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発明の名称 有機EL装置、及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−5056(P2007−5056A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−181567(P2005−181567)
出願日 平成17年6月22日(2005.6.22)
代理人 【識別番号】100095728
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉
発明者 岡島 康 / 飯野 聖一 / 小島 博
要約 課題
機能層膜厚のばらつきに起因する色むら、輝度むら等の発生を抑制できる有機EL装置及びその製造方法を提供する。

解決手段
基板102上に、画素電極108を形成する工程と、画素電極108が形成された基板102上に、画素電極108を囲む、上面の少なくとも一部が撥液性を有し、側面が親液性を有する隔壁10を形成する工程と、隔壁10で囲まれた画素電極108上に、液体材料を滴下し溶媒を除去することにより、少なくとも発光層124を含む機能層126を形成する工程と、機能層126が形成された基板102上に陰極層128を形成する工程と、を含む。それにより機能層膜厚のばらつきを起こしにくくし、色むら、輝度むら等の発生を抑制できる。
特許請求の範囲
【請求項1】
基板上に、画素電極を形成する工程と、
前記画素電極を囲むように、表面の少なくとも一部が撥液性を有し、かつ、前記表面の他の一部が親液性を有する隔壁を形成する工程と、
前記画素電極上に、液体材料を滴下し乾燥させることにより、少なくとも発光層を含む機能層を形成する工程と、
前記機能層が形成された前記基板上に陰極層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする有機EL装置の製造方法。
【請求項2】
前記隔壁を形成する工程が、前記基板上の全面に有機材料層を形成し、前記有機材料層をパターニングすることにより行われる工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項3】
前記隔壁を形成する工程が、前記有機材料層をパターニングする前に、前記有機材料層表面に撥液性がより高くなるような条件下でのプラズマ処理を施すことにより行われる工程を含む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。
【請求項4】
前記隔壁を形成する工程が、前記有機材料層をパターニングして前記隔壁を形成した後に、前記隔壁の上面の少なくとも一部に撥液性がより高くなるような条件下でのプラズマ処理を施すことにより行われる工程を含む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。
【請求項5】
前記隔壁形成後、前記機能層を形成する前に、前記基板上に酸素プラズマ処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項6】
基板上に、画素電極を形成する工程と、
前記画素電極の周囲に、少なくとも有機材料で構成される最上層と、無機材料で構成される最下層とを含む、複数の層からなる隔壁を形成する工程と、
前記有機材料層の表面の一部または全体が撥液性になるような処理を施す工程と、
前記画素電極上に、液体材料を滴下し乾燥させることにより、少なくとも発光層を含む機能層を形成する工程と、
前記機能層が形成された前記基板上に陰極層を形成する工程と、
を含み、
前記無機材料層の膜厚を、前記機能層の膜厚よりも厚く形成することを特徴とする有機EL装置の製造方法。
【請求項7】
前記無機材料層を、滴下直後の前記液体材料の液面高さよりも厚く形成することを特徴とする請求項6に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項8】
前記無機材料層の膜厚を、前記有機材料層の膜厚よりも厚く形成することを特徴とする請求項6又は7に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項9】
前記複数の層を一括してパターニングすることにより、前記隔壁を形成する工程を含むことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項10】
前記複数の層からなる隔壁の形成が、少なくとも1層を、その上の層が形成される前にパターニングすることにより行われることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項11】
前記隔壁の形成後、前記機能層を形成する前に、前記基板全面に酸素プラズマ処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項12】
基板上に配置された画素電極と、
前記画素電極の周囲を囲む隔壁と、
少なくとも発光層を含む機能層と、
前記機能層を介して前記画素電極に対向する対向電極と、
を有する有機EL装置であって、
前記隔壁の表面の少なくとも一部が撥液性を有し、前記隔壁の表面の少なくとも前記機能層と接している部分が親液性を有していることを特徴とする有機EL装置。
【請求項13】
前記隔壁が、少なくとも最上層と最下層を含む複数の層で形成されていることを特徴とする請求項12記載の有機EL装置。
【請求項14】
基板上に配置された画素電極と、
前記画素電極の周囲を囲む隔壁と、
少なくとも発光層を含む機能層と、
前記機能層を介して前記画素電極に対向する対向電極と、
を有する有機EL装置であって、
前記最上層の表面は撥液性を有し、前記最下層の表面は親液性を有し、前記最下層の膜厚が前記機能層の膜厚よりも厚いことを特徴とする有機EL装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機EL装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、EL(エレクトロルミネッセンス)装置は、液晶ディスプレイに代わる自発光型ディスプレイとして様々な表示装置に応用されている。また、プリンタヘッドの光源として開発が進められている。有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置は、一般に、個別に制御可能な電極(以下、画素電極と称する。)と、それに対向する全画素間で共通電位となる電極(以下、陰極と称する。)と、上記2つの電極間に狭持される、少なくとも有機EL層(以下、発光層と称する。)を含む固体薄膜層(以下、機能層と称する。)等で構成されている。
【0003】
表示装置においては、電極間に電圧が印加され、上記機能層に電流が流れると、上記発光層が発光して、有機EL装置の表示領域に文字や画像等が表示されることになる。有機EL装置は、使用する有機EL層を構成する材料により、低分子型と高分子型に大別される。例えば高分子型有機EL装置の製造工程における機能層の形成方法として、表面が撥液性の有機材料からなる隔壁で囲まれた画素電極上に、上記機能層を構成する材料を溶媒に溶解または分散した液体材料(以下、液材と称する。)をインクジェット装置で滴下し、その後、乾燥工程で溶媒を除去する方法(以下、インクジェット法と称する。)が提案されている。隔壁表面を撥液性とするのは、滴下された液材が隣接する画素電極上へ流出するのを防止するためである。インクジェット法は、薄膜形成とパターニングを同時にできるため工程が短縮できること、画素電極上に直接液材を供給するため材料の無駄が少ないこと、等の利点がある。
【0004】
しかし、表面の全てが撥液性の隔壁で囲まれた画素電極上に、インクジェット法で機能層を形成する場合、画素電極上のみが親液性のため、隔壁と画素電極が接する部分にて機能層の膜厚が極端に薄くなり、機能層両面に接する電極間のショートを引き起こすことがあり得る。そこで、上記のショートを回避するために、例えば特許文献1では、CF4プラズマによる処理で撥液性を付加された有機材料隔壁と、画素電極との間にシリコン酸化膜を挟み、撥液性を付与された有機材料隔壁と画素電極が接する部分をなくした構造の有機EL装置が提示されている。シリコン酸化膜は親液性を有するため、画素電極上で機能層が極端に薄くなる部分がなくなり、上述した機能層両面の電極間のショートを防止できる。
【0005】
【特許文献1】特開平2001―291583号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上記構造の隔壁で囲まれた画素電極上に、インクジェット法により機能層を形成すると、機能層の膜厚が一画素内でばらつく、つまり膜厚均一性が悪化することがあり得ることが判明してきた。そして、その原因は、隔壁の撥液性を有する有機材料部分と親液性を有するシリコン酸化膜との境界領域が、滴下後の乾燥から硬化に至る間、特に乾燥が進み硬化直前に至る段階の液材の表面状態に悪影響を及ぼしているからだということが、経験的に判明してきた。上記の機能層膜厚のばらつきは、機能層中の電流密度のばらつき等による色むら、輝度むら等の原因となり得る。
【0007】
よって本発明は、機能層膜厚のばらつきの少ない有機EL装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明による有機EL装置の製造方法は、基板上に画素電極を形成する工程と、上記画素電極を囲むように、表面の少なくとも一部が撥液性を有し、かつ、上記表面の他の一部が親液性を有する隔壁を形成する工程と、上記画素電極上に液体材料を滴下し乾燥させることにより、少なくとも発光層を含む機能層を形成する工程と、上記機能層が形成された上記基板上に陰極層を形成する工程と、を含む。
【0009】
かかる製造方法によれば、上記隔壁の親液性を有する側面により上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制しつつ、上記隔壁の上面の撥液性の部分により滴下された液材が隣接する画素電極上に流出することを回避できる。
【0010】
好ましくは、上記隔壁を形成する工程が、上記基板上の全面に有機材料層を形成し、上記有機材料層をパターニングすることにより行われる工程を含む。
【0011】
有機材料は、本来の性質が親液性である一方で、フッ素系のプラズマ処理により表面を撥液性にできるので、かかる製造方法によれば、上面が撥液性を有し側面が親液性を有する隔壁を容易に形成できる。
【0012】
好ましくは、上記隔壁を形成する工程が、上記有機材料層をパターニングする前に、上記有機材料層表面に、撥液性がより高くなるような条件下でのプラズマ処理を施すことにより行われる工程を含む。
【0013】
かかる製造方法によれば、有機材料のみで形成されながら、上面が撥液性を有する一方、機能層と接する側面は親液性を有する隔壁を形成できるので、上記隔壁の構成を複雑化させずに、上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制できる。
【0014】
好ましくは、上記隔壁を形成する工程が、上記有機材料層をパターニングして上記隔壁を形成した後に、上記隔壁の上面の少なくとも一部に撥液性がより高くなるような条件下でのプラズマ処理を施すことにより行われる工程を含む。
【0015】
かかる製造方法によれば、有機材料のみで形成された隔壁の上面のみに撥液性を付与することができる一方、上記機能層と接する隔壁の側面の親液性は保てるので、上記隔壁の構成を複雑化させずに、上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制できる。
【0016】
好ましくは、上記隔壁形成後、上記機能層を形成する前に、上記基板上に酸素プラズマ処理を施す工程を含む。
【0017】
酸素プラズマはパターニング時に生じた有機系の残渣を除去できるので、かかる製造方法によれば、上記隔壁の側面、及び上記画素電極の表面をより一層親液性とすることができ、上記機能層の膜厚のばらつきの発生をより一層抑制できる。
【0018】
また、上記目的を達成するために、本発明による有機EL装置の製造方法は、基板上に画素電極を形成する工程と、上記画素電極の周囲に、少なくとも有機材料で構成される最上層と、無機材料で構成される最下層とを含む複数の層からなる隔壁を形成する工程と、上記有機材料層の表面の一部または全体が撥液性になるような処理を施す工程と、上記画素電極上に、液体材料を滴下し乾燥させることにより、少なくとも発光層を含む機能層を形成する工程と、上記機能層が形成された上記基板上に陰極層を形成する工程と、を含み、上記無機材料層の膜厚を、上記機能層の膜厚よりも厚く形成することを特徴とする。
【0019】
かかる製造方法によれば、上記機能層が、上記隔壁の撥液性を有する部分と接触する部分をなくすことができ、隔壁の撥液性を有する部分と親液性を有する部分との境界領域に起因する、上記機能層の膜厚ばらつきの発生を抑制できる。
【0020】
好ましくは、上記無機材料層を、滴下直後の上記液体材料の液面高さよりも厚く形成する。
【0021】
かかる製造方法によれば、上記機能層の乾燥中においても、上記隔壁のうち表面が撥液性の部分と接触することがなくなり、上記機能層の膜厚ばらつきの発生を、より一層抑制することができる。
【0022】
好ましくは、上記無機材料層の膜厚を、上記有機材料層の膜厚よりも厚く形成する。
【0023】
かかる製造方法によれば、上記隔壁の高さを必要以上に高くすることがなくなり、上記機能層形成後の基板表面の段差を低減できるため、上記機能層の上に形成する上記陰極層のつきまわりを向上できる。
【0024】
好ましくは、上記複数の層を一括してパターニングすることにより、上記隔壁を形成する。
【0025】
かかる製造方法によれば、多層構造の隔壁を有する有機EL装置の製造工程を簡略化でき、製造コストを削減できる。
【0026】
好ましくは、上記複数の層からなる隔壁の形成が、少なくとも1層を、その上の層が形成される前にパターニングすることにより行われる。
【0027】
かかる製造方法によれば、上記隔壁の上層のパターン寸法を、それより下層のパターン寸法に比較して小さくでき、上記隔壁の側面形状がオーバーハングすることを回避できる。その結果、上記機能層の上に形成する上記陰極層のつきまわりを向上できる。
【0028】
好ましくは、上記隔壁の形成後、上記機能層を形成する前に、上記基板全面に酸素プラズマ処理を施す。
【0029】
かかる製造方法によれば、上記機能層と接することになる上記無機材料層の側面部分、及び上記画素電極の表面が親液性となり、上記機能層の膜厚のばらつきをより一層抑制できる。
【0030】
また、上記目的を達成するために本発明による有機EL装置は、基板上に配置された画素電極と、上記画素電極の周囲を囲む隔壁と、少なくとも発光層を含む機能層と、上記機能層を介して上記画素電極に対向する対向電極と、を有しており、上記隔壁の表面の少なくとも一部が撥液性表面を有し、上記隔壁の表面の少なくとも上記機能層と接している部分が、親液性表面を有している。
【0031】
かかる構成により、機能層形成時において、上記隔壁の上面の撥液性表面を有する部分により液材が隣接する画素電極上へ流出することを防止しつつ、上記隔壁の側面の親液性表面を有する部分により上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制でき、膜厚のばらつきに起因する色むらを抑制できる。
【0032】
好ましくは、上記隔壁が、少なくとも最上層と最下層を含む複数の層で形成されている。
【0033】
かかる構成により、上記隔壁を例えば、有機材料からなる層と無機材料からなる層のように、異なる材料で形成できる。そして有機材料は、プラズマ処理により表面を撥液性にできる一方、本来の性質は親液性なので、上記機能層の形成時における、液材の隣接する画素電極上への流出の防止と、上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制することを両立できる。
【0034】
また、上記目的を達成するために、本発明による有機EL装置は、基板上に配置された画素電極と、上記画素電極の周囲を囲む隔壁と、少なくとも発光層を含む機能層と、上記機能層を介して上記画素電極に対向する対向電極と、を有しており、上記最上層の表面は撥液性を有し、上記最下層の表面は親液性を有し、上記最下層の膜厚が上記機能層の膜厚よりも厚くなっている。
【0035】
かかる構成により、上記機能層は、表面が親液性である上記隔壁の最下層にのみ接触することになる。したがって、表面が撥液性である上記隔壁の最上層により、液材が隣接する画素電極上へ流出することを防止しつつ、上記機能層が撥液性を有する最上層に触れることがなくなるため、上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0036】
(発明の概要)
図1〜図5は本発明の概要を示す、完成前の有機EL装置の断面図であり、画素電極、及び機能層等を図示したものである。基板102上に、ゲート電極103で制御されるTFT104が形成されており、さらに、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜105の所定の位置に形成されたコンタクトホール106を介して、TFT104と導通する画素電極108が形成されている。
【0037】
図1は撥液処理された部分11を上面に有する、有機材料のみの単層で形成された隔壁10と、当該隔壁内に形成された機能層を示したものである。上述した隔壁中の有機材料部分とシリコン酸化膜部分との境界領域が存在しないため、膜厚均一性の良好な機能層が得られる。
【0038】
図2は、有機材料からなる隔壁上部306と、無機材料からなる隔壁下部304とで形成された2層隔壁30を有する有機EL装置である。隔壁上部306は上面だけでなく、側面も撥液処理されている。そして、機能層材料(液材)が滴下された直後の態様を破線で、乾燥・硬化により固体となったときの態様を実線で示している。このように、インクジェット法による薄膜形成では液体から固体への移行時に材料の体積が大きく変化するので、上述した境界の影響を回避するためには、隔壁のうち、親液性の部分が多い方が好ましい。したがって、2層の隔壁でも隔壁上部306の側面(の少なくとも一部)を親液性にすることも考えられる。
【0039】
図3〜図5は、図2に示した有機EL装置と同様の、2層隔壁30を有する有機EL装置であって、隔壁上部306の表面で撥液処理された部分11が占める割合を変化させたものである。図3に示すように、隔壁上部306の表面が全て撥液処理されていると、機能層を隔壁下部304より厚く形成することはできない。図4に示すように、隔壁上部306の側面の(上面から連続する)一部が撥液処理されていればその分機能層を厚く形成でき、さらに図5に示すように、隔壁上部306の側面の全域が親液性としてその分機能層を厚くすることもできる。
【0040】
しかし、乾燥・硬化中、すなわち液体時の機能層材料が、できる限り上記境界領域に接しない方が良いならば、隔壁上部306の側面を親液性とするよりも、隔壁下部304の厚さを増加させる方が好ましい。したがって、機能層の均一性(表面形状)の観点からは、側面が親液性で上面が撥液処理された単一材料の隔壁か、有機材料の隔壁上部と、少なくとも硬化後の機能層膜厚よりも厚い無機材料からなる隔壁下部304とからなる2層構造の隔壁が好ましいと言える。本発明はこのような観点に基づき、膜厚均一性が向上した、すなわち良好な表面形状の機能層を有する有機EL装置を提供するものである。
【0041】
なお、以下に述べる第1〜第5の各実施形態では、基板の裏面(TFT、画素電極等が形成されていない方の面)から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション方式の有機EL装置を例にして説明しているが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば上記基板の表面(TFT、画素電極等が形成されている方の面)から光を取り出す、いわゆるトップエミッション方式の有機EL装置にも同様に適用できる。また、本実施形態では、正孔注入層と発光層の2層を含む機能層を用いた例に沿って説明したが、他の層を含んでいても良い。
【0042】
(第1の実施形態)
図6〜図14に、本発明にかかる有機EL装置の製造方法の第1の実施形態を示す。まず、図6に示すように、透明基板(以下、基板と称する。)102上に、ゲート電極103を含むスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する。)104を形成し、その上面に(基板全面に)層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜105を形成する。そして、TFT104上の所定の位置に、シリコン酸化膜105を選択的に除去してコンタクトホール106を形成し、コンタクトホール106を介してTFT104と導通する画素電極108をITO(酸化インジウム・スズ合金)で形成する。さらに基板全面に有機材料層としてポリイミド膜110を形成する。
【0043】
次に、図7に示すように、基板102の全面に形成されたポリイミド膜110をCF4プラズマAでプラズマ処理する。上記処理により、ポリイミド膜110の上面部分111にフッ素原子が入り込み、ポリイミドに含有されている炭素原子と反応し、(表面が)撥液性となる。プラズマ処理に用いるガスはCF4に限定されず、他のフッ素を含んだガス、例えばSF6、CHF3等を用いてもよい。
【0044】
次に、図8に示すように、画素電極108上のポリイミド膜110を、フォトリソグラフィ−により選択的に除去し、画素電極108を露出させる。ここで、実際には、画素電極108の外周部分で、画素電極108とポリイミド膜110とが若干重なる部分が生じるように除去する。そうすると、画素電極108は、ポリイミド膜110をパターニングして形成された隔壁10で囲まれた形状となる。そして前工程でポリイミド膜の上面部分111に撥液処理が施されており、その後、フォトリソグラフィ−により隔壁状としたので、隔壁10は(ポリイミド膜の上面部分111がパターニングされた)隔壁上面12のみが撥液性で、隔壁側面14はポリイミド本来の性質(親液性)を保ったままとなる。
【0045】
なお、(第1〜第5のすべての実施形態に共通することだが)ポリイミド膜110を、感光性のポリイミドで形成してもよい。フォトレジストの塗布工程、及び除去工程を省略できるからである。
【0046】
次に、図9に示すように、基板102全面に酸素プラズマBでプラズマ処理を行い、ポリイミド膜110のパターニング時に、基板102上、特に画素電極108上に残されていた有機系の残渣を除去する。酸素プラズマ処理の結果、画素電極108上が本来の性質(親液性)を取り戻す。
【0047】
ここで、隔壁の上面12は、上記CF4プラズマ処理によりテフロン(登録商標)等の安定した物質となっているため、条件を最適化することにより前記酸素プラズマ処理を経ても撥液性を保つことができる。
【0048】
次に、図10に示すように、インクジェット装置のノズル120から画素電極108上に、正孔注入層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Cを滴下する。正孔注入層を構成する材料には、例えばポリチオフェン誘導体やポリアニリン誘導体を用いる。ここで、インクジェット装置のノズル120は、液材Cが、図示するように画素電極108の中央に滴下されるように調整されているが、多少のずれを生じることもある。また液材Cが真下に滴下されるとは限らない。しかし上記等の理由により、液材Cが仮に隔壁10にかかっても隔壁上面12は撥液性を有しているので、画素間の中間線を越えて滴下されたのではない限り、液材Cは所定の画素電極108上に流入する。
【0049】
また、隔壁10と画素電極108とで形成される窪みの容積を滴下された液材Cの容積が越えても、上述したように隔壁上面12は撥液性を有しているため、滴下された液材Cは表面張力で盛り上がり、隣接する画素上には流出しない。
【0050】
次に、図11に示すように、乾燥・硬化工程により溶媒を除去して、画素電極108上に正孔注入層122を形成する。
【0051】
次に、図12に示すように、インクジェット装置のノズル120から画素電極108上(正孔注入層122上)に、有機EL層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Dを滴下する。隔壁上面12は撥液性を有しているため、液材Dが隣接する画素上へ流出することを回避できる点は上述した液材Cの場合と同様である。
【0052】
次に、図13に示すように、乾燥・硬化工程により溶媒を除去して、画素電極108上に発光層124を形成する。正孔注入層122と発光層124とにより機能層126が形成される。
【0053】
なお、本発明に係る実施形態の全てに共通することであるが、図10、図12の液材滴下工程と、図11、図13の乾燥・硬化工程の組み合わせは、上記の2回に限定されるものではない。機能層126には他に電子輸送層等も含まれることがあり得るからである。
【0054】
最後に、図14に示すように、基板102全面に陰極層128を形成する。基板102の裏側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション方式の場合には、光反射性を備えた金属膜(アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金)からなる単一又は複数の層で形成する。一方、基板102の表側から光を取り出す、いわゆるトップエミッション方式の場合には、前記陰極層は光透過性を有する導電膜であるITO(Indium Tin Oxide)、或いはIZO(Indium Zinc Oxide)等で形成される。そして、その後の若干の周知工程を経て、有機EL装置を完成させる。
【0055】
上述したように、機能層の作成過程において、有機EL層を構成する材料等を含む液材と撥液性表面の隔壁が接触していると、その影響が画素電極中央まで及び、乾燥・硬化後の機能層の膜厚にばらつきが生じ、断面が波打ったような形状となり得る。しかし、上記製造方法の実施により、隔壁上面12の撥液性を保ちつつ、隔壁側面14を親液性にできるため、機能層126の膜厚のばらつきを抑制できる。さらに、液材C、Dが親液性の隔壁側面14に引き付けられた状態で乾燥・硬化工程を行うため、形成された機能層126は周辺部で厚く、中央部で薄くなる傾向を有することになる。そのため、インクジェット法を用いて液材C、Dを滴下し、乾燥・硬化により機能層126を形成しても、機能層126中、特に発光層中の電流密度のばらつきによる、色むらの発生や寿命の低下が抑制された有機EL装置を得ることができる。
【0056】
(第2の実施形態)
図15〜図18に、本発明に係る有機EL装置の製造方法の第2の実施形態を示す。なお、各図において図6〜図14と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【0057】
まず、図15に示すように、第1の実施形態と同様に基板102上に、ゲート電極103を含むスイッチング素子としてのTFT104、コンタクトホール106、画素電極108等を形成後、有機材料層としてのポリイミド膜110を形成する。
【0058】
次に、図16に示すように、画素電極108上の、ポリイミド膜110を、フォトリソグラフィーで選択的に除去し、画素電極108を露出させるとともに、残された部分で隔壁10を形成する。その際、第1の実施形態と同様に、画素電極108の外周部分で、画素電極108とポリイミド膜110とが、若干重なる部分が生じるように除去する。また、ポリイミド膜110は感光性ポリイミドで形成するのが好ましい点も、第1の実施形態と同様である。
【0059】
上記工程により、画素電極108は、ポリイミドからなる隔壁10で囲まれた形状となる。すなわち、側面がポリイミドの隔壁10で、底面が画素電極108である窪みが形成される。
【0060】
次に、図17に示すように、隔壁の部分が打ち抜かれた、選択プラズマ用マスク20を基板102上に重ねる。そして上記第1の実施形態と同様に、CF4等の、フッ素原子を含んだガスによるプラズマAでプラズマ処理を行う。選択プラズマ用マスク20により、隔壁側面14には、プラズマAが到達しない。
【0061】
この処理により、図18に示すように、マスクで覆われていなかった部分22(隔壁10の上面の少なくとも一部)のみが撥液性となる。一方、その他の部分、すなわち主として隔壁の側面14(及び、画素電極108上面)はフッ化処理されず、元の性質を保ったままである。なお、プラズマ処理に用いるガスはCF4に限定されず、他のフッ素を含んだガス、例えばSF6、CHF3等を用いてもよい。
【0062】
この後は、第1の実施形態と同様に、基板全面に酸素プラズマでプラズマ処理を行う。隔壁10のマスクで覆われていなかった部分22の撥液性を保ったまま、隔壁側面14、及び画素電極108上の有機系の残渣を除去できる。
【0063】
したがって、上述した工程までで、基板102上にマトリクス状に配置された、表面が親液性の画素電極108と、その周囲を囲む、上面の少なくとも一部が撥液性を有し側面が親液性を有する隔壁10を形成できる。
【0064】
この後さらに、図10乃至14と同一の工程により、画素電極108上に、正孔注入層122と発光層124とからなる機能層126を形成し、基板全面に陰極層128を形成して、さらに若干の周知工程を加えて、有機EL装置を完成させる。
【0065】
隔壁上面12の少なくとも一部は撥液性を有しているため、滴下される液材C、及びDの隣接する画素上への流出を避けられる点は、第1の実施形態と同様である。
【0066】
第1の実施形態と同様に、本実施形態でも単一材料(ポリイミド膜110)で形成されながら、上面12の少なくとも一部が撥液性を有し、側面14が親液性を有する隔壁10を得られる。そして、滴下された液材が隣接する画素へ流出することは、撥液性を有する隔壁上面で防止できる一方、乾燥・硬化後の機能層は、表面が親液性を有する隔壁側面と画素電極とにのみ接していることになる。そのため、インクジェット法により液材を滴下し、乾燥・硬化により機能層126を形成しても、機能層126の膜厚のばらつきの発生を抑制できる。この結果、上記ばらつきに起因する色むら、輝度むらや寿命の低下等が抑制された有機EL装置を得ることができる。
【0067】
(第3の実施形態)
図19〜図29に、本発明に係る有機EL装置の製造方法の、第3の実施形態を示す。各図において、図6〜図14と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【0068】
まず、図19に示すように、基板102上に、ゲート電極103を含むスイッチング素子としてのTFT104を形成し、その上面に(基板全面に)、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜105を形成する。そして、TFT104上の所定の位置にコンタクトホール106を形成し、コンタクトホール106を介してTFT104と導通する画素電極108を形成する。画素電極108は透明性と導電性が必要なため、ITOを用いている。さらに基板全面に無機材料層として、第2のシリコン酸化膜302を形成する。
【0069】
ここで、第2のシリコン酸化膜302の膜厚は、この後の工程で画素電極108上に形成される機能層126(図28参照)の膜厚よりも厚くなるよう形成する。第2のシリコン酸化膜302は、機能層を構成する材料を含有する液材に対し親液性なので、形成(硬化)後の機能層126はエッジ部が若干厚めになる。したがって、その分も考慮して、第2のシリコン酸化膜302の膜厚を充分厚くする。
【0070】
次に、図20に示すように、第2のシリコン酸化膜302をフォトリソグラフィーによりパターニングし、画素電極108を囲む隔壁下部304を形成する。
【0071】
次に、図21に示すように、基板全面に有機材料層としてのポリイミド膜110を形成する。
【0072】
ここで、ポリイミド膜110の膜厚は、第2のシリコン酸化膜の膜厚より薄くなるように形成することが好ましい。ポリイミド膜110を形成する目的は、後述する隔壁上部306の表面を撥液性として、滴下された液材の、隣接する画素上への流出を防ぐことにあり、高さはそれほど必要ではないからである。また、ポリイミド膜110の膜厚を必要以上に厚くすることは、隔壁による基板表面の段差を増加させ、後述する陰極層128のつきまわりを低下させ得るからである。
【0073】
次に、図22に示すように、ポリイミド膜110をフォトリソグラフィーによりパターニングし、画素電極108を囲む隔壁上部306を形成する。隔壁下部304と隔壁上部306とにより、画素電極108を囲む2つの層からなる隔壁(以下、2層隔壁と称する。)30が形成される。
【0074】
ここで、上記パターニングは、残されるポリイミド膜110すなわち隔壁上部306の幅が、その下の、パターニング後の第2のシリコン酸化膜302、すなわち隔壁下部304の幅よりも若干狭くなるように実施する。フォトリソグラフィーの合わせずれを考慮して、第2のシリコン酸化膜302をパターニングして得られた隔壁下部304の側面に、ポリイミド膜110を残留させないためである。
【0075】
次に、図23、図24に示すように基板全面に、酸素プラズマBによるプラズマ処理と、CF4プラズマAによるプラズマ処理を連続的に行なう。酸素プラズマBにより、画素電極108の表面、及び隔壁下部304、すなわち第2のシリコン酸化膜302で形成された部分の、有機系の残渣が除去される。そして、CF4プラズマAにより、隔壁上部306、すなわちポリイミド膜110で形成された部分の表面が撥液性になる。なお、上記CF4を用いるプラズマ処理は、他のフッ素原子を含んだガス、例えばSF6、CHF3等を用いてもよい。
【0076】
次に、図25に示すように、周囲を2層隔壁30で囲まれた画素電極108上に、インクジェット装置のノズル120より、正孔注入層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Cを滴下する。隔壁上部306の表面は撥液性を有するため、隣接する画素電極上への液材Cの流出は回避できる。
【0077】
次に、図26に示すように、乾燥・硬化工程により溶媒を除去して、正孔注入層122を形成する。
【0078】
次に、図27に示すように、画素電極108上に形成された正孔注入層122上に、インクジェット装置のノズル120より、有機EL層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Dを滴下する。上述したように、画素電極108上には正孔注入層122が形成されているので、2層隔壁30で形成された窪みは浅くなっている。したがって、滴下直後の液材Dは、隔壁下部304のみならず、隔壁上部306にも接触している。
【0079】
次に、図28に示すように乾燥・硬化工程により溶媒を除去して、発光層124を形成する。上述したように、パターニングされて隔壁下部304となる第2のシリコン酸化膜302の膜厚は充分厚くしてあるため、溶媒を除去して得られた発光層124は隔壁上部306には接触しない。
【0080】
そして、最後に、図29に示すように、第1の実施形態と同様に、周知の技術により基板全面に陰極層128を形成し、その後若干の周知工程を経て、有機EL装置を完成させる。
【0081】
本実施形態では、滴下直後の液材は表面が撥液性の隔壁上部306に接触しているものの、滴下直後の溶媒が豊富な時期を経過すると、液材が、乾燥・硬化中に表面が撥液性の隔壁上部306から離れる。そしてその後は、上記液材が撥液性表面の部分には接しない状態で乾燥・硬化が進み、形成された機能層は、表面が親液性である隔壁下部304の側面と画素電極108にのみ接触することになる。
【0082】
上述したように、機能層の形成過程において、有機EL層を構成する材料等を含む液材と撥液性表面の隔壁が接触していると、その影響が画素電極中央まで及び、乾燥・硬化後の機能層の膜厚はばらつきを有し、断面は波打ったような形状となる。また、画素電極周辺部では、液材が撥液性表面の隔壁にはじかれた状態で乾燥・硬化するため、極薄化し、電極間の短絡の原因となり得る。
【0083】
しかし、上記製造方法の実施により、2層隔壁30は上面(隔壁上部306)の撥液性を保ちつつ、側面(隔壁下部304)を親液性にできるため、膜厚のばらつきを抑制できる。さらに、液材が親液性の隔壁下部304に引き付けられた状態で乾燥・硬化工程を行うため、形成された機能層は周辺部が若干厚くなり、その他の部分は平坦となる傾向を有することになる。したがって、本実施形態の実施により、インクジェット法により液材を滴下し、乾燥・硬化により機能層126を得ても、機能層126中、特に発光層124中の電流密度のばらつきによる、色むら、輝度むらや寿命の低下が抑制され、さらには画素電極108の周辺部での電極間の短絡もない、有機EL装置を得ることができる。
【0084】
(第4の実施形態)
図30〜図37に、本発明にかかる有機EL装置の製造方法の、第4の実施形態を示す。以下、図に基づいて、第4の実施形態による有機EL装置の製造方法を説明する。なお、各図において図6〜図14、及び図19〜図29と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【0085】
まず、図30に示すように、基板102上に、ゲート電極103を含むスイッチング素子としてのTFT104を形成し、その上面に(基板全面に)、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜105を形成する。そして、TFT104上の所定の位置にコンタクトホール106を形成し、コンタクトホール106を介してTFT104と導通する画素電極108を形成する。画素電極108は、透明性と導電性が必要なため、ITOを用いている。
【0086】
次に、図31に示すように、基板102の全面に第2のシリコン酸化膜302を形成する。第3の実施形態と同様に、この後の工程で画素電極108上に形成される機能層126(図36参照)の膜厚よりも若干厚くなるよう形成する。
【0087】
さらに、図32に示すように、第2のシリコン酸化膜302が形成された基板全面に、有機材料層としてのポリイミド膜110を形成する。ここで、ポリイミド膜110の膜厚は、第3の実施形態と同様に、第2のシリコン酸化膜302よりも薄くする。
【0088】
そして、図33に示すようにCF4プラズマAによるプラズマ処理を施し、ポリイミド膜110の表面を、フッ素原子を注入することにより撥液性にする。
【0089】
次に、図34に示すように、第2のシリコン酸化膜302、及びポリイミド膜110をフォトリソグラフィーにより一括してパターニングして、隔壁上部306と隔壁下部304とで材質が異なる2層隔壁30を、画素電極108を囲むように形成する。第3の実施形態とは異なり、隔壁上部306と隔壁下部304の合わせずれを考慮する必要がないので、2層隔壁30の幅は滴下された液材Cの(隣接する画素への)流出防止が可能であれば充分となる。
【0090】
次に、図35に示すように、基板102全面に酸素プラズマBによるプラズマ処理を施す。ポリイミド膜110のパターニング時に、基板102上、特に画素電極108上に残された有機系の残渣を酸化作用により除去し、画素電極108の表面、及び2層隔壁30の下層部分のシリコン酸化膜表面をより一層親液性にする。
【0091】
この後は、上記第3の実施形態の、図25〜図28と同様の工程を経て、正孔注入層122と発光層124を含む機能層126を形成する(図36参照)。滴下直後の液材は隔壁上部306にも接触し得るが、溶媒を除去して得られた発光層124は隔壁上部306には接触していない点も、上記第3の実施形態と同様である。
【0092】
そして、最後に、図37に示すように、第1の実施形態と同様に、周知の技術により基板102の全面に陰極層128を形成し、その後若干の周知工程を経て有機EL装置を完成させる。
【0093】
第3の実施形態と同様に、乾燥・硬化後の機能層126は、表面が撥液性である隔壁下部304と画素電極108とにのみ接している。そのため、色むら、輝度むらや寿命の低下が抑制され、さらには周辺部での電極間の短絡もない、有機EL装置を得ることができる。また、第3の実施形態と異なり、2層隔壁30形成のためのフォトリソグラフィーは1回で済み、また上述したように、2層隔壁30の幅も液材の流出を防止可能な必要最小限度まで小さくできるため、基板面積に占める発光面積を向上させることができる。なお、プラズマ条件は、隔壁上部306を撥液性とし、隔壁下部304及び画素電極108の表面を親液性とできる条件であれば特に限定されるものではない点は、第3の実施形態と同様である。
【0094】
(第5の実施形態)
図38〜図48に、本発明にかかる有機EL装置の製造方法の、第5の実施形態を示す。工程は第4の実施形態と近似しているが、第2のシリコン酸化膜302の膜厚が非常に厚い点が異なっている。以下、図に基づいて、第5の実施形態による有機EL装置の製造方法を説明する。なお、各図において、図6〜図14、及び図19〜図29と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【0095】
まず、図38に示すように、基板102上に、ゲート電極103を含むスイッチング素子としてのTFT104を形成し、その上面に(基板全面に)層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜105を形成する。そして、TFT104上の所定の位置にコンタクトホール106を形成し、コンタクトホール106を介してTFT104と導通する画素電極108を形成する。画素電極108は透明性と導電性が必要なため、ITOを用いている。
【0096】
次に、図39に示すように、基板102全面に無機材料層としての第2のシリコン酸化膜302を形成する。この時、後述する(図45参照)画素電極108上に形成される正孔注入層122を底部とし、第2のシリコン酸化膜302をパターニングして得られる隔壁下部304を側部とする窪みに、後述する(図46参照)有機EL層を構成する材料を含む液材Dを所定量滴下してもあふれ出ないように、第2のシリコン酸化膜302の膜厚を充分厚くする。つまり、第3、第4の実施形態では、この後の工程で画素電極108上に形成される機能層の(溶媒が乾燥除去された)硬化後の膜厚よりも厚くなるように第2のシリコン酸化膜302を形成していたが、本実施形態では滴下直後の液材も、第2のシリコン酸化膜302を超えないような厚さにする。
【0097】
次に、図40に示すように、第2のシリコン酸化膜302が形成された基板102全面に有機材料層としてのポリイミド膜110を形成する。本実施形態においては、ポリイミド膜110の形成目的は隔壁の上面を撥液性にすることだけなので、可能な限り薄く形成する。後述する機能層126形成後の、基板表面の段差を低減し、陰極層128を形成しやすくするためである。
【0098】
次に、図41に示すようにCF4プラズマAによるプラズマ処理を施し、ポリイミド膜110表面を、フッ素原子を注入することにより撥液性にする。
【0099】
次に、図42に示すように、第2のシリコン酸化膜302、及びポリイミド膜110を、フォトリソグラフィーにより一括してパターニングして、画素電極108を囲む、上層と下層とで材質が異なる2層隔壁30を形成する。第2のシリコン酸化膜302をパターニングして得られた部分が隔壁下部304となり、ポリイミド膜110をパターニングして得られた部分が隔壁上部306となる。
【0100】
次に、図43に示すように、基板全面に酸素プラズマBによるプラズマ処理を施す。有機系の残渣を酸化作用により除去し、画素電極108表面、及び隔壁下部304のシリコン酸化膜表面をより一層親液性にする。
【0101】
次に、図44に示すように、画素電極108上に、インクジェット装置のノズル120からの正孔注入層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Cを滴下する。第2のシリコン酸化膜302をパターニングして得られた部分が隔壁下部304は充分な高さを有するため、滴下直後の液材Cは隔壁下部304のみに接触し、隔壁上部306には接触しない。
【0102】
次に、図45に示すように、乾燥・硬化工程により液材Cの溶媒の除去し、正孔注入層122を形成する。
【0103】
次に、図46に示すように、インクジェット装置のノズル120からの有機EL層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Dを滴下する。上述したように、画素電極108上には正孔注入層122が形成されているので、2層隔壁30で形成された窪みは浅くなっている。しかし、隔壁下部304の高さは充分高くしてあるので、滴下直後の液材Dも隔壁下部304のみに接触し、隔壁上部306には接触しない。
【0104】
次に、図47に示すように、乾燥・硬化工程により液材Dの溶媒を除去し、発光層124を形成する。正孔注入層122と発光層124とで、機能層126が形成される。
【0105】
そして、最後に、図48に示すように、第1の実施形態と同様に、周知の技術により基板全面に陰極層128を形成し、その後若干の周知工程を経て、有機EL装置を完成させる。
【0106】
第3、第4の実施形態と異なり、乾燥・硬化後の機能層のみならず、滴下直後の液材も隔壁の表面が撥液性の部分に接触しないため、液材がはじかれることによる、膜厚のばらつきの発生を、より一層抑制できる。なお、プラズマ処理条件等について特に限定されるものではない点は、第3、第4の実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【0107】
【図1】本発明の概要を示す断面図。
【図2】本発明の概要を示す断面図。
【図3】本発明の概要を示す断面図。
【図4】本発明の概要を示す断面図。
【図5】本発明の概要を示す断面図。
【図6】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図7】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図8】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図9】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図10】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図11】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図12】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図13】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図14】第1の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図15】第2の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図16】第2の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図17】第2の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図18】第2の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図19】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図20】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図21】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図22】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図23】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図24】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図25】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図26】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図27】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図28】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図29】第3の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図30】第4の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図31】第4の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図32】第4の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図33】第4の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図34】第4の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図35】第4の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図36】第4の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図37】第4の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図38】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図39】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図40】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図41】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図42】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図43】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図44】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図45】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図46】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図47】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【図48】第5の実施形態に係る有機EL装置の製造方法を説明する断面図。
【符号の説明】
【0108】
10…隔壁、11…撥液処理された部分、12…隔壁上面、14…隔壁側面、20…選択プラズマ用マスク、22…隔壁のマスクで覆われていなかった部分、30…2層隔壁、102…基板、103…ゲート電極、104…TFT、105…層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜、106…コンタクトホール、108…画素電極、110…感光性ポリイミド膜、111…ポリイミド膜の上面部分、120…インクジェット装置のノズル、122…正孔注入層、124…発光層、126…機能層、128…陰極層、302…第2のシリコン酸化膜、304…隔壁下部、306…隔壁上部、A…CF4プラズマ、B…酸素プラズマ、C…正孔注入層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材、D…有機EL層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材。




 

 


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