成膜方法及びディスプレイパネル
【課題】 有機化合物層の膜厚を均一にすることができる成膜方法を提供すること。
【解決手段】 複数の画素電極3をマトリクス状にパターニングし、減圧酸素プラズマ法又は紫外線/オゾン法によってこれら画素電極3を親液化する。正孔輸送層4aを画素電極3に成膜する。正孔輸送層4aの成膜後、正孔輸送層4aと同じ材料の溶液からなる上層を正孔輸送層4a上に成膜し、正孔輸送層4bを成膜する。その後、正孔輸送層4b上に発光層5を形成し、発光層5上に対向電極6を成膜する。
【解決手段】 複数の画素電極3をマトリクス状にパターニングし、減圧酸素プラズマ法又は紫外線/オゾン法によってこれら画素電極3を親液化する。正孔輸送層4aを画素電極3に成膜する。正孔輸送層4aの成膜後、正孔輸送層4aと同じ材料の溶液からなる上層を正孔輸送層4a上に成膜し、正孔輸送層4bを成膜する。その後、正孔輸送層4b上に発光層5を形成し、発光層5上に対向電極6を成膜する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極上に有機化合物層を成膜する成膜方法に関するとともに、その成膜方法により成膜された有機化合物層及びその有機化合物層を有するディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
有機エレクトロルミネッセンス素子はアノードとカソードとのの間に有機化合物層が介在された積層構造を為しており、アノードとカソードの間に正バイアス電圧が印加されると有機化合物層において発光する。このような複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を赤、緑、青の何れかに発光させるサブピクセルとして基板上にマトリクス状に配列し、画像表示を行うエレクトロルミネッセンスディスプレイパネルが実現化されている。
【0003】
また、有機化合物溶液の塗布前に塗布される電極に対して酸素プラズマ処理を行うことによって電極を親液化し、その後電極に有機化合物溶液を塗布すると、電極に塗布した有機化合物溶液がアノード全体に広がり、均一な膜厚の有機化合物層を形成することができる(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−353594号公報(段落[0021])
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、酸素プラズマ処理によって電極が親液化されたものとしても、電極の親液性は時間経過とともに徐々に低下する。つまり、有機化合物層の成膜中にも電極の親液性が低下するから、有機化合物層の膜厚が均一にならないこともあり、電極の一部に有機化合物層が形成されずに成膜不良が生じることもある。特に、有機化合物層材料が凝集性が高いと画素領域での膜厚にムラが生じ表示特性に影響があった。
また、選択的に隔壁が撥液性になることが難しかった。
【0006】
そこで、本発明は、上記のいずれかの問題点を解決しようとしてなされたものであり、有機化合物層の膜厚のムラを抑制することができる成膜方法、有機化合物層並びにディスプレイパネル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】
【0007】
以上の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、有機EL素子の成膜方法であって、基板上に複数の第一電極を形成し、前記各第一電極の中央を露出するように導電性隔壁を形成し、前記導電性隔壁に選択的に撥液性導通層を被膜し、前記第一電極上に発光層を形成し、前記発光層上に第二電極を形成することを特徴とする。
請求項2に係る発明は、前記撥液性導通層はトリアジン化合物であることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、前記隔壁は、電荷輸送層となる電荷輸送性溶液を仕切る隔壁であることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、前記隔壁は、前記第二電極に電圧を印加する電圧ラインであることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、前記第一電極は透明導電性材料で形成されていることを特徴とする。
請求項6に係る発明は、ディスプレイパネルであって、撥液性導通層と、前記撥液性導通層が被膜された隔壁と、前記隔壁間に配置される発光層を備える有機EL素子と、を備えることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、前記隔壁は、導電体であることを特徴とする。
請求項8に係る発明は、前記撥液性導通層はトリアジン化合物であることを特徴とする。
請求項9に係る発明は、前記隔壁は、発光層となる発光性溶液を仕切るための隔壁であることを特徴とする。
請求項10に係る発明は、前記隔壁は、有機EL素子の一方の電極に電圧を印加する電圧ラインであることを特徴とする。
請求項11に係る発明は、前記一方の電極は透明電極であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば有機化合物層の膜厚のムラを抑制することができる成膜方法及びディスプレイパネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第一実施形態におけるエレクトロルミネッセンスディスプレイパネル1の平面図である。
【図2】図1の切断線II−IIに沿った面の矢視断面図である。
【図3】図1の切断線III−IIIに沿った面の矢視断面図である。
【図4】第二実施形態におけるアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部構成を示す平面図である。
【図5】図4の状態のアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部を切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図6】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図7】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図8】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図9】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図10】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図11】第二実施形態の変形例を示すアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部構成を示す平面図である。
【図12】実施例及び比較例に用いた基板102、電極103の断面図である。
【図13】実施例において正孔輸送層104を成膜した後の状態を示した平面図である。
【図14】比較例において正孔輸送層204を成膜した後の状態を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【0011】
(第1実施形態)
図1は、第一実施形態におけるエレクトロルミネッセンスディスプレイパネル1の平面図であり、図2は、図1の切断線II−IIに沿った面の矢視断面図であり、図3は、図1の切断線III−IIIに沿った面の矢視断面図である。
【0012】
図1〜図3に示すように、このエレクトロルミネッセンスディスプレイパネル1においては、基板2上に複数の有機EL素子11が配列されている。各有機EL素子11は、画素電極3、正孔輸送層4、発光層5及び対向電極6を備えている。垂直方向に沿って突条に形成された複数の隔壁7が基板2上において互いに平行となって配列されている。隣り合う隔壁7の間には、アノードとして機能する複数の画素電極3が垂直方向(列方向)に沿って一列に配列され、全体として基板2上に形成された複数の画素電極3がマトリクス状に配列されている。
【0013】
隔壁7は、窒化珪素、酸化珪素といった無機物からなるか、又は、ポリイミドといった樹脂からなる。
【0014】
画素電極3は、正孔輸送層4に対して正孔を輸送しやすい材料からなり、例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)又はカドミウム−錫酸化物(CTO)からなる。
【0015】
画素電極3上には正孔輸送層4が成膜されている。正孔輸送層4が隔壁7によって分断されており、垂直方向に一列に配列された複数の画素電極3が共通の正孔輸送層4によってまとめて被覆されている。なお、正孔輸送層4は湿式塗布法により成膜されたものであり、例えば、導電性高分子であるPEDOT(ポリチオフェン)及びドーパントであるPSS(ポリスチレンスルホン酸)を有する。
【0016】
正孔輸送層4上には発光層5が成膜され、隣り合う隔壁7の間において複数の発光層5が垂直方向に沿って一列に配列されている。1つの画素電極3に対して1つの発光層5が正孔輸送層4を挟んで対向し、基板2全体として複数の発光層5がマトリクス状に配列されている。垂直方向に一列に配列された発光層5は何れも同じ色に発光するが、水平方向の発光層5の配列は左から右へ又は右から左へ赤発光、緑発光、青発光の順を繰り返している。発光層5は湿式塗布法により成膜されたものであり、例えば、ポリフルオレン系等の共役二重結合を有する発光材料を有する。
【0017】
発光層5上には、カソードとして機能する対向電極6が成膜されている。対向電極6は隔壁7を乗り越えてべた一面に成膜され、全ての発光層5をまとめて被覆している。対向電極6は、画素電極3よりも仕事関数の低い材料で形成されており、例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム、希土類金属の少なくとも一種を含む単体又は合金で形成されている。また、対向電極6は、上記各種材料の層が積層された積層構造となっていても良いし、以上の各種材料の層に加えて金属層が積層した積層構造となっていても良い。例えば、対向電極6が、発光層5に積層された低仕事関数のリチウム又はバリウムの下層と、この下層に積層されたアルミニウムの上層とから構成されていても良い。
【0018】
なお、基板2としては、一画素につき一又は複数の薄膜トランジスタがパターニングされたトランジスタアレイパネルを用いても良いし、ガラス、樹脂といった透明基板を用いても良い。
【0019】
次に、エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル1の製造方法について説明する。
まず、基板2に対して気相成長法(例えば、スパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着等のPVD法やCVD法)、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を順に行うことによって、基板2上に複数の画素電極3をパターニングする。画素電極3をITOとした場合、EB(Electron Beam)蒸着、スパッタリング、HDAP(Highly Dense Arc Plasma)イオンプレーティングで成膜したときの表面の平均粗さRaはそれぞれ10.5nm、4.1nm、0.8nmであった。次に、ポリイミド等の感光性樹脂を塗布してパターニングすることによって垂直方向に長尺となる複数の隔壁7を形成する。
【0020】
次に、その基板2を純水又はアルコールによる超音波洗浄する。次に、これら画素電極3が形成された面を洗浄することによって、これら画素電極3を親液化する。画素電極3を親液化する方法としては減圧酸素プラズマ法や紫外線/オゾン法があるが、どちらか一方でも良し、これらを併用しても良い。減圧酸素プラズマ法は、大気圧未満の減圧下において酸素プラズマを画素電極3に照射することによって画素電極3を洗浄し、これにより画素電極3を親液化する処理である。紫外線/オゾン法は、紫外線を画素電極3に照射することによって紫外線とそれにより発生したオゾンで画素電極3を洗浄し、これにより画素電極3を親液化する処理である。
【0021】
画素電極3を親液化した後、正孔輸送層4の原材料(PEDOT/PSS)を溶剤(純水若しくはアルコール又は純水とアルコールの両方)に溶解した溶液(以下、電荷輸送性溶液という。)を画素電極3に塗布する湿式塗布工程を複数回連続して行うことによって正孔輸送層4を成膜するが、各回の間に塗布した正孔輸送性溶液を乾燥させる。具体的には、以下のように行う。
【0022】
一回目の湿式塗布工程では、ニードルによる滴下法、液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法、ディップコート法の少なくともいずれかを用いる。ニードルによる滴下法は、ニードルを画素電極3上に配置して電荷輸送性溶液がニードルを伝って画素電極3上に塗布するものである。液滴吐出法は、一又は複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を用いて、画素電極3が形成された面に向けて同じ電荷輸送性溶液を液滴として複数回吐出して、下地の上に正孔輸送層4の上層を成膜するものである。このとき、基板2若しくは液滴吐出ヘッド又はこれら両方を所定の面に沿って移動させることで、液滴の吐出箇所を少しずつずらしていく。スピンコート法は、基板2を回転させた状態で画素電極3が形成された面に正孔輸送性溶液を滴下するものである。ディップコート法は、基板2電荷輸送性溶液に浸漬させるものである。このように正孔輸送層4の下地である第一正孔輸送層4aを成膜する。このとき、画素電極3が親液化処理されているから、正孔輸送性溶液が画素電極3の上だけに選択的に滲み、隔壁7には滲まない。第一正孔輸送層4aは、画素電極3の表面全体を被膜する程度の薄さでよいために、正孔輸送層4全体の厚さより十分薄い。第一正孔輸送層4aの厚さは、画素電極3の平均粗さRa以上、平均粗さRaの2倍以下が好ましい。このため、第一正孔輸送層4aとなる溶液は極めて微量ですみ、画素電極3が親液性が失う前に迅速に乾燥することができ、画素電極3の表面全体に均一に第一正孔輸送層4aを形成することができる。したがって画素電極3上において第一正孔輸送層4が成膜されていない部分をほとんどなくすことができる。
【0023】
下地を乾燥させた後の二回目の湿式塗布工程では、一回目の湿式塗布工程と同様に、ニードルによる滴下法、液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法の少なくともいずれかを用いるが、一回目と同じ成膜法でなくてもよい。二回目の湿式塗布工程では、第一正孔輸送層4aの上に、第一正孔輸送層4aと同じ材料の第二正孔輸送層4bとなる電荷輸送性溶液を付着させているが、この電荷輸送性溶液は、第一正孔輸送層4aと親和性が高く、このとき画素電極3が親液性が失っていても第一正孔輸送層4aに滲みやすい。そのため、第二正孔輸送層4bは、第一正孔輸送層4aの上方で塗りむらがなく比較的均一な膜厚となり、第一正孔輸送層4a及び第二正孔輸送層4bで構成された正孔輸送層4は画素電極2に対し比較的均一な膜にすることができる。また、第二正孔輸送層4bとなる電荷輸送性溶液は、十分濃い濃度に設定されていれば、第一正孔輸送層4aが第二正孔輸送層4bとなる電荷輸送性溶液の溶剤によって溶出する量は極めて微量である。したがって、第二正孔輸送層4bの電荷輸送性溶液の量を第一正孔輸送層4aの電荷輸送性溶液の量より多くすることができ、ひいては第二正孔輸送層4bの膜厚を第一正孔輸送層4aの膜厚より十分厚くすることができ、全体として正孔輸送層4の厚さを厚くしても均一な膜厚にすることができる。なお、第二正孔輸送層4bとなる電荷輸送性溶液は飽和溶液に近い濃度であるほど第一正孔輸送層4aの溶出量は少なくなるが、第一正孔輸送層4a上に電荷輸送性溶液を浸す前に電荷輸送性溶液内で第二正孔輸送層4bの材料が析出してしまう恐れがあるので飽和濃度に近すぎないことが好ましい。
【0024】
以上のように二回の湿式塗布工程により正孔輸送層4を成膜したが、三回以上の湿式塗布工程により正孔輸送層4を成膜しても良い。一回目の湿式塗布工程は、画素電極3の周囲に大きな凹凸がなければ、スピンコート法がより好ましい。これは、画素電極3を親液化した後に時間をかけずに全ての画素電極3に正孔輸送性溶液を塗布するためと、非常に薄く且つ均一な膜厚の第一正孔輸送層4aを成膜するためである。二回目以降の湿式塗布工程は、ニードルによる滴下法や液滴吐出法がより好ましい。これは、正孔輸送性溶液を無駄なく画素電極3条のみに選択的に塗布することができるためである。
【0025】
正孔輸送層4を成膜した後、1つの画素電極3につき1つの発光層5を正孔輸送層4を介して対向させるように、これら発光層5をパターニングする。発光層5をパターニングする方法としては、ニードルによる滴下法又は液滴吐出法を用いることが好ましい。発光層5となる材料を溶剤に溶融された又は凝集しない状態で分散された溶液(以下、発光性溶液という。)が、乾燥された正孔輸送層4を溶解しないように、発光性溶液の溶剤を選択することが好ましく、正孔輸送層4が水溶性であれば、テトラリン,テトラメチルベンゼン,メシチレン等の有機溶剤が好ましい。
【0026】
次に、気相成長法により対向電極6をべた一面に成膜する。
【0027】
以上のように、本実施形態によれば、画素電極3を親液化した後、複数回の湿式塗布工程にわけて正孔輸送層4を成膜したから、一回目の湿式塗布工程で第一正孔輸送層4aを非常に薄膜にすることができ、そのため第一正孔輸送層4aの成膜に要する時間を短くすることができる。従って、画素電極3の親液性が低下する前に、第一正孔輸送層4aを画素電極3全面に成膜することができ、下地の膜厚を一様にすることができる。二回目以降の湿式塗布工程では、下地の上に同じ正孔輸送性溶液を塗布するから、溶液が第一正孔輸送層4aになじみやすく、第二正孔輸送層4bも均一な膜厚にすることができる。従って、全体として正孔輸送層4の膜厚を一様にすることができる。
【0028】
(第二実施形態)
図4は、第二実施形態におけるアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部構成を示す平面図であり、図5は、図4の状態のアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部を切断線V−Vに沿った矢視断面図である。図6〜図10は、それぞれ図5以降のエレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った矢視断面図である。
【0029】
本実施形態では、赤色に発光する有機EL素子である赤画素Prと、緑色に発光する有機EL素子である緑画素Pgと、青色に発光する有機EL素子である青画素Pbが基板2上にマトリクス状に配列されている。具体的に垂直方向の配列に着目すると、複数の赤画素Prが垂直方向(列方向)に沿って一列に配列され、複数の緑画素Pgが垂直方向に沿って一列に配列され、複数の青画素Pbが垂直方向に沿って一列に配列されている。水平方向(行方向)の配列に着目すると、赤画素Pr、緑画素Pg、青画素Pbの順に繰り返し配列されている。
【0030】
赤画素Pr、緑画素Pg、青画素Pbの間には、垂直方向に沿って突条に形成された複数の隔壁37が、赤画素Pr、緑画素Pg、青画素Pbをそれぞれ仕切るように基板2上において互いに平行となって配列されている。隣り合う隔壁37の間には、アノードとして機能する複数の画素電極36が垂直方向(列方向)に沿って一列に配列され、全体として基板2上に形成された複数の画素電極36がマトリクス状に配列されている。
【0031】
次に、画素Pr,画素Pg,画素Pbの画素回路構成について説明する。各画素Pr,画素Pg,画素Pbは同様に構成されており、それぞれ、アクティブ駆動するスイッチング素子として、一つ以上のトランジスタTrを設けている。トランジスタTr群は、Nチャネル型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタのみで構成されていてもよく、ポリシリコン薄膜トランジスタで構成されていてもよい。
【0032】
各画素の画素回路は、所定の電流値の電流を信号線に流すことによって発光輝度階調を制御する電流階調制御型でもよく、或いは所定の電圧値の電圧信号を信号線に印加することによって発光輝度階調を制御する電圧階調制御型の回路でもよい。
【0033】
まず、各トランジスタTrの構造について説明する。図5に示すように、スイッチトランジスタTrは、基板2上に形成されたゲート21と、ゲート21上に形成されたゲート絶縁膜22と、ゲート絶縁膜22を挟んでゲート21に対向した半導体膜23と、半導体膜23の中央部上に形成されたチャネル保護膜24と、半導体膜23の両端部上において互いに離間するよう形成され、チャネル保護膜24に一部重なった不純物半導体膜25、25と、不純物半導体膜25、25上にそれぞれ形成されたソース26、ドレイン26と、を有している。1つの画素では、トランジスタTrで構成される画素回路が図示しない信号線、走査線等に接続されている。トランジスタTrは、窒化シリコン又は酸化シリコン等の保護絶縁膜32によって被覆されている。
【0034】
保護絶縁膜32上には平坦化膜33が積層されており、トランジスタTrや信号線等による凹凸が平坦化膜33によって解消されているため、平坦化膜33の表面が平坦となっている。平坦化膜33は、ポリイミド等の感光性絶縁樹脂を硬化させたものが好ましい。
そして1つの画素では、所定のトランジスタTrのソース又はドレイン26が露出するように保護絶縁膜32及び平坦化膜33にコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールに導電層34が埋設されている。各画素の平坦化膜33上には、導電層34と接続された画素電極36が形成されている。画素電極36における垂直方向の周縁には下地絶縁層35が重なるように形成されている。つまり、隣接する二本の下地絶縁層35は、間に配置される画素電極36の中央を露出するようにそれぞれ左右両側に沿って垂直方向に連続して設けられている。そして、下地絶縁層35上には、下地絶縁層35に沿って垂直方向に延在する隔壁37が成膜されている。隔壁37は、銅、金、銀の少なくとも一種を含む導電材料からなっている。
【0035】
隔壁37の表面には、撥水性・撥油性を有した撥液性導通層38が成膜されている。撥液性導通層38は、次の化学式(1)に示されたトリアジントリチオールのチオール基(−SH)の水素原子(H)が還元離脱し、硫黄原子(S)が隔壁37の表面に結合されたものである。
【0036】
【化1】
【0037】
撥液性導通層38はトリアジントリチオール分子が共通配線91の表面に規則正しく並んだ極薄い分子層からなる膜であるから、撥液性導通層38が非常に低抵抗であって導電性を有する。なお、撥水性・撥油性を顕著にするためにトリアジントリチオールに代えて、トリアジントリチオールの1又は2のチオール基がフッ化アルキル基に置換されたトリアジンチオールでも良い。このようなトリアジン化合物は、隔壁37のような金属に選択的に被膜し結合することができる。具体的には、6−ジメチルアミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジチオール−ナトリウム塩或いは6−ジドデシルアミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジチオール−ナトリウム塩を濃度10-3mol/l水溶液に調整した後、液温20〜50℃,浸漬時間10分〜60分の条件にて基板2の上面に浸漬したとき、隔壁37の表面のみに膜厚0.2nm〜4nm程度の極薄い膜が被膜されていた。撥液性導通層38はこのように極薄い膜なので、撥液性導通層38の表面に電気伝導体が接触すれば、撥液性導通層38を介して隔壁37と導通することが可能となる。
次いで図6に示すように、導電性高分子であるPEDOT(ポリチオフェン)及びドーパントであるPSS(ポリスチレンスルホン酸)0.1wt%〜10wt%を溶剤(純水若しくはアルコール又は純水とアルコールの両方)に溶解した電荷輸送性溶液39をニードルによる滴下法、液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法、ディップコート法の少なくともいずれかによって、画素電極36上に被覆させる。このとき、電荷輸送性溶液39は、下地絶縁層35にまで乗り上げる可能性があるが、隔壁37の表面に被膜された撥液性導通層38によってはじかれるので隔壁37を乗り越えて隣の画素に漏れてしまうことはない。
【0038】
この後、図7に示すように、電荷輸送性溶液39が乾燥して電荷輸送層の一部となる第一正孔輸送層40が成膜される。乾燥工程は、減圧雰囲気で行われることが望ましく、また第一正孔輸送層40の正孔輸送性や撥液性導通層38の撥液性が低減しない程度に加熱してもよい。
【0039】
隔壁37の表面では撥液性導通層38が電荷輸送性溶液39をはじくことによって第一正孔輸送層40が隔壁37近傍つまり画素電極36の周縁部で極端に厚くなることがない。このため、画素電極36の中央部で電荷輸送性溶液39が極端に薄くなることがないので、電荷輸送性溶液39が少量であっても画素電極36の中央部から周縁部にわたり第一正孔輸送層40を成膜することができる。加えて画素電極36上全体で比較的均等な厚さになるので、溶剤の蒸発速度も均等になり、第一正孔輸送層40全体の乾燥速度は画素電極36の周縁部で厚いときよりも早くなる。
【0040】
このように、少量の電荷輸送性溶液39や撥液性導通層38の撥液効果のために、画素電極36の撥液性が低減する速度が早くても十分画素電極36全体に電荷輸送性溶液39を付着し、画素電極36全体に第一正孔輸送層40を成膜することができる。
【0041】
第一正孔輸送層40は、画素電極36の表面全体を被膜する程度の薄さでよいために、正孔輸送層43全体の厚さより十分薄い。第一正孔輸送層40の厚さは、画素電極36の平均粗さRa以上、平均粗さRaの2倍以下が好ましい。このため、第一正孔輸送層40となる溶液は極めて微量ですみ、画素電極36が親液性が失う前に迅速に乾燥することができ、画素電極36の表面全体に均一に第一正孔輸送層40を形成することができる。したがって画素電極36上において第一正孔輸送層40が成膜されていない部分をほとんどなくすことができる。
【0042】
第一正孔輸送層40が乾燥された後の二回目の湿式塗布工程では、一回目の湿式塗布工程と同様に、ニードルによる滴下法、液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法の少なくともいずれかを用いるが、一回目と同じ成膜法でなくてもよい。二回目の湿式塗布工程では、図8に示すように、第一正孔輸送層40の上に、第一正孔輸送層40と同じ材料の第二正孔輸送層42となる電荷輸送性溶液41を付着させているが、この電荷輸送性溶液41は、第一正孔輸送層40と親和性が高く、このとき画素電極36が親液性がすでに失われていても第一正孔輸送層40に滲みやすい。また、電荷輸送性溶液41は、下地絶縁層35にまで乗り上げる可能性があるが、隔壁37の表面に被膜された撥液性導通層38によってはじかれるので隔壁37を乗り越えて隣の画素に漏れてしまうことはない。
【0043】
そのため、図9に示すように、第二正孔輸送層42は、第一正孔輸送層40の上方で塗りむらがなく比較的均一な膜厚となり、第一正孔輸送層40及び第二正孔輸送層42で構成された正孔輸送層43は画素電極2に対し比較的均一な膜にすることができる。また、電荷輸送性溶液41が十分濃い濃度に設定されていれば、第一正孔輸送層40が電荷輸送性溶液41の溶剤によって溶出する量は極めて微量である。したがって、電荷輸送性溶液41の量を電荷輸送性溶液39の量より多くすることができ、ひいては第二正孔輸送層42の膜厚を第一正孔輸送層40の膜厚より十分厚くすることができ、全体として、第一正孔輸送層40及び第二正孔輸送層42で構成される正孔輸送層43の厚さを厚くしても比較的均一な膜厚にすることができる。このため後述する発光層44全面への正孔輸送性が均等になり、発光層44の発光面積を向上することができる。なお、電荷輸送性溶液41は飽和溶液に近い濃度であるほど第一正孔輸送層40の溶出量は少なくなるが、第一正孔輸送層40上に電荷輸送性溶液41を浸す前に電荷輸送性溶液41内で第二正孔輸送層材料が析出してしまう恐れがあるので飽和濃度に近すぎないことが好ましい。
【0044】
正孔輸送層43を成膜した後、隔壁37、37間に、発光層44となる材料を溶剤に溶融された又は凝集しない状態で分散された発光性溶液を正孔輸送層43上に付着させる。発光層44を成膜する方法としては、ニードルによる滴下法又は液滴吐出法を用いることが好ましい。発光層44は湿式塗布法により成膜されたものであり、例えば、ポリフルオレン系等の共役二重結合を有する発光材料を含む。発光性溶液も隔壁37の撥液性導通層38によって、はじかれるので発光層44を正孔輸送層43上で均等な厚さに成膜することができる。発光性溶液は隔壁37によって仕切られているので発光層44は、図10に示すように、隔壁37に沿って垂直方向に連続した膜となる。つまり、垂直方向に連なる複数の赤画素Prでは、赤色に発光する発光層44が成膜され、垂直方向に連なる複数の緑画素Pgでは、緑色に発光する発光層44が成膜され、垂直方向に連なる複数の青画素Pbでは、青色に発光する発光層44が成膜される。
【0045】
発光層44となる材料を溶剤に溶融された又は凝集しない状態で分散された溶液(以下、発光性溶液という。)が、乾燥された正孔輸送層43を溶解しないように、発光性溶液の溶剤を選択することが好ましく、正孔輸送層43が水溶性であれば、テトラリン,テトラメチルベンゼン,メシチレン等の有機溶剤が好ましい。
【0046】
発光層44上には、カソードとして機能する対向電極45が成膜されている。対向電極45は、撥液性導通層38に接触しながら隔壁37を乗り越えてべた一面に成膜され、全ての発光層44をまとめて被覆している。対向電極45は、画素電極36よりも仕事関数の低い材料で形成されており、例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム、希土類金属の少なくとも一種を含む単体又は合金で形成されている。また、対向電極45は、上記各種材料の層が積層された積層構造となっていても良いし、以上の各種材料の層に加えて金属層が積層した積層構造となっていても良い。対向電極45が不透明の場合、例えば、発光層44に積層された低仕事関数の下層と、この下層上に積層されたアルミニウムの上層とから構成されていても良い。また、対向電極45が透明の場合、例えば、発光層44に積層された低仕事関数の下層と、この下層上に積層されたITO等の透明導電性の上層とから構成されていても良い。隔壁37は撥液性導通層38を介して対向電極45に導通しており、対向電極45にコモン電圧Vcomを供給するための電圧ラインとしても機能する。隔壁37が低抵抗であれば、対向電極45を厚く成膜しなくてもコモン電圧Vcomを印加する電極全体のシート抵抗を下げることが可能である。特に対向電極45を透明として発光層44の光を対向電極45を透過して出射させる場合、対向電極45の透過率を向上させることができる。撥液性導通層38となる上述のトリアジン化合物は、ITO等の透明電極やクロムやアルミに対しては撥液性が発現する程度に被膜されず、銅、金及び銀のいずれかに選択的に被膜することができるので、発光層44の発光を対向電極45を透過して出射させる構造の場合、画素電極36は透明電極にする必要がなく、クロムやアルミ等の金属で形成されていてもよい。
【0047】
なお、上記第二実施形態では、垂直方向にのみ隔壁37を設けたが、これに限らず、垂直方向及び水平方向に形成してもよい。つまり、図11に示すように、下地絶縁層35は画素電極36の中央を露出するように開口したマトリクス状に連続した下地絶縁層であり、さらに下地絶縁層35上に隔壁37が下地絶縁層に沿ってマトリクス状に連続して形成されている。隔壁37の表面には撥液性導通層38が被膜されている。この場合でも各画素毎に画素電極上の電荷輸送性溶液を複数回に分けて塗布することによって電荷輸送層を複数回に分けて成膜して形成することになる。
【0048】
なお、本発明は、上記実施の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、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【0049】
また、上記実施形態では、減圧酸素プラズマ法や紫外線/オゾン法により画素電極3を親液化したが、代わりに、撥液性を示す1nm〜15nmの厚さのフッ素系樹脂膜を隔壁7及び画素電極3の表面に被膜してから、画素電極3上のフッ素系樹脂膜上方のみに選択的に光触媒を配置して、光触媒に励起光を照射して光触媒を活性化させ、フッ素系樹脂膜のフッ化アルキル基等の撥液性を発現する官能基を水酸基等に置換し、隔壁7の上面及び側面を撥液性のままとして、画素電極3上を親液性に改質してもよい。
【実施例1】
【0050】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明について更に具体的に説明する。
図12に示すような基板102を用いた。この基板102の一方の面には、ITOの電極103をべた一面に成膜し、電極103の上には、突条となる複数の隔壁107を平行とするように形成した。
【0051】
実施例では、上述した実施形態のように、電極103を酸素プラズマ処理し、その後、二回の湿式塗布工程を経て正孔輸送層を成膜した。酸素プラズマ処理の条件は、圧力を50〜100Paとし、陰極電力を250Wとし、処理時間を10分未満とした。酸素プラズマ処理後直ちに一回目の湿式塗布工程を行ったが、一回目の湿式塗布工程にはスピンコート法を用いた。スピンコート法の条件としては、正孔輸送性溶液の濃度を0.25wt%とし、単位時間当たりの回転数を4500rpmとし、回転時間を20秒としたが、その結果正孔輸送層の下地の膜厚はおおよそ10nmになる。塗布後に下地が20秒で乾燥し、乾燥後に二回目の湿式塗布工程を行ったが、二回目の湿式塗布工程には液滴吐出法を用いた。液滴吐出法の条件としては、正孔輸送性溶液の濃度を1.25wt%とし、50nmの上層を成膜した。成膜後の状態を図13の平面図に示した。
【0052】
比較例では、電極103を酸素プラズマ処理し、その後一回の湿式塗布工程のみで正孔輸送層を成膜した。成膜後の状態を図14の平面図に示した。
【0053】
比較例においては、正孔輸送層204が成膜されていない部分210があり、その部分210において電極103が露出していることが、図14からわかる。それに対して、実施例においては、正孔輸送層104が電極103全体に広がった状態で成膜され、その膜厚も一様になっていることが、図13からわかる。
また上記各実施形態では、正孔輸送層となる電荷輸送性溶液をPEDOT/PSSの溶液としたが、画素電極表面の撥液性が失われると、画素電極上で局在化してしまうものであればその他の正孔輸送性材料であってもよい。
また上記各実施形態では、画素電極上に形成した電荷輸送性溶液を塗布して形成される電荷輸送層を正孔輸送層としたが、画素電極表面の撥液性が失われると、画素電極上で局在化してしまうものであればこれに限らず電子輸送層であってもよい。このとき、画素電極はカソードとして機能し、対向電極がアノードとして機能する。
また上記各実施形態では、画素電極表面の撥液性が失われると、画素電極上で局在化してしまうものであれば画素電極上に形成した電荷輸送層を発光層としてもよい。
【符号の説明】
【0054】
1 エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル
2 基板
3 画素電極
4 正孔輸送層
4a 第一正孔輸送層
4b 第二正孔輸送層
7 隔壁
11 有機EL素子
37 隔壁
36 画素電極
38 撥液性導通層
40 第一正孔輸送層
42 第二正孔輸送層
43 正孔輸送層
101 エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極上に有機化合物層を成膜する成膜方法に関するとともに、その成膜方法により成膜された有機化合物層及びその有機化合物層を有するディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
有機エレクトロルミネッセンス素子はアノードとカソードとのの間に有機化合物層が介在された積層構造を為しており、アノードとカソードの間に正バイアス電圧が印加されると有機化合物層において発光する。このような複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を赤、緑、青の何れかに発光させるサブピクセルとして基板上にマトリクス状に配列し、画像表示を行うエレクトロルミネッセンスディスプレイパネルが実現化されている。
【0003】
また、有機化合物溶液の塗布前に塗布される電極に対して酸素プラズマ処理を行うことによって電極を親液化し、その後電極に有機化合物溶液を塗布すると、電極に塗布した有機化合物溶液がアノード全体に広がり、均一な膜厚の有機化合物層を形成することができる(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−353594号公報(段落[0021])
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、酸素プラズマ処理によって電極が親液化されたものとしても、電極の親液性は時間経過とともに徐々に低下する。つまり、有機化合物層の成膜中にも電極の親液性が低下するから、有機化合物層の膜厚が均一にならないこともあり、電極の一部に有機化合物層が形成されずに成膜不良が生じることもある。特に、有機化合物層材料が凝集性が高いと画素領域での膜厚にムラが生じ表示特性に影響があった。
また、選択的に隔壁が撥液性になることが難しかった。
【0006】
そこで、本発明は、上記のいずれかの問題点を解決しようとしてなされたものであり、有機化合物層の膜厚のムラを抑制することができる成膜方法、有機化合物層並びにディスプレイパネル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】
【0007】
以上の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、有機EL素子の成膜方法であって、基板上に複数の第一電極を形成し、前記各第一電極の中央を露出するように導電性隔壁を形成し、前記導電性隔壁に選択的に撥液性導通層を被膜し、前記第一電極上に発光層を形成し、前記発光層上に第二電極を形成することを特徴とする。
請求項2に係る発明は、前記撥液性導通層はトリアジン化合物であることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、前記隔壁は、電荷輸送層となる電荷輸送性溶液を仕切る隔壁であることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、前記隔壁は、前記第二電極に電圧を印加する電圧ラインであることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、前記第一電極は透明導電性材料で形成されていることを特徴とする。
請求項6に係る発明は、ディスプレイパネルであって、撥液性導通層と、前記撥液性導通層が被膜された隔壁と、前記隔壁間に配置される発光層を備える有機EL素子と、を備えることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、前記隔壁は、導電体であることを特徴とする。
請求項8に係る発明は、前記撥液性導通層はトリアジン化合物であることを特徴とする。
請求項9に係る発明は、前記隔壁は、発光層となる発光性溶液を仕切るための隔壁であることを特徴とする。
請求項10に係る発明は、前記隔壁は、有機EL素子の一方の電極に電圧を印加する電圧ラインであることを特徴とする。
請求項11に係る発明は、前記一方の電極は透明電極であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば有機化合物層の膜厚のムラを抑制することができる成膜方法及びディスプレイパネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第一実施形態におけるエレクトロルミネッセンスディスプレイパネル1の平面図である。
【図2】図1の切断線II−IIに沿った面の矢視断面図である。
【図3】図1の切断線III−IIIに沿った面の矢視断面図である。
【図4】第二実施形態におけるアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部構成を示す平面図である。
【図5】図4の状態のアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部を切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図6】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図7】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図8】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図9】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図10】エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図11】第二実施形態の変形例を示すアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部構成を示す平面図である。
【図12】実施例及び比較例に用いた基板102、電極103の断面図である。
【図13】実施例において正孔輸送層104を成膜した後の状態を示した平面図である。
【図14】比較例において正孔輸送層204を成膜した後の状態を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【0011】
(第1実施形態)
図1は、第一実施形態におけるエレクトロルミネッセンスディスプレイパネル1の平面図であり、図2は、図1の切断線II−IIに沿った面の矢視断面図であり、図3は、図1の切断線III−IIIに沿った面の矢視断面図である。
【0012】
図1〜図3に示すように、このエレクトロルミネッセンスディスプレイパネル1においては、基板2上に複数の有機EL素子11が配列されている。各有機EL素子11は、画素電極3、正孔輸送層4、発光層5及び対向電極6を備えている。垂直方向に沿って突条に形成された複数の隔壁7が基板2上において互いに平行となって配列されている。隣り合う隔壁7の間には、アノードとして機能する複数の画素電極3が垂直方向(列方向)に沿って一列に配列され、全体として基板2上に形成された複数の画素電極3がマトリクス状に配列されている。
【0013】
隔壁7は、窒化珪素、酸化珪素といった無機物からなるか、又は、ポリイミドといった樹脂からなる。
【0014】
画素電極3は、正孔輸送層4に対して正孔を輸送しやすい材料からなり、例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)又はカドミウム−錫酸化物(CTO)からなる。
【0015】
画素電極3上には正孔輸送層4が成膜されている。正孔輸送層4が隔壁7によって分断されており、垂直方向に一列に配列された複数の画素電極3が共通の正孔輸送層4によってまとめて被覆されている。なお、正孔輸送層4は湿式塗布法により成膜されたものであり、例えば、導電性高分子であるPEDOT(ポリチオフェン)及びドーパントであるPSS(ポリスチレンスルホン酸)を有する。
【0016】
正孔輸送層4上には発光層5が成膜され、隣り合う隔壁7の間において複数の発光層5が垂直方向に沿って一列に配列されている。1つの画素電極3に対して1つの発光層5が正孔輸送層4を挟んで対向し、基板2全体として複数の発光層5がマトリクス状に配列されている。垂直方向に一列に配列された発光層5は何れも同じ色に発光するが、水平方向の発光層5の配列は左から右へ又は右から左へ赤発光、緑発光、青発光の順を繰り返している。発光層5は湿式塗布法により成膜されたものであり、例えば、ポリフルオレン系等の共役二重結合を有する発光材料を有する。
【0017】
発光層5上には、カソードとして機能する対向電極6が成膜されている。対向電極6は隔壁7を乗り越えてべた一面に成膜され、全ての発光層5をまとめて被覆している。対向電極6は、画素電極3よりも仕事関数の低い材料で形成されており、例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム、希土類金属の少なくとも一種を含む単体又は合金で形成されている。また、対向電極6は、上記各種材料の層が積層された積層構造となっていても良いし、以上の各種材料の層に加えて金属層が積層した積層構造となっていても良い。例えば、対向電極6が、発光層5に積層された低仕事関数のリチウム又はバリウムの下層と、この下層に積層されたアルミニウムの上層とから構成されていても良い。
【0018】
なお、基板2としては、一画素につき一又は複数の薄膜トランジスタがパターニングされたトランジスタアレイパネルを用いても良いし、ガラス、樹脂といった透明基板を用いても良い。
【0019】
次に、エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル1の製造方法について説明する。
まず、基板2に対して気相成長法(例えば、スパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着等のPVD法やCVD法)、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を順に行うことによって、基板2上に複数の画素電極3をパターニングする。画素電極3をITOとした場合、EB(Electron Beam)蒸着、スパッタリング、HDAP(Highly Dense Arc Plasma)イオンプレーティングで成膜したときの表面の平均粗さRaはそれぞれ10.5nm、4.1nm、0.8nmであった。次に、ポリイミド等の感光性樹脂を塗布してパターニングすることによって垂直方向に長尺となる複数の隔壁7を形成する。
【0020】
次に、その基板2を純水又はアルコールによる超音波洗浄する。次に、これら画素電極3が形成された面を洗浄することによって、これら画素電極3を親液化する。画素電極3を親液化する方法としては減圧酸素プラズマ法や紫外線/オゾン法があるが、どちらか一方でも良し、これらを併用しても良い。減圧酸素プラズマ法は、大気圧未満の減圧下において酸素プラズマを画素電極3に照射することによって画素電極3を洗浄し、これにより画素電極3を親液化する処理である。紫外線/オゾン法は、紫外線を画素電極3に照射することによって紫外線とそれにより発生したオゾンで画素電極3を洗浄し、これにより画素電極3を親液化する処理である。
【0021】
画素電極3を親液化した後、正孔輸送層4の原材料(PEDOT/PSS)を溶剤(純水若しくはアルコール又は純水とアルコールの両方)に溶解した溶液(以下、電荷輸送性溶液という。)を画素電極3に塗布する湿式塗布工程を複数回連続して行うことによって正孔輸送層4を成膜するが、各回の間に塗布した正孔輸送性溶液を乾燥させる。具体的には、以下のように行う。
【0022】
一回目の湿式塗布工程では、ニードルによる滴下法、液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法、ディップコート法の少なくともいずれかを用いる。ニードルによる滴下法は、ニードルを画素電極3上に配置して電荷輸送性溶液がニードルを伝って画素電極3上に塗布するものである。液滴吐出法は、一又は複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を用いて、画素電極3が形成された面に向けて同じ電荷輸送性溶液を液滴として複数回吐出して、下地の上に正孔輸送層4の上層を成膜するものである。このとき、基板2若しくは液滴吐出ヘッド又はこれら両方を所定の面に沿って移動させることで、液滴の吐出箇所を少しずつずらしていく。スピンコート法は、基板2を回転させた状態で画素電極3が形成された面に正孔輸送性溶液を滴下するものである。ディップコート法は、基板2電荷輸送性溶液に浸漬させるものである。このように正孔輸送層4の下地である第一正孔輸送層4aを成膜する。このとき、画素電極3が親液化処理されているから、正孔輸送性溶液が画素電極3の上だけに選択的に滲み、隔壁7には滲まない。第一正孔輸送層4aは、画素電極3の表面全体を被膜する程度の薄さでよいために、正孔輸送層4全体の厚さより十分薄い。第一正孔輸送層4aの厚さは、画素電極3の平均粗さRa以上、平均粗さRaの2倍以下が好ましい。このため、第一正孔輸送層4aとなる溶液は極めて微量ですみ、画素電極3が親液性が失う前に迅速に乾燥することができ、画素電極3の表面全体に均一に第一正孔輸送層4aを形成することができる。したがって画素電極3上において第一正孔輸送層4が成膜されていない部分をほとんどなくすことができる。
【0023】
下地を乾燥させた後の二回目の湿式塗布工程では、一回目の湿式塗布工程と同様に、ニードルによる滴下法、液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法の少なくともいずれかを用いるが、一回目と同じ成膜法でなくてもよい。二回目の湿式塗布工程では、第一正孔輸送層4aの上に、第一正孔輸送層4aと同じ材料の第二正孔輸送層4bとなる電荷輸送性溶液を付着させているが、この電荷輸送性溶液は、第一正孔輸送層4aと親和性が高く、このとき画素電極3が親液性が失っていても第一正孔輸送層4aに滲みやすい。そのため、第二正孔輸送層4bは、第一正孔輸送層4aの上方で塗りむらがなく比較的均一な膜厚となり、第一正孔輸送層4a及び第二正孔輸送層4bで構成された正孔輸送層4は画素電極2に対し比較的均一な膜にすることができる。また、第二正孔輸送層4bとなる電荷輸送性溶液は、十分濃い濃度に設定されていれば、第一正孔輸送層4aが第二正孔輸送層4bとなる電荷輸送性溶液の溶剤によって溶出する量は極めて微量である。したがって、第二正孔輸送層4bの電荷輸送性溶液の量を第一正孔輸送層4aの電荷輸送性溶液の量より多くすることができ、ひいては第二正孔輸送層4bの膜厚を第一正孔輸送層4aの膜厚より十分厚くすることができ、全体として正孔輸送層4の厚さを厚くしても均一な膜厚にすることができる。なお、第二正孔輸送層4bとなる電荷輸送性溶液は飽和溶液に近い濃度であるほど第一正孔輸送層4aの溶出量は少なくなるが、第一正孔輸送層4a上に電荷輸送性溶液を浸す前に電荷輸送性溶液内で第二正孔輸送層4bの材料が析出してしまう恐れがあるので飽和濃度に近すぎないことが好ましい。
【0024】
以上のように二回の湿式塗布工程により正孔輸送層4を成膜したが、三回以上の湿式塗布工程により正孔輸送層4を成膜しても良い。一回目の湿式塗布工程は、画素電極3の周囲に大きな凹凸がなければ、スピンコート法がより好ましい。これは、画素電極3を親液化した後に時間をかけずに全ての画素電極3に正孔輸送性溶液を塗布するためと、非常に薄く且つ均一な膜厚の第一正孔輸送層4aを成膜するためである。二回目以降の湿式塗布工程は、ニードルによる滴下法や液滴吐出法がより好ましい。これは、正孔輸送性溶液を無駄なく画素電極3条のみに選択的に塗布することができるためである。
【0025】
正孔輸送層4を成膜した後、1つの画素電極3につき1つの発光層5を正孔輸送層4を介して対向させるように、これら発光層5をパターニングする。発光層5をパターニングする方法としては、ニードルによる滴下法又は液滴吐出法を用いることが好ましい。発光層5となる材料を溶剤に溶融された又は凝集しない状態で分散された溶液(以下、発光性溶液という。)が、乾燥された正孔輸送層4を溶解しないように、発光性溶液の溶剤を選択することが好ましく、正孔輸送層4が水溶性であれば、テトラリン,テトラメチルベンゼン,メシチレン等の有機溶剤が好ましい。
【0026】
次に、気相成長法により対向電極6をべた一面に成膜する。
【0027】
以上のように、本実施形態によれば、画素電極3を親液化した後、複数回の湿式塗布工程にわけて正孔輸送層4を成膜したから、一回目の湿式塗布工程で第一正孔輸送層4aを非常に薄膜にすることができ、そのため第一正孔輸送層4aの成膜に要する時間を短くすることができる。従って、画素電極3の親液性が低下する前に、第一正孔輸送層4aを画素電極3全面に成膜することができ、下地の膜厚を一様にすることができる。二回目以降の湿式塗布工程では、下地の上に同じ正孔輸送性溶液を塗布するから、溶液が第一正孔輸送層4aになじみやすく、第二正孔輸送層4bも均一な膜厚にすることができる。従って、全体として正孔輸送層4の膜厚を一様にすることができる。
【0028】
(第二実施形態)
図4は、第二実施形態におけるアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部構成を示す平面図であり、図5は、図4の状態のアクティブマトリクス駆動エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の一部を切断線V−Vに沿った矢視断面図である。図6〜図10は、それぞれ図5以降のエレクトロルミネッセンスディスプレイパネル101の各製造工程を示す図4の切断線V−Vに沿った矢視断面図である。
【0029】
本実施形態では、赤色に発光する有機EL素子である赤画素Prと、緑色に発光する有機EL素子である緑画素Pgと、青色に発光する有機EL素子である青画素Pbが基板2上にマトリクス状に配列されている。具体的に垂直方向の配列に着目すると、複数の赤画素Prが垂直方向(列方向)に沿って一列に配列され、複数の緑画素Pgが垂直方向に沿って一列に配列され、複数の青画素Pbが垂直方向に沿って一列に配列されている。水平方向(行方向)の配列に着目すると、赤画素Pr、緑画素Pg、青画素Pbの順に繰り返し配列されている。
【0030】
赤画素Pr、緑画素Pg、青画素Pbの間には、垂直方向に沿って突条に形成された複数の隔壁37が、赤画素Pr、緑画素Pg、青画素Pbをそれぞれ仕切るように基板2上において互いに平行となって配列されている。隣り合う隔壁37の間には、アノードとして機能する複数の画素電極36が垂直方向(列方向)に沿って一列に配列され、全体として基板2上に形成された複数の画素電極36がマトリクス状に配列されている。
【0031】
次に、画素Pr,画素Pg,画素Pbの画素回路構成について説明する。各画素Pr,画素Pg,画素Pbは同様に構成されており、それぞれ、アクティブ駆動するスイッチング素子として、一つ以上のトランジスタTrを設けている。トランジスタTr群は、Nチャネル型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタのみで構成されていてもよく、ポリシリコン薄膜トランジスタで構成されていてもよい。
【0032】
各画素の画素回路は、所定の電流値の電流を信号線に流すことによって発光輝度階調を制御する電流階調制御型でもよく、或いは所定の電圧値の電圧信号を信号線に印加することによって発光輝度階調を制御する電圧階調制御型の回路でもよい。
【0033】
まず、各トランジスタTrの構造について説明する。図5に示すように、スイッチトランジスタTrは、基板2上に形成されたゲート21と、ゲート21上に形成されたゲート絶縁膜22と、ゲート絶縁膜22を挟んでゲート21に対向した半導体膜23と、半導体膜23の中央部上に形成されたチャネル保護膜24と、半導体膜23の両端部上において互いに離間するよう形成され、チャネル保護膜24に一部重なった不純物半導体膜25、25と、不純物半導体膜25、25上にそれぞれ形成されたソース26、ドレイン26と、を有している。1つの画素では、トランジスタTrで構成される画素回路が図示しない信号線、走査線等に接続されている。トランジスタTrは、窒化シリコン又は酸化シリコン等の保護絶縁膜32によって被覆されている。
【0034】
保護絶縁膜32上には平坦化膜33が積層されており、トランジスタTrや信号線等による凹凸が平坦化膜33によって解消されているため、平坦化膜33の表面が平坦となっている。平坦化膜33は、ポリイミド等の感光性絶縁樹脂を硬化させたものが好ましい。
そして1つの画素では、所定のトランジスタTrのソース又はドレイン26が露出するように保護絶縁膜32及び平坦化膜33にコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールに導電層34が埋設されている。各画素の平坦化膜33上には、導電層34と接続された画素電極36が形成されている。画素電極36における垂直方向の周縁には下地絶縁層35が重なるように形成されている。つまり、隣接する二本の下地絶縁層35は、間に配置される画素電極36の中央を露出するようにそれぞれ左右両側に沿って垂直方向に連続して設けられている。そして、下地絶縁層35上には、下地絶縁層35に沿って垂直方向に延在する隔壁37が成膜されている。隔壁37は、銅、金、銀の少なくとも一種を含む導電材料からなっている。
【0035】
隔壁37の表面には、撥水性・撥油性を有した撥液性導通層38が成膜されている。撥液性導通層38は、次の化学式(1)に示されたトリアジントリチオールのチオール基(−SH)の水素原子(H)が還元離脱し、硫黄原子(S)が隔壁37の表面に結合されたものである。
【0036】
【化1】
【0037】
撥液性導通層38はトリアジントリチオール分子が共通配線91の表面に規則正しく並んだ極薄い分子層からなる膜であるから、撥液性導通層38が非常に低抵抗であって導電性を有する。なお、撥水性・撥油性を顕著にするためにトリアジントリチオールに代えて、トリアジントリチオールの1又は2のチオール基がフッ化アルキル基に置換されたトリアジンチオールでも良い。このようなトリアジン化合物は、隔壁37のような金属に選択的に被膜し結合することができる。具体的には、6−ジメチルアミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジチオール−ナトリウム塩或いは6−ジドデシルアミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジチオール−ナトリウム塩を濃度10-3mol/l水溶液に調整した後、液温20〜50℃,浸漬時間10分〜60分の条件にて基板2の上面に浸漬したとき、隔壁37の表面のみに膜厚0.2nm〜4nm程度の極薄い膜が被膜されていた。撥液性導通層38はこのように極薄い膜なので、撥液性導通層38の表面に電気伝導体が接触すれば、撥液性導通層38を介して隔壁37と導通することが可能となる。
次いで図6に示すように、導電性高分子であるPEDOT(ポリチオフェン)及びドーパントであるPSS(ポリスチレンスルホン酸)0.1wt%〜10wt%を溶剤(純水若しくはアルコール又は純水とアルコールの両方)に溶解した電荷輸送性溶液39をニードルによる滴下法、液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法、ディップコート法の少なくともいずれかによって、画素電極36上に被覆させる。このとき、電荷輸送性溶液39は、下地絶縁層35にまで乗り上げる可能性があるが、隔壁37の表面に被膜された撥液性導通層38によってはじかれるので隔壁37を乗り越えて隣の画素に漏れてしまうことはない。
【0038】
この後、図7に示すように、電荷輸送性溶液39が乾燥して電荷輸送層の一部となる第一正孔輸送層40が成膜される。乾燥工程は、減圧雰囲気で行われることが望ましく、また第一正孔輸送層40の正孔輸送性や撥液性導通層38の撥液性が低減しない程度に加熱してもよい。
【0039】
隔壁37の表面では撥液性導通層38が電荷輸送性溶液39をはじくことによって第一正孔輸送層40が隔壁37近傍つまり画素電極36の周縁部で極端に厚くなることがない。このため、画素電極36の中央部で電荷輸送性溶液39が極端に薄くなることがないので、電荷輸送性溶液39が少量であっても画素電極36の中央部から周縁部にわたり第一正孔輸送層40を成膜することができる。加えて画素電極36上全体で比較的均等な厚さになるので、溶剤の蒸発速度も均等になり、第一正孔輸送層40全体の乾燥速度は画素電極36の周縁部で厚いときよりも早くなる。
【0040】
このように、少量の電荷輸送性溶液39や撥液性導通層38の撥液効果のために、画素電極36の撥液性が低減する速度が早くても十分画素電極36全体に電荷輸送性溶液39を付着し、画素電極36全体に第一正孔輸送層40を成膜することができる。
【0041】
第一正孔輸送層40は、画素電極36の表面全体を被膜する程度の薄さでよいために、正孔輸送層43全体の厚さより十分薄い。第一正孔輸送層40の厚さは、画素電極36の平均粗さRa以上、平均粗さRaの2倍以下が好ましい。このため、第一正孔輸送層40となる溶液は極めて微量ですみ、画素電極36が親液性が失う前に迅速に乾燥することができ、画素電極36の表面全体に均一に第一正孔輸送層40を形成することができる。したがって画素電極36上において第一正孔輸送層40が成膜されていない部分をほとんどなくすことができる。
【0042】
第一正孔輸送層40が乾燥された後の二回目の湿式塗布工程では、一回目の湿式塗布工程と同様に、ニードルによる滴下法、液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法の少なくともいずれかを用いるが、一回目と同じ成膜法でなくてもよい。二回目の湿式塗布工程では、図8に示すように、第一正孔輸送層40の上に、第一正孔輸送層40と同じ材料の第二正孔輸送層42となる電荷輸送性溶液41を付着させているが、この電荷輸送性溶液41は、第一正孔輸送層40と親和性が高く、このとき画素電極36が親液性がすでに失われていても第一正孔輸送層40に滲みやすい。また、電荷輸送性溶液41は、下地絶縁層35にまで乗り上げる可能性があるが、隔壁37の表面に被膜された撥液性導通層38によってはじかれるので隔壁37を乗り越えて隣の画素に漏れてしまうことはない。
【0043】
そのため、図9に示すように、第二正孔輸送層42は、第一正孔輸送層40の上方で塗りむらがなく比較的均一な膜厚となり、第一正孔輸送層40及び第二正孔輸送層42で構成された正孔輸送層43は画素電極2に対し比較的均一な膜にすることができる。また、電荷輸送性溶液41が十分濃い濃度に設定されていれば、第一正孔輸送層40が電荷輸送性溶液41の溶剤によって溶出する量は極めて微量である。したがって、電荷輸送性溶液41の量を電荷輸送性溶液39の量より多くすることができ、ひいては第二正孔輸送層42の膜厚を第一正孔輸送層40の膜厚より十分厚くすることができ、全体として、第一正孔輸送層40及び第二正孔輸送層42で構成される正孔輸送層43の厚さを厚くしても比較的均一な膜厚にすることができる。このため後述する発光層44全面への正孔輸送性が均等になり、発光層44の発光面積を向上することができる。なお、電荷輸送性溶液41は飽和溶液に近い濃度であるほど第一正孔輸送層40の溶出量は少なくなるが、第一正孔輸送層40上に電荷輸送性溶液41を浸す前に電荷輸送性溶液41内で第二正孔輸送層材料が析出してしまう恐れがあるので飽和濃度に近すぎないことが好ましい。
【0044】
正孔輸送層43を成膜した後、隔壁37、37間に、発光層44となる材料を溶剤に溶融された又は凝集しない状態で分散された発光性溶液を正孔輸送層43上に付着させる。発光層44を成膜する方法としては、ニードルによる滴下法又は液滴吐出法を用いることが好ましい。発光層44は湿式塗布法により成膜されたものであり、例えば、ポリフルオレン系等の共役二重結合を有する発光材料を含む。発光性溶液も隔壁37の撥液性導通層38によって、はじかれるので発光層44を正孔輸送層43上で均等な厚さに成膜することができる。発光性溶液は隔壁37によって仕切られているので発光層44は、図10に示すように、隔壁37に沿って垂直方向に連続した膜となる。つまり、垂直方向に連なる複数の赤画素Prでは、赤色に発光する発光層44が成膜され、垂直方向に連なる複数の緑画素Pgでは、緑色に発光する発光層44が成膜され、垂直方向に連なる複数の青画素Pbでは、青色に発光する発光層44が成膜される。
【0045】
発光層44となる材料を溶剤に溶融された又は凝集しない状態で分散された溶液(以下、発光性溶液という。)が、乾燥された正孔輸送層43を溶解しないように、発光性溶液の溶剤を選択することが好ましく、正孔輸送層43が水溶性であれば、テトラリン,テトラメチルベンゼン,メシチレン等の有機溶剤が好ましい。
【0046】
発光層44上には、カソードとして機能する対向電極45が成膜されている。対向電極45は、撥液性導通層38に接触しながら隔壁37を乗り越えてべた一面に成膜され、全ての発光層44をまとめて被覆している。対向電極45は、画素電極36よりも仕事関数の低い材料で形成されており、例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム、希土類金属の少なくとも一種を含む単体又は合金で形成されている。また、対向電極45は、上記各種材料の層が積層された積層構造となっていても良いし、以上の各種材料の層に加えて金属層が積層した積層構造となっていても良い。対向電極45が不透明の場合、例えば、発光層44に積層された低仕事関数の下層と、この下層上に積層されたアルミニウムの上層とから構成されていても良い。また、対向電極45が透明の場合、例えば、発光層44に積層された低仕事関数の下層と、この下層上に積層されたITO等の透明導電性の上層とから構成されていても良い。隔壁37は撥液性導通層38を介して対向電極45に導通しており、対向電極45にコモン電圧Vcomを供給するための電圧ラインとしても機能する。隔壁37が低抵抗であれば、対向電極45を厚く成膜しなくてもコモン電圧Vcomを印加する電極全体のシート抵抗を下げることが可能である。特に対向電極45を透明として発光層44の光を対向電極45を透過して出射させる場合、対向電極45の透過率を向上させることができる。撥液性導通層38となる上述のトリアジン化合物は、ITO等の透明電極やクロムやアルミに対しては撥液性が発現する程度に被膜されず、銅、金及び銀のいずれかに選択的に被膜することができるので、発光層44の発光を対向電極45を透過して出射させる構造の場合、画素電極36は透明電極にする必要がなく、クロムやアルミ等の金属で形成されていてもよい。
【0047】
なお、上記第二実施形態では、垂直方向にのみ隔壁37を設けたが、これに限らず、垂直方向及び水平方向に形成してもよい。つまり、図11に示すように、下地絶縁層35は画素電極36の中央を露出するように開口したマトリクス状に連続した下地絶縁層であり、さらに下地絶縁層35上に隔壁37が下地絶縁層に沿ってマトリクス状に連続して形成されている。隔壁37の表面には撥液性導通層38が被膜されている。この場合でも各画素毎に画素電極上の電荷輸送性溶液を複数回に分けて塗布することによって電荷輸送層を複数回に分けて成膜して形成することになる。
【0048】
なお、本発明は、上記実施の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、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【0049】
また、上記実施形態では、減圧酸素プラズマ法や紫外線/オゾン法により画素電極3を親液化したが、代わりに、撥液性を示す1nm〜15nmの厚さのフッ素系樹脂膜を隔壁7及び画素電極3の表面に被膜してから、画素電極3上のフッ素系樹脂膜上方のみに選択的に光触媒を配置して、光触媒に励起光を照射して光触媒を活性化させ、フッ素系樹脂膜のフッ化アルキル基等の撥液性を発現する官能基を水酸基等に置換し、隔壁7の上面及び側面を撥液性のままとして、画素電極3上を親液性に改質してもよい。
【実施例1】
【0050】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明について更に具体的に説明する。
図12に示すような基板102を用いた。この基板102の一方の面には、ITOの電極103をべた一面に成膜し、電極103の上には、突条となる複数の隔壁107を平行とするように形成した。
【0051】
実施例では、上述した実施形態のように、電極103を酸素プラズマ処理し、その後、二回の湿式塗布工程を経て正孔輸送層を成膜した。酸素プラズマ処理の条件は、圧力を50〜100Paとし、陰極電力を250Wとし、処理時間を10分未満とした。酸素プラズマ処理後直ちに一回目の湿式塗布工程を行ったが、一回目の湿式塗布工程にはスピンコート法を用いた。スピンコート法の条件としては、正孔輸送性溶液の濃度を0.25wt%とし、単位時間当たりの回転数を4500rpmとし、回転時間を20秒としたが、その結果正孔輸送層の下地の膜厚はおおよそ10nmになる。塗布後に下地が20秒で乾燥し、乾燥後に二回目の湿式塗布工程を行ったが、二回目の湿式塗布工程には液滴吐出法を用いた。液滴吐出法の条件としては、正孔輸送性溶液の濃度を1.25wt%とし、50nmの上層を成膜した。成膜後の状態を図13の平面図に示した。
【0052】
比較例では、電極103を酸素プラズマ処理し、その後一回の湿式塗布工程のみで正孔輸送層を成膜した。成膜後の状態を図14の平面図に示した。
【0053】
比較例においては、正孔輸送層204が成膜されていない部分210があり、その部分210において電極103が露出していることが、図14からわかる。それに対して、実施例においては、正孔輸送層104が電極103全体に広がった状態で成膜され、その膜厚も一様になっていることが、図13からわかる。
また上記各実施形態では、正孔輸送層となる電荷輸送性溶液をPEDOT/PSSの溶液としたが、画素電極表面の撥液性が失われると、画素電極上で局在化してしまうものであればその他の正孔輸送性材料であってもよい。
また上記各実施形態では、画素電極上に形成した電荷輸送性溶液を塗布して形成される電荷輸送層を正孔輸送層としたが、画素電極表面の撥液性が失われると、画素電極上で局在化してしまうものであればこれに限らず電子輸送層であってもよい。このとき、画素電極はカソードとして機能し、対向電極がアノードとして機能する。
また上記各実施形態では、画素電極表面の撥液性が失われると、画素電極上で局在化してしまうものであれば画素電極上に形成した電荷輸送層を発光層としてもよい。
【符号の説明】
【0054】
1 エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル
2 基板
3 画素電極
4 正孔輸送層
4a 第一正孔輸送層
4b 第二正孔輸送層
7 隔壁
11 有機EL素子
37 隔壁
36 画素電極
38 撥液性導通層
40 第一正孔輸送層
42 第二正孔輸送層
43 正孔輸送層
101 エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に複数の第一電極を形成し、
前記各第一電極の中央を露出するように導電性隔壁を形成し、
前記導電性隔壁に選択的に撥液性導通層を被膜し、
前記第一電極上に発光層を形成し、
前記発光層上に第二電極を形成することを特徴とする有機EL素子の成膜方法。
【請求項2】
前記撥液性導通層はトリアジン化合物であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子の成膜方法。
【請求項3】
前記隔壁は、電荷輸送層となる電荷輸送性溶液を仕切る隔壁であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL素子の成膜方法。
【請求項4】
前記隔壁は、前記第二電極に電圧を印加する電圧ラインであることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の有機EL素子の成膜方法。
【請求項5】
前記第一電極は透明導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の有機EL素子の成膜方法。
【請求項6】
撥液性導通層と、
前記撥液性導通層が被膜された隔壁と、
前記隔壁間に配置される発光層を備える有機EL素子と、
を備えることを特徴とするディスプレイパネル。
【請求項7】
前記隔壁は、導電体であることを特徴とする請求項6に記載のディスプレイパネル。
【請求項8】
前記撥液性導通層はトリアジン化合物であることを特徴とする請求項6又は7に記載のディスプレイパネル。
【請求項9】
前記隔壁は、発光層となる発光性溶液を仕切るための隔壁であることを特徴とする請求項6から8の何れか一項に記載のディスプレイパネル。
【請求項10】
前記隔壁は、有機EL素子の一方の電極に電圧を印加する電圧ラインであることを特徴とする請求項6から9の何れか一項に記載のディスプレイパネル。
【請求項11】
前記一方の電極は透明電極であることを特徴とする請求項10に記載のディスプレイパネル。
【請求項1】
基板上に複数の第一電極を形成し、
前記各第一電極の中央を露出するように導電性隔壁を形成し、
前記導電性隔壁に選択的に撥液性導通層を被膜し、
前記第一電極上に発光層を形成し、
前記発光層上に第二電極を形成することを特徴とする有機EL素子の成膜方法。
【請求項2】
前記撥液性導通層はトリアジン化合物であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子の成膜方法。
【請求項3】
前記隔壁は、電荷輸送層となる電荷輸送性溶液を仕切る隔壁であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL素子の成膜方法。
【請求項4】
前記隔壁は、前記第二電極に電圧を印加する電圧ラインであることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の有機EL素子の成膜方法。
【請求項5】
前記第一電極は透明導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の有機EL素子の成膜方法。
【請求項6】
撥液性導通層と、
前記撥液性導通層が被膜された隔壁と、
前記隔壁間に配置される発光層を備える有機EL素子と、
を備えることを特徴とするディスプレイパネル。
【請求項7】
前記隔壁は、導電体であることを特徴とする請求項6に記載のディスプレイパネル。
【請求項8】
前記撥液性導通層はトリアジン化合物であることを特徴とする請求項6又は7に記載のディスプレイパネル。
【請求項9】
前記隔壁は、発光層となる発光性溶液を仕切るための隔壁であることを特徴とする請求項6から8の何れか一項に記載のディスプレイパネル。
【請求項10】
前記隔壁は、有機EL素子の一方の電極に電圧を印加する電圧ラインであることを特徴とする請求項6から9の何れか一項に記載のディスプレイパネル。
【請求項11】
前記一方の電極は透明電極であることを特徴とする請求項10に記載のディスプレイパネル。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2010−182700(P2010−182700A)
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−119963(P2010−119963)
【出願日】平成22年5月26日(2010.5.26)
【分割の表示】特願2005−50730(P2005−50730)の分割
【原出願日】平成17年2月25日(2005.2.25)
【出願人】(000001443)カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年5月26日(2010.5.26)
【分割の表示】特願2005−50730(P2005−50730)の分割
【原出願日】平成17年2月25日(2005.2.25)
【出願人】(000001443)カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]