JP2014123540A - Organic electroluminescent element and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報表示端末などのディスプレイへの用途が期待される有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と略称)とその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element (hereinafter, abbreviated as an organic EL element) expected to be used for a display such as an information display terminal, and a method for producing the same.
有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(以下、有機ELディスプレイと略称)は、基板上に少なくともアノード電極と有機発光層とカソード電極とを含み、電極間に電界をかけることにより前記有機発光層に電子と正孔を注入し発光させる有機EL素子からなり、有機EL素子は自発光型素子であることから、液晶ディスプレイのようにバックライトを用いなくても表示が可能である。また、素子構造が単純であるため、薄く、軽量な素子を作製することができ、現在活発に研究が行われている。一般的な有機EL素子は、アノード電極、カソード電極間に有機発光層だけでなく、発光補助層を備えている場合もある。発光補助層としては、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等がある。以下、有機発光層及び発光補助層を合わせて有機発光媒体層と呼ぶ。 An organic electroluminescence display (hereinafter abbreviated as an organic EL display) includes at least an anode electrode, an organic light emitting layer, and a cathode electrode on a substrate. By applying an electric field between the electrodes, electrons and holes are generated in the organic light emitting layer. Since the organic EL element is injected and emits light, and the organic EL element is a self-luminous element, display is possible without using a backlight as in a liquid crystal display. In addition, since the element structure is simple, a thin and lightweight element can be manufactured, and active research is currently being conducted. A general organic EL device may include not only an organic light emitting layer but also a light emission auxiliary layer between an anode electrode and a cathode electrode. Examples of the light emission auxiliary layer include a hole transport layer, a hole injection layer, an electron transport layer, and an electron injection layer. Hereinafter, the organic light emitting layer and the light emission auxiliary layer are collectively referred to as an organic light emitting medium layer.
有機EL素子の有機発光媒体層に用いられる有機発光材料には、低分子材料と高分子材料とがあり、一般に低分子材料は蒸着法等の真空成膜法(ドライコーティング法)により薄膜形成される。しかし、フルカラーの有機ELディスプレイを製造する場合、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)といった3色の異なる発光を有する有機EL素子からなる場合には、有機発光層を画素毎にパターン形成する必要がある。真空成膜法により有機発光層のパターニングをおこなう場合には、微細パターンを有する蒸着マスクを用いる。蒸着マスクを用いてパターニングをおこなう方法では、基板の大型化に伴いパターニング精度を得難いという問題がある。また、ドライコーティング法であるため、基板表面上の異物や突起を十分に被覆できず、ショートが発生しやすいなどの問題もある。また、有機発光層以外の有機発光媒体層についても同様の問題が生じる。 Organic light-emitting materials used for the organic light-emitting medium layer of organic EL devices include low-molecular materials and high-molecular materials. Generally, low-molecular materials are formed into thin films by vacuum film-forming methods (dry coating methods) such as vapor deposition. The However, when a full-color organic EL display is manufactured, for example, in the case of organic EL elements having three different colors of light emission such as R (red), G (green), and B (blue), the organic light emitting layer is a pixel. It is necessary to form a pattern every time. When patterning the organic light emitting layer by a vacuum film forming method, a vapor deposition mask having a fine pattern is used. In the method of performing patterning using a vapor deposition mask, there is a problem that it is difficult to obtain patterning accuracy as the substrate becomes larger. In addition, since it is a dry coating method, there is a problem that foreign matter and protrusions on the surface of the substrate cannot be sufficiently covered, and a short circuit is likely to occur. Moreover, the same problem arises also about organic light emitting medium layers other than an organic light emitting layer.
そこで、有機発光媒体材料を溶媒に溶解もしくは分散させてインキ(塗工液)を作り、これを塗布法や印刷法といったウェットコーティング法にて膜形成する方法が試みられている。ウェットコーティング法を用いることによって、均一かつ高速に薄膜形成が可能となり、特に大型基板を用いる製造プロセスにおいて、大量生産品のコストダウンが可能となるため盛んに研究開発が行われている。 Thus, an organic light emitting medium material is dissolved or dispersed in a solvent to prepare an ink (coating liquid), and a method of forming a film by a wet coating method such as a coating method or a printing method has been attempted. By using the wet coating method, it is possible to form a thin film uniformly and at high speed. In particular, in a manufacturing process using a large substrate, it is possible to reduce the cost of mass-produced products.
塗布型有機発光媒体材料を用いた有機EL素子の構造は、アノード電極/正孔輸送層/有機発光層/カソード電極の順に積層する構造とすることが一般的であり、アノード電極、カソード電極といった電極を除いて、すべてウェットコーティング法により作製することが可能である。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、スリットコート法、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、吐出コート法、ロールコート法などの塗布法や、凸版印刷法、インクジェット法、凹版印刷法といった印刷法などがある。 The structure of the organic EL element using the coating type organic light emitting medium material is generally a structure in which an anode electrode / hole transport layer / organic light emitting layer / cathode electrode are laminated in this order, such as an anode electrode and a cathode electrode. Except for the electrodes, all can be produced by a wet coating method. Examples of wet coating methods for forming thin films include slit coating, spin coating, bar coating, dip coating, discharge coating, roll coating, and other coating methods, letterpress printing, ink jet printing, and intaglio printing. There are printing methods.
特に、有機発光層を、画素ごとにR(赤)、G(緑)、B(青)の3色の異なる発光色を有するように塗り分けるには、印刷法による選択的膜形成が有力な製造方法である。 In particular, selective film formation by the printing method is effective for coating the organic light-emitting layer so as to have three different emission colors of R (red), G (green), and B (blue) for each pixel. It is a manufacturing method.
各種印刷法の中でも、グラビア印刷法のように硬質の印刷版を用いる方法はガラスを基板とする有機EL素子には不向きである。また、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では、ゴムブランケットが有機発光媒体材料の溶剤である芳香族系溶媒によって膨潤しやすいため、高精度に安定して印刷することが難しい。一方、樹脂版を用いる凸版印刷法はオフセット印刷に見られる版の膨潤がなく、また、樹脂が弾性を有するため、ガラス基板への印刷も可能である。そのため、凸版印刷法は有機EL素子製造方法として最も適している。 Among various printing methods, a method using a hard printing plate such as a gravure printing method is not suitable for an organic EL element having a glass substrate. Further, in offset printing using a rubber blanket having elasticity, the rubber blanket is easily swollen by an aromatic solvent that is a solvent of the organic light emitting medium material, and thus it is difficult to stably print with high accuracy. On the other hand, the relief printing method using a resin plate does not swell the plate as seen in offset printing, and because the resin has elasticity, printing on a glass substrate is also possible. Therefore, the relief printing method is most suitable as a method for producing an organic EL element.
凸版印刷法によって作製される有機EL素子においては、特許文献1に示すように、隣接する画素を分割する画素隔壁が設けられる。通常、画素隔壁は感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィー法によりパターン形成される。画素隔壁を設けることによって、画素領域の正確な区分けと隣接画素間における混色の防止、リーク電流の防止、TFT回路や電極線等の凹凸を軽減するなどの効果があり、また、基板回路上に設けられた薄膜トランジスタなどの駆動素子に対する保護効果も期待できる。 In the organic EL element produced by the relief printing method, as shown in Patent Document 1, a pixel partition that divides adjacent pixels is provided. Usually, the pixel partition is patterned by a photolithography method using a photosensitive resin. Providing a pixel partition has effects such as accurate segmentation of the pixel area and prevention of color mixing between adjacent pixels, prevention of leakage current, and reduction of irregularities such as TFT circuits and electrode lines. A protective effect for a driving element such as a provided thin film transistor can also be expected.
しかしながら、画素隔壁の膜厚は凸版印刷法によって成膜される有機発光媒体層の膜厚や画素内形状に寄与する。より詳細には、凸版印刷法によって成膜される有機発光媒体層のインキが画素隔壁に濡れ上がり、画素隔壁の高さによってインキの濡れ上がり量が変化し、画素隔壁の高さにばらつきがあると有機発光媒体層の膜厚が変化する。有機発光媒体層の成膜形状が悪化すると画素内で膜厚差が生じ、発光輝度ムラにつながる問題がある。 However, the film thickness of the pixel partition contributes to the film thickness of the organic light emitting medium layer formed by the relief printing method and the shape within the pixel. More specifically, the ink of the organic light emitting medium layer formed by letterpress printing wets the pixel partition walls, and the amount of ink wetting varies depending on the height of the pixel partition walls, resulting in variations in pixel partition height. And the film thickness of the organic light emitting medium layer changes. When the film formation shape of the organic light emitting medium layer is deteriorated, a difference in film thickness occurs in the pixel, leading to a problem of uneven emission luminance.
有機EL素子を効率よく発光させるには有機発光媒体層の膜厚が重要であり、0.1μm程度の薄膜形成が必要である。そのため、凸版印刷法により有機発光媒体層を所望の膜厚に成膜し、かつ、成膜形状を平坦化するための隔壁膜厚設計が必要となる。 The film thickness of the organic light emitting medium layer is important for efficiently emitting light from the organic EL element, and it is necessary to form a thin film of about 0.1 μm. Therefore, it is necessary to design a partition wall thickness for forming the organic light emitting medium layer in a desired film thickness by the relief printing method and flattening the film formation shape.
本発明は、上記問題を解決するため提案されるものであり、本発明が解決しようとする課題は、凸版印刷法を用いて有機発光媒体層を基板上の発光画素内に平坦性が高く、かつ、所望の膜厚に成膜することで発光ムラのない有機EL素子を作製することである。 The present invention is proposed to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is that the organic light emitting medium layer is highly flat in the light emitting pixels on the substrate using a relief printing method, In addition, an organic EL element having no light emission unevenness is produced by forming a film with a desired film thickness.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、基板と、前記基板上に設けられた複数の画素電極と、前記画素電極上に設けられた少なくとも有機発光層を有する単層又は複数層から構成される発光媒体層と、前記発光媒体層を挟んで前記複数の画素電極と対向する対向電極とを有する有機EL素子であって、前記複数の画素電極は前記基板上に設けられた複数の画素形成層上に形成されており、前記複数の画素形成層は互いに独立して形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a single layer having a substrate, a plurality of pixel electrodes provided on the substrate, and at least an organic light emitting layer provided on the pixel electrode. An organic EL element having a light emitting medium layer composed of a plurality of layers and a counter electrode facing the plurality of pixel electrodes across the light emitting medium layer, wherein the plurality of pixel electrodes are provided on the substrate. The plurality of pixel formation layers are formed independently of each other.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の有機EL素子であって、互いに隣接する前記複数の画素形成層の間に画素間層が設けられていることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the organic EL element according to the first aspect, wherein an inter-pixel layer is provided between the plurality of adjacent pixel formation layers.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の有機EL素子であって、層間絶縁膜が前記画素形成層上に設けられていることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the organic EL element according to the first or second aspect, wherein an interlayer insulating film is provided on the pixel formation layer.
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載の有機EL素子であって、層間絶縁膜が前記画素形成層下に設けられていることを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the organic EL element according to the first or second aspect, wherein an interlayer insulating film is provided below the pixel formation layer.
請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載の有機EL素子であって、前記画素形成層はポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、又はノボラック系樹脂のいずれかを含み、前記層間絶縁膜が窒化シリコンもしくは酸化シリコンのいずれかであることを特徴とする。 Invention of Claim 5 is an organic EL element of Claim 3 or 4, Comprising: The said pixel formation layer contains either polyimide resin, epoxy resin, acrylic resin, or novolak resin The interlayer insulating film is either silicon nitride or silicon oxide.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の有機EL素子であって、前記基板上には前記複数の画素電極を駆動させるための駆動素子として薄膜トランジスタが設けられていることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the organic EL element according to any one of the first to fifth aspects, wherein a thin film transistor is provided on the substrate as a driving element for driving the plurality of pixel electrodes. It is characterized by being.
請求項7に記載の発明は、基板と、前記基板上に設けられた複数の画素電極と、前記画素電極上に設けられた少なくとも有機発光層を有する単層又は複数層から構成される発光媒体層と、前記発光媒体層を挟んで前記複数の画素電極と対向する対向電極とを有する有機EL素子の製造方法であって、前記基板上に互いに独立するように複数の画素形成層を設ける工程と、前記複数の画素形成層上に該画素形成層を覆うように画素電極を設ける工程と、前記複数の画素電極上に前記発光媒体層を形成する工程と、を有することを特徴とする。 The invention according to claim 7 is a light emitting medium comprising a substrate, a plurality of pixel electrodes provided on the substrate, and a single layer or a plurality of layers having at least an organic light emitting layer provided on the pixel electrode. A method of manufacturing an organic EL element having a layer and a counter electrode facing the plurality of pixel electrodes across the light emitting medium layer, the step of providing a plurality of pixel formation layers on the substrate independently of each other And a step of providing a pixel electrode on the plurality of pixel formation layers so as to cover the pixel formation layer, and a step of forming the light emitting medium layer on the plurality of pixel electrodes.
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の有機EL素子の製造方法であって、互いに隣接する前記複数の画素形成層の間に画素間層を形成する工程を有することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the method of manufacturing an organic EL element according to claim 7, characterized by comprising a step of forming an inter-pixel layer between the plurality of pixel forming layers adjacent to each other. To do.
請求項9に記載の発明は、請求項7又は8に記載の有機EL素子の製造方法であって、前記画素電極を形成する前に、前記画素形成層上に層間絶縁層を成膜する工程を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the method of manufacturing an organic EL element according to claim 7 or 8, wherein an interlayer insulating layer is formed on the pixel formation layer before the pixel electrode is formed. It is characterized by including.
請求項10に記載の発明は、請求項7又は8に記載の有機EL素子の製造方法であって、前記画素形成層を形成する前に、前記基板上に層間絶縁層を成膜する工程を含むことを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is the method of manufacturing the organic EL element according to the seventh or eighth aspect, wherein a step of forming an interlayer insulating layer on the substrate is formed before the pixel forming layer is formed. It is characterized by including.
請求項11に記載の発明は、請求項7乃至10のいずれかに記載の有機EL素子の製造方法であって、前記有機発光媒体層を形成する工程が、前記画素電極上に有機発光媒体層材料を含む溶液を凸版印刷法により塗布する工程を含むことを特徴とする。
Invention of
本発明による有機EL素子及びその製造方法により、有機発光媒体層を基板上の発光画素内に平坦性が高く、かつ、所望の膜厚に成膜できるので発光ムラのない有機EL素子及びその製造方法を提供することが可能になる。 According to the organic EL element and the manufacturing method thereof according to the present invention, the organic light emitting medium layer can be formed into a desired film thickness with high flatness in the light emitting pixels on the substrate, and the organic EL element having no light emission unevenness and the manufacturing thereof It becomes possible to provide a method.
上記効果に加え、本発明は発光画素を弾性が低い有機膜上に形成しているため、発光画素を弾性が高いガラスもしくは窒化シリコン上に形成した場合と比べ、凸版印刷法で有機発光媒体層を塗布する際に印刷版に与えるダメージが少なくなる。そのため印刷版を交換するまでの間隔が長くなり、結果として生産効率を上昇させることができる。 In addition to the above effects, the present invention forms a light emitting pixel on an organic film having low elasticity, so that the organic light emitting medium layer is formed by a relief printing method compared to the case where the light emitting pixel is formed on glass or silicon nitride having high elasticity. Damage to the printing plate when applying is reduced. Therefore, the interval until the printing plate is replaced becomes longer, and as a result, the production efficiency can be increased.
さらに上記効果に加え、本発明は発光画素の周囲に隔壁が形成されていない構造を有するため、凸版印刷法で有機発光媒体層を塗布する際に、発光画素は基板上で最も版に近い高さに位置し、隔壁高さによる印刷への干渉を考慮する必要が無くなるので、印刷版の膜厚を薄くすることが可能になる。フレキソ版を使用して高精細パターンを形成する際に、版の膜厚が厚いとパターンのヨレや倒れが発生するため、版の薄膜化が可能になることで、高精細パターンを有する版を高収率で形成できるようになる。 In addition to the above effects, the present invention has a structure in which no barrier ribs are formed around the luminescent pixel. Therefore, when the organic luminescent medium layer is applied by the relief printing method, the luminescent pixel is the closest to the plate on the substrate. Therefore, it is not necessary to consider the interference with the printing due to the height of the partition wall, so that the thickness of the printing plate can be reduced. When forming a high-definition pattern using a flexographic plate, if the thickness of the plate is thick, the pattern will be twisted or tilted, so the plate can be made thinner. It can be formed with high yield.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明はこれに限るものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this.
図1は、本発明の有機EL素子10の概略構造の一例を説明するための模式図である。
絶縁性基板11上に、発光画素12が図面上下左右方向にマトリックス状に配列されている。それぞれの発光画素には、図1では省略したが、画素電極(例えばアノード電極)と画素容量が形成されている。また発光画素周辺には画素容量に電圧を書き込むための選択トランジスタ13と、画素容量に書き込まれた電圧に従い発光画素に電流を供給し、発光させるための駆動トランジスタ14がそれぞれ設けられている。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of a schematic structure of an
On the insulating
発光画素の配列に沿って列方向(すなわち図面上下方向)に選択トランジスタ13を経由して発光画素の画素容量に電圧を書き込むための信号線15が配設され、また、当該信号線15に直交して行方向(すなわち図面左右方向)に選択トランジスタ13を選択状態にするための走査線16及び、駆動トランジスタ14に発光のための電流を流す電力供給線17が配設されている。絶縁性基板11上に2次元配列された複数の発光画素12の画素電極に対して共通に単一の平面電極(べた電極)からなる対向電極(例えばカソード電極)19が形成されている。
A
図1の実施形態では、発光画素の駆動形式として、画素毎に薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリックス方式を示したが、本発明は前記方式に限定されるものではなく、ストライプ状のアノード電極及びカソード電極を直交させるように対向させ、その交点を発光させるパッシブマトリックス方式で本発明を実施することも可能である。
また、図1の実施形態では、選択トランジスタと駆動トランジスタの二個のトランジスタを配置して一発光画素の駆動を行う方式を示したが、一発光画素につき三個以上のトランジスタを配置して駆動させる方式でも良い。
In the embodiment of FIG. 1, the active matrix system in which thin film transistors are formed for each pixel is shown as the driving mode of the light emitting pixels. However, the present invention is not limited to the above system, and striped anode and cathode electrodes are used. It is also possible to carry out the present invention by a passive matrix system in which the two are opposed so as to be orthogonal to each other and light is emitted at the intersection.
In the embodiment of FIG. 1, the method of driving one light-emitting pixel by arranging two transistors, that is, a selection transistor and a driving transistor is shown, but driving by driving three or more transistors per light-emitting pixel. It is also possible to use this method.
図2は、本発明の有機EL素子の構造の一例を説明するために、図1のAB線における断面模式図である。基板11上に、発光画素12、駆動トランジスタ13、信号線15が設けられている。また、これらトランジスタ上にはトランジスタを保護するための層間絶縁膜18が設けられている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AB of FIG. 1 for explaining an example of the structure of the organic EL element of the present invention. A
発光画素12は画素形成層12a、画素電極12b、有機発光層12cを備える。また、画素電極12bに対して対向電極19が形成されている。駆動トランジスタ13はゲート電極13a、ゲート絶縁膜13b、チャネル層13c、チャネル保護層13d、オーミックコンタクト層13e、ソース電極13f、ドレイン電極13gをそれぞれ備える。
The
また、本発明の有機EL素子においては、画素電極12bと対向電極19の間には有機発光層12cの他に発光補助層を備える構造でもよい。発光補助層としては、正孔輸送層の他に、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、等を挙げることができる。これらの発光補助層は適宜選択され、複数選択してもよい。正孔注入層はアノード電極と有機発光層との間に設けられる。電子注入層、電子輸送層は有機発光層とカソード電極との間に設けられる。また、本発明の有機EL素子にあっては、アノード電極、カソード電極、有機発光層、正孔輸送層は単層構造ではなく、多層構造としてもよい。
Further, the organic EL element of the present invention may have a structure in which a light emission auxiliary layer is provided between the
図2では、薄膜トランジスタの実施形態としてゲート電極がチャネル層の下層に位置するボトムゲート構造の薄膜トランジスタを示したが、本発明は前記方式に限定されるものではなく、ゲート電極がチャネル層の上層に位置するトップゲート型の薄膜トランジスタでも良い。また、図2の実施形態で示した薄膜トランジスタはチャネル保護層を形成し、チャネル層パターニング時にチャネル保護層下のチャネル層を保護する構造を採用しているが、チャネル層を厚く形成することでチャネル保護層形成の工程を省略するチャネルエッチ型薄膜トランジスタを採用して本発明を実施することも可能である。 In FIG. 2, a bottom-gate thin film transistor in which the gate electrode is located in the lower layer of the channel layer is shown as an embodiment of the thin film transistor. However, the present invention is not limited to the above method, and the gate electrode is formed in the upper layer of the channel layer. A top-gate thin film transistor may be used. The thin film transistor shown in the embodiment of FIG. 2 has a structure in which a channel protective layer is formed and the channel layer under the channel protective layer is protected during patterning of the channel layer. It is also possible to implement the present invention by employing a channel etch type thin film transistor that omits the step of forming the protective layer.
また、本発明の有機EL素子においては、表示のための光の取り出し方から2種類に大別され、発光した光を基板側から取り出すボトムエミッション方式と、発光した光を基板と反対側から取り出すトップエミッション方式とのいずれも可能である。ボトムエミッション方式の有機EL素子とする場合には、図2に示す基板11、画素形成層12a及び画素電極12bが光透過性を有する必要があり、トップエミッション方式の有機EL素子とするためには、対抗電極19が光透過性を有する必要がある。
In addition, the organic EL device of the present invention is roughly classified into two types according to the method of extracting light for display. The bottom emission method for extracting emitted light from the substrate side and the emitted light from the side opposite to the substrate are extracted. Any of the top emission methods is possible. In the case of a bottom emission type organic EL element, the
本発明の有機EL素子においては、図2とは逆に、基板11上に、カソード電極となる画素電極12b、有機発光層12c、アノード電極となる対向電極19の順に設けてもよい。有機発光層12cと発光補助層とを総称して有機発光媒体層と呼べば、いずれの場合も、基板11上に、画素電極12b、有機発光媒体層、対向電極19の順に断面構成される。
In the organic EL element of the present invention, contrary to FIG. 2, a
次に、図1、図2に示した本発明の有機EL素子の製造方法について説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。 Next, a method for manufacturing the organic EL element of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 will be described. However, the present invention is not limited to these.
本発明にかかる基板11としては、有機EL素子形成面が絶縁性を有する基板であればいかなる基板も使用することができる。但し、この基板側から光を出射するボトムエミッション方式の場合には、基板として透明なものを使用する必要がある。
As the
例えば、上述の透明な基板として、ガラス基板や石英基板が使用できる。また、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であっても良い。これら、プラスチックフィルムやシートに、金属酸化物薄膜、金属弗化物薄膜、金属窒化物薄膜、金属酸窒化物薄膜、あるいは高分子樹脂膜を積層したものを基板として利用することにより、水分やガスの透過を小さくして、素子の特性を安定化することができる。 For example, a glass substrate or a quartz substrate can be used as the transparent substrate. Further, it may be a plastic film or sheet such as polypropylene, polyethersulfone, polycarbonate, cycloolefin polymer, polyarylate, polyamide, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate. By using a plastic film or sheet laminated with a metal oxide thin film, metal fluoride thin film, metal nitride thin film, metal oxynitride thin film, or polymer resin film as a substrate, moisture or gas Transmission can be reduced and the characteristics of the element can be stabilized.
金属酸化物薄膜としては、酸化珪素、酸化アルミニウム等が例示できる。金属弗化物薄膜としては、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等が例示できる。金属窒化物薄膜としては、窒化珪素、窒化アルミニウム等が例示できる。金属酸窒化物薄膜としては、酸窒化珪素が例示できる。また、高分子樹脂膜としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等が例示できる。 Examples of the metal oxide thin film include silicon oxide and aluminum oxide. Examples of the metal fluoride thin film include aluminum fluoride and magnesium fluoride. Examples of the metal nitride thin film include silicon nitride and aluminum nitride. An example of the metal oxynitride thin film is silicon oxynitride. Examples of the polymer resin film include acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, and polyester resin.
また、トップエミッション方式の場合には、不透明な基板を使用することもできる。例えば、シリコンウエハ、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、金属シート金属板等である。また、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、ステンレスなどの金属薄膜を積層させたものを用いることも可能である。 In the case of the top emission method, an opaque substrate can be used. For example, a silicon wafer, a metal foil such as aluminum or stainless steel, a metal sheet metal plate, or the like. It is also possible to use a plastic film or sheet obtained by laminating a metal thin film such as aluminum, copper, nickel or stainless steel.
なお、上記各種の基板は、あらかじめ加熱処理を行うことにより、基板内部や表面に吸着した水分を極力低減することがより好ましい。また、基板上に積層される材料に応じて、密着性を向上させるために、超音波洗浄処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、UVオゾン処理などの表面処理を施してから使用することが好ましい。 In addition, it is more preferable to reduce the moisture adsorbed on the inside or the surface of the various substrates as much as possible by performing a heat treatment in advance. Further, in order to improve the adhesion depending on the material to be laminated on the substrate, it is preferable to use after performing surface treatment such as ultrasonic cleaning treatment, corona discharge treatment, plasma treatment, UV ozone treatment.
基板11への表面処理後、基板11上にゲート電極13a及び、信号線15を形成する。ゲート電極及び、信号線の材料は例えば、Mo膜、Cr膜、Al膜、Cu膜等の単一金属や、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlTiNd合金膜からなるが、本発明はこれら材料に限定するものではない。上述の材料膜の形成方法は、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用いることができる。真空成膜された金属膜にフォトレジストを塗布して露光・現像し、ウェットエッチング又はドライエッチングして、パターン状に加工する。
After the surface treatment on the
ゲート電極13a及び、信号線15を形成後はゲート絶縁膜13b、チャネル層13c、チャネル保護層13dの三層を真空成膜する。三層成膜はCVD(Chemical Vapor Doposition)装置等の真空成膜装置を用いて成膜される。三層の成膜は基板を真空装置から取り出さずに連続して行うのが望ましい。ゲート絶縁膜13b及びチャネル保護層13dは、例えばシリコン窒化物又はシリコン酸化物からなる。また、チャネル層13cはシリコン薄膜又は金属酸化物からなる。シリコン薄膜は、非晶質シリコン薄膜でも良いし、多結晶シリコン薄膜でも良いし、もしくは非晶質シリコン薄膜の中に微結晶状態のシリコンが含まれている微結晶シリコン薄膜でも良い。もしくは、それらの層を組み合わせた多層構造にすることも可能である。チャネル層13cの材料に非晶質シリコン薄膜もしくは微結晶シリコン薄膜を用いる場合はCVDにより直接成膜することが可能であるが、多結晶シリコン薄膜を用いる場合はCVDで非晶質シリコン薄膜を成膜後、レーザー等でアニール処理を行い、非晶質シリコンを多結晶化させる必要がある。チャネル層13cとして金属酸化物を用いても良く、ZnOやIGZO等の公知の金属酸化物半導体を用いることができる。
After the
三層成膜を行った後、チャネル保護層13dにフォトレジストを塗布して露光・現像し、ウェットエッチング又はドライエッチングによりパターン加工する。パターン加工後、オーミックコンタクト層13eを成膜する。オーミックコンタクト層13eはチャネル層13cと同様CVDにより成膜するが、アルシン、ホスフィン等のドナー型不純物を含むシランガスをプロセスガスとして用いる。ドナー型不純物を含むプロセスガスを用いた場合、オーミックコンタクト層13eはドナー型の不純物を含むシリコン薄膜で形成され、最終的に得られる薄膜トランジスタ13はn型薄膜トランジスタとなる。しかしながら薄膜トランジスタ13の用途に応じ、例えばジボラン等のアクセプター型不純物を含むシランガスを用いることで最終的にp型薄膜トランジスタを得ることもできる。
After the three-layer film formation, a photoresist is applied to the channel
オーミックコンタクト層13e成膜後、ソース電極13f及び、ドレイン電極13gを形成する。図示していないが、ソース・ドレイン電極と同時に走査線16及び電力供給線17を一括して形成する。
After the
オーミックコンタクト層13eが不純物を含むシリコン薄膜で形成されている場合、大気中で表面が容易に酸化皮膜で覆われる。そのためオーミックコンタクト層13e成膜後、表面処理を施さずにソース電極13f及び、ドレイン電極13gを形成するとオーミックコンタクト層13e表面の酸化皮膜が絶縁層となり、オーミックコンタクト層13eとソース電極13f及び、オーミックコンタクト層13eとドレイン電極13gとの間で電気的導通をとることが困難になる。よってオーミックコンタクト層13e成膜後、ソース・ドレイン電極膜の成膜直前に表面処理を行い、酸化皮膜を除去する必要がある。表面処理は例えばフッ化アンモニウム溶液で基板表面をシャワー処理する等の方法で行う。
When the
ソース電極13f及び、ドレイン電極13gの材料は例えば、Mo膜、Cr膜、Al膜、Cu膜等の単一金属や、Cr/Al積層膜、AlTi合金膜又はAlTiNd合金膜からなるが、本発明はこれら材料に限定するものではない。上述の材料膜の形成方法は、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用いることができる。真空成膜された金属膜にフォトレジストを塗布して露光・現像し、ウェットエッチング又はドライエッチングして、パターン状に加工する。
The
図1、図2では省略したが、チャネル保護層13dのパターン加工後もしくは、オーミックコンタクト層13e成膜後、ソース・ドレイン電極膜を形成する前に必要に応じてコンタクトホール形成を行う。例えば図1に示す、選択トランジスタ14のゲート電極と走査線16は電気的に接続する必要があるが、これらは同じ層に無いため、電気的に接続するためにはあらかじめコンタクトホールを形成しておく必要がある。同様に選択トランジスタ14のソース電極と信号線15の電気的接続や、駆動トランジスタ13のソース電極13fと電力供給線17の電気的接続はコンタクトホールを介して行う。コンタクトホールはチャネル保護層13dもしくは、オーミックコンタクト層13eにフォトレジストを塗布して露光・現像し、ウェットエッチング又はドライエッチングをすることで形成する。
Although omitted in FIGS. 1 and 2, contact holes are formed as necessary after patterning the channel
ソース電極13f及び、ドレイン電極13gのパターン加工後、オーミックコンタクト層13e及び、チャネル層13cのパターン加工を行う。パターン加工はフォトリソグラフィーを用いずに基板11をドライエッチングすることで行う。ソース・ドレイン電極に覆われたオーミックコンタクト層と、ソース・ドレイン電極及びチャネル保護層13dで覆われたチャネル層13cはドライエッチング環境下に置かれてもエッチングされないため、ドライエッチング終了後はソース・ドレイン電極の下層にあるオーミックコンタクト層13eと、ソース・ドレイン電極及びチャネル保護層13dの下層にあるチャネル層13cのみが基板上に残る。以上の製造方法により駆動トランジスタ13が形成される。図では省略したが、選択トランジスタ14も駆動トランジスタ13形成と同時に形成しても良い。
After the patterning of the
本実施の形態としては、駆動トランジスタ13を形成後、フォトリソグラフィー法により画素形成層12aが形成される。さらに詳しくは、感光性樹脂組成物を基板に塗布する工程と、露光、現像、焼成して画素形成層のパターンを形成する工程を少なくとも有する。
In this embodiment, after forming the driving
画素形成層12aを形成する感光性樹脂材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらも可能であり、市販の材料を使用できる。感光性樹脂材料として、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ものが挙げられるがこれに限定するものではない。この中でも感光性ポリイミドは耐熱性、耐溶剤性、低アウトガスなどの特性から最も好適である。また、有機ELディスプレイパネルの表示品位向上、および薄膜トランジスタの誤作動防止のため、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。
As the photosensitive resin material for forming the
画素形成層12aを形成する感光性樹脂はスピンコーター、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の公知の塗布方法を用いて塗布される。次に、パターン露光と現像により、画素形成パターンを形成する。
The photosensitive resin for forming the
上記の実施形態では画素形成層12aを形成する材料として感光性を有する樹脂材料を用いたが、非感光性の樹脂材料を用いることも可能である。その場合はパターニングを行うために、樹脂を塗布後にレジストを続けて塗布し、フォトリソグラフィー法にてレジストをパターニングし、ドライエッチング等の方法でレジストにより保護されていない樹脂材料を除去する工程が必要となる。非感光性の樹脂材料としてはエポキシ系樹脂や、アクリル系樹脂が挙げられる。
In the above embodiment, a photosensitive resin material is used as a material for forming the
画素形成層12aの形状としては、画素形成層12aの頂部周辺に有機発光層12cが塗布形成され発光領域となるため、有機発光層12cが均一な膜厚で形成できるよう、画素形成層12aの断面形状は頂部に平坦な箇所を有することが望ましい。このような断面形状としては頂部が平面形状となる矩形や台形などが挙げられるが、有機発光層12cを形成するためのインキが画素形成層12aの頂部から流出せず膜厚が均一になる形状であれば特に限られるものではなく、画素形成層12aの頂部は緩やかな弧を描いていても良い。なお、ここでいう画素形成層12aの頂部とは、画素形成層12aの底面と側面以外の画素電極12bが形成される領域である。
As the shape of the
また、ディスプレイの視認側から見た画素形成層12aの頂部の形状としては、画素形成層12aの頂部周辺が画素領域となるため、複数の画素形成層12aをマトリックス状に配置した際に画素形成層12aの頂部周辺が最も広い面積を占めることができる長方形や正方形又はこれらの組み合わせなどの矩形状が望ましく、このような形状とすることで画素領域を広くすることができる。この場合、画素形成層12aは図1の様に互いに独立したマトリックス状に形成され、複数の画素形成層12aの間には画素形成層12aの存在しない領域を有している。
なお、有機発光層12cの発光色毎に画素形成層12aの頂部面積が異なる面積となるように形成しても、同じ面積となるように形成しても良い。
Further, as the shape of the top of the
Note that the top area of the
さらに、隣接する画素形成層12aの間には画素形成層12a同士を繋ぐ画素間層12dを形成しても良い。画素間層12dは、画素形成層12aと別の工程で形成することも可能であるが、画素形成層12aと同一の材料、方法で、画素形成層12aと同時に形成することが望ましい。隣接する画素形成層12a同士を繋ぐ画素間層12dを形成することで、駆動トランジスタ13及び選択トランジスタ14と対向電極19との距離が離れるため、駆動トランジスタ13及び選択トランジスタ14と対向電極19との間の寄生容量の発生を低減させることができる。また、画素間層12dにより独立した画素形成層12a同士を繋ぐことで印刷時の圧力による画素形成層12aの変形を防ぐことができる。
Furthermore, an
画素間層12dの形状としては、隣接する画素形成層12a同士を繋ぐ画素間層12dの膜厚が画素形成層12aの膜厚より大きいと画素形成層12a上に形成されるインキ膜の膜厚を均一にすることが困難になる。そのため、画素間層12dは、画素形成層12aの膜厚以下であることが望ましく、画素形成層12aを独立したマトリックス状の凸部として配置した場合、例えば図7に示すように、画素間層12dは格子状に形成される。
As the shape of the
また、マトリックス状に形成された隣接する画素形成層12aの行方向又は列方向の間のうち、少なくともいずれか一方に画素間層12dを形成することが望ましく、印刷方向と平行な方向には画素形成層12a同士を繋ぐ層を設けないほうがインキの混色が起こりにくくなるため、印刷方向と直交する方向に設けることが特に望ましい。この場合、画素間層12dは画素形成層12aの間にストライプ状に形成される。
さらに、隣接する画素形成層12a同士を繋ぐ層が駆動トランジスタ13を覆う場合には駆動トランジスタ13と画素電極12bとの電気的接続を行うためのスルーホールを設けることが望ましい。
In addition, it is desirable to form the
Further, when a layer connecting adjacent pixel formation layers 12a covers the
次に、この画素形成層12a上に、アノード電極となる画素電極12bを形成する。アノード電極形成材料としては、画素電極12bに透光性が必要な場合には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)、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの透明な金属複合酸化物が利用でき、画素電極12bに反射性が必要な場合には銀やアルミニウム等の金属材料を用いることができる。画素電極層の形成方法としてはドライコーティング方式が利用できる。例えば、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である。そして、真空成膜された被膜にフォトレジストを塗布して露光・現像し、ウェットエッチング又はドライエッチングして、画素電極のパターン状に加工することができる。パッシブマトリックス方式の有機EL素子の場合には、アノード電極はストライプ状に形成される。アクティブマトリックス方式の有機EL素子の場合には、アノード電極はドット状にパターン形成されるが、各発光画素12の画素電極12bは駆動トランジスタ13のドレイン電極13gと電気的接続をとる必要がある。
Next, a
画素電極12b形成後、層間絶縁膜18を成膜する。層間絶縁膜18は、例えばシリコン窒化物又はシリコン酸化物からなり、層間絶縁膜となる絶縁被膜はCVD装置等の真空成膜装置を用いて成膜される。層間絶縁膜18となる絶縁被膜の成膜後、絶縁被膜のパターン加工を行う。少なくともパターン加工として、画素電極12b上に有機発光層12cが形成される、即ち有機EL素子の発光領域となるコンタクトホールを形成するために、画素形成層12a上の画素電極12b上に矩形状のコンタクトホールを形成する加工と、有機EL素子形成後、該有機EL素子を駆動させるために、駆動用ドライバーやFPCを信号線15、走査線16、電力供給線17等と電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する加工が行われる。コンタクトホールは層間絶縁膜18となる絶縁被膜上にフォトレジストを塗布して露光・現像し、ウェットエッチング又はドライエッチングをすることで形成する。
After the
層間絶縁膜18を形成後、有機発光層12cを含む有機発光媒体層を形成する。有機発光層12cは電流を通すことにより発光する層であり、有機発光材料として、例えば、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、N,N’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、N,N’―ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系、ポリフェニレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられる。
After forming the
これらの有機発光材料は、溶媒に溶解または安定に分散させ、有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等の単独またはこれらの混合溶媒が挙げられる。中でも、トルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶剤が有機発光材料の溶解性の面から好適である。又、有機発光インキには、必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されても良い。 These organic light emitting materials are dissolved or stably dispersed in a solvent to form an organic light emitting ink. Examples of the solvent for dissolving or dispersing the organic light-emitting material include toluene, xylene, acetone, anisole, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, or a mixed solvent thereof. Among these, aromatic organic solvents such as toluene, xylene, and anisole are preferable from the viewpoint of solubility of the organic light emitting material. In addition, a surfactant, an antioxidant, a viscosity modifier, an ultraviolet absorber and the like may be added to the organic light emitting ink as necessary.
また、上述の通り有機発光層12cを形成する前に、正孔輸送層、正孔注入層、インターレイヤなどの有機発光媒体層を1層以上形成しても良い。有機発光媒体層に用いられる材料としては、正孔輸送材料として一般に用いられているものを好適に使用することができ、有機材料を用いる場合には、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール(PVK)誘導体、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)などが挙げられる。無機材料を用いる場合には、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。
Further, as described above, one or more organic light emitting medium layers such as a hole transport layer, a hole injection layer, and an interlayer may be formed before forming the organic
本発明においては、有機発光媒体層のうち少なくとも有機発光層12cは凸版印刷法を用いて形成されることが望ましい。以下に、凸版印刷法について詳細に説明する。有機発光媒体層の一部または全ての形成に用いることのできる凸版印刷法の版としては、水現像タイプの樹脂凸版を用いることが好ましい。このような樹脂版を構成する水現像タイプの感光性樹脂としては、例えば親水性のポリマーと不飽和結合を含むモノマーいわゆる架橋性モノマー及び光重合開始剤を構成要素とするタイプが挙げられる。このタイプでは、親水性ポリマーとしてポリアミド、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体等が用いられる。また、架橋性モノマーとしては、例えばビニル結合を有するメタクリレート類が挙げられ、光重合開始剤としては、例えば芳香族カルボニル化合物が挙げられる。中でも、印刷適性の面からポリアミド系の水現像タイプの感光性樹脂が好適である。
In the present invention, it is desirable that at least the organic
なお、有機発光媒体層のうち、正孔注入層や正孔輸送層、インターレイヤの材料として有機材料を用いる場合には溶媒に溶解または分散させ、スピンコータやスリットコータ等を用いた各種塗布方法や、有機発光層12cと同様の凸版印刷方法を用いて形成される。また、材料として無機材料を用いる場合には、上記の無機材料を真空蒸着法やスパッタリング法、CVD法を用いて形成される。
In the organic light emitting medium layer, when an organic material is used as a material for the hole injection layer, the hole transport layer, or the interlayer, it is dissolved or dispersed in a solvent, and various coating methods using a spin coater, a slit coater, etc. It is formed using the same relief printing method as the organic
有機発光媒体層の一部または全ての形成に用いる印刷機は、被印刷基板として平板を用いる方式の凸版印刷機であれば使用可能であるが、以下に示すような印刷機が望ましい。図3は、本発明の有機EL素子を作製するための凸版印刷機の概念図である。本製造装置は、インキチャンバー108とアニロックスロール101と、クッションテープ103を介して樹脂凸版104を取り付けした版胴105を有している。インキチャンバー108には、有機発光媒体インキが収容されている。アニロックスロール101は、インキチャンバー108のインキ供給部及び版胴105に接して回転するようになっている。
A printing press used for forming part or all of the organic light emitting medium layer can be used as long as it is a relief printing press using a flat plate as a substrate to be printed, but a printing press as shown below is desirable. FIG. 3 is a conceptual diagram of a relief printing press for producing the organic EL element of the present invention. This manufacturing apparatus has an
アニロックスロール101の回転にともない、インキチャンバー108から供給された有機発光媒体インキはドクターブレード102によってアニロックスロール101表面に均一に保持されたあと、版胴に取り付けた樹脂凸版104の凸部に均一な膜厚で転移する。さらに、被印刷基板107は摺動可能な基板固定台(ステージ)106上に固定され、版のパターンと被印刷基板のパターンの位置調整機構(図示せず)により、位置調整しながら印刷開始位置まで移動して、版胴の回転に合わせて樹脂凸版の凸部が基板に接しながらさらに移動し、基板の所定位置にインキを転移し、有機発光層12cをパターニングする。
As the
次に、カソード電極となる対向電極19を形成する。本発明において対向電極19は複数の画素電極及び画素形成層を覆う共通電極として形成される。
カソード電極の材料としては、有機発光層12cへの電子注入効率の高い物質を用いる。具体的には、Mg、Al、Yb等の金属単体を用いてもよいし、発光媒体と接する界面にLiや酸化Li,LiF等の化合物を1nm程度挟んで、安定性・導電性の高いAlやCuを積層して用いてもよい。または、電子注入効率と安定性を両立させるため、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。具体的にはMgAg、AlLi、CuLi等の合金が使用できる。カソード電極を透光性電極として利用する場合、有機発光層12c上には、仕事関数が低いLi、Caを薄く設けた後に、ITO(インジウムスズ複合酸化物)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を積層してもよく、仕事関数が低いLi,Caなどの金属を少量ドーピングしたITOなどの金属酸化物を積層してもよい。
Next, a
As a material for the cathode electrode, a substance having a high electron injection efficiency into the organic
対向電極19の形成方法は、上述の材料に応じて、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用いる。カソード電極の厚さに特に制限はないが、10nm〜1000nm程度が望ましい。カソード電極の膜厚が10nm未満であると膜のピンホールが十分に埋められずショートの原因となる。また1000nmより大きいと成膜時間が長くなり生産性が悪くなる。なお、カソード電極は、成膜時に所望のパターンで作製されたマスクを用いることでパターン加工ができる。
As a method of forming the
上記の実施の形態においては駆動トランジスタ13を形成した後に画素形成層12aを形成し、その後、画素電極12bと層間絶縁膜18を形成したが、他の実施形態として図4に示すように駆動トランジスタ13を形成し、駆動トランジスタ13上に層間絶縁膜18を形成し、その後、画素形成層12aと画素電極12bを形成しても良い。
In the above embodiment, the
図2のように画素形成層12aの表面が層間絶縁層18で覆われている場合、樹脂からなる画素形成層12aからのアウトガスを層間絶縁層18により防ぐことができる。
一方、図4のように画素形成層12aの表面が層間絶縁層18で覆われていない場合、発光領域となる画素形成層12aの頭頂部にあわせて層間絶縁層のコンタクトホールを形成する工程が不要になるため製造が容易になり、かつ、図2の場合に比べて開口部を広くすることができる。
When the surface of the
On the other hand, when the surface of the
次に、本発明の実施の形態について、以下の実施例により具体的に説明するが、本発明の構成はこれに限るものではない。 Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the following examples, but the configuration of the present invention is not limited thereto.
以下、本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
Hereinafter, although the Example and comparative example of this invention are shown, this invention is not limited to this.
(Example 1)
(被印刷基板107の作製工程)
まず、基板である無アルカリガラス上に、膜厚100nmのCr膜をスパッタリング法により成膜した。その後、このCr膜上にフォトレジストを塗布して露光・現像し、ウェットエッチングでパターン加工することでゲート電極13a及び、信号線15を形成した。
(Process for producing printed substrate 107)
First, a 100 nm-thick Cr film was formed by sputtering on an alkali-free glass as a substrate. Thereafter, a photoresist was applied on the Cr film, exposed and developed, and patterned by wet etching to form the
次に、CVD装置により窒化シリコン膜/非晶質シリコン膜/窒化シリコン膜の順で三層の薄膜を連続成膜した。三層の薄膜は後の工程でのパターン加工後にそれぞれ、ゲート絶縁膜13b/チャネル層13c/チャネル保護層13dに加工されるものである。三層の膜厚はそれぞれ、350nm/50nm/120nmとした。三層連続成膜後、窒化シリコン膜にフォトレジストを塗布して露光・現像し、ドライエッチングを行い最表層の窒化シリコン膜をパターン加工することでチャネル保護層13dを形成した。
Next, three layers of thin films were successively formed in the order of silicon nitride film / amorphous silicon film / silicon nitride film by a CVD apparatus. The three-layer thin film is processed into a
チャネル保護層13d形成後、オーミックコンタクト層13eをCVDによりシランガスとホスフィンの混合ガスをプロセスガスとして用いて成膜した。その後オーミックコンタクト層13eにフォトレジストを塗布して露光・現像し、オーミックコンタクト層13eとチャネル層13cとチャネル保護層13dをドライエッチングすることでコンタクトホールを形成した。
After the channel
続いて基板をフッ化アンモニウム溶液で処理した後、膜厚400nmのAlTiNd合金膜をスパッタリングにより成膜して、フォトリソグラフィー法によりウェットエッチングでパターン加工し、ソース電極13f及び、ドレイン電極13gを形成した。ソース・ドレイン電極形成後、フォトレジストを剥離せずに、基板をドライエッチングすることで、オーミックコンタクト層13eとチャネル層13cをパターン加工した。以上の製造方法により駆動トランジスタ13を形成した。選択トランジスタ14も駆動トランジスタ13形成と同時に形成した。
Subsequently, after the substrate was treated with an ammonium fluoride solution, an AlTiNd alloy film having a film thickness of 400 nm was formed by sputtering, and patterned by wet etching by a photolithography method to form a
次に画素形成層12aを形成した。まず、基板にポジ型感光性ポリイミドを全面スピンコートした。スピンコートの条件は、300rpmで5秒間回転させた後、800rpmで20秒間回転とし、スピンコート後の感光性材料の高さを3.3μmとした。スピンコート後フォトリソグラフィー法により露光後、現像処理を行った。こうして形成された画素形成層12aの膜厚は2.5μmとなった。
Next, the
続いて、スパッタリング法により、ITO薄膜50nmを成膜した後、フォトリソグラフィー法によりウェットエッチングを行い、アノード電極となる画素電極12bを形成した。次にCVD装置により窒化シリコン膜を200nm成膜し、フォトリソグラフィー法によりドライエッチングを行い、パターン加工することで、層間絶縁膜18を形成した。
Subsequently, an ITO thin film having a thickness of 50 nm was formed by a sputtering method, and then wet etching was performed by a photolithography method to form a
次に、正孔輸送インキとしてPEDOT/PSS水分散液であるバイトロンCH−8000を60%、超純水を20%、1−プロパノールを20%混合し、インキとした。上記インキを用いてスリットコート法にて基板上に正孔輸送層を形成し、膜厚を50nmとした。なお、正孔輸送インキ塗布前の基板に前処理として、UV/O3洗浄装置にて3分間紫外線照射を行った。これにより被印刷基板107を作製した。
Next, as a hole transport ink, PEDOT / PSS aqueous dispersion Vitron CH-8000 60%,
(有機発光層形成用インキの作製工程)
赤色、緑色、青色(R、G、B)の3色からなる以下の高分子有機発光インキを、キシレンに溶解し調整した。赤色発光インキ(R)は、ポリフルオレン系誘導体のキシレン1wt%溶液(住友化学社製赤色発光材料、商品名Red1100)である。緑色発光インキ(G)は、ポリフルオレン系誘導体のキシレン1wt%溶液(住友化学社製緑色発光材料、商品名Green1300)である。青色発光インキ(B)は、ポリフルオレン系誘導体のキシレン1wt%溶液(住友化学社製青色発光材料、商品名Blue1100)である。
(Process for producing organic light-emitting layer forming ink)
The following polymeric organic light-emitting inks consisting of three colors of red, green and blue (R, G, B) were dissolved in xylene and prepared. The red light emitting ink (R) is a xylene 1 wt% solution of a polyfluorene derivative (red light emitting material manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name Red 1100). The green light emitting ink (G) is a 1 wt% xylene solution of a polyfluorene derivative (green light emitting material, trade name Green 1300, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). The blue light-emitting ink (B) is a 1 wt% xylene solution of a polyfluorene derivative (blue light-emitting material manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name Blue 1100).
(樹脂凸版104の作製工程)
厚さ250μmの42ニッケル材を感光性樹脂による凸版104の基材として、基材の上に黒色顔料を混錬したアクリルバインダー樹脂溶液を乾燥膜厚が10μmになるように塗布して乾燥し、反射防止層を形成した。
(Production process of resin relief plate 104)
42 nickel material having a thickness of 250 μm was used as the base material of the
水溶性ポリアミドを主成分とし、ラジカル重合性モノマーとしてとしてジペンタエリスリトールヘキサキスアクリレート、光重合開始剤として2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を混錬した感光性樹脂組成物が、基材の表面に版材の総厚が310μmとなるように溶融塗工したものを感光性樹脂層とし、ポリビニルアルコール溶液を乾燥膜厚1μmになるように塗布したポリエチレンテレフタレートフィルム(フィルム厚み125μm:帝人デュポンフィルム社製)をラミネートした。これにより、感光性樹脂凸版104を作製した。
Mainly water-soluble polyamide, dipentaerythritol hexakisacrylate as radical polymerizable monomer, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one as photopolymerization initiator (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) The photosensitive resin composition obtained by kneading the resin is melt-coated on the surface of the substrate so that the total thickness of the plate material is 310 μm as a photosensitive resin layer, and the polyvinyl alcohol solution has a dry film thickness of 1 μm. A polyethylene terephthalate film (film thickness 125 μm: manufactured by Teijin DuPont Films Ltd.) was laminated. Thereby, the photosensitive
合成石英基材のクロムマスクを樹脂凸版104のパターンの原版とし、このマスクをプロキシミティ露光装置にセットして感光性樹脂凸版を露光することで、所望のパターンが形成された樹脂凸版104を作製した。
Using a synthetic quartz base chromium mask as the original pattern of the
(有機発光層形成用インキの印刷工程)
樹脂凸版104を枚葉式印刷装置の版胴105にクッションテープ103を介して固定した。次に、高分子有機発光インキをインキチャンバー108に供給し、アニロックスロール101を回転させることで全面にインキングした。アニロックスロール101は600ライン/インチ、容積11ccのアニロックスロールを使用した。その後、アニロックスロール101上の余剰インキをドクターブレード102でかき取り、樹脂凸版104の凸パターン部にインキングした。
(Printing process of organic light emitting layer forming ink)
The
前述のようにインキングされた樹脂凸版104上の有機発光層インキを、被印刷基板107に凸版印刷装置(図3)にて基板上の画素長辺方向に画素内を埋めるように1ラインずつ、計3ライン形成した。
成膜後、オーブン内にて130℃で1時間乾燥を行った結果、各ラインの有機発光媒体層膜厚は平均で120nmとなった。
The organic light emitting layer ink on the
After the film formation, the film was dried in an oven at 130 ° C. for 1 hour. As a result, the thickness of the organic light emitting medium layer in each line was 120 nm on average.
印刷膜上にCa、Alからなるカソード電極材料を、画素部のみに蒸着されるようにマスク蒸着し、膜厚500nmのカソード電極層を形成した。最後にこれらの有機EL構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップとエポキシ系の接着剤を用いて密閉封止し、有機EL素子を作製した。 A cathode electrode material made of Ca and Al was deposited on the printed film by mask deposition so as to be deposited only on the pixel portion, thereby forming a cathode electrode layer having a thickness of 500 nm. Finally, in order to protect these organic EL constituents from external oxygen and moisture, they were hermetically sealed using a glass cap and an epoxy adhesive to produce an organic EL element.
得られた有機EL素子の表示部の周辺部には各画素電極に接続されているアノード電極側の取り出し電極と、カソード電極側の取り出し電極があり、これらを電源に接続することにより、有機ELディスプレイパネルを得た。 In the periphery of the display portion of the obtained organic EL element, there are an extraction electrode on the anode electrode side connected to each pixel electrode and an extraction electrode on the cathode electrode side. By connecting these to a power source, organic EL A display panel was obtained.
(実施例2)
実施例2においては、図4に示すように発光画素12が画素形成層12a、発光電極12b、有機発光層12cで構成されている構造は実施例1と同様であるが、層間絶縁層18が発光画素12の下層に形成されている点で実施例1と異なる。製造方法で実施例1と実施例2の相違点を述べると、実施例1では駆動トランジスタ13を設けた後、発光画素12の形成を行い、画素電極12bを形成後、層間絶縁膜18を形成するのに対し、実施例2では駆動トランジスタ13を設ける工程までは実施例1と同じであるが、発光画素12を形成前に層間絶縁膜18を形成する点が異なる。層間絶縁膜18形成後は実施例1と同様に発光画素12の形成を行い、以降の有機発光層印刷工程、有機ELディスプレイパネル作成工程も実施例1と同様の工程で行った。
(Example 2)
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the structure in which the
(比較例)
比較例においては発光画素の両端に隔壁を設けた構造を有する有機EL素子の製造例を示す。図5に示すように基板11上に駆動トランジスタ13を設ける工程までは実施例1と同様であるが、比較例では発光画素12を形成する際に画素形成層12aを設けずに、画素電極12bを形成した。その後、層間絶縁膜18を形成してから発光画素12を囲う形状になるよう隔壁20を形成した。隔壁20の材料はポジ型感光性ポリイミドでスピンコート・露光・現像処理後の膜厚が2.5μmになる条件で隔壁形成を行った。隔壁形成後は実施例1と同様に、正孔輸送インキ塗布、有機発光層12cの印刷、その後の有機ELディスプレイパネルの作成を行った。
(Comparative example)
In the comparative example, an example of manufacturing an organic EL element having a structure in which partition walls are provided at both ends of a light emitting pixel is shown. As shown in FIG. 5, the process up to the step of providing the driving
比較例に従って有機発光層形成用インキの印刷を行うと、有機発光層12cが発光画素12内に均一の膜厚で形成されず、有機ELディスプレイパネル製造後に画素を発光させると画素内の発光輝度に偏りが生じた。比較例の構造では有機発光層12cが発光画素12内に均一の膜厚で形成されない原因として、図6に示すように発光画素12周辺に隔壁20が形成されていることが挙げられる。隔壁20は印刷した有機発光層形成用インキが隣接する画素に流れ込むことを阻止するために設けられているが、該隔壁20は有機発光層形成用インキに対する濡れ性が良好であるため、発光画素12内に印刷された有機発光層形成用インキは周辺の隔壁に吸い上げられるように付着する。図5に示すように発光画素12両端の隔壁19は隔壁下部の駆動トランジスタ13の凹凸が原因で左右対称の形状を有していない。有機発光層形成用インキの付着する量は隔壁の形状や高さに左右されるため、有機発光層12cは左右非対称の形状で付着し、その結果膜厚に偏りが生じ、画素内の発光輝度に偏りが生じる原因となったと考えられる。
When the organic light emitting layer forming ink is printed according to the comparative example, the organic
一方、実施例1の構造では図1に示すように発光画素12周辺に隔壁20が無いため、有機発光層形成用インキが周辺の隔壁に吸い上げられるように付着する恐れが無い。また、画素形成層12aが凸状に突き出た形状をしている上、隣接する発光画素間の非発光領域には該画素形成層12aが形成されていない構造であることから、印刷の際に有機発光層形成用インキが発光画素からあふれても、凹状に形成された非発光領域にあふれたインキが留まるので、隣接した画素にインキが移ることによる混色が起きにくくなる。また、実施例1の構造は画素電極12bが層間絶縁膜18で覆われているため、より混色が起こりにくくなっており、有機発光層形成用インキの粘度、塗布量のマージンを広くすることが可能になる。そのため有機発光層形成用インキを印刷すると、図2に示すように、有機発光層12cは画素電極12b上に均等に塗布された。ただし、実施例1の構造の発光画素12は画素両端に画素電極12bと層間絶縁膜18の段差が存在するため、段差にインキがたまり、膜厚が厚くなる可能性がある。そのため、層間絶縁膜18のパターン加工時のテーパー角を広くする等の調整を行う必要がある。
On the other hand, in the structure of Example 1, there is no
また実施例2の製造例でも実施例1と同様に発光画素12周辺に隔壁20が無い上、隣接する発光画素間の非発光領域には該画素形成層12aが形成されていない構造である。そのため印刷の結果、図4に示すように有機発光層12cは実施例1と同様に画素電極12b上に均等に塗布された。さらに実施例2は画素形成層12a上の発光電極12bが層間絶縁膜18で覆われていない構造のため、実施例1の構造のように画素電極12bと層間絶縁膜18の段差に有機発光層形成用インキがたまり、膜厚が厚くなることも無く画素の発光面積も実施例1より広くすることができた。ただし実施例2の構造では発光電極12bが層絶縁膜18で覆われていないため、印刷した有機発光層形成用インキが隣接する画素に流れ込み、混色を起こす可能性があるので、有機発光層形成用インキの流れ込みが起こらないように有機発光層形成用インキの粘度、塗布量を調整する必要がある。
Further, in the manufacturing example of Example 2, as in Example 1, there is no
10 有機EL素子
11 絶縁性基板
12 発光画素
12a 画素形成層
12b 画素電極
12c 有機発光層
12d 画素間層
13 駆動トランジスタ
13a ゲート電極
13b ゲート絶縁膜
13c チャネル層
13d チャネル保護層
13e オーミックコンタクト層
13f ソース電極
13g ドレイン電極
14 選択トランジスタ
15 信号線
16 走査線
17 電力供給線
18 層間絶縁膜
19 対向電極
20 隔壁
101 アニロックスロール
102 ドクターブレード
103 クッションテープ
104 樹脂凸版
105 版胴
106 基板固定台
107 被印刷基板
108 インキチャンバー
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記複数の画素電極は前記基板上に設けられた複数の画素形成層上に形成されており、
前記複数の画素形成層は互いに独立して形成されていることを特徴とする有機EL素子。 A substrate, a plurality of pixel electrodes provided on the substrate, a single layer or a plurality of layers of a light emitting medium layer having at least an organic light emitting layer provided on the pixel electrode, and sandwiching the light emitting medium layer And an organic EL element having a counter electrode facing the plurality of pixel electrodes,
The plurality of pixel electrodes are formed on a plurality of pixel formation layers provided on the substrate,
The organic EL element, wherein the plurality of pixel formation layers are formed independently of each other.
前記基板上に互いに独立するように複数の画素形成層を設ける工程と、
前記複数の画素形成層上に該画素形成層を覆うように画素電極を設ける工程と、
前記複数の画素電極上に前記発光媒体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする有機EL素子の製造方法。 A substrate, a plurality of pixel electrodes provided on the substrate, a single layer or a plurality of layers of a light emitting medium layer having at least an organic light emitting layer provided on the pixel electrode, and sandwiching the light emitting medium layer And a method of manufacturing an organic EL element having a counter electrode facing the plurality of pixel electrodes,
Providing a plurality of pixel formation layers on the substrate so as to be independent from each other;
Providing a pixel electrode on the plurality of pixel formation layers so as to cover the pixel formation layer;
Forming the light emitting medium layer on the plurality of pixel electrodes;
The manufacturing method of the organic EL element characterized by having.
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