の精度により、所望のパターニング精度を得ることが難しいと問題がある。
Depending on the organic material used for the organic light emitting layer, the organic EL element used was an organic EL element using a low molecular organic light emitting material (hereinafter referred to as a low molecular organic EL element) and a polymer organic light emitting material. It is roughly classified into organic EL elements (hereinafter referred to as polymer organic EL elements).
In a method for forming a light emitting medium layer of a low molecular organic EL element, a thin film is generally formed using a dry coating method such as a vacuum evaporation method. In the method of forming such a low molecular organic EL element, when patterning of the light emitting medium layer is necessary, a layer having a pattern corresponding to the opening of the mask is formed using a metal mask or the like. However, in such a patterning method, a member such as a metal mask itself increases as the area of the substrate increases due to thermal expansion of the metal mask due to radiant heat caused by heating to sublimate the low-molecular organic light-emitting material. However, it is difficult to obtain a desired patterning accuracy due to the above accuracy.
高分子有機EL素子の発光媒体層を形成する方法においては、例えば有機発光材料が溶剤に溶された塗工液を準備し、ウェットコーティング法を用いて塗工液を基板上に塗布し、薄膜を形成する方法が試みられている。薄膜を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、突出コート法、ディップコート法、ノズルプリント法、インクジェット法等が知られている。しかしながら、これらのウェットコーティング法を用いる場合においては、高精細に薄膜をパターニングしたり、RGBからなる3色を別々に塗布して薄膜を形成したりすることが難しい。そのため、高分子有機EL素子を形成する方法においては、複数の材料を別々に塗布しながらパターニングすることが可能な印刷法を用いて薄膜を形成することが最も有効であると考えられる。 In a method for forming a light emitting medium layer of a polymer organic EL element, for example, a coating liquid in which an organic light emitting material is dissolved in a solvent is prepared, and the coating liquid is applied on a substrate using a wet coating method, and a thin film Attempts have been made to form these. Known wet coating methods for forming a thin film include spin coating, bar coating, protruding coating, dip coating, nozzle printing, and inkjet. However, when these wet coating methods are used, it is difficult to pattern a thin film with high definition or to form a thin film by separately applying three colors of RGB. Therefore, in the method of forming a polymer organic EL element, it is considered most effective to form a thin film using a printing method capable of patterning while applying a plurality of materials separately.
さらに、有機EL素子においては基板としてガラス基板を用いることが多い。このため、各種印刷法のなかでもグラビア印刷法等のように金属製の印刷版等の硬い版を直接基板に接触させる方法は、有機EL素子を形成する方法に適していない。一方、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、同じく弾性を有するゴム版、又は感光性樹脂版を用いる凸版印刷法は、高分子有機EL素子を形成する方法に適している。実際に、これらの印刷法による試みとして、オフセット印刷による方法(特許文献1参照)や、凸版印刷による方法(特許文献2参照)などが提唱されている。 Furthermore, in an organic EL element, a glass substrate is often used as a substrate. For this reason, among various printing methods, a method of directly contacting a hard plate such as a metal printing plate with a substrate, such as a gravure printing method, is not suitable for a method of forming an organic EL element. On the other hand, an offset printing method using an elastic rubber blanket, a rubber plate having elasticity, or a relief printing method using a photosensitive resin plate are suitable for a method of forming a polymer organic EL element. Actually, as an attempt by these printing methods, a method by offset printing (see Patent Document 1), a method by letterpress printing (see Patent Document 2), and the like have been proposed.
高精細に薄膜をパターニングする必要がある画像表示装置をウェットコーティング法により作製する場合、表示画素を縦横に多数形成し発光させることで画像を表示する。そのために発光媒体層などを表示画素電極上(以下、画素電極と称す)に選択的に配し、各画素に独立した有機EL素子を形成する。その際、材料を各画素に均一に配し、均一に発光させるため、予め各画素を区画する隔壁を設ける手法が一般的に用いられている。画素電極は一般的に長方形が用いられる。白表示の画素形状は正方形が望ましいのに対して、フルカラー表示を行うには赤、緑、青色に発光する3種類の有機EL素子が各画素内に配置されている必要がある。前記隔壁は画素電極の周辺を区画するように設けられる。 When an image display device that needs to pattern a thin film with high definition is manufactured by a wet coating method, an image is displayed by forming a number of display pixels vertically and horizontally and emitting light. For this purpose, a light emitting medium layer or the like is selectively disposed on the display pixel electrode (hereinafter referred to as a pixel electrode) to form an independent organic EL element for each pixel. At that time, in order to uniformly distribute the material to each pixel and to emit light uniformly, a method of providing partition walls that partition each pixel in advance is generally used. The pixel electrode is generally rectangular. The pixel shape for white display is desirably a square, but in order to perform full color display, three types of organic EL elements that emit red, green, and blue light must be arranged in each pixel. The partition wall is provided so as to partition the periphery of the pixel electrode.
印刷法により発光媒体層を形成する際に、各画素上の発光媒体層の層厚および層形状を均一にすることが重要となる。有機EL素子は上述したように電流注入型発光素子であるため、画素毎に一定の電流が流れることで均一な発光を得ることが可能となる。一定の電流を得るためには、画素内の画素電極および対向電極に挟まれた発光媒体層の抵抗を均一にする必要がある。層厚が不均一な発光媒体層を有する有機EL素子に電流を流した場合、層厚の薄い中央部のみが発光し、層厚の厚い隔壁近傍は発光しない。したがって、画素内の発光媒体層の層厚が均一でない場合、画素領域に対して発光している領域(以下、開口率と称す)が減少し、発光効率が低下する。 When forming a luminescent medium layer by a printing method, it is important to make the layer thickness and layer shape of the luminescent medium layer on each pixel uniform. Since the organic EL element is a current injection type light emitting element as described above, uniform light emission can be obtained when a constant current flows for each pixel. In order to obtain a constant current, it is necessary to make the resistance of the light emitting medium layer sandwiched between the pixel electrode and the counter electrode in the pixel uniform. When a current is passed through an organic EL element having a light emitting medium layer with a non-uniform layer thickness, only the thin central portion emits light, and no light is emitted in the vicinity of the thick partition wall. Therefore, when the layer thickness of the light emitting medium layer in the pixel is not uniform, a region emitting light to the pixel region (hereinafter referred to as an aperture ratio) is reduced, and the light emission efficiency is lowered.
このように各画素上の発光媒体層の層厚および層形状を均一にするため検討が行われている。例えば、隔壁側面にインキが濡れ上がるよって層厚が厚くなる領域を少なくするために、隔壁四隅にスペースを設けることにより層厚を均一化させる方法(特許文献3参照)や、有機発光媒体材料を溶かす溶媒の種類を少なくとも2種類以上混合させることにより、印刷後の乾燥状況を制御する方法(特許文献4参照)、表示領域外周部と表示領域中心部との乾燥速度に起因する層厚の不均一性を改善するため、外周部にも印刷を行う方法(特許文献5参照)などである。 In this way, studies have been made to make the layer thickness and layer shape of the light emitting medium layer on each pixel uniform. For example, in order to reduce the region where the layer thickness increases as the ink wets on the side wall of the partition wall, a method of making the layer thickness uniform by providing spaces at the four corners of the partition wall (see Patent Document 3) or an organic light emitting medium material A method of controlling the drying state after printing by mixing at least two types of solvents to be dissolved (see Patent Document 4), and a layer thickness non-uniformity caused by the drying speed between the outer peripheral part of the display area and the central part of the display area In order to improve the uniformity, there is a method of printing on the outer peripheral portion (see Patent Document 5).
しかしながら、特許文献3に記載されたような方法で表示画素部分の領域を広げると、有機EL表示装置の高精細化や大型化への妨げとなり得る。また、特許文献4に記載されたような方法では有機溶媒の種類が限定され、多種の印刷法に適用することは難しくなる。更に特許文献5に記載の方法では乾燥速度が速い有機溶媒の場合には有効な効果が得られにくい。 However, if the area of the display pixel portion is widened by the method described in Patent Document 3, it may be an obstacle to high definition and large size of the organic EL display device. Moreover, in the method as described in Patent Document 4, the type of organic solvent is limited, and it is difficult to apply to various printing methods. Further, in the method described in Patent Document 5, it is difficult to obtain an effective effect in the case of an organic solvent having a high drying speed.
実際の印刷においては、有機発光媒体層が一度塗工された画素の隣接画素に印刷を行う際、例えば図1(A)に示すような凸版印刷法により成膜を行うAラインの左隣に、既に印刷されたBラインが存在する。この場合、Bラインでは均一な層厚が得られる条件であっても、図1(B)に示すように、Bラインからの溶媒揮発蒸気によりAラインでは不均一な層厚となってしまう。これらの現象は、例えばキシレンなどの乾燥速度が速い溶媒においても発生する。各種印刷法の全てにおいて、塗工液は転写する際はウェットまたはハーフウェット(半乾燥)状態でなければ印刷することが出来ないため、転写直後は被印刷基板上でも半乾燥状態であり、溶媒揮発蒸気が発生するためである。 In actual printing, when printing is performed on a pixel adjacent to a pixel to which the organic light emitting medium layer has been applied once, for example, on the left side of the A line where film formation is performed by a relief printing method as shown in FIG. There are already printed B lines. In this case, even under the condition that a uniform layer thickness can be obtained in the B line, as shown in FIG. 1B, the solvent vapor from the B line causes a non-uniform layer thickness in the A line. These phenomena also occur in a solvent having a high drying rate such as xylene. In all of the various printing methods, the coating liquid cannot be printed unless it is in a wet or half-wet (semi-dry) state at the time of transfer. This is because volatile vapor is generated.
上記の問題を解決するために、1ラインまたはRGB各ラインの一部を印刷後に、発光媒体層に含まれる溶媒を印刷毎に乾燥することで、印刷ラインの隣接画素の状態をリセットする方法が考えられるが、乾燥工程が入ることにより昇温、加熱、熱抜きの時間が掛かり、タクトタイムの増加や生産性が低下するため適用することは難しい。
本発明者らは隣接画素からの溶媒揮発蒸気の流入を防ぐため、塗工済み領域を保護マスクにより覆うことで溶媒揮発蒸気による影響を受けず印刷が可能となることを確認した。また、大気中や窒素雰囲気下などの室温に近い状態で成膜を行うため、保護マスクとしてドライプロセスでは輻射熱などにより歪むために適用が難しい、板厚の薄いメタル基板を容易に用いることが可能となることを確認した。ここで、保護マスクを画像表示装置などの高精細パターンに印刷するための印刷法に適用するためには、ドライプロセスとは異なる方法で保護マスクのパターンをアライメントする必要がある。
In order to solve the above problem, there is a method of resetting the state of adjacent pixels on the printing line by drying the solvent contained in the light emitting medium layer after each printing after printing one line or a part of each RGB line. Although it is conceivable, it takes time to heat up, heat, and release heat due to the drying process, and it is difficult to apply because it increases tact time and decreases productivity.
In order to prevent the inflow of solvent volatile vapor from adjacent pixels, the present inventors have confirmed that printing can be performed without being affected by the solvent volatile vapor by covering the coated area with a protective mask. In addition, since the film is formed in a state close to room temperature, such as in the air or in a nitrogen atmosphere, it is possible to easily use a thin metal substrate that is difficult to apply because it is distorted by radiant heat in the dry process as a protective mask. It was confirmed that Here, in order to apply the protective mask to a printing method for printing a high-definition pattern such as an image display device, it is necessary to align the pattern of the protective mask by a method different from the dry process.
アライメントを行うためには、保護マスクか被印刷基板または両方にアライメントを容易にするための機能を配備させる必要があるが、保護マスク自体の厚みは印刷版などの印刷部品に接触する可能性を低くするため、可能な限り薄層化させる必要があり、複雑なアライメント部位を設けることは困難である。
本発明の目的は、有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層を印刷法により形成する際に均一な層厚で形成することのできる有機EL表示装置の製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、有機EL素子の発光媒体層に層厚のばらつきが生じることを抑制することのできる有機EL表示装置を提供することである。
In order to perform alignment, it is necessary to provide a protective mask and / or a substrate to be printed with a function for facilitating alignment, but the thickness of the protective mask itself has the possibility of contacting printing parts such as a printing plate. In order to make it low, it is necessary to make it as thin as possible, and it is difficult to provide a complicated alignment part.
An object of the present invention is to provide a method for producing an organic EL display device which can be formed with a uniform layer thickness when at least one layer constituting a light emitting medium layer of an organic EL element is formed by a printing method. Another object of the present invention is to provide an organic EL display device capable of suppressing variations in layer thickness in the light emitting medium layer of the organic EL element.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、基板と、該基板の上に形成された複数の有機EL素子と、該有機EL素子の二つの電極のうち前記基板の上に形成された第一電極を区画する第一隔壁と、該第一隔壁の上に形成された第二隔壁とを備え、前記有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層がライン状である有機EL表示装置であって、前記第二隔壁の頂部に前記発光媒体層のライン状の層と平行な凹部が形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is formed on a substrate, a plurality of organic EL elements formed on the substrate, and two electrodes of the organic EL element. An organic EL display comprising: a first partition partitioning the first electrode; and a second partition formed on the first partition, wherein at least one layer constituting the light emitting medium layer of the organic EL element is in a line shape The apparatus is characterized in that a concave portion parallel to the line-shaped layer of the light emitting medium layer is formed at the top of the second partition wall.
請求項2の発明は、請求項1に記載の有機EL表示装置であって、前記第一隔壁の高さが前記第一電極の厚さよりも大きいことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の有機EL表示装置であって、前記第一隔壁の高さが0.3μm以上5.0μm以下であることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機EL表示装置であって、前記第一隔壁が無機材料から形成されていることを特徴とする。
A second aspect of the present invention is the organic EL display device according to the first aspect, wherein the height of the first partition is larger than the thickness of the first electrode.
A third aspect of the present invention is the organic EL display device according to the first or second aspect, wherein the height of the first partition is 0.3 μm or more and 5.0 μm or less.
A fourth aspect of the present invention is the organic EL display device according to any one of the first to third aspects, wherein the first partition is made of an inorganic material.
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機EL表示装置であって、前記第二隔壁の高さが0.3μm以上5.0μm以下であることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機EL表示装置であって、前記第二隔壁の線幅が前記第一隔壁の線幅よりも狭いことを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機EL表示装置であって、前記凹部の深さが0.3μm以上3.0μm以下であることを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention is the organic EL display device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the height of the second partition wall is 0.3 μm or more and 5.0 μm or less. To do.
The invention of claim 6 is the organic EL display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the line width of the second partition wall is narrower than the line width of the first partition wall. To do.
A seventh aspect of the present invention is the organic EL display device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the depth of the concave portion is not less than 0.3 μm and not more than 3.0 μm.
請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の有機EL表示装置であって、前記凹部の形状が円弧形状であることを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機EL表示装置であって、前記第二隔壁が感光性樹脂から形成されていることを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の有機EL表示装置であって、前記第一電極が透明な電極材料から形成されていることを特徴とする。
An eighth aspect of the invention is the organic EL display device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the concave portion has an arc shape.
A ninth aspect of the invention is the organic EL display device according to any one of the first to eighth aspects, wherein the second partition is made of a photosensitive resin.
A tenth aspect of the invention is the organic EL display device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the first electrode is formed of a transparent electrode material.
請求項11の発明は、請求項1〜10のいずれか一項に記載の有機EL表示装置であって、前記有機EL素子の二つの電極のうち前記発光媒体層を間に挟んで前記第一電極と対向する第二電極が透明な電極材料から形成されていることを特徴とする。
請求項12の発明は、基板と、該基板の上に形成された複数の有機EL素子と、該有機EL素子の二つの電極のうち前記基板の上に形成された第一電極を区画する第一隔壁と、該第一隔壁の上に形成された第二隔壁とを備えた有機EL表示装置の製造方法であって、前記第二隔壁の頂部に凹部が形成されるように前記第二隔壁を前記第一隔壁の上に形成した後、前記有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層を印刷法により形成することを特徴とする。
The invention of
The invention of
請求項13の発明は、請求項12に記載の有機EL表示装置の製造方法であって、前記第一電極の上に前記第一隔壁を前記第一電極の厚さより大きい高さで形成した後、前記第二隔壁を前記第一隔壁の上に形成することを特徴とする。
請求項14の発明は、請求項12または13に記載の有機EL表示装置の製造方法であって、前記第一電極の上に前記第一隔壁を0.3μm以上5.0μm以下の高さで形成することを特徴とする。
The invention of claim 13 is the method of manufacturing an organic EL display device according to
The invention of
請求項15の発明は、請求項12〜14のいずれか一項に記載の有機EL表示装置の製造方法であって、前記第一隔壁の上に前記第二隔壁を0.3μm以上5.0μm以下の高さで形成することを特徴とする。
請求項16の発明は、請求項12〜15のいずれか一項に記載の有機EL表示装置の製造方法であって、前記第二隔壁の線幅を前記第一隔壁の線幅より小さくして前記第一隔壁の上に前記第二隔壁を形成することを特徴とする。
A fifteenth aspect of the invention is a method of manufacturing an organic EL display device according to any one of the twelfth to fourteenth aspects, wherein the second partition is formed on the first partition by 0.3 μm to 5.0 μm. It is formed with the following height.
The invention of
請求項17の発明は、請求項12〜16のいずれか一項に記載の有機EL表示装置の製造方法であって、前記凹部の深さが0.3μm以上3.0μm以下となるように前記第二隔壁を前記第一隔壁の上に形成した後、前記有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層を印刷法により形成することを特徴とする。
請求項18の発明は、請求項12〜17のいずれか一項に記載の有機EL表示装置の製造方法であって、前記有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層を湿式成膜法を用いて形成することを特徴とする。
The invention of
The invention of claim 18 is the method of manufacturing an organic EL display device according to any one of
請求項1及び12の発明によれば、有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層を印刷法により形成する際に発生する溶媒揮発蒸気の影響を低減することができ、これにより、有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層を印刷法により形成する際に均一な層厚で形成することができる。
請求項2及び13の発明によれば、第一隔壁表面の平坦化を行うことが可能となり、これにより、第二隔壁を第一隔壁の上に容易に形成することができる。
請求項3及び14の発明によれば、隣接する第一電極からのリーク電流を抑えることができる。
請求項4の発明によれば、第一隔壁の表面を容易に平坦化することが可能となり、これにより、第一隔壁の上に第二電極を容易に形成することができる。
請求項5及び15の発明によれば、隣接する第一電極からのリーク電流を抑えることができる。
According to invention of
According to invention of Claim 2 and 13, it becomes possible to planarize the surface of a 1st partition, and, thereby, a 2nd partition can be formed easily on a 1st partition.
According to invention of
According to the invention of claim 4, the surface of the first partition can be easily flattened, whereby the second electrode can be easily formed on the first partition.
According to invention of
請求項6及び16の発明によれば、第一隔壁の上に第二電極を容易に形成することができる。
請求項7及び17の発明によれば、第二隔壁の絶縁性を損なうことなくアライメントパターンを形成することができる。また、有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層を印刷法により形成する際に隣接する画素から溶媒揮発蒸気が流入することを第二隔壁の絶縁性を損なうことなく抑制することができる。
請求項8の発明によれば、保護マスクのアライメント凸部が第二隔壁頂部の凹部底面に接触して第二隔壁に損傷が生じること防止することができる。
請求項9の発明によれば、第二隔壁を第一隔壁の上に容易に形成することができる。
According to invention of
According to the seventh and seventeenth aspects, the alignment pattern can be formed without impairing the insulating properties of the second partition. In addition, when at least one layer constituting the light emitting medium layer of the organic EL element is formed by a printing method, it is possible to prevent the solvent volatile vapor from flowing in from adjacent pixels without impairing the insulating properties of the second partition.
According to invention of Claim 8, it can prevent that the alignment convex part of a protective mask contacts the recessed part bottom face of a 2nd partition top, and a 2nd partition is damaged.
According to the invention of claim 9, the second partition can be easily formed on the first partition.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る有機EL表示装置の断面を示す図である。図2に示される有機EL表示装置50は、基板11と、この基板11の上に形成された複数の有機EL素子とを備え、これらの有機EL素子は基板11の上に形成された第一電極(陽極、画素電極)12と、この第一電極12の上に形成された発光媒体層19と、この発光媒体層19を間に挟んで第一電極12と対向する第二電極17とを含んで構成されている。
有機EL表示装置50は、また、有機EL素子の第一電極12を区画する隔壁23を備え、この隔壁23は基板11の上に形成された第一隔壁23Aと、第一隔壁23Aの上に形成された第二隔壁23Bとからなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
FIG. 2 is a view showing a cross section of the organic EL display device according to the first embodiment of the present invention. An organic
The organic
さらに、有機EL表示装置50は有機EL素子を封止する封止体28を備え、この封止体28は隔壁23を覆うように基板11の上に配置されている。
有機EL素子の発光媒体層19は正孔輸送層14を有し、この正孔輸送層14は第一電極12の上に形成されている。また、発光媒体層19は発光層16を有し、この発光層16は正孔輸送層14の上に形成されている。
有機EL素子の第二電極17は、発光層16の全面を覆うように発光媒体層19の上に形成されている。
有機EL表示装置50の封止体28としては、有機EL素子を覆う封止キャップ26を用いて、封止キャップ26内に不活性ガスが封入された構造が採用される。なお、基板1と同様の板状の封止板を用いても良い。
Further, the organic
The light emitting
The
As the sealing
次に、本発明の第2の実施形態に係る有機EL表示装置の断面を図3に示す。図3に示される有機EL表示装置51は、基板11と、この基板11の上に形成された複数の有機EL素子とを備え、これらの有機EL素子は基板11の上に形成された第一電極12と、この第一電極12の上に形成された発光媒体層19と、この発光媒体層19を間に挟んで第一電極12と対向する第二電極17とを含んで構成されている。
Next, FIG. 3 shows a cross section of an organic EL display device according to the second embodiment of the present invention. An organic
また、有機EL表示装置51は有機EL素子の第一電極12を区画する隔壁23を備え、この隔壁23は基板11の上に形成された第一隔壁23Aと、第一隔壁23Aの上に形成された第二隔壁23Bとからなる。そして、有機EL表示装置51は有機EL素子を封止する封止体28をさらに備え、この封止体28は第二電極17の上に形成された樹脂層21と、この樹脂層21の上に接着された封止板29とで形成されている。
有機EL表示装置50,51の基板11が各画素に流す電流量を制御するためのスイッチング素子(薄膜トランジスタ)を有する場合、第一電極12は薄膜トランジスタに接続されている。
The organic
When the
以下の説明において、第一電極12と第二電極17との間に発光媒体層19が形成されている領域を発光領域あるいは有機EL素子と称し、隔壁23を含む有機EL素子のアレイ全体を表示領域と称する。
有機EL素子の発光媒体層19は正孔輸送層14や発光層16の他に、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等を含んで構成されていてもよい。例えば、図2に示す有機EL表示装置50では発光媒体層19が第一電極12の上に形成された正孔輸送層14と、この正孔輸送層14の上に形成された発光層16とから構成されているが、正孔注入層と発光層16の二層によって発光媒体層19が構成されてもよい。
In the following description, a region where the light emitting
The light emitting
また、正孔注入層、正孔輸送層14及び発光層16が順次積層された三層によって発光媒体層19が構成されてもよいし、一つの層が上記複数の層の各々の機能を有していてもよい。例えば、発光層16が正孔輸送機能を有してもよい。
また、発光媒体層19が正孔注入層及び電子輸送層から構成され、正孔注入層及び電子輸送層の界面で発光する構成を採用してもよい。電極間に存在する層であって、電極間においてキャリア(正孔、電子)を移動させる層であれば、この層は、発光媒体層に該当する。さらに、本発明では発光媒体層の少なくとも1層はライン状の凸部を有する凸版を用いた凸版印刷法により形成されるため、発光媒体層の少なくとも1層は印刷方向と平行なライン状に形成されている。
Further, the light emitting
Moreover, the light-emitting
発光媒体層19の層厚は、発光媒体層19が発光層16のみから構成される場合も多層構造の場合も、発光媒体層全体として10nm以上1000nm以下である。10nm未満である場合、第一電極表面の算術平均粗さ(以下、表面粗さと称す)が大きい時、膜形状が不均一になって第二電極17との間にリークパスが形成され、ショートが起こりやすくなる。1000nm超過である場合、発光媒体層自体が高抵抗となり電流が流れづらく、輝度と発光効率が低下する。これらのことを踏まえると、好ましくは50〜500nmである。
The layer thickness of the light emitting
図2及び図3に示す有機EL表示装置50,51では、発光媒体層19の発光層16がパターニングされた電極毎に、赤(R)、緑(G)、青(B)の発光波長に対応するようにそれぞれパターニングされた発光層16R、16G、16Bとなっている。これによって、フルカラー表示が可能な画像表示装置が実現される。このような表示方式以外の構造としては、青色発光層及び色素変換層を用いた色素変換方式を用いてもよい。また、白色に発光する複数の有機EL素子の各々に対応させて、カラーフィルタが設けられた構造を採用してもよい。
In the organic
図4は有機EL表示装置50,51の基板11上に形成された有機EL素子の断面を模式的に示す図であり、図4(A)は有機EL素子がボトムエミッション型の場合を示し、図4(B)は有機EL素子がトップエミッション型の場合を示している。
基板11の上に形成された有機EL素子がボトムエミッション型である場合、第一電極12は、発光媒体層19の発光層16で発生した光を第一電極側から取り出すために、透明な電極材料から形成されている。この場合、第二電極17を金属等の反射率の高い電極材料で形成すると、第二電極17に向けて発光された光が第二電極17で反射する。そして、第二電極17で反射した光は発光層16、インターレイヤ15、正孔輸送層14、第一電極12を透過して基板11から出射することになるので、光取り出し効率を向上させることができる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of the organic EL element formed on the
When the organic EL element formed on the
基板11の上に形成された有機EL素子がトップエミッション型である場合、第二電極17は、発光媒体層19の発光層16で発生した光を第二電極側から取り出すために、透明な電極材料から形成されている。この場合、基板11と第一電極12との間に反射層31を設けると、発光層16で発生した光が第一電極12を透過しても反射層31で反射されるため、発光層16で発生した光を第二電極側から効率的に取り出すことができる。
When the organic EL element formed on the
次に、有機EL表示装置50,51に用いられる基板材料や有機EL素子材料等について説明する。
基板11の材料は、例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシート、あるいは、トップエミッション型の有機EL素子の場合には、これに加えて、上記のプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、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、窒化アルミニウム等の金属窒化物、酸窒化珪素等の金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた光透過性基板や、アルミニウムやステンレス等の金属箔、シート、板、プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属膜を積層させた光非透過性基板等を用いることができる。なお、本発明においては、上記の材料に限定されず、他の材料が用いられてもよい。
Next, substrate materials and organic EL element materials used for the organic
The material of the
有機EL表示装置がボトムエミッション型である場合、発光媒体層19で生じた発光光は、基板11に隣接する電極(第一電極12)を通じて有機EL表示装置の外部に放出される。一方、トップエミッション型の場合、発光光は基板11と対向する電極(第二電極17)を通じて有機EL表示装置の外部に放出される。上記材料からなる基板11においては、有機EL表示装置内への水分や酸素の浸入を防止するために、基板11の全面もしくは片面に無機膜を形成する処理、或いは樹脂を塗布する処理等により、防湿処理又は疎水性処理が予め施されていることが好ましい。特に、発光媒体層19への水分の浸入を避けるために、基板11における含水率、水蒸気透過率及びガス透過係数が小さいことが好ましい。
When the organic EL display device is a bottom emission type, the emitted light generated in the light emitting
第一電極12は、基板11の上に成膜され、必要に応じてパターニングによって形成される。第一電極12は第一隔壁23Aによって区画され、各画素(サブピクセル)に対応した画素電極である。また、フラットパネルディスプレイなどに有機EL表示装置を用いる場合、基板11と第一電極12との間にアクティブマトリクス駆動で発光を制御するための薄膜トランジスタを形成し、第一電極12を薄膜トランジスタと接続しても良い。
The
第一電極12の材料としては、ITO(インジウムスズ複合酸化物)やIZO(インジウム亜鉛複合酸化物)、AZO(亜鉛アルミニウム複合酸化物)等の金属複合酸化物や、金、白金等の金属材料、これら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等に分散した微粒子分散膜が使用される。
第一電極12の構造としては、単層構造もしくは積層構造が採用される。また、オクチル酸インジウムやアセトンインジウム等の前駆体を基板11の表面に塗布した後、熱分解によって酸化物を形成する塗布熱分解法等によっても、第一電極12を形成することもできる。
Examples of the material of the
As the structure of the
第一電極12が陽極である場合、有機EL素子の特性上、電荷注入が行いやすいようにITO等の仕事関数が高い材料を選択することが好ましい。アクティブマトリクス駆動の有機EL表示装置においては、第一電極12の材料が低抵抗の材料であることが好ましく、例えば、シート抵抗で20Ω・sq以下である材料が第一電極12の材料として好適に用いることが可能である。
When the
有機EL表示装置がボトムエミッション型である場合、発光層16で発生した光は第一電極12を透過して基板11から放出されるため、第一電極12は高透過率であることが好ましい。第一電極12の透過率としては、可視光波長領域の全平均で70%以上であることが好ましく、80%以上であれば好適に用いることが可能である。
第一電極12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、スパッタリング法等のドライコーティング法又は、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等のウェットコーティング法等、既存の成膜法を用いることができる。これらの中で特に印刷法を用いることで、第一電極12と電気的に接続された取り出し電極12'(図2及び図3参照)を同一工程で形成することが可能である。なお、本発明においては、上記の方法に限定されず、他の方法が用いられてもよい。
When the organic EL display device is a bottom emission type, the light generated in the
Depending on the material, the
第一電極12のパターニング方法としては、材料又は成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等の既存のパターニング法が用いられる。また、必要に応じてUV処理、プラズマ処理等を用いて、第一電極12の表面を活性化させてもよい。
有機EL表示装置がトップエミッション型である場合、第一電極12の下部に反射層31を形成することが好ましい。反射層31の材料としては、高反射率の材料を用いることが好ましく、例えば、Cr、Mo、Al、Ag、TA、Cu、Ti、Niが採用される。
As a patterning method for the
When the organic EL display device is a top emission type, it is preferable to form the
反射層31の構造としては、上記材料を一種以上含んだ単膜、積層膜、合金膜、上記材料からなる膜にSiO、SiO2、TiO2等の保護膜が形成された構造が採用される。また、反射層31の反射率としては、可視光波長領域の全平均で80%以上であることが好ましく、90%以上であれば好適に用いることが可能である。
反射層31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、スパッタリング法等のドライコーティング法又は、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等のウェットコーティング法等、既存の成膜法を用いることができる。なお、本発明においては、上記の方法に限定されず、他の方法が用いられてもよい。
As the structure of the
Depending on the material, the
反射層31のパターニング方法としては、材料又は成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等の既存のパターニング法を用いることができる。
隔壁23は、図2及び図3に示すように、第一隔壁23Aと第二隔壁23Bの2種類の隔壁により構成されている。第一隔壁23Aは有機EL表示装置の各画素に対応した発光領域を区画するように基板11の表面上に形成され、有機EL表示装置の各画素を仕切る仕切部材として機能する。ウェットコーティング法によって発光媒体層19を各画素に配置する場合、上記のように隔壁23が設けられているので、互いに隣接する画素間において混色を防ぐことが可能になる。
As a patterning method for the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
隔壁23は、第一電極12の端部を覆うように形成されていることが好ましい。一般的に、アクティブマトリクス駆動の有機EL表示装置においては、各画素に第一電極12が形成されており、各画素の面積をできるだけ広くするために、第一電極12の画素領域が露出されている面積を大きくしている。このため、隔壁23は、第一電極12の端部を覆うように形成されている。
The
隔壁23の最も好ましい平面形状は、格子状である。隔壁23は、互いに隣接する画素電極(第一電極12)を区切るように画素電極の間に配置されている。また各画素の第一電極12に接続されている薄膜トランジスタ(不図示)の保護層として機能させても良い。
第一隔壁23Aを構成する材料としては、無機材料や感光性樹脂材料が挙げられる。感光性樹脂材料としては、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、フルオレン系といった材料が挙げられる。これらの材料で第一隔壁23Aを形成する場合、2種類以上の感光性樹脂から第一隔壁23Aを形成しても良く、感光性樹脂の種類としてはポジ型レジスト又はネガ型レジストのどちらでも良い。また、有機EL素子の表示品位を向上させるために、遮光性を有する材料を感光性樹脂材料に含有させて第一隔壁23Aの底部、頂部、側面部などの一部または全部を形成しても良い。なお、本発明においては、上記の材料に限定されず、他の材料が用いられてもよい。
The most preferable planar shape of the
Examples of the material constituting the
第一隔壁23Aを無機材料から形成する場合、無機材料の種類としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化アルミ、酸化チタン等の無機酸化物、窒化シリコン、窒化チタン、窒化モリブデン等の無機窒化物、窒化酸化シリコンのような無機窒化酸化物といった材料が挙げられる。これらの無機材料のなかでも特に好適なのが窒化シリコン、酸化シリコン、酸化チタンであるが、これに限定されるものではない。また、有機EL素子の表示品位を向上させるために、遮光性を有する材料を上記の無機材料に含有させて第一隔壁23Aの底部、頂部、側面部などの一部または全てを形成しても良い。
When the
第一隔壁23Aとして最適な材料は、無機材料である。これは、第一隔壁23Aの上に第二隔壁23Bを形成する工程で、第一隔壁23Aの頂部が平坦であれば第二隔壁23Bの形状が安定するためである。
第一隔壁23Aの隔壁材料として無機材料を用いる場合は、スパッタリング法、プラズマCVD法、抵抗加熱蒸着法に代表されるドライコーティング法等の公知の真空成膜法を用いて基板11の表面に無機材料からなる第一隔壁23Aを形成することができる。
An optimum material for the
When an inorganic material is used as the partition wall material of the
また、第一隔壁23Aの隔壁材料として感光性樹脂材料を用いる場合は、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基板11の表面に感光性樹脂材料を塗布することができる。
第一隔壁23Aの隔壁材料として、無機材料が含有されたインキを使用する場合、インキを塗布した後、大気乾燥、加熱乾燥などの焼成工程で溶剤を除去し、隔壁の母体となる無機膜としても良い。
When a photosensitive resin material is used as the partition wall material of the
When an ink containing an inorganic material is used as the partition wall material of the
第一隔壁23Aをパターニングする方法としては、第一隔壁23Aが無機材料から形成される場合、反応性イオンビームエッチング、反応性ガスエッチング、反応性イオンエッチングなどに代表されるドライエッチング法を用いることができる。無機膜上に感光性樹脂を塗工し、露光、現像を行いパターン形成し、パターンをマスクとしてエッチング箇所を限定する。また、腐食溶解する性質を持つ液体の薬品を使ったウェットエッチング法も用いることができるが、等方性エッチングが支配的なウェットエッチング法よりも異方性エッチングにより側面形状を選択的に形成することが容易なドライエッチング法が好適に用いることができる。
As a method of patterning the
感光性樹脂材料では、マスクを用いた露光工程によって感光性樹脂材料がパターニングされる。露光された感光性樹脂材料は現像され、第一隔壁23Aのパターンが形成される。このように第一隔壁23Aのパターンを形成する工程としては、従来公知の露光、現像方法が用いられる。また、焼成工程においては、オーブン、ホットプレート等を用いる従来公知の方法を用いて第一隔壁23Aを焼成することができる。
In the photosensitive resin material, the photosensitive resin material is patterned by an exposure process using a mask. The exposed photosensitive resin material is developed to form a pattern of the
第一隔壁23Aの高さが0.3μm未満では、発光媒体層19の層厚よりも薄くなり、第一隔壁自体が発光媒体層19によって覆われてしまう可能性がある。これにより、発光に寄与しない電流が第一隔壁23Aに流れ、発光効率が低下し易くなる。また、第一隔壁23Aの高さが5.0μmを超えると、第二電極17に断線が発生しやすくなる。従って、第一隔壁23Aの高さは、隔壁材料の種類、第二隔壁23Bの高さ、発光媒体層19の層厚により異なるが、0.3μm以上5.0μm以下が適当である。
If the height of the
第一隔壁23Aに求められる特性の1つとして、絶縁性を有していることが挙げられる。第一隔壁23Aが十分な絶縁性を有していない場合、第一隔壁23Aを通じて互いに隣接する第一電極(画素電極)12の間に電流が流れて表示不良の原因となるため、第一電極間の絶縁性を確保するために、第一隔壁23Aの高さを0.5μm以上3.0μm以下とすることが好ましく、1.0μm以上3.0μm以下とすることがより好ましい。
One of the characteristics required for the
第二隔壁23Bを構成する材料としては、感光性樹脂材料や無機材料が挙げられる。無機材料としては、具体的に、酸化シリコン、酸化スズ、酸化アルミ、酸化チタン等の無機酸化物、窒化シリコン、窒化チタン、窒化モリブデン等の無機窒化物、窒化酸化シリコンのような無機窒化酸化物といった材料が挙げられる。これら無機材料のなかでも特に好適なのが窒化シリコン、酸化シリコン、酸化チタンであるが、これに限定されるものではない。また、有機EL素子の表示品位を向上させるために、遮光性を有する材料を上記の無機材料に含有させ、第二隔壁23Bの底部、頂部、側面部などの一部または全てを形成しても良い。
Examples of the material constituting the
感光性樹脂材料としては、ポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といった材料を第二隔壁材料として用いることができる。これらの材料で第二隔壁23Bを形成する場合、2種類以上の感光性樹脂から第二隔壁23Bを形成しても良く、感光性樹脂の種類としてはポジ型レジスト又はネガ型レジストのどちらでも良い。また、有機EL素子の表示品位を向上させるために、遮光性を有する材料を感光性樹脂材料に含有させ、第二隔壁23Bの底部、頂部、側面部などの一部または全てを形成しても良い。
As the photosensitive resin material, polyimide, acrylic resin, novolac resin, fluorene, or the like can be used as the second partition material. When the
第二隔壁23Bの形状としては、順テーパー形状が望ましい。発光媒体層19を形成した後に対向電極である第二電極17を発光領域全面に形成する。逆テーパー形状の角度に依存するが、テーパー角度が鈍角になるほど、対向電極成膜時に成膜厚みを増やして、隔壁側面に回り込みさせなければ断線する可能性が高くなるためである。
第二隔壁23Bの隔壁材料として感光性樹脂材料を用いる場合は、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第一隔壁23Aの上に感光性樹脂材料を塗布することができる。これらの方法で感光性樹脂材料を第一隔壁23Aの上に塗布した後は、マスクを用いた露光工程によって感光性樹脂材料をパターニングし、露光された感光性樹脂材料を現像する。そして、オーブン、ホットプレート等を用いた従来公知の方法を用いて感光性樹脂材料を焼成することで、感光性樹脂材料からなる第二隔壁23Bを第一隔壁23Aの上に形成することができる。ポジ型感光性樹脂材料であれば順テーパー形状容易に形成でき、好適に用いることが可能である。
The shape of the
When a photosensitive resin material is used as the partition wall material of the
第二隔壁23Bの隔壁材料として無機材料を用いる場合は、反応性イオンビームエッチング、反応性ガスエッチング、反応性イオンエッチングなどに代表されるドライエッチング法を用いて第一隔壁23Aの上に無機膜を形成することができる。そして、無機膜の上に感光性樹脂を塗工した後、露光及び現像を行って感光性樹脂をパターニングし、パターニングされた感光性樹脂をマスクとして無機膜をエッチングすることで、無機材料からなる第二隔壁23Bを第一隔壁23Aの上に形成することができる。この場合、腐食溶解する性質を持つ液体の薬品を使ったウェットエッチング法も用いることができる。なお、第二隔壁23Bとしては、順テーパー形状を形成しやすい感光性樹脂材料を好適に用いることが可能である。
When an inorganic material is used as the partition wall material of the
第二隔壁23Bの頂部を図2及び図3に示すような凹形状に形成するには、感光性樹脂材料を用いる場合、ポジ型レジストであればハーフトーンマスク、グレートーンマスクなどの多階調マスクを用いて、頂部となる露光部分に挟まれた領域の中間を中間露光部分とすることで凹形状に形成することが可能である。また、通常の隔壁パターンマスクと凹形状パターンマスクの2枚を用いても第二隔壁23Bの頂部を凹形状に形成することが可能である。ネガ型レジストに関してもポジ型レジストと同様の工程で第二隔壁23Bの頂部を凹形状に形成することが可能であり、無機材料を用いる場合は、一般的なドライエッチングで形成することが可能である。
In order to form the top of the
図5は第一隔壁23Aの上に形成された第二隔壁23Bの断面図を示し、第二隔壁23Bは、図5に示すように、凹部32を有している。この凹部32は保護マスクのアライメントを容易にするために、第二隔壁23Bの頂部に形成されている。また、保護マスクは発光媒体層ラインと同じ形状のライン状の開口を有するため、このような保護マスクをアライメントする凹部32は第二隔壁23B上に発光媒体層のラインと平行なライン状に形成される。なお、凹部32のラインは凹形状が連続したものでも、凹形状が不連続にライン状に並んだものであっても良い。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the
凹部32の形状としては、多階調マスクや2枚構成のマスクを用いて形成することが可能な円弧形状(図5(A))、あるいはドライエッチングなどを用いて形成することが可能な三角形状や四角形状(図5(B)、(C))などが挙げられるが、保護マスクのアライメント部位との干渉が少ない円弧形状の凹部32を好適に用いることが可能である。
第二隔壁23Bの高さが0.1μm未満では、発光媒体層19の層厚よりも薄くなり、第二隔壁自体が発光媒体層19によって覆われてしまう可能性がある。これにより、発光に寄与しない電流が第二隔壁23Bに流れ、発光効率が低下し易くなる。また、第二隔壁23Bの高さが5.0μmを超えると、第二電極17に断線が発生しやすくなる。従って、第二隔壁23Bの高さは、隔壁材料の種類、発光媒体層19の層厚などにより異なるが、0.1μm以上5.0μm以下が適当である。
As the shape of the
If the height of the
第二隔壁23Bに求められる特性の1つとして、絶縁性を有していることが挙げられる。第二隔壁23Bが十分な絶縁性を有していない場合、第一隔壁23Aを通じて互いに隣接する第一電極(画素電極)12の間に電流が流れて表示不良の原因となるため、第一電極間の絶縁性を確保するために、第二隔壁23Bの高さを0.5μm以上5.0μm以下とすることが好ましく、1.0μm以上5.0μm以下とすることがより好ましい。
One of the characteristics required for the
凹部32の深さとしては、隔壁材料の種類、第二隔壁の膜厚により異なるが、0.3μm以上3.0μm以下であることが望ましい。特に、保護マスクに配備されたアライメント部位と位置合わせする必要があるため、0.3μm以上が好ましく、0.5μm以上の深さであればより好ましい。また、凹部32の深さが大きすぎると隔壁として必要な絶縁性が確保できなくなってしまうため、3.0μm以下が好ましく、2.0μm以下の深さであればより好ましい。
凹部32の最適な幅としては、第二隔壁23Bの線幅の50%以下であれば好適に用いることができる。ここでの「線幅」とは第二隔壁23Bにおける印刷方向と平行したラインに垂直となる隔壁部分の短辺幅である。
The depth of the
The optimum width of the
隔壁23を形成した後に陽極として用いられる第一電極表面の洗浄と仕事関数の調整とを行うため、基板11の前処理工程として、UV処理、プラズマ処理等を行なってもよい。正孔を効率よく発光媒体層19に注入するためには、発光媒体層19に接触する陽極(第一電極12)の表面の仕事関数と、発光媒体層19の仕事関数とが、近いことが好ましい。従って、表面処理が施された陽極の表面の仕事関数と、陽極に接する発光媒体層の仕事関数との差が0.5eV以下であることが好ましく、0.2eV以下であることがより好ましい。
In order to clean the surface of the first electrode used as an anode and adjust the work function after the
第一電極12としてITOを用いる場合、表面処理前の仕事関数は約4.8eVである。これに対し、後述のように陽極上に発光媒体層として正孔輸送層又は正孔注入層を形成する場合、例えば、酸化モリブデンの仕事関数は約5.8eVである。従って、表面処理前の状態においては、陽極の仕事関数と正孔輸送層の仕事関数との差が大きすぎるため、正孔注入障壁が高くなり、正孔が注入され難い。そこで、表面処理によって陽極の仕事関数を高くし、陽極の仕事関数を正孔輸送層の仕事関数に近づける。
When ITO is used as the
また、UV処理の光源としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマランプ等が用いられる。本発明ではいずれの光源を用いてもよい。酸素プラズマ処理を用いる場合は、電力、圧力、プラズマ照射時間を調整することにより、陽極の仕事関数を所望に制御することが可能である。
なお、酸素プラズマ処理を用いる場合、感光性樹脂材料などの材料によっては陽極の表面処理と同時に、隔壁23において多少のエッチング効果が生じるため、陽極の表面処理においては、隔壁23におけるエッチング効果を考慮して処理条件を調整する必要がある。表面処理した第一電極表面は、経時変化により元の状態に戻るため、陽極の表面処理は正孔輸送層14を形成する直前に行うことが好ましい。
As a light source for UV treatment, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an excimer lamp or the like is used. Any light source may be used in the present invention. When oxygen plasma treatment is used, the work function of the anode can be controlled as desired by adjusting the power, pressure, and plasma irradiation time.
When oxygen plasma treatment is used, depending on the material such as the photosensitive resin material, the etching effect on the
正孔注入層は透明電極(陽極)から正孔を注入する機能を有する層であり、正孔輸送層は発光層に正孔を輸送する機能を有する層である。これらの層は、正孔注入機能と正孔輸送機能とを共に有する場合がある。この場合、これらの機能の程度に応じてどちらか一方の名称で、或いは両方の名称で機能層が称されている。本発明においては、正孔輸送層と称されている層は、正孔注入層も含む。 The hole injection layer is a layer having a function of injecting holes from the transparent electrode (anode), and the hole transport layer is a layer having a function of transporting holes to the light emitting layer. These layers may have both a hole injection function and a hole transport function. In this case, the functional layer is referred to by either one name or both names depending on the degree of these functions. In the present invention, a layer called a hole transport layer also includes a hole injection layer.
正孔輸送層を構成する材料としては、例えば、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等の高分子材料を用いることができる。高分子材料は、ウェットコーティング法による成膜工程に使用可能である。このため、正孔注入層又は正孔輸送層を形成する際に高分子材料を用いることが好ましい。このような高分子材料は、水又は溶剤によって分散或いは溶解され、分散液又は溶液として使用される。また、正孔輸送材料として無機材料を用いる場合、Cu2O、Cr2O3、Mn2O3、FeOx(x≧0.1)、NiO、CoO、Bi2O3、SnO2、ThO2、NB2O5、Pr2O3、Ag2O、MoO2、ZnO、TiO2、V2O5、NB2O5、TA2O5、MoO3、WO3、MnO2等を用いることができる。 As a material constituting the hole transport layer, for example, a polymer material such as polyaniline, polythiophene, polyvinyl carbazole, a mixture of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrenesulfonic acid can be used. The polymer material can be used in a film forming process by a wet coating method. For this reason, it is preferable to use a polymer material when forming the hole injection layer or the hole transport layer. Such a polymer material is dispersed or dissolved in water or a solvent and used as a dispersion or solution. When an inorganic material is used as the hole transport material, Cu 2 O, Cr 2 O 3 , Mn 2 O 3 , FeOx (x ≧ 0.1), NiO, CoO, Bi 2 O 3 , SnO 2 , ThO 2 , NB 2 O 5 , Pr 2 O 3 , Ag 2 O, MoO 2 , ZnO, TiO 2 , V 2 O 5 , NB 2 O 5 , TA 2 O 5 , MoO 3 , WO 3 , MnO 2, etc. Can do.
正孔輸送層14から上層の発光媒体層19(例えばインターレイヤ15や発光層16)へ正孔を効率的に注入するために、正孔輸送層14の物性値として、正孔輸送層14が陽極(第一電極12)の仕事関数と同等以上の仕事関数を有することが好ましい。選択される陽極の材料に応じて、正孔輸送層14の適切な物性値は異なるが、4.5eV以上6.5eV以下の仕事関数を有する正孔輸送層14を用いることができる。陽極がITO又はIZOである場合、5.0eV以上6.0eV以下の仕事関数を有する正孔輸送層14が好適に用いることが可能である。また、ボトムエミッション構造では第一電極12を透過させて発光光が取り出されるため、正孔輸送層14の光透過性が低い場合には取り出し効率が低下する。このため、可視光波長領域において、正孔輸送層14の平均光透過性は、75%以上であることが好ましく、85%以上であればより好ましい。この他にも、導電率が10-2〜10-6S/cmであれば好適に用いることができる。
In order to efficiently inject holes from the
正孔輸送層14を形成する方法としては、基板11上の表示領域全面にスピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、スリットコート法、ノズルプリント法、又は凸版印刷法等の印刷法が採用される。正孔輸送層14を形成する際には、前記正孔輸送材料が水、有機溶剤、或いはこれらの混合溶剤に溶解されたインキ(液体材料)が用いられる。有機溶剤としては、トルエン、キシレン、アニソール、メシチレン、テトラリン、アセトン、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、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル等が使用できる。また、インキには、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。
As a method for forming the
正孔輸送層14が低分子有機材料や無機材料である場合には抵抗加熱蒸着法、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、スパッタリング法等のドライプロセスを用いて形成することができる。ドライプロセスで正孔輸送層14を形成した場合、上層への濡れ性を考慮して必要に応じて、プラズマ照射又はUV照射等の表面処理を施すと好適に用いることができる。
When the
発光効率の向上させるために電子ブロック層としてのインターレイヤ15を有機発光層16と正孔輸送層14の間に設けることが好ましい。トップエミッション型の素子構造においては、正孔輸送層14を形成した後に、インターレイヤ15を正孔輸送層14の上に積層することができる。通常、正孔輸送層14を被覆するように、インターレイヤ15は形成されるが、必要に応じてインターレイヤ15をパターニング形成してもよい。
In order to improve luminous efficiency, it is preferable to provide an
インターレイヤ15の材料としては、有機材料では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等の、芳香族アミンを含むポリマー等が挙げられる。これらの材料は低分子有機材料であるが、これらの材料を重合させ、高分子量化してもよい。また、無機材料では、Cu2O、Cr2O3、Mn2O3、NiO、CoO、Pr2O3、Ag2O、MoO2、ZnO、TiO2、V2O5、NB2O5、TA2O5、MoO3、WO3、MnO2等の遷移金属酸化物およびこれらの窒化物、硫化物を一種以上含んだ無機化合物が挙げられる。なお、本発明においては、上記の材料に限定されず、他の材料が用いられてもよい。
Examples of the material for the
インターレイヤ15の材料は、高分子有機材料の場合、溶媒に溶解され、又は安定に分散され、インターレイヤ塗工液として用いられる。インターレイヤの材料を溶解又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又はこれらの混合溶媒が用いられる。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媒が有機インターレイヤ材料の溶解性の観点から好適に用いられる。また、有機インターレイヤインキには、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よい。
In the case of a polymer organic material, the material of the
これらインターレイヤの材料として、正孔輸送層14よりも仕事関数が同等以上である材料を選択することが好ましく、更に、有機発光層16よりも仕事関数が同等以下である材料を選択することがより好ましい。この理由は、正孔輸送層14から有機発光層16に向けてキャリアが注入される時に、不必要な注入障壁を形成しないためである。また、有機発光層16から発光に寄与できなかった電荷を閉じ込める効果を得るため、バンドギャップが3.0eV以上である材料を採用することが好ましく、3.5eV以上である材料を採用することより好ましい。
As a material for these interlayers, it is preferable to select a material having a work function equal to or higher than that of the
インターレイヤ15の形成方法としては、基板11上の表示領域全面にスピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、スリットコート法、ノズルプリント法、又は凸版印刷法等の印刷法が採用される。インターレイヤ15を形成する際には、前記インターレイヤ材料が水、有機溶剤、或いはこれらの混合溶剤に溶解された塗工液が用いられる。
インターレイヤ15が低分子有機材料や無機材料である場合には抵抗加熱蒸着法、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、スパッタリング法等のドライプロセスを用いて形成することができる。ドライプロセスでインターレイヤ15を形成した場合、上層への濡れ性を考慮して必要に応じて、プラズマ照射又はUV照射等の表面処理を施すと好適に用いることができる。
As a method for forming the
When the
発光層16においては、第一電極12及び第二電極17の間に印加された電圧によって注入された電子と正孔とが再結合され、この再結合の際に生じる発光光が得られる。発光光は、透光性の電極を透過し、有機EL素子の外部に出射される。互いに隣接する画素の各々に形成される発光層が異なる場合、例えば、RGBのフルカラー表示の表示装置においては、各発光層16R、16G、16Bが第一電極12の各々の画素領域にパターニングによって形成される。
In the
発光層16の材料としては、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィリン系、キナクドリン系、N、N’−ジアルキル置換キナクドリン系、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溶解させたものが使用できる。また、発光層16の材料としては、デンドリマー材料、PPV系やPAF系、ポリパラフェニレン系等の高分子有機材料を用いることも可能である。また、発光層16の材料は、水又は溶剤に可溶である材料であることが好ましい。
Examples of the material of the
上述した高分子材料に加え、9、10−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、1、1、4、4−テトラフェニルブタジエン、トリス(8−キノラート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−8−キノラート)アルミニウム錯体、ビス(8−キノラート)亜鉛錯体、トリス(4−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノラート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−5−シアノ−8−キノラート)アルミニウム錯体、ビス(2−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラート)[4−(4−シアノフェニル)フェノラート]アルミニウム錯体、ビス(2−メチル−5−シアノ−8−キノリノラート)[4−(4−シアノフェニル)フェノラート]アルミニウム錯体、トリス(8−キノリノラート)スカンジウム錯体、ビス[8−(パラ−トシル)アミノキノリン]亜鉛錯体及びカドミウム錯体、1、2、3、4−テトラフェニルシクロペンタジエン、ポリ−2、5−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン等の低分子系発光材料が使用できる。 In addition to the polymer materials described above, 9,10-diarylanthracene derivatives, pyrene, coronene, perylene, rubrene, 1,1,4,4-tetraphenylbutadiene, tris (8-quinolato) aluminum complex, tris (4-methyl) -8-quinolate) aluminum complex, bis (8-quinolate) zinc complex, tris (4-methyl-5-trifluoromethyl-8-quinolate) aluminum complex, tris (4-methyl-5-cyano-8-quinolate) Aluminum complex, bis (2-methyl-5-trifluoromethyl-8-quinolinolato) [4- (4-cyanophenyl) phenolate] aluminum complex, bis (2-methyl-5-cyano-8-quinolinolato) [4- (4-Cyanophenyl) phenolate] aluminum complex, tris (8-quino) Norato) scandium complex, bis [8- (para-tosyl) aminoquinoline] zinc complex and cadmium complex, 1,2,3,4-tetraphenylcyclopentadiene, poly-2,5-diheptyloxy-para-phenylene vinylene A low molecular weight light emitting material such as
これらの発光層材料は、溶媒に溶解され、又は安定に分散され、有機発光塗工液として用いられる。有機発光材料を溶解又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又はこれらの混合溶媒が用いられる。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媒が有機発光材料の溶解性の観点から好適に用いられる。また、有機発光塗工液には、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よい。 These light emitting layer materials are dissolved in a solvent or stably dispersed and used as an organic light emitting coating solution. As the solvent for dissolving or dispersing the organic light-emitting material, toluene, xylene, acetone, anisole, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, or the like alone or a mixed solvent thereof is used. Among them, aromatic organic solvents such as toluene, xylene, and anisole are preferably used from the viewpoint of solubility of the organic light emitting material. Moreover, surfactant, antioxidant, a viscosity modifier, a ultraviolet absorber, etc. may be added to an organic light emitting coating liquid as needed.
各発光層16の材料が低分子有機材料である場合においては、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等のドライプロセスを用いて発光層16を形成することも可能である。各発光層16の材料が高分子有機材料又は低分子有機材料を高分子に分散させた材料である場合においては、スピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、スリットコート法、ノズルプリント法、又は凸版印刷法等の印刷法を用いて発光層16を形成することができる。
When the material of each light emitting
電子注入層は、陰極から電子を輸送する機能を有する層である。電子輸送層は、発光層に電子を輸送する機能を有する層である。これらの層は、電子輸送機能と電子注入機能とを共に有する場合がある。この場合、これらの機能の程度に応じてどちらか一方の名称で、或いは両方の名称で機能層が称されている。
このような電子注入層又は電子輸送層を構成する材料としては、例えば、1、2、4−トリアゾール誘導体(TAZ)等のニトロ置換フルオレン、ジフェニルキソン誘導体等が挙げられる。
The electron injection layer is a layer having a function of transporting electrons from the cathode. The electron transport layer is a layer having a function of transporting electrons to the light emitting layer. These layers may have both an electron transport function and an electron injection function. In this case, the functional layer is referred to by either one name or both names depending on the degree of these functions.
Examples of the material constituting such an electron injection layer or electron transport layer include nitro-substituted fluorenes such as 1,2,4-triazole derivatives (TAZ), diphenylxone derivatives, and the like.
第二電極(対向電極)17は、発光媒体層19または電子注入層上に形成される。アクティブマトリクス駆動の有機EL表示装置において、第二電極17は表示領域の全面に形成される。第二電極17の具体的な材料としては、Mg、Al、YB等の金属単体が用いられる。また、第二電極17と発光媒体層19との間の界面にLi、酸化Li、LiF等の仕事関数が低い金属の酸化物、フッ化物、窒化物などの化合物が1nm程度形成され、安定性・導電性の高いAl又はCuがこの化合物に積層された構造を採用してもよい。また、電子注入効率と安定性とを両立させるため、仕事関数が低いLi、Mg、CA、Sr、LA、Ce、Er、Eu、Sc、Y、YB等の金属1種以上と、安定なAg、Al、Cu等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的に、MgAg、AlLi、CuLi等の合金を使用することができる。また、ITO(インジウムスズ複合酸化物)、IZO(インジウム亜鉛複合酸化物)、AZO(亜鉛アルミニウム複合酸化物)等の金属複合酸化物からなる透明導電膜を用いることができる。
The second electrode (counter electrode) 17 is formed on the light emitting
トップエミッション構造を有する有機EL表示装置においては、発光媒体層19で発生した光が第二電極17を透過するため、第二電極17は可視光波長領域において光透過性を有する必要がある。このため、透明導電膜の膜厚については、可視光波長領域において80%以上の平均光透過性が得られるように膜厚を調節することが好ましい。第二電極17の材料として、Mg、Al、YB等の金属単体を用いる場合には、膜厚は20nm以下であることが好ましく、2〜7nm以内であることがより好ましい。金属膜の場合の膜厚については、可視光波長領域において70%以上の平均光透過性が得られるように膜厚を調節することが好ましい。
In the organic EL display device having the top emission structure, since the light generated in the light emitting
第二電極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等のドライプロセスを用いて形成することも可能である。またはスピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、スリットコート法、ノズルプリント法、又は凸版印刷法等の印刷法を用いることができる。なお、本発明においては、上記の方法に限定されず、他の方法が用いられてもよい。
As a method for forming the
封止体28は、例えば、第一電極12、隔壁23、発光媒体層19及び第二電極17が形成された基板11に設けられる。具体的に、基板11の周辺部において、封止体28と基板11とが接着され、封止体28と基板11とが封止される。
トップエミッション構造を有する有機EL表示装置においては、発光媒体層19から出射された光は、基板11とは反対側に位置する封止体28を透過し、有機EL表示装置の外部に取り出される。このため、可視光波長領域において高い光透過性が必要である。可視光波長領域において85%以上の平均光透過性が得られていることが好ましい。
For example, the sealing
In the organic EL display device having the top emission structure, the light emitted from the light emitting
封止体28の構造として、凹部を有するガラスキャップ又は金属キャップ等の封止キャップ26を用いる場合について説明する。この場合、封止キャップ26の内側の空間に、第一電極12、隔壁23、発光媒体層19及び第二電極17が配置されるように、封止キャップ26の周辺部と基板11の周辺部と接続され、封止キャップ26と基板11との空間が封止される。封止キャップ26と基板11は接着剤により接着される。また、封止キャップ26の内部には、吸湿剤や窒素ガス等の不活性ガスが充填される。これによって、水分、ガス等が封止キャップ内に浸入することに起因する有機EL素子の劣化を防ぐことができる。
A case where a sealing
また、封止構造として、平板状の封止板29及び樹脂層21が用いられた構造を採用してもよい。この場合、第一電極12、隔壁23、発光媒体層19、及び第二電極17が形成された基板11と封止板29との間に樹脂層21が設けられた構造が採用される。この構造を形成する方法としては、封止板29上に樹脂層21を形成し、樹脂層21と基板11とを対向させながら、封止板29と基板11とが貼り合わせる方法が挙げられる。
Moreover, you may employ | adopt the structure where the
封止体28の材料としては、水分や酸素の透過性が低い基板が用いられる。また、材料の一例として、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、耐湿性フィルム等を挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基板の両面にSiOxをCVD法等の既知のドライコーティング法や、ロールコーター法等の既知のウェットコーティング法で形成したフィルム、光透過性の小さいフィルム、吸水性のあるフィルム、又は吸水剤が塗布された重合体フィルム等が挙げられる。耐湿性フィルムの水蒸気透過性は、1×10-6g/m2/dAy以下であることが好ましい。
As the material of the sealing
樹脂層21の材料としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂等からなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、2液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート(EEA)ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート(EVA)等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物等の熱可塑性接着性樹脂を挙げることができる。樹脂層21を封止板29の上に形成する方法の一例として、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法等を挙げることができる。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を樹脂層21の材料に含有、表面に形成させることもできる。封止板29上に形成される樹脂層21の厚みは、封止される有機EL素子の大きさや形状に応じて任意に決定されるが、2〜500μm程度が望ましい。
Examples of the material of the
第一電極12、隔壁23、発光媒体層19、及び第二電極17が形成された基板11と封止体28とを貼り合わせる工程は、不活性ガス雰囲気下あるいは真空下において行われることが好ましい。封止体28の構造として封止板29と樹脂層21からなる2層構造を採用し、樹脂層21の材料として熱可塑性樹脂を使用した場合においては、加熱されたロールを用いて封止体28を基板11に圧着することが好ましい。
The step of bonding the
一方、樹脂層21の材料として熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱されたロールを用いて封止体28を基板11に圧着した後、さらに硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。
また、樹脂層21の材料として光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールを用いて封止体28を基板11に圧着した後、さらに光を光硬化性接着樹脂に照射することによって樹脂を硬化することができる。なお、上記の方法においては、封止板29上に樹脂層21を形成したが、基板11上に樹脂層21を形成し、封止板29と基板11とを貼り合わせることも可能である。
On the other hand, when a thermosetting adhesive resin is used as the material of the
Further, when a photocurable adhesive resin is used as the material of the
封止板29を用いて基板11上の有機EL素子を封止する前工程として、又は上記のような封止工程に代えて、例えば、パッシベーション膜からなる封止体28を形成してもよい。この場合、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法又はCVD法等のドライプロセスを用いて、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜等の無機薄膜からなるパッシベーション膜が形成される。また、パッシベーション膜と上記の封止構造とが組み合わされた構造を採用することも可能である。パシベーション膜の膜厚としては、例えば、0.5μ〜5.0μmに設定される。パシベーション膜の透湿性、水蒸気光透過性等に応じて適した膜厚は異なるが、1.0μ〜3.0μmの膜厚が好適である。トップエミッション型の構造においては、上記の特性に加え、光透過性を考慮して封止構造における材料の種類を選択して膜厚を調整する必要がある。可視光波長領域において、全平均の光透過性は70%以上であることが好ましい。
For example, a sealing
本発明で好適に用いることが可能な保護マスクに関して説明する。保護マスクに求められる特性として、大気中または窒素雰囲気下などの室温環境での伸びや膨潤などによる基材変化率が少ないことが求められる。よって熱膨張率および熱膨張率が小さい材料として、ガラスなど無機材料基材やステンレス、インバーなどの金属基材が上げられる。これら基材表面に、アライメントパターンとして凹部が設けられた有機EL素子基板上の隔壁と接触させるためのアライメント部位となる凸部を形成するため、金属基材がもっとも好適に用いることが可能である。 A protective mask that can be suitably used in the present invention will be described. As a characteristic required for the protective mask, it is required that the change rate of the base material due to elongation or swelling in a room temperature environment such as in the air or in a nitrogen atmosphere is small. Therefore, as a material having a low coefficient of thermal expansion and a low coefficient of thermal expansion, an inorganic material substrate such as glass or a metal substrate such as stainless steel or invar can be raised. Since the convex part used as the alignment site | part for making it contact with the partition on the organic EL element board | substrate with which the concave part was provided as an alignment pattern was formed in these base-material surfaces, a metal base material can be used most suitably. .
金属基材を用いた保護マスクの加工方法および形状に関して図6に示す。金属基材の一般的な加工法としてウェットエッチング法がある。ウェットエッチング法により基材上面から1回、下面から2回処理することにより、図6(A)に示すような保護マスク33を作製可能である。また図6(B)に示すような、電鋳法による保護マスク34も適応可能である。
FIG. 6 shows the processing method and shape of a protective mask using a metal substrate. There is a wet etching method as a general processing method of a metal substrate. A
図2に示す有機EL表示装置50を製造する場合は、まず、基板11の表面上に有機EL素子の第一電極12を上述した公知の方法によって形成する。次に第一電極12が形成されていない基板11の表面上に第一隔壁23Aを形成した後、第二隔壁23Bの頂部に凹部32が形成されるように第二隔壁23Bを上述した方法によって第一隔壁23Aの上に形成する。
When the organic
第一隔壁23Aの上に第二隔壁23Bを形成したならば、正孔輸送層14およびインターレイヤ15をスパッタリング法等によって第一電極12の表面上に順次形成した後、発光層16をインターレイヤ15の上に例えば図7に示す凸版印刷装置700を用いて形成する。その後、発光層16の上に第二電極17を形成した後、有機EL素子が形成された基板11の表面を封止体28で封止することにより、図2に示すような構造の有機EL表示装置が得られる。
If the
図3に示す有機EL表示装置51を製造する場合は、まず、基板11の表面上に反射層31を上述した公知の方法によって形成し、この反射層31の上に第一電極12を形成する。次に第一電極12が形成されていない基板11の表面上に第一隔壁23Aを形成した後、第二隔壁23Bの頂部に凹部32が形成されるように第二隔壁23Bを上述した方法によって第一隔壁23Aの上に形成する。
In the case of manufacturing the organic
第一隔壁23Aの上に第二隔壁23Bを形成したならば、正孔輸送層14およびインターレイヤ15をスパッタリング法等によって第一電極12の表面上に順次形成した後、発光層16をインターレイヤ15の上に例えば図7に示す凸版印刷装置700を用いて形成する。その後、発光層16の上に第二電極17を形成した後、有機EL素子が形成された基板11の表面を封止体28で封止することにより、図3に示すような構造の有機EL表示装置が得られる。
If the
このように、有機EL素子の発光媒体層19を構成する少なくとも一層(例えば発光層16)を印刷法により形成するに際して、第二隔壁23Bの頂部に凹部32が形成されるように第二隔壁23Bを第一隔壁23Aの上に形成した後、第二隔壁23Bの凹部と保護マスクのアライメント部位が一致するように保護マスクを設置して発光層16等を印刷法により形成すると、隣接する画素からの溶媒揮発蒸気の流入が保護マスクによって抑制される。これにより、溶媒揮発蒸気の流入による影響を低減することができ、従って、有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層を印刷法により形成する際に均一な層厚で形成することができる。
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
Thus, when forming at least one layer (for example, the light emitting layer 16) which comprises the light emitting
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
次に、上述した本発明の有機EL表示装置の実施例について説明する。なお本発明は下記の実施例によって制限されない。実施例1と比較例1を参照し有機EL素子の実施例について説明する。
[実施例1]
まず、対角が2.2インチサイズのガラス基板(透光性基板)を準備した。このガラス基板上に、スパッタ法を用いてITO(インジウム−錫酸化物)薄膜を基板全面に形成した。次にフォトリソグラフィ法と酸溶液によるエッチング法とを用いてITO薄膜をパターニングした。これによって、複数のラインパターンを有する画素電極(第一電極12)を形成した。この複数のラインパターンにおいて、線幅は136μmであり、互いに隣接する線の間隔は30μmである。約40mm角であるガラス基板上には、192本のITOラインが形成されている。
Next, examples of the organic EL display device of the present invention described above will be described. In addition, this invention is not restrict | limited by the following Example. Examples of organic EL elements will be described with reference to Example 1 and Comparative Example 1.
[Example 1]
First, a glass substrate (translucent substrate) having a diagonal size of 2.2 inches was prepared. An ITO (indium-tin oxide) thin film was formed on the entire surface of the glass substrate by sputtering. Next, the ITO thin film was patterned using a photolithography method and an etching method using an acid solution. Thus, a pixel electrode (first electrode 12) having a plurality of line patterns was formed. In the plurality of line patterns, the line width is 136 μm, and the interval between adjacent lines is 30 μm. On the glass substrate which is about 40 mm square, 192 ITO lines are formed.
次に、第一隔壁23Aを以下のように形成した。基板全面が成膜されるように、CVD法を用いてSiNを成膜した。CVD法においては、純度99.9999のSiH4、NH3、H2ガスを用いた。チャンバ内の基板はホットプレートにより加熱し、基板表面が130℃になるように調節を行った。プラズマ電力を1.5kWで500秒間成膜すること1.5μmの膜厚を得た。この時、真空度は150PaとなるようにSiH4、NH3、H2を1:2:10の比率で供給した。形成されたSiN膜はITOと基板表面の段差により凹凸となっているため、表面研磨を行い、基板面から1.3μmまで平坦化処理を行った。
Next, the
平坦化処理を行った第一隔壁23Aの上にポジ型感光性レジスト(日本ゼオン製、ZEP520A)を隔壁全面にスピンコートした。スピンコート条件として、4000min-1で50秒間回転させた後、ホットプレートにより180℃で5分間ベーキングを行い、薄膜とした。レジスト膜形成後に、画素電極パターンの長辺と平行となる部分のみを残して露光、現像、洗浄と行いレジストパターンを形成した。
A positive photosensitive resist (manufactured by Zeon Corporation, ZEP520A) was spin-coated on the entire surface of the partition wall on the planarized
レジストパターン形成後、反応性イオンエッチングにより第一隔壁の逆テーパー形状を形成する。反応性ガスはフッ素と酸素を用いた。フッ素ガスおよび酸素ガスの混合ガスをチャンバ内に導入する。各流量を調整し、フッ素ガスの流量を100sccm(600×10-3m3/h)とし、酸素ガスの流量を400sccm(400×10-3m3/h)とし、チャンバ内の圧力が10Paになるように調節を行った。また、高周波電源から13.56MHzの高周波電力700Wを印加した。隔壁部以外の窒化シリコン膜がドライエッチングにより除去され、順テーパー形状の第一隔壁23Aが形成された。ドライエッチングの後、レジストの剥離を行った。
After forming the resist pattern, a reverse tapered shape of the first partition is formed by reactive ion etching. The reactive gas used fluorine and oxygen. A mixed gas of fluorine gas and oxygen gas is introduced into the chamber. Each flow rate is adjusted, the flow rate of fluorine gas is 100 sccm (600 × 10 −3 m 3 / h), the flow rate of oxygen gas is 400 sccm (400 × 10 −3 m 3 / h), and the pressure in the chamber is 10 Pa. Adjustments were made to Moreover, high frequency power 700W of 13.56 MHz was applied from the high frequency power supply. The silicon nitride film other than the partition wall was removed by dry etching to form a first tapered
次に、第二隔壁23Bを以下のように形成した。基板全面にポジ型感光性ポリイミド(東レ社製フォトニース、DL−1000)をスピンコートした。スピンコートの条件として、ガラス基板を110min-1で5秒間回転させた後に、ガラス基板を900min-1で20秒間回転させた。ポジ型感光性ポリイミドの膜厚は1.5μmである。フォトマスクとして第二隔壁23Bの線幅17μmの中心部分に3μmの中間露光部分を設けたハーフトーンマスクを準備し、フォトリソグラフィ法を用いて基板の全面に塗布された感光性樹脂材料をi線ステッパーにより200mJ/cm2露光した。露光した後現像を行い、オーブンを用いて、230℃30分の条件で焼成し、第一隔壁23A間に第二隔壁23Bを得た。現像後の頂部凹形状(凹部32)は円弧形状であり、幅3.5μm、深さ1.5μmとなっていた。
Next, the
次に、ITOの表面処理として、紫外線照射を行った。UV/O3洗浄装置を用いて隔壁が形成されたガラス基板に紫外線照射を3分間行った。紫外線照射前のITOの仕事関数は、4.8eVであった。紫外線照射前のITOの仕事関数は、5.3eVであった。
次に、正孔輸送層14を形成した。正孔輸送層14を構成する無機材料として酸化モリブデンを用いた。表示領域の全面が成膜されるように、スパッタリング法を用いて無機材料を20nm成膜した。スパッタリング法おいては、純度99.9%のモリブデン金属ターゲットを用いて、不活性ガスであるアルゴンと反応性ガスである酸素をスパッタリング装置のチャンバ内に供給した。
Next, ultraviolet irradiation was performed as a surface treatment of ITO. The glass substrate on which the partition walls were formed was irradiated with ultraviolet rays for 3 minutes using a UV / O3 cleaning device. The work function of ITO before ultraviolet irradiation was 4.8 eV. The work function of ITO before ultraviolet irradiation was 5.3 eV.
Next, the
また、リアクティブDCマグネトロンスパッタ法を用いて酸化モリブデンをアクティブマトリックス基板11上に成膜した。ターゲットの電力密度は、1.3W/cm2である。チャンバ内に供給される混合ガスの比率としては、アルゴンが2であるのに対して、酸素が1である。スパッタリング時の真空度が0.3Paとなるように、チャンバに設けられた排気バルブを調整し、チャンバに供給されるガスの量を調節した。酸化モリブデンの膜厚は、スパッタリング時間を調整することにより、制御した。パターニング工程においては、33mm×33mmの開口を有するメタルマスクを用いた。
In addition, molybdenum oxide was formed on the
次に、有機発光材料として、ポリフェニレンビニレン誘導体を採用し、この材料の濃度が1%になるように、この材料がトルエンに溶解された有機発光インキを準備した。印刷版においては、全体のITOパターンの半分となる96本のラインパターンを形成した版を用いた。図7に示す凸版印刷装置700に被印刷基板702をセッティングした。凸版印刷装置700は、アニロックスロール705と、ドクタ706と、感光性樹脂で形成された凸版707と、版胴708とを含む。アニロックスロール705の表面には、インキ層709が塗布される。被印刷基板702上には、隔壁で囲まれた画素電極が形成され、画素電極上には、正孔輸送層が形成されている。上記インキおよび印刷版を用いて、第一隔壁と画素電極が配置されている方向に一致するように、インターレイヤ15を正孔輸送層上に凸版印刷法を用いて発光層の1ライン目を印刷した。
Next, a polyphenylene vinylene derivative was employed as the organic light emitting material, and an organic light emitting ink in which this material was dissolved in toluene was prepared so that the concentration of this material was 1%. In the printing plate, a plate on which 96 line patterns that are half of the entire ITO pattern were formed was used. A substrate to be printed 702 was set in the
このような凸版印刷法においては、300線/インチのアニロックスロール及び印刷版を使用した。未印刷部分の96ラインを印刷する際には、100μm厚のステンレス基材をウェットエッチング法により加工した保護マスクを、第二隔壁頂部の凹部形状アライメントパターンと一致するように設置した後に、2ライン目を印刷した。印刷工程の後に乾燥された発光層の膜厚は、1ライン目および2ライン目の両者とも最小膜厚は100nmであった。 In such a relief printing method, an anilox roll of 300 lines / inch and a printing plate were used. When printing 96 lines of the unprinted part, a protective mask made by processing a 100 μm thick stainless steel substrate by wet etching is placed so as to match the concave shape alignment pattern on the top of the second partition wall, and then 2 lines Eye printed. As for the thickness of the light emitting layer dried after the printing process, the minimum thickness was 100 nm for both the first line and the second line.
次に、発光層16の上にCA、Alからなる陰極層(第二電極17)のラインパターンを形成した。具体的には、陰極層(第二電極17)のラインパターンと画素電極(第一電極12)のラインパターンとが直交するように、抵抗加熱蒸着法を用いるマスク蒸着によって陰極層を形成した。
最後に、外部の酸素又は水分から保護するために、上記のように形成された有機EL構成体を、ガラスキャップと接着剤とを用いて密閉封止し、有機EL表示装置を作製した。
Next, a line pattern of a cathode layer (second electrode 17) made of CA and Al was formed on the
Finally, in order to protect from external oxygen or moisture, the organic EL structure formed as described above was hermetically sealed using a glass cap and an adhesive to produce an organic EL display device.
このように得られた有機EL表示装置の表示領域の周辺部においては、画素電極毎に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰極層に接続されている陰極側の取り出し電極とが設けられている。これら取り出し電極を電源に接続し、有機EL表示素子を点灯かつ表示させ、点灯状態及び表示状態を確認した。
このようにして得られた有機EL素子の全ラインを駆動したところ、7Vの駆動電圧で、750cd/cm2の輝度が得られ、発光効率は12cd/Aであった。陽極側の取り出し電極を選別し、印刷1回目(1ライン目)のみ発光させた場合、7Vの駆動電圧で380cd/cm2、印刷2回目(2ライン目)のみ発光させた場合、7Vの駆動電圧で370cd/cm2の発光が得られた。
In the periphery of the display area of the organic EL display device thus obtained, an anode-side extraction electrode connected to each pixel electrode and a cathode-side extraction electrode connected to the cathode layer are provided. ing. These extraction electrodes were connected to a power source, the organic EL display element was turned on and displayed, and the lighting state and the display state were confirmed.
When all the lines of the organic EL element thus obtained were driven, a luminance of 750 cd / cm 2 was obtained at a driving voltage of 7 V, and the luminous efficiency was 12 cd / A. When the anode-side extraction electrode is selected and light is emitted only for the first printing (first line), 380 cd / cm 2 with a driving voltage of 7 V, and when light is emitted only for the second printing (second line), 7 V is driven. Luminescence of 370 cd / cm 2 was obtained at a voltage.
[比較例1]
まず、実施例1と同様にガラス基板を準備し、画素電極、隔壁、ITOの表面処理、正孔輸送層を形成した。次に比較例1においては、印刷2回目(2ライン目)の際に保護マスクを設置せず、印刷を行った。印刷条件及び乾燥条件は実施例1と同様である。印刷工程の後に乾燥された発光層の膜厚は、1ライン目の最小膜厚は100nmであったが、2ライン目の最小膜厚は80nmであった。
[Comparative Example 1]
First, a glass substrate was prepared in the same manner as in Example 1, and a pixel electrode, a partition, a surface treatment of ITO, and a hole transport layer were formed. Next, in Comparative Example 1, printing was performed without installing a protective mask during the second printing (second line). The printing conditions and drying conditions are the same as in Example 1. As for the thickness of the light emitting layer dried after the printing process, the minimum film thickness of the first line was 100 nm, but the minimum film thickness of the second line was 80 nm.
このように得られた有機EL素子の全ラインを駆動したところ、7Vの駆動電圧で、630cd/cm2の輝度が得られ、発光効率は10cd/Aであった。陽極側の取り出し電極を選別し、印刷1回目(1ライン目)のみ発光させた場合、7Vの駆動電圧で380cd/cm2、印刷2回目(2ライン目)のみ発光させた場合、7Vの駆動電圧で250cd/cm2の発光となった。2ライン目の発光状態を確認したところ、発光箇所が片側に偏っており発光領域が狭まっていた。 When all the lines of the organic EL element thus obtained were driven, a luminance of 630 cd / cm 2 was obtained at a driving voltage of 7 V, and the luminous efficiency was 10 cd / A. When the anode-side extraction electrode is selected and light is emitted only for the first printing (first line), 380 cd / cm 2 with a driving voltage of 7 V, and when light is emitted only for the second printing (second line), 7 V is driven. The light emission was 250 cd / cm 2 at a voltage. When the light emission state of the second line was confirmed, the light emission part was biased to one side and the light emission region was narrowed.
本発明は、有機EL素子の発光媒体層を構成する少なくとも一層が印刷法により形成される有機EL表示装置の製造方法に有用である。 The present invention is useful for a method for manufacturing an organic EL display device in which at least one layer constituting a light emitting medium layer of an organic EL element is formed by a printing method.
11…基板
12…第一電極
14…正孔輸送層
15…インターレイヤ
16…発光層
17…第二電極
19…発光媒体層
21…樹脂層
23…隔壁
23A…第一隔壁
23B…第二隔壁
26…封止キャップ
28…封止体
29…封止板
31…反射層
32…凹部
33…保護マスク
34…保護マスク
50,51…有機EL表示装置
700…凸版印刷装置
702…被印刷基板
705…アニロックスロール
706…ドクタ
707…凸版
708…版胴
709…インキ層
DESCRIPTION OF
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