JP4522698B2 - 有機el装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、有機EL装置の製造方法に関し、より詳しくは、毛細管現象を利用して有機EL素子を形成する有機EL装置の製造方法に関する。
背景技術
有機EL(Electroluminescence )表示装置は、薄型化が容易であり、応答速度が速く、バックライトが不要であるため消費電力が少ないという長所があり、液晶表示装置(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)に替わる表示装置として期待されている。
モノクロの有機EL表示装置は、有機EL層(発光層)を1枚の膜で構成することができるが、フルカラーの有機EL表示装置の場合は、赤(R)、緑(G)及び青(G)の三原色に対応する有機EL層を各ピクセル毎に形成する必要がある。例えば、170ppi(pixcel per inch)の有機EL表示装置では、1ピクセルのサイズは150μm×150μmであり、1ピクセルを構成する3個のサブピクセル、すなわち赤色サブピクセル、緑色サブピクセル及び青色サブピクセルのサイズはそれぞれ50μm×150μmとなる。従って、赤色発光の有機EL層、緑色発光の有機EL層及び青色発光の有機EL層をそれぞれ50μmの幅で形成する必要がある。
近年、200ppi (ピクセルサイズが127μm、サブピクセルの幅が42.3μm)から500ppi (ピクセルサイズが50.8μm、サブピクセルの幅が17μm)までの高解像度の表示装置が要求されている。また、画面サイズも、2インチ程度の小型のものから30インチ程度の大型のものまで種々のサイズが要求されている。
有機EL表示装置は、マザーガラスと呼ばれる基板の上にTFT(Thin Film Transistor)、絶縁膜、電極及び有機EL層を形成していくことにより製造される。画面サイズが小さい有機EL表示装置の場合でも、製造コストを低減するために、サイズが400mm×500mmから730mm×920mm程度の大型基板を使用し、1枚の基板上に複数の有機EL表示装置を同時に製造していく。今後、より一層の製造コストの削減と画面サイズの大型化の要求により、今まで以上に大型の基板が用いられるものと予想される。
低分子系の有機EL材料の場合は、シャドウマスクを用いて赤色発光、緑色発光及び青色発光の有機EL材料をそれぞれ基板上に蒸着することによって、各ピクセル領域内に3色の有機EL層を形成している。しかし、高分子系の有機EL材料は、熱によって高分子が分解してしまうので、蒸着法では有機EL膜を形成することができない。このため、一般的には、インクジェット方式の塗布装置を使用し、基板に有機EL材料からなるインクを点状(ドット)に各サブピクセル毎に吹き付けることにより有機EL層を形成している。
インクジェット方式の塗布装置では、1つのサブピクセル領域内に複数のインクドットを吹き付ける必要がある。このとき、ドットが重なったり、ドットとドットとの間に隙間が発生したりして、サブピクセル領域全体に有機EL層を均一に形成することが困難である。このため、インクジェット方式の塗布装置は、サブピクセルサイズが50μm×150μm程度の表示装置には適用できるものの、より高解像度の表示装置の製造には適用できなくなると考えられる。
また、基板のサイズが大きくなると、基板の熱膨張による影響により、ドットの位置が所定の位置からずれることが考えられる。
更に、インクジェット方式の塗布装置では、全てのピクセル毎に有機EL材料を吹き付けていくため、サブピクセルの数に比例して時間がかかり、製造コストが高くなるという欠点もある。
発明の開示
本発明の目的は、従来方法に比べて製造が容易であって製造コストを低減でき、高解像度の表示装置にも適用できる有機EL装置の製造方法を提供することである。
本発明は、基板上の絶縁膜に溝を形成し、毛細管現象を利用して溝中に有機EL素子材料を溶解した溶液を充填する。
例えば、有機EL層を形成する際に、有機EL材料を溶解した溶液を用意する。そして、毛細管現象を利用して溝内に溶液を充填した後、溶液を乾燥させて、溝内に有機EL層を形成する。このようにして、均一な厚さの有機EL層を容易に形成することができる。
有機EL素子の発光効率を高めるために、電極と有機EL層との間にバッファ層(正孔輸送層及び電子輸送層等)を形成することがある。これらのバッファ層の材料を溶解させた溶液を選ぶことにより、有機EL層と同様に毛細管現象を利用してバッファ層を形成することもできる。
また、有機の電極を用いる場合には、電極材料を溶解させた溶液を選ぶことにより、有機EL層と同様に、毛細管現象を利用して電極層を形成することができる。
フルカラーの有機EL表示装置を形成する場合、赤色発光の有機EL層、緑色発光の有機EL層及び青色発光の有機EL層を個別に形成することが必要である。本発明では、フルカラーの有機EL表示装置を形成する場合、1ピクセル当たり3組の溝を形成し、毛細管現象を利用して、各組の溝に赤色発光の有機EL層、緑色発光の有機EL層及び青色発光の有機EL層のうちのいずれか1つを形成する。これにより、各発光色の有機EL層を容易に且つ均一の厚さで形成することができて、表示品質の優れたフルカラーの有機EL表示装置を低コストで製造することができる。
赤色発光の有機EL層、緑色発光の有機EL層及び青色発光の有機EL層の発光効率が同じでない場合、各組の溝の本数又は太さを調整することによって、見かけ上の発光強度を同じにすることができる。
また、1ピクセル内の同一組(同一発光色)の有機EL層の発光を個別に制御できるようにすれば、階調表示(中間階調表示)が容易になる。
発明の実施をするための最良の形態
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
第1図は、アクティブマトリクス型有機EL表示装置の一例を示す回路図である。
ガラス基板40の上には、垂直方向に延びる複数本のデータライン41及び電源供給ライン42と、水平方向に延びる複数本の走査ライン43が形成されている。データライン41、電源供給ライン42及び走査ライン43に囲まれた領域が、それぞれサブピクセル領域となる。本実施の形態では、水平方向に赤色発光、緑色発光及び青色発光のサブピクセルが交互に配列されており、垂直方向には同色のサブピクセルが配列される。
各サブピクセル領域には、それぞれスイッチング用TFT44と、駆動用TFT45と、コンデンサ46と、有機EL素子(発光素子)47とが設けられている。
スイッチング用TFT44のゲートは走査ライン43に接続され、ソースは駆動用TFT45のゲートに接続され、ドレインはデータライン41に接続されている。また、駆動用TFT45は、電源供給ライン42と有機EL素子47の陽極との間に接続されている。更に、コンデンサ46は、駆動用TFT45のゲートと電源供給ライン42との間に接続されている。
このように構成された有機EL表示装置において、各データライン41に所定の電圧を供給し、1行目の走査ライン43のみに走査信号を供給すると、1行目の走査ライン43に接続されたスイッチング用TFT44が導通してコンデンサ46にデータライン41の電圧が蓄積される。
この電圧に応じた電流が電源供給ライン42から駆動用TFT45を通って、有機EL素子47に供給され、1行目の各有機EL素子47が発光する。その後、各データライン41に所定の電圧を供給し、2行目の走査ライン43のみに走査信号を供給すると2行目の各有機EL素子47が発光する。
このようにして、順次各行の有機EL素子47を駆動することによって、所望の文字又は画像を表示することができる。
第2図は、上述のアクティブマトリクス型有機EL表示装置の構造を示す模式断面図である。なお、第2図では、第1図に示すスイッチング用TFTの図示を省略している。
ガラス基板40上には、SiO2 又はその他の絶縁物からなる下地絶縁膜51が形成されており、この下地絶縁膜51の上には、TFTの動作層であるポリシリコン膜52が選択的に形成されている。ポリシリコン膜52には、TFTのソース/ドレインである一対の高濃度不純物領域52aがチャネル領域を挟んで形成されている。
ポリシリコン膜52及び下地絶縁膜51の上には、SiO2 又はその他の絶縁膜からなるゲート絶縁膜53が形成されている。また、ポリシリコン膜52のチャネル領域の上方の部分のゲート絶縁膜53上には、TFTのゲート電極54が形成されている。そして、ゲート電極54及びゲート絶縁膜53の上には、SiO2 又はその他の絶縁材料からなる層間絶縁膜55が形成されている。
層間絶縁膜55の上には所定のパターンで配線56が形成されている。これらの配線56のうちの所定の配線は、コンタクトホールを介して駆動用TFTの高濃度不純物領域52aに電気的に接続されている。
配線56は、SiO2 又はその他の絶縁材料からなる層間絶縁膜57に覆われている。この層間絶縁膜57の上には、ITO(Indium-Tin Oxide)からなる陽極58が所定のパターンで形成されている。この陽極58は、コンタクトホール及び配線56を介して駆動用TFTの一方の高濃度不純物領域52a(ソース)に電気的に接続されている。
陽極58及び層間絶縁膜57の上には、SiO2 又はその他の絶縁材料からなる絶縁膜60とポリイミドからなる絶縁膜61とが積層されている。これらの絶縁膜60,61には、第2図の紙面垂直方向に延びる溝62が形成されている。
溝62の底部の陽極58の上には、有機EL層(発光層)59が形成されている。陽極58は各サブピクセル領域毎に個別に形成されているが、有機EL層59は溝62の長さ方向に並ぶ複数のサブピクセル領域にわたって形成されている。
絶縁膜61の上及び溝62内の有機EL層59上には、例えばAl(アルミニウム)/Li(リチウム)合金からなる陰極63が形成されている。陽極58、有機EL層59及び陰極63により、第1図に示す有機EL素子47が構成される。
なお、有機EL層59の発光効率を向上させるために、陽極58と陰極63との間に、電子輸送層、正孔輸送層及びコンタクト層(コンタクト性改善のための層)のいずれか1又は2以上を配置することもある。以下、これらの電子輸送層、正孔輸送層及びコンタクト層を、いずれもバッファ層という。
このように構成された有機EL表示装置において、陽極58と陰極63との間に電圧を印加すると、有機EL層59がその材料に応じた色(赤色、緑色又は青色)で発光し、光が基板40側に出射される。
以下、本発明の有機EL装置の製造方法の原理について説明する。本発明は、基板上に形成された溝の先端を有機EL材料を溶解した溶液に浸し、溶液を毛細管現象により溝内に充填して有機EL層を形成する。
溝を形成した基板の端を基板材料に対して濡れる特性のある液体に浸して立てると、毛細管現象によって液体は溝中を上昇する。本願発明者らは、かつて、溝を形成したSiO2 基板とチーグラナッタ触媒とを用いてポリアセチレンの細線を製造する研究を行ったことがある。そのとき、本願発明者らは、毛細管現象によりトルエン溶液が溝中を上昇することを実験的に確認しており、その結果を以下の論文に示している。
Nobuo Sasaki, Yoshihiro Takao, and Nagisa Ohsako,"Selective Growth of Polyacetylene Narrow Wires Utilizing Capillary Action of Catalyst Solusion in Grooves,"Japanese Journal of Applied Physics, Vol.31,pp.L741-L743(1992).
第3図に示すように、基板11に溝12を形成し、溝12の先端を基板11に対して濡れる特性を有する液体13に浸すと、液体13は毛細管現象により溝12中を上昇する。
第3図において、基板11を液面に対し垂直に立てた場合、溝12中への液体13の進入距離(上昇する高さ)をh、液体13の密度をρ、液体13の表面張力をγ、重力加速度をg、溝12の幅をw、溝12の深さをd、液体13の基板11に対する濡れ角度をθとすると、これらの間には下記(1)式で示される関係がある。
hρgw =γ(2d+w)cos θ ・・・(1)
例えば、溝12の幅wが0.5μm、深さdが0.5μmのときは、液体13の進入距離(高さ)hは17mとなる。また、溝12の幅wが3μm、深さdが1μmのときは、液体13の進入距離(高さ)hは4.8mとなる。
但し、これらは基板11がSiO2、液体13がトルエンであり、液体13の密度ρを0.8669g/cm3 、液体13の表面張力γを28.52dyn /cm、液体13の基板11に対する濡れ角度θを30度としたときの計算値である。
なお、基板11を垂直の状態から角αだけ傾けて液体13中に浸した場合には、次の(2)式で示される関係が成立する。
hρgwcos α= γ(2d+w)cos θ ・・・(2)
(2)式より明らかなように、基板11を傾けることにより、液体13の進入距離hを大きくすることができる。
次に、本発明の有機EL装置の製造方法及び有機EL装置の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
フルカラーの有機EL表示装置には、赤色発光有機EL材料、緑色発光有機EL材料及び青色発光有機EL材料が用いられる。例えば、赤色発光有機EL材料には、copoly(2,5-didodecyloxy-1,4-phenylenebutadiynylene)(3-dodecyloxycarbonylthienylenebutadiynylene)がある。また、緑色発光有機EL材料には、copoly(2,5-dialkoxy-p-phenylenebutadiynylene)(2-alkoxy-m-phenylenebutadiynylene)がある。青色発光有機EL材料には、copoly((4,4'-biphenylylenelbutadiynylene)(4-dodecyloxy-m-phenylenebutadiynylene)がある。
本発明の実施の形態では、これらの有機EL材料をトルエンに溶解した溶液を用い、毛細管現象を利用して帯状の有機EL層を形成する。溶液中の有機EL材料の濃度は、例えば2重量%である。
以下、第1の実施の形態の有機EL装置(表示装置)の製造方法について、第2図に示す断面図、及び第4図〜第17図に示す模式図を参照して説明する。なお、以下の説明では、公知の成膜法及びフォトリソグラフィ法により、基板40上にTFT、配線56、層間絶縁膜55,57及び陽極58等が形成されているものとする(第2図参照)。
層間絶縁膜57上にITOにより陽極58を形成した後、基板40の上側全面にSiO2 を堆積させて絶縁膜60を形成し、この絶縁膜60により陽極58を覆う。その後、この絶縁膜60に、第4図に示すように、赤色サブピクセル用溝3R、緑色サブピクセル用溝3G、及び青色サブピクセル用溝3Bを形成する。
これら3本の溝3R,3G,3Bは、基板40の一方の辺(第4図では下側の辺)からの距離が、青色サブピクセル用溝3Bの先端が最も遠く、緑色サブピクセル用溝3Gの先端、赤色サブピクセル用溝3Rの先端の順番で近くなるように形成する。なお、第4図では説明を簡単にするために、溝3R,3G,3Bをそれぞれ1本しか示していないが、実際には第18図に示すように、基板40には多数の溝3R,3G,3Bを形成する。
その後、第5図に示すように、赤色サブピクセル用溝3R及び緑色サブピクセル用溝3Gの途中に、溝3R,3G中に有機EL溶液が進入するのを阻止するためのストッパー5a,5bを形成する。ストッパー5aはストッパー5bよりも基板40の一方の辺から遠い位置に配置する。これらのストッパー5a,5bは、フォトレジストを使用し、選択露光及び現像工程を経て形成する。なお、ストッパ5a,5bはいずれも表示領域(サブピクセルが配置される領域)よりも外側の基板40上に形成する。
次に、第6図に示すように、青色発光層となる高分子系有機EL溶液(以下、青色溶液という)8Bを入れた容器を用意する。そして、基板40を垂直にして、溝3Bの先端を青色溶液8Bに入れる。そうすると、毛細管現象により、青色溶液8Bが液面よりも上の部分の溝3B内に進入し、溝3Bの全体が青色溶液8Bで満たされる。
このとき、溝3R,3B中にも青色溶液8Bが進入するが、ストッパー5a,5bにより、ストッパー5a,5bよりも上への青色溶液8Bの進入が阻止される。
次に、基板40を青色溶液8B中から引き上げ、乾燥させて、溝中の青色溶液8Bからトルエンを蒸発させる。これにより、第7図に示すように、溝3B内に青色発光の有機EL層6Bが形成される。
次に、第8図に示すように、レジスト剥離液4を入れた容器を用意し、緑色サブピクセル用溝3Gのストッパー5bが浸る位置まで、基板40をレジスト剥離液4中に入れる。そして、ストッパー5bが剥離した後に基板40を引き上げる。これにより、第9図に示すように、剥離液4の液面よりも下の部分の有機EL層6Bが除去される。
次に、第10図に示すように、緑色発光層となる高分子系有機EL溶液(以下、緑色溶液という)8Gを入れた容器を用意する。そして、基板40を垂直にして、溝3Gの先端を緑色溶液8Gに入れる。そうすると、毛細管現象により、緑色溶液8Gが液面よりも上の部分の溝3G内に進入し、溝3Gの全体が緑色溶液8Gで満たされる。
このとき、青色サブピクセル用溝3Bの先端は緑色溶液8Gの液面から離れているので、溝3Bには緑色溶液8Gが進入しない。また、赤色サブピクセル用溝3Rにはストッパー5aが設けられているので、溝3Rにはストッパー5aの位置までしか緑色溶液8Gが進入しない。
次に、基板40を緑色溶液8Gから引き上げ、乾燥させて、溝中の緑色溶液8Gからトルエンを蒸発させる。これにより、第11図に示すように、溝3G内に緑色発光の有機EL層6Gが形成される。
次に、第12図に示すように、赤色サブピクセル用溝3Rのストッパー5aが浸る位置まで基板40をレジスト剥離液4中に垂直に浸し、ストッパー5aを除去する。これにより、第13図に示すように液面よりも下の部分の緑色発光層6Gが除去される。
次に、第14図に示すように赤色発光層となる高分子系有機EL溶液(以下、赤色溶液という)8Rを入れた容器を用意する。そして、基板40を垂直にして、溝3Rの先端を赤色溶液8R中に入れる。そうすると、毛細管現象により、赤色溶液8Rが液面よりも上の部分の溝3R内に進入し、溝3Rの全体が赤色溶液8Rで満たされる。
このとき、青色サブピクセル用溝3B及び緑色サブピクセル用溝3Gの先端は赤色溶液8Rの液面から離れているので、溝3B,3Gには赤色溶液8Rが進入しない。
次に、基板40を容器内の赤色溶液8Rから引き上げ、乾燥させて、溝中の赤色溶液8Rからトルエンを蒸発させる。これにより、第15図に示すように、溝3R内に赤色発光層6Rを形成する。
そして、第16図に示すように、溝3Rの先端をレジスト剥離液4中に浸し、先端部分の赤色発光層6Rを除去する。
このようにして、第17図に示すように、溝3R、3G,3Bにそれぞれ、赤色発光層6R、緑色発光層6G及び青色発光層6Bが形成される。
その後、全面にポリイミドを塗布して絶縁膜62を形成し、この絶縁膜62に有機EL層59(6R,6G,6B)が露出する溝を形成する(第2図参照)。そして、全面に例えばスパッタ法によりAl/Li合金を堆積させて、陰極63を形成する。このようにして、有機EL表示装置を製造することができる。
本実施の形態によれば、毛細管現象を利用して溝内に有機EL材料を溶解した溶液を進入させて有機EL層を形成するので、有機EL層の形成が極めて容易であり、製造コストを削減できるとともに、厚さが均一の有機EL層を形成できる。また、溝3R,3G,3Bの幅を調整することにより、高解像度の有機EL表示装置にも適用することができる。
なお、上記の実施の形態では、有機EL層の材料として高分子系有機EL材料を用いた例について説明したが、本発明は高分子系有機EL材料に限らず、溶媒に可溶であれば低分子系有機EL材料を使用することもできる。
また、上記の実施の形態においては、第19図に示すように基板40を有機EL溶液8(8R, 8G, 8B)の液面に対し垂直にして溝3R,3G,3Bの先端部を溶液8に浸したが、第20図に示すように基板40を斜めにして溶液8に浸してもよい。この場合、基板40を溶液8に垂直に挿入した場合に比べて、溶液8が溝中を毛細管現象で上昇する距離が大きくなる。
更に、前述したように、陽極58と陰極63との間には、正孔輸送層、電子輸送層、コンタクト層等のバッファ層を配置することがある。
第21図は、陽極58と有機EL層59との間に、PEDT/PSSからなるバッファ層(正孔輸送層)64が設けられた有機EL表示装置を示す図である。この層は、上述した有機EL層の形成方法と同様に、PEDT/PSSをイソプロピルアルコールに溶解し、毛細管現象を利用して溝内に充填することにより形成できる。
また、バッファ層が高抵抗である場合は、有機EL素子間の電流の流れは無視できるので、バッファ層を各有機EL素子毎に形成するのではなく各有機EL素子に共通に形成してもよい。この場合は、層間絶縁膜57上に陽極58を形成し、更にバッファ層64及び絶縁膜60を基板40の上側全面に形成した後、上述したように絶縁膜60に溝を形成し、毛細管現象を利用して溝内に有機EL層を形成する。
第21図に示す例では陽極58をITOにより形成しているが、ITOに替えて導電性高分子材料で形成してもよい。この場合、上述した有機EL層の形成方法と同様に、導電性高分子材料溶液を、毛細管現象を利用して溝内に充填することによっても形成できる。電極材料としては導電性の高いものが必要であり、例えば、ポリアニリン(polyaniline)を用いると、30〜200S/cmの電気伝導度が容易に得られる。ポリアニリンの毛細管現象による溝内充填のためには、0.5重量%のN−メチルピロリドン(N-methyl 1-2-pyrrolidone)溶液を用いることができる。
更に、上記第1の実施の形態では、溝62を直線状に形成したが、溝62を屈曲又は湾曲した形状に形成してもよい。
(第2の実施の形態)
第22図は本発明の第2の実施の形態の有機EL表示装置の製造方法を示す模式図である。本実施の形態においても、第2図の断面図を参照して説明する。
本実施の形態では、第1の実施の形態と同様にして、陽極58及び層間絶縁膜60を形成した後、1つの陽極58に対しそれぞれ複数(第22図では4本づつ)の溝を形成する。但し、赤色サブピクセル用溝3Rの先端が基板40の一方の辺(第22図では下側の辺)から最も近く、緑色サブピクセル用溝3G、青色サブピクセル用溝3Bの順に基板40の一方の辺から遠くなるように、各溝3R,3G,3Bを形成する。
そして、第1の実施の形態と同様に、毛細管現象を利用して、赤色サブピクセル用溝3Rに赤色溶液を充填し、緑色サブピクセル用溝3Gに緑色溶液を充填し、青色サブピクセル用溝3Bに緑色溶液を充填して、赤色発光の有機EL層6R、緑色発光の有機EL層6G及び青色発光の有機EL層6Bを形成する。
その後、第1の実施の形態と同様に、絶縁膜61を形成し、この絶縁膜61に溝を形成して有機EL層6R,6G,6Bを露出させた後、Al/Li合金により陰極63を形成する。
本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果が得られるのに加えて、以下に示す効果が得られる。
発光色によって有機EL層の発光効率が異なる場合に、各色の溝の本数を調整することにより、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル及び青色サブピクセルの発光強度を均一にすることができる。一般的に、青色有機EL層の発光効率は、赤色有機EL層及び緑色有機EL層に比べて低いので、例えば第23図に示すように赤色サブピクセル用溝3R及び緑色サブピクセル用溝3Gの本数を1サブピクセル当たり3本とし、青色サブピクセル用溝3Bの本数を1サブピクセル当たり5本として、各サブピクセルの発光強度を均一化することができる。
なお、第24図に示すように、青色サブピクセル用溝3Bの幅を、赤色サブピクセル用溝3R及び緑色サブピクセル用溝3Gよりも太くしてもよい。このようにしても、各色のサブピクセルの発光強度を均一化することができる。
(変形例)
第22図に示すように、1つのサブピクセル領域内に複数の有機EL層を形成する場合、各有機EL層を個別に発光させるように、1サブピクセル当たり複数の駆動用TFTを形成してもよい。このように、1つのサブピクセル内の複数の有機EL層を個別に発光させることにより、中間階調の表示が容易になる。
すなわち、アクティブマトリクス型有機EL表示装置では、通常、駆動用TFTを流れる電流量を制御することで中間階調を表示する。しかし、駆動用TFTを流れる電流量を制御して中間階調を表示する場合は、TFTの特性のばらつきにより、表示むらが発生することがある。上記したように、1サブピクセル当たり複数の駆動用TFTを形成し、各有機EL層の発光を個別に制御することによって階調表示をする場合は、TFTの特性のばらつきに起因する表示むらの発生を防止できる。なお、1つのサブピクセル内の複数の溝を、相互に異なる太さで形成してもよい。
また、上記したように、1サブピクセル当たり複数の駆動用TFTを形成し、各有機EL層の発光個別に制御することによって冗長性を付与することができ、断線等による製造歩留まりの低下を回避することができる。
(第3の実施の形態)
第25図〜第36図は本発明の第3の実施の形態の有機EL表示装置の製造方法を示す模式図である。本実施の形態においても、第2図の断面図を参照して説明する。
本実施の形態では、第1の実施の形態と同様にして、基板40上に陽極58及び層間絶縁膜60を形成した後、第25図に示すように、赤色サブピクセル用溝3R、緑色サブピクセル用溝3G及び青色サブピクセル用溝3Bを形成する。なお、第25図では説明を簡単にするために、溝3R,3G,3Bをそれぞれ1本しか示していないが、実際には基板40には多数の溝3R,3G,3Bを形成する。
このとき、溝3R,3G,3Bは、先端が基板40の一方の辺(第25図では下側の辺)からの距離が、青色サブピクセル用溝3Bの先端が最も遠く、緑色サブピクセル用溝3Gの先端、赤色サブピクセル用溝3Rの先端の順で近くなるようにする。また、溝3Bは、他端が基板40の他方の辺(第25図では上側の辺)からの距離が、溝3R,3Gの他端よりも近くなるようにする。
その後、第26図に示すように、フォトレジストにより、赤色サブピクセル用溝3R中に有機EL溶液が進入するのを阻止するためのストッパー5aを形成する。
次に、第27図に示すように、緑色発光層となる高分子系有機EL溶液(青色溶液)8Gを入れた容器を用意する。そして、基板40を垂直にして、溝3Gの先端を緑色溶液8Gに入れる。そうすると、毛細管現象により、緑色溶液8Gが液面よりも上の部分の溝3G内に進入し、溝3Gの全体に緑色溶液8Gが充填される。
このとき、溝3Bの先端は緑色溶液8Gから離れているので、溝3Bには緑色溶液8Gは進入しない。また、溝3Rには、ストッパー5aの位置まで緑色溶液8Gが進入する。
次に、基板40を緑色溶液8Gから引き上げ、乾燥させて、溝中の緑色溶液8Gからトルエンを蒸発させる。これにより、第28図に示すように、溝3G内に緑色発光の有機EL層6Gが形成される。
次に、第29図に示すように、レジスト剥離液4を入れた容器を用意し、赤色サブピクセル用溝3Rのストッパー5aが浸る位置まで、基板40をレジスト剥離液4中に入れる。そして、ストッパー5aが剥離した後に基板40を引き上げる。これにより、第30図に示すように、剥離液4の液面よりも下の部分の有機EL層6Gが除去される。
次に、第31図に示すように、赤色発光層となる高分子系有機EL溶液(赤色溶液)8Rを入れた容器を用意する。そして、基板40を垂直にして、溝3Rの先端を赤色溶液8R中に入れる。そうすると、毛細管現象により、赤色溶液8Rが液面よりも上の部分の溝3R内に進入し、溝3Rの全体に赤色溶液8Rが充填される。
このとき、青色サブピクセル用溝3B及び緑色サブピクセル用溝3Gの先端は赤色溶液8Rの液面から離れているので、溝3B,3Gには赤色溶液8Rが進入しない。
次に、基板40を容器内から引き上げ、乾燥させて,溝中の赤色溶液8Rからトルエンを蒸発させる。これにより、第32図に示すように、溝3R内に赤色発光層6Rが形成される。
その後、第33図に示すように、溝3Rの先端をレジスト剥離液4中に浸し、先端部分の赤色発光層6Rを除去する。溝3R内の赤色発光層6Rの先端部分を除去した状態を第34図に示す。
次に、第35図に示すように、青色発光層となる高分子系有機EL溶液(青色溶液)8Bを入れた容器を用意する。そして、基板40を垂直にして、溝3Bの他端側の端部を青色溶液8Bに入れる。そうすると、毛細管現象により、青色溶液8Bが液面よりも上の部分の溝3B内に進入し、溝3Bの全体に青色溶液8Bが充填される。
このとき、赤色サブピクセル用溝3R及び緑色サブピクセル用溝3Gの他端側の端部は青色溶液8Bの液面から離れているので、溝3R,3Gには青色溶液8Bが進入しない。
次に、基板40を青色溶液から引き上げ、乾燥させて、溝中の青色溶液8Bからトルエンを蒸発させる。これにより、第36図に示すように、溝3B内に緑色発光の有機EL層6Bが形成される。
その後、第1の実施の形態と同様に、絶縁膜61を形成し、この絶縁膜61に溝を形成して有機EL層6R,6G,6Bを露出させた後、Al/Li合金により陰極63を形成する。
本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、赤色サブピクセル用溝3Rのみにストッパー5aを形成すればよく、ストッパーを剥離する工程が1回ですむという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の有機EL装置の一例を示す回路図である。
第2図は、本発明の有機EL装置の構造の一例を示す模式断面図である。
第3図は、本発明の原理を示す模式図である。
第4図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その1)である。
第5図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その2)である。
第6図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その3)である。
第7図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その4)である。
第8図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その5)である。
第9図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その6)である。
第10図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その7)である。
第11図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その8)である。
第12図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その9)である。
第13図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その10)である。
第14図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その11)である。
第15図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その12)である。
第16図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その13)である。
第17図は、本発明の第1の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す模式図(その14)である。
第18図は、各発光色毎に多数の溝が形成された基板を示す模式図である。
第19図は、基板を垂直にして溶液に浸した状態を示す模式図である。
第20図は、基板を斜めにして溶液に浸した状態を示す模式図である。
第21図は、電極と有機EL層との間にバッファ層が設けられた有機EL装置の構造の一例を示す模式断面図である。
第22図は、本発明の第2の実施の形態の有機EL表示装置の製造方法を示す模式図である。
第23図は、青色サブピクセル用溝の本数を、赤色及び緑色サブピクセル用溝の本数よりも多くした有機EL表示装置の例を示す模式図である。
第24図は、青色サブピクセル用溝の幅を、赤色及び緑色サブピクセル用溝の幅よりも太くした有機EL表示装置の例を示す模式図である。
第25図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その1)である。
第26図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その2)である。
第27図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その3)である。
第28図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その4)である。
第29図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その5)である。
第30図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その6)である。
第31図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その7)である。
第32図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その8)である。
第33図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その9)である。
第34図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その10)である。
第35図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その11)である。
第36図は、本発明の第3の実施の形態の有機EL装置の製造方法を示す図(その12)である。
Claims (11)
- 基板上に水平方向及び垂直方向にピクセルが繰り返し配列される有機EL装置の製造方法であって、
前記基板上の絶縁膜に、前記垂直方向に並ぶ複数のピクセルにわたって延在して前記垂直方向に両端部を有する第1及び第2の溝を、それらの一方の端部の位置を前記垂直方向で相互にずらして形成する工程と、
前記第1の溝の途中に、該第1の溝の途中から上への溶液の進入を阻止するストッパーを形成する工程と、
第1の有機材料を溶解した第1の溶液に前記第1及び第2の溝の前記一方の端部を浸して、前記第1の溝中への前記第1の溶液の進入を前記ストッパーで阻止しながら、前記第2の溝中に毛細管現象によって前記第1の溶液を充填する工程と、
前記ストッパーを除去する工程と、
第2の有機材料を溶解した第2の溶液から前記第2の溝の前記一方の端部を離した状態で、前記第1の溝の前記一方の端部を前記第2の溶液に浸して、前記第1の溝中に毛細管現象によって前記第2の溶液を充填する工程と
を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 基板上に水平方向に複数の異なる色が配列されたピクセルが同じ色の並びで繰り返し配列され、垂直方向に該ピクセルが同じ色の並びで繰り返し配列される有機EL装置の製造方法であって、
前記基板上の絶縁膜に、前記垂直方向に並ぶ複数のピクセルにわたって延在して前記垂直方向に両端部を有し、各前記色ごとに設けられる第1、第2及び第3の溝を、それらの一方の前記端部の位置を前記垂直方向で相互にずらして形成する工程と、
前記第1及び第2の溝の途中に、該第1及び第2の溝の途中から上への溶液の進入を阻止する第1及び第2のストッパーを形成する工程と、
第1の発光色の有機材料を溶解した第1の溶液を用意する工程と、
前記第1、第2及び第3の溝の前記一方の端部を前記第1の溶液に浸して、前記第1及び第2の溝中への前記第1の溶液の進入を前記第1及び第2のストッパーで阻止しながら、前記第3の溝中に毛細管現象によって前記第1の溶液を充填する工程と、
前記第2のストッパーを除去する工程と、
第2の発光色の有機材料を溶解した第2の溶液を用意する工程と、
前記第3の溝の一方の端部を前記第2の溶液から離した状態で前記第1及び第2の溝の前記一方の端部を前記第2の溶液に浸して、前記第1の溝への前記第2の溶液の進入を前記第1のストッパーで阻止しながら、前記第2の溝中に毛細管現象によって前記第2の溶液を充填する工程と、
前記第1のストッパーを除去する工程と、
第3の発光色の有機材料を溶解した第3の溶液を用意する工程と、
前記第2及び第3の溝の一方の端部を前記第3の溶液から離した状態で、前記第1の溝の前記一方の端部を前記第3の溶液に浸して、前記第1の溝中に毛細管現象によって前記第3の溶液を充填する工程と
を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 1つの前記ピクセルに対し、前記第1、第2及び第3の溝を複数本づつ形成することを特徴とする請求項2に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記1つのピクセルに対し、前記第1、第2及び第3の溝のうち少なくとも1つの溝を、他の溝の本数と異なる本数で形成することを特徴とする請求項3に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記1つのピクセルに対し、前記第1、第2及び第3の溝のうち少なくとも1つの溝を、他の溝と異なる太さで形成することを特徴とする請求項2に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記複数の異なる色は、3色であることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の有機EL装置の製造方法。
- 基板上に水平方向に複数の異なる色が配列されたピクセルが同じ色の並びで繰り返し配列され、垂直方向に該ピクセルが同じ色の並びで繰り返し配列される有機EL装置の製造方法であって、
前記基板上の絶縁膜に、前記垂直方向に並ぶ複数のピクセルにわたって延在して前記垂直方向に両端部を有し、各前記色ごとに設けられる第1、第2及び第3の溝を、それらの一方の前記端部の位置を前記垂直方向で相互にずらし、且つ前記第3の溝の他方の端部の位置を前記第1及び第2の溝の他方の端部からずらして形成する工程と、
前記第1の溝の途中に、該第1の溝の途中から上への溶液の進入を阻止するストッパーを形成する工程と、
第1の発光色の有機材料を溶解した第1の溶液を用意する工程と、
前記第3の溝の一方の端部を前記第1の溶液から離した状態で、前記第1及び第2の溝の前記一方の端部を前記第1の溶液に浸して、前記第1の溝中への前記第1の溶液の進入を前記ストッパーで阻止しながら、前記第2の溝中に毛細管現象によって前 記第1の溶液を充填する工程と、
前記ストッパーを除去する工程と、
第2の発光色の有機材料を溶解した第2の溶液を用意する工程と、
前記第2及び第3の溝の一方の端部を前記第2の溶液から離した状態で、前記第1の溝の前記一方の端部を前記第2の溶液に浸して、前記第1の溝中に毛細管現象によって前記第2の溶液を充填する工程と、
第3の発光色の有機材料を溶解した第3の溶液を用意する工程と、
前記第1及び第2の溝の他方の端部を前記第3の溶液から離した状態で、前記第3の溝の前記他方の端部を前記第3の溶液に浸して、前記第3の溝中に毛細管現象によって前記第3の溶液を充填する工程と
を有することを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 1つの前記ピクセルに対し、前記第1、第2及び第3の溝を複数本づつ形成することを特徴とする請求項7に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記1つのピクセルに対し、前記第1、第2及び第3の溝のうち少なくとも1つの溝を、他の溝の本数と異なる本数で形成することを特徴とする請求項8に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記1つのピクセルに対し、前記第1、第2及び第3の溝のうち少なくとも1つの溝を、他の溝と異なる太さで形成することを特徴とする請求項7に記載の有機EL装置の製造方法。
- 前記複数の異なる色は、3色であることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の有機EL装置の製造方法。
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